рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Описание функционирования технологии MPLS

Описание функционирования технологии MPLS - Лекция, раздел Высокие технологии, Технология ethernet Важно Отметить, Что Построение Сети Mpls Или Формирование Lsp Производится За...

Важно отметить, что построение сети MPLS или формирование LSP производится заранее, до поступления рабочих пакетов в сеть. LSP формируются либо автоматически по запросу, либо вручную администратором сети.

Когда PE-устройство присваивает какому-либо пакету метку на границе сети MPLS, эта метка точно определяет весь маршрут LSP, по которому будет передаваться данный пакет в этой сети.

Это происходит потому, что протокол LDP заранее определил, какая входящая метка будет заменяться на соответствующую исходящую метку на каждом P-маршрутизаторе с тем, чтобы пакет был доставлен в конечный пункт назначения. Поэтому MPLS представляет собой форму маршрутизации от источника, так как только на РЕ принимается решение о маршруте.

Необходимо отметить, что рассматриваемая в данном отчете технология MPLS L3, сохраняет главные принципы протокола IP, которые заключаются в пошаговой передаче пакетов от одного маршрутизатора к другому, в формировании очередей на передачу пакетов на выходном порту, в определенной последовательности выбора пакетов из очереди и в передаче его со скоростью, равной скорости линейного интерфейса. Таким образом, благодаря использованию меток технология MPLS представляет собой средство упрощенной маршрутизации пакетов и средство присвоения сформированным маршрутам различных свойств, причем даже тех свойств, которые не способен учесть стандартный IP-протокол. Здесь будет показано, каким образом присвоение с помощью метки маршрутам различных свойств позволяет обеспечить защиту и качество обслуживания (QoS) трафика в сети MPLS .

На рис.10.4 приводятся форматы заголовков при взаимодействии технологии MPLS с технологиями канального уровня РРР и Ethernet. Это означает не то, что под слоем MPLS работает полнофункциональная сеть с технологией канального уровня, например, сеть Ethernet, а лишь только то, что при передаче обязательно используются форматы кадров этих технологий для помещения IP-пакета (3-го уровня) в кадр канального уровня. Нужно отметить, что современные маршрутизаторы часто имеют оптический интерфейс, однако это не означает, что протокол IP (третий уровень модели OSI) непосредственно взаимодействует с физическим уровнем, т.е. с технологией DWDM (нижний подуровень первого, физического уровня модели OSI). На самом деле этом случае в маршрутизатор вложена аппаратура, выполняющая ту или иную технологию канального уровня (РРР или Ethernet), а также аппаратура, реализующая функции электрического физического уровня, например, технологию PoS (Packet over SDH), которая реализована с помощью вложенных (встроенных) мультиплексоров SDH в IP-маршрутизаторы.

 

Рис.2.1-2.

Рис. 10.4 Схема расположения метки

Метка MPLS (рис.10.4) занимает 20 бит, из которых три бита занимает значение CoS (Class of Service – класс обслуживания), один бит S указывает конец стека метки, 11 бит занимает поле TTL (Time-To-Live) – время жизни пакета, которое корректируется при каждом прохождении пакета через маршрутизатор.

Стек меток позволяет создавать систему агрегированных путей LSP с любым количеством уровней иерархии. Для поддержки этой функции MPLS-кадр, который перемещается вдоль иерархически организованного пути, должен включать столько заголовков MPLS, сколько уровней иерархии имеет путь. При этом заголовок MPLS каждого уровня имеет собственный набор полей: метка, CoS, TTL и S. Последовательность заголовков организована как стек, так что всегда имеется метка, находящаяся на вершине стека, и метка, находящаяся на дне стека, при этом последняя сопровождается признаком S = 1.

Отличие технологии MPLS от обычной IP-технологии отражается в изменении функций маршрутизаторов. На рис.10.5 и рис.10.6 приводятся упрощенные схемы обычного IP-маршрутизатора и маршрутизатора, поддерживающего коммутацию по меткам MPLS (т.е. LSR или Р).

Рис.2.1-3.

Рис. 10.5. Упрощенная схема IP-маршрутизатора

Рис.2.1-4.

Рис. 10.6. Упрощенная схема маршрутизатора MPLS

Из сравнения этих рисунков видно, что узел LSR имеет дополнительную таблицу продвижения по меткам, а также дополнительный блок продвижения по меткам, который передает пакет не на основе IP-адреса, а на основе поля метки. Из рис.10.6 видно, что к выходному интерфейсу поступают пакеты как в результате IP-продвижения, так и в результате продвижения по меткам. В выходной очереди пакеты технологии MPLS и пакеты с IP-продвижением смешиваются и обслуживаются согласно приоритетам, о чем подробнее будет сказано при описании обеспечения QoS.

На рис.10.7 приводится пример таблицы продвижения в технологии MPLS. В таблице продвижения на рис.10.7 поле следующего хопа является значением интерфейса или физического адреса порта, на который нужно передавать пакет, а поле действия содержит новое значение метки. Заметим, что если в таблицах IP-маршрутизации в поле следующего хопа записывается IP-адреспорта, который в IP-сети необходимо еще преобразовывать в физический или МАС адрес, то в случае использования технологии MPLS такое преобразование производить не требуется.

 

Входной интерфейс Метка Следующий хоп Действия
S0 S1
S0 S2

Рис. 10.7 Таблица продвижения в технологии MPLS

Вообще говоря, заголовки пакета содержат значительно больше информации, чем нужно для выбора следующего хопа при передаче пакета. Выбирая следующий шаг, требуется выполнять две процедуры:

· делить весь набор пакетов на классы FEC (Forwarding Equivalence Class – множество потоков, поставленное в соответствии конкретному LSP);

· ставить в соответствие каждому FEC следующий шаг маршрута, анализируя метку, которая соответствует данному FEC.

Таким образом, одно значение FEC определяет все маршруты с одним узлом назначения, проходящие по одному пути. В MPLS присвоение пакету определенного FEC делается только раз, когда пакет входит в сеть MPLS на узел РЕ (LER), где клиент может указывать класс обслуживания. В этом случае, можно сказать, что FEC полностью определяет путь потока, принадлежащего к данному FEC с учетом классов обслуживания. Если же потоки, идущие в одном направлении, имеют разные классы обслуживания, их необходимо включать, вообще говоря, в разные FEC. Т.е. чтобы иметь возможность обрабатывать пакеты в очередях промежуточных маршрутизаторов с учетом приоритета, пакеты различных классов должны иметь разные метки, адресующие пакеты к различным очередям.

Проблема учета приоритетов пакетов может быть решена лишь при использовании протокола MPLS-ТЕ, где для прохождения пакетов с различными классами обслуживания формируются разные туннели, которым соответствуют очереди с разными приоритетами обслуживания. Другими словами, без использования протокола MPLS-ТЕ не имеется возможности обрабатывать пакеты с учетом классов обслуживания

В той части, которая касается переадресации, разные пакеты, поставленные в соответствие определенному FEC, неразличимы. Все пакеты, которые принадлежат определенному FEC, будут следовать одним и тем же путем (или в случае многомаршрутного протокола, они будут следовать через один и тот же набор путей, ассоциированный с FEC).

В парадигме переадресации MPLS, поскольку пакет приписан определенному FEC, никакого последующего анализа заголовков в маршрутизаторах по пути следования не должно производиться, а переадресация выполняется исключительно на основе меток. Такой подход обладает рядом преимуществ перед традиционной маршрутизацией на сетевом уровне.

1) MPLS-переадресация может быть выполнена программно-аппаратными переключателями, которые способны осуществлять просмотр меток и их замещение, но не могут анализировать заголовки сетевого уровня (во всяком случае, с достаточной скоростью).

2) Так как пакет поставлен в соответствие определенному FEC, когда он входит в сеть, входной маршрутизатор может использовать при определении соответствия любую информацию, которую он имеет о пакете, даже если такая информация не может быть извлечена из заголовка сетевого уровня. Например, пакеты, приходящие через разные порты, могут быть связаны с разными FEC. Традиционная переадресация может рассматривать только информацию, которая транспортируется внутри пакета в его заголовке.

3) Пакет, который входит в сеть через определенный маршрутизатор, может быть помечен иначе, чем такой же пакет, вошедший в сеть через другой маршрутизатор, и в результате решение о переадресации зависит от входного маршрутизатора и может быть легко осуществлено. Это не может быть сделано традиционной переадресацией, так как идентичность входного маршрутизатора не «путешествует» вместе с пакетом.

4) Соображения, которые определяют то, как пакету ставится в соответствие FEC, могут становиться даже более сложными, без каких-либо последствий для маршрутизаторов, которые просто переадресуют помеченные пакеты.

5) Иногда желательно заставить пакеты следовать определенным маршрутом, который выбран перед входом или во время входа пакета в сеть, вместо следования нормальному динамическому протоколу маршрутизации. Это может быть сделано в соответствии с разной политикой, или с привлечением техники управления трафиком. При традиционной переадресации для следования пакета по строго определенному маршруту требуется, чтобы пакет нес в себе информацию о маршруте, по которому он должен двигаться (маршрутизация отправителя). В MPLS метка может использоваться для предоставления определенного маршрута, так что идентичность маршрута не переносится вместе с пакетом.

 

Опишем пошаговую передачу пакета по сети, в которой реализована технология MPLS (рис.10.8).

Рис. 10.8. Передача пакета по сети MPLS

Этап 1. Формирование таблиц маршрутизации.

Сеть автоматически формирует таблицы маршрутизации IP. В этом процессе участвуют маршрутизаторы, установленные в сети сервис-провайдера. При этом используются внутренние протоколы маршрутизации, такие как OSPF или IS-IS.

Этап 2. Распространение информации о метках.

Протокол распределения меток (Label Distribution Protocol — LDP) использует отраженную в таблицах маршрутизации IP топологию маршрутов для определения значений меток, указывающих на соседние устройства. В результате этой операции формируются маршруты с коммутацией по меткам LSP (Label Switched Paths) или переконфигурированный путь изменения меток между исходной точкой и точкой назначения. Автоматическое присвоение меток MPLS выгодно отличает эту технологию от технологии частных виртуальных каналов ATM PVC, требующих исключительно ручного присвоения идентификаторов VCI/VPI.

Пути LSP в сети MPLS могут быть проложены двумя способами:

· с помощью протокола LDP;

· на основе технологии инжиниринга трафика MPLS-ТЕ с помощью протоколов RSVP (Recourse Reservation Protocol – протокол резервирования ресурсов) или CR-LDP.

Прокладка LSP означает создание так называемых таблиц продвижения или для VPN – таблиц VRF (VPN Routing and Forwarding) маршрутизации по меткам для всех граничных и промежуточных маршрутизаторах, образующих данных путь.

Каждое устройство MPLS PE поддерживает по одной таблице продвижения на каждый LSP или таблице VRF для каждой VPN. В таблицах продвижения или таблицах VRF хранятся данные обо всех маршрутах LSP или VPN, известных устройству РЕ. Маршрутизатор РЕ идентифицирует маршруты, относящиеся к сети определенного клиента с помощью специального индекса - различителя маршрутов (Route Distinguisher — RD), который присваивается всем маршрутам соответствующего CE. Эти различители маршрутов (RD) имеют значение только для PE-устройств, так как P-маршрутизаторы коммутируют ячейки или пакеты только на основании информации, заключенной в метках.

В структуре MPLS магистральная адресация, которая используется для подключения P-маршрутизаторов, полностью отделена от адресации, используемой для подключения CE-маршрутизаторов. Эти две схемы маршрутизации никак не взаимодействуют между собой. PE-маршрутизаторы сохраняют адреса опорной сети в глобальной таблице маршрутизации, которая хранится отдельно от таблиц продвижения или VRF, где находятся данные о маршрутах каждого LSP или VPN. Каждая таблица имеет так называемую политику импорта (import policy), которая определяет, какие обновления PE следует принять, и политику экспорта (export policy), определяющую, какие маршруты следует объявлять. С помощью различных политик на магистральной сети MPLS могут быть сформированы пользовательские сети с различной структурой (полносвязная, звезда и пр.).

Этап 3. Обработка пакета на входном пограничном LSR (называемом, обычно LER или PE).

Входящий пакет поступает на LER, который определяет, какие услуги 3-го уровня необходимы этому пакету (например, QoS или управление полосой пропускания). На основе учета всех требований маршрутизации и правил верхнего уровня (policies), LER выбирает FEC и присваивает метку, которая записывается в заголовок пакета, после чего пакет передается дальше.

В магистральных P-маршрутизаторах метка MPLS сравнивается с соответствующим полем записи таблиц коммутации. Таблицы рассчитываются заранее, что снимает необходимость повторной обработки пакетов в каждой точке передачи. Такая схема не только позволяет разделить с помощью меток разные типы трафика (например, отделить неприоритетный трафик от критически важного). Метки имеют только локальное значение (она уникальна только для каждого входного или выходного интерфейса в каждом узле P) и многократно повторно используются в крупных сетях, поэтому исчерпать запас меток практически невозможно. В рамках предоставления IP-услуг различного вида самое главное преимущество MPLS заключается в способности присваивать метки, имеющие специальное значение. Наборы меток могут определять не только место назначения, но и тип приложения, и класс обслуживания.

Этап 4. Обработка пакета на LSR.

Устройство LSR (или P), находящееся в опорной сети, считывает метки каждого пакета, заменяет старые метки новыми (новые метки определяются по локальной таблице) и передает пакет дальше. Эта операция повторяется в каждой точке передачи пакета по опорной сети.

Этап 5. Обработка пакета на выходном LER.

На выходе пакет попадает в пограничный LSR (т.е. LER или, иначе, PЕ), который удаляет метку, считывает заголовок пакета и передает его по месту назначения на основе IP-адреса, содержащегося в заголовке.

На рис.10.9 показан пример работы таблиц продвижения. Сеть, представленная на рис.10.9, состоит из двух граничных LER (периферийный LSR), устанавливаемых на границе MPLS-сети, и одного маршрутизатора LSR.

Рис. 10.9. Сеть MPLS и таблица продвижения по сети

Входной LER. Входящий пакет поступает на периферийное устройство LSR (LER), которое считывает префикс назначения, 128.89. Затем устройство LER обращается к таблице коммутации и вставляет необходимую метку 4, а затем передает пакет на интерфейс 1.

LSR. Устройство LSR в опорной сети считывает метку, находит для нее соответствие в своей таблице коммутации, заменяет метку 4 на метку 9 и передает пакет на интерфейс 0.

Выходной LER. Маршрутизатор в точке выхода (LER) считывает метку и находит соответствие метке 9 в своей таблице, где говорится, что эту метку нужно удалить и направить пакет на интерфейс 0. Заметим при этом, что в опорной сети маршрутная информация IP используется только для построения таблиц коммутации меток и не связана напрямую с процессом передачи.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Технология ethernet

Лекция технология ethernet протокол csma протокол csma являет широковещательным.. вопросы к лекции..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Описание функционирования технологии MPLS

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Технология Ethernet
Из всех технологий КУ наибольшее распространение получила технология Ethernet, имеющая ряд модификаций. В Ethernet используется протокол CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

Траспортная сеть SDH.
Общая характеристика технологии SDH   SDH (СЦИ) позволяет организовать универсальную многоканальную телекоммуникационную систему, охватывающ

VC=C+POH
Виртуальные контейнеры формируются и расфасовываются в точках окончания трактов. Заголовок тракта позволяет осуществлять контроль качества трактов «из конца в конец» и передавать аварийную и эксплу

Функциональные модули сети SDH
  Набор модулей, из которых строятся сети СЦИ: мультиплексоры, коммутаторы, концентраторы, регенераторы и терминальные устройства - определяется следующими основными операциями, выпол

Протокол IP
Для решения задачи сетевого взаимодействия был создан набор взаимодействующих протоколов, названный стеком. Так как стек протоколов TCP/IP был разработан до появления эталонной модели OSI, т

Формат IP-адреса
Каждый узел в сети TCP/IP может быть однозначно идентифицирован IP-уровнем по адресу, который имеет формат <идентификатор сети, номер узла>. Строго говоря, адрес на части не делится и читаетс

Организация подсетей и маршрутизация
Реализация классов в системе нумерации сетей привела нас к иерархии в Internet. Используя концепцию классов, вы могли выбрать номер сети в зависимости от количества узлов, находящихся в вашей сети.

Использование подсетей
После присвоения сетевых адресов многие компании реализовали маршрутизацию в своих локальных сетях. Это давало множество преимуществ. Вы могли иметь несколько сетей. Правда, для этого необходимы не

Шаблон маски подсети
Как можно видеть на рисунке, вертикальная линия между номерами узла и подсети является разделителем. Первый бит части адреса под номер подсети установлен в единицу. Однако номер подсети не будет ра

Ограничения, накладываемые на IP-адреса
Для IP-адресов существуют следующие ограничения:   1. В адресе нельзя устанавливать старшие четыре бита (первого поля) в значение 1111. Это значение оставлено для адресов кла

Эффективное использование адреса
Быстрое увеличение количества подключенных узлов и расширение корпоративной инфраструктуры стали проблемой для Internet. IP-адреса выдавались организациям последовательно, без учета их местоположен

IP-маршрутизация
Пакеты маршрутизируются на основе заключенного в них адреса. Маршрутизаторы читают этот адрес и определяют наилучший маршрут, называемый переходом. Сеть с коммутацией пакетов (в отличие от сети с к

Прямая маршрутизация
Каким образом сетевая станция узнает, как следует маршрутизировать пакет – прямо (локально) или косвенно (в удаленную сеть)? Для сетевой станции тут все относительно просто. Все, что нужно для марш

Косвенная маршрутизация
Отправителю и получателю, находящимся в разных сетях, придется прибегнуть к косвенной маршрутизации, которую осуществляет маршрутизатор. Передающая станция в качестве физического адреса целевой ста

Протоколы маршрутизации RIP
RIP является простейшим из двух основных протоколов, работающих в пределах автономной системы. К сожалению, у этого протокола есть множество недостатков. Было создано огромное количество «заплаток»

Протоколы маршрутизации OSPF
OSPF – это тоже протокол маршрутизации, но его вряд ли можно сравнить с RIP. Единственное сходство в том, что он тоже внутренний. Во времена RIP не было машин, которые достаточно эффективно могли б

Протокол TCP
Набор протоколов TCP/IP – протокол управления передачей/межсетевой протокол – используется для связи: передачи голоса, видео, простой передачи данных. Сегодня мало кто из разработчиков сетевого про

Поля ТСР
На рисунке показаны поля заголовка ТСР в том виде, в котором они инкапсулируются в заголовке IP-датаграммы: □ исходящий порт – номер порта (приложения) передающей станции;

Установка соединения ТСР
Между двумя станциями сети должно быть установлено соединение ТСР, прежде чем станет возможна передача данных между ними. Приложения взаимодействуют посредством ТСР путем последовательных функциона

Трехэтапное установление связи
Соединение станет активным только после того, как отправитель и получатель обменяются несколькими управляющими пакетами для установки соединения. Данный процесс известен как трехэтапное установлени

Повторная передача ТСР
Последняя функция, о которой следует поговорить, - это возможность ТСР определять, когда осуществлять повторную передачу пакета. Так как данные передаются по сети Internet, в которой происходят раз

Медленный запуск и предотвращение перегрузки
Другие особенности ТСР – это механизмы медленного запуска (slow start) и предотвращения перегрузок (congestion avoidance). Первые версии ТСР начинали работу с соединением с передачи от отправителя

Прерывание связи
Наконец, ТСР должен уметь аккуратно разорвать соединение, что выполняется с использованием бита FIN в заголовке ТСР. Так как ТСР предоставляет полнодуплексное соединение, каждая сторона соединения

Структура сетей MPLS
  Технология многопротокольной коммутации по меткам (MPLS) позволяет в сети MPLS производить маршрутизацию пакета с использованием метки, не считывая в промежуточных узлах IP-адрес по

Особенности различных применений технологии MPLS
В настоящее время существует несколько направлений практического применения метода коммутации по меткам, в которых основные принципы дополняются специфическими механизмами и протоколами, необходимы

Технология MPLS IGP
Главной целью технологии MPLS IGP является ускорение продвижения пакетов через сеть поставщика услуг за счет замены маршрутизации коммутацией. Поэтому данная область применения называется также уск

Технология MPLS ТЕ
Технология MPLS ТЕ служит для прокладки в сети путей коммутации по меткам, обеспечивающих гарантированную среднюю пропускную способность в соответствии с определенными принципами формировани

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги