MPLS jest technologią szalenie popularną wśród dostawców usług internetowych oraz w dużych korporacjach. Sprawdza się wszędzie tam, gdzie mamy wielu klientów, mających określone wymagania jak ich ruch ma być traktowany.

Swoją popularność zawdzięcza faktowi, że w sieci IP/MPLS jesteśmy w stanie transportować praktycznie dowolny inny protokół. 

Nic nie stoi na przeszkodzie, aby oferować usługi przekazywania nie tylko pakietów IP, ale również protokołów warstwy drugiej jak Ethernet, HDLC, PPP i inne. Do tego korzystając z inżynierii ruchu (ang. Traffic Engineering TE) jesteśmy w stanie gwarantować konkretne parametry transmisji wykorzystując współdzieloną infrastrukturę.

Jak działa MPLS?

Routing jest to proces polegający na przekazywaniu danych na podstawie informacji zawartych w nagłówku IP. Kiedy router otrzymuje pakiet, porównuje adres docelowy z informacją w tablicy routingu i podejmuje decyzję, gdzie należy go skierować.

MPLS natomiast stosuje etykiety, które są umieszczane w stosie pomiędzy nagłówkami warstwy drugiej i trzeciej. Dlatego jest czasami nazywany protokołem 2.5. W stosie może znajdować się więcej niż jedna etykieta.

 Dla przykładu przy usługach MPLS VPN stosuje się 2 etykiety, transportową, która informuje, do którego urządzenia w sieci operatorskiej ma trafić pakiet oraz etykietę VPN, która pozwala rozróżnić, do którego klienta powinien zostać przekazany pakiet.

Router z włączoną usługą MPLS generuje etykietę dla każdej, widocznej w tablicy routingu podsieci. Dostępny zakres wartości dla etykiet to od 16 do 1 048 575. Pierwsza szesnastka jest zarezerwowana. Po dokonaniu wyboru router informuje sąsiadujące urządzenia o swoim wyborze poprzez protokół Label Distribution Protocol (LDP).  

Oznacza to, że etykieta wskazuje na konkretną podsieć jedynie pomiędzy sąsiadującymi routerami i ta sama etykieta może być wielokrotnie wykorzystywana w sieci do różnych celów.

Prześledźmy proces jeszcze raz w punktach:

• Pojawia się nowa podsieć 10.10.10.1/32 
• Każdy router wybiera samodzielnie etykietę dla danej podsieci
• Korzystając z protokołu LDP informuje sąsiadujące urządzenia o wybranej etykiecie
  • R4 informuje  R3, że wybrał etykietę 400 dla podsieci 10.10.10.1/32
  • R3 informuje R2 i R4, że wybrał etykietę 300 dla podsieci 10.10.10.1/32
  • R2 informuje R1 i R3, że wybrał etykietę 200 dla podsieci 10.10.10.1/32
  • R1 informuje R2, że wybrał etykietę 100 dla podsieci 10.10.10.1/32
• Routery sprawdzają w tablicy routingu, jaki jest adres next-hop dla podsieci 10.10.10.1/32 i odpowiednio aktualizują forwarding table dla MPLS.

Operacje na etykietach

MPLS tworzy wirtualne ścieżki pomiędzy dwoma punktami w sieci, które nazywają się Label Switched Paths (LSP). Na takiej ścieżce wszystkie routery nazywane są Label Switch Router (LSR) i wykonują one 3 podstawowe operacje na etykietach.

PUSH – Etykieta zostaje dodana na górze stosu.

SWAP – Pierwsza od góry etykieta zostaje podmieniona.

POP – Pierwsza od góry etykieta zostaje usunięta ze stosu.

Ponieważ wszystkie wymienione wcześniej operacje wykonywane są tylko na jednej etykiecie istnieje jeszcze 4 opcja – Untagged/No Label. Polega ona na całkowitym zniszczeniu stosu i przekazaniu pakietu dalej.

Role routerów w MPLS

W sieciach MPLS rozmawiając o infrastrukturze, zazwyczaj mówimy o urządzeniach klienckich oraz o sprzęcie dostawcy usług.

Customer Edge CE, jest routerem u klienta, z wykupioną usługą MPLS, ale sam sprzęt jedynie rozgłasza trasy do dostawcy bez stosowania etykiet. Czasami wobec CE używa się również skrótu CPE (ang. Customer-Premises Equipment), żeby zaznaczyć, gdzie ono się znajduje.

Provider Edge PE, jest routerem na styku sieci z klientem. To tutaj odbywa się pierwsza operacja umieszczenia lub usunięcia etykiet ze stosu.

Provider P, jest routerem wewnątrz sieci MPLS, którego jedynym zadaniem jest przełączanie pakietów zgodnie z przydzielonymi etykietami. Ponieważ na tych urządzeniach za dużo się nie dzieje, mogą one być słabszymi urządzeniami niż PE.

Sprzęt operatorski możemy podzielić nie tylko ze względu na położenie w topologii, ale również ze względu na pełnioną funkcję.

Ingress Label Switch Router iLSR, to router, którego zadaniem jest rozgłoszenie wszystkich podsieci. Odbiera on pakiety od klienta i przydziela im odpowiednie etykiety.

Label Switch Router LSR, to każdy router w sieci MPLS, który przekazuje pakiety na podstawie etykiet.

Egress Label Switch Router eLSR, jest to router na końcu LSP, którego zadaniem jest usunięcie etykiety MPLS i przekazanie pakietu w stronę klienta. 

Wszystkie trzy role są wyznaczane dla każdego LSP osobno. Oznacza to, że dowolny router może pełnić każdą z nich w tym samym czasie.

Podsumowanie

Znasz już podstawy działania sieci MPLS, w kolejnych wpisach dowiesz się czym są usługi MPLS VPN oraz poruszymy tematykę Traffic Engineering.

Jestem ogromnie ciekawy, czy miałeś już okazję pracować z sieciami MPLS? Koniecznie daj znać w komentarzu.