Протоколы ускоренной маршрутизации. Технология маршрутизации по меткам MPLS

 

• Объединение кадров (frame merge). Объединение меток в случае работы с 
  носителем, передающим данные в виде кадров, так что проблем с чередованием ячеек не возникнет.

 

• Метка (label). Короткий физически непрерывный идентификатор фиксированной длины, используемый для идентификации FEC-класса, как правило, имеющий локальное значение.

 

• Объединение меток (label merge). Замена нескольких входных меток конкретного FEC-класса одной выходной меткой.

 

• Обмен меток (label swap). Основная операция продвижения, заключающаяся в поиске входной метки, чтобы определить выходную метку, инкапсуляцию, порт и другую информацию, относящуюся к обработке данных.

 

• Замена меток (label swapping). Парадигма, упрощающая продвижение данных при помощи меток, идентифицирующих классы пакетов данных, когда 
  они при продвижении не различаются.

 

• Ретрансляционный участок, коммутируемый по меткам (label switched hop). 
  Ретрансляционный участок между двумя узлами MPLS, продвижение данных на которых выполняется при помощи меток.

 

• Путь, коммутируемый по меткам (label switched path). Путь, проходящий 
  через один или несколько LSR-маршрутизаторов на одном иерархическом 
  уровне, по которому следуют пакеты конкретного FEC-класса.

 

• Маршрутизатор, коммутирующий пометкам (Label Switching Router, LSR). 
  MPLS-узел, способный продвигать «родные» LЗ-пакеты.

 

• Стек меток (label stack). Упорядоченный набор меток.

 

• Точка объединения (merge point). Узел, на котором выполняется объединение меток.

 

• MPLS-домен (MPLS domain). Непрерывное множество узлов, осуществляющих MPLS-маршрутизацию и продвижение и находящихся в одном доме 
  не маршрутизации или административном домене.

 

• Пограничный MPLS-узел (MPLS edge node). MPLS-узел, соединяющий MPLS-домен с узлом, расположенным вне домена, либо потому, что он не исполь 
  зует архитектуру MPLS, либо потому, что он находится в другом домене. 
  Обратите внимание на то, что если у LSR-маршрутизатора есть соседний 
  хост, на котором не работает архитектура MPLS, тогда этот LSR-маршрути- 
  затор является пограничным MPLS-узлом.
• Выходной MPLS-узел (MPLS egress node). Пограничный MPLS-узел, управляющий трафиком, покидающим MPLS-домен.

 

• Входной MPLS-узел (MPLS ingress node). Пограничный MPLS-узел, управляющий трафиком, поступающим в MPLS-домен.

 

• MPLS-метка (MPLS label). Короткий физически непрерывный идентификатор фиксированной длины, используемый для идентификации FEC-класса, как правило, имеющий локальное значение. Метка переносится в заголовке пакета.

 

• MPLS-узел (MPLS node). Узел, на котором реализована архитектура MPLS. 
  MPLS-узел обладает информацией об управляющих протоколах MPLS, 
  поддерживает работу одного из протоколов маршрутизации L3 и способен 
  продвигать пакеты по меткам. Дополнительно узел MPLS может продвигать 
  «родные» L3-пакеты. [5]

 

2.  Метки

Метка является коротким идентификатором фиксированной  длины, который используется для  идентификации FEC. Метка, которая вложена  в определенный пакет, представляет класс переадресации FEC (Forwarding Equivalence Class), к которому данный пакет приписан. Обобщая, можно сказать, что пакет приписан FEC, базирующемуся частично или целиком на его адресе места назначения сетевого уровня. Однако кодировка метки никогда не совпадает c этим адресом. [5]

Метки определяют поток пакетов между двумя конечными точками или, в случае групповой рассылки, между конечной точкой-источником и группой конечных точек-получателей. [1]

 

3. Ключевые элементы функционирования архитектуры MPLS

• Перед маршрутизацией и доставкой пакетов данного FEC-класса должен быть определен маршрут через сеть, называемый LSP-путем, а также установлены параметры качества обслуживания вдоль этого пути. Параметры качества обслуживания определяют, во-первых, объем ресурсов, выделяемых пути, и, во-вторых, политику организации очередей и политику отбрасывания пакетов, устанавливаемую на каждом LSR-маршрутизаторе для пакетов данного FEC-класса. Для выполнения этих задач требуются два протокола, реализующие обмен информацией между маршрутизаторами.

 

            - Протокол внутренней маршрутизации, такой как OSPF, используется для обмена сведениями о достижимости и маршрутах.

 

           - Пакетам должны назначаться метки определенного FEC-класса. Поскольку

использование глобальных меток привело бы к  дополнительным расходам на

управление и ограничило бы количество доступных меток, метки обладают только

локальным значением, что будет обсуждаться далее. Сетевой оператор может явно

указать маршруты и назначить им соответствующие значения меток. В качестве

альтернативы для определения маршрута и установки меток между соседними LSR-

маршрутизаторами может использоваться либо протокол LDP (Label Distribution

Protocol — протокол распределения меток), либо усовершенствованная версия уже

упоминавшегося  протокола RSVP.

• Пакет входит в MPLS-домен через входной пограничный LSR-маршрутизатор, на котором он обрабатывается, чтобы определить, какие службы сетевого уровня ему требуются и таким образом пакету назначается определенный уровень качества обслуживания. LSR-маршрутизатор назначает этому пакету определенный FEC-класс и, следовательно, определенный LSP-путь; добавляет к пакету соответствующую метку и продвигает пакет. Если для данного FEC-класса еще не существует LSP-пути, пограничный LSR-маршрутизатор должен, взаимодействуя с другими LSR-маршрутизаторами, 
  выбрать новый LSP-путь.

 

• Получая меченый пакет в MPLS-домене, каждый LSR-маршрутизатор:

          - удаляет входную метку и прикрепляет к пакету соответствующую выходную метку;

          - переправляет этот пакет следующему LSR-маршрутизатору на LSP-пути.

 

• Выходной пограничный LSR-маршрутизатор удаляет метку, читает заголовок IP-пакета и переправляет

 

Рис. 6.1 Функционирование архитектуры MPLS

Следует отметить несколько ключевых особенностей функционирования архитектуры MPLS:

• MPLS-домен состоит из непрерывного (или связного) множества маршрутизаторов, поддерживающих архитектуру MPLS. Трафик может поступать в домен и покидать его через конечную точку, подключенную непосредственно к сети, как показано в правом верхнем углу рис. 6.1. Трафик может также поступать от обычного маршрутизатора, соединенного с частью объединенной сети, не использующей архитектуру MPLS, как показано в левом 
  верхнем углу рис. 6.1.

 

• FEC-класс пакета может определяться по одному или по нескольким пара 
  метрам, указанным сетевым администратором. Среди возможных параметров можно назвать следующие:

 

- IP-адреса отправителя и/или получателя или IP-адреса сетей;

- номера портов отправителя и/или получателя;

- идентификатор IP-протокола;

- код дифференцированной службы;

- метка потока IPv6.

 

• Продвижение данных выполняется просто путем поиска в заранее определенной таблице, устанавливающей соответствие между значениями меток и адресами следующих ретрансляционных участков. Нет необходимости 
  изучать или обрабатывать IP-заголовок, а также принимать решения о выборе маршрутов на основе IP-адреса получателя.

 

• Определенный тип РНВ (Per-Hop Behavior— поведение на ретрансляционном участке) для данного FEC-класса может быть определен на LSR-маршрутизаторе. Тип РНВ для данного FEC-класса указывает очередность обработки пакета в очереди и политику отбрасывания пакетов.

 

• Пакеты, посылаемые между одной парой конечных точек, могут принадлежать разным FEC-классам. При этом они по-разному помечаются, обрабатываются в соответствии с разными типами РНВ на каждом LSR-маршрутизаторе и могут следовать через сеть разными маршрутами.

 

Рис.6.2 Продвижение пакетов MPLS

Рисунок 6.2 более детально иллюстрирует обработку меток и продвижение пакета. Каждый LSR-маршрутизатор поддерживает таблицу продвижения данных для каждого LSP-пути, проходящего через данный LSR-маршрутизатор. Когда прибывает помеченный пакет, LSR-маршрутизатор индексирует таблицу продвижения данных, чтобы определить следующий ретрансляционный участок. Как уже отмечалось, для масштабирования метки имеют только локальную значимость. Таким образом, LSR-маршрутизатор удаляет из пакета входную метку и, прежде чем переправить его дальше, присоединяет к нему соответствующую выходную метку. Входной пограничный LSR-маршрутизатор определяет FEC-класс для каждого непомеченного входящего пакета, на основе этого класса назначает пакету определенный LSP-путь, прикрепляет соответствующую метку и продвигает пакет дальше. [1]

 

4. Протокол MPLS

Протокол MPLS хорошо приспособлен для формирования виртуальных сетей (VPN) повышенного  быстродействия (метки коммутируются  быстрее, чем маршрутизируются пакеты). Принципиальной основой MPLS являются IP-туннели. Для его работы нужна поддержка протокола маршрутизации MP-BGP (RFC-2858). Протокол MPLS может работать практически для любого маршрутизируемого транспортного протокола (не только IP). После того как сеть сконфигурирована (для этого используются специальные, поставляемые производителем скрипты), сеть существует, даже если в данный момент через нее не осуществляется ни одна сессия. При появлении пакета в виртуальной сети ему присваивается метка, которая не позволяет ему покинуть пределы данной виртуальной сети. Никаких других ограничений протокол MPLS не накладывает. Протокол MPLS предоставляет возможность обеспечения значения QoS, гарантирующего более высокую безопасность. Не следует переоценивать уровня безопасности, гарантируемого MPLS, атаки типа “человек посередине” могут быть достаточно разрушительны. При этом для одного и того же набора узлов можно сформировать несколько разных виртуальных сетей (используя разные метки), например, для разных видов QoS. Но можно использовать возможности АТМ (процедура setup), если именно этот протокол применен в опорной сети (возможные перегрузки коммутаторов не в счет).

Для обеспечения  структурирования потоков в пакете создается стек меток, каждая из которых  имеет свою зону действия. Формат стека  меток представлен на рис. 6.3. В норме стек меток размещается между заголовками сетевого и канального уровней (соответственно L2 и L3). Каждая запись в стеке занимает 4 октета.

 

 

Рис. 6.3 Формат стека меток

 

 

<p class="dash041e_0441_043d_043e_0