MPLS

Multiprotocol Label Switching (MPLS) është një teknikë rutimi në rrjetet telekomunikuese që drejton të dhënat nga një nyje në tjetrën, duke u bazuar në etiketat e rrugëve më të shkurta dhe jo në adresat e gjata të rrjetit (IP adresat), duke shmangur kështu procesimet komplekse në tabelat e rutimit si dhe duke ofruar shpejtimin e rrjedhjes së trafikut.  Etiketat identifikojnë lidhje (shtigje) virtuale (ang. Virtual Links) midis nyjeve të largëta dhe jo vetëm mes pikave fundore të sistemeve. MPLS mund të enkapsulojë paketa me protokolle të ndryshme të rrjetit, nga edhe vjen termi "multiprotokoll" në emrin e tij. MPLS mbështet një sërë të teknologjive të çasjes, përfshirë T1/E1, ATM, Frame Relay dhe DSL.

Roli dhe funksionimi

Në një rrjet MPLS paketave të të dhënave u caktohen etiketat përkatëse. Vendimet për përcjelljen e paketave merren vetëm në përmbajtjen e kësaj etikete, pa pasur nevojë për të shqyrtuar vetë përmbajtjen e paketës. Kjo lejon që të krijohen qarqe mes dy pikave fundore (ang. end-to-end circuits) në çdo lloj mediumi transmetues, pavarësisht se cilin protokoll të transmetimit e përdor. Përfitimi kryesor është eliminimi i varësisë nga një teknologji e veçantë e shtresës së dytë të OSI modelit (Data Link Layer), të tilla si  Asynchronous Transfer Mode (ATM), Frame Relay, Rrjeti Optik Sinkron (SONET) ose Ethernet. Ndërrimi i etiketave multiprotokolike i përket familjes së rrjeteve me komutim të paketave.

MPLS operon në një shtresë që zakonisht konsiderohet se qëndron midis përkufizimeve tradicionale të OSI Layer 2 (Data Link Layer) dhe Shtresës 3 (shtresa e rrjetit), dhe kështu shpesh referohet si një protokoll i një shtrese 2.5. Është krijuar për të siguruar një shërbim të unifikuar të bartjes së të dhënave si për klientët me komutim të qarqeve ashtu edhe për klientët me komutim të paketave. Mund të përdoret për të transmetuar shumë lloje të ndryshme trafiku, përfshirë paketat IP, si dhe kornizat e ATM, SONET dhe Ethernet.

Një numër teknologjish të ndryshme ishin zhvilluar më parë me qëllime thelbësisht identike, të tilla si Frame Relay dhe ATM. Këto dy të fundit përdorin "etiketa" për të lëvizur kornizat ose qelizat në të gjithë rrjetin. Titulli i kornizës Frame Relay dhe qelizës ATM i referohet qarkut virtual në të cilin qëndron korniza ose qeliza. Ngjashmëria midis Frame Relay, ATM dhe MPLS është se në secilin kërcim në të gjithë rrjetin, vlera "etiketë" në header ndryshohet. Kjo është ndryshe nga përcjellja e IP paketave. Teknologjitë MPLS kanë evoluar duke pasur parasysh pikat e forta dhe të dobëta të ATM, pra duke marrë ato për bazë. MPLS është projektuar në mënyrë të tillë që ka zëvendësuar shumë përdorimin e ATM në treg.

Historia

Në vitin 1996 një grup nga “Ipsilon Networks” propozoi një "protokoll të menaxhimit të rrjedhës". Teknologjia e tyre "IP Switching", e cila ishte përcaktuar vetëm për të punuar mbi ATM, nuk arriti mbizotërimin e tregut. Cisco Systems prezantoi një propozim të ngjashëm, por jo të kufizuar vetëm në transmetimin ATM, të quajtur "Tag Switching". Ishte një propozim pronësor i Cisco-s dhe u quajt "Ndërrimi i Etiketave". Ajo iu dorëzua Task Forcës së Inxhinierisë së Internetit (IETF) për standardizim të hapur. Puna e IETF përfshiu propozime nga prodhues të tjerë dhe zhvillimin e një protokolli konsensusi që ndërthuri veçori nga puna e disa prodhuesëve.

Një motiv origjinal ishte lejimi i krijimit të suiçave të thjeshtë me shpejtësi të lartë pasi që për një interval të konsiderueshëm kohor ishte e pamundur që paketat IP të transferoheshin tërësisht në hardver. Sidoqoftë, përparimet në VLSI kanë bërë të mundur një gjë të tillë. Prandaj, përparësitë e MPLS kryesisht rrotullohen rreth aftësisë për të mbështetur modele të shumta shërbimi dhe për të kryer menaxhim të trafikut. MPLS gjithashtu ofron një kornizë të fuqishme rikuperimi që shkon përtej unazave të thjeshta të mbrojtjes së rrjetit optik sinkron (SONET / SDH).

Operimi

Etiketa e MPLS

MPLS Label

00	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
Label																				TC: Traffic Class (QoS and ECN)			S: Bottom-of-Stack	TTL: Time-to-Live

Këto paketa të etiketuara të MPLS transmetohen pas një kërkimi/ndërrimi të etiketës në vend të një kërkimi në tabelën IP. Siç u përmend më lart, kur u konceptua MPLS, kërkimi i etiketës dhe ndërrimi i etiketës ishin më të shpejtë se një tabelë rutimi ose kërkimi RIB (Routing Information Base) sepse ato mund të zhvilloheshin drejtpërdrejt të shmangnin përdorimin e sitemit operativ.

Prania e një etiketimi të tillë, sidoqoftë, duhet t'i tregohet routerit/suiçit. Në rastin e kornizave Ethernet kjo bëhet përmes përdorimit të vlerave EtherType 0x8847 dhe 0x8848, përkatësisht për lidhje unicast dhe multicast.

Ruteri komutues i etiketave (LSR)

Ruteri i cili mund të operojë me MPLS etiketa, pra të pranojë apo të transmetojë paketa të etiketuara në rrjet quhet ruter komutues i etiketave apo LSR (Label Switching Router). Në momentin që ky ruter pranon një paketë të dhënash, fillimisht kontrollon etiketën në MPLS Header e pastaj duke u bazuar në të vendos për destinacionin e ardhshëm të paketës.

Ekzistojnë tri lloje të LSR-ve, të cilët dallojnë për nga operimi i tyre me etiketën:

•  LSR hyrës (Ingress LSR): Pranon një paketë e cila nuk është e etiketuar akoma (sepse pranohet nga një rrjet jo-MPLS), i vendos etiketë dhe pastaj e transmeton para.
•  LSR i ndërmjetëm (Intermediate LSR): Pranon paketën paraprakisht të etiketuar, shkëmben etiketën (Swap) dhe percjell paketën tutje në rrjet.
•  LSR dalës (Egress LSR): Pranon paketën e etiketuar, heq etiketën dhe përcjell paketën tutje jashta rrjetit MPLS.

LSR dalës dhe hyrës ndryshe quhen edhe si LSR kufitarë (Edge LSR) ose me shkurtesën LER (Label Edge Router).

Respektivisht, këto tri lloje kryjnë tri operimet vijuese: PUSH (Shton një etiketë të re), SWAP (Shkëmbimi i etiketave), POP (Largon etiketën prej paketës).

Protokolli i distribuimit të etiketave (LDP)

Protokolli i distribuimit të etiketave apo LDP (Label Distribution Protocol) është një protokoll i cili automatikisht gjeneron dhe shkëmben etiketat ndërmjet ruterëve. Secili ruter gjeneron një etiketë duke u bazuar në prefiksat e tij e pastaj njofton edhe fqinjët për vlerën e etiketës, por fillimisht duke krijuar ‘fqinjësinë’ ashtu si në shumë protokolle të tjera. LSR shkëmbejnë vazhdimisht këto informata në mënyrë që të jenë në gjendje të formojnë një pasqyrë të rrjetit komunikues, të cilin e përdorin për të transmetuar paketat.

Shtegu i komutuar me etiketa (LSP)

Shtegu i komutuar me etiketa apo LSP (Label Switched Path) është një sekuencë e LSR-ve të cilët komutojnë një paketë përmes etiketave nëpër një rrjet MPLS ose në ndonjë pjesë të tij. Ky shteg paraqet rrugëtimin e paketës së etiketuar. Vlenë të ceket se ky i fundit është gjithmonë një-drejtimësh, përderisa kahja tjetër e tij paraqet një LSP të ri.

Marrëdhënia me Protokollin e Internetit

MPLS punon së bashku me Protokollin e Internetit (IP) dhe protokollet e tij të rrugëtimit, zakonisht Protokollet e Gateway të Brendshëm (IGP). MPLS LSP sigurojnë rrjete virtuale dinamike, transparente me mbështetje për inxhinierinë e trafikut, aftësinë për të transportuar VPN të shtresës-3 (IP) me mbivendosje të hapësirave të adresave dhe mbështetje për pseudo-lidhjet e shtresës së dytë duke përdorur Pseudowire Emulation Edge-to-Edge (PWE3) që janë në gjendje të transportojnë një shumëllojshmëri të ngarkesave të transportit (IPv4, IPv6, ATM, Frame Relay, etj.). Shtigjet që një LSR di mund të përcaktohen duke përdorur konfigurimin e qartë kërcim pas kërcimi, ose drejtohen në mënyrë dinamike nga algoritmi i rrugës më të shkurtër (SPF), ose konfigurohen si një rrugë e lirë që shmang një IP adresë të veçantë ose që është pjesërisht e qartë dhe pjeserisht dinamike. Në një rrjet të pastër IP, rruga më e shkurtër për në një destinacion zgjidhet edhe kur rruga mbingarkohet. Ndërkohë, në një rrjet IP me MPLS Traffic Engineering, mund të merren parasysh edhe kufizime të tilla si gjerësia e brezit RSVP e lidhjeve të përshkuara, të tilla që do të zgjidhet rruga më e shkurtër me gjerësinë e brezit në dispozicion. Përveç kufizimit të RSVP, përdoruesit mund të përcaktojnë edhe kufizimet e tyre duke specifikuar atributet e lidhjeve dhe kërkesat e veçanta për tunelet drejt itinerarit (ose jo drejt itinerarit) mbi lidhjet me atribute të caktuara. Për përdoruesit e fundit përdorimi i MPLS nuk është i dukshëm drejtpërdrejt, por mund të supozohet kur bëni një traceroute: vetëm nyjet që bëjnë rutimin e plotë të IP-ve shfaqen si kërcime në shteg, pra jo nyjet MPLS të përdorura në mes, prandaj kur shihni që një paketë udhëton midis dy nyjeve shumë të largëta dhe vështirë se ndonjë 'hop' tjetër shihet në rrjetin e atij ofruesi (ose AS) ka shumë të ngjarë që rrjeti të përdorë MPLS.