8 Принцип работы протокола mpls -мультипротокол коммутации по меткам

Основы MPLS

В середине 90-х началась попытка объединения технологий IP и ATM в результате была создана архитектура MPLS (MultiProtocol Label Switching- многопротокольная коммутация по меткам). Внедрение технологии MPLS позволяет сохранить все лучшее, что присуще архитектуре IP-over-ATM (эффективное мультиплексирование и моделирование трафика, высокая производительность), и при этом она еще больше повышает масштабируемость сетей, упрощает их построение и эксплуатацию. Важно и то, что MPLS может использоваться не только с АТМ, но и с любой другой технологией канального уровня. Использует и развивает концепцию виртуальных каналов в сетях Х.25,Frame Relay объединяя ее с техникой выбора путей на основе информации о топологии и текущей загрузке сети, получаемой с помощью протоколов маршрутизации сетей IP. Это упрощает переход к следующему поколению волоконно-оптических магистралей Интернет на основе технологий SONET/WDM или IP/WDM.

MPLS - это технология быстрой коммутации пакетов в многопротокольных сетях, основанная на использовании меток, присущие технологиям канального уровня (Data Link Layer 2), и масштабируемость и гибкость протоколов, характерные для сетевого уровня (Network Link Layer 3). «Многопротокольность» в названии технологии означает, что MPLS - инкапсулирующий протокол и может транспортировать множество других протоколов, как показано на рис.1. Технология MPLS в IP сетях и модель OSI \ ISO.

Технология MPLS в IP сетях и модель OSI \ ISO.

Сети ряда Интернет - провайдеров построены сегодня на основе многоуровневой модели, подразумевающей, что логическая маршрутизируемая IP-сеть функционирует поверх коммутируемой топологии второго уровня (АТМ, либо Frame Relay) и независимо от нее. Коммутаторы второго уровня обеспечивают высокоскоростные соединения, в то время как IP-маршрутизаторы на периферии сети, связанные друг с другом сетью виртуальных каналов второго уровня, осуществляют интеллектуальную пересылку IP-пакетов. Появление методов многоуровневой коммутации и в конечном счете MPLS — это один из шагов на пути эволюционного развития сети Интернет в сторону упрощения ее инфраструктуры путем интеграции функций второго (коммутация) и третьего (маршрутизация) уровней.

Как видно из рис.1. MPLS – универсальная технология , и с ее помощью можно решать следующие задачи:

• Интеграцию ATM и Frame Relay с IP;

• Ускоренное продвижение пакетов внутри сети оператора вдоль кратчайших традиционных маршрутов;

• Создание виртуальных частных сетей (VPN);

• Выбор и установление путей со сбалансированным распределением загрузки ресурсов (Traffic Engineering, TE).

В настоящее время достаточно активно развивается стандарт GMPLS который предназначается для выбора и установления оптических путей в сетях SDH и DWDW. В этой технологии единицами коммутации являются не пакеты, а контейнеры в SDH и волны разной длины DWDW, но основные механизмы MPLS сохраняются неизменными.

.Элементы сети MPLS

В сетях MPLS используются два вида сетевых узлов. Расположенные на границе сети марщрутизаторы должны быть в состоянии распознавать и анализировать поступающие IP потоки и направлять их по подходящим маршрутам. Эти устройства называются Label Edge Router (LER)- пограничные маршрутизаторы с коммутацией меток иногда их называют входные и выходной, а также Label Switch Router ( LSR)- транзитные маршрутизаторы с коммутацией меток. LER анализирует, как и обычный маршрутизатор, IP заголовок, устанавливает к какому FEC классу он принадлежит, снабжает этот пакет

меткой, которая присвоена данному FEC и принимает решение о выборе пути для данного пакета, посылая

его к соответствующемуLSR

Элементы MPLS сети

. Далее, проходя в общем случае через несколько LSR, пакет попадает к выходному LER, который удаляет из пакета метку, анализирует заголовок пакета и направляет его к адресату, находящемуся вне MPLS – сети. (см.рис.2.)

Маршрутизаторы (LSR) внутри сети должны уметь быстро проанализировать поступивший пакет с меткой и переслать дальше. Они принимают решение о пересылке на основе метки пакета, а не на основе таблицы маршрутизации

Пакет принадлежащий одному классу FEC проходит путь от входного LER, до выходного LER через множество транзитных LSR образует виртуальный коммутируемый по меткам тракт, этот путь называют маркированным маршрутом (Label Switched Path- LSP). Это симплексное установление соединения. Для установления полудуплексного соединения должны быть установлены два LSP. LSP всегда начинается на крае сети, заканчивается на противоположном конце, и проходит через несколько транзитных маршрутизаторов.

. Представление коммутации меток