ingegneria del traffico l’it prima di mpls l’it con mpls costruzione del database it
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Ingegneria del TrafficoIngegneria del Traffico
L’IT prima di MPLSL’IT prima di MPLSL’IT con MPLSCostruzione del database IT
Ingegneria del Traffico (IT)
• Tecniche per un corretto controllo e distribuzione del traffico in rete
• Obiettivo: ottimizzare l’uso delle risorse, per migliorare le prestazioni e minimizzare i costi
Costi per Costi per le risorsele risorse
di retedi rete
Qualita’ delQualita’ delservizio servizio
+ + Massimizzazione Massimizzazione
dei ricavidei ricavi
Ingegneria del Traffico (IT)
• Storicamente utilizzata dai gestori Tlc per le loro reti fonia e/o dati (ATM, Frame ralay, ..)
• Inizialmente non usata nelle reti IP
R1
R3
R2
Percorso Sottoutilizzato
550 Mbit/s
100 Mbit/s
Congestione !Congestione !
R4
R5
R6
R7 R8
... ...R3 R5... ...
N.H.Dest.
IT nel modello “overlay”
R1
R3
R2
PVC per il traffico R1 PVC per il traffico R1 R3 R3
PVC per il traffico R2 PVC per il traffico R2 R3 R3
550 Mbit/s
100 Mbit/s
STM-4
STM-16
R1
R2
S5
S1
S2
S3
S4
622Mbit
622Mbit
Routing IP classico: limiti (1/3)
“Destination-based forwarding” Non tiene conto del traffico
R1
R3
R2
Percorso Sottoutilizzato
550 Mbit/s
100 Mbit/s
Congestione !Congestione !
R4
R5
R6
R7 R8
... ...R3 R5... ...
N.H.Dest.
STM-4
STM-16
622Mbit
Routing IP classico: limiti (2/3)
• Possibili soluzioni:– Manipolazione delle metriche – Load balancing – Policy Based Routing … ma necessita di
eccessive risorse computazionali nei router … a meno che…..
Protocolli di routing classici
Può il problema essere risolto dal “Load Sharing” (es. OSPF, IS-IS) ? NO !!!
STM-1
STM-4
STM-16
Routing IP classico: limiti (3/3)
R1
R3
R2550 Mbit/s
100 Mbit/s
Congestione !Congestione !
Percorso P1: Traffico = (550+100)/2 = 325 Mbit/s
R5
R6R4
R7
R8
Percorso P2: Traffico = (550+100)/2 = 325 Mbit/s
622Mbit
155Mbit
Ingegneria del TrafficoIngegneria del Traffico
L’IT nelle reti: generalitàL’IT prima di MPLSL’IT con MPLSL’IT con MPLSCostruzione del database IT
I vantaggi di MPLS
MPLS è in grado di fornire il servizio di Traffic Engineering allo stesso modo di una rete “overlay”, ma in modo integratointegrato e a costocosto minoreminore
Analogie con IT nel modello “overlay”Come i PVC ATM/FR, gli LSP MPLS sono regolati dai nodi di gli LSP MPLS sono regolati dai nodi di
ingressoingresso I percorsi possono essere arbitrari purchè rispettino dei vincoli
assegnatiÈ possibile associare parametri di traffico
Integrazione con il Livello 3Riduzione del numero di “adiacenze di routing” Utilizzo dei protocolli di routing IP (estesi) per la costruzione del
Database IT su cui basare i LSP ingegnerizzati
Definizione e CaratterizzazioneCaratterizzazione
dei Flussi di TrafficoTraffico
Estensione dei protocolli di routing IGP (Link State) per creare IT
database
Database
IT
Determinazione dei percorsi Determinazione dei percorsi (espliciti: alg.on_line/off_line)(espliciti: alg.on_line/off_line)
Segnalazione (RSVP-TE, Segnalazione (RSVP-TE, CR-LDP)CR-LDP)
Ingredienti Fondamentali
In alternativa i percorsi espliciti possono essere selezionati in modo manuale!
Definizione di “Flusso di Traffico”
LSP 1LSP 1
LSP 2LSP 2
Flusso di Traffico
LSP 1 + LSP 2=
Tunnel IT
LSP 1 + LSP 2=
Tunnel IT
LSR di ingresso
LSR di uscita
Definizione di “Flusso di Traffico”
Flusso di Traffico unidirezionale
LSR di ingresso
LSR di uscita
Definizione di “Flusso di Traffico”
Flusso di Traffico bidirezionale
simmetrico
LSR di ingresso
LSR di uscita
LSPLSP
Definizione di “Flusso di Traffico”
LSP 1LSP 1
LSP 2LSP 2LSR di ingresso
LSR di uscitaFlusso di Traffico bidirezionaleammetrico
RFC 2702
• Ogni router dovrebbe essere in grado di:– Realizzare un Tunnel IT– Iniziare l’invio di un flusso sul Tunnel– Bloccare il flusso su un Tunne– Modificare gli attributi (es banda)– Variare il percorso di un Tunnel (reinstradare)– Rimuovere un flusso e il relativo Tunnel– Altre operazioni opzionali…
Attributi dei “Flussi di Traffico”
Ecco tutte le informazioni di cui ho bisogno per mettere in piedi un LSP dove far passare il mio traffico
LSR di ingresso
LSR di uscita– Parametri di
Traffico– Selezione/Gestione
del percorso– Priorità– Modalità di
recupero– Controllo del
traffico
Selezione/Gestione del percorso
• Definiscono le regole per selezionare un percorso:– Automatiche– Manuali
• Percorsi “Strict” o “Loose”
Attributi: Setup/Holding Priority
Setup Priority: Definisce unDefinisce un ordine di prioritàordine di priorità per i per i nuovinuovi “Traffic Trunk” “Traffic Trunk” (traffico in arrivo)(traffico in arrivo) Holding Priority: Definisce unDefinisce un ordine di prioritàordine di priorità per i “Traffic Trunk” per i “Traffic Trunk” attiviattivi
B(1)=80 Mbit/sH(1)=7
B(2)=80 Mbit/sS(2)=5, H(2)=5
LSR 1
LSR 2
LSR 3 LSR 4
Banda prenotabile per Tunnel IT = 100 Mbit/s
Ricorda: priority value alto=priorita’ bassa
! Decisione:Si reinstrada B(1) perche’ S(2) <H(1)
Setup/Holding Priority: Examples
• SetUp:7; Holding:0– Il trunk viene istradato solo se esistono
risorse libere, ma una volta accettato non potra’ essere eliminato
– Trunk1: SetUp:1; Holding:7– Trunk2: SetUp:1; Holding:7
Possibili loop
Modalita’ di recuperoDetermina il comportamento di un flusso in caso di
guasti sul percorso
• Non reinstradare
• Reinstradare lungo un percorso con risorse sufficienti
• Reinstradare lungo qualsiasi persorso
IT via MPLS: il flusso logico delle operazioni
IGP Esteso
Tabella di Routing
DatabaseIT
Algoritmo
Percorso“ottimo”
Segnalazione(RSVP-TE/CR-LDP)
Vincoli
Attributi del traffico
Nel LSR di ingresso
Ingegneria del TrafficoIngegneria del Traffico
L’IT nelle reti: generalitàL’IT prima di MPLSL’IT con MPLSCostruzione del database ITCostruzione del database IT
Database IT
• Contiene le informazioni necessarie alla determinazione dei percorsi:– topologia della rete – attributi associati ai collegamenti (es. banda
disponibile)– stato dei collegamenti
• Popolazione del Database attraverso protocolli IGP (link state) estesi
Distribuzione delle informazioni
QualiQuali informazioni distribuire informazioni distribuire
QuandoQuando distribuirle
ComeCome distribuirle
Quali informazioni distribuire
Banda residua disponibileBanda residua disponibile Banda su un’interfaccia fisica non ancora allocata a un Tunnel Banda su un’interfaccia fisica non ancora allocata a un Tunnel
IT (LSP)IT (LSP)
Classi amministrative di Classi amministrative di appartenenzaappartenenza
Metriche IT.
Banda residua disponibile
Tunnel IT 1(50 Mbit/s)
LSR 1
LSR 2
LSR 3
LSR 4
Interfaccia STM-1 (155 Mbit/s): Banda massima allocabile per Tunnel IT = 75%155=116,25 Mbit/s Banda residua = 116,25-(40+50)Bbit/s=26,25 Mbit/s
B(1)=50 Mbit/s
B(2)=40 Mbit/s
Tunnel IT 2(40 Mbit/s)
... ...
Database IT (LSR 2)
Collegamento 3-4Banda fisica: 155 Mbit/sBanda max allocabile: 116,25 Mbit/sBanda residua: 26,25 Mbit/s
... ...
Database IT (LSR 1)
Collegamento 3-4Banda fisica: 155 Mbit/sBanda max allocabile: 116,25 Mbit/sBanda residua: 26,25 Mbit/s
Annuncio IGP estesoBanda residua=26,25 Mbit/s
Annuncio IGP estesoBanda residua=26,25 Mbit/s
Classi amministrative (Colori)
Sono particolari proprietà (coloricolori) dei collegamenti utilizzate nella selezione di un percorso (diffusi dal prot. IGP esteso)
Rappresentate da vettori booleani in cui ogni bit rappresenta una data tipologia di collegamento:Offerta da un link tra LSR (vettore proprietà)Richiesta da un flusso (vettore affinità)
Es: 00000000000000000000000001000100
Collegamenti via satelliteCollegamenti SDH STM1Collegamenti SDH STM4
1=Proprietà incluse0= Proprietà escluse
Vincolo definito nel LSR di ingresso
Caratterizza un link tra LSR
Classi amministrative (Colori)
Permettono di definire vincoli di inclusione/esclusione dei collegamenti
LSR di ingresso definisce col vettore Affinità Affinità le proprietà che i collegamenti usati devono possedere per supportare il traffico in ingresso Il vettore ProprietàProprietà definisce le caratteristiche di un collegamento
Regola di inclusione/esclusione
If (AffinitàAffinità) AND (MascheraMaschera) = = (ProprietàProprietà) AND (MascheraMaschera)then includiincludi il collegamento nel percorsoelse
escludiescludi il collegamento dal percorso.
If (AffinitàAffinità) AND (MascheraMaschera) = = (ProprietàProprietà) AND (MascheraMaschera)then includiincludi il collegamento nel percorsoelse
escludiescludi il collegamento dal percorso.
Vincoli di inclusione/esclusione: Esempio 1
Supponiamo un gestore voglia escludere dal percorso che deve selezionare per un dato flusso di traffico i collegamenti via radio (bit 30) e quelli con banda inferiore a 155Mb/s (bit 28)
Es vettore booleano affinità: 00000000000000000000000000000000
Maschera: 00000000000000000000000000001010
Vettore booleano proprietà che potrà essere incluso: 00000000000000100100000100000001
LSR di ingresso del Tunnel IT
Vincoli di inclusione/esclusione: Esempio2
Affinità = 0100 0010 = 0x42 Maschera = 0110 0110 = 0x66 (Affinità) AND (Maschera) = 0100 0010 = 0x42
Proprietà = 1100 1011 = 0xCB (Proprietà ) AND (Maschera) = 0100 0010 = 0x42 Può essere incluso !!!
Proprietà = 1110 1011 = 0xEB (Proprietà ) AND (Maschera) = 0110 0010 = 0x62 Deve essere escluso !!!
LSR di uscita del Tunnel IT
Metriche IT.
• Possono essere uguali o diverse di quelle utilizzate dal protocollo IGP
• In genere sono usate per la scelta del percorso (es. ConstrainedSPF). In questo caso qualora uguali a quelle IGP la scelta dei percorsi dei Tunnel IT (LSP) saranno uguali a quelle dell’istradamento IP
Esempio: Metrica IT
A
B C
F
D E
155 Mbit/s
34 Mbit/s
Percorso IT 2 (metrica IT: B-E a 34M=3; B-E 155M=4
Percorso IT 1 (metrica IT=metrica IGP: B-E a 34M=3; B-E 155M=1
Quando distribuire le informazioni
Un protocollo IGP diffonde info di routing quando::il collegamento va fuori servizio o ritorna operativo;vengono cambiati i parametri di configurazione (es.
metriche);scade un “timer” periodico.
I protocolli IGP estesi trasportano anche:Classi amministrative e Metriche hanno variazioni quasi
statiche; Banda residua ha variazioni continue
E’ necessario stabilire delle soglie per la banda residua per evitare distribuzioni troppo frequenti
Esempio: 15, 30, 45, 60, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 100 % della banda allocabile
Come distribuire le informazioni Si utilizzano i messaggi, opportunamente estesi, di protocolli di routing
IGP di tipo “Link State” (IS-IS, OSPF) IS-IS: TLV 22 (draft-ietf-isis-traffic-04: “IS-IS extensions for Traffic Engineering”) OSPF: LSA di tipo 10 (“opaque LSA”) (draft-katz-yeung-ospf-traffic-09: “Traffic
Engineering Extensions to OSPF Version 2”)
draft-katz-yeung-ospf-traffic-09draft-katz-yeung-ospf-traffic-09
Oggetti contenuti in LSA di tipo 10 (“opaque LSA”)
- Traffic Engineering Metric (4 byte)- Maximum bandwidth (4 byte; tipicamente la banda fisica)- Maximum reservable bandwidth (4 byte; banda max disponibile per
Tunnel IT)- Unreserved bandwidth (32 byte; indica la banda residua)- ……..