Лекция 7. Базовая пакетная транспортная сеть. Ключевые особенности технологии MPLS

7.1 Технология mpls – эффективное решение проблем модернизации транспортных сетей провайдеров

Бурное развитие Интернет порождает спрос на все более разнообразные, качественные и надежные услуги. Это вынуждает Интернет-провайдеров постоянно модернизировать свои сети, обеспечивая удовлетворение постоянно растущих потребностей в большей полосе пропускания, предсказуемых показателях производительности и моделировании трафика. В середине 90-х годов 20–го века разработчики компаний Ipsilon, Cisco, IBM и др. выбрали модель IP-over-ATM в качестве базовой модели для такой модернизации. Данная модель позволила повысить производительность и управляемость сетей. Модель IP-over-ATM базировалась на функциональных возможностях АТМ. На магистрали сети применялись высокоскоростные АТМ-коммутаторы, в то время. как на периферии осуществлялась IP-маршрутизация. Последнее было связано с тем, что в данной модели традиционные программные маршрутизаторы рассматривались как основная помеха на пути увеличения производительности сетей. Преодолев в свое время ограничения традиционной маршрутизации, модель IP-over-ATM достигла следующего рубежа и здесь столкнулась уже со своими собственными пределами масштабируемости. Последующий рост сетей, появления аппаратуры, разработанной специально для магистралей Интернет, привели к появлению других решений, сочетающих в себе производительность коммутаторов с управляющими функциями IP-маршрутизаторов. Последним словом в развитии средств маршрутизации и коммутации для магистралей Интернет явилась разработка технологии многопротокольной коммутации на основе меток (Multiprotocol Label Switching — MPLS). В ней сохранено все лучшее из архитектуры IP-over-ATM (высокая производительность эффективные мультиплексирование и моделирование трафика), но кроме того, заложены возможности повышения масштабируемости сетей, упрощения их построения и эксплуатации.

MPLS может использоваться не только с АТМ, но и с любой другой технологией канального уровня. Это упрощает переход к следующему поколению волоконно-оптических магистралей Интернет на основе технологий SONET/WDM или IP/WDM.

Использование технологии MPLS обеспечивает возможность плавной миграции от услуг по предоставлению каналов данных к услугам по транзиту IP трафика, оптимальное использование существующей канальной инфраструктуры; сокращение временных затрат на эксплуатацию сети. MPLS создает основу для разворачивания новых типов услуг, не поддерживаемых традиционной маршрутизацией, одновременно она позволяет уменьшить себестоимость и улучшить качество базовых услуг.

7.2 Базовые идеи технологии mpls

Одним из шагов на пути развития мультисервисной сети является появления методов многоуровневой коммутации, подразумевающей, что логическая маршрутизируемая пакетная-сеть функционирует поверх коммутируемой топологии второго уровня (АТМ, Frame Relay) и независимо от нее.

Все методы многоуровневой коммутации, в том числе и MPLS, базируются на принципе разделения функций управления процессом пересылки пакетов и пересылки пакетов с использованием последовательных меток. Управление процессом пересылки включает в себя выбор пути через сеть (маршрутизацию). При пересылке пакетов данные снабжаются необходимыми заголовками и отсылаются на сетевой интерфейс (обычные маршрутизаторы выполняют функции управления и пересылки совместно). В технологии MPLS функция управления задействует стандартные протоколы маршрутизации (OSPF, IS-IS, BGP-4) для обмена информацией с другими маршрутизаторами (это является отличительной особенностью MPLS от других технологий, базирующихся на методе многоуровневой коммутации и использующих в функции управления фирменные протоколы, например, такие как PNNI в АТМ). С использованием этой информации создается и модифицируется сначала таблица маршрутизации, а затем, с учетом информации о смежных системах на каждом интерфейсе, — таблица коммутации меток. Соответствующая запись в таблице коммутации меток указывает, на какой выходной интерфейс системы необходимо направить поступивший пакет

Функция продвижения в сети MPLS, так же, как в Frame Relay и АТМ, основана на использовании последовательных меток пакетов. Метка — это короткое поле фиксированной длины в заголовке пакета. В MPLS на ее основе определяется принадлежность пакета к определенному классу эквивалентной пересылки (Forwarding Equivalence Class — FEC). Функция метки эквивалентна функции идентификатора виртуального пути или виртуального канала (VPI/VCI) в сетях АТМ или идентификатора DLCI в сетях Frame Relay. Класс FEC представляет собой совокупность пакетов, направляемых в сеть по одному и тому же маршруту. Однако, конечные адресаты этих пакетов могут быть разными.

Отделение управляющей компоненты от пересылающей позволяет разрабатывать и модифицировать каждую из них независимо. Единственное обязательное требование состоит в том, чтобы управляющая компонента могла передавать информацию пересылающей компоненте через таблицу коммутации меток. Благодаря этому становится возможным применение очень простых алгоритмов пересылки, например алгоритма, базирующегося на использовании последовательных меток.