|
Właściwości i zdolności wbudowane w protokół MPLS
(Multiprotocol label Switching) są zaprojektowane do wyjścia na przeciw
wymaganiom na zunifikowany (jednorodny) mechanizm transportowy w
sieciach IP o dużych rozmiarach i zbudowany jest w oparciu o istniejącą
koncepcję tworzenia sieci IP wraz z wprowadzeniem do nich jakości usług QoS i elementów zarządzania ruchem (Traffic Engineering). Pewne jest, że sieci IP bez MPLS są dalekie od osiągnięcia wymagań ISP i ich klientów.
Główną cechą przesyłania informacji w sieciach IP było jej pewne i niezawodne dostarczenie.
Dostarczanie pakietów z określoną przepływnością (pasmem) lub
opóźnieniem nie było wskaźnikiem kształtującym rozwój tej technologii.
Pomimo to IP ma wbudowany mechanizm zróżnicowania transportowanych
pakietów oparty o typ usługi (pole TOS), ale nie był on konsekwentnie
wykorzystywany. W skutku tego, sieci IP przedsiębiorstw i sieć Internet
zostały zbudowane przy użyciu modelu bezpołączeniowego przełączania
pakietów, który nie umożliwia zróżnicowania jakości usług (ang. QoS -
quality of service differentiation).
Pakiet IP
zawiera wystarczającą informację w nagłówku, która umożliwia jego
przekazywanie poprzez sieć. Przekazywanie pakietów jest tradycyjnie
budowane w oparciu o routing datagramów. Technika routingu datagramów
używana w sieciach IP jest wykonywana w postaci routingu opartego na
przeznaczeniu. Oznacza to, że pakiet IP jest kierowany poprzez sieć w
oparciu o adres przeznaczenia zawarty w nagłówku pakietu, a mechanizn
przekazywania w sieciach IP jest routingiem "hop-by-hop", co oznacza,
że każdy pakiet przychodzący do routera jest analizowany (przetwarzany)
i podejmowana jest decyzja, gdzie przesłać pakiet (jaki jest następny
skok pakietu ang. next hop). W taki właśnie sposób pakiet jest
kierowany od źródła do przeznaczenia. W związku z tym, że pakiet jest
routowany indywidualnie poprzez sieć i nie jest przekazywany po
wcześniej wyznaczonej ścieżce, sieć IP uważamy za bezpołączeniową.
Wprowadzenie technologii MPLS (Multiprotocol label Switching) sprawia,
że ruch pakietów IP odbywa się poprzez zorientowaną połączeniowo domenę
MPLS opartą o ścieżki MPLS LSP (Label Switched Path).
W celu poprawnego routingu pakietu,
router musi wyznaczyć dla niego następny skok (ang. next hop).
Protokoły routingu, takie jak Open Shortest Path First (OSPF),
umożliwiają routerom nauczenie się topologii sieci. Wykorzystując
informacje z protokołów routingu, router buduje swoją bazę
przekazywania pakietów (tabelę routingu), która identyfikuje następne
skoki dla wszystkich znanych przeznaczeń IP. (Trzeba zaznaczyć w tym
miejscu, że router przechowuje prefiksy IP, a nie kompletne adresy IP).
W dzisiejszych routerach funkcje przekazywania są zaimplementowane w
sprzęcie z oprogramowaniem sterowania/routingu, w przeciwieństwie do
ich wcześniejszych poprzedników, gdzie funkcje routingu realizowane
były tylko programowo, co wymagało dużej mocy procesorów.
Budowanie sieci
opartych o routing stwarza pewne problemy, w głównej mierze związane z
software''owymi komponentami przekazywania pakietów w routerach IP,
dużymi kosztami zakupu szybkich routerów oraz trudności w prognozowaniu
wydajności w dużych sieciach opartych o topologię ''mesh'' bazujących
na tradycyjnym routingu.
Technologie
przełączania oparte na ATM (ang. Asynchronous Transfer Mode) i Frame
Relay, wykorzystują całkiem inny algorytm przekazywania, który jest
właściwie algorytmem wymiany etykiet (ang. label-swapping). Z powodu
prostoty algorytmu, jest on implementowany w sprzęcie, przynosząc
korzyść w postaci lepszej ceny/wydajności, jeśli porównamy go z
tradycyjnym routingiem IP. ATM i Frame Relay są technologiami
zorientowanymi połączeniowo, co oznacza, że ruch między dwoma punktami
jest przenoszony wtedy, gdy zostanie ustalona (predefiniowana) ścieżka.
W związku z tym, technologie zorientowane połączeniowo tworzą sieć
bardziej przewidywalną i lepiej zarządzaną. Kombinacja tych cech
pozwala, zatem lepiej wyjaśnić, dlaczego rdzeń sieci (ang. core) jest
budowany w oparciu o urządzenia przełączające.
Podczas,
gdy technologie przełączania przejęły rdzeń sieci (ang. core network),
to routing IP kontynuuje swoją ekspansję na brzegu sieci (ang. edge
network). Połączenie tych dwóch różnych technologii stworzyło
konieczność użycia sieci nakładkowej, gdzie technologia dostępowa
(czyli IP) została nałożona na szczyt technologii rdzeniowej ATM i
Frame Relay. Model nakładkowy rozciąga pewne korzyści technologii
przełączania na całą sieć. Odkąd ścieżka pomiędzy routerami przechodzi
przez przełączniki, które zorientowane są połączeniowo (potrzeba
zestawienia połączenia), to lepsze stało się zarządzanie siecią i jej
przewidywalność.
Stworzenie modelu nakładkowego
sieci znacząco wpłynęło na działanie routowanej części sieci. Odkąd
sieć IP jest nałożona na sieć przełączaną, jaką np. jest sieć ATM,
wszystkie routery są połączone bezpośrednio w warstwie sieciowej.
Dlatego też, model nakładkowy wymaga by każdy router miał sąsiedztwo z
dowolnym innym routerem w sieci. Ponieważ sąsiedztwo między nimi musi
być zestawiane przez połączenia (np. ATM VC), sieć wymaga zastosowania
struktury pełnej siatki (ang. full mesh) połączeń VC, w celu ich
połączenia. Wraz ze wzrostem liczby routerów wzrasta też liczba
połączeń VC z szybkością n(n-1)/2. W rezultacie mamy sieć z wielką
liczbą połączeń VC, która stwarza problemy skalowalności i trudności w
zarządzaniu.
W związku z gwałtownym wzrostem wymagań na pasmo,
wymuszonym przez zwiększone użycie komputerów bogatych w różnego
rodzaju aplikacje, nowoczesna sieć musi być skalowana do prawie
nieskończonej pojemności. Dotychczasowe techniki przesyłania IP przez
ATM/Frame Relay, czyli model nakładkowy, dowiodły ograniczenia z dwóch
technicznych perspektyw: działania protokołów routingu IP i
administratorskiego punktu widzenia, zbyt duży nakład na zarządzanie
wielką liczbą połączeń wirtualnych VC.
W związku z powyższym, wdrożenie technologii MPLS (Multiprotocol label Switching),
która buduje sieć nakładkową w oparciu o połączenia logiczne LSP (ang.
Label Switched Path) wydaje się być najlepszą alternatywą dla
konsolidacji sieci wykorzystujących protokół internetowy IP. Dzięki
MPLS (Multiprotocol label Switching) eliminuje
się niekorzystne efekty routingu w IP, (czyli przepatrywanie nagłówków
w każdym routerze sieci w celu stwierdzenia, gdzie należy przesłać
dalej pakiet), w ten sposób, że można zagregować ruch IP w konkretnych
połączeniach logicznych LSP, ze względu na miejsce docelowe, bez
dalszego przepatrywania pakietów IP. Przydzielenie ścieżki LSP dla
grupy pakietów podążających do tego samego miejsca przeznaczenia, wiąże
się z jednokrotną weryfikacją nagłówka IP i przydzieleniem odpowiedniej
etykiety MPLS, która służy do przełączania pakietów IP, na całej ścieżce LSP
w sieci MPLS. Dlatego też skraca się czas przetwarzania pakietów IP w
przełącznikach MPLS, czyli powstają mniejsze opóźnienia (ang. delays)
dostarczanej informacji.
Zastosowanie technologii MPLS (Multiprotocol label Switching) umożliwia
dopuszczenie zestawiania różnorodnych typów ruchu IP oraz tworzenie i
zarządzanie sieciami VPN (ang. Virtual Private Network) w oparciu o IP.
MPLS (MultiProtocol Label Switching) można stosować w powiązaniu z ATM, wtedy mamy pełne wykorzystanie
parametrów jakości usług QoS, gdyż MPLS buduje sieć LSP w oparciu o
połączenia wirtualne sieci ATM, w zwiazku z tym uzyskujemy wyrafinowaną
platformę do przenoszenia multimediów (danych, głosu i wideo).
|