Multi Protocol Label Switching (MPLS)

A.    Pengertian MPLS

Multiprotocol Label Switching (MPLS) adalah teknologi penyampaian paket pada jaringan backbone (jaringan utama) berkecepatan tinggi yang menggabungkan beberapa kelebihan dari sistem komunikasi circuit-switched dan packet-switched yang melahirkan teknologi yang lebih baik dari keduanya.

Multiprotocol Label Switching (MPLS) adalah arsitektur network yang didefinisikan oleh IETF untuk memadukan mekanisme label swapping di layer 2 dengan routing di layer 3 untuk mempercepat pengiriman paket.

Paket-paket pada MPLS diteruskan dengan protokol routing seperti OSPF, BGP atau EGP. Protokol routing berada pada layer 3 sistem OSI, sedangkan MPLS berada di antara layer 2 dan 3. OSPF (Open Shortest Path First) adalah routing protocol berbasis link state (dilihat dari total jarak) setelah antar router bertukar informasi maka akan terbentuk database pada masing – masing router. BGP (Border Gateway Protocol) adalah router untuk jaringan external yang digunakan untuk menghindari routing loop pada jaringan internet.

B.     Komponen MPLS

Berikut ini adalah gambar komponen penyusun dari jaringan MPLS.

Berikut ini adalah detail dari komponen penyusun MPLS.

1.      MPLS Node

Router pada jaringan MPLS yang akan meneruskan paket yang diterima berdasarkan label.

2.      MPLS Label

Merupakan header tambahan yang diletakan diantara layer 2 dan IP header.

3.      MPLS Ingress Node

MPLS node yang mengatur trafik saat paket memasuki MPLS core.  Ingress node juga disebut dengan PE (Power Edge) router.

4.      MPLS Egress Node

MPLS node yang mengatur trafik saat paket meninggalkan MPLS core. Egress node juga disebut dengan PE (Power Edge) router.

5.      Label Edge Router (LER)

MPLS node yang menghubungkan sebuah MPLS domain  dengan node  yang berada diluar MPLS domain.

6.      Label Switched Path (LSP)

LSP merupakan jalur yang terbentuk dari serangkaian satu atau lebih Label Switching Hop paket diteruskan oleh label swapping berdasarkan label Forwarding Equivalent Class dari satu MPLS node ke MPLS node yang lain.

7.      Label Switching Router (LSR)

Router yang mendukung MPLS forwarding. LSR biasa disebut juga P (provider) router.

C.    Arsitektur MPLS

Teknologi ATM dan frame relaybersifat connection-oriented:setiap virtual circuit harus disetup dengan protokol persinyalan sebelumtransmisi. IPbersifat connectionless: protokol routing menentukan arah pengiriman paket dengan bertukar info routing. MPLS mewakili konvergensi kedua pendekatan ini. Multi-protocol label switching  (MPLS) adalah arsitektur network yang didefinisikan oleh IETF untuk memadukan mekanisme label swapping di layer 2 dengan routing di layer 3 untuk mempercepat pengiriman paket.

Gambar  diatas  merupakan  ilustrasi  pemisahan  antara  routing  dan  masukan forwarding yang mana routing  merupakan jaringan global yang membutuhkan kerjasama antar router  sebagai  partisipan.  Protokol routing menentukan  arah  pengiriman  paket dengan bertukar info routing. Sedangkan forwarding merupakan hal yang ada pada local router.

Pada proses forwarding, protokol  ini  menentukan  forwarding  berdasarkan  label pada paket.  Label yang pendek  dan  berukuran  tetap  mempercepat  proses  forwarding  dan mempertinggi fleksibilitas pemilihan  path. Hasil forwarding adalah network datagram yang bersifat lebih connection-oriented yaitu setiap virtual circuit harus  disetup dengan protokol persinyalan sebelum transmisi (proses signaling).

Kebijakan  kualitas  paket  (QoS  Policy)  menentukan  paket  yang  sesuai  dengan  ketetapan administratif  tingkat lalu lintas.  Pada prosesini  dapat dilakukan  mark packet  atau  packet drop.

Header MPLS

MPLS bekerja pada packets dengan MPLS header, yang berisi satu atau lebih labels. Ini disebut dengan label stack. Header MPLS dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

MPLS Header meliputi :

1. 20-bit label value : Suatu bidang label yang berisi nilai yang nyata dari MPLS label
2. 3-bit field CoS : Suatu bidang CoS yang dapat digunakan untuk mempengaruhi antrian
   packet data dan algoritma packet data yang tidak diperlukan
3. 1-bit bottom of stack flag: Jika 1 bit di-set, maka ini menandakan label yang sekarang
   adalah label yang terakhir. Suatu bidang yang mendukung hirarki label stack
4. 8-bit TTL (time to live) field. Untuk 8 bit data yang bekerja

Enkapsulasi Paket

Tidak seperti ATM yang memecah paket-paket IP, MPLS hanya melakukan enkapsulasi paket IP, dengan memasang header MPLS. Header MPLS terdiri atas 32 bit data, termasuk 20 bit label, 2 bit eksperimen, dan 1 bit identifikasi stack, serta 8 bit TTL. Label adalah bagian dari header, memiliki panjang yang bersifat tetap, dan merupakan satu-satunya tanda identifikasi paket. Label digunakan untuk proses forwarding, termasuk proses traffic engineering. Untuk mengetahui enkapsulasi paket pada MPLS dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Setiap LSR memiliki tabel yang disebut label-swiching table. Tabel itu berisi pemetaan label masuk, label keluar, dan link ke LSR berikutnya. Saat LSR menerima paket, label paket akan dibaca, kemudian diganti dengan label keluar, lalu paket dikirimkan ke LSR berikutnya.

Selain paket IP, paket MPLS juga bisa dienkapsulasikan kembali dalam paket MPLS. Maka sebuah paket bisa memiliki beberapa header. Dan bit stack pada header menunjukkan apakah suatu header sudah terletak di 'dasar' tumpukan header MPLS itu.

D.    Struktur Jaringan MPLS

Struktur jaringan MPLS terdiri dari edge Label Switching Routers atau edge LSRs yang mengelilingi sebuah core Label Switching Routers (LSRs). Adapun elemen-elemen dasar penyusun jaringan MPLS ialah:

• Edge Label Switching Routers (ELSR)

Edge Label Switching Routers ini terletak pada perbatasan jaringan MPLS, dan berfungsi untuk mengaplikasikan label ke dalam paket-paket yang masuk ke dalam jaringan MPLS. Sebuah MPLS Edge Router akan menganalisa header IP dan akan menentukan label yang tepat untuk dienkapsulasi ke dalam paket tersebut ketika sebuah paket IP masuk ke dalam jaringan MPLS. Dan ketika paket yang berlabel meninggalkan jaringan MPLS, maka Edge Router yang lain akan menghilangkan label tersebut.
Label Switches. Perangkat Label Switches ini berfungsi untuk menswitch paket-paket ataupun sel-sel yang telah dilabeli berdasarkan label tersebut. Label Switches ini juga mendukung Layer 3 routing ataupun Layer 2 switching untuk ditambahkan dalam label switching. Operasi dalam label switches memiliki persamaan dengan teknik switching yang biasa dikerjakan dalam ATM.

• Label Distribution Protocol (LDP)

Label Distribution Protocol (LDP) merupakan suatu prosedur yang digunakan untuk menginformasikan ikatan label yang telah dibuat dari satu LSR ke LSR lainnya dalam satu jaringan MPLS. Dalam arsitektur jaringan MPLS, sebuah LSR yang merupakan tujuan atau hop selanjutnya akan mengirimkan informasi tentang ikatan sebuah label ke LSR yang sebelumnya mengirimkan pesan untuk mengikat label tersebut bagi rute paketnya. Teknik ini biasa disebut distribusi label downstream on demand.
Jaringan baru ini memiliki beberapa keuntungan diantaranya:

1. MPLS mengurangi banyaknya proses pengolahan yang terjadi di IP routers, serta memperbaiki kinerja pengiriman suatu paket data.
2. MPLS juga bisa menyediakan Quality of Service (QoS) dalam jaringan backbone, dan menghitung parameter QoS menggunakan teknik Differentiated services (Diffserv) sehingga setiap layanan paket yang dikirimkan akan mendapat perlakuan yang berbeda sesuai dengan skala prioritasnya.

Contoh Penggunaan MPLS Pada Jaringan

MPLS biasa digunakan pada jaringan. Berikut ini merupakan contoh penggunaan MPLS pada jaringan yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini,

Keterangan:
Misalnya kita akan menghubungkan antara jaringan di Lokasi A dengan jaringan di Lokasi C maka kita dapat melakukannya dengan beberapa cara misalnya melalui jalur routing protocol ataupun melalui jalur MPLS.

• Dengan Jalur Routing Protocol

Jalur dari Lokasi A akan menuju ke R10 (Router 10) lalu menuju ke R1 (Router 1) selanjutnya ke R2 (Router 2) atau ke R4 (Router 4) kemudian jalurnya menuju ke R3 (Router 3) setelah itu ke R7 (Router 7) dan akhirnya langsung ke Lokasi C. Routing Protocol yang bisa digunakan antara lain yaitu OSPF, BGP dan RIP. Jalur internet yang menghubungkan antara Lokasi A dengan Lokasi C apabila menggunakan routing protocol akan memerlukan waktu yang lebih lama dibandingkan dengan jalur MPLS karena dengan routing protocol jalur yang dilewati lebih banyak.

• Dengan VPN MPLS

VPN sama halnya dengan jalur MPLS, bedanya hanya data yang dikirim di enkripsi untuk menjaga keprivasian datanya. Selain itu dengan VPN MPLS dapat lebih singkat jalurnya hanya dengan menghubungkan Router di Lokasi A dengan Lokasi C.

E.     Hibrida MPLS-ATM

Hibrida MPLS-ATM adalah sebuah network yang sepenuhnya memadukan jaringan MPLS di atas core network ATM. MPLS dalam hal ini berfungsi untuk mengintegrasikan fungsionalitas IP dan ATM, bukan memisahkannya. Tujuannya adalah menyediakan network yang dapat menangani trafik IP dan non-IP sama baiknya, dengan efisiensi tinggi.

Network terdiri atas LSR-ATM. Trafik ATM diolah sebagai trafik ATM. Trafik IP diolah sebagai trafik ATM-MPLS, yang akan menggunakan VPI and VCI sebagai label. Format sel ATM-MPLS digambarkan pada gambar berikut,

Integrasi switch ATM dan LSR diharapkan mampu menggabungkan kecepatan switch ATM dengan kemampuan multi layanan dati MPLS. Biaya bagi pembangunan dan pemeliharaan network masih cukup optimal, mendekati biaya bagi network ATM atau network MPLS.

Label dan Labeled Paket

1. Peralatan MPLS memforward ke semua packet yang diberi label dengan cara yang sama.
2. Suatu label berada di tempat yang significant diantara sepasang peralatan MPLS.
3. MPLS label dapat diletakkan pada posisi yang berbeda di dalam data frame, tergantung pada teknologi layer-2 yang digunakan untuk transport. Jika teknologi layer 2 mendukung suatu label, MPLS label adalah encapsulated bidang label yang asli.

Jika teknologi layer 2 tidak secara asli mendukung suatu label, maka MPLS label terletak pada suatu encapsulasi header.

F.     GMPLS

GMPLS (Generalized MPLS) adalah konsep konvergensi vertikal dalam teknologi transport, yang tetap berbasis pada penggunaan label seperti MPLS. Setelah MPLS dikembangkan untuk memperbaiki jaringan IP, konsep label digunakan untuk jaringan optik berbasis DWDM, dimana panjang gelombang (λ) digunakan sebagai label. Standar yang digunakan disebut MPλS. Namun, mempertimbangkan bahwa sebagian besar jaringan optik masih memakai SDH, bukan hanya DWDM, maka MPλS diperluas untuk meliputi juga TDM, ADM dari SDH, OXC. Konsep yang luas ini lah yang dinamai GMPLS.

GMPLS merupakan konvergensi vertikal, karena ia menggunakan metode label switching dalam layer 0 hingga 3 [Allen 2001]. Tujuannya adalah untuk menyediakan network yang secara keseluruhan mampu menangani bandwidth besar dengan QoS yang konsisten serta pengendalian penuh. Dan terintegrasi Diharapkan GMPLS akan menggantikan teknologi SDH dan ATM klasik, yang hingga saat ini masih menjadi layer yang paling mahal dalam pembangunan network. Proses enkapsulasi pada GMPLS dapat dilihat pada gambar berikut ini.

G.    Implementasi MPLS

MPLS bersifat alami bagi dunia IP. Traffic engineering pada MPLS memperhitungkan sepenuhnya karakter traffic IP yang melewatinya. Keuntungan lain adalah tidak diperlukannya kerumitan teknis, seperti enkapsulasi ke dalam AAL dan pembentukan sel-sel ATM yang masing-masing menambah delay, menambah header, dan memperbesar kebutuhan bandwidth. MPLS tidak memperlukan hal-hal itu .

Persoalan besar dengan MPLS adalah bahwa hingga saat ini belum terbentuk dukungan untuk traffic non IP. Skema-skema L2 over MPLS (termasuk Ethernet over MPLS, ATM over MPLS, dan FR over MPLS) sedang dalam riset yang progressif, tetapi belum masuk ke tahap pengembangan secara komersial. Yang cukup menjadikan harapan adalah banyaknya alternatif konversi berbagai jenis traffic ke dalam IP, sehingga traffic jenis itu dapat pula diangkut melalui jaringan MPLS.