Пути коммутации по меткам

Архитектура MPLS-сети описана в RFC 3031 (httpV/ www.rfc-editor.org/rfc/rfc3031.txt). Основные элементы этой архитектуры представлены на рис. 20.3, где MPLS-сеть взаимо­действует с несколькими IP-сетями, возможно, не поддерживающими технологию MPLS.

Пограничные устройства LSR в технологии MPLS имеют специальное название — пограничные коммутирующие по меткам маршрутизаторы (Label switch Edge Router, LER).

Устройство LER, являясь функционально более сложным, принимает трафик от других сетей в форме стандартных IP-пакетов, а затем добавляет к нему метку и направляет вдоль соответствующего пути к выходному устройству LER через несколько промежуточных устройств LSR. При этом пакет продвигается не на основе IP-адреса назначения, а на основе метки.

Как и в других технологиях, использующих технику виртуальных каналов, метка имеет локальное значение в пределах каждого устройства LER и LSR, то есть при передаче пакета с входного интерфейса на выходной выполняется смена значения метки.

Пути LSP прокладываются в MPLS предварительно в соответствии с топологией сети, аналогично маршрутам для IP-трафика (и на основе работы тех же протоколов марш­рутизации). Кроме того, существует режим инжиниринга трафика, когда пути LSP про­кладываются с учетом требований к резервируемой для пути пропускной способности и имеющейся свободной пропускной способности каналов связи сети.

LSP представляет собой однонаправленный виртуальный канал, поэтому для передачи тра­фика между двумя устройствами LER нужно установить, по крайней мере, два пути комму­тации по меткам — по одному в каждом направлении. На рис. 20.3 показаны две пары путей коммутации по меткам, соединяющие устройства LER2 и LER3, а также LER1 и LER4.

LER выполняет такую важную функцию, как направление входного трафика в один из ис­ходящих из LER путей LSR. Для реализации этой функции в MPLS введено такое понятие, как класс эквивалентности продвижения (Forwarding Equivalence Class, FEC).

Класс эквивалентности продвижения — это группа IP-пакетов, имеющих одни и те же требования к условиям транспортировки (транспортному сервису). Все пакеты, принадлежащие к данному классу, продвигаются через MPLS-сеть по одному виртуальному пути LSP.

Можно каждому потоку предоставить собственный набор меток. Но наиболее распространенным приемом является группировка потоков, заканчивающихся на данном маршрутизаторе или в данной ЛВС, и использование одной метки для всех таких потоков.

В LER существует база данных классов FEC; каждый класс описывается набором элемен­тов, а каждый элемент описывает признаки, на основании которых входящий пакет относят к тому или иному классу.

Классификация FEC может выполняться различными способами. Вот несколько при­меров:

□ На основании IP-адреса назначения. Это наиболее близкий к принципам работы IP-сетей подход, который состоит в том, что для каждого префикса сети назначения, имеющегося в таблице LER-маршрутизации, создается отдельный класс FEC. Прото­кол LDP, который мы далее рассмотрим, полностью автоматизирует процесс создания классов FEC по этому способу.

□ В соответствии с требованиями инжиниринга трафика. Классы выбираются таким образом, чтобы добиться баланса загрузки каналов сети.

□ В соответствии с требованиями VPN. Для конкретной виртуальной частной сети кли­ента создается отдельный класс FEC.

□ По типам приложений. Например, трафик IP-телефонии (RTP) составляет один класс FEC, а веб-трафик — другой.

□ По интерфейсу, с которого получен пакет.

□ По МАС-адресу назначения кадра, если это кадр Ethernet.

Как видно из приведенных примеров, при классификации трафика в MPLS могут ис­пользоваться признаки не только из заголовка IP-пакета, но и многие другие, включая информацию канального (МАС-адрес) и физического (интерфейс) уровней.

После принятия решения о принадлежности пакета к определенному классу FEC его нужно связать с существующим путем LSP. Для этой операции LER использует таблицу FTN (FEC To Next hop — отображение класса FEC на следующий хоп). Таблица 20.2 пред­ставляет собой пример FTN.

На основании таблицы FTN каждому входящему пакету назначается соответствующая метка, после чего этот пакет становится неразличим в домене MPLS от других пакетов того же класса FEC, все они продвигаются по одному и тому же пути внутри домена.

Сложная настройка и конфигурирование выполняются только в LER, а все промежуточные устройства LSR выполняют простую работу, продвигая пакет в соответствии с техникой виртуального канала.

Выходное устройство LER удаляет метку и передает пакет в следующую сеть уже в стан­дартной форме IP-пакета. Таким образом, технология MPLS остается прозрачной для остальных IP-сетей.

Обычно в MPLS-сетях используется усовершенствованный, по сравнению с описанным, алгоритм обработки пакетов. Усовершенствование заключается в том, что удаление метки выполняет не последнее на пути устройство, а предпоследнее, действительно, после того как предпоследнее устройство определит на основе значения метки следующий хоп, метка в MPLS-кадре уже не нужна, так как последнее устройство, то есть выходное устройство LER, будет продвигать пакет на основе значения IP-адреса. Это небольшое изменение алгоритма продвижения кадра позволяет сэкономить одну операцию над MPLS-кадром. В противном случае последнее вдоль пути устройство должно было бы удалить метку, а уже затем выполнить просмотр таблицы IP-маршрутизации. Эта техника получила название техники удаления метки на предпоследнем хопе (Penultimate Hop Popping, PHP).