Технология телекоммуникационных сетей MPLS

RSS, Twitter, Vkontakte, Facebook

Новости

Транспортная технология сетей операторов MPLS

Автор: Владимир Ткаченко

Источник: Обучение в интернет

В настоящее время одной из перспективных транспортных технологий сетей операторов является MPLS. MPLS (Multiprotocol Label Switching) – это мультипротокольная коммутация по меткам. Речь идет о телекоммуникационной  сети провайдера или оператора с коммутацией пакетов по меткам.

Сеть, построенная по технологии MPLS (например, сеть, представленная на рис. 1), является иерархической и представляет собой двухуровневую архитектуру. Иерархия состоит из первого уровня - опорной сети (ядра сети) с коммутирующими по меткам маршрутизаторами LSR (P) и второго уровня -  периферийной или пограничной части сети провайдера с PE-маршрутизаторами, к которым подключаются сети заказчиков (пользователей) транспортных услуг.

Сеть провайдера на основе технологии MPLS

Рис. 1. Сеть провайдера на основе технологии MPLS

В качестве LSR (Label Switch Routers) применяются коммутирующие P-маршрутизаторы (маршрутизаторы провайдеров), которые совмещают в себе функции маршрутизатора IP и коммутатора. P-маршрутизаторы определяют топологию сети, строят свои таблицы коммутации меток, выбирают эффективные пути следования пакетов и, кроме того,  обеспечивают коммутирование трафика по меткам и таблицам коммутации.

Маршрут в опорной сети MPLS сначала определяется с помощью традиционных протоколов внутренней маршрутизации (IGP), например OSPF или IS-IS. Затем на основе полученных таблиц маршрутизации каждому интерфейсу маршрутизаторов LSR с помощью протокола распределения меток (LDP) или  протокола резервирования ресурсов RSVP-TE присваиваются специализированные транспортные метки, и каждый P-маршрутизатор строит свои таблицы коммутации. Таким образом, протоколы LDP или RSVP формируют в опорной сети маршруты с коммутацией пакетов по меткам, называемые трактами LSP.

После того как топология трактов LSP определена, трафик коммутируется по этим маршрутам. Необходимо отметить, что технология MPLS основана на обработке P-маршрутизаторами заголовка MPLS, который добавляется к каждому пакету данных, поступающему на PE-маршрутизатор. Скриншот формата заголовка MPLS представлен на рис. 2.

Формат заголовка MPLS

Рис. 2. Формат заголовка MPLS

MPLS-метки включаются в заголовок MPLS, который вставляется в пересылаемый IP-пакет данных между вторым (канальным) и третьим (сетевым) уровнями модели OSI (рис. 3).

Размещение заголовка MPLS в структуре пакета

Рис. 3. Размещение заголовка MPLS в структуре пакета

Пограничные PE-маршрутизаторы   провайдеров присваивают начальную MPLS-метку пакетам до их отправки на P-маршрутизаторы опорной сети, и удаляют эту MPLS-метку, когда пакеты покидает сеть MPLS. Именно начальная метка определяет маршрут следования пакета до выходного PE-маршрутизатора. Решение о выборе маршрута принимается на пограничном уровне, т.е. на  пограничных PE-маршрутизаторах провайдера.

На P-маршрутизаторах анализ заголовка сетевого уровня не производится, а решение о передаче пакета следующему маршрутизатору осуществляется только на основании сравнения значения MPLS-метки с заранее рассчитанными значениями в таблицах коммутации. P-маршрутизатор, на который поступает пакет, выполняет поиск MPLS-метки, считывает метку и заменяет старую метку новым значением в соответствии с таблицей коммутации, а затем направляет пакет на следующий P-маршрутизатор опорной сети.

Если в опорной сети провайдера используется технология ATM, то на коммутаторах ATM  устанавливается программное обеспечение  MPLS. Объединение IP и ATM технологий в MPLS обеспечивает конфигурирование виртуальных каналов MPLS-сетей, основанных на ATM – коммутаторах.

Сети на основе MPLS могут передавать трафик разных протоколов второго уровня модели OSI: PPP, Ethernet, Frame Relay, ATM  и т.д. Но в основном технология MPLS используется для построения IP-сетей, в которых выбор альтернативных маршрутов IP-трафика между виртуальными каналами MPLS осуществляется в зависимости от требований к качеству обслуживания.

MPLS применяются для организации:

  • прозрачных соединений (Ethernet, Frame Relay, ATM и т.д.) типа точка-точка (виртуальный патчкорд) через MPLS на основе технологии AToM (Any Transport over MPLS - любой транспорт через MPLS);
  • виртуальных частных сетей VPN (многоточечных соединений на 2-м уровне MPLS L2 VPN или VPLS и на 3-м уровне MPLS L3 VPN);
  • эффективного управления потоками IP-трафика по виртуальным каналам MPLS (управления распределением пропускной способности между виртуальными каналами) на основе технологии Traffic Engineering (TE).