Тема 3 . MPLS для ускорения маршрутизации – MPLS IGP

Тема 3. MPLS для ускорения маршрутизации – MPLS IGP Определение FECРаспространение меток с помощью протокола LPDОсобенности работы MPLS поверх ATM и FRКонфигурирование MPLS IGP в маршрутизаторах Cisco

Label Distribution Protocol (RFC 3036) Протокол LDP представляет собой набор процедур, с помощью которых один Label Switch Router (LSR) информирует другой о значении меток, используемых для продвижения пакетов между ними и через них. LDP отображает маршрутную информацию сетевого уровня информацию непосредственно на коммутируемый путь LSP канального уровня. LDP связывает Forwarding Equivalence Class (FEC) с путем LSP, который он создает. FEC определяет, какие пакеты будут передаваться, а LSP - по какому пути они пойдут.

Сессия и сообщения LDP LDP-peer Двусторонний протокол, позволяющий одному LDP-peer узнать отображение FEC-labels другого 4 типа сообщений LDP: • Discovery messages - объявление и обнаружение LSR в сети • Session messages - установление, управление и завершение сессий между LDP-peers • Advertisment messages - создание, изменение и удаление отображений меток для классов FEC • Notification messages - сообщения об ошибках и информация для мониторинга

1. Discovery message - Hello Сообщение Hello рассылается периодически всем LSRподсети по известному групповому IP-адресу. Используется протокол UDP и известный LDP-порт Сообщения Hello LDP LDP 2. LSR, знающий о других LSR, может установить с каким-либо LSR сессию LDP, пользуясь сообщением Initialization из группы Session

3. Запрос (request) и объявление (advertisement) отображения метки Request FEC2 Advertisment Label=124 LSR запрашивает отображение метки тогда, когда ему это необходимо и объявляет отображение метки тогда, когда считает это нужным или по запросу

Формат сообщения Label Request

Формат сообщения Label Mapping Связывание

Полный набор сообщений протокола LDP

Задание FEC в протоколе LDP FEC определяет набор пакетов, которые продвигаются по определенному пути LSP FEC является набором элементов FEC Каждый элемент FEC задает подмножество пакетов, отображаемых на данный LSP Элемент 1 Элемент 2 Элемент 3 FEC Агрегирование – несколько потоков объединяются в один за счет использования нескольких элементов

Два типа элементов FEC в протоколе LDP 1. Address Prefix Длина от 0 до 32 бит 130.128./9 2. Host address - точный адрес назначения 130.128.0.36 Address Prefix длиной в 32 бита и Host Address, имеющие одинаковое значение, оказывают различное значение на набор пакетов данного LSP

Правила отображения определенного пакета на определенный LSP • Если есть в точности один путь LSP, который имеет FEC-элемент Host Address, идентичный адресу назначения пакета, то пакет отображается на этот LSP • Если есть несколько путей LSP, каждый из которых имеет FEC-элемент Host Address, идентичный адресу назначения пакета, то пакет отображается на один из этих LSP. Выбор одного из этих LSP стандартом не определяется • Если адрес пакета имеет префикс, совпадающий с FEC-элементом Address Prefix только одного LSP, то пакет отображается на данный LSP

Правила отображения определенного пакета на определенный LSP (продолжение) • Если адрес пакета имеет префикс, совпадающий с FEC-элементами Address Prefix несколькихLSP, то пакет отображается на тот LSP, который имеет более длинный префикс. Если все FEC-элементы имеют префиксы равной длины, то выбирается любой из путей LSP (выбор стандартом не определяется). • Если известно, что пакет должен пересечь определенный выходной (из сети MPLS) маршрутизатор, и имеется LSP, у которого есть FEC-элемент с префиксом, совпадающим с адресом этого маршрутизатора, то пакет отображается на этот LSP. Процедура получения таких знаний стандартом не определяется • Пример такой ситуации: • Адрес выходного маршрутизатора получен по протоколу iBGP как адрес Next Hop

Следствия из правил отображения пакетов • Пакет может быть направлен по пути, имеющего Address Prefix FEC-элемент с префиксом, совпадающим с префиксом пакета, только в том случае, когда нет путей с Host Address FEC-элементом, совпадающим с адресом назначения пакета. • Пакет может быть послан по пути, определяемому адресом выходного маршрутизатора, если нет путей, имеющих FEC-элементы с адресом или префиксом адреса назначения пакета

Пространства меток LSR может использовать для отображения FEC на путь пространства меток двух типов: 1. Специфические для интерфейса (interface-specific). Все метки пространства применимы только только в пределах одного интерфейса, на других интерфейсах метки данного пространства не используются, поэтому из значения могут повторяться. Такой тип пространства меток используется при связях «точка-точка» двух LSR. Примеры: метки VCI интерфейса АТМ, метки DLCI интерфейса frame relay 2. Специфические для платформы метки (platform-specific). Метки пространства уникальны в пределах LSR (платформы). Применяется для разделяемых связей (например, Ethernet)

Порт 3 103 Порт 4 103 Коммутатор не может ошибиться и спутать пакет синего LSP, помеченный меткой 103, с пакетом зеленого LSP, помеченный меткой 103, так как они всегда приходят при связях «точка-точка» на разные порты.

105 103 104 103 При связях с множественным доступом метки должны быть уникальными в пределах LSR

Идентификатор пространства меток В качестве идентификатора LSR может использоваться IP-адрес: 131.200.2.100:1 131.200.2.100:2

Распределение меток в LDP • 2 метода (method): • Downstream On Demand - распределение по запросу. Downstream LSR получает запрос от Upstream LSR и назначает метку запрошенному FEC • Downstream Unsolicited - распределение без запроса в восходящем направлении. Downstream LSR назначает метку FEC без предварительного запроса и передает ее Upstream LSR. • В рамкаходной LDP-сессии может использоваться только один из методов

Режимы управления распределением меток • 2 режима (mode) управления распределением: • Независимый - Independent Label Distribution Control • Каждый LSR может выполнить назначение и распространение метки, не дожидаясь получения метки от нисходящего LSR - обычно, при обнаружении нового маршрута (по протоколу маршрутизации) • - при методе Downstream On Demand - не дожидаясь, когда нисходящий LSR ответит на запрос • - при методе Downstream Unsolicited - в любой момент, когда данный LSR готов объявить о привязке метки к FEC • Упорядоченный - Ordered Label Distribution Control • Начать процесс назначения метки может только последний LSR на пути (egress LSR) • Применяется при Constraint-based Routing - путь выбирается не только по адресу назначения

Борьба с зацикливанием запросов на распределение меток • В сообщениях Label Request и Label Mapping передаются два параметра: • Path Vector - последовательность идентификаторов LSR, через которые прошло сообщение (подобно номерам AS, которые пересекло сообщение Update протокола BGP) • Hop Count - общее количество LSR, которые пересекло сообщение. Вводится лимит - аналог TTL.

Условия генерация сообщения Label Mapping в независимом режиме управления: 1. LSR распознал новый класс FEC из своей таблицы маршрутизации, при этом режим объявлений - Downstream Unsolicited 2. LSR получил сообщение Request Label от своего восходящего соседа для FEC, присутствующего в его таблице маршрутизации 3. Следующий хоп для некоторого FEC изменился 4. Получено отображение метки от нисходящего LSR И a) восходящее отображение пока не сделано ИЛИ b) сконфигурировано обнаружение петель

Условия генерация сообщения Label Mapping в упорядоченном режиме управления: 1. Если LSR распознал новый FEC в своей таблице маршрутизации, и LSR является выходным LSR для данного FEC 2. LSR получил сообщение Request Label для FEC, присутствующего в его таблице маршрутизации, и данный LSR является выходным для этого FEC или имеет нисходящее отображение для этого FEC 3. Следующий хоп для FEC изменился 4. Получено отображение метки от нисходящего LSR И a) восходящее отображение пока не сделано ИЛИ b) сконфигурировано обнаружение петель

Условия генерации сообщения Label Request 1. LSR распознал новый FEC из своей таблицы маршрутизации, следующий хоп - это LDP-peer, а LSR еще не имеет отображения от следующего хопа для данного FEC 2. Изменился следующий хоп для некоторого FEC, и LSR еще не имеет отображения от нового следующего хопа 3. LSR получил запрос Label Request на FEC от восходящего LDP-peer, и LSR еще не имеет отображения от следующего хопа

Пример установления путей LSP Prefix=131.20.0.0/16 Prefix=192.128.0.0/9 Prefix=207.15.25.0/24 LSR4 205 LSR5 156 LSR2 LSR3 LSR7 LSR1 LSR6 IP Dest. Next Hop 131.20.0.0 LSR4 Prefix=46.0.0.0/8 192.128.0.0 LSR4 Prefix=194.105.0.0/16 207.15.25.0 LSR4 Prefix=207.15.26.0/24 46.0.0.0 LSR2 2. Запрос Label Request от LSR4 к LSR5 FEC = (131.20.0.0/16; 192.128.0.0/9; 207.15.25.0) 1. Запрос Label Request от LSR1 (LRE) к LSR4 FEC = (131.20.0.0/16; 192.128.0.0/9; 207.15.25.0) 194.105.0.0 LSR2 3. Ответ Label Mapping от LSR5 к LSR4 FEC = (131.20.0.0/16; 192.128.0.0/9; 207.15.25.0) Label = 205 3. Ответ Label Mapping от LSR4 к LSR1 FEC = (131.20.0.0/16; 192.128.0.0/9; 207.15.25.0) Label = 156 207.15.26.0 LSR2

Пример установления путей LSP Prefix=131.20.0.0/16 Prefix=192.128.0.0/9 Prefix=207.15.25.0/24 LSR4 205 LSR5 156 LSR2 123 LSR3 LSR7 LSR1 LSR6 IP Dest. Next Hop 131.20.0.0 LSR4 Prefix=46.0.0.0/8 192.128.0.0 LSR4 Prefix=194.105.0.0/16 207.15.25.0 LSR4 Prefix=207.15.26.0/24 46.0.0.0 LSR2 194.105.0.0 LSR2 207.15.26.0 LSR2

Соответствие агрегатов потоков в соседних LSR – слияние потоков 131.200.10.0/24 LSR7 LSR3 L = 200 LSR9 LSR3: FEC1 = 131.200.10.0/24, serial1 ->in103 FEC2 = 131.200.10.0/24, serial1->in104 FEC3 = 192.100.0.0/16, serial2 - >in105 FEC4 = 192.100.0.0/16, serial2 - >in105 192.100.0.0/16 LSR9: FEC1 = 131.200.10.0/24, 192.100.0.0/16 ->in200

Соответствие агрегатов потоков в соседних LSR – расщепление потоков(возможно при независимом управлении распределением меток) 131.200.10.0/24 LSR3 L = 200 LSR9 LSR7 LSR7: FEC1 = 131.200.10.0/24, serial1 ->in201 FEC2 = 192.100.0.0/16, serial2 - >in202 LSR9: FEC1 = 131.200.10.0/24, 192.100.0.0/16 ->in200 192.100.0.0/16 Можно отобразить метку 200 на любую метку (201 или 202), если знать, что оба потока выходят через один LER

IP Dest. Next Hop 131.20.0.0 LSR4 192.128.0.0 LSR4 207.15.25.0 LSR4 46.0.0.0 LSR2 194.105.0.0 LSR2 207.15.26.0 LSR2 Пример агрегирования FEC и слияния меток Отображения меток в LSR4: Prefix=131.20.0.0/16 Prefix=192.128.0.0/9 156 -> 205 Prefix=207.15.25.0/24 LSR4 132 -> 205 132 205 LSR5 156 LSR2 123 LSR3 LSR7 LSR1 LSR6 191 LSR8 IP Dest. Next Hop 176 131.20.0.0 LSR2 192.128.0.0 LSR2 207.15.25.0 LSR2 46.0.0.0 LSR2 194.105.0.0 LSR2 207.15.26.0 LSR2

Агрегирование и АТМ Обычно АТМ коммутаторы не поддерживают слияние виртуальных путей (VC-merge) Причина? Пакеты передаются большим количеством ячеек АТМ, при объединении виртуальных каналов ячейки перемешиваются (interleaves) и собрать пакет в точке назначения становится невозможно!

Совместная работа Merging LSR и Non-Merging LSR LSR3 LSR9 LSR7 Если LSR9 – Non-merging А LSR7 – Merging, то LSR9 отвечает на каждый новый запрос о метке для одного и того же FEC новым значением метки, но отображает их всех на одну выходную метку Составьте таблицы FTN и NHFLE для LSR9 и LSR7 для двух FEC FEC1 = 131.200.10.0/24 FEC2 = 192.100.0.0/16

Иерархические пути, стек меток и туннелирование AS 1 LSR 3 LER1 LSR 2 LSR 1 LER2 LSR 5 LSR 4 LER3 LER4 AS 2 LSR 3 LSP 1: LER1, LER2, LER3, LER4 - общение по BGP LSP2: LSR1, LSR2, LSR3, LSR4 - по OSPF LSP3: LSR3, LSR4, LSR5 - по OSPF

Иерархические пути, стек меток и туннелирование 106455 IP 322315 IP 153315 IP 77 455 IP 315 IP 256315 IP 455 IP 315 IP 147315 IP 455 IP AS 1 LSR 3 LER1 LSR 2 LSR 1 LER2 LSR 5 LER3 LSR 4 LER4 AS 2 LSR 3

Методы распространения иерархии меток Местные соседи по распределению меток – local label distribution peers AS 1 LSR 3 LER1 LSR 2 LSR 1 LER2 Дальние соседи по распределению меток – remote label distribution peers LSR 5 LSR 4 LER3 LER4 AS 2 LSR 3 LSP

Методы распространения иерархии меток (2) 1 вариант: Дальние соседи направленно посылают метки друг другу, как если бы они были местными 2вариант: Дальние соседи косвенно посылают метки друг другу, помещая их в стек сообщений LDP и направляя местным соседям для передачи дальним – более масштабированное решение

Создание агрегированного пути для определенной выходной точки MPLS домена Если Ingress LER знает, что разные пути разных FEC будут заканчиваться в одной точке сети (общий egress LER), то он может объединить их в одни FEC

Особенности работы MPLS в случае АТМ на канальном уровне Метод размещения стека меток в кадре 2-го уровня называется «кодированием стека» - stack encoding PPP Header Shim Header Layer 3 Header Хотелось бы использовать имеющееся поле VPI/VCI и меньше изменять имеющуюся аппаратуру и ПО продвижения в АТМ-коммутаторах

Особенности работы MPLS в случае АТМ на канальном уровне (2) Существует несколько методов кодирования стека меток в АТМ А) Метка помещается в поле VPI/VCISVC Encoding GFC VPI VCI PTI CLP HEC Shim 1 Shim 2 Label Недостаток – не поддерживается иерархия путей, нельзя выполнить операцию pop

Особенности работы MPLS в случае АТМ на канальном уровне (3) B) Top-level метка помещается в поле VPI, а следующая из стека метка – в поле VCI SVP Encoding Преимущества – поддерживается иерархия Недостаток – не всегда можно использовать поле VPI, если два ATM-LSR соединяются через сеть non-MPLS ATM-коммутаторов (почему?) GFC VPI VCI PTI CLP HEC Shim 1 Shim 2 Label1Label2

Особенности работы MPLS в случае АТМ на канальном уровне (4) B) Top-level метка помещается в поле VPI, а следующая из стека метка – в поле VCI, а в оставшиеся биты VCI помещается идентификатор upstream LSR SVP Multipoint Encoding Преимущества – позволяет агрегировать потокив АТМ коммутаторах, не поддерживающих VC Merge GFC VPI VCI PTI CLP HEC Shim 1 Shim 2 L1L2ID

Методы, исключающие перемешивание ячеек разных пакетов при агрегировании путей • Использование кодирования стека SVP Multipoint Encoding – пакеты можно собрать, так как в поле VCI имеется признак виртуального пути, по какому они шли до агрегирования • Буферизация всех ячеек одного пакета (по полю AAL5 “End of frame indicator”), затем отправка на выходной порт агрегированного потока – свойство VC-merge АТМ коммутатора

Тема 3 . MPLS для ускорения маршрутизации – MPLS IGP