Обзор
Поскольку пакеты в случае протокола сетевого уровня без установления соединения переносятся от одного маршрутизатора к другому, каждый из них совершенно независим в принятии решения переадресации. То есть, каждый маршрутизатор анализирует заголовок пакета и каждый маршрутизатор реализует алгоритм маршрутизации сетевого уровня. Маршрутизатор независимо выбирает следующий шаг для пакета, основываясь на результатах анализа его заголовка и результата работы маршрутного алгоритма. Заголовки пакета содержат значительно больше информации, чем нужно для выбора следующего шага. Выбирая следующий шаг можно, следовательно, выполнять две процедуры. Первая делит весь набор пакетов на классы FEC (Forwarding Equivalence Classes). Вторая ставит в соответствие каждому FEC следующий шаг маршрута. В той части, которая касается переадресации, разные пакеты, поставленные в соответствие определенному FEC, не различимы. Все пакеты, которые принадлежат определенному FEC, и которые отправлены из конкретного узла будут следовать одним и тем же путем (или в случае многомаршрутного протокола, они будут следовать через один и тот же набор путей, ассоциированный с FEC).
При обычной IP переадресации, маршрутизатор рассматривает два пакета принадлежащими к одному FEC, если существует адресный префикс X в таблицах маршрутизации маршрутизатора, такой что Х, соответствует каждому адресу места назначения. Когда пакет проходит через сеть, на каждом шагу пакет последовательно просматривается и ему присваивается FEC.
В MPLS присвоение пакету определенного FEC делается только раз, когда пакет входит в сеть. FEC, к которому приписан пакет, кодируется, как код фиксированной длины, называемый меткой. Когда пакет переадресуется на следующем шагу, метка посылается вместе с ним, так что пакеты оказываются помечены, до того, как будут переадресованы.
При последующих шагах не производится никакого анализа заголовков пакетов сетевого уровня. Здесь для индексации следующего шага и новой метки используется присвоенная ему на входе метка. Старая метка замещается новой и пакет переадресуется в следующий узел.
В парадигме переадресации MPLS, поскольку пакет приписан определенному FEC, никакого последующего анализа заголовков в маршрутизаторах по пути следования не производится, а переадресация управляется исключительно на основе меток. Это имеет много преимуществ перед традиционной маршрутизацией на сетевом уровне.
- MPLS-переадресация может быть выполнена переключателями, которые способны осуществлять просмотр меток и их замещение, но не могут анализировать заголовки сетевого уровня (во всяком случае с достаточной скоростью).
- Так как пакет поставлен в соответствие определенному FEC, когда он входит в сеть, входной маршрутизатор может использовать при определении соответствия любую информацию, которую он имеет о пакете, даже если такая информация не может быть извлечена из заголовка сетевого уровня. Например, пакеты, приходящие через разные порты, могут быть связаны с разными FEC. Традиционная переадресация может рассматривать только информацию, которая транспортируется внутри пакета в его заголовке.
- Пакет, который входит в сеть через определенный маршрутизатор, может быть помечен иначе, чем такой же пакет, вошедший в сеть через другой маршрутизатор, и в результате решение о переадресации зависит от входного маршрутизатора и может быть легко осуществлено. Это не может быть сделано традиционной переадресацией, так как идентичность входного маршрутизатора не путешествует вместе с пакетом.
- Соображения, которые определяют то, как пакету ставится в соответствие FEC, могут становиться даже более сложными, без каких-либо последствий для маршрутизаторов, которые просто переадресуют помеченные пакеты.
- Иногда желательно заставить пакеты следовать определенным маршрутом, который выбран перед входом или во время входа пакета в сеть, вместо следования нормальному динамическому протоколу маршрутизации. Это может быть сделано в соответствии с разной политикой, или с привлечением техники управления трафиком. При традиционной переадресации это требует, чтобы пакет нес в себе информацию о маршруте, по которому он должен двигаться (маршрутизация отправителя). В MPLS, метка может использоваться для представления маршрута, так что идентичность маршрута не переносится вместе с пакетом.
Некоторые маршрутизаторы анализируют заголовок пакета сетевого уровня не только с целью выбора следующего шага, но и для определения приоритета и класса услуг. Они могут затем применить различные пороги отсева или графика обслуживания пакетов. MPLS допускает (но не требует) приоритетность или класс обслуживания, зависящие полностью или частично от метки. В этом случае, можно сказать, что метка представляет собой комбинацию FEC, приоритета или класса обслуживания. В MPLS "Multiprotocol" означает многопротокольный, так как его техника применима к любому протоколу сетевого уровня. В данном документе, однако, внимание сконцентрировано на использовании IP в качестве протокола сетевого уровня. Маршрутизатор, который поддерживает MPLS, называется "Label Switching Router", или LSR (маршрутизатором с коммутацией по меткам).
Обобщенный MPLS отличается от традиционного MPLS тем, что он поддерживает много типов коммутации, т.е., TDM, l -, волоконную коммутацию. Поддержка дополнительных видов коммутации вынуждают обобщенный протокол MPLS расширить некоторые базовые функции MPLS и, в некоторых случаях добавить определенные функции. Эти изменения и добавления оказывают влияние на то, как осуществляются запросы и транспортировка меток, как пересылаются сообщения об ошибках и как выполняется синхронизация на входе и на выходе.
В традиционном управлении трафиком MPLS (TE), каналы, через которые проходит LSP, могут содержать сегменты с разной кодировкой меток. Например, LSP может содержать каналы, соединяющие маршрутизаторы, каналы между маршрутизаторами и ATM-LSR, и каналы между ATM-LSR. Обобщенный MPLS осуществляет расширение функциональности путем включения каналов, где метка кодируется как временной домен, длина волны, или позиция в физическом пространстве. Также как и в традиционном MPLS TE, где не все LSR могут распознавать границы IP-пакетов (напр., ATM-LSR) при переадресации, обобщенный MPLS включает в себя поддержку LSR, которые не распознают границ IP-пакетов. В традиционном MPLS TE LSP, который транспортирует IP, должен начинаться и завершаться в маршрутизаторе. Обобщенный MPLS требует, чтобы LSP начинался и завершался в LSR того же типа. Кроме того, в обобщенном MPLS тип данных, который транспортируется через LSP, может включать в себя SONET/SDH, GE или 10Гбитный Ethernet. Эти изменения традиционного MPLS отражаются в механизме запроса и переноса меток, смотри разделы 3.1 и 3.2. Специальный случай l -переключения, называемого волновой коммутацией, описан в разделе 3.3.
Другим базовым отличием традиционного и не-PSC типа обобщенного LSP MPLS, является то, что полоса пропускания, выделяется для LSP дискретными порциями, смотри раздел 3.1.3. Заметим, что использование FA (Forwarding Adjacencies), смотри [MPLS-HIERARCHY], предоставляет механизм, который может улучшить использование полосы пропускания, когда выделение полосы осуществляется дискретным образом, а также механизм агрегатирования состояния переадресации, что может сократить требуемое число меток.
