Servicios Diferenciados y MPLS

Presentación del tema: "Servicios Diferenciados y MPLS"— Transcripción de la presentación:

1 Servicios Diferenciados y MPLS
Santiago Felici Doctorado: Sistemas y Servicios Telemáticos

2 Sumario Introducción: IntServ vs DiffServ
Servicios diferenciados: Diffserv MPLS

3 Problemas de IntServ/RSVP
RSVP produjo una euforia inicial ( ) que luego dió paso a la decepción. La razón principal fueron problemas de escalabilidad debidos a la necesidad de mantener información de estado en cada router de cada flujo. Esto hace inviable usar RSVP en grandes redes, por ejemplo en el ‘core’ de Internet.

4 Problema de escalabilidad de RSVP
Estos routers han de mantener información sobre muchos flujos y por tanto mucha información de estado ‘Core’ de Internet

5 Sumario Introducción: IntServ vs DiffServ
Servicios diferenciados: Diffserv MPLS

6 Modelo DiffServ (Differentiated Services)
Intenta evitar los problemas de escalabilidad que plantea IntServ/RSVP. Se basa en el marcado de paquetes únicamente. No hay reserva de recursos por flujo, no hay protocolo de señalización, no hay información de estado en los routers. Las garantías de calidad de servicio no son tan severas como en IntServ pero en muchos casos se consideran suficientes. Destacar que en el caso de MPLS, clasificado como parte de DiffServ y en comparación con IntServ, destacar que el protocolo de señalización en MPLS no existe, pero existen métodos para distribución de etiquetas como LDP, así como información de tablas y clases (que no flujos individuales) en las tablas LIB.

7 DiffServ En vez de distinguir flujos individuales clasifica los paquetes en categorías (según el tipo de servicio solicitado). A cada categoría le corresponde un SLA (Service Level Agreement). La SLA se negocia o pacta previamente y suele tener carácter estático, según el contrato firmado con el ISP. Los usuarios pueden contratar o solicitar un determinado caudal en la categoría que deseen. Los routers tratan cada paquete según su categoría (que viene marcada en la cabecera del paquete). El Policy Control/Admission Control sólo se ha de efectuar en los routers de entrada a la red del proveedor y en los que atraviesan fronteras entre proveedores diferentes (normalmente en las fronteras entre sistemas autónomos).

8 Campo DS (RFC 2474) DSCP CU Campo DS DSCP: Differentiated Services CodePoint son 6 bits que indican el tratamiento que debe recibir este paquete en los routers CU: Currently Unused (reservado). Este campo se utiliza actualmente para control de congestión

9 Tipos de Servicio en DiffServ (según valor de los CodePoint)
Características Equivalencia en ATM ‘Expedited Forwarding’ o ‘Premium’ Es el que da más garantías. Equivale a una línea dedicada Garantiza Caudal, tasa de pérdidas, retardo y jitter Valor en DSCP CBR VBR-rt ‘Assured Forwarding’ Asegura un trato preferente, pero sin fijar garantías (no hay SLA) Se definen cuatro clases y en cada una tres niveles de descarte de paquetes VBR-nrt ‘Best Effort’ con prioridad Sin garantías, pero obtendrá trato preferente frente a ‘best effort sin prioridad’ ABR ‘Best Effort’ sin prioridad Ninguna garantía UBR Notación de ATM para las diferentes clases de servicio ofrecidas: CBR: constant bit rate VBR-rt: variable bit rate, real time VBR-nrt: variable bit rate, no real time ABR: available bit rate UBR: unspecified bit rate, como servicio best effort

10 Otros ‘codepoints’ Los tres primeros bits del DSCP codifican la clase y los restantes, especifican detalles dentro de dicha clase. Las clases 111xxx y 110xxx están reservadas para paquetes de control de la red y protocolos de routing El DSCP ‘000000’ es por defecto el servicio Best Effort sin prioridad. Otros DSCP de la clase 000xxx “pueden” usarse para servicios Best Effort con prioridad.

11 Assured Forwarding En la siguiente tabla aparecen las doce subclases que puede proporcionar AF. La clase Assured Forwarding (AF) tiene un formato “CCC DD 0” siendo CCC la codificación de la clase o clasificación interna de AF y DD la prioridad de descarte (dropping). 001 010 011 100

12 Valores de ‘codepoint’, campo DSCP
111110 Reservado (routing y control) 111100 111010 111000 110110 110100 110010 110000 101110 Expedited (Premium) 101100 Configurable por el usuario 101010 101000 100110 Assured Clase 4 Preced. Alta 100100 Assured Clase 4 Preced. Media 100010 Assured Clase 4 Preced. Baja 100000 011110 Assured Clase 3 Preced. Alta 011100 Assured Clase 3 Preced. Media 011010 Assured Clase 3 Preced. Baja 011000 Configurable por el usuario 010110 Assured Clase 2 Preced. Alta 010100 Assured Clase 2 Preced. Media 010010 Assured Clase 2 Preced. Baja 010000 001110 Assured Clase 1 Preced. Alta 001100 Assured Clase 1 Preced. Media 001010 Assured Clase 1 Preced. Baja 001000 000110 000100 000010 000000 Best Effort (default)

13 Implementación de DiffServ en los routers de entrada
Identificar y separar tráfico en las diferentes clases Descartar tráfico que se comporta mal para garantizar la integridad de la red Marcar tráfico, si es necesario. Asigna al DSCP el valor que corresponde Priorizar, proteger y aislar tráfico Controlar ráfagas y conformar tráfico

14 Encolamiento de paquetes en los routers
Cola ‘Expedited’ Cola ‘Assured 4’ PQ Cola ‘Assured 3’ WFQ Línea de salida Cola ‘Assured 2’ Cola ‘Assured 1’ WFQ Cola ‘Best Effort’ PQ: priority queue, CB-WFQ: class based weigthed fair queueing

15 DiffServ y Bandwidth Brokers
La información necesaria para aplicar el Policy Control y Administrative Control es mantenida para toda la red por un elemento denominado el Bandwidth Broker (BB). El BB es el encargado de realizar todos los controles administrativos y gestionar los recursos de red disponibles. El BB puede intercambiar información con otros BB de otras redes. Los ISPs pueden acordar políticas de intercambio mutuo.

16 Arquitectura DiffServ: diferentes ISP
Bandwidth Brokers (control de admisión, gestionar recursos de red, configurar routers periféricos y fronterizos) Origen Destino BB BB AS ISP 1 AS ISP 2 Routers ‘core’ Routers ‘core’ Router fronterizo entrante (classificar, controlar, marcar aggregados) Router fronterizo saliente (dosificar agregados) Router periférico (controlar, marcar flujos) Controlar = traffic policing Dosificar = traffic shaping

17 RFCs Modelo Diffserv RFC 2430 (10/1998): A Provider Architecture for DiffServ and Traffic Eng. RFC 2474 (12/1998): Definition of the DS field in the IPv4 and IPv6 Headers RFC (12/1998): An Architecture for Differentiated Service RFC 2597 (6/1999): Servicio Expedited Forwarding RFC 2598 (6/1999): Servicio Assured Forwarding RFC 2638 (7/1999): A Two-bit DiffServ Architecture for the Internet RFC 2963 (10/2000): A Rate Adaptive Shaper for Differentiated Services RFC 2983 (10/2000) Differentiated Services and Tunnels RFC 3086 (4/2001): Def. of DiffServ Per Domain Behaviors & Rules for Spec. RFC 3270 (5/2002): MPLS Support of DiffServ RFC 3287 (7/2002): Remote Monitoring MIB Extensions for DiffServ RFC 3289 (5/2002): Management Information Base for the DiffServ Architect.

18 Problema de los routers IP con “Policy Routing”
Es difícil encaminar eficientemente los datagramas cuando hay que respetar reglas externas, ajenas a la dirección de destino, es decir hay que hacer ‘policy routing’ o enrutamiento por políticas de uso Resulta difícil hacer Gigarouters eficientes que respeten el ‘policy routing’ Esto es especialmente crítico en los enlaces troncales de las grandes redes. ATM puede resolver el problema gracias a la posibilidad de fijar la ruta de los datagramas mediante el establecimiento del VC (Virtual Circuit o circuitos virtuales)

19 ATM vs IP Ventajas de ATM
Rápida conmutación (consulta en tabla de VPI o VPI/VCI) Posibilidad de fijar la ruta según el origen (ingeniería de tráfico) Inconvenientes de ATM SAR (segmentación y reensamblado). Solo se da en el origen y destino. Overhead (13%) debido al ‘Cell tax’ (cabecera), encapsulado AAL5, etc.

20 Sumario Introducción: IntServ vs DiffServ
Servicios diferenciados: Diffserv MPLS

21 MPLS MPLS (Multiprotocol Label Switching) 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 (solo se mira la etiqueta, no la dirección de destino) Las principales aplicaciones de MPLS son: 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

22 Orígenes 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, según el SLA. 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 y además permite una conmutación más rápida, dado que la cabecera de capa 2 está antes de capa 3.

23 Definición de MPLS MPLS se basa en el etiquetado de los paquetes en base a criterios de prioridad y/o calidad (QoS). La idea de MPLS es realizar la conmutación de los paquetes o datagramas en función de las etiquetas añadidas en capa 2 y etiquetar dichos paquetes según la clasificación establecida por la QoS en la SLA. Por tanto MPLS es una tecnología que permite ofrecer 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, ...

24 Terminología MPLS FEC (Forwarding Equivalence Class): conjunto de paquetes que entran en la red MPLS por la misma interfaz, que reciben la misma etiqueta y por tanto circulan por un mismo trayecto. Normalmente se trata de datagramas que pertenecen a un mismo flujo. Una FEC puede agrupar varios flujos, pero un mismo flujo no puede pertenecer a más de una FEC al mismo tiempo. LSP (Label Switched Path): camino que siguen por la red MPLS los paquetes que pertenecen a la misma FEC. Es equivalente a un circuito virtual en ATM o Frame Relay. LSR (Label Switching Router) : router que puede encaminar paquetes en función del valor de la etiqueta MPLS LDP (Label Distribution Protocol): es el protocolo que utilizan los LSR para asignar las etiquetas LIB (Label Information Base): La tabla de etiquetas que manejan los LSR. Relaciona la pareja (interfaz de entrada - etiqueta de entrada) con (interfaz de salida - etiqueta de salida) Los LSR pueden ser a su vez de varios tipos: LSR Interior: el que encamina paquetes dentro de la red MPLS. Su misión es únicamente cambiar las etiquetas para cada FEC según le indica su LIB LSR Frontera de ingreso: los que se encuentran en la entrada del flujo a la red MPLS (al principio del LSP). Se encargan de clasificar los paquetes en FECs y poner las etiquetas correspondientes. LSR Frontera de egreso: Los que se encuentran a la salida del flujo de la red MPLS (al final del LSP). Se encargan de eliminar del paquete la etiqueta MPLS, dejándolo tal como estaba al principio

25 Ejemplo de arquitectura MPLS
Las etiquetas solo tienen significado local y pueden cambiar a lo largo del trayecto (como los VPI/VCI de ATM)  -  5   3  5  4  4  -  7   Usuario A Tarifa premium 4  5 Y A    C Usuario C Z X 3 7    Usuario B Tarifa normal 2 B  V W    C ha de distinguir de algun modo los paquetes que envía hacia A o B (puede usar subinterfaces diferentes)  3  2  2  7 Los routers X y Z se encargan de etiquetar los flujos según origen-destino

26 Terminología MPLS LSRs X, Y, Z, V, W son MPLS enabled. LSPs LIB  - 
5   3 FECs  5  4  4  -  7 Router IP ordinario (no MPLS ‘enabled’)   5 4  Y  A   Routers IP ordinarios (no MPLS ‘enabled’) Z C X   3 7   2  B   V W LIB LIB  3  2  2  7 LSR Frontera de ingreso LSR Frontera de egreso LSRs Interiores (V, W, Y) LSRs X, Y, Z, V, W son MPLS enabled.

27 Etiquetas MPLS y niveles
Las etiquetas solo tienen significado local Son relevantes solo para el enlace entre dos LSR’s Definen el camino a través de la red MPLS MPLS puede soportar dominios o niveles, con lo cual permite definir más de un circuito virtual para un mismo paquete. Para ello, MPLS utiliza una pila de etiquetas encapsulada en la cabecera de los paquetes Las decisiones de routing se basan en la cima, última etiqueta de la pila. Los paquetes se guían mediante esas etiquetas. Las etiquetas por tanto permiten: establecer un VC o LSP (Virtual Circuit o Label Switched Path), conmutar rápidamente en función de la etiqueta sin ningún cálculo adicional.

28 Conmutación MPLS Conmutación de etiquetas en un LSR 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

29 Funcionamiento de MPLS
LIB

30 MPLS y pila de etiquetas Jerarquía MPLS
MPLS funciona sobre multitud de tecnologías de nivel de enlace. 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 LSPs. 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

31 Etiquetas MPLS Las etiquetas MPLS identifican a la FEC asociada a cada paquete Etiqueta MPLS genérica:

32 Formato de la etiqueta MPLS: 32 bits
20 3 1 8 Etiqueta Exp S TTL Etiqueta: Exp: S: TTL: La etiqueta propiamente dicha que identifica una FEC (con significado local) Bits para uso experimental; una propuesta es transmitir en ellos información de DiffServ Vale 1 para la primera entrada en la pila (la más antigua), cero para el resto. Esta es la primera etiqueta introducida. Contador del número de saltos. Este campo reemplaza al TTL de la cabecera IP durante el viaje del datagrama por la red MPLS. El campo etiqueta es el que utilizan los routers MPLS para decidir por donde encaminar el paquete. Todos los paquetes que recibe un router por una interfaz dada con el mismo valor del campo Etiqueta pertenecen a la misma FEC (Forward Equivalence Class). El campo Exp no tiene definida una función en el estándar. Se prevé que pueda utilizarse para transmitir información sobre el paquete que deba ser conocida por los routers MPLS. Un ejemplo podría ser información de Calidad de Servicio que permitiera a los routers saber el nivel de prioridad que tiene cada paquete. El campo S indica (cuando vale 1) que se trata de la última etiqueta en la pila. En el caso de haber más de una etiqueta MPLS todas tendrán a cero el campo S salvo la última. Evidentemente en el caso de haber solo una etiqueta MPLS esta tendrá siempre a 1 el campo S. El router sabe que detrás de la etiqueta MPLS con S=1 se encuentra el paquete de nivel de red. El campo TTL cumple una función equivalente al campo TTL de IPv4. Cuando el paquete recibe una etiqueta nueva en el router de ingreso el campo TTL hereda el valor que tuviera el campo TTL del datagrama IP, reducido en una unidad. A la salida, en el router de egreso, el campo TTL de la etiqueta se traslada (reducido en una unidad) al campo TTL del datagrama IP. En el caso de redes ATM y Frame Relay el hardware no dispone de mecanismo que permitan eficientemente actualizar el campo TTL, por lo que en estos casos no se utiliza.

33 Situación de la etiqueta MPLS
PPP (Líneas dedicadas) CabeceraPPP Pila de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos Cola PPP Cabecera MAC CabeceraLLC Pila de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos Cola MAC LANs (802.2) Campo VPI/VCI Etiqueta MPLS Superior Resto de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos ATM Cabecera ATM Campo DLCI En líneas dedicadas (protocolo PPP) y redes locales la etiqueta MPLS se coloca inmediatamente detrás de la información de nivel de enlace y delante del paquete de nivel de red. En caso de que haya más de una etiqueta MPLS se orgnaizarán todas juntas en forma de pila, colocándose primero la más alta en la pila. En ATM y Frame Relay, a fin de aprovechar los mecanismos de conmutación inherentes de estas redes, la etiqueta MPLS más alta en la pila se coloca directamente en el campo que corresponde al VPI/VCI en ATM, o al DLCI en Frame Relay..El resto de etiquetas se colocan, caso de existir, inmediatamente delante del paquete de nivel de red, como si fuera parte de este a efectos del nivel de enlace. De esta forma cuando un paquete MPLS viaja por una red ATM o Frame Relay puede ser conmutado de forma natural, sin que la red tenga que hacer nada especial, salvo en el caso de los routers de ingreso y de egreso que habrán de poner o quitar la etiqueta. Etiqueta MPLS Superior Resto de etiquetas MPLS Cabecera IP Datos Cola Frame Relay Frame Relay Cabecera Frame Relay

34 LSP LSP (Label Switched Path) son las rutas que se establecen dentro de una red MPLS Se forman ‘desde el destino hacia el origen’ El origen (LSR entrada o interno) inicia cadena de mensajes de petición de etiquetas para crear un LSP El destino (LSR interno o LSR salida) responde con mensajes de asociación de etiquetas creando el LSP Se va formando el LSP hasta el origen

35 Creación de los LSP (Label Switched Path)
Se puede hacer: De forma explicita: por configuración, de forma estática (equivalente a los PVCs en ATM) por un protocolo de señalización: LDP: Label Distribution Protocol RSVP mejorado De salto a salto, sin un LSP explícito, es decir el LSP se forma de salto a salto, como veremos en un caso particular El enrutamiento del LSP se hace en base a la información que suministra el protocolo de routing, normalmente IS-IS o (más raramente) OSPF. Siempre se usan algoritmos del estado del enlace, que permiten conocer la ruta completa y por tanto fijar reglas de ingeniería de tráfico. Si una vez fijado el LSP falla algún enlace hay que crear un nuevo LSP por otra ruta para poder pasar tráfico

36 Routing MPLS Los paquetes se envían en función de las etiquetas.
No se examina la cabecera de red completa El direccionamiento es más rápido Cada paquete es clasificado en unas clases de tráfico denominadas FEC (Forwarding Equivalence Class) Los LSPs por tanto definen las asociaciones FEC-etiqueta.

37 Clasificación del tráfico en FECs por flujos
Se “puede” efectuar en base a diferentes criterios, como los flujos: Dirección IP de origen o destino (dirección de host o de red) Número de puerto de origen o destino (a nivel de transporte) Campo protocolo de IP (TCP; UDP; ICMP, etc.) Valor del campo DSCP de DiffServ Etiqueta de flujo en IPv6

38 Introducción a LDP LDP es el protocolo de distribución de etiquetas que utiliza MPLS Establece los LSP en un dominio MPLS Tipos: Extensión de protocolos ya existentes (MPLS-RSVP,MPLS-BGP,...) Protocolos nuevos (MPLS-LDP, MPLS-CR-LDP,...)

39 Introducción a LDP Tipos de mensaje LDP:
Descubrimiento: Anuncian y mantienen la presencia de un LSR en una red MPLS Sesión: Establecen, mantienen y terminan sesiones entre dos LSRs Anuncio: Crear, cambiar y eliminar asociaciones FEC-etiqueta entre dos LSRs Notificación: Información de eventos significativos y errores

40 Etiqueta (TTL) de 1er nivel Etiqueta (TTL) de 2º nivel
Apilamiento de etiquetas en MPLS Túneles MPLS, jerarquía de LSP IP (17) IP (17) Paquete IP (TTL) Red MPLS ISP A U LSR de Ingreso 2º nivel Etiqueta (TTL) de 1er nivel 2 (15) LSR de Egreso 2º nivel 4 (16) 7 (14) Etiqueta (TTL) de 2º nivel V 2 (15) Red MPLS ISP B LSR de Ingreso 1er nivel W LSR Interior 1er nivel LSR Interior 1er nivel 7 (14) LSR de Egreso 1er nivel X 2 (15) Los routers U y Z han constituido un LSP con dos LSR interiores, V e Y 2 (13) Y Red MPLS ISP C Para el ISP B parece como si V e Y fueran routers IP ordinarios (no MPLS ‘enabled’) En esta figura se muestra un ejemplo de cómo podría tener lugar la apilación de etiquetas. Supongamos que los ISP A y C (cuyas redes soportan MPLS) deciden unirse utilizando los servicios del ISP B, que internamente también utiliza MPLS. A y C contratan con B un enlace virtual entre los routers V e Y de un determinado caudal. El ISP B configura en su red MPLS un LSP (Label Switch Path) entre los routers W y X, a los que están conectados los ISPs A y C, respectivamente. A y C han de acordar el número de etiqueta que utilizarán para la FEC correspondiente a esta conexión (en este ejemplo la etiqueta 2, verde) pero dicha etiqueta no es vista por B. Inversamente B ha de utilizar una etiqueta en el LSP que define, en este ejemplo la 7 roja. Para el LSP formado por A y C el router de ingreso es U y el de egreso es Z. Para el LSP de B el router de ingreso es W y el de egreso es X. Evidentemente si, como es lo normal, los LSP son bidireccionales los routers de ingreso serían de egreso para el sentido opuesto, y viceversa. En la práctica es como si A y C hubieran construido un túnel entre V e Y haciendo uso del LSP de B. Durante su viaje por el túnel el paquete posee dos etiquetas MPLS ordenadas en forma de plia (la verde debajo y la roja arriba). A efectos del contador TTL en cada salto solo se decrementa el contador de mayor nivel en la pila. Así por ejemplo el salto de W a X no afecta el TTL de la etiqueta verde, que vale lo mismo que cuando salió de V. Ahora bien, cuando el paquete llega al router de egreso del segundo nivel (en este caso X) la etiqueta roja es destruida y el valor de su contador trasvasado al TTL de la etiqueta inferior (la verde en este caso). Un tratamiento análogo se da con el TTL del paquete IP, que no ve alterado su valor en todo el trayecto MPLS (de U a Z), pero cuyo TTL se decrementa en Z en 6 unidades, tantas como saltos han tenido lugar en todas las redes MPLS por las que ha pasado. 8 (12) Los routers V e Y están enlazados por un LSP que ha creado el ISP B. V e Y no ven las etiquetas rojas que manejan W y X Z En cierto modo es como si entre V e Y se hubiera hecho un túnel que atravesara W y X IP (11)

41 Tratamiento del campo TTL
Al entrar un paquete en la red MPLS el router de ingreso inicializa el TTL de la etiqueta al mismo valor que tiene en ese momento la cabecera IP Durante el viaje del paquete por la red MPLS el campo TTL de la etiqueta disminuye en uno por cada salto. El de la cabecera IP no se modifica. A la salida el router de egreso coloca en la cabecera IP el valor del TLL que tenía la etiqueta, menos uno Si en algún momento el TTL vale 0 el paquete es descartado Si hay etiquetas apiladas solo cambia el TTL de la etiqueta situada más arriba. Cuando se añade una etiqueta hereda el valor de la anterior en la pila, cuando se quita pasa su valor (menos uno) a la que tenía debajo.

42 Funcionamiento de MPLS: LSR
Un router que permita QoS, realiza dos cálculos en cada salto: Partir los paquetes en posibles FEC (clasificar el trafico) Mapear cada FEC para el próximo salto Los routers de entrada: Asignar a cada paquete su FEC (etiqueta) Hacer cumplir la política de QoS establecida Los routers internos a la red MPLS: Dirigen los paquetes basándose en la etiqueta que esta en la cima de la pila Los routers de salida: Deciden en función de la pila o del protocolo no-MPLS de la red externa con la que interactúan

43 Funcionamiento de MPLS: LSP de salto a salto
La asociación de una FEC con un LSP (clasificación del trafico) es el calculo critico que tiene una red MPLS Enrutamiento salto a salto: similar al routing IP Enrutamiento explicito: se basa en el LDP, es el que suele utilizar MPLS, visto anteriormente El objetivo es hacer cumplir la política de QoS establecida para la red MPLS Con el enrutamiento salto a salto, puede modificarse al trato de los paquetes de una determinada FEC, según el trato recibido anteriormente, es decir, si un paquete ha sido retrasado en un LSR, tratar en los siguientes darle preferencia de salida. Esta técnica se llama PHP (Per Hop Behaivor).

44 Ejemplo de MPLS Esta es una red MPLS en la cual se ven todos sus componentes La línea azul representa el LDP entre el LSR de entrada y el LSR de salida.

45 Ejemplo de MPLS Cada LSR posee las tablas LIB que le permiten realizar acciones sobre la pila de etiquetas. Se observan los LSR de entrada y de salida que se conectan con los routers frontera de otras redes o sistemas autónomos.

46 Ejemplo de MPLS En este ejemplo se quiere comunicar el router (no MPLS) que se encuentra en la parte superior y el router (no MPLS) que se encuentra en la parte inferior a través de la red MPLS Las tablas muestran la asociación de las direcciones de red con las parejas interfaz-etiqueta de salida y de entrada.

47 Ejemplo de MPLS Paso 1: Vemos la tabla del router externo que está conectado a dos redes de clase C. La flecha azul claro indica que el router externo comunica al LSR frontera las rutas que posee (a través del protocolo que sea). Es el ‘routing update’.

48 Ejemplo de MPLS Paso 2: El LSR elige una etiqueta no usada mediante LDP (la 5 por ejemplo). Así un paquete que llegue por el Serial1 con la etiqueta 5 será enviada por el Serial0 sin etiqueta. La flecha roja indica que se comunica el uso de la etiqueta 5 al siguiente LSR .

49 Ejemplo de MPLS Paso 3: El siguiente LSR almacena la etiqueta 5 (como etiqueta de salida) en su LIB asociada con la Serial0. Escoge la etiqueta 17 (como etiqueta de entrada) y la asocia con el Serial1 y lo propaga al siguiente LSR vía LDP. De este modo los paquetes que lleguen por el Serial1 con la etiqueta 17 se enviaran por la Serial0 con la etiqueta 5.

50 Ejemplo de MPLS Pasos 4 y 5: Se procede de forma similar a los anteriores pasos. La tabla del paso 4 es más grande porque se actualiza con información del LSR de la derecha. La tabla del LSR frontera (paso 5) solo tiene etiquetas de salida porque esta conectado al router no-MPLS emisor. El LSP establecido queda señalado con la flecha azul marino.

51 Ejemplo de MPLS Paso 6: El LSR frontera envía información de routing al router externo. Éste actualiza sus tablas de routing, de modo que para enviar paquetes a las redes de clase C del router de la parte inferior, lo hará a través del Serial0.

52 Ejemplo de MPLS Pasos 7 y 8: El LSR frontera del fondo también propaga la información de routing al LSR que tiene conectado por el Serial2. Éste actúa de forma similar y propaga la información al otro LSR. Se supone que se seguiría propagando por todos los LSR

53 Ejemplo de MPLS Paso 9: El LSR recibe información de routing del LSR de la izquierda y actualiza su tabla LIB. Podemos observar el comportamiento multipunto del MPLS en el LSR del paso 4 ya que todos los paquetes que entran son etiquetados con la misma etiqueta (17) y enviados por el Serial0.

54 Ejemplo de MPLS En este ejemplo no se ha mostrado completamente la propagación de la información de routing. Se observa la manera de establecer el LSP, propagando las etiquetas desde el destino hacia el origen. Este es el comportamiento usual de MPLS.

55 MPLS vs Routing IP Ventajas de MPLS MPLS utiliza tecnología ASIC
Búsqueda en tablas de routing rápidas No soportan routing IP dado que tiene altos costes de convergencia Clasificación con mayor criterio de paquetes en base a FECs y las interfaces de entrada Los algoritmos que asignan las FEC pueden ser mejorados independientemente de la arquitectura de la red MPLS MPLS es independiente de la arquitectura de la red y de la de las redes con las que se interconecta MPLS permite realizar ‘tunneling’ de manera mas eficiente que IP

56 Aplicaciones de MPLS Redes de alto rendimiento: las decisiones de encaminamiento que han de tomar los routers MPLS en base a la LIB son mucho más sencillas y rápidas que las que toma un router IP ordinario (la LIB es mucho más pequeña que una tabla de rutas normal). La anidación de etiquetas permite agregar flujos con mucha facilidad, por lo que el mecanismo es escalable. Ingeniería de Tráfico: se conoce con este nombre la planificación de rutas en una red en base a previsiones y estimaciones a largo plazo con el fin de optimizar los recursos y reducir congestión. QoS: es posible asignar a un cliente o a un tipo de tráfico una FEC a la que se asocie un LSP que discurra por enlaces con bajo nivel de carga. VPN: la posibilidad de crear y anidar LSPs da gran versatilidad a MPLS y hace muy sencilla la creación de VPNs. Soporte multiprotocolo: los LSPs son válidos para múltiples protocolos, ya que el encaminamiento de los paquetes se realiza en base a la etiqueta MPLS estándar, no a la cabecera de nivel de red.

57 RFCs MPLS RFC 2702 (9/1999): Requirements for Traffic Engineering Over MPLS RFC 2917 (9/2000): A Core MPLS IP VPN Architecture RFC 3031 (1/2001): MPLS Architecture RFC 3032 (1/2001): MPLS Label Stack Encoding RFC 3035 (1/2001): MPLS using LDP and ATM VC Switching RFC 3036 (1/2001): LDP (Label Distribution Protocol) Specification RFC 3063 (2/2001): MPLS Loop Prevention Mechanism RFC 3270 (5/2002): MPLS Support of DiffServ RFC 3346 (8/2002): Applicability Statement for Traffic Engineering with MPLS RFC 3353 (8/2002): Overview of IP Multicast in a MPLS Environment

58 Referencias MPLS MPLS Forum: http://www.mplsforum.org/
MPLS Resource Center: MPLS Working Group: Proyecto MPLS for Linux: ‘MPLS’. William Stallings, Internet Protocol Journal Vo. 4 Nº 3 ‘MPLS: Una arquitectura de backbone para la Internet del siglo XXI’. José Barberá, Boletín RedIRIS Nº 53, septiembre Red MPLS de ONO (Telia) en España: