The up to this time known networks with the IP protocol have worked as connection-less and they have not guaranteed
the quality of services. Implementing the MPLS protocol, an overlay connection-oriented network with guaranteed
quality of services QoS is being created on existing IP networks

Schwartz, Ladislav

Trstenský, Dušan

Čepčiansky, Gustáv

Advances in Electrical and Electronic Engineering

The up to this time known networks with the IP protocol have worked as connection-less and they have not guaranteed the quality of services. Implementing the MPLS protocol, an overlay connection-oriented network with guaranteed quality of services QoS is being created on existing IP networks

Ladislav Schwartz

Dusan Trstensky

Gustav Cepciansky

Directory of Open Access Journals

Viacprotokolové prepájanie návestím 7  VIACPROTOKLOVÉ PREPÁJANIE NÁVESTÍM                                                        MULTIPROTOCOL LABEL SWITCHING Ladislav Schwartz1), Dušan Trstenský1), Gustáv epiansky2)  1)Katedra telekomunikácii, Elektrotechnická fakulta, Žilinská univerzita, Veký diel, 010 26 Žilina  2) T-Com  Bratislava  Abstrakt Doteraz známe siete s protokolom IP sa chovali ako nespojovo-orientované a nezaruovali kvalitu prenosu. Zave-dením protokolu MPLS sa vytvára na jestvujúcich IP sieach prekryvná spojovo-orientovaná sie so zaruovanou kvalitou  služieb QoS.  Summary  The up to this time known networks with the IP protocol have worked as connection-less and they have not guar-anteed the quality of services. Implementing the MPLS protocol, an overlay connection-oriented network with guaranteed quality of services QoS is being created on existing IP networks.   1. ÚVOD MPLS (Multiprotocol Label Switching ) je tech-nológia, ktorá sa využíva v mnohých chrbticových sieach. V rámci referenného modelu IP siete je situovaná ako dvaapoltá vrstva.  Umožuje prechod pôvodných komunikaných sietí do konvergovanej siete založenej na IP. MPLS rozširuje služby, ktoré sa môžu poskytova v sieach IP, ponúka možnos riadenia prevádzky, zaruovanú QoS a virtuálne privátne siete. MPLS ako spojovo-orientovaný pre-kryvný model vytvára zo sietí IP bez spojovej orien-tácie smerované siete. Nenahrádza smerovanie IP, ale pracuje súasne s existujúcimi smerovacími protokolmi pri smerovaní dát s vysokými prenoso-vými rýchlosami medzi uzlami siete, rezervujúc šírku pásma pre prevádzkové toky s odlišnými po-žiadavkami na kvalitu služby (QoS). Takáto architektúra poskytuje nové možnosti riadenia prevádzky sietí IP. Kombinuje inteligenciu smerovania s vysokou výkonnosou prepájania. Charakteristické vlastnosti siete IP/MPLS: • umožuje realizáciu jedinej konvergovanej siete na podporu nových i pôvodných služieb, • funguje v rámci pôvodných (digitálnych a optic-kých) a nových (Ethernet) sieových infraštruk-túr (TDM, FR, ATM, Ethernet, IP), • umožuje riadenie prevádzky, • poskytuje služby so zaruovaním QoS, • znižuje požiadavky na smerovae, ke používa pevné návestia, • poskytuje príslušnú úrove zabezpeenia, • poskytuje lepšie možnosti na realizáciu VPN. 2. PRINCÍPY TECHNOLÓGIE MPLS MPLS je založená na koncepcii prepájania s po-užitím návestia. Nezávislé a jedinené návestie, ktoré je pridané do každého dátového paketu, je použité na prepájanie a smerovanie paketov cez sie.  MPLS využíva pevný formát návestia, ktorý je vložený na zaiatok každého paketu pri vstupe do siete MPLS. Návestia nesú informáciu, ktorá hovorí každému prepájaciemu uzlu (smerovau), akým spôsobom spracova a ako smerova pakety od zdroja k cieu. Majú význam iba pre miestne spoje-nie uzol – uzol. Presný formát návestia a to, ako je pridané do paketu, závisí na použitej technológii v L2 (vrstve dátového spoja) siete MPLS. Pri pake-toch IP je návestie pridané do paketu vo forme vlo-ženého záhlavia MPLS, ktoré je umiestnené medzi záhlavia L2 a L3 ako L2+ alebo L2,5. MPLS týmto spôsobom kombinuje výhody sme-rovania IP v L3 s prepájaním v L2. Kým smerovae vyžadujú inteligenciu sieovej vrstvy na stanovenie, kam posla prevádzku, prepájae iba posielajú dáta nasledujúcemu uzlu. MPLS preduruje trasu dát cez sie a kóduje tieto informácie do návestí zrozumi-tených pre smerovae. Formát záhlavia je znázornený na obrázku 1.  8 Advances in Electrical and Electronic Engineering Obr. 1. Záhlavie MPLS   Fig. 1. MPLS header  3. ZÁKLADNÉ PRVKY SIETE MPLS Na obrázku 2 je znázornená typická štruktúra siete MPLS a jej súvisiace prvky.  Obr. 2. Štruktúra MPLS siete                                                                                                                                 Fig. 2. MPLS network structure  Vlastná sie MPLS je zložená z nasledov-ných prvkov:  okrajových (vstupných a výstupných) smerova-ov návestia LER,  vnútorných smerovaov návestia LSR,  trás prepájania návestím LSP. Paketu prichádzajúcemu zo zákazníckeho sme-rovaa CE je pri vstupe do MPLS pridelené vo vstupnom okrajovom smerovai LER príslušné návestie. Paket poas smerovania cez sie MPLS prechádza cez vnútorné smerovae LSR po vopred preddefinovanej trase LSP. Vo výstupnom okrajo-vom smerovai LER je z prenášaného paketu od-stránené záhlavie s návestím a paket je smerovaný do vzdialeného zákazníckeho smerovaa CE. 4. SMEROVANIE A RIADENIE PREVÁDZ-KY SIETE IP/MPLS Sie MPLS vybudovaná na platforme IP predsta-vuje spojovo-orientovaný model smerovania, ktorý sa prekrýva s nespojovo-orientovaným modelom smerovania IP.  V každom bode prepájania v sieti je paket sme-rovaný na základe hodnoty vstupného návestia a odoslaný na výstupné rozhranie s novou hodnotou návestia. Trasa, ktorá slúži na prenos dát, je defino-vaná zmenou (prevodom) v hodnotách návestí v každom LSR. Takáto trasa sa nazýva LSP. Množina všetkých paketov, ktoré sú dopravova-né rovnakou cestou, je známa ako kategória s rovna-kým smerovaním - FEC. Jedna alebo niekoko FEC môže by mapovaných do jednej LSP.  LSRLSRLSRLSRLERLER Viacprotokolové prepájanie návestím 9  Rozposielanie návestí LSP je definovaná postupnosou návestí prirade-ných k uzlom na trase paketov od zdroja k cieu. Aby mohla by použitá konkrétna LSP, pre každý LSR musia by zverejnené smerovacie tabuky spolu s mapovaním vstupného rozhrania a hodnoty návestia do výstupného rozhrania a hodnoty náves-tia. Tento proces sa nazýva zostavenie LSP alebo distribúcia návestia. Podporné dokumenty pre archi-tektúru MPLS nestanovujú samostatný protokol na distribúciu návestí medzi LSR. V skutonosti je možné použi množinu protokolov s využitím rôz-nych scenárov. Môžu by použité rozdielne prístupy k distribúcii návestí, ktoré vychádzajú z požiadaviek technických prostriedkov tvoriacich sie MPLS a zvolenej admi-nistratívnej stratégie. Možné voby zostavovania LSP (rozposielania návestí) a použité protokoly: • Postupné prideovanie návestí – je proces, pri ktorom požiadavky zostavenia LSP sú smero-vané k cieu dát poda smerovania v nasledujúcom úseku cesty. Zostavovanie LSP môže by zapoaté obnovou údajov smerovacej tabuky alebo odpoveou na nový prevádzkový tok. Pracovná skupina MPLS v rámci IETF má na postupné prideovanie návestí vypracovaný protokol LDP. Taktiež môžu by použité aj RSVP a CR-LDP. • Nevyžiadané rozposlanie návestia v spätnom toku – výstupný LSR rozpošle návestie, ktoré bude použité k dosiahnutiu príslušnej hostite-skej stanice. Vyvolanie tohto procesu zvyajne spôsobí príjem novej smerovacej informácie vo výstupnom uzle. Naviac, ak rozposielanie ná-vestia je metódou „prikázaného riadenia“, každý LSR rozposiela návestie v opanom smere al-šiemu LSR. Takto úelne vybuduje vetvenie LSP pre každý výstupný LSR. Jediným vhod-ným protokolom pre túto metódu rozposielania návestia je LDP. • Iba raz zostavené LSP cez sie – môžu by pou-žité na podporu nových smerov, aby boli do-siahnutené. Tak ako smerovacie protokoly (napr. BGP) rozposielajú nové smerovacie in-formácie, tak môžu tiež vyznaova, ktoré ná-vestie (t.j. ktorá LSP) môže by použité na do-siahnutie cieových staníc, ktorých sa smer tý-ka. • Ke vstupný LSR chce zostavi LSP, ktorá ne-kopíruje trasu v zmysle postupného smerovania, musí použi na rozposlanie návestia protokol, ktorý umožuje urenie zreteného smeru. Ten vyžaduje rozposlanie návestia vyžiadané v spät-nom toku. Túto funkciu poskytujú protokoly CR-LDP a RSVP. • Vstupný LSR môže taktiež chcie zostavi LSP, ktorá poskytuje príslušnú úrove služby, napr. vyhradenie technických prostriedkov pre každý sprostredkujúci LSR pozdž trasy. V tomto prí-pade smer LSP môže by vynútený dostupnos-ou technických prostriedkov a schopnosou uz-lov spa požiadavky na kvalitu služby. Tieto požiadavky s ohadom na rozposielanie návestia a kvalitu služby spajú protokoly CR-LDP a RSVP. Smerovanie V sieti MPLS si každý smerova buduje infor-manú databázu návestí ako tabuku, ktorá udáva ako smerova pakety. Tabuka združuje jednotlivé návestia s odpovedajúcou FEC a výstupným portom na smerovanie paketu. Samotné smerovanie v sieti MPLS sa realizuje väšinou bu postupným smero-vaním, alebo priamo uriteným smerovaním. Postupné smerovanie – každý MPLS smerova nezávisle vyberá nasledujúci úsek cesty pre danú FEC. Všetky pakety priradené pre FEC sú spracová-vané rovnakým spôsobom. Informácia o usporiadaní siete je rozposielaná zaužívanými protokolmi typu IGP, ako sú OSPF alebo IS-IS. Proces sa podobá bežnému smerovaniu v sieach IP. LSP sa riadi predpísanými podmienkami poda IGP. Priamo uritené (explicitné) smerovanie – cel-kový zoznam uzlov, cez ktoré prechádza LSP, je definovaný vopred. Urená trasa môže alebo nemusí by optimálna. Je závislá na celkovom usporiadaní siete, prípadne na alších obmedzeniach. Nazýva sa aj vyhradené smerovanie. Na zaistenie QoS môžu by rezervované technické prostriedky pozdž trasy. Toto dovouje riadenie prevádzky na optimalizáciu využívania šírky pásma. innos siete MPLS z hadiska smerovania: 1. Skôr než je prevádzka smerovaná do siete MPLS, okrajové smerovae LER (PE) zostavia LSP cez sie MPLS k vzdialeným okrajovým smerovaom LER (PE). 2. Prevádzka odlišná od MPLS (FR, ATM, Ether-net, at.) je posielaná zo zákazníckej siete cez jeho smerova CE do vstupného okrajového smerovaa LER (PE), ktorý pracuje na rozhraní siete MPLS príslušného prevádzkovatea. 3. Smerova LER (PE) v pakete vyhadá informá-cie súvisiace s FEC a do paketu vloží príslušné návestie MPLS. 4. Paket sa presúva v jeho LSP, každý vnútorný smerova LSR (P) vymiea návestia pre smero-vanie paketu v alšom kroku poda informácií v jeho LIB. 5. Vo výstupnom LER (PE) je odstránené posled-né návestie MPLS a paket je smerovaný tradi-ným smerovacím mechanizmom. 6. Paket postupuje k cieovému CE a do zákazníc-kej siete. 10 Advances in Electrical and Electronic Engineering Riadenie prevádzky Riadenie prevádzky v sieti IP/MPLS umožuje zvýšenie priepustnosti liniek, dostupnosti sieových prostriedkov zákazníkom, spoahlivejšiu a pružnej-šiu prevádzku. Povolením smerovania paketov alter-natívnymi cestami je možné optimálne využíva všetky linky. Ako hlavný nástroj riadenia prevádzky v MPLS sa používa vynútené smerovanie. V prípade jeho použitia sa pre daný tok zistí a vyhradí cesta poda požiadaviek zohadujúcich QoS. Aj ke vynútené smerovanie okrem usporiadania siete prihliada aj na alšie parametre, nie je ešte zaruené, že zvolená cesta bude z hadiska smerovacieho protokolu naj-vhodnejšia. Bude však spa požadované paramet-re. Riadenie prevádzky v MPLS prináša do preno-sových sietí pružnos, spoahlivos a väšiu dostup-nos technických prostriedkov. Na tieto úely sa využíva napr. protokol RSVP-TE. V prostredí MPLS je riadenie prevádzky možné aj použitím doplnkových protokolov k protokolu IGP, ako sú OSPF-TE a IS-IS-TE, ktoré prenášajú doplnkové informácie o priepustnosti linky, one-skorení, predností, at. Pomáhajú zabezpei splne-nie požiadaviek z hadiska dostupnosti prostriedkov, rovnomerného rozloženia záaže, prípadne zotavenia systému po výpadku. Riadenie prevádzky je bežnou súasou sieového prostredia. 5.  ZÁVER Sie ST-IP/MPLS tvorí technologickú základu chrbticovej siete ST. Jej polygonálna štruktúra je založená na vzájomnom prepojení významných uzlov (Bratislava, Banská Bystrica, Košice) so 100 % zálohovaním prostriedkov prenosových ciest a technického vybavenia uzlov. K prepojeniu uzlov je využitá platforma DWDM s tokmi STM-16 POS.  K hlavným uzlom siete sú v rámci príslušných zemepisných oblastí pripojené prístupové uzly, oznaené ako PoP, ktoré sprostredkúvajú väzbu na zákaznícke prostredie. Technické prostriedky uzlov sú zdvojované. Prepojenie s uzlom na vyššej úrovni siete je realizované dvoma oddelenými trasami s využitím tokov STM-1. Technické riešenie prístupových uzlov využíva takmer jednotnú zásadu ich realizácie z hadiska sieového usporiadania a použitia technických pro-striedkov. Rozdiely sú podmienené predovšetkým rôznymi požiadavkami na prevádzkové kapacity.  LITERATÚRA [1] TA 222-2 NOVÉ ELEKTRONICKÉ KOMU-NIKANÉ SIETE. Sie IP/MPLS – Základná archi-tektúra, prevádzka, údržba a skúšanie. Slovak Tele-kom, a.s. 2007 [2] KOVÁIK, M.: Zásady smerovania a signali-zané protokoly v sieti MPLS. 1. a 2. as,  TELE-KOMUNIKACE 3 a 4/2004 [3] MEDVECKÝ, M.: Technológia MPLS. TELE-KOMUNIKACE 10/2005  SÚPIS SKRATIEK ATM  Asynchronous Transfer Mode asynchrónny prenosový režim BGP  Border Gateway Protocol  cezhraniný smerovací protokol CE  Customer Edge Router prístupový zákaznícky smerova CR  Constraint-based Routeded DWDM  Dense Wavelength Division Mul-tiplex vlnový multiplex s vysokou husto-tou vlnových džok smerované na základe vnútenia FEC  Forwarding Equivalency Class   trieda rovnakého smerovania FR  Frame Relay   prenos rámcov IETF  Internet Engineering Task Force riešiteská skupina rozvoja Inter-netu IGP  Interior Gateway Protocol protokol medzi sieovými prie-chodmi IP  Internet Protocol internetový protokol (protokol sie-ovej vrstvy) IS-IS  Intermediate System to Interme-diate System smerovací protokol komunikácie medzi medziahlými systémami LDP  Label Distribution Protocol protokol distribúcie návestí LER  Label Edge Router   smerova návestia na rozhraní LIB  Label Information Base databáza návestí LSP  Label Switching Path trasa prepájania návestím LSR  Label Switching Router   smerova s prepájaním návestia L2  2. vrstva, vrstva dátového spoja L2+, L2,5 dvaapoltá vrstva L3  3. vrstva, sieová MPLS  Multi Protocol Label Switching Viacprotokolové prepájanie návestím 11  viacprotokolové prepájanie náves-tím OSPF  Open Shortest Path First otvorený smerovací protokol na vyhadávanie najkratšej cesty PR  Provider Router   smerova sprevádzkovatea siete PE  Provider Edge Router smerova prevádzkovatea  na rozhraní siete PoP  Point of Presence bod pripojenia POS  Packet Over SONET prenos paketov cez SONET RSVP  Resource reSerVation setup Proto-col protokol vyhradzovania zdrojov QoS  Quality of Service  kvalita služby ST  Slovak Telekom, akciová spolo-nos STM   Synchronous Transfer Module synchrónny prenosový modul TDM  Time Division Multiplex asový multiplex TE  Traffic Engineering riadenie prevádzky TTL  Time To Live doba životnosti (najväší dovolený poet úsekov cesty v Internete)  

Multiprotocol Label Switching

DSpace at VSB Technical University of Ostrava

http://doaj.org/search?source=%7B%22query%22%3A%7B%22bool%22%3A%7B%22must%22%3A%5B%7B%22term%22%3A%7B%22id%22%3A%223508f5e1e92c46dfba1b2a39dd9de944%22%7D%7D%5D%7D%7D%7D

Multiprotocol Label Switching

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Directory of Open Access Journals

DSpace at VSB Technical University of Ostrava