MPLS - Multi-Protocol Label Switching (Többprotokollos címkekapcsolás) Számítógép-hálózatok 2009



Hasonló dokumentumok
Hálózati architektúrák és rendszerek. Szélessávú és Média-kommunikáció szakirány ősz

15. Multi-Protocol Label Switching

1. Mit jelent a /24 címmel azonosított alhálózat?

Moldován István. BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM TÁVKÖZLÉSI ÉS MÉDIAINFORMATIKAI TANSZÉK

Kommunikációs Hálózatok 2 MPLS: Címke, VPN, TE

Heterogén MPLS hálózat QoS alkalmazásával

IP alapú kommunikáció. 6. Előadás MPLS Kovács Ákos

Mobil kommunikáció /A mobil hálózat/ /elektronikus oktatási segédlet/ v3.0

AST_v3\ Hálózatok összekapcsolása

Dr. Wührl Tibor Ph.D. MsC 04 Ea. IP kapcsolás hálózati réteg

Szolgáltatások és alkalmazások (VITMM131)

Hálózati rendszerek adminisztrációja JunOS OS alapokon

Két típusú összeköttetés PVC Permanent Virtual Circuits Szolgáltató hozza létre Operátor manuálisan hozza létre a végpontok között (PVI,PCI)

Multiprotocol encapsulation (RFC1483) - IETF Classical IP over ATM (RFC1577) - IETF LAN Emulation (LANE) - ATM Forum Multiprotocol over ATM (MPOA) -

Huawei Cisco Interworking Szolgáltatói környezetben

Hálózati architektúrák és rendszerek. Optikai hálózatok Wavelength routed optical networks

Hálózati réteg. Feladata: a csomag eljusson a célig Több útválasztó Ez a legalacsonyabb rétek, mely a két végpont

Hálózati alapismeretek

Újdonságok Nexus Platformon

Tartalom. Router és routing. A 2. réteg és a 3. réteg működése. Forgalomirányító (router) A forgalomirányító összetevői

Optikai transzport hálózatok Bevezetés. Dr. János Tapolcai

Internet Protokoll 6-os verzió. Varga Tamás

A MAC-cím (Media Access Control) egy hexadecimális számsorozat, amellyel még a gyártás során látják el a hálózati kártyákat. A hálózat többi eszköze

Szegmensalapú védelmi megoldások GMPLS környezetben

Az Ethernet példája. Számítógépes Hálózatok Az Ethernet fizikai rétege. Ethernet Vezetékek

2011. május 19., Budapest IP - MIKRO MOBILITÁS

1/13. RL osztály Hálózati alapismeretek I. gyakorlat c. tantárgy Osztályozóvizsga tematika

Megbízható összeköttetések tervezése. Motiváció

Hálózati architektúrák laborgyakorlat

Adatkapcsolati réteg 1

Hálózatok II. A hálózati réteg funkciói, szervezése

Forgalomirányítás (Routing)

Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák

A probléma megfogalmazása Szolgáltatás minőségre érzékeny alkalmazások hang az IP felett (pl. IP telefónia), multimédia az IP felett (pl. interaktív t

CCNA Exploration Scope and Sequence (2007 április)

Számítógép-hálózatok zárthelyi feladat. Mik az ISO-OSI hálózati referenciamodell hálózati rétegének főbb feladatai? (1 pont)

Routing update: IPv6 unicast. Jákó András BME EISzK

Hálózati Technológiák és Alkalmazások. Vida Rolland, BME TMIT október 29. HSNLab SINCE 1992

Tájékoztató. Használható segédeszköz: -

VPN. VPN Szolgáltatások. Moldován István. Department of Telecommunications and Media Informatics. Budapest University of Technology and Economics

FORGALOMIRÁNYÍTÓK. 6. Forgalomirányítás és irányító protokollok CISCO HÁLÓZATI AKADÉMIA PROGRAM IRINYI JÁNOS SZAKKÖZÉPISKOLA

Tartalom. Az adatkapcsolati réteg, Ethernet, ARP. Fogalma és feladatai. Adatkapcsolati réteg. A hálókártya képe

KAPCSOLÁS, JELZÉS, CÍMZÉS

Távközlő Hálózatok. cinkler()tmit.bme.hu Távközlő Hálózatok, 2006 tavasz 39

Hálózati architektúrák és rendszerek. 4G vagy B3G : újgenerációs mobil kommunikáció a 3G után

Dr. Wührl Tibor Ph.D. MsC 04 Ea. IP P címzés

Hálózati architektúrák és Protokollok GI - 9. Kocsis Gergely

Hálózati és Szolgáltatási Architektúrák

4. Hivatkozási modellek

Virtuális magánhálózat Virtual Private Network (VPN)

Hálózatok. Alapismeretek. A hálózatok célja, építőelemei, alapfogalmak

Ethernet/IP címzés - gyakorlat

Számítógép hálózatok 3. gyakorlat Packet Tracer alapok M2M Statusreport 1

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Optikai Gerinchálózati (Transzport) Technikák Második rész (2./2)

Az Internet működésének alapjai

Az adott eszköz IP címét viszont az adott hálózat üzemeltetői határozzákmeg.

Hálózati réteg, Internet

Számítógépes Hálózatok ősz Hálózati réteg IP címzés, ARP, Circuit Switching, Packet Switching

Hálózati Technológiák és Alkalmazások. Vida Rolland, BME TMIT november 5. HSNLab SINCE 1992

MAC címek (fizikai címek)

Hálózati alapismeretek

8. A WAN teszthálózatának elkészítése

III. előadás. Kovács Róbert

Statikus routing. Hoszt kommunikáció. Router működési vázlata. Hálózatok közötti kommunikáció. (A) Partnerek azonos hálózatban

ÚJ GENERÁCIÓS HÁLÓZATI MEGOLDÁSOK ALKALMAZÁSA A MAGYAR HONVÉDSÉG STACIONER HÁLÓZATÁNAK MODERNIZÁCIÓJÁBAN

Dinamikus optikai hálózatok felhasználói interfészei

Számítógép hálózatok gyakorlat

Hálózatok. Alapismeretek. OSI hálózati modell

Hálózat szimuláció. Enterprise. SOHO hálózatok. Más kategória. Enterprise. Építsünk egy egyszerű hálózatot. Mi kell hozzá?

IP multicast routing napjainkban. Jákó András BME EISzK

Kommunikációs rendszerek programozása. Switch-ek

AGSMHÁLÓZATA TOVÁBBFEJLESZTÉSE A NAGYOBB

állomás két címmel rendelkezik

Hálózati Architektúrák és Protokollok GI BSc. 3. laborgyakorlat

Hálózatok Rétegei. Számítógépes Hálózatok és Internet Eszközök. TCP/IP-Rétegmodell. Az Internet rétegei - TCP/IP-rétegek

routing packet forwarding node routerek routing table

2014 UNIVERSITAS SCIENTIARUM SZEGEDIENSIS UNIVERSITY OF SZEGED

A HBONE évi fejlesztési eredményei

Beállítások 1. Töltse be a Planet_NET.pkt állományt a szimulációs programba! A teszthálózat már tartalmazza a vállalat

Hálózati architektúrák laborgyakorlat

Számítógépes Hálózatok 2011

Kapcsolás. Áramkörkapcsolás, virtuális áramkörkapcsolás, hullámhosszkapcsolás,

Routing IPv4 és IPv6 környezetben. Professzionális hálózati feladatok RouterOS-el

A digitális átviteltechnika második generációja. Szinkron Digitális Hierarchia

Felhő alapú hálózatok (VITMMA02) Hálózati megoldások a felhőben

A GN2 PROJEKT ÉS KUTATÁSI EGYÜTTMŰKÖDÉS

Hálózati architektúrák és Protokollok PTI 6. Kocsis Gergely

Tartalom. Az adatkapcsolati réteg, Ethernet, ARP. Fogalma és feladatai. Adatkapcsolati réteg. Ethernet

Számítógépes Hálózatok és Internet Eszközök

Hálózati Technológiák és Alkalmazások

A konvergencia következményei. IKT trendek. Új generációs hálózatok. Bakonyi Péter c.docens. Konvergencia. Új generációs hálózatok( NGN )

IV. - Hálózati réteg. Az IP hálózati protokoll

Hálózati alapismeretek

Alhálózatok. Bevezetés. IP protokoll. IP címek. IP címre egy gyakorlati példa. Rétegek kommunikáció a hálózatban

Unicast. Broadcast. Multicast. A célállomás egy hoszt. A célállomás az összes hoszt egy adott hálózaton

Unicast A célállomás egy hoszt. Broadcast A célállomás az összes hoszt egy adott hálózaton

Advanced PT activity: Fejlesztési feladatok

80% 20% Backbone 80% 20% Workgroup. Gbps/MHz. time. Internet Bandwidth. Router CPU Speed

80% 20% Backbone 80% 20% Workgroup. Gbps/MHz. time. Internet Bandwidth. Router CPU Speed

Hálózatok építése és üzemeltetése

Átírás:

MPLS - Multi-Protocol Label Switching (Többprotokollos címkekapcsolás) Számítógép-hálózatok 2009

Összeköttetés-alapú hálózatok A csomópontok csomagtovábbítási tevékenysége (packet forwarding) egyszerű, ezáltal gyors működést tesznek lehetővé, és a csomagtovábbítási tevékenység teljesen független az útvonalirányítási (vezérlési) tevékenységtől. Az összeköttetés felépítése során sokféle szempont figyelembe vételével lehet az útvonalat kialakítani (csak egyszer kell megtenni, így viszonylag körültekintőbben járhatunk el, mintha minden csomagra meg kellene ismételni), így könnyen lehet forgalom- és hálózatmenedzsmentszempontokat is tekintetbe venni. Számítógép-hálózatok 2009 2

Összeköttetésmentes hálózatok Nem kell várni az információtovábbításnál az összeköttetés kiépítésére Robusztusabb a hálózati meghibásodások kezelésben (útvonalváltozás) Hogyan lehetne egyesíteni a a két módszer jó tulajdonságait? Lehet-e csinálni egy olyan hálózatot, amely összeköttetés-alapú is meg nem is? Erre tesz kísérletet az MPLS! Számítógép-hálózatok 2009 3

Hogyan működik a csomagkapcsolás? Összeköttetés-alapú módszer jelzés állapot jelzés jelzés állapot Összeköttetésmentes módszer adat adat adat Számítógép-hálózatok 2009 4

Hogyan működik a két módszer? Az összeköttetés-alapú hálózati működés esetén: a felhasználó jelzési információt küld, amelyben benne van a partner globális azonosítója (címe), a csomópont az útvonaltábla segítségével továbbítja a jelzéscsomagot a következő lépést képviselő csomópontnak, feljegyzi saját magának a kiépülő csatornával kapcsolatos lokális azonosítókat (címke), tájékoztatja a következő csomópontot is arról, hogy milyen címkével fogja a vonatkozó adatcsomagokat küldeni a kommunikáció végén el kell bontani a csatornát Mi a helyzet az összeköttetésmentes hálózatban? Jön az adatcsomag (nem kell jelzés), továbbítjuk, de nem jegyzünk fel semmit, mert nem akarunk állapotnyilvántartást a csomópontokon (biztosítva ezzel a robusztusságot). Számítógép-hálózatok 2009 5

A két módszer kombinálása? Amennyiben szükségünk van különböző QoS-igények teljesítésére, akkor elkerülhetetlen, hogy valamilyen állapotnyilvántartást alkalmazzunk Nem készíthetnének az összeköttetésmentes hálózatok is feljegyzéseket? Miért ne! Sőt, elkészíthetik akár az összes lehetséges csatorna (virtuális áramkör) feljegyzését, mielőtt bárki igényelte volna azokat! Nagyon fontos észrevenni, hogy ez nem jelent az összeköttetés-alapú esettel megegyező állapotnyilvántartást! Az útvonaltáblák bejegyzéseiben szereplő globális azonosítók helyett (mellett) most elhelyezünk lokális azonosítókat is. Ennek az előnye az, hogy a csomagok routolása helyett lehetséges azok kapcsolása. Számítógép-hálózatok 2009 6

Egy kis történelem Cell Switching Router (Toshiba, 1994) IP Switching (Ipsilon, 1996) Tag-switching (Cisco Systems, 1996) Aggregate Route-based IP Switching (IBM, 1996) MPLS Working Group (IETF, 1997) GMPLS (Common Control and Measurement Plane, IETF) Számítógép-hálózatok 2009 7

MPLS - az elnevezés magyarázata Multi-protocol: az elv bármilyen hálózati és adatkapcsolati rétegbeli protokoll esetén működhet IPv6 IPv4 IPX AppleTalk hálózati réteg Címkekapcsolás Ethernet FDDI ATM FR PPP adatkapcsolati réteg Label switching: Az összeköttetés-alapú csomagkapcsolásnál használt csomagtovábbítási módszer adatkapcsolati rétegbeli adategység tartalmazza a címkét (hogy milyen módon, meglátjuk később) Számítógép-hálózatok 2009 8

Az IP, az ATM és az MPLS viszonya Az MPLS + IP egyesíti az IP és az összekötetés-alapú csomagkapcsolás legjobb tulajdonságait Az IP-továbbítás hatékonyságának javítása hibrid összeköttetésmentes továbbítás IP MPLS + IP ATM összeköttetésalapú továbbítás Számítógép-hálózatok 2009 9

Milyen az IP-csomagtovábbítás és milyen az MPLS-é? Az IP-CSOMAGTOV. NEM ELÉG HATÉKONY! Az IP-ben az összeköttetésmentes működés miatt mindegyik router függetlenül végez lépésenkénti (hop-by-hop) csomagtovábbítási döntést Felhasználva az IP-fej címét (32 bit a v4-nél, 128 bit a v6-nál) A fej viszont sokkal több információt hordoz, amit nem használunk Az MPLS felosztja a címteret forward equivalence class (FEC)-ekre (a továbbítás szempontjából azonosan kezelendő csomagok osztályaira) Ezeknek megfelelő, rövid, helyi érvényű címeket, címkéket (label) használ a továbbításra Számítógép-hálózatok 2009 10

Az MPLS alapvető jellemzői Mechanizmusokat határoz meg a különféle összefogottságú csomagfolyamok kezelésére Függetlenül működik a 2. és 3. rétegbeli protokolloktól Módszert biztosít az IP címeknek a leképezésére az egyszerű, fix hosszúságú címkékre Csatlakozik a használt protokollokhoz (pl. RSVP, OSPF) Együttműködik az IP-vel és az ATM-mel Számítógép-hálózatok 2009 11

Hogyan működik az MPLS? A címkekapcsoló router (Label Switching Router = LSR) a csomagokat a rájuk ragasztott fix hosszúságú címkék alapján továbbítja Ez mutat a kimenő interfészre Az LSR átírja a címkét, mielőtt elküldi a csomagot Ugyanígy továbbítják az ATM kapcsolók a cellákat Lényegesen egyszerűbb, mint a leghosszabb egyezés az IP-csomagtovábbításnál Az LSR adott teljesítmény esetén olcsóbb a hagyományos routernél A csomagtovábbítási döntések összetettebbek lehetnek Csomagfolyamok összevont kezelése is lehetséges Számítógép-hálózatok 2009 12

Az MPLS összetevői, elemei A csomagtovábbítás címkekapcsolt utakon (Label Switched Path = LSP) történik Az LSP-t LSR-ek és LER-ek alkotják Az LSR (Label Switching Router) egy gyors útvonalirányító az MPLS gerincében Az LER (Label Edge Router) egy útvonalirányító az MPLS és a hozzáférési hálózat határán: elsődleges eszköze a csomagok címkézésének Ingress (belépő) és egress (kilépő) router A címkék kiosztását külön protokoll végzi Az adatcsomagok végigviszik a címkéiket az útjukon Hardverből is megoldható a csomagok kapcsolása Számítógép-hálózatok 2009 13

MPLS domain MPLS domain A MPLS domain B LSR 1 LSR 2 Non-MPLS IP domain Egy MPLS domain olyan MPLS node-ok egybefüggő hálózata, amelyek ugyanabban az adminisztratív domain-ben vannak Az MPLS domain-en belül az IP csomagok címkéjük alapján kerülnek továbbításra Egy MPLS domain másik MPLS vagy nem MPLS domain-hez kapcsolódhat Számítógép-hálózatok 2009 14

Példa a címkekapcsolásra Útvonalirányítás a határon, kapcsolás a gerincben LSP LER LSR LSR LER IP #x IP #x L=7 IP #x L=6 IP #x L=3 IP #x IP cím KI BE KI BE KI BE IP cím 152.66/16 7 7 6 6 3 3 152.66/16 kijelölés csere csere eltávolítás Számítógép-hálózatok 2009 15

Az MPLS csomagtovábbítás előnyei Csomag FEC-be sorolása csak a belépésnél Buta, de gyors gépek a csomópontokon A besorolásnál IP fejen kívüli szempontok is Pl. melyik interfészen érkezett a csomag Ugyanaz a csomag eltérő módon sorolható be a belépő (ingress) routertől függően A besorolási procedúra bonyolultsága nincs hatással a csomópontokra Ha forrás általi útvonalat akarunk, akkor a csomagnak nem kell magával vinni azt Számítógép-hálózatok 2009 16

Még egy példa a címke-kapcsolásra a IP#ac IP#ac L=2 IP#bc L=2 IP#ac L=3 IP#bc L=3 IP#ac IP#bc c IP#ac L=1 A LER IP#bc L=1 X LSR Y C LER b IP#bc B LER Z különböző felhasználók csomagjait az A és a B ugyanabba a FEC-be sorolta Számítógép-hálózatok 2009 17

A FEC és a címkék FEC A forward equivalence class (FEC) a csomagoknak egy csoportját képviseli, amelyek továbbítása azonos A besorolás csak egyszer, a belépésnél Címkék A címkét a csomag magával viszi egy 2. réteg jelölésként A közbenső router a címke tartalma alapján határozza meg a csomag következő lépését Ha egyszer egy csomagot felcímkéztünk, akkor útjának hátralévő részén a csomópontok már ennek alapján kezelik A címkék értéke lokális jelentésű Számítógép-hálózatok 2009 18

A címkék elhelyezése Közbeiktatott (ún. shim vagy generic) fejrész: adatkapcs. fej MPLS fej hálózati fej egyéb fej + adat Címke 20 bit Exp 3 bit S 1 bit TTL 8 bit Az MPLS fejben szerepel a címkén kívül Exp: experimental, jelenleg QoS prioritás jelzésére S: a címke-stack-re utal, több címkét is ragaszthatunk egy csomagra TTL: mint az IP-csomag fejében, de azt most nem nézzük a közbenső csomópontokban Ha az adatkapcsolati rétegbeli protokoll összeköttetés-alapú, akkor annak címkéjét lehet használni ATM cellák esetén a VPI/VCI Számítógép-hálózatok 2009 19

Emlékeztető: az ATM cella fejrészének felépítése Kétféle van: kicsit különbözik a felhasználó-hálózat közötti (UNI) ill. a hálózaton belüli (NNI) interfészen GFCVPI VCI PT CLP HEC 4 8 16 3 1 8 bit UNI fejrész hasznos rész (48 byte) 12 16 3 1 8 bit VPI VCI PT CLP HEC NNI GFC: általános áramlásvezérlés VPI: virtuálisútvonal-azonosító VCI: virtuális csatorna azonosító PT : hasznos rész típusa CLP: cellavesztési prioritás HEC: fejrész-hibaellenőrzés UNI: felhaszn.-hálózat interfész NNI: hálózat-hálózat interfész Számítógép-hálózatok 2009 20

Címkeverem LSR 2 LSR 3 LSR 4 LSR 5 LSR 1 LSR 6 60 40 22 MPLS domain A MPLS domain B MPLS domain C 54 66 70 Címkeverem a közbeiktatott (shim) fejrészben 40 60 70 22 54 66 70 70 70 70 30 1. szint 2. szint 1. szint Művelet LSR2: Címkecsere, Új címke beszúrása LSR 3 - LSR 4 Címkecsere LSR 4: Címke eltávolítása LSR 5: Címkecsere Számítógép-hálózatok 2009 21

Címkeverem használata: LSP alagút A címkék a B MPLS domain-ban alagutat (tunnel) alkotnak. Az alagút végén az LSR gondban lehet, merre is továbbítsa a csomagot. Ilyen esetben a címkeverem használata segíthet. 30 60 40 22 54 66 70 MPLS domain A MPLS domain B MPLS domain C Számítógép-hálózatok 2009 22

A címkék kiosztása Honnan tudja egy küldő, hogy milyen címkét használjon? Az MPLS-ben több protokoll is használható erre a célra A BGP-t kibővítették, így címkeinformációt is szállíthat a saját adatok mellett Ugyanez történt az RSVP-vel is Az IETF azért kidolgozott egy új protokollt is a címkék szétosztására és karbantartására LDP (Label Distribution Protocol) Az LDP-nek kidolgozták egy kiterjesztését is, hogy képes legyen a forgalommenedzsment és a szolgáltatási minőség igényeinek is megfelelni Számítógép-hálózatok 2009 23

A címkekiosztás szabályai Az MPLS két módot határoz meg LSP képzésére Lépésenkénti: mindegyik LSR függetlenül választ következő lépést egy adott FEC számára. Az LSR bármilyen routing protokollt használhat Explicit: forgalommenedzsment vagy szolgáltatási minőség szempontjai szerint létrehozott LSP-k A címkék kiosztása történhet kéretlenül vagy kérésre Számítógép-hálózatok 2009 24

A címkekiosztás szabályai (Csomag)fogadó kijelöli, (csomag)küldőnek továbbítja L1 to F1 x L2 to F1 Számítógép-hálózatok 2009 25

MPLS összefoglaló Az IP hálózat csomópontjai a routing révén rendelkeznek valamennyi lehetséges útra vonatkozó információval A lehetséges utakat rögzíthetjük, mielőtt bármelyik felhasználó igényelné azokat Különböző minőségű utak igény szerint is kialakíthatók A hálózati rétegben kialakított utakon (LSP) a csomagtovábbítás az adatkapcsolati rétegben történik (címkekapcsolás) Számítógép-hálózatok 2009 26

A GMPLS (általánosított MPLS) Lehet, hogy az MPLS-nek nem is a csomagtovábbítási módszer a lényege? Az LSP-k létrehozása a jelentős dolog! GMPLS: címkekapcsolt utak létrehozása nem csak csomagkapcsolt hálózatokban PSC (Packet Switch Capable interfaces) L2SC (Layer-2 Switch Capable interfaces) TDM (Time-Division Multiplex Capable intrfs) LSC (Lambda Switch Capable interfaces) FSC (Fiber-Switch Capable interfaces) Számítógép-hálózatok 2009 27

Példa GMPLS útra PSC TDM TDM PSC LSR_1 LSR_2 OC-12 DCS-1 OC-48 UPSR DCS-i OC-48 OXC-1 OC-192 LSP λ OXC-2 OC-48 DCS-e OC-48 UPSR DCS-2 OC-12 LSR_3 LSR_4 LSP tdi LSP tdm LSP pi LSP pc Számítógép-hálózatok 2009 28

GMPLS összefoglaló A csomaghálózat címkekapcsolt útjai (LSP) a csomaghálózat csomópontjait összekötő linkeken jönnek létre Ezeknek a linkeknek a kialakítása idő-, hullámhossz-, és térosztású fizikai hálózatokon történik A fizikai átviteli utak vezérlése (jelzése) történhet meg a GMPLS révén a csomaghálózat hálózati szintjéről Számítógép-hálózatok 2009 29