Protokoły trasowania optycznego

Protokół OBGP

Koncepcja protokołu OBGP (Optical Border Gateway Protocol) zakłada rozszerzenie funkcji dotychczasowego protokołu BGP do sterowania przełącznikami optycznymi, w celu automatycznego zestawiania ścieżek optycznych pomiędzy wieloma różnymi autonomicznymi domenami sieci IP. Protokół OBGP umożliwia użytkownikowi końcowemu sterowanie dostępnym mu zbiorem ścieżek – przez optyczną sieć szkieletową operatora – pełniąc przy okazji funkcję wirtualnego rutera BGP, z jednym portem wejściowym i jednym wyjściowym. Funkcję tę można przyporządkować do każdej przełącznicy optycznej, a wydzielone i odrębne sesje BGP można nawiązywać z każdym z jego sąsiadów. Charakterystyka ścieżek optycznych pozwala na przypisanie predefiniowanych parametrów jakości usługi QoS do dowolnej ścieżki optycznej przez sieć.

Wieloprotokołowy MPLS

Opracowany przez IETF (Internet Engineering Task Force) standard przełączania wieloprotokołowego MPLS (MultiProtocol Label Switching) umożliwia operatorom sieci optycznych predefiniowanie drogi dostarczania pakietów w sieci Internet. W tradycyjnych sieciach IP ruch pakietów kierowany jest do miejsca przeznaczenia najkrótszymi trasami (ścieżkami o najmniejszej liczbie węzłów pośredniczących), zgodnie z procedurą trasowania best effort. Zwykle powoduje to agregowanie trafiku na niewielkiej liczbie łączy, a w rezultacie przeciążenie pewnych obszarów sieci (węzłów, łączy), podczas gdy inne pozostają nie wykorzystane.

Implementacja protokołu trasowania MPLS odbiera ruterom pośredniczącym decyzję wyboru drogi przesyłania pakietów przez sieć, tym samym dając operatorowi większą kontrolę nad zarządzanym ruchem IP.

Przez skierowanie trafiku na trasy mniej obciążone można lepiej równoważyć obciążenie sieci, usprawnić trasowanie pakietów IP, poprawić przepustowość sieci oraz skrócić czas odpowiedzi sieci – mimo wydłużenia trasy ścieżek. Cechy te umożliwiają operatorom ISP (Internet Service Providers) oferowanie usług IP z gwarantowaną jakością, wdrażanie usług sieci wirtualnych czy aplikacji czasu rzeczywistego w telefonii pakietowej VoIP. Stosunkowo nowa technologia MPLS jest dopiero wdrażana w projektach pilotowych, związanych z rozwiązaniami dla Internetu 2.

Technika etykietowania ścieżek pozwala na oszczędne gospodarowanie dostępną przepływnością w sieci. Etykietowana ścieżka przekierowania LSP (Label Switched Path) jest zestawiana z frqagmentów ścieżek optycznych lambda, z uwzględnieniem dostępnego pasma, a nie przez bezpośrednie zestawianie kanału optycznego lambda między użytkownikami.

Przełączanie MPLS opiera się na połączeniowym trybie pracy w sieci, w którym protokół kontrolny zestawia drogę między dwoma punktami końcowymi o specyficznym (określonym i wymaganym) natężeniu ruchu. Protokół kontrolny informuje poszczególne rutery IP o przypisaniu ścieżce etykiety i od tej pory wszystkie transmitowane pakiety (zaopatrzone w taką etykietę) są kierowane na właściwą ścieżkę. Taka etykietowana ścieżka nazywa się tunelem internetowym LSP (Labeled-Switched Path). Uniwersalna technologia przełączania MPLS nadaje się do transportu w różnych warstwach, gdyż rutery nie odwołują się do wielu nagłówków adresowych, lecz jedynie do etykiet transmitowanych pakietów. W praktyce oznacza to możliwość łatwego dostosowania mechanizmów przełączania do transportu pakietów za pośrednictwem protokołu IP (MPLS/IP).

Przełączanie protokołem MPLS polega na dodawaniu do pakietów IP krótkich etykiet, na podstawie których pakiety w węzłach sieci są kierowane do odpowiednich portów wyjściowych. Operacja ta zastępuje tradycyjną analizę adresu docelowego pakietu IP analizą etykiety. Ponieważ strumieniom pakietów przybywającym z różnych źródeł można przyporządkować różne etykiety, daje to możliwość tworzenia odrębnych ścieżek wirtualnych – prowadzonych różnymi trasami w zależności od postawionych wymagań dotyczących jakości obsługi. Technologia przełączania MPLS wymaga jedynie istnienia odpowiednich tablic przekierowania w kolejnych węzłach sieci i funkcjonowania mechanizmów przesyłania informacji związanych z etykietami.

Protokół MPLS używa mechanizmów poziomu drugiego, dodających odpowiednią informację (pole czterobajtowe) do każdego pakietu IP, co umożliwia ruterowi przydział odpowiednich dróg dla określonych klas ruchu. Etykiety MPLS stanowią relatywnie krótkie (o stałej długości) nie strukturalizowane identyfikatory, które są używane do wspomagania procesów ekspedycji. Mają one znaczenie lokalne, czyli dla pojedynczego łącza danych (odmiennie niż adresy IP, które mają znaczenie globalne), i są podobne do identyfikatorów DLCI używanych w sieciach Frame Relay lub VPI/VCI, stosowanych w środowisku ATM.

Etykiety mogą być powiązane z pakietami przez zagnieżdżenie w nagłówku DLL (Data Link Layer) lub dołączone jako specyficzne pola pomiędzy nagłówkiem Data Link i jednostkami danych protokołowych Data Link. Na granicy sieci MPLS brzegowy ruter LSR klasyfikuje ruch i wydaje decyzje transportowe opierając się na nagłówku IP pakietów nieetykietowanych – czyli wylicza (dodaje) odpowiednie etykiety i ekspediuje pakiet do przyległego węzła trasującego LSR. Etykieta MPLS funkcjonuje jako krótki nagłówek IP, redukując w ten sposób proces ekspedycji w kolejnych węzłach trasy przesyłowej. Informacja etykietowana może być dystrybuowana przez już istniejące protokoły trasowania (jeżeli obsługują etykiety) lub za pośrednictwem nowego protokołu LDP (Label Distribution Protocol).