presentacion mpls

Universidad Cooperativa de Colombia MPLS

(Multiprotocol Label Switching)Diana GonzálezDiego JiménezJavier Ramírez

QUE ES MPLS?(Conmutación Multi-Protocolo mediante Etiquetas)

MPLS (siglas de Multiprotocol Label Switching) es un mecanismo de transporte de datos estándar 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. Fue diseñado para unificar el servicio de transporte de datos para las redes basadas en circuitos y las basadas en paquetes. Puede ser utilizado para transportar diferentes tipos de tráfico, incluyendo tráfico de voz y de paquetes IP. Se añaden etiquetas a los paquetes IP.

Como nace MPLS?IP• Primer protocolo definido y usado.• De facto el único protocolo para la Internet Global trabajando.

DESVENTAJAS DEL RUTEO IP• Sin conexión• Cada router debe tomar decisiones independientes basado en las direcciones IP• Encabezado IP Grande- al menos 20 bytes• Ruteo en capa de red

- Más lento que Switching (conmutación)• Usualmente diseñado para obtener el camino más corto

- No toma en cuenta otras métricas

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• Orientada a Conexión- Provee QoS•“Switcheo” rápido de paquetes con paquetes (celdas) de largo fijo•Integración de diferentes tipos de tráfico (voz, datos, video)

DESVENTAJAS DE ATM•Complejo•Caro•No ampliamente adoptado

Idea: Combinar los algoritmos de re-envío usados en ATM e IP.

Bases de MPLS?Es acomodado en la capa 2 y 3 del modelo OSI

•Mecanismo para manejar el flujo de tráfico de tamaños variados (Flow Management)

•Es independiente de protocolos de capa 2 y 3

•Mapea direcciones IP a rótulos de largo fijo (Labels)

•Interconecta a protocolos de existentes (RSVP, OSPF)

• 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 y Ethernet.

• 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).

• MPLS se basa en el etiquetado de los paquetes en base a criterios de prioridad y/o calidad (QoS).

Caracteristicas

Formato genérico del LABEL 32 bits

LABEL (ROTULO)

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.

•MPLS no especifica un único método para distribuir los rótulos (labels)

•BGP (Border Gateway Protocol) ha sido mejorado para la información de label dentro de mensajes del protocolo (piggyback)

•RSVP también ha sido extendido para incluir intercambio de labels (también vía piggybacked).

•IETF ha definido un nuevo protocolo conocido como Label Distribution Protocol (LDP) para señalización y administración.

•Extensiones al protocolo base LDP ha sido definido para soportar ruteo basado en requerimientos de QoS.

Distribucion del LABEL

LER

LER

LSR

LER

LSRLSR

IP

MPLS

IP

Internet

LSR

Modelo de Red MPLS

LSR = Label Switched RouterLER = Label Edge Router

Label Edge Router – LER

•Son los router residentes al borde de la red MPLS. Su función es asignar y remover los labels de los paquetes.

•Soportan múltiples 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 representación de un grupo de paquetes que comparten los mismos requerimiento para su transporte.

• La asignación de un paquete particular a un FEC es hecho sólo una vez (cuando el paquete entra a la red).

Label-Switched Paths – LSPs (Rutas conmutadas por labels)

• Una ruta es establecida antes que la transmisión de datos comience.

• Una ruta transporta un FEC.

Detalle del LSP

MPLS provee dos opciones para configurar un LSP

•Ruteo hop-by-hop Cada LSR selecciona independientemente el próximo hop para un FEC dado. LSRs soporta varios protocolos de ruteo (OSPF, ATM …).

•Ruteo explícito Es similar a ruteo de fuente. El LSR de ingreso especifica la lista de nodos a través del cual el paquete pasará.

El setup de LSP para un FEC es unidireccional. El tráfico de retorno debe tomar otro LSP! (para distribuir carga)

Label Distribution Protocol LDPUn protocolo a nivel aplicación para distribuir la

asociación a labels a LSRs. Creado para uso en MPLS por la IETF.

•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.

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 información de avisos y señalización de errores

Operación de MPLS

Los siguientes pasos deben ser seguidos para que un paquete de datos viaje a través de una red MPLS.

•Creación y distribución de label

•Creación de tablas en cada router

•Creación de label-switched path (LSP, caminos conmutados por labels)

•Inserción de labels y su acceso en tablas

•Re-envío de paquetes

•Antes que el tráfico 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 distribución de labels y la asociación label/FEC.

•Además características relacionas con el tráfico y capacidades MPLS son negociadas usando LDP.

•Un protocolo de transporte confiable debería ser usado para el protocolo de señalización.

Creación y distribución del Label

•Bajo recepción de la asociación de label, cada LSR (Label switching router) crea entradas en una base de información 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 renegociación asociando label y FEC.

Creación de Tablas

Input Port Incoming Port Label Output Port Outgoing

Port Label

1 3 3 6

2 9 1 7

Label edge router

Label switched router

Creación del LSP (Label Switched Path)

Los LSPs son creados en dirección inversa a la creación de entradas en el LIBs.

ab

c

Inserción de labels y su acceso en tablas

•El primer router (LER1) usas la tabla LIB para encontrar el próximo hop y requerir un label para un FEC específico.

•Router subsecuentes sólo usan la tabla para encontrar el próximo hop.

•Una vez que el paquete llega al LSR de egreso (LER4), el label es removido y el paquete es entregado al destino.

Re-envio de paqutes•LER1 podría no tener ningún label para este paquete por tratarse de la primera ocurrencia de este requerimiento. En una red IP, LER1 encontrará la dirección de su tablas de ruteo de calce mayor para definir el próximo hop. LSR1 será el próximo hop para LER1.

•LER1 iniciará un requerimiento de label hacia LSR1.

•Éste requerimiento se propagará a través de la red como lo indica la línea punteada verde.

•Cada LSR subsiguiente, i.e., LSR2 y LSR3, examinarán el label en el paquete recibido, y lo reemplazarán con el label de salida y lo re-enviarán.

•Cuando el paquete llega a LER4, éste removerá el label porque el paquete está dejando el dominio MPLS y es entregado al destino.

• El camino recorrido por el paquete es indicado por la línea roja.

ESCENARIO DE UNA RED MPLS

REDMPLS

REDLAN RED

LAN

Router IP

EdgeLSR

EdgeLSR

LSR LSR

LSR LSR

IP

IP

IP Etiqueta

IP

Introduce (push)Etiqueta

LSP

QoS en la Red MPLS

AnalizaEtiqueta

AnalizaEtiqueta

AnalizaEtiqueta

AnalizaEtiqueta

Extrae (pop)Etiqueta

PRINCIPIO DE CONMUTACION EN MPLS

REDMPLS

REDLAN RED

LAN

Router IP

EdgeLSR

EdgeLSR

LSR LSR

LSR LSR

1

2

1 2

3

1

23

4

1

2 3

4 1

2 3

1

2 3

FEC Interfaz Etiqueta de salida de salida

a 2 70 b 2 23

Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida

1 70 3 34 1 23 4 80


1 80 2 71


2 34 4 17 3 71 4 77

IP IP

IP70

IP34

IP17

IP

IP

IPIP

23

IP 80

IP77

IP71

Las etiquetas tienen significadolocal; no tiene significado global

swap

PRINCIPIO DE CONMUTACION EN MPLS

REDMPLS

REDLAN RED

LAN

Router IP

EdgeLSR

EdgeLSR

LSR LSR

LSR LSR

1

2

1 2

3

1

23

4

1

2 3

4 1

2 3

1

2 3

FEC Interfaz Etiqueta de salida de salida

a 2 70 b 2 23


1 70 3 34 1 23 4 80


1 80 2 71


2 34 4 17 3 71 4 77

QoS para cadaLSP.

QoS para cadaLSP.

QoS para cadaLSP.

QoS para cadaLSP.

QoS para cadaLSP.

Red orientada a conexión

Mediofísico

LSP

LSP

Principales Aplicaciones de MPLSLas principales aplicaciones que hoy en día tiene MPLS son:

• Ingeniería de tráfico:

El objetivo básico de la ingeniería de tráfico es adaptar los flujos de tráfico a los recursos físicos de la red. La idea es equilibrar de forma óptima la utilización de esos recursos, de manera que no haya algunos que estén supra utilizados, con posibles puntos calientes y cuellos de botella, mientras otros puedan estar infrautilizados.

La ingeniería de tráfico consiste en trasladar determinados flujos seleccionados por el algoritmo IGP sobre enlaces más congestionados, a otros enlaces más descargados, aunque estén fuera de la ruta más corta (con menos saltos).

MPLS es una herramienta efectiva para esta aplicación en grandes backbones, ya que: • Permite al administrador de la red el establecimiento de rutas explícitas, especificando el camino físico exacto de un LSP.

• Permite obtener estadísticas de uso LSP, que se pueden utilizar en la planificación de la red y como herramientas de análisis de cuellos de botella y carga de los enlaces, lo que resulta bastante útil para planes de expansión futura.

• Permite hacer "encaminamiento restringido" (Constraint-based Routing, CBR), de modo que el administrador de la red pueda seleccionar determinadas rutas para servicios especiales (distintos niveles de calidad).

La ventaja de la ingeniería de tráfico MPLS es que se puede hacer directamente sobre una red IP, al margen de que haya o no una infraestructura ATM por debajo, todo ello de manera más flexible y con menores costes

de planificación

• Clases de Servicios (CoS)

MPLS está diseñado para poder cursar servicios diferenciados, según el Modelo DiffServ del IETF. Este modelo define una variedad de mecanismos para poder clasificar el tráfico en un reducido número de clases de servicio, con diferentes prioridades.

DiffServ permite diferenciar servicios tradicionales tales como el WWW, el correo electrónico o la transferencia de ficheros (para los que el retardo no es crítico), de otras aplicaciones mucho más dependientes del retardo y de la variación del mismo, como son las de video y voz interactiva.

MPLS se adapta perfectamente a ese modelo, ya que las etiquetas MPLS tienen el campo EXP para poder propagar la clase de servicio CoS en el correspondiente LSP.

• Redes Privadas Virtuales (VPN)

La diferencia entre los túneles IP convencionales (o los circuitos virtuales) y los "túneles MPLS”(LSPs) está en que éstos se crean dentro de la red, basados en LSPs, y no de extremo a extremo a través de la red.Las ventajas que MPLS ofrece para IP VPNs son:

• Proporcionan un modelo "acoplado" o "inteligente", ya que la red MPLS "sabe” dela existencia de VPNs (lo que no ocurre con túneles ni PVCs).

• Evita la complejidad de los túneles y PVCs.

• La provisión de servicio es sencilla: una nueva conexión afecta a un solo router tiene mayores opciones de crecimiento modular.

• Permiten mantener garantías QoS extremo a extremo, pudiendo separar flujos de tráfico por aplicaciones en diferentes clases, gracias al vínculo que mantienen el campo EXP de las etiquetas MPLS con las clases definidas a la entrada.

• Permite aprovechar las posibilidades de ingeniería de tráfico para las poder garantizar los parámetros críticos y la respuesta global de la red (ancho banda, retardo, fluctuación...), lo que es necesario para un servicio completo VPN.

Ventajas de MPLS•Mejora desempeño de re-envío 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

Gracias…

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