Conceptos de MPLS.

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1 Conceptos de MPLS

2 Desventajas del enrutamiento tradicional IP
© 2001, Cisco Systems, Inc. MPLS v1.0—2-2

3 Enrutamiento IP tradicional
En el enrutamiento tradicional de paquetes IP: Se utilizan Protocolos de enrutamiento para distribuir información de ruteo de capa 3. El enrutamiento se basa solamente en la dirección destino. La búsqueda en la tabla de enrutamiento se hace en cada salto.

4 Enrutamiento IP tradicional
Update: /8 Update: /8 Búsqueda en tabla Búsqueda en tabla Búsqueda en tabla Las búsquedas en las tablas de ruteo basadas en la dirección de destino se realiza en cada salto. Todos los routers pueden llegar a necesitar la tabla de enrutamiento de Internet completa (más de rutas).

5 IP sobre ATM La topología de la capa 2 puede ser diferente de topología de la capa 3, dando como resultado la no utilización del mejor camino. Los dispositivos de capa 2 no tienen conocimiento de la información de ruteo de capa 3 . —Los circuitos virtuales deben ser establecidos manualmente. Incluso si dos topologías se superponen, por lo general se utiliza la topología en estrella por su facilidad de administración.

6 Ingeniería del tráfico con el envío tradicional de IP
Link Primario Red corporativa A Red corporativa B Link de Backup SOHO C La mayoría del trafico va de la Red Corporativa A a la B utilizando el vinculo primario. El ruteo basado en el destino no provee mecanismos para realizar el balanceo de carga. El Policy-based routing puede ser utilizado para el envió de paquetes basado en otros parámetros, pero esto no provee una solución escalable.

7 Conceptos Básicos de MPLS
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8 Conceptos Básicos de MPLS
MPLS es un nuevo mecanismo de envío de paquetes basado en etiquetas. Las etiquetas pueden corresponder a direcciones IP de redes destinos (igual que el forwarding IP tradicional). Este etiquetado puede corresponder a otros parámetros como calidad de servicio (QoS) o dirección de origen. MPLS fue diseñado para soportar el envío de otros protocolos.

9 Ruteo tradiciona y asignación de etiquetas
Ejemplo de MPLS L=3 L=5 Ruteo tradiciona y asignación de etiquetas /8  L=5 Remueve la etiqueta y realiza el ruteo tradicional L=3 Intercambio de etiquetas L=5  L=3 Solamente los router de borde realizan el ruteo tradicional. Los routers del núcleo realizan el ruteo basado en el intercambio de etiquetas.

10 MPLS Versus IP sobre ATM
L=17 L=5 L=3 Los dispositivos de Capa 2 corren protocolos de capa 3 y establecen circuitos virtuales dinámicamente basándose en información de capa 3 Los dispositivos de capa 2 operan IP y corren protocolos de enrutamiento. A estos dispositivos no hace falta establecerle manualmente Circuitos virtuales. MPLS provee una topología “full mesh” virtual

11 Ingeniería del Tráfico con MPLS
Link Primario Red Corporativa A Red Corporativa B Link Secundario Sucursal C El envío de tráfico se basa en otros parámetros (QoS, dirección origen, ...). Se puede realizar balanceo de carga sobre rutas de distinto costo.

12 Arquitectura MPLS MPLS Tiene dos grandes componentes:
Plano de Control—Cambia la información de capa 3 por etiquetas y etiquetas por información de capa 3. Plano de Datos—Envia paquetes basandose en etiquetas El plano de control posee mecanismos complejos para el intercambio de información de ruteo. Como OSPF, EIGRP, IS-IS y BGP, y el intercambio de etiquetas, como TDP (Tag Distribution Protocol), LDP (label distribution protocol ), BGP, y RSVP (Resource Reservation Protocol ). El plano de datos tiene un sencillo motor de forwarding de paquetes. El plano de control mantiene las tablas de intercambio de etiquetas (label forwarding information base, o LFIB).

13 Arquitectura MPLS Plano de Control OSPF OSPF: /8 OSPF: /8 LDP LDP: /8 Label 17 LDP: /8 Label 4 417 Plano de Datos LFIB Labeled packet Label 17 Labeled packet Label 4 La funcionalidad del router está dividida en dos partes: plano de control y plano de datos

14 Modos de Operación de MPLS
La tecnología MPLS esta diseñada para ser utilizada en cualquier lugar independientemente del medio y del protocolo de capa 1 y 2. MPLS usa etiquetas de 32 bits que inserta entre los encabezados de capa 2 y 3 (frame-mode). MPLS sobre ATM usa el encabezado de ATM como etiqueta (cell-mode).

15 Formato de la Etiqueta LABEL EXP S TTL 19 20 22 23 24 31 MPLS usa etiqueas de 32 bits que contiene la siguiente información: Etiqueta de 20 bit Campo experimental 3 bit (Define las prioridades de colas y politicas de descarte) Indicador de fin de pila 1 bit Campo de Tiempo de vida (TTL) 8-bit

16 Buzqueda en la tabla de ruteo y asignación de etiqueta
MPLS Modo Frame Encabezado De Frame Encabezado IP Datos Layer 2 Layer 3 Buzqueda en la tabla de ruteo y asignación de etiqueta Encabezado De Frame Label Encabezado IP Datos Layer 2 Layer 2½ Layer 3

17 MPLS Mode Celda Encabezado De Frame Encabezado IP Datos Encabezado
Layer 2 Layer 3 Encabezado De Frame Label Encabezado IP Datos Layer 2 Layer 2½ Layer 3 VPI/VCI los campos son utilizados para el intercambio de etiquetas Encabezado ATM Encabezado de adaptación ATM Layer 5 (AAL5) Label Encabezado de IP Datos Celda 1 Layer 2 Layer 2½ Layer 3 Encabezado ATM Datos Celda 2

18 Ruteo en base a intercambio de etiquetas (Label Switch Router)
Dominio MPLS L=3 L=5 L=31 L=43 Borde LSR LSR Ruteo por intercambio de Etiquetas (LSR) Su función primaria es enviar los paquetes etiquetados (label swapping) Borde LSR Su funcion primaria es etiquetar los paquetes IP y enviarlos a un dominio MPLS, o remover las etiquetas y enviarlos fuera del domino MPLS.

19 Ruteo en base a intercambio de etiquetas sobre ATM (ATM Label Switch Router)
Dominio MPLS L=1/3 L=1/3 L=1/3 L=1/5 L=1/5 L=1/5 L=1/6 L=1/6 L=1/6 L=1/9 L=1/9 L=1/9 ATM Borde LSR ATM LSR ATM LSR solo puede enviar celdas ATM Borde LSR sergmenta paquetes en celdas y los envia al domio MPLS ATM , o reenzambla las celdas en paquetes y los envia fuera del dominio MPLS ATM.

20 Arquitectura de LSRs LSRs, independientemente del tipo, realiza las tres funciones siguientes: Intercambia información de ruteo Intercambio de Etiquetas Envio de paquetes (entre LSRs y borde LSRs) o celdas (ATM LSRs y ATM Borde LSRs) Las primeras dos funciones se realizane en el plano de control. La ultima es parte del plano de Datos.

21 Arquitectura de LSRs LSR Plano de Control Intercambio de Información De Enrutamiento Protocolo de Enrutamiento Tabla de Enrutamiento IP Intercambio de Etiquetas Protocolo de Distribución de Etiquetas Plano Datos Entrada de Paquetes Etiquetados Salida de Paquetes Etiquetados Table de Forwarding de etiquetas Los LSRs principalmente reenvían paquetes o celdas etiquetadas (ATM LSRs).

22 Arquitecftura de los LSRs de borde
LSR de borde Plano de Control Intercambio de Información de Enrutamiento Protocolo de Enrutamiento Tabla de Enrutamiento IP Intercambio de Etiquetas Protocolo de Distribución de Etiquetas Plano de Datos Entrada de Paquetes IP Salida de Paquetes IP Tablas de Envío IP Entrada de Paquetes Etiquetados Salida de Paquetes Etiquetados Tablas de Envío de Etiquetas Nota: ATM LSRs de borde solo puede enviar Celdas.

23 Etiquetado MPLS y Stack de Etiquetas
© 2001, Cisco Systems, Inc. MPLS v1.0—2-23

24 Formato de etiqueta MPLS
EXP S TTL 19 20 22 23 24 31 MPLS uses un campo de etiqueta de 32 bits que contiene la siguiente información: 20 bits de etiqueta (un número) 3 bits de campo experimental (Define las prioridades de colas y politicas de descarte) 1 bit indicador de fin de pila (indicata que ésta es la ultima etiqueta antes del encabezado IP) 8-bit TTL (igual que TTL en el encabezado IP)

25 Etiquetado MPLS Las etiquetas son insertadas entre el encabezado de capa 2 (frame) y el encabezado de capa 3 (packet). Puede haber mas de una etiqueta – Pila de etiquetas (label stack). El bit de indicador de fin de pila (bottom-of-stack) indica que la etiqueta es la última de la pila. El campo TTL se utiliza para prevenir los bucles indefinidos de paquetes. Campo Experimental usualmente se utiliza para llevar valores de procesos IP como ser prioridades de colas y politicas de descarte de paquetes IP.

26 Stack de etiquetas MPLS
Encabezado de Frame Etiqueta 1 Etiqueta 2 Etiqueta 3 Encabezado IP Datos PID=MPLS-IP S=1 S=0 S=0 El protocolo de identificación en el encabezado de Capa 2 indica que el área de datos se inicia con una o varias etiquetas y continua con un encabezado IP Bit indicador de fin de pila (Bottom-of-stack bit) indica que el e siguiente header es otra etiqueta o el encabezado de capa 3 El Router que recibe la trama solo utiliza la primera de las etiquetas de la pila.

27 Stack de etiquetas MPLS
Usualmente se asigna solo una etiqueta por paquete. Los siguientes escenarios pueden producir mas de una etiqueta: MPLS VPNs (dos etiquetas—la primer etiqueta apunta al router de salida y la segunda etiqueta apunta a la VPN) MPLS TE (Traffic Engineering) (dos o mas etiquetas—la primer etiqueta apunta al punto final de la selección del camino dentro de la nube de gestión MPLS” y la segunda etiqueta apunta al destino) MPLS VPNs combined with MPLS TE (tres o mas etiquetas)

28 Forwarding MPLS Un LSR puede realizar las siguientes funciones:
Insert (agregar) una etiqueta o pila de etiquetas en el trafico entrante a la nube MPLS. Swap (intercambio) de etiqueta por la del próximo salto o una pila de etiquetas en el núcleo. Remove (remover) una etiqueta del trafico saliente de la nube MPLS. ATM LSRs solo puede intercambiar una etiqueta por otra (cambio de campos VPI/VCI “virtual path identifier/virtual channel identifier”).

29 MPLS Forwarding (Modo Frame)
Dominio MPLS 3 5 IP Lookup /8  label 3 LFIB label 8  label 3 IP Lookup /8  label 5 LFIB label 3  label 5 IP Lookup /8  next hop LFIB label 5  pop Al trafico entrante se le asigna una etiqueta impueta por el proceso de ruteo IP. En el núcleo los LSRs intercambian etiquetas basandose en la tabla de etiquetado “label forwarding table”. Al trafico saliente se le quita la etiqueta y se hace el ruteo estandar.

30 MPLS Forwarding (Cell-Mode)
Dominio MPLS 1/3 1/5 IP Lookup /8  label 1/3 LFIB label 8  label 1/3 IP Lookup /8  label 1/5 LFIB label 1/3  label 1/5 IP Lookup /8  Next hop LFIB label 1/5  pop Las etiquetas VPI/VCI) son agregadas en el procesos de IP lookup al ingrsar al LSRs sobre ATM de borde. Los paquetes son segmentados en Celdas. Los LSRs sobre ATM en el núcleo intercambia etiquetas basándose en la tabla de switching ATM. LSRs sobre ATM no pueden enviar paquetes IP. En el LSRs sobre ATM de Borde se remueven las etiquetas (las celdas son reensambladas en paquetes ) y se realiza el ruteo tradicional.

31 Aplicaciones MPLS © 2001, Cisco Systems, Inc. MPLS v1.0—2-31

32 Aplicacines MPLS MPLS actualmente está siendo utilizado en diferentes aplicaciones: Enrutamiento de Unicast IP Enrutamiento de Multicast IP Traffic Engineering (MPLS TE) QoS Redes Privadas Virtuales (MPLS VPN) Sin importar la aplicación, la funcionalidad siempre se divide en dos, Plano de Control y Plano de Datos. Las aplicaciones difieren solo en el plano de control. Todas utilizan el Plano de Datos común para el intercambio de etiquetas. El plano de Datos de capa 3 en un LSR de borde puede diferir. En general la etiqueta se asigna a un forwarding equivalence class (FEC “es un grupo de paquetes IP que son enviados de la misma manera, por el mismo camino y con la misma política de forwarding”).

33 Ruteo Unicast IP Son necesarios dos mecanoismos en el control de palno: IP routing protocol (OSPF, IS-IS, EIGRP, ...) Label distribution protocol (LDP or TDP) Un protocolo de ruteo transporta información de accesibilidad de redes. El protocolo de distribuciión de etiquetas asigna etiquetas a redes aprendidas a traves de protocolos de entutamiento. El forwarding equivalence class (FEC) es equivalente a la red de destino almacenada en la tabla de enrutamiento IP.

34 Ruteo de Multicast IP No se necesita un protocolo dedicado para enviar multicast a través de un dominio MPLS. Se utiliza “peripheral interface manager” (PIM) version 2 con extensiones para MPLS para propagar información de enrutamiento y de etiquetas. FEC es el equivalente al las direcciones de multicast almacenadas en la tabla de ruteo.

35 MPLS TE MPLS traffic engineering requiere OSPF o IS­IS con soporte para MPLS TE como IGP. OSPF e IS-IS con soporte para MPLS contiene toda la topología en su base de datos. OSPF e IS-IS pueden contener información adicional sobre los recurso de la red. RSVP o CR-LDP es utilizado para establecer traffic engineering tunnels (TE tunnels) y propagar etiquetas.

36 Quality of Service El “Differentiated” QoS es una extensión para el ruteo unicast IP que provee servicios separados en clases. Las Extensiones TDP o LDP son utilizadas para propagar diferentes etiquetas de distintas clases. FEC es una combinación de red de destino y clase de servicio.

37 Virtual Private Networks
Las redes son aprendidas por medio de un IGP (OSPF, EBGP, RIP version 2 [RIPv2] o rutas estáticas) de un cliente o por medio de BGP de otros routers internos. Las etiquetas se propagan a través de MP-BGP. Dos etiquetas son usadas para: La etiqueta superior apunta al router de salida (asignada a traves de LDP o TDP). La segunda etiqueta identifica la interface saliente en el router de destino o la tabla de ruteo donde se realiza la busqueda. FEC es equivalente al equipo que inicia la VPN o la tabla de enrutamiento de VPN.

38 Interacción entre aplicaciones MPLS
Plano de Control Ruteo de Unicast IP Ruteo de Multicast IP MPLS Traffic Engineering Quality of Service MPLS/VPN cualquier IGP OSPF o IS-IS cualquier IGP cualquier IGP Tabla de ruteo Unicast IP Tabla de ruteo Multicast IP Tabla de ruteo Unicast IP Tabla de ruteo Unicast IP Tabla de ruteo Unicast IP LDP o TDP PIM version 2 LDP RSVP LDP o TDP LDP BGP Plano de Datos Tabla de Forwardind de etiquetas

39 Dferencias entre Tag Switching and MPLS
© 2001, Cisco Systems, Inc. MPLS v1.0—2-39

40 Estandarización MPLS La funcionalidad de MPLS está disponible en los routes Cisco con Cisco IOS Release 11.1CT. Esta es conocida como “Tag Switching”, y parte de este Switcheo es equivalente al estandar MPLS. La única diferencia entre MPLS y tag switching es el protocolo de distribución de etiquetas: Cisco implementa un protocolo propietario llamado TDP. La IETF especifica LDP como protocolo estandar de distribución de etiquetas Si bien TDP y LDP son funcionalmente equivalentes no son compatibles. Sin embargo estos pueden coexistir en un mismo dominio MPLS siempre y cuando los dos extremos utilicen el mismo protocolo.

41 Estándares MPLS MPLS es básicamente una versión estandarizada de tag switching. Los siguientes son algunos de los borradores que definen MPLS: draft-ietf-mpls-arch draft-ietf-mpls-label-encaps draft-ietf-mpls-ldp Muchos mas pueden ser encontrados en :

42 TDP vs. LDP MPLS y tag switching son iguales en el plano de Datos.
La única diferencia esta en el Plano de Control, donde tag switching usa el protocolo propietario de Cisco TDP y MPLS usa el estándar LDP. Las funcionalidades de TDP y LDP son equivalentes pero no compatibles. TDP usa UDP y TCP en el puerto 711. LDP usa UDP y TCP en el puerto 646.

43 Combinando TDP y LDP TDP & LDP TDP TDP LDP LDP TDP LDP TDP LDP TDP TDP to LDP Este ejemplo muestra las posibles combinaciones de TDP y LDP. TDP es el protocolo predeterminado, pero puede ser necesario activar LDP en los routers de otra marca.

44 Implementación MPLS MPLS es habilitado por interfase activando uno o ambos protocolos de distribución. Cuando se activa LDP o TDP, el Router intentará a encontrar sus vecinos y establecer sesiones TDP o LDP. TDP es el protocolo de distribución de etiquetas predeterminado.

45 © 2001, Cisco Systems, Inc. Chapter#-45