Comutarea etichetelor multiprotocol

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În telecomunicații , Multiprotocol Switching Label (MPLS) este o tehnologie pentru IP rețele , care permite multiprotocol traficul fluxurilor să fie dirijate între sursa nod (Ingress Nod) și nodul de destinație (Egress Node) , prin utilizarea dispozitivelor de identificare (etichete) între perechile de routere adiacente și operații simple pe etichete. Specificațiile tehnice ale protocolului au fost publicate de Internet Engineering Task Force în RFC 3031 și RFC 3032 .

Istorie

În 1996, o companie a Ipsilon Networks a lansat un RFC numit „ protocolul de gestionare a fluxului ” conceput exclusiv pentru rețelele ATM , dar nu a avut succes. Compania Cisco , după ce a văzut proiectul, l-a aplicat tuturor protocoalelor și l-a numit „Tag Switching”, denumit ulterior „Label Switching”. Proiectul a fost livrat către Task Force de Inginerie Internet, datorită căruia a implicat mulți furnizori și propuneri de la alți dezvoltatori pentru realizarea unui protocol standardizat care să combine caracteristicile fiecăruia.

Propunerea inițială a fost de a crea comutatoare de mare viteză, deoarece după o anumită perioadă de timp, tamponul de pachete IP redirecționabile hardware a devenit plin. Cu toate acestea, progresele VLSI au făcut acest lucru posibil. Prin urmare, beneficiile MPLS sunt în primul rând abilitatea de a suporta mai multe protocoale și de a gestiona traficul.

Descriere

MPLS păstrează posibilitatea stabilirii unei conexiuni între nodurile interne adiacente ale rețelei de transport , care a caracterizat protocoalele Frame Relay și ATM din aceeași rețea, dar asociază și această posibilitate de rutare cu rutare clasică bazată pe IP prin tabele de rutare, adică comutarea pachetelor ( fără conexiune), implementând aceste două tipuri de comutare pe dispozitive unice, adică routerele IP / MPLS (în loc să folosească separat routerele IP la margini și comutatoarele ATM din nucleu) și cu consecința posibilității de a menține un control unic și direct asupra rutei prin alegerea celor mai potrivite pe baza congestionării rețelei (adică operarea ingineriei traficului ca alternativă la protocoalele de rutare clasice), asigurând astfel o mare flexibilitate rețelei. De fapt, cu protocolul ATM, pe o rețea de transport, a fost posibil să existe o singură metodă de rutare bazată pe conexiuni sau căi virtuale.

Pentru a crea conexiuni în noduri interne, MPLS adaugă o etichetă pachetelor IP care urmează să fie direcționate și, în general, împarte mai întâi ruta generală cu o rută IP la marginea sau marginea rețelei prin intermediul routerelor MPLS / IP care introduc eticheta „pe Pachetul IP este în tranzit, redirecționându-le către routerele interne și apoi cu o rutare cu etichetă în routerele MPLS din rețea într-un mod similar cu ceea ce sa întâmplat deja în rețelele ATM. Comutarea internă bazată pe o tabelă de asociere a pachetelor / etichetelor este mai eficientă din punct de vedere computerizat sau mai rapidă decât rutare prin tabele de rutare, permițând randamente mai mari .

Înainte de utilizarea etichetelor pentru redirecționarea traficului, MPLS prevede că calea, numită Calea comutată etichetă , trebuie să fie validă și instabilă. Toate nodurile implicate trebuie să fie capabile să cadă de acord asupra secvenței de identificatori care trebuie utilizată hop-by-hop . În varianta MPLS-TE (Traffic Engineering), se verifică și consistența dintre capacitatea disponibilă între sursă și destinație și capacitatea necesară.

MPLS este, prin urmare, în esență o tehnologie de ajutor pentru rutare IP care, în loc să solicite fiecărui nod să își verifice propria tabelă de rutare pentru a stabili interfața de ieșire a traficului, permite stabilirea, controlând eticheta de intrare, care sunt etichetele și interfața de ieșire pentru trafic. Deoarece MPLS adaugă un nou antet traficului IP și îl trimite către nodul adiacent, acesta este adesea denumit protocol de nivel 2.5 în conformitate cu nivelul doi al stivei ISO / OSI .

Prin urmare, comportamentul MPLS este similar cu cel al tehnologiilor de rețea, cum ar fi Frame Relay și ATM , dar nu necesită un strat dedicat 2: aceasta implică, prin urmare, o simplificare semnificativă în gestionarea rețelei, care este acum unică la nivelul 3, mai degrabă decât distinctă. în două rețele diferite., la nivelul 3 la margini și la nivelul 2 în interior, așa cum a fost cazul IP-ului prin ATM. În comparație cu ATM, în plus, nu impune o dimensiune fixă ​​și mică în care unitatea de informații trebuie să fie fragmentată, adică cei 48 de octeți utili care cu antetul au devenit 53 de octeți de celule. Spre deosebire de ATM, totuși, acesta nu are clase de garanție a serviciilor, cum ar fi Constant Bit-Rate , care permite rețelelor ATM să emuleze circuite de transmisie pe rețelele celulare.

MPLS este, de asemenea, protocolul pe care au fost construite MPLS-TE (Traffic Engineering), VPLS (Virtual Private Lan Service), HVPLS (Hierarchical VPLS), VPWS (Virtual Private Wire Service, cu utilizarea încapsulării pseudo-sârmă ), EoMPLS (Ethernet peste MPLS) și VPN - uri MP-BGP .

Ideea asocierii unei reprezentări mai simple la un flux sursă-destinație era deja prezentă în propunerile Ipsilon Networks (dar de a transporta IP pe rețelele ATM) și Cisco Systems (cu propriul Cisco Express Forwarding , încă o condiție prealabilă pentru MPLS astăzi, și schimbarea etichetelor ).

Cerințe MPLS

Având de asociat fluxurile cu căile, MPLS necesită existența unui protocol de rutare intern care generează calea într-un mod unic și care oferă, de asemenea, o vedere topologică a rețelei pe care operează.

În cadrul sistemului autonom (AS) este necesar și suficient să se adopte un protocol intern de rutare și un protocol de distribuire a etichetelor. În cazul comunicării de la AS la AS, pe de altă parte, extensiile speciale la BGP sunt utilizate pentru a semnaliza etichetele MPLS, precum și blocurile IP . În cazul protocoalelor de stare a legăturilor interne, care urmează algoritmul Dijkstra pentru cele mai scurte căi , este posibil să se aleagă valorile arc pe care PGI le folosește în mod normal sau să se adauge valori specifice la valorile existente pentru calcularea celor mai scurte căi. - cale pentru MPLS.

Prezența mai multor căi cu greutate egală ( ECMP , Equal Cost MultiPath) este tratată în mod specific de diferiții furnizori de tehnologie, dar, în general, se poate presupune că este utilizată cel puțin o cale dintre cele disponibile.

Pentru ca routerul sursă să obțină stabilirea „înapoi” a secvenței de etichete pe calea de la routerul de destinație, protocolul de distribuție a etichetelor ( LDP ) trebuie să fie disponibil în AS și protocolul RSVP pentru MPLS-TE cu extensiile pentru Ingineria traficului (RSVP-TE).

Operațiune

MPLS introduce un nou antet pe 32 de biți, care este precedat de antetul datagramei IP pentru a fi transportat pe cale. Antetul ( antetul shim) este format din:

  1. 20 de biți rezervați pentru etichetă
  2. 3 biți prioritari ai „clasei de trafic”: acesta este un câmp pentru QoS (calitatea serviciului) și ECN (Notificare explicită a congestiei). Înainte de 2009, era cunoscut sub numele de biți experimentali
  3. 1 bit pentru a indica dacă există alte etichete ulterioare în plus față de prima etichetă (bit de stivă ); în acest caz este setat la 0. În schimb, dacă partea inferioară a stivei a fost atinsă, acest câmp este setat la 1
  4. 8 biți pentru TTL, mai bine cunoscut sub numele de „ timp pentru a trăi ”.

Ruterul de intrare în domeniul MPLS (numit și Router Label Egde , LER ) impune acest antet traficului asociat cu calea de comutare etichetă și îl redirecționează pe interfața de ieșire aparținând căii identificate. Nodurile intermediare (denumite și Router de comutare a etichetelor , LSR ) primesc cadrul și schimbă etichetele (schimbarea etichetelor) prin trecerea traficului între interfețele de intrare și ieșire. Ruterul de ieșire din domeniul MPLS primește traficul cu antetul MPLS impus de penultimul router și îl elimină, alegând astfel destinația finală din tabelul său de rutare IP.

Pe scurt, routerul de intrare introduce (Push) l ' header , routerele intermediare schimbă (schimbă) eticheta și routerul de ieșire elimină (Pop) l' header MPLS.

Deoarece este posibilă definirea unei ierarhii de anteturi (prin bitul stivei ), există și posibilitatea ca penultimul hop să elimine eticheta cea mai exterioară în unele cazuri specifice. Aceasta se numește Penultimate-Hop-Popping , PHP.

Tipuri de căi comutate de etichete (LSP)

În general, după ce a identificat calea selectând calea minimă între origine și destinație (prin metrici IGP normale sau prin metrici ad hoc), MPLS permite redirecționarea traficului asociat acesteia de-a lungul căii prin etichete.

Este posibil să aveți o granularitate mai mare asupra controlului căii în sine prin MPLS Traffic Engineering. În acest caz, căile pe care să construim clasele de echivalență sunt în esență de două tipuri: implicite (cu sau fără noduri slab impuse, libere sau puternice, stricte ) sau explicite (întreaga cale este specificată hop cu hop ). În cazul rutelor implicite, se utilizează valorile furnizate de extensiile pentru MPLS ale protocolului de rutare subiacent (cum ar fi IS-IS sau OSPF ), care ar putea fi specifice MPLS și, prin urmare, diferite de arcurile setate doar pentru rutare .

Operatorul de rețea are dreptul să definească, de asemenea, prin ce noduri trebuie să treacă o cale și puterea constrângerii impuse. Este util să rețineți că, în absența tehnicilor intrinseci de operare, administrare și întreținere (OAM) în MPLS, dacă un arc sau un nod eșuează, uciderea LSP va fi generată de o schimbare a topologiei furnizate de IGP .

Pentru a depăși timpii de re-convergență IGP și a garanta protecția traficului, s-a oferit posibilitatea de a se asigura că o cale principală poate fi protejată de o cale secundară, preinstalată în rețea atunci când se definește primul Fast-Reroute (FRR). MPLS-FRR garantează că, dacă calea principală eșuează, traficul este adus la protecție cu timpi comparabili cu re-convergența tehnologiilor precum SDH , deci sub 50 de milisecunde.

În cele din urmă, capacitatea de a defini grupuri de risc partajate a fost adăugată în calculul căilor de rezervă. De exemplu, dacă mai multe legături împart aceeași secțiune cu fibră optică, riscul ca acestea să eșueze împreună poate fi reprezentat în sistem pentru alegerea rutelor alternative.

MPLS și DiffServ

Cel mai mare avantaj al utilizării combinate a MPLS cu Diffserv este posibilitatea de a avea un management dinamic al QoS . Cerințele cheie pentru furnizarea QoS sunt utilizarea claselor de servicii și alocarea adecvată a lățimii de bandă pentru fiecare clasă de servicii. Cu toate acestea, există mai multe dezavantaje. În primul rând, DiffServ este nivelul 3, în timp ce MPLS este practic un protocol de nivel 2; în al doilea rând, există problema izolării traficului și a gestionării fizice a lățimii de bandă disponibile. În ceea ce privește implementarea DiffServ în antetul MPLS, IETF a propus cele două metode explicate mai jos în RFC 3270 .

E-LSP

Folosind cei 3 biți ai câmpului EXP (biți experimentali) pentru a mapa cei 6 biți ai punctului de cod al serviciilor diferențiate (DSCP) (care codifică posibilul PHB (Per-Hop Behavior)) este posibilă o mapare parțială care permite numai valori și, prin urmare, la fel de multe clase de servicii. Numele E-LSP derivă din utilizarea căii etichetate și a câmpului EXP al antetului MPLS. Trebuie remarcat faptul că în prezent nu există reguli definite pentru maparea între biții PHB și EXP.

L-LSP

În mod clar, soluția la restricția la 8 posibile clase de prioritate introduse de E-LSP este utilizarea câmpului Etichetă al antetului. În acest fel, anumite etichete identifică nu numai căile, ci și anumite PHB-uri. Mai mult, biții EXP pot fi folosiți în alte scopuri, cum ar fi utilizarea combinată a L-LSP cu E-LSP. Numele L-LSP este pur și simplu un acronim pentru LSP dedus de etichetă .

Ingineria traficului MPLS

În RFC 3564 , IETF introduce conceptul de tip de clasă (CT) conceput practic pentru a traduce lățimea de bandă rezervată pentru fiecare PHB, având în vedere implementarea DiffServ în MPLS. Pentru simplitate, vom lua în considerare utilizarea specifică a E-LSP în așa fel încât să avem 8 CT (un număr care este în mare măsură suficient în majoritatea cazurilor), deci de la CT0 care reprezintă cel mai bun efort până la CT7 care reprezintă nivelul maxim de garanție de QoS. pentru trafic în cloud MPLS (de obicei Voip sau aplicații în timp real).

Distribuția benzii între diferitele CTx este exprimată ca procent din totalul disponibil și fiecare valoare a benzii asociate cu CTx unic se numește Construcție de lățime de bandă (BC) . Relația dintre BC și CT poate avea politici de implementare diferite sau, mai precis, se poate baza pe diferite modele dintre care două sunt cele principale: Modelul de alocare maximă (MAM) și Modelul de păpuși ruse (RDM) .

Modelul de alocare maximă (MAM)

Model de alocare maximă

În acest model, fiecare BC este asociată cu un singur CT și, prin urmare, banda totală este strict împărțită între diferitele CTx. Acest model favorizează izolarea traficului și permite asocierea unor cantități variabile de bandă în funcție de CT, dar tocmai pentru o izolare perfectă, un CTx nu va putea folosi niciodată banda liberă a unui CTy dacă are nevoie de el.

Model de păpuși rusești (RDM)

Model de păpuși rusești

Modelul matrioška permite o partajare dinamică a lățimii de bandă disponibile între diferitele CT, cu toate acestea, garantând QoS pentru acele CTx cu prioritate din ce în ce mai mare. În acest tip de abordare, doar CT7 (prioritate maximă) are un BC7 fix pentru utilizare exclusivă; toate celelalte CT sunt comune și urmează schema pentru care BC6 poate fi utilizat de CT7 și CT6; BC5 poate fi utilizat de CT7, CT6 și CT5; BC4 poate fi utilizat de CT7, CT6, CT5 și CT4; etc. Avantajele în acest caz sunt evidente: există o utilizare mai dinamică a rețelei și QoS este garantat mai ușor, pierzând izolarea perfectă a traficului evidențiată în schimb de Modelul de alocare maximă.

Evoluțiile MPLS

MPLS, creat în principal pentru a garanta performanțe ridicate de redirecționare a traficului, atât IP , cât și layer 2, a făcut obiectul unor extensii pentru a garanta crearea de rute chiar și pe rețele IP non-native, precum rețelele SDH șiWDM . În această formă este cunoscut sub numele de MPLS generalizate sau GMPLS . Conceptul de etichetă a fost extins pentru a include și identificatori de diferite tipuri, cum ar fi asocierea la numărul de intervale de timp din cadrul SDH sau frecvențele de lungime de undă pentru sistemele WDM.

MPLS interacționează cu rețeaua într-un mod puternic, iar alegerile care trebuie făcute pentru crearea căilor nu sunt întotdeauna simple sau pur și simplu reprezentate prin metrică arc. Din acest motiv, o extensie la MPLS este în direcția Elementului de calcul al căii , pe care să scutești povara costului de calcul al cercetării și generării celor mai bune căi.

Din nou pentru aplicațiile legate de rețelele de telecomunicații (operatorii de telefonie), varianta T-MPLS (Transport MPLS) sau MPLS / TP (MPLS / Profile de transport) este standardizată în comun la ITU-T și IETF. Acest profil este caracterizat de suportul unei serii de caracteristici care sunt standarde obligatorii pentru telecomunicații: eliminarea tuturor aspectelor fără conexiune, pentru a suporta numai circuite orientate spre conexiune; persistența circuitelor în timp (anularea automată în caz de inactivitate prelungită nu este prevăzută); suportul informațiilor specifice serviciului (OAM) pentru monitorizarea și detectarea în timp real a defecțiunilor din rețea și pentru măsurarea calității serviciului furnizat; sprijinirea mecanismelor automate de protecție a circuitelor cu timpi de recuperare mai mici de 50 de milisecunde; posibilitatea de a interacționa și de a fi controlată de sisteme de gestionare externe (de exemplu pentru a transfera informații de alarmă sau pentru a crea circuite fără a utiliza protocoale automate); capacitatea de a transporta direct conținut de informații de orice tip, atât de tip date (cum ar fi Ethernet , ATM , IP, MPLS standard pe T-MPLS), cât și telefonie tradițională (prin emulare de circuite, serviciu de emulare a circuitelor (CES) ); sprijinirea mecanismelor de control al congestiei și gestionarea diferențiată a priorităților fluxurilor individuale de date pe baza aplicației pentru care sunt destinate ( Calitatea serviciului ).

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Telematică Portal telematic : accesați intrări Wikipedia care vorbesc despre rețele, telecomunicații și protocoale de rețea
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Multiprotocol_Label_Switching&oldid=116393869 ”