Совмещение коммутации и маршрутизации в одном устройстве

Лекция

Многопротокольная коммутация с помощью меток

Учебные вопросы:

1. Совмещение коммутации и маршрутизации в одном устройстве.

2. LSR и таблица продвижения данных.

3. Пути коммутации по меткам.

4. Заголовок MPLS и технологии канального уровня.

5. Стек меток.

6. Области применения технологии MPLS.

Совмещение коммутации и маршрутизации в одном устройстве

Впервые идея объединения маршрутизации и коммутации в одном устройстве была реализована в середине 90-х годов компанией Ipsilon, которая начала вы­пускать комбинированные устройства IP/ATM. В этих устройствах была реали­зована новая технология IP-коммутации (IP switching), которая решала проблему неэффективной передачи кратковременных потоков данных, с помощью описанных ранее коммутируемых виртуальных каналов. Для того чтобы пакеты кратковре­менных потоков передавались в сети ATМ-коммутаторов без длительной пред­варительной процедуры установления виртуального канала, компания Ipsilon пред­ложила встроить во все ATM-коммутаторы блоки IP-маршрутизации. Эти блоки строили таблицы маршрутизации с помощью стандартных для стека TCP/IP протоколов RIP, OSPF и IS-IS.

Передача IP-пакета, принадлежащего кратковременному потоку, осуществля­лась по сети Ipsilon следующим образом. Пакет поступал из узла-отправителя на комбинированное устройство IP/ATM, которое разбивало этот пакет на АТМ-ячейки. Каждая ячейка затем в соответствии с технологией IP-коммутации пере­давалась от одного устройства IP/ATM к другому, а затем к адресату по маршруту, определяемому обычными таблицами маршрутизации IP, хранящимися в этих устройствах.

При этом стандартное для технологии ATM виртуальное соединение между устройствами IP/ATM не устанавливалось, за счет чего передача кратковременных IP-потоков существенно ускорялась. Долговременные потоки передавались устройствами IP/ATM традиционным для ATM способом — с помощью виртуальных каналов. Так как топология сети является одной и той же как для протоколов IР, так и для протоколов ATM, это позволяет использовать один и тот же протокол маршрутизации для обеих частей комбинированного устройства.

Для реализации своей технологии компания Ipsilon встроила в устройства IP/ATM фирменные протоколы, ответственные за распознавание длительности потоков данных и установление виртуальных каналов для долговременных по­токов. Эти протоколы были оформлены в виде проектов стандартов Интернета, но стандартами Интернета не стали.

Технология IP-коммутации была разработана для сетей операторов связи. Эти сети принимают на границе с другими сетями IP-трафик и ускоренно передают его через свою магистраль. Важным обстоятельством здесь является то, что одни ISP могут применять эту технологию независимо от других ISP, оставаясь для внешнего мира операторами обычной IP-сети.

Технология IP-коммутации была сразу замечена операторами связи и стала дос­таточно популярной. Инициативу Ipsilon развила компании Cisco Systems, создав собственную технологию коммутации на основе тегов (tag switching), которая явилась значительным шагом вперед на пути объединения протоколов IP с техникой виртуальных соединений, однако она, так же как и IP-коммутация, не ста­ла стандартной технологией.

На основе этих фирменных технологий рабочая группа IETF, состоящая из специалистов различных компаний, создала в конце 90-х годов технологию MPLS.

2. LSR и таблица продвижения данных

Главный принцип технологий-предшественниц в MPLS был сохранен.

Протоколы маршрутизации используются для определения топологии сети, а для продвижения данных внутри границ сети одного поставщика услуг применяется техника виртуальных каналов.

Принцип объединения протоколов различных технологий иллюстрируют рис. 1 и 2. На первом из них показана упрощенная архитектура стандартного IP-мар­шрутизатора, на втором — архитектура комбинированного устройства LSR, под­держивающего технологию MPLS.

Рисунок 1 - Архитектура IP-маршрутизатора

Так как устройство LSR выполняет все функции IP-маршрутизатора, оно содер­жит все блоки последнего, а для поддержки функций MPLS в LSR включен ряд дополнительных блоков, относящихся как к управлению, так и к продвижению данных.

В качестве примера можно указать на блок продвижения по меткам, который пе­редает IP-пакет не на основе IP-адреса назначения, а на основе поля метки. При Принятии решения о выборе следующего хопа блок продвижения по меткам ис­пользует таблицу коммутации, которая в стандарте MPLS носит название таб­лицы продвижения. Таблица продвижения в технологии MPLS похожа на аналогичные таблицы других технологий, основанных на технике виртуальных каналов (табл. 1).

Рисунок 2-Архитектура LSR

1. Пример таблицы продвижения в технологии MPLS

Внимательный читатель заметил, наверно, небольшое отличие данной таблицы от той обобщенной таблицы коммутации, представленной на рис.1. Действи­тельно, вместо поля выходного интерфейса здесь поле следующего хопа, а вме­сто поля выходной метки — поле действий. В большинстве случаев обработки MPLS-кадров эти поля используются точно таким же образом, как соответст­вующие им поля обобщенной таблицы коммутации. То есть значение поля сле­дующего хопа является значением интерфейса, на который нужно передать кадр, а значение поля действий — новым значением метки. Однако в некоторых случа­ях эти поля используются в других целях, о чем будет сказано позже.

Этитаблицы для каждого устройства LSR формируются сигнальным протоколом, который в MPLS имеет название протокол распределения меток (Label Distribution Protocol, LDP). Он функционально аналогичен сигнальным протоколам технологий ATM и Frame Relay.

Формируя таблицы продвижения на LSR, протокол LDP уже знакомым Haw образом прокла­дывает через сеть виртуальные маршруты, которые в технологии MPLS называют путями коммутации по меткам (Label Switching Path, LSP).