Multiprotokol Label Switching - MPLS 1.Вовед
MPLS ( англ. Multiprotokol Label Switching ) е механизам во телекомуникациските мрежи со високи перформанси кој ги упатува и пренесува податоците од еден мрежен јазол до друг со помош на ознаки. MPLS овозможува полесно да се создаваат "виртуелни врски" помеѓу оддалечените јазли. Овој протокол може да ги концизира пакетите од различни мрежни протоколи.
MPLS е високоразмерлив, протокол агностик и механизам за пренос на податоци. Во MPLS мрежите, податочните пакети се доделени ознаки. Одлуката за препраќањето на пакетите се донесува исклучиво врз содржината на овие ознаки и притоа нема потреба да се испита самиот пакет. Ова овозможува да се создаваат крај-до-крај кола низ секаков вид транспортен медиум , со користење на било кој протокол. Основната добивка е елиминирање на зависноста на одредени технологии на слојот на податочна врска, како ATM, frame relay, SONET или Ethernet , како и елиминирање на потребата за повеќе мрежни нивоа 2 да ги задоволи различните видови на сообраќај. MPLS припаѓа на семејството packet-switched мрежи.
МПЛС работи на еден слој од OSI моделот кој генерално е сметан за лага помеѓу традиционалните дефиниции за ниво 2 (слојот за податочна врска) и ниво 3 (мрежно ниво) и поради тоа често се нарекува и "ниво 2.5" протокол. Тој беше дизајниран за да обезбеди обединет сервис за пренос на податоци за circuit-based и packet-switching клиенти кои обезбедуваат datagram сервисен модел. Ова може да се искористи за пренесување на повеќе различни видови на сообраќај, вклучувајќи ги и IP пакетите, како и природниот ATM , SONET и Ethernet рамки.
Голем број на различни технологии претходно беа распоредени со суштински исти цели, како frame relay и ATM. MPLS технологиите еволуирале со предностите и слабостите на ATM. Повеќето мрежни инженери се согласија дека ATMтреба да се замени со протокол кој бара помалку трошоци, истовремено обезбедувајќи конекциски ориентирани сервиси за рамки со променлива должина. MPLS моментално е замена на некои од овие технологии на пазарот. Голема е веројатноста дека MPLS во иднина целосно ќе ги замени овие технологии, со што ќе дојде до изедначување на овие технологии со сегашните и идни технолошки потреби.
Особено, MPLS раскина со cell-switching и багажот на сигнализирачкиот протокол на ATM. MPLS признава дека малите АТМ ќелии не се потребни во јадрото на современите мрежи, бидејќи модерните оптички мрежи (како од 2008) се толку брзи (40 Gbit/s и повеќе) дури и целосната должина на пакетите од 1500 бајти не прави значителни вистински задоцнувања во редот ( потребата да се намалат ваквите доцнења - на пр. за поддршка на гласовниот сообраќај - беше мотивација на природните ќелии на АТМ ).
Во исто време MPLS се обиде да го зачува сообраќајното инженерство и надворешната контрола, кои направија податочни рамки и АТМ привлечни за имплементирање на големи мрежи.
Додека придобивките од мигрирањето на MPLS за управување со сообраќајот се доста вредни ( подобра сигурност, зголемена ефикасност ), сепак постои значителна загуба на видливоста и пристап во МПЛС облачноста за IT одделите.
Историја MPLS првично е предложен од група на инженери од Ipsilon Networks, но нивната "IP switching" технологија која е дефинирана да работи само над АТМ, не постигна доминација на пазарот. Cisco Systems, Inc. предложи предлог, неограничен со АТМ преносот, наречен "Tag switching". Тоа беше комерцијален предлог на Cisco и беше преименуван во "Label Switching". Овој предлог беше предаден на IETF за отворена стандардизација. IETF работи на тој начин што вклучува предлози од други понудувачи, како и развој на консензус протокол кој комбинира одлики од неколку понудувачи на работа.
Една оригинална мотивација беше да се овозможи создавање на едноставни, со голема брзина прекинувачи, бидејќи за значителен период на време беше невозможно да се проследат IP пакетите во целост во хардвер. Сепак напредокот во VLSI ги направи таквите уреди можни. Затоа предностите на MPLS главно се вртат околу можноста за поддршка на повеќе сервисни модели и врши управување на сообраќајот. MPLS исто така нуди стабилна поправена рамка која оди зад едноставни заштитни прстени на синхроните оптички мрежи (SONET/SDH).
Во 2000 година, првата итерација од чиста IP-MPLS беше имплементирана од страна на проектниот тим предводен од Престон Пул на Schlumberger NIS. Преку серија на истражувања со заеднички вложувања, овој тим успешно ја направи, распореди и испорача првата светска трговска IP-MPLS мрежа. Првобитно содржејќи 35 точки на присуство (Points of presence –POP) во целиот свет, оваа мрежа беше првата замисла да и служи на заедницата за нафта и гас преку доделување на DeXa комплет на услуги. Подоцнежните итерации на оваа трговска IP-MPLS мрежа вклучува VSAT сателитски пристап преку стратегиски телепортирачки врски, пристап до финансиски и банкарски апликации и центрите за обука. Понатамошниот развој во областа на IP-MPLS предводени од тимот на г-дин Пул вклучува математички концепт и развој на најчесто употребуваните алгоритми за она што е познато денес како, Bandwidth on Demand (BoD), Video on Demand (VoD) и диференцијални сервиси за IP-MPLS.
Заедно со Cisco инженерите кои го развиле RFC2547bis, Престон Пул е назначен за еден од "основачките татковци " на MPLS, познати како MPLS пионери.
Како работи MPLS MPLS работи со претставени пакети со MPLS заглавија, содржејќи една или повеќе ознаки. Ова се нарекува означен стек. Секој означен стек внатре содржи 4 полиња : 20 bit означена вредност 3 битно поле сообраќајна класа за QoS( quality of service ) приоритетот (експериментално) и ECN ( Explicit Congestion Notification ) 1 bit "дно на стек" знаменце. Ако ова е поставено, тоа означува дека моменталната ознака е последна во стекот. и 8 bit за TTL ( time to live ) полето
Овие MPLS означени пакети се вклучени по означените пребарувачи/прекинувачи наместо на пребарувањето во IP табелата. Како што споменавме погоре, кога MPLS беше замислена, означените пребарувачи и означените прeкинувачи беа побрзи од насочувачките табели или RIB( Routing Information Base ) пребарувачи, бидејќи тие можат да заземат место директно во преклопничкиот материјал, а не во CPU.
Влезните и излезните точки на MPLS мрежата се нарекуваат label edge router или (LER), кои работат на следниот начин, притисни на MPLS ознаката врз дојдовен пакет и исфрли го појдовниот пакет. Насочувачите кои вршат насочување засновано само на ознаките се нарекуваат label switch router или (LSR). Во некои апликации, пакет претставен на LER може веќе да има ознака, така да новиот LER ја турка втората ознака врз пакетот.
Ознаките се дистрибуирани помеѓу LER и LSR со помош на " Label Distribution Protocol " или (LDP). Label Switch Routers во MPLS мрежата редовно ја менуваат ознаката и богатството на информации едни со други, користејќи стандардизирани процедури со цел да се изгради комплетна слика на мрежата така што потоа тие ќе можат да ја искористат за препраќање на пакети. Label Switch Paths (LSP) се поставени од мрежниот оператор за различни намени, како на пример да се создаде заснована на мрежа IP виртуелна приватна мрежа или за да се насочи сообраќајот по должината на одредени патеки низ мрежата. Во многу погледи, LSP не се разликува од PVC во АТМ или frame relay мрежите, освен дека тие не се зависни од одредена ниво 2 технологија.
Во специфичен контекст на MPLS - заснованите виртуелни приватни мрежи ( VPN - Virtual Private Network ), LSR кои функционираат како влезни и/или излезни насочувачи на VPN често се нарекуваат PE (Provider Edge) насочувачи. Уредите кои функционираат само како транзитни насочувачи се нарекуваат слично P ( Provider ) насочувачи. Задачата на овој Р насочувач е значително полесна од онаа на РЕ насочувачот, така што тие можат да бидат помалку сложени и можат да бидат повеќе зависни поради ова.
Кога еден неозначен пакет влегува во влезниот насочувач и треба да помине преку MPLS тунелот, насочувачот прво ја одредува forwarding equivalence class (FEC ) во која треба да биде пакетот, а потоа внесува една или повеќе ознаки во новоформираното MPLS заглавје. Пакетот потоа поминува на следниот хоп насочувач за овој тунел.
Кога означениот пакет е приман од MPLS насочувачот, врвните ознаки се испитуваат. Врз основа на содржината на ознаките за замена (swap), притисни (push)или исфрли (pop) операцијата може да биде изведена на означените стекови на пакетите. Насочувачите можат да имаат преградени пребарувачки табели кои им кажуваат кој вид на операција да се направи врз основа на врвните ознаки на дојдовните пакети за да може да се обработат пакетите многу бргу.
Во операцијата замена ознаките се заменети со нови ознаки, а пакетот е препратен по должината на патот поврзан со новата ознака.
Во операцијата притискање, новите ознаки се туркаат на врвот на постоечките ознаки, ефикасно " енкапсулирајќи " пакет во друго ниво од MPLS. Ова овозможува хиерархиско насочување на MPLS пакетите. Имено, ова се користи од страна на MPLS VPN.
Во операцијата исфрлање ознаката е отстранета од пакетот, кој може да се открие под внатрешната ознака. Овој процес е наречен " декапсулација". Ако исфрлената ознака беше последна на означениот стек, пакетот го " напушта " MPLS тунелот. Ова обично се прави од страна на излезниот насочувач.
Во текот на овие операции, содржината на пакетот под МПЛС означениот стек не се испитува. Навистина транзитните насочувачи треба само да ја испитаат врвната ознака на стекот. Препраќањето на пакетот е направено врз основа на содржината на ознаките, која овозможува " препраќање на пакетите независно од протоколот " и која не треба да погледне во насочувачките табели зависни од протоколот и не дозволува скапи IP долги претставни натпревари во секој хоп.
На излезниот насочувач, кога последната ознака беше исфрлена, само товарот останува. Ова може да биде IP пакет или било кој од голем број на други видови товар пакети. Излезниот насочувач мора да има информации за насочување на пакетите кои се товар, бидејќи мора да ги препрати без помош на табелите за пребарување на ознаки. МПЛС транзитниот насочувач нема таков услов.
Во специјални случаи, последната ознака исто така може да биде исфрлена во претпоследниот хоп ( хоп пред излезниот насочувач ). Ова се нарекува Penultimate Hop Popping (PHP). Ова може да биде интересно во случаи кога излезниот насочувач има многу пакети кои ги напуштаат MPLS тунелите, а со тоа троши и нередовни количини на процесорско време на ова. Со користење на PHP, транзитните насочувачи кои се поврзани директно со излезниот насочувач ефикасно се растоваруваат, со исфрлање на последната ознака сама од себе.
MPLS може да користи постоечка АТМ мрежа или инфраструктура на frame relay, како свои означени текови кои можат да означени како АТМ или како frame relay идентификароти на виртуелно коло, и обратно.
Инсталирање и преместување на МПЛС патеките Постојат два стандардизирани протоколи за управување со MPLC патеки: LDP ( Label Distribution Protocol ) и RSVP-TE , продолжување на Resource Reservation Protocol за сообраќајното инженерство. Исто така постојат екстензии за BGP протокол, кој може да се користи за управување на една MPLS патека.
MPLS заглавјето не го идентификува видот на податоците кои се пренесуваат внатре во MPLS патеката. Ако некој сака да носи два различни вида на сообраќај помеѓу два исти насочувачи, со различен третман од страна на јадрените насочувачи за секој вид, еден од нив мора да формира посебна патека за секој вид на сообраќај.
MPLS и IP