MPLS

MPLS — paketlarni IP prefiks bo‘yicha har bir routerda qayta-qayta qidirish o‘rniga, qisqa label qiymatlari asosida uzatadigan tarmoq texnologiyasi. Uning to‘liq nomi Multiprotocol Label Switching hisoblanadi.

MPLS ko‘pincha internet provayderlar, yirik korporativ tarmoqlar va ma’lumotlar markazlari magistralida qo‘llanadi. U bir xil fizik infratuzilmada bir nechta mijoz tarmog‘ini ajratish, trafik uchun boshqariladigan yo‘l yaratish va xizmat sifatini belgilash imkonini beradi.

MPLS OSI modelining qat’iy bitta qatlamiga to‘liq mos kelmaydi. U Ethernet kabi Layer 2 texnologiyasi bilan IP kabi Layer 3 protokoli orasida ishlagani uchun ba’zan Layer 2.5 texnologiyasi deb ham ataladi.

Label switching

Oddiy IP routingda router paketning destination IP manzilini routing jadvalidagi prefikslar bilan solishtiradi va longest prefix match asosida next hopni tanlaydi.

MPLS tarmog‘ida kirish routeri paketni ma’lum trafik sinfiga ajratadi va unga label qo‘shadi. Oraliq routerlar destination IPni to‘liq tahlil qilmasdan, label jadvali asosida paketni keyingi tugunga uzatadi.

MPLSdagi asosiy amallar:

• Push — paketga yangi label qo‘shish;
• Swap — kiruvchi labelni boshqa labelga almashtirish;
• Pop — labelni olib tashlash;
• Lookup — label jadvalidan keyingi amal va interfeysni topish.

Label qiymati butun internet bo‘ylab global bo‘lishi shart emas. U odatda ikki qo‘shni MPLS router orasida lokal ma’noga ega.

MPLS sarlavhasi

MPLS label stack entry 32 bitdan iborat.

Maydon	Hajmi	Vazifasi
Label	20 bit	Paketning forwarding sinfini bildiradi
Traffic Class	3 bit	QoS va congestion belgilari uchun ishlatiladi
Bottom of Stack	1 bit	Label stackdagi oxirgi labelni ko‘rsatadi
TTL	8 bit	Paketning cheksiz aylanishini cheklaydi

20 bitli label maydoni nazariy jihatdan bir milliondan ortiq qiymat beradi. Ayrim past label qiymatlari maxsus vazifalar uchun rezerv qilingan.

MPLS tugunlari

MPLS tarmog‘ida routerlar bajaradigan vazifasiga qarab farqlanadi.

LER

Label Edge Router MPLS domenining chetida joylashadi. Kirish LER oddiy IP yoki Ethernet trafikni qabul qiladi, uni klassifikatsiya qiladi va label qo‘shadi. Chiqish LER esa labelni olib tashlab, paketni oddiy tarmoqqa uzatadi.

LSR

Label Switch Router MPLS domenining ichki qismida ishlaydi. U kiruvchi labelni LFIB jadvalidan qidiradi, kerak bo‘lsa swap qiladi va paketni keyingi routerga yuboradi.

Provider edge va customer edge

MPLS VPN muhitida quyidagi atamalar uchraydi:

• CE — mijoz tarmog‘idagi customer edge router;
• PE — provayderning mijoz bilan bog‘langan provider edge routeri;
• P — provayder magistralidagi ichki router.

CE router MPLSni bilishi shart emas. PE router mijoz marshrutlarini qabul qiladi va provayder MPLS infratuzilmasiga joylaydi.

FEC

Forwarding Equivalence Class — bir xil forwarding qoidasi bilan uzatiladigan paketlar guruhi.

Paket FECga quyidagi belgilar asosida ajratilishi mumkin:

• destination IP prefiks;
• VPN identifikatori;
• trafik turi;
• QoS sinfi;
• kirish interfeysi;
• xizmat yoki tunnel;
• traffic engineering siyosati.

Bir FECga tegishli paketlar MPLS domenida odatda bir xil label yo‘li bo‘ylab harakatlanadi.

LSP

Label Switched Path — MPLS paketlari kirish routeridan chiqish routerigacha bosib o‘tadigan label asosidagi yo‘l.

LSP odatda bir yo‘nalishli hisoblanadi. Qaytish trafik uchun alohida LSP shakllanadi. Ikki yo‘nalish bir xil fizik yo‘ldan o‘tishi shart emas.

LSP quyidagi usullar bilan shakllanishi mumkin:

• IGP hisoblagan eng qisqa yo‘l asosida;
• LDP label tarqatishi orqali;
• RSVP-TE bilan oldindan belgilangan yo‘l;
• Segment Routing siyosati;
• BGP orqali tarqatilgan xizmat labeli.

Label tarqatish

Routerlar qaysi label qaysi prefiks yoki xizmatga tegishli ekanini nazorat protokollari orqali biladi.

LDP

Label Distribution Protocol IGP routing jadvalidagi prefikslar uchun label bindinglarni qo‘shnilar orasida tarqatadi. OSPF yoki IS-IS topologik yo‘lni hisoblaydi, LDP esa shu yo‘l bo‘ylab label forwarding ma’lumotini hosil qiladi.

LDPning o‘zi routing protokoli emas. Routing jadvalida next hop bo‘lmasa, LDP label mavjudligi paketni manzilga yetkazmaydi.

RSVP-TE

RSVP Traffic Engineering bandwidth, admin group va boshqa cheklovlar asosida aniq LSP yaratishi mumkin. Bu trafikni IGP eng qisqa yo‘lidan boshqa kanalga yo‘naltirishga imkon beradi.

Segment Routing

Segment Routing paketga bajarilishi kerak bo‘lgan yo‘l ko‘rsatmalarini segmentlar ro‘yxati sifatida beradi. MPLS data plane ishlatilganda segmentlar label stack ko‘rinishida tashiladi.

Penultimate hop popping

Chiqish LERga bevosita ulangan oxirgi oraliq router labelni oldindan olib tashlashi mumkin. Bu Penultimate Hop Popping deb ataladi.

PHP natijasida egress router bir paket uchun avval MPLS label, keyin IP jadvali bo‘yicha ikki marta qidirishdan qisman ozod bo‘ladi. Maxsus implicit null label shu vazifani bildiradi.

Ayrim QoS yoki xizmat holatlarida labelni chiqish routerigacha saqlash uchun explicit null ishlatiladi.

MPLS Layer 3 VPN

MPLSning keng tarqalgan xizmatlaridan biri Layer 3 VPN hisoblanadi. Har bir mijozning marshrutlari PE routerda alohida VRF jadvalida saqlanadi.

L3VPNda quyidagi tushunchalar ishlatiladi:

Tushuncha	Vazifasi
VRF	Mijozning alohida routing jadvali
RD	Bir xil IPv4 prefikslarni VPNv4 formatida noyob qiladi
RT	Marshrut qaysi VRFga import yoki eksport qilinishini belgilaydi
MP-BGP	VPN marshrutlari va xizmat labelini PE routerlar orasida tarqatadi
Transport label	Paketni kerakli PE routerga olib boradi
VPN label	Paketni PE ichidagi kerakli VRF yoki xizmatga bog‘laydi

Bir mijoz 10.0.0.0/8 manzilidan foydalansa, boshqa mijoz ham xuddi shu prefiksdan foydalanishi mumkin. VRF va RD ularning marshrutlarini aralashtirmaydi.

Label stack

MPLS paketida bir nechta label bo‘lishi mumkin.

L3VPN paketida odatda:

1. tashqi label — transport LSP uchun;
2. ichki label — mijoz VPNi yoki chiqish VRFi uchun.

Traffic engineering, Fast Reroute yoki boshqa xizmatlar qo‘shilsa, label stack yanada chuqurlashishi mumkin. Bottom of Stack biti oxirgi labelni ko‘rsatadi.

Layer 2 VPN

MPLS orqali mijozga Layer 2 xizmat ham taqdim etilishi mumkin.

Asosiy ko‘rinishlar:

• VPWS — ikki nuqta orasidagi virtual wire;
• VPLS — bir nechta nuqtani bitta virtual Ethernet segment sifatida bog‘lash;
• EVPN over MPLS — MAC va IP reachabilityni BGP control plane orqali tarqatish.

Bunday xizmatda mijoz routerlari yoki switchlari provayder infratuzilmasini bitta Layer 2 tarmoq sifatida ko‘rishi mumkin.

Traffic Engineering

Oddiy IGP eng qisqa metrikali yo‘lni tanlaydi. Natijada bir magistral kanal band bo‘lib, boshqa kanal kam ishlatilishi mumkin.

MPLS Traffic Engineering quyidagilarni hisobga olishi mumkin:

• mavjud bandwidth;
• kanalning ma’muriy belgisi;
• kechikish;
• himoyalangan yo‘l;
• ma’lum routerlardan o‘tish yoki o‘tmaslik;
• xizmat ustuvorligi.

Bu usul operatorga trafikni oldindan rejalashtirilgan yo‘l bo‘ylab olib borish imkonini beradi.

Fast Reroute

Magistral kanal yoki router ishlamay qolsa, global routing protokolining to‘liq konvergentsiyasini kutish sezilarli uzilish keltirib chiqarishi mumkin.

Fast Reroute oldindan hisoblangan zaxira yo‘l yoki label orqali trafikni tezda buradi. Keyinchalik routing protokoli yangi asosiy topologiyani hisoblaydi.

FRR mahalliy himoya beradi, lekin barcha nosozlik turini avtomatik hal qilmaydi. Shared Risk Link Group, zaxira kanal sig‘imi va ikki tomonlama trafik yo‘li ham hisobga olinadi.

QoS

MPLS sarlavhasidagi Traffic Class maydoni trafik sinfini belgilash uchun ishlatiladi. Routerlar turli sinflarga alohida navbat va ustuvorlik beradi.

Masalan:

• ovozli trafik uchun kichik kechikishli navbat;
• biznes ilovasi uchun kafolatlangan bandwidth;
• backup trafik uchun past ustuvorlik;
• congestion holatida ayrim paketlarni oldin tashlash.

Mijoz IP paketidagi DSCP qiymati MPLS Traffic Class maydoniga ko‘chirilishi yoki provayder siyosati asosida qayta belgilanishi mumkin.

MPLS va xavfsizlik

MPLS VPN mijoz trafiklarini mantiqiy ajratadi, lekin u odatda ma’lumot mazmunini shifrlamaydi.

MPLS tarmog‘ida:

• boshqa mijoz VRFiga routing yo‘li bo‘lmaydi;
• PE routerlar route target siyosati bilan ajratadi;
• provayder core routerlari ko‘pincha mijoz prefikslarini bilmaydi;
• control plane va management interfeyslari alohida himoyalanadi.

Provayderning o‘zi yoki fizik kanalga nisbatan maxfiylik talab qilinsa, mijoz MPLS ustida IPsec yoki boshqa end-to-end shifrlashdan foydalanishi mumkin.

MPLS diagnostikasi

MPLS xizmatida muammo bo‘lsa, quyidagilar tekshiriladi:

• IGP orqali loopback manzillarga yetish;
• LDP yoki Segment Routing qo‘shnichiligi;
• label forwarding jadvali;
• transport va VPN label;
• MP-BGP VPN marshrutlari;
• VRF import va export route targetlari;
• MTU;
• PHP va explicit null holati;
• CE–PE routing;
• qaytish yo‘li;
• QoS va policing siyosati.

MPLS label mavjud bo‘lishi xizmatning barcha qatlamlari to‘g‘ri ishlayotganini anglatmaydi. Underlay routing, label distribution va VPN control plane birgalikda ishlashi kerak.

Bog‘liq tushunchalar

Label, LER, LSR, FEC, LSP, LDP, RSVP-TE, Segment Routing, VRF, RD, RT, MP-BGP, MPLS VPN, Traffic Engineering, Fast Reroute