Відмінності між версіями «Теxнологія MPLS»

Версія за 00:29, 30 грудня 2011

Технологія багатопротокольної комутації за допомогою міток

MPLS являє собою механізм з високопродуктивної телекомунікаційної мережі, який здійснює передачу даних від одного вузла мережі до іншого за допомогою міток. MPLS дозволяє досить легко створювати віртуальні канали між вузлами мережі. Так само дана технологія дозволяє інкапсулювати різні протоколи передачі даних.

Технологія MPLS була розроблена для організації єдиного протоколу передачі даних як для додатків з комутацією каналів, так і додатків з комутацією пакетів (маються на увазі програми з дейтаграмному передачею пакетів). MPLS може бути використаний для передачі різного виду трафіку, включаючи IP-пакети, осередки ATM, фрейми SONET / SDH, і кадри Ethernet. Для вирішення ідентичних завдань раніше були розроблені такі технології як Frame Relay і ATM. Багато інженерів вважали, що технологія ATM буде замінена іншими протоколами з меншими накладними витратами на передачу даних і при цьому забезпечують передачу пакетів даних змінної довжини з встановленням з'єднання між вузлами мережі. Технологія MPLS розроблялася з урахуванням сильних і слабких сторін АТМ. В даний час устаткування з підтримкою MPLS замінять на ринку обладнання з підтримкою згаданих вище технологій. Цілком можливо, що в майбутньому MPLS повністю витіснить дані технології. Зокрема MPLS обходиться без комутації осередків і набору сигнальних протоколів, характерних для банкоматів. При розробці MPLS прийшло розуміння того, що в рівні ядра сучасної мережі немає необхідності в осередках ATM маленького фіксованого розміру, так як сучасні оптичні мережі володіють такою великою швидкістю передачі даних (на 2011 р. Пропускна спроможність магістралей більшості провайдров становить 40 Гбіт / с або 100 Гбіт / с), що навіть пакет даних максимальної довжини в 1500 байт відчуває незначну затримку в чергах буферів обладнання комутації (необхідність скорочення таких затримок, наприклад для забезпечення заданої якості голосового трафіку, вплинула на вибір осередків малого розміру, характерною для АТМ). У той же час MPLS спробував зберегти механізми оптимізації та управління трафіком (Traffic Engineering англ.) І управління окремо від переданого потоку даних, які зробили технології Frame Relay і ATM привабливими для впровадження у великих мережах передачі даних. Незважаючи на те, що перехід на MPLS дає переваги управління потоками даних (поліпшення надійності і підвищення продуктивності мережі), існує проблема втрати контролю потоків даних, що проходять через мережу MPLS, з боку звичайних IP-додатків.

MPLS-мережа

Технологія багатопротокольної комутації за допомогою міток об’єднує техніку віртуальних каналів з фунціональністю стека TCP/IP.

Об’єднання проходить за рахунок того, що один і той же мережевий пристрій,яке називається комутуючим по міткам маршрутизатором,виконує функції як IP-маршрутизатора, так і комутатора віртуальних каналів. При чому це не механічне об’єднанння двох пристроїв, а тісна інтеграція, коли функції кожних пристроїв доповнюють один одного і використовуються разом.

Багатопротокольність технологій MPLS полягає в тому, що вона дозволяє використовувати протоколи маршрутизації не тільки стека TCP/IP, а і любого іншого стека, наприклад IPX/SPX. В цьому випадку замість протоколів маршрутизації RIP IP, OSPF та IS-IS застосовується протокол RIP IPX або ж NLSP, а загальна архітектура LSR зостанеться такою ж. ПІд час розробки технології MPLS в середині 90-х років, коли на практиці функціонувало декілька стеків протоколів, така багатопротокольність вважалася важливою, проте сьогодні в умовах домінування стеку протоколів TCP/IP ця властивість не є важливою. Правда, сьогодні багатопротокльність MPLS можна розуміти по-іншому - як властивість передавати за допомогою з’єднання MPLS трафік різних протоколів канального рівня.

Головна перевага MPLS в здатності надавати різноманітні транспортні послуги в IP-мережах, в першу чергу - послуги віртуальних приватних мереж. Ці послуги відрізняються різноманіттям, вони можуть подаватися як на мережевому, так і на канальному рівні. Крім того, MPLSдоповнює IP-мережі такою важливою властивістю, як передача трафіку у відповідності з технікою віртуальних каналів, що дозволяє вибирати потрібний режим передачі трафіку в залежності від потреб послуги. Віртуальні канали MPLS забезпечує інженеринг трафіку, так як вони підтримують детерміновані маршрути.

Історія

У 1996 р. група інженерів з Ipsilon Networks розробила «Протокол управління потоком» (англ. потоку Management Protocol). Заснована на цьому протоколі технологія «Комутації IP-пакетів» (англ. IP Switching), що працює тільки поверх спрощеної ATM мережі, не отримала комерційного успіху . Cisco Systems розробила схожу технологію «Коммутатціі на основі тегів» (англ. тегів Switching), але не обмежену передачею поверх мережі АТМ. Дана технологія, згодом перейменована в «Комутацію міток» (англ. Label Switching), була закритою розробкою Cisco . Пізніше вона була передана в Спеціальну комісію інтернет-розробок (IETF) для відкритої стандартизації.

Принцип роботи MPLS

Технологія MPLS основана на обробці заголовка MPLS, який додається до кожного пакету даних. Заголовок MPLS може складатися з однієї або кількох «міток». Кілька записів (міток) в заголовку MPLS називаються стеком міток. Кожен запис в стеку міток складається з наступних чотирьох полів:

    1)Значення мітки. Займає 20 біт.
    2)Поле класу трафіку (англ. Traffic Class), необхідного для реалізації механізмів QoS (експериментальна підтримка) 
    і явного повідомлення про перевантаження (англ. Explicit Congestion Notification, ECN). Займає 3 біти.
    3)Флаг дна стеку (англ. Bottom of stack). Якщо флаг встановлений, то це означає,
    що поточна мітка остання в стеці. Займає 1 біт.
    4)Поле TTL (Time To Live). Займає 8 біт.

У MPLS маршрутизаторі пакет з MPLS міткою комутується на наступний порт після пошуку мітки в таблиці комутації замість пошуку в таблиці маршрутизації.

Маршрутизатори, розташовані на вході або виході MPLS мережі називаються LER (англ. Lable Edge Router - граничний маршрутизатор міток). LER на вході в MPLS мережу додають мітку MPLS до пакету даних, а LER на виході з MPLS мережі видаляє мітку MPLS з пакету даних. Маршрутизатори, виконують маршрутизацію пакетів даних, якіпокладаються тільки на значенні мітки називаються LSR (англ. Lable Switching Router - комутуючий мітки машрутизатор). У деяких випадках пакет даних який надійшов на порт LER вже може містити мтку, тоді новий LER додає другу мітку в пакет даних.

Мітки між LER і LSR розподіляються за допомогою LDP (англ. Label Distribution Protocol - протокол розподілу міток). Для того, щоб отримати повну картину MPLS мережі LSR постійно обмінюються мітками та інформацією про кожного сусіднього вузла, використовуючи стандартну процедуру. Віртуальні канали (тунелі), звані LSP (англ. Label Switch Path - Шляхи комутації міток) встановлюються провайдерами для вирішення різних завдань, наприклад для організації віртуальних приватних мереж або для передачі трафіку через мережу MPLS по вказаному тунелю. Багато в чому LSP нічим не відрізняється від PVC в мережах ATM або Frame Relay за винятком того, що LSP не залежать від особливостей технологій канального рівня.

При описі віртуальних приватних мереж, заснованих на технології MPLS, розташовані на вході або виході мережі LER зазвичай називаються PE машрутизатори (англ. Provider Edge - маршрутизатори на кордоні мережі провайдера), а вузли, що працюють як транзитні маршрутизатори, називаються P маршрутизатори (англ. Provider - маршрутизатори провайдера).

Встановлення та видалення MPLS тунелів

Існує два стандартних протокола управління тунелями в MPLS-мережі. LDP (англ. розподілу міток протоколу - протокол розподілу міток) і RSVP-TE, розширення RSVP (англ. Протокол резервування ресурсів - протоколу резервування мережевих ресурсів) для оптимізації та управління трафіком. Також існують розширення протоколу BGP, здатні керувати віртуальними каналами в MPLS-мережі.

Тема MPLS не вказує тип даних, що передаються до MPLS тунелі. У разі, якщо виникає необхідність передати двох різних типи трафіку між двома маршрутизаторами так, щоб вони по різному оброблялися маршрутизаторами ядра мережі MPLS, необхідно встановити два різних MPLS тунелю для кожного типу трафіку.

MPLS и IP

   MPLS як протокол не коректно порівнювати з протоколом IP, так як MPLS працює разом з IP та протоколами IGP.

Побудова комутованого маршруту

Розглянемо, як система MPLS автоматично створює шлях LSP в простому випадку - за допомогою протоколу LDP. Архітектура MPLS не вимагає обов'язкового застосування LDP, проте, на відміну від інших можливих варіантів, він найбільш близький до остаточної стандартизації. Спочатку за допомогою багатоадресної розсилки повідомлень UDP комутуючі маршрутизатори визначають своє «сусідство» (суміжності) в рамках протоколу LDP. Крім близькості на канальному рівні, LDP може встановлювати зв'язок між «логічно сусідніми» LSR, що не належать до одного каналу. Це необхідно для реалізації тунельної передачі. Після того як сусідство встановлено, LDP відкриває транспортне сполучення між учасниками сеансу поверх ТСР. З цього з'єднанню передаються запити на встановлення прив'язки і сама інформація про прив'язку. Крім того, учасники сеансу періодично перевіряють працездатність один одного, відправляючи тестові повідомлення (підтримуючий повідомлення). { |[Mlps1.jpg‎ ] |}