Uproszczenie mechanizmów przekazywania pakietów w ruterach

LISTA ŻYCZEŃ I ZARZUTÓW DO IP
Uproszczenie mechanizmów przekazywania pakietów w ruterach
Mechanizmy ułatwiające zapewnienie jakości obsługi
Może być stosowany do równoważenia obciążenia sieci, sterowanie
przepływem czy też zestawianiem tuneli
Kierowanie ruchu przez wybrane węzły(explixit routing)
Brak mechanizmów sterowania parametrami QoS
Zapewnia rozszerzenie możliwości modeli IntServ oraz DiffServ
TRADYCYJNE „SPOJRZENIE” IP
Złożone procedury wyboru dróg przesyłania pakietów
W każdym węźle jest podejmowana decyzja o wyborze następnego
odcinka drogi
Niezbędna analiza relatywnie dużego nagłówka pakietu
Konieczność przetwarzania dużej ilości danych
Nieefektywne reguły doboru trasy
ZAŁOŻENIA MPLS
Każdy pakiet wchodzący do sieci jest przydzielany do klasy
równoważności przekazywania FEC(Forwarding Equivalence Class)
Każdy pakiet otrzymuję etykietę(label) odpowiadającą danej klasie
równoważności
Przydzielenie pakietu do klasy FEC odbywa się tylko raz, w chwili
wejścia do domeny MPLS
W kolejnych węzłach nie trzeba analizować nagłówka pakietu.
Decyzja o wyborze trasy jest podejmowana na postawie etykiety
STRUKTURA ZARZĄDZANIA
Identyfikator o stałej długości, jednoznacznie identyfikujący klasę
rownoważności między dwoma węzłami dla określonego kierunku
transmisji
Etykieta ma znaczenie lokalne
W każdym routerze LSR (Label Switch Router) znajduje się tablica
kierowania. Na podstawie etykiety, z jaką został przekazany pakiet,
jest podejmowana decyzja, z jaką etykietą i przez który interfejs
należy go przesłać dalej. Przed wysłaniem dotychczasowa etykieta
jest zamieniana na nową.
BUDOWA ETYKIETY
Etykieta jest 20-bitowym polem 32-bitowego nagłówka dodawanego
do pakietu IP
3-bitowe pole Exp jest zarezerwowane do celów eksperymentalnych
Bit S oznaczający dno stosu etykiet
8-bitowe pole TTL (Time To Live), zabezpieczające przed
powstawaniem pętli
LABEL SWITCHED PATH (LSP)
Jeżeli pomiędzy dwoma ruterami istnieje powiązanie danej klasy FEC
z określoną etykietą, to w odniesieniu do tego powiązania ruter, który
używa tej etykiety jako wychodzącej (outgoing label ) jest nazywany
ruterem “poprzednim” ( upstream router ), zaś ruter używający jej jako
przychodzącej ( incoming label ) jest nazywany ruterem “następnym” (
downstream router ). Ciąg takich powiązań dla danej klasy FEC
tworzy ścieżkę komutowaną etykietowo LSP. Pakiety należące do tej
samej klasy równoważności FEC są więc przesyłane tą samą ścieżką
LSP i traktowane w taki sam sposób.
Z punktu widzenia transmisji pakietów ścieżka LSP jest
jednokierunkowa. Wyróżnia się jednak dwa kierunki transmisji
informacji sygnalizacyjnej:
“w dół” (downstream) – zgodny z kierunkiem przesyłania danych
“w górę” (upstream) – przeciwny do kierunku przesyłania danych
PRZESYŁANIE PAKIETÓW W SIECI MPLS
PRZYDZIELANIE ETYKIET
W protokole MPLS przydzielenie etykiety dla danej klasy FEC jest
dokonywane przez ruter “następny”, a informacja o tym powiązaniu
jest przesyłana “w górę” do rutera “poprzedniego”. Tylko dzięki temu
powiązaniu router “poprzedni” wie z jaką etykietą wysyłać pakiety.
Istnieją dwie metody przydzielania etykiet:
“niezamówiona”(unsolicited downstream) – ruter “następny” podejmuje
decyzję o powiązaniu klasy FEC z etykietą przychodzącą i wysyłą
informację o tym do węzła “poprzedniego”
“na żądanie”(downstream-on-demand) – ruter poprzedni może żądać od
rutera następnego przydzielenia etykiety dla określonej klasy FEC.
Przydzielenie etykiety następuje w ten sam sposób ale jest inicjowane
przez ruter “poprzedni”
ROZDZIELANIE ETYKIET
Protokół MPLS definiuje dwa style rozsyłania etykiet:
Niezależny (independent)
Uporządkowany (ordered)
Ruter LSR może obsługiwać tylko jeden styl rozsyłania etykiet.
Jednakże rutery mogą używać różne style i współpracować ze sobą.
Oba style rozsyłania etykiet mogą być stosowane w połączeniu z
obiemami metodami przydzielania etykiet.
STYL ROZSYŁANIA ETYKIET
STYL NIEZALEŻNY:
Każdy ruter LSR może niezależnie dokonywać powiązań etykiet
przychodzących i klas FEC oraz rozsyłać informację o tym do ruterów
“poprzednich” w odniesieniu do tego powiązania. Ruter nieznając etykiety
wychodzącej, a więc nie znając rutera następnego dla danej klasy FEC,
może rozsyłać powiązanie do swoich poprzedników. W sieci mogą
powstawać więc fragmenty niepowiązanych ze sobą ścieżek, zaś rutery
mogą przesyłać pakiety zanim ścieżka LSP zostanie zestawiona.
STYL UPORZĄDKOWANY:
Ruter LSR może przydzielić etykietę dla danej klasy FEC tylko w jednym z
dwóch przypadków:
Gdy otrzymał wcześniej informację o powiązaniu etykiety z tą klasą FEC od
węzła następnego
Gdy jest ruterem brzegowym ścieżki LSP dla tej klasy FEC
Styl ten zapewnia zestawienie kompletnej ścieżki LSP przed rozpoczęciem
wysyłania pakietów. Stosowanie tego stylu jest konieczne gdy potrzebne
jest zestawienie ścieżki o określonych właściwościach.
ŚCIEŻKI LSP WIELOPUNKT-PUNKT
Standard MPLS dopuszcza
tworzenie ścieżek o topologii
wielopunkt-punkt. Jest to
użyteczne,
gdy
pakiety
wchodzące do domeny MPLS
w różnych węzłach mogą być
zakwalifikowane do tej samej
klasy FEC i będą opuszczać
domenę w tym samym węźle
wyjściowym. Pakiety, które
zostały
wprowadzone
w
różnych
węzłach
są
nierozróżnialne.
Podejście
takie pozwala na bardziej
efektywne wykorzystanie puli
dostępnych
etykiet
i
uproszczenia
tablic
kierowania.
AGREGACJA ŚCIEŻEK LSP
W sieci MPLS wiele ścieżek
utworzonych dla różnych klas
FEC może częściowo lub w
całości się pokrywać. Jeżeli kilka
ścieżek ma wspólny wyjściowy
ruter brzegowy oraz wspólny
końcowy odcinek ścieżki, to
istnieje możliwość zagregowania
tych ścieżek w jedną. Tworzona
jest tzw. unia klas FEC, dla
której przydziela się jedną
etykietę. Z punktu widzenia
systemu unia traktowana jest
jako pojedyncza klasa FEC.
Podejście to pozwala na bardziej
efektywne wykorzystanie puli
etykiet.
ZESTAWIANIE TUNELI LSP
Istotną zaletą protokołu MPLS jest mechanizm zestawiania tuneliTunel LSP jest
szczególnych przypadkiem ścieżki komutowanej etykietowo. Wszystkie pakietu
przesyłane w tunelu są traktowane jako jedna klasa FEC. W momencie wejścia
pakietu do tunelu do stosu etykiet dodawana jest etykieta wyższego poziomu.
Dzięki temu przez jeden tunel może biec kilka ścieżek. Przed opuszczeniem
tunelu etykieta wyższego poziomu jest zdejmowana.
Tunele LSP mogą być do agregowania ścieżek LSP na pewnych odcinkach, aby
efektywniej gospodarować zasobami etykiet.
Tunele znajdują zastosowanie jako przezroczyste łącza pomiędzy dwoma obszarami
sieci operatora czy firmy.