Кодирование маркеров потоков

С целью транспортировки набора маркеров совместно с IP-пакетом, к которому и относится этот набор маркеров, необходимо определить конкретное кодирование набора маркеров. MPLS-архитектура включает несколько различных способов кодирования. Выбор определённого способа зависит от соответствующего типа устройства, используемого для доставки помеченных IP-паке­тов.

ПАК (или программный комплекс) для MPLS-коммутации

Если ПАК (или программный комплекс) для MPLS-коммутации обеспечивает доставку помеченных IP-пакетов, то наиболее приемлемым способом кодирования набора маркеров является использование «вставки» (рис. 33.5, shim[1]) между заголовками канального и сетевого уровней. Такой способ мог быть описан независимым протоколом, а сама вставка могла использоваться на любом сетевом уровне. В последующем будет использоваться термин «универсальная MPLS-вставка» (generic MPLS encapsulation).

В свою очередь, само размещение универсальной MPLS-вставки могло бы осуществляться на канальном уровне. Использование универсальной MPLS-вставки представлено в стандарте RFC-3032.

Рис. 33.5. Расположение набора маркеров

АТМ-коммутаторы как LSR-маршрутизаторы

Следует отметить, что процедуры MPLS-доставки аналогичны тем существующим коммутаторам, которые реализуют процедуры «смены маркеров» (label swapping), например, АТМ-коммутаторы. Последние используют входной физический интерфейс и значение входного идентификатора VPI/VCI (идентификатор виртуального соединения/маршрута) в качестве индекса в таблице связности (cross-connect), по которой они определяют выходной физический интерфейс и значение выходного идентификатора VPI/VCI. Более того, если один или более маркеров могут быть непосредственно закодированы в полях заголовков протокольных сообщений, и которые будут доступны для обработки ныне существующими коммутаторами, то последние (с необходимым программным обеспечением) могут использоваться в качестве LSR-маршру­тиза­торов. В дальнейшем такие ПАК будут именоваться ATM/LSR-маршру­тиза­торы (ATM-LSR).

Существуют три очевидных способов кодирования маркеров в заголовке АТМ-ячейки (ATM cell header), полагая использование АТМ-уровня адаптации «AAL5», а именно:

1. кодирование коммутируемого виртуального соединения (SVC encoding). Этот способ предусматривает использование VPI/VCI-поля для кодирования маркера, который является самым верхним в наборе маркеров. Такой способ может использоваться в любой сети. При использовании этого способа кодирования каждый LSP-марш­рут представляет собой АТМ/SVC-со­­­единение, а протоколом доставки (распределения) маркеров выступает протокол ATM-сигнализации (signaling). Если используется этот способ, то ATM/LSR-маршру­тиза­торы не могут реализовать функции «проталкивания» или «удаления» (выталкивания) набора маркеров;

2. кодирование коммутируемого виртуального маршрута (SVP encoding). Этот способ предусматривает использование VPI-поля для кодирования маркера, который является самым верхним в наборе маркеров и VCI-поля для кодирования второго маркера из набора, если конечно он представлен. Этот способ имеет ряд преимуществ по сравнению с первым, рассмотренным выше, в частности, он позволяет использовать коммутацию виртуального АТМ-маршрута. Т.е. LSP-марш­руты настраиваются как коммутируемые виртуальные АТМ-маршруты на основе применения протокола доставки (распределения) маркеров, а именно протокола ATM-сигна­ли­­зации.

Тем не менее, этот способ нельзя использовать всегда. Если сеть включает виртуальный АТМ-маршрут, проходящий через АТМ-сеть, в которой отдельный сегмент этой сети не применяет MPLS-коммутацию, то VPI-поле использовать для MPLS-коммутации бесполезно.

Если этот способ кодирования используется, то ATM/LSR-маршру­тиза­тор на выходе виртуального маршрута способен эффективно осуществлять процедуру «удаления» (выталкивания) маркера;

3. многоузловое кодирование коммутируемого виртуального маршрута (SVP multipoint encoding). Этот способ предусматривает использование VPI-поля для кодирования маркера, который является самым верхним в наборе маркеров, VCI-поля для кодирования второго маркера из набора, если конечно он представлен, и оставшуюся часть VCI-поля для идентификации начала LSP-марш­рута. Если используется данный способ, то стандартные свойства коммутируемых виртуальных АТМ-маршрутов могут применяться для многоузловых виртуальных маршрутов. Ячейки, формируемые на основе заголовков различных IP-пакетов, будут включать различные значения VCI-идентификаторов. Как мы увидим в дальнейшем, такой подход позволяет осуществлять процедуру слияния маркеров АТМ-коммутаторами (причём без каких-либо проблем, связанных с «чередованием» ячеек), которые могут поддерживать многоузловые виртуальные маршруты, но которые не способны совмещать виртуальные соединения.

Данный способ зависит от наличия процедуры присвоения 16-битового значения VCI-идентификатора каждому АТМ-коммутатору, причём такого, чтобы ни одно такое значение не было присвоено двум разным коммутаторам. (Если требуемого числа таких идентификаторов не достаточно для присвоения каждому коммутатору, то можно использовать значение VCI-идентификатора в качестве второго маркера в наборе.)

Если на практике используется гораздо больше маркеров в наборе, чем можно закодировать с использованием АТМ-заголовка, то АТМ-кодирование должно дополняться (или комбинироваться с) универсальной MPLS-вставкой.

Обеспечение функциональной совместимости способов кодирования

Если < R₁, R₂, R₃ > представляет собой участок LSP-марш­рута, то существует возможность того, что R₁ будет использовать один способ кодирования набора маркеров при передаче IP-пакета P R₂, в то время как R₂ будет использовать другой способ кодирования при передаче IP-пакета P R₃. Вообще, MPLS-архитектура рассматривает LSP-марш­руты с различными способами кодирования наборов маркеров, используемыми на разных РУ. Более того, когда рассматриваются процедуры обработки помеченного IP-па­ке­та, то используются абстрактные термины для описания применения набора маркеров при доставке IP-пакета. После получения помеченного IP-пакета LSR-маршру­тиза­тор должен декодировать его, чтобы определить текущее значение набора маркеров, затем он должен обработать сам набор маркеров, чтобы определить новое значение набора, и затем закодировать соответствующим образом новое значение, и только после этого отправить помеченный IP-пакет на его следующий РУ.

К сожалению, АТМ-коммутаторы не способны преобразовывать один способ кодирования в другой. Более того, MPLS-архитектура требует, чтобы два АТМ-коммутатора, там, где возможно, корректно выполняли функции LSR-маршру­тиза­торов по доставке некоторого IP-пакета по LSP-марш­руту с уровнем m, также необходимо, чтобы эти два АТМ-коммутатора применяли один и тот же способ кодирования.

Естественно, что будут существовать MPLS-сети, которые будут сочетать в себе АТМ-коммутаторы, функционирующие как LSR-маршру­тиза­торы, и другие LSR-маршру­тиза­торы, которые функционируют на основе использования заголовка с универсальной MPLS-вставкой. В таких сетях может быть несколько LSR-маршру­тиза­торов, имеющих АТМ-адаптеры (АТМ-интерфейсы), а также адаптеры/интерфейсы для обработки заголовков с универсальной MPLS-вставкой («MPLS shim» interfaces). Это является одним из примеров LSR-маршру­тиза­тора, который функционирует с различными способами кодирования набора меток на разных РУ. Такой LSR-маршру­тиза­тор может удалить набор маркеров с кодированием для АТМ-коммутации на входном интерфейсе, а на выходном интерфейсе может заменить его на заголовок с универсальной MPLS-вставкой, содержащей набор маркеров.