Introducing Basic MPLS Concepts

What Are the Drawbacks of Traditional IP  Routing?

• 라우팅 프로토콜은 3계층의 정보를 배포하는데 사용 된다.

•포워딩은 목적지의 주소를 기초로 된다.

• 라우팅 조회는 각 홉(node)에서 수행 된다.

--> 즉, 각 노드 마다 목적지의 주소를 아이피 해더에서 봐야 하는데, 

아래와 같이 해더에 목적지의 주소가 가장 밑에 있어서, 해더를 전체 다봐야 해서 느리고 , TTL값이 변경 되면서 체크섬 값도 변경 되는 단점이 있다.

또한, 해당 작업을 각 노드 마다 수행하기 때문에 느리고 리소스를 많이 사용 한다.

•모든 라우터는 라우팅 정보를 보고 매 홉 마다 포워딩 한다.

•목적지 기반 라우팅 조회는 모든 노드 마다 필요 하다.

=> 전통적인 아이피 라우팅은 위와 같이 처리하면 시간적, 장비 부하가 크다.

Basic MPLS Concepts

• MPLS패킷은 레이블에 따라 전달 되는 새로운 전달 매커니즘이다.

•  레이블은 일반적으로 목적지 기반 으로 사용 하기 때문에 기본적인 라우팅과 동일 하다.

•  레이블은 QOS 나 출발지 주소 , 다른 파라미터에 대응 할 수 있다.

• MPLS 는 다른 프로토콜을 지원 하도록 설계 되엇다.=> MPLS VPN,IPv6 등 

•이때 lㅡabel 기반으로 포워딩 되지만 전통적인 ip라우팅 과 동일한 best 경로참조 하여 포워딩 된다,

MPLS header

4byte 구성되며, ip해더와  l2 해더 사이에 존대 한다.

label 은 총 20bit 이며 exp는 qos을 위해 사용 된다. 

s는 여러개의 mpls 해더가 추가 될 경우 해당 비트를 1로 설정 하여 해더의 마지막을 알려 준다.

ttl은 8bits로 ip해더의 loop방지와 같은 역할을 한다.

Benefits of MPLS

• MPLS 는 아래와같은 다양한 종류로 사용 가능 하다.

– Unicast and multicast IP routing

– VPN

– TE (PBR와 비슷한 트래픽 엔지니어링 기술=> 분배 조절 기법)

– QoS (MPLS 해더에 EXP 필드를 이용한 QOS사용 )

– AToM (l2 vpn 을 이용하는데 단점이 프로토콜이 양 끝점이 같아야 하는 단점이 있는데, 이기종 프로토콜 간에도 사용 가능 하도록 해줌)

• 코어 라우터의 오버헤드를 감소 한다. (edge 라우터가 rib 를 lookup 하여 label 추가 포워딩 하는데, 중간에

코어 라우터는 rib 를 lookup 할 필요 없이 label 정보만 보기 때문에 cpu오버 헤드가 줄어 든다.) 

•non-ip 프로토콜의 전송을 지원 한다.(멀티풀 프로토콜=> LABEL 로 대체 하기 때문에 많은 프로토콜 지원 가능 )

MPLS Control Plane

Control Plane에서 정보 수짐후  DATA plane에서 정보를 받은뒤 data plane 에서 포워딩 역할을 한다.

*control plane => 소프트웨어서 동작 하며, best path 를 찾는 목적으로 사용 

*data plane=>하드웨어에서 동작 하며, Forwarding 이 목적으로 사용 

=> control plane 에서 라우텅 프로토콜을 통해 알게된 best path를 rib 로 올리게 되고 ,mpls 가 없이 cef로 만 동작 하는 경우 rib정보를 lookup 하여 

하드웨어에 있는 data plaen 에 FIB로 해당 best path 를 확인후 forwading 하게 된다.

만약, mpls 가 활성화 될 경우 Label exchange protocol 즉 lsp 를 통하여 label 을 추가 할 수 있게 되어 FIB에 label 정보를 추가 해주고,

label 정보 만으로 포워딩 할 수 있는 LFIB를 생성, 하드웨어 를 이용한 data plane 기반 으로 포워딩 하여 

전통적인 아이피 라우팅의 단점을 해결 할 수 있다. 

- 한번 lookup되어 data-plane 에 정보가 있을 경우 아래와 같이 lookup 을 진행 하지 않고 바로 forwarding 하게 된다.

MPLS Devices: LSRs

• MPLS 도메인에 label을 통해서 패킷을 포워딩 하는 장비를 LSR이라고 부른다.(core router )

•  EDGE LSR은 전달 MPLS 도메인의 패킷을 분류하고, 그 내로 MPLS 도메인에서 IP 패킷을 전송한다.(=>ip라우팅 lookup 과 label을 통한 패킷 포워딩을 하는데,

edge 망이기때문에 ip를 사용하는 망과 mpls를 사용 하는 망중간에 있어 서로 lookup 을 해야 하기 때문에)

=> 아래와 같이 양 끝단만 BGP정보를 알게 되면 LSR은 아이피를 보지 않고 label 로 next hop을 알기 때문에  BGP 이용 하여도 blackhole 이 나타나지 않는다.

- LSR은 EDGE LSR과 다르게 RIB를 lookup 하지 않기 떄문에 label 만 보고 LFIB에서 포워딩만 진행 하게 된다,

- LSR과 다르게 Edge LSR은 LSR의 기능과 함께 FIB를 이용한 Lookup 도 진행 하게 된다.

- 아래 그림과 같이 EDGE 에서 상대방 label 을 참조 하여 상대방 label 을 추가 혹은 swapping 하여, label 을 달고 포워딩 한다.

이때 edge 라우터는 rib 를 참조 하여 lookup 후 label 을 달고 , core 는 label 만 보고 포워딩 하게 된다.