MPLS Multiprotocol Label Switching Die Idee zu MPLS (1)

Transcription

MPLS
Multiprotocol Label Switching
Jürgen Quittek
Institut für Informatik
Freie Universität Berlin
Vorlesung Rechnernetze
C&C Research Laboratories
NEC Europe Ltd., Berlin
1-1
Die Idee zu MPLS (1)
In Core:
- forward using tags
- as opposed to IP addr
At Edge:
- classify packets
- tag them
o
Enable ATM switches to act as routers
o
Create new IP capabilities via flexible classification
1
1-2
Die Idee zu MPLS (2)
1a. Existing routing protocols (e.g. OSPF, ISIS)
establish reachability to destination networks
1b. Label Distribution Protocol (LDP)
establishes LSP to destination
network mappings.
2. Ingress Label Switch Router
receives packet, performs Layer 3
value-added services,
and
“tags” packets
4. Egress LSR removes
label and delivers packet
3. Core LSR switch
packets using label
swapping
1-3
Überblick über MPLS (1)
o
Primäres Ziel: Integration von
å Label Switching
å Routing in der Netzwerkschicht
o
Erwartungen:
å Verringerung der Investitionskosten
å Erhöhung der Leistung
å Bessere Skalierbarkeit in der Netzwerkschicht
å mehr Flexibilität beim Anbieten (neuer) unterschiedlicher RoutingDienste ohne, dass dazu die Technologie ersetzt oder verändert werden
muss.
å Dienstgütegarantien
2
1-4
o
Zunächst im Fokus: MPLS für IPv4
o
Später auch beabsichtigt:
å IPv6
å IPX
å Appletalk
å DECnet
å CLNP
o
Nicht spezifisch für eine spezielle Technologie der
Sicherungsschicht, aber deutliche Schwerpunkte bei ATM,
Frame Relay und PPP
1-5
o
MPLS benutzt verbindungsorientiertes Switching basierend
auf IP Routing und Kontrollprotokollen.
o
Alle MPLS-Knoten benutzen Routing-Mechanismen der
Netzwerkschicht.
o
MPLS baut auf eine kleine Menge von Kern-Mechanismen
auf, die dann auf verschiedene Arten angewendet werden
können, um einen reichen Vorrat an Funktionalitäten zu
erhalten.
3
1-6
Kern-Mechanismen (1)
o
Label-Semantik
å Labels werden assoziiert mit einem spezifischen Datenstrom
und einigen seiner Eigenschaften.
o
Weiterleitungsmethoden (forwarding)
å kurze Labels mit fester Länge
å Weiterleitung kann einfache Funktionen beinhalten
• nachsehen in einer Tabelle von Labels
• Label-Ersetzung
• Überprüfung und Dekrementierung des TTL-Feldes
å optionale Benutzung von Switching in der Sicherungsschicht
(ATM, Frame Relay)
1-7
Kern-Mechanismen (2)
o
Methoden zur Label-Verteilung
(label distribution)
å Router können selbst entscheiden, welche Label für bestimmte
Datenströme verwendet werden.
å Verteilung über Kontrollprotokolle und/oder aufgesetzt auf existierende
Routing-Protokolle
4
1-8
Weitere Zielsetzungen
o
Loop prevention
o
Aggregate forwarding
o
Management-Funktionen entsprechend dem Stand in IPManagement
o
Unicast und Multicast
o
Unterstützung für RSVP
o
Kooperation mit anderen Switches
o
Verschiedene Arten der Label-Zuweisung
å topologiegesteuert
å verkehrsgesteuert
å anfragegesteuert
o
Hierarchisches Routing
1-9
Ziel-Anwendungen
o
Verkehrssteuerung (Traffic Engineering)
in ISP-Netzwerken
o
Realisierung von Virtuellen Privaten Netzen
o
Realisieren von Diensten mit Gütegarantien
5
1-10
Vergleich von MPLS mit reinem IP
Routing
o
Exakter, kurzer Label-Vergleich (table lookup) gegenüber
längster Übereinstimmung
o
Header kleiner und einfacher
o
Schnellere Verarbeitung möglich
o
Source Routing ohne großen Aufwand
o
Verkehrssteuerung einfacher und flexibler
o
QoS Routing
o
Service Differentiation möglich
o
Paketreihenfolge bleibt erhalten
1-11
Vergleich von MPLS mit IP über
ATM oder Frame Relay
o
Vereinfachte Zeichengebung
o
Vereinfachtes Netzwerkmanagement
o
Einheitliche Operationen für Paket- und
Zellübertragungstechnologien
6
1-12
Geschichtliche Entwicklung
o
Erster Ansatz von Ipsilon Networks (heute Nokia):
å Verkehrsgesteuerter Aufbau von Verbindungen
å downstream allocation
o
Alternativen:
å IPSOFACTO von NEC
• upstream allocation
å Tag Switching von Cisco
• topologiegesteuert
å weitere von IBM (Aris), Toshiba (CSR) und Alcatel
1-13
IPSOFACTO: Anfangszustand
7
1-14
IPSOFACTO: Erstes Paket eines
Datenstroms
1-15
IPSOFACTO: Weitere Pakete des
Datenstroms
8
1-16
IPSOFACTO: Multicast (1)
1-17
9
1-18
1-19
Labels
o
Abkürzung des Paket-Headers, aufgrund dessen die RoutingEntscheidungen fallen
o
Bezeichner für einen aggregierten Strom von Benutzerdaten
(FEC - Forwarding Equivalence Class)
o
Vereinbart nur zwischen zwei benachbarten Routern
o
Grobgranular und feingranular möglich
o
Labels liegen (konzeptionell) auf einem
Label Stack (push bei Eintritt, pull bei Austritt)
10
1-20
Topologiegesteuerte Labelzuweisung
o
Zuweisung über Routing Protokolle wie OSPF und BGP
o
Aufwand für Zuweisung und Verteilung begrenzt durch Größe
des Netzwerks
o
Labels sind im allgemeinen bereits zugewiesen bevor sie
benötigt werden
o
Router muss nur Kontrolldatenverkehr bearbeiten
o
Hohe Aggregation möglich, entsprechend dem Routing
Protokoll
1-21
Verkehrsgesteuerte Labelzuweisung
o
Datenströme am Router lösen Labelzuweisung aus
o
Aufwand für Zuweisung und Verteilung hängt vom
Datenverkehr ab
o
Verzögerung zwischen Bedarfszeitpunkt und Zuweisung
o
Paket-Klassifizierer erforderlich
o
Möglicherweise sparsam im Verbrauch von Labels,
möglicherweise auch nicht
11
1-22
Anfragegesteuerte Labelzuweisung
o
Zuweisung als Reaktion auf Reservierungsanfrage
o
Aufwand für Zuweisung und Verteilung hängt vom
Kontrollverkehr im Netz ab
o
(Vermutlich) eine recht große Zahl von Labels erforderlich
1-23
Label Distribution Protocol
o
Protokoll über das ein MPLS-Router seinen Nachbarn
Labelzuweisungen mitteilen kann
å upstream allocation
å dowstream allocation
å Aufsatz auf andere Kontrollprotokolle
o
Mehrere LDPs können koexistieren
12
1-24
Stand der Entwicklung
o
IETF MPLS working group
å http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html
o
25 Internet Drafts
o
1 “informational” RFC
o
Grundlegende Fragen sind geklärt.
o
Erweiterungen und Anpassungen an andere Technologien sind
noch in Arbeit und um Teil heftig (oder kühl) umstritten.
o
Eine Reihe von Standards wird noch in diesem Jahr erwartet.
1-25
Produkte
o
Cisco: Tag Switching
å Virtuelle Private Netze
o
Nortel
å Traffic Engineering
o
Marconi (früher Fore)
å Traffic Engineering (RSVP-TE)
o
NEC
å Netzwerk Integration (IP-Telefonie)
å DiffServ
13
1-26
Zusammenfassung
o
MPLS integriert Label Switching (ATM, Frame Relay) und
Internet Routing in der Netzwerkschicht.
o
Es soll eine preiswerte, leistungsfähige und flexible
Technologie werden.
o
MPLS vereinfacht und erweitert Verkehrssteuerung (traffic
engineering) im Internet.
o
Die (kommenden) MPLS-Standards bilden keine fertige
Lösung. Sie dienen als Rahmen zur Implementierung von
MPLS-Netzwerken.
o
MPLS kann vorhandene Hardware nutzen und parallel zu
anderen Protokollen betrieben werden.
o
Die Entwicklung wird bald abgeschlossen sein.
14
1-27

MPLS Multiprotocol Label Switching Die Idee zu MPLS (1)

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