دروس MPLS الأساسية والقيمة.

إذا كنت تبحث عن برنامج تعليمي لتكوين MPLS من Cisco يتضمن أمثلة خطوة بخطوة ، فإن هذا المثال الأساسي لتكوين VPN MPLS سيرشدك من عملية التكوين. SPOTO هو معهد رائد في مجال تدريب تكنولوجيا المعلومات ويستضيف ملايين المرشحين في العالم. سيساعد SPOTO المرشحين على تعلم MPLS واجتياز اختبارات الشهادات المختلفة.

MPLS هي آلية إعادة توجيه جديدة تسمى "تبديل العلامات" حيث يتم إعادة توجيه الحزم بناءً على العلامات. ومع ذلك، لا يدرك المضيفون الحزم المصنفة، لذا ستحتاج أجهزة التوجيه إلى إضافة علامة عند الدخول إلى "منطقة MPLS" وإزالة تلك العلامة بعد الخروج منها.

تكمن فكرة تبديل العلامات في أن يكون الموجه الأول فقط هو الذي يجري عملية البحث عن عنوان IP ويعين له علامة، ثم يمكن لجميع المسارات المستقبلية في الشبكة "الغش" من خلال إجراء "تبديل" مطابق تمامًا استنادًا إلى علامة. وهذا من شأنه أن يقلل الحمل على أجهزة التوجيه الأساسية، حيث كان تحقيق الأداء العالي هو الأصعب، وتوزيع عمليات البحث عن التوجيه عبر أجهزة توجيه طرفية ذات سرعة أقل.

في شبكة IP التقليدية:

* يقوم كل جهاز توجيه بإجراء بحث IP ("التوجيه")، ويحدد القفزة التالية بناءً على جدول التوجيه الخاص به، ثم يقوم بإعادة توجيه الحزمة إلى تلك القفزة التالية.

* قم بالشطف وكرر ذلك لكل جهاز توجيه، حيث يقوم كل جهاز باتخاذ قرارات التوجيه المستقلة الخاصة به حتى الوصول إلى الوجهة النهائية.

يقوم MPLS بـ "تبديل التسمية" بدلاً من ذلك:

* يقوم الجهاز الأول بالبحث عن التوجيه، تمامًا كما في السابق.

* ولكن بدلاً من العثور على نقطة التحول التالية، فإنه يجد جهاز التوجيه الوجهة النهائي.

* ويجد مسارًا محددًا مسبقًا من "هنا" إلى جهاز التوجيه النهائي.

* يقوم جهاز التوجيه بتطبيق "ملصق" (أو "حشوة") بناءً على هذه المعلومات.

* تستخدم أجهزة التوجيه المستقبلية الملصق لتوجيه حركة المرور دون الحاجة إلى إجراء أي عمليات بحث IP إضافية.

* في جهاز التوجيه النهائي، تتم إزالة الملصق وتسليم الحزمة عبر توجيه IP العادي.

لذلك، في شبكة MPLS، يتم تعيين تسميات لحزم البيانات. يتم اتخاذ قرارات إعادة توجيه الحزمة بناءً على محتويات هذه التسمية فقط، دون الحاجة إلى فحص الحزمة نفسها.

جدول Cisco Express Forwarding (CEF)

لتفعيل MPLS على جهاز توجيه Cisco، يتعين علينا تشغيل CEF أولاً، لذا دعونا نحلل ما يوجد داخل جدول CEF.

كما تعلم، يستخدم جهاز التوجيه بروتوكولات التوجيه (مثل OSPF وEIGRP وRIP...) والمسارات الثابتة والمسارات المتصلة لإنشاء جدول التوجيه (أو قاعدة معلومات التوجيه - RIB). عند تمكين CEF، يستخدم جهاز التوجيه هذا الجدول لإنشاء جدول أكثر تحسينًا، يسمى قاعدة معلومات التوجيه (FIB)، والذي يحتوي على القفزة التالية والواجهات الصادرة لمسارات معينة. على الرغم من أن جدول FIB لا يختلف كثيرًا عن جدول RIB، إلا أن جهاز التوجيه يقضي وقتًا قصيرًا جدًا للعثور على الإدخال الصحيح، مما يؤدي إلى تأخير إعادة توجيه أصغر ويمكن أن تستمر المزيد من الحزم في الثانية.

يظهر أدناه طوبولوجيا شبكة صغيرة ومخرجات الأمر "show ip cef" على جهاز التوجيه R1.

جدول CEF (FIB) لـ R1

جدول التوجيه لـ R1

بالطبع، جدول CEF أكثر وضوحًا من جدول التوجيه كما يمكنك أن ترى أدناه:

كيفية إعادة توجيه الحزم عبر MPLS

يقوم MPLS بإعادة توجيه الحزم استنادًا إلى جداول قاعدة معلومات إعادة التوجيه (FIB) وقاعدة معلومات إعادة توجيه الملصقات (LFIB). تحتوي جداول FIB وLFIB على جميع معلومات الملصقات الضرورية بالإضافة إلى معلومات الواجهة الصادرة والقفزة التالية.

FIB: كما ذكرنا أعلاه، يستخدم جهاز التوجيه CEF لإنشاء هذا الجدول. في معظم الحالات، يستخدم جهاز التوجيه الوارد هذا الجدول للحزم الواردة غير المسمىة. يطابق جهاز التوجيه عنوان IP الوجهة بأفضل بادئة (شبكة) لديه في FIB. ثم يقوم بحقن تسمية وإعادة توجيه تلك الحزمة.

LFIB: يستخدمه موجهو MPLS الأساسيون (الذين لا يدخلون ويخرجون من موجهات MPLS). يقارنون الملصق الموجود في الحزمة الواردة بالملصق الموجود في LFIB. إذا تم العثور على تطابق، تقوم أجهزة التوجيه بإعادة توجيه تلك الحزمة بناءً على ذلك التطابق. إذا لم يتم العثور على تطابق، فسيتم إسقاط الحزمة. يتم إنشاء LFIB بواسطة جداول LIB وFIB.

ملاحظة: تحتوي جميع أجهزة التوجيه في نطاق MPLS على جداول FIB وLFIB، ولكن أجهزة التوجيه الطرفية فقط تستخدم FIB (يستخدم جهاز التوجيه الوارد FIB، ويستخدم جهاز التوجيه الخارج LFIB وFIB)

يحتوي جدول LIB على جميع العلامات المعروفة لـ LSR والمعلومات المرتبطة بها والتي يمكن استخدامها لإعادة توجيه الحزم. ومع ذلك، يجب على كل LSR اختيار أفضل علامة للاستخدام حتى تحتوي FIB وLFIB فقط على علامات أفضل المسارات. لاختيار أفضل علامة، تعتمد LSR على قرار بروتوكول التوجيه بشأن أفضل مسار.

يشير مصطلح موجه تبديل العلامات (LSR) إلى أي موجه لديه وعي بتسميات MPLS، على سبيل المثال، الموجهات R1 وR2 وR3 وR4 في المثال أدناه. تسمى الموجهات الداخلة والخارجة لشبكة MPLS بـ LSR الحافة (أو موجهات حافة العلامات - LER)، والتي تقوم على التوالي بحقن (دفع) تسمية MPLS على حزمة واردة (تعيين التسمية) وإزالتها (إخراجها) من الحزمة الصادرة (إزالة التسمية). غالبًا ما يكون LSR الحافة جهاز توجيه عالي السرعة في قلب شبكة MPLS يشارك في إنشاء مسارات تبديل العلامات (LSP) باستخدام بروتوكول إشارات التسمية المناسب والتبديل عالي السرعة لحركة البيانات بناءً على المسارات المحددة. في المثال أدناه، R1 وR4 هما LSR الحافة (LERs).

عندما يستقبل جهاز التوجيه الوارد للشبكة حركة مرور، فإنه يقوم بإدراج علامة MPLS بين حزمة IP ورأس الطبقة 2 المناسب للرابط المادي. تحتوي العلامة على قيمة فهرس تحدد عنوان القفزة التالية لـ LSP المعين. عندما يستقبل جهاز التوجيه العابر للقفزة التالية الحزمة، فإنه يستخدم الفهرس الموجود في علامة MPLS لتحديد عنوان القفزة التالية للحزمة ويعيد توجيه الحزمة إلى جهاز التوجيه التالي في LSP.

في هذا المثال، عندما يستقبل R1 حزمة ذات وجهة 1.1.1.1، فإنه يقوم أولاً بإجراء بحث توجيه ويعين "العلامة 2" لهذه الوجهة ويعيد توجيهها إلى R2. يتحقق R2 من جدول قاعدة معلومات إعادة توجيه العلامات (LFIB) الخاص به ويرى أن العلامة "الصادرة" للعلامة 2 هي العلامة 7. يبدل العلامة 2 بالعلامة 7 ويعيد توجيهها إلى R3. يتصرف R3 بشكل مشابه لـ R2 ويبدل العلامة 7 بالعلامة 4 ويعيد توجيهها إلى R4. يزيل جهاز التوجيه الطرفي R4 هذا العلامة ويجري بحث توجيه للعثور على هذه الحزمة وإعادة توجيهها إلى قفزتها التالية. يتم تلخيص العملية برمتها أدناه:

1. بعد تقارب OSPF، تحتوي جميع أجهزة التوجيه على معلومات حول الشبكة 1.0.0.0/8 ويتم وضع هذه المعلومات في RIB.

2. على R1، يقوم بروتوكول توزيع العلامات (LDP) بتعيين العلامة 11 للشبكة 10.0.0.0/8 ويعلن العلامة لجيرانها.

3. تحتوي أجهزة التوجيه الأخرى التي تعمل بنظام OSPF أيضًا على معلومات حول هذه الشبكة، لذا فهي تستخدم بروتوكول LDP الخاص بها لتعيين تسمية لهذه الشبكة. كما تعلن عن ذلك لجيران آخرين باستخدام بروتوكول LDP. على سبيل المثال، يعلن R2 إلى R1 (وR3) أنه يستخدم التسمية 2 للشبكة 1.0.0.0/8. يتلقى R1 هذه المعلومات ويضع علامة عليها باعتبارها تسمية التوجيه. لا يستخدم R3 هذه التسمية ولكنه يحفظها أيضًا في مكتبة LIB الخاصة به. يعلن R3 أيضًا إلى R2 (وR4) أنه يستخدم التسمية 7 لهذه الشبكة. يعلن R4 إلى R3 أنه يستخدم التسمية 4 لهذه الشبكة. لاحظ أن التسميات مخزنة في مكتبة LIB.

4. يستخدم كل جهاز توجيه معلومات حول الشبكة والعلامة المحلية والعلامة الصادرة لبناء LFIB.

الآن عندما تصل حزمة واردة إلى الوجهة 1.1.1.1/8، يقوم جهاز التوجيه الوارد بالبحث في جدول FIB ويتعلم أن هذه الحزمة يجب أن تحمل العلامة 2. يقوم جهاز التوجيه بدفع الجدول 2 إلى تلك الحزمة ويعيد توجيهها إلى الواجهة الصادرة إلى جهاز التوجيه المصب (R2 في هذه الحالة).

يستقبل R2 حزمة مصنفة فيبحث في LFIB، ويبدل الملصق 2 بالملصق 7 ويعيد توجيهه إلى الواجهة الصادرة. تتولى أجهزة LSR الأساسية الأخرى معالجة الحزمة المصنفة الواردة بنفس الطريقة التي تعالج بها R2.

تستمر الحزمة في السفر إلى LER الخارج. ولأن LER الخارج يستقبل حزمة مُسمَّاة، فإنه يبحث في جدول LFIB الخاص به أيضًا. في LFIB، يتعلم جهاز التوجيه R4 أن الملصق 4 مُعيَّن لعلامة فارغة ضمنية (أو علامة pop) لذا يقوم جهاز التوجيه بإزالة (pop) الملصق وإعادة توجيه تلك الحزمة إلى الشبكة 10.0.0.0/8.

هذه هي كل النظرية. الآن دعنا نعود إلى مثالنا البسيط مع ثلاثة أجهزة توجيه لنرى ما يوجد بالفعل داخل هذه الجداول.

جدول LIB لـ R1

جدول LFIB لـ R1

النقاط الرئيسية في MPLS

يتم تخصيص حزمة معينة إلى FEC معينة مرة واحدة فقط، عندما تدخل الحزمة إلى الشبكة.

يتم "تصنيف" الحزم قبل إعادة توجيهها إلى القفزة التالية.

يتم توجيه كافة عمليات التوجيه عن طريق العلامات.

لا يوجد تحليل إضافي لرأس طبقة الشبكة للحزمة في القفزات اللاحقة.

يتم استخدام العلامة كمؤشر في جدول يحدد القفزة التالية والعلامة الجديدة. يتم تبديل العلامة القديمة بالعلامة الجديدة ويتم إعادة توجيه الحزمة إلى القفزة التالية.

من المهم أن نفكر في MPLS على أنه يتكون من مكونين، مستوى التحكم ومستوى البيانات. يستخدم LDP بشكل أساسي لمستوى التحكم لتبادل العلامات. من مستوى التحكم، يمكننا بناء مستوى البيانات. في أجهزة توجيه Cisco، هذا هو جدول CEF.

مستوى التحكم: يتبادل معلومات التوجيه والعلامات الخاصة بالطبقة 3؛ ويحتوي على آليات معقدة لتبادل معلومات التوجيه، مثل OSPF وEIGRP وIS-IS وBGP، وتبادل العلامات؛ مثل LDP وRSVP

مستوى البيانات: إعادة توجيه الحزم بناءً على العلامات؛ يحتوي على محرك إعادة توجيه بسيط