ESPECIFICAÇÃO DE UMA REDE MPLS FIM-A-FIM COM DIFERENCIAÇÃO DE SERVIÇOS EDSON MOREIRA SILVA NETO

Transcrição

1 Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica ESPECIFICAÇÃO DE UMA REDE MPLS FIM-A-FIM COM DIFERENCIAÇÃO DE SERVIÇOS EDSON MOREIRA SILVA NETO Natal Agosto 2006

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA ESPECIFICAÇÃO DE UMA REDE MPLS FIM-A-FIM COM DIFERENCIAÇÃO DE SERVIÇOS Edson Moreira Silva Neto Tese apresentada à Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como parte das exigências do Curso de Doutorado em Ciências em Engenharia Elétrica, área de concentração em Sistemas Distribuídos, para obtenção do título de Doutor em Ciências em Engenharia Elétrica. Orientador: Prof. D. Sc. Sergio Vianna Fialho Natal Agosto 2006

3

4 Ao meu Deus e Senhor; e À minha família: Sydna, minha princesa amada; Victor Matheus, presente de Deus para minha vida; Edson Filho, a bênção dobrada do Senhor. i

5 ii AGRADECIMENTOS A Deus. Tenho que começar por Ele. O que seria de mim se não fora o Senhor? É ele quem me concede graciosamente o ar que respiro, o alimento que sacia a minha fome, por Ele existo. Deus tem sido o meu paizinho querido, Ele sempre tem suprido as minhas necessidades e expectativas, muito além daquilo que penso ou peço. À minha família: Sydna, Victor e Edson Filho. Nestes cinco anos de estudo, muitas foram as dificuldades e os desafios a serem vencidos, mas a compreensão de Sydinha nos momentos de trabalho intenso foi imprescindível, só assim consegui galgar mais esse degrau. Os meus filhos, nascidos durante esta pós-graduação, tornaram-se verdadeiros anti-oxidantes. Queridos Vitinho e Edinho, hoje vocês ainda não entendem o que agora deixo registrado, mas quantas vezes ao chegar em casa com os neurônios fumaçando, o sorriso banguelo de vocês aquietaram minha mente e renovaram as minhas energias de forma surpreendente. Aos meus pais, José Martins e Adna, que desde a minha meninice me encaminharam aos estudos. Sei que vocês abriram mão de benefícios pessoais a fim de custear meus estudos por anos a fio. Papai, Mamãe, este diploma é para vocês. Vocês não tiveram oportunidade de prosseguir nos estudos, mas são doutores em amor, sabedoria e dedicação. Aos meus irmãos, Sérgio e Martins Filho, bons companheiros de todas as horas. Definitivamente, fui agraciado com uma linda família. Ao Prof. Sergio Vianna Fialho, meu orientador pela segunda vez, mais que um orientador, um amigo. Poucas pessoas que conheço trabalham com tanta habilidade e dedicação. Aos membros da banca examinadora, professores João Batista e Luiz Affonso, da UFRN, professora Rossana Andrade, da UFC, e professor George Azevedo do CEFET- RN, pela paciência em ler este trabalho, oferecer sugestões e dar seus comentários. Isto sem dúvida, contribuiu para a minha formação. Ao amigo, irmão e pai por adoção, Professor José Gilson de Oliveira, do CEFET-RN, um grande incentivador. Caro amigo, seus conselhos me impulsionaram na vida pessoal e acadêmica. Sem seus conselhos, possivelmente não teria enfrentado este desafio. Aos irmãos, amigos e colegas do PoP-RN, especialmente Mário Sérgio, Hezione e D. Márcia, com quem compartilhei minhas aflições e expectativas, ao longo desses anos. Edson Moreira Silva Neto

6 iii RESUMO SILVA NETO, Edson Moreira. Especificação de uma rede MPLS Fim-a-Fim com diferenciação de serviços f. Tese (Doutorado em Ciências em Engenharia Elétrica), Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal. Palavras-chave: Redes de computadores, protocolos de comunicação, MPLS, QoS, RSVP, Estelle. O protocolo proposto nesta Tese, denominado Resource Reservation Protocol Switched Virtual Connection (RSVP-SVC), que consiste numa extensão do RSVP-TE, vai de encontro ao surgimento de novas aplicações multimídia, que usam a Internet como meio de interconexão. Tais aplicações pressionam pelo desenvolvimento de novas tecnologias, tais como: MPLS, DiffServ e RSVP-TE, que introduzem novas e eficientes características ao backbone Internet, proporcionando uma significativa diferença no que tange à provisão de QoS (Quality of Service). O presente trabalho leva em conta o fato de que para se conseguir uma QoS fim-a-fim verdadeira, não basta implementar tais tecnologias no núcleo da rede, é imprescindível, estender tais melhorias às redes de acesso e quiçá às redes locais. Nesse sentido, muitos trabalhos estão atualmente em desenvolvimento. É no intuito de contribuir com este processo que este trabalho apresenta a definição de uma UNI MPLS SVC através do RSVP-SVC. Essa extensão dá ao RSVP-TE a capacidade de estabelecer túneis LSP (Label Switched Path) a partir de conexões discadas, ampliando portanto o escopo de utilização do MPLS, levando-o até às redes locais através das redes de acesso, e provendo também suporte a uma QoS fim-a-fim verdadeira. O RSVP-SVC foi especificado em Estelle, que é uma linguagem de especificação formal padronizada pela ISO. A edição, compilação, verificação e simulação do RSVP-SVC foi feita através do programa EDT (Estelle Development Toolset). Ademais, tanto os benefícios quanto às questões mais importantes a serem consideradas quando do uso deste protocolo são apresentados.

7 iv ABSTRACT SILVA NETO, Edson Moreira. Specification of an End-to-End MPLS network with differentiated services p. Thesis (Degree of Doctor in Eletrical Engineer), Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal. Keywords: Computer networks, commmunication protocols, MPLS, QoS, RSVP, Estelle. New multimedia applications that use the Internet as a communication media are pressing for the development of new technologies, such as: MPLS (Multiprotocol Label Switching) and DiffServ. These technologies introduce new and powerful features to the Internet backbone, as the provision of QoS (Quality of Service) capabilities. However, to obtain a true end-to-end QoS, it is not enough to implement such technologies in the network core, it becomes indispensable to extend such improvements to the access networks, what is the aim of the several works presently under development. To contribute to this process, this Thesis presents the RSVP-SVC (Resource Reservation Protocol Switched Virtual Connection) that consists in an extension of RSVP-TE. The RSVP-SVC is presented herein as a mean to support a true end-to-end QoS, through the extension of MPLS scope. Thus, it is specified a Switched Virtual Connection (SVC) service to be used in the context of a MPLS Userto-Network Interface (MPLS UNI), that is able to efficiently establish and activate Label Switched Paths (LSP), starting from the access routers that satisfy the QoS requirements demanded by the applications. The RSVP-SVC was specified in Estelle, a Formal Description Technique (FDT) standardized by ISO. The edition, compilation, verification and simulation of RSVP-SVC were made by the EDT (Estelle Development Toolset) software. The benefits and most important issues to be considered when using the proposed protocol are also included.

8 v SUMÁRIO Página Dedicatória...i Agradecimentos... ii Resumo... iii Abstract... iv Sumário... v Lista de Figuras... ix Lista de Tabelas... xi Lista de Abreviaturas, Siglas e Símbolos...xiii Capítulo 1 Introdução Tendências Atuais para as Tecnologias de Redes Internet Justificativa e Objetivos Organização do Trabalho...05 Capítulo 2 Qualidade de Serviço Uma Visão Geral Introdução Definições e Parâmetros Mecanismos Protocolo de Sinalização Classificação Marcação Medição/Policiamento de Tráfego Moldagem de Tráfego Provisionamento de Recursos Controle de Congestionamento Arquiteturas de QoS Super-Dimensionamento de Recursos Arquitetura IntServ ou Serviços Integrados Arquitetura DiffServ ou Serviços Diferenciados Roteamento e QoS...21 Capítulo 3 Arquitetura MPLS Visão Geral Histórico Roteamento x Comutação...26

9 vi 3.4. Elementos da Arquitetura MPLS Conceitos Básicos O Rótulo A FEC O Processo de Ligação Rótulo-FEC Tabelas de Encaminhamento por Rótulo Procedimentos Básicos para Construção Dinâmica de LSP Políticas de Distribuição de Rótulos Controle da Distribuição de Rótulos Disparo da Distribuição de Rótulos Retenção do Rótulo O Papel dos Roteadores na Arquitetura MPLS O LER O LSR...41 Capítulo 4 O MPLS e as Redes Multi-Serviço Introdução Redes Multi-Serviço Engenharia de Tráfego Definição Objetivos Questões de Roteamento Questões Relacionadas à Reserva de Recursos Engenharia de Tráfego no MPLS MPLS e DiffServ Comparativo entre o CR-LDP e o RSVP-TE RSVP-TE Operação Básica do RSVP Mecanismos de QoS Especificação Funcional do RSVP...55 Capítulo 5 A Linguagem Estelle e a Ferramenta EDT Introdução Características Gerais de Estelle Módulos Estelle Transições Estelle Canais Estelle Estruturação...63

10 vii Primitivas Estelle Verificação Formal Análise Léxica Análise Sintática Análise Semântica Verificação das Propriedades de uma Especificação A Ferramenta EDT Tradutor Estelle (Estelle Translator) Gerador de Código C (Estelle Generator) Compilador Estelle-C (Estelle-to-C Compiler) Simulador/Debugador Estelle (Estelle Simulator/Debugger Edb) Browser Pretty Printer Decompilador (Decompiler) Spliter (Distributed Specification Generator) Gerador Universal (Universal Generator Ug) Gerador de Tabela Estado-Evento (Estelle State/Event Table Generator Edoc) Editor Gráfico (Graphical Editor)...74 Capítulo 6 Especificação de uma Rede MPLS Fim-a-Fim com Diferenciação de Serviços Introdução Considerações Preliminares Especificação do Serviço SVC Considerações sobre as Opções de Projeto Novas Funcionalidades Propostas Premissas Básicas Modus Operandi Verificação do Suporte e Operacionalidade do Serviço SVC Admissão de um Novo LSP-SVC Suspensão de um LSP-SVC Reativação de um LSP-SVC Capacidade de Roteamento Explícito em um LSP-SVC Modificação dos Parâmetros de Tráfego em um LSP-SVC Encerramento de um LSP-SVC Transferência de Dados em um LSP-SVC Especificação do Protocolo MPLSoLAN...113

11 viii Considerações Iniciais Descrição Funcional dos Componentes da Arquitetura MPLSoLAN Funcionalidades do MPLSoLAN Arquitetura do MPLSoLAN Modus Operandi Estabelecimento da Conexão Discada a partir do Host Chamador Outros Procedimentos Aspectos Relacionados à Compatibilidade com o RSVP-TE Túneis LSP e Túneis TE Operação dos Túneis LSP Estilos de Reserva Capacidade de re-roteamento de Túneis TE Objetos Relacionados ao Túnel LSP Objeto <EXPLICIT_ROUTE> Objeto <RECORD_ROUTE> Extensão do Hello Valores de Códigos e Sub-Códigos de Erro Globalmente Definidos Aspectos co-relacionados ao MPLS Fim-a-Fim Aspectos Relativos ao Gerenciamento dos Recursos da Rede Aspectos Relativos à Alocação de Banda Capítulo 7 Verificação e Simulação do RSVP-SVC Introdução Edição Compilação Cenário de Simulação Caso 1: Estabelecimento de uma Conexão Discada sem Erro Caso 2: Tentativa de Estabelecimento de uma Conexão Discada com Erro Caso 3: Suspensão de um LSP-SVC Caso 4: Reativação de um LSP-SVC Suspenso Caso 5: Encerramento Normal de uma Conexão Discada Propriedades Verificadas Capítulo 8 Conclusões e Trabalhos Futuros Comentário Geral e Contribuições Benefícios Trabalhos Futuros Referências Bibliográficas...169

12 ix LISTA DE FIGURAS Fig Fatores Motivadores para Adoção do MPLS...03 Fig Escopo das Especificações do MPLS Fim-a-Fim...05 Fig Componentes da Arquitetura de Serviços Integrados...17 Fig Funcionamento do DiffServ...19 Fig Blocos Funcionais Básicos da Arquitetura de Serviços Diferenciados...20 Fig Modelo Simplificado de uma Rede MPLS...24 Fig Independência do MPLS das Camadas 2 e Fig Arquitetura Básica de um Nó MPLS...30 Fig Formato do cabeçalho MPLS...32 Fig Granularidade da FEC...34 Fig Modo Downstream não-solicitado...39 Fig Modo Downstream sob Demanda...40 Fig Operação Básica do RSVP...53 Fig Esquema Funcional do RSVP nos Elementos da Rede...54 Fig Formato da Mensagem RSVP...55 Fig Formato dos Objetos RSVP...56 Fig Estruturação dos Módulos Estelle...63 Fig Estágios de Desenvolvimento em Estelle...65 Fig Escopo das Especificações do MPLS Fim-a-Fim...76 Fig Interface Usuário-Rede...79 Fig O AR Negocia a Configuração do Serviço SVC com o LER...83 Fig Contextos do Serviço SVC: Fases de Sinalização e Transferência de Dados...85 Fig Arquitetura do Serviço SVC em Estelle...87 Fig Máquina de Estados do Serviço SVC-TX (AR)...89 Fig Máquina de Estados do Serviço SVC-RX (LER)...90 Fig Serviço SVC não-suportado pelo LER...95 Fig Serviço SVC Suportado pelo LER...96 Fig Formato do Objeto <SVC_REQUEST>...96 Fig Formato do Objeto <SVC_RESPONSE>...97 Fig Fluxograma Relativo ao Controle de Admissão de Lsp...99 Fig Troca de Mensagens para o Estabelecimento de um LSP-SVC bi-direcional..100 Fig Negociação dos Parâmetros de Tráfego Fig Tamanho dos Parâmetros de Tráfego Fig Suspensão de um LSP-SVC...104

13 x Fig Formato do Objeto <LSP_SUSPEND_REQUEST> Fig Formato do Objeto <LSP_SUSPEND_RESPONSE> Fig Reativação de um LSP-SVC Fig Formato do Objeto <LSP_REACTIVATION_REQUEST> Fig Formato do Objeto <LSP_REACTIVATION_RESPONSE> Fig Formato do Objeto <LSP_ERO_REQUEST> Fig Formato do Objeto <LSP_ERO_RESPONSE> Fig Contexto de Implementação do Protocolo MPLSoLAN Fig Componentes do MPLSoLAN Fig Procedimentos do MPLSoLAN Fig Arquitetura Básica do Nó MPLSoLAN Fig Estabelecimento com Sucesso de um Túnel LSP através de uma Conexão Discada Fig Erro na Chamada Discada Fig Enfileiramento de Pacotes Egressos por CoS Fig Esquema Sugestivo de Alocação de Banda Fig. 7.1 Tela Inicial do Editor Gráfico orientado a Estelle Fig. 7.2 Caixas de Diálogo para Edição de Canais e Interações Fig. 7.3 Editor de Transições Fig. 7.4 Visão da Máquina de Estado Modelada no Editor de Transições Fig. 7.5 Saída do Compilador Indicando: Nenhum Erro Encontrado Fig. 7.6 Diagrama de Seqüência para Estabelecimento sem Erro de uma Conexão Discada e um LSP Associado Fig. 7.7 Tela Inicial da Simulação do rsvpsvc_v3.stl Fig. 7.8 Disparo da transição 0 (T0_APIAR) Fig. 7.9 Caixa de Diálogo last_transition informations Fig Exemplo de saída de comandos last_transition informations Fig Exemplo de saída do comando [d $trstat (6)] Fig Seleção de Arquivo para Plotagem Fig Gráfico Estatística de Transições da Instância de Módulo Fig Diagrama de Seqüência para Tentativa de Estabelecimento de uma Conexão Discada com Erro Fig Diagrama de Seqüência para Suspensão de um LSP-SVC Fig Diagrama de Seqüência para Reativação de um LSP-SVC Fig Diagrama de Seqüência para Encerramento Explícito de uma Conexão Discada..160

14 xi LISTA DE TABELAS Tab Tendências de Investimentos para Novos Projetos em Tab Diferenças entre o Roteamento Convencional e a Comutação por Rótulo durante a Fase de Transferência de Dados...28 Tab Comparação entre os Métodos: Controle Independente x Controle Ordenado..39 Tab Quadro Comparativo entre o CR-LDP e o RSVP-TE...51 Tab Descrição das Classes de Objetos do RSVP...58 Tab Descrição das Classes de Objetos do RSVP-TE...59 Tab Classes de Serviços 802.1p...78 Tab Relação dos Novos Objetos definidos pelo RSVP-SVC e seus Respectivos Códigos...86 Tab Descrição Resumida dos Novos Objetos Propostos para o Serviço SVC...86 Tab Legenda da Máquina de Estados do SVC-Tx (AR)...91 Tab Legenda da Máquina de Estados do SVC-Rx (LER)...93 Tab. 6.6 Parâmetros de Tráfego Negociados entre o AR e o LER Tab Códigos e Sub-Códigos de Erros Tab. 7.1 Instâncias Criadas pelo Simulador Tab. 7.2 Descrição dos Estados do Módulo MAPIAR Tab. 7.3 Descrição dos Estados do Módulo MAPILER Tab. 7.4 Descrição dos Estados do Módulo MSVCTX Tab. 7.5 Descrição dos Estados do Módulo MSVCRX Tab. 7.6 Descrição dos Estados do Módulo MIP Tab. 7.7 Procedimentos Definidos para o RSVP-SVC Tab. 7.8 Funções Definidas para o RSVP-SVC Tab. 7.9 Primitivas Suportadas pelo Provedor de Serviços Tab Descrição da Seqüência de Transições para o Estabelecimento de uma Conexão Discada e um LSP Associado Tab Primitivas Suportadas pelo Provedor de Serviços Tab Descrição da Seqüência de Transições para o Estabelecimento de uma Conexão Discada com Erro Devido a Serviço SVC não Operacional Tab Descrição da Seqüência de Transições para o Estabelecimento de uma Conexão Discada com Erro Devido a Serviço SVC não Disponível para Assinante Tab Primitivas Suportadas pelo Provedor de Serviços Tab Descrição da Seqüência de Transições para a Suspensão de um LSP-SVC.155

15 xii Tab Primitivas Suportadas pelo Provedor de Serviços Tab Descrição da Seqüência de Transições para a Reativação de um LSP-SVC.158 Tab Primitivas Suportadas pelo Provedor de Serviços Tab Descrição da Seqüência de Transições para o Encerramento Explícito de um LSP-SVC...161

16 xiii LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS AR ARIS ATM BA BGP-TE CBQ CRC CR-LDP CR-LSP CSR DiffServ DLCI DOD DOU DSCP ECN EDT E-LSP ER FDT FIFO FR GPS IETF IntServ IP IS-IS ISP LAN LDP LER LIB L-LSP LSP Access Router Aggregate Route-based IP Switching Asynchronous Transfer Mode Behaviour Aggregate Border Gateway Protocol Traffic Engineering Class Based Queuing Cyclical Redundancy Check Constraint Route Label Distribution Protocol Constraint Route Label Switched Path Cell Switching Router Differentiated Services Data Link Control Identifier Downstream On-Demand Downstream Unsolicited DiffServ Code Point Explicit Congestion Notification Estelle Development Toolset EXP Label Switched Path Explicit Route Formal Description Technique First-In First-Out Frame Relay Generalized Processor Sharing Internet Engineering Task Force Integrated Services Internet Protocol Intermediate-System to Intermediate-System Internet Service Provider Local Area Network Label Distribution Protocol Label Edge Router Label Information Base Label Label Switched Path Label Switched Path

17 xiv MF MPLS MPLSoLAN NS OSPF OSPF-TE PHB PIM PQ PVC QoS QoS-KN RED RIP RSVP SF SLA SVC TCP/IP TE ToS UNI VCI VoIP VPI VPN WFQ WRED WRR Multifield Multiprotocol Label Switching MPLS over LAN Network Simulator Open Shortest Path First Open Shortest Path First Traffic Engineering Per Hop Behaviour Protocol Independent Multicast Priority Queuing Permanent Virtual Connection Quality of Service Quality of Service Knowledge Network Random Early Detection Routing Internet Protocol Resource Reservation Protocol Single Classifier Service Level Agreement Switched Virtual Connection Transmission Control Protocol / Internet Protocol Traffic Engineering Type of Service User-to-Network Interface Virtual Channel Identifier Voice over IP Virtual Path Identifier Virtual Private Network Weighted Fair Queuing Weighted Random Early Detection Weighted Round Robin

18 1 Capítulo 1 Introdução Este capítulo apresenta uma introdução ao trabalho desenvolvido. Inicialmente, na Seção 1.1 são tecidos comentários gerais acerca das tendências para as tecnologias de redes Internet, no sentido de contextualizar o trabalho e ressaltar a importância do mesmo. Em seguida, na Seção 1.2 é apresentada uma justificativa para o desenvolvimento do tema assim como os objetivos pretendidos. A organização do trabalho é apresentada na Seção Tendências Atuais para as Tecnologias de Redes Internet As exigências das redes atuais em termos de desempenho dificilmente devem ter sido imaginadas quando o protocolo IP (Internet Protocol) foi definido pela primeira vez. Atualmente, além de atender ao crescente volume de dados gerados pelos serviços tradicionais da Internet (transferência de arquivos e correio eletrônico, dentre outros), que utilizam o paradigma de encaminhamento de pacotes através do melhor esforço, necessita-se também de capacidade para diferenciar entre várias classes de tráfego, de forma a atender às exigências do tráfego multimídia: dados, voz, música e vídeo, sob demanda, ou mesmo em tempo real. Tudo isto tem levado a uma busca crescente por Qualidade de Serviço (QoS), que se tornou, destarte, um requisito essencial para o sucesso da tendência de convergência no uso do IP, seja no núcleo das redes de longa distância, seja nas redes de acesso, ou ainda nas redes locais corporativas. Diante da realidade imposta pelas novas aplicações e seus requisitos, muitas alterações têm se revelado necessárias em relação ao modelo inicialmente proposto para a Internet. No que diz respeito ao tradicional roteamento IP hop-byhop, por exemplo, percebe-se que ele está começando a chegar ao seu limite tecnológico, o que implica em uma necessária mudança de paradigma para o processo de encaminhamento de pacotes, uma vez que a fabricação de roteadores maiores, mais rápidos e mais baratos não basta [Ryan98]. Nesse contexto, a tecnologia de comutação por rótulos tem se firmado como uma solução eficiente, que não apenas atende ao aspecto da velocidade,

19 2 como também é capaz de distinguir as diferentes classes de tráfego, que exigem características de serviço específicas e que devem ser garantidas por todo o caminho ao longo da rede. O MPLS (Multi-Protocol Label Switching), em particular, como proposta padrão definida pelo IETF (Internet Engineering Task Force) no que concerne à comutação por rótulos, permite entre outras funcionalidades a criação de caminhos comutados por rótulo (LSP Label Switched Path), com características de serviço diferentes. Essa característica provê melhorias significativas no processo de encaminhamento de pacotes, que passa a ser feito a partir do processamento do cabeçalho de nível 2, dispensando o processamento do cabeçalho do datagrama IP em cada nó do caminho, e criando também um ambiente que dá suporte à QoS em nível de enlace. Nesse cenário, há, portanto, uma forte tendência para que as redes multiserviços operem sobre as tecnologias IP/MPLS, devido justamente ao suporte à convergência de serviços e ao oferecimento de novas oportunidades nas áreas de Engenharia de Tráfego (TE Traffic Engineering) e provimento de VPN (Virtual Private Network). Leve-se em conta, ainda, o fato de que toda esta melhoria deverá ser provida a um custo menor, o que deve possibilitar inclusive a criação de novas oportunidades de negócios para os provedores de serviços Internet (ISP Internet Service Provider) [Integral02a]. De fato, as principais operadoras mundiais têm construído suas redes em função da necessidade de prover suporte a uma gama de novas aplicações, relacionadas com a rápida adoção, em larga escala, de redes convergentes. Nesse contexto, as grandes operadoras mundiais têm expandido consideravelmente o uso do MPLS graças a aplicações como VoIP (Voice over IP) e IPTV. Em [Physics04] constatou-se que os principais fatores motivadores para adoção do MPLS são: Melhor QoS; Melhor suporte a serviços IP, como VoIP; Conectividade de rede em malha melhor e mais fácil; Habilidade de implementar topologias mais flexíveis; Uso de um único protocolo de rede: o IP, já conhecido pelos administradores de redes. A Figura 1.1 apresenta um gráfico que mostra o percentual de respostas, quanto aos motivadores para adoção do MPLS.

20 3 Principais Fatores Motivadores para Adoção do MPLS Melhor QoS Melhor suporte a serviços IP como VoIP Conectividade Topologias de rede em malha: mais melhor Flexíveis e mais fácil Um único protocolo de rede: IP, já conhecido pela equipe Preços mais Menor atrativos complexidade: p/ os serviços Facilidade de gerenciamento Evita Internet Pública Fig. 1.1 Fatores Motivadores para Adoção do MPLS Outra pesquisa [Netscout06], mais recente, confirma esta tendência, onde 48% dos entrevistados acreditam que o emprego do MPLS causa impacto na infraestrutura de rede. A Tabela 1.1 apresenta os dados referentes à tendência de investimentos em novos projetos para 2007, que causariam impactos em suas corporações. PROJETO PERCENTUAL Implementação de Novas Políticas de QoS 64% Novo emprego de VoIP 54% Expansão do uso atual de VoIP 50% Fornecimento Massivo de VPNs 50% Emprego do MPLS 48% Tab. 1.1 Tendências de Investimentos para Novos Projetos em 2007 Dois aspectos importantes são percebidos nesta pesquisa: 1º) Há uma forte ligação entre QoS e uso de VoIP. Percebe-se que, para suportar VoIP, as empresas estão empregando Políticas de QoS no sentido de garantir a qualidade das chamadas em níveis adequados. Os percentuais obtidos são reveladores: 76% das empresas que estão expandindo o uso de VoIP ou que planejam novos empregos de VoIP, estão, também, expandindo suas políticas de QoS;

21 4 2º) O MPLS tem sido a ligação natural entre QoS e VoIP. Uma das maneiras que as empresas estão usando QoS é através do emprego de serviços MPLS, que dão a elas a habilidade de colocar o tráfego de voz, no que os ISPs se referem como sua classe de tráfego de tempo-real. Esta pesquisa obteve os seguintes números: 58% das empresas que estão implementando novos empregos de VoIP também estão implementando o MPLS; 54% das empresas que estão expandindo o uso atual de VoIP também estão implementando MPLS; 76% das empresas que estão implementando políticas adicionais de QoS também estão implementando MPLS. Também na implantação de redes metropolitanas, pode-se identificar uma forte tendência no uso do MPLS como solução para o transporte de pacotes, inclusive na arquitetura Metro Ethernet [Raahemi04] Justificativa e Objetivos Não resta dúvida de que o MPLS deve prover uma base sólida para as novas demandas no que diz respeito ao uso dos recursos no núcleo da rede. Contudo, existem indícios que um novo ponto de gargalo deve ser possivelmente encontrado nas redes de acesso [Integral02a]. Assim, tendo como pano de fundo as condições supracitadas, torna-se relevante estudar as questões envolvidas na definição de um ambiente de rede, onde o MPLS esteja presente não apenas no núcleo, onde já foi provada a sua eficácia, mas também nas redes de acesso e nas redes locais, ou seja, nos roteadores de acesso, nos hosts e switches, onde se encontram os usuários finais. Isto posto, a proposta aqui apresentada objetiva suprir esta lacuna, estendendo gradativamente os benefícios do MPLS até o desktop, de forma que se possa estabelecer uma rede MPLS Total. A fim de cumprir com este propósito, essa Tese está sub-dividida em duas partes: 1 a.) Visa estender os benefícios do MPLS até os Roteadores de Acesso, através da especificação de uma UNI (User-to-Network Interface) MPLS SVC (Switched Virtual Connection), haja vista que já existe um acordo sobre uma UNI MPLS PVC (Permanent Virtual Connection). Essa nova especificação pretende fornecer a

22 5 capacidade necessária aos roteadores de acesso, para requisitar LSP com parâmetros de QoS específicos, no caso de estabelecimento de conexões chaveadas. Este tipo de conexão é fundamental para provimento de um conjunto de novos serviços, a exemplo de VoIP; 2 a.) Visa estender os benefícios do MPLS até o desktop do usuário final, através da especificação de um protocolo MPLSoLAN (MPLS over LAN) que compreende um sub-conjunto das funcionalidades do MPLS original, com novas extensões que possa ser implementado nos hosts, switches e roteadores, no domínio das redes locais. Esse protocolo deve disponibilizar um mecanismo de controle de admissão em redes RSVP-enabled (Resource Reservation Protocol), fornecendo ainda uma facilidade de mapeamento de QoS nível 3 para o nível 2, facilitando assim o gerenciamento e controle de QoS na LAN (Local Area Network). O MPLSoLAN deve permitir também, uma distribuição da carga de processamento nos LER (Label Edge Router) e nos AR (Access Router) relativo à classificação multi-campo de pacotes de ingresso, uma vez que esteja implementado e operacional o serviço SVC. A Figura 1.2 apresenta uma visão geral do escopo desta proposta. LAN ISP PVC LSR AR SVC LER LSR MPLSoLAN UNI MPLS MPLS Fig. 1.2 Escopo das Especificações do MPLS Fim-a-Fim 1.3. Organização do Trabalho Este trabalho está organizado em 8 capítulos. O presente capítulo apresentou uma introdução, justificando a necessidade e delineando os objetivos dos estudos pretendidos. Os capítulos 2, 3, 4, e 5, apresentam o referencial teórico do trabalho: no Capítulo 2 é dada uma visão geral sobre Qualidade de Serviço, suas necessidades, definições e parâmetros, suas arquiteturas e mecanismos. A