Технология МРLS

При классической маршрутизации процесс обработки пакета IP в узле сети (маршрутизаторе) состоит из следующих шагов:

- маршрутизатор принимает пакеты канального уровня и извлекает из них пакет IP;

- в заголовке пакета IP маршрутизатор проверяет адрес назначения пакета;

- в соответствии с адресом назначения и данных, находящихся в таблицах маршрутизации, маршрутизатор определяет выходной порт, по которому необходимо отправить пакет IP;

- маршрутизатор сегментирует пакет IP в пакеты канального уровня и помещает их в выходной буфер для дальнейшей отправки по сети.

Вышеописанные процедуры обработки пакетов IP в маршрутизаторах сети вносят значительные задержки при передаче трафика IP:

- время на преобразования пакетов канального уровня в пакеты IP и обратно;

- чем больше объем маршрутных таблиц, тем больше времени понадобится для определения выходного интерфейса;

- при большой нагрузке резко возрастает расход ресурсов маршрутизаторов.

Все вышеуказанные недостатки приводят к ухудшению показателей QoS.

Технология МРLS разработана рабочей группой IЕТF (Internet Engineering Task Force). Главное преимущество технологии МPLS состоит в том, что в ядре сети MPLS не происходит преобразование пакетов канального уровня в пакеты IP и наоборот. Передача трафика осуществляется с помощью «меток», созданных на основе информации о маршрутах сетевого уровня. Таким образом, технология МРLS позволяет коммутировать пакеты на канальном уровне, используя при этом информацию о продвижении данных сетевого уровня.

Сеть МРLS состоит из двух видов сетевого оборудования (рис. 3.4):

- LER (Label Edge Router) - пограничный маршрутизатор «меток»;

- LSR (Label Switching Router) - маршрутизатор коммутации по «меткам».

Рис.3.4. Сеть MPLS

На входе в сеть МРLS LER. добавляет «метку» ко всем пакетам, поступающим в сеть. Кроме этого, LER отвечает за классификацию пакетов. На выходе из сети МРLS LER, удаляет «метку» и производит коммутацию пакета на основе IP-адреса точки назначения.

LSR отвечает за передачу пакетов на основе «метки». Когда пакет с меткой попадает в LSR, «метка» используется как указатель в своей информационной базе «меток» (LIB –Label Information Base). Для полученной «метки» в базе LIB содержится точная запись об исходящей «метке», интерфейсе и об инкапсуляции канального уровня, необходимой для продвижения пакета. На основе информации из базы LIB, LSR заменяет полученную «метку» на исходящую и передает пакет на выходной интерфейс с соответствующей инкапсуляцией канального уровня.

Весь процесс формирования «меток» и передачи пользовательского трафика в сети МРLS состоит из следующих шагов:

- существующие классические протоколы маршрутизации (OSPF, IS-IS, SIP и т.д.) формируют таблицы маршрутизации, показывающие достижимость сетей назначения;

- протокол распространения «меток» (LDP - Label Distribution Protocol) определяет отображение между «меткой» и сетью назначения;

- LER на входе в сеть МРLS принимает пакет, обеспечивает выполнение дополнительных служб уровня и помещает в пакет «метку»;

- LSR на основе «метки» коммутирует пакет и присваивает ему новую «метку»;

- на выходе LER удаляет «метку» и производит коммутацию пакета на основе IP-адреса точки назначения.

Инкапсуляция «меток» в пакеты для различных канальных технологий представлена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Пример инкапсуляции «метки» в пакеты канального уровня (РРР, Ethernet, АТМ)

Информация «метки» может передаваться в пакете одним из следующих способов:

- 4-битовой «меткой», которая вставляется между заголовками канального и сетевого уровня. Применяется для каналов «точка- точка» (РРР – Point-to-Point) и Ethernet;

- как часть заголовка канального уровня. Применяется для технологии АТМ, «метка» передается в полях VPI/VCI;

- как часть кадра ААL5 (уровень адаптации АТМ 5) перед процедурой сегментации и сборки (SAR – Segmentation And Reassembly). Применяется для сетей АТМ в случае использования стека «меток».

Формат «метки» показан на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Формат «метки»

«Метка» имеет следующие поля: .

- «метка» - размер поля 20 бит, определяет значение метки;

- CoS - размер поля 3 бита, предназначено для предоставления дифференцированных услуг в сети МPLS. Для обеспечения сквозного качества услуг на границе сети МРLS производится копирование поля IP-приоритета в поле CoS;

- S - размер поля 1 бит, указывает на «метку» в нижней части стека. Устанавливается равным 1 для последней «метки» в стеке и равным 0 для всех остальных «меток» стека. Это позволяет привязывать префикс к нескольким «меткам», т.е. к стеку «меток». Каждая «метка» стека имеет свои собственные значения поля СоS, S и ТТL;

- ТТL - размер поля 8 бит, указывает время жизни пакета. Значение поля устанавливается на границе сети МРLS и уменьшается на 1 после каждого пройденного узла в сети МРLS.