Принципы работы технологии MPLS

Общие положения

Технология MPLS используется для оптимизации передачи трафика по сети. Хотя MPLS может применяться во многих различных сетевых средах, здесь мы сосредоточимся преимущественно на MPLS в пакетных IP-сетях - как на наиболее распространенной области применения на сегодняшний день.

В соответствии с технологией MPLS пакетам присваиваются метки для их передачи по сети. Метки включаются в заголовок MPLS, вставляемый в пакет данных (рис. 12.1).

Эти короткие метки фиксированной длины переносят информацию, которая показывает каждому коммутирующему узлу (маршрутизатору), как обрабатывать и передавать пакеты от источника к получателю. Они имеют значение только на участке локального соединения между двумя узлами. Поскольку каждый узел передает пакет, он заменяет текущую метку соответствующей меткой для обеспечения маршрутизации пакета к следующему узлу. Этот механизм обеспечивает очень высокоскоростную коммутацию пакетов по базовой сети MPLS.

MPLS объединяет в себе все лучшее от IP-маршрутизации 3-го уровня и коммутации 2-го уровня. Фактически MPLS иногда называют протоколом "уровня 2". В то время как маршрутизаторам требуется интеллект сетевого уровня, чтобы определить, куда передавать трафик, коммутаторам нужно только передать данные на следующий транзитный участок, а это естественно проще, быстрее и дешевле. MPLS полагается на традиционные протоколы маршрутизации IP, чтобы объявить и установить сетевую топологию. Затем MPLS накладывается поверх этой топологии. MPLS предопределяет путь распространения данных по сети и кодирует эту информацию в виде метки, которую понимают маршрутизаторы сети. Этот ориентированный на установление соединения подход обсуждался ранее. Поскольку планирование маршрута происходит в начальный момент времени и на краю сети (где состыковываются сети потребителя и провайдера услуг), MPLS-помеченные данные требуют меньше вычислительных возможностей от маршрутизаторов, чтобы пересечь ядро сети провайдера услуг.

Маршрутизация MPLS

Сети MPLS организуют помеченные коммутируемые маршруты (LSP) для прохождения данных по сети. LSP определяются последовательностью меток, назначаемых узлам на пути следования пакета от источника к получателю. LSP направляют пакеты одним из двух способов: последовательная маршрутизация (по участкам) или явная (точно определенная) маршрутизация.

Последовательная маршрутизация. В данном случае каждый маршрутизатор MPLS независимо выбирает следующий транзитный участок для заданного класса эквивалентности (равноценности) передачи (FEC). FEC описывает группу пакетов одинакового типа: все пакеты присвоенного класса FEC получают одинаковый режим маршрутизации. Классы FEC могут быть основаны на маршруте IP-адресов или требованиях качества обслуживания для пакета, таких как малая величина задержки.

Рис. 12.1. Формат заголовка MPLS в пакете MPLS

В случае последовательной маршрутизации MPLS использует информацию топологии сети, распределенную традиционными протоколами внутренней маршрутизации (IGP) - протоколы маршрутизации, такие как OSPF или IS-IS. Этот процесс напоминает процесс традиционной маршрутизации в IP-сетях, и LSP следуют маршрутами, предписанными IGP.

Явная маршрутизация. В этом случае заблаговременно определяется весь перечень узлов, через которые проходит LSP. Определенный маршрут может быть оптимальным или нет, но он базируется на общем представлении сетевой топологии и, потенциально, на дополнительных ограничениях. Этот способ называется маршрутизацией с ограничениями (Constraint-Based Routing). Чтобы гарантировать QoS, ресурсы на маршруте могут резервироваться. Это позволит развернуть в сети процесс формирования трафика для оптимизации использования пропускной способности сети.

Информационная база меток. Для организации и оповещения сети каждый маршрутизатор MPLS строит информационную базу меток (LIB) - таблица, в которой определяется, как передавать пакет. Эта таблица связывает каждую метку с соответствующим FEC и исходящим портом, на который будет передаваться пакет. Эта LIB обычно создается в дополнение к таблице маршрутизации и информационной базе передачи (FIB), которые обслуживают традиционные маршрутизаторы.