Виртуальные частные сети. Технология MPLS VPN (стр. 5 из 6)

Маршрутизаторы PE являются функционально более сложными, чем P. На них возлагаются главные задачи по поддержке VPN, а именно разграничение маршрутов и данных, поступающих от разных клиентов. Маршрутизаторы PE служат также оконечными точками путей LSP между сайтами заказчиков, и именно PE назначает метку пакету IP для его транзита через внутреннюю сеть маршрутизаторов P.

Пути LSP могут быть проложены двумя способами: либо с применением технологии ускоренной маршрутизации (IGP) с помощью протоколов LDP, либо на основе технологии Traffic Engineering с помощью протоколов RSVP или CR-LDP. Прокладка LSP означает создание таблиц коммутации меток на всех маршрутизаторах PE и P, образующих данный LSP

В совокупности эти таблицы задают множество путей для разных видов трафика клиентов. В VPN применяется различная топология связей: полносвязная, «звезда» (часто называемая в англоязычной литературе hub-and-spoke) или ячеистая.

3.2 Путешествие пакета по сети MPLS VPN

Теперь, когда мы обсудили схему распространения маршрутной информации по сети MPLS VPN, давайте посмотрим, как перемещаются данные между узлами одной VPN.

Пусть, например, из сайта 1 в VPN A узел с адресом 10.2.1.1/16 отправляет пакет узлу сайта 2 этой же VPN, имеющему адрес 10.1.0.3/16 (см. Рисунок 6).

Рисунок 6. Путешествие пакета между сайтами VPN

Стандартными транспортными средствами IP пакет доставляется на пограничный маршрутизатор сайта CE1A, в таблице которого для номера сети 10.1.0.0 в качестве следующего маршрутизатора указан PE1. На маршрутизатор PE1 пакет поступает с интерфейса int2, поэтому для выбора дальнейшего продвижения пакета он обращается к таблице VRF1а, связанной с данным интерфейсом.

В таблице VRF1A адресу 10.1.0.0 соответствует запись протокола BGP, которая указывает, что очередным маршрутизатором для пакета определен PE2. Следующее поле записи содержит значение метки Lvpn=7, определяющей интерфейс выходного маршрутизатора PE, которое должно быть присвоено пакету для того, чтобы он попал в нужную VPN. Здесь также указывается, что запись была сделана протоколом BGP, а не IGP. На этом основании маршрутизатор PE «понимает», что очередной маршрутизатор не является непосредственным соседом, и путь к нему надо искать в глобальной таблице маршрутизации.

В глобальной таблице для адреса PE2 указывается начальное значение метки L пути LSP, равное 3. Способ его прокладки между маршрутизаторами PE1 и PE2 не имеет в данном случае принципиального значения — главное, чтобы такой путь существовал.

Технология MPLS VPN использует иерархические свойства путей MPLS, за счет чего пакет может быть снабжен несколькими метками, помещаемыми в стек. На входе во внутреннюю сеть провайдера, образуемую маршрутизаторами P, пакет будет снабжен двумя метками — внутренней Lvpn=7 и внешней L=3. Метка Lvpn интерпретируется как метка нижнего уровня — оставаясь на дне стека, она не используется, пока пакет путешествует по туннелю PE1-PE2. Продвижение пакета происходит на основании метки верхнего уровня, роль которой отводится метке L. Каждый раз, когда пакет проходит очередной маршрутизатор P вдоль туннеля, метка L анализируется и заменяется новым значением. И только после достижения конечной точки туннеля маршрутизатора PE2 из стека извлекается метка Lvpn. В зависимости от ее значения пакет направляется на тот или иной выходной интерфейс маршрутизатора PE2.

Из таблицы VRF2А, связанной с данным интерфейсом и содержащей маршруты VPNA, извлекается запись о маршруте к узлу назначения, указывающая на CE2 в качестве следующего маршрутизатора. Заметим, что она была помещена в таблицу VRF2a протоколом IGP. Последний отрезок путешествия пакета от CE2 до узла 10.1.0.3 осуществляется традиционными средствами IP.

Несмотря на достаточно громоздкое описание механизмов MPLS VPN, процесс конфигурирования новой VPN или модификации существующей достаточно прост, поэтому он хорошо формализуется и автоматизируется. Для исключения возможных ошибок конфигурирования — например, приписывания сайту ошибочной политики импорта/экспорта маршрутных объявлений, что может привести к присоединению сайта к чужой VPN, — некоторые производители разработали автоматизированные программные системы конфигурирования MPLS. Примером может служить Cisco VPN Solution Center, который снабжает администратора средствами графического интерфейса для формирования состава каждой VPN, а затем переносит полученные конфигурационные данные в маршрутизаторы PE.

Повысить степень защищенности MPLS VPN можно с помощью традиционных средств: например, применяя средства аутентификации и шифрования IPSec, устанавливаемые в сетях клиентов или в сети провайдера. Услуга MPLS VPN может легко интегрироваться с другими услугами IP, например, c предоставлением доступа к Internet для пользователей VPN с защитой их сети средствами межсетевого экрана, установленного в сети провайдера. Провайдер также может предоставлять пользователям MPLS VPN услуги, базирующиеся на других возможностях MPLS: в частности, услуги c предоставлением гарантированного качества обслуживания на основе методов MPLS Traffic Engineering. Что же касается сложностей ведения в маршрутизаторах провайдера таблиц маршрутизации пользователей, на которые указывают некоторые аналитики, то они, на наш взгляд, несколько преувеличены, так как таблицы создаются автоматически, с помощью стандартных протоколов маршрутизации, и только на пограничных маршрутизаторах PE. Механизм виртуального маршрутизатора полностью изолирует эти таблицы от глобальных таблиц маршрутизации провайдера, что обеспечивает необходимые уровни надежности и масштабируемости решений MPLS VPN. Впрочем, реальное качество данной технологии покажет время и, скорее всего, достаточно скоро.

3.3 Стандарты MPLS VPN

Что больше всего сбивает с толку в ситуации с MPLS VPN, так это отсутствие четко определенных и полностью готовых для реализации стандартов. И это притом, что всего существует более 50 стандартов и проектов стандартов MPLS.

Хотя технология MPLS VPN описана в рамках общих стандартов на MPLS, в организации IETF существуют специальные рабочие группы, занимающиеся проработкой отдельных вопросов MPLS VPN. Например, рабочая группа PPVPN (Provider Provisioned Virtual Private Network) занята созданием “каркаса” VPN с улучшенными механизмами безопасности, масштабируемости и управляемости.

Три основных типа VPN, над которыми работает группа PPVPN, — это MPLS BGP VPN, MPLS Virtual Routers и MPLS Layer 2 VPN. Группа координирует свою деятельность с другой рабочей группой — PWE3 (Pseudo Wire Emulation Edge to Edge), создающей стандарты для туннельных сквозных соединений через сети ATM и MPLS на первом и втором уровнях.

Виртуальные частные сети второго уровня (Layer 2 VPN) также определены в проекте, получивший название Martini, этот проект находится на рассмотрении рабочей группы IETF PWE3. Идея заключается в организации туннелей для трафика Ethernet, Frame Relay, ATM и PPP через сеть MPLS. Группа PWE3 работает и над другими похожими предложениями, но со стороны сервис-провайдеров наибольший интерес вызвал проект Martini.

3.4 Терминология

Каналы MPLS можно назвать VPN”. Это так. Но термин VPN здесь используется несколько в ином значении. Классическая технология VPN обеспечивает передачу информации по зашифрованным туннелям поверх протокола третьего (сетевого) уровня. Шифрование делает невозможным чтение посторонними адреса и содержимого передаваемого пакета. Зашифрованная информация передается по сети и расшифровывается узлом-получателем.

MPLS VPN — это тоже частные виртуальные каналы, подобно IPsec или PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) VPN, но на этом вся их схожесть и заканчивается. В MPLS VPN нет никакого шифрования. Пакеты “прячутся” от посторонних глаз, поскольку передаются по маршруту меток MPLS. Трафик с определенными метками читают только маршрутизаторы LSR (Label Switch Routers), находящиеся на маркированном маршруте. Обычные способы IP-маршрутизации в сети MPLS не применяются — трафик передается только вдоль траекторий меток. Подобный уровень безопасности обеспечивается и в сетях АТМ и Frame Relay, где информация “путешествует” по виртуальным каналам тоже в незашифрованном виде. Но, собственно говоря, никто не запрещает вам дополнительно шифровать пакеты MPLS

3.5 Преимущества организации VPN на базе MPLS

Основными преимуществами организации VPN на базе MPLS можно назвать:

· масштабируемость;

· возможность пересечения адресных пространств, узлов подключенных в различные VPN;

· изолирование трафика VPN друг от друга на втором уровне модели OSI.

Масштабируемость достигается за счет того, что подключение нового узла в существующий VPN производиться только перенастройкой одного PE, к которому подключается данный узел.

В различных VPN адресные пространства могут пересекаться, что может быть чрезвычайно полезным, в случае если оператору необходимо предоставить VPN нескольким клиентам, использующим одинаковое приватное адресное пространство, например адреса 10.0.0.0/8.

Устройства P (LSR) при коммутации анализируют только внешнюю метку, определяющую LSP между PE, и не анализируют заголовок IP пакета, то справедливо говорить о том, что P устройства выполняют функции коммутации на втором уровне модели OSI. Устройства PE так же разделяют маршрутную информацию, таблицы маршрутизации, интерфейсы, направленные в сторону устройств CE, между VRF. Тем самым процессы маршрутизации разных VPN полностью разделяются, и обеспечивается разделение трафика от разных VPN на втором уровне модели OSI. На этот предмет компания Miercom провела исследование, и показала, что технология MPLS/VPN в реализации компании Cisco Systems обеспечивает такой же уровень безопасности как сети Frame Relay и ATM.

3.6 Безопасность в сетях MPLS-VPN

Функциональность MPLS-VPN поддерживает уровень безопасности, эквивалентный безопасности оверлейных виртуальных каналов в сетях Frame Relay и ATM. Безопасность в сетях MPLS-VPN поддерживается с помощью сочетания протокола BGP и системы разрешения IP-адресов.