Introducci ó n a MPLS Multi-Protocol Label Switching ELO323: Agust í n J. Gonz á lez Versi ó n original de Yun Teng Dept. of Computer Science, UMBC, University of Maryland

Introducci ó n a MPLS  Motivaci ó n  Bases de MPLS  Componentes del Protocolo  Operaci ó n  Stack de Protocolo de la Arquitectura  Ventajas y desventajas

Motivaci ó n  IP Primer protocolo definido y usado De facto el ú nico protocolo para la Internet Global trabajando … pero tiene desventajas

Motivaci ó n (cont.)  Desventajas del Ruteo IP Sin conexi ó n - e.g. no QoS Cada router debe tomar decisiones independientes basado en las Direcciones IP Encabezado IP Grande - al menos 20 bytes Ruteo en capa de red - M á s lento que Switching (conmutaci ó n) Usualmente dise ñ ado para obtener el camino m á s corto - No toma en cuenta otras m é tricas

Motivaci ó n (cont.)  ATM (Asynchronous Transfer Mode) Orientada a Conexi ó n - Provee QoS “ Switcheo ” r á pido de paquetes con paquetes (celdas) de largo fijo Integraci ó n de diferentes tipos de tr á fico (voz, datos, video) … Pero tambi é n tiene desventajas

Motivaci ó n (cont.)  Desventajas de ATM Complejo Caro No ampliamente adoptado

Motivaci ó n (cont.)  Idea: Combinar los algoritmos de re- env í o usados en ATM e IP.

Introducci ó n a MPLS  Motivaci ó n  Bases de MPLS  Componentes del Protocolo  Operaci ó n  Stack de Protocolo de la Arquitectura  Ventajas y desventajas

Bases de MPLS  Multi Protocol Label Switching es acomodado entre capa 2 y capa 3

Bases de MPLS (cont.)  Caracter í sticas de MPLS Mecanismo para manejar el flujo de tr á fico de tama ñ os variados (Flow Management) Es independiente de protocolos de capa 2 y 3 Mapea direcciones IP a r ó tulos de largo fijo Interconecta a protocolos de existentes (RSVP, OSPF) Soporta ATM, Frame-Relay y Ethernet

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R ó tulo (Label)  Formato gen é rico del label

Label (cont.)  Distribuci ó n de Label (r ó tulo) MPLS no especifica un ú nico m é todo para distribuir los r ó tulos (labels) BGP (Border Gateway Protocol) ha sido mejorado para la informaci ó n de label dentro de mensajes del protocolo (piggyback) RSVP tambi é n ha sido extendido para incluir intercambio de labels (tambi é n v í a piggybacked).

Label (cont.) IETF ha definido un nuevo protocolo conocido como Label Distribution Protocol (LDP) para se ñ alizaci ó n y administraci ó n Extensiones al protocolo base LDP ha sido definido para soportar ruteo basado en requerimientos de QoS.

Label (cont.)

Modelo de red MPLS MPLS LSR = Label Switched Router LER = Label Edge Router LER LSR LER LSR IP MPLS IP Internet LSR

Label Edge Router - LER  Son los router residentes al borde de la red MPLS. Su funci ó n es asignar y remover los labels de los paquetes.  Soportan m ú ltiples puertas conectadas a redes no similares (tales como frame relay, ATM, y Ethernet).

Label Switching Router - LSR  Son router de alta velocidad en el core de una red MPLS.  Switches ATM pueden ser usados como LSRs sin cambiar su hardware. Capa de switching es equivalente a switcheo VP/VC (Virtual path/Virtual circuit).

Posiciones de LERs & LSRs

Forward Equivalence Class - FEC  Es una representaci ó n de un grupo de paquetes que comparten los mismos requerimiento para su transporte.  La asignaci ó n de un paquete particular a un FEC es hecho s ó lo una vez (cuando el paquete entra a la red).

Label-Switched Paths – LSPs Rutas conmutadas por labels  Una ruta es establecida antes que la transmisi ó n de datos comience.  Una ruta transporta un FEC.

Detalles de LSP  MPLS provee dos opciones para configurar un Ruteo hop-by-hop Cada LSR selecciona independientemente el pr ó ximo hop para un FEC dado. LSRs soporta varios protocolos de ruteo (OSPF, ATM … ). Ruteo expl í cito Es similar a ruteo de fuente. El LSR de ingreso especifica la lista de nodos a trav é s del cual el paquete pasar á.  El setup de LSP para un FEC es unidireccional. El tr á fico de retorno debe tomar otro LSP! (para distribuir carga)

Label Distribution Protocol - LDP  Un protocolo a nivel aplicaci ó n para distribuir la asociaci ó n a lebels a LSRs. Son usados para mapear FECs a labels, los cuales a su vez crean LSPs. Las sesiones LDP son establecidas entre LDP pares en la red MPLS (no necesariamente adyacentes). Algunas veces emplea OSPF o BGP.

Detalles de LDP  Tipos de mensaje LDP: discovery messages — anuncia y mantiene la presencia de un LSR en la red session messages — establece, mantiene, y termina sesiones entre LDP pares advertisement messages — crea, cambia, y borra mapeo de labels para FECs notification messages — provee informaci ó n de avisos y se ñ alizaci ó n de errores

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Operaci ó n de MPLS  Los siguientes pasos deben ser seguidos para que un paquete de datos viaje a trav é s de una red MPLS. Creaci ó n y distribuci ó n de label Creaci ó n de tablas en cada router Creaci ó n de label-switched path (LSP, caminos conmutados por labels) Inserci ó n de labels y su acceso en tablas Re-env í o de paquetes

Paso 1  Creaci ó n y distribuci ó n de Label Antes que el tr á fico comience los routers deciden asociar un label a un FEC (forward equivance class) y construir sus tablas. En LDP (label distribution protocol), routers inician la distribuci ó n de labels y la asociaci ó n label/FEC. Adem á s caracter í sticas relacionas con el tr á fico y capacidades MPLS son negociadas usando LDP. Un protocolo de transporte confiable deber í a ser usado para el protocolo de se ñ alizaci ó n.

Paso 2  Creaci ó n de tablas Bajo recepci ó n de la asociaci ó n de label, cada LSR (Label switching router) crea entradas en una base de informaci ó n de labels (label information base - LIB). El contenido de la tabla especifica el mapeo entre un label y un FEC.  Mapeo entre la puerta y label de entrada y la puerta y label de salida.  Las entradas son actualizadas en cada renegociaci ó n asociando label y FEC.

Ejemplo de Tabla LIB (Label information Base) Input Port Incoming Port Label Output Port Outgoing Port Label

Ejemplo de operaci ó n MPLS Label edge router Label switched router

Paso 3  Creaci ó n del camino de switcheo de label (Label switched path- LSP) Los LSPs son creados en direcci ó n inversa a la creaci ó n de entradas en el LIBs.

Ejemplo operaci ó n MPLS a b c

Paso 4  Inserci ó n de labels y su acceso en tablas El primer router (LER1) usas la tabla LIB para encontrar el pr ó ximo hop y requerir un label para un FEC espec í fico. Router subsecuentes s ó lo usan la tabla para encontrar el pr ó ximo hop. Una vez que el paquete llega al LSR de egreso (LER4), el label es removido y el paquete es entregado al estino.

Ejemplo de operaci ó n MPLS

Paso 5  Re-env í o de paquetes LER1 podr í a no tener ning ú n label para este paquete por tratarse de la primera ocurrencia de este requerimiento. En una red IP, LER1 encontrar á la direcci ó n de su tablas de ruteo de calce mayor para definir el pr ó ximo hop. LSR1 ser á el pr ó ximo hop para LER1. LER1 iniciar á un requerimiento de label hacia LSR1. É ste requerimiento se propagar á a trav é s de la red como lo indica la l í nea punteada verde..

Paso 5 (cont.) Cada router intermedio recibir á un label desde su router downstream comenzando por LER2 y yendo upstream hasta LER1. La configuraci ó n del LSP es indicada por la l í nea azul usando LDP o cualquier otro protocolo de se ñ alizaci ó n. LER1 insertar á el label y re-enviar á el paquete a LSR1.

Paso 5 (cont.) Cada LSR subsiguiente, i.e., LSR2 y LSR3, examinar á n el label en el paquete recibido, y lo reemplazar á n con el label de salida y lo re-enviar á n. Cuando el paquete llega a LER4, é ste remover á el label porque el paquete est á dejando el dominio MPLS y es entregado al destino. El camino recorrido por el paquete es indicado por la l í nea roja.

Ejemplo de Operaci ó n MPLS

T ú neles en MPLS  La idea es controlar el camino entero sin expl í citamente especificar los router intermedios. Creando t ú neles a trav é s de routers intermedios que pueden cubrir m ú ltiples segmentos.  Aplicaci ó n en VPNs basadas en MPLS.

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MPLS Protocol Stack Architecture

Introducci ó n a MPLS  Motivaci ó n  Bases de MPLS  Componentes del Protocolo  Operaci ó n  Stack de Protocolo de la Arquitectura  Ventajas y desventajas

Ventajas de MPLS  Mejora desempe ñ o de re-env í o de paquetes en la red  Soporta QoS y CoS (clases de servicio) para diferencias servicios  Suporta escalabilidad de la red  Integra IP y ATM en la red  Construye redes inter-operables

Desventajas de MPLS  Se agrega una capa adicional  Los router deben entender MPLS

Referencias  html  graz.ac.at/teaching/03_advanced%20computer %20networks/ss2004/vo3/MPLS.pdf graz.ac.at/teaching/03_advanced%20computer %20networks/ss2004/vo3/MPLS.pdf  mpls.pdf mpls.pdf