Протокол mpls (Multiprotocol Label Switching)

Технология MPLS позволяет транспортировать все виды трафика — от пакетных данных до чувствительных к задержке речи и видео.

Когда дело касается доставки сетевого трафика из точки А в точку Б, ни один способ не подойдет всем приложениям сразу. Голосовым и видео-приложениям требуется минимальная вариация задержки, в то время как критически важным приложениям — жесткие гарантии предоставления сервиса и резервных маршрутов.

До сих пор необходимые многим приложениям дифференцированные услуги и гарантии предоставляли только сети с коммутацией каналов. Однако с появлением технологии многопротокольной коммутации с заменой меток (Multiprotocol Label Switching, MPLS) ситуация должна измениться. MPLS позволяет поддерживать все упомянутые приложения в сети IP без необходимости вводить в значительных областях сети иные транспортные механизмы, протоколы маршрутизации и планы адресации.

Технология многопротокольной коммутации с помощью меток считается сегодня одной из самых перспективных транспортных технологий. Эта технология объединяет технику ВК с функциональностью стека ТСР\IP.

Объединение происходит за счет того, что одно и то же устройство, называемое «коммутирующий по меткам маршрутизатор» (Label switch Router, LSR), выполняет как функции IP-маршрутизаторов, так и коммутатора виртуальных каналов. Причем это не механическое объединение двух устройств, а тесная интеграция, когда функции каждого устройства дополняют друг друга и используются совместно.

Многопротокольность технологии MPLS состоит в том, что она может использовать протоколы маршрутизации не только стека ТСР\IP, но и любого другого стека, например IPX\SPX. При этом общая архитектура LSR останется такой же.

Впервые идея объединения маршрутизации и коммутации в одном устройстве была реализована в середине 90х в комбинированном устройстве IP\ATM, где была использована новая технология IP switching,которая решала проблему неэффективной передачи кратковременных потоков данных с помощью техники ВК. Чтобы кратковременные потоки передавались без установки ВК, во все АТМ-коммутаторы были встроены блоки IP-маршрутизации, реализующие маршрутизацию АТМ-ячеек кратковременного потока на основе стандартных протоколов маршрутизации (RIP, OSFP). Долговременные потоки передавались традиционным дла АТМ способом – на основе техники ВК.

Эта идея была сразу замечена и подхвачена другими разработчиками.

В конце 90х рабочей группой IETF была создана технология MPLS, в которой был сохранен главный принцип технологий-предшественниц – протоколы маршрутизации используются для определения топологии сети, а для продвижения данных внутри одного поставщика услуг используется техника ВК.

Устройство LSR поддерживает все функции IP-маршрутизатора, а для поддержки функций MPLS включает ряд дополнительных блоков. Так, блок продвижения по метке передает IP-пакет не на основе адреса назначения, а на основе поля метки в заголовке пакета. При этом для продвижения по хопам используется таблица коммутации (таблица продвижения) по аналогии с другими технологиями, основанными на технике ВК.

С помощью путей коммутации по меткам (Label switch path, LSP) устройства LSR должны образовывать полносвязанную структуру. Пути коммутации по меткам прокладываются предварительно, в соответствии с топологией межсетевых соединений. LSP представляет собой однонаправленный канал, поэтому для обмена данными между двумя устройствами нужно установить два пути коммутации по меткам.

Пограничные устройства LSR в технологии MPLS имеют специальное название – Label Switch Edge Routers, LER. Устройство LЕR принимает трафик от других сетей в форме стандартных IP-пакетов, а затем добавляет к нему метку и направляет вдоль соответствующего пути к выходному устройству LЕR через несколько промежуточных устройств LSR. При этом пакет продвигается не на основе адреса назначения, а на основе метки, которая удаляется на предпоследнем устройстве.

Заголовок MPLS-пакета состоит из следующих полей: