REDES MPLS. Roteiro. Protocolos anteriores ao MPLS. Demanda crescente por largura de banda.

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1 REDES MPLS PARTE 1 PROFESSOR: MARCOS A. A. GONDIM Roteiro Protocolos anteriores ao MPLS. Motivações para o uso de Redes MPLS. O Cabeçalho MPLS. Label Switch Router (LSR). Switched Path (LSP). Forwarding Equivalency Class (FEC). Distribuição de Rótulos. Label Distribution Protocol LDP. Modos de operação MPLS Protocolos anteriores ao MPLS Demanda crescente por largura de banda. Aplicações como: vídeo conferência; transferência de dados com alto desempenho; multimídia; biblioteca de vídeos. Pesquisadores e o mercado de tecnologia buscam métodos de encaminhamento de pacotes cada vez mais rápidos e eficientes.

2 Protocolos anteriores ao MPLS ATM (Asynchronous Transfer Mode). Esperava-se domínio mundial com alta velocidade (25 Mbps, 51 Mbps, 155 Mbps e 600Mbps). Utiliza pacote de tamanho fixo denominado célula (53bytes). O protocolo ATM não foi concebido para atender ao modelo OSI. Baseada no uso de conexões virtuais. Protocolo orientado a conexão. QoS e Integração de Voz e Dados. Protocolos anteriores ao MPLS Incompatibilidade do ATM com IP. RFC 1483 RFC 2684: ATM Adaptation Layer (AAL) 5 (Camada 3). LAN Emulation (LANE). Integração Ethernet/ATM (camada 2). Multiprotocol over ATM (MPOA). Integração IP sobre ATM (implementação complexa). Protocolos anteriores ao MPLS Esta deficiência da rede ATM inviabilizou a sua popularização. A solução restringe-se aos backbones das operadoras. Retomada das pesquisas na busca de uma nova solução.

3 Protocolos anteriores ao MPLS Inicio da utilização de rótulos (labels). Roteamento mais rápido e eficiente. Tecnologia LBS - Label Based Switching. Benefícios do IP + Benefícios ATM = LBS. (Baseado em pacotes) (Orientado a conexão) Protocolos anteriores ao MPLS Implementações comerciais proprietárias(lbs): IP Switching da Nokia; CSR - Cell Switching Routers da Toshiba; TAG Switching da Cisco; ARIS da IBM; IP Navigator da Ascend; Fast IP da 3Com. Protocolos anteriores ao MPLS Implementações proprietárias de LBS = impossibilidade de interoperabilidade. IETF (RFC 3031) - MPLS (Multi Protocol Label Switching).

4 Motivações no uso de Redes MPLS Roteamento e encaminhamento de pacotes mais eficiente. Implementação de QoS. Engenharia de Tráfego. Implementação de VPN. AnyTransport over MPLS (AToM). Cabeçalho MPLS Cabeçalho MPLS Implementação do rótulo foi um desafio. Na estrutura do cabeçalho do pacote IP não há espaço reservado para rótulos. Solução: adicionar um novo cabeçalho (MPLS) antes do cabeçalho IP.

5 1. Campo Rótulo: guarda o valor atual do rótulo; 2. Campo EXP (experimental): prioridade do pacote na rede; 3. Campo S: o stack indica se há suporte ou não de enfileiramento; 4. Campo TTL. Cabeçalho MPLS Cabeçalhos MPLS não fazem parte da camada de rede nem de enlace de dados. O MPLS é independente dessas camadas. Conclusão: o MPLS transporta pacotes IP e células ATM (multiprotocolo). Cabeçalho MPLS Pacote ou célula em um roteador MPLS usará rótulo. Os rótulos indicam quais caminhos seguir dentro da rede. Os rótulos tem significado apenas local.

6 Roteamento por rótulos Elementos de uma Rede MPLS Label Switch Router (LSR) LSR é um roteador que suporta o protocolo MPLS. Existem três tipos de LSR em uma rede: LSR de Entrada (de borda); LSR Intermediário; LSR de Saída (de borda).

7 Label Switched Path (LSP) É uma seqüência de roteadores comutadores de rótulos formando um caminho dentro de uma rede MPLS. A LSP é unidirecional. São necessárias duas LSPs para a comunicação entre dois elementos através das redes MPLS. Label Switched Path (LSP) O caminho a ser percorrido pelo pacote MPLS é determinado no momento da sua entrada na rede. Os LSRs do núcleo irão chavear os rótulos encaminhando o pacote com a LSP pré-determinada. Não haverá mais roteamento de pacotes. Label Switched Path (LSP) Pacote IP Cabeçalho MPLS Pacote IP Pacote IP PE Rede de Destino PE CE P LSP P LSP P Rede de Origem LSP P CE PE PE PE Roteador de Borda do Provedor CE Roteador de Borda do Cliente P Roteador do núcleo MPLS LSP Label Switched Path REDE MPLS

8 Forwarding Equivalency Class (FEC) Fará um grupo ou um fluxo de pacotes serem roteados por um mesmo caminho. Para isto devem se enquadrar em um mesmo conjunto de parâmetros ou características. Forwarding Equivalency Class (FEC) Todos os pacotes pertencentes a uma mesma FEC terão o mesmo rótulo. Entretanto pacotes com um mesmo rótulo nem sempre pertencerão a uma mesma FEC. Campo EXP do cabeçalho MPLS - valores diferentes - tratamento diferenciado FEC diferente. Forwarding Equivalency Class (FEC) Podemos determinar uma FEC através de um ou vários parâmetros: Qualidade de Serviço (QoS); IP de origem e IP de Destino; Pacotes de multicast pertencentes a um grupo; Número da porta de origem e destino.

9 Distribuição de Rótulos Distribuição de Rótulos A cada salto a pilha de rótulos é alterada. O rótulo do topo da pilha que foi inserido pelo LSR de entrada é alterado a cada salto pelos LSRs intermediários. O rótulo indica qual caminho o pacote deve seguir até o roteador de saída. Distribuição de Rótulos Pode ser realizada de duas formas: Utilizando protocolos já existentes. Através de um protocolo dedicado.

10 Utilizando protocolos já existentes. Protocolo de Roteamento deve ser modificado para transporte de rótulos. Desvantagem: complexidade de implementação Vantagem: tabela de roteamento e rótulos são distribuídos em sincronismo. Utilizando protocolos já existentes. Pode usar Protocolo Vetor de Distância (EIGRP) funciona corretamente. Pode usar Protocolo Link State (OSPF) não funciona corretamente. BGP pode distribuir rotas e rótulos simultaneamente, diferentemente de outros protocolos. Protocolos dedicados a distribuição de rótulos Tag Distribution Protocol (TDP) proprietário Cisco. Label Distribution Protocol (LDP). Resource Reservation Protocol (RSVP) usado em MPLS-TE.

11 Label Distribution Protocol - LDP Label Distribution Protocol - LDP É descrito pela RFC A criação do LDP trouxe vantagens ao projeto de uma rede MPLS. O protocolo foi pensado e projetado com a finalidade de realizar a distribuição de rótulos em redes MPLS. Label Distribution Protocol - LDP Eficiente, escalável e confiável, diferentemente de adaptações de protocolos. É um protocolo aberto, e isto favoreceu a sua popularização. Objetivos: Descoberta de LSRs vizinhos que rodem o LDP. Manutenção e estabelecimento de sessões com outros roteadores. Atualização da tabela de rótulos.

12 Distribuição de rótulos com LDP São criadas relações locais entre rótulos e prefixos IPv4 (binding). Roteadores vizinhos armazenam informações recebidas (rótulos) em uma tabela especial LIB (Label Information Base) com todos os rótulos de entrada e saída disponíveis. Embora recebam informações de vários vizinhos os LSRs precisam escolher qual rótulo utilizar para cada prefixo. Binding e Prefixo Encaminhamento com LDP

13 Distribuição de rótulos com LDP LFIB (Label Forwarding Information Base): contém a relação do rótulo de entrada e saída para encaminhamento de pacotes dentro da rede MPLS. Cada LSR aloca um rótulo para cada prefixo IPv4. Modos de Encaminhamento de rótulos: Por-interface. Por-plataforma. Por - interface Utiliza-se o mesmo valor de rótulo para FECs e destinos diferentes. O rótulo deve ser único por interface. Para se distinguir para que LSR deve ser encaminhado cada rótulo utiliza-se também a informação da interface. Por - interface

14 Por - plataforma Rótulos não são únicos por FEC. Neste caso pacotes de FECs diferentes utilizam obrigatoriamente rótulos diferentes no encaminhamento de pacotes. Neste caso os pacotes são roteados somente por rótulo. Por - plataforma Encaminhamento por rótulos

15 Modos de operação MPLS Modo de Distribuição de Rótulos DoD UD Modo de Retenção de Rótulos LLR CLR Modo de Controle LSP Independente Ordenado Modo de Distribuição de Rótulos Downstream-on-Demand (DoD) Cada LSR solicita a informação do próximo salto para construção de uma LSP (downstream). Cada LSR recebe um único binding por FEC. Unsolicited Downstream (UD) Cada LSR distribui os bindings para os LSRs adjacentes sem que sejam solicitados. O LSR recebe bindings de todos os LSRs adjacentes. Modo de Retenção de Rótulos Liberal Label Retention (LLR) Mantém todos os bindings recebidos na tabela LIB. Apenas 1binding é usado na tabela LFIB. Conservative Label Retention (CLR) Armazena somente o binding do LSR do próximo salto na tabela LIB.

16 LLR x CLR O LLR traz agilidade e rápida adaptação a mudanças na rede, porém consome recursos de memória. O CLR em detrimento da economia de recursos de memória dos LSRs, ao armazenar menos rótulos, é menos eficiente em termos de adaptação. Modo de Controle LSP Controle Independente O LSR cria um binding local para cada FEC conhecida, independentemente de outros LSRs. Caso haja encaminhamento de pacotes antes da finalização da configuração da tabela de bindings haverá problemas de encaminhamento. Controle Ordenado Os bindings são recebidos a partir de informações recebidas de LSRs adjacentes.