ТЕХНОЛОГИЯ mpls Учебное пособие
DESCRIPTION
ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие. План учебного пособия. Обзор Инкапсуляция меток Протоколы распределения меток MPLS и ATM Маршрутизация, основанная на ограничениях и CR-LDP Резюме. Возможные варианты архитектуры перспективной мультисервисной сети. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/1.jpg)
ТЕХНОЛОГИЯ ТЕХНОЛОГИЯ MPLSMPLS
Учебное пособиеУчебное пособие
![Page 2: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/2.jpg)
План учебного пособия
• ОбзорОбзор• Инкапсуляция меток
• Протоколы распределения меток
• MPLS и ATM
• Маршрутизация, основанная на ограничениях и CR-LDP
• Резюме
![Page 3: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/3.jpg)
Возможные варианты архитектуры перспективной мультисервисной сети
Приложения: речь, данные, видео, мультимедиа
IP
ATM
SDH
DWDM
Верхниеуровни OSI
Уровень 3
Уровень 2
Уровень 1
DWDM [Dense Wavelength Division Multiplexing] – мультиплексирование по длине волны высокой плотности (технология передачи информации)
![Page 4: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/4.jpg)
Базовые положения технологии MPLS
1. Протокол многопротокольной коммутации меток (MPLS) обеспечивает гарантированное качество обслуживания при передаче пакетов в сетях IP2. Вначале каждый маршрутизатор сети с технологией IP формирует маршрутные таблицы, используя стандартные протоколы маршрутизации (например, протокол OSPF [Open Shortest Path First]- первоочередное открытие кратчайших маршрутов)
3. Каждому маршруту ставится в соответствие (генерируется) метка (Label). Метка - это короткий кадр фиксированной длины, физически связанный с IP – пакетом и имеющий значение только для этого пакета.
4. Набор меток формирует определенный аналог виртуального соединения, называемый «путем, коммутируемым метками» (Label Switched Path)
5. Сформированный набор меток соответствует определенному набору маршрутных таблиц. При изменении топологии сети IP изменяются таблицы маршрутизации и должны быть изменены наборы меток (механизм, ориентированный на топологию)
![Page 5: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/5.jpg)
Новое поколение маршрутизаторов IP
ТРЕБОВАНИЯ:
• ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ИЗ-ЗА БЫСТРО РАСТУЩЕЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ МАГИСТРАЛЕЙ (СРЕДСТВ ДОСТАВКИ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ: SDH DWDM);
• ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГАРАНТИРОВАННОГО КАЧЕСТВА ОБСЛУЖИВАНИЯ (КЛАСС ОБСЛУЖИВАНИЯ – Class of Service, CoS)
ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МАРШРУТИЗАТОРОВ IP:
• ЗАМЕНА ПРОГРАММНОЙ ЛОГИКИ НА АППАРАТНУЮ;
• ИЗМЕНЕНИЕ АРХИТЕКТУРЫ (ДВУХУРОВНЕВАЯ:
1. ВЫЧИСЛЕНИЕ МАРШРУТА - ПРОГРАММНО;
2. УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕДАЧЕЙ ПАКЕТОВ - АППАРАТНО);
• УЛУЧШЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МИКРОСХЕМ
![Page 6: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/6.jpg)
DWDM DWDM
DWDMDWD
M
Concentrator
Оптический уровень транспортной сети
SDH
IP, ATM, Data SDH
SDHSDH
SDH
Data
Data
Data
IP
IP
IP
ATM
ATM
ATM
1310 nm1550 nm
SDH уровень
15xx nm
DWDM уровень
![Page 7: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/7.jpg)
Оптический концентратор информационных потоков
N x STM-x
M x IP
N x Data
Нормированная длина волны
Составная часть
оборудования DWDM
![Page 8: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/8.jpg)
Что такое “Коммутация по меткам”?
•Распределенная или Последовательная маршрутизация:
Пакет, полученный маршрутизатором, снабжается меткой и направляется к следующему маршрутизатору по маршруту, определяемому таблицей маршрутизации. Два пакета, переданные одним источником некоторому получателю, могут быть переданы по разным маршрутам.
Метка, приписанная к пакету, в каждом звене маршрута уникальна.
•Маршрутизация от источника:
Пограничный маршрутизатор (ПМ) домена MPLS устанавливает виртуальное соединение «из конца в конец», пользуясь базой данных о возможных маршрутах доставки информации к пункту назначения Б. Если в выбранном
маршруте имеется n звеньев, то ПМ формирует стек из n меток и передает
пакет по первому звену маршрута. После доставки пакета по звену i соответствующая метка стирается из стека.
Способы доставки информации из пункта А в пункт Б:
![Page 9: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/9.jpg)
Вместо маршрутизации пакетов – коммутация ячеек в домене MPLS
Хост (любое устройство, подключенное к сети и использующее протоколы TCP/IP)
IP маршрутизаторы используют IP-адреса:> Повторно собирают IP- дейтаграммы из ячеек
IP коммутаторы используют номера виртуальных каналов АТМ: Коммутируются ячейки, переносящие сегменты IP-пакетов; Не нужно повторно собирать IP-дейтаграммы; Повышается скорость доставки информации.
Пограничные маршрутизаторы домена MPLS
![Page 10: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/10.jpg)
Коммутация по меткам
• Для передачи информации от А к Б маршрутизатор резервирует ресурсы сети (виртуальные каналы между маршрутизаторами и коммутаторами в выбранном маршруте)
Маршрутизатор пакетов
IP IP #L1 IP #L2 IP #L3 IP
#L1= идентификатор виртуального канала
Коммутатор меток
Коммутатор меток
Маршрутизатор пакетов
![Page 11: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/11.jpg)
O OB BO
Пример Стека Меток (Метки =явный или неявный заголовок Ур. 2)
1. Иерархия маршрутизации BGP/OSPF
B B
2. Частная виртуальная сеть (VPN): Верхняя метка используется в сети общего пользования (Public Net)
B B
Private
Net A
Private
Net B
Private
Net C
Private
Net D
Public/ISPNet
BGP (Border Gateway Protocol) - пограничный межсетевой протокол
OSPF (Open Shortest Path First) - открытый протокол «кратчайший путь первым»
Стек меток
Метки имеют локальное значение; метки изменяются на каждом участке маршрута
L2 Header Label 1 IPHeader
TCP/UDPHeader
UserPayload
… Label nLabel 2
Транспортировка пакета на канальном уровне с помощью меток
![Page 12: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/12.jpg)
Метки, используемые в других технологиях доставки информации
Есть много примеров уже существующих протоколов коммутации по меткам.
• ATM – метка называется VPI/VCI (Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier) и передаётся вместе с ячейкой.
• Frame Relay - метка называется DLCI [Data-Link Connection
Identifier], передаётся вместе с кадром.
• TDM [Time-division Multiplex] - метка называется временным каналом.
• X.25 – меткой является номер логического канала LCN ([Logical Channel Number].
![Page 13: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/13.jpg)
Так что же такое MPLS ?
Два варианта маршрутизации:
• Маршрутизация от источника;
• распределенная (последовательная) маршрутизация для расставления меток.
Для каждой технологии доставки информации применяются собственные метки.
Это многоуровневое средство коммутации по меткам.
![Page 14: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/14.jpg)
ЯДРО СЕТИ
Маршрутизация на границе, коммутация в ядре
IP пересылкаКоммутация по меткамIP пересылка
IP IP #L1 IP #L2 IP #L3 IP
![Page 15: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/15.jpg)
Пользователи LDP: LSR (Label Switch Router), которые обмениваются сообщениями LDP.
Используется сеанс связи (сессия) LDP.
Сообщения LDP:
o сообщения открытия / завершения сеанса связи
o сообщения обнаружения для извещения LSR (“Привет”)
o сообщения создания/удаления/изменения метки
o уведомления об ошибках и советы
Сообщения обнаружения (соседнего LSR) основаны на UDP. Все другие - на TCP.
Сообщения “Привет” посылаются на 646 порт UDP.
Сообщения открытия сеанса связи посылаются на 646 порт TCP.
В первой версии отсутствуют широковещание, доставка по нескольким путям и QoS.
Протокол распределения меток LDP
![Page 16: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/16.jpg)
MPLS: как работает эта технология?
UDP- ”Привет”
UDP-"Привет”
TCP- ”Открытие”
Время
Время
Запрос меткиIP
Присвоение метки#L2
Инициализация
UDP [User Datagram Protocol]- протокол передачи дейтаграмм
пользователя
UDP обеспечивает обмен дейтаграммами без подтверждения доставки
TCP [Transmission Control Protocol] - протокол транспортного и сеансового уровней в Internet, обеспечивающий надежную доставку потока по установленному соединению
![Page 17: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/17.jpg)
Граф мультисервисной сети
В узлах графа – коммутирующие маршрутизаторы
![Page 18: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/18.jpg)
Мультисервисная сеть с пограничными и коммутирующими маршрутизаторами
Пограничный маршрутизатор
Трафик от других сетей (к другим
сетям)
Коммутирующие маршрутизаторы
Звено маршрута
![Page 19: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/19.jpg)
Особенности технологии MPLS
• Придание новых свойств существующему оборудованию ATM (если оно уже используется)
• Сверхскоростная пересылка
• IP трафик-инжиниринг (управление трафиком)— Маршрутизация, основанная на ограничениях
• Частные виртуальные сети (VPN)— Управляемый механизм туннелирования для трафика,
пересылаемого между виртуальными частными сетями (VPN)
• Передача голоса/видео по IP— Минимизация колебаний задержки + ограничения, основанные
на требованиях к QoSТуннелирование – процесс инкапсуляции протокольных блоков данных (PDU)
верхних уровней и их передачи с помощью кадров канального уровня
![Page 20: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/20.jpg)
1. Оптимизация качества услуг для пользователя:
повышение производительности средств доставки; минимизация задержки; минимизация потери информации;
минимизация колебаний задержки.
2. Эффективное распределение ресурсов оператора связи:
эффективное использование всех линий;
балансировка нагрузки на параллельных путях;
минимизация использования буферов
o Существующие протоколы маршрутизации (например, RIP и OSPF)
обеспечивают поиск самого короткого пути, который может оказаться перегруженным.
3. Гарантия QoS: выбор путей, которые обеспечивают QoS.
4. Выполнение соглашений по уровню обслуживания.
5. Проведение определённой политики: маршрутизация на основе ограничений = маршрутизация на основе QoS
Цели трафик-инжиниринга
![Page 21: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/21.jpg)
1 Сигнализация и управление доступом
2 Формирование трафика
3 Контроль трафика
4 Маршрутизация
5 Планирование
6 Управление буфером
7 Текущий контроль трафика и обратная связь
Компоненты трафик-инжиниринга
![Page 22: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/22.jpg)
1. Сигнализация: Информирует сеть о трафике и QoS.
Управление доступом: сеть может отказать в выполнении запроса.
2. Формирование трафика: сглаживание пиков нагрузки
3. Контроль трафика: контроль выполнения пользователями установленных правил
4. Маршрутизация: выбор пути, система приоритетов запросов, преимущества, повторная оптимизация/закрепление, устранение повреждений
5. Планирование: важность, система приоритетов, преимущества
6. Управление буфером: пороги сброса, приоритет сброса
7. Обратная связь: явная, неявная, расчёт стоимости / формирование счетов,
контроль функционирования / планирование пропускной способности
Компоненты трафик-инжиниринга (продолжение)
![Page 23: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/23.jpg)
• Путь, коммутируемый по меткам (LSP) - это путь для всех пакетов с одной и той же меткой
• Линия (связи) [link]: Та же метка + Exp (CoS – класс обслуживания)
• Поток (flow): Тот же MPLS + заголовок IP + заголовок TCP
• Тракт (trunk): группа потоков
Потоки, тракты, LSP и линии
4 байта
Линия подобна виртуальному пути (VP) в технологии ATM
TTL (Time to Live) – Время жизни метки, 8 бит;SI (Stack Identifier) -Индикатор стека, 1 бит (SI=1 - последняя метка в стеке)Label – метка, 20 бит
![Page 24: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/24.jpg)
Лучший из двух способов коммутации
Коммутация пакетов
Коммутация каналов
• Сочетание MPLS + IP составляет “золотую середину”, которая соединяет лучшие качества IP и лучшие качества технологий коммутации каналов .
MPLS+IP
IP ATM
Сочетание
![Page 25: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/25.jpg)
Терминология в технологии MPLS
• LDP: Label Distribution Protocol (протокол распределения
меток)
• LSP: Label Switched Path (путь, коммутируемый по меткам –
путь для всех пакетов с одной и той же меткой)
• FEC: Forwarding Equivalence Class (класс эквивалентности при
доставке)
• LSR: Label Switching Router (маршрутизатор, коммутирующий с помощью меток или транзитный маршрутизатор MPLS)
• LER: Label Edge Router (пограничный маршрутизатор меток) –
полезный, но не стандартизованный термин.
![Page 26: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/26.jpg)
Классы эквивалентности при доставке (FEC)
• FEC = “Совокупность пакетов, которая обрабатывается маршрутизатором одним и тем же образом”.
• FEC разработан для увеличения гибкости и масштабируемости.
• При обычной маршрутизации пакет приписывается к некоторому FEC на каждом участке маршрута (т.е. это функция третьего уровня), в MPLS это делается только один раз на входе в сеть.
Пакеты, предназначенные для различных сетей (с различными адресными префиксами), могут передаваться по одному общему пути
Пакеты, предназначенные для различных сетей (с различными адресными префиксами), могут передаваться по одному общему пути
IP1
IP2
IP1
IP2
LSRLSRLER LER
LSP
IP1 #L1
IP2 #L1
IP1 #L2
IP2 #L2
IP1 #L3
IP2 #L3
![Page 27: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/27.jpg)
#216
#612
#5#311
#14
#99
#963
#462
- Простой LSP – это фактически часть дерева от каждого источника до определённого пункта назначения (он однонаправленный).
- Простой LDP создает это дерево на основе существующих таблиц маршрутизации IP для передачи управляющей информации.
#963
#14
#99
#311
#311
#311
Путь коммутации по меткам (простой)
![Page 28: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/28.jpg)
MPLS построена на основе стандарта IP
47.1
47.247.3
Пункт назн.
Выход
47.1 1 47.2 2
47.3 3
1
23
Пункт назн.
Выход
47.1 1 47.2 2
47.3 3
Пункт назн.
Выход
47.1 1 47.2 2
47.3 3
1
23
1
2
3
• Таблицы маршрутизации строятся на основе адреса пункта назначения также, как в протоколах состояния канала OSPF, IS-IS, RIP и др.
![Page 29: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/29.jpg)
IP пересылка при распределенной маршрутизации
47.1
47.247.3
IP 47.1.1.1
Пункт назн.
Выход
47.1 1 47.2 2
47.3 3
1
23
Пункт назн.
Выход
47.1 1 47.2 2
47.3 3
1
2
1
2
3
IP 47.1.1.1
IP 47.1.1.1IP 47.1.1.1Пункт
назн. Выход
47.1 1 47.2 2
47.3 3
47.1
47.247.3
IP 47.1.1.1
Пункт назн.
Выход
47.1 1 47.2 2
47.3 3
1
23
Пункт назн.
Выход
47.1 1 47.2 2
47.3 3
1
2
1
2
3
IP 47.1.1.1
IP 47.1.1.1IP 47.1.1.1Пункт
назн. Выход
47.1 1 47.2 2
47.3 3
![Page 30: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/30.jpg)
Вх. инт.
Вх. метка
Пункт назн.
Вых. инт.
3 0.40 47.1 1
Вх. инт.
Вх. метка
Пункт назн.
Вых. инт.
Исх. метка
3 0.50 47.1 1 0.40
Распределение меток MPLS
47.1
47.247.3
1
2
3
1
2
1
2
3
3Вх. инт.
Пункт назн.
Вых. инт.
Исх. метка
3 47.1 1 0.50
Присвоение: 0.40
Запрос: 47.1
Присвоение: 0.50
Запрос: 47.1
![Page 31: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/31.jpg)
Путь коммутации по меткам (LSP)
Вх. инт.
Вх. метка
Пункт назн.
Вых. инт.
3 0.40 47.1 1
Вх. инт.
Вх. метка
Пункт назн.
Вых. инт.
Исх. метка
3 0.50 47.1 1 0.40
47.1
47.247.3
1
23
1
2
1
2
3
3Вх. инт.
Пункт назн.
Вых. инт.
Исх. метка
3 47.1 1 0.50
IP 47.1.1.1
IP 47.1.1.1
![Page 32: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/32.jpg)
#216
#14
#462
- ER-LSP выбирает источник. Другими словами, управляющее сообщение создания LSP (запрос метки) посылается источником.
#972
#14 #972
A
B
C
Маршрут={A,B,C}
Явно проложенный маршрут или ER-LSP
Явный маршрут можно представить как список участков маршрута (группу узлов A,B,C).
![Page 33: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/33.jpg)
Вх. инт.
Вх. метка
Пункт назн.
Вых. инт.
3 0.40 47.1 1
Вх. инт.
Вх. метка
Пункт назн.
Вых. инт.
Исх. метка
3 0.50 47.1 1 0.40
47.1
47.247.3
123
1
2
1
2
3
3
Вх. инт.
Пункт назн.
Вых. инт.
Исх. метка
3 47.1.1 2 1.33 3 47.1 1 0.50
IP 47.1.1.1
IP 47.1.1.1
Явно проложенный LSP (ER-LSP)
ER [Evident Route] – явный маршрут (выбираемый источником)
ER
Альтернативный маршрут
![Page 34: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/34.jpg)
Достоинства ER-LSP
•Оператор получает гибкость маршрутизации (на основе правил, на основе QoS);
•Кроме кратчайшего пути, могут использоваться и другие (альтернативные) маршруты;
•Можно определять маршруты на основе ограничений, точно таким же образом, как это делается в АТМ на основе распределённой базы данных топологии (трафик-инжиниринг)
![Page 35: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/35.jpg)
Два варианта маршрутизации
В стандартах предложены два варианта маршрутизации:
• CR-LDP;
• дополнения RSVP.
— CR-LDP = LDP + Явный маршрут
— Дополнения RSVP = Обычный RSVP + Явный маршрут + Дополнения для масштабируемости.
CR = “Constraint” based “Routing”(маршрутизация на
основе ограничений)RSVP [ReSerVation Protocol] – протокол резервирования (ресурсов) был расширен, чтобы обеспечить возможность запроса метки и ответа
![Page 36: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/36.jpg)
План учебного пособия
• ОбзорОбзор
• Инкапсуляция метокИнкапсуляция меток• Протоколы распределения меток
• MPLS и ATM
• Маршрутизация, основанная на ограничениях и CR-LDP
• Резюме
![Page 37: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/37.jpg)
Инкапсуляция меток
ATM FR Ethernet PPP
Инкапсуляция MPLS определена для различных технологий доставки. Верхние метки могут использовать существующий формат, нижняя метка (и) использует (ют) новый “промежуточный” формат метки.
VPI VCI DLCI “Промежуточная метка”
Ур.2
Метка
“Промежуточная метка” …….
IP | Полезная информацияУр.3
![Page 38: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/38.jpg)
Протоколы канального уровня MPLS
• MPLS предназначена для работы с множеством протоколов канального уровня
• В настоящее время существуют спецификации для следующих протоколов канального уровня:
• ATM: метка содержится в полях VCI/VPI заголовка ячейки ATM
• Frame Relay: метка содержится в поле DLCI заголовка кадра FR
• PPP/LAN: используется “промежуточная” метка, которая вставляется между заголовками Ур. 2 и Ур. 3
Необходимо обеспечить согласование между различными протоколами канального уровня
MPLS разработана для обеспечения “многопротокольности” как на нижних, так и на верхних уровнях
MPLS разработана для обеспечения “многопротокольности” как на нижних, так и на верхних уровнях
PPP (Point-to-Point Protocol) – протокол двухточечной передачи (входит в стек TCP/IP и обеспечивает установление соединения, дуплексный обмен данными и завершение связи; применяется для передачи IP-пакетов по коммутируемым и выделенным каналам)
![Page 39: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/39.jpg)
Инкапсуляция меток MPLS - ATM
ATM LSR ограничены форматом ячейки, установленным существующими стандартами ATMATM LSR ограничены форматом ячейки, установленным существующими стандартами ATM
VPI PT CLP HEC
5 байтФормат заголовка
ячейки ATMVCI
Концевик AAL5
•••Заголовок сетевого уровня
и пакет (например, IP)
1n
AAL 5 Кадр PDU(nx48 байт)
Групповая инкапсуляция меток(формат PPP/LAN)
SAR
Заголовок ATMПолезная информация ATM • • •
• 1 или 2 верхние метки содержаться в полях VPI/VCI заголовка ATM - по одной в каждом поле или единственная метка в объединённом поле, образованном протоколом LDP;• Следующие поля в стеке меток кодируются с помощью промежуточного заголовка в формате PPP/LAN: - должен быть по крайней мере один такой заголовок, при этом нижняя метка отмечается с помощью “явного нуля”; • Время жизни метки (TTL) переносится в верхней метке стека, в качестве “доверенности” для заголовка ячейки ATM (который не имеет TTL). TTL [Time to Live] (предписанное) время жизни (пересылаемого пакета)
48 байт
48 байт
Метка МеткаВариант 1
Вариант 2 Объединённая Метка
Вариант 3 МеткаATM VPI (Туннель)
SAR [Segmentation and Reassembly] – подуровень сегментации и сборки технологии ATM
ATM
![Page 40: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/40.jpg)
Инкапсуляция MPLS - Frame Relay
•••n 1
DLCIC/R
EA
DLCIFECN
BECN
DE
EA
ЗаголовокQ.922
Групповая инкапсуляция меток(формат PPP/LAN) Заголовок уровня 3 и пакет
Размер DLCI = 10, 16, 23 бит
• Текущее значение метки переносится в поле DLCI заголовка Frame Relay;
• Можно использовать либо 3-х, либо 4-х байтовый адрес Q.922 (поле DLCI- 16 либо 23 бит);
• Групповая инкапсуляция содержит n меток для стека глубиной n - верхняя метка содержит TTL (которое отсутствует в
заголовке FR), значение метки – “явный ноль”.
DLCI [Data Link Connection Identifier]-идентификатор виртуального каналаС/R-команда/ответEA [Extended Address] – расширенный адресDE, FECN, BECN – используются протоколом для управления трафиком и поддержки качества обслуживания по ВК
![Page 41: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/41.jpg)
Инкапсуляция меток MPLS – Каналы LAN и PPP
Label Exp. SI TTL
Label: Значение метки, 20 бит (0-16 зарезервированы);Exp.: Experimental – Экспериментальное поле, 3 бита (CoS – класс обслуживания);SI: Индикатор стека, 1 бит (SI=1 - последняя метка в стеке);TTL: Time to Live – Время жизни метки, 8 бит
Заголовок Ур. 2(напр., PPP, 802.3)
•••Заголовок Ур.3и пакет (напр., IP)
4 байта
“Промежуточные” заголовки MPLS (1-n)
1n
• Сетевой уровень должен вытекать из значения нижней метки стека;• Когда пакету впервые присваивается метка, то TTL присваивается значение поля TTL IP;• Когда последняя метка покидает стек, поле TTL MPLS копируется в поле TTL IP;• Передача множества меток может привести к тому, что длина кадра превысит максимальный
размер передаваемого кадра уровня 2; - LSR должен контролировать такой параметр, как “Максимальный размер IP–дейтаграммы при
присвоении меток”; - любая непомеченная дейтаграмма большего размера, чем этот параметр, должна быть разбита
на части (фрагментирована).
MPLS на каналах PPP и LAN использует “промежуточный” заголовок, который вставляется между заголовками Ур. 2 и Ур. 3
MPLS на каналах PPP и LAN использует “промежуточный” заголовок, который вставляется между заголовками Ур. 2 и Ур. 3
Форматметки стека меток
![Page 42: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/42.jpg)
План учебного пособия
• ОбзорОбзор
• Инкапсуляция метокИнкапсуляция меток
• Протоколы распределения меток
• MPLS и ATM
• Статус IETF
• Резюме
![Page 43: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/43.jpg)
Протоколы распределения меток• Обзор последовательной и явной
маршрутизации
• Протокол распределения меток (LDP)
• LDP для маршрутизации основанной на ограничениях (CR-LDP)
• Дополнения к RSVP (протоколу резервирования ресурсов)
• Дополнения к BGP (Border Gateway Protocol) - усовершенствованный межсетевой протокол, основанный на опыте использования протокола EGP в магистральной сети NSFNET
![Page 44: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/44.jpg)
Сравнение последовательной и явной маршрутизации (от источника)
Последовательная маршрутизация Явная маршрутизация• Управляющие сообщения маршрутизации
генерируются источником.
• Путь прокладывается от источника до пункта назначения.
• Требуется ручной ввод маршрута или механизмы автоматического задания маршрута.
• Для скорейшего восстановления LSP могут ранжироваться, что обеспечивает очень быструю перемаршрутизацию и/или предварительно могут задаваться резервные пути.
• Оператор имеет гибкость маршрутизации (на основе правил, на основе QoS)
• Хорошо подходит для трафик-инжиниринга
• Распределённое управление маршрутизацией.
• Создаётся список деревьев, состоящих из различных участков маршрута, который упорядочивается либо случайным образом, либо по убыванию, либо по возрастанию приоритета.
• Перемаршрутизация при повреждениях зависит от времени сходимости протокола маршрутизации
• Существующие протоколы маршрутизации базируются на префиксе пункта назначения.
• Трудно осуществлять трафик-инжиниринг и маршрутизацию, учитывающую QoS.
Явная маршрутизация открывает огромные перспективы для трафик-инжиниринга
Явная маршрутизация открывает огромные перспективы для трафик-инжиниринга
![Page 45: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/45.jpg)
Сравнение явной маршрутизации MPLS и обычной маршрутизации
• IP по своей природе не требует установления соединения, так как маршрутизация осуществляется на основе информации, содержащейся в заголовке каждого пакета.
• Маршрутизация от источника возможна, но путь должен быть указан в заголовке каждого IP пакета.
• Протяжённые пути увеличивают длину заголовка IP, делают эту длину переменной, увеличивают соотношение служебной и полезной информации.
• Маршрутизация от источника не адоптирована для IP и трудно реализуема на практике.
• Некоторые операторы сетей могут отфильтровывать пакеты, маршрутизируемые от источника, в целях безопасности.
• MPLS допускает использование маршрутизации от источника (Source Routing) благодаря своим возможностям установления соединений
- соединения могут быть явно установлены через всю сеть
- при этом метки обозначают явно проложенный путь
• Может поддерживаться распределенная и строгая маршрутизация от источникаТехнология MPLS позволяет использовать маршрутизацию от источника
для информационного обмена в InternetТехнология MPLS позволяет использовать маршрутизацию от источника
для информационного обмена в Internet
![Page 46: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/46.jpg)
Протоколы распределения меток
• Обзор последовательной и явной маршрутизации
• Протокол распределения меток (Label Distribution Protocol, LDP)
• LDP для маршрутизации, основанной на ограничениях (“Constraint” based “Routing”, CR-LDP)
• Дополнения к RSVP
• Дополнения к BGP
![Page 47: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/47.jpg)
Протокол распределения меток (LDP) - назначениеРаспределение меток обеспечивает наличие у смежных маршрутизаторов
общего отображения привязки меток к FEC (классу эквивалентности при доставке)
Таблица маршрутизации:Адр. префикс След. участок47.0.0.0/8 LSR2
Таблица маршрутизации:Адр. префикс След. участок47.0.0.0/8 LSR2
LSR1 LSR2 LSR3
IP пакет 47.80.55.3
Таблица маршрутизации:
Адр. префикс След. участок47.0.0.0/8 LSR3
Таблица маршрутизации:
Адр. префикс След. участок47.0.0.0/8 LSR3
Для 47.0.0.0/8используй метку ‘17’
Информационная база меток :Вх. метка FEC Исх. метка17 47.0.0.0/8 XX
Информационная база меток :Вх. метка FEC Исх. метка17 47.0.0.0/8 XX
Информационная база меток:Вх. метка FEC Исх. меткаXX 47.0.0.0/8 ‘17‘
Информационная база меток:Вх. метка FEC Исх. меткаXX 47.0.0.0/8 ‘17‘
Шаг 1: LSR привязывает значение метки к FEC
Шаг 2: LSR сообщает об этой привязке смежному LSR
Шаг3: LSR помещает значение метки в базу пересылки
Все должны понимать, к какому FEC относится данная метка!
Процедура распределения меток может функционировать либо поверх существующих протоколов маршрутизации, либо на основе протокола распределения меток (LDP),
которому и посвящён данный раздел.
Процедура распределения меток может функционировать либо поверх существующих протоколов маршрутизации, либо на основе протокола распределения меток (LDP),
которому и посвящён данный раздел.
![Page 48: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/48.jpg)
Способы распределения меток
LSR1 LSR2
Распределение меток может осуществляться одним из двух возможных способовРаспределение меток может осуществляться одним из двух возможных способов
Нисходящее распределение меток
Привязка: Метка-FEC
• Говорят, что LSR2 и LSR1 имеют “Смежность LDP” (LSR2 является “нижним” LSR);
• LSR2 определяет ‘ближайший маршрутизатор’
для каждого FEC;• LSR2 генерирует метку для FEC и сообщает о
данной привязке LSR1;• LSR1 помещает эту привязку в свои таблицы
маршрутизации;• Если LSR2 является ближайшим
маршрутизатором для данного FEC, то LSR1 может использовать эту метку, зная , что её значение известно.
LSR1 LSR2
Нисходящее распределение меток
по требованию
Привязка: Метка-FEC
• LSR1 определяет, что LSR2 является ближайшим маршрутизатором для некоторого FEC;
• Посылается запрос в сторону LSR2 для привязки метки к FEC;
• Если LSR2 распознаёт этот FEC и знает для него ближайший маршрутизатор, то он создаёт привязку и посылает её LSR1;
• После этого оба LSR достигают полного взаимопонимания.
Запрос привязки метки к FEC
Оба способа могут применяться одновременно в одной и той же сети.Для каждых двух смежных маршрутизаторов протокол LDP производит согласование
способов распределения меток с целью определения одного общего способа.
![Page 49: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/49.jpg)
#963
#14
#99
#311
#311
#311
Создание копии дерева кратчайших путей в аппаратуре в нисходящем
режиме
#462
D
#311
D
#963D
#14 D
#99D
#216
D
#612 D
#5 D
![Page 50: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/50.jpg)
#963
#14
#99
#311
#311
#311
Создание копии дерева кратчайших путей в аппаратуре в нисходящем режиме по требованию
#462
D
#311
D
#963D#14 D
#99D
#216
D
#612 D
#5 D
D?
D? D?D?
D?
D?
D?
D?
![Page 51: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/51.jpg)
Управление распределением: независимое или упорядоченное
Независимое управление LSPНезависимое управление LSP
Упорядоченное управление LSPУпорядоченное управление LSP
Соседний участок маршрута (для FEC)
Исходящая метка
Входящая метка
Соединение MPLS устанавливается в виде соответствия, установленного между FEC соседних участков маршрута и входящими и исходящими метками
• Каждый LSR принимает независимое решение о том, когда генерировать метки и когда их передавать “верхним” маршрутизаторам;
• Передача привязки “Метка-FEC” осуществляется один раз для ближайшего маршрутизатора, который был определён;
• LSP устанавливается по входящей и исходящей меткам.
• Привязка “Метка-FEC” передаётся, если: - LSR является выходным LSR для данного
FEC - привязка метки была получена от”верхнего”
LSR
• Установление LSP происходит от выхода к входу
ОпределениеОпределение
СравнениеСравнение
• Обмен метками происходит с меньшими задержками
• Не зависит от выходного узла• Степень детализации может меняться от узла к
узлу• Может потребоваться отдельный метод
обнаружения/уменьшения петель
• Требуется большая задержка перед началом передачи пакетов по LSP
• Зависит от выходного узла• Механизм обеспечения постоянной степени
детализации и устранения петель• Используется для явной маршрутизации и
широковещания
Оба метода стандартизованы и полностью совместимы
![Page 52: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/52.jpg)
#963
#14
#99
#311
#311
#311
Независимый режим
#462
D
#311
D
#963D
#14 D
#99D
#216
D
#612 D
#5 D
![Page 53: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/53.jpg)
Методы сохранения меток
LSR1
LSR2
LSR3
LSR4
LSR5
Привязкадля LSR5
Привязка для LSR5
Привязкадля LSR5
Один LSR может принимать привязки меток от множества LSR
Некоторые привязки могут поступать от LSR , которые не являются
ближайшими для данного FEC
Либеральное сохранение меток Консервативное сохранение меток
LSR1
LSR2
LSR3
LSR4
Привязки метокдля LSR5
Действующий ближайший маршрутизатор
Метки LSR4Метки LSR3Метки LSR2
LSR1
LSR2
LSR3
LSR4
Привязки метокдля LSR5
Действующий ближайший маршрутизатор
Метки LSR4Метки LSR3Метки LSR2
• LSR сохраняет привязки, полученные от действующего ближайшего маршрутизатора и от других LSR
• При потере ближайшего маршрутизатора LSR1 может немедленно начать использование привязок от других LSR
• Обеспечивает более быструю адаптацию к изменениям маршрутов
• LSR должен хранить гораздо больше меток
• LSR сохраняет только привязку, полученную от действующего ближайшего маршрутизатора
• При потере ближайшего маршрутизатора необходимо запрашивать привязку у нового ближайшего маршрутизатора
• Ограничивает возможности адаптации к изменениям маршрутов
• LSR должен хранить меньше меток
Использование определённого метода сохранения меток зависит от того, что требуется – экономия памяти или быстрая адаптация к изменениям маршрутов
![Page 54: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/54.jpg)
Режим либерального сохранения меток
#462
D
#311
D
#963D
#14 D
#99D
#216
D
#612 D
#5 D
#422D
#622 D
Эти метки сохраняются на случай, если они понадобятся в аварийной ситуации
![Page 55: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/55.jpg)
Режим консервативного сохранения меток
#462
D
#311
D
#963D
#14 D
#99D
#216
D
#612 D
#5 D
#422D
#622 D
Эти метки уничтожаются в момент их приёма
![Page 56: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/56.jpg)
Протоколы распределения меток
• Обзор последовательной и явной маршрутизации
• Протокол распределения меток (LDP)
• LDP для маршрутизации, основанной на ограничениях (CR-LDP)
• Дополнения к RSVP
![Page 57: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/57.jpg)
Установление LSP с учётом ограничений при использовании LDP
• При установлении LSP используются сообщения LDP (запрос, присвоение, уведомление);
• В одном интерфейсе совместно используются соединения TCP и LDP;
• LSP может сосуществовать с простым LDP и взаимодействовать с ним, или может существовать самостоятельно;
• При установлении LSP вводятся дополнительные данные в сообщения простого LDP для сигнализации при создании явного маршрута (ER).
![Page 58: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/58.jpg)
Установление соединения ER-LSP с использованием CR-LDP
LSR B LSR C LER DLER A
Путь, коммутируемый по меткам, установленный по явному маршруту (ER-LSP)
Входной
маршрутизатор
Выходноймаршрутизатор
4. Генерируется сообщение
”Присвоение метки”.
3. Окончание запроса
2. Запрос обработан и определён следующий узел. Список
маршрута изменён до <C,D>1. Сообщение“Запрос
метки”. Оно содержит явный маршрут (ER)
< B,C,D>5. LSR C принимает метку для
использования при передаче данных к LER D. Таблица
меток обновлена.
6. После принятия LER A сообщения ”Присвоение
метки” – соединение по ER установлено .
![Page 59: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/59.jpg)
#216
#14
#612
#5
#311
#462
- Можно взять запрос метки простого LDP, позволить ему дойти до границы ядра, затем на границе ядра вставить список участков маршрута пограничного маршрутизатора (A,B,C). Далее, до дальней границы ядра, будет действовать CR-LDP.
A
B
C
LDP CR-LDP
#99
Вставка {A,B,C} пограничного маршрутизатора (ER)
Взаимодействие LDP/CR-LDP
![Page 60: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/60.jpg)
Дополнения к основным сообщениям LDP• LSPID: Уникальный идентификатор туннеля (пути)
внутри сети с технологией MPLS.
• ER: Явный маршрут. Как правило, список адресов IPv4 формируется с помощью сообщения “Запрос метки” (при маршрутизации от источника [Source Routing]).
• Класс ресурса (цвет): для того, чтобы привязать маршрут только к линиям определённого цвета. Как правило, для расчёта характеристик маршрута с учётом ограничений используется 32-х битная маска.
• Параметры трафика: определяют обработку и резервирование ресурсов, как и при установлении соединения в сети с технологией ATM.
![Page 61: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/61.jpg)
Параметры трафика CR-LDP
U F Параметры трафика TLV
Длина
Флаги Частота Резерв Вес
Пиковая скорость передачи данных (PDR)
Пиковый размер пакета (PBS)
Согласованная скорость передачи данных (CDR)
Согласованный размер пакета (CBS)
Избыточный размер пакета (EBS)
Флаги обеспечивают согласование параметров.
Частота ограничивает возможные колебания задержки.
Вес – относительный вес (доля) CR-LDP при совместном использовании канала.
(PDR +PBS) – характеризуют максимальную скорость, с которой трафик может передаваться по CR-LSP.
Согласованные параметры (CDR+CBS) – определяют скорость, установленную в домене MPLS для передачи информации по CR-LSP.
Избыточный размер пакета (EBS) – определяет размер пакета, при котором трафик, передаваемый по CR-LSP, превышает согласованную скорость передачи.
32-х битные поля – короткие числа с плавающей запятой, установленные IEEE
Путём выбора соответствующих значений можно задействовать или не задействовать любой параметр
TLV (Type, Length, Value) – тип, длина, значение
![Page 62: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/62.jpg)
Дифференцированные услуги (DS) в Internet
• Концепция предоставления дифференцированных услуг (Differentiated Services, DS) состоит в долговременной поддержке передачи трафика с предсказуемыми параметрами (задержкой, пропускной способностью, потерями пакетов)
• Отличие в предоставлении DS от интегрированных услуг (Integrated Services, IS) состоит в том, что при предоставлении DS обеспечивается масштабируемое разделение трафика без необходимости выделения потоков и обмена сигнальными сообщениями при каждом переходе из одного домена сети в другой (домен – одна или несколько сетей с единым административным управлением)
• Центральный компонент DS – соглашение об уровне услуги (Service Level Agreement, SLA)
• При работе с DS трафик Internet разбивается на различные классы обслуживания с различными требованиями к QoS, группы пользователей закрепляются за соответствующими классами
![Page 63: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/63.jpg)
Дифференцированные услуги (DS) в Internet
•Для использования DS, предусмотренных SLA, в сети должны быть реализованы механизмы:
- установки битов в байте DS (поле TOS [Type of Service] в заголовке протокола IPv4 или поле класса трафика в IPv6), на основании которых в сети определяются административные границы;
- использования битов DS для определения способа обработки этих пакетов маршрутизаторами внутри сети;
- создания условий для прохождения отмеченных пакетов в заданных сетевых границах в соответствии с требованиями QoS для каждого класса обслуживания.
![Page 64: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/64.jpg)
Характеристика CR-LSP: Пиковая скорость
• Это максимальная скорость, с которой трафик может передаваться по CR-LSP.
• Определяется “ведром с жетонами” с помощью параметров: — Пиковая скорость передачи данных (Peak Data Rate, PDR)
— Пиковый размер пакета (Peak Burst Size, PBS)
• Эта характеристика полезна при распределении ресурсов.
• Если в сети для распределения ресурсов используется пиковая скорость, то пограничная функция сети должна регулировать эту пиковую скорость.
![Page 65: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/65.jpg)
Характеристика CR-LSP: Согласованная скорость
• Это скорость, установленная в домене MPLS для передачи информации по CR-LSP.
• Определяется “ведром с жетонами” с помощью параметров: — Согласованная скорость передачи данных (Conform Data Rate,
CDR);
— Согласованный размер пакета (Conform Burst Size, CBS).
• Согласованная скорость – это полоса пропускания, которая должна быть зарезервирована для CR-LSP.
• CDR = 0 - имеет смысл; CDR = + - нет
• CBS описывает пакетные данные , которые могут передаваться по CR-LSP
![Page 66: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/66.jpg)
Характеристика CR-LSP: Избыточный размер пакета (EBS)• Характеризует величину пакета, при которой
трафик, передаваемый по CR-LSP, превышает согласованную скорость передачи.
• Определён в качестве дополнительного предела для согласованной скорости “ведра с жетонами”.
• Может быть полезен при резервировании ресурсов.
• Если в сети для распределения ресурсов используется параметр «избыточный размер пакета», то пограничная функция сети должна регулировать этот параметр и, возможно, маркировать или сбрасывать пакеты. EBS (Excess Burst Size) – избыточный размер пакета
![Page 67: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/67.jpg)
Характеристика CR-LSP: Частота
• Устанавливает, как часто необходимо задавать согласованную скорость для CR-LSP.
• Определяется с учётом “степени детализации” распределения скорости.
• Ограничивает колебания задержки, которую может вносить сеть.
• Ограничивает размер буфера, который может использовать LSR.
• Значения частоты:— Очень часто: в буфере может находиться не более одного
пакета
— Часто: в буфере могут находиться только несколько пакетов
— Не определено: допускается любой объём буферизации
![Page 68: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/68.jpg)
Характеристика CR-LSP: Вес
• Определяет вес CR-LSP в “алгоритме относительной доли” полосы пропускания
• CR-LSP с бóльшим весом получают бóльшую относительную долю “избыточной полосы пропускания”.
• Значения:— 0 — вес не определён;
— 1-255 — веса; чем больше число, тем больше вес.
• “Относительная доля” – это специальный сетевой термин.
![Page 69: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/69.jpg)
Флаги согласования
Резерв Ф6 Ф5 Ф4 Ф3 Ф2 Ф1
Ф6 - Флаг согласования весаФ5 - Флаг согласования EBSФ4 - Флаг согласования CBSФ3 - Флаг согласования CDRФ2 - Флаг согласования PBSФ1 - Флаг согласования PDR
Если параметр отмечен флагом, как предназначенный для согласования, то LSR могут заменить значение этого параметра меньшим значением в сообщении запроса метки. LSR узнают эти согласованные значения из сообщения присвоения метки
Запрос метки – возможное нисходящее согласование
Присвоение метки – без согласования
![Page 70: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/70.jpg)
Приоритет CR-LDP
CR-LSP несёт в себе приоритет LSP. Этот приоритет может использоваться для того, чтобы позволить новым LSP ”выталкивать” существующие LSP с более низким приоритетом, чтобы завладеть их ресурсами.
Это особенно полезно во время неисправностей и позволяет ранжировать LSP таким образом, что наиболее важные из них получают ресурсы раньше, чем менее важные LSP.
Различают Приоритет установления и Приоритет удержания, предусмотрено 8 уровней приоритета.
![Page 71: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/71.jpg)
Использование приоритета CR-LDP
После установления LSP его Приоритет установления сравнивается с Приоритетом удержания существующих LSP, любые из них с меньшим Приоритетом удержания “выталкиваются”, в случае необходимости, чтобы захватить их ресурсы.
Этот процесс продолжается по принципу домино, пока LSP с самым низким Приоритетом удержания не разрушаются или не получают самые плохие маршруты.
![Page 72: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/72.jpg)
#216
#14
#462
#972A
B
C
Маршрут =
{A,B,C}
Пример Приоритетного выталкивания
![Page 73: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/73.jpg)
БД топологии для выталкивания
Низкий приоритет
Высокий приоритет База данных топологии позволяет “видеть” до 8 уровней
полосы пропускания, в зависимости от приоритета установления LSP. Используется вся “видимая” полоса пропускания.
Самый высокий приоритет “видит” всю полосу пропускания и освобождает все нижележащие уровни до самого низкого приоритета, который “видит” только неиспользуемую полосу пропускания.
Неиспользуемая полоса
Вся
пол
оса
в и
нте
рф
ейсеИспользуемая
полоса
полоса
![Page 74: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/74.jpg)
Состояние CR-LDP
• Возможность взаимодействия продемонстрирована в ноябре 1998 г. фирмамиNortel Networks, Ericsson, GDC
• Дополнения к CR-LDP в настоящее время предложены для:
- Регулирования полосы пропускания (AT&T) пришироковещании
• Исходный код для PDU (протокольных блоков данных) общедоступен по адресу: www.NortelNetworks.com/mpls
CR = “Constraint” based “Routing”(маршрутизация на основе ограничений)
![Page 75: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/75.jpg)
Протоколы распределения меток
• Обзор последовательной и явной маршрутизации
• Протокол распределения меток (LDP)
• LDP для маршрутизации, основанной на ограничениях (CR-LDP)
• Дополнения к RSVP
![Page 76: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/76.jpg)
Установление ER-LSP при использовании протокола RSVP
LSR B LSR C LER DLER A
1. Сообщение о пути (Path). Содержит путь между LER <
B,C,D>
2. Установление нового пути. Сообщение о пути посылается к
следующему узлу
3. Генерируется сообщение резервирования (Resv). Содержит
метку и требуемые параметры трафика/QoS.
4. Новое резервирование. Сообщение Resv
распространяется в обратном направлении
5. Соединение между LER устанавливается после
получения LER A сообщения Resv.
Сообщения Path и Resv на каждом участке
регенерируются, если они не подавлены
Сообщения Path и Resv на каждом участке
регенерируются, если они не подавлены
Сообщения Path и Resv на каждом участке
регенерируются, если они не подавлены
![Page 77: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/77.jpg)
План учебного пособия
• ОбзорОбзор
• ИИнкапсуляциянкапсуляция меток меток
• Протоколы распределения меток
• MPLS MPLS ии ATM ATM• Маршрутизация, основанная на
ограничениях и CR-LDP
• Резюме
![Page 78: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/78.jpg)
MPLS и ATM
• Различные режимы работы:
—Управляемый метками ATM
—Туннелирование в ATM
—Работа с ATM в режиме “Корабли в ночи”
• Объединение в ATM:
—Объединение VC
—Объединение VP
![Page 79: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/79.jpg)
MPLS и ATM
Различные модели реализации MPLS поверх ATM:
1. Управляемый метками ATM:•Для коммутации по меткам используется оборудование ATM•Программное обеспечение ATM Форума заменяется на
IP/MPLS
IP маршрутизацияMPLS
Оборудование ATM
![Page 80: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/80.jpg)
1. Управляемый метками ATM• Коммутация по меткам используется для пересылки пакетов сетевого уровня
• Достигается сочетание быстрого, простого способа пересылки ячеек ATM с маршрутизацией сетевого уровня и управлением средствами стека протоколов TCP/IP
IP пакет 17
IP пакет 05
B
A
D
C
Маршрутная таблица
B 17 C 05•••
Порт
Маршрутизатор с функциями коммутации по меткам
Маршрутная таблица
Маршрутизация сетевого уровня
(напр. OSPF, BGP4)
Метка
Пакеты передаютсяпри помощи коротких меток
фиксированной длины,(т.е. применяется ATM)
Пакеты передаютсяпри помощи коротких меток
фиксированной длины,(т.е. применяется ATM)
Топология коммутируемого
пути создаётся с помощью маршрутизации сетевого
уровня(т.е. применяется TCP/IP)
Топология коммутируемого
пути создаётся с помощью маршрутизации сетевого
уровня(т.е. применяется TCP/IP)
Метка
Коммутация по меткам в ATM – это сочетание маршрутизации (Ур.3) и коммутации ATM (Ур.2)Коммутация по меткам в ATM – это сочетание маршрутизации (Ур.3) и коммутации ATM (Ур.2)
BGP [Border Gateway Protocol] пограничный межсетевой протокол (усовершенствованный внешний шлюзовой протокол, основанный на опыте использования протокола EGP в магистральной сети NSFNET)
Коммутационное поле
![Page 81: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/81.jpg)
2. MPLS поверх ATM
MPLSСеть с
технологией ATM
MPLS
LSR
LSR
VCVP
Две модели
Интернет-проект:<Передача номера VC по звену ATM>
![Page 82: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/82.jpg)
3. Корабли в ночи
• Обе плоскости управления (ATM Форума и MPLS) функционируют, используя одни и те же аппаратные средства, но они не взаимодействуют.
• Это позволяет одному устройству одновременно управлять и LSR MPLS и коммутатором ATM.
• Это важно для миграции технологии MPLS в сеть с технологией ATM.
ПОATM
LSR ATM
MPLS
ПОATM
LSR
Ур. 3Ур. 3
Ур. 2Ур. 2
AAL5
ATM
PL
LSR (A)
AAL5
ATM
PL
Сеть LSR (B)
Сетевые протоколы
![Page 83: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/83.jpg)
Требования, предъявляемые к варианту “кораблей в ночи”
• Управление ресурсами:—Разбиение пространства VPI,VCI
—Управление трафиком:–Резервирование полосы пропускания –Управление доступом–Формирование очередей и
управление очередями–Формирование/контроль трафика
— Производительность обработки (управление пропускной способностью)
![Page 84: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/84.jpg)
Управление пропускной способностью
• ГарантииГарантии предоставленияпредоставления полосы пропускания полосы пропускания
• ГибкостьГибкость
A.A. Полное разделениеПолное разделение
Про
изво
дит
ельн
ос
Про
изво
дит
ельн
ос
ть п
орто
вть
пор
тов
ПулПул 1 1 •MPLSMPLS•ATMATM
MPLSMPLS
ATMATM
ДоступноДоступно
B. B. Протокольное разделениеПротокольное разделение
ПулПул 2 2 •50%50%•rt-VBRrt-VBR
ПулПул 1 1 •50%50%•ATMATM
MPLSMPLS
ATMATM
ДоступноДоступно
ДоступноДоступно
C. C. Разделение по услугамРазделение по услугам
ПулПул 2 2 •50%50%•nrt-VBRnrt-VBR•CoS1CoS1
ПулПул 1 1 •50%50%•rt-VBRrt-VBR•CCooS2S2
MPLSMPLS
ATMATM
ДоступноДоступно
MPLSMPLS
ATMATM
ДоступноДоступно
CoS (Class of Service)– класс обслуживания (вид услуг, предоставляемых пользователю)
![Page 85: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/85.jpg)
Объединение потоков ячеек ATM в одном LSP• Возможность соединения “многоточка-точка”.
• Мотивация:—Объединение потоков для достижения
масштабируемости MPLS: – S(n) виртуальных каналов (VC) при Объединении
в противоположность S(n2) при полной сетке;– Требуется меньше меток, чем K=216(VCI) 212(VPI)
при “чистой” ATM—Уменьшается количество входящих VC в оконечных
устройствах
1
2 7
3
111
222
3 3
7 7 7 7 7 77 7
![Page 86: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/86.jpg)
Объединение потоков
111
2 2 2
3 3
111
2 2 2
3 3
Входящие потоки ячеек
Входящие потоки ячеек
Входы Выходы
1
2
3
7
6
9
12
3
77
7
Входы Выходы
ОбъединениеVC отсутствует (Nвх--Nвых)
Объединение VC: (от Nвходов – к Одному выходу)
7
7 7 7 7 7 777
6
9 9
7 7 7 7 7 77
Без чередования ячеек
7
Проблема чередования ячеек AAL5
Коммутатор
7 7
6 6
![Page 87: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/87.jpg)
Объединение VC с помощью выходного буфера
Объединение
Буферы сборки
Выходной буфер
VCi
VCj
VCk
VCm
![Page 88: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/88.jpg)
Объединение VP
VPI=3
VPI=2
VCI=1
VPI=1
VCI=2
VCI=3
VCI=1VCI=2
VCI=3
– Множество виртуальных путей (VP) объединяются в один VP
– Для распознавания кадров используются разные VCI внутри VP
– Пространство VPI/VCI используется менее эффективно
Проблема чередования ячеек отсутствует, так как VCI уникален
Вариант 1: Динамическое присвоение VCI
Вариант 2: Изначально присвоенный VCI
![Page 89: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/89.jpg)
План учебного пособия
• ОбзорОбзор
• Инкапсуляция меток
• Протоколы распределения меток
• MPLS и ATM
• Маршрутизация, основанная на ограничениях и CR-LDP
• Резюме
![Page 90: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/90.jpg)
- Протокол IP будет перегружать лучшие пути и плохо использовать менее выгодные пути.
Пунктназначения = a.b.c.d
Пунктназначения = a.b.c.d
Пунктназначения = a.b.c.d
Поток пакетов IP движется по дереву до пункта назначения при использовании обычной
маршрутизации
![Page 91: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/91.jpg)
#216
#14
#612
#5 #99 #311
#963
#462
- Сверхскоростная коммутация с простой пересылкой
- Поток, коммутируемый метками, движется по тому же маршруту, что и обычный поток IP
- Так же, как и IP, простой LDP будет перегружать лучшие пути и плохо использовать менее выгодные пути.
Простой LDP
![Page 92: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/92.jpg)
Два типа путей, коммутируемых по меткам:• Путь, проложенный с использованием распределенной (последовательный) маршрутизации (“простой” LDP)
• маршрутизация от источника (LDP+”ER”)
#18
#427
#819
#216
#14
#612
#5 #99 #311
#963
#462
#77
Путь коммутируемый по меткам (два типа)
![Page 93: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/93.jpg)
• CR = “Constraint” based “Routing”(маршрутизация на основе ограничений)
• Например, используются :
(линии с достаточными ресурсами) И
(“разноцветные” линии) И
(линии с задержкой менее 200 мс)
Маршрутизация CR-LDP
ИИ
=
![Page 94: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/94.jpg)
1) Распределённая база данных, в которой содержатся характеристики линий.
2) Протокол распределения меток (LDP), который идёт по указанному пути.
z
{a,b,c}
zmyx
ОТВЕТ : LDP + Явный маршрут{x,y,m,z}
z{a,b,c}
Требуемые составные части для маршрутизации на основе ограничений
abc
ОТВЕТ: OSPF/IS-IS + хар-ки {a,b,c}
![Page 95: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/95.jpg)
• ОбзорОбзор
• Инкапсуляция меток
• Протоколы распределения меток
• MPLS и ATM
• Маршрутизация основанная на ограничениях и CR-LDP
• Резюме
План учебного пособия
![Page 96: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/96.jpg)
Резюме о мотивации в пользу MPLS• Упрощённая пересылка, основанная на использовании меток фиксированной
длины
- толчком для разработки MPLS послужило наличие экономичных, быстрых коммутаторов ATM • Разделение маршрутизации и пересылки в IP сетях - способствует развитию методов маршрутизации (Ур. 3) путём установления метода пересылки (Ур. 2) - новые функциональные возможности маршрутизации могу быть внедрены без изменения методов пересылки в каждом маршрутизаторе Internet• Способствует интеграции ATM и IP - позволяет операторам сохранить их огромные инвестиции в оборудование ATM - решает проблему смежности в сетке VC в ATM• Позволяет использовать в IP сетях явную маршрутизацию/маршрутизацию от источника - может быть использована для управления трафиком, маршрутизация с гарантированным QoS
• Способствует разделению выполняемых функций внутри сети - обеспечивает детальную обработку пакетов до границы; ограничивает пересылку пакетов через ядро - способствует поддержанию масштабируемости IP протоколов в больших сетях
• Повышает масштабируемость маршрутизации за счёт создания стека меток - снимает необходимость в наличии полных таблиц маршрутизации во внутренних маршрутизаторах транзитной области; обязательными остаются только маршруты до пограничных маршрутизаторов
• Совместима с протоколами канального уровня, основанными как на передаче ячеек, так и на передаче пакетов - может быть развёрнута как в среде ячеек (напр., ATM), так и в пакетной среде (напр. , FR, Ethernet) - общее управление и методы доставки упрощают разработку
Существует много средств для скоростной и сверхскоростной пересылки по технологии MPLS Существует много средств для скоростной и сверхскоростной пересылки по технологии MPLS
![Page 97: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/97.jpg)
Интеграция IP и ATM
IP по VC ATMIP по VC ATM
• Облако сети ATM невидимо для маршрутизации 3 уровня
• Полная сетка VC внутри облака ATM
• Возможно много путей между пограничными маршрутизаторами
• Изменение топологии приводит к обновлению многих маршрутов
• Алгоритм маршрутизации стал более сложным
• Сеть ATM видима для маршрутизации 3 уровня
• Возможен только один путь между пограничными маршрутизаторами
• Возможна разработка иерархической сети
• Уменьшается трафик обновления маршрута и затраты производительности на его обработку
IP по MPLSIP по MPLS
MPLS устраняет “ ” - проблему IP с помощью VC ATMMPLS устраняет “ ” - проблему IP с помощью VC ATM2n
![Page 98: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/98.jpg)
Трафик-инжиниринг
A
B C
D
Трафик-инжиниринг - это процесс отображения требований на передачу трафика на топологии сетиТрафик-инжиниринг - это процесс отображения требований на передачу трафика на топологии сети
Требование
Топологиясети
Цель трафик-инжиниринга:
• Максимальное использование линий и узлов во всей сети• Управление линиями для достижения требуемой задержки, качества обслуживания• Распределение трафика по линиям сети, минимизация влияния повреждений на отдельных участках сети• Создание достаточного количества резервных линий для перемаршрутизации трафика при повреждениях• Выполнение правил, установленных оператором сети
Трафик-инжиниринг ключ к оптимизации затрат/эксплуатационных показателей
A
B C
D
![Page 99: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/99.jpg)
Варианты трафик-инжиниринга
Существующие методы трафик-инжиниринга:
• Управление метрикой маршрутизации
• Использование PVC (постоянных
виртуальных каналов) на магистрали ATM
• Избыточная полоса пропускания
Трудно управлять
Не масштабируемый
Неэкономичный
MPLS сочетает преимущества ATM и IP трафик-инжиниринга
Выбран протоколом маршрутизации(наименее затратный)
Выбран при трафик инжиниринге.(наименее загруженный)
Пример сети:MPLS предоставляет новый метод трафик- инжиниринга (управления трафиком)
Входной узел явно прокладывает маршрут
по незагруженному пути
Потенциальные выгоды от трафик инжиниринга MPLS: - обеспечивает явную маршрутизацию путей - отсутствует проблема “ “ - контроль трафика в каждом FEC - можно конфигурировать резервные пути
Контроль со стороны оператора масштабируемостьстепень детализации обратной связирезервирование/восстановление
Перегруженный узел
2n
![Page 100: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/100.jpg)
Методы трафик инжиниринга MPLS• MPLS может использовать способность маршрутизации от источника и направлять трафик
по нужному пути• Оператор может вручную конфигурировать маршруты в каждом LSR по нужному пути - аналогично установлению PVC в коммутаторах ATM
• Входной LSR может быть сконфигурирован в зависимости от определённого пути, при использовании RSVP для установления LSP
- некоторые производители дополнили RSVP для установления соединения MPLS
• Входной LSR может быть сконфигурирован в зависимости от определённого пути, при использовании LDP для установления LSP
- многие производители считают, что RSVP не подходит для этого
• Входной LSR может быть сконфигурирован в зависимости от одного или нескольких LSR, расположенных на нужном пути, для установления остальных путей может использоваться распределëнная (последовательная) маршрутизация
• При необходимости контроля маршрут, найденный при распределëнной маршрутизации, может быть зафиксирован
- “закрепление маршрута”
• В будущем маршрутизация на основе ограничений переложит ряд задач трафик-инжиниринга с оператора на саму сеть
![Page 101: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/101.jpg)
MPLS: Масштабируемость благодаря иерархии маршрутов
ПМ1
ПМ2
ПМ3
ПМ4
ТМ1 ТМ2
ТМ3ТМ4
АС1АС2 АС3
• Пограничные маршрутизаторы ПМ 1- 4 функционирует по протоколу EGP(протокол внешней маршрутизации), обеспечивая междоменную маршрутизацию
• Внутренние транзитные маршрутизаторы ТМ 1- 4 функционирует по протоколу IGP(протокол внутреннего шлюза), обеспечивая внутридоменную маршрутизацию
• Обычная пересылка Ур.3 требует наличия во внутренних маршрутизаторах полных таблиц маршрутизации - транзитный маршрутизатор должен уметь определять верный ПМ автономной системы (АС),
которому предназначен пакет (ПМ 1- 4)• Наличие полных маршрутных таблиц во всех маршрутизаторах ограничивает масштабируемость
внутренней маршрутизации - медленнее сходимость, больше маршрутные таблицы, хуже локализация неисправностей• MPLS позволяет входному узлу определять выходной маршрутизатор, метки расставляются на
внутреннем маршруте• Внутренним ТМ требуется только достаточное количество информации для пересылки пакетов к выходу
Входящий маршрутизатор
принимает пакет
Входящий маршрутизатор
принимает пакет
Пакет помечен выходным
маршрутизатором
Пакет помечен выходным
маршрутизатором
Пересылка внутри доменана основе маршрута IGP
Пересылка внутри доменана основе маршрута IGP
Выходной пограничный маршрутизатор выдаёт
метку и данные
Выходной пограничный маршрутизатор выдаёт
метку и данные
MPLS повышает масштабируемость за счёт разделения внешней и внутренней маршрутизации
![Page 102: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/102.jpg)
MPLS: Разделение маршрутизации и пересылкиМаршрутизация
Пересылка
OSPF, IS-IS, BGP, RIP
MPLS
Таблица маршрутизации
Основана на:Классовый адр. префикс?Бесклассовый адр. префикс?Широковещательный адр..?№ порта?Поле ToS (Type of Service)?
Основана на: Точном соответствии меток фиксированной длины
• Существующие сети имеют несколько принципов пересылки - совпадение самых длинных классовых префиксов (границы классов A,B,C) - совпадение самых длинных бесклассовых префиксов (переменные границы) - широковещание (точное совпадение источника и пункта назначения) - тип обслуживания (ToS) (совпадение самых длинных адресных префиксов + точное
совпадение ToS)• Т.к. новые методы маршрутизации изменяются, то требуются новые алгоритмы поиска маршрута - предисловие к CIDR (бесклассовой междоменной маршрутизации)• Маршрутизаторы следующего поколения будут базироваться на аппаратных средствах для поиска
маршрутов - эти изменения потребуют нового оборудования с новым алгоритмом• MPLS располагает алгоритмом, совместимым со всеми типами пересылки; разделение маршрутизации и пересылки - минимизирует потрясение от введения новых методов пересылки
MPLS вводит гибкость за счёт принципа совместимой пересылкиMPLS вводит гибкость за счёт принципа совместимой пересылки
![Page 103: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/103.jpg)
Совместимость с протоколом верхнего уровня через протоколы канального
уровня
Ethernet PPP(SONET, DS-3 и т.д.)
ATM FrameRelay
• MPLS является “многопротокольной” как на канальном уровне, так и на сетевом уровне• Предусматривает совместную работу и разработку множества технологий
• Позволяет операторам усилить существующую инфраструктуру
• Предусмотрена совместная работа с другими протоколами - например, при работе с ATM в режиме “Корабли в ночи”, мультиплексирование осуществляется по протоколу PPP
MPLS основан на принципе пересылки “из конца в конец”MPLS основан на принципе пересылки “из конца в конец”
![Page 104: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/104.jpg)
Сравнение методов обеспечения QoS
Результат ATM IntServ DiffServ MPLS IEEE 802.3D
Цельная или управляемая полоса пропускания
Управляемая Управляемая Цельная Управляемая Цельная
Разделение или объединение потоков
Оба Разделение на потоки
Объедине-ние
Оба Объединение
Контроль отправителем или получателем
При однонаправ-ленной передаче контроль отправите-лем, при широкове-щании – оба метода
Контроль
получателемКонтроль на входе
Оба метода Контроль отправителем
![Page 105: ТЕХНОЛОГИЯ MPLS Учебное пособие](https://reader037.vdocuments.net/reader037/viewer/2022102518/56813211550346895d986989/html5/thumbnails/105.jpg)
Резюме
• MPLS – это новая интересная многообещающая технология.
• Основные выполняемые функции (инкапсуляция и основы распределения меток) определены IETF.
• Трафик-инжиниринг на основе MPLS/IP уже совсем близко.
• Ещё на один шаг ближе к конвергенции …...