Ip mpls технология

Сетевая технология MPLS

Архитектура мультипротокольной коммутации с помощью меток MPLS (Multi Protocol Label Switching) была разработана для построения магистральных сетей, имеющих возможности масштабирования, повышенную скорость обработки трафика и гибкость с точки зрения организации дополнительных сервисов. Кроме того, технология MPLS позволяет интегрировать сети IP и ATM. В основе MPLS лежит принцип обмена меток. Любой передаваемый пакет ассоциируется с тем или иным классом сетевого уровня FEC (Forwarding Equivalence Class), который идентифицируется определенной меткой.

Значение метки уникально только для участка пути между соседними узлами, которые называют маршрутизатороми, коммутирующим по меткам LSR (Label Switching Router). Метки передаются в составе любого пакета. Маршрутизаторы LSR получают идентификацию о топологии сети, путем анализа и алгоритма маршрутизации. Этот маршрутизатор взаимодействует с соседними маршрутизаторами, распределяет метки, которые будут применяться для коммутации.

Распределение меток между LSR приводит к установлению внутри домена МPLS путей с коммутацией по меткам LSR (Label Switching Path). Каждый маршрутизатор формирует таблицу, которая ставит в соответствие паре входной интерфейс — входная метка, тройку «префикс» адреса получателя, выходной интерфейс — выходная метка. Получив пакет, LSR по номеру интерфейса и по значению привязанной к пакету метке определяет выходной интерфейс. Старое значение метки заменяется новым. Вся операция требует одноразовой идентификации значений полей в одной строке таблицы.

Описание функционирования технологии MPLS

Такой процесс занимает гораздо меньше времени, чем сравнение IP-адресов отправителя и адресных префиксов в таблице маршрутизации, которое использовалось при традиционной маршрутизации. Сеть MPLS делится на две функционально различные области: ядро и граничную область. Маршрутизаторы ядра занимаются только коммутацией. Все функции классификации пакетов по разным FEC берут на себя пограничные маршрутизаторы LER (Label switch Edge Routers). Главная особенность MPLS – отделение процесса коммутации пакета от анализа IP-адресов в его заголовке.

Очевидным следствием описанного подхода является тот факт, что очередной сегмент LSR может не совпадать с очередным сегментом маршрута, который был бы выбран при традиционной маршрутизации, поскольку на установление соответствия пакетов определенным классам FEC могут влиять не только IP-адреса, но и другие параметры. Каждый класс FEC определяется отдельно от остальных, не только потому, что для него строится свой путь, но и в смысле доступа к общим ресурсам (полосе канала и буферному пространству). В результате технология MPLS позволяет эффективно поддерживать требуемое качество обслуживания. Заголовки MPLS, которые добавляют в кадр канального уровня, содержат четыре поля (рис. 6.8).

 

 

Рисунок 6.8

 

Поле метка имеет 20 бит и используется для указания соответствующего пути коммутации. Затем следует поле, указывающее класс обслуживания CoS, используемого для указания класса трафика. Следующее поле S – указатель для тела S. Последнее поле – время жизни TTL, которое дублирует аналогичное поле заголовка IP-пакета. В рамках архитектуры MPLS разрешено вместе с пакетом передавать ни одну метку, а целый их стек. Поэтому всегда имеется метка, расположенная на вершине стека, имеет также метка, расположенная на дне. Стек меток позволяет создавать систему объединенных путей LSP. Кадр, перемещаемый по объединенному пути, должен включать столько заголовков, сколько уровней иерархии содержит путь. Продвижение MPLS-кадров осуществляется только на основе метки, расположенной на вершине стека, нижние метки передаются прозрачно до операции изъятия верхней. Операции добавления/изъятия метки определены как операции на стеке (push/pop).

 

Рисунок 6.9

 

На рис.

6.9 показано как формируется коммутируемый путь одного уровня. Этот путь состоит из последовательного набора участков, коммутация на которых происходит с помощью меток данного уровня. LERO и LER5 — граничные маршрутизаторы пути нулевого уровня (метка М0). Маршрутизаторы LSR 1 и LSR 3 играют ту же роль для пути второго уровня (метка М1). Первый из них проводит операцию добавления метки М1 в стек, LSR-3 – выполняет её изъятие.

С точки зрения трафика нулевого уровня LSR первого уровня является прозрачным туннелем. В любом сегменте LSR можно выделить по отношению к трафику верхний и нижний LSR. Например, для сегмента LSR4 – LSR-5 четвертый маршрутизатор будет верхним, пятый – нижним.

Назначение или привязка меток проводится с помощью специального протокола распределения меток LDR (Label Distribution Protocol).

Под привязкой понимают соответствие между определенным классом FEC и значением метки данного сегмента LSP, после чего информация в ней распространяется только в направлении от нижнего к верхнему.

Распространение информации о привязке может инициироваться запросом от верхнего устройства LSR.

Сначала посредством многоадресной рассылки сообщений по протоколу UDP маршрутизаторы определяют свое «соседство». Затем два соседа обмениваются информацией для инициализации версии используемого протокола, режимах функционирования, диапазонах меток. После того, как обе стороны придут к соглашению об общем подмножестве функциональных параметров, процедура назначения может быть начата с установления соседства, после чего LDP открывает транспортное соединение между участниками сеанса поверх TCP. Затем по этому соединению передается информация о привязке меток.

Если применять MPLS в качестве базового механизма коммутации можно расширить возможности сетей IP, объединить разные технологии доступа, сделать сети IP столь же пригодными для передачи голоса и видео, как сети АТМ, в которых обеспечение качества и резервирования ресурсов для передачи разнородного трафика заложено на протокольном уровне. Таким образом, чтобы придать сетям IP свойства сетей АТМ, сделать их более пригодными для критического по времени сервисов и разных видов трафика, потребовалось создание такой технологии, как MPLS.

Уступая АТМ в средствах резервирования ресурсов и обеспечения качества услуг, гибкая технология MPLS объединяет в себе достоинства коммутации АТМ и маршрутизации IP. По сравнению с IP основным преимуществом MPLS является коммутация по меткам и разделение управляющей составляющей трафика с транспортной. Коммутация по меткам позволяет создать сервисы, которые трудно или невозможно реализовать на базе IP. Кроме того, MPLS имеет более низкую стоимость на единице объема трафика по сравнению с АТМ. MPLS рассматривается как эффективная и экономичная основа для мультисервисного транспорта. Современные коммутирующие маршрутизаторы способны одновременно и с одинаковой производительностю обрабатывать трафик АТМ, IP и MPLS.

Внедрение MPLS позволяет повысить уровень сервиса, предоставить услуги на базе IP с гарантированным уровнем качества, включая создание виртуальных частных сетей VPN, передачу голосу поверх IP (VOIP), надежность маршрутизации в приложениях Triple Play (голос, данные, видео).

В настоящее время существует несколько областей практического применения MPLS-технологии, позволяющие повысить эффективность использования компьютерных сетей. Одно из простейших применений — уско­рение продвижения пакетов сетевого уровня, перемещающихся по маршрутам, составленных на основе стандартных внутренних шлюзовых протоколов IGP. При использовании технологии MPLS-IGP пути коммутации по меткам прокладываются в соответствии с существующей топологией IP-сетей, связанных MPLS-доменом, и не зависит от интенсивности трафика между этими сетями. Протокол MPLS-IGP ускоряет продвижение пакетов за счет сокращения просматриваемых таблиц продвижения по меткам, так как обычная таблица маршрутизации содержит намного больше записей, чем таблица продвижения. Эффективность функционирования MPLS заметно повышается на крупных магистральных сетях, где маршрутизаторы оперируют с таблицами в несколько десятков тысяч записей.

Другим типовым назначением сетей MPLS является обеспечение гарантированной средней пропускной способности на основе применения методов рационального распределения трафика ТЕ (Traffic Engineering). В этом состоит основное отличие технологии MPLS-TE от технологии MPLS-IGP, так как последняя обеспечивает прокладку путей коммутации по меткам только на основе топологии составной сети, а интенсивность трафика при этом не учитывается. Кроме того, в отличие от MPLS-IGP, в технологии MPLS-TE пути коммутации по меткам, называемые ТЕ-туннелями, не прокладываются автоматически, а задаются администратором сети. ТЕ-туннели подобны постоянным виртуальным каналам PVC в технологиях ATM и Frame relay.

Третья область применения MPLS-технологии — построение частных виртуальных сетей VPN. Создание таких сетей возможно за счет разграничения трафика, без необходимости обязательного шифрования данных. Трафик такой сети прозрачно проходит через объединенную сеть, причем можно легко отделять этот трафик от остальных пакетов объединенной сети, предоставляя гарантии производительности и безопастности.

Таким образом, основным преимуществом MPLS-технологии, с точки зрения пользователя, является качество обслуживания QoS, а следующим по важности — упрощение защиты и процедуры доступа к частным виртуальным сетям VPN.

 

Предыдущая55565758596061626364656667686970Следующая


Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 927;


ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Все выпуски 11. Сети для самых маленьких. Часть одиннадцатая. MPLS L3VPN

10. Сети для самых маленьких. Часть десятая. Базовый MPLS

9. Сети для самых маленьких. Часть девятая. Мультикаст

8.1 Сети для Самых Маленьких. Микровыпуск №3. IBGP

8. Сети для самых маленьких. Часть восьмая. BGP и IP SLA

7. Сети для самых маленьких. Часть седьмая. VPN

6. Сети для самых маленьких. Часть шестая. Динамическая маршрутизация

5. Сети для самых маленьких: Часть пятая. NAT и ACL

4. Сети для самых маленьких: Часть четвёртая.

19.06.2017 — Технология MPLS-TP. Предпосылки к миграции.

STP

3. Сети для самых маленьких: Часть третья. Статическая маршрутизация

2. Сети для самых маленьких. Часть вторая. Коммутация

1. Сети для самых маленьких. Часть первая. Подключение к оборудованию cisco

0. Сети для самых маленьких. Часть нулевая. Планирование

Статья про L3VPN получилась большой — ни много ни мало 130 000 символов.

Учитывая, что и её ещё не все дочитали, эту часть про доступ в Интернет мы вынесли в отдельную публикацию.

Это особенно важно, потому что в рунете, да и вообще в интернетах, нет доступного разбора этой темы.

Вполне вероятно, что вы сейчас читаете эксклюзивный материал.

Итак, есть оператор связи, который предоставляет своему клиенту L3VPN. Ни с того ни с сего, с бухты да барахты понадобился ему ещё и Интернет.

Самое очевидное решение — прокинуть ещё один кабель — в одном VPN, в другом Интернет.

Допустим, это сложно. Тогда можно поднять сабинтерфейс и передавать фотки вконтактике в отдельном VLAN’е.

Допустим, там сложный арендованный канал, где можно прокинуть только 1 VLAN или оборудование клиента не умеет VLAN (стоит обычный компьютер), что тогда?

Об этом следующие 36 000 букв вашей жизни.

Содержание выпуска

NAT на CE VRF Aware NAT Common Services

Читать дальше →

Читать полностью на сайте habr.com

Основные термины MPLS

Введение в MPLS

 

Многопротокольная коммутация по меткам MPLS – технология, разработанная рабочей группой по созданию интегрированных услуг IETF. Это новая архитектура построения магистральных сетей, которая значительно расширяет имеющиеся перспективы масштабирования, повышает скорость обработки трафика и предоставляет огромные возможности для организации дополнительных услуг.

 

Технология MPLS сочетает в себе возможности управления трафиком, присущие технологиям канального уровня, и масштабируемость и гибкость протоколов, характерные для сетевого уровня.

Технология MPLS

Являясь результатом слияния механизмов разных компаний, она впитала в себя наиболее эффективные решения каждой. MPLS соединила в себе надежность ATM, удобные и мощные средства доставки и обеспечения гарантированного качества обслуживания IP-сетей, — такая интеграция сетей позволяет получить дополнительную выгоду из совместного использования протоколов IP и ATM.

 

Главная особенность технологии MPLS – отделение процесса коммутации пакета от анализа IP-адреса в его заголовке, что позволяет осуществлять коммутацию пакетов значительно быстрее. В соответствии с протоколом MPLS маршрутизаторы и коммутаторы присваивают на каждой точке входа в таблицу маршрутизации особую метку и сообщают эту метку соседним устройствам.

 

Наличие таких меток позволяет маршрутизаторам и коммутаторам, поддерживающим технологию MPLS, определять следующий шаг в маршруте пакета без выполнения процедуры поиска адреса. На сегодняшний день существуют три основные области применения MPLS:

управление трафиком;

поддержка классов обслуживания (QoS);

организация виртуальных частных сетей (VPN).

 

Расположение технологии MPLS в семиуровневой модели ВОС показано на рис. 9.1.

 

 

Рис. 9.1. Плоскости MPLS

 

 

Сетевой уровень – это комплексный уровень, который обеспечивает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами, подключенными к разным "подсетям", которые могут находиться в разных географических пунктах. В данном случае "подсеть" – это, по сути, независимый сетевой кабель (иногда называемый сегментом). Так как две конечные системы, желающие организовать связь, может разделять значительное географическое расстояние и множество подсетей, сетевой уровень является доменом маршрутизации. Протоколы маршрутизации выбирают оптимальные маршруты через последовательность соединенных между собой подсетей. Традиционные протоколы сетевого уровня передают информацию вдоль этих маршрутов.

 

Канальный уровень (формально называемый информационно-канальным уровнем) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации (в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети, линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал), уведомления о неисправностях, а также вопросы упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информации.

 

Физический уровень определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики активации, поддержания и дезактивации физического канала между конечными системами. Спецификации физического уровня определяют такие характеристики, как уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи физической информации, максимальные расстояния передачи информации, физические соединители и другие аналогичные характеристики.

 

"Multiprotocol" в названии технологии означает "многопротокольный". Это говорит о том, что технология MPLS применима к любому протоколу сетевого уровня, т.е. MPLS – это своего рода инкапсулирующий протокол, способный транспонировать информацию множества других протоколов высших уровней модели OSI. Таким образом, технология MPLS остается независимой от протоколов уровней 2 и 3 в сетях IP, ATM и Frame Relay, а также взаимодействует с существующими протоколами маршрутизации, такими как протокол резервирования ресурсов RSVP или сетевой протокол преимущественного выбора кратчайших маршрутов OSPF.

 

Представленная на рис. 9.1 плоскость пересылки данных MPLS не образует полноценного уровня, она "вклинивается" в сети IP, ATM или Frame Relay между 2-м и 3-м уровнями модели OSI, оставаясь независимой от этих уровней. Можно сказать, что одновременное функционирование MPLS на сетевом уровне и на уровне звена данных приводит к образованию так называемого уровня 2.5, где, собственно, и выполняется коммутация по меткам.

 

Основные термины MPLS

FEC – Forwarding Equivalence Class –класс эквивалентности пересылки Множество пакетов, которые пересылаются одинаково, например, с целью обеспечить заданное QoS

Label – метка Короткий идентификатор фиксированной длины, определяющий принадлежность пакета тому или иному FEC

Label swapping – замена меток Замена метки принятого узлом сети MPLS пакета новой меткой, связанной с тем же FEC, при пересылке этого пакета к нижестоящему узлу

LER – MPLS edge router – пограничный узел сети MPLS. Пограничный узел сети MPLS, который соединяет домен MPLS с узлом, находящимся вне этого домена

Loop detection — выявление закольцованных маршрутов Метод выявления и устранения закольцованных маршрутов

Loop prevention – предотвращение образования закольцованных маршрутов Метод, позволяющий обнаружить, что пакет прошел через узел более одного раза

LSP – Label Switched Path – коммутируемый по меткам тракт Приходящий через один или более LSR тракт, по которому следуют пакеты одного и того же FEC

ER–LSP – explicitly routed LSP – LSP с явно заданным маршрутом Тракт LSP, который организован способом, отличным от традиционной маршрутизации пакетов IP

LSR – label switching router – маршрутизатор коммутации по меткам Маршутизатор, способный пересылать пакеты по технологии MPLS

MPLS domain – домен MPLS Совокупность узлов MPLS, между которыми существуют непрерывные LSP

MPLS egress node – выходной узел сети MPLS Последний MPLS-узел в LSP, направляющий исходный пакет к адресату, который находится вне MPLS-сети

MPLS ingress node Первый MPLS-узел в LSP, принимающий исходный пакет и помещающий в него метку MPLS

 

Принцип работы

 

Рассмотренные более подробно опишем функционирование сети MPLS.

 

Любой IP-пакет на входе в сеть MPLS, независимо от того, поступает этот пакет от отправителя или же он пришел из смежной сети, которая может быть MPLS-сетью более высокого уровня, относится к определенному классу эквивалентной пересылки FEC (Forwarding Equivalence Class). Напомним, что анализ заголовка IP-пакета и назначение FEC производится только один раз на входе в сеть (рис. 9.2).

 

 

Рис. 9.2. Фрагмент MPLS-сети

 

 

Этап 1. Сеть автоматически формирует таблицы маршрутизации. В этом процессе участвуют маршрутизаторы или коммутаторы IP+ATM, установленные в сети сервис-провайдера. При этом применяются внутренние протоколы маршрутизации, такие как OSPF или IS-IS.

 

Этап 2. Протокол распределения меток (Label Distribution Protocol — LDP) использует отраженную в таблицах топологию маршрутизации для определения значений меток, указывающих на соседние устройства. В результате этой операции формируются маршруты с коммутацией по меткам (Label Switched Paths – LSP).Автоматическое присвоение меток MPLS выгодно отличает эту технологию от технологии частных виртуальных каналов ATM PVC, требующих ручного присвоения VCI/VPI.

 

Этап 3. Входящий пакет поступает на пограничный Label Switch Router (LSR), который определяет, какие услуги 3-го уровня необходимы этому пакету (например QoS или управление полосой пропускания). На основе учета всех требований маршрутизации и правил высокого уровня (policies), пограничный LSR выбирает и присваивает метку, которая записывается в заголовок пакета, после чего пакет передается дальше.

 

Этап 4. Устройство LSR, находящееся в опорной сети, считывает метки каждого пакета, заменяет старые метки новыми (новые метки определяются по локальной таблице) и передает пакет дальше. Эта операция повторяется в каждой точке передачи пакета по опорной сети.

 

Этап 5. На выходе пакет попадает в пограничный LSR, который удаляет метку, считывает заголовок пакета и передает его по месту назначения. В магистральных LSR метка MPLS сравнивается с заранее рассчитанными таблицами коммутации и содержит информацию 3-го уровня. Это позволяет каждому устройству LSR автоматически оказывать каждому пакету необходимые IP-услуги. Таблицы рассчитываются заранее, что снимает необходимость повторной обработки пакетов в каждой точке передачи. Такая схема не только позволяет разделить разные типы трафика (например, отделить неприоритетный трафик от критически важного); она делает решения MPLS хорошо масштабируемыми.

Поскольку для присвоения меток технология MPLS использует разные наборы правил (policy mechanisms), она отделяет передачу пакетов от содержания заголовков IP. Метки имеют только локальное значение и многократно переиспользуются в крупных сетях, поэтому исчерпать запас меток практически невозможно. В рамках предоставления корпоративных IP-услуг самое главное преимущество MPLS заключается в способности присваивать метки, имеющие специальное значение. Наборы меток определяют не только место назначения, но и тип приложения и класс обслуживания.

 

123


Дата добавления: 2016-02-04; просмотров: 273;


ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Добавить комментарий

Закрыть меню