MPLS MultiProtocol Label Switching. Trabalho de Redes de Computadores I Autor: Fabricio Couto Inácio Período: 01/2002

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1 MPLS MultiProtocol Label Switching Trabalho de Redes de Computadores I Autor: Fabricio Couto Inácio Período: 0/2002

2 Por que MPLS?

3 Fatores Motivadores O crescimento rápido da Internet e a difusão de redes construídas sobre o protocolo IP geraram demanda de novas facilidades; Necessidade de integração de tecnologias de camada 2 e 3; Maior controle sobre o consumo dos recursos da Rede; Disponibilizar de novos serviços sobre IP.

4 Redes IP A evoluçã ção o da Internet popularizou o protocolo TCP/IP, tornando o IP como um padrão; O serviço oferecido pelo IP é sem conexão; Complexidade nas tomadas de decisão no encaminhamento; A comunicação é não-confiável; O IP é considerado um protocolo de melhor esforço (best effort); No início sua simplicidade e flexibilidade eram suficientes;

5 Qual a Demanda? Orientação a conexão em redes IP; Menor complexidade de decisões de encaminhamento nos roteadores; Engenharia de tráfego; VPNs (Virtual Private Networks); Interoperabilidade; MPLS CoS (Classes de Serviço); Facilidades para implementação das arquiteturas de QoS; Proteção dos investimentos.

6 MPLS ou Tag Switching?

7 Tecnologias de Troca de Labels O MPLS evoluiu de várias tecnologias de troca de labels criadas em meados dos anos 90. Alguns dos métodos proprietários desenvolvidos são: ψ IP SWITCHING (IPSILON) ψ Cell Switching Router (Toshiba) ψ Tag Switching (Cisco) ψ Aggregate Route-based Ip Switching ou ARIS (IBM) Todas essas tecnologias utilizam a troca de labels como método de encaminhar os pacotes. Tag switching desenvolvido pela Cisco foi disponibilizado para usuários em Março de 998. Tag Switching é uma implementação pré padronização da arquitetura MPLS.

8 Tecnologia MPLS

9 Benefícios Roteamento simplificado; Suporte a Engenharia de Tráfego; Suporte a QoS.

10 Tecnologia MPLS Componente de Encaminhamento ψ utiliza informações dos labels dos pacotes e informações das tabelas de mapeamento de labels existentes nos Label Switching Routers para encaminhar pacotes; Componente de Controle ψ responsável por criar e manter as tabelas de mapeamento de labels nos Label Switching Routers.

11 Label Switching Devices Edge Label Switching Routers ψ adicionam labels aos pacotes ψ no começo do Label Switched Path ψ retiram labels dos pacotes ψ no final do Label Switched Path Label Switching Routers ψ encaminham pacotes baseados nas informações dos labels.

12 Label Switching Devices Rede ATM Label Switching Routers Rede FrameRelay Edge Label Switching Routers Rede IP

13 Forwarding Equivalence Classes (FEC) e Next Hop MPLS faz uso de FECs; Pacotes IP são classificados em FECs; ψ Grupo de pacotes IP encaminhados da mesma forma - Pelo mesmo caminho; - Com o mesmo tratamento no encaminhamento; LSRs escolhem um label para cada FEC; A classificação de pacotes em FECs é feita quando o pacote entra na rede MPLS (Edge LSR); Não são feitas classificações subseqüentes na rede MPLS; Encaminhamento de pacotes consiste em: ψ Associar pacotes a FECs; ψ Determinar o next hop de cada FEC.

14 Label Switch Path (LSP) Cada pacote com label ψ entra na Rede MPLS pelo LSR de entrada; ψ sai da Rede MPLS pelo LSR de saída. LSP é a seqüência de LSRs através dos quais cada pacote com label deve passar até chegar ao LSR de saída. O MPLS cria um paradigma de orientação a conexão em Redes IP

15 Label Switch Path (LSP) Ingress-LSR Egress-LSR IGP domain with a label distribution protocol LSPs são unidirecionais ψ o retorno do tráfego acontece por outro LSP A decisão de por qual LSP um pacote deve seguir é tomada no LSR de entrada Esta decisão pode ser baseada em fatores como: ψ endereço de destino ψ requerimentos de QoS ψ estado atual da Rede

16 Componentes nos Roteadores Label Forwarding Information Base (LFIB) Componentes Funcionais ψ Encaminhamento ψ Controle

17 Label Forwarding Information Base(LFIB) Cada entrada possui os seguintes campos: Label de entrada, prefixo de end. IP, interface de saída, label de saída LFIB é indexada pelo campo label de entrada LFIB pode ser tanto por Label Switching Router como por interface In Lbl Address Prefix Out I face Out Lbl

18 Algoritmos de Encaminhamento ELSR ou LER ψ Procura o endereço IP da rede de destino no pacote; ψ Procura uma entrada na tabela correspondente ao IP da rede de destino; ψ Adiciona o Label no pacote IP; ψ Envia o pacote pela interface de saída.

19 Algoritmos de Encaminhamento LSR ψ Extrai o label do pacote; ψ Procura uma entrada na LFIB com label de entrada igual ao label do pacote; ψ Troca o label do pacote pelo label de saída correspondente (label Swapping); ψ Envia o pacote pela interface de saída correspondente.

20 Encapsulamento do Label MPLS Onde carregar o label? Como parte do cabeçalho MAC: ψ ψ VCI/VPI no ATM; DLCI no Frame Relay; através de uma inserção entre os cabeçalhos das camadas MAC e de Rede.

21 Encapsulamento do Label MPLS ATM Cell Header GFC VPI VCI PTI CLP HEC DATA Label PPP Header (Packet over SONET/SDH) PPP Header Label Layer 3 Header Shim header LAN MAC Label Header MAC Header Label Layer 3 Header

22 Layer Layer 2 Header Header Label Label Header Header Layer Layer 3 Header Header Stack(s) Stack (s) ( ( bit) bit) Header do MPLS Exp. (3 bits) TTL (8 bits) Layer3 Data Label Label (20bits) (20bits)

23 Exemplo de Roteamento: Distribuição de Informação de Roteamento Address Prefix I/F Address Prefix I/F 0 Address Prefix I/F 0 Você pode chegar a e 7.69 por mim Atualizações de roteamento (OSPF, EIGRP, ) Você pode chegar a 7.69 por mim Você pode chegar a por mim

24 Exemplo de Roteamento: Encaminhamento de Pacotes Address Prefix I/F Address Prefix I/F 0 Address Prefix I/F Data Data Data Data 7.69 Pacote encaminhado baseado no endereço IP

25 Exemplo MPLS: Informação de Roteamento In Lbl Address Prefix Out I face Out Lbl In Lbl Address Prefix Out I face Out Lbl In Lbl Address Prefix Out I face Out Lbl Você pode chegar a e 7.69 por mim Você pode chegar a por mim Atualizações de roteamento (OSPF, EIGRP, ) Você pode chegar a 7.69 por mim 7.69

26 Exemplo MPLS: Designação de Labels In Lbl Address Prefix Out I face Out Lbl In Lbl Address Prefix Out I face Out Lbl In Lbl Address Prefix Out I face Out Lbl Label Distribution Protocol (LDP) Use label 4 para e use label 5 para 7.69 Use label 7 para 7.69 Use label 9 para

27 Exemplo MPLS: Encaminhamento de Pacotes In Lbl Address Prefix Out I face Out Lbl In Lbl Address Prefix Out I face Out Lbl In Lbl Address Prefix Out I face Out Lbl Data Data Data Data Pacote encaminhado baseado no label 7.69

28 Encaminhamento de Pacotes. Protocolos de Roteamento (e.g. OSPF, IS-IS) determinam a conectividade entre as redes 2. Label Distribution Protocol (LDP) estabelece um relacionamento entre os Labels e as redes de destino (LSPs) 5. Na saída, o Edge LSR remove o Label e entrega o pacote. 3. Na entrada, o Edge LSR recebe o pacote e acrescenta um Label baseado no destino, e em serviços diferenciados, como QoS e VPN. 4. LSR comuta o pacote trocando os Labels a cada nó.

29 Protocolos de Distribuição de Labels Existem váriosv Protocolos para troca de Labels LDP ψ Mapeia endereços IP unicast em labels RSVP, CR-LDP ψ Usados para Engenharia de Tráfego e Reserva de Recursos PIM (Protocol( Independent Multicast) ψ Usado para mapeamento de labels multicast

30 Aplicações do MPLS

31 Engenharia de Tráfego

32 Engenharia de Tráfego Ter o controle de como o tráfego flui na rede para: Melhorar a performance geral da rede; Oferecer serviços diferenciados;

33 Objetivos da Engenharia de Tráfego Tratamento diferenciado para tráfegos com requisitos diferentes de nível de serviço. Meios automáticos para definição de encaminhamento de tráfego com o controle de como o tráfego será roteado ou re-roteado roteado em casos de falhas.

34 VPN MPLS

35 VPN MPLS: Vantagens Provê comunicação privada e segura entre Redes remotas. Provê o mesmo nível de segurança que VPNs de Camada 2, por restringir a distribuição de rotas da VPN apenas aos roteadores participantes. O MPLS suporta o modelo de comunicação any any-to- any entre os sites da VPN sem necessitar da instalação de uma configuração full mesh de PVCs. VPN MPLS disponibiliza CoS,, com suporte a diferentes classes de serviço dentro de uma mesma VPN.

36 VPN MPLS: Terminologia O backbone VPN MPLS é composto por dois tipos de LSRs: ψ roteadores PE (provider( edge LSRs) ψ P routers (provider LSRs) roteadores PE fazem a interface com os roteadores dos clientes (customer( edge CE). VPN_A CE CE VPN_A VPN_B CE PE P P PE CE VPN_A VPN_A VPN_B CE CE PE P P PE CE VPN_B

37 Intranet/Extranet VPN VPNs Tradicionais MPLS VPNs VPN C VPN B VPN A VPN C VPN B VPN A VPN B VPN C VPN A VPN B VPN C

38 Label Stack O MPLS suporta comutação de rótulos com operações hierárquicas;

39 Label Stack

40 Conclusão Vantagem direta: encaminhamento baseado em rótulos (consideravelmente mais rápido); Permite a utilização de diversos mecanismos, como Engenharia de Tráfego, associação de Parâmetros de QoS, etc; Orientação a conexão em redes IP; Integração mais fácil com outras tecnologias de rede.

41 Referências Referências http ://www.networkdesigners networkdesigners.com..com.br br/artigos/ /artigos/pete pete/mpls mpls/mpls mpls.html html http ://www.cisco.com/warp warp/public public/784/ /784/packet packet/apr99/6. /apr99/6.html html http :// /capstoneTest capstonetest/students Students/Papers Papers/docs/proceedin /docs/proceedin gs3882. gs3882.pdf pdf http ://community community.roxen roxen.com/.com/developers developers/idocs idocs/rfc rfc/rfc3032. /rfc3032.html html http ://www.nwfusion nwfusion.com/.com/columnists columnists/2000/0529rohde. /2000/0529rohde.html html http ://www.cisco.com/univercd univercd/cc cc/td td/doc/ /doc/cisintwk cisintwk/ito ito_doc/ _doc/routing routing. htm htm http ://www.iec iec.org org/online online/tutorials tutorials/mpls mpls_traffic traffic/topic0. /topic0.html html http ://www.cisco.com/go/mpls mpls

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