Коммутация меток

Протокол MPLS позволяет повысить масштабируемость сети

Технология многопротокольной коммутации меток (Multi-protocol Label Switching — MPLS) имеет в настоящее время статус проекта спецификаций, находящегося на рассмотрении в Internet Engineering Task Force.

В числе достоинств MPLS — повышение масштабируемости сети, обеспечение механизма качества обслуживания (quality of service — QoS) и управления трафиком (traffic engineering). MPLS реализует механизм, позволяющий назначать более высокий приоритет чувствительным к пропускной способности сети типам трафика, таким как потоки видео. Поддержка средств управления трафиком дает возможность манипулировать прохождением данных по сети таким образом, чтобы можно было реализовать новые виды услуг. Кроме того, в отличие от других технологий, MPLS не требует дополнительных затрат, поскольку большинство современных маршрутизаторов и коммутаторов глобальных сетей уже поддерживают эту технологию.

MPLS предусматривает пересылку информации по сети, при которой пакеты сопровождаются идентификаторами небольшой фиксированной длины, которые называют метками. Поскольку при продвижении IP-пакета MPLS руководствуется меткой, заголовки IP-пакетов просматриваются лишь на входе и на выходе части сети, поддерживающей MPLS. Метки позволяют создавать сети новых, более развернутых топологий.

Устройства с поддержкой MPLS, называемые MPLS-узлами или маршрутизаторами с коммутацией меток (Label Switch Router — LSR), обрабатывают метки на уровне 2 модели протоколов ISO. Медленные сетевые устройства благодаря поддержке MPLS могут заработать быстрее. MPLS-метки могут быть интегрированы с другими заголовками протоколов уровня 2. В этом случае производительность сети также повышается, так как MPLS-узлы способны обнаруживать интегрированные метки быстрее, нежели IP-заголовки или обычные MPLS-метки.

Когда пакет поступает на MPLS-узел, его метка, если она есть, сопоставляется с находящейся на узле базой информации о метках (Label Information Base — LIB). База LIB содержит таблицу, данные которой используются при добавлении метки к пакету, изменении или удалении ее в процессе идентификации того интерфейса, на который будет отправлен пакет. «Проконсультировавшись» с LIB, MPLS-узел продвигает пакет далее к пункту назначения. LIB позволяет упростить процесс продвижения пакетов и повысить масштабируемость сетевой инфраструктуры благодаря сопоставлению нескольких входящих меток к одному и тому же блоку информации об исходящей метке, за счет чего реализуется новый тип маршрутизации.

Когда в LIB нескольких MPLS-узлов накапливается информация, относящаяся к одному и тому же пункту назначения, создается так называемый «коммутируемый посредством меток маршрут» (Label Switched Path — LSP). LSP могут создаваться автоматически при помощи протокола распределения меток (Label Distribution Protocol — LDP) или других протоколов.

В простейшей схеме с LDP каждый MPLS-узел информирует вышестоящие (находящиеся дальше от пункта назначения) узлы о том, какую метку им следует прикрепить к пакетам, направляющимся к пункту назначения. Распространение меток обычно основано на протоколах маршрутизации типа Intermediate System to Intermediate System, Border Gateway Protocol или Open Shortest Path.

Поскольку все MPLS-узлы используют протокол маршрутизации, его преимущества, такие как обеспечение устойчивости к сбоям, сохраняются и даже расширяются. Благодаря поддержке протоколов маршрутизации в коммутаторах глобальных сетей упрощается маршрутизация и повышается масштабируемость сетей. Масштабируемость можно также повысить за счет создания «MPLS-туннелей», то есть маршрутов LSP, по которым передается информация о маршрутизации (в частности, о других LSP). Туннелирование избавляет сетевые устройства от необходимости передачи лишней информации, повышая тем самым эффективность их работы.

QoS и управление трафиком завершают список основных возможностей MPLS. Протокол LDP реализует классы эквивалентной переадресации (forwarding equivalence classes), группирующие пакеты по определенным маршрутам LSP. Для этих маршрутов и передаваемых по ним данным MPLS-узлы могут обеспечивать базовый уровень качества обслуживания.

Управление трафиком реализуется за счет механизма так называемых «явно заданных маршрутов» (то есть за счет LSP, признанных приоритетными), минуя описанный выше процесс автоматического создания. LSP с явно заданным маршрутом позволяют избегать перегруженных областей при прохождении трафика по сети, согласно требованиям QoS, из соображений безопасности или в зависимости от других критериев.

Учитывая рост требований к пропускной способности сетей, достоинства MPLS делают ее весьма многообещающей технологией. MPLS позволяет повысить масштабируемость и производительность сети, предоставляет развитые услуги при относительной простоте настройки. Перспектива применения MPLS может привлечь всех, кто модернизирует действующую сеть или проектирует новую.

Спенсер Жакалоне — консультант компании Predictive Systems. Его адрес электронной почты Spencer.Giacalone@predictive.com.

Принцип действия MPLS