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ApresentaçãO Mpls

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Este trabalho visa apresentar uma …

Este trabalho visa apresentar uma
nova arquitetura de encaminhamento
de pacotes IP, com base em etiquetas etiquetas,
denominada “MultiProtocol Label
Switching – MPLS”, padronizada pelo
MPLS – José Aristides Maio de 2003 MPCOMP - UECE 4
Internet Engineering Task Force (IETF),
que vem se mostrando como uma
tecnologia emergente e como uma
alternativa de suporte a qualidade de
serviço (QoS), engenharia de tráfego
(TE) e redes virtuais privadas VPN) (VPN).

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  • 1. MESTRADO INTEGRADO PROFISSIONAL EM COMPUTAÇÃO UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ DISCIPLINA: Redes de Comunicação el Switchi MESTRANDO: M S L PL ab ng JOSÉ ARISTIDES o co l Mult iprot PROFESSOR: DsC. JOAQUIM CELESTINO MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003
  • 2. Histórico ATMARP (ATM Address Resolution Protocol): Mapeia os endereços IP em endereços ATM. Desvantagens: a impossibilidade de conexão direta entre endereços IP de diferentes subredes; os pacotes IP não podiam se aproveitar da Qualidade de ATM Serviço oferecida pelo ATM. NHRP (Next Hop Routing Protocol): Funciona utilizando NHS (Next Hop Servers) nos roteadores IP. Desvantagens: número limitado de transmissões IP que poderiam ser feitas devido ao armazenamento dos dados sobre as transmissões nos NHS’s; o NHRP não suporta transmissões multicast. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 2
  • 3. Histórico Várias tecnologias foram desenvolvidas, todas independentes entre si mas na mesma direção: O IP Switching, da Ipslon - projetado para conectar subredes IP através de nuvens ATM. CSR (Cell Switching Routers) - Instituto de Tecnologia de Tóquio e que foi depois adaptada pelas corporações Toshiba. Tag Switching da CISCO, que já apresenta a maior parte das características do MPLS. ARIS (Aggregate Route-Based IP Switching) da IBM. Tanto a Ipslon como a CISCO, iniciaram esforços independentes pela padronização de suas arquiteturas. Porém, foi criado um grupo de trabalho (WG) pelo IETF. Deste grupo de trabalho nasceu o MPLS. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 3
  • 4. Introdução Este trabalho visa apresentar uma nova arquitetura de encaminhamento de pacotes IP, com base em etiquetas, denominada “MultiProtocol Label Switching – MPLS”, padronizada pelo Internet Engineering Task Force (IETF), que vem se mostrando como uma tecnologia emergente e como uma alternativa de suporte a qualidade de serviço (QoS), engenharia de tráfego (TE) e redes virtuais privadas (VPN). MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 4
  • 5. Introdução O que é MPLS? MultiProtocol Label Switching. multiprotocol porque pode ser aplicado em todos protocolos de rede da camada 3; os drafts do IETF se referem ao MPLS como “a camada calço”; é uma tecnologia aberta de comutação IP MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 5
  • 6. Introdução O que é MPLS? MPLS é a unificação de várias técnicas de comutação de pacotes IP, que surgiram nos anos 90 É uma técnica de comutação de pacotes centrada em labels (rótulos). MPLS pode ser implantado sobre redes ATM, DWDM, FR, Ethernet e etc. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 6
  • 7. Introdução Porque MPLS? Fácil implantação de Engenharia de Tráfego; Possibilidade de extensão para controle das futuras redes óticas de transporte (Multiprotocol Lambda Switching); Baixo custo de implantação; Possibilidade de implantação incremental. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 7
  • 8. Introdução Desenvolvimento das operadoras nos anos: 2000/2001 70 67 67 60 58 50 44 40 30 2000 22 2001 20 11 10 0 0 0 0 0 ATM MPLS DIFSERV CISCO RSVP TAG Fonte: Bill Mitchael, “MPLS: Breaking Through, a Status Reporter”, Network Magazine. http:/www.computertelefony.com/article/CTM20010425S0001. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 8
  • 9. Características agilidade no encaminhamento de pacotes; implementação de orientação à conexão em redes IP; suporte as arquiteturas de IP QoS como o IntServ e DiffServ; Interoperabilidade de redes com tecnologias heterogêneas; independência da tecnologia de camada de ligação de rede e protocolos da camada de rede; suporte a implementação de VPN em ambientes de grande escala, com simplificação de gerenciamento, incremento de desempenho e suporte a IP QoS. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 9
  • 10. Princípios e Componentes Adicionar mecanismos orientados a conexão aos protocolos de redes sem conexão; >> Identificar caminhos pré-definidos na rede entre dois pontos de extremidade; >> Um rótulo é associado a cada caminho; >> Um caminho é chamado de LSP (Label-Switched Path); Em cada ponto de entrada da rede, um roteador LER(Label-Switched Router) examina o pacote para determinar o LSP; >> O LSR de Entrada (ILER) adiciona um header MPLS antes do Pacote; Os LSR’s internos ao domínio MPLS enviam o pacote de acordo com o rótulo e definem o novo rótulo; O LSR de saída (ELER) retira o rótulo e envia o pacote ao seu destino de acordo com a tecnologia IP tradicional. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 10
  • 11. Princípios e Componentes Domínio MPLS ELER – LSR de saída LSR’s ILER – LSR de entrada LSP’s LSP’s – caminhos que os pacotes percorrem de um Roteador a outro. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 11
  • 12. Princípios e Componentes FEC (Forwarding Equivalent Class) (Classe de Equivalência de Encaminhamento - CEE) Um conjunto de pacotes a ser tratado de forma equivalente para fins de encaminhamento; São todos enviados ao mesmo próximo salto; Uma FEC é definida por um rótulo. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 12
  • 13. Princípios e Componentes Tabelas de encaminhamento O MPLS utiliza dois tipos de tabelas que fazem mapeamentos distintos:  Mapeamento FTN (FEC TO NHLFE)  Mapeamento ILM (Incoming Label Map) Cada entrada é chamada de NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry)  O roteador que é o próximo salto do pacote;  Uma operação a ser realizada na pilha de rótulos do pacote (substituição, empilhamento ou retirada);  Outras informações relevantes, como os níveis de QoS associados ao pacote. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 13
  • 14. Princípios e Componentes Troca de Rótulo Na chegada de um pacote num LSR podem ocorrer duas situações: I - pacote recebido é rotulado: > o LSR utiliza o ILM–Incoming Label Map (Mapa dos Rótulos de Entrada) para mapear o rótulo para um NHLFE; II - pacote recebido não é rotulado: > o LSR utiliza o FTN (FEC-to-NHLFE), para encaminhar cada FEC para uma NHLFE; MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 14
  • 15. Princípios e Componentes Encaminhamento MPLS Dados 100.138.15.1 15 Dados 100.138.15.1 100 Dados 100.138.15.1 Dados 100.138.15.1 Domínio MPLS adiciona troca retira rótulo rótulo rótulo LSR LER LER INGRESSO Mapeamento FTN Mapeamento ILM EGRESSO NHLFE NHLFE FEC NHLFE rótulo NHLFE NHLFE NHLFE MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 15
  • 16. Arquitetura MPLS Componentes Básicos: (RFC-3031) Componente de Encaminhamento: Encaminhamento dos pacotes de uma certa entrada para uma certa saída de um roteador ou switch. Componente de Controle: Criação e manutenção da Tabela de Encaminhamento. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 16
  • 17. Arquitetura MPLS Componente de Controle responsável pela distribuição de informações de roteamento entre os LSR’s; além do roteamento convencional os seguintes procedimentos são executados por um LSR. [Davie 2000]: criação de ligações entre etiquetas e as Classes de Equivalência de Encaminhamento (FEC’s); distribuição de informação para os demais LSR’s destas ligações criadas; construir e manter as tabelas de encaminhamento utilizadas pela componente de encaminhamento. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 17
  • 18. Arquitetura MPLS Rótulo (Label) É um identificador de tamanho curto e fixo que serve como um índice para o próximo endereço de roteamento. O rótulo é inserido no cabeçalho do pacote, quando na entrada do domínio MPLS, e é a peça chave da Componente de Encaminhamento. Um Rótulo nativo eventual de nível 2 pode ser utilizado. VPI/VCI (ATM), DLCI (Frame Relay), largura de onda (DWDM) MPLS define uma estrutura para rotular datagramas - Shim Header. Operações com os Rótulos: Swap (nos LSR), push (no ingress LER), pop (no egress LER) MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 18
  • 19. Arquitetura MPLS Rótulo Cabeçalho Header Header Cabeçalho --- PDU N2 MPLS MPLS N3 Rótulo (20 bits) EXP (3 bits) B (1 bit) TTL (8 bits) S Label (Rótulo): número de 20 bits; S: O campo S (stack-pilha) indica o início/fim de uma pilha de rótulos hierárquicos; EXP: O campo Exp (experimental) ainda está em processo de padronização, mas é utilizado com intuito de classificar os pacotes em classes de serviços; TTL: O campo TTL, implementa o “time to live”, necessário para manter compatibilidade com ferramentas de diagnóstico de rede e detectar o loop. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 19
  • 20. Arquitetura MPLS Os 20 primeiros bits representam a identificação do rótulo. Este valor é usado para determinar como um pacote será encaminhado. Há vários valores de rótulo reservados [RFC 3032]: Um valor de 0 representa o “IPv4 Rótulo NULO Explícito”. - ao fundo da pilha de rótulo indica que a pilha deve ser estourada; Um valor de 1 representa o “Rótulo de Alerta do Roteador”. - qualquer lugar na pilha de rótulo exceto ao fundo. - ao topo da pilha de rótulo, o pacote é entregue a um módulo de software local para processar; Um valor de 2 representa o “IPv6 Rótulo NULO Explícito”; Um valor de 3 representa o “Rótulo NULO Implícito”. - um LSR pode nomear e pode distribuir, mas nunca de fato aparece no encapsulamento; Os valores de 4 ao 15 estão reservados. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 20
  • 21. Arquitetura MPLS Pilha de Rótulos Quando um LSR de Borda (LER) insere mais de um rótulo num pacote, temos um empilhamento de rótulos (último inserido é o primeiro a ser removido). [RFC 3032]. Topo da pilha – Decisão de encaminhamento Cabeçalho N2 1 N Cabeçalho N3 PDU Rótulo = #X Exp S=1 TTL N Pilha Rótulo = #Y Exp S=0 TTL 1 MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 21
  • 22. Arquitetura MPLS Empilhamento de Rótulos: Túneis e Hierarquias Domínio Externo Domínio Interno R1 R2 R21 R22 R3 R4 R5 L11 L21 L22 L13 L11 L21 L22 L12 L13 L12 L12 LSP R2 -> R3 LSP R1 -> R5 MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 22
  • 23. Protocolos para Distribuição de Rótulos Existem basicamente duas estratégias para distribuição de rótulos em uma rede MPLS: 1. adicionar capacidade de distribuição de rótulos a um protocolo já existente; 2. conceber um novo protocolo para distribuição de rótulos. MPLS não impõe um protocolo específico para distribuição de rótulos (associações rótulo-FEC). Alguns protocolos já existentes foram estendidos para esta tarefa: o protocolo de roteamento BGP para MPLS e RSVP. Existe um protocolo específico para distribuição de rótulos em redes MPLS: LDP ( Label Distribution Protocol). (RFC-3036/3037) MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 23
  • 24. Label Distribution Protocol LDP é um conjunto de procedimentos e mensagens através das quais um LSR informa a outro LSR do mapeamento entre rótulos e fluxos que ele tem feito. [Andersson]. A especificação LDP define quatro categorias de mensagens que são trocadas entre os LSR’s: de descoberta: para anunciar a presença de um LSR conectado ao enlace; de sessão: para estabelecer, manter e terminar sessões LDP entre dois LSR’s vizinhos; de anuncio: para criar, alterar e suprimir associações rótulo/FEC; de notificação: para prover informações de estado e sinalizar a ocorrência de erros. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 24
  • 25. Label Distribution Protocol Mensagens de descoberta são transportadas através de UDP; as demais através de TCP. LDP Sessão; Anuncio; Descoberta. Notificação. TCP UDP MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 25
  • 26. Label Distribution Protocol Mecanismo de Descoberta: Upstream LSR Downstream LSR LDP Hello Estabelecimento de Conexão de Transporte (TCP): Realizada a Descoberta os LSR’s vizinhos estabelecem uma Conexão de Transporte (TCP porta 646). Esta conexão será utilizada para transporte de todas as demais mensagens LDP. Estabelecimento de Sessão: Uma vez estabelecida a Conexão de Transporte, os LSR’s tentam estabelecer uma Sessão LDP (tornando-se LSR pares). MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 26
  • 27. Label Distribution Protocol Estabelecimento de Sessão - cont: O LSR ativo envia uma mensagem de Inicialização contendo informações como: versão do protocolo (1); forma de distribuição de rótulos; tamanho máximo para PDU’s; intervalo para envio de mensagens KeepAlive. Uma vez estabelecida a Sessão a mesma entra em fase ativa, onde se dá a distribuição de rótulos. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 27
  • 28. Label Distribution Protocol Estabelecimento de Sessão - cont: Descoberta LDP Hello TCP SYN Conexão de Transporte TCP ACK Estabelecimento LDP Initialization de Sessão Diagrama de seqüência UML para estabelecimento de Sessão. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 28
  • 29. Label Distribution Protocol Manutenção e Encerramento de Sessão: Manutenção de Vizinhança LDP Hello Manutenção de LDP KeepAlive Sessão Estabelecimento de Sessão por Timeout LDP Notification Encerramento Unilateral de Sessão LDP Shutdown Diagrama de seqüência para Manutenção e Encerramento de Sessão. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 29
  • 30. Label Distribution Protocol Distribuição e Gerência de Rótulos LSR1 LSR2 LSR3 LSR4 Sessão LDP LABEL_REQUEST FEC LABEL_REQUEST Hop Count = 1 FEC LABEL_REQUEST Path Vector = {LSR 1 } HC = 2 FEC PV = {LSR 1 , LSR 2 } HC = 3 PV = {LSR 1 , LSR 2 , LSR 3 } LABEL_MAPPING LABEL_MAPPING FEC R = 456 LABEL_MAPPING FEC ID = 7659 FEC R = 78 HC = 1 R = 263 ID = 8657 ID = 4531 HC = 2 HC = 3 Diagrama de seqüência para mensagem de requisição e mapeamento de rótulo. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 30
  • 31. Label Distribution Protocol Supressão de Associação de rótulo a uma FEC. LSR1 LSR2 LSR3 LSR4 Sessão LDP LABEL_WITHDRAW FEC LABEL_RELEASE R = 78 LABEL_ WITHDRAW FEC R = 263 LABEL_ WITHDRAW FEC R = 456 Diagrama de seqüência para suprimir associações rótulo-FEC. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 31
  • 32. Label Distribution Protocol Cabeçalho LDP. Trocas de mensagens LDP são realizadas enviando PDU’s (Unidades de Dados de Protocolo) LDP que são codificados no padrão TLV (type-length- value). 2 octetos 2 octetos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 Version PDU Length LDP Identifier Version 16-bits - contém o número de versão do protocolo; PDU Length 16-bits - comprimento total deste PDU – excluindo versão e comprimento do campo – máximo 4096 bytes; LDP Identifier (LDP ID) 48-bits - identifica exclusivamente o espaço de rótulo enviado ao LSR para o qual este PDU aplica. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 32
  • 33. Label Distribution Protocol Codificação TLV (Type-Length-Value) 2 octetos 2 octetos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 U F Type Length Value U - bit de TLV desconhecida; F - bit de envio de uma TLV desconhecida; Type - define o tipo de mensagem; Length - especifica o comprimento do campo Value em octetos; Value - campo de tamanho variável com a informação para ser interpretado como especificado pelo campo Type. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 33
  • 34. Label Distribution Protocol Formato de Mensagem LDP 0 15 31 U Message Type Message Length Message ID Mandatory Parameters Optional Parameters U bit: Bit de mensagem desconhecida; Message type: Este campo identifica o tipo de mensagem; Message lenght: Especifica o comprimento cumulativo em octetos da Mensagem ID, Parâmetros obrigatórios, e Parâmetros Opcionais; Message ID: Usado pelo LSR de origem para facilitar a identificação de mensagens de notificação que podem aplicar para esta mensagem; Mandatory Parameters: Comprimento variável para fixar parâmetros obrigatórios da mensagem; Optional Parameters: Comprimento variável para fixar parâmetros opcionais da mensagem. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 34
  • 35. Label Distribution Protocol Hello Message. 0 15 31 0 Hello (0x0100) Message Length Message ID Common Hello Parameters TLV Optional Parameters Message ID: 32 bits usados para identificar a mensagem; Common Hello Parameters TLV: especifica os parâmetros comuns das mensagens Hello; Optional Parameters: Comprimento variável para fixar parâmetros opcionais da mensagem.- Ex.: Endereço Transp. IPv4, IPv6. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 35
  • 36. Label Distribution Protocol Common Hello Parameters TLV 0 0 Common Hello Params(0x0400) Length Hold Time T R Reserved Hold Time: tempo de espera em segundos que o LSR emissor manterá o registro de Hellos do receptor sem receber outro Hello; T, Targeted Hello: T=1  Hello com destino. T=0  Hello de enlace; R, Request Send Targeted Hellos: R=1 solicita hellos periodicamente com destino a fonte. R=0 não há pedido; Reserved: fixado em zero para TX e ignorado em RX. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 36
  • 37. Label Distribution Protocol Os tipos de mensagem que estão definidos nesta versão de LDP Notification Hello Initialization KeepAlive Address Address Withdraw Label Mapping Label Request Label Abort Request Label Withdraw Label Release MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 37
  • 38. Funcionamento Básico Roteamento de LSP’s É o processo através do qual a rota de um LSP é determinada por ocasião de seu estabelecimento. Existem duas maneiras de roteamento de LSP’s: Roteamento hop-by-hop: cada LSR é autônomo na escolha do próximo LSR da rota. Roteamento com restrição: a rota do LSP é determinada (total ou parcialmente), através de ação de gerência ou configuração. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 38
  • 39. Funcionamento Básico 1a. Protocolos de roteamento existentes(como OSPF, IS-IS) estabelece acesso para rede de destino; 1b. Protocolo de Distribuição de Rótulo(LDP) estabelece destino de rótulo; Pacote Rótulo 4. LSR de extremidade de saída(LER) – remove o rótulo e 2. LSR de extremidade de entrada(LER) entrega o pacote. recebe pacote da camada 3 e adiciona 3. LSR – comuta a troca rótulo ao pacote; de rótulo nos pacotes; MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 39
  • 40. Funcionamento Básico LER de Ingresso LER de Egresso (Entrada no domínio MPLS) Domínio MPLS (Saída do domínio MPLS) Prefixo Etiq. S Etiq. E Etiq. S 212.95/16 5 LSR LSR 2 -- Etiq. E Etiq. S Etiq. E Etiq. S 5 9 9 2 Transporte Introdução Retirada Transporte Nível 2 de Etiqueta Troca de Troca de de Etiqueta Nível 2 Etiquetas Etiquetas 212.95.193.1 5 9 2 212.95.193.1 MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 40
  • 41. Funcionamento Básico LSR Tabela de encaminhamento MPLS 1 Porta E Etiq. E Etiq. S Porta S 4 Etiq. = 22 2 51 37 5 2 3 15 34 6 5 -- 3 -- 45 -- 22 -- 4 Etiq. = 45 3 -- -- -- -- 6 MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 41
  • 42. Engenharia de Tráfego Evolução das redes: mapeamento dos fluxos de tráfego baseado nos IGP’s (Internet Gateway Protocols); característica: envio do tráfego pelo caminho mais curto; tendência de congestionamento nos enlaces → aumento da capacidade dos enlaces; Crescimento da rede → demanda de uma maior eficiência no uso dos recursos; Necessidade de uma abordagem mais sistemática → requisitos mais rígidos de controle da rede; Técnicas de Engenharia de Tráfego no backbone IP podem contribuir de forma significativa para a evolução da rede. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 42
  • 43. Engenharia de Tráfego Conceitos: Realiza o mapeamento dos fluxos de tráfego em uma infra- estrutura física de transporte de modo a atender critérios definidos pela operação da rede; Permite mover o tráfego para caminhos diferentes do caminho mais curto determinado pelo IGP; Classificada como uma atividade complementar à infra-estrutura de roteamento. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 43
  • 44. Engenharia de Tráfego Benefícios: Evitar pontos de congestionamento; Reroteamento rápido do fluxo no caso de falhas; Uso mais eficiente da banda disponível; Redução dos custos operacionais da rede; Redução do jitter; Maximização do throughput. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 44
  • 45. Engenharia de Tráfego & Internet Maior problema para a oferta de QoS: CONGESTIONAMENTO Razões para a ocorrência de congestionamento: carência de recursos (ex: banda); má distribuição na utilização dos recursos. No caso da carência de recursos → atualização da infra-estrutura. Má distribuição no uso dos recursos → Engenharia de Tráfego. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 45
  • 46. Engenharia de Tráfego & Internet Congestionamento pelo caminho mais curto Roteador #5 Roteador #4 Caminho mais curto Congestionamento Roteador #1 Roteador #2 Roteador #3 Roteador #5 Roteador #4 LSP Roteador #1 Roteador #2 Roteador #3 MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 46
  • 47. Engenharia de Tráfego & Internet Congestionamento pelo caminho mais curto Extensões aos protocolos de roteamento permitem a realização de algum grau de engenharia de tráfego. OSPF: rotas com pesos iguais para um mesmo destino → balanceamento de tráfego; não elimina o congestionamento pois não leva em conta o estado dos enlaces. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 47
  • 48. Engenharia de Tráfego no IP Utilização do MPLS como forma de integrar a capacidade de Engenharia de Tráfego no plano de controle do IP. Podemos organizar os componentes da ET associados ao MPLS nos seguintes elementos: Encaminhamento dos pacotes; Distribuição das informações; Seleção do caminho; Sinalização. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 48
  • 49. Engenharia de Tráfego no IP Encaminhamento dos pacotes: • o caminho físico de um LSP não é limitado ao caminho mais curto; distribuição das informações: • conhecer a topologia da rede / informações dinâmicas sobre a carga da rede; • extensões ao OSPF (novos LSA’s - Link State Advertisements) e ao IS-IS (novos TLV’s – Type Length Values); MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 49
  • 50. Engenharia de Tráfego no IP Seleção do caminho: • baseada em um algoritmo do tipo CSPF (Constrained Shortest Path First) utilizado pelo CBR (Constraint Based Routing); • o caminho para o LSP é determinado levando em conta as restrições da rede e os atributos do LSP. Sinalização: • responsável pelo estabelecimento do LSP e distribuição dos rótulos: CR-LDP e RSVP-TE. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 50
  • 51. Roteamento Baseado em Restrições (CBR) O IGP utiliza o algoritmo SPF – seleção da rota com menor custo. Conserva os recursos da rede mas causa os seguintes problemas: rotas de diferentes origens podem se sobrepor em alguns enlaces provocando congestionamento; o tráfego pelo menor caminho pode exceder a capacidade da rota; • rotas alternativas mais longas podem possuir capacidade suficiente! MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 51
  • 52. Roteamento Baseado em Restrições (CBR) Com a utilização do CBR o processo de ET é aprimorado. permite a seleção de rotas diferentes das obtidas pelo SPF baseado nas restrições estabelecidas; otimiza a utilização dos recursos e do desempenho da rede de maneira integrada em um só algoritmo. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 52
  • 53. Roteamento Baseado em Restrições (CBR) Em linhas gerais o CBR deve determinar rotas que satisfaçam: os atributos associados aos Troncos de Tráfego (banda, prioridade, afinidade, etc.); os atributos associados aos recursos de rede (banda, política administrativa, etc.). No caso mais simples o algoritmo apenas tenta achar rotas para todos os Troncos de Tráfego (Traffic Trunks – TT’s); MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 53
  • 54. Roteamento Baseado em Restrições (CBR) Principais objetivos orientado a recursos: otimização dos recursos da rede - banda é o recurso mais importante; orientado a tráfego: aspectos relacionados à QoS; agregação de tráfego: Troncos de Tráfego ( Traffic Trunks) - agregados de tráfego pertencentes à mesma classe troncos de tráfego são objetos roteáveis, unidirecionais e distintos dos LSP’s. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 54
  • 55. MPLS e Engenharia de Tráfego Para tornar possível a ET no MPLS, os seguintes elementos são necessários: conjunto de atributos associados aos TT’s e que especificam suas características comportamentais; conjunto de atributos associados aos recursos de rede que regula a participação dos mesmos nos LSP’s; ambiente para implementação de CBR usado para selecionar caminhos para os TT’s. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 55
  • 56. MPLS e Engenharia de Tráfego Vantagens do MPLS para Eng. de Tráfego: Permite esquemas sofisticados de roteamento baseados no estabelecimento de LSP’s explicitamente roteados; Mapeamento de Troncos de Tráfego em LSP’s; Projeto e arquitetura de rede mais simples do que o Modelo Sobreposto ( Overlay); Menor custo; Permite agregação e desagregação de tráfego; Relativamente simples de integrar CBR. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 56
  • 57. MPLS e Engenharia de Tráfego O uso de CBR permite que as seguintes características essenciais à E.T. sejam implementadas: atributos podem ser atribuídos a TT’s que modulam seus comportamentos; atributos podem ser atribuídos a recursos da rede que regulam a sua utilização por TT’s. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 57
  • 58. MPLS e Engenharia de Tráfego Esquemas de roteamento do tipo CBR devem atender os seguintes requisitos: encontrar uma solução p/ o mapeamento dos LSP’s na infra- estrutura física atendendo as restrições ou sinalizar a impossibilidade; escalabilidade → a freqüência de cálculo das rotas não deve ser alta; possuir mecanismo para disseminação das informações de estado da rede . MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 58
  • 59. MPLS e Engenharia de Tráfego Os atributos que governam os LSP’s escolhidos para os TT’s na estrutura física da rede se dividem em dois grupos: Atributos dos Recursos e Atributos do Tráfego. Atributos dos Recursos de Rede: Maximum Allocation Multiplier: define a proporção do recurso que está disponível para alocação a LSPs; Classe de recurso: particiona os recursos em classes - valores definidos administrativamente e usados para implementação de políticas gerais. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 59
  • 60. MPLS e Engenharia de Tráfego CBR - Atributos do Tráfego Banda: mínimo de banda reservável que o tráfego do TT/LSP necessita; Atributo do caminho: se o caminho para o LSP deve ser especificado manualmente ou calculado pelo CBR; Prioridade: indica a preferência no caso de múltiplos LSP’s competirem por um mesmo recurso; Prioridade de manutenção: indica se um LSP pode ser preemptado; Afinidade (cor): que classes de recursos podem ser incluídas no caminho para o LSP; Adaptabilidade: permite ou não a mudança do LSP quando um caminho melhor torna-se disponível; Resiliência: define se um LSP pode ser reroteado ou não em caso de falha de algum elemento do caminho. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 60
  • 61. CBR e E.T. em Redes MPLS Decomposta em quatro componentes: 1. Gerenciamento de caminhos; 2. Atribuição de tráfego a LSP’s; 3. Disseminação da informação do estado da rede; 4. Gerenciamento da rede. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 61
  • 62. CBR e E.T. em Redes MPLS 1. Gerenciamento de Caminhos a) Seleção de caminho: Determina rota explícita no nó de origem do túnel LSP; Rota é uma seqüência de nós abstratos (nós ou grupos de nós); Rota pode ser estrita ou relaxada ( loose); CBR pode ser usado para automatizar a Eng. de Tráfego. b) Estabelecimento do caminho (LSP): protocolo de sinalização para estabelecer o caminho de um LSP: RSVP-TE & CR-LDP; c) Manutenção do caminho: inclui o monitoramento, finalização de LSP’s e reroteamento de LSP’s. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 62
  • 63. CBR e E.T. em Redes MPLS 2. Atribuição de tráfego a LSP’s Particionamento do tráfego ingressante (classificação); Alocação do tráfego aos LSP’s existentes. balanceamento de carga; filtragem do tráfego (DiffServ/MPLS). 3. Disseminação da informação do estado da rede distribuição da topologia e estado da rede no domínio MPLS; usadas pelo CBR; Extensão do OSPF e IS-IS. 4. Gerenciamento da Rede Monitoramento de desempenho e contabilização; Gerenciamento de configuração; Gerenciamento de falhas. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 63
  • 64. MPLS sobre ATM O MPLS utiliza os mesmos paradigmas de encaminhamento de dados empregado MPLS – Etiqueta pelo ATM: ATM – VPI/VCI Não altera o hardware dos comutadores ATM; Substituição do plano de controle do ATM, pela componente de controle da arquitetura MPLS; O controle dos comutadores ATM pode ser executado por protocolos como OSPF, BGP, PIM, RSVP ao invés do UNI e PNNI. Para que a componente de controle do MPLS possa suportar a tecnologia ATM alguns requisitos devem ser observados como: encapsulamento dos pacotes etiquetados em links ATM; detecção de loop e ajuste de TTL; intercalação de células e VP-merge. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 64
  • 65. MPLS sobre ATM Encapsulamento de MPLS baseado no ATM Célula ATM GFC Etiqueta VPI VCI PTI CLP HEC PDU Etiqueta MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 65
  • 66. MPLS sobre ATM MPLS over an existing ATM network (White Paper – Nortel network – figura-8, pag. 9) MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 66
  • 67. MPLS e suporte a VPN Um dos campos onde a arquitetura MPLS se mostra extremamente promissora é no suporte a implementação de redes virtuais privadas (VPN) de grande abrangência. O MPLS atuando como mecanismo de encaminhamento dentro de um cenário de VPN provê agilidade, facilidade de gerenciamento para grandes redes e suporte a QoS, bem como suporte a segurança. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 67
  • 68. MPLS e suporte a VPN Montando VPN’s com MPLS MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 68
  • 69. Conclusão Pelas características de agilização no encaminhamento de pacotes e sobretudo a capacidade de conferir orientação à conexão em redes IP, facilitando a implementação de técnicas de Engenharia de Tráfego (capacidade de se definir os caminhos por onde serão encaminhados os pacotes, através de políticas de admissão ou ação de gerência) o MPLS desponta como uma tecnologia também promissora, no cenário dos grandes “backbones” de rede, como a Internet. O MPLS surge como uma arquitetura emergente, que representa o esforço de padronização do modelo de encaminhamento de pacotes baseados em etiquetas e que já existe comercialmente, produzido por uma série de fabricantes. Este esforço permitirá a interoperabilidade e compatibilidade necessária para compor os “backbones” que interconectarão a Internet2. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 69
  • 70. MPLS REFERÊNCIAS Le Faucheur et al (2001) Extensions to RSVP-TE and CR-LDP for support of Diff-Serv-aware MPLS Traffic Engineering. Internet Draft. February of 2001. http://ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mpls-diff-you-reqts-00.txt RFC 3107, Carrying Label Information in BGP-4. Y. Rekhter, E. Rosen. May 2001. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc3107.txt RFC 3063, MPLS Loop Prevention Mechanism. Y. Ohba, Y. Katsube, E. Rosen, P. Doolan. February 2001. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc3063.txt RFC 3037, LDP Applicability. B. Thomas, E. Gray. January 2001. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc3037.txt RFC 3036, LDP Specification. L. Andersson, P. Doolan, N. Feldman, A. Fredette, B. Thomas. January 2001. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc3036.txt RFC 3034, Use of Label Switching on Frame Relay Networks Specification. A. Conta, P. Doolan, A. Malis. January 2001. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc3034.txt RFC 3032, MPLS Label Stack Encoding. E. Rosen, D. Tappan, G. Fedorkow, Y. Rekhter, D. Farinacci, T. Li, A. Conta. January 2001. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc3032.txt RFC 3031, Multiprotocol Label Switching Architecture. E. Rosen, A. Viswanathan, R. Callon. January 2001. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc3031.txt RFC 2917, A Core MPLS IP VPN Architecture. K. Muthukrishnan, A. Malis. September 2000. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc2917.txt RFC 2702, Requirements for Traffic Engineering Over MPLS. D. Awduche, J. Malcolm, J. Agogbua, M. O'Dell, J. McManus. September 1999. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc2702.txt RFC 2682, Performance Issues in VC-Merge Capable ATM LSRs. I. Widjaja, A. Elwalid. September 1999. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc2682.txt RFC 2547, BGP/MPLS VPNs. E. Rosen, Y. Rekhter. March 1999. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc2547.txt RFC 2889, Benchmarking Methodology for LAN Switching Devices. R. Mandeville, J. Perser. August 2000. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc2889.txt RFC 2816, A Framework for Integrated Services Over Shared and Switched IEEE, ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc2816.txt RFC 3035, MPLS using LDP and ATM VC Switching. B. Davie, J. Lawrence, K. McCloghrie, E. Rosen, G. Swallow, Y. Rekhter, P. Doolan. January 2001. ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc3035.txt Le Faucheur, et all (2000). MPLS Suport of Differentiated Services. Internet Draft. Junho de 2000. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mpls-diff-ext-05.txt. E. Rosen, A. Viswanathan and R.Callon, quot;Multiprotocol Label Switching Architecturequot;, Internet draft <draft-ietf-mpls-arch-06.txt>, Aug. 1999. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mpls-arch-06.txt [Braden94] Braden, R., Clark, D. E Shenker, S. (1994). Integrated services in the internet architecture: an overview, Internet RFC 1633. [Blake98] Blake, S., Black, D. L., Carlson, M., Davies, E., Wang, Z. e Weiss, W. (1998). An architecture for differentiated services, Internet RFC 2475 D. Awduche, L. Berger, D. Gan, T. Li, G. Swallow and V. Srinivasan, quot;Extension to RSVP for Traffic Engineeringquot;, Internet draft <draft-ietf-mpls-rsvp-lsp-tunnel- 04.txt>,Sept.1999. D. Awduche, A. Hannan and X. Xiao, quot;Applicability Statement for Extensions to RSVP for LSP-LSPs,quot; Internet Draft <draft-ietf-mpls-rsvp-tunnel-applicability-00.txt>, Sept. 1999. L. Andersson, P. Doolan, N. Feldman, A. Fredette and B. Thomas, “LDP Specification”, Internet draft <draft-ietf-mpls-ldp-06.txt>, Oct. 1999. E. Crawley, R. Nair, B. Jajagopalan and H. Sandick, quot;A Framework for QoS-based Routing in the Internetquot;, RFC 2386, Aug. 1998 T. Li, G. Swallow and D. Awduche, “IGP requirements for Traffic Engineering with MPLS”, Internet draft <draft-li-mpls-igp-te-00.txt>, Feb. 1999. X. Xiao and L. Ni, quot;Internet QoS: A Big Picturequot;, IEEE Network Magazine, March/April, pp. 8-18, 1999. N. Shen and H. Smit, “Calculating IGP routes over Traffic Engineering LSPs”, Internet draft <draft-hsmitmpls- igp-spf-00.txt>, June 1999. MPLS Forum, MPLS in the broadband IP Network. www.mplsforum.org. MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 70
  • 71. FIM Muitíssimo el Switchi b M SObrigado! L PL a ng o co l Mult iprot aristides@centec.org.br MPLS – José Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003