Engenharia de Tráfego, Proteção e GMPLS. Edgard Jamhour

Transcrição

1 Engenharia de Tráfego, Proteção e GMPLS Edgard Jamhour

2 Engenharia de Tráfego no Roteamento Tradicional Todos os pacotes seguem rota única até o destino (menor custo) Quando existe múltiplas rotas com custos iguais (ECMP Equal Cost Multipath): Uma é escolhida arbitrariamente (a primeira descoberta) Distribuição de carga (proprietária) por pacote ou fluxo Roteadores conhecem congestionamento apenas em seus próprios enlaces Custos de enlaces fixos, função da velocidade dos enlaces. O congestionamento não afeta o custo dos enlaces.

3 Extensões de Engenharia de Tráfego Extensões foram feitas aos protocolos IGP, como o OSPF e o IS-IS, para divulgar informações adicionais sobre os enlaces, a fim de suportar a engenharia de tráfego e os requisitos do MPLS e GMPLS. As informações do estado de enlace são divulgadas pelos roteadores através de mensagens denominadas LSA (Link State Advertisement) ou LSP (Link State PDU).

4 Estado de Enlace no OSPF hello hello Link State Database A LSA LSA B Link State Database novo LSA B novo LSA C X A novo LSA novo LSA novo LSA D E

5 LSA Opacos no OSPF LSA (Link State Advertisements) opacos permitem que roteadores compartilhem informações privadas ou proprietárias pela rede, de maneira inter-operável. Roteadores que não entendem LSA opacos, simplesmente reencaminham as mensagens para outros roteadores sem processar seu conteúdo. Inundar LSA opaco para toda a área OSPF TE TE N TE

6 Mensagens Link State Update Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 Contador de Anúncios (número de LSAs) Idade do Estado de Enlace (LS) Opções Tipo de LS = 1 Identificador de estado do enlace Roteador Anunciado Número de Sequência de Estado do Enlace Checksum do Estado de Enlace (LS) Tipo Valor Tamanho Tamanho Tipo... Objetos TLV... Valor Tamanho

7 LSA Opacos no OSPF

8 Parâmetros de Engenharia de Tráfego do Enlace Maximum Link Bandwidth (MLB): relacionado a taxa de transmissão do link. Maximum Reservable Link Bandwidth (MRLB): pode ser inferior a banda máxima do enlace. A banda não reservável é utilizada para túneis MPLS com carga controlada, mas sem reserva.

9 Sinalização do Túnel: RSVP-TE Informações desejadas do túnel: Prioridade: 0 mais alta, 7 mais baixa Banda desejada Afinidade e Máscara O túnel pode usar enlaces quando a afinidade do enlace & máscara túnel = afinidade túnel Todos os enlaces ao longo do caminho de um LSP precisam satisfazer aos requisitos sinalizados Caso algum enlace não satisfaça ao requisito, a criação do LSP será rejeitada.

10 Banda Reservada por Prioridade MLB = MLRB = 200Mbit/s LSP 1: 50 Mbps: Prioridade 7 LSP 2: 50 Mbps: Prioridade 6 LSP 2: 50 Mbps: Prioridade 1 Anúncio de Banda não Reservada: Prioridade 0: 200 Mbps Prioridade 1,2,3,4,5: 150 Mbps Prioridade 6: 100 Mpbs Prioridade 7: 50 Mpbs

11 Exemplo Como LSPs mais prioritários podem usar a banda alocada a LSPs menos prioritários, a soma total de recursos de todas as prioridades pode exceder a capacidade total do enlace. Banda: 1Mbit/s P7 Afinidade: 0x0/0x0 A=0x0001 P1=10Mbit/s P7=1Mbit/s b A=0x0001 P1=10Mbit/s P7=3Mbit/s a A=0x0003 P1=10Mbit/s P7=3Mbit/s d Banda: 5Mbit/s P1 Afinidade: 0x2/0xff A=0x0002 P1=10Mbit/s P7=1Mbit/s c A=0x0002 P1=10Mbit/s P7=1Mbit/s

12 Critérios para LSA Updates Quando os roteadores aceitam reservas de LSPs, a banda de seus enlaces é alterada. As alterações nas bandas dos enlaces são divulgadas através das mensagens LSA de acordo com três estratégias: Banda alocada atinge limiares pré-definidos: variação (%) 15, 30, 45, 60, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99 e 100. Periodicamente a cada 180 s. Imediatamente quando há um erro (pedido de alocação em um enlaces sem recursos)

13 Métodos para Enviar Tráfego aos Túneis LSP (Exemplo Cisco) Rotas Estáticas: O FEC define o túnel Policy-Based Routing (PBR): prefixo de origem do pacote, precedência do pacote, tamanho do pacote, endereço de destino etc. Autoroute: Cria rotas para todos os roteadores downstream em relação ao ler de egresso. Forwarding Adjacency: Divulga túneis MPLS como enlaces através do IGP Pseudowire Class: permite enviar tráfego E1/T1 de forma transparente através do túnel MPLS Class-Based Tunnel Selection: Redireciona o tráfego usando marcações de QoS Nuvem MPLS LER de Ingresso (head end) downstream LER de Egresso (tail end)

14 Autoroute Afeta apenas o ler de ingresso (headend) O headend vê um túnel como uma interface diretamente conectada ao tailend Nexthop para R3 e R4 é o túnel 1 Nexthop para R5 e R6 é o túnel 2 Túnel 1 Túnel 2 R1 R2 R3 R4 R5 R6

15 Balanceamento de Carga em LSPs Caso dois ou mais LSPs permitam chegar a uma mesma de destino, técnicas de balanceamento de carga podem ser utilizadas. As técnicas fazem o balanceamento de forma proporcional a capacidade de cada túnel. Por pacote ou por fluxo. Balanceamento por pacote não é recomendado para tráfego em tempo real.

16 Técnicas de Proteção A sinalização MPLS inclui opções sobre o nível de proteção oferecido pelos enlaces ao longo do caminho. As seguintes proteções são consideradas: Path Protection: um túnel de backup é sinalizado entre o roteador de ingresso e egresso utilizando caminhos disjuntos Link Protection: um túnel de backup é definido entre cada roteador do caminho e seu próximo salto (NHOP). Node Protection: um túnel de backup é definido entre cada roteador do caminho e o roteador seguinte ao próximo salto (NNHOP).

17 Exemplos de Proteção Tunel 1: Proteção de Link Tunel 2: Proteção de nó

18 Hierarquia de LSPs Aninhados Princípio: Divulgar LSPs já criados como se fossem enlaces virtuais para a criação de outros LSPs. Passos: 1. Um LSR cria um TE LSP 2. O LSR anuncia o TE LSP como um link usando o Forwarding Adjacency (FA) 3. Outros LSRs usam o FA para o cálculo de seus caminhos (o custo do FA é feito propositalmente baixo). 4. O aninhamento de LSPs originados por outros LSRs no LSP é feito usando empilhamento de labels.

19 TE Parâmetros de anúncio de um FA Link Type: "point-to-point". Link ID: Router ID do tail-end do FA-LSP. Interface: Local (head-end) e Remota (tail-end): endereço do FA-LSP. Traffic Engineering Metric: 1 por default para atrair tráfego de outros LSPs Maximum Bandwidth: A mesma do LSP para todas as prioridades (default) Unreserved Bandwidth: A mesma do LSP Resource Class/Color: sem cor por default Link Multiplex Capability: capacidade de multiplexagem do último link do FA-LSP

20 LSPs aninhados com diferentes tecnologias de comutação FA-LSP a b c d head tail

21 GMPLS: Generalized MPLS Conjunto de extensões aos protocolos de sinalização e roteamento: CR-LDP e RSVP-TE OSPF e IS-IS Capacidade de criar LSPs utilizando recursos de comutação das camadas de enlace e física Plano de controle independente da rede de dados. Novo protocolo de gerenciamento de enlaces. LMP: Link Management Protocol

22 Tipos de Comutações Camada 2: ATM Camada 3: MPLS Time Division Multiplexing: SONET e SDH Comutação de Lambda: CWDM e DWDM Comutação de Banda de Onda Comuta grupo de freqüências adjacentes Comutação de Fibra e Porta Comuta todos os comprimentos de onda de uma fibra para outra

23 Definições do GMPLS: Granularidade da Comutação Packet Switch Capable (PSC) Router/ATM Switch/Frame Reply Switch Time Division Multiplexing Capable (TDMC) SONET/SDH ADM/Digital Crossconnects Lambda Switch Capable (LSC) All Optical ADM or Optical Crossconnects (OXC) Fiber-Switch Capable (FSC) PSC TDMC LSC FSC TDMC LSC

24 Hiearquia de LSPs LSPs tem diferentes granularidades de divisão de banda. A menor granularidade é o pacote (PSC). A maior granularidade é a comutação de todos os lambdas de uma fibra. Fibra paralelas pode ser agrupadas em bundles para reduzir a quantidade de informações de sinalização.

25 RSVP-TE O GMPLS define várias extensões no RSVP-TE para suportar o estabelecimento de circuitos óticos (lightpaths) ou circuitos TDM (SDH). No MPLS, os labels são apenas números que podem ser escolhidos livremente. No GMPLS, os labels usados para criação de circuitos óticos correspondem a frequências do WDM ou identificação de Hierarquias SDH. O GMPLS introduz o conceito de rótulos genéricos: Encapsulamento: Ethernet, SDH, Lambda, etc. Comutação: Pacote (PSC), Camada 2 (L2SC), TDM, Lambda (LSC) e Fibra (FSC) GPID: Identifica o tipo de tráfego de payload

26 Labels Genéricos Generalized Label Request Length Class-Num C-Type Encapsulation Switching G-PID Generalized Label Object Length Class-Num C-Type Label Label Set Object Length Class-Num C-Type Action Reserved Label-Type Sub-Channel 1... Sub-Channel N

27 Alterações na Sinalização Canal de controle diferente do canal de dados Timeslot ou lambda dedicado para controle Enlaces separados O enlace não é mais identificado pela interface que recebe a mensagem de sinalização. Identificadores de Interface: Endereço IPv4, Endereço IPv6 Índice de Interface (interfaces do tipo bundle) Múltiplas interfaces paralelas entre os mesmos LSRs IP identifica o bundle e a interface um componente. Possibilidade de criação um LSP bidirecional com um uma única sinalização.

28 WDM WDM: Wavelength Division Multiplexing CWDM (Coarse WDM) 18 comprimentos de onda por fibra DWDM (Dense WDM) 100 comprimentos de onda por fibra

29 Comutador Ótico OXC: Optical Cross-Connect Extraído de

30 Portas WDM e Add-Drop Porta Add-Drop (uma frequência por fibra) WDM WDM Add-Drop Add-Drop WDM WDM Porta WDM (muitas frequências multiplexadas)

31 LightPath: sequência de lambdas em enlaces distintos l2 l2 l l1 l2 l l l

32 Custo da Conversão Ótica A capacidade de efetuar conversões de frequência dos OXC é limitada Geralmente, os OXC possuem um pool de conversores, que pode sem compartilhado por todas as portas do switch, ou ter alguma capacidade de conversão por porta O desejável é ter o menor número de conversões possível por lightpath. Pool de conversores óticos limitado l l1 l2 l

33 Gerenciamento de Labels O label é sempre escolhido pelo switch downstream Label Set: Conjunto de labels que o switch upstream consegue usar. Suggested Label: Label preferido pelo switch upstream Permite que o switch faça o cross-connect no envido do pedido (PATH) ao invés de aguardar o RESV O cross-connect ótico é uma operação muito lenta PATH Suggested Label (SL) Label Set (LS) l Generalized Label (GL) RESV

34 Exemplo PATH SG=l1 LS={l1, l2, l3} PATH SG=l1 LS={l1, l3} l l1 Já está usando l2 em outro lighpath l l1 l1 l GL=l1 RESV GL=l1 RESV

35 Serviços de Proteção Capacidade de provisionar conexões fim-a-fim que sejam capazes de sobreviver a interrupções de rede. Dois métodos: Criar LSPs paralelos (primário e backup) Criar um caminho usando enlaces protegidos g h a b c d e f

36 GMPLS: Objeto de Proteção As seguintes informações podem ser inseridas na sinalização para criação de um novo LSP : S = 0 (primário), S=1 (proteção) flags de enlace: Tráfego Extra: pode usar enlaces que protegem outros LSPs (esse enlace pode ser preemptado para suportar tráfego ativo). Desprotegido: não usa nenhum tipo de proteção Compartilhado: enlace de proteção compartilhado 1:n Dedicado 1:1: enlace de proteção dedicado 1:1 Dedicado 1+1: enlace de proteção dedicada 1 para mais que 1 Aprimorado: proteção melhor que a rpoteção S Reservado Flags de Enlace

37 Conclusão GMPLS provê um novo mecanismo para gerenciar e provisionar recursos de rede. MPLS pode ser considerado um subset do MPLS, onde apenas a comutação por pacote é usada. Um único plano de controle pode configurar múltiplas camadas de comutação de equipamentos de múltiplos vendedores. O provisionamento de serviços pode ser mais rápido e automático. Maior eficiencia no gerenciamento e provisionamento de serviços.