Размещено на http://www.allbest.ru/

5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

“Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники”

Контрольная работа №1

по предмету “Компьютерные сети”

Технология MPLS

Минск, 2006

Содержание

• 1. Введение
• 2. Основы MPLS
• 3. Элементы сети MPLS
• 4. Некоторые особенности технологии MPLS
• 4.1 Метки и способы маркировки
• 4.2 Стек меток
• 4.3 Классы эквивалентного обслуживания (FEC)
• 4.4 Таблицы
• 4.5 Правила назначения меток
• 4.6 Обобщенная многопротокольная коммутация по меткам (GMPLS)
• Глоссарий
• Литература

1. Введение

MPLS (англ. Multiprotocol Label Switching -- мультипротокольная коммутация по меткам) -- механизм передачи данных, который эмулирует различные свойства сетей с коммутацией каналов поверх сетей с коммутацией пакетов.

Широкое распространение Интернета, использование IP-ориентированных приложений и технологии передачи голоса и видео по сетям данных способствовали мощному развитию мультисервисных операторских IP-сетей. Предоставление только услуги канала связи первого и второго уровней (выделенные линии, frame relay, ATM (Asynchronous Transfer Mode) и др.) существенно ограничивает набор услуг провайдера в условиях высококонкурентного рынка телекоммуникаций. Сегодня услуги различных IP-сервисов являются своего рода стандартом, причем ведущие операторы кроме доступа в Интернет уже обеспечивают функции пакетной телефонии, телевещания и видео по запросу, виртуальных частных сетей.

Сети IP не зависят от протоколов второго уровня и физических каналов, что позволяет применять различные технологии для построения магистрали сети и для подключения клиентов. Например, для их построения используются технологии GE, POS, SRP/DPT (Spatial Reuse Protocol/Dynamic Packet Transport) на уровне магистрали и 100/1000 Ethernet, DSL, ATM, FrameRelay на уровне доступа. Маршрутизация IP-пакетов осуществляется на выборе кратчайшего пути. То есть каждый маршрутизатор на всем пути следования пакета анализирует его заголовок и определяет оптимальное направление. Однако в IP-сети отсутствуют средства эффективного управления трафиком и эффективного использования альтернативных маршрутов. Кроме того, в них не допускается пересечение адресного плана и разделение трафика клиентов для построения виртуальных частных сетей, что исключает возможность подключения клиентов с одинаковой адресацией. Для решения множества подобных задач разработана архитектура MPLS.

Архитектура MPLS, наиболее эффективная для передачи IP-трафика и работы в среде IP-ориентированных приложений, разрабатывалась и позиционируется для построения высокоскоростных магистральных сетей, обеспечивает экономичность и безопасность организации VPN соединений. Гибкие и высоко масштабируемые сети MPLS реализуют мощные функции управления IP-трафиком и позволяют передавать его на высокой скорости и в большем объеме. С использованием MPLS и предложением дифференцированного качества обслуживания IP-приложений оператор имеет возможность расширить спектр услуг. Технология MPLS позволяет интегрировать сети IP и ATM, что сохраняет инвестированные средства в оборудование. Архитектура MPLS стандартизирована и объединяет наиболее удачные элементы разработок нескольких компаний.

2. Основы MPLS

многопротокольная сеть метка коммутация

Одним из перспективных направлений построения современной сетевой инфраструктуры является использование оптических технологий для организации высокоскоростной магистральной сети и единой системы сигнализации, позволяющей объединять различные типы сред и систем передачи информации. В качестве такой объединяющей технологии в настоящий момент рассматривается технология многопротокольной коммутации по меткам (Multiprotocol Label Switching, MPLS). Данная технология представляет собой попытку ускорить продвижение IP-пакетов и сохранить гибкость, характерную для IP-сетей, с помощью механизмов управления трафиком и поддержания качества обслуживания, применяющихся в сетях ATM. Внедрение технологии MPLS позволяет сохранить все лучшее, что присуще архитектуре IP-over-ATM (эффективное мультиплексирование и гибкость трафика, высокая производительность), и при этом она еще больше повышает масштабируемость сетей, упрощает их построение и эксплуатацию. Важно и то, что MPLS может использоваться не только с ATM, но и с любой другой технологией канального уровня. MPLS использует и развивает концепцию виртуальных каналов, используемых в сетях Х.25, Frame Relay, объединяя ее с техникой выбора путей на основе информации о топологии и текущей загрузке сети, получаемой с помощью протоколов маршрутизации сетей IP. Это упрощает переход к следующему поколению волоконно-оптических магистралей Интернет на основе технологий SDH/WDM или IP/WDM.

MPLS - это технология быстрой коммутации пакетов в многопротокольных сетях, основанная на использовании меток. MPLS сочетает в себе управление трафиком, характерное для технологий канального уровня, масштабируемость и гибкость протоколов сетевого уровня. «Многопротокольность» в названии технологии означает, что MPLS -инкапсулирующий протокол и может транспортировать множество других протоколов (рис. 2.1).

Сети ряда Интернет-провайдеров построены сегодня на основе многоуровневой модели, подразумевающей, что логическая маршрутизируемая IP-сеть функционирует поверх коммутируемой топологии второго уровня (ATM либо Frame Relay) и независимо от нее. Коммутаторы второго уровня обеспечивают высокоскоростные соединения, в то время как IP-маршрутизаторы на периферии сети, связанные друг с другом сетью виртуальных каналов второго уровня, осуществляют интеллектуальную пересылку IP-пакетов.

Рис. 2.1. Технология MPLS в IP-сетях и модель OSI/ISO

Таким образом, MPLS - это один из шагов на пути эволюционного развития сети Интернет в сторону упрощения ее инфраструктуры путем интеграции функций второго (коммутация) и третьего (маршрутизация) уровней.

В спецификации технологии MPLS заложен принцип разделения функций транспортировки потоков и управления ими (рис. 2.2). Отделение управляющей компоненты от пересылающей позволяет разрабатывать и модифицировать каждую из них независимо. Естественное обязательное требование состоит в том, чтобы управляющая компонента могла передавать информацию пересылающей компоненте через таблицу пересылки пакетов. Управляющая компонента задействует стандартные протоколы маршрутизации (OSPF, IS-IS, BGP-4) для обмена информацией с другими маршрутизаторами. На основе этой информации формируется и модифицируется сначала таблица маршрутизации, а затем, с учетом информации о смежных системах на каждом интерфейсе - таблица пересылки пакетов. Когда система получает новый пакет, пересылающая компонента анализирует информацию, содержащуюся в его заголовке, ищет соответствующую запись в таблице пересылки и направляет пакет на выходной интерфейс. Пересылающая компонента практически всех систем многоуровневой коммутации, включая и MPLS, основана на использовании последовательных меток пакетов. Метка - это короткое поле фиксированной длины в заголовке пакета.

С помощью MPLS можно решать следующие задачи:

· интеграцию ATM и Frame Relay с IP;

· ускоренное продвижение пакетов внутри сети оператора вдоль кратчайших традиционных маршрутов;

· создание виртуальных частных сетей (VPN);

· выбор и установление путей с учетом загрузки ресурсов (Traffic Engineering, ТЕ).

Рис 2.2. Функциональные компоненты маршрутизации

3. Элементы сети MPLS

В сетях, многопротокольной коммутации по меткам (MPLS-сетях), используются два вида сетевых узлов. Расположенные на границе сети MPLS маршрутизаторы должны распознавать и анализировать поступающие IP-потоки и направлять их по подходящим маршрутам. Эти устройства называются пограничными маршрутизаторами с коммутацией меток (Label Edge Router, LER). Различают входной и выходной LER.

Входной LER анализирует, как и обычный маршрутизатор, IP-заголовок и устанавливает, к какому классу эквивалентного обслуживания (Forwarding Equivalency Class, FEC) при выборе адреса следующей передачи пакета он принадлежит. FEC - класс пакетов сетевого уровня, которые получают от сети одинаковое обслуживание как при выборе пути продвижения пакета, так и с точки зрения доступа к ресурсам.

Абстрагирование отдельных пакетов в класс эквивалентности (или класс эквивалентного обслуживания, что одно и то же) FEC позволяет объединять большое количество потоков трафика, требующих одинаковой обработки. Объединенные в класс эквивалентности FEC потоки трафика идентифицируются одной и той же MPLS-меткой. Возможность объединения потоков трафика независимо от адреса сетей назначения значительно увеличивает возможность MPLS к масштабированию за счет уменьшения объема информации о маршрутах, хранимой и обрабатываемой маршрутизаторами коммутации меток (LSR-маршрутизаторами).

IP-дейтаграмма заключается в модуль данных протокола (Protocol Data Unit, PDU) технологии MPLS, а заголовок MPLS прикрепляется к дейтаграмме. Если заголовок объединен с операцией QoS (например, DiffServ), то входной LER будет рассматривать трафик в соответствии с правилами DiffServ. Далее LER принимает решение о выборе пути для данного пакета, посылая его к соответствующему транзитному маршрутизатору с коммутацией меток (Label Switch Routers, LSR). LSR получает PDU и использует заголовок MPLS для принятия решений пересылки. Он также производит замену меток. Данный LSR не занимается обработкой заголовка третьего уровня (IP-заголовка), а принимает решение о пересылке на основе метки пакета, а не на основе таблицы маршрутизации, и пересылает пакет дальше.

Далее, проходя, в общем случае, через несколько LSR, пакет попадает к выходному LER, который производит операцию разборки PDU, удаляет из пакета метку, анализирует заголовок пакета и направляет его к адресату, находящемуся вне MPLS-сети (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Элементы сети MPLS

Пакеты, принадлежащие одному классу FEC, проходят путь от входного LER до выходного LER через множество транзитных LSR, образуя виртуальный коммутируемый по меткам тракт или путь (Label Switched Path, LSP). Установленное соединение является симплексным. Для организации полудуплексного соединения должны быть установлены два LSP. LSP всегда начинается на краю сети, заканчивается на противоположном конце, проходя через несколько транзитных маршрутизаторов.

4. Некоторые особенности технологии MPLS

4.1 Метки и способы маркировки