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Introducción a MPLS

Redes Digitales de Servicios Integrados - RDSI

(IT526M)

Facultad de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaIngeniería de Telecomunicaciones

Sesión: 13-14

Prof. Ing. José C. Benítez P.Versión original de Yun Teng

Dept. of Computer Science, UMBC, University of Maryland

IT526M Redes Digitales de Servicios Integrados -Prof. Ing. José C. Benítez P.

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� Motivación

� Bases de MPLS

� Componentes del Protocolo

� Operación

� Stack de Protocolo de la Arquitectura

� Ventajas y desventajas


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Motivación

� IP

� Primer protocolo definido y usado

� De facto el único protocolo para la Internet Global trabajando

… pero tiene desventajas


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Motivación (cont.)

� Desventajas del Ruteo IP� Sin conexión

- e.g. no QoS

� 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


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Motivación (cont.)

� 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)

… Pero también tiene desventajas


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Motivación (cont.)

� Desventajas de ATM

� Complejo

� Caro

� No ampliamente adoptado


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Motivación (cont.)

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


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� Motivación

� Bases de MPLS


� Operación




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Bases de MPLS

� Multi Protocol Label Switching es acomodado entre capa 2 y capa 3


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Bases de MPLS (cont.)

� Características de MPLS� 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 etiquetas de longitud fija

� Interconecta a protocolos de existentes (RSVP, OSPF)

� Soporta ATM, Frame-Relay y Ethernet


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� Motivación

� Bases de MPLS


� Operación




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Rótulo (Label)

� Formato genérico del label


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Label (cont.)

� Distribución de Label (rótulo)� 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).


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Label (cont.)

� 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.


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Label (cont.)


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Modelo de red MPLS

MPLS

LSR = Label Switched Router

LER = Label Edge Router

LER

LER

LSR

LER

LSRLSR

IP

MPLS

IP

Internet

LSR


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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).


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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).


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Posiciones de LERs & LSRs


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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).


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Label-Switched Paths – LSPsRutas conmutadas por labels

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

� Una ruta transporta un FEC.


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Detalles de LSP

� MPLS provee dos opciones para configurar un� Ruteo hop-by-hop

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

� Ruteo explícitoEs 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)


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Label Distribution Protocol - LDP

� Un protocolo a nivel aplicación para distribuir la asociación a lebels a LSRs.� 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.


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Detalles de LDP

� 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


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� Motivación

� Bases de MPLS


� Operación




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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


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Paso 1

� Creación y distribución de Label� 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.


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Paso 2

� Creación de tablas � 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.


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Ejemplo de Tabla LIB (Label information Base)

Input PortIncoming Port Label

Output Port

Outgoing Port Label

1 3 3 6

2 9 1 7


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Ejemplo de operación MPLS

Label edge router

Label switched router


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Paso 3

� Creación del camino de switcheo de label (Label switched path- LSP)

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


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Ejemplo operación MPLS

ab

c


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Paso 4

� 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.


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Ejemplo de operación MPLS


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Paso 5

� Re-envío de paquetes� 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..


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Paso 5 (cont.)

� Cada router intermedio recibirá un label desde su router downstream comenzando por LER2 y yendo upstream hasta LER1. La configuración del LSP es indicada por la línea azul usando LDP o cualquier otro protocolo de señalización.

� LER1 insertará el label y re-enviará el paquete a LSR1.


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Paso 5 (cont.)

� 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 estádejando el dominio MPLS y es entregado al destino.

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


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Ejemplo de Operación MPLS


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Túneles en MPLS

� La idea es controlar el camino entero sin explícitamente especificar los router intermedios.

� Creando túneles a través de routers intermedios que pueden cubrir múltiples segmentos.

� Aplicación en VPNs basadas en MPLS.


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� Motivación

� Bases de MPLS


� Operación




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MPLS Protocol Stack Architecture


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� Motivación

� Bases de MPLS


� Operación




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Ventajas de MPLS

� Mejora desempeño de re-envío de paquetes en la red

� Soporta QoS y CoS (clases de servicio) para diferenciar servicios

� Suporta escalabilidad de la red

� Integra IP y ATM en la red

� Construye redes inter-operables


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Desventajas de MPLS

� Se agrega una capa adicional

� Los router deben entender MPLS


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Referencias

� http://www.iec.org/online/tutorials/mpls/index.html

� http://www.iaik.tu-graz.ac.at/teaching/03_advanced%20computer%20networks/ss2004/vo3/MPLS.pdf

� http://ica1www.epfl.ch/cn2/0304/doc/lecture/mpls.pdf

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