تقنية ال MPLS

######################
تقنية ال MPLS:
MultiProtocol Label Switching:
######################

تعتبر تقنية MPLS جديدة نسبياً إذ تعمل على شبكات المناطق الواسعة (WAN) لتحسين عمل شبكات مقدمي خدمات الإنترنت (Internet Service Providers). وتستخدم هذه التقنية للاستفادة من قدرتها على هندسة حركة مرور البيانات في الشبكة. في بعض البحوث والدوريات تعد تقنية MPLS أهم تقنية شبكات اخترعت في تسعينات القرن العشرين. MPLS هي اختصار ل (MultiProtocol Label Switching). تم تطوير هذه التقنية من بين مجموعة مقترحات لنقل بروتوكول الإنترنت IP من خلال تقنية ATM حيث قامت على التبديل باستخدام مؤشرات تعريفية (Labels) موجودة في كل حزمة ويكون طول بروتوكول الإنترنت فيها ثابتاً من أجل تسهيل إعادة توجيه حزم البيانات لشبكات أخرى. تكمن مزايا تقنية MPLS في إمكانية استعمال بنية تحتية موحدة للشبكة بالإضافة إلى دمج أفضل بين التقنيات المستخدمة في شبكات وبروتوكول الإنترنت (IP) التي بدورها تعمل على تحسين جودة الخدمة (QoS). تساعد تقنية MPLS في نقل البيانات بصورة أفضل بالإضافة إلى تقديم خدمات IP بشكل أبسط في الإعداد والإدارة والتوفير لمقدمي خدمة الإنترنت ISP والمشتركين فيها.

######################
أهم فوائد ومميزات ال MPLS:
######################

1- Faster Than the standard method:
ال mpls يعتبر أسرع وأفضل كفاءة في عملية توجيه أو تبديل البطاقة Label Switching من الطريقة التقليدية أو العادية.

2- The use of one Unified Network Infrastructure:
وتعني الاستخدام لشبكة واحدة موحدة، وهذه تعتبر فائدة وميزة كبيرة خصوصاً لمقدمي الخدمة، فلا داعي لإطلاق عدة خدمات أو عدة شبكات كال Frame-Relay أو ATM كل على حدى، فشبكة ال mpls قادرة على تقديم الخدمة وحمل أي نوع أو أي خدمة من خدمات ال L2 عن طريقها، وهذه إحدى التطبيقات المهمة في ال MPLS، فعلى سبيل المثال لو كان أحد عملاء مزود الخدمة يستخدم خدمة ال Frame-Relay، فلا داعي لإجبار العميل على تغيير الأجهزة لديه مثل ال Frame-Relay Switch ومطالبته بجهاز آخر، فشبكة ال mpls قادرة كما قلنا على حمل هذه الخدمة وأي خدمة أخرى من خدمات الـ L2.

3- BGP-Free Core:
وهذه أيضاً تعد من المميزات التي تزيد كفاءة شبكة مزود الخدمة، فكما هو معروف أن ال Routing Protocol أو بروتوكول التوجيه لربط مقدمي الخدمة هو ال BGP، وقبل وجود ال mpls كانت جميع الراوترات في شبكة مزود الخدمة لابد لها من تشغيل هذا البروتوكول ال BGP أو بروتوكول آخر ولكن تكون فيه معلومات ال BGP عن طريق ال Redistribution، ولكن بعد تقنية ال MPLS، لا حاجة لتشغيل بروتوكول ال BGP في جميع الراوترات وإضافة مزيد من الحمل على الراوتر وإضاعة مساحة كبيرة من ذاكرة الراوتر، فقط يتم تشغيل ال BGP على الراوترات الموجودة في أطراف أو حدود شبكة مقدم الخدمة، وأقصد بحدود أو أطراف أي التي تتصل بشبكات مزودي خدمة آخرين، فهذا كما قلت فيه توفير للذاكرة الموجودة في الراوترات في وسط الشبكة والذي ينعكس على أداء الراوتر لمهامه بكفاءة عالية.

######################
أهم تطبيقات ال MPLS:
######################

لن نتعمق في التطبيقات ولن نشرحها بشكل مفصل لأن شرحها يحتاج إلى مواضيع وليس موضوع وحيد، فقط سنكتفي بسطر أو سطرين لشرح بسيط على كل تطبيق:

1- MPLS Virtual Private Network (MPLS VPN):
فهذا التطبيق هو المحبب والمنتشر بين عملاء مزودي الخدمة، فبإمكان أي عميل امتلاك شبكة افتراضية عن طريق شبكة ال mpls وربط جميع مواقع العميل حتى لو كانت المواقع مربوطة بمقدمي خدمة مختلفين، مما يحفظ للعميل خصوصيته ويضيف أماناً لمعلوماته، هذا التطبيق يحتوي على بطاقتين مرفقة مع ال Packet.

2- MPLS Traffic Engineering (MPLS TE):
يستخدم هذا التطبيق لتقديم مستوى خدمة معين للعملاء، كضمان جودة الصوت والصورة، وضمان Bandwidth معين للعميل، فهذا التطبيق يُمَكن أجهزة التوجيه من معرفة ال Bandwidth المتاح أو ال Available Bandwidth وإذا ما كان هناك اختناق Congestion على طول المسار من المرسل إلى المستقبل. هذا التطبيق يحتوي على بطاقتين مرفقة مع ال Packet.

3- MPLS TE with VPN:
هذا التطبيق هو مزيج بين التطبيقين السابقين ويحتوي هذا التطبيق على ثلاث بطاقات مرفقة مع ال Packet.

4- MPLS Any Transport over mpls (MPLS AToM):
كما ذكرنا سابقاً، بمقدور شبكة ال mpls من حمل أي خدمة للـ L2، مثل ال Frame-Relay و ATM و Ethernet و PPP و HDLC، وربط مواقع العميل بهذا البروتوكول حيث أن أجهزة العميل في المواقع المختلفة ترى بعضها البعض وكأنها متصلة بشكل مباشر. يحتوي هذا التطبيق على بطاقتين مرفقة مع ال Packet.

######################
البطاقات Labels:
######################

تعتبر شبكة ال mpls هي المستقبل لكافة احتياجات وتطبيقات الشبكات وأكثرها كفاءة، فهي تستبدل الطريقة الكلاسيكية أو القديمة لعملية توجيه ال Packets، فالطريقة القديمة تعتمد على التوجيه بناءً على ال Destination IP، أما في شبكة ال mpls فالتبديل أو التوجيه يعتمد على ال labels أو البطاقات المرفقة مع ال Packets، هذه البطاقة/البطاقات تقوم بإدخالها أجهزة الشبكات أو ال Routers الموجودة على أطراف أو حدود شبكة ال MPLS، وفي بعض الأحيان يتم إدخال هذه البطاقة/البطاقات في الأجهزة داخل الشبكة أيضاً، في أي من الحالات يتم إدخال هذه البطاقة/البطاقات بين ال L2 header و L3 header، ولذلك يصنف ال mpls بأنه L2.5 protocol، وكما لا يخفى عليكم بأن هذه التقنية ليست جديدة، فالشبكات مثل ال Frame-relay و ال ATM لها نفس الخاصية ونفس عملية التوجيه بالاعتماد على قيم معينة ترفق مع ال Packets، ولكن هذا النوع من الشبكات يعمل على L2، ولكن المشكلة عندما اتجهت جميع الشركات ومقدمي الخدمة إلى بروتوكول الإنترنت ال IP، أصبح من المهم إيجاد طريقة أكثر كفاءة توافق هذا النوع من التوجه، فجاءت تقنية ال mpls والتي تستخدم شبكة ال IP كبنية تحتية لها، فدعونا نلقي نظرة على تركيبة ال Label أو البطاقة والتي تتكون من 4 bytes.

######################
شرح مكونات ال Label:
######################

1- Label= 20 bits:
وهي قيمة البطاقة التي يعتمد عليها الراوتر في توجيه أو تبديل ال Packet للجهة المطلوبة، في هذه الحالة يطلق على الراوتر LSR أي Label Switching Router، والقيم للبطاقة من 0 إلى 15 هي قيم محجوزة لتأدية مهام معينة، أما ما بعد ذلك فيستخدم لغرض التوجيه أو التبديل كما قلنا.

2- El (Experimental) = 3 bits:
ويطلق عليها ال Experimental Bits وهي تؤدي مهام ال QoS أو جودة الخدمة، وبما أنها 3 bits فقط فإن القيم المتاحة هي من 0 إلى 7 حسب جودة الخدمة، مثلها مثل ال IP precedence وال Class of Service أو CoS في تحديد نوع الخدمة المقدمة للـ Packets.

3- BoS (Bottom of Stack)= 1 bit:
يستخدم لتحديد ما إذا كانت البطاقة هي آخر بطاقة في دفتر البطاقات أو ال Label Stack، فإذا كانت القيمة 0، فإنها ليست آخر بطاقة، أما إذا كانت القيمة 1، فهذه البطاقة هي آخر بطاقة في دفتر البطاقات المرفق للـ Packets، وتختلف عدد البطاقات المرفقة مع ال Packet باختلاف التطبيق المستخدم كما سنرى لاحقاً في هذا الموضوع.

4- TTL (Time To Live)= 8 bits:
لها نفس مهمة ال TTL الموجودة في ال IP header، وتعتبر آلية للوقاية من دوران ال Packet في الشبكة بشكل لا نهائي، مما يسبب مشاكل بالشبكة، وآلية عمل هذا الحقل تكون بطرح العدد 1 من قيمة ال TTL حتى تصبح 0، فيقوم ال Router بحذف أو رمي ال Labeled Packet أو البكت المرقمة.

######################
بروتوكولات توزيع أو إعلان البطاقات:
Label Distribution Protocols:
######################

1- LDP: Label Distribution Protocol:
يستخدم في ال Pure IP-MPLS وأيضاً في ال MPLS AToM.

2- RSVP: Resource Reservation Protocol:
يستخدم في ال MPLS TE.

3- MP-BGP: Multi-Protocol Border Gateway Protocol:
يستخدم في ال MPLS VPN.