MultiProtocol Label Switching QoS MPLS

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Introducción

MultiProtocol Label Switching Introducción QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Introducción End-to-end QoS es obtenido de la unión de edge-to-edge QoS suministrado por cada dominio por donde viaja el datagrama. End-to-end QoS depende de las características de QoS de los saltos individuales a lo largo de cualquier ruta dada. La Internet actual, tipo best effort,usa un modelo de buffer FIFO. Los buffer (o colas) introducen latencia y pérdidas de paquetes.

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Introducción La creciente variedad de usuarios con diversos requerimientos, obliga la necesidad de demandar un nivel de servicio a la red. Las demandas están relacionadas a requerimientos tecnológicos: Per-hop QoS: Nuevas arquitecturas de los nodos. Enrutamiento e Ingeniería de Tráfico: Una adecuada distribución de tráfico puede reducir la carga en la red. Señalización: Controlar per-hop QoS y definir una adecuada distribución de tráfico es difícil si la red no es manejable. El usuario debe especificar end-to-end QoS.

MultiProtocol Label Switching Lo básico QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Lo básico QoS depende tanto de los routers a lo largo del trayecto como la QoS de cada una de las tecnología de enlace. Para soportar end-to-end QoS, es necesario conocer el comportamiento dinámico de la red. Jitter Latencia Pérdida de paquetes

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching El problema de QoS Congestión 100Mbps 155Mbps Buffer Delay Pérdida de paquetes No predecible Predecible Delay del enlace procesa- miento End-to-end latencia

En cada nodo se repite el cálculo QoS MPLS MultiProtocol Label Switching En cada nodo se repite el cálculo El problema de IP Routing Destino Ruta 200.15.16.0 Directo 200.1.2.0 200.15.16.3 Defecto 200.15.16.4 Host A Destino Ruta 201.8.9.0 Directo 201.10.11.0 200.1.2.0 201.8.9.4 Router 3 200.15.16.0 Destino Ruta 200.1.2.0 Directo 200.15.16.0 201.8.9.0 200.15.16.4 Router 1 201.10.11.0 Red 1 200.1.2.0 Red 2 200.15.16.0 Red 3 201.8.9.0 Red 4 201.10.11.0 Host B Host B Datos Host B Datos 200.1.2.1 200.15.16.3 200.15.16.4 201.8.9.4 201.8.9.8 200.15.16.30 201.10.11.3 201.10.11.20 Host B Datos Host B Datos Basado en el análisis de la cabecera del paquete y del resultado de ejecutar un algoritmo de enrutamiento. Host B Datos Host B Datos Destino Ruta 200.15.16.0 Directo 201.8.9.0 200.1.2.0 200.15.16.3 Router 2 201.10.11.0 201.8.9.8 Todo es por Software

MultiProtocol Label Switching El problema del camino más corto QoS MPLS MultiProtocol Label Switching El problema del camino más corto Camino más corto en Internet Camino más corto en Internet Camino más corto en MPLS Camino más corto en MPLS Camino más corto en MPLS MPLS busca el camino más OPTIMO: Traffic Engineering-TE

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Resumiendo Internet está imposibilitado en ofrecer diferentes niveles de servicios para las diferentes aplicaciones. Plataforma de enrutamiento basado en software. Crecimiento exponencial de los usuarios y del volumen de tráfico agrega más complejidad. Es necesario introducir cambios tecnológicos fundamentales en la Internet.

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Estandar MPLS

MPLS no reemplaza el enrutamiento IP QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Que es MPLS Es una arquitectura especificada por la IETF. Representa la convergencia de la técnica de envío orientado a conexión y de los protocolos de enrutamiento de Internet. MPLS realiza lo siguiente: Especifica mecanismos para gestionar los flujos de tráfico de diversa granularidad. Mantiene independiente los protocolos de la capa 2 y 3 Utiliza los protocolos de reserva de recursos RSVP y de enrutamiento OSPF. MPLS no reemplaza el enrutamiento IP

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Por que MPLS Es una solución para los problemas de: Velocidad Escalabilidad Gestión de QoS: La etiqueta simplifica la clasificación para determinar el siguiente salto. Ingeniería de Tráfico MPLS forwarding es definido para un rango de tecnología de capa de enlace de red (link-layer) ATM Frame Relay (FR) Paquetes sobre SONET/SDH o Ethernet

MultiProtocol Label Switching Como está estandarizado MPLS QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Como está estandarizado MPLS La arquitectura MPLS está especificada en la RFC 3031:“Multiprotocol Label Switching Architecture” (Enero de 2001) No trata MPLS sobre escenarios multicast RFC 3032: “MPLS Label Stack Encoding” RFC 3034: “Use of Label Switching on Frame Relay Networks Specification” RFC 3035: “MPLS using LDP and ATM VC Switching” RFC 3036: “LDP Specification” RFC 3063: “MPLS Loop Prevention Mechanism” (Febrero de 2001)

MultiProtocol Label Switching Nuevas propuestas de MPLS QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Nuevas propuestas de MPLS Al 27 de Junio de 2001 existen 27 draft: http://www.ietf.org/ids.by.wg/mpls.html Draft “RSVP-TE: Extensions to RSVP for LSP Tunnels”: draft-ietf-mpls-rsvp-lsp-tunnel-08.txt Draft “Constraint-Based LSP Setup using LDP” draft-ietf-mpls-cr-ldp-05.txt Draft “Framework for IP Multicast in MPLS” draft-ietf-mpls-multicast-05.txt

Las Etiquetas se asignan desde LSR Egress hacia LSR Ingress QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Idea muy básica de MPLS Las Etiquetas se asignan desde LSR Egress hacia LSR Ingress LSR Ingress LSR Egress LSR Datos IP Cab. IP 20 Datos IP Cab. IP 1 Datos IP Cab. IP 12 Datos IP Cab. IP Datos IP Cab. IP Datos IP Cab. IP 7 Datos IP Cab. IP 43 Datos IP Cab. IP Datos IP Cab. IP

MultiProtocol Label Switching Cabecera genérica MPLS QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Cabecera genérica MPLS MPLS Shim header Etiqueta MPLS EXP S TTL 20bits 3bits 1bits 8bits Cabecera MPLS IP Datos En general, el formato exacto de una etiqueta depende de la tecnología de enlace de la capa 2.

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching FEC y Etiquetas (Label)

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Concepto de FEC FEC o Clase Equivalente de envío (Forwarding Equivalence Class) es un conjunto de paquetes que se envían sobre un mismo camino o path, aun cuando sus destino finales sean diferentes. En MPLS, sólo al ingresar un paquete a la red se le asigna un FEC. Luego ningún router lo hace. En IP routing, dos paquetes tendrán un mismo FEC si tienen los mismos prefijos de red en sus direcciones de destino. El inconveniente en IP es que en cada nodo se re-examina el paquete para asignar a un FEC. Copyright  Daniel Díaz A

MultiProtocol Label Switching Clarificando la idea de FEC QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Clarificando la idea de FEC Hace el análisis de la cabecera. Asigna etiqueta Sólo se analiza la etiqueta Todo es por Hardware MPLS FEC Datos Cab. IP Datos Cab. IP Etiq. A Datos Cab. IP Datos Cab. IP Datos Cab. IP Etiq. B LSP Datos Cab. IP Datos Cab. IP Datos Cab. IP Etiq. C Datos Cab. IP Sólo se analiza la etiqueta Un conjunto de paquetes se envían por un mismo camino-LSP

MultiProtocol Label Switching Ventajas de FEC sobre IP Routing QoS MPLS MultiProtocol Label Switching (1) Ventajas de FEC sobre IP Routing El envío MPLS (MPLS Forwarding) es en base del análisis de las etiquetas y su reemplazo. La asignación de un paquete a un FEC es determinado por la información que contiene el paquete, incluso fuera de la cabecera de red. En el convencional IP routing se analiza sólo la cabecera del paquete (cabecera IP) pero en cada nodo.

MultiProtocol Label Switching Ventajas de FEC sobre IP Routing QoS MPLS MultiProtocol Label Switching (2) Ventajas de FEC sobre IP Routing A un mismo paquete se puede asignar diferentes etiquetas por cada routers de ingreso a MPLS. Permite especificar una ruta antes de que se envíe el paquete a la red: Traffic Engineering. En MPLS, una etiqueta puede ser usada para representar la ruta. La identidad de una ruta explícita no necesita ser transportado con el paquete.

MultiProtocol Label Switching Sintetizando el concepto de etiqueta QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Sintetizando el concepto de etiqueta Algunos routers analizan la cabecera de la capa de red para seleccionar el siguiente salto y para determinar la preferencia o clase de servicio. MPLS facilita inferir la preferencia o clase de servicio desde la etiqueta. Etiqueta FEC + Preferencia + Clase de Servicio. Representa

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Terminología

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Terminología básica FEC.- Grupo de paquetes que son enviados en la misma manera Etiqueta.- Identificador usado para identificar un FEC. Es de longitud fija: 20 bits. Label swap.- Intercambio de etiquetas. Label Switching Route o LSR.- Nodo MPLS capaz de enviar paquetes nativos de nivel 3. Capa 3.- Capa en que IP y sus protocolos de enrutamiento opera la capa de enlace ó capa 2. sinónimo de Capa de red (Network Layer) Label Stack.- Grupo ordenado de etiquetas. Copyright  Daniel Díaz A

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Análisis de MPLS

L tiene significado entre Ru y Rd QoS MPLS MultiProtocol Label Switching (1) Etiqueta o Label Una etiqueta representa un FEC que es asignado a un paquete: basado en la dirección destino. ACUERDO Todos los paquetes del FEC F tendrán etiqueta L L tiene significado entre Ru y Rd Etiqueta L Etiqueta P Ru Rd LSR No siempre Rd sabe si Ru colocó la etiqueta L. No son vecinos!!. Etiqueta de salida de Ru Etiqueta de entrada de Rd Representan FEC F

A no ser que conozca quien colocó la etiqueta L: QoS MPLS MultiProtocol Label Switching (2) Etiqueta o Label A no ser que conozca quien colocó la etiqueta L: Ru1 ó Ru2. FEC F1 Etiqueta L LSR Ru1 Ru2 Rd FEC F2 Etiqueta L

MultiProtocol Label Switching LSR Upstream y Downstream QoS MPLS MultiProtocol Label Switching LSR Upstream y Downstream ACUERDO Todos los paquetes del FEC F tendrán etiqueta L LSR Ru Rd Upstream LSR Downstream LSR Etiqueta L

MultiProtocol Label Switching Distribución de Etiquetas QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Distribución de Etiquetas Tablas de envío {Interfaz de entrada, valor de la etiqueta} {Interfaz de salida, valor de la etiqueta} LSR Este proceso es conocido como LSP setup o Distribución de Etiquetas

MultiProtocol Label Switching Asignación y distribución de etiqueta QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Asignación y distribución de etiqueta En la Arquitectura MPLS, la decisión de asociar una etiqueta particular L a un FEC F es realizado por el LSR DOWNSTREAM. Existe un rango de etiquetas Upstream Downstream LSR Distribución de etiquetas Distribución de etiquetas Distribución de etiquetas Asocia una etiqueta L a un FEC F La distribución está basada en atributos.

MultiProtocol Label Switching Protocolos de Distribución de Etiquetas QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Protocolos de Distribución de Etiquetas Es un grupo de procedimiento a través del cual un LSR informa a otro LSR la relación Etiqueta/FEC. El protocolo de distribución de etiqueta también abarca cualquier negociación entre dos LSR. La Arquitectura MPLS NO ASUME un simple protocolo de distribución de etiquetas. Algunos protocolos han sido extendidos: BGP-4. RSVP-TE. Otros son protocolos nuevos: LDP. CR-LDP

Ambas técnicas pueden ser usadas en una misma red y al mismo tiempo QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Técnicas de Distribución de Etiquetas Distribución de etiquetas bajo demanda downstream: La Arquitectura MPLS permite a un LSR que requiera explícitamente una etiqueta relacionada con un FEC en particular. Distribución de etiquetas no solicitada downstream: La Arquitectura MPLS permite a un LSR distribuir una etiqueta a otro LSR que no lo requiera explícitamente. Ambas técnicas pueden ser usadas en una misma red y al mismo tiempo

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Label Stack Un paquete etiquetado transporta un número de etiquetas. Las etiquetas están organizadas en una pila Last-In, First-Out (LIFO). Primero en salir m Label m . Label 2 m = 0 ? Label 1 La utilidad de label stack se observa cuando se introduce el concepto de Túnel MPLS y Jerarquía MPLS.

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching (1) Comportamiento por salto-Per Hop Behavior Cuando se requiere QoS borde a borde, se debe tener en cuenta algunos requerimientos: Cada uno de los distintos comportamiento de encolado y planificación pueder codificarse como un nuevo FEC, ignorando el campo EXP. El campo EXP codifica hasta 08 comportamientos de encolado y planificación, para el mismo FEC (LSP). El campo EXP codifica hasta 08 comportamientos de encolado y planificación, independiente del FEC (LSP).

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching (2) Comportamiento por salto-Per Hop Behavior Hasta 2 combinaciones de path y comportamiento por salto (PHB) posibles. 20 Etiqueta MPLS EXP S TTL 20bits 3bits 1bits 8bits El PHB y niveles de preferencia de eliminación se asociado al LSP. Ignorado La etiqueta MPLS determina el siguiente salto del paquete. QoS Policing/Marking Queuing Scheduling Siguiente salto Clases de servicios diferentes requieren diferentes LSP.

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching (3) Comportamiento por salto-Per Hop Behavior Etiqueta MPLS EXP S TTL 20bits 3bits 1bits 8bits Etiqueta MPLS EXP S TTL 20bits 3bits 1bits 8bits QoS QoS Policing/Marking Queuing Scheduling Policing/Marking Queuing Scheduling Siguiente salto Siguiente salto 8 permutaciones adicionales de clase de servicio y niveles de preferencia de eliminación en un LSP particular. 8 permutaciones adicionales de clase de servicio y niveles de preferencia de eliminación independiente de un LSP.

MultiProtocol Label Switching Conceptos básicos en MPLS QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Conceptos básicos en MPLS LER LSR Label Switching Router Label Edge Forwarding Equivalence Class-FEC, paquetes que siguen el mismo camino y reciben igual tratamiento Path-LSP Label Information Base-LIB. Cada LSR lo crea para especificar como se debe enviar un paquete

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Que es MPLS LER LSR Paquete IP Etiqueta c 1 2 3 Analiza la cabecera IP. Asigna una etiqueta a un FEC. Envía el paquete hacia la apropiada interfaz de salida. Analiza la etiqueta del paquete presente en la interfaz de entrada en cada LSR. Determina la interfaz de salida y asigna una nueva etiqueta (swap). Envía el paquete hacia la apropiada interfaz Extrae la etiqueta del stack (operación pop). Proceso de erutamiento de acuerdo a los proto- colos de enrutamiento de la capa 3 Entrada Salida b a Puerto Etiqueta Puerto Etiqueta Entrada Entrada Salida Salida 1 a 1 b 1 h 2 j LIB

MultiProtocol Label Switching LER QoS MPLS MultiProtocol Label Switching LER Que es MPLS Clasificador de paquetes Colas y planificación Tabla de envío Tabla LSP Carga útil IP Cabecera Etiqueta MPLS Etiquetado de paquetes (a) LER de Ingreso Puerto de salida, etiqueta colas y reglas de planificación Puertos de salida entrada Etiqueta i

MultiProtocol Label Switching LSR QoS MPLS MultiProtocol Label Switching LSR Carga útil IP Cabecera Etiqueta MPLS Contexto (b) LSR Tabla de conmutación LIB Elimina- ción Conmu- tador Cola/ Planif. Siguiente salto, medidor. eliminación/marca, cola y reglas de planificación Etiqueta j

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Protocolos de Señalización

MultiProtocol Label Switching QoS MPLS MultiProtocol Label Switching Señalización en MPLS Traffic Engineering es el nuevo reto que deben cumplir las nuevas redes para los futuros servicios. Existen 02 protocolos de señalización para que MPLS soporte Traffic Engineering: Resource ReSerVation Protocol, RSVP. Constraint-based Routed Label Distribution Protocol CR-LDP. RSVP y CR-LDP operan de manera diferente y tienen sus defensores y detractores.

Optical Transport Voice IP MultiService Backhoe fade Optical Transport IP Packet Label 1 Label 2 Optical Transport Backhoe fade MultiService Optical Transport LSP Trunk Optical Transport QoS LSP Optical Transport

Especifican la interconexión de PC en redes LSR