MPLS-Multiprocol Label Switching e Rerroteamento Projeto GIGA.

MPLS-Multiprocol Label SwitchingMPLS-Multiprocol Label Switchingee

RerroteamentoRerroteamento

Projeto GIGAProjeto GIGA

2Projeto GIGA

Sumário (MPLS)Sumário (MPLS)

IntroduçãoIntrodução

Conceitos básicosConceitos básicos

Arquitetura MPLSArquitetura MPLS

Distribuição de RótulosDistribuição de Rótulos

3Projeto GIGA


MPLS – Multiprotocol Label SwitchingMPLS – Multiprotocol Label Switching Suporta diversos protocolos de nível Suporta diversos protocolos de nível 33– IP, IPX, Apple Talk, etcIP, IPX, Apple Talk, etc

Surgiu da necessidade de atender aos Surgiu da necessidade de atender aos requisitos de aplicações multimídiarequisitos de aplicações multimídia QoSQoS ConfiabilidadeConfiabilidade SegurançaSegurança

4Projeto GIGA


Resultado de um processo evolutivoResultado de um processo evolutivo Inicilamente, soluções proprietáriasInicilamente, soluções proprietárias

– The cell switching router – CSR (Toshiba)The cell switching router – CSR (Toshiba)

– Ipsilon’s IP SwitchingIpsilon’s IP Switching

– Cisco’s Tag SwitchingCisco’s Tag Switching

– IBM’s Aggregate Route-based IP Switching IBM’s Aggregate Route-based IP Switching (ARIS)(ARIS)

Especificado através de RFC’s (RFC-Especificado através de RFC’s (RFC-3031)3031)

5Projeto GIGA

Conceitos BásicosConceitos Básicos

Redes orientadas a circuitoRedes orientadas a circuito Rede de telefonia públicaRede de telefonia pública A rota (circuito físico) dos dados (voz) é A rota (circuito físico) dos dados (voz) é a mesma durante a conexãoa mesma durante a conexão

Dados chegam em ordem ao destinoDados chegam em ordem ao destino Recursos são reservados nos Recursos são reservados nos dispositivos pertencentes à rota: sendo dispositivos pertencentes à rota: sendo utilizados ou não (QoS)utilizados ou não (QoS)

Sinalização para o estabelecimento do Sinalização para o estabelecimento do circuitocircuito

Latência de sinalizaçãoLatência de sinalização Duração média de uma conexão Duração média de uma conexão telefônica: 3 mintelefônica: 3 min

6Projeto GIGA


Redes sem conexãoRedes sem conexão Redes IPRedes IP Os dados podem chegar fora de ordem Os dados podem chegar fora de ordem ao destinoao destino

A rota dos dados pode mudar durante A rota dos dados pode mudar durante uma conexão (fluxo)uma conexão (fluxo)

Sem reserva de recursosSem reserva de recursos Ausência de latência de sinalizaçãoAusência de latência de sinalização Apropriada para fluxos de curta Apropriada para fluxos de curta duraçãoduração

Classe de serviço: best-effortClasse de serviço: best-effort

7Projeto GIGA


Redes baseadas em circuito virtualRedes baseadas em circuito virtual A idéia é introduzir em uma infra-A idéia é introduzir em uma infra-estrutura de comunicação características estrutura de comunicação características de redes sem conexão e de redes de redes sem conexão e de redes orientadas a circuito orientadas a circuito

Materializar as vantagens dos dois Materializar as vantagens dos dois esquemasesquemas

Atender ao fenômeno de convergência das Atender ao fenômeno de convergência das mídiasmídias

Em uma mesma infra-estrutura de Em uma mesma infra-estrutura de comunicação atender aos requisitos de comunicação atender aos requisitos de aplicações multimídia e tradicionais.aplicações multimídia e tradicionais.

Frame-Relay, ATM e MPLSFrame-Relay, ATM e MPLS

8Projeto GIGA

ObjetivoObjetivo

Substituir o paradigma do roteamento Substituir o paradigma do roteamento IP salto a salto por encaminhamento IP salto a salto por encaminhamento através da troca de rótulosatravés da troca de rótulos

Obter maior escalabilidade ao Obter maior escalabilidade ao simplificar / eliminar várias operações simplificar / eliminar várias operações no roteamento IPno roteamento IP

Prover maior flexibilidade ao Prover maior flexibilidade ao gerenciamento de desempenho e gerenciamento de desempenho e engenharia de tráfego.engenharia de tráfego.

9Projeto GIGA

ObjetivoObjetivo

Ser utilizado em redes de backboneSer utilizado em redes de backbone O ATM não chegou até ao usuário finalO ATM não chegou até ao usuário final Operadores adotaram as tecnologias Operadores adotaram as tecnologias ATM e Frame relay no núcleo das redes ATM e Frame relay no núcleo das redes (backbone)(backbone)

Problema: como interoperar IP c/ essas Problema: como interoperar IP c/ essas tecnologias?tecnologias?– Modelo overlay: mapeamentoModelo overlay: mapeamento

– Modelo de integração: fundir camadas 2 e 3Modelo de integração: fundir camadas 2 e 3

O MPLS: modelo de integraçãoO MPLS: modelo de integração

10Projeto GIGA


Elementos da arquiteturaElementos da arquitetura LSPLSP (Label Swithed Path): caminho pré- (Label Swithed Path): caminho pré-etabelecido entre dois pontosetabelecido entre dois pontos– O LSP é sempre unidirecionalO LSP é sempre unidirecional

RótuloRótulo (label): número que identifica (label): número que identifica um LSPum LSP

LSRLSR (Label Switch Router): nome (Label Switch Router): nome genérico de um roteador MPLS; usado genérico de um roteador MPLS; usado também para detonar os roteadores também para detonar os roteadores intermediários de um LSP; realizam a intermediários de um LSP; realizam a troca de rótulos.troca de rótulos.

11Projeto GIGA


Funcionamento GeralFuncionamento Geral

Domínio MPLS

LER de Entrada

LSR

LSR

LSP

LIB

Rede IP

Rótulo

ClassificaçãoDefinição da FEC

Encaminhamento

LSR678 377

545 678

LER de Saída

377 X

rota 234

234 545

Prefixo IP : LSP : rótulo (234)

FEC: Forwarding Equivalent ClassLIB : Label Information base

12Projeto GIGA


Outros elementos da arquiteturaOutros elementos da arquitetura FECFEC (Forwarding Equivalente Class): (Forwarding Equivalente Class): Classe que representa um conjunto de Classe que representa um conjunto de pacotes que terão o mesmo tratamento pacotes que terão o mesmo tratamento nos LSRs de um LSPnos LSRs de um LSP

Exemplos de regrasExemplos de regras: mesmo endereço : mesmo endereço (prefixo) destino; endereço destino (prefixo) destino; endereço destino (prefixo) e ToS; mesma VPN; tipo de (prefixo) e ToS; mesma VPN; tipo de tráfegotráfego

GranuralidadeGranuralidade: : – Grossa: vários fluxos; Fina: único fluxoGrossa: vários fluxos; Fina: único fluxo

Rótulo

FEC LSP

13Projeto GIGA


Outros elementos da arquiteturaOutros elementos da arquitetura LIBLIB (Label Information Base): tabela de (Label Information Base): tabela de rótulosrótulos

Espaço de endereçamento de rótulosEspaço de endereçamento de rótulos– Por nó: LSRPor nó: LSR

– Por interface Por interface Rótulo Rótulo

de de entradentrad

aa

InterfaInterface de ce de

entradentradaa

Rótulo Rótulo de de saídasaída

InterfaInterface de ce de saídasaída

Entrada LIB

14Projeto GIGA


Formato do cabeçalho do rótulo (shim)Formato do cabeçalho do rótulo (shim)

rótulo Exp S TTL

Cabeçalho de

enlace

Cabeçalho MPLS

Cabeçalho MPLS

Pacote IP

20 bits 3 bits 1 bit 8 bits

15Projeto GIGA

Criação de RótulosCriação de Rótulos

Funcionamento internoFuncionamento internoTabela

deRoteamento Protocolo

deroteamento

Processode

controle

AssociaçõesFEC / Rótulo

Tabelasde

Rótulos

Protocolode

distribuiçãode

rótulos

Encaminhamentode pacotesrotulados

Interfaces

Pacote rotulado de entrada Pacote rotulado de saída

Co

ntr

ole

En

cam

inh

amen

to

Pacote nãorotulado

deentrada

Anúncio erecebimento

denovas rotas

Anúncio erecebimento

de novasassociações

16Projeto GIGA

Distribuição de rótulosDistribuição de rótulos

ModosModos Independente: cada LSR toma a Independente: cada LSR toma a iniciativa iniciativa

Ordenado: somente os LER’sOrdenado: somente os LER’s

LR

LRLR

LMLM

LM

LR (Label Request) - Requisição de rótuloLM (Label Mapping) - Associação de rótulo

LERde

entrada

LERde

saída

Ordenado, sob-demanda

17Projeto GIGA

Distribuição de rótulosDistribuição de rótulos

Estabelecimento de LSP’s : FEC Estabelecimento de LSP’s : FEC RótuloRótulo Estender protocolos de roteamento já Estender protocolos de roteamento já existentesexistentes

Estender protocolos de sinalização já Estender protocolos de sinalização já existentesexistentes– RSVP: reserva de recursosRSVP: reserva de recursos

Criar novos protocolosCriar novos protocolos– LDP (Label Distribution Protocol): rotas dos LDP (Label Distribution Protocol): rotas dos

protocolos de roteamentoprotocolos de roteamento

– CR-LDP (Constraint-based routing LDP): CR-LDP (Constraint-based routing LDP): roteamento explícito roteamento explícito

18Projeto GIGA

Sumário (Rerroteamento)Sumário (Rerroteamento)


Visão geralVisão geral

Arquitetura de Rerroteamento Pró-Arquitetura de Rerroteamento Pró-

ativoativo

Funcionamento da ArquiteturaFuncionamento da Arquitetura

19Projeto GIGA

Introdução - RerroteamentoIntrodução - Rerroteamento

Abordagem reativa - tradicional

• AApós a ocorrência da falha pós a ocorrência da falha

• Latência – degrada as aplicaçõesLatência – degrada as aplicações

Abordagem pró-ativa

• TTendência de falhas de QoSendência de falhas de QoS

• Antecipa todas as operações Antecipa todas as operações possíveispossíveis

• Redução da latênciaRedução da latência

• EliminaElimina//minimiza falhas de QoSminimiza falhas de QoS

20Projeto GIGA

IntroduçãoIntroduçãoRerroteamento Pró-ativo - PlenoRerroteamento Pró-ativo - Pleno e e ParcialParcial

Problemas Problemas • Deslocamento agentes • Mudança trecho crítico• Escalabilidade

•VantagensVantagens–Maior flexibilidade–Independência protocolo de roteamento

Parcial com agentes móveis

LERde

entrada

LERde

saída

Área de busca

Primeiro nó dotrecho crtico

Último nó dotrecho crítico

Trecho crítico

21Projeto GIGA

Visão GeralVisão Geral

EstaçãoCliente

Servidorde

Mídias

Servidorde

Mídias

LSP

LERde

Entrada LERde

Saída

Gerente de Domíniode Desempenho

1

2

3

4

GerenteMOR

ClienteServiMídia

22Projeto GIGA

Componentes da ArquiteturaComponentes da Arquitetura

AgenteNóEntrada (ANEAgenteNóEntrada (ANE) ) • Gerenciamento de rerroteamento – int.

externa• Fixo – escalabilidade• Disparo do agente ARA

AgenteNóIntermediário (ANI)AgenteNóIntermediário (ANI)• Identifica circuito virtual• Monitora estados locais

AgenteRotaAlternativa (ARA)AgenteRotaAlternativa (ARA)• Identifica e monitora trechos

alternativos • Redireciona fluxo

23Projeto GIGA

Funcionamento da ArquiteturaFuncionamento da Arquitetura

Fases do processo de rerroteamento

IA

DTA

MCV

MTA

MR

Início damonitoraçãodo fluxo

Fim do fluxoSolicitaçãoexterna de

rerroteamento.Tempo de execução da

função de disparo

Tempo

Fa

ses

IA: Instalação dos AgentesMCV: Monitoração do Circuito VirtualDTA: Descoberta de Trechos AlternativosMTA: Monitoração dos Trechos AlternativosMR: Mudança de Rota

24Projeto GIGA

Funcionamento da Arquitetura Funcionamento da Arquitetura Fases IA e MCVFases IA e MCV

Instalação dos Agentes – fase IA Monitoração do Circuito Virtual –

fase MCV

ANE

ANI ANI ANI ANI ANI ANI

ARA

1ARA

23 4 5 6

891011

1213

7

1514

Nó de EntradaNó de Saída

Nós intermediários

Trecho Crítico

Primeiro nó do TrechoCrítico

Último nó do trecho Crítico

ARA: Agente Rota Alternativa, ANE: AgenteNóEntrada, ANI: AgenteNóIntermediário

A

B C D E F

25Projeto GIGA

Funcionamento da ArquiteturaFuncionamento da ArquiteturaFase DTAFase DTA

Descoberta Trechos Alternativos – fase DTA

ANE

ARA

ANI ANI ANI ANI ANI

1

ARA

1'

3

2

3'

2'

Nó de Entrada Nó de Saída

A B C D E F

G H

I

ARA ARA

ARA

ARAARA - Agente Rota AlternativaANE - AgenteNóEntradaANI - AgenteNóIntermediário

4'

26Projeto GIGA

Funcionamento da ArquiteturaFuncionamento da ArquiteturaFase MTAFase MTA

Monitoração Trechos Alternativos – fase MTA

ANE ANI

ANI

ANI

ANI

ANI

1

ARA

1'

3

2

9

2'


A B C D E F

G H

I

ARAARA

ARA


27Projeto GIGA

Funcionamento da ArquiteturaFuncionamento da ArquiteturaFase MR - antecipadaFase MR - antecipada

Mudança de Rota (Antecipada) – fase MR

ANE ANI

ANI

ANI

ANI

ANIARA

1

2

9


A B C D E F

G H

I

ARAARA

ARA


Solicitação externa dererroteamento

28Projeto GIGA

Funcionamento da ArquiteturaFuncionamento da ArquiteturaFase MR – sob-demandaFase MR – sob-demanda

Mudança de rota (sob demanda) – fase MR

ANE ANI

ANI

ANI

ANI

ANIARA

1

2


A B C D E F

G H

I

ARAARA

ARA


Solicitação externa dererroteamento

3

4

5

6

29Projeto GIGA

Tempo mínimo p/ rerroteamento Tempo mínimo p/ rerroteamento (Tmr)(Tmr)

Tempo de chaveamneto (Tcv)Tempo de chaveamneto (Tcv)

IA

DTA

MCV

MTA

MR

Início damonitoraçãodo fluxo

Fim do fluxo

Solicitaçãoexterna de

rerroteamento.

Tempo de execução dafunção de disparo

Tempo

Fa

ses

IA: Instalação dos AgentesMCV: Monitoração do Circuito VirtualDTA: Descoberta de Trechos AlternativosMTA: Monitoração dos Trechos AlternativosMR: Mudança de Rota

Tmr

Tempo de uma msg deestado

Tcv

30Projeto GIGA

Hardware

Sistema Operacional

Máquina Virtual Java

Mcode

Pearl

Agentesde

rerroteamento

Rerroteamento: PreocupaçõesRerroteamento: Preocupações

Muitas camadas de processamento Principais latências: infra-

estrutura de mobilidade µcode e interpretador Pearl

31Projeto GIGA

O rerroteamento e o projeto GigaO rerroteamento e o projeto Giga

Também possui muitas camadas

Daemon de execução do peer

Módulos LDAP

Módulos LDAP

Repositório de políticasRepositório de políticas

Páginas WebPáginas Web Web ServicesWeb Services Agentes móveisAgentes móveis ScriptsScripts

Engine de execução (e.g. PHP)Engine de execução (e.g. PHP)

Peer adjacentesPeer adjacentesServidor HTTP/S Módulos Aglets ou MuCode

Módulos Aglets ou MuCode

Agente SNMP (Jasmin)

Agente SNMP (Jasmin)

Módulos JXTA

Módulos de comunicação com a infra-estrutura óptica

AdministradoresAdministradores AplicaçõesAplicaçõesUsuáriosUsuários

32Projeto GIGA

FIM

www.nce.ufrj.br/labnet/projetogiga

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