Обработка сообщений FR/LSR-коммутаторов

Использование DLCI-идентификаторов

MPLS-коммутация реализуется путём привязки маркеров к маршрутам, а также на основе использования значения маркера для доставки пакетов, вклю­чая определение значения любого заменяемого маркера. При использовании FR/LSR-коммутаторов верхний (текущий) MPLS-маркер доставляется в DLCI-поле заголовка FR-кадра. Верхний маркер содержит информацию в неявной форме о протоколе сетевого уровня.

Если два FR/LSR-коммутатора соединены друг с другом, то для функциониро­вания LDP-протокола (Label Distribution Protocol) должно быть организовано полностью дуплексное соединение. DLCI-идентификатору, исполь­зуе­мого в интересах виртуального соединения (Virtual Circuit, VC) LDP-протокола, присваивается значение с помощью процедуры настройки, анало­гично настрой­ке DLCI-идентификатора, используемого между коммутаторами при функционировании протоколов IP-марш­рутизации.

За исключением этого настраиваемого значения параметра, значения DLCI-идентификатора, используемого в MPLS-системах в обоих направлениях канала передачи данных, могут рассматриваться как относящиеся к двум независи­мым диапазонам, т.е. каждое направление имеет свой собственный DLCI-идентификатор (VC-соединения могут быть полудуплексными).

Допустимые диапазоны и длина DLCI-идентификаторов, а также способ­ность слияния VC-соединений, должны устанавливаться с помощью сообщений LDP-протокола. Следует заметить, что диапазон DLCI-идентификаторов, исполь­зуемых для маркеров потока, зависит от длины DLCI-поля.

Однородные LSP-маршруты

Если < LSR₁, LSR₂, LSR₃ > является LSP-маршрутом, то можно предполо­жить, что LSR₁, LSR₂ и LSR₃ будут использовать один и тот же способ кодирова­ния при доставке IP-пакета P от LSR₁ до LSR₂ и далее до LSR₃. Такой LSP-мар­шрут является однородным.

Неоднородные LSP-маршруты

Если < LSR₁, LSR₂, LSR₃ > является LSP-маршрутом, то можно предполо­жить, что LSR₁ будет использовать один способ кодирования при доставке IP-пакета P от LSR₁ до LSR₂, а LSR₂ — другой способ кодирования при доставке IP-пакета P до LSR₃. В целом, MPLS-архитектура допускает использование LSP-маршрутов с различными видами кодирования на разных РУ. После получения помеченного IP-пакета, LSR-маршру­тиза­тор обязан декодировать его с целью определения текущего значения в наборе маркеров, а затем — проанализировать набор маркеров с целью определения значение но­вого маркера для набора, после чего — закодировать соответствующим обра­зом значение нового маркера, и в последующем — отправить помеченный IP-пакет на следующий РУ.

Естественно, существуют MPLS-сети, в которых функционируют комбиниро­ванные FR/LSR-коммутаторы и обычные LSR-маршру­тиза­торы, при этом последние использовать различные типы MPLS-вставки, например, универ­сальная MPLS-вставка (заголовок с MPLS-вставкой) или ATM-вставка. В таких сетях могут функционировать LSR-маршру­тиза­торы, имеющие FR-ин­терфейсы и интерфейсы для универсальной MPLS-вставки. Приме­ром сказанного является LSR-маршру­тиза­тор, реализующий различные способы кодирования маркеров потока на разных РУ одного и того же LSP-маршрута. Такой LSR-маршру­тиза­тор может удалить кодо­вый FR-маркер на входном интерфейсе, а на выходном интерфейсе вста­вить универсальную MPLS-вставку.

Обнаружение и предотвращение петлевых LSP-маршрутов

FR/LSR-коммутаторы должны взаимодействовать со свободными FR/LSR-коммутаторами или FR-сегментами LSP-маршрутов, приводящими к петлевым маршрутам. Более того, FR/LSR-коммутаторы должны использовать соответствующие способы и средства выявления и предотвращения петлевых маршрутов.

Обнаружение FR/LSR-коммутаторов, приводящих к петлевым маршрутам (обработка TTL-времени в MPLS-системах). В MPLS-системах TTL-значение, содержащееся в наборе маркеров, представ­ляет собой способ, который используется для:

a) предотвращения петлевых маршрутов;

b) ограничения области действия IP-пакета.

Когда IP-пакет следует по LSP-маршрутe, он должен завершить маршрут с таким же TTL-значением, которое он мог бы иметь, если бы проследовал че­рез такую же последовательность маршрутизаторов, но не использующих MPLS-коммутацию. Если IP-пакет следует по иерархической совокупности LSP-маршрутов, то общее число РУ должно отобра­жаться в TTL-значении этого IP-пакета, когда последний покидает такой иерархический маршрут.

В MPLS-системах начальное TTL-значение размещается в новой записи, вставляемой в набор маркеров. Это начальное TTL-значение изымается из предше­ствующего (ранее используемого) TTL-поля, которое было представ­лено, либо в заголовке сетевого уровня, если набор маркеров ранее отсутство­вал, либо из ранее существовавшей записи на более низком уровне в наборе марке­ров.

FR/LSR-коммутаторы, транслируя помеченные IP-пакеты с помощью марке­ров одного уровня, не уменьшают значение в TTL-поле. Последователь­ность таких FR/LSR-коммутаторов образует сетевой сегмент без контроля TTL-поля (non-TTL segment)

Когда IP-пакет выходит из сетевого сегмента, не контролирующего TTL-поле, тогда всё-таки целесообразно отобразить в TTL-поле число РУ, пройденных этим IP-пакетом. В случае использо­вания однонаправленного адреса, это можно обеспечить путём распростра­нения реальной протяжённости LSP-маршрута или протяжённость сетевого LSP/FR-сег­мента до выходных FR/LSR-узлов, способных уменьшить значение в TTL-поле, прежде чем IP-пакеты будут доставлены в сетевой сег­мент, не контролирующий TTL-поле.

Если входной FR/LSR-коммутатор, при уменьшении TTL-значения в рам­ках MPLS-системы, определит, что TTL-значение соответствующего IP-пакета будет просрочено ещё до его выхода из сетевого сегмента, не контролирую­щего TTL-поле, то FR/LSR-коммутатор обязан не транслировать этот IP-пакет с помощью MPLS-коммутации, а следовать рекомендациям, представленным в RFC-3032, и попытаться направить ответное сообщение об ошибке IP-узлу отправи­телю этого IP-пакета, т.е.:

1) он интерпретирует IP-пакет, как просроченный, и направляет ответное ICMP-сообщение отправителю этого просроченного IP-пакета;

2) он транслирует далее IP-пакет, как не помеченный, и содержащий TTL-значе­ние, которое соответствует TTL-значению, указанному в заголовке сете­вого уровня.

Если входное TTL-значение равно единице, то реализуется только первое пра­вило, рассмотренное выше.

В случае групповой адресации, реальная протяжённость LSP-маршрута или протяжённость сетевого LSP/FR-сегмента распространяется до выходного FR/LSR-узла, который способен уменьшить значение в TTL-поле, прежде чем IP-пакеты будут доставлены в сетевой сегмент, не контролирующий TTL-поле.

Вычисление TTL-времени в MPLS-системах. Вычисление входного TTL-значение (input TTL), которое в последующем ста­новится выходным TTL-значением (output TTL), зависит от:

i. входной вставки (input encapsulation);

ii. доставляемой вставки (forwarding encapsulation);

iii. выходной вставки (output encapsulation).

Связь между этими тремя значениями может быть представлена как фун­к­ция D от входной (ie), доставляемой (fe) и выходной вставок (oe). Соответст­венно, вычисление входного TTL-значение (TTL_вх), которое в последующем преоб­разуется в выходное TTL-значение (TTL_вых), может быть определено следую­щим образом:

TTL_вых = TTL_вх – D(ie, fe, oe) ,

или в краткой форме:

TTL_вых = TTL_вх – d ,

где d может принимать три значения: «0», «1» или число РУ в сегменте LSP-маршрута.

В таблице № 35.1 представлены значения d для передачи с использованием одно­направленного адреса.

Число РУ в сегменте LSP-маршрута представ­ляет собой значение «счётчика РУ», которое добавля­ется в маркер потока, используемый при доставке IP-пакета. Если LDP-прото­кол обеспечивает функцию «счётчик РУ», то значение последнего доставляется в составе маркера потока по LSP-маршруту (т.е. в со­ставе LDP-сообщение имеется поле «hop count object»). Если же LDP-протокол не обеспечивает функцию «счётчика РУ» или обеспечи­вает поддержку «неизвестного значения» (unknown value), то значение «счётчика РУ в сегменте LSP-маршрута» равно еди­нице.

Таблица № 35.1

Когда транслируется привязанный к восходящему трафику маркер, тогда «счётчик РУ» связан с соответствующей привязкой к нисходящему трафику. И если значение счётчика отличается от «неизвестного значения», то оно должно быть уменьшено на единицу, а результат вычитания будет транслироваться с восходящим трафиком в качестве значения счётчика, связанного с новым маркером этого потоку («неизвестное значение» счётчика транслируется без изменений). Если новое значение «счётчика РУ» превышает допустимое максимальное значение, то FR/LSR-коммута­тор не должен передавать помеченный восходящий трафик, но вместо этого обязан направить сообщение об ошибке в составе восходящего потока.

В таблице № 35.2 представлены значения d для передачи с использованием груп­повой адресации.

Обозначим доставляемую вставку (forwarding encapsulation) символом «I» при использовании IP-сетей (сетевой уровень), «G» при использовании универ­сальной MPLS-вставки и «F» при использовании MPLS-коммутации на основе FR-сетей. Аналогично, обозначим LSR-интерфейс символом «i», если входная или выходная вставка относится к сетевому уровню (IP-сеть) и не отко­сится к MPLS-вставке, «g», если входная или выходная вставка является универ­сальной MPLS-вставкой, «f», если используется MPLS-коммутация на основе FR-сети, «a», если используется MPLS-коммутация на основе ATM-сети. Кроме этого, в дальнейшем будем использовать следующие символы «iIf», «gGf », «fFf» и т.п. для обозначения LSR-маршру­тиза­торов, которые осуществляют необходимые входные, доставляемые и выходные вставки, имеющие рассмотрен­ное выше кодирование.

Таблица №35.2

На рис. 35.4 и 35.5 представлены примеры однородного (homogeneous) и неодно­родного (heterogeneous) LSP-маршрутов (соответственно), в которых использу­ется рассмотренное выше кодирование.

На рис. 35.6 и 35.7 приведены примеры расчёта TTL-значения на входе LSP-мар­шрута на базе FR-сети при использовании однонаправленного адреса и на выходе LSP-маршрута на базе FR-сети при использовании групповой адресации, соответственно.

Обработка маркеров потока входными FR/LSR-коммутаторами

Если IP-пакет впервые «попадает» в сетевой MPLS-сегмент, то он отправля­ется с помощью стандартных процедур доставки сетевого уровня, за исключением выходной вставки набора MPLS-маркеров, включающего, по край­ней мере, одну запись (RFC-3032).

Рис. 35.4. Пример однородного LSP-маршрута

«Нулевая» FR-вставка содержит информацию о протоколе сетевого уровня, которая в неявном виде транслируется в составе маркера потока. При этом последний должен быть связан только с указанным сетевым протоколом.

TTL-поле, расположенное в верхней записи набора маркеров, заполняется в соответствие с аналогичным полем в заголовке сетевого уровня (либо «TTL», либо «Hop Limit»), значение которого было получено после доставки (и обра­ботки IP-заголовка) на сетевом уровне (RFC-3032). Последующая обработка FR/LSR-коммутатором идентична в двух следующих возможных случаях:

a) однородный LSP-маршрут — только FR-сеть — FR/LSR-коммутатор явля­ется входным;

b) не однородный LSP-маршрут — LSP-маршрут формируется из сетевых FR- , PPP- , ATM- , Ethernet- и других сегментов — FR/LSR-коммутатор явля­ется входом в сетевой FR-сегмент.

Для IP-пакетов с однонаправленными адресами, TTL-значение в MPLS-систе­мах должно уменьшаться на число РУ, либо однород­ного LSP-маршрута на основе FR-сети, либо сетевого FR-сегмента неодно­родного LSP-маршрута. Программный LDP-модуль (LDP-протокол), отве­ча­ющий за формирование LSP-маршрута, обязан направлять входному FR/LSR-коммутатору всю необходимую информацию, касающуюся числа РУ сетевого сегмента, не контролирующего TTL-поле.

Для IP-пакетов с групповой адресацией, TTL-значение в MPLS-системах должно уменьшаться на единицу. Программный LDP-модуль, отвечающий за формирование LSP-маршрута, обязан направлять выходному FR/LSR-коммута­тору всю необходимую информацию, касающуюся числа РУ сетевого сегмента, не контролирующего TTL-поле.

В дальнейшем, IP-пакет, «помещённый» в FR-кадр, который используется в MPLS-системе, направляется по каналу передачи данных, и при этом FR-кадр включает верхний маркер, расположенный в поле выходного DLCI-иден­тифика­тора. FR-кадр, используемый в MPLS-системе и содержащий IP-пакет, доставляется по виртуальному FR-соединению следующему LSR-маршрутиза­тору.

Обработка маркеров потока магистральными FR/LSR-коммутаторами

На выходе FR/LSR-коммутатора текущий (верхний) MPLS-маркер размеща­ется в DLCI-поле заголовка FR-кадра. Также как и в стандартной FR-сети, поступивший на интерфейс FR-кадр содержит в своём заголовке входной DLCI-идентификатор, который просматривается в DLCI-БД (база данных, содержа­щая информацию о DLCI-идентификаторах), и затем заменяется на выход­ной DLCI-идентификатор. И после этого, вновь сформированный FR-кадр транслируется через выходной интерфейс (доставляется по РУ на следующий сетевой узел).

Информация о текущем маркере также транслируется в верхней записи на­бора маркеров. В записи верхнего уровня все поля имеют текущее значение,

кроме данных о маркере, которые доставляются в заголовке FR-кадра и заменя­ются при прохождении каждого FR/LSR-коммутатора.

Рис. 35.6. Пример расчёта TTL-значения на входе LSP-маршрутов на базе FR-сети

при использовании однонаправленного адреса

Рис. 35.7. Пример расчёта TTL-значения на выходе LSP-маршрутов на базе FR-сети

при использовании групповой адресации

Обработка маркеров потока выходными FR/LSR-коммутаторами

Когда FR-кадр достигает конечной точки LSP-маршрута, FR/LSR-комму­та­тор удаляет набор маркеров. Если удалённый маркер был последним марке­ром, то необходимо определить соответствующий протокол сетевого уро­вня, пакет которого транслировался по LSP-маршруту. Набор маркеров не содержит информации в явной форме, по которой можно определить протокол сетевого уровня. Это должно следовать из значения маркера, который удаляется из на­бора маркеров.

Если удалённый маркер не был последним маркером, то предыдущее TTL-значение верхнего уровня набора MPLS-маркеров отображается в новой верхней записи этого набора.

Если FR/LSR-комму­татор является выходом сетевого FR-сегмента гибрид­ного LSP-маршрута, и в тоже время конечная точка сетевого FR-сег­мента не является конечной точкой LSP-маршрута, то MPLS-пакет будет обрабо­тан на основе NHLFE-записи (Next Hop Label Forwarding Entry) с целью его дальнейшей доставки по следующему РУ LSP-мар­шрута (RFC-3031). Значение выходного маркера также извлекается из NHLFE-записи, а TTL-значение MPLS-системы уменьшается на соответствую­щую величину, зависящую от выходного интерфейса или типа ретрансляцион­ной процедуры. Далее MPLS-пакет доставляется в соответствие с MPLS-требова­ниями для конкретного канала связи следующего РУ (сетевого сегмента) LSP-маршрута.

Для IP-пакетов с однонаправленными адресами, TTL-значение в MPLS-систе­мах должно уменьшаться на единицу, если выходной интерфейс является универсальным MPLS-интерфейсом, или на число РУ следующего сетевого ATM-сегмента неоднородного LSP-маршрута, если выход­ной интерфейс является ATM-интерфейсом, не контролирующим TTL-поле (non-TTL).

Для IP-пакетов с групповой адресацией, TTL-значение в MPLS-системах должно уменьшаться на число РУ сетевого FR-сегмен­та, являющегося выходным. Программный LDP-модуль, отвечающий за формирова­ние LSP-маршрута, обязан направлять выходному FR/LSR-коммута­тору всю необходимую информацию, касающуюся числа РУ сетевого FR-сегмента, не контролирующего TTL-поле.