MPLS Protokolü servis sağlayıcıların yoğun olarak kullandığı ve bir çok tipte network hizmeti sunduğu protokoller bütünüdür. Bir çok kurumsal şirket ve şubeleri bulunan holding ve bankalar gibi kuruluşların artık yoğun olarak bir çok servis sağlayıcıdan satın aldığı hizmet haline gelmiştir. Bu kadar çok telaffuz edilip ve şirketlerin internet erişimi için servis sağlayıcılar ile birinci dereceden muhattap olduğu bu protokole genel olarak açıklık getirmek ve tecrübelerimi paylaşmak istedim.
MPLS Protokolü OSI hiyerarşi modelinde 2. ve 3. katman arasında yer alır. İlerleyen zamanla beraber ağlarda artan kullanıcı sayılarına istinaden, ağlar üzerinde artan trafik hacmi daha yüksek bant genişliği ve hızlı iletim ihtiyacını beraberinde getirmiştir. Router’ların paket iletiminde routing tablosuna bakıp iletimi gerçekleştirmesi hem routerların yükünü arttırıyor hem de işlemlerin süresini uzatıyordu.
Bununla beraber ATM, Frame Relay veya Ethernet protokollerinin birlikte çalışması sistemde gecikmelere ve sorunlara sebep oluyordu. Tüm bunlara çözüm olarak 1997 yılında IEFT (Internet Engineering Task Force), MPLS protokolünü geliştirmeye başladı ve etiket anahtarlama iletim metodu ortaya çıkartıldı. İletim her IP paketi ya da ATM hücresinin başına eklenen etiketlerle gerçekleştirilmeye başlandı.
MPLS Protokolü detaylarını anlayabilmek için MPLS terminolojisini bilmenizde fayda var.
MPLS Terminolojisi ve MPLS Etiket Bilgilerinin Anlaşılması
Label (Etiket) 4 byte uzunluğunda, yerel önem taşıyan bir tanımlayıcıdır, bu tanımlayıcı Forwarding Equivalence Class’ı belirler. 2.katman ve 3.katman arasına yerleşen bu 4 bytelik bu etiketin içinde;
20bit Label (Etiket) ; Label değerini belirtir.
3bit TC; Başlangıçta deneysel amaçlarla ayrılmıştır, günümüzde Class of Service alanı olarak kullanılmaktadır. (RFC 5462 )
1bit S; Bottom of Stack (Alt Yığın) biti olarak anılır, 1 değeri için etiketin bittiğini, 0 değeri için arkasından başka bir Label (etiket) daha geldiğini belirtir.
Aşağıda yer alan örnekte MPLS VPN paketi için iki farklı etiketin “S” değerleri görünmektedir.
MPLS VPN Etiketi
Forwarding Equivalence Class (FEC) (Denklik Yönlendirme Sınıfıları);
Aynı rotadan yönlendirilen benzer işlem gören paketlerin bütününe verilen isim.
MPLS Label Switch Router (LSR) (Etiket Anahtarlama ve Yönlendirme);
Anahtarlamayı MPLS etiketlerine göre yapan routerdır. LSR paketi aldığında göndereceği “Interface” i belirledikten sonra Label’ı çıkartır ve yeni Label’ı pakete ekler sonrasında paketi belirtilen interface’den yollar.
MPLS Edge Label Switch Router (E-LSR)
MPLS domainlerinin sınırlarında bulunurlar, paketler “MPLS” domainine girdiği noktada pakete etiketin eklenmesi ve domaini terk eden paketin ip bazlı yönlendirmesi bu routerlarda üzerinden yapılır.
MPLS Label Switched Path (LSP)
MPLS protokolünde veri iletimi “LSP” üzerinden yapılır, “LSP” kaynaktan hedefe kadar gidilecek yolun her noktasındaki etiketlerin dizisidir. Farklı bir deyişle iki nokta arasında kurulan sanal bir yol olarak da belirtebiliriz. “LSP” üzerinde etiketler “LDP” veya “RSVP” gibi protokollerle dağıtılır. (Etiketleme eğer “RSVP” ile yapılırsa bir traffic-engineering özelliği olan LSP ‘ler ile A ile B noktası arasındaki yol şu noktalardan geçerek gitsin diye belirtebilir, eğer etiketleme protokolu olarak “LDP” kullanılıyorsa “TE” yapamazsın, dolayısıyla “LSP” ‘lerin yoktur, yolu “OSPF” belirler ve “OSPF” çalışma metodolojisine göre trafik akışı devam eder.)
Label Distribution Protokol (LDP)
Bu protokol MPLS ağlarında etiketlerin “LSR” ’lara dağıtılmasını sağlamak için kullanılır. “LDP” sayesinde “FEC” ’ler etiketler ile eşlenir ve “LSP” ‘ler oluşturulur. LDP protokolü çift yönlü çalışır her oturumda “LDP” komşuları karşılıklı olarak birbirlerinin etiket eşleştirmesini öğrenebilirler. “LDP” komşu etiket bilgilerini eşleştirmek için “LDP” kullanan iki “LSR” ‘a verilen isimdir.
Label Information Base (LIB)
IP/MPLS router’ların da “LDP” sayesinde oluşturulan, içerisinde network etiket bilgileri “LSR” ve etiket bilgileri yer alır.
Label Forwarding Information Base (LFIB)
Network bilgileri, etiketleri ve yapılacak değişme işlemi vardır. Gelen etiketlerin bir sonraki router’a nasıl gönderileceğini belirler.
Control Plane (Kontrol Erişimi) ve Data Plane(Veri Erişimi)
Control Plane: 3. Katman protokoller burada çalışırlar, bu sebeple 3. Katman yönlendirme bilgilerini burada tutarlar. LDP, RSVP gibi protokoller de bu blokta çalışır.
Data Plane: Etiket tabanlı yönlendirmenin yapıldığı yerdir, yönlendirme işlemi control plane de tutulan tabloya göre yapılır.
MPLS Control ve Data Plane
Control Plane ve Data Plane Metodolojisi
Yukarıda belirtilen çalışma metodolojisi Control Plane ve Data Plane çalışmasını açıklamaktadır.
Resim’e bakıldığında LSR’a gelen bir paket Data Plane tarafından alınmakta ve ControlPlane’deki “LIB” bilgilerine göre iletilmekteydi. Ayrıca yukarıdaki şekilde açıkca görünmektedir ki Cisco routerlarda “MPLS” ve “CEF” hemen hemen aynı şekilde çalışmaktadır.
MPLS’in FAYDALARI
· Tek elden yönetilebilen, coğrafi sınırları ortadan kaldıran bir alt yapı hazırlanmasına olanak tanır.
· IP üzerinden ATM teknolojisinin veya diğer network topolojilerinin entegrasyonunun kolaylaştırılması.
· İnternet servis sağlayıcılarının omurga networklerde BGP protokolü çalıştırılması zorluğunun ortadan kaldırılması.
· Uçtan-Uca, noktadan – noktaya network iletişim modellerine izin vermesi.
· Network’deki trafik akışına detaylar ile müdahele edilmesi.
MPLS protokol sayesinde entegre edilmiş tek bir network yönetilmesi amaçlanmaktadır. MPLS paketlerini taşıyan omurga cihazlar MPLS paketinin içerisinde ne taşıdığına bakmazlar.
MPLS protokolü sayesinde Ipv4, Ipv6, Ethernet, HDLC, PPP ve OSI referans modelinde 3.katmanda çalışan protokollerin tamamı MPLS ile taşınabilir.
ATM teknolojisi üzerinden IP paketlerini taşımak MPLS’den de önce kullanılmaktaydı. Bilinen metodlardan bir tanesi RFC 1483’de açıklanmış olan “Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Layer 5” . Bu oluşturulan devrelerin tamamı elle oluşturulduğu için bütün yollar, geçilecek bir sonraki yönlendirici cihazları tek tek tarif etmek gerekliydi.
Omurga networklerde yönlendiriciler IP yerine etiket anahtarlama yaptığından BGP protokolünün getirdiği yüklerden kurtulurlar. Tam yedekli yönlendirme tablosunda 150.000 civarı satır olduğunu düşünürsek omurga cihazların işlemci, bellek ihtiyaçları ciddi ölçüde azalacaktır.
Servis sağlayıcılar müşterilerine VPN (Sanal Özel Ağlar) hizmeti vermek için iki tip VPN kurulumu yapabilirler.
MPLS Nedir? MPLS Protokolü içerisinde yer alan kısaltmalar ve teknik detayları sizlerle paylaştıktan sonra, uygulamalı olarak MPLS protokolünün çalışmasını sizlerle paylaşıyor olacağım.
Keyifli okumalar…