MPLS Core Router מנחה: ד"ר ניסים צורי סטודנטיות: מיטל שבתאי אסנת קוטלר הפרוייקט עצמו פוצל לשני פרוייקטים נפרדים מימוש נתב הקצה של הרשת הפרוייקט שלנו – כתיבת סימולציה לנתב פנימי ברשת MPLS מנחה: ד"ר ניסים צורי סטודנטיות: מיטל שבתאי אסנת קוטלר

מטרות הפרוטוקול הבאת המהירות של מיתוג בשכבה 2 לשכבה 3 תמיכה בטכנולוגיות שונות בשכבה 2 מימוש Traffic Engineering- מאפשר בקרה ושליטה בתעבורה על מנת לספק את צרכי המשתמשים העברת קול ווידאו על רשתות IP – מימוש QoS סיווג התעבורה בכניסה לרשת נתחיל בהקדמה ובהסבר תיאורטי על הפרוטוקול עצמו המוטיבציה לפרוטוקול: קול ווידיאו – רשת IP סטנדרטית לא תומכת ב QoS MPLS Core Router

MPLS KEY ACRONYMS Multi Protocol Label Switching MPLS Label Edge Router LER Label Switch Router LSR Label Switch Path LSP Forward Equivalence Class  FEC Multi – בין שכבה 2 ל3 ותומך בפרוטוקולים שונים משכבות מתחת LSP – מסלול קבוע מראש – צינור FEC – סיווג חבילות לClasses – משפיע על ה LSP שנבחר MPLS Core Router

הרעיון הבסיסי חבילות ממותגות ולא מנותבות – על בסיס תוויות התוויות נמצאות בכותרת החבילה פעולה בסיסית: נתב הקצה בכניסה (Ingress LER) "דוחף" את התווית לפני כותרת חבילת ה IP נתבי ה LSR (Core Router) מבצעים מיתוג לחבילה נתב הקצה ביציאה (Egress LER)מוציא את התווית טבלאות ההעברה נבנות ע"י פרוטוקולי הפצת תוויות ומתבססות על טבלאות IP כותרת – כותרת חדשה – מכילה תווית - יורחב בהמשך בניה לפי טבלאות IP – ע"י פרוטוקול הפצה שיורחב ע"י הזוג השני. – תהליך ראשוני המתבצע רק בבניית LSP MPLS Core Router

מהי תווית? מזהה ייחודי קצר ובגודל קבוע שמזהה FEC מסוים בעלת משמעות מקומית בלבד קיימים פרוטוקולים רבים שעובדים עם תוויות: ATM – VPI/VCI בתוך התא Frame Relay – DLCI בתוך ה Frame X25 – LCN ועוד... ישנה ב MPLS אפשרות ליצור "ערמת תוויות" ולעבוד עם כמה Domains של רשתות MPLS פרוטוקולים נוספים – פרוטוקולי מיתוג קיימים המקבילה לכולם – התווית ערמה – נותנת Scalabity – אפשרות להתרחבות MPLS Core Router

Shim Header כאשר נתב כניסה מעביר הודעה לרשת MPLS הוא "דוחף" Shim Header לפני כותרת ה IP ה – Shim Header נכנס בין שכבה 2 לשכבה 3 TCP UDP IP MPLS Ethernet IEEE 802.x ATM / FR Physical Layer MPLS Core Router

Shim Header Label Exp S TTL גודל הכותרת - 32 ביט MAC Header Shim Header IP Header Label Exp S TTL שדה לערמה – 0 Domain אחד 1 – יש יותר מתווית אחת בכותרת – כמה Domains גודל הכותרת - 32 ביט הכותרת מכילה: תווית, שדה לשימוש עתידי, שדה ל"ערמת תוויות", שדה Time To Live MPLS Core Router

LSP Label Switched Path בעקבות הקצאת התוויות מוקמים "מסלולים" בין נתבי קצה דרך הנתבים הפנימיים כל LSP מהווה חלק מעץ המכיל מסלולים מכל מקור ליעד מנגנוני הפצת התוויות בונים את עץ המסלולים תוך שימוש בטבלאות IP קיימות והודעות בקרה בחירת LSP מתבססת על טבלאות IP ב IP טהור הניתוב משתנה לכל חבילה – פה ההחלטה "רגעית" ומאז אותו מסלול המקבילה ל Virtual Path ב ATM MPLS Core Router

LSP IP packet 2 8 3 2 3 1 4 MPLS Core Router

LSP - ER Explicitly Routed ניתוב מקור- המקור קובע את הניתוב מראש מאפשר גמישות בהחלטות הניתוב בהתאם ל QoS שימושי בהעברת קול ווידאו עוזר לממש יכולות TE MPLS Core Router

LSP - ER In Label In Dest Out Label Out 4 ---------- 192.168 2 60 4 ---------- 192.168 2 60 4 ---------- 192.168 3 101 2 3 8 3 2 3 1 4 MPLS Core Router

נתב ה - Core מטרת הפרוייקט- ביצוע סימולציה של נתב ברשת MPLS (MPLS Core router) הסימולציה נכתבה בשפת C++ וכוללת מימוש פרוטוקול LDP וביצוע הניתוב (מיתוג) בפועל. MPLS Core Router

נתב ה - Core כל נתב שומר את טבלאות הניתוב הבאות: טבלת ניתוב IP טבלת ניתוב MPLS Port Next Hop Destination בסיסי נתונים בMPLS הכתובת ל Sockets Port Next Hop Label Out Label In MPLS Core Router

נתב ה - Core מבנה חבילת LDP: Label Source IP Dest IP Type 1 Byte 4 Byte 4 Byte 2 Byte Request – empty Reply – Label out 0- Request 1- Reply מבנה החבילות תואם להסביר בכללית ועל 2 סוגים בהמשך יוסבר על הפרוטוקול – אנחנו – רק 2 הודעות אלו MPLS Core Router

נתב ה - Core מבנה חבילת MPLS: Lower layers Shim header Upper layers 4 Byte 8 Byte Label Exp S TTL 8 Bit 1 Bit 3 Bit 20 Bit MPLS Core Router

נתב ה - Core התקשורת בין הנתבים מבוצעת דרך Sockets סוג התקשורת מבוסס UDP ההודעות מטופלות על פי סדר כניסתן לתור הודעות מבנה הרשת וטבלאות ה IP נקבעו מראש בתיאום בין שני הפרויקטים חלוקת החבילות לקבוצות FEC התבצעה על פי IP Prefix שיטת הקצאת התוויות תתבצע לפי Downstream to Upstream הרשת שמימשנו לא כוללת מספר Domain – ים, כלומר רמת ה – Label Stack לא תעלה על 1 MPLS Core Router

נתב ה - Core הסימולציה: נתב ה Core מאזין ל Socket ברגע שהתקבלה הודעה – מוכנסת לתור הודעות נכנסות ישנם שלושה תרחישים אפשריים: התקבלה בקשה להקצאת תווית (LDP Request) התקבלה תשובה להקצאת תווית (LDP Reply) התקבלה חבילת MPLS (בעלת תווית מוכרת) הנתב מטפל בחבילה בהתאם ומעביר אותה ליעד המתאים MPLS Core Router

נתב ה - Core קבלת הודעת LDP Request הנתב מחפש את כתובת היעד בטבלאות הניתוב שלו (טבלאות מבוססות IP) העברת הבקשה ל – Next Hop המתאים לאותו יעד הערה – פעולות הנתב מבוצעות תחת ההנחה שכל יעדי הניתוב הם מחוץ לרשת ה MPLS – כלומר רשת ה MPLS תהיה תמיד רשת מעבר MPLS Core Router

LDP Request 2 Request 192.168 Request 192.168 8 3 2 3 Request 192.168 4 192.168.X.X MPLS Core Router

נתב ה - Core הנתב מוסיף שורה חדשה בטבלאת ניתוב ה MPLS: קבלת הודעת LDP Reply הנתב מוסיף שורה חדשה בטבלאת ניתוב ה MPLS: התווית שהתקבלה מעודכנת כתוויות יציאה מוגרלת תווית פנויה מתוך מאגר תוויות - מעודכנת כתווית כניסה מעודכן פורט יציאה מתאים לפי החבילה שהתקבלה הנתב יוצר הודעת LDP Reply חדשה עם התווית שהוגרלה - "זאת התווית שאני מצפה לקבל בשליחת הודעה ליעד המבוקש" הנתב שולח את ההודעה לנתב ה Upstream שבדרך למקור הבקשה MPLS Core Router

LDP Reply 60 50 40 In Label In Dest Out Label Out 4 ---------- 192.168 2 60 2 In Label In Dest Out Label Out 2 50 192.168 3 40 60 8 3 2 50 3 In Label In Dest Out Label Out 8 60 192.168 3 50 40 1 In Label In Dest Out Label Out 1 40 192.168 4 ---------- 4 192.168.X.X MPLS Core Router

נתב ה - Core הנתב מוציא את התווית שקיבל בהודעה קבלת הודעת MPLS הנתב מוציא את התווית שקיבל בהודעה מחפש בטבלאות ניתוב ה MPLS את התווית ולפיה מעדכן תווית יציאה ופורט יציאה הנתב יוצא הודעת MPLS מעודכנת ושולח לנתב ה Downstream המתאים MPLS Core Router

חבילתMPLS LABEL SWITCHING LER LSR IP packet 32 IP packet 32 51 28 IP packet 28 MPLS Core Router

מימוש הסימולציה עד כה סימולציית הנתב מטפלת בתרחישים הבאים: ניהול התקשורת בין הנתבים טיפול בחבילת LDP מסוג Request / Reply טיפול בחבילת MPLS תוכניות להמשך: מימוש תור הודעות שילוב הפרוייקטים MPLS Core Router

סיכום פרוטוקול MPLS בא ליעל את ביצועי הרשת התעבורה ממותגת לפי תוויות ולא מנותבת לפי כתובת IP הסימולציה מדמה נתב Core ברשת MPLS מעביר הודעות LDP לבניית טבלאות ה MPLS משתמש בטבלאות אלה להעברת תעבורה על סמך התוויות בלבד MPLS Core Router

THE END MPLS Core Router