MPLS ( multiprotocol label switching — многопротокольная коммутация по меткам) — механизм в высокопроизводительной телекоммуникационной сети, осуществляющий передачу данных от одного узла сети к другому с помощью меток.
Несмотря на то, что MPLS не привязывается к типу сети, на которой он будет работать, в наше время он живёт в симбиозе только с IP. То есть сама сеть строится поверх IP, но переносить при этом она может данные многих других протоколов, например X.25, Frame relay, ATM, AppleTalk и даже IPX.
MPLS является масштабируемым и независимым от каких-либо протоколов механизмом передачи данных. В сети, основанной на MPLS, пакетам данных присваиваются метки. Решение о дальнейшей передаче пакета данных другому узлу сети осуществляется только на основании значения присвоенной метки без необходимости изучения самого пакета данных. За счёт этого возможно создание сквозного виртуального канала, независимого от среды передачи и использующего любой протокол передачи данных.
Это основной принцип MPLS — маршрутизаторы коммутируют пакеты по меткам, не заглядывая внутрь пакета MPLS. Первый маршрутизатор — добавляет, последний — удаляет эти MPLS метки. При этом внутри пакета может быть любой протоколом: ATM, Frame relay, X.25 и даже IPX.
Чтобы понять принцип работы методики MPLS следует отметить, что в традиционной IP-сети каждому маршрутизатору приходится выполнять поиск IP, путем постоянного поиска его в таблицах с пакетами данных с последующей пересылкой на следующий уровень пока пакеты данных не достигнут нужного пункта назначения.
MPLS технология присваивает метку всем IP-пакетам, а тем временем уже сами маршрутизаторы принимают решение о передаче пакета далее на следующее устройство благодаря нужному значению метки. Метка добавляется в составе MPLS заголовка, который добавляется между заголовком кадра (сетевая модель OSI – второй уровень OSI) и заголовком пакета (третий уровень OSI) и, по сути, в дальнейшем идет их наложение друг на друга.
Технология MPLS также имеет защиту от потенциальных сбоев, основанную на предварительном расчете путей резервного копирования для потенциальных сбоев канала или узла. При наличии сбоя в сети автоматически происходит расчет наилучшего пути, но при наличии одного сбоя расчет необходимого пути начинает происходить еще до обнаружения сбоя. Пути резервного копирования предварительно запрограммированы в FIB маршрутизатора в ожидании активации, которая может произойти в миллисекундах после обнаружения сбоя.
Пространство значений меток
Поле значения метки в MPLS заголовке занимает 20 бит, таким образом максимально возможное значение метки равно 1 048 575.
Следующие номера меток зарезервированы для различных целей:
- метка с номером 0 может использоваться только как последняя метка в стеке. Наличие метки 0 означает, что заголовок MPLS должен быть удалён и последующая маршрутизация пакета должна основываться на значении заголовка IPv4;
- метка с номером 1 имеет особое название — метка оповещения маршрутизатора (англ. router alert label). Использование метки 1 аналогично использованию опции «Router alert option» при передаче в IP-пакетах. Метка 1 не может использоваться как последняя метка в стеке;
- метка с номером 2 может использоваться только как последняя метка в стеке. Наличие метки 2 означает, что заголовок MPLS должен быть удалён и последующая маршрутизация пакета должна основываться на значении заголовка IPv6;
- метка с номером 3 имеет особое название — неявная нулевая метка (англ. implicit NULL label). Метку 3 может присваивать и рассылать LSR, но метка, в действительности, никогда не может использоваться в стеке меток. Если LSR встретит данную метку в стеке меток, то вместо замены одной метки на другую LSR удалит весь стек меток. Хотя в действительности метка 3 не может появиться в стеке меток, она должна быть указана в LDP;
- метки с номерами от 4 до 15 зарезервированы.
Установка и удаление туннелей
Для сети MPLS существует два стандартных протокола управления туннелями:
- LDP (англ. label distribution protocol — протокол распределения по меткам);
- RSVP-TE(англ. resource reservation protocol for traffic engineering) — расширение протокола RSVP для оптимизации и управления трафиком.
Также существуют расширения протокола BGP, способные управлять виртуальными каналами в сети MPLS.
Заголовок MPLS не указывает тип данных, передаваемых в MPLS-туннеле. Если возникла необходимость передачи двух различных типов трафика между двумя маршрутизаторами так, чтобы они по-разному обрабатывались маршрутизаторами ядра сети MPLS, требуется установить два различных MPLS-туннеля для каждого типа трафика.
МОЖНО ВЫДЕЛИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ОРГАНИЗАЦИИ VPN НА БАЗЕ MPLS
- возможность масштабируемости трафика в широких пределах;
- возможность пересечения адресных пространств, узлов подключенных в различные VPN;
- изолирование трафика VPN друг от друга на втором уровне модели OSI.