MPLS изнутри

Технология коммутации меток способствует повышению производительности IP-сетей

Одна из главных задач, решить которую стремятся архитекторы современных корпоративных сетей, — создание единого протокола, который согласовал бы ориентированную на соединения технологию ATM и технологию IP, не требующую установления соединений. Спецификации многопротокольной коммутации меток Multi-protocol Label Switching (MPLS), предложенные тематической группой Internet Engineering Task Force, по всей видимости, хорошо подходят для решения данной задачи.

Расширенные варианты MPLS, которые обсуждаются уже около года, призваны гарантировать требуемое качество обслуживания (QoS — Quality of Service), обеспечив поддержку технологии коммутации меток (core label switching) и дополнив стандарт функциями оптимизации трафика.

Спецификация MPLS, унаследовавшая надежность архитектуры ATM, мощные и удобные механизмы доставки, средства обеспечения гарантированного качества обслуживания и многоадресной IP-рассылки, судя по всему, станет очень важным этапом на пути к новому поколению IP-служб, ориентированных на соединения.

Изначально MPLS специфицировала соединения на базе меток, обеспечивающие быструю и надежную доставку IP-пакетов, а также интероперабельность продуктов различных производителей. В соответствии с протоколом MPLS маршрутизаторы и коммутаторы присваивают каждой точке входа в таблицу маршрутизации особую метку и сообщают эту метку соседним устройствам. Наличие таких меток позволяет маршрутизаторам и коммутаторам, поддерживающим спецификацию MPLS, идентифицировать следующий «шаг» в маршруте пакета без выполнения процедуры поиска адреса.

Спецификация MPLS дает возможность определить все параметры, необходимые для последующей оптимизации трафика (данный процесс известен как управление пропускной способностью). Известно, что основная сложность при построении крупных IP-сетей заключается именно в оптимизации трафика. Определив базовый набор спецификаций, IETF постепенно дополняет MPLS новыми функциями, в том числе средствами поддержки QoS и мультисервисности. Складывающийся расширенный вариант спецификации отражает стиль работы над спецификациями MPLS в рамках IETF и с каждым днем все больше приближается к окончательному стандарту.

Базовый механизм коммутации меток делает возможным установление соединений при передаче IP-трафика. Дополнительные же механизмы позволяют учесть динамическую природу подобных соединений, в частности то и дело изменяющиеся источники и адресаты. Необходимо не просто пересылать IP-трафик по разделяемым каналам связи, но обеспечивать при этом их масштабируемость и повышенное качество обслуживания. Коммутация меток выводит IP-сети за рамки традиционного последовательного, «шаг за шагом», продвижения пакетов, которое не в состоянии обеспечить обслуживание приложений реального времени.

Базовая коммутация меток работает приблизительно так же, как и протокол Open Shortest Path First, однако маршрут при этом определяется для соединения, а не для пакетов. «Сквозные» соединения позволяют добиться предсказуемого качества обслуживания при передаче голоса поверх IP, трансляции «живого» видео, многоадресной пересылке и дистанционном обучении. Базовая коммутация меток дополняет процесс оптимизации трафика возможностью использования протоколов маршрутизации, которые несут в себе дополнительную информацию о соединениях. Данная технология позволяет также реализовать сигнальные протоколы (например, протокол Label Distribution Protocol, LDP) в IP-сетях. Протокол LDP определяет стандартный формат меток.

Оптимизация трафика позволяет сетевым администраторам наилучшим образом распределить дорогостоящие ресурсы магистральных сетей и явным образом определить маршрут передачи IP-трафика. Этого невозможно добиться в сетях, построенных на основе обычных маршрутизаторов, поскольку протоколы IP-маршрутизации просто определяют кратчайший путь в сети независимо от ее пропускной способности, избыточности маршрутов и переполнения отдельных узлов сети. Оптимизация трафика в IP-сетях возможно лишь за счет адаптации IP-пакетов, не рассчитанных на установление соединений, к специфике ориентированных на соединение магистралей.

В настоящее время рабочая группа IETF MPLS занимается определением двух методов оптимизации трафика для сетей MPLS. Первый базируется на технологии LDP, а второй построен на основе расширения существующего протокола RSVP (Resource Reservation Protocol). Оригинальный протокол RSVP обладал целым рядом свойств, которые не позволяли использовать его в территориально распределенных сетях. Прежде всего следует отметить недостаточную масштабируемость, ограничивавшую область применения RSVP локальными сетями и сетями группы зданий. В то время как рабочая группа пытается преодолеть эти трудности, расширяя возможности MPLS новыми функциями, ряд производителей начинают отдавать предпочтение оптимизации трафика на основе технологии LDP. Большинство же пока старается оставаться в стороне, наблюдая за тем, сумеет ли IETF стандартизировать оба метода или же решит ограничиться возможностями LDP.