Технология MPLS

MPLS (Multiprotocol Label Switching) - это технология быстрой коммутации пакетов в многопротокольных сетях, основанная на использовании меток. MPLS сочетает в себе управление трафиком, характерное для технологий канального уровня, масштабируемость и гибкость протоколов сетевого уровня. «Многопротокольность» в названии технологии означает, что MPLS - инкапсулирующий протокол и может транспортировать множество других протоколов

MPLS - это один из шагов на пути эволюционного развития сети Интернет в сторону упрощения ее инфраструктуры пу­тем интеграции функций второго (коммутация) и третьего (маршрути­зация) уровней.
В спецификации технологии MPLS заложен принцип разделения функций транспортировки потоков и управления ими. Отделение управляющей компоненты от пересылающей позволяет разра­батывать и модифицировать каждую из них независимо. Естественное обязательное требование состоит в том, чтобы управляющая компонента могла передавать информацию пересылающей компоненте через таблицу пересылки пакетов.

С помощью MPLS можно решать следующие задачи:
1) Интеграцию ATM и Frame Relay с IP;
2) Ускоренное продвижение пакетов внутри сети оператора вдоль кратчайших традиционных маршрутов;
3) Создание виртуальных частных сетей (VPN);
4) Выбор и установление путей с учетом загрузки ресурсов (Traffic Engineering, ТЕ).

Элементы сети MPLS

В сетях, многопротокольной коммутации по меткам, используются два вида сетевых узлов:
1) LER (Label Edge Router) - расположенные на границе сети MPLS маршрутизаторы, они должны распознавать и анализировать поступающие IP-потоки и направлять их по подходящим маршрутам.
Входной LER анализирует, как и обычный маршрутизатор, IP-заголовок и устанавливает, к какому классу эквивалентного обслуживания (FEC) при выборе адреса следующей передачи пакета он принадлежит.
2) LSR (Label Switch Routers) - LER принимает решение о выборе пути для поступившего пакета, посылая его к соответствующему транзитному маршрутизатору с коммутацией меток (LSR). LSR получает PDU и использует заголовок MPLS для принятия решений пересылки. Он также производит замену меток. LSR не занимается обработкой заголовка третьего уровня (IP-заголовка), а принимает решение о пересылке на основе метки пакета, а не на основе таблицы маршрутизации, и пересылает пакет дальше.

Далее, проходя, в общем случае, через несколько LSR, пакет попадает к выходному LER, который производит операцию разборки PDU, удаляет из пакета метку, анализирует заголовок пакета и на¬правляет его к адресату, находящемуся вне MPLS-сети.

Элементы сети MPLS:

Формат метки MPLS
Метка - короткий идентификатор фиксированной длины, исполь­зуемый на локальном участке сети, предназначен для определения класса эквивалентного обслуживания пакета при его пересылке по сети. На сегодняшний день стандартом определен формат 32-битной метки, располагаемой между заголовками второго уровня (Layer 2) и третьего уровня (Layer 3).

1) Метка - состоит из 20 бит и содержит собственное значение метки, используемое для определения маршрутизатора следующего шага, т.е. для продвижения пакетов.
2) CoS (Class of Service) - состоит из 3 бит, необходимо для предоставления дифференциальных услуг в MPLS-сети. Для сквозного обеспечения QoS на границе MPLS-сети можно скопировать поле IP-приоритета в поле CoS.
3) S - 1 бит, поле стека предназначено для поддержки иерархического стека меток. Бит S устанавливается в единицу для последней метки в стеке и в ноль для всех остальных меток стека. Это позволяет привязать префикс к нескольким меткам, другими словами - к стеку меток
4) TTL (Time То Live) - 8 бит, используемых для кодирования количества ретрансляционных участков. Поле «Время жизни» является ключевым полем в заголовке IP-пакета. Обычно в объединенной IP-сети это поле уменьшается на единицу на каждом участке маршрута, и когда значение счетчика достигает нуля, пакет отбрасывается. Это делается для того, чтобы избежать зацикливания пакета или слишком долгого пребывания пакета в объединенной сети из-за неверной маршрутизации.