Структура коммутации MPLS и коммутации по тегам

В основе MPLS лежат два принципиально важных компонента: компонент передачи и компонент управления. Компонент управления отвечает за поддержку правильной информации о передаче по метке в группе связанных между собой LSR-устройств. Компонент

передачи использует для пересылки пакетов метки, переносимые пакетами, и информацию о пересылке по метке, поддерживаемую LSR-устройствами. Механизмы пересылки и управления MPLS будут подробно описаны ниже.

Компонент управления

Все устройства сети MPLS поддерживают на своей управляющей плоскости (contol plane) какой-либо IP-протокол маршрутизации для построения своих таблиц IP- маршрутизации. В устройствах MPLS, поддерживающих IP-пересылку (например, на граничных LSR-устройствах), для построения таблиц IP-пересылки (баз FIB) используются таблицы IP-маршрутизации. На устройствах MPLS, которые поддерживают только пересылку по меткам (таких, как ATM-коммутаторы с функциями MPLS), базы FIB IP-маршрутизации отсутствуют. На рис. 32.3 показано функционирование IP- маршрутизации на управляющей плоскости MPLS.

Рис. 32.3. LSR-устройства создают таблицы 1Р-маршрутизаи,ии

После того, как таблицы 1Р-маршрутизации построены, отдельным позициям этих таблиц назначаются метки (индивидуальные IP-префиксы), которые затем распространяются среди смежных устройств MPLS при помощи протокола LDP.

Внимание

При обычном функционировании коммутации MPLS пунктам назначения протокола граничного шлюза (Border Gateway Protocol — BGP) метки не назначаются, поскольку маршрутизаторы всегда получают доступ к этим пунктам путем рекурсивного просмотра на следующем BGP-переходе. Вследствие этого пункты назначения протокола BGP могут быть достигнуты с помощью метки, связанной со следующим BGP-переходом для этих пунктов, как описано в разделе "Иерархическая маршрутизация".

Каждое устройство MPLS использует свое собственное пространство меток. При этом отсутствует необходимость в глобально уникальных метках или в централизованном назначении меток, что обеспечивает коммутации MPLS высокую надежность и масштабируемость. Каждая метка, назначаемая MPLS-устройством, вводится как входная метка в его базу LFIB, т.е. в таблицу пересылки, используемую для коммутации по метке. На рис. 32.4 показано назначение и распространение меток для MPLS-устройства.

Большинство назначений меток, как локальных, так и сделанных смежными устройствами, заносятся в таблицу, называемую информационной базой меток (Label Information Base — LIB). Метка, назначенная следующим IP-переходом, для конкретного IP-префикса, заносится в качестве выходной метки в локальную базу LFIB для того, чтобы стала возможной простая пересылка по метке. В устройствах, которые поддерживают IP-пересылку, такая метка также заносится в базу FIB для поддержки пересылки по схеме "IP-адрес — метка".

Внимание!

База LIB содержит все метки, назначенные IP-префиксу локальными LSR-устройствами и соседними с ним устройствами. База LFIB содержит только преобразования входных меток в выходные, которые используются для пересылки помеченных пакетов. Поэтому информация базы LFIB всегда является чвстью информации, содержащейся в базе LIB.

Рис. 32.4. Операции управляющей плоскости в LSR-ycmpoucmee

Протокол распространения меток

При использовании маршрутизации на основе адреса получателя маршрутизатор принимает решение о пересылке, основываясь на содержащемся в пакете адресе 3-го уровня получателя и на данных из информационной базы пересылки (FIB), которая поддерживается маршрутизатором. Маршрутизатор строит свою базу FIB на основе информации, получаемой в результате работы протоколов маршрутизации, таких как OSPF или BGP.

Для того чтобы обеспечить маршрутизацию по адресу получателя в системе MPLS, LSR-устройства принимают участие в работе протоколов маршрутизации и строят свои базы LFIB на основе информации, полученной из этих протоколов. В этом случае LSR-устройство функционирует как маршрутизатор.

Однако для правильной пересылки фрейма другими одноранговыми LSR-устройствами LSR-устройство должно распространять и использовать выделенные метки. Для распространения меток LSR-устройства используют протокол распространения меток (Label Distribution Protocol — LDP). При связывании меток локальной метке сопоставляется подсеть-получатель. (Метки называются локальными, поскольку они заменяются на каждом узле). Каждый раз, когда LSR-устройство обнаруживает соседнее LSR- устройство, между ними устанавливается TCP-соединение для передачи информации о связывании меток. Протокол LDP осуществляет обмен информацией о связывании меток с подсетями одним из двух способов: нисходящее распределение без запроса или нисходящее распределение по запросу. Выбранный режим должен быть согласован между обоими LSR-устройствами.

Нисходящее распространение меток без запроса происходит в том случае, когда LSR-устройству, расположенному в нисходящем направлении необходимо создать повое связывание меток с соседним LSR-устройством, находящемся в восходящем направлении, например, в ситуации, когда на граничном LSR-устройстве появился новый интерфейс с другой подсетью. В этом случае граничное LSR-устройство сообщает маршрутизатору, находящемуся в восходящем направлении о появлении нового связывания, соответствующего маршруту в эту сеть.

Напротив, при нисходящем распространении меток по запросу находящееся в нисходящем направлении LSR-устройство сообщает о новом связывании меток в восходящем направлении только в том случае, если расположенное там LSR- устройство ее запрашивало. Для каждого маршрута своей таблицы это LSR-устройство определяет следующий переход на маршруте. После этого оно запрашивает (при помощи протокола LDP) у следующего узла связывание меток для этого маршрута. Когда узел следующего перехода получает этот запрос, он назначает метку, создает запись в своей базе LF1B с входной меткой, равной назначенной метке, а затем возвращает информацию о связывании (входной) метки и маршрута LSR-устройству, которое послало первоначальный запрос. Когда это последнее LSR-устройство получает информацию о связывании, оно создает в своей базе LFIB соответствующую запись и присваивает выходной метке в этой записи значение, полученное от узла следующего перехода. В сети, использующей нисходящее распространение меток по запросу, этот процесс рекурсивно повторяется до тех пор, пока на будет достигнут пункт назначения.

Компонент пересылки по метке

Применяемый в MPLS принцип пересылки основан на замене меток. Когда LSR- устройство получает пакет с меткой, коммутатор использует метку как индекс в своей информационной базе LFIB. Каждая запись в LFIB состоит из входной метки и одной или нескольких подзаписей (в виде выходной метки, выходного интерфейса и выходной информации канального уровня). Если коммутатор обнаруживает, что входная метка одной из записей совпадает с меткой, содержащейся в пакете, для каждой составляющей этой записи коммутатор заменяет метку пакета на выходную метку записи, информацию пакета канального уровня (такую как МАС-адрес) пакета на выходную информацию записи канального уровня и пересылает пакет через выходной интерфейс. Некоторые MPLS-устройства (например, граничные LSR) могут принимать IP-дейтаграммы, просматривать базу FIB, вставлять метку MPLS перед IP-дейтаграммой на основе информации базы FIB и пересылать помеченный пакет LSR-устройству следующего перехода. Маршруты коммутации, поддерживаемые граничным LSR-устройством показаны на рис. 32.5.

Из приведенного описания компонента передачи можно сделать следующие выводы. Во-первых, решение о передаче основано на алгоритме точного соответствия, использующем в качестве индексов короткие метки фиксированной длины. Благодаря этому процедура пересылки получается более простой по сравнению с пересылкой по максимальному совпадению меток, традиционно используемой на сетевом уровне.

Рис. 32.5. Маршруты коммутации на граничном LSR-устройстве

Это, в свою очередь, обеспечивает более высокую производительность пересылки (передается больше пакетов в секунду). Процедура достаточно проста для того, чтобы ее можно было реализовать аппаратным способом. Второе наблюдение заключается в том, что решение о пересылке не зависит от способа дробления помеченных пакетов. При этом один и тот же алгоритм пересылки подходит как для одноадресатной, так и для многоадресатной рассылки. У одиночной записи будет единственная подза- пись (выходная метка, выходной интерфейс и выходная информация канального уровня), а у групповой записи может быть несколько таких подзаписей. Это показывает, что при использовании коммутации по метке один и тот же способ передачи может использоваться для поддержки различных функций маршрутизации.

Таким образом, при коммутации по метке эта простая процедура пересылки оказывается практически отделена от компонента управления. Новые функции маршрутизации (управления) могут вводиться не затрагивая способ передачи. Это означает, что при добавлении (па уровне управляющей плоскости) новой функции маршрутизации нет необходимости заново оптимизировать процедуру пересылки (путем модернизации оборудования или программного обеспечения). Например, уже в настоящее время большое количество MPLS-приложений, совместно использующих базу LFIB, поддерживаются маршрутизаторами Cisco, как показано на рис. 32.6.

Рис.32.6. Несколько MPLS-приложений совместно используют общую базу LFIB

Инкапсуляция меток

Информация о метках может передаваться в пакетах следующими способами.

•          В виде небольшого промежуточного заголовка-метки, вставляемого между заголовками 2-го и сетевого уровней (см. рис. 32.7).

•          В составе заголовка 2-го уровня, при условии, что этот заголовок обеспечивает надлежащую семантику (например, заголовок ATM).

Рис. 32.7. Формат заголовка метки MPLS

Таким образом, MPLS может использоваться в любых сетях, в том числе для соединений "точка-точка", соединений множественного доступа и соединений ATM. Компонент пересылки по меткам не зависит от протокола сетевого уровня. Применение соответствующего компонента управления позволяет использовать коммутацию по метке с различными протоколами сетевого уровня.

Коммутация по метке в сетях ATM

Поскольку принцип передачи в сетях MPLS, как и в сетях ATM, основан на замещении меток, технология MPLS может быть применена к коммутаторам ATM путем использования компонента управления. Информация о метках, необходимая для MPLS-коммутации, передается в поле VPI и VCI каждой ячейки ATM.

Внимание!

Сочетание коммутации ATM, MPLS и IP-технологии в ATM-коммутаторах обычно обозначается как IP+ATM.

В большинстве сетей IP+ATM коммутаторы ATM поддерживают дополнительные механизмы назначения меток (например, сигнализацию Forum ATM), а поле VPI используется для выделения части доступного пространства метки различным механизмам установки метки. Для большинства сетей отдельное значение VPI, выделенное протоколу LDP MPLS является достаточным.

Использование коммутации MPLS в ATM-коммутаторах упрощает интеграцию ATM-коммутаторов и маршрутизаторов в сеть MPLS. ATM-коммутатор с функциями MPLS для смежного маршрутизатора, пересылающего пакеты, выглядит как маршрутизатор. Такой подход предоставляет масштабируемую альтернативу модели наложения и избавляет от необходимости использования адресации, маршрутизации и схем сигнализации ATM. Поскольку передача по адресу получателя основана скорее на топологии сети, а не на характере передаваемых потоков данных, применение такого подхода к ATM-коммутаторам не требует высокой скорости передачи при установке соединения, а также не зависит от долговечности потоков.

Применение коммутации MPLS в ATM-коммутаторе не препятствует поддержке на том же коммутаторе традиционной панели управления ATM (такой как PNNI).

Эти два компонента, MPLS и панель управления ATM, используют отдельные пространства VPI/VCI и другие ресурсы и не взаимодействуют друг с другом.

Литература:

Руководство по технологиям объединенных сетей, 4-е издание. : Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. — 1040 с.: ил. – Парал. тит. англ.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100