Este material sobre MPLS pretende ser um guia introdutório a esta tecnologia que está em constante desenvolvimento.

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1 8. Redes MPLS Introdução Este material sobre MPLS pretende ser um guia introdutório a esta tecnologia que está em constante desenvolvimento. O MPLS surgiu no final dos anos 90 do século passado e foi uma resposta do mundo IP às demais tecnologias de Rede WAN, especialmente ao ATM. O ATM, conforme visto no capítulo anterior demorou muito a ter seus padrões definidos, enquanto isso, por outro lado, as redes IPs prosseguiam, a largo passo, para uma aceitação global. O MPLS surgiu justamente ao se procurar juntar as características da comutação rápida de células no ATM à simplicidade e praticidade do protocolo IP O que é MPLS? O MPLS representa a abreviação de Multiprotocol Label Switching, ou seja, Comutação Multiprotocolo por Label, porque ele poderia ser aplicado com qualquer protocolo de rede da Camada 3, embora quase todo o interesse da atualidade seja de usar o MPLS com tráfego IP. O MPLS foi definido pelo IETF na RFC 2702 de O MPLS é uma das mais recentes Redes WANs desenvolvidas na atualidade. Entenda Label como um rótulo ou etiqueta (lembre da etiquete de código de barras) que identifique de forma simples e rápida um pacote de dados circulando pela rede MPLS. Para simplificação e padronização de terminologia vamos adotar o termo label, neste presente trabalho. O IETF concebeu o MPLS integrando as funções da camada de rede e da camada de enlace. Os roteadores encaminham o tráfego analisando o label, que é composto por apenas 32 bits, mas apenas 20 bits são utilizados para retransmissão do pacote, possibilitando então uma rápida comutação do mesmo.

2 Figura 8.1 Label MPLS Na figura acima vemos que o label possui 20 bits, Temos 3 bits para o CoS, Classe de Serviço, que é o campo ToS do cabeçalho IP, 1 bit para o campo S, indicador da base da pilha, 8 bits para o TTL (Time to Live), importado do cabeçalho do protocolo IP. O campo CoS também é chamado de EXP, de experimental. O MPLS parece então realizar algo como colar o IP sem conexão, em cima de redes orientadas a conexão. Algum tempo atrás, alguém teria dito "colar o IP no ATM". A idéia é de que o MPLS esteja entre a Camada 2 e a Camada 3 do modelo OSI para que ele tenha uma melhor performance (necessitando de uma pequena quantia de informação para ajudar nesse melhor ajuste) no roteamento dos pacotes A tecnologia do MPLS - Comutação de Label Multiprotocolo (Multi-Protocol Label Switching) A tecnologia de Comutação de Label Multiprotocolo (MPLS) foi apresentada originalmente como um modo de melhorar a velocidade de retransmissão de roteadores, mas está emergindo agora como uma tecnologia padrão crucial, que oferece novas capacidades para redes IP de larga escala. A engenharia de tráfego, a habilidade das Operadoras de Rede de Telecomunicação para ditar o caminho que o tráfego toma através das suas redes e o suporte para as Redes Privadas Virtuais, são exemplos de duas aplicações chaves onde o MPLS é atualmente superior a qualquer tecnologia IP disponível.

3 Layer 2 Header Label Header Layer 3 Header Layer3 Data Exp. (3 bits) Label (20bits) TTL (8 bits) Stack(s) (s) (1 bit) Figura 8.3 Inserção do Label MPLS entre a camada 2 e 3 do Modelo OSI Embora o MPLS tenha sido concebido como sendo independente da Camada 2, muito da excitação gerada pelo MPLS reside ao redor da sua promessa de prover alguns meios mais efetivos de desenvolver redes IP através de backbones WAN baseados no ATM. A Internet Engineering Task (IETF) está desenvolvendo o MPLS com documentos padrões editados desde o final de O MPLS é visto por alguns como um dos desenvolvimentos de rede mais importantes dos anos 1990s em diante.

4 Figura Inserção do Label MPLS no ATM, PPP, Frame Relay e Ethernet A essência de MPLS é a geração de um label curto, de comprimento fixo, que age como uma representação de taquigrafia do cabeçalho de um pacote IP. Este é o mesmo modo como um CEP ajuda na identificação da casa, rua e cidade, em um endereço postal e o uso daquele label auxilia na tomada de decisões de retransmissão sobre o pacote. Os pacotes IP têm um campo dentro de seu "header" que contém o endereço para o qual o pacote será roteado. O processo de roteamento de Redes manipula esta informação em todo roteador no caminho de um pacote pela rede (roteamento salto por salto). No MPLS, os pacotes IP são encapsulados com estes labels pelo primeiro dispositivo de MPLS (roteador de ingresso) que eles encontram, quando eles entram na rede. O roteador do edge da rede MPLS analisa o conteúdo do cabeçalho IP e seleciona um label apropriado com o qual encapsula o pacote. Parte do grande poder de MPLS vem do fato de que, em contraste com o roteamento IP convencional, esta análise pode estar baseada em mais do que apenas o endereço de destino, inserido no cabeçalho IP. Em todos os nós subseqüentes, dentro da rede, o label MPLS, e não o cabeçalho do IP, é usado para tomar a decisão de retransmissão do pacote. Finalmente, quando os pacotes com o label

5 MPLS deixam a rede, outro roteador (roteador de egresso) da extremidade (edge) da rede MPLS remove os labels, devolvendo o pacote IP original. Os roteadores de borda da rede MPLS, tanto o de ingresso (LSR de ingresso) como de egresso (LSR de egresso) são também chamados de LER (Label Edge Router). Na terminologia do MPLS, os nós que controlam os pacotes ou roteadores são chamados de Label Switched Routers (Roteadores Comutadores de Label - LSRs). A derivação do termo deveria ser óbvia; os roteadores do MPLS retransmitem os pacotes tomando decisões baseadas no label do MPLS. Isto ilustra outros conceitos fundamentais em MPLS. Roteadores IP convencionais contêm tabelas de roteamento que são olhadas usando o cabeçalho IP de um pacote, para decidir como retransmitir aquele pacote. Estas tabelas são construídas pelos protocolos de roteamento IP (por exemplo, RIP ou OSPF) que levam junto ao IP a informação de alcance (destino) na forma de endereços IP. Na prática, nós descobrimos que a retransmissão (lookup do cabeçalho IP) e o plano de controle (geração das tabelas de roteamento) estão firmemente ligadas. Label Switch Routers Label Edge Routers Figura 8.5 LER (LSR de ingresso ou egresso) e os LSR (comutadores de labels) Material suprimido Material para demonstração 8.6- Utilização do MPLS

6 O MPLS basicamente é utilizado pelas operadoras para formar VPNs MPLS para as empresas em geral. As operadoras entregam o serviço da modalidade de banda cheia (algumas operadoras chamam de serviço Premium) e modalidade com banda garantida (algumas operadoras chamam de serviço Light). No serviço com banda garantida, a operadora garante a entrega de um percentual do circuito de acesso entregue fisicamente (por exemplo, circuito de 1Mbps garantia de 50% da banda, ou seja, 500Kbps). Já no serviço Premium toda a banda do circuito de acesso é garantida. A escolha da modalidade do serviço contratado é importante para o cálculo da qualidade de serviço (QoS). A VPN MPLS oferece vantagens tais como segurança, escalabilidade, alcance mundial, QoS, entre outras. Para montar a VPN MPLS basicamente são necessárias as definições dos endereçamentos IPs de cada site, com respectivas máscaras, default gateway da rede MPLS, aplicações a serem cursadas pelo MPLS, políticas do QoS, modalidade do serviço contratado, determinação da banda em cada site e política de navegação à Internet através de sites remotos. Interessante observar que se a aplicação VoIP for utilizada os dados devem vir já priorizados da rede LAN e marcados dentro da política de QoS firmada entre os parceiros. Além disso, a definição de número de canais VoIP e banda ocupada por cada um, também deve ser calculado adequadamente. A vantagem da VPN MPLS, para os clientes usuários, é que a complexidade do roteamento interno do backbone MPLS fica por conta da operadora. Para o cliente é como se o MPLS fosse uma rede IP como outra qualquer.

7 /24 Rede MPLS Filial 1 SPO /24 Roteador Não MPLS LER LSP LER Roteador Não MPLS Filial 2 BHE LER Rede LAN Matriz LSP LER Roteador /24 Não MPLS Acesso Filial 3 RJO Roteador Não MPLS /24 Figura 8.12 Exemplo de VPN MPLS implantada pelas operadoras Características Técnicas do MPLS: Médio delay (em torno de 50 ms) Baixo jitter Suporte a redes IPs De baixa a Alta velocidade de transmissão (de 64kbps a Gbps) para circuitos individuais Engenharia de Tráfego Full duplex Suporte nativo ao QoS Suporte à voz e vídeo sobre IP

8 8.8 - Vantagens: Segurança dos dados Circuitos full duplex Rede WAN separada da Internet pública Multiplexação do acesso físico no ponto central da rede corporativa Otimização de custos no ponto central da rede corporativa (através da utilização de uma única interface serial posso atender vários circuitos virtuais permanentes) Qualidade e confiabilidade Médio Delay Desvantagem Deve haver uma coordenação perfeita entre a equipe de TI da empresa usuária e a equipe de atendimento na Operadora (endereçamentos IPs, QoS, SLA, supervisão de rede, etc..) Relativa complexidade, caso a rede possuir uma quantidade grande de sites remotos O QoS deve ser perfeitamente entendido e esmiuçado, para não haver problemas na implantação e operação Aplicações Material suprimido Material para demonstração