Технічні науки/6. Електротехніка та
радіоелектроніка
Бакалавр Коломойцев Б.М.
Національний технічний
університет України
«Київський політехнічний
інститу», м.Київ, Україна
Протокол MPLS та його застосування для транспортних
волоконно-оптичних мереж зі спектральним ущільненням
Multi-Protocol Label Switching (MPLS)
забезпечує механізм для передачі пакетів для будь-якого мережевого протоколу.
Він був розроблений наприкінці 1990-х років, щоб забезпечити більш швидку
пересилку пакетів для IP-маршрутизаторів. З тих пір його можливості
розширилися, наприклад, з’явилась підтримка сервісів на кшталт VPN, сервісів управління
трафіком, мережевої конвергенції, а також підвищилась надійність мережі.
MPLS використовує звичайні IP-адреси (IPv4
або IPv6), щоб визначити кінцеві точки, проміжні комутатори та маршрутизатори.
Це робить MPLS мережі сумісними з IP, тому вони легко інтегруються з
традиційними ІР-мережами. Однак, на відміну від традиційного IP, MPLS потоки,
орієнтовані на з'єднання і пакети направляються за заздалегідь налаштований
Label Switched Paths (LSP).
Рис.
1. Схема мережі MPLS
MPLS працює за допомогою розмічення
трафіку. В цьому прикладі подано пакети з ідентифікатором (міткою), щоб LSP
міг
їх відрізнити. При отриманні пакету, маршрутизатор використовує цю мітку (а
іноді і зв'язку через який він був отриманий), щоб визначити LSP. Потім
дивиться на LSP в своїй таблиці адрес, щоб визначити найкращий шлях, по якому
переслати пакет, і мітку, що буде використана на наступному хопі.
Для кожного хопу використовується своя
мітка, що обирається пристроєм, який здійснює маршрутизацію. Це дозволяє
використовувати дуже швидко і просто механізми, які часто реалізовані в апаратних
засобах.
Ingress маршрутизатори на краю MPLS
мережі класифікують кожен пакет, використовуючи ряд атрибутів, а не тільки
адресу призначення пакета, щоб визначити, який з LSP слід
використовувати. Усередині мережі MPLS маршрутизатори використовують тільки
мітки LSP.
Схема показує простий приклад
переадресації IP пакетів, використовуючи MPLS, де перенаправлення базується
тільки на IP адресу призначення пакета. LSR (Label Switched
Router) використовує IP-адресу призначення кожного пакету, щоб вибрати LSP,
який визначає наступний крок і початкову мітку для кожного пакета (21 і 17).
Коли LSR В отримує пакети, він використовує ці мітки для
ідентифікації LSP, з яких він визначає наступний хоп (LSR, D і С) і мітки (47 і
11). Вихідні маршрутизатори (LSR, D і С) знімають мітки і виносять паекти з
мережі.
Вище наведено лише один з прикладів використання
MPLS. Так, MPLS використовує тільки мітку для пересилання пакетів, він не
залежить від внутрішнього протоколу, що і пояснюється терміном
"Multi-Protocol" в абревіатурі MPLS. Він може бути використаний для передачі
будь-якого контенту (а не тільки пакетів), використовуючи будь-яку технологію
зв'язку.
GMPLS концептуально схожий на MPLS, але
замість використання явної мітки, щоб відрізняти LSP на кожному LSR,
використовуються деякі фізичні властивості прийнятого потоку даних, щоб знайти,
якому LSP він належить. Найбільш часто використовувані
схеми:
·
ідентифікація
LSP за допомогою часового інтервалу для TDM лінії з
часовим розділенням каналів;
·
ідентифікація
LSP за довжиною хвилі для WDM систем;
·
використовуючи
волокно або порт, на який надходить пакет.
Проте, система
GMPLS, при використанні її для оптичних мереж із технологією WDM, має деякі критичні
недоліки, які необхідно усунути, щоб успішно працювати в ядрі мережі
постачальника послуг. Один з головних недоліків для моделі GMPLS - відсутність
відділення між маршрутизованими і оптичними доменами в термінах
адміністративних меж, що призводить до дефекту елементу управління і топології
транспортної мережі між транспортом і групами даних або між постачальником
послуг і його клієнтами. Цей дефект водночас створює як захист, так і
оперативні ризики.
Було
представлено нову модель GMPLS, названу
Segmented GMPLS (S-GMPLS) - гібрид звичайної моделі GMPLS та
стандартної оверлейної моделі транспортних мереж (рис. 2). У моделі S-GMPLS,
тільки межові маршрутизатори отримують інформацію від оптичних пристроїв і
інших маршрутизаторів. Фактично, межові маршрутизатори використовують логічні
зразки маршрутизатора, щоб захистити і сегментувати інформацію топології між
доменом IP і оптичним доменом. Межовий маршрутизатор служить ланкою між обома,
допускаючи сегментовану адміністративну межу. Цей сценарій збільшує можливість
розгортання GMPLS в мережах постачальника послуг, тому що
Рис.2.
Модель Segmented GMPLS
MPLS визначає тільки механізм
переадресації; він використовує й інші протоколи для встановлення LSP. Два
окремих протоколи, що необхідні для виконання цього завдання, це
протокол маршрутизації і протокол сигналізації.
Протокол маршрутизації розповсюджує
інформацію про топологію мережі через мережу, так що маршрут з LSP може бути
розрахований автоматично. Протоколи внутрішніх шлюзів, як OSPF або IS-IS, як
правило, використовуються в MPLS мережі та охоплюють один адміністративний
домен.
Протокол сигналізації повідомляє
перемикачі уздовж маршруту, який маркує і посилання використовувати для кожного
LSP. Ця інформація використовується для програмування перемикання тканину. Для
MPLS, один з трьох основних протоколів сигналізації використовується, залежно
від застосування.
Протокол MPLS та його нові моделі
зараз є найпопулярнішими і найбільш уніфікованими стандартами для побудови
транспортних мереж. Натепер існують технології і засоби, зокрема різновиди WDM, що дозволять
заощадити кошти, при цьому не лише збільшуючи дохід за допомогою збільшення
швидкості, а й піднімаючи надійність обслуговування у все більш конкурентоздатному
середовищі. Це необхідно для того, щоб обробити зростаючий з кожним днем обсяг
трафіку, що, в свою чергу вимагатиме побудови нових транспортних мереж та
модернізації старих.
Література
1. Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. Технология и протоколы
MPLS. – М.: СПб.: БХВ — Санкт-Петербург, 2005. — 304
с.: ил.
2.
GMPLS Control Plane Services in the
Next-Generation Optical Internet. – Інтернет-реусрс: http://www.cisco.com/web/about/ac123/ac147/archived_
issues/ipj_11-3/113_gmpls.html