Технология IP MPLS Multi Protocol Label Switching Профессор В

Технология IP/MPLS (Multi Protocol Label Switching) Профессор В. Ю. Деарт

Определение MPLS • Многопротокольная коммутация по меткам – это универсальная технология, позволяющая заменить процесс маршрутизации пакетов на коммутацию (forwarding) по меткам • Метки размещаются между заголовком 2 -го уровня и заголовком 3 -го уровня

Преимущества MPLS • • • Сокращение времени доставки пакета, т. к. идет коммутация вместо маршрутизации; MPLS маршруты – закрытые туннели 2 го уровня (протокол MPLS является удобным средством формирования корпоративных сетей (VPN), которые позволяют поднять их безопасность); Повышение надежности доставки.

Формат метки • Метка (Label) – маркирует пакет по определённому признаку, 20 бит. • Co. S (Experimental) - поле, описывающее класс обслуживания пакета. • Stacking bit - показывает является ли данная метка последней в стеке. 0 -не последняя, 1 -последняя • Time-To-Live – аналог поля TTL в IP пакете.

Основные понятия MPLS • FEC (Forwarding Equivalence Class) – класс соответствия пересылки • LDP (Label Distribution Protocol) – протокол распространения информации о метках • LSP (Label Switched Path) – путь с коммутацией по меткам • LSR (Label Switching Router) – маршрутизатор c коммутацией меток

Элементы сети MPLS Egress LSR Ingress LSR San Francisco New York Transit LSR LSP

Назначение узлов MPLS • Ingress LSR – входной LSR, который даёт метку пакету, ставя его в соответствие с определённым FEC. • Egress LSR – выходной LSR, сопрягает MPLS сеть с какой-либо другой на выходе из этой сети, этот маршутизатор снимает все MPLS метки. • Transit LSR – транзитный LSR, производит операции над уже имеющимися метками.

Функции Ingress LSR • • Управляет трафиком, когда он входит в MPLS сеть; Исследует прибывающие IP пакеты; Классифицирует пакеты по FEC; Генерирует MPLS заголовки и назначает метки (операция push);

Функции транзитного LSR • • Управляет трафиком в пределах MPLS-домена. Коммутирует MPLS пакеты, используя операцию замены меток (swap) или добавления и замены (swush).

Функции Egress LSR • • Управляет трафиком, когда он выходит из MPLS сети. Удаляет MPLS-заголовки (операция pop).

Передача пакетов через сеть MPLS Table In Out (2, 84) 2 Ingress LSR 134. 5. 6. 1 (6, 3) 6 Egres s LSR 200. 3. 2. 7 2 3 200. 3. 2. 7 99 200. 3. 2. 7 56 200. 3. 2. 7 1 Ingress Routing Table Destination Next Hop 134. 5/16 (2, 84) 200. 3. 2/24 (3, 99) 200. 3. 2. 7 3 2 MPLS Table In Out (1, 99) (2, 56) 3 5 MPLS Table In Out (3, 56) (5, 3) 200. 3. 2. 7 Egress Routing Table Destination Next Hop 134. 5/16 134. 5. 6. 1 200. 3. 2/24 200. 3. 2. 7

Сценарий пересылки пакетов по LSP • 1. На Ingress LSR поступает пакет с адресом назначения 200. 3. 2. Х. • 2. По таблице назначений LSR определяет FEC, в соответствии с которым пакет должен быть отправлен через 2 -ой порт с меткой 99 ( операция push) • 3. Пакет поступает на 1 -ый порт транзитного LSR, который, в соответствии со своей таблицей, пересылает его на 2 -ой порт и меняет метку на 56(операция swap) • 4. Пакет поступает на 3 -ий порт следующего транзитного LSR, который пересылает его на 5 -ый порт и меняет метку на 3(операция swap) • 5. Пакет поступает на порт Egress LSR, который определяет, что пакет должен быть передан в местную сеть 200. 3. 2/24. LSR снимает метку(операция pop) и пересылает пакет в эту сеть.

LSP – путь коммутации по меткам 1. 2. LSP может устанавливаться вручную оператором сети MPLS путем формирования таблиц пересылки на всех LSR LSP может прокладываться автоматически при указания точек входа и выхода и включения сигнального протокола рассылки меток

Функции сигнальных протоколов • • Управление распределением меток Точное определение LSP Резервирование полосы пропускания (опционально) Обеспечение категории обслуживания (Модель Diff. Serv – вместо того чтобы уведомлять о требованиях приложения, использует в IPзаголовке Diff. Serv Code Point (DSCP), чтобы указать требуемые уровни Qo. S). Перераспределение ресурсов Функция преимущественного использования существующего LSP Предотвращение петель

Типы сигнальных протоколов MPLS • LDP (Label Distribution Protocol – протокол распределения меток) • RSVP (Resource Reservation Protocol – протокол резервирования ресурсов) • CR-LDP (Constrained Routing with LDP – вынужденная маршрутизация с LDP) • Протоколы IP маршрутизации с поддержкой MPLS, например BGP 4 (наиболее распространенный протокол) и др.

Label Distribution Protocol – Работает по принципу «hop-by-hop» (этап за этапом); – Выбирает тот же физический путь, что и IGP (Interior Gateway Protocol – внутренний протокол маршрутизации); – Не поддерживает трафиковую инженерию (существенный недостаток). • LDP гарантирует, что соседние маршрутизаторы имеют одинаковое соответствие FEC↔присваиваемые метки. Для этого LDP, используя специальный механизм распространения меток, сообщает соседним маршрутизаторам о присвоении определённому FEC метки, как только это присвоение произошло. LDP может распространять информацию о метках, как используя существующие протоколы маршрутизации, так и свои собственные средства.

Downstream Unsolicited Label Distribution LSR 2 LSR 1 Соответствие метка↔FEC • • • LSR 1 и LSR 2 устанавливают взаимодействие (adjacency), в данном случае, LSR 2 будет нижележащим по отношению к LSR 1. LSR 2 обнаруживает следующий этап маршрутизации (next hop) для конкретного класса( FEC). LSR 2 генерирует метку для этого класса и сообщает это закрепление (FEC↔метка) LSR 1 вносит это закрепление в свою таблицу коммутации. Если LSR 2 – это следующий этап для маршрутизации данного FEC (next hop), то LSR 1 может использовать эту метку, зная, что ее значение уже закреплено верно на соседнем маршрутизаторе.

Метод распределения меток по требованию вышестоящего LSR(1) Downstream-on-Demand Label Distribution LSR 1 Request for Binding Label-FEC Binding LSR 2

Метод распределения меток по требованию вышестоящего LSR(2) • • LSR 1 воспринимает LSR 2 в качестве следующего этапа для маршрутизации FEC. Далее LSR 1 производит запрос на соответсвие FEC↔меткой. Если LSR 2 распознаёт данный FEC и LSR 1, как следующий этап для маршрутизации данного FEC, то LSR 2 создает закрепление FEC↔метка и отвечает LSR 1. В итоге, оба маршрутизатора имеют одинаковые знания о метках.

Формирование общего тракта для 2 -х LSP

Сценарий пересылки пакетов по общему пути • 1. На вход 1 -го LSR общего пути поступают два маркированных потока LSP 1 и LSP 2 • 2. Данный LSR добавляет к существующим меткам общую метку пути (операция push) • 3. Следующий транзитный LSR меняет и добавляет новую метку (операция swush) • 4. Следующий транзитный повторяет операцию смены меток • 5. Последний LSR общего пути осуществляет снятие верхних меток и далее пересылка пакетов производится по сохраненным начальным меткам LSP 1 и LSP 2 (т. е. разными путями)

Службы сетей IP/MPLS • На базе сетей IP/MPLS могут быть организованы следующие службы: • - туннель 2 -го уровня (e-pipe); • - виртуальная частная сеть 2 -го уровня (VPLS); • - виртуальная частная сеть 3 -го уровня (VPRN).

Туннель 2 -го уровня (e-pipe, VLL) MPLS unnel T IP Ethernet

Служба VPLS MPLS (L 2)

Служба VPRN MPLS (L 3)

Стек протоколов в мультисервисных транспортных сетях TDM e. g. E 1, E 3 IP/MPLS data and voice services Storage services Ethernet on Packet Ring Gb. E, FE, Gb. E IP/MPLS (VPLS) Eth. switching Ethernet GFP SDH (VC-x) IP/MPLS (Martini) WDM FC, FICON, ESCON, … Video l-services 10 Gb. E, Future services DV (e. g. 270 Mbps) OTN