MPLS:

v • d • m	Suite di protocolli Internet
Livello applicazioni	DHCP, HTTP, HTTPS , SMTP, POP3, IMAP, FTP, SFTP, DNS, SSH, IRC, SNMP, SIP, RTSP, Rsync, Telnet, HSRP, BitTorrent, RTP, SysLog, VoIP,...
Livello di trasporto	TCP, UDP, SCTP, DCCP ...
Livello di internetworking	IPv4, IPv6, ICMP, BGP, MPLS, OSPF, RIP, IGRP, IGMP,IPsec...
Livello di collegamento	Ethernet, WiFi, PPP, Token ring, ARP, ATM, FDDI, LLC, SLIP, WiMAX, HSDPA ...
Livello fisico	Doppino, Fibra ottica, Cavo coassiale, Codifica Manchester, Codifica 4B/5B, Cavi elettrici, ...

Multi Protocol Label Switching (MPLS), è una tecnologia standardizzata dall’Internet Engineering Task Force, per reti IP che permette di instradare flussi di traffico tra origine (Ingress Node) e destinazione (Egress Node) tramite l’utilizzo di identificativi (label) tra coppie di router adiacenti ed operazioni semplici sulle etichette stesse.

Caratteristiche

MPLS prevede che preventivamente all’utilizzo delle label per inoltrare il traffico, il percorso, detto Label Switched Path, debba essere valido ed instaurabile. Tutti i nodi interessati devono poter concordare la sequenza di identificativi da utilizzare hop-by-hop. Nella variante MPLS-Traffic Engineering viene inoltre controllata la congruità tra capacità disponibile tra origine e destinazione e la capacità richiesta.

MPLS è una tecnologia d’ausilio all’instradamento IP che, invece di richiedere a ciascun nodo di controllare la propria tabella di routing per stabilire l’interfaccia d’uscita del traffico, permette di stabilire, controllando la label d’ingresso, quali siano le label e l'interfaccia d’uscita per il traffico. Dato che MPLS aggiunge una nuova intestazione al traffico IP e lo invia al nodo adiacente secondo il livello due della pila ISO/OSI, viene spesso definito protocollo di livello 2,5.

Il comportamento di MPLS è analogo a quello di tecnologie di rete quali Frame Relay ed ATM, ma non richiede un livello 2 dedicato. Rispetto ad ATM inoltre, non impone una dimensione fissa e piccola in cui l’unità di informazione debba essere frammentata, ovvero 48 byte utili che con l’header diventano 53 byte di cella. Diversamente da ATM, però, non possiede classi a garanzia di servizio quali il Costant Bit-Rate, che permette alle reti ATM di emulare circuiti trasmissivi su reti a celle.

MPLS è anche il protocollo su cui sono stati costruiti MPLS-TE (Traffic Engineering), VPLS (Virtual Private Lan Service), MPLS Pseudowire (Layer 2 over MPLS) e le MP-BGP VPN.

L’idea di associare ad un flusso origine-destinazione una rappresentazione più semplice, era già presente in proposte di Ipsilon Network (ma per trasportare IP su reti ATM) e Cisco Systems (con il proprio Cisco Express Forwarding, ancora oggi prerequisito per MPLS, ed il tag-switching).

I requisiti di MPLS

Dovendo associare flussi a percorsi, MPLS richiede che esista un protocollo di routing interno che generi in modo unico il percorso, e che altresì fornisca la vista topologica della rete su cui opera.

All’interno dell’Autonomous System (AS) è necessaria e sufficiente l'adozione di un protocollo di routing interno e di un protocollo di distribuzione delle label. Nel caso di comunicazione da AS ad AS invece, vengono utilizzate speciali estensioni a BGP per segnalare oltre che blocchi IP anche label MPLS. Nel caso di protocolli interni di tipo Link State, che seguono l’algoritmo di Dijkstra per i cammini minimi, è possibile scegliere le metriche d’arco che l’IGP utilizza normalmente, oppure aggiungere alle metriche esistenti, metriche specifiche per il calcolo degli shortest-path per MPLS.

La presenza di percorsi multipli di ugual peso (ECMP, Equal Cost MultiPath) è trattata in modo specifico dai vari fornitori di tecnologia, ma in generale si può supporre che venga utilizzato almeno un percorso tra quelli disponibili.

Affinché il router sorgente possa ottenere dal router di destinazione l’instaurazione “all’indietro” della sequenza di label sul percorso, è necessario che sia disponibile nell’AS il protocollo di distribuzione delle label (LDP) e per MPLS-TE il protocollo RSVP con le estensioni per Traffic-Engineering.

Come funziona

MPLS definisce un nuovo header, a 32 bit che viene preposto alla trama IP o di livello 2 che deve essere trasportata sul path. L’header è composto da 20 bit riservati per la label, 3 bit di priorità (noti nelle prime versioni anche come experimental bits), 1 bit per indicare se oltre alla prima label ne esistano altre successive (bit di stack), 8 bit per il time to live.

Il router di Ingress (detto anche Label Egde Router, LER) impone questo header al traffico associabile al Label Switched Path e lo inoltra sulla interfaccia d’uscita che appartiene al percorso identificato. I nodi intermedi (detti anche Label Switching Router, LSR) ricevono la trama ed effettuano lo scambio di label transitando il traffico tra le loro interfacce d’ingresso e d’uscita. Il router di Egress riceve il traffico con l’header MPLS imposto dal penultimo router e lo toglie, scegliendo quindi dalla propria tabella di routing IP la destinazione finale.

Il router di ingresso quindi impone (Push) l’header, i router intermedi scambiano (Swap) le label ed il router di uscita toglie (Pop) l’header MPLS.

Dato che è possibile definire una gerarchia di header (tramite il bit di stack), esiste anche la possibilità che il penultimo hop possa rimuovere la label più esterna in alcuni casi specifici. Questo è chiamato Penultimate-Hop-Popping, PHP.

Tipi di Label Switched Paths (LSP)

In generale, identificato il percorso tramite la selezione del percorso minimo tra origine e destinazione (tramite le normali metriche IGP o tramite metriche ad hoc), MPLS permette che il traffico ad esso associato possa venire inoltrato lungo il cammino tramite labels.

E’ possibile avere maggior granularità sul controllo del percorso stesso tramite mpls traffic engineering. In questo caso, i percorsi su cui costruire le classi di equivalenza sono fondamentalmente di due tipi: impliciti (con o senza nodi imposti in modo lasco, loose, o forte, strict) o espliciti (l’intero percorso è specificato hop by hop). Nel caso di percorsi impliciti vengono utilizzate le metriche fornite dalle estensioni per MPLS del protocollo di routing sottostante (come IS-IS o OSPF) che eventualmente possono essere specifiche per MPLS e quindi diverse dalle metriche d’arco impostate per il solo routing.

E’ data la facoltà all’operatore di rete di definire inoltre attraverso quali nodi comunque un percorso debba passare e la forza del vincolo imposto. E’ utile notare che in mancanza di tecniche di Operation, Administration and Maintenance (OAM) intrinseche in MPLS qualora un arco o un nodo fallisca, l’abbattimento dell’LSP sarà generato da un cambio della topologia fornita dall’IGP.

Per ovviare ai tempi di ri-convergenza dell’IGP e garantire la protezione del traffico è stato offerta la possibilità di garantire che un percorso principale possa essere protetto da un percorso secondario, preinstallato in rete alla creazione del primo definito di Fast-Reroute (FRR). MPLS-FRR garantisce che qualora il percorso principale fallisca il traffico venga portato sulla protezione con tempi paragonabili alla ri-convergenza di tecnologie come SDH, quindi sotto i 50 millisecondi.

Infine, nel calcolo dei percorsi di backup è stata aggiunta la possibilità di definire gruppi di rischio condivisi. Ad esempio qualora più link condividano la medesima tratta in fibra ottica il rischio che falliscano assieme è rappresentabile nel sistema di scelta dei percorsi alternativi.

Evoluzioni di MPLS

MPLS, nato principalmente per garantire alte performance di inoltro del traffico, sia IP che di livello 2, è stato oggetto di estensioni per garantire la creazione di percorsi anche su reti non nativamente IP, quali reti SDH e WDM. In questa forma è noto come Generalized MPLS o G-MPLS. Il concetto di label è stato ampliato includendo anche identificativi di diverso tipo, quali l’associazione a numero di timeslot in trama SDH oppure frequenze di wavelenght per i sistemi WDM.

MPLS interagisce con la rete in modo forte, e non sempre le scelte da compiere per la creazione dei cammini sono semplici o rappresentabili semplicemente da metriche d’arco. Per questa ragione una estensione ad MPLS è nella direzione del Path Computation Element, su cui sgravare l’onere del costo computazionale della ricerca e generazione dei percorsi migliori.

Voci correlate

Collegamenti esterni

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