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MPLS. Professor Mário Aquino. MPLS - MultiProtocol Label Switching. Tecnologia de encaminhamento de pacotes baseada em rótulos (LABEL) padronizada pelo IETF.

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Presentation Transcript

  1. MPLS Professor Mário Aquino

  2. MPLS - MultiProtocol Label Switching • Tecnologia de encaminhamento de pacotes baseada em rótulos (LABEL) padronizada pelo IETF. • Adição de rótulos nos pacotes (na entrada da nuvem) entre o cabeçalho da camada de enlace e o cabeçalho da camada de rede. Conhecido como camada calço (Shim Header) • O roteamento é feito com base no LABEL e não mais no endereço IP. • Em redes ATM o LABEL é codificado nos campos VPI/VCI • Interoperabilidade de redes com tecnologias heterogêneas . Professor Mário Aquino

  3. MPLS - MultiProtocol Label Switching • Rótulo localizado entre o cabeçalho da camada de enlace e o cabeçalho da camada de rede • Ethernet = 0x8847, PPP = 0x0281, HDLC = 0x8847, FR = 0x80 • Multiprotocol: Pode ser utilizado por qualquer protocolo de camada 2 e 3. A maioria das implementações suporta apenas IP na camada de rede. . Professor Mário Aquino

  4. MPLS - MultiProtocol Label Switching • VPN - Isolamento do tráfego com a criação de tabelas de labels - VRF(usadas para roteamento) exclusivas de cada VPN. • QoS (Qualidade de Serviço) - com a priorização de aplicações críticas, dando um tratamento diferenciado para o tráfego entre os diferentes pontos. Utiliza o campo EXP • Engenharia de Tráfegos: Seleção de caminhos de redes conhecidos como túnel (LSP), para encaminhamento de pacote de dados. Utilização balanceada dos canais de comunicação. . Professor Mário Aquino

  5. Roteamento IP Professor Mário Aquino

  6. Roteamento MPLS Professor Mário Aquino

  7. MPLS Label - 32 bits • Label (20 bits): 0 a 15 são reservados (16 - 1048575). Possui significado local. • Exp - Experimental (3 bits): Utilizado para QoS - Qualidade de Serviço • BoS (1 bit)- Bottom of Stack: Suporta o empilhamento de LABELS. Se o valor for 1 indica o último (Bottom) label • TTL (8 bits): 0 a 255. Decrementa 1 a cada salto e quando chegar a zero, o pacote sera descartado Professor Mário Aquino

  8. MPLS - Label Stacking (Pilha) • O primeiro Label é conhecido como TOP level e recebe o valor 0 • Os labels intermediários recebem o valor 0 • O último label (BOTTOM) recebe o valor 1 • Utilizado para MPLS VPN, TE, AToM/VPLS • Permite roteamento hierárquico Professor Mário Aquino

  9. MPLS - Label Stacking (Pilha) Professor Mário Aquino

  10. Label Switch Router - LSR • Ingress LSR - ILSR: Recebe o pacote e adiciona um ou mais Labels • Egress LSR - ELSR: Remove os Labels dos pacotes • Intermediate LSR: Apenas encaminha de acordo com os LABELS aprendidos • O LSR utiliza o top Label do pacote e a entrada correspondente no LFIB para determinar o próximo hop e a operação a ser executada • Operações: POP, PUSH e SWAP • SWAP: Troca o TOP Label e • encaminha o pacote Professor Mário Aquino

  11. Label Switch Router - LSR • POP: O Top Label é removido e o pacote é encaminhado com ou sem Label • PUSH: Troca ou adiciona um ou mais Labels na pilha Professor Mário Aquino

  12. Label Switch Paths - LSP • Caminho que o pacote deve percorrer da origem para o destino em redes MPLS. • LSP são UNIDIRECIONAIS • O LSP para a rede 172.16.10.0 no roteador R4 é R4>R3>R2>R1 Professor Mário Aquino

  13. FEC - Forwading Equivalence Class • É um grupo ou fluxo de pacotes que são encaminhados pelo mesmo caminho e com o mesmo tratamento. • Determina como os pacotes são mapeados para LSP • Todos os pacotes que pertencem ao mesmo FEC possuem o mesmo LABEL, mas nem todos os pacotes que possuem o mesmo LABEL possuem o mesmo FEC, porque podem ter diferentes valores no campo EXP. • O ILSR que classifica os pacotes em FEC-LABEL • Exemplos: Pacotes camada 3 com o mesmo destino, multicast para o mesmo grupo, pacotes com o mesmo valor no cabeçalho IP DSCP, frames recebidos e um VC e transmitidos em outro VC, etc. Professor Mário Aquino

  14. LDP - Label Distribution Protocol - RFC3036 • Protocolo que atribui os valores do LABEL local e divulga para os LSR • Descobre vizinhos que estão rodando LDP (224.0.0.2 - UDP 646) • Estabelece conexões (TCP 646) • Divulga os mapeamentos de labels • Limpeza por meio de notificações • Suporta autenticação MD5 • Possui dois modos de aprendizagem: Downstream unsolicited e downstream on-demand • MP-BGP é utilizado para divulgar Labels em MPLS-VPN • RSVP-TE é utilizado para divulgar Labels em MPLS-TE. • Obs: Teoricamente qualquer protocolo de roteamento pode ter suas funções estendidas para divulgar os Labels Professor Mário Aquino

  15. MPLS - LDP • Downstream unsolicited Professor Mário Aquino

  16. MPLS - LDP Professor Mário Aquino

  17. MPLS - LDP • Downstream on-demand Professor Mário Aquino

  18. LabelForwardingInformation Base • LFIB é a tabela de encaminhamento que o MPLS utiliza para encaminhar pacotes com Labels. Similar à tabela de roteamento IP. É alimentada com informações da LIB • LIB - Label Information Base: Cada roteador possui uma LIB para armazenar mapeamentos locais e os anúncios dos vizinhos (LDP, RSVP-TE, MP-BGP, entradas estáticas). Professor Mário Aquino

  19. MPLS - LFIB • Local ou Tag é o LABEL que o roteador lactomer atribui e divulga para os vizinhos • Ao receber um pacote com top label 22, ele executa um swap alterando para 17 e encaminha na interface Et0/0/0 (Label-to-label forwading) • Ao receber um pacote com top Label 16, o LSR remove o Label e encaminha como um pacote IP (Label-to-Ip forwading) • Ao receber um pacote com top Label 18, ele executa o POP encaminhando o pacote com LABEL ou IP, depende se houver mais labels. Professor Mário Aquino

  20. MPLS - QoS • O campo MPLS EXP de três bits pode ser mapeado para os campos do IP TOS (IP Precedence) Professor Mário Aquino

  21. MPLS - Engenharia de Tráfegos - TE • Balanceamento de tráfego, utilizando de forma otimizada os diversos caminhos existentes • Utilizado em redes que possuem caminhos alternativos • O roteador da origem (Head end) define o caminho mais eficiente (LSP) até o roteador de destino (Tail End). O Head end precisa conhecer a topologia da rede e as informações dos enlaces, por isso é necessário um protocolo de roteamento link state (OSPF, IS-IS) com extensões (algumas modificações) • O LSP também é conhecido como MPLS TE Túnel (unidirecional) Professor Mário Aquino

  22. MPLS - TE • Para balancear o tráfego entre os roteadores R1 e R5 é necessário que os dois caminhos possuam os mesmos custos. Professor Mário Aquino

  23. MPLS - TE • xxxxxxxxxxxxxxx Professor Mário Aquino

  24. MPLS - Engenharia de Tráfegos - TE • Source-Based Routing • Utilizam algoritmos como o Path Calculation (PCALC) ou Constrained SPF (CSPF) para calcular o melhor caminho entre o Head End e o Tail End. PCALC e CSPF são algoritmos SPF. Utiliza não somente o caminho mais curto, mas também outros requisitos. • O TE Túnel pode ser dinâmico ou manualmente configurado no Head End. No modo dinâmico especificamos o Tail End e o LSP é calculado de acordo com os requerimentos configurados no Head End. No manual todos os LSR são especificados inclusive o Tail End • O requisito mais importante do túnel é a largura de banda Professor Mário Aquino

  25. MPLS - Engenharia de Tráfegos - TE . Professor Mário Aquino

  26. MPLS - Engenharia de Tráfegos - TE • Utiliza o protocolo RSVP-TE para sinalizar o túnel. É uma extensão ao protocolo RSVP. Envia solicitação de Label entre outras informações (explicit route, record route) para o funcionamento do MPLS • O RSVP-TE é necessário para que os LSR intermediários negociem os Labels do túnel e reservem recursos. • Head End envia uma mensagem RSVP PATH requisitando o LABEL e os requisitos da comunicação. • A mensagem RESV PATH contém o ERO (Explicit Route Object) que determina os LSR do LSP para formar o túnel. • Tail End responde com uma mensagem RSVP RESV que retorna o caminho alocando os Labels no túnel TE (LSP) e confirmando os requisitos necessários (Largura de banda, jitter, delay,…) Professor Mário Aquino

  27. MPLS - TE Professor Mário Aquino

  28. MPLS - VPN • Conjunto de redes privadas interconectadas por uma infra-estrutura compartilhada • Os Labels são distribuidos apenas entre os membros da VPN • Roteadores mantém tabelas de roteamentos separadas chamadas VRF (Virtual Routing Foward) para cada VPN Professor Mário Aquino

  29. MPLS - VPN • O ILSR e ELSR em VPN é conhecido como PE - Provider Edge router • O PE de entrada adiciona dois Labels no pacote. O Label de baixo indica qual tabela VRF o pacote pertence e o top Label indica o próximo salto. • O TOP Label é utilizado para indicar o próximo salto e é distribuido através do LDP entre os roteadores intermediários e o PE. • O Bottom Label indica a VPN que o pacote pertence e é distribuido através do BGP entre os roteadores PE • RFC 3107 “Carrying Label Information in BGP” define um atributo de extensão ao multiprotocolo BGP (MP-BGP) para transmitir os Labels e identificar a VPN entre os PE Professor Mário Aquino

  30. MPLS - VPN Professor Mário Aquino

  31. MPLS - VPN • MP-BGP é responsável por atribuir o LABEL VPN e divulgá-lo ao PE remoto Professor Mário Aquino

  32. MPLS - VPN Professor Mário Aquino

  33. MPLS - AToM - Any Transport over MPLS • É a solução para interligar os dispositivos da camada 3 dos clientes, através de tecnologias de camada 2 • MPLS VPN cria VPN em camada 3 e o AToM cria VPN em camada 2 (L2VPN) • Suporta ATM, FR, HDLC, PPP, Ethernet, … • A inteligência da configuração é realizada entre os PE de entrada e saída • Somente suporta ponto-a-ponto. Para conexões ponto-multiponto é necessário utilizar VPLS • O cliente não precisa modificar sua estrutura. O roteador do cliente continua utilizando o mesmo encapsulamento de camada 2 e conecta no roteador da provedora, não necessitando de um protocolo de roteamento IP. Professor Mário Aquino

  34. MPLS - AToM • AToM simula uma conexão de camada 2 entre os roteadores do cliente - CE • Os roteadores do provedor (PE) encapsulam os dados simulando uma conexão ponto-a-ponto camada 2 Professor Mário Aquino

  35. MPLS - AToM • Para os roteadores do clientes é como se houvesse uma conexão direta entre eles camada 2 • Os roteadores PE possuem uma conexão camada 2 com o roteador do cliente - CE. Ao receber um frame, o PE encapsula e adiciona os LABELS para enviar ao PE de destino que remove o LABEL e entrega para o circuito no CE de destino • No AToM, o túnel é o LSP. O túnel pode ser sinalizado com LDP ou com RSVP-TE para engenharia de tráfego. • Para identificar o VC do cliente são necessários dois LABELS, o do VC e o do túnel (LSP) Professor Mário Aquino

  36. MPLS - AToM • O Label 33 foi mapeado para o circuito 100 através do LDP entre os PE Professor Mário Aquino

  37. MPLS - AToM • No AToM cada par de PE possui uma sessão LDP para trocar informações como o LABEL do VC, método de encapsulamento, entre outros • O roteador de entrada PE adiciona o LABEL VC e depois adiciona o LABEL do túnel Professor Mário Aquino

  38. MPLS - AToM • xxxxxxxxxxxxxxx Professor Mário Aquino

  39. MPLS - VPLS • Virtual Private LAN Service simula uma LAN Ethernet através da nuvem MPLS • VPLS permite encaminhar frames Ethernet em point-to-multipoint, permitindo tráfego de broadcast e multicast • Para os clientes a nuvem MPLS funciona como um switch interligando os sites • VPLS suporta encaminhar frames broadcast e multicast em mais de uma porta, previnindo loops, e aprendendo MAC. • Utiliza dois LABELS. O top LABEL indica o túnel (LSP) e o bottomLABEL indica o VC (porta ethernet ou VLAN) • Os PE possuem uma tabela MAC, assim como os switches Professor Mário Aquino

  40. MPLS - VPLS Professor Mário Aquino

  41. MPLS - VPLS • Se o switch CE enviar um broadcast, ele será encaminhado para os sites LON e PAR Professor Mário Aquino

  42. MPLS - VPLS • Cada instância VPLS requer uma topologia full mesh entre os PE. Cada PE possui uma sessão LDP para divulgar o LABEL da porta ethernet • O provedor não necessita de um protocolo de roteamento para configurar VPLS, diferente do MPLS VPN Professor Mário Aquino

  43. Frame Relay Professor Mário Aquino

  44. Frame relay • Orientado a conexões com comutação de pacotes por meio de circuitos virtuais bidirecionais, sendo possível definir diferentes velocidades de transmissão em cada direção. • Baseado no X 25. Removeu a correção de erros devido o meio ser mais confiável • Possui detecção de erros (FCS), mas sem recuperação de erros e sem controle de fluxos. • Não é confiável (garantia da entrega). • Full duplex - não necessita de arbitragem. O enlace entre o DTE (roteadores) e o DCE (switch) é ponto a ponto. • O roteamento (baseado no DLCI) e a multiplexação ocorrem na camada de enlace de dados do modelo OSI. Professor Mário Aquino

  45. Frame relay • Enlaces de multi acesso (diferente de ponto a ponto , mais de dois dispositivos podem estar conectados à rede). • O switch FR encaminha os pacotes baseado no DLCI • Quadros de tamanhos variados. • CIR (Commited Information Rate) - Garantia mínima de largura de banda fornecida pelo provedor. Professor Mário Aquino

  46. Frame Relay - VC - Circuito Virtual • Caminho lógico que o frame percorre entre dois roteadores (DTE). • O VC simula um enlace ponto-a-ponto (virtual). • VC compartilha o enlace de dados na rede Frame Relay (nuvem) • DLCI (Data-Link Connection Identifier) - Endereço utilizado no cabeçalho para identificar o VC. Devem ser únicos em cada enlace de acesso. Obs: Somente um campo de DLCI Professor Mário Aquino

  47. Frame relay - LMI - Local Management Interface . • Protocolo que o roteador utiliza para comunicar-se com o primeiro switch Frame Relay na nuvem.O LMI é executado somente entre o DTE e o DCE, não sendo transportado através da nuvem. • O LMI permite a criação dinâmica de circuitos virtuais • São responsáveis pelo mecanismo dos keep-alives, que verifica a operacionalidade do VC. • Garante que VC não seja desativado devido a períodos de inatividade. • Tipos: ANSI, Q933a (ITU), Autosense. Professor Mário Aquino

  48. Frame relay - Quadro • Flag: Id do pacote • DLCI (Data link connection identifier) - Endereço utilizado no cabeçalho para identificar o VC. Só tem valor localmente • Data -Tamanho variável (1600 bytes, máximo recomendado) • FCS (Frame Check Sequence) - Verificação de integridade Professor Mário Aquino

  49. Frame relay - Congestionamento • Switchs enviam notificações sobre congestionamentos aos DTEs marcando os bits ECN (Explicit Congestion Notification) • BECN - Congestionamento no sentido contrário • FECN - Congestionamento no mesmo sentido • DE - Discard Eligibility – o campo DE identifica pacotes que podem ser descartados em casos de congestionamento. . Professor Mário Aquino

  50. Frame relay - DLCI . Professor Mário Aquino

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