Strukturprotokolle der Datenkommunikation – VPN-Alternativen und MPLS

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MPLS – die aktuelle Basis für VPNs

MPLS, das Multiprotokoll Label Switching ist sozusagen eine standardisierte Variante des früher von Cisco vorgestellten Tag-Switchings. Es gibt hierbei einen Netzkern und eine Netzkante. An der Netzkante werden die Datenströme klassifiziert und gelabelt und im Kern passiert die Weiterleitung auf der Basis von Labeln anstatt auf der Basis von IP Adressen. Dadurch trennt man Forwarding und Kontrolle.

Im Betrieb sieht das dann so aus, dass existierende Routingprotokolle Erreichbarkeitsinformationen austauschen, und zwar im Rahmen eines normierten oder herstellerspezifischen Routing Protokolls, siehe Abbildung 1, Teil 1a. Wir wollen auf diese Routing Protokolle hier nicht eingehen, denn es sind die gleichen wie bei „elektrischen“ Netzen und diese sind ja hinreichend dokumentiert.

Das Label Distribution Protocol (LDP) tauscht dabei zusätzlich Label-Informationen aus, siehe Abbildung 1, Teil 1b. Damit wird eine logische Topologie für die Infrastruktur aufgebaut und jeder Knoten weiß, wie Datenströme eines Labels über das Netz geleitet werden können.

Ein eingehender Link-SwitchRouter LSR an der Netzkante empfängt ein IP Paket, führt Layer-3 Services aus und versieht das Paket mit einem Label, siehe Abbildung 1, Teil 2. Die Link-Switch-Router leiten die Pakete aufgrund der Labels weiter (Abbildung 1, Teil 3) und der ausgehende Link-Switch-Router an der Netzkante entfernt das Label und liefert die Pakete aus.

Das Grundprinzip von MPLS

Das Grundprinzip von MPLS ist die Etablierung von Datenflüssen über die Switches hinweg, die mittels der Tags am Anfang und am Ende einer Strecke gekennzeichnet werden.

Wenn eine Station mit einer anderen Station einen Datenaustausch vornehmen möchte, muss zunächst eine so genannte Flussklassifizierung vorgenommen werden. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten. Man kann Datenflüsse nach den IP-Zielen, nach den Routen oder nach den Anwendungen klassifizieren.

Möchte man den Durchsatz des Netzes und der Verbindungen optimieren, wird man die erste Alternative wählen. Will man allerdings den Zugriff auf bestimmte Anwendungen, wie SAP R/3 optimieren, ist es besser, die Tags hiernach zu setzen.

Das Modell geht davon aus, dass die Datenflüsse in einem Unternehmensnetz mit wenigen Ausnahmen relativ klar und in gewisser Weise statisch sind. Diese Annahme war schon bei SNA erfolgreich. Die Funktionsweise kann man sich am einfachsten so vorstellen, dass nicht zu Beginn einer Verbindung sondern bei der Definition einer Flussklasse die zu dieser passende Route ausgerechnet wird. Das Ergebnis ist die Liste mit den von der Quelle zum Ziel zu durchlaufenden Routern.

Diese Liste wird aber jetzt nicht explizit z.B. in jeden Paketkopf gepackt, dafür ist sie ggf. viel zu lang, sondern über die Router verteilt. Die Tags sind nichts weiter als Kürzel. Wenn ein Router in der Mitte des Kommunikations-Subsystems an einem seiner Ports nun ein getagtes, also ein mit einem Tag versehenes Paket ankommen sieht, dann hat er in einer entsprechenden Tabelle bereits die Information oder Regel liegen, wohin ein an diesem Port mit dem Tag ankommendes Paket nun weitergeleitet werden soll und wie das Tag dabei geändert werden muss. Er nimmt die Weiterleitung vor und ändert dabei das Tag.

MPLS ist heute in Corporate Networks noch wenig verbreitet, man nimmt hier lieber das einfachere OSPF. Das kann sich allerdings in Zukunft schnell ändern.