Posts

MPLS چگونه کار می کند؟ – بخش یازدهم

با یک مقاله دیگه از سری مقالات MPLS در خدمت شما دوستان عزیز هستیم:

TTL Expiration :


زمانی که یک بسته label خورده با TTL 1 دست LSR می رسد LSR آنرا drop می کند و یک بسته ICMP با پیام time exceede به مبدا بسته ارسال می کند. رفتار نسبت به بسته label خورده که TTL آن صفر شده با رفتار نسبت به یک بسته IP که TTL آن صفر شده است یکسان است. هرچند که پیام ICMP بلافاصله به مبدا بسته ارسال نمی شود چون این امکان وجود دارد که LSR مسیر رسیدن به آدرس مبدا بسته IP را نداند. در نتیجه پیام ICMP را براساس LSP که بسته را روی آن دریافت کرده است ارسال می کند.
در تصویر زیر نحوی ارسال پیام ICMP به آدرس میدا بسته IP در یک شبکه IP نمایش داده شده است.

Image

در تصویر زیر نحوی ارسال پیام ICMP را براساس LSP به سمت مبدا بسته نمایش داده شده است.

Image

دلیل ارسال پیام ICMP براساس LSP مربوط به بسته که TTL آن منقضی شده است این است که LSR نمی داند چگونه پیام ICMP را به مبدا بسته برساند. یک نمونه آن در شبکه MPLS VPN ، روترهای P اطلاعی از اینکه پیام ICMP را چگونه به مبدا بسته ارسال کنند ندارد چون هیچ مسیری برای ارسال پیام ICMP به مبدا بسته ندارد.(به طور معمولا روترهای P مسیرهای VPN را در خود نگه داری نمی کنند) از این رو P Router پیام ICMP براساس LSP بسته ارسال می کند. زمانی که این پیام به انتهای LSP برسد می تواند به سمت مبدا بسته برگشت داده شود. در شبکه های MPLS VPN پیام ICMP توسط egress PE یا CE که به PE متصل است برگشت داده می شود چون این روترها مسیر درست به مبدا بسته را دارند.
در P Router جایی که TTL بسته منقضی می شود ضروری است که بداند که MPLS payload چیست. payload بسته توسط P Router چک می شود که بسته IPv4 یا IPv6 هست یا خیر . اگر بسته IPv4 یا IPv6 باشد پیام ICMP را برای آن ایجاد می کند و براساس LSP آنرا ارسال می کند. اما اگر payload بسته IPv4 یا IPv6 نبود P Router نمی تواند بسته ICMP برای آن ایجاد کند. بنابراین در همه حالت ها P router بسته را drop می کند و پیام ICMP تولید نمی کند غیر از حالت IPv4 یا IPv6. حالتی که LSR بسته با TTL منقضی را فقط drop می کند AToM است. MPLS payload در AToM یک فریم لایه دو است نه یک بسته IP ، از این رو اگر TTL یک بسته AToM در یک P Router منقضی شود تنها کاری که P Router می تواند نسبت به آن انجام دهد drop کردن آن است چون نمی تواند برای آن IP lookup انجام دهد. همچنین تنها در صورتی که P Router از نسخه های جدید IOS سیسکو (IOS که از IPv6 پستیبانی کند) استفاده کنند می توانند ICMP IPv6 تولید کنند و به مبدا بسته آنرا برگشت دهند در غیر اینصورت بسته را drop می کند.

MPLS MTU :


با (Maximum transmission unit (MTU به عنوان یک پارامتر در دنیای IP آشنا هستید. MTU حداکثر سایز یک بسته IP را که امکان ارسال آن بدون تکه تکه کردن وجود دارد را مشخص می کند. در شبکه MPLS نیز یک MTU مشخص برای بسته های label خورده وجود دارد. در یک شبکه MPLS که روی یک شبکه IPv4 اجرا شده است هر بسته IPv4 یک یا چند label دارد که باعث می شود که بسته های label خورده از بسته های IP کمی بزرگتر باشند. چون برای هر label ، 4 بایت به بسته اضافه می شود بنابراین اگر n تعداد label ها باشد مقدار n*4 به سایز بسته زمانی که label می خورد اضافه می شود.
دستور MTU در اینترفیس مشخص می کند که یک بسته می تواند حداکثر چه سایزی داشته باشد و بدون تکه تکه کردن بتواند در data link ارسال شود. در Ethernet به صورت پیش فرض مقدار MTU برابر 1500 است. به هر حال زمانی که label به تعداد n به بسته اضافه می شود و سایز بسته به مقدار n*4 بایت افزایش پیدا می کند و باعث می شود که اندازه بسته از مقدار MTU مشخص شده بیشتر شود و بسته نیاز به تکه تکه شدن داشته باشد.
در IOS سیسکو با استفاده از دستور mpls mtu در اینترفیس مورد نظر خود می توانیم حداکثر اندازه بسته label خورده را مشخص کنیم. به طور مثال اگر بدانیم که بسته در هنگام ارسال در شبکه MPLS حداکثر دو عدد label خواهد داشت می توانیم با دستور بالا مقدار mtu را 1508 مشخص کنیم. در نتیجه همه بسته ها با حداکثر دو label می توانند بودن نیاز به تکه تکه شدن ارسال شوند. مقدار پیش فرض MPLS MTU با MTU اینترفیس برابر است.
در تصویر زیر نحوی تغییر MTU نمایش داده شده است:

Image

زمانی که بسته label می خورد به همان نسبت حجم آن افزایش پیدا می کند. اگر بسته IP از حداکثر میزان MTU استفاده کرده باشد در زمان ارسال با توجه به اینکه به بسته label می خورد حجم بسته کمی افزایش پیدا می کند. در نتیجه فریم لایه دو به یک فریم بزرگ تر تبدیل می شود و نیاز به تکه شدن دارد. به این فریم ها Baby Giant Frames گفته می شود.
به طور مثال در Ethernet : بسته می تواند که حداکثر 1500 بایت باشد و اگر بسته از کل 1500 بایت استفاده کرده باشد و label به آن اضافه شود. بسته برای ارسال کمی بزرگ می باشد. این امکان وجود دارد این چند بایت نادیده گرفته شود و بسته ارسال شود با اینکه اینکار با مشخصات Ethernet مطابقت ندارد و این بسته ها باید drop شوند. این کار تنها در صورتی امکان پذیر است که کلیه روترها و سوئیچ های در شبکه Ethernet امکان ارسال و دریافت بسته هایی با چند بایت بیشتر از حداکثر ظرفیت را MTU داشته باشند.
در Ethernet در LSR شما می توانید که MPLS MTU را برابر 1508 بایت قرار دهید که به شما اجازه می دهد بسته IP با سایز 1500 و حداکثر دو label داشته باشید. در این حالت اگر روتر این سایز از بسته را پشتیبانی نکند و یا یک سوئیچ در بین راه وجود داشته باشد بسته drop خواهد شد. در اینصورت با کم کردن MTU به 1492 قادر به ارسال بسته خواهید بود.
نکته : در برخی از نسخه های سیسکو شما نمی توانید MPLS MTU را از MTU اینترفیس بزرگتر در نظر بگیرد.
در سوئیچ می توان تغییراتی در MTU اعمال کرد که بتواند فریم های بزرگتر را حمل کند. در تصویر زیر نحوی فعال سازی jumbo Ethernet frames نمایش داده شده است.

Image

MPLS چگونه کار می کند؟ – بخش دهم

با یک مقاله دیگه از سری مقالات MPLS در خدمت شما دوستان عزیز هستیم:

Explicit NULL Label :


استفاده از implicit NULL label باعث افزایش بهره وری در ارسال بسته ها می شود. در این حالت بسته توسط LSR یکی مانده به اخر در یک LSP با یک label کمتر ارسال می شود. در کنار این label ، اطلاعات فیلد EXP نیز نگه داری می شود. زمانی که label حذف شود. فیلد EXP نیز به همراه آن حذف می شود. فیلد EXP برای مباحث (quality of service (QoS مورد استفاده قرار می گیرد و با حذف label این ویژگی همراه آن حذف می شود. در بعضی مواقع ما می خواهیم اطلاعات مربوط به QoS را داشته باشیم و همراه این اطلاعات بسته را تحویل egress LSR دهیم. در این حالت نمی توان از implicit NULL label استفاده کرد.
راه حل برای این مشکل استفاده explicit NULL label می باشد. در این روش egress LSR به همسایه های خود explicit NULL label را که دارای مقدار 0 است را اعلام می کند. سپس egress LSR بسته هایی با label 0 دریافت خواهد کرد. LSR با نگاه کردن به مقدار 0 و مقایسه آن با LFIB نمی تواند آنرا ارسال کند چون این مقدار می تواند به چند FEC اختصاص داده شده باشد. درنتیجه اینجا LSR فقط explicit NULL label را حذف می کند. بعد از اینکه explicit NULL label توسط LSR حذف شد یک lookup دیگر انجام می دهد اما مزیت آن وجود اطلاعات QoS در بسته دریافتی برای روتر می باشد. از اطلاعات EXP می توان برای QoS استفاده کرد یا در صورت داشتن چند label اطلاعات EXP را به label جدید که در بالای label stack قرار گرفته اضافه کرد.
نکته : مقدار explicit NULL label برای IPv6 مقدار 2 است.

Router Alert Label :


Router Alert label دارای مقدار 1 است. این label می تواند در هر جایی از label stack ، غیر پایین آن قرار بگیرد. در صورتی که این عدد در بالای lable stack باشد به LSR هشدار می دهد که این بسته نیاز به نگاه دقیق تر دارد. بنابراین این بسته مانند سایر بسته ها ارسال نمی شود و روی آن پردازش هایی انجام می گیرد. زمانی که این بسته بخواهد ارسال شود label 1 آن حذف می شود. سپس label بعدی آن در lable stack با جدول LFIB مقایسه می شود تا نحوی ارسال مشخص گردد سپس عملیات مورد نظر مانند (pop , swap , push) روی آن انجام می گیرد و مجدد label 1 را در بالای label stack قرار می دهد.
در تصویر زیر خروجی دستور debug mpls packet نمایش داده شده است که بسته دارای Router Alert label است :

Image

در تصویر بالا دو فرمت خروجی وجود دارد که label ها در هر دو نمونه از سمت چپ به راست یا همان بالا به پایین مرتب شده اند. نمونه اول که label ها با علامت اسلش از یکدیگر جدا شده اند فرمت قدیمی می باشد و فرمت دوم فرمت جدید می باشد.

OAM Alert Label :


Label با مقدار 14 به عنوان Operation and Maintenance (OAM) Alert label شناخته می شود. OAM برای تشخیص خطا و کنترل عملکرد مورد استفاده قرار می گیرد. بسته های OAM با بسته های نرمال کاربران تفاوت دارد. IOS سیسکو عملیات MPLS OAM را انجام می دهد اما از label 14 استفاده نمی کند.

Unreserved Labels :


غیر از label های 0 الی 15 از تمام label برای ارسال بسته ها می توانید استفاده کنید. با توجه به 20 بیتی بودن فیلد شماره label مقداری که می توان به عنوان label برای ارسال بسته ها استفاده کرد از 16 تا 1,048,575 می باشد. به صورت پیش فرض در IOS سیسکو از 16 تا 100000 به عنوان label استفاده می شود و این مقدار نیاز شما را برای شبکه های IGP تامین خواهد کرد. اما برای شبکه های BGP این مقدار قابل توجهی نیست و می توانید با دستور mpls label range min max این مقدار را تغییر دهید.
در تصویر زیر این تغییرات توسط دستور mpls label range نمایش داده شده است:

Image

 

TTL در بسته های Label خورده :


در هدر IP فیلد 8 بیتی با نام (Time To Live (TTL وجود دارد و با استفاده از آن طول عمر مجاز بسته در شبکه مشخص می شود. زمانی که یک بسته ارسال می شود به طور معمول مقدار این فیلد 255 می باشد و به ازای عبور از هر hop در شبکه این یک واحد از این مقدار کم می شود و اگر مقدار به صفر برسد بسته drop می شود. در این صورت روتری که بسته با TTL 0 را drop کند یک پیام (Internet Control Message Protocol (ICMP با کد 0 و type 11 به مبدا بسته ارسال می کند. با معرفی MPLS ، به هدر بسته ها label اضافه شد. در اینجا مقدار TTL هدر IP در label stack کپی می شود تا مطمئن شویم که بسته برای همیشه در شبکه MPLS قرار نگیرد و طول عمر برای آن وجود داشته باشد.
نکته : در هنگامی که بسته بدون label می شود و یا از شبکه MPLS خارج می شود. مقدار TTL از label stack به هدر IP کپی می شود.

رفتار TTL در بسته های label خورده :


در MPLS ، استفاده از فیلد TTL مشابه فیلد TTL در هدر IP است. زمانی که یک بسته IP وارد شبکه MPLS می شود مانند ingress LSR که به عنوان ورودی به شبکه MPLS محسوب می شود مقدار TTLدر هدر IP بعد از کسر یک واحد به عنوان MPLS TTL برای آن بسته در نظر گرفته می شود. Label در egress LSR حذف می شود و هدر IP مجدد مورد استفاده قرار می گیرد در اینجا نیز مقدار MPLS TTL بسته بعد از کسر یک واحد در فیلد TTL در هدر IP کپی می شود. در IOS سیسکو ، برای حفاظت از routing loop احتمالی مقدار TTL هدر IP را با MPLS TTL مقایسه می کند و اگر مقدار MPLS TTL از TTL هدر IP بزرگتر بود آنرا کپی نمی کند.
در تصویر زیر نحوی تغییرات TTL در شبکه MPLS نمایش داده شده است :

Image

 

رفتار TTL در Label-to-Label :


اگر عمل swap برای یک بسته label خورده در LSR در نظر گرفته شود مقدار TTL یک واحد کم شده و مقدار آن در label جدید قرار می گیرد. اگر یک یا چند label به یک بسته push شود از مقدار TTL یک واحد کم شده و مقدار آن برای label که جایگزین شده و label های جدید در نظر گرفته می شود. اگر یک label را pop کنیم از TTL آن یک واحد کم شده و مقدار آن در label که بالای label stack قرار می گردید کپی می شود مگر اینکه مقدار TTL از TTL این label بزرگتر باشد که در این حالت کپی انجام نمی شود.
در تصویر زیر تغییر TTL را در عملیات های pop ، push و swap نشان داده شده است :

Image

نکته : intermediate LSR یا همان LSR های میانی تنها مقدار TTL را در label بالای label stack تغییر می دهند و نمی توانند TTL هدر IP یا TTL مربوط به label های پایین label stack را تغییر دهند.
نکته : رفتار و عملکرد TTL را که در اینجا توضیح داده شد در IOS سیسکو TTL operation نامیده می شود.