Cap 06a Redes MPLS-Primera Parte
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Ingeniería de Telecomunicaciones
Profesor Daniel Díaz [email protected]
Catedrático Titular a Tiempo Parcial FIEE-UNIDirector de Investigación y Desarrollo
Tecnológico del INICTEL-UNI
Lima, 2013
Palacio Real-España
MaracanáBrasil
ARQUITECTURA MPLS
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CONTENIDO
INTRODUCCION
OPERACIÓN DE MPLS
ANALISIS DE LA CABECERA MPLS
MULTIPROTOCOL LABEL SWITCHING: MPLS
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13 INTRODUCCION
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ANTECEDENTES
Los inicios de MPLS se remota a mediados de los 90cuando se intenta combinar la tecnología IP y ATM.►IP switching desarrollado por IPSILON1
►ARIS (Aggregate Route-based IP Switching) desarrollado por IBM►IP Navigator desarrollado por Cascade2
►Tag Switching desarrollado por CISCO
1 http://www.cs.wustl.edu/~jain/cis788-97/ftp/ip_switching/index.htm
2 http://www.bcr.com/equipment/product_reviews/cascade_promises_qos_for_isps_19970101323.htm
Consideraron el uso de OSPF para definir los pathy Switches ATM para mover los datos por la red.
La IETF, en 1997, forma el grupo de trabajo MPLS►Enero de 2001 lanza la RFC 3031 donde define MPLS
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AREAS RELACIONADOS CON MPLS
Calidad de Servicio-QoS►MPLS ofrece una arquitectura de red orientada a conexión sobre la Internet basada en IP.
►Se garantiza capacidades fijas, control de latencia y jiiter para aplicaciones de tiempo real. Variedad de QoS.
Ingeniería de Tráfico
IP
Según OSPF o RIP
Porqué no utilizar ésta región subutilizada
►Dos flujos, con diferentes QoS, entre dos puntos extremos de la red pueden seguir rutas diferentes.
►RFC 3272: Overview and Principles of Internet Traffic Engineering.
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AREAS RELACIONADOS CON MPLS
Virtual Private Network-VPN►Tráfico originados en una empresa o grupos de empresas pasan por la Internet de manera transparente, agregada, eficiente y segura.
InternetInternet
Túnel
Local 1
Local 2
Local 3
Dato
Dato
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AREAS RELACIONADOS CON MPLS
Multiprotocolo►MPLS es usado sobre multiples tecnologías.
►Routers IP deben ser actualizados para soportar MPLS.
►Switches ATM deben ser actualizados para soportar MPLS.
►Switches Frame Relay deben ser actualizados para soportar MPLS.
►El router IP MPLS coloca una etiqueta delante del protocolo de capa 3, que es la base de la conmutación
►MPLS en Internet basada en IP es independiente del tipo de protocolo IP: IPv4/IPv6
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Físico
Enlace dedatos
MPLS
SINTETIZANDO MPLS
Red
Transporte
Sesión
Presentación
Aplicación
Físico
Enlace dedatos
Red
Transporte
Sesión
Presentación
Aplicación
MPLSCapa 2.5
MPLS no reemplaza el enrutamiento IPMPLS no reemplaza el enrutamiento IP
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MODOS MPLS
Modo Trama MPLS►MPLS inserta una etiqueta de 32 bits (04 campos) entre las cabeceras de las capas 2 y 3.
Modo Celda MPLS►MPLS usa los campos VPI/VCI de la cabecera ATM como etiqueta:
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13 OPERACION MPLS
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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
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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
IP IP
IP70
IP34
IP17
IP
IP
IPIP
23
IP 80
IP77
IP71
Las etiquetas tienen significadolocal; no tiene significado global
swap
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
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida
1 80 2 71
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida
2 34 4 17 3 71 4 77
LFIB=Label Forwarding Information Base
LFIB=Label Forwarding Information BaseLFIB=Label Forwarding Information Base
LFIB=Label Forwarding Information Base
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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
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida
1 80 2 71
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida
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
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DESCRIPCION DE LA RED MPLS
Label Switching Router, LSR.►Nodo dentro de la red MPLS capaz de conmutar y enrutar paquetes analizando la etiqueta adicionada a cada paquete.
Edge Label Switching Router, Edge LSR.
Label Switch Path, LSP►Trayecto definido con QoS entre dos puntos extremos dentro de la red MPLS.
►Nodo MPLS de borde que maneja tráfico que ingresa o sale a una red MPLS.►El de entrada adiciona etiqueta a cada paquete IP.
►El de salida extrae etiqueta del paquete IP y enruta según capa 3.
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RED MPLS
REDMPLS
EdgeLSR
EdgeLSR
LSR LSR
LSR LSR
EdgeLSR
EdgeLSR
Red delCliente
Red delCliente
Red delCliente
Red delCliente
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FORWARDING EQUIVALENCE CLASS-FEC
Forwarding Equivalence Class, FEC►Grupo de paquetes IP, ó flujos, que son enviados sobre un mismo trayecto y con el mismo tratamiento.
El FEC para un paquete puede ser determinado porel análisis de los siguientes parámetros:►Dirección IP de origen o destino.
►Dirección de red de origen o destino.►Valor del campo Protocolo (protocol ID)
►Valor de DSCP (nivel de prioridad del paquete IP)
►Valor del campo Etiqueta de Flujo en IPv6
Un PHB puede ser asignado en un LSR para un FEC dado.
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ROUTER DEL PROVEEDOR Y CLIENTE
Red delproveedor
Red delusuario
Red deusuario
1
2
1 2
3
1
23
4
1
2 3
4 1
2 3
1
2 3PEPE
P P
P P
CE
CC
CE .- Customer EdgeC .- Customer
PE .- Provider EdgeP .- Provider
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ANALISIS DE LACABECERA MPLS
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EXPEtiqueta MPLS TTLS EXPEtiqueta MPLS TTLS
CABECERA(S) MPLS
Opciones-relleno
Ver HLEN Tipo Serv. Longitud total
Identificador Desplaz de frag. Indic
TTL Protocolo Suma de chequeo
Dirección de origen
Dirección de destino
Carga útil
0 4 8 16 19 3140
byt
es
max
20 b
ytes
DS Etiqueta de flujo
Dirección de origen
40 b
ytes
Ver
Longitud de carga útil Límite saltoCabe.sigte
Dirección de destino
PDU de la capa superior
Cabecera opcionales
Dirección de origen
Opc
iona
l
0 4 8 16 19 31
Cabe
cera
EXPEtiqueta MPLS TTLS EXPEtiqueta MPLS TTLS
EXPEtiqueta MPLS TTLS EXPEtiqueta MPLS TTLS
CabeceraMPLS
CabeceraMPLS
Lab
elS
tack
ing S=0
S=0
S=1
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FORMATO DE ETIQUETA O CABECERA MPLS
EtiquetaMPLS
EXP S TTL
20bits 3bits 1bits 8bits
MPLS Shimheader
Campo Label ó Etiqueta.►Campo de 20 bits. Valores del 0 al 15 son reservados.
Campo EXP ó experimental.►Campo de 3 bits. Indica CoS o información de PHB.
Campo S ó Stack►Campo de 1 bit. Indica un grupo ó stack de etiquetas.
Campo TTL ó Time-To-Live►Campo de 8 bits. Elimina bucles en la región MPLS.
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Un paquete IP etiquetado puede transportar variasetiquetas.►Stack tipo LIFO: Last-In-First-Out.
LABEL STACKING
Label Stacking permite la agregación de LSPs enun sólo LSP creando un túnel.►Al inicio del túnel, un LSP asigna la misma etiqueta a paquetes provenientes de varios LSPs, introduciendo etiqueta a la parte superior del stack.
Un ISP puede agregar varios LSPs en pocos túnelesentre puntos de presencia (PoP, Points of Presence)►Pocos túneles pocas tablas: mejora la escalabilidad.
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LABEL STACKING
1
2
1 2
3
1
23
4
1
2 3
4 1
2 3
1
2
PE PE
P P
P P
PE PE
P P
PE
P P
PEIP
IP
IP31
IP72
IP41
IP91
LSP1
LSP 2
IP9170IP
7270
LSP
IP9117IP
7217
LSP 1
LSP2
IP 27
IP 81
IP
IP91IP
72 IP 61
IP 25
IP
LSPLSP1
LSP2
Túnel
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CASO DE USO DE DOS O MAS ETIQUETAS
MPLS VPNs.
MPLS Traffic Engineering, MPLS TE.
MPLS VPNs combinado con MPLS TE.
►MultiProtocol BGP (MP BGP) propaga la segunda etiqueta para identificar el VPN.
►La primera etiqueta que define el path es propagado por el Label Distribution Protocol-LDP.
►RSVP-TE propaga etiqueta que es usado para identificar el túnel LSP.
►La primera etiqueta es propagada por el protocolo LDP.
►Tres o más etiquetas son usados para identificar el VPN, túnel LSP y el LSP principal.
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PROCESAMIENTO DEL CAMPO TIME-TO-LIVE
Red MPLS
1
2
1 2
3
1
23
4
1
2 3
4 1
2 3
1
2 3
Dato IP CabecIP
TTL = a
a – 1 = 0, No se envía el paquete IP etiquetado Se descarta simplemente o se envía a la capa 3 para generar ICMP
a – 1 > 0, Se actualiza el campo TTL de MPLS y el paquete etiquetado en enviado
j – 1 = 0, No se envía el paquete IP etiquetado Se descarta simplemente o se envía a la capa 3 para generar ICMP
j – 1 > 0, Se actualiza el campo TTL de IP y el paquete IP es enviado según la capa 3
Etiqueta
TTL = j
Dato IP CabecIP
TTL = a
Dato IP CabecIP
TTL = j-1
Etiqueta
TTL = a
Dato IP CabecIP
TTL = aEs copiadoen el campo
TTL de MPLS
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BIBLIOGRAFIA
http://panoramix.fi.upm.es/~jgarcia/Curso_MPLS/
Curso sobre MPLS, Universidad Politécnica de Madrid
http://www.rediris.es/rediris/boletin/53/enfoque1.html
MPLS: Una arquitectura de backbone para la Internet delsiglo XXI MPLS: A backbone architecture for the Internet of the 21stCentury
http://www.cisco.com/web/about/ac123/ac147/archived_issues/ipj_4-3/mpls.html
MPLS por The Internet Protocol Journal de CISCO.