Wprowadzenie do MPLS

Rafał Rudewicz

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 pomiędzy nagłówkami warstwy drugiej i trzeciej. Dlatego jest czasami nazywany protokołem 2.5. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby tych etykiet było więcej niż jedna. Dla przykładu dla usług MPLS VPN stosuje się 2 etykiety, transportową, która informuje, do którego urządzenia w naszej sieci ma trafić pakiet oraz etykietę VPN, która pozwala rozróżnić ruch pochodzący od wielu klientów.

 

Nagłówek MPLS warstwa 2.5

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.

nadawanie etykiet w MPLS

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.

 

mpls operacja push

SWAP – Pierwsze od góry etykieta zostaje podmieniona.

POP – Pierwsze od góry etykieta zostaje usunięta ze stosu.

mpls operacja pop

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.

Kto jest kim w sieci 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.

 

Uproszczona topologia mpls
Uproszczona topologia sieci MPLS

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

uproszczona topologia mpls LSR
Uproszczona topologia sieci MPLS

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.

Możesz być również zainteresowany tymi artykułami:

Zostaw komentarz

Na blogu inna sieć wykorzystuję "ciasteczka". Lubię ciastka, a Ty? Lubię ciastka! Chcę wiedzieć więcej