MPLS Multiprotocol Label Switching Projektování distribuovaných systémů Lekce 2 Ing. Jiří Ledvina, CSc

Projektování distribuovaných systémů2 MLPS Multiprotocol Label Switching MLPS vznikl jako reakce na nové změny ve využití IP (přenos zvuku, dat, multimédia současně i zvlášť) Tendence budování VPN (Virtual Private Networks) – využití veřejných IP sítí pro realizaci podnikových sítí. Základem je Label Switching – označkování paketů a řízení jejich přenosu sítí Label Switching se snaží řešit spektrum problémů, jako je Integrace IP a ATM Mapování IP a ATM modelů přenosu

Projektování distribuovaných systémů3 Pokusy o spojení ATM přepínání s procesem směrování v IP sítích CSR – Cell Switching Router (Toshiba 1994) Směrovač pro propojení IP subsítí v prostředí Clasical IP over ATM IP switching (Ipsilon, nyní část Nokia 1996) Cílem je integrace ATM přepínačů a IP směrování Aggregate Route-based IP Switching (ARIS) – (IBM) Obdoba Tag Switching (Cisco Systems)

Projektování distribuovaných systémů4 Pokusy o spojení ATM přepínání s procesem směrování v IP sítích Tag Switching (Cisco Systems) Technika, která nezávisí na toku dat Vytváření forwardovacích tabulek ve směrovači Tag switching network obsahuje Tag edge routers – hranová zařízení Tag switching routers – zařízení mimo hrany sítě Standardní IP směrování (protokoly) se používají pro určení následujícího uzlu pro přenosy. Tag – značky jsou spojeny s cestami ve směrovacích tabulkách Tagy jsou přenášeny pomocí Tag Distribution Protocol

Projektování distribuovaných systémů5 Trendy vývoje sítí Velký nárůst podsítí i systémů Výkonnost směrovačů nelze zvyšovat do nekonečna – omezení propustnosti sítí Nutno přejít z metody tradičního směrování na využití metod přepínání – jednodušší, vyšší rychlost, menší režie Směrovače narazily na technologický limit.

Projektování distribuovaných systémů6 Důvody zavádění Label Switching Nejen rychlost, ale i zajištění specifických služeb pro přenos během celé cesty v síti. Robustní síť s možností efektivního řízení zdrojů. Funkcionalita – zavádění nových funkcí Skalabilita – možnost rozšiřování do virtuálně neomezených rozměrů Evolvability (další rozvinutelnost) Integrace dalších služeb

Projektování distribuovaných systémů7 Nové vlastnosti Funkcionalita zavádění nových funkcí, které nejsou v klasických sítích dostupné – explicitní směrování, volba cesty podle QoS. Skalabilita možnost rozšiřování do virtuálně neomezených rozměrů Směrovací informace narůstá velmi rychle – může zahltit samotné směrovače MLPS využívá L2 zařízení (ATM přepínače) schopné zpracovat řízení na IP úrovni.

Projektování distribuovaných systémů8 Nové vlastnosti Evolvability (další rozvinutelnost) Nedeterministické IP sítě Akceptace mnoha IP typů přenosů Vytváření a rušení VPN Tyto služby jsou zajišťovány hranovými zařízeními (edge devices) Integrace Integrace dalších služeb (např. IP telefonie) Síťová integrace (přenos IP nad ATM) Cílem je integrace na všech úrovních – požadavek na efektivní sítě.

Projektování distribuovaných systémů9 MPLS koncepce směrování a přepínání Směrování Přepínání (switching) Řídicí komponenta Forwardovací komponenta Forwardovací tabulka Forwarding Equivalence Class (FEC) Label (návěští)

Projektování distribuovaných systémů10

Projektování distribuovaných systémů11

Projektování distribuovaných systémů12 MPLS koncepce směrování a přepínání Směrování – termín spojený s pohybem paketů v síti Směrovače používají směrovací protokoly ke konstrukci směrovacích tabulek Podle směrovacích tabulek jsou přenášeny datové pakety Přepínání (switching) Přenos ze vstupu na výstup založený na informaci úrovně L2

Projektování distribuovaných systémů13 MPLS koncepce směrování a přepínání Řídicí komponenta Vytváří a udržuje forwardovací tabulku Využívá řídicí komponenty ostatních uzlů pro konzistentní distribuci směrovací informace Pro přenos směrovací informace jsou použity standardní směrovací protokoly (OSPF, RIP, BGP). Tím je zajištěna návaznost na klasickou IP síť. Není uzpůsobena pro zpracování datových paketů – dochází k oddělení funkce vytváření směrovacích tabulek a funkce přehazování paketů. Musí reagovat na změny v síti.

Projektování distribuovaných systémů14 MPLS koncepce směrování a přepínání Forwardovací komponenta Zajišťuje forwardování paketů. Využívá směrovací tabulky pro forwardování Používá tzv. Label Swapping Algorithm (algoritmus pro záměnu návěští) pro určení nového návěští paketu a výstupního rozhraní na základě návěští příchozího paketu.

Projektování distribuovaných systémů15 MPLS koncepce směrování a přepínání Forwardovací tabulka Tabulka obsahující informaci pro přepínání V tabulce existuje položka pro každý paket, který může do přepínače vstoupit

Projektování distribuovaných systémů16 MPLS koncepce směrování a přepínání Forwarding Equivalence Class (FEC) Definován jako skupina paketů, které mohou být považovány pro potřeby forwardování jako ekvivalentní. Např. soubor unicast paketů se stejným IP prefixem, soubor paketů se shodnými zdrojovými a cílovými adresami. Úrovně ekvivalence (rozlišení) jsou Cílová podsíť Cílový hostitelský systém Cílové aplikace.

Projektování distribuovaných systémů17 Forwarding Equivalence Class Packets are destined for different address prefixes, but can be mapped to common path Packets are destined for different address prefixes, but can be mapped to common path IP1 IP2 IP1 IP2 LSR LER LSP IP1#L1 IP2#L1 IP1#L2 IP2#L2 IP1#L3 IP2#L3

Projektování distribuovaných systémů18 MPLS koncepce směrování a přepínání Label (návěští) Položka v paketu s relativně krátkou, pevnou délkou, nestrukturovaný, používaná forwardovacím procesem. Návěští jsou spojovány s FEC (Forwarding Equivalence Class) při procesu označovaném binding (vázání) Návěští jsou svazována s datovou linkou a nemají globální význam (na rozdíl od adresy) Návěští jsou analogií DLCI u sítí typu Frame Relay nebo VPI/VCI u sítí ATM. Label switching se očekává jako efektivní cesta pro realizaci IP over ATM.

Projektování distribuovaných systémů19 MPLS koncepce směrování a přepínání Svazování FEC a návěští Svazování ovládané daty (data-driven binding) Začátek toku dat Návěští přiřazeno toku dat, ne jednotlivým paketům Vytvoří se, je-li to považováno za vhodné. Svazování ovládané řízením (control-driven binding) Nezávislé na datech Úprava směrování, RSVP zprávy – lepší než předchozí, použito v MLPS