ATM vs IP
Ventajas de ATM
Rápida conmutación (consulta en tabla de VPI o VPI/VCI)
Posibilidad de fijar la ruta según el origen (ingeniería de tráfico)
Inconvenientes de ATM
SAR (segmentación y reensamblado). Impide funcionar a altas velocidades
Overhead (?13%) debido al ‘Cell tax’ (cabecera)
MPLS
MPLS (Multiprotocol Label Switching) intenta conseguir las ventajas de ATM, pero sin sus inconvenientes
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)
Las principales aplicaciones de MPLS son:
Funciones de ingeniería de tráfico (a los flujos de cada usuario se les asocia una etiqueta diferente)
Policy Routing
Servicios de VPN
Servicios que requieren QoS
Solución MPLS al problema del pez
Usuario A
Tarifa premium
Usuario B
Tarifa normal
Usuario C
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Los routers X y Z se encargan de etiquetar los flujos según origen-destino
5
4
3
2
7
A
B
X
C
Y
Z
V
W
C ha de distinguir de algun modo los paquetes que envía hacia A o B (puede usar subinterfaces diferentes)
Las etiquetas solo tienen significado local y pueden cambiar a lo largo del trayecto (como los VPI/VCI de ATM)
Terminología MPLS
FEC (Forwarding Equivalence Class): conjunto de paquetes que entran en la red MPLS por la misma interfaz, que reciben la misma etiqueta y por tanto circulan por un mismo trayecto. Normalmente se trata de datagramas que pertenecen a un mismo flujo. Una FEC puede agrupar varios flujos, pero un mismo flujo no puede pertenecer a más de una FEC al mismo tiempo.
LSP (Label Switched Path): camino que siguen por la red MPLS los paquetes que pertenecen a la misma FEC. Es equivalente a un circuito virtual en ATM o Frame Relay.
LSR (Label Switching Router) : router que puede encaminar paquetes en función del valor de la etiqueta MPLS
LIB (Label Information Base): La tabla de etiquetas que manejan los LSR. Relaciona la pareja (interfaz de entrada – etiqueta de entrada) con (interfaz de salida – etiqueta de salida)
Los LSR pueden ser a su vez de varios tipos:
LSR Interior: el que encamina paquetes dentro de la red MPLS. Su misión es únicamente cambiar las etiquetas para cada FEC según le indica su LIB
LSR Frontera de ingreso: los que se encuentran en la entrada del flujo a la red MPLS (al principio del LSP). Se encargan de clasificar los paquetes en FECs y poner las etiquetas correspondientes.
LSR Frontera de egreso: Los que se encuentran a la salida del flujo de la red MPLS (al final del LSP). Se encargan de eliminar del paquete la etiqueta MPLS, dejándolo tal como estaba al principio
Terminología MPLS
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?
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?
?
5
4
3
2
7
A
B
X
C
Y
Z
V
W
LSR Frontera de ingreso
LSR Frontera de egreso
LSRs Interiores (V, W, Y)
LSPs
LIB
LIB
LIB
FECs
Routers IP ordinarios (no MPLS ‘enabled’)
Router IP ordinario (no MPLS ‘enabled’)
Creación de los LSP (Label Switched Path)
Se puede hacer:
Por configuración, de forma estática (equivalente a los PVCs en ATM)
Por un protocolo de señalización:
LDP: Label Distribution Protocol
El enrutamiento del LSP se hace en base a la información que suministra el protocolo de routing, normalmente IS-IS u OSPF.
Siempre se usan algoritmos del estado del enlace, que permiten conocer la ruta completa y por tanto fijar reglas de ingeniería de tráfico.
Si una vez fijado el LSP falla algún enlace hay que crear un nuevo LSP por otra ruta para poder pasar tráfico
Clasificación del tráfico en FECs
Se puede efectuar en base a diferentes criterios, como por ejemplo:
Interfaz de entrada
Dirección IP de origen o destino (dirección de host o de red)
Número de puerto de origen o destino en la cabecera de transporte
Campo protocolo de IP (TCP, UDP, ICMP, etc.)
Valor del campo DS (Differentiated Services, calidad de servicio) de la cabecera IP
MPLS
MPLS funciona sobre multitud de tecnologías de nivel de enlace: líneas dedicadas (PPP, POS), LANs, ATM o Frame Relay.
La etiqueta MPLS se coloca delante del paquete de red y detrás de la cabecera de nivel de enlace.
MPLS es independiente del protocolo de red. Se puede usar incluso con tramas de nivel 2
Las etiquetas pueden anidarse, formando una pila. Esto permite ir agregando (o segregando) flujos. El mecanismo es escalable.
Bits ?
20
3
1
8
Formato de la etiqueta MPLS
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
Contador del número de saltos. Este campo reemplaza al TTL de la cabecera IP durante el viaje del datagrama por la red MPLS.
Situación de la etiqueta MPLS
Cabecera Frame Relay
Campo DLCI
Cabecera ATM
Campo VPI/VCI
PPP
(Líneas dedicadas)
LANs (802.2)
ATM
Frame Relay
Tratamiento del campo TTL
Al entrar un paquete en la red MPLS el router de ingreso inicializa el TTL de la etiqueta al mismo valor que tiene en ese momento la cabecera IP
Durante el viaje del paquete por la red MPLS el campo TTL de la etiqueta disminuye en uno por cada salto. El de la cabecera IP no se modifica.
A la salida el router de egreso coloca en la cabecera IP el valor del TLL que tenía la etiqueta, menos uno
Si en algún momento el TTL vale 0 el paquete es descartado
Si hay etiquetas apiladas solo cambia el TTL de la etiqueta situada más arriba. Cuando se añade una etiqueta hereda el valor de la anterior en la pila, cuando se quita pasa su valor (menos uno) a la que tenía debajo.
Red MPLS
ISP A
Red MPLS
ISP B
Red MPLS
ISP C
4 (16)
8 (12)
2 (15)
2 (13)
2 (15)
7 (14)
LSR de Ingreso
1er nivel
LSR Interior
1er nivel
LSR Interior
1er nivel
LSR de Egreso
1er nivel
LSR de Egreso
2º nivel
LSR de Ingreso
2º nivel
V
W
X
Y
Z
U
Los routers U y Z han constituido un LSP con dos LSR interiores, V e Y
Los routers V e Y están enlazados por un LSP que ha creado el ISP B. V e Y no ven las etiquetas rojas que manejan W y X
Para el ISP B parece como si V e Y fueran routers IP ordinarios (no MPLS ‘enabled’)
2 (15)
7 (14)
Etiqueta (TTL) de 2º nivel
Etiqueta (TTL) de 1er nivel
En cierto modo es como si entre V e Y se hubiera hecho un túnel que atravesara W y X
Apilamiento de etiquetas en MPLS
IP (17)
IP (11)
IP (17)
Paquete IP (TTL)
Aplicaciones de MPLS
VPN: la posibilidad de crear y anidar LSPs da gran versatilidad a MPLS y hace muy sencilla la creación de VPNs.
Soporte multiprotocolo: los LSPs son válidos para múltiples protocolos, ya que el encaminamiento de los paquetes se realiza en base a la etiqueta MPLS estándar, no a la cabecera de nivel de red.
Redes de alto rendimiento: las decisiones de encaminamiento que han de tomar los routers MPLS en base a la LIB son mucho más sencillas y rápidas que las que toma un router IP ordinario (la LIB es mucho más pequeña que una tabla de rutas normal). La anidación de etiquetas permite agregar flujos con mucha facilidad, por lo que el mecanismo es escalable.
Ingeniería de Tráfico: se conoce con este nombre la planificación de rutas en una red en base a previsiones y estimaciones a largo plazo con el fin de optimizar los recursos y reducir congestión.
QoS: es posible asignar a un cliente o a un tipo de tráfico una FEC a la que se asocie un LSP que discurra por enlaces con bajo nivel de carga.
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