ApresentaçãO Mpls

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MPLS MPLS José Aristides José Aristides Maio de 2003 MPCOMP - UECE MPCOMP - UECE MPLS M u l t i p r o t o c o l L a b e l S w i t c h i n g MESTRADO INTEGRADO PROFISSIONAL EM COMPUTAÇÃO MESTRADO INTEGRADO PROFISSIONAL EM COMPUTAÇÃO UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ DISCIPLINA: DISCIPLINA: Redes de Comunicação Redes de Comunicação MESTRANDO: MESTRANDO: JOSÉ ARISTIDES JOSÉ ARISTIDES PROFESSOR: PROFESSOR: DsC. JOAQUIM CELESTINO DsC. JOAQUIM CELESTINO

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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 COMPUTAO UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARDISCIPLINA: Redes de Comunicao el Switchi MESTRANDO:M SL PL abng JOS ARISTIDES o co lMultiprotPROFESSOR: DsC. JOAQUIM CELESTINOMPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003

2. Histrico ATMARP (ATM Address Resolution Protocol):Mapeia os endereos IP em endereos ATM. Desvantagens:a impossibilidade de conexo direta entre endereos IP dediferentes subredes;os pacotes IP no podiam se aproveitar da Qualidade de ATMServio oferecida pelo ATM. NHRP (Next Hop Routing Protocol):Funciona utilizando NHS (Next Hop Servers) nos roteadores IP. Desvantagens:nmero limitado de transmisses IP que poderiam ser feitasdevido ao armazenamento dos dados sobre as transmissesnos NHSs;o NHRP no suporta transmisses multicast.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 2 3. HistricoVrias tecnologias foram desenvolvidas, todas independentes entre si mas na mesma direo: O IP Switching, da Ipslon - projetado para conectar subredes IP atravs de nuvens ATM. CSR (Cell Switching Routers) - Instituto de Tecnologia de Tquio e quefoidepois adaptada pelas corporaes Toshiba.Tag Switching da CISCO, que j apresenta a maior parte das caractersticas do MPLS. ARIS (Aggregate Route-Based IP Switching) da IBM. Tanto a Ipslon como a CISCO, iniciaram esforos independentes pela padronizao de suas arquiteturas. Porm, foi criado um grupo de trabalho (WG) pelo IETF. Deste grupo de trabalho nasceu o MPLS.MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECE Maio de 2003 3 4. Introduo Este trabalho visa apresentar uma nova arquitetura de encaminhamento de pacotes IP, com base em etiquetas, denominada MultiProtocolLabel 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 servio (QoS), engenharia de trfego (TE) e redes virtuais privadas (VPN).MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 4 5. IntroduoO que 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 calo; uma tecnologia aberta de comutao IPMPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 5 6. IntroduoO que MPLS? MPLS a unificao de vrias tcnicas de comutao de pacotes IP, que surgiram nos anos 90 uma tcnica de comutao de pacotes centrada em labels (rtulos). MPLS pode ser implantado sobre redes ATM, DWDM, FR, Ethernet e etc.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 6 7. Introduo Porque MPLS? Fcil implantao de Engenharia de Trfego;Possibilidade de extenso para controle das futuras redes ticas de transporte (Multiprotocol Lambda Switching);Baixo custo de implantao;Possibilidade de implantao incremental. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 7 8. Introduo Desenvolvimento das operadoras nos anos: 2000/2001 7067 6760585044 4030 2000222001 20 11 1000 0 00 ATM MPLSDIFSERV CISCO RSVP TAG Fonte: Bill Mitchael, MPLS: Breaking Through, a Status Reporter, Network Magazine.http:/www.computertelefony.com/article/CTM20010425S0001.MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECE Maio de 2003 8 9. Caractersticasagilidade no encaminhamento de pacotes; implementao de orientao conexo em redes IP; suporte as arquiteturas de IP QoS como o IntServ e DiffServ; Interoperabilidade de redes com tecnologias heterogneas; independncia da tecnologia de camada de ligao de rede e protocolos da camada de rede; suporte a implementao de VPN em ambientes de grande escala, com simplificao de gerenciamento, incremento de desempenho e suporte a IP QoS. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 9 10. Princpios e ComponentesAdicionar mecanismos orientados a conexo aos protocolos de redessem conexo; >> Identificar caminhos pr-definidos na rede entre dois pontos deextremidade; >> Um rtulo associado a cada caminho; >> Um caminho chamado de LSP (Label-Switched Path);Em cada ponto de entrada da rede, um roteador LER(Label-SwitchedRouter) examina o pacote para determinar o LSP; >> O LSR de Entrada (ILER) adiciona um header MPLS antes do Pacote;Os LSRs internos ao domnio MPLS enviam o pacote de acordo com o rtulo e definem o novo rtulo; O LSR de sada (ELER) retira o rtulo e envia o pacote ao seu destino de acordo com a tecnologia IP tradicional. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 200310 11. Princpios e ComponentesDomnioMPLSELER LSR de sadaLSRs ILER LSR de entradaLSPs LSPs caminhos que os pacotes percorrem de um Roteador a outro. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 11 12. Princpios e ComponentesFEC (Forwarding Equivalent Class) (Classe de Equivalncia de Encaminhamento - CEE) Um conjunto de pacotes a ser tratado de forma equivalente para fins de encaminhamento;So todos enviados ao mesmo prximo salto;Uma FEC definida por um rtulo. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 12 13. Princpios e Componentes Tabelas de encaminhamentoO MPLS utiliza dois tipos de tabelas que fazem mapeamentos distintos: Mapeamento FTN (FEC TO NHLFE) Mapeamento ILM (Incoming Label Map)Cada entrada chamada de NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) O roteador que o prximo salto do pacote; Uma operao a ser realizada na pilha de rtulos do pacote (substituio, empilhamento ou retirada); Outras informaes relevantes, como os nveis de QoS associados ao pacote.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 13 14. Princpios e Componentes Troca de RtuloNa chegada de um pacote num LSR podem ocorrer duas situaes:I - pacote recebido rotulado: > o LSR utiliza o ILMIncoming Label Map (Mapa dos Rtulos de Entrada)para mapear o rtulo para um NHLFE;II - pacote recebido no rotulado: > o LSR utiliza o FTN (FEC-to-NHLFE), para encaminhar cada FEC parauma NHLFE; MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECE Maio de 2003 14 15. Princpios e ComponentesEncaminhamento MPLS Dados 100.138.15.1 15Dados 100.138.15.1 100 Dados 100.138.15.1Dados 100.138.15.1Domnio MPLS adiciona troca retirartulortulortulo LSRLERLERINGRESSOMapeamento FTN Mapeamento ILM EGRESSONHLFENHLFEFEC NHLFE rtulo NHLFENHLFENHLFE MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 15 16. Arquitetura MPLSComponentes Bsicos:(RFC-3031)Componente de Encaminhamento: Encaminhamento dos pacotes de uma certa entrada para uma certa sada de um roteador ou switch.Componente de Controle: Criao e manuteno da Tabela de Encaminhamento. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 16 17. Arquitetura MPLS Componente de Controle responsvel pela distribuio de informaes de roteamento entre os LSRs; alm do roteamento convencional os seguintes procedimentos so executados por um LSR. [Davie 2000]: criao de ligaes entre etiquetas e as Classes de Equivalncia deEncaminhamento (FECs);distribuio de informao para os demais LSRs destas ligaescriadas;construir e manter as tabelas de encaminhamento utilizadas pelacomponente de encaminhamento. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 200317 18. Arquitetura MPLSRtulo (Label) um identificador de tamanho curto e fixo que serve como um ndice para o prximo endereo de roteamento. O rtulo inserido no cabealho do pacote, quando na entrada do domnio MPLS, e a pea chave da Componente de Encaminhamento.Um Rtulo nativo eventual de nvel 2 pode ser utilizado. VPI/VCI (ATM), DLCI (Frame Relay), largura de onda (DWDM)MPLS define uma estrutura para rotular datagramas - Shim Header. Operaes com os Rtulos: Swap (nos LSR), push (no ingress LER), pop (no egress LER) MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 18 19. Arquitetura MPLSRtulo Cabealho HeaderHeader Cabealho --- PDUN2 MPLSMPLSN3Rtulo (20 bits) EXP (3 bits) B (1 bit) TTL (8 bits)SLabel (Rtulo): nmero de 20 bits; S: O campo S (stack-pilha) indica o incio/fim de uma pilha de rtulos hierrquicos;EXP: O campo Exp (experimental) ainda est em processo de padronizao, mas utilizado com intuito de classificar os pacotes em classes de servios; TTL: O campo TTL, implementa o time to live, necessrio para manter compatibilidade com ferramentas de diagnstico de rede e detectar o loop.MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECEMaio de 2003 19 20. Arquitetura MPLSOs 20 primeiros bits representam a identificao do rtulo. Este valor usado para determinar como um pacote ser encaminhado. H vrios valores de rtulo reservados [RFC 3032]:Um valor de 0 representa o IPv4 Rtulo NULO Explcito. - ao fundo dapilha de rtulo indica que a pilha deve ser estourada; Um valor de 1 representa o Rtulo de Alerta do Roteador. - qualquerlugar na pilha de rtulo exceto ao fundo. - ao topo da pilha de rtulo, opacote entregue a um mdulo de software local para processar; Um valor de 2 representa o IPv6 Rtulo NULO Explcito;Um valor de 3 representa o Rtulo NULO Implcito. - um LSR podenomear e pode distribuir, mas nunca de fato aparece no encapsulamento; Os valores de 4 ao 15 esto reservados. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 20 21. Arquitetura MPLSPilha de Rtulos Quando um LSR de Borda (LER) insere mais de um rtulo num pacote, temos um empilhamento de rtulos (ltimo inserido o primeiro a ser removido). [RFC 3032].Topo da pilha Deciso de encaminhamento Cabealho N2 1 NCabealho N3 PDU Rtulo = #XExp S=1 TTLNPilhaRtulo = #YExp S=0 TTL1MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 21 22. Arquitetura MPLSEmpilhamento de Rtulos: Tneis e Hierarquias Domnio Externo Domnio InternoR1R2R21R22 R3 R4R5L11 L21 L22 L13L11L21 L22 L12L13 L12 L12LSP R2 -> R3LSP R1 -> R5 MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECE Maio de 2003 22 23. Protocolos para Distribuio de RtulosExistem basicamente duas estratgias para distribuio de rtulos em uma rede MPLS: 1. adicionar capacidade de distribuio de rtulos a um protocolo j existente; 2. conceber um novo protocolo para distribuio de rtulos. MPLS no impe um protocolo especfico para distribuio de rtulos (associaes rtulo-FEC).Alguns protocolos j existentes foram estendidos para esta tarefa: o protocolo de roteamento BGP para MPLS e RSVP. Existe um protocolo especfico para distribuio de rtulos em redes MPLS: LDP ( Label Distribution Protocol). (RFC-3036/3037) MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 23 24. Label Distribution Protocol LDP um conjunto de procedimentos e mensagens atravs das quais umLSR informa a outro LSR do mapeamento entre rtulos e fluxos que ele temfeito. [Andersson].A especificao LDP define quatro categorias de mensagens que sotrocadas entre os LSRs:de descoberta: para anunciar a presena de um LSR conectado ao enlace; de sesso: para estabelecer, manter e terminar sesses LDP entre dois LSRs vizinhos; de anuncio: para criar, alterar e suprimir associaes rtulo/FEC;de notificao: para prover informaes de estado e sinalizar a ocorrncia de erros.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 24 25. Label Distribution Protocol Mensagens de descoberta so transportadas atravs de UDP; as demais atravs de TCP. LDP Sesso; Anuncio; Descoberta. Notificao. TCP UDP MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECE Maio de 2003 25 26. Label Distribution ProtocolMecanismo de Descoberta:Upstream LSRDownstream LSRLDP Hello Estabelecimento de Conexo de Transporte (TCP): Realizada a Descoberta os LSRs vizinhos estabelecem uma Conexo de Transporte (TCP porta 646). Esta conexo ser utilizada para transporte de todas as demais mensagens LDP.Estabelecimento de Sesso: Uma vez estabelecida a Conexo de Transporte, os LSRs tentam estabelecer uma Sesso LDP (tornando-se LSR pares).MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 26 27. Label Distribution Protocol Estabelecimento de Sesso - cont: O LSR ativo envia uma mensagem de Inicializao contendo informaes como: verso do protocolo (1); forma de distribuio de rtulos; tamanho mximo para PDUs; intervalo para envio de mensagens KeepAlive.Uma vez estabelecida a Sesso a mesma entra em fase ativa, onde se d a distribuio de rtulos. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 27 28. Label Distribution ProtocolEstabelecimento de Sesso - cont: DescobertaLDP HelloTCP SYNConexo deTransporte TCP ACK EstabelecimentoLDP Initializationde SessoDiagrama de seqncia UML para estabelecimento de Sesso.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 28 29. Label Distribution ProtocolManuteno e Encerramento de Sesso: Manuteno de VizinhanaLDP HelloManuteno de LDP KeepAlive SessoEstabelecimento de Sesso por Timeout LDP Notification EncerramentoUnilateral de SessoLDP Shutdown Diagrama de seqncia para Manuteno e Encerramento de Sesso. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 29 30. Label Distribution ProtocolDistribuio e Gerncia de Rtulos LSR1 LSR2LSR3LSR4Sesso LDPLABEL_REQUEST FECLABEL_REQUEST Hop Count = 1FECLABEL_REQUEST Path Vector = {LSR 1 } HC = 2 FECPV = {LSR 1 , LSR 2 }HC = 3 PV = {LSR 1 , LSR 2 , LSR 3 } LABEL_MAPPINGLABEL_MAPPINGFEC R = 456 LABEL_MAPPINGFEC ID = 7659 FECR = 78 HC = 1 R = 263ID = 8657 ID = 4531HC = 2 HC = 3 Diagrama de seqncia para mensagem de requisio e mapeamento de rtulo. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 30 31. Label Distribution ProtocolSupresso de Associao de rtulo a uma FEC. LSR1 LSR2 LSR3LSR4 Sesso LDP LABEL_WITHDRAW FECLABEL_RELEASE R = 78 LABEL_ WITHDRAW FEC R = 263LABEL_ WITHDRAWFECR = 456Diagrama de seqncia para suprimir associaes rtulo-FEC. MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECE Maio de 2003 31 32. Label Distribution Protocol Cabealho LDP. Trocas de mensagens LDP so realizadas enviando PDUs (Unidades de Dados de Protocolo) LDP que so codificados no padro TLV (type-length- value). 2 octetos2 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 1VersionPDU LengthLDP Identifier Version 16-bits - contm o nmero de verso do protocolo; PDU Length 16-bits - comprimento total deste PDU excluindo verso ecomprimento do campo mximo 4096 bytes; LDP Identifier (LDP ID) 48-bits - identifica exclusivamente o espao dertulo enviado ao LSR para o qual este PDU aplica. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 32 33. Label Distribution Protocol Codificao TLV (Type-Length-Value) 2 octetos2 octetos0 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 FTypeLength ValueU - 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 varivel com a informao para serinterpretado como especificado pelo campo Type. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 33 34. Label Distribution ProtocolFormato de Mensagem LDP 0 1531 UMessage TypeMessage Length Message ID Mandatory Parameters Optional ParametersU 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, Parmetros obrigatrios, e Parmetros Opcionais; Message ID: Usado pelo LSR de origem para facilitar a identificao de mensagens de notificao que podem aplicar para esta mensagem; Mandatory Parameters: Comprimento varivel para fixar parmetros obrigatrios da mensagem; Optional Parameters: Comprimento varivel para fixar parmetros opcionais da mensagem. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 34 35. Label Distribution Protocol Hello Message.0 15 31 0Hello (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 parmetros comuns das mensagens Hello; Optional Parameters: Comprimento varivel para fixar parmetros opcionais da mensagem.- Ex.: Endereo Transp. IPv4, IPv6. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 35 36. Label Distribution ProtocolCommon Hello Parameters TLV0 0 Common Hello Params(0x0400) LengthHold Time T RReservedHold Time: tempo de espera em segundos que o LSR emissor manter o registrode 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 comdestino a fonte. R=0 no h pedido;Reserved: fixado em zero para TX e ignorado em RX. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 36 37. Label Distribution Protocol Os tipos de mensagem que esto definidos nesta verso de LDP Notification Hello Initialization KeepAlive Address Address Withdraw Label Mapping Label Request Label Abort Request Label Withdraw Label Release MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECE Maio de 2003 37 38. Funcionamento BsicoRoteamento de LSPs o processo atravs do qual a rota de um LSP determinada por ocasio de seu estabelecimento.Existem duas maneiras de roteamento de LSPs: Roteamento hop-by-hop: cada LSR autnomo na escolha do prximoLSR da rota.Roteamento com restrio: a rota do LSP determinada (total ou parcialmente), atravs de ao de gerncia ou configurao.MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECEMaio de 2003 38 39. Funcionamento Bsico 1a. Protocolos de roteamento existentes(como OSPF, IS-IS) estabelece acesso para rede de destino; 1b. Protocolo de Distribuio de Rtulo(LDP) estabelece destino de rtulo; Pacote Rtulo4. LSR de extremidadede sada(LER) remove o rtulo e 2. LSR de extremidade de entrada(LER) entrega o pacote.recebe pacote da camada 3 e adiciona 3. LSR comuta a trocartulo ao pacote; de rtulo nos pacotes; MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECE Maio de 2003 39 40. Funcionamento BsicoLER de Ingresso LER de Egresso (Entrada no domnio MPLS)Domnio MPLS (Sada do domnio MPLS) Prefixo Etiq. S Etiq. E Etiq. S 212.95/165LSRLSR 2--Etiq. E Etiq. S Etiq. E Etiq. S 5 9 9 2Transporte IntroduoRetirada TransporteNvel 2 deEtiqueta Troca deTroca de de EtiquetaNvel 2Etiquetas Etiquetas212.95.193.1 59 2212.95.193.1MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 200340 41. Funcionamento BsicoLSRTabela de encaminhamento MPLS 1 Porta E Etiq. E Etiq. S Porta S 4 Etiq. = 22 2 5137 5 23 1534 6 5 --3 --45--22 -- 4 Etiq. = 453------ --6MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECEMaio de 200341 42. Engenharia de Trfego Evoluo das redes: mapeamento dos fluxos de trfego baseado nos IGPs (Internet Gateway Protocols); caracterstica: envio do trfego pelo caminho mais curto; tendncia de congestionamento nos enlaces aumento da capacidade dos enlaces; Crescimento da rede demanda de uma maior eficincia no uso dos recursos; Necessidade de uma abordagem mais sistemtica requisitos mais rgidos de controle da rede;Tcnicas de Engenharia de Trfego no backbone IP podem contribuir de forma significativa para a evoluo da rede.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 42 43. Engenharia de Trfego Conceitos:Realiza o mapeamento dos fluxos de trfego em uma infra-estrutura fsica de transporte de modo a atender critriosdefinidos pela operao da rede; Permite mover o trfego para caminhos diferentes do caminhomais curto determinado pelo IGP; Classificada como uma atividade complementar infra-estruturade roteamento. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 43 44. Engenharia de Trfego Benefcios: Evitar pontos de congestionamento;Reroteamento rpido do fluxo no caso de falhas;Uso mais eficiente da banda disponvel;Reduo dos custos operacionais da rede;Reduo do jitter;Maximizao do throughput.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 44 45. Engenharia de Trfego & InternetMaior problema para a oferta de QoS:CONGESTIONAMENTORazes para a ocorrncia de congestionamento:carncia de recursos (ex: banda);m distribuio na utilizao dos recursos.No caso da carncia de recursos atualizao da infra-estrutura.M distribuio no uso dos recursos Engenharia de Trfego.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 45 46. Engenharia de Trfego & InternetCongestionamento pelo caminho mais curto Roteador #5Roteador #4 Caminho mais curtoCongestionamento Roteador #1 Roteador #2Roteador #3 Roteador #5Roteador #4LSP Roteador #1 Roteador #2Roteador #3 MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 200346 47. Engenharia de Trfego & InternetCongestionamento pelo caminho mais curtoExtenses aos protocolos de roteamento permitem a realizao de algum grau de engenharia de trfego.OSPF: rotas com pesos iguais para um mesmo destino balanceamento de trfego; no elimina o congestionamento pois no leva em conta o estado dos enlaces.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 47 48. Engenharia de Trfego no IPUtilizao do MPLS como forma de integrar a capacidade de Engenharia de Trfego no plano de controle do IP.Podemos organizar os componentes da ET associados ao MPLS nos seguintes elementos: Encaminhamento dos pacotes; Distribuio das informaes; Seleo do caminho; Sinalizao. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 48 49. Engenharia de Trfego no IPEncaminhamento dos pacotes: o caminho fsico de um LSP no limitado ao caminho mais curto; distribuio das informaes: conhecer a topologia da rede / informaes dinmicas sobre a carga da rede; extenses ao OSPF (novos LSAs - Link State Advertisements) e ao IS-IS (novos TLVs Type Length Values);MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 49 50. Engenharia de Trfego no IPSeleo do caminho: baseada em um algoritmo do tipo CSPF (Constrained Shortest Path First) utilizado pelo CBR (Constraint Based Routing); o caminho para o LSP determinado levando em conta as restries da rede e os atributos do LSP.Sinalizao: responsvel pelo estabelecimento do LSP e distribuio dos rtulos: CR-LDP e RSVP-TE. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 50 51. Roteamento Baseado em Restries (CBR) O IGP utiliza o algoritmo SPF seleo 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 trfego pelo menor caminho pode exceder a capacidade da rota; rotas alternativas mais longas podem possuir capacidade suficiente!MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 51 52. Roteamento Baseado em Restries (CBR) Com a utilizao do CBR o processo de ET aprimorado.permite a seleo de rotas diferentes das obtidas pelo SPFbaseado nas restries estabelecidas;otimiza a utilizao dos recursos e do desempenho da rede demaneira integrada em um s algoritmo. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 52 53. Roteamento Baseado em Restries (CBR) Em linhas gerais o CBR deve determinar rotas que satisfaam: os atributos associados aos Troncos de Trfego (banda, prioridade, afinidade, etc.); os atributos associados aos recursos de rede (banda, poltica administrativa, etc.). No caso mais simples o algoritmo apenas tenta achar rotas para todos os Troncos de Trfego (Traffic Trunks TTs); MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 53 54. Roteamento Baseado em Restries (CBR)Principais objetivosorientado a recursos: otimizao dos recursos da rede - banda o recurso mais importante; orientado a trfego: aspectos relacionados QoS;agregao de trfego: Troncos de Trfego ( Traffic Trunks) - agregados de trfego pertencentes mesma classe troncos de trfego so objetos roteveis, unidirecionais e distintos dos LSPs.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 54 55. MPLS e Engenharia de TrfegoPara tornar possvel a ET no MPLS, os seguintes elementos so necessrios:conjunto de atributos associados aos TTs e que especificam suascaractersticas comportamentais; conjunto de atributos associados aos recursos de rede que regula aparticipao dos mesmos nos LSPs; ambiente para implementao de CBR usado para selecionar caminhospara os TTs.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 55 56. MPLS e Engenharia de Trfego Vantagens do MPLS para Eng. de Trfego: Permite esquemas sofisticados de roteamento baseados noestabelecimento de LSPs explicitamente roteados; Mapeamento de Troncos de Trfego em LSPs; Projeto e arquitetura de rede mais simples do que o ModeloSobreposto ( Overlay); Menor custo; Permite agregao e desagregao de trfego; Relativamente simples de integrar CBR.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 56 57. MPLS e Engenharia de TrfegoO uso de CBR permite que as seguintes caractersticas essenciais E.T. sejam implementadas:atributos podem ser atribudos a TTs que modulam seuscomportamentos; atributos podem ser atribudos a recursos da rede que regulam asua utilizao por TTs. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 57 58. MPLS e Engenharia de TrfegoEsquemas de roteamento do tipo CBR devem atender os seguintes requisitos:encontrar uma soluo p/ o mapeamento dos LSPs na infra-estrutura fsica atendendo as restries ousinalizar aimpossibilidade;escalabilidade a freqncia de clculo das rotas no deve seralta;possuir mecanismo para disseminao das informaes deestado da rede .MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECE Maio de 2003 58 59. MPLS e Engenharia de Trfego Os atributos que governam os LSPs escolhidos para os TTs naestrutura fsica da rede se dividem em dois grupos: Atributos dos Recursos e Atributos do Trfego.Atributos dos Recursos de Rede: Maximum Allocation Multiplier: define a proporo do recurso que est disponvel para alocao a LSPs;Classe de recurso: particiona os recursos em classes - valores definidos administrativamente e usados para implementao de polticas gerais. MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECEMaio de 2003 59 60. MPLS e Engenharia de TrfegoCBR - Atributos do TrfegoBanda: mnimo de banda reservvel que o trfego do TT/LSP necessita;Atributo do caminho: se o caminho para o LSP deve ser especificado manualmente ou calculado pelo CBR;Prioridade: indica a preferncia no caso de mltiplos LSPs competirem por um mesmo recurso;Prioridade de manuteno: indica se um LSP pode ser preemptado; Afinidade (cor): que classes de recursos podem ser includas no caminho para o LSP; Adaptabilidade: permite ou no a mudana do LSP quando um caminho melhor torna-se disponvel;Resilincia: define se um LSP pode ser reroteado ou no em caso de falha de algum elemento do caminho.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 60 61. CBR e E.T. em Redes MPLSDecomposta em quatro componentes: 1. Gerenciamento de caminhos; 2. Atribuio de trfego a LSPs; 3. Disseminao da informao do estado da rede; 4. Gerenciamento da rede.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 61 62. CBR e E.T. em Redes MPLS1. Gerenciamento de Caminhosa) Seleo de caminho: Determina rota explcita no n de origem do tnel LSP; Rota uma seqncia de ns abstratos (ns ou grupos de ns); Rota pode ser estrita ou relaxada ( loose); CBR pode ser usado para automatizar a Eng. de Trfego. b) Estabelecimento do caminho (LSP): protocolo de sinalizao para estabelecer o caminho de um LSP: RSVP-TE & CR-LDP; c) Manuteno do caminho:inclui o monitoramento, finalizao de LSPs e reroteamento deLSPs.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 62 63. CBR e E.T. em Redes MPLS2. Atribuio de trfego a LSPsParticionamento do trfego ingressante (classificao);Alocao do trfego aos LSPs existentes.balanceamento de carga;filtragem do trfego (DiffServ/MPLS).3. Disseminao da informao do estado da rededistribuio da topologia e estado da rede no domnio MPLS;usadas pelo CBR;Extenso do OSPF e IS-IS.4. Gerenciamento da RedeMonitoramento de desempenho e contabilizao;Gerenciamento de configurao;Gerenciamento de falhas. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECEMaio de 2003 63 64. MPLS sobre ATMO MPLS utiliza os mesmos paradigmas deencaminhamento de dados empregado MPLS Etiquetapelo ATM: ATM VPI/VCINo altera o hardware dos comutadores ATM;Substituio do plano de controle do ATM, pela componente decontrole da arquitetura MPLS; O controle dos comutadores ATM pode ser executado por protocoloscomo OSPF, BGP, PIM, RSVP ao invs 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; deteco de loop e ajuste de TTL; intercalao de clulas e VP-merge.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 64 65. MPLS sobre ATMEncapsulamento de MPLS baseado no ATM Clula ATMGFCEtiqueta VPIVCIPTI CLP HECPDU Etiqueta MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 65 66. MPLS sobre ATMMPLS over an existing ATM network(White Paper Nortel network figura-8, pag. 9) MPLS Jos AristidesMPCOMP - UECEMaio de 2003 66 67. MPLS e suporte a VPN Um dos campos onde a arquitetura MPLS se mostra extremamente promissora no suporte a implementao de redes virtuais privadas (VPN) de grande abrangncia. O MPLS atuando como mecanismo de encaminhamento dentro de um cenrio de VPN prov agilidade, facilidade de gerenciamento para grandes redes e suporte a QoS, bem como suporte a segurana. MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 67 68. MPLS e suporte a VPNMontando VPNs com MPLSMPLS Jos AristidesMPCOMP - UECE Maio de 2003 68 69. ConclusoPelas caractersticas de agilizao no encaminhamento de pacotes e sobretudo a capacidade de conferir orientao conexo em redes IP, facilitando a implementao de tcnicas de Engenharia de Trfego (capacidade de se definir os caminhos por onde sero encaminhados os pacotes, atravs de polticas de admisso ou ao de gerncia) o MPLS desponta como uma tecnologia tambm promissora, no cenrio dos grandes backbones de rede, como a Internet.O MPLS surge como uma arquitetura emergente, que representa o esforo de padronizao do modelo de encaminhamento de pacotes baseados em etiquetas e que j existe comercialmente, produzido por uma srie de fabricantes. Este esforo permitir a interoperabilidade e compatibilidade necessria para compor os backbones que interconectaro a Internet2.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003 69 70. MPLS REFERNCIAS 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 , 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 ,Sept.1999. D. Awduche, A. Hannan and X. Xiao, quot;Applicability Statement for Extensions to RSVP for LSP-LSPs,quot; Internet Draft , Sept. 1999. L. Andersson, P. Doolan, N. Feldman, A. Fredette and B. Thomas, LDP Specification, Internet draft , 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 , 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 , June 1999. MPLS Forum, MPLS in the broadband IP Network. www.mplsforum.org.MPLS Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 200370 71. FIMMuitssimoel Switchi bM SObrigado!L PL ang o co [email protected] Jos Aristides MPCOMP - UECE Maio de 2003