Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

MPLS: новый регулировщик движения на сетевых магистралях

Даррин Вудс

Интенсивность трафика в территориально распределенной сети, как и интенсивность движения автомобильного транспорта в большом городе, часто непредсказуема, и поэтому в обоих случаях надо всегда иметь в запасе альтернативный маршрут. При этом любой маршрут желательно четко знать с самого начала, чтобы не сверяться с картой на каждом перекрестке. Иными словами, чтобы пакеты достигали пункта назначения как можно быстрее, их необходимо направлять в определенный виртуальный канал (VC), после чего они пойдут по выделенному маршруту и от него не отклонятся. Так работают сети Frame Relay и ATM. В свою очередь, “чистокровные” IP-сети устроены абсолютно по-другому: маршрутизация IP-пакетов в них осуществляется поэтапно, шаг за шагом — каждый маршрутизатор на всем пути следования пакета анализирует его заголовок и определяет наилучшее направление для следующего отрезка пути.

Технология классической IP-маршрутизации часто бывает неэффективной, ведь каждый маршрутизатор затрачивает драгоценное время на анализ заголовка и определение того, куда направить пакет дальше. Кроме того, в большинстве заголовков объема информации явно недостаточно для определения всего маршрута до пункта назначения. Маршрутизаторы крайне редко, если вообще когда-либо способны самостоятельно проанализировать весь путь следования пакетов.

Другой способ доставки данных в IP-сетях — широковещательная рассылка пакетов. Она предполагает распространение копий пакета повсюду в надежде, что в конце концов одна из них достигнет точки, где пакет ожидают. Однако эта технология имеет очевидный недостаток: скорость передачи данных в таких сетях недопустимо низкая, поскольку каждый маршрутизатор должен обрабатывать все передаваемые по сети пакеты независимо от пункта их назначения — расположен ли он в Тимбукту или в Антарктиде. Обеспечить безопасность в такой сети тоже непросто, поскольку с каждого маршрутизатора можно получить доступ к любым циркулирующим в ней данным.

Мультипротокольная коммутация меток (Multiprotocol Label Switching — MPLS) — это своего рода компромисс между технологиями выделенных виртуальных каналов, нашедшими свое воплощение в сетях Frame Relay и ATM, и широковещательной рассылкой пакетов. В отличие от упомянутых технологий MPLS позволяет маршрутизаторам выбирать маршрут из нескольких заранее определенных, причем, если необходимо, допускается перемаршрутизация пакетов.

Надо сразу сказать, что MPLS не является заменой механизмов LANE (LAN Emulation) или MPOA (Multiprotocol Over ATM) в сетях ATM, поскольку не приспособлена для виртуальных сетей. Это скорее некая IP-центрическая альтернатива протоколу PNNI (Private Network-to-Network Interface). Маршрутизаторы с поддержкой MPLS способны выбрать оптимальные маршруты следования IP-пакетов через территориально распределенную сеть и при этом ускоряют их обработку благодаря упрощению процедуры маршрутизации.

В сети MPLS заголовок IP-пакета анализируется первым маршрутизатором, расположенным на ее границе. Он определяет для пакета наилучший маршрут в сети и помечает пакет специальной меткой, идентифицирующей этот маршрут. Все остальные маршрутизаторы в сети MPLS считывают только метку и направляют пакет по указанному маршруту. По выходе из “облака” MPLS пакет будет доставлен к месту назначения обычными методами IP-маршрутизации.

Технология MPLS позволяет сетевым администраторам задействовать на IP-уровне те возможности территориально распределенных сетей, которые раньше были доступны только при использовании технологии Frame Relay или ATM. Администраторы, которые привыкли к свободе неопределенности IP, теперь могут сполна использовать преимущества механизмов качества обслуживания (QoS), управления трафиком и выделенных потоков. Хотя в небольших сетях развертывание MPLS в ближайшее время будет вряд ли оправданно, поставщики телекоммуникационных услуг и операторы связи вот-вот начнут предлагать услуги по организации частных IP-сетей с использованием MPLS. Поэтому возможности новой технологии будут доступны широкому кругу пользователей.

Метим все

Как уже говорилось, маршрутизатор на границе сети MPLS помечает пакеты специальными метками, определяющими маршрут (“поток”), по которому пакеты будут следовать к месту назначения. Пакеты, которым предписан одинаковый маршрут, объединяются в логические группы, называемые классами эквивалентной пересылки (Forwarding Equivalence Class — FEC). Это снижает затраты ресурсов на обработку пакетов, поскольку маршрутизаторам достаточно будет тщательно проанализировать только первый пакет определенного класса FEC.

Размер метки составляет 4 байт. При этом сам идентификатор занимает лишь первые 20 бит, следующие три бита зарезервированы для экспериментального использования, а последний бит третьего байта служит для указания на окончание стека меток. Четвертый байт применяется для указания времени, в течение которого пакет должен существовать в сети (функция TTL — Time to Live). Метка помещается после заголовков канального уровня и перед заголовками сетевого уровня пакета Ethernet. В случае использования Frame Relay или АТМ ее место — в поле идентификатора DLCI кадра Frame Relay или в поле VPI/VCI ячейки АТМ соответственно.

Метки MPLS могут быть расположены одна за другой в стек. Каждый маршрутизатор работает только с первой меткой в стеке, до тех пор пока пакет не достигнет пункта назначения предписанного ею маршрута. Там эта метка удаляется. Если после нее в стеке осталиcь еще метки, они анализируются и обрабатываются таким же образом, до тех пор пока не будет удалена последняя. В случае необходимости порядок меток в стеке может быть изменен, а каждая метка в отдельности может быть заменена новой.

Определение меток в соответствии с классом FEC осуществляется нижестоящими (downstream) маршрутизаторами коммутации меток (Label-Switching Router — LSR), которые сообщают эти метки вышестоящим (upstream) устройствам LSR. Маршрутизаторы могут быть настроены таким образом, чтобы обрабатывать только те метки, которые находятся в определенном диапазоне числовых значений. Для информирования друг друга о создаваемых метках LSR-маршрутизаторы используют процедуры, объединенные в так называемый протокол распределения меток (Label Distribution Protocol — LDP). Он также используется для обмена информацией о текущем состоянии LSR-маршрутизаторов и их MPLS-возможностях. Существующие протоколы, например протокол маршрутизации BGP и резервирования ресурсов RSVP, в настоящее время расширяются таким образом, чтобы они тоже могли переносить данные LDP.

В рамках технологии MPLS предусмотрено два метода распределения меток: в ответ на запрос и без запроса. В первом случае LSR-маршрутизаторы могут сами запрашивать создание метки для соединения, во втором они распределяют метки без каких-либо запросов. Маршрутизаторы могут поддерживать оба этих метода, но их использование должно быть согласовано с вышестоящими и нижестоящими устройствами.

Запоминание и хранение меток в специальной справочной таблице реализуется одним из двух описанных ниже методов. При использовании так называемого консервативного (conservative) режима LSR-маршрутизаторы “воспринимают” только метки, поступающие от ближайших соседей, все остальные сразу же отбрасываются. Таблицы при этом небольшие, ОЗУ требуется немного, а поиск нужной метки осуществляется очень быстро. В случае использования либерального (liberal) режима маршрутизаторам приходится хранить уже большую таблицу меток, поэтому необходим больший объем ОЗУ. Зато, будучи более осведомленным, маршрутизатор может быстрее реагировать на аварии в сети и переводить соединения в обход аварийного участка.

Прокладывая путь

В заголовок пакета могут помещаться отдельные метки, однако они сами по себе еще не обеспечивают существенного повышения эффективности работы сети, ведь каждому маршрутизатору придется решать, какую метку прикрепить следующей. В случае же когда LSR-маршрутизатор помещает в пакет несколько меток, которые, направляя поток через всю сеть, создают траектории меток (Label-Switched Paths — LSP), удается избежать поэтапной маршрутизации и увеличить эффективность работы маршрутизаторов. Такая маршрутизация, называемая явной, очень удобна для управления трафиком.

Явная маршрутизация позволяет легко создавать внутри MPLS-сетей виртуальные частные сети (ВЧС). При ее использовании IP-трафик можно направлять по траекториям меток без необходимости его шифрования — безопасность будет обеспечена за счет того, что трафик транспортируется внутри этих траекторий как по виртуальным каналам Frame Relay или ATM. Понятно, что, раз отпадает необходимость шифровать и дешифровать пакеты, существенно снижается и нагрузка на маршрутизаторы.

Использование траекторий меток расширяет возможности и увеличивает преимущества от применения протокола резервирования ресурсов RSVP. Как только протокол RSVP будет дополнен средствами переноса информации LDP, вы сможете определять траектории меток и явные маршруты между двумя конечными пунктами непосредственно с его помощью. Таким образом, RSVP обеспечит не только гарантированную пропускную способность сети, но и фиксированный маршрут для передачи данных.

Технология MPLS позволит также уменьшить время согласования параметров, необходимого для взаимодействия RSVP-маршрутизаторов. В классическом случае использования RSVP при появлении каждого нового потока данных должно устанавливаться соединение и согласовываться соответствующие гарантии выделения сетевых ресурсов. При использовании MPLS-расширений протокола RSVP настройка осуществляется всего один раз — создается метка и определяется принадлежность трафика к классу FEC. В дальнейшем любой трафик с этой меткой будет идти по уже “проторенной дорожке” с заданными параметрами качества обслуживания. Процедура использования протокола RSVP для создания траекторий меток в сети MPLS подробно обсуждается в документе draft-ietf-mpls-rsvp-lsp-tunnel-05.txt, с которым можно ознакомиться на сервере IETF (http://www.ietf.org).

Разделяй и властвуй

Технология MPLS предназначена для использования в территориально распределенных сетях, в том числе в сетях ATM. В коммутаторах ATM, поддерживающих MPLS, обычный ATM-трафик и MPLS-трафик обрабатываются раздельно — эта пара никогда не пересечется. MPLS-трафик передается по своим виртуальным соединениям и путям отдельно от классического ATM-трафика. Для передачи MPLS- и ATM-трафика может совместно использоваться один и тот же порт. В этом случае нужно разделить между ними его ресурсы (пропускную способность). Это разделение должно базироваться на потребностях вышележащих служб или протоколов, информация которых транспортируется с помощью MPLS и классических механизмов ATM.

Подобная процедура необходима и для Frame Relay. Организация IETF уже разработала проект документа (draft-ietf-mpls-fr-04.txt), где описано, как трафик MPLS должен обрабатываться маршрутизаторами Frame Relay. Однако сложностей здесь хватает. Часть из них связана с проблемами, существующими в области взаимодействия служб Frame Relay и ATM (Frame Relay-to-ATM service interworking).

***

Полную версию данной статьи смотрите в 12-м номере журнала за 2000 год.





  
12 '2000
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Прощай, DES

локальные сети

• Некоторые аспекты полевого тестирования волоконно-оптических систем, поддерживающих Gigabit Ethernet

• Кабельные системы категории 6 — миф или реальность?

• Современные ленточные накопители

• Магия беспроводных ЛВС

услуги сетей связи

• Анатомия пакетной передачи речи. Часть II. Качество

• MPLS: новый регулировщик движения на магистралях вашей сети

• Беспроводные мосты: быстрее, лучше дешевле

• Расширяем сеть Frame Relay

• Центр России в коммуникационном пространстве

• Нужно ли выбрасывать К-60П?

корпоративные сети

• Как задействовать все возможности DHCP

• Как выбрать средство удаленного управления

• Служба имен операционной системы Windows2000: проблемы и решения

защита данных

• Виртуальные частные сети в середе Windows 2000

• Управление отзывом сертификатов

электронная коммерция

• Инструменты управления содержимым Web-узлов. Руководство для покупателя.

• Готов ли ваш электронный магазин к обслуживанию покупателей?

бизнес

• Многоликий сервер

новые продукты

• Network Alchemy - философия интеграции


• КАЛЕЙДОСКОП



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх