Коммутация MPLS

введение

!g’B среде с обйчной маршрутизацией дейтаграммы 3-го уровня направляются от ис- гТОчника к получателю последовательно (отдельными переходами). Промежуточные ^ маршрутизаторы анализируют заголовок 3-го уровня каждого фрейма и ищут в таблице маршрутизации адрес следующего узла в направлении получателя. Хотя в некото- щ рых маршрутизаторах/для ускоренного определения адреса используются методы anil паратной"..и программной коммутации (например, скоростная пересылка Cisco [Cisco Express Forwarding — CEF]), создающие для определении пути к получателю высокоскоростные кэш-элементы, в целом эти методы основываются на протоколе маршру- ^1|газации 3-го уровня.

S К сожалению, протоколы маршрутизации практически не могут просматривать характеристики сети на 2-м уровне, в частности, учитывать требования качества обслуживания (QoS) и загрузку сети. Быстрые изменения типа и объема потоков данный; обрабатываемых в сети Internet, и взрывной рост числа пользователей вызывают беспрецедентные нагрузки на инфраструктуру Internet. Это требует использований Новых систем управления потоками. Целью использования коммутации MPLS и ;eei^предшественницы, коммутации по тегам, является решение многих проблем, ^ вызванных общим развитием глобальной сети Internet и высокоскоростных каналов передачи данных. ,

Для удовлетворения этих новых требований была разработана многопротокольная коммутацияпо метке (Multiprotocol Label Switching— MPLS), изменяющая сам принцип последовательной маршрутизации При использовании коммутации MPLS граничные маршрутизаторы определяют маршруты в сети на основании определяемых пОЛьзбвателем требований с учетом требуемого качества обслуживания QoS и необхо- димой приложению полосы пропускания. Иными словами, при выборе маршрута в сети, которая использует только маршрутизаторы, теперь можно учитывать атрибуты

2-                   jO           уровня. Такое решение позволяет Internet-провайдерам (Internet service provider — ISP) и крупным промышленным сетям реализовать объединенную инфраструктуру

3-     го             уровня, которая может удовлетворять требования, которые ранее могли выпол- .^Нйться только в магистрали 2-го уровня (такой как магистраль Frame Relay или ATM).

По существу технология MPLS объединяет богатство функций IP-маршрутизации и | простоту последовательной коммутации технологий Frame Relay и ATM, осуществляя

if hi- SS- гармоничное слияние ориентированной на соединение пересылки 2-го уровня со средой протокола IP, для которого характерна связь без установки соединения. В силу своей двойственной природы (действуя как на уровне протокола IP, так и на уровне коммутации по меткам), устройства MPLS часто называются маршрутизаторами, осуществляющими коммутацию по метке (Label Switch Router — LSR) или LSR-устройствами.

Основываясь на фирменном протоколе коммутации тегов Cisco, группа IETF определяет MPLS как протокол, не зависящий от производителя. У этих двух протоколов много общего. Единственным серьезным различием являются детали протокола, используемого смежными устройствами MPLS, который дает возможность сетевым администраторам осуществлять постепенный переход от сетей с коммутацией по тегам к основанным на стандартах сетям MPLS.

Терминология MPLS

использует ряд новых терминов. Ниже описаны наиболее важные из них.

•          Заголовок метки (Label header). Заголовок, создаваемый граничным LSR- устройством и используемый другими LSR-устройствами для пересылки пакетов. Формат заголовка меняется в зависимости от типа используемой в сети передающей среды. В сетях ATM метка располагается в полях VPI/VCI заголовка каждой ATM-ячейки. Во всех остальных средах (например, в LAN-сетях или в каналах типа "точка-точка") этот заголовок является "промежуточным" (shim) и располагается между заголовками 2-го и 3-го уровней, как показано на рис. 32.1. Заголовок метки может содержать одну метку или стек меток.

•          Информационная база пересылки по меткам (Label Forwarding Information Base — LFIB). Таблица, созданная устройством коммутации по метке (Label Switch- Capable Device — LSR), которая указывает, куда и как следует пересылать фреймы с определенными значениями меток.

•          Маршрутизатор коммутации по метке или LSR-устройство (Label Switch Router — LSR). Коммутатор или маршрутизатор, который передает элементы с метками согласно значению этих меток.

•          Граничный маршрутизатор коммутации по метке или граничное LSR-устройство (edge LSR). Устройство, первым добавляющее или последним удаляющее метку из пакета. Граничное LSR-устройство имеет интерфейсы, соединенные с другими LSR-устройствами и интерфейсы, соединенные с устройствами, не обладающими функциями MPLS (например, с узлами протокола IP).

•          Базовое LSR-устройство (Core LSR). Устройство, выполняющее коммутацию на основе значения метки, содержащегося в заголовке пакета. Все интерфейсы такого устройства соединены с другими LSR-устройствами.

•          Пересылка с использованием коммутации по метке (label switched). Решение о передаче, принятое LSR-устройством на основании метки, содержащейся во фрейме/ячейке.

•          Маршрут с коммутацией по меткам (Label-switched path — LSP). Определяемый метками маршрут между двумя граничными LSR-устройствами, проходящий через базовые LSR.

Рис. 32. /. Положение заголовка метки MPLS во фрейме 2-го уровня

Для описания работы MPLS в среде ATM определены несколько новых терминов, приведенных ниже.

•          Виртуальный канал с коммутацией по метке (Label virtual circuit — LVC). Маршрут LSP в системе 1Р+АТМ (сеть ATM с функциями коммутации по меткам).

•          Контроллер коммутации по меткам (Label switch controller — LSC). Соединенное с ATM-коммутатором или встроенное в него LSR-устройство, которое обменивается данными с этим ATM-коммутатором для инициализации и поддержки кросс-соединений LVC в коммутаторе ATM.

•          Протокол распространения меток (Label distribution protocol — LDP). Протокол рассылки сообщений, предназначенных для распространения информации о метках между LSR-устройствами.

•          XmplsATM. Виртуальный интерфейс между ATM-коммутатором и контроллером LSC.

Функционирование коммутации MPLS

В настоящем разделе описываются процесс передачи фреймов в системе MPLS и функции некоторых основных компонентов MPLS. В частности, в нем описано функционирование коммутации MPLS в инфраструктуре, основанной на передаче фреймов, в сравнении с системой, основанной на передаче ячеек (ATM).

На рис. 32.2 показано соединение нескольких LSR-устройств (граничных и базовых), образующих физический путь между двумя элементами — станцией А и станцией В.

Ethernet-фрейм, созданный станцией А, переносит IP-дейтаграмму и соответствует стандартному формату Ethernet с обычным заголовком 2-го уровня, за которым следует заголовок 3-го уровня. Поскольку адрес получателя указывает на другую сеть, станция А направляет фрейм с заголовком 2-го уровня на свой стандартный шлюз (R1). В данном случае стандартный шлюз одновременно играет роль граничного LSR- устройства (входного). Это LSR-устройство по своей внутренней таблице IP- коммутации (Forwaring Information Base — FIB) определяет, что эту IP-дейтаграмму следует отправить в направлении следующего LSR-устройства через интерфейс S1.

Позиция базы FIB для сети 172.16.1.0/24 на входном LSR-устройстве указывает на то, что между заголовками 2-го и 3-го уровней должна быть вставлена метка, чтобы указать, по какому маршруту должен направляться фрейм, адресованный станции В. Поэтому входное LSR вставляет заголовок MPLS между заголовком 2-го уровня протокола РРР (Point-to-Point) и IP-заголовком (этот процесс называется присвоением метки) и направляет этот помеченный пакет маршрутизатору R2. Маршрутизатор 2 анализирует фрейм, поступающий на порт 1, и обнаруживает между заголовками 2-го и 3-го уровней метку, значение которой основано на информации заголовка фрейма 2-го уровня (например, поля пакета РРР или поля Ethertype в пакетах LAN). Далее маршрутизатор обрабатывает фрейм согласно своей базе LFIB, в которой указано, что фрейм требуется отправить через порт 2, заменив входную метку 6 выходной меткой с новым значением, равным 11. Все последующие маршрутизаторы выполняют над фреймом такие же операции, пока фрейм не достигнет выходного LSR-устройства.

Рис. 32.2. Соединенные между собой LSR-устройства

Выходное граничное LSR-устройство таким же образом, как и предыдущие, просматривает свою таблицу и обнаруживает, что выходная метка для этого фрейма отсутствует. Поэтому оно стирает всю информацию о метках (этот процесс называется удалением меток) и передает стандартную IP-дейтаграмму, инкапсулированную во фрейм ethernet, станции В. Поскольку каждый из маршрутизаторов, расположенных между Станциями А и В, может коммутировать фрейм согласно информации своей базы LFIB и не должен совершать обычные операции маршрутизации, IP-дейтаграмма обрабатывается быстрее и эффективнее. Кроме того, для маршрута LSP от R1 к R4 в данном случае могут быть использованы каналы, отличные от тех, которые указываются таблицей маршрутизации протокола IP.

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