MPLS


النظري الاصدار1 الجزء 1 …
التقينا تقنية MPLS بهدف التعرف على هذه التقنيتة الحديثة التي لاتعتمد على الطريقة التقليدية في توجيه Packets فسرد الينا قصته: انا اسمي الكامل Multiprotocol Lable Switching وكانت الفكره الاولى خاصه لشركة سيسكو بالاسم القديم Tag Switching ومع مرور الزمن اصبحت للجميع مستخدما LABLE SWITCHING . وعملي هو القيام بربط الشبكات في WAN مثلي مثل FRAME RELAY و ATM بل افضل لكون FR و ATM بتعمل في الطبقة الثانية اما انا اتمتع بموقعي بالمنطقة الوسطى اي مابين الطبقة الثانية L2 HEADER والطبقة الثالثة L3 HEADER اي احشر نفسي بالوسط وبتالي يقال على اني اعمل في الطبقة الثانية والنصف . طيب ممكن توضح ماهو الــ Lable ووضعيته مابين الطبقتين وكم طوله ومكوناته؟ بالنظر للشكل 1 سوف تتضح الصوره حيث تبين طوله الـ Lable هو 32bit فقط : تم تقسيمها الى Lable = 20bit و EXP=3bit تستخدم لتبين نوع الخدمة اي انها تؤدي مهمام QoS وقيمتها اكيد بتكون من 0 الى 7 حسب نوع الخدمة المميزه CoS و S= 1 وهذا بيعطعي احتمالين فقط اما 1 اللذي بيعني انها البطاقة الاخيره او 0 والتي بتعني انها ليست البطاقة الاخيره واخيرا TTL=8bit بتستخدم لمنع Loop حيث يتم نقصان 1 من قيمتها في كل مره حتى يتم الوصول الى رقم 0 

 

 



الشكل رقم (1)


ومن الشكل اعلاه ايضا يبين اني اتمتع بمميزات و بخصائص الطبقتين اي الطبقة الثانية والطبقة الثالثة معا وعادة اشبه ظهوري بظهور SWITCH LAYER 3 الذي برضه بيستفاد من خصائص ومميزات الطبقة الثانية والثالثة و بالتالي فان اهميتي تتزايد لكوني عندي المقدره بالتعامل مع الشبكات بالطبقة الثانية مثل Ethernet,HDLC,PPP,Frame Relay& ATM وكذا شبكات طبقة الثالثة مثل IP و IPV6 نعم فعملي في الطبقة الثانية (اي تبديل Lables ) مشابه لشباكات الطبقة الثانية مثل FR حيث يستخدم DLCI وكذا الــ ATM التي تستخدم VPI/VCI.. فانا اقوم بالتوجيه على اساس محلي للـ Lable اي ادخل SWITCH بــرقم Lable واخرج منه بــ رقم Lable !! طبعا وفي حالة الحواف اما ان احقن Lable او انزع Lable وطبعا تقنيتي تستخدم CEF Table بالاضافة الى الـ Lable فتصل Packets بسرعة اكبر من استخدام الطريقة التقليدية Switching technology المعتمدة على التوجيه بالبحث عن IP DESTINATION وذلك باخذ المعلومات من ROUTING TABLE وباتالي وفرنا تعقيدات و مشاكل Routing Table .. طبعا السرعة ليست الهدف فقط بل اتمتع بمميزات كثيره ومهمة اخري سوف تتضح الصوره اكثر لاحقا..

 

هل بالامكان توضيح للطريقة التقليدية للتوجيه ؟

نعم فطريقة توجيه Packets في الشبكة بالطريقة التقليدية تتم عن طريق مايسمى بــ Switching technology والتي بدورها تظم ثلاث آليات وهي :
1- SWITCHING PROCESS:
وقيها يقوم الروتر بالتحقق من كل باكيت ويرسلها إلى وجهتها المطلوبة وهي تتطلب جهد كبير من المعالج وبكلام آخر FULL LOOKUP AT EVERY PACKET
2- FAST SWITCHING :
فهي تقوم بنفس الآلية الأولى ولكنها تمتاز بعدم تكرار عمليه البحث لجهة او جهازتم البحث عليه مسبقا .
3- Cisco Express Forwarding :
وطبعا سيسكو كعادتها تحب التميز فوجدت هذه الطريقه الجديدة وهي الطريقة الثالثة وتسمى CEF وباختصار نقول أن هذه الطريقة تخلق صوره من ROUTING TABLE -RIB
وتسميه FIB TABLE
وتخلق نسخه من MAC Tabel وتسميه ADJ. TABEL ليتم التعامل بصوره سريعة ..

كيف يتم توزيع مهام الراوتر داخل شبكة : MPLS ؟

في شبكة MPLS تختلف مهمة الروتر اذا كان موجود داخل الغيمة او على حافة الغيمة كما بالشكل ادناه فاذا كان وسط الغيمة يسمى LSR- LABEL SWICH ROUTER  او PROVIDER -P و مهمته استبدال قيمة او رقم Lable اثناء مروره علىROUTER وتطلق على هذه العملية SWAP. اما اذا كان الروتر بالحافة Edge LABEL SWICH ROUTER -ELSR او PROVIDER Edge -PE فاما يحقن (يضاف) Lable او ينزع منه lable .
الشكل رقم (2)

فماهي النظره العامة لشبكة MPLS ?
ممكن القول ان أهم المكونات لشبكة ال MPLS هي :
1- بروتوكولات IGP :Core Routing Protocol يتم تشغيل برتوكولات مثل OSPF,ISIS في الأجهزة .
LSRs MPLS Label – 2 وقد تم توضيحه أعلاه .
3 – التغليف Encapsulation Of MPLS Label وذلك بوضع ال Label مابين الطبقتين L3 و L2 كما هو موضح بالشكل رقم 1.
Forwarding Equivalence Class – FEC – 4   تعني مجموعة ال Packets التي تأخذ نفس الطريق للوصول إلى ال Destination وتعامل بنفس الطريقة فمثلا destination subnet ممكن أن يطابق FEC . و FEC ممكن أن تعتمد على : IP ToS bits, IP protocol ID, port numbers, etc ولتوضيح CEF ننظر إلى الشكل 3.
هنا الشكل رقم (3)

5-بروتوكول .)Label Distribution Protocol (LDP LDP بروتوكول لتوزيع LABEL وهو يدعم البروتوكول القديم الخاص بسيسكو TDP -Tag Distribution .
6- Protocol MPLS Applications related
 Protocols:MP-M 6 ..BGP,RSVP..etc
بالإضافة لبروتوكولات التوزيع أعلاه تستخدم شبكة ال MPLS بروتوكولات أخرى مثل بروتوكول للحفاظ على الموارد والنطاق الترددي RSV .

Control Plane and Forward (Data) Plane :
يقسم ال MPLS إلى قسمين الأول الخاص بالتحكم يطلق عليه Control Plane والقسم الآخر الخاص بالتوجيه و يسمى Forward Plane أو Data Plane وذلك كما هو مبين بالشكل رقم 4 .

: 1:- القسم الأول ) العلوي بالشكل( ويسمى بال :CONTROL PLANE و كما هو موضح بالشكل رقم 4 نلاحظ وجود IP Routing Tabel (RIB ) , IP Routing Protocol .) (IGP,BGP..), and Label   Information Base(LIB فال Routing Protocol هو المسئول على بناء
IP Routing Table or Routing Information Base RIB
وبالتالي سوف يتم تخليق وصيانة وإصلاح البرتوكولات OSPF, RIP version 2, EIGRP or BGP .
مع ملاحظة بروتوكول ) Label Distribution Protocol (LDP (هو برتوكول مهم لتخليق وصيانة وتوزيع MPLS labels و binds .prefix information to labels وهناك أيضا خيارات أو بروتوكولات أخرى لتخليق أو المساهمة في تبادل ال label وهي Tag Distribution Protocol (TDP), BGP, and RSVP ويحتاج LDP إلى تخليق Label مع Binding FEC و يقوم ال LDP بتوزيع ال LABEL إلى الجيران و تبديل ال Label بصوره متناسقة وملائمة ..Swapping Label 2:

هنا الشكل رقم 4 2: والقسم الثاني بال Forwarding Plane OR : Data Plane
وبالعودة إلى الشكل رقم 4 أيضا سيتبين انه بناء على المعلومات المخلقة في Control Plane يتم بناء ال
Forwarding Information Base (FIB ( و Label Forwarding Information Base (LFIB( وذلك بناء على إعداداتنا لل .MPLS وللتوضيح أكثر أقول إن Edge LSR عادة ما يقع مابين Edge Customer و ال LSR وهو أما أن يقوم بحقن ( إضافة) ال Label وفي هذه الحالة يطلق عليه Push ليبدأ التوجيه باستخدام Label أو يتم نزع ال Label من ال Packet وهذه العملية يطلق عليها POP ليتم توجيها باستخدام IP DESTINATION أي UNLABEL والشكل 5 يوضح ذلك: الشكل رقم ) 4(. 40
هنا الشكل رقم 5

ما في حالة LSR=P فتتم عملية التبديل لل LABEL وهذه العملية تسمى بال SWAP وهذا موضح بالشكل ) 5( تبديل Label 20 ب Label 22 والشكل رقم ) 2 ( حيث يتم مثلا تبديل من Label 22 إلى . Label 1


Label Distribution and Management Label Advertisement Mode:
بالنظر للشكل رقم 6 يتبين انه تم فك الارتباط مابين اتجاه سريان ال Packet واتجاه Routing update أي ان اتجاه ال Traffic لل Subnet 81.62.10.0 تسير من الأعلى إلى الأسفل من
 Upstream Router R2and R3 ) ( إلى Downstream Router (R1 ( وهنا يمكن أن تشبه ذلك بسريان مياه النهر من أعلى المنبع إلى أسفل المصب.أما Routing update تتجه من R1 إلى R2 ثم R3 فالراوتر يعلن معرفته بالمسار التالي..

هنا الشكل رقم 6 

هناك طريقان لل Label Advertisement في الشبكة :
الطريقة الأولى .Downstream Unsolicited :
وهذا يحدث عندما يعلن ال LSR عن ال labels الى الجبيران بصوره اليه أي بدونLabel Request message
اما الطريقة الثانية Downstream on-demeand:
وهذا يحدث عندما ال upstream LSR يستخدم Label Request message أي يطلب label من جيرانه ال )Downstream

ملاحظه :
1- بهذا ممكن القول اننا دخلنا عالم MPLS ولكن لازلنا في بداية دراسة هذه التقنية وبالتالي المشوار لازال طويل فانتظروا بقية الاجزاء …
2 – تم تحديث هذا المقال , بعد ان قمت بنشره مسبقا في المجلة الالكترونية NETWORKSET في العدد يوليو 2011م.

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s