آموزش MPLS در روترهای سیسکو

آموزش MPLS در روترهای سیسکو

خوش اومدی به آموزش MPLS در روترهای سیسکو . در این مقاله با مفاهیم پایه‌ای آموزش MPLS آشنا می‌شوید. اگر با مفاهیم MPLS آشنا هستی ، برو به مقاله بعدی و با دستورات MPLS بیشتر آشنا شو. در این مقاله سعی می‌کنیم مفاهیم را با زبان ساده توضیح دهیم که برای همه قابل استفاده باشد.

پیش نیاز این مقاله آموزش MPLS در روترهای سیکسو  : قبل از یادگیری این مقاله باید مرور جامعی در مورد Routing سیسکو داشته باشید.

مطالبی که می‌آموزید:

IP Routing  به چه صورت است؟

پروتکل EIGRP چیست ؟

پروتکل ISIS چیست ؟

پروتکل OSPF چیست ؟

ویژگی های پایه ای MPLS

تکنولوژی هایی که از MPLS  استفاده می کنند.

حذف Overhead در روتر توسط MPLS

بررسی عملکرد روترها:

• قسمت Control Plane  روتر
• قسمت Data Plane روتر
• LSR و Edge LSR چیست ؟

مفاهیم آموزش MPLS در روترهای سیسکو :

در این مقاله در مورد ساختار MPLS که به چه صورت است ، روتر با MPLS چیکار می کند؟ چه تکنولوژی‌هایی از MPLS استفاده می‌کنند؟ Header mpls کجاست یا در 7 لایه شبکه کجا قرار دارد و غیره صحبت می‌کنیم.

حتما بخوانید >> پکت تریسر چیست و چه کاربردی دارد؟

IP Routing به چه صورت است ؟

همانطور که قبلا هم ذکر شد ، قبل شروع آموزش MPLS در روترهای سیسکو  باید با مفاهیم routing آشنا باشید. باید بدانیم که Traditional IP Routing چه بوده ؟ آیا MPLS تغییراتی در آن ایجاد کرده است؟ حتما می‌دانید که لایه 3 شبکه ، اطلاعات را تبادل می‌کند. در این قسمت روتر به تبادل اطلاعات مشغول است. روتر به روتر ( توسط پروتکل Routing ) اطلاعات را به یکدیگر یاد می‌دهند.

پروتکل‌هایی مانند EIGRP ، ISIS و OSPF  یک شمای کلی از شبکه را دارند. به دلیل اینکه از Link-State استفاده می‌کنند. در ادامه به طور مختصر این پروتکل‌ها را توضیح می‌دهیم.

برای مشاهده قیمت به روز تجهیزات شبکه سیسکو کلیک کنید

پروتکل EIGRP چیست؟

پروتکل EIGRP جز پروتکل‌های استاندارد سیسکو است و در برخی از تجهیزات سیسکو استفاده شده است. EIGRP زیر مجموعه پروتکل IGP است که بر سه دسته اصلی تقسیم می شوند: مورد اول : Distance-Vector  مورد دوم : Link-State  مورد سوم : Hybrid

ویژگی‌های پروتکل EIGRP :

• قدرت انتقال سریع اطلاعات بین روترها
• امکان انتقال فقط تغییرات جدول مسیریابی به جای کل جدول مسیریابی
• پشتیبانی از شماره پروتکل 88
• پشتیبانی از سیستم تایید هویت ، VLSM و حتی Load Balancing به صورت نامتقارن

پروتکل ISIS چیست ؟

پروتکل ISIS زیر مجموعه پروتکل‌های IGP است که مبتنی بر مسیریابی Link-State کار می‌کند. در مسیریابی Link-State روترها اطلاعات توپولوژی را با نزدیکترین همسایگان خود تبادل می‌کنند.

پروتکل OSPF چیست ؟

پروتکل OSPF هم مانند دو پروتکل قبلی مبتنی بر مسیریابی Link-State است که قادر به مدیریت ترافیک‌های پروتکل IP  می‌باشد.

سوالی که اینجا مطرح می‌شود این است ” وقتی یک بسته به روتر می‌رسد ، روتر چگونه تصمیم می‌گیرد که آن را ارسال کند؟ “

جواب : روتر به دو قسمت مهم توجه می‌کند ، اول آدرس مقصد را لازم دارد ، دوم جدول را بررسی می‌کند.

1. Packet Header : یک آدرس مبدا و یک آدرس مقصد دارد که روتر با آدرس مقصد کار دارد.
2. Local Routing Table : روتر به داخل Local Routing Table نگاه می‌کند و تصمیم گیری را براساس آن انجام می‌دهد. به این صورت که از کدام یک از اینترفیس‌ها اطلاعات را بیرون دهد؟مثلا از پورت 03 گیگ Pakcet را خارج می‌کند.

در Traditional Routing این Routingها به طور مستقل در هر روتر انجام می‌شود. که در شبکه به مبحث hop مربوط می‌شود.

در قالب یک مثال روش روتینگ را توضیح می‌دهیم:

فرض کنید در موقعیت روتر B قرار دارید. یک بسته (Packet) رسیده است. روتر B به IP خود نگاه می‌کند : 10.1.1.1

اگر به روزرسانی برای IP گرفته باشد شروع به کار می‌کند. برای اینکه بررسی کند که آپدیت جدیدی گرفته یا نه ، به Routing Table خود نگاه می‌کند. بله آپدیت جدیدی از روتر C دریافت کرده است. روتر C هم از روتر A آپدیت گرفته. روتر B بسته (Packet) را فوروارد می‌کند به روتر C و آن هم اطلاعات را به روتر A می‌رساند.

دوستان روش‌های متفاوتی برای انتقال داده آمده است مانند PBR , SR و غیره ولی تمام این روش ها براساس انتقال Packetها کار می‌کنند.

اگر به کانفیگ تجهیزات شبکه علاقمندی کلیک کن !

ویژگی‌های پایه‌ای MPLS :

MPLS دو مبحث مهم دارد : IP Routing  و CEF Switching (Cisco Express Forwarding)

mpls برای انتقال Packetها با Lable سر و کار دارد. توجه داشته باشیدکه mpls به خودی خود یک پروتکل نیست. mpls یک مکانیزم است. mpls به گونه‌ای طراحی شده که پروتکل‌های چندگانه لایه سوم را پشتیبانی کند. به طور کلی Lable یک mpls متناظر با یک IP Address و subnet است.

این مطلب را از دست ندهید >> آموزش کانفیگ سوئیچ سیسکو در ۱۱ مرحله

تکنولوژی‌هایی که از MPLS استفاده می کنند:

• Unicast and Multicast IP Routing
• VPN (Virtual Private Network)
• TE (Traffic engineering)
• QoS
• AToM

نکته : mpls در VPNها در لایه 3 فعالیت می‌کنند. حتما می‌دانید که VPN در لایه دوم هم فعالیت دارد. ولی تنظیمات MPLS  در VPN برای لایه سوم است.

حذف Overhead در روتر توسط MPLS

یکی دیگر از مزیت‌های MPLS ، کاهش Overhead در Core Router ها است. همچنین MPLS پروتکل NON IP را پشتیبانی می‌کند.

هر آنچه که باید در مورد رمز ارزها بدانید !

بررسی عملکرد روترها

همانطور که در روترها ، دو قسمت کلی به نام Control Plane و Data Plane داریم. در این قسمت یاد می‌گیرم که در هر کدام از این قسمت‌ها چه اطلاعاتی تبادل می‌شود:

قسمت Control Plane روتر :

در قسمت Control Plane ، ما پروتکل‌های مسیریابی رو داریم که وظیفه دارند اطلاعات را با همسایه خود تبادل کنند. در کنار پروتکل‌ها ، جدول IP و پروتکل برچسب‌ها هم وجود دارند که مشخص کننده مسیر و برچسب اطلاعات هستند.

قسمت Data Plane  روتر :

در محیط Data Plane دو قسمت FIB و LFIB رو داریم. FIB مختصر شده عبارت  Forwarding Information Base همچنین LFIB هم مختصر شده عبارت  Label Forwarding Information Base است. وظیفه Data Plane  گرفتن تمام اطلاعات از بخش Control Plane است. این بخش بر روی اطلاعات برچسب جدید قرار می‌دهد و اطلاعات جدید را به اینترفیس تحویل می‌دهد.

فیلم آنباکس انواع تجهیزات شبکه 

LSR و Edge LSR چیست ؟

LSR مختصر شده عبارت Label Switch Router  است. برای درک بهتر مفاهیم به تصویر بالا را بررسی بفرمایید. توجه کنید که LSR ها به دو دسته تقسیم می‌شوند: LSR  و  Edge LSR

Edge LSR  روترهای مرزی درون شبکه هستند. همان روترهای معمولی هستن ، فقط چون بر روی آنها تنظیمات MPLS انجام شده ، به آنها Edge LSR گفته می‌شود.

وظیفه LSR در شبکه چیست؟

LSRها یا کر روترها (Core Routers) وظیفه جابه جایی Label Packet را دارند.

وظیفه Edge LSR در شبکه چیست ؟

Edge LSR ها دو وظیفه دارند ، 1. جابه جایی Label Packet  و 2. جابه جایی IP Packet

در Control Plane و Data Plane روتر LSR چه اتفاقی می‌افتد؟

همانطور که می‌بینید اطلاعات وارد Control Plane میشه و از پروتکل‌های مسیریابی ، جدول مسیریابی و پروتکل برچسب گذاری عبور می‌کند. سپس وارد بخش Data Plane می‌شود. در قسمت Data  اطلاعات وارد  LFIB می‌شود. توجه کنید که اینجا FIB را نداریم. زیرا که وظیفه LSR فقط تغییر Label است.  دفت بفرمایید که چقدر Overhead  بر روی روترها کم است!

مثال معماری و عملکرد داخل LSR  را در تصویر بعدی مشاهده می‌کنید.

آموزش مرحله به مرحله پیکربندی روتر سیسکو

در این تصویر شاهد هستیم که اطلاعات با IP 10.0.0.0/8 و برچسب 24 وارد Control Plane شده است. توسط پروتکل OSPF  اطلاعات آماده عبور می‌شود و توسط LDP برچسب از 24 به 17 تغییر می‌یابد.

به بخش Data Plane توجه کنید. در این بخش فقط و فقط Label از 24 به 17 تغییر یافته است.

ساختار روتر‌های Edge LSR  :

همانطور که در تصاویر قبلی مشاهده کردید ، روتر Edge LSR نیمی در mpls است و نیمی هم در pure IP. پس روتر باید فعالیت‌های لازم برای هر دو اینها را انجام دهد. یعنی اگر Incoming IP Packet یا Incoming Labeled Packet به آن رسید ، کار هر دو را انجام دهد.

از دست ندهید >> تعمیر تجهیزات شبکه سیسکو

اندازه یک برچسب  MPLS چقدر است؟

اندازه یک برچسب (Lable) MPLS برابر چهار بایت است. یک بسته (Packet) می‌تواند چند برچسب (Lable) را در خود جای دهد. متناسب با سناریویی که در پیش رو دارید مثلا MPLS VPN  ، این ها می‌توانند حداقل دو برچسب را در خود جای دهند.

هر MPLS از 32 بیت برای نگهداری محتوا برچسب (Label) استفاده می‌کند. (به تصویر بالا دقت بفرمایید.)

• توجه کنید که فرمت label 32 بیت است ، خود label به میزان 20 بیت می‌باشد.
• 3 بیت برای Experimental field قرار دارد. این سه بیت به ما کمک می‌کند اطلاعات header IP رو در اینجا نگهداری کنیم.
• یک بیت برای bottom of stack وجود دارد. این یک بیت به ما نشان می‌دهد که این label آخرین label درون stack هست یا نه ، هنوز label دیگری وجود دارد. اگر میزان این بیت صفر باشد یعنی باز هم label وجود دارد و اگر یک باشد ، یعنی دیگر label وجود ندارد.
• 8 بیت هم برای TTL در نظر گرفته شده است.

وظیفه 4 بایت Label چیست؟

این چهار بایت وظیفه دارند مشخص کنند که این بسته (Packet) چه چیزی را با خود حمل می‌کند.

FEC چیست ؟

حروف اختصاری FEC مخفف شده عبارت Forwarding Equivalence Class  است. زمانی که یک  MPLS Label به یک مشخصه‌ای منتصب می‌شود.مثلاً یک IP به همراه Subnet خود (10.1.1.0/24) به یک Label 25 منتصب می‌شود. در اینجا (10.1.1.0/24) یک FEC است.

وظیفه LSR چیست ؟

وظیفه هر LSR مپ کردن (map) یک برچسب (label) به یک FEC است که به این کار Label Binding هم گفته می‌شود.

ساختار Frame-Mode MPLS 

همانطور که در تصویر می‌بینید یک Payload (یعنی اطلاعاتی که از لایه 7 تا لایه 4 آمده است.) در اینجا روتر lookup می‌کند و label را منتصب می‌کند. حالا label بین لایه 2 و 3 قرار می‌گیرد. دقت کنید که معمولا یک label  به هر بسته اختصاص می‌یابد ولی اگر label stack باشد ، می‌تواند چند تا label را هم جای دهد. مثل MPLS VPN که حداقل دارای دو Label است. MPLS TE هم دارای دو یا چندین label می‌باشد.

ساختار MPLS Label Stack 

به تصویر بالا دقت کنید ، label از بخش‌های متفاوتی تشکیل شده است. به وسط label ها نگاه کنید (TE Label – LDP Label – VPN Label) . اگر TE Label داشته باشیم به آن Outer Label می‌گوییم. زیرا که وقتی روتر به label می‌رسد اول TE Label را بررسی می‌کند. سپس به LDP Label و VPN Label می‌پردازد.

ساختار MPLS Label Stack 

عملیات MPLS Label 

یک LSR قادر است عملیات زیر را انجام دهد:

Insert (impose or push) : یک label یا یک stack of label را به بسته (Packet) اضافه می‌کند.

Label Swap : یک label را به label دیگری تغییر می‌دهد.

Remove (POP) : این دستور یک Label را از بسته من حذف می‌کند.

در تصویر بالا به خوبی این عملیات نشان داده شده است. یک IP از سمت چپ تصویر وارد روتر Edge Router می شود (10.1.1.1)  که این نماد عملیات Insert است. در قسمت بعدی (روتر وسط) یک label 23 به بسته اضافه می‌شود. روتر وسط عملیات Swap را انجام می دهد و label 25 را با  label 23 عوض می‌کند. در آخر هم که روتر سمت راست تصویر است ، وقتی بسته می خواهد از دامنه MPLS خارج شود ، label 25 را حذف می‌کند. در این قسمت هم عملیات Remove انجام شده است.

اپلیکیشن‌هایی که از MPLS استفاده می‌کنند:

• Unicast IP Routing
• Multicast IP Routing
• MPLS TE
• QoS
• MPLS VPNs
• AToM

سایت‌های شبکه دیده‌بان :

www.netdrco.com

www.networkdidehban.ir