REDES MPLS Engenharia de Tráfego (TE)

Transcrição

1 REDES MPLS Engenharia de Tráfego (TE) PROFESSOR: MARCOS A. A. GONDIM

2 Roteiro Introdução a TE Operação do MPLS-TE PCALC RSVP Fast Reroute

3 Introdução a TE (Traffic engineering)

4 Introdução a TE Protocolos de roteamento IP utilizam o princípio do menor custo para o rápido encaminhamento dos pacotes na rede. Porém os pacotes são encaminhados por um melhor caminho sem se observar o quão congestionado este caminho está.

5 Introdução a TE Custo 3 Custo 3 Custo 3 Custo 3 Custo 3 Considerando que: todos os links tem o mesmo custo; O caminho de menor custo entre R1 e R5 é: R1 R2 R5.

6 Introdução a TE Custo 3 Custo 3 Custo 4 Custo 1 Custo 1 Pode-se tentar balancear as cargas do enlace alterando-se os custos dos links; Tem-se o mesmo custo entre R1 R5 e custos diferentes entre R2 R4.

7 Introdução a TE A Engenharia de tráfego permite direcionar o tráfego da rede para caminhos diferentes dos que foram estabelecidos por um roteamento IP convencional, distribuindo melhor o tráfego na rede. Evita pontos de congestionamento. Otimiza a utilização de recursos de rede. A Engenharia de tráfego, é a arte de movimentar o tráfego de modo que o tráfego de um enlace congestionado seja movido para a capacidade não usada de outro enlace

8 Introdução a TE Nesse contexto, a engenharia de tráfego com MPLS (MPLS-TE) pode solucionar esse problema da seguinte forma: Prover uma maior eficiência do tráfego em toda a rede, evitando subutilização e sobre utilização dos enlaces; Verifica a banda configurada nos enlaces; Verifica atributos dos enlaces, tais como largura de banda e atraso; Adapta-se automaticamente a mudanças de largura de banda e atributos dos enlaces.

9 Introdução a TE Head end Tail end Foram inseridos os roteadores R6 e R7 à rede. Redes MPLS permitem a determinação de um LSP no roteador head end.

10 Introdução a TE O MPLS- TE permite um esquema de engenharia de tráfego, onde o roteador conhecido como head end do LSP pode estimar o melhor caminho para o tráfego mais eficiente através da rede em direção ao roteador conhecido como tail end. O head end pode fazer isso se ele conhece a topologia da rede. Ele também precisa saber a banda disponível de todos os enlaces para estabelecimento da melhor LSP fim a fim. O fato da comutação de rótulos ser utilizada, e não o encaminhamento baseado em IP, permite roteamento baseado pela origem ao invés do roteamento baseado em IP de destino.

11 Introdução a TE Utilizando o roteamento por IP não se poderia fazer a diferenciação de caminhos baseando-se pela origem. Com o MPLS o tráfego originado em R6 poderá percorrer o caminho R6-R1-R2-R5,enquanto o tráfego gerado por R7 poderá percorrer o caminho R7-R1-R3-R4-R5.

12 Operação do MPLS-TE É necessário para o correto funcionamento do MPLS- TE: Entender as limitações dos enlaces da rede; Distribuição das informações TE (por um protocolo link-state). Um algoritmo (path calculation [PCALC]) para calcular o melhor caminho de um head end LSR para um tail end LSR. Um protocolo de sinalização (Resource Reservation Protocol [RSVP])

13 Operação do MPLS-TE Base de Dados PCALC

14 Operação MPLS-TE Para a correta operação da engenharia de tráfego em redes MPLS se faz necessário: Base de Dados; PCALC; RSVP.

15 Operação do MPLS-TE Este conjunto de primitivas (PACLC, RSVP etc) tem como objetivo o encaminhamento de tráfego de acordo com os recursos ou restrições do link. Os recursos podem ser entendidos como a banda disponível do enlace, além de outros atributos a serem especificados.

16 Base de Dados MPLS-TE As informações dos atributos são propagadas por protocolos link-state (ex: OSPF e IS-IS). A base de dados TE (TE database) é formada pelas informações TE que o protocolo link-state envia. Esta base de dados contém todos os links que estão habilitados com MPLS TE além de outros atributos.

17 PCALC É um algoritmo SPF especial usado no MPLS TE e também conhecido como CSPF (Constraints SPF). Ele roda em todos os roteadores MPLS TE e utiliza a base de dados construída pelo OSPF ou IS-IS para melhorar a tabela de roteamento. O PCALC além de utilizar as informações de menor custo obtidos do OSPF, utiliza também informações sobre recursos dos links.

18 PCALC A partir desta base de dados MPLS TE é que o Path Calculation (PCALC) ou Constrained SPF (CSPF) calcula a melhor rota entre o head end e o tail end. O PCALC compara os requisitos de banda e atributos demandados pelos túneis TE com os links disponíveis e daí escolhe o melhor caminho. O cálculo de qual o melhor caminho a ser utilizado pelo túnel TE é feito no head end LSR.

19 PCALC O resultado do algoritmo PCALC não é uma tabela de rotas, mas sim um único caminho. Caso o algoritmo encontre dois caminhos com as mesmas capacidade de link, será escolhido o caminho com o menor número de saltos.

20 RSVP O encaminhamento do tráfego pelos roteadores será baseado na comutação de rótulos, que são mapeados pelo RSVP. Tal protocolo é utilizado pelo IntServ, no qual a aplicação do cliente sinaliza na rede a reserva de banda necessária para a mesma. Através da RFC 3468 foi definido que o RSVP seria utilizado para sinalização em túneis MPLS TE.

21 RSVP O RSVP utiliza mensagens do tipo: PATH; RESV. O roteador head end (conforme figura a seguir), envia uma mensagem PATH ao longo do caminho que foi determinado pelo CSPF em direção ao roteador tail end. Cada roteador que recebe a mensagem PATH verifica se tem banda suficiente para estabelecer o túnel, efetuando um processo denominado de controle de admissão.

22 RSVP

23 RSVP Ao chegar ao roteador tail end, o mesmo gera uma mensagem RESV em direção do head end com o intuito de indicar que a reserva de banda foi efetuada e divulgar os rótulos a serem utilizados pelos roteadores ao longo do caminho. Ao chegar ao head end o túnel é estabelecido e estará pronto para encaminhar o tráfego.

24 Fast Reroute (FRR) A Engenharia de tráfego é habilitada no núcleo da rede, onde a capacidade dos enlaces é muito alta. Em caso de falha de um enlace ou de um roteador, o IGP é o responsável por fazer o rerotamento rápido para contornar as falhas, efetuando a convergência na rede.

25 Fast Reroute (FRR) Dependendo da dimensão da rede, o IGP pode levar muitos segundos para convergir, e isso poderá provocar perda de pacotes. É possível também que, em caso de falha de um enlace, ocorra congestionamento em algumas partes da rede, enquanto deixa outras partes livres de congestionamento. Para certos tipos de tráfego, como Voz sobre IP (VoIP), isto será uma grande desvantagem para o serviço.

26 Fast Reroute (FRR) Embora seja impossível ter um mecanismo de restauração de falhas completamente sem perdas, certamente é possível ter mecanismos que minimizem a perda ao máximo possível. O mecanismo de Fast Reroute (FRR) permite reduzir esse tempo de convergência para tempos na ordem de milisegundos, o que contribui em muito para o aumento da disponibilidade dos serviços ofertados aos clientes.

27 Fast Reroute (FRR) O mecanismo de FRR, também conhecido como mecanismo de proteção, é definido através de túneis de backup, que serão utilizados para proteção, em situações de falha do túnel principal na arquitetura MPLS TE. Embora exista a proteção de caminhos, onde são estabelecidos LSP adicionais em paralelo ao já existente, tal proteção é pouco utilizada. A proteção local proporciona diversas vantagens tais como: recuperação de falhas mais rápida, escalabilidade e o consumo de menos recursos da rede.

28 Fast Reroute (FRR) A proteção local pode ser dividida em: Link Protection (Proteção do enlace) Node Protection (Proteção do Nó) Ambos os tipos de proteção são conhecidas como proteção local, isso porque os túneis de backup protegem apenas um segmento do caminho.

29 Fast Reroute (FRR)

30 exibe a proteção local entre R3 e R5, denominada de proteção do enlace. exibe a proteção do nó R5, denominada de proteção do nó.

31 Fast Reroute (FRR) Para a proteção do enlace, o head end do túnel de backup é o R3, que será o PLR (Point of Local Rapair), e o fim do túnel é o roteador R5 (Merge Point). Já para a proteção do nó, o headend do túnel é o R3, e o fim do túnel é o roteador R7.

32 Fast Reroute (FRR) O enlace R3-R5 é considerado o enlace crítico sobre o qual o túnel primário é sinalizado. Esse enlace será o enlace protegido e, para sua proteção e proteção do túnel principal, um túnel de backup é sinalizado em torno do enlace. A proteção do enlace usa túneis de backup NHop (Next hop router) e conta com o fato de que, embora o enlace protegido tenha sido rompido, o roteador na outra ponta desse enlace protegido ainda está ativo, portanto a proteção do enlace permite a proteção de uma falha do enlace, mas não contra uma falha de nó

33 Fast Reroute (FRR) A proteção do nó é semelhante à proteção do enlace. No caso de falha da conexão R3-R5, o tráfego ocorrerá pelo Túnel 1 até que o túnel principal seja reestabelecido. Já em caso de falha do roteador R5, o tráfego será transmitido através do Túnel 2, até que o túnel principal seja reestabelecido.

34 Extensão do OSPF para TE A RFC 2370 descreve a extensão do protocolo OSPF onde são descritos três tipos de mensagens link-state (LSA). Estas mensagens LSA são chamadas de LSA opaca. Esta extensão do OSPF permite estender a sua funcionalidade para atender as demandas do TE-MPLS.

35 Extensão do OSPF para TE Foram criados três tipos de LSA opaca: LSA opaca 9 (link local); LSA opaca 10 (dentro de uma área OSPF); LSA opaca 11 (além de um área OSPF entre AS).

36 Extensão do OSPF para TE Nas mensagens LSA foi inserido um novo bit (O-bit) no campo de opções da mensagem LSA do OSPF. O-bit

37 Extensão do OSPF para TE Formato da mensagem LSA opaca.

38 Extensão do OSPF para TE Configuração necessária para configurar OSPF para MPLS-TE.