MPLS

MPLS TCP/IP-д

Хэрэглээ	HTTP	BGP	LDP
Транспорт	TCP	UDP
Интернэт	IP
—	MPLS
Сүлжээний оролт	ATM	FR	Ethernet

Суурь сүлжээний технологиуд

• IP
• ATM
• MPLS
• GMPLS

Мэдээллийн сүлжээг гүйцэтгэж байгаа үүргээр нь суурь сүлжээ, түгээх сүлжээ, хандалтын сүлжээ гэж гурван хэсэгт хуваан хөгжүүлдэг. Суурь сүлжээний гол үүрэг нь өгөгдлийн багцуудыг өөрт байгаа бүх боломжоороо хамгийн хурдан замчилж, хүлээн авагчид хүргэх үүрэгтэй. Одоогоор IP, MPLS, ATM суурьтай технологиуд нь суурь сүлжээнд хамгийн өргөн хэрэглэгдэж байна. Эдгээр технологиос хамгийн ноёрхох байр суурьтай технологи нь IP суурьтай технологи байсан бол сүүлийн үед IP болон ATM протоколын давуу талуудыг өөртөө нэгтгэсэн MPLS технологи давамгайлах хандлагатай болоод байна.

ATM сүлжээний онцлог

Үйлчилгээний чанарыг маш сайн хангадаг, найдвартай дамжуулалт(connection oriented) хийдэг, өгөгдлийн бүтцийн урт нь тогтсон 53 байт хэмжээтэй байдаг учир дундын төхөөрөмж дээр хийгдэх боловсруулалт хурдан, өгөгдлийг дамжуулахаас өмнө тухайн өгөгдөл дамжих зам аль хэдийн тогтсон байдаг.

IP сүлжээний онцлог

Үйлчилгээний чанар хангадаггүй(best effort), найдвартай биш дамжуулалт хийдэг(connection-less), янз бүрийн хэмжээтэй багцууд нь замчлалын хүснэгтийн дагуу боломжит замуудаар дамжигдана.

MPLS-ийн түүх

1998 онд MPLS нь анх Ipsilon Network-ийн инженерүүдийн багаас гаргасан бөгөөд "IP Switching" технологи нь зөвхөн ATM-аар ажиллахаар тодорхойлогдож байсан ба зах зээлийн ноёрхлыг олоогүй. Cisco System, Inc.нь энэхүү технологийг "Tag Switching" гэж нэрлэж байсан ба ATM-ийн дамжуулалтад хязгааргүй гэсэн саналыг дэвшүүлж, "Label Switching" гэж нэрлэх болсон. Үүнийг нээлттэй сандартчилал IETF-д дэвшүүлж, IETF нь хэд хэдэн түнш байгууллагуудын саналуудыг нэгтгэж, зохицуулалтын протоколыг илүү сайжрүүлж өгсөн.

MPLS-ийн дэвшилтэд замчлалын үйлчилгээ нь бат бөх бүтцийг хангадаг учир тэрээр хэцүү асуудлуудын тоог цөөлөх боломжтой болсон. Тэмдэглэгээ(label) нь сүлжээний ажиллагааны төвөгтэй байдлыг багасгах ач холбогдолтой. MPLS нь өндөр түвшинд өгөгдөл дажууллын хэрэгсэл бөгөөд энэ нь Layer 3 ба Layer 2 ийн хурд ба бүтцийг нэгтгэж өгсөн. MPLS дараах ухагдахуун дээр суурилна.

• IP сүлжээний өгөгдлийн багцуудыг бэлтгэхэд хэрэглэгддэг тархсан удирдлагын протоколуудын нийлэгдэхүүн байна.
• IP чиглүүлэгчийн функцийн дамжуулал болон удирдлага гэсэн хоёр хэсэгт хуваагдана.
• Тэмдэглэгээ (label) нь энгийн, тогтмол урттай, тусгай протоколын заагчуудад IP хаягуудыг тэмдэглэх аргаар хангана.
• Удирдлагын түвшинд multiple-routing, өгөгдлийн түвшинд single-forwarding аргыг ашиглана.
• Завсрын чиглүүлэгч бүрт багц бүрийн IP толгойн хэсгийн өгөгдлийг шалгах хэрэгцээг арилгана.
• Шинэ замчлалын үйлчилгээ дамжуулахад уян хатан чанарыг хангана.
• Мэдээллийн үйлчилгээний интеграчилал, видео ба дууг хялбарчлах бөгөөд баталгаатай үйлчилгээг хүргэнэ.
• IP сүлжээнд виртуаль дотоод сүлжээ (VPN) технологийг дэмжинэ
• Олон байгууллагуудын хамтран ажиллах боломжийг дэмжих стандартуудад суурилсан шийдлийг санал болгоно.

MPLS-ийг зорилго нь багц сүлжээний дамжуулалт ба hop-by-hop зонхилсон хэв загварын ажиллагаа болон нарийвчлалыг сайжруулна. Түүний гол зорилго нь сүлжээний түвшинд хаягийн холболтын дамжууллын аргыг нэгтгэх технологийг стандартчилах явдал юм.

MPLS нь IPv6 ба IPv4 протоколуудыг дэмждэг. MPLS-ийн хөгжлийн гол зорилго нь замчлалын хурдыг нэмэгдүүлэх ба хурд нь ASIC, TCAM болон CAM-д суурилсан холболтыг хэрэглэдэг учир уртаас хамааралгүй байна. MPLS-ийн гол өрсөлдөгчүүд нь Provider Backbone Bridges(PBB) болон Layer2 ба Layer3 VPN-үүд гэх мэт үйлчилгээг хангах MPLS-TP юм L2TPv3 нь өрсөлдөгчөөр байсаар байгаа боловч илүү амжилтанд хүрээгүй.

Multiprotocol Label Switching(MPLS)-н тухай ойлголт

MPLS протоколыг “multi protocol” гэж нэрлэсний учир бол энэ протокол нь бүх протоколуудын нэгдсэн нэг суурь болж чадах суурь сүлжээний технологи юм. 2,5 түвшний протокол. MPLS нь пакетийг forward хийхдээ destination IP хаягийг хэрэглэдэггүй харин LABEL(шошго) ашигладаг. Ингэж forward хийх давуу тал нь замчлалыг илүү үр ашигтай хурдан болгодог. IP технологид нэг сул тал гарсан нь 3-р түвшинд өгөгдлийг дамжуулах үйл ажиллагаа удаан байсан. IP/Ethernet –ийн сул талыг нөхөх үүднээс IP болон ATM протоколын давуу талыг өөртөө агуулсан MPLS технологи гарсан. IP пакетад MPLS шошго(label) оруулахыг PUSH, эсрэг үйлдлийг POP, харин нэгэнт шошголсон пакетийн шошгыг солих үйлдлийг SWAP гэнэ. IP пакет дээр хийгдэж байгаа PUSH болон POP, SWAP үйлдлүүд нь зөвхөн MPLS router-үүд дээр хийгдэнэ. Гэхдээ MPLS рутер гэдэг нь онцгой тусгай төхөөрөмж биш cisco рутерийн хувьд IOS нь 12.0-оос дээш байхад дэмжин ажиллах боломжтой.

IP	MPLS
Холболт тогтолтод бус(Connection-less)	Холболт тогтолтод бус(Connection-oriented)
VPN хэрэгжүүлэхэд төвөгтэй	VPN хэрэгжүүлэхэд хялбар
Хурдан	Илүү хурдан

MPLS header

L2 толгой мэдээлэл болон L3 толгой мэдээлийн хооронд MPLS толгой мэдээлэл орж ирнэ.

Зураг 1. MPLS Header бүтэц

• Label value – Label шошгоны утга(16-1 048 575) ашиглагдана.
• Exp(Experimental) - QoS хэрэгжүүлэхэд ашиглагдана.
• S(Stacking bit) - Олон давхар шошго ашиглагдаж байгаа эсэхийг
• заана.
• TTL(Time To Live) - Дамжигдаж байгаа IP багцын TTL утга хуулагддаг.

MPLS сүлжээ дараах дөрвөн хүснэгт дээр тулгуурлаж пакетийг дамжуулдаг. Үүнд:

• Routing Information Base (RIB) – Ямар нэгэн замчлалын протоколын тусламжтайгаар замчлалын хүснэгт үүснэ. Замчлалын хүснэгтэд сүлжээний хаяг болон гарцын хаяг агуулагдана. (жишээ нь : EIGRP)

Destination Network

Next hop address

• Label Information Base (LIB) - RIB дээр үндэслэж бүх сүлжээгээ шошиглоно. LIB-д сүлжээний хаягууд болон харгалзах шошгууд агуулагдана. LIB нь пакетэд ямар нэг үйлдэл хийхгүй ноорог байдлаар хэрэглэгдэнэ.

Destination Network

Local Label

• Forwarding Information Base (FIB) – LIB- үүссэний дараа Label Distribution Protocol (LDP) –оор хөршүүд хоорондоо шошгын мэдээллээ солилцоод , хөршүүдээс ирсэн шошголсон хаягийн мэдээллээ өөрийн LIB дээрээ нэмж бичнэ. Ингэснээр LIB-ээс сүлжээний хаяг болон шошгоны мэдээлэл, RIB-ээс сүлжээ рүү хүрэх гарцын хаягийн мэдээллийг авч FIB үүснэ. FiB-д шошголсон сүлжээнүүд болон гарцын хаяг агуулагдана. FIB нь шошгогүй пакет орж ирсэн үед шошго олгож (push) цааш дамжуулна.

Destination Network Next hop address

Label

• Label Forwarding Information Base (LFIB) – FIB –аас сүлжээний хаяг ,гарцын хаяг local label, LIB- хөршүүдийн сүлжээний шошгын мэдээллийг авч LFIB үүснэ. LFIB нь шошготой пакетийн шошгыг сольж(swap) дамжуулах болон шошгыг авч (pop) дамжуулахад ашиглагдана.

Destination network

Next hop address

Label

Хостууд нь мэдээж MPLS шошгогүй пакетийг үүсгэнэ. MPLS router(PE-1) нь пакетийг шошголоод дараагийн MPLS сүлжээнд байгаа router лүү дамжуулна. Дараагийн router(PE-2) нь шошго дээр үндэслэн forward хийнэ. Хамгийн сүүлийн MPLS router(PE-3) нь шошгыг аваад destination host руу пакетийг дамжуулна. Шошготой пакет төгсгөлийн хост руу хэзээ ч дамжуулагдахгүй.

MPLS нэр томъёо

LSR(Label Switch Router) - LSR нь пакетад шошгыг push, pop хийх мөн шошголосон пакетийг forward хийнэ. LSR нь пакетийг forward хийхийн тулд CEF FIB, MPLS LFIB-ийг 2-ууланг нь ашигладаг. Энэ 2 нь шошгын мэдээлэл, гаралтын интерфейс, пакетийг forward хийх дараагийн hop гэх мэт чухал мэдээллийг агуулдаг. Edge-LSR(E-LSR) - MPLS сүлжээний захын router бөгөөд шошголосон болон шошголоогүй пакет дээр 2-ууланд нь боловсруулалт хийдэг.

• Ingress E-LSR(Imposing): Пакетэд MPLS шошгыг нэмдэг router.

• Egress E-LSR(Disposing): Пакетаас MPLS шошгыг авч хаядаг router.

• LSP(Label Switched Paths): MPLS сүлжээнд мэдээллээ солилцох зам

Control plane дээр шаардлагатай замын мэдээллүүдээ цуглуулж,

Data plane дээр цуглуулсан өгөгдлийг дамжуулна.

MPLS-ийн давуу тал

MPLS нь дуу ба өгөгдлийн трафикт их хэмжээний өргөн зурвасыг ашиглах олон байршилтай бизнессүүлдэд маш сайн ойлголт юм.Түүнчлэн MPLS-ийн давуу тал нь трафик удирдлага ба олон үйлчилгээний төрлүүдийг дэмжих чадвар юм. MPLS нь өндөр хурдны холболтын бүрэн давуу талыг ашиглах холболт дээр хэрэгжинэ. Ердийн холбогч нь тэдгээрийг орлож, тэмдэглэгээг хайж болох боловч сүлжээний толгойн хэсэгт анализ хийж чадахгүй, ядаж анализ хийлээ гэхэд хангалттай хурдан биш учир ердийн холболтуудад сүлжээний толгойн хэсгийн мэдээлэл дээр суурилсан дамжууллыг хийхэд хэцүү байдаг. MPLS сүлжээ рүү багц мэдээлэл хүрч ирэх үед оролтон дахь чиглүүлэгч түүүнд хамаарах FEC-ийг шийдвэрлэнэ. MPLS-ийн чиглүүлэгчид суурилсан замчлалыг гүйцэтгэхэд хялбар учир ялгаатай чиглэлүүдээс ирэх багцуудад өөр өөр тэмдэглэгээг дамжуулна. Учир нь чиглүүлэгчийн ID нь багцаар илгээгдэхгүй учир ердийн замчлалын загвар энэхүү функцыг дэмждэггүй. Тухайн багцын дараалалд тохирсон замыг тодорхойлсон багц бүрийг тэмдэглэгээгээр ялгах замаар чиглүүлэгч тухайн багцыг цааш дамжуулах дараагийн цэгийн хаягийг хайж олох хугацааг хэмнэдэг. Хэвийн чиглүүлэгдсэн орчинд фреймүүд hop-by-hop суурьт үүсгэврээс очих цэгт дамжигдана. Багцын дайран өнгөрөх чиглүүлэгчүүд очих цэг рүү дараагийн hop(алхам)-ийг тодорхойлох чиглэлийн хүснэгтийг хайлт хийх ба фрейм бүрийн Layaer 3 толгойн хэсэгт суурилна. Энэ фрейм бүрийг боловсруулах эрчимтэй CPU-ийн шаардлагын улмаас сүлжээний нэвтрүүлэх чадамжийг багасгах хандлагатай байна. Гэсэнч зарим чиглүүлэгчүүд өндөр хурдны санах ойн бүртгэлүүд хийх, үнэлгээний үйл явцыг хурдасгах техник хангамж ба программын холболтын техникүүдийг гүйцэтгэнэ. Гадаадын олон сүлжээний үйлчилгээ үзүүлэгч байгууллага дараа үеийн ухаалаг сүлжэээг бий болгоход MPLS чухал үүрэг гүйцэтгэнэ гэж үзэж байна. Одоогийн байгаа сүлжээний дэд бүтцэд, орчин болоод технологуудын өөрчлөлт хийхгүйгээр тэдгээрийн хооронд хялбархан интеграц хийж болох эдийн засгийн хувьд үр ашигтай шийдэл юм.

MPLS-ийн дутагдалтай тал

Аливаа байгууллагын хувьд MPLS сүлжээний менежментийн асуудал нь нилээн ээдрээтэй бөгөөд сүлжээ нь өгөгдлийг яг зөв чиглүүлэх эсэх нь гагцхүү мэдээлэл дамжуулах замчлалын протоколоос хамаарна. Гэхдээ техник технологийн дэвшилтийн дүнд буву Layer 3 холботын тусламжтайгаар ASIC-д суурилсан мэдээлэл дамжуулах зам нь мэдээллийг хангалттай хурдаар хайлт хийх боломжтой. Тийм учраас мэдээлэл дамжуулах зам болон хурдасгуур дахь ямар нэг технологи зогссоноос болж тодорхой тохиолдолд багц мэдээлэл чиглэлээ өөрчилж буруу замаар дамжих буюу мэдээллийг гээх зэрэг сөрөг үзэгдэл үүснэ. Иймээс үр ашигтай шийдэлд хүргэдэг дэвшилтэт технологийг ашиглах нь нэн чухал асуудал болоод байна. Техник технологийн зах зээлд маш олон янзын бүтээгдхүүн, дэвшилтэт технологи нэвтрээд байна.

MPLS router тохируулах

Тохиргоо

Router# configure terminal	Global configuration горим руу шилжих
Router(config)#ip cef	Cef-ийг идэвхжүүлнэ
Router(config)#mpls label protocol ldp	LDP-ийг идэвхжүүлнэ
Router(config)#mpls ldp router-id loopback 0	LDP рутер ID-ийг олгоно. Loopback интерфейсийн хаяг нь LDP router-ID-р сонгогдоно. Хэрвээ ямар нэг Loopback хаяг тохируулагдаагүй бол физик интерфейс дээр олгогдсон хамгийн их IP хаяг нь LDP router-ID болно
Router(config-if)#mpls ip	Интерфейс бүр дээр шошго дээр үндэслэж пакетийг forward хийх боломжтой болгохын тулд mpls-ийг идэвхжүүлнэ.

Шалгах

Router#show mpls interfaces	Интерфейсүүд дээр mpls идэвхтэй байгаа эсэхийг шалгах
Router#show mpls ldp discovery	LDP discovery процессийг шалгах
Router#show mpls ldp neighbor	LDP хөршийн статусыг шалгах
Router#show ip route	Замчлалын хүснэгтийг шалгах
Router#show mpls ldp binding	LIB хүснэгт шалгах
Router#show ip cef	FIB хүснэгт шалгах, Cef идэвхтэй байгаа эсэхийг шалгах
Router#show mpls forwarding-table	LFIB хүснэгт шалгах

MPLS VPN-ын тухай

Хэрвээ албан газарт нэгээс олон компьютер хэрэглэдэг бол сүлжээ ашиглах нь зүйтэй. Систем болон сүлжээгээр мэдээллийг аюулгүй, баталгаатай явуулахад MPLS VPN зэрэг найдвартай сүлжээ хэрэглэх шаардлагатай. Энэ нь дотоод виртуал сүлжээ бөгөөд тухайн компани ,алсын зайны хэрэглэгчидтэй холбогдоход хэрэгдэгддэг нийтийн сүлжээ юм.

Хэрэглэгчдийн хувьд MPLS VPN нь тухайн сүлжээнд нэвтрэх, мэдээлэл авах, илгээх үйл явцыг урьдчилж өндөр түвшинд тодорхойлж чадсан бөгөөд мэдээллийн найдвартай, баталгаатай байдлыг өндөр түвшинд хангадаг. Мөн MPLS VPN сүлжээ нь маш найдвартай бөгөөд мэдээлэл дамжуулах, мэдээллийг хадгалахдаа аюулгүй баталгаатай.

MPLS VPN сүлжээг хэрэглэснээр хэрэглэгчдэд тулгарах төвөг бэрхшээл багасч, өртөгийг хэмнэж, заавал байгууллага доторх техникийн ажиллах хүчийг шаардахгүй сайн талтай.

Түрээсэлж буй 2 талын холбооны шугамыг удирдах хэсгийн хооронд өөр өөрийнх нь хувийн суваг шинээр бий болгохын оронд,MPLS VPN сүлжээний хэрэглэгч нь тухайн үйлчилгээ үзүүлж байгаа компаний сүлжээнд нэвтрэх эрхийг аваад нэг л холболтоор олон зам ашиглах боломжтой.

MPLS сүлжээ бий болгоход хэрэглэгчийн хэсэг (CE)-ийг үйлчилгээний хэсэгтэй(PE) холбодог. Харин үйлчилгээний хэсэг нь гол сүлжээ (P)-д дотоод сүлжээгээр холбогдсон байдаг. MPLS VPN сүлжээ нь Layer 2 болон Layer 3 гэсэн үйлчилгээг хангана.

Гадаад холбоосууд

https://en.wikipedia.org/wiki/Multiprotocol_Label_Switching

http://www.cisco.com/c/en/us/products/ios-nx-os-software/multiprotocol-label-switching-mpls/index.html

https://www.ietf.org/rfc/rfc3031.txt

http://www.protocols.com/papers/mpls.htm

https://networklessons.com/mpls/