Por CAMILO PATIÑO VÉLEZ MPLS-FDDI Por CAMILO PATIÑO VÉLEZ SISTEMAS DE TRANSMISIÓN Profesor: J. Jaime Cárdenas T. FACULTAD DE INGENIERÍAS INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA DE ENVIGADO OCTUBRE 26 DE 2010

MPLS Multi-Protocol Label Switching Es una red privada IP que combina la flexibilidad de las comunicaciones punto a punto o Internet y la fiabilidad, calidad y seguridad de los servicios Private Line, Frame Relay o ATM. Mecanismo de transporte de datos creado por la IETF y definido en el RFC 3031. Opera entre la capa de enlace de datos y la capa de red del modelo OSI. Ofrece niveles de rendimiento diferenciados y priorización del tráfico, así como aplicaciones de voz y multimedia. El MPLS se refiere a menudo como la capa entre el enlace de datos y las capas de red debido al lugar donde opera. El MPLS sirve como un método para enviar paquetes de datos fácilmente mediante el uso de etiquetas. La técnica Frame Relay se utiliza para un servicio de transmisión de voz y datos a alta velocidad que permite la interconexión de redes de área local separadas geográficamente a un coste menor. Consiste en una forma simplificada de tecnología de conmutación de paquetes que transmite una variedad de tamaños de tramas o marcos (“frames”) para datos, perfecto para la transmisión de grandes cantidades de datos. Private Line: Línea dedicada Internet Engineering Task Force (IETF) (Fuerza de Trabajo en Ingeniería de Internet)

Características Ofrece un servicio orientado a la conexión. Funciona sobre multitud de tecnologías de nivel de enlace. Intenta conseguir las ventajas de ATM, pero sin sus inconvenientes. Asigna a los datagramas de cada flujo una etiqueta única que permite una conmutación rápida en los routers intermedios. Se basa en el etiquetado de los paquetes en base a criterios de prioridad y/o calidad, es decir, ofrece QoS. Un servicio O.C. es aquel que posee tres fases: Conexión (Connect), Transferencia (Data) y Desconexión (Disconnect). Características del servicio: Servicio Confiable, Garantía de entrega, Corrección de errores, los mensajes poseen secuencia y siempre llegan en orden, puede establecer conexiones PERMANENTES o TEMPORALES, puede ofrecer mecanismos de control de flujo. ATM: Modo de transmisión asícrona. Asigna datagramas de cada flujo… (solo se mira la etiqueta, no la dirección de destino) Se basa en el etiquetado…. Ofrece QoS , independientemente de la red sobre la que se implemente. El etiquetado en capa 2 permite ofrecer servicio multiprotocolo y ser portable sobre multitud de tecnologías de capa de enlace: ATM, Frame Relay, líneas dedicadas, LANs.

Origen de MPLS Para poder crear los circuitos virtuales como en ATM, se pensó en la utilización de etiquetas añadidas a los paquetes. Estas etiquetas definen el circuito virtual por toda la red. Estos circuitos virtuales están asociados con una QoS determinada. Inicialmente se plantearon dos métodos diferentes de etiquetamiento, o en capa 3 o en capa 2. La opción de capa 2 es más interesante, porque es independiente de la capa de red o capa 3.

Arquitectura de una red MPLS La línea azul representa el LDP entre el LSR de entrada y el LSR de salida. Del Inress LSR a otros LSR’s:Protocolos de enrutamiento existentes (open shortest path first (OSPF), intermediate system to intermediate system (IS-IS)), establecer la accesibilidad de las redes de destino. Entre LSR’s: Label distribution protocol (LDP: Protocolo de Distribución de etiquetas) establece las asignaciones de etiqueta de destino de red Egress LSR: Quita la etiqueta y entrega el paquete. Cada LSR intercambia etiquetas.

Arquitectura de una red MPLS

Conmutación MPLS Conmutación de etiquetas en un LSR (Label Switching Router) a la llegada de un paquete: Examina la etiqueta del paquete entrante y la interfaz por donde llega. Consulta la tabla de etiquetas. Determina la nueva etiqueta y la interfaz de salida para el paquete.

Etiquetas MPLS Las etiquetas MPLS identifican a la FEC asociada a cada paquete. ¿Qué es una etiqueta? Es un método para identificar un paquete de datos y enviarlo a un destino de manera rápida. Las etiquetas indican un FEC que cada paquete de datos tiene que seguir. Forwarding Equivalence Class: nombre que se le da al tráfico que se encamina bajo una etiqueta. Subconjunto de paquetes tratados del mismo modo por el conmutador. Label (20 bits): Es la identificación de la etiqueta. Exp (3 bits): Llamado también bits experimentales, también aparece como QoS en otros textos, afecta al encolado y descarte de paquetes. S (1 bit): Del inglés stack, sirve para el apilado jerárquico de etiquetas. Cuando S=0 indica que hay mas etiquetas añadidas al paquete. Cuando S=1 estamos en el fondo de la jerarquía. TTL (8 bits): Time-to-Live, misma funcionalidad que en IP, se decrementa en cada enrutador y al llegar al valor de 0, el paquete es descartado. Generalmente sustituye el campo TTL de la cabecera IP. Tabla de un LSR Etiqueta MPLS genérica (Cabecera)

MPLS y pila de etiquetas Jerarquía MPLS La etiqueta MPLS se coloca delante del paquete de red y detrás de la cabecera de nivel de enlace. Las etiquetas pueden anidarse, formando una pila con funcionamiento LIFO (Last In, First Out). Esto permite ir agregando (o segregando) flujos. El mecanismo es escalable. Cada nivel de la pila de etiquetas define un nivel de LSP, Túneles MPLS. Así dentro de una red MPLS se establece una jerarquía de LSP’s. En ATM y Frame Relay la etiqueta MPLS ocupa el lugar del campo VPI/VCI o en el DLCI, para aprovechar el mecanismo de conmutación inherente. LSP: Label Switching Path (intercambio de rutas por etiqueta), una ruta sobre una red MPLS VPI: Identificador de Ruta Virtual, hace referencia a un campo de 8 bits en el encabezado de una celda ATM. El VPI, junto con el VCI, se utiliza para identificar el próximo destino de una celda a medida que atraviesa una serie de switches ATM hasta llegar a su destino. Los switches ATM utilizan los campos VPI/VCI para identificar el próximo VCL que una celda necesita para transitar hasta su destino final. La función del VPI es similar a la del DLCI en Frame Relay. VCI: Identificador de Canal Virtual, hace referencia a un campo de 16 bits en el encabezado de una celda ATM. DLCI: Data Link Connection Identifier, es el identificador de canal del circuito establecido en Frame Relay. Este identificador se aloja en la trama e indica el camino a seguir por los datos, es decir, el circuito virtual establecido.

Aplicaciones de MPLS Funciones de ingeniería de tráfico: A los flujos de cada usuario se les asocia una etiqueta diferente. Policy Routing. Servicios de VPN. Servicios que requieren QoS. Redes de alto rendimiento. Soporte multiprotocolo

MPLS en la actualidad BT Global Services cuenta con la red MPLS más grande del mundo con presencia en 173 países y más de 1250 nodos. ETB de Bogotá utiliza MPLS en su Núcleo para transporte de Datos e Internet. Telmex a nivel internacional desde 1996 estandariza sus redes utilizando redes MPLS. Existe un buen simulador en Español e Inglés para redes MPLS, escrito en java llamado Open SimMPLS. Se puede descargar de la Página del proyecto

Futuro de MPLS El éxito de MPLS es indiscutible pero su futuro podría ensombrecerse si no cesa la guerra abierta entre el IETF y la UIT por esta tecnología. La Unión Internacional de Telecomunicaciones está trabajando en el desarrollo de una arquitectura de red de transporte para permitir al tráfico MPLS correr sobre troncales Ethernet. El problema es que tal arquitectura es incompatible con los innumerables routers y conmutadores instalados en el mundo de acuerdo al estándar MPLS del IETF, situación que este organismo califica de “catastrófica”.

FDDI Fiber Distributed Data Interface Interfaz de Datos Distribuida por Fibra Es un conjunto de estándares de la internet ISO y ANSI para la transmisión de datos en redes de computadoras de área extendida o local (LAN) mediante cable de fibra óptica. Se basa en la arquitectura token ring y permite una comunicación tipo Full Duplex. Dado que puede abastecer a miles de usuarios, una LAN FDDI suele ser empleada como backbone para una red de área amplia (WAN). El Interfaz de Datos Distribuida por Fibra (FDDI) es una red de fibra óptica a 100 Mbits/s, con topología en anillo doble, utilizando

FDDI Están implementadas mediante una física de estrella (lo más normal) y lógica de anillo doble de token, uno transmitiendo en el sentido de las agujas del reloj (anillo principal) y el otro en dirección contraria (anillo de respaldo o back up).

Características Ofrece una velocidad de 100 Mbps sobre distancias de hasta 200 metros, soportando hasta 1000 estaciones conectadas. Esta velocidad se alanza debido a que trabaja parcialmente en las capas 1 y 2. FDDI se comporta de manera óptima en aquellos entornos en los cuales son esenciales la gestión de red y la recuperación de fallos. Utiliza técnicas de conmutación de paquetes con protocolo de paso de testigo como método de acceso.

Historia Las redes FDDI surgieron a mediados de los años ochenta para dar soporte a las estaciones de trabajo de alta velocidad, que habían llevado las capacidades de las tecnologías Ethernet y Token Ring existentes hasta el límite de sus posibilidades.

Norma El estándar FDDI ha sido desarrollado por el ANSI en el Comité X3T9.5; la norma es la ANSI X3T9.5 y ha sido adoptada por la Organización Internacional de Normalización (ISO) bajo la denominación ISO 9384.

Estructura FDDI PMD (Physical Media Dependent) Dependencia del medio físico. PHY (Physical Layer Protocol) Protocolo de la capa física. MAC (Media Access Control) Control de acceso al medio. SMT (Station Management) Gestión de estaciones. PMD o Physical Media Dependent (dependencia del medio físico). Especifica las señales ópticas y formas de onda a circular por el cableado, incluyendo las especificaciones del mismo así como las de los conectores. Así, es la responsable de definir la distancia máxima de 2 Km. Entre estaciones FDDI y el tipo de cable multimodo con un mínimo de 500 MHz y LED’s transmisores de 1300 nanómetros (nm). Estas especificaciones se cumplen en los cables de 62,5/125 micras (m m) y por la mayoría de los cables de 50/125 m m. La atenuación máxima admitida en el anillo FDDI es de 11 decibelios (dB) de extremo a extremo, típicamente referenciada a 2,5 dB por Km. ANSI aprobó la subcapa PMD en 1988, y se corresponde con la mitad inferior de la capa 1 (capa de enlace físico) en el esquema OSI. Existe también una especificación de fibra monomodo ("single-mode", SMF-PMD, 9 m m), empleando detectores/transmisores láser para distancias de hasta 60 Km. entre estaciones. PHY o Physical Layer Protocol (protocolo de la capa física). Se encarga de la codificación y decodificación de las señales así como de la sincronización, mediante el esquema 4-bytes/5-bytes, que proporciona una eficacia del 80%, a una velocidad de señalización de 125 MHz, con paquetes de un máximo de 4.500 bytes. Proporciona la sincronización distribuida. Fue aprobada por ANSI en 1988 y se corresponde con la mitad superior de la capa 1 en el esquema OSI. MAC o Media Access Control (control de acceso al medio). Su función es la programación y transferencia de datos hacia y desde el anillo FDDI, así como la estructuración de los paquetes, reconocimiento de direcciones de estaciones, transmisión del testigo, y generación y verificación de secuencias de control de tramas (FCS o Frame Check Sequences). Se corresponde con la mitad inferior de la capa OSI 2 (capa de enlace de datos) y fue aprobada por ANSI en 1986. SMT o Station Management (gestión de estaciones). Se encarga de la configuración inicial del anillo FDDI, y monitorización y recuperación de errores. Incluye los servicios y funciones basados en tramas, así como la gestión de conexión (CMT o Connection Management), y la gestión del anillo (RMT o Ring Management). Se solapa con las otras 3 subcapas FDDI, y por tanto fue la de más complicada aprobación por parte de ANSI, que se realizó en 1993.

Topología funcional La infraestructura física es un anillo de fibra óptica de doble canal. Un canal principal para la comunicación y otro para funciones de gestión de la red y como alternativa de seguridad. Método de acceso por paso de testigo (Token) con tiempo de transmisión restringido. Transmisión de datos: El paquete enviado es repetido de una estación a otra hasta que llega a la de destino.

Medio de transmisión El grupo normalizador de FDDI ha elegido el cable multimodo de fibra óptica como soporte físico, con una longitud de onda normalizada de 1.300 nm. El estándar especifica el uso de la fibra multimodo 62'5/125 µ de índice gradual. Sin embargo, pueden emplearse otros tipos de fibra (p.ej:50/125, 85/125, 100/140 µ). Para todos estos tipos de fibra se especifica un ancho de banda de al menos 500 MHz/km y una atenuación no mayor de 2.5 dB/km.

Distancia entre nodos Extensión Para minimizar costes (dispositivos ópticos y cable), la norma FDDI especifica la utilización de trasmisores tipo LED y fibra multimodo. Con esta tecnología "barata“, la distancia máxima de los enlaces es de 2 km (limitada por la dispersión modal y cromática). Con estas elecciones técnicas, se pueden configurar redes de hasta 50 km de diámetro, en donde la distancia máxima entre nodos de conexión es de 2 km. Pueden conectarse a la red hasta 500 nodos; puesto que estos nodos pueden ser puentes de acceso hacia redes Ethernet y Token Ring, el número de ordenadores usuarios de una red FDDI puede alcanzar varios miles de unidades.

Tipos de nodos Las redes FDDI pueden estar configuradas con dos tipos de elementos funcionales o nodos de red y pueden conectarse al anillo de dos formas diferentes: Tipo de Conexión Elemento funcional: Estación Concentrador Doble DAS DAC Simple SAS SAC

Arquitectura de red A continuación se incluye una clasificación de las distintas configuraciones a nivel funcional que soportan las redes de área metropolitana Redes Terminales (back-end): Permiten la transferencia rápida de información entre la Unidad Central de Proceso (UCP) y dispositivos de almacenamiento masivo (discos ópticos, unidades de cintas) y periféricos de alta velocidad (impresoras, trazadores). Redes Dorsales (backbone): Conectan redes de área local de velocidades menores. La velocidad de transmisión de la red de área metropolitana permite manejar una carga agregada de múltiples redes conectadas sin establecer cuellos de botella ni degradar sus respectivas prestaciones. Las redes de área local compatibles IEEE 802.X (Ethernet 802.3, Token Bus 802.4 y Token Ring 802.5) se interconectan mediante puentes o encaminadores con salida al nodo de red MAN (Red de Área Metropolitana). La red dorsal permite establecer enlaces con las redes pública de área extensa (X.25, frame relay) o con redes privadas del tipo SNA mediante pasarelas específicas. Redes Frontales (front-end): Conectan grandes ordenadores, minis y ordenadores personales, estaciones de trabajo, terminales gráficos de alta resolución CAD/ CAM, impresoras láser, etc. Esta configuración se asemeja al entorno de red local, pero con unas prestaciones muy superiores comparada con Ethernet o Token Ring.

Aplicaciones Su uso más normal es como una tecnología de backbone para conectar entre sí redes LAN de cobre o computadores de alta velocidad, con expansión para redes MAN debido a que multiplica por 10 el ancho de banda disponible actualmente. Por su ancho de banda, una red FDDi se utiliza en finanzas, ingeniería, CAD/CAM, CIM, ciencia, telemedicina, edición electrónica, multimedia y otras de requerimientos similares para las aplicaciones de la sociedad actual. Servicios no orientados a la conexión para tráfico síncrono y asíncrono. Tráfico Síncrono : Puede consumir una porción del ancho de banda total de 100 Mbps de una red FDDI, mientras que el tráfico asíncrono puede consumir el resto. Tráfico Asíncrono : Se asigna utilizando un esquema de prioridad de ocho niveles. A cada estación se asigna un nivel de prioridad asíncrono.

Productos, Fabricantes Entre los productos FDDI destacan las tarjetas adaptadores, con diferentes buses (SBus, EISA, VME, MCA, ...), concentradores, bridge/brouters, etc., todos ellos soportados por diferentes fabricantes, con total interoperabilidad. Los principales fabricantes de productos FDDI son: AT&T, CMC, Codenoll, DEC, Fibernet, INTERPHASE, Ungermann-Bass y Wellfleet.

FDDI en la Actualidad Ha sido mejorada por la FDDI II Algunos operadores están empleando redes públicas FDDI como un paso previo a redes del estándar IEEE 802.6, con el fin de interconectar redes locales localizadas en distintos edificios dentro de: Campus Universitarios, Parques Tecnológicos, Complejos Industriales, etc.

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