Réseaux Concepts MPLS

4 novembre 2011 – 19:10

Voilà, je vais commencer une série d’articles sur la technologie réseau la plus en vue du moment: le MPLS. Dans cette première partie je vais me contenter de décrire les concepts de base de cette technologie, les labels MPLS et les piles de label ainsi que les différentes utilisations que l’on peut avoir du MPLS comme les VPN (Virtual Private Networks) ou TE (Traffic Engineering).

Concepts Fondamentaux du MPLS

Quelques mots sur le routage traditionnel en IP

Le routage IP est traditionnellement basé sur:

  • Des protocoles de routages utilisés pour distribuer des informations de routages de niveau 3.
  • un acheminement basé seulement sur l’adresse de destination.
  • une recherche de routage effectuée à chaque saut.

Les défauts de ce routages sont donc que d’une part les routes ne sont calculées qu’en fonction de l’adresse de destination, et non de la qualité de service souhaité par exemple, et d’autre part à chaque saut le routeur doit rechercher la meilleure solution possible pour acheminer le trafic, ce qui peut être très gourmand en CPU d’autant plus que les tables de routages ont une fâcheuse tendance à voir leurs taille augmenter ces derniers temps.

Concepts Fondamentaux du MPLS

Le MPLS est un nouveau mécanisme d’acheminement dans lequel les paquets sont acheminés en fonction de labels. Habituellement on trouvera une correspondance entre le label et la destination, cependant le transfert reste plus rapide en MPLS qu’avec un protocole de routage traditionnel. Cependant les labels peuvent aussi être choisis en fonction d’autres paramètres comme la QoS ou l’adresse source par exemple.

MPLS a été conçu pour supporter l’acheminement d’autres protocoles autres qu’IP.

Pour simplifier le fonctionnement du MPLS on doit détacher 3 types de routeurs:

  1. Le premier routeur d’accès: qui va faire la recherche de routage et assigner un label au paquet.
  2. Les routeurs de Cœur: qui eux ne vont rien faire d’autre que passer le paquet en fonction d’une recherche basé sur leur label et changer ce dernier.
  3. Le dernier routeur d’accès: qui lui va supprimer le label et faire une recherche de routage pour le paquet arrivant.

TE à l’aide du MPLS

Comme nous l’avons déjà vue grâce au MPLS on peut baser l’acheminement des paquets sur d’autres paramètres que l’adresse de destinations comme la QoS ou encore la source. On peut aussi partager la charge sur des liens inégaux.

Architecture MPLS

Le MPLS a deux composants majeurs:

  • Le plan de contrôle: ce plan est le plus complexe, il échange les informations de routages de niveau 3 (grâce à des protocoles tels que OSPF, IS-IS ou encore BGP) et il échange aussi les labels (grâce à des protocoles comme TDP, LDP, BGP ou RSVP).
  • Le plan de données: ce plan à un simple moteur d’acheminement grâce à une structure très importante la LFIB (Label Forward Information Base).

Architecture MPLS

Les Labels MPLS

Le MPLS est une technologie qui peut être déployée, utilisée n’importe où indépendamment du média de niveau 1 ou du protocole de niveau 2.

Le MPLS insère en fait un champ de label de 32 bits entre les entêtes des niveaux 2 et 3. On appel ce mode le frame-mode.

Le MPLS utilise un champ de 32 bits divisé comme il suit:

  • 20 bits: pour le label actuel à proprement parlé.
  • 3 bits: pour le champ expérimental qui est utilisé pour définir la classe de service (CoS).
  • 1 bits: la fin de pile. En effet comme on va le voir par la suite, le MPLS autorise l’insertion de plusieurs labels, pour le dernier label ce champs est à 1, il est à 0 sinon.
  • 8 bits: pour le TTL (Time To Live) qui a la même utilisation qu’en IP.

Regardons comment cela se passe lorsqu’un paquet IP arrive au premier routeur (de bordure donc). Tout d’abord quand le routeur reçoit un paquet, il effectue une recherche de routage afin de déterminer l’interface de sortie du paquet. S’il a réussi à déterminer une interface de sortie pour le trafic, il assigne et insère un label entre l’entête de niveau 2 et l’entête du paquet de niveau 3 mais il ne le fait qu’à deux conditions:

  • l’interface de sortie possède la fonction MPLS activée.
  • il a réussi à déterminer le label pour la route demandée.

Puis il envoie le paquet ainsi formé au prochain routeur. Cela peut sembler compliquer cependant il faut garder à l’esprit que seuls les routeurs de bordure ont à effectuer tout ce travail. Les routeurs de cœur de réseau n’ont qu’à commuter les paquets en fonction de leur label.

Le routeur de commutation de label (LSR)

L’essentiel du travail d’un LSR (Label Switch Router) est d’acheminer des paquets étiquetés.

Dans un domaine MPLS il faut différencier deux types de LSR:

  • les LSR de bordure (ou Edge LSR) qui sont caractérisés par le fait que au moins une de leur interface n’a pas la fonction MPLS activée
  • et les LSR de cœur qui eux, ont le MPLS actif sur toutes leurs interfaces.

La fonction des LSR de bordure est d’insérer (ou de supprimer) un label sur un paquet IP qui va être acheminé sur le réseau MPLS (ou qui en vient).

Les LSR, indépendamment de leurs types, ont 3 fonctions:

  1. l’échange d’informations de routage
  2. l’échange des labels
  3. l’acheminement des paquets.

Les deux premières fonctions font parties du plan de contrôle alors que la dernière fait partie du plan de données.

Label Switch Router Architecture

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