멀티 프로토콜 레이블 교환
(멀티 프로토콜 레이블 교환)
소개
멀티 프로토콜 레이블 스위칭 (MPLS) 은 네트워크 데이터 트래픽에 방향, 라우팅, 전달 및 스위칭 기능을 제공하는 빠른 그룹 스위칭 및 라우팅에 사용되는 시스템입니다. 더 구체적으로 말하자면, 그것은 다양한 형태의 통신 흐름을 관리하는 메커니즘을 가지고 있다. MPLS 는 ATM 및 IP 와 같은 계층 2 및 계층 3 프로토콜과 독립적입니다. 다양한 그룹 전달 및 그룹 교환 기술을 위해 IP 주소를 고정 길이의 단순 레이블에 매핑할 수 있는 방법을 제공합니다. IP, ATM, 프레임 릴레이, RSVP (자원 예약 프로토콜), 오픈 최단 경로 우선 순위 (OSPF) 등과 같은 기존 라우팅 및 스위칭 프로토콜의 인터페이스입니다.
MPLS 에서 데이터 전송은 LSP (레이블 교환 경로) 에서 발생합니다. LSP 는 소스에서 터미널까지의 경로를 따라 각 노드의 레이블 시퀀스입니다. 현재 레이블 배포 프로토콜 (LDP), RSVP 또는 BGP (경계 게이트웨이 프로토콜), OSPF 와 같은 라우팅 프로토콜 기반 프로토콜을 사용하고 있습니다. 고정 길이 레이블은 각 그룹 또는 셀의 시작 부분에 삽입되며 하드웨어에서 두 링크 간에 그룹을 빠르게 교환하는 데 사용할 수 있으므로 데이터를 신속하게 교환할 수 있습니다.
MPLS 는 주로 네트워크 속도, 확장성, QoS (서비스 품질) 관리 및 트래픽 엔지니어링과 같은 네트워크 문제를 해결하고 차세대 IP 백본 네트워크의 광대역 관리 및 서비스 요청을 해결하기 위해 설계되었습니다.
이 섹션에서는 일반적인 MPLS 프레임워크에 초점을 맞추고 있습니다. LDP, CR-LDP 및 RSVP-TE 에 대한 자세한 내용은 별도의 설명서를 참조하십시오.
멀티 프로토콜 레이블 교환 MPLS 는 원래 전달 속도를 높이기 위해 제시되었습니다. 기존 IP 라우팅 방법에 비해 데이터를 전달할 때 네트워크 가장자리의 IP 헤더만 분석하고 각 홉의 IP 헤더는 분석하지 않으므로 처리 시간을 절약할 수 있습니다.
MPLS 는 IPv4 (인터넷 프로토콜 버전 4) 에서 유래했으며 핵심 기술은 IPX (인터넷 패킷 스위칭), Appletalk, DECnet, CLNP (연결 없는 네트워크 프로토콜) 등 다양한 네트워크 프로토콜로 확장할 수 있습니다. "MPLS" 에서 "멀티 프로토콜" 은 다양한 네트워크 프로토콜을 지원하는 것을 의미합니다.
프로토콜 아키텍처
MPLS 태그 구조:
20 23 24 32 비트
태그 Exp S TTL
태그—태그 값은 태그의 실제 값을 전달합니다. 태그 패키지를 받으면 스택 맨 위에 있는 태그 값을 찾을 수 있습니다. 시스템은 A, 패키지가 전달될 다음 홉을 알고 있습니다. B. 전달 전에 태그 스택에 대해 가능한 작업 (예: 태그 스택 맨 위 입구로 돌아가 스택 밖으로 레이블을 밀어내는 작업) 또는 태그 스택의 맨 위 항목으로 돌아가서 하나 이상의 태그를 스택에 밀어 넣습니다.
Exp- 시험판. 시험용으로 남겨 두다.
스택 맨 아래. 레이블 스택의 마지막 레이블 위치는 0 이며 스택에 들어갈 다른 모든 레이블을 제공합니다.
TTL- 수명 값을 인코딩하는 데 사용되는 수명 필드입니다.
구조화된 프로토콜 그룹
MPLS: OSPF, BGP, ATM PNNI 등과 같은 관련 신호 프로토콜
LDP: 레이블 배포 프로토콜입니다.
CR-LDP: 라우팅 기반 제약 레이블 배포 프로토콜입니다.
RSVP-TE: 리소스 예약 프로토콜-트래픽 엔지니어링 확장을 기반으로 한 트래픽 엔지니어링입니다.
MPLS 기반 가상 사설망
기존 VPN 은 일반적으로 GRE (범용 라우팅 패키지), L2TP (L2TP), PPTP (PPTP), IPSec 프로토콜 등의 터널 프로토콜을 통해 공용 네트워크에서 개인 네트워크 간 데이터 스트림을 전송합니다. LSP 자체는 공공망의 터널이며 MPLS 로 VPN 을 실현하는 것은 자연스러운 장점이 있다.
MPLS 기반 VPN 은 LSP 를 통해 사설망의 여러 분기를 연결하여 통합 네트워크를 형성합니다 (그림 1-6 참조). MPLS 기반 VPN 은 서로 다른 VPN 간의 상호 운용성 제어도 지원합니다. 그림 1-6 에서:
L CE (고객 에지) 는 라우터, 스위치 또는 호스트가 될 수 있는 사용자 에지 장치입니다.
L PE (공급자 에지) 는 백본 네트워크에 위치한 서비스 공급업체의 에지 라우터입니다.
백본 네트워크에는 서비스 공급자 네트워크의 백본 라우터인 P (공급자) 가 있으며 ce 와 직접 연결되지 않습니다. P 장치는 기본적인 MPLS 전달 기능만 있으면 되고 VPN 정보는 유지되지 않습니다.
MPLS 기반 VPN 은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
L PE 는 VPN 사용자를 관리하고, PE 간에 LSP 연결을 설정하고, 동일한 VPN 사용자의 분기 간 라우팅 할당을 담당합니다.
L PE 간 라우팅 할당은 일반적으로 LDP 또는 확장 BGP 프로토콜을 통해 이루어집니다.
L 은 지점 간 IP 주소 재사용과 VPN 간 상호 운용성을 지원합니다.
MPLS 기반 서비스 품질
NE80E 는 MPLS 기반 트래픽 엔지니어링 및 Diff-Serv 기능을 지원하여 다양한 데이터 스트림의 우선 순위에 따라 차별화된 서비스를 제공하는 동시에 네트워크 활용도를 보장함으로써 대역폭 보장 음성 및 비디오 데이터 스트림에 대해 지연 시간이 짧고 패킷 손실이 적은 서비스를 제공합니다.
네트워크 전체에서 트래픽 엔지니어링을 수행하기가 어렵기 때문에 실제 네트워킹 시나리오에서는 QoS 가 서비스 모델을 구분함으로써 이루어지는 경우가 많습니다.
Diff-Serv 의 기본 메커니즘은 비즈니스의 서비스 품질 요구 사항에 따라 네트워크 가장자리의 비즈니스 범주에 비즈니스를 매핑하고 ToS 도메인에서 IP 패킷의 DS (서비스 구분) 필드를 사용하여 이러한 비즈니스를 고유하게 식별하는 것입니다. 그런 다음 백본 네트워크의 각 노드는 이 필드에 따라 다양한 비즈니스에 대해 사전 설정된 서비스 정책을 적용하여 적절한 서비스 품질을 보장합니다.
Diff-Serv 의 서비스 품질 분류 및 태그 지정 메커니즘은 MPLS 의 태그 지정과 매우 유사합니다. 실제로 MPLS 기반 차별화 서비스는 DS 할당과 MPLS 의 레이블 할당 프로세스를 결합하여 수행됩니다.
기본 작업 흐름:
전통적인 라우팅 프로토콜 (OSPF,' 이슬람 국가' 등) 과 함께 말이죠. ), 1.LDP 각 LSR 에서 비즈니스 요구 사항이 있는 FEC 에 대한 라우팅 테이블 및 레이블 매핑 테이블을 설정합니다.
2. 입구 노드 Ingress 는 메시지를 수신하고, 3 계층 기능을 완료하고, 메시지가 속한 FEC 를 판단하고, 메시지에 태그를 지정하여 MPLS 태그 메시지를 형성하고, 중간 노드 Transit； 에 전달합니다.
3. 메시지의 라벨과 라벨 전달 발표에 따라 전달한다. 태그 메시지는 어떠한 3 계층 처리도 하지 않는다.
4. 수출 노드의 그룹에서 라벨을 제거하고 후속 전달을 계속합니다.
MPLS 는 서비스 또는 애플리케이션이 아니라 실제로 터널 기술이며 레이블 스위칭 포워딩 및 네트워크 계층 라우팅 기술을 통합하는 라우팅 스위칭 기술 플랫폼입니다. 이 플랫폼은 다양한 고급 프로토콜 및 서비스를 지원할 뿐만 아니라 정보 전송의 보안을 어느 정도 보장합니다.
아키텍처
MPLS 프레임워크에서 다음을 수행합니다.
L 제어 평면은 연결되지 않은 서비스를 기반으로 하며 기존 IP 네트워크를 사용하여 구현됩니다.
L 전달 평면 (데이터 평면이라고도 함) 은 연결 지향적이며 ATM, 프레임 릴레이 등 2 계층 네트워크를 사용할 수 있습니다.
MPLS 는 짧은 길이 레이블을 사용하여 패킷을 캡슐화하여 데이터 평면을 빠르게 전달합니다.
제어 평면에서 MPLS 는 IP 네트워크의 강력하고 유연한 라우팅 기능을 갖추고 있어 다양한 새로운 애플리케이션의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
핵심 LSR 의 경우 레이블 그룹화만 전달 평면에서 전달해야 합니다.
LER 의 경우 전달 평면에는 전달 레이블 그룹뿐만 아니라 전달 IP 그룹도 필요합니다. 전자는 태그 전달을 사용하여 LFIB 를 게시하고, 후자는 기존 전달을 사용하여 FIB (전달 저장소) 를 게시합니다.
MPLS 및 라우팅 프로토콜
LDP 는 라우팅 전달 테이블을 사용하여 LSP 를 설정합니다.
LDP 홉이 LSP 를 설정할 때 LSR 의 라우팅 전달 발표에 있는 정보를 사용하여 다음 홉을 결정합니다. 라우팅 전달 발표의 정보는 일반적으로 IGP, BGP 등의 라우팅 프로토콜에 의해 수집됩니다. LDP 는 다양한 라우팅 프로토콜과 직접 연관되지 않고 간접적으로 라우팅 정보를 사용합니다.
기존 프로토콜을 확장하여 MPLS 태그 배포 지원
LDP 는 레이블 배포를 위한 프로토콜이지만 LDP 만이 유일한 레이블 배포 프로토콜은 아닙니다. MPLS 레이블 배포는 BGP, RSVP (자원 예약 프로토콜) 등의 기존 프로토콜을 확장하여 지원됩니다.
일부 라우팅 프로토콜을 확장하여 MPLS 응용 프로그램을 지원합니다.
MPLS 응용 프로그램에서는 일부 라우팅 프로토콜을 확장해야 할 수 있습니다. 예를 들어 MPLS 기반 VPN 애플리케이션은 BGP 를 확장하여 BGP 가 VPN 라우팅 정보를 전달할 수 있도록 해야 합니다. MPLS 기반 TE (트래픽 엔지니어링) 는 링크 상태 정보를 호스팅하기 위해 OSPF 또는 IS-IS 프로토콜을 확장해야 합니다.
LSPM: 물류 서비스 공급자 관리
동등한 클래스를 전달하다
MPLS 는 전달 방식이 같은 패킷을 전달 등가 클래스 FEC(Forwarding Equivalence Class) 라고 하는 분류 전달 기술로 분류합니다. 동일한 전달 등가 클래스를 가진 그룹화는 MPLS 네트워크에서 정확히 동일한 대우를 받습니다.
전달 등가 클래스의 분할은 매우 유연하며 소스 주소, 대상 주소, 소스 포트, 대상 포트, 프로토콜 유형, VPN 등의 조합이 될 수 있습니다. 예를 들어, 기존의 가장 긴 일치 알고리즘이 있는 IP 전달에서 동일한 대상 주소로 전달되는 모든 메시지는 전달 등가 클래스입니다.
라벨
레이블은 고정 길이 및 로컬 의미만 있는 짧은 식별자로 그룹이 속한 전달 등가 클래스 FEC 를 고유하게 식별합니다. 부하 공유와 같은 일부 경우에는 하나의 FEC 에 해당하는 레이블이 여러 개 있을 수 있지만 하나의 레이블은 하나의 FEC 만 나타낼 수 있습니다.
태그는 메시지 헤드에 의해 운반되며 토폴로지 정보는 포함되지 않고 부분적인 의미만 있습니다. 태그 길이는 4 바이트이며 패키지 구조는 1- 1 과 같습니다.
레이블 * * * 에는 네 개의 필드가 있습니다.
L 레이블: 20 비트, 레이블 값 필드, 전달 포인터;
L exp: 3 비트, 실험용으로 예약되어 현재 COS (서비스 수준) 로 사용되고 있습니다.
L s: 1 비트, 스택 맨 아래 id. MPLS 는 레이블 계층, 즉 다중 레이블을 지원합니다. S 값이 1 이면 가장 낮은 태그입니다.
L TTL: 8 비트로 IP 패킷에 있는 TTL (수명) 의 의미와 동일합니다.
태그는 ATM 의 VPI/VCI 및 프레임 릴레이의 DLCI 와 유사하며 연결 식별자입니다.
L 링크 계층 프로토콜에 ATM 의 VPI/VCI 또는 프레임 릴레이에 대한 DLCI 와 같은 레이블 도메인이 있는 경우 레이블이 이러한 도메인에 캡슐화됩니다.
L 링크 계층 프로토콜에 레이블 필드가 없는 경우 레이블은 링크 계층과 IP 계층 사이의 버퍼 계층으로 캡슐화됩니다.
프레임 모드: 프레임 모드
셀 모드: 셀 모드
레이블 스위칭 라우터
LSR (label switched router) 은 모든 LSR 이 MPLS 프로토콜을 지원하는 MPLS 네트워크의 기본 요소입니다.
LSR 은 제어 장치와 전달 장치의 두 부분으로 구성됩니다.
L 제어 단위는 레이블 지정, 라우팅 선택, 레이블 전달 게시 작성, 레이블 교환 경로 작성 및 제거 등을 담당합니다.
L 전달 단위는 레이블 전달 게시에 따라 수신된 그룹화를 전달합니다.
라벨 발행 계약
레이블 게시 프로토콜은 MPLS 의 제어 프로토콜로, 기존 네트워크의 신호 프로토콜과 동등하며 FEC 분류, 레이블 배포, LSP 구축 및 유지 관리와 같은 일련의 작업을 담당합니다.
MPLS 는 다양한 레이블 게시 프로토콜을 사용할 수 있습니다.
L 에는 LDP (레이블 배포 프로토콜), Cr-LDP (제약 라우팅 레이블 배포 프로토콜) 와 같이 레이블 게시용으로 특별히 개발된 프로토콜이 포함되어 있습니다.
L 에는 BGP (경계 게이트웨이 프로토콜), RSVP (리소스 예약 프로토콜) 와 같은 확장 레이블 게시를 지원하는 기존 프로토콜도 포함되어 있습니다.
NE80E 는 위의 레이블 게시 프로토콜을 지원하며 수동 레이블 구성을 지원합니다.
레이블 교환 경로
해당 클래스가 MPLS 네트워크를 통과하는 경로를 LSP (레이블 교환 경로) 라고 합니다.
LSP 는 ATM 및 프레임 릴레이의 가상 회로와 기능적으로 동일하며 입구에서 출구로의 단방향 경로입니다. LSP 의 각 노드는 LSR 로 구성됩니다. 데이터 전송 방향에 따라 인접한 LSR 을 업스트림 LSR 및 다운스트림 LSR 이라고 합니다.
레이블 스위칭 경로 LSP 는 정적 LSP 와 동적 LSP 로 구분됩니다. 정적 LSP 는 관리자가 수동으로 구성하는 반면 동적 LSP 는 라우팅 프로토콜 및 레이블 게시 프로토콜에 의해 동적으로 생성됩니다.
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MPLS 도메인 가장자리에 있고 다른 사용자 네트워크에 연결된 LSR 을 에지 LSR, LER(Label Edge Router), 영역 내 LSR 을 코어 LSR 이라고 합니다. 코어 LSR 은 MPLS 를 지원하는 라우터이거나 ATM 스위치에서 업그레이드된 ATM LSR 일 수 있습니다. MPLS 도메인 내 LSR 간에는 MPLS 통신이 사용되고 MPLS 도메인 가장자리는 LER 에 의해 기존 IP 기술에 적응됩니다.
패킷이 표시된 후 일련의 LSR 로 구성된 레이블 교환 경로 LSP 전송을 따릅니다. 여기서 수신 노드 LER 은 포털이라고 하고, 송신 노드 LER 은 출구라고 하며, 중간 노드는 중계라고 합니다.
참고 정보
MPLS 에 대한 자세한 내용은 아래 문서를 참조하십시오.
RFC303 1: 멀티 프로토콜 레이블 스위칭 아키텍처
MPLS 응용 프로그램
ASIC 기술이 발전함에 따라 라우팅 조회 속도는 더 이상 네트워크 개발을 방해하는 병목 현상이 아닙니다. 따라서 MPLS 는 전달 속도를 높이는 데 더 이상 큰 장점이 없습니다.
MPLS 는 IP 네트워크의 강력한 3 계층 라우팅 기능과 기존의 2 계층 네트워크의 효율적인 전달 메커니즘을 결합하여 기존 2 계층 네트워크 전달 모드와 매우 유사한 전달 평면에서 연결 지향 전달 모드를 사용합니다. 이러한 기능을 통해 MPLS 는 IP 와 ATM, 프레임 릴레이 등 2 계층 네트워크를 원활하게 통합할 수 있습니다. 트래픽 엔지니어링, 가상 사설망, 서비스 품질 등의 어플리케이션에 더 나은 솔루션을 제공합니다.