MPLS (Multiprotocol Label Switching) Krzysztof Wajda Katedra Telekomunikacji, 2015
Plan wykładu Ewolucja od IP do MPLS Klasyfikacja ruchu Etykiety Elementy funkcjonalne MPLS: LSR, E-LSR Działanie LSR Dystrybucja etykiet 2
Motywacja wprowadzenia MPLS Krytyka skomplikowania techniki ATM Przyspieszenie procesów realizowanych w węzłach Domyślna i prosta inżynieria ruchu Fundamentalne wsparcie dla współpracy IP/ATM MPLS jako pomysł o zamierzonej łatwości działania porównywalnej z IP oraz szybkości działania ATM 3
Poprzednicy MPLS Cell Switching Router (Toshiba) IP Switching (Ipsilon) Tag Switching (Cisco) ARIS (IBM) 4
IP, ATM, MPLS IP = trasowanie + przełączanie ATM = przełączanie na podstawie przygotowanej dwuwarstwowej struktury VP/VC + zaawansowane metody wsparcia QoS MPLS = przełączanie oparte na elastycznych zasadach prowadzących do zdefiniowania trasy dla zaklasyfikowanego strumienia ruchu 5
MPLS stos protokołów warstwa 3 warstwa 2,5 warstwa 2 6
MPLS dystrybucja etykiet Systemy sygnalizacji: CR-LDP, RSVP-TE, inne (?) o funkcjonalności dystrybucji etykiet oraz zestawiania ścieżek, 7
Pozycja MPLS w ewolucyjnym rozwoju nowoczesnych protokołów ATM Choć brak jest oficjalnego wsparcia dla CR-LDP ze strony IETF, prace wciąż trwają MPLS PNNI CR-LDP RSVP-TE CR-LDP GMPLS RSVP-TE ASON CR-LDP RSVP-TE 8
Następstwo powołania obiektów w MPLS Pakiet, strumień pakietów FEC LSP Etykieta(y) 9
MPLS -węzły LSR Label Switched Router, węzeł szkieletowy, dokonuje przełączania etykiet i kierowania pakietami E-LSR Edge LSR, (używa się także określenia LER) Klasyfikuje ruch (FEC), Przydziela etykietę, Inicjuje zestawianie ścieżki LSP 10
MPLS ogólna budowa etykiet 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 Etykieta Eksper y- mental ne S TTL shim label podstawowy format używany dla IP/MPLS/Ethernet, 11
Etykieta (label) Obiekt, który jednoznacznie identyfikuje przepływ w interfejsie fizycznym lub logicznym Etykiety mogą być specyficzne dla interfejsu Etykieta 5 w interfejsie X jest czymś innym niż etykieta 5 w interfejsie Y lub etykiety mogą być ogólne dla techniki Etykieta 5 pozostaje niezmienna bez względu na interfejs wewnątrz jednolitej domeny technologicznej Wartość etykiety może ulegać zmianie przy każdym skoku 12
Etykieta - wartości 0-15 Reserved LABEL DESIGNATION 0 IPv4 Explicit Null 1 Router Alert 2 IPv6 Explicit Null 3 Implicit Null 4-14 Reserved for Future Use 15 OAM 16-2 20-1 Production Use 13
Podstawa zestawiania ścieżek Podstawowym pojęciem jest FEC (Forwarding Equivalence Class) różnicowanie ruchu, na podstawie adresu IP, na podstawie reguł TE, na bazie definiowania ścieżki typu explicit, konsekwencją ustalenia FEC jest przydzielenie etykiety. 14
LSP LSP Label Switched Path Nazywany często tunelem Zawsze jednokierunkowe unidirectional Klasyfikowane jako Dedykowane p-p (point-to-point) łączone (merging) 15
MPLS - forwarding Pakiet przesyłany na podstawie adresu IP węzła docelowego LER dodaje etykietę do pakietu Węzeł egress usuwa etykietę Przekazywanie pakietu na podstawie etykiety LSR: Label Switching Router LER: Label Edge Router W trakcie przekazywania wzdłuż LSP, korzysta się wyłącznie z etykiety a nie adresu docelowego IP 16
Zagnieżdżanie ścieżek LSP Mechanizm umożliwia wstawianie ścieżek LSP do innych LSP Wprowadza skalowalność Zaimplementowane przez umożliwienie posiadania przez pakiet więcej niż jednej etykiety jako wyróżnika Tworzy się stos etykiet LSR kieruje pakiet na podstawie etykiety ustawionej na szczycie stosu Można zagnieżdżać ścieżki do dowolnego poziomu 17
Zagnieżdżanie ścieżek - przykład IP Etykieta wprowadzona do pakietu Przesłanie na podstawie etykiety IP L2 Etykieta L1 wprowadzona do pakietu Przesłanie na podstawie etykiety L1 IP L2 L1 Zdjęcie etykiety zewnętrznej Zdjęcie etykiety wewnętrznej IP L2 IP 18
MPLS - dystrybucja etykiet X Z Y: to B A 300 100 PATH RESV Lab_Req 300 300 Y Need label for Destination Y (LABEL_REQUEST object in PATH msg) W Label Switched Router 100 Y: to C D B Label Information Base 100 200 200 Y: to Y 200 100 Y Respond with a label (receive) (LABEL object in RESV msg) RESV Lab 100 C 100 RSVP-TE 19
Resilience Protekcja (protection), automatyczne i szybkie przywrócenie ciągłości transmisji, zwykle bez możliwości optymalizacji użycia zasobów Odtwarzanie (restoration), długoterminowe i wysokopoziomowe działanie, prowadzące do optymalizacji uzycia zasobów transportowych 20
MPLS (Fast rerouting) Splicing Uprzednie (preestablishment) powołanie ścieżki alternatywnej Stacking LSP bypass uszkodzonego łącza Najkrótsze obejście Może prowadzić do zogniskowanego natłoku 21
MPLS forwarding + protekcja Z C A 300 100 150 100 450 B 200 100 100 Y X 50 300 W D MPLS Label IP header 22
MPLS nad ATM ships in the night L S R MPLS ATM L S R ATM SW Sygnalizacja (control plane) ATM i MPLS działa na tej samej platformie sprzeętowej ale są odseparowane Węzeł działa jednocześnie jako MPLS LSR i przełącznik ATM ATM SW Zarządzanie zasobami Podział przestrzeni VPI.VCI (space partitioning) TM Rezerwacja pasma CAC Kolejkowanie shaping/policing Zarządzanie pasmem 23
Podsumowanie wieloprotokołowość, skalowalność, wszechstronne potraktowanie zagadnień inżynierii ruchu, oparte na sygnalizacji, QoS, ale także na trasowaniu statycznym (CR) duże wymagania względem systemów sygnalizacji, ewolucja w kierunku G-MPLS. 24
Literatura Yekhov, Rekhter, MPLS, Kluwer 2000 RFC3031, E. Rosen, A. Viswanathan, R. Callon. Multiprotocol Label Switching Architecture. January 2001. Wykłady: http://www.kt.agh.edu.pl/~wajda/students/systemy-i-siecitelekomunikacyjne-3r-eit/ 25
Dziękuję za uwagę!