Arquitectura Redes Mpls 1ra Parte n2v4u
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ARQUITECTURA DE REDES MPLS
MULTI-PROTOCOL LABEL SWITCHING 1
ARQUITECTURA DE REDES MPLS Datos del Instructor ANDRÉS ALMEIDA ARCOS INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES EPN CCNP® “Cisco Certified Network Professional” CCDP® “Cisco Certified Design Professional” CCNA® “Cisco Certified Network Associate” CCDA® “Cisco Certified Design Associate” CCAI® “Cisco Certified Academy Instructor” CCIP® “Cisco Certified Internetwork Professional” (…loading)
2
ARQUITECTURA DE REDES MPLS Datos del Instructor Capacitación en Cursos de MPLS (400 Horas aprox.) Corporacion Nacional de Telecomunicaciones CNT Core IP/MPLS Network Engineer Responsable O&M Plataformas IP/MPLS a Nivel Nacional
3
ARQUITECTURA DE REDES MPLS
4
AGENDA
5
6
PROTOCOLO IP
IP Primer
protocolo definido y usado Protocolo para la Internet Global trabajando
… pero tiene desventajas
Multi-Protocol Label Switching (MPLS)
8
Desventajas del Ruteo IP
Sin conexión Cada router debe tomar decisiones independientes basado en las Direcciones IP Encabezado IP Grande (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
Host A Router 1 Destino Destino
Ruta Ruta
200.1.2.0 200.1.2.0
Directo Directo
200.15.16.0 200.15.16.0
Directo Directo
201.8.9.0 201.8.9.0
200.15.16.4 200.15.16.4
Destino Destino
Ruta Ruta
200.15.16.0 200.15.16.0
Directo Directo
Ruta Ruta
200.15.16.3 200.15.16.3
201.8.9.0 201.8.9.0
Directo Directo
Defecto Defecto
200.15.16.4 200.15.16.4
201.10.11.0 201.10.11.0
Directo Directo
200.1.2.0 200.1.2.0
Host B Datos
201.8.9.4 201.8.9.4
Host B
Host B Datos
200.15.16.0 200.15.16.0 201.8.9.4 201.8.9.4 200.15.16.30
201.10.11.20
Host B Datos
200.15.16.3
Red 1 200.1.2.0
Destino Destino
200.1.2.0 200.1.2.0
201.10.11.0 201.10.11.0 200.15.16.4 200.15.16.4
200.1.2.1
Router 3
En cada nodo se repite el cálcul o
Red 2 200.15.16.0 200.15.16.4
201.8.9.8
201.8.9.4
Host B Datos
Router 2
201.10.11.3 Host B Datos
Red 3 201.8.9.0
Host B Datos
Destino Destino
Ruta Ruta
200.15.16.0 200.15.16.0
Directo Directo
201.8.9.0 201.8.9.0
Directo Directo
200.1.2.0 200.1.2.0
200.15.16.3 200.15.16.3
201.10.11.0 201.10.11.0 201.8.9.8 201.8.9.8
Todo es por Software
Red 4 201.10.11.0
Basado Basadoen enel el análisis de la análisis de la cabecera cabeceradel del paquete paqueteyydel del resultado de resultado de ejecutar ejecutarun un algoritmo algoritmode de enrutamiento. enrutamiento.
Plataforma de enrutamiento basado en software. Internet está imposibilitado en ofrecer diferentes niveles de servicios para las diferentes aplicaciones. Crecimiento exponencial de los s y del volumen de tráfico agrega más complejidad. Es necesario introducir cambios tecnológicos fundamentales en la Internet.
¿¿Para qué??
Compatible
Crecimiento
Transporte
Cast
C am
Cam ino m en M ás cor PLS to
MPLS MPLSbusca buscael elcamino caminomás másOPTIMO: OPTIMO: Traffic TrafficEngineering-TE Engineering-TE
ino m corto ás en M P LS
c ás m ino m Ca ás corto Camino m en MPLS
Cam
nI e o ort
t ne r e nt
ino en más c Inte o rne rto t
¿¿Qué es??
Multiprotocol Label Switching Conmutación Multi–Protocolo mediante Etiquetas Mecanismo de transporte de datos estándar creado por la IETF Tecnología de conmutación creada para proporcionar circuitos virtuales en las redes IP Representa la convergencia de la técnica de envío orientado a conexión y de los protocolos de enrutamiento de Internet.
CARACTERISITICAS Especifica mecanismos para gestionar los flujos de tráfico de diversa granularidad. Soporta ATM, Frame-Relay y Ethernet Mantiene independiente los protocolos de la capa 2 y 3 Utiliza los protocolos de reserva de recursos RSVP y de enrutamiento OSPF. MPLS no reemplaza el enrutamiento IP
DEFINICION martes
MPLS es una tecnología híbrida que intenta combinar las características para hacer llegar un paquete de un origen a un destino, tanto de capa 2 (switching) como de capa 3 (routing), a través de una red de interconexión.
INTRODUCCIÓN A MPLS
MPLS es una tecnología emergente encaminada a superar los retos actuales que plantea el envío de paquetes IP. Fue desarrollado por el IETF (Internet Engineering Task Force).
Este protocolo opera entre la capa de enlace de datos (capa 2) y la capa de red (capa 3) del modelo OSI, OSI gracias a esto puede juntar las características de las dos capas haciendo uso de la velocidad del forwarding y del control del routing.
Conceptos Básicos MPLS
Sólo los ruteadores de borde deben realizar una revisión de enrutamiento Los ruteadores dentro de la nube MPLS realizan la conmutación de paquetes basados en una simple revisión y conmutación de etiquetas
Retiro de etiqueta y revisión de enrutamiento L=23
10.1.1.1
10.1.1.1
L= 23
Conmutación de Etiquetas L=25 a L=23
25 = L
Revisión de enrutamiento y asignación de etiquetas 10.0.0.0/8 –> L=25
Conceptos Básicos MPLS MPLS vs. IP sobre ATM 10.1.1.1
L=17
Dispositivos de Capa 2 corren un protocolo de enrutamiento de Capa 3 y establecen circuitos virtuales dinámicamente basados en la información de Capa 3
L=23
L=25
10.1.1.1
Conceptos Básicos MPLS MPLS vs. IP sobre ATM
Los conmutadores ATM deben hacer funcionar un protocolo de enrutamiento capa 3 cuando MPLS trabaja sobre conmutadores ATM No se necesita establecer circuitos virtuales manualmente. Los conmutadores ATM automáticamente crean una red completamente mallada basada en la información de enrutamiento de capa 3
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura MPLS
MPLS tiene dos componentes principales:
Control Plane: Intercambia información de enrutamiento de capa 3 y etiquetas. Contiene mecanismos avanzados para el intercambio de información de enrutamiento como son: OSPF, EIGRP, IS-IS y BGP; y para intercambiar etiquetas: TDP, LDP, BGP y RSVP Data Plane: Envía paquetes basados en etiquetas, es un mecanismo simple de envío
Informacion del Control Plane es enviada al Data Plane
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura MPLS
En el Data Plane se encuentra la Base de Información para el Envío de Etiquetas (LFIB) La tabla LFIB es llenada por los protocolos de intercambio de etiquetas (TDP, LDP) La tabla LFIB es usada para enviar paquetes basado en etiquetas
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura MPLS Control Plane OSPF: 10.0.0.0/8
LDP: 10.0.0.0/8 Etiqueta 17
Paquete Etiquetado Etiqueta 17
OSPF
OSPF: 10.0.0.0/8
LDP
LDP: 10.0.0.0/8 Etiqueta 24
Data Plane LFIB 24 17
Paquete Etiquetado Etiqueta 24
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura MPLS
Funciones de los componentes del Control Plane:
El IGP (OSPF) recibe y envía la red IP: 10.0.0.0/8 LDP recibe la etiqueta 17 para ser usada en paquetes cuyo destino sea la dirección 10.x.x.x. Una etiqueta local 24 se genera y es enviada a los vecinos de manera que ellos puedan etiquetar los paquetes con la etiqueta apropiada. LPD realiza un ingreso en la LFIB del Data Plane donde la etiqueta 24 es cambiada con la etiqueta 17
Funciones de los componentes del Data Plane:
Envía todos los paquetes con la etiqueta 24 hacia las interfaces apropiadas y reemplaza la etiqueta 24 por la etiqueta 17
27
FEC FORWARD EQUIVALENTE CLASS
►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 por el 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 DS (nivel de prioridad del paquete IP) ►Valor del campo Etiqueta de Flujo en IPv6
FEC FORWARD EQUIVALENTE CLASS
LSR Ingress
7 C ab. IP
LSR
LSR Dato s IP
IP
s IP Dato
LSR Egress
IP
IP
Da to s
.
b. 43 Ca
IP
Ca IP b.
.
Datos IP
ab C
Cab. IP Datos IP
b. Ca 1 IP
12
C ab
Cab. IP Datos IP
IP s to 20 Cab. Da LSR IP
D at os
IP
FEC: Grupo de paquetes que tienen el mismo destino
D o at s IP
C ab . IP Dato s
LSP
b.
Eti q.
B C a b. IP
Cab. IP Datos Dat os
Cab. IP Datos IP Cab.
IP
Todo es por Hardware
MPLS s Dato P I . ab .A C Etiq
Da to s
Sólo se analiza la etiqueta
Ca
FEC
Hace el análisis de la cabecera. Asigna etiqueta
s Dato P I . b C Ca E t i q.
s Dato
Sólo se analiza la etiqueta
Un conjunto de paquetes se envían por un mismo caminoLSP
Ca b.
IP
Da tos
MIE El envío MPLS (MPLS Forwarding) es en base del análisis de las etiquetas y su reemplazo. La asignación de un paquete a un FEC es determinado por la información que contiene el paquete, incluso fuera de la cabecera de red. En el convencional IP routing se analiza sólo la cabecera del paquete (cabecera IP) pero en cada nodo.
Arquitectura: Etiquetas
Tiene significado local FEC: Forward Equivalent Class Clase equivalente de envío Conjunto de paquetes Mismos requerimientos para su transporte Mismo camino a través de una red Pueden que los destinos finales sean diferentes
ETIQUETAS
Las etiquetas identifican el camino que un paquete puede atravesar; es encapsulada en la cabecera de la capa de enlace.
El paquete etiquetado viajará a través del backbone mediante conmutación de etiquetas consultará en sus tablas de envío, intercambiará las etiquetas y lo enviará por el interfaz correspondiente.
Etiquetas y Stack de Etiquetas MPLS
Etiquetas MPLS
Las etiquetas son insertadas entre la cabecera de Capa 2 (trama) y la cabecera de Capa 3 (paquete) Pueden haber más de una etiqueta (Stack de Etiquetas) El bit S (bottom of stack) indica si la etiqueta es la última en el Stack de Etiquetas El campo TTL es usado para prevenir lazos infinitos de los paquetes El bit Experimental (EXP) es usado para llevar valores de preferencia (CoS)
¿¿DÓNDE OPERA?? Modelo OSI
Opera entre la capa de enlace de datos y la capa de red del modelo OSI MPLS
SINTETIZANDO MPLS Aplicación
Aplicación
Presentación
Presentación
Sesión
Sesión
Transporte
Transporte
Red
Red MPLS Enlace de datos
Enlace de datos Físico
MPLS
Físico
MPLS MPLS no no reemplaza reemplaza el el enrutamiento enrutamiento IP IP
Capa 2.5
MODOS MPLS
FRAME MODE MPLS ►MPLS inserta una etiqueta de 32 bits (04 campos) entre las cabeceras de las capas 2 y 3.
CELL MODE MPLS ►MPLS usa los campos VPI/VCI de la cabecera ATM como etiqueta:
ETIQUETAS MPLS:
Funcionamiento
El ruteador de borde realiza las siguientes tareas:
El ruteador de borde realiza una revisión del enrutamiento para determinar la interfaz de salida El ruteador de borde asigna e inserta la etiqueta entre la cabecera de Capa 2 y Capa 3 del paquete. El ruteador de borde envía el paquete etiquetado
Los demás ruteadores de la nube MPLS únicamente envían los paquetes basados en la etiqueta Cabecera de Trama
Capa 2
Cabecera IP
Carga (Payload)
Capa 3
Revisión de enrutamiento y Asignación de etiqueta
Cabecera de Trama
Capa 2
Etiqueta Capa 2 1/2
Cabecera IP Capa 3
Carga (Payload)
Etiquetas MPLS
Las etiquetas MPLS identifican a la FEC asociada a cada paquete Etiqueta MPLS genérica:
20bits
3bits
Etiqueta MPLS
EXP
Cabecera MPLS
1bits 8bits S
MPLS Shim header
TTL
Cabecera IP
Datos IP
En general, el formato exacto de una etiqueta depende de la tecnología de enlace de la capa 2.
Formato de la Etiqueta MPLS
20
Bits para la etiqueta la cual se intercambia en cada LS 3 Bits EXP es el campo donde se identifica la clase de servicio 1 Bit de stack para apilar etiquetas de forma jerárquica 8 Bits Time To Life, sustenta la funcionalidad común del TTL de las redes IP
Formato de la Etiqueta MPLS 20bits
3bits
Etiqueta MPLS
EXP
1bits 8bits S
TTL
MPLS Shim header
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.
Etiquetando.
TTL:Time-to-live S:Bit de Stack Para poder apilar etiquetas de forma jerárquica
Exp:
Experimental
Identificar la Clase de Servicio (Antes: CoS) http://vilaboa.cl/
TTL
El campo TTL indica el tiempo máximo de vida del paquete contado en saltos entre LSRs este mecanismo permite mitigar los efectos de la creación de un bucle en la red haciendo desaparecer el paquete en el momento que supere este tiempo.
PROCESAMIENTO DEL CAMPO TIME-TO-LIVE a – 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, 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, Se actualiza el campo TTL de IP y el paquete IP es enviado según la capa 3
Es copiado en el campo TTL de MPLS
TTL = a TTL = a
Red MPLS
Da to
Dato IP CabecIP Etiqueta
TTL = a Dato IP CabecIP
2
1
Ca b
ec IP
4
2
3
1
1
IP
TT L=
3
2 1
2
3 4
1
Et iq
TT L= ue ta
3
j
TTL = j-1 Dato IP CabecIP
1 2
2
a
3
STACK
Ejemplo: Bit de Stack
4
8
Label Stacking
0 31 4
16 19
31
TTL
S=0
Etiqueta MPLS
EXPS
TTL
Etiqueta MPLS
EXP S
TTL
S=0
Etiqueta MPLS
EXPS
TTL
Cabecera MPLS
Etiqueta MPLS
EXP S
TTL
S=1
Etiqueta MPLS
EXPS
TTL
Cabecera MPLS
Identificador TTL
Ver
Indic Desplaz de frag.
ProtocoloSuma de chequeo Dirección de origen Dirección de destino
DS
Etiqueta de flujo
Longitud de carga Cabe.sigte útil Límite salto 40 bytes
20 bytes
16 19
EXP S
Ver HLEN Tipo Serv. Longitud total
Dirección de origen
Dirección de destino Opciones-relleno
Opcional
40 bytes max
8
Etiqueta MPLS
Cabecera
0
CABECERA(S) MPLS
Cabecera opcionales
Carga útil PDU de la capa superior
48
Aplicaciones de MPLS • Ingeniería de tráfico • Diferenciación de niveles de servicio mediante clases (CoS) • Servicio de redes privadas virtuales (VPN) Se citan brevemente las características de estas aplicaciones y las ventajas que MPLS supone para ello frente a otras soluciones tradicionales.
APLICACIONES MPLS
VPN MPLS
MPLS
Frame Relay / ATM
VPN IPSEC
Internet
WAN Topologies
APLICACIONES MPLS
Internet
Video
Internet Video
Voz Voz Datos Datos
APLICACIONES MPLS
MPLS puede ser usado en varias aplicaciones como:
Unicast IP routing Multicast IP routing MPLS TE QoS MPLS VPNs AToM
APLICACIONES MPLS
Básicamente las aplicaciones se diferencian por las funciones que realizan en el control plane Las aplicaciones usan un mismo data plane para la conmutación de etiquetas y forwarding Generalmente una etiqueta es asignada a un FEC (forwarding equivalance class) El FEC es usado para describir los paquetes que tienen características comunes de forwarding (dirección de destino, QoS)
APLICACIONES MPLS Unicast IP Routing
La configuración de Unicast Ip Routing requiere de los siguientes dos componentes:
Un protocolo de enrutamiento IP (OSPF, IS-IS, EIGRP, etc) Un protocolo de distribución de etiquetas (LDP o TDP)
El protocolo de enrutamiento brinda información sobre como alcanzar las redes El protocolo de distribución de etiquetas une las etiquetas y la redes a través del protocolo de enrutamiento El FEC es igual a una red de destino almacenada en la tabla de enrutamiento IP
APLICACIONES MPLS Multicast IP Routing
PIM v2 (Protocol Independent Multicast) es usado para propagar la información de enrutamiento y las etiquetas El FEC es igual a la dirección multicast de destino
APLICACIONES MPLS MPLS TE
Los siguientes requerimientos son esenciales en MPLS TE: Cada LSR debe ver toda la topología de la red (solo OSPF y IS-IS mantienen una topología completa de red en sus bases de datos) Cada LSR necesita información adicional sobre los enlaces en la red. Esta información incluye recursos disponibles y restricciones. OSPF y IS-IS permiten propagar esta información adicional RSVP o CR-LDP son usados para establecer túneles TE y para propagar las etiquetas
TE
El camino más corto entre A y B según la métrica normal IGP es el que tiene sólo dos saltos, pero puede que el exceso de tráfico sobre esos enlaces o el esfuerzo de los routers correspondientes haga aconsejable la utilización del camino alternativo indicado con un salto más.
APLICACIONES MPLS Calidad de Servicio QoS
La Calidad de Servicio es añadido a Routing IP Unicast con la finalidad de proveer servicios diferenciados Características adicionales de TDP o LDP son usadas para propagar diferentes etiquetas para diferentes clases de servicio El FEC es una combinación de una red de destino y una clase de servicio
APLICACIONES MPLS
Voz y Video
Datos
Internet
APLICACIONES MPLS Redes Privadas Virtuales VPNs
Las redes son conocidas a través de un IGP (OSPF, EIGRP, RIPv2 o ruta estática) por los ruteadores internos y a través de BGP por los clientes Las etiquetas son difundidas a través de MP-BGP Dos etiquetas son usadas:
top que indica el ruteador de salida (asignada a través de LDP o TDP) La segunda etiqueta identifica una tabla de enrutamiento donde se realiza la revisión de enrutamiento o la interfaz de salida del ruteador final La etiqueta
El FEC es igual a la red de destino VPN
APLICACIONES MPLS Interacción entre las Aplicaciones MPLS
Cada aplicación puede usar diferente protocolo de enrutamiento y un diferente protocolo de intercambio de etiquetas, pero usan un mismo tipo de re-envío de etiquetas (label forwarding)
63
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. ►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.
Label Switch Path, LSP ►Trayecto definido con QoS entre dos puntos extremos dentro de la red MPLS.
ESCENARIO DE UNA RED MPLS
IP
RED LAN Analiza Etiqueta
Router IP
RED MPLS
LSR
IP
Analiza Etiqueta
LSR
P LS
Edge LSR IP
RED LAN Edge LSR IP
Etiqueta
Introduce (push) Etiqueta
LSR
LSR
Analiza Etiqueta
Analiza Etiqueta
QoS en la Red MPLS
Extrae (pop) Etiqueta
LSRS Y EDGE LSRS
Los Ruteadores de Conmutación de Etiquetas (LSRsLabel Switch Router) realizan el re-envío de paquetes basados en las etiquetas (Label Swapping) Los Ruteadores de Borde de Conmutación de Etiquetas (Edge LSRs) básicamente realizan etiquetamiento de los paquetes y la remoción de las etiquetas (inserta y remueve etiquetas)
Arquitectura de los Edge LSRs
Las siguientes combinaciones son posibles en los Edge LSRs:
Un paquete IP recibido es re-enviado basado en su dirección IP destino y es enviado como paquete IP Un paquete IP recibido es re-enviado basado en su dirección IP destino y es enviado como un paquete etiquetado Un paquete etiquetado recibido es re-enviado basado en la etiqueta, la etiqueta es cambiada y el paquete etiquetado es enviado Un paquete etiquetado recibido es re-enviado basado en la etiqueta, la etiqueta es retirada y el paquete IP es enviado
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura de los Edge LSRs
Envío y control en el nodo MPLS
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura de los Edge LSRs
Cuando la red no está configurada apropiadamente, los siguientes escenarios se pueden presentar:
Un paquete etiquetado es eliminado si la etiqueta no se encuentra en la tabla LFIB, incluso si el destino IP existe en la tabla de enrutamiento IP (FIB) Un paquete IP es eliminado si el destino no es encontrado en la FIB, incluso si existe un LSP (camino conmutado de etiquetas) MPLS hacia el destino
Etiquetas y Stack de Etiquetas MPLS
Stack de Etiquetas MPLS
Generalmente solo una etiqueta es asignada al paquete Los siguientes escenarios permitirían utilizar más de una etiqueta:
MPLS VPNs (dos etiquetas): La etiqueta top indica al ruteador siguiente que la segunda etiqueta identifica una VPN MPLS TE (dos o más etiquetas): La etiqueta top indica el punto final de un tunel de traffic engineering y la segunda etiqueta indica el destino MPLS VPNs combinado con MPLS TE usan tres o más etiquetas
Etiquetas y Stack de Etiquetas MPLS
MPLS Forwarding
Un LSR puede realizar las siguientes funciones:
Insertar (push) una etiqueta o stack de etiquetas al ingreso Intercambiar (swap) una etiqueta con la etiqueta del siguiente salto o con un stack de etiquetas dentro de la nube MPLS Remover (pop) una etiqueta a la salida (o un salto antes)
Etiquetas y Stack de Etiquetas MPLS
MPLS Forwarding
En el ingreso, una etiqueta es asignada y colocada por el proceso de enrutamiento IP (push) Los LSRs en la nube intercambian las etiquetas basados en el contenido de la LFIB En la salida, la etiqueta es removida (pop) y se realiza una revisión de enrutamiento para re-enviar el paquete al destino
10.1.1.1
Funcionamiento_MPLS
En MPLS la transmisión ocurre en caminos de etiquetas conmutadas LSP, que son secuencias de etiquetas en cada nodo del camino desde el emisor al receptor.
Las etiquetas se distribuyen utilizando un protocolo de señalización como LDP o RSVP, o también, añadidas a protocolos de routing como BGP u OSPF.
Las etiquetas son insertadas al comienzo del paquete en la entrada de la red MPLS. con otra etiqueta.
Asignación de etiquetas 1. Cada paquete se clasifica como un nuevo FEC o se le asigna un FEC ya existente. 2. Se asigna una etiqueta a cada paquete. Éstas se derivan de la capa de enlace. Para redes como Ethernet y PPP, a la etiqueta se le añade una cabecera shim entre las cabeceras de la capa de enlace y la capa de red, que contendrá el campo TTL.
ASIGNACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE ETIQUETAS Propagación de Etiquetas en la Red
OSPF es usado para intercambiar información de enrutamiento IP y LDP es usado para intercambiar etiquetas Un paquete IP que ingresa es re-enviado por medio de la tabla FIB Un paquete etiquetado que ingresa es re-enviado por medio de la tabla LFIB
En la Arquitectura MPLS, la decisión de asociar una etiqueta particular L a un FEC F es realizado por el LSR DOWNSTREAM. Upstream
LSR
Downstream
LSR Distribución de etiquetas
LSR Distribución de etiquetas
La distribución está basada en atributos.
Existe un rango de etiquetas
LSR Distribución de etiquetas
Asocia una etiqueta L a un FEC F
Ejemplo de intercambio de etiquetas
Distribución de etiquetas bajo demanda downstream: La Arquitectura MPLS permite a un LSR que requiera explícitamente una etiqueta relacionada con un FEC en particular. Distribución de etiquetas no solicitada downstream: La Arquitectura MPLS permite a un LSR distribuir una etiqueta a otro LSR que no lo requiera explícitamente. Ambas técnicas pueden ser usadas en una misma red y al mismo tiempo
PRINCIPIO DE CONMUTACION EN MPLS Las etiquetas tienen significado local; no tiene significado global IP
2 3
RED LAN
Router IP
LSR
LSR 2
FEC Interfaz Etiqueta de salida de salida a 2 70 b 2 23
2
2 1
IP
IP 80
LSR
3 4
34 80
17 77
4
IP
IP 4 17 3 77 1 2 2
1
swap
RED LAN IP
34
3
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida 70 23
1 2
3
I 1
P Edge 70 IP LSR 23
4 4
RED MPLS
1
1 1
34 71
IP 71
IP
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida
Edge LSR 3
IP
IP
3
LSR
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida 1
80
2
71
LSP (Label Switched Path)
Son las rutas que se establecen dentro de una red MPLS Se forman desde el destino hacia el origen 1.
2.
3.
El origen (LSR entrada o interno) inicia cadena de mensajes de petición de etiquetas para crear un LSP El destino (LSR interno o LSR salida) responde con mensajes de asociación de etiquetas creando el LSP Se va formando el LSP hasta el origen
Asignación y Distribución de Etiquetas
LSP
Un LSP (Label-Switched Path) es una secuencia de LSRs que reenvían paquetes etiquetados basado en un determinado FEC MPLS (unicast IP forwarding) construye LSPs basado en lo que los protocolos de enrutamiento IP entregan Los LSPs son unidireccionales. Cada LSP es creado sobre la ruta más corta, seleccionada por el IGP, hacia el destino. Los paquetes en la dirección opuesta usan diferente LSP. El LSP de retorno generalmente usa los mismos LSRs
Asignación y Distribución de Etiquetas
Construcción de LSPs
Los IGPs, tales como, OSPF, IS-IS o EIGRP propagan información de enrutamiento hacia todos los ruteadores del dominio MPLS. Cada ruteador determina su propia ruta más corta LDP difundirá etiquetas entre estos ruteadores y añadirá esta información a la FIB y a la LFIB
Asignación y Distribución de Etiquetas
Construcción de LSPs
Sólo las etiquetas que vienen de los ruteadores vecinos son insertadas en la tabla LFIB El ruteador G recibe una etiqueta POP del ruteador final de destino
Introducción a LDP
LDP es el protocolo de distribución de etiquetas que utiliza MPLS Establece los LSP en un dominio MPLS Tipos: Extensión de protocolos ya existentes (MPLSRSVP,MPLS-BGP,...) Protocolos nuevos (MPLS-LDP, MPLS-CRLDP,...)
BASE DE INFORMACIÓN DE ETIQUETAS (LIB)
Aquí se mantienen todas las etiquetas asignadas por el LSR y la asociación de esas etiquetas a las enviadas por sus vecinos.
BASE DE INFORMACIÓN DE ENVÍO DE ETIQUETAS (FLIB)
Esta es usada durante el proceso de envió de paquetes y almacena solo las etiquetas que en ese momento están siendo usadas.
CREACIÓN DE LAS TABLAS
Estas tablas se crean a partir de el uso de protocolos de enrutamiento, por medio de los cuales los routers comparten información de la topología de red. Por ejemplo OSPF, IGRP.
CREACIÓN DE LAS TABLAS
La distribución y manejo de estas tablas se logra por medio de algún protocolo de distribución de etiquetas (LDP o TDP).
RED MPLS Red del Cliente
LSR Edge LSR Red del Cliente
Edge LSR
LSR Edge LSR
RED MPLS LSR
Edge LSR
Red del Cliente
LSR
Red del Cliente
ASIGNACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE ETIQUETAS viernes Penultimate Hop Popping (PHP)
Una doble revisión no es un camino óptimo en el re-envío de los paquetes etiquetados La etiqueta puede ser removida un salto antes
Asignación y Distribución de Etiquetas
Penultimate Hop Popping (PHP)
Al tener una etiqueta pop predefinida, la acción pop se realiza en el último salto, es decir, la etiqueta top es removida en lugar de ser cambiada por la etiqueta del siguiente salto. El PHP optimiza el desempeño de MPLS eliminado una revisión de la LFIB
Asignación y Distribución de Etiquetas
Asignación de Etiquetas
Todos los ruteadores aprenden la red X a través de un IGP (OSPF, IS-IS, EIGRP). La tabla FIB en el ruteador A contiene la red X que es conectada a la dirección IP de B del siguiente salto. Pero aún la etiqueta del siguiente salto no está disponible, lo que implica que todos los paquetes serán transmitidos de la forma tradicional
Asignación y Distribución de Etiquetas
Asignación de Etiquetas
Cada LSR asigna una etiqueta para cada destino de la tabla de enrutamiento Las etiquetas tienen un significado local La asignación de etiquetas es asincrónico
Asignación y Distribución de Etiquetas
Asignación de Etiquetas
Cuando una etiqueta es asignada a un paquete IP, es almacenada en las siguientes dos tablas:
La LIB que es usada para mantener una conexión entre el paquete IP (red X), la etiqueta 25 y la etiqueta del siguiente salto (aún no disponible) La LFIB que es llenada con la etiqueta local, la que esta conectada con la acción pop (etiqueta removida). Esta acción pop es usada hasta que la etiqueta del siguiente salto sea conocida
Asignación y Distribución de Etiquetas
Distribución y Anuncio de Etiquetas
La etiqueta asignada es anunciada a todos los vecinos LSRs, sin importar si éstos son LSRs de subida o bajada de información para el destino (red X)
Asignación y Distribución de Etiquetas
Distribución y Anuncio de Etiquetas
Cada LSR almacena la etiqueta recibida en su LIB Los LSRs de borde (Edge LSRs) que recibe la etiqueta de su siguiente salto, también almacena la información de etiqueta en la FIB
Asignación y Distribución de Etiquetas
Propagación Inicial de los paquetes
Los paquetes IP que se transmiten son etiquetados únicamente en el tramo donde las etiquetas ya han sido asignadas
Asignación y Distribución de Etiquetas
Asignación Adicional de Etiquetas
Cada LSR eventualmente asignará una etiqueta para cada destino
Asignación y Distribución de Etiquetas
Recepción de Anuncios de Etiquetas
Cada LSR almacena la información recibida en su LIB Los LSRs que reciben estas etiquetas de su vecino también incluirán las mismas en la Tabla de Enrutamiento IP (FIB)
Asignación y Distribución de Etiquetas
Ingreso de información en LFIB
El ruteador B ya ha asignado una etiqueta a la red X, por lo que ha ingresado información en la LFIB La etiqueta de salida es colocada en la LFIB luego de que la misma ha sido recibida del LSR del siguiente salto
Asignación y Distribución de Etiquetas
Propagación total de paquetes
Los paquetes son transmitidos en la red MPLS a través de los siguientes pasos:
El ruteador A etiqueta un paquete IP destinado para la red X usando la etiqueta 25 del siguiente salto El ruteador B conmuta la etiqueta 25 por la 47 y re-envía el paquete hacia el ruteador C (la conmutación se realiza con la ayuda de la tabla LFIB) El ruteador C quita la etiqueta y envía el paquete al ruteador D
Convergencia marte Falla de un enlace
Asignación y Distribución de Etiquetas
Falla de un enlace
Cuando existe una falla en un enlace de un dominio MPLS, se dan los siguientes pasos:
La convergencia en su totalidad depende de la convergencia del IGP que es usado en el dominio MPLS Cuando el ruteador B determina que el ruteador E debe ser usado para alcanzar la red X, la etiqueta difundida por el ruteador E es usada para la conmutación de etiquetas de los paquetes
LDP almacena todas las etiquetas en la tabla LIB, aún si las etiquetas no son usadas ya que el IGP ha decidido usar otra ruta
Asignación y Distribución de Etiquetas
Falla de un Enlace
En el almacenamiento de etiquetas, existe dos etiquetas next-hop disponibles en la tabla LIB del ruteador B El estado de las etiquetas del ruteador B justo antes de la falla del enlace es:
La etiqueta 47 fue aprendida del ruteador C y debido a la falla del enlace, esta etiqueta tiene que ser retirada de la tabla LIB La etiqueta 75 fue aprendida del ruteador E y puede ser usada en el momento en que el IGP decida que el ruteador E es el siguiente salto para alcanzar la red X
Asignación y Distribución de Etiquetas
Convergencia después de la falla
Asignación y Distribución de Etiquetas
Convergencia después de la falla
Cuando el enlace entre el ruteador B y C falla, dos valores de ingreso son retirados, uno de la tabla LIB y el otro de la tabla LFIB El ruteador B ya eliminó la información de su tabla FIB, en el momento que el IGP determina que el siguiente salto ya no es más alcanzable El ruteador B también retira el valor del ingreso de la tabla LIB y de la LFIB cuando el protocolo LDP determina que el ruteador C ya no es alcanzable
Asignación y Distribución de Etiquetas
Convergencia después de la falla
Asignación y Distribución de Etiquetas
Convergencia después de la falla
Una vez que el IGP determina que existe otro camino disponible, un nuevo valor es añadido en la tabla FIB Este nuevo valor de ingreso es dirigido hacia el ruteador E y ya existe una etiqueta disponible para la red X a través de este ruteador Luego esta información es usada el la tabla FIB y LFIB para re-enrutar el túnel LSP a través del ruteador E
Asignación y Distribución de Etiquetas
Convergencia después de la falla
La convergencia MPLS ocurre inmediatamente después de la convergencia del protocolo de enrutamiento, basado en etiquetas que ya estaban almacenadas en la tabla LIB MPLS usa el modo de retención de etiquetas, el cual habilita al ruteador a almacenar todas las etiquetas recibidas aún si estas no están siendo utilizadas Estas etiquetas pueden ser usadas, después de la convergencia de la red, para habilitar inmediatamente el túnel LSP alternativo
Asignación y Distribución de Etiquetas
Recuperación del Enlace
Asignación y Distribución de Etiquetas
Recuperación del Enlace
ASIGNACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE ETIQUETAS Recuperación del Enlace
El IGP determina que el enlace esta nuevamente disponible y cambia la dirección del siguiente salto para llegar a la red X hacia el ruteador C. Sin embargo, el ruteador B tiene que esperar que se establezca la sesión LDP con el ruteador C antes de colocar la etiqueta del siguiente salto Una acción pop es usada por la tabla LFIB en el ruteador B mientras se establece la sesión entre los ruteadores B y C
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 •LDP (Label Distribution Protocol): es el protocolo que utilizan los LSR para asignar las etiquetas •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
115
Standard IP Switching Overview .
.
.
CEF Switching Overview .
.
.
118
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Básica
Para habilitar MPLS se debe primero habilitar la conmutación CEF (Cisco Express Forwarding) CEF es una plataforma de los procesos de conmutación de los paquetes transportados por la red a su destino basados en la tabla de enrutamiento El CEF se basa en la tabla FIB que contiene una completa información de conmutación IP. El ruteador usa la información de esta tabla para los envíos de los paquetes CEF ya viene habilitado en las últimas versiones de IOS El siguiente comando habilita el CEF:
Router(config)#ip cef distributed
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Básica
Como configuración obligatoria, se debe habilitar el LDP (Label Distribution Protocol) o TDP (Tag Distribution Protocol) globalmente y en la interfaz específica:
A nivel global:
A nivel de interfaz:
Router(config)#mpls label protocol ldp Router(config-if)#mpls label protocol ldp
Para habilitar la conmutación de etiquetas (swapping) e iniciar el protocolo LDP en la interfaz se usa el siguiente comando:
Router(config-if)#mpls ip
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Básica
El comando que define una interfaz identifica al ruteador es el siguiente:
que
Router(config)#mpls ldp router-id [interface]
Generalmente se debe escoger la interfaz de loopback que identificará al ruteador dentro de la nube MPLS:
específica
Router(config)#mpls ldp router-id loopback 0
Este comando viene deshabilitado por default
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada
El siguiente comando determina el número de saltos máximos para descubrir neighbors MPLS. Los valores van desde 1 a 255:
Router(config)#mpls ldp maxhops [numero de saltos máximos]
Por default, las etiquetas son anunciadas para todos los LDP neighbors. El siguiente comando permite restringir el anuncio de etiquetas a un grupo determinado de redes. Este rango viene dado por varios access-list a través del comando for:
Router(config)#mpls ldp -labels [for prefixaccess-list]
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada
El intercambio de etiquetas incrementa el máximo valor del MTU debido a la colocación adicional de la cabecera de etiqueta Generalmente el valor del MTU es 1500 pero debido a la cabecera de etiqueta (4 bytes), este valor disminuye a 1496. Por esta razón es importante definir un valor de MTU mayor a 1504 y así garantizar todas las aplicaciones comunes Es siguiente comando permite definir el valor del MTU:
Router(config-if)#mpls mtu [bytes]
El valor del MTU puede ser entre 64 y 65535 El incremento del valor del MTU se conoce como Jumbo Frames
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada
Por default, IP TTL es copiado en la etiqueta MPLS cuando se realiza la acción push. El TTL de la etiqueta MPLS es copiado nuevamente al IP TTL cuando se realiza la acción pop La propagación de TTL debe ser deshabilitada en los Edge LSRs de ingreso y salida con el fin de ocultar la estructura interna de la red El siguiente comando deshabilita la propagación TTL:
Router(config)#no mpls ip propagate-ttl
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada Ejemplo sin deshabilitar la propagación TTL
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada Ejemplo deshabilitando la propagación TTL
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada
El siguiente comando forza a ser un vecino (neighbor) a un ruteador que no se encuentra directamente conectado:
Router(config)#mpls ldp neighbor 10.20.100.11 targeted
Este comando generalmente es usado cuando se trabaja con aplicaciones de VPN al momento de establecer un MP-BGP
128
MONITOREO MPLS Configuración MPLS
El siguiente comando despliega los parámetros LPD en el ruteador local:
Router#show mpls ldp parameters
MONITOREO MPLS Configuración MPLS
El siguiente comando despliega el estado de MPLS en cada interfaz:
Router#show mpls interfaces
MONITOREO MPLS Configuración MPLS
El siguiente comando despliega todos los neighbors descubiertos:
Router#show mpls ldp discovery
MONITOREO MPLS Configuración LDP
El siguiente comando despliega información sobre los neighbors LDP:
Router#show mpls ldp neighbor [detail]
MONITOREO MPLS Configuración LDP
El siguiente comando despliega la Base de Información de Etiqueta (LIB):
Router#show mpls ldp bindings
MONITOREO MPLS Configuración Conmutación de Etiquetas
El siguiente comando despliega el contenido de la LFIB:
Router#show mpls forwarding-table
MONITOREO MPLS Configuración Conmutación de Etiquetas
El siguiente comando despliega las entradas en la FIB:
Router#show ip cef
Router#show ip cef
MULTI-PROTOCOL LABEL SWITCHING 1
ARQUITECTURA DE REDES MPLS Datos del Instructor ANDRÉS ALMEIDA ARCOS INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES EPN CCNP® “Cisco Certified Network Professional” CCDP® “Cisco Certified Design Professional” CCNA® “Cisco Certified Network Associate” CCDA® “Cisco Certified Design Associate” CCAI® “Cisco Certified Academy Instructor” CCIP® “Cisco Certified Internetwork Professional” (…loading)
2
ARQUITECTURA DE REDES MPLS Datos del Instructor Capacitación en Cursos de MPLS (400 Horas aprox.) Corporacion Nacional de Telecomunicaciones CNT Core IP/MPLS Network Engineer Responsable O&M Plataformas IP/MPLS a Nivel Nacional
3
ARQUITECTURA DE REDES MPLS
4
AGENDA
5
6
PROTOCOLO IP
IP Primer
protocolo definido y usado Protocolo para la Internet Global trabajando
… pero tiene desventajas
Multi-Protocol Label Switching (MPLS)
8
Desventajas del Ruteo IP
Sin conexión Cada router debe tomar decisiones independientes basado en las Direcciones IP Encabezado IP Grande (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
Host A Router 1 Destino Destino
Ruta Ruta
200.1.2.0 200.1.2.0
Directo Directo
200.15.16.0 200.15.16.0
Directo Directo
201.8.9.0 201.8.9.0
200.15.16.4 200.15.16.4
Destino Destino
Ruta Ruta
200.15.16.0 200.15.16.0
Directo Directo
Ruta Ruta
200.15.16.3 200.15.16.3
201.8.9.0 201.8.9.0
Directo Directo
Defecto Defecto
200.15.16.4 200.15.16.4
201.10.11.0 201.10.11.0
Directo Directo
200.1.2.0 200.1.2.0
Host B Datos
201.8.9.4 201.8.9.4
Host B
Host B Datos
200.15.16.0 200.15.16.0 201.8.9.4 201.8.9.4 200.15.16.30
201.10.11.20
Host B Datos
200.15.16.3
Red 1 200.1.2.0
Destino Destino
200.1.2.0 200.1.2.0
201.10.11.0 201.10.11.0 200.15.16.4 200.15.16.4
200.1.2.1
Router 3
En cada nodo se repite el cálcul o
Red 2 200.15.16.0 200.15.16.4
201.8.9.8
201.8.9.4
Host B Datos
Router 2
201.10.11.3 Host B Datos
Red 3 201.8.9.0
Host B Datos
Destino Destino
Ruta Ruta
200.15.16.0 200.15.16.0
Directo Directo
201.8.9.0 201.8.9.0
Directo Directo
200.1.2.0 200.1.2.0
200.15.16.3 200.15.16.3
201.10.11.0 201.10.11.0 201.8.9.8 201.8.9.8
Todo es por Software
Red 4 201.10.11.0
Basado Basadoen enel el análisis de la análisis de la cabecera cabeceradel del paquete paqueteyydel del resultado de resultado de ejecutar ejecutarun un algoritmo algoritmode de enrutamiento. enrutamiento.
Plataforma de enrutamiento basado en software. Internet está imposibilitado en ofrecer diferentes niveles de servicios para las diferentes aplicaciones. Crecimiento exponencial de los s y del volumen de tráfico agrega más complejidad. Es necesario introducir cambios tecnológicos fundamentales en la Internet.
¿¿Para qué??
Compatible
Crecimiento
Transporte
Cast
C am
Cam ino m en M ás cor PLS to
MPLS MPLSbusca buscael elcamino caminomás másOPTIMO: OPTIMO: Traffic TrafficEngineering-TE Engineering-TE
ino m corto ás en M P LS
c ás m ino m Ca ás corto Camino m en MPLS
Cam
nI e o ort
t ne r e nt
ino en más c Inte o rne rto t
¿¿Qué es??
Multiprotocol Label Switching Conmutación Multi–Protocolo mediante Etiquetas Mecanismo de transporte de datos estándar creado por la IETF Tecnología de conmutación creada para proporcionar circuitos virtuales en las redes IP Representa la convergencia de la técnica de envío orientado a conexión y de los protocolos de enrutamiento de Internet.
CARACTERISITICAS Especifica mecanismos para gestionar los flujos de tráfico de diversa granularidad. Soporta ATM, Frame-Relay y Ethernet Mantiene independiente los protocolos de la capa 2 y 3 Utiliza los protocolos de reserva de recursos RSVP y de enrutamiento OSPF. MPLS no reemplaza el enrutamiento IP
DEFINICION martes
MPLS es una tecnología híbrida que intenta combinar las características para hacer llegar un paquete de un origen a un destino, tanto de capa 2 (switching) como de capa 3 (routing), a través de una red de interconexión.
INTRODUCCIÓN A MPLS
MPLS es una tecnología emergente encaminada a superar los retos actuales que plantea el envío de paquetes IP. Fue desarrollado por el IETF (Internet Engineering Task Force).
Este protocolo opera entre la capa de enlace de datos (capa 2) y la capa de red (capa 3) del modelo OSI, OSI gracias a esto puede juntar las características de las dos capas haciendo uso de la velocidad del forwarding y del control del routing.
Conceptos Básicos MPLS
Sólo los ruteadores de borde deben realizar una revisión de enrutamiento Los ruteadores dentro de la nube MPLS realizan la conmutación de paquetes basados en una simple revisión y conmutación de etiquetas
Retiro de etiqueta y revisión de enrutamiento L=23
10.1.1.1
10.1.1.1
L= 23
Conmutación de Etiquetas L=25 a L=23
25 = L
Revisión de enrutamiento y asignación de etiquetas 10.0.0.0/8 –> L=25
Conceptos Básicos MPLS MPLS vs. IP sobre ATM 10.1.1.1
L=17
Dispositivos de Capa 2 corren un protocolo de enrutamiento de Capa 3 y establecen circuitos virtuales dinámicamente basados en la información de Capa 3
L=23
L=25
10.1.1.1
Conceptos Básicos MPLS MPLS vs. IP sobre ATM
Los conmutadores ATM deben hacer funcionar un protocolo de enrutamiento capa 3 cuando MPLS trabaja sobre conmutadores ATM No se necesita establecer circuitos virtuales manualmente. Los conmutadores ATM automáticamente crean una red completamente mallada basada en la información de enrutamiento de capa 3
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura MPLS
MPLS tiene dos componentes principales:
Control Plane: Intercambia información de enrutamiento de capa 3 y etiquetas. Contiene mecanismos avanzados para el intercambio de información de enrutamiento como son: OSPF, EIGRP, IS-IS y BGP; y para intercambiar etiquetas: TDP, LDP, BGP y RSVP Data Plane: Envía paquetes basados en etiquetas, es un mecanismo simple de envío
Informacion del Control Plane es enviada al Data Plane
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura MPLS
En el Data Plane se encuentra la Base de Información para el Envío de Etiquetas (LFIB) La tabla LFIB es llenada por los protocolos de intercambio de etiquetas (TDP, LDP) La tabla LFIB es usada para enviar paquetes basado en etiquetas
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura MPLS Control Plane OSPF: 10.0.0.0/8
LDP: 10.0.0.0/8 Etiqueta 17
Paquete Etiquetado Etiqueta 17
OSPF
OSPF: 10.0.0.0/8
LDP
LDP: 10.0.0.0/8 Etiqueta 24
Data Plane LFIB 24 17
Paquete Etiquetado Etiqueta 24
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura MPLS
Funciones de los componentes del Control Plane:
El IGP (OSPF) recibe y envía la red IP: 10.0.0.0/8 LDP recibe la etiqueta 17 para ser usada en paquetes cuyo destino sea la dirección 10.x.x.x. Una etiqueta local 24 se genera y es enviada a los vecinos de manera que ellos puedan etiquetar los paquetes con la etiqueta apropiada. LPD realiza un ingreso en la LFIB del Data Plane donde la etiqueta 24 es cambiada con la etiqueta 17
Funciones de los componentes del Data Plane:
Envía todos los paquetes con la etiqueta 24 hacia las interfaces apropiadas y reemplaza la etiqueta 24 por la etiqueta 17
27
FEC FORWARD EQUIVALENTE CLASS
►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 por el 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 DS (nivel de prioridad del paquete IP) ►Valor del campo Etiqueta de Flujo en IPv6
FEC FORWARD EQUIVALENTE CLASS
LSR Ingress
7 C ab. IP
LSR
LSR Dato s IP
IP
s IP Dato
LSR Egress
IP
IP
Da to s
.
b. 43 Ca
IP
Ca IP b.
.
Datos IP
ab C
Cab. IP Datos IP
b. Ca 1 IP
12
C ab
Cab. IP Datos IP
IP s to 20 Cab. Da LSR IP
D at os
IP
FEC: Grupo de paquetes que tienen el mismo destino
D o at s IP
C ab . IP Dato s
LSP
b.
Eti q.
B C a b. IP
Cab. IP Datos Dat os
Cab. IP Datos IP Cab.
IP
Todo es por Hardware
MPLS s Dato P I . ab .A C Etiq
Da to s
Sólo se analiza la etiqueta
Ca
FEC
Hace el análisis de la cabecera. Asigna etiqueta
s Dato P I . b C Ca E t i q.
s Dato
Sólo se analiza la etiqueta
Un conjunto de paquetes se envían por un mismo caminoLSP
Ca b.
IP
Da tos
MIE El envío MPLS (MPLS Forwarding) es en base del análisis de las etiquetas y su reemplazo. La asignación de un paquete a un FEC es determinado por la información que contiene el paquete, incluso fuera de la cabecera de red. En el convencional IP routing se analiza sólo la cabecera del paquete (cabecera IP) pero en cada nodo.
Arquitectura: Etiquetas
Tiene significado local FEC: Forward Equivalent Class Clase equivalente de envío Conjunto de paquetes Mismos requerimientos para su transporte Mismo camino a través de una red Pueden que los destinos finales sean diferentes
ETIQUETAS
Las etiquetas identifican el camino que un paquete puede atravesar; es encapsulada en la cabecera de la capa de enlace.
El paquete etiquetado viajará a través del backbone mediante conmutación de etiquetas consultará en sus tablas de envío, intercambiará las etiquetas y lo enviará por el interfaz correspondiente.
Etiquetas y Stack de Etiquetas MPLS
Etiquetas MPLS
Las etiquetas son insertadas entre la cabecera de Capa 2 (trama) y la cabecera de Capa 3 (paquete) Pueden haber más de una etiqueta (Stack de Etiquetas) El bit S (bottom of stack) indica si la etiqueta es la última en el Stack de Etiquetas El campo TTL es usado para prevenir lazos infinitos de los paquetes El bit Experimental (EXP) es usado para llevar valores de preferencia (CoS)
¿¿DÓNDE OPERA?? Modelo OSI
Opera entre la capa de enlace de datos y la capa de red del modelo OSI MPLS
SINTETIZANDO MPLS Aplicación
Aplicación
Presentación
Presentación
Sesión
Sesión
Transporte
Transporte
Red
Red MPLS Enlace de datos
Enlace de datos Físico
MPLS
Físico
MPLS MPLS no no reemplaza reemplaza el el enrutamiento enrutamiento IP IP
Capa 2.5
MODOS MPLS
FRAME MODE MPLS ►MPLS inserta una etiqueta de 32 bits (04 campos) entre las cabeceras de las capas 2 y 3.
CELL MODE MPLS ►MPLS usa los campos VPI/VCI de la cabecera ATM como etiqueta:
ETIQUETAS MPLS:
Funcionamiento
El ruteador de borde realiza las siguientes tareas:
El ruteador de borde realiza una revisión del enrutamiento para determinar la interfaz de salida El ruteador de borde asigna e inserta la etiqueta entre la cabecera de Capa 2 y Capa 3 del paquete. El ruteador de borde envía el paquete etiquetado
Los demás ruteadores de la nube MPLS únicamente envían los paquetes basados en la etiqueta Cabecera de Trama
Capa 2
Cabecera IP
Carga (Payload)
Capa 3
Revisión de enrutamiento y Asignación de etiqueta
Cabecera de Trama
Capa 2
Etiqueta Capa 2 1/2
Cabecera IP Capa 3
Carga (Payload)
Etiquetas MPLS
Las etiquetas MPLS identifican a la FEC asociada a cada paquete Etiqueta MPLS genérica:
20bits
3bits
Etiqueta MPLS
EXP
Cabecera MPLS
1bits 8bits S
MPLS Shim header
TTL
Cabecera IP
Datos IP
En general, el formato exacto de una etiqueta depende de la tecnología de enlace de la capa 2.
Formato de la Etiqueta MPLS
20
Bits para la etiqueta la cual se intercambia en cada LS 3 Bits EXP es el campo donde se identifica la clase de servicio 1 Bit de stack para apilar etiquetas de forma jerárquica 8 Bits Time To Life, sustenta la funcionalidad común del TTL de las redes IP
Formato de la Etiqueta MPLS 20bits
3bits
Etiqueta MPLS
EXP
1bits 8bits S
TTL
MPLS Shim header
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.
Etiquetando.
TTL:Time-to-live S:Bit de Stack Para poder apilar etiquetas de forma jerárquica
Exp:
Experimental
Identificar la Clase de Servicio (Antes: CoS) http://vilaboa.cl/
TTL
El campo TTL indica el tiempo máximo de vida del paquete contado en saltos entre LSRs este mecanismo permite mitigar los efectos de la creación de un bucle en la red haciendo desaparecer el paquete en el momento que supere este tiempo.
PROCESAMIENTO DEL CAMPO TIME-TO-LIVE a – 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, 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, Se actualiza el campo TTL de IP y el paquete IP es enviado según la capa 3
Es copiado en el campo TTL de MPLS
TTL = a TTL = a
Red MPLS
Da to
Dato IP CabecIP Etiqueta
TTL = a Dato IP CabecIP
2
1
Ca b
ec IP
4
2
3
1
1
IP
TT L=
3
2 1
2
3 4
1
Et iq
TT L= ue ta
3
j
TTL = j-1 Dato IP CabecIP
1 2
2
a
3
STACK
Ejemplo: Bit de Stack
4
8
Label Stacking
0 31 4
16 19
31
TTL
S=0
Etiqueta MPLS
EXPS
TTL
Etiqueta MPLS
EXP S
TTL
S=0
Etiqueta MPLS
EXPS
TTL
Cabecera MPLS
Etiqueta MPLS
EXP S
TTL
S=1
Etiqueta MPLS
EXPS
TTL
Cabecera MPLS
Identificador TTL
Ver
Indic Desplaz de frag.
ProtocoloSuma de chequeo Dirección de origen Dirección de destino
DS
Etiqueta de flujo
Longitud de carga Cabe.sigte útil Límite salto 40 bytes
20 bytes
16 19
EXP S
Ver HLEN Tipo Serv. Longitud total
Dirección de origen
Dirección de destino Opciones-relleno
Opcional
40 bytes max
8
Etiqueta MPLS
Cabecera
0
CABECERA(S) MPLS
Cabecera opcionales
Carga útil PDU de la capa superior
48
Aplicaciones de MPLS • Ingeniería de tráfico • Diferenciación de niveles de servicio mediante clases (CoS) • Servicio de redes privadas virtuales (VPN) Se citan brevemente las características de estas aplicaciones y las ventajas que MPLS supone para ello frente a otras soluciones tradicionales.
APLICACIONES MPLS
VPN MPLS
MPLS
Frame Relay / ATM
VPN IPSEC
Internet
WAN Topologies
APLICACIONES MPLS
Internet
Video
Internet Video
Voz Voz Datos Datos
APLICACIONES MPLS
MPLS puede ser usado en varias aplicaciones como:
Unicast IP routing Multicast IP routing MPLS TE QoS MPLS VPNs AToM
APLICACIONES MPLS
Básicamente las aplicaciones se diferencian por las funciones que realizan en el control plane Las aplicaciones usan un mismo data plane para la conmutación de etiquetas y forwarding Generalmente una etiqueta es asignada a un FEC (forwarding equivalance class) El FEC es usado para describir los paquetes que tienen características comunes de forwarding (dirección de destino, QoS)
APLICACIONES MPLS Unicast IP Routing
La configuración de Unicast Ip Routing requiere de los siguientes dos componentes:
Un protocolo de enrutamiento IP (OSPF, IS-IS, EIGRP, etc) Un protocolo de distribución de etiquetas (LDP o TDP)
El protocolo de enrutamiento brinda información sobre como alcanzar las redes El protocolo de distribución de etiquetas une las etiquetas y la redes a través del protocolo de enrutamiento El FEC es igual a una red de destino almacenada en la tabla de enrutamiento IP
APLICACIONES MPLS Multicast IP Routing
PIM v2 (Protocol Independent Multicast) es usado para propagar la información de enrutamiento y las etiquetas El FEC es igual a la dirección multicast de destino
APLICACIONES MPLS MPLS TE
Los siguientes requerimientos son esenciales en MPLS TE: Cada LSR debe ver toda la topología de la red (solo OSPF y IS-IS mantienen una topología completa de red en sus bases de datos) Cada LSR necesita información adicional sobre los enlaces en la red. Esta información incluye recursos disponibles y restricciones. OSPF y IS-IS permiten propagar esta información adicional RSVP o CR-LDP son usados para establecer túneles TE y para propagar las etiquetas
TE
El camino más corto entre A y B según la métrica normal IGP es el que tiene sólo dos saltos, pero puede que el exceso de tráfico sobre esos enlaces o el esfuerzo de los routers correspondientes haga aconsejable la utilización del camino alternativo indicado con un salto más.
APLICACIONES MPLS Calidad de Servicio QoS
La Calidad de Servicio es añadido a Routing IP Unicast con la finalidad de proveer servicios diferenciados Características adicionales de TDP o LDP son usadas para propagar diferentes etiquetas para diferentes clases de servicio El FEC es una combinación de una red de destino y una clase de servicio
APLICACIONES MPLS
Voz y Video
Datos
Internet
APLICACIONES MPLS Redes Privadas Virtuales VPNs
Las redes son conocidas a través de un IGP (OSPF, EIGRP, RIPv2 o ruta estática) por los ruteadores internos y a través de BGP por los clientes Las etiquetas son difundidas a través de MP-BGP Dos etiquetas son usadas:
top que indica el ruteador de salida (asignada a través de LDP o TDP) La segunda etiqueta identifica una tabla de enrutamiento donde se realiza la revisión de enrutamiento o la interfaz de salida del ruteador final La etiqueta
El FEC es igual a la red de destino VPN
APLICACIONES MPLS Interacción entre las Aplicaciones MPLS
Cada aplicación puede usar diferente protocolo de enrutamiento y un diferente protocolo de intercambio de etiquetas, pero usan un mismo tipo de re-envío de etiquetas (label forwarding)
63
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. ►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.
Label Switch Path, LSP ►Trayecto definido con QoS entre dos puntos extremos dentro de la red MPLS.
ESCENARIO DE UNA RED MPLS
IP
RED LAN Analiza Etiqueta
Router IP
RED MPLS
LSR
IP
Analiza Etiqueta
LSR
P LS
Edge LSR IP
RED LAN Edge LSR IP
Etiqueta
Introduce (push) Etiqueta
LSR
LSR
Analiza Etiqueta
Analiza Etiqueta
QoS en la Red MPLS
Extrae (pop) Etiqueta
LSRS Y EDGE LSRS
Los Ruteadores de Conmutación de Etiquetas (LSRsLabel Switch Router) realizan el re-envío de paquetes basados en las etiquetas (Label Swapping) Los Ruteadores de Borde de Conmutación de Etiquetas (Edge LSRs) básicamente realizan etiquetamiento de los paquetes y la remoción de las etiquetas (inserta y remueve etiquetas)
Arquitectura de los Edge LSRs
Las siguientes combinaciones son posibles en los Edge LSRs:
Un paquete IP recibido es re-enviado basado en su dirección IP destino y es enviado como paquete IP Un paquete IP recibido es re-enviado basado en su dirección IP destino y es enviado como un paquete etiquetado Un paquete etiquetado recibido es re-enviado basado en la etiqueta, la etiqueta es cambiada y el paquete etiquetado es enviado Un paquete etiquetado recibido es re-enviado basado en la etiqueta, la etiqueta es retirada y el paquete IP es enviado
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura de los Edge LSRs
Envío y control en el nodo MPLS
Conceptos Básicos MPLS Arquitectura de los Edge LSRs
Cuando la red no está configurada apropiadamente, los siguientes escenarios se pueden presentar:
Un paquete etiquetado es eliminado si la etiqueta no se encuentra en la tabla LFIB, incluso si el destino IP existe en la tabla de enrutamiento IP (FIB) Un paquete IP es eliminado si el destino no es encontrado en la FIB, incluso si existe un LSP (camino conmutado de etiquetas) MPLS hacia el destino
Etiquetas y Stack de Etiquetas MPLS
Stack de Etiquetas MPLS
Generalmente solo una etiqueta es asignada al paquete Los siguientes escenarios permitirían utilizar más de una etiqueta:
MPLS VPNs (dos etiquetas): La etiqueta top indica al ruteador siguiente que la segunda etiqueta identifica una VPN MPLS TE (dos o más etiquetas): La etiqueta top indica el punto final de un tunel de traffic engineering y la segunda etiqueta indica el destino MPLS VPNs combinado con MPLS TE usan tres o más etiquetas
Etiquetas y Stack de Etiquetas MPLS
MPLS Forwarding
Un LSR puede realizar las siguientes funciones:
Insertar (push) una etiqueta o stack de etiquetas al ingreso Intercambiar (swap) una etiqueta con la etiqueta del siguiente salto o con un stack de etiquetas dentro de la nube MPLS Remover (pop) una etiqueta a la salida (o un salto antes)
Etiquetas y Stack de Etiquetas MPLS
MPLS Forwarding
En el ingreso, una etiqueta es asignada y colocada por el proceso de enrutamiento IP (push) Los LSRs en la nube intercambian las etiquetas basados en el contenido de la LFIB En la salida, la etiqueta es removida (pop) y se realiza una revisión de enrutamiento para re-enviar el paquete al destino
10.1.1.1
Funcionamiento_MPLS
En MPLS la transmisión ocurre en caminos de etiquetas conmutadas LSP, que son secuencias de etiquetas en cada nodo del camino desde el emisor al receptor.
Las etiquetas se distribuyen utilizando un protocolo de señalización como LDP o RSVP, o también, añadidas a protocolos de routing como BGP u OSPF.
Las etiquetas son insertadas al comienzo del paquete en la entrada de la red MPLS. con otra etiqueta.
Asignación de etiquetas 1. Cada paquete se clasifica como un nuevo FEC o se le asigna un FEC ya existente. 2. Se asigna una etiqueta a cada paquete. Éstas se derivan de la capa de enlace. Para redes como Ethernet y PPP, a la etiqueta se le añade una cabecera shim entre las cabeceras de la capa de enlace y la capa de red, que contendrá el campo TTL.
ASIGNACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE ETIQUETAS Propagación de Etiquetas en la Red
OSPF es usado para intercambiar información de enrutamiento IP y LDP es usado para intercambiar etiquetas Un paquete IP que ingresa es re-enviado por medio de la tabla FIB Un paquete etiquetado que ingresa es re-enviado por medio de la tabla LFIB
En la Arquitectura MPLS, la decisión de asociar una etiqueta particular L a un FEC F es realizado por el LSR DOWNSTREAM. Upstream
LSR
Downstream
LSR Distribución de etiquetas
LSR Distribución de etiquetas
La distribución está basada en atributos.
Existe un rango de etiquetas
LSR Distribución de etiquetas
Asocia una etiqueta L a un FEC F
Ejemplo de intercambio de etiquetas
Distribución de etiquetas bajo demanda downstream: La Arquitectura MPLS permite a un LSR que requiera explícitamente una etiqueta relacionada con un FEC en particular. Distribución de etiquetas no solicitada downstream: La Arquitectura MPLS permite a un LSR distribuir una etiqueta a otro LSR que no lo requiera explícitamente. Ambas técnicas pueden ser usadas en una misma red y al mismo tiempo
PRINCIPIO DE CONMUTACION EN MPLS Las etiquetas tienen significado local; no tiene significado global IP
2 3
RED LAN
Router IP
LSR
LSR 2
FEC Interfaz Etiqueta de salida de salida a 2 70 b 2 23
2
2 1
IP
IP 80
LSR
3 4
34 80
17 77
4
IP
IP 4 17 3 77 1 2 2
1
swap
RED LAN IP
34
3
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida 70 23
1 2
3
I 1
P Edge 70 IP LSR 23
4 4
RED MPLS
1
1 1
34 71
IP 71
IP
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida
Edge LSR 3
IP
IP
3
LSR
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida 1
80
2
71
LSP (Label Switched Path)
Son las rutas que se establecen dentro de una red MPLS Se forman desde el destino hacia el origen 1.
2.
3.
El origen (LSR entrada o interno) inicia cadena de mensajes de petición de etiquetas para crear un LSP El destino (LSR interno o LSR salida) responde con mensajes de asociación de etiquetas creando el LSP Se va formando el LSP hasta el origen
Asignación y Distribución de Etiquetas
LSP
Un LSP (Label-Switched Path) es una secuencia de LSRs que reenvían paquetes etiquetados basado en un determinado FEC MPLS (unicast IP forwarding) construye LSPs basado en lo que los protocolos de enrutamiento IP entregan Los LSPs son unidireccionales. Cada LSP es creado sobre la ruta más corta, seleccionada por el IGP, hacia el destino. Los paquetes en la dirección opuesta usan diferente LSP. El LSP de retorno generalmente usa los mismos LSRs
Asignación y Distribución de Etiquetas
Construcción de LSPs
Los IGPs, tales como, OSPF, IS-IS o EIGRP propagan información de enrutamiento hacia todos los ruteadores del dominio MPLS. Cada ruteador determina su propia ruta más corta LDP difundirá etiquetas entre estos ruteadores y añadirá esta información a la FIB y a la LFIB
Asignación y Distribución de Etiquetas
Construcción de LSPs
Sólo las etiquetas que vienen de los ruteadores vecinos son insertadas en la tabla LFIB El ruteador G recibe una etiqueta POP del ruteador final de destino
Introducción a LDP
LDP es el protocolo de distribución de etiquetas que utiliza MPLS Establece los LSP en un dominio MPLS Tipos: Extensión de protocolos ya existentes (MPLSRSVP,MPLS-BGP,...) Protocolos nuevos (MPLS-LDP, MPLS-CRLDP,...)
BASE DE INFORMACIÓN DE ETIQUETAS (LIB)
Aquí se mantienen todas las etiquetas asignadas por el LSR y la asociación de esas etiquetas a las enviadas por sus vecinos.
BASE DE INFORMACIÓN DE ENVÍO DE ETIQUETAS (FLIB)
Esta es usada durante el proceso de envió de paquetes y almacena solo las etiquetas que en ese momento están siendo usadas.
CREACIÓN DE LAS TABLAS
Estas tablas se crean a partir de el uso de protocolos de enrutamiento, por medio de los cuales los routers comparten información de la topología de red. Por ejemplo OSPF, IGRP.
CREACIÓN DE LAS TABLAS
La distribución y manejo de estas tablas se logra por medio de algún protocolo de distribución de etiquetas (LDP o TDP).
RED MPLS Red del Cliente
LSR Edge LSR Red del Cliente
Edge LSR
LSR Edge LSR
RED MPLS LSR
Edge LSR
Red del Cliente
LSR
Red del Cliente
ASIGNACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE ETIQUETAS viernes Penultimate Hop Popping (PHP)
Una doble revisión no es un camino óptimo en el re-envío de los paquetes etiquetados La etiqueta puede ser removida un salto antes
Asignación y Distribución de Etiquetas
Penultimate Hop Popping (PHP)
Al tener una etiqueta pop predefinida, la acción pop se realiza en el último salto, es decir, la etiqueta top es removida en lugar de ser cambiada por la etiqueta del siguiente salto. El PHP optimiza el desempeño de MPLS eliminado una revisión de la LFIB
Asignación y Distribución de Etiquetas
Asignación de Etiquetas
Todos los ruteadores aprenden la red X a través de un IGP (OSPF, IS-IS, EIGRP). La tabla FIB en el ruteador A contiene la red X que es conectada a la dirección IP de B del siguiente salto. Pero aún la etiqueta del siguiente salto no está disponible, lo que implica que todos los paquetes serán transmitidos de la forma tradicional
Asignación y Distribución de Etiquetas
Asignación de Etiquetas
Cada LSR asigna una etiqueta para cada destino de la tabla de enrutamiento Las etiquetas tienen un significado local La asignación de etiquetas es asincrónico
Asignación y Distribución de Etiquetas
Asignación de Etiquetas
Cuando una etiqueta es asignada a un paquete IP, es almacenada en las siguientes dos tablas:
La LIB que es usada para mantener una conexión entre el paquete IP (red X), la etiqueta 25 y la etiqueta del siguiente salto (aún no disponible) La LFIB que es llenada con la etiqueta local, la que esta conectada con la acción pop (etiqueta removida). Esta acción pop es usada hasta que la etiqueta del siguiente salto sea conocida
Asignación y Distribución de Etiquetas
Distribución y Anuncio de Etiquetas
La etiqueta asignada es anunciada a todos los vecinos LSRs, sin importar si éstos son LSRs de subida o bajada de información para el destino (red X)
Asignación y Distribución de Etiquetas
Distribución y Anuncio de Etiquetas
Cada LSR almacena la etiqueta recibida en su LIB Los LSRs de borde (Edge LSRs) que recibe la etiqueta de su siguiente salto, también almacena la información de etiqueta en la FIB
Asignación y Distribución de Etiquetas
Propagación Inicial de los paquetes
Los paquetes IP que se transmiten son etiquetados únicamente en el tramo donde las etiquetas ya han sido asignadas
Asignación y Distribución de Etiquetas
Asignación Adicional de Etiquetas
Cada LSR eventualmente asignará una etiqueta para cada destino
Asignación y Distribución de Etiquetas
Recepción de Anuncios de Etiquetas
Cada LSR almacena la información recibida en su LIB Los LSRs que reciben estas etiquetas de su vecino también incluirán las mismas en la Tabla de Enrutamiento IP (FIB)
Asignación y Distribución de Etiquetas
Ingreso de información en LFIB
El ruteador B ya ha asignado una etiqueta a la red X, por lo que ha ingresado información en la LFIB La etiqueta de salida es colocada en la LFIB luego de que la misma ha sido recibida del LSR del siguiente salto
Asignación y Distribución de Etiquetas
Propagación total de paquetes
Los paquetes son transmitidos en la red MPLS a través de los siguientes pasos:
El ruteador A etiqueta un paquete IP destinado para la red X usando la etiqueta 25 del siguiente salto El ruteador B conmuta la etiqueta 25 por la 47 y re-envía el paquete hacia el ruteador C (la conmutación se realiza con la ayuda de la tabla LFIB) El ruteador C quita la etiqueta y envía el paquete al ruteador D
Convergencia marte Falla de un enlace
Asignación y Distribución de Etiquetas
Falla de un enlace
Cuando existe una falla en un enlace de un dominio MPLS, se dan los siguientes pasos:
La convergencia en su totalidad depende de la convergencia del IGP que es usado en el dominio MPLS Cuando el ruteador B determina que el ruteador E debe ser usado para alcanzar la red X, la etiqueta difundida por el ruteador E es usada para la conmutación de etiquetas de los paquetes
LDP almacena todas las etiquetas en la tabla LIB, aún si las etiquetas no son usadas ya que el IGP ha decidido usar otra ruta
Asignación y Distribución de Etiquetas
Falla de un Enlace
En el almacenamiento de etiquetas, existe dos etiquetas next-hop disponibles en la tabla LIB del ruteador B El estado de las etiquetas del ruteador B justo antes de la falla del enlace es:
La etiqueta 47 fue aprendida del ruteador C y debido a la falla del enlace, esta etiqueta tiene que ser retirada de la tabla LIB La etiqueta 75 fue aprendida del ruteador E y puede ser usada en el momento en que el IGP decida que el ruteador E es el siguiente salto para alcanzar la red X
Asignación y Distribución de Etiquetas
Convergencia después de la falla
Asignación y Distribución de Etiquetas
Convergencia después de la falla
Cuando el enlace entre el ruteador B y C falla, dos valores de ingreso son retirados, uno de la tabla LIB y el otro de la tabla LFIB El ruteador B ya eliminó la información de su tabla FIB, en el momento que el IGP determina que el siguiente salto ya no es más alcanzable El ruteador B también retira el valor del ingreso de la tabla LIB y de la LFIB cuando el protocolo LDP determina que el ruteador C ya no es alcanzable
Asignación y Distribución de Etiquetas
Convergencia después de la falla
Asignación y Distribución de Etiquetas
Convergencia después de la falla
Una vez que el IGP determina que existe otro camino disponible, un nuevo valor es añadido en la tabla FIB Este nuevo valor de ingreso es dirigido hacia el ruteador E y ya existe una etiqueta disponible para la red X a través de este ruteador Luego esta información es usada el la tabla FIB y LFIB para re-enrutar el túnel LSP a través del ruteador E
Asignación y Distribución de Etiquetas
Convergencia después de la falla
La convergencia MPLS ocurre inmediatamente después de la convergencia del protocolo de enrutamiento, basado en etiquetas que ya estaban almacenadas en la tabla LIB MPLS usa el modo de retención de etiquetas, el cual habilita al ruteador a almacenar todas las etiquetas recibidas aún si estas no están siendo utilizadas Estas etiquetas pueden ser usadas, después de la convergencia de la red, para habilitar inmediatamente el túnel LSP alternativo
Asignación y Distribución de Etiquetas
Recuperación del Enlace
Asignación y Distribución de Etiquetas
Recuperación del Enlace
ASIGNACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE ETIQUETAS Recuperación del Enlace
El IGP determina que el enlace esta nuevamente disponible y cambia la dirección del siguiente salto para llegar a la red X hacia el ruteador C. Sin embargo, el ruteador B tiene que esperar que se establezca la sesión LDP con el ruteador C antes de colocar la etiqueta del siguiente salto Una acción pop es usada por la tabla LFIB en el ruteador B mientras se establece la sesión entre los ruteadores B y C
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 •LDP (Label Distribution Protocol): es el protocolo que utilizan los LSR para asignar las etiquetas •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
115
Standard IP Switching Overview .
.
.
CEF Switching Overview .
.
.
118
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Básica
Para habilitar MPLS se debe primero habilitar la conmutación CEF (Cisco Express Forwarding) CEF es una plataforma de los procesos de conmutación de los paquetes transportados por la red a su destino basados en la tabla de enrutamiento El CEF se basa en la tabla FIB que contiene una completa información de conmutación IP. El ruteador usa la información de esta tabla para los envíos de los paquetes CEF ya viene habilitado en las últimas versiones de IOS El siguiente comando habilita el CEF:
Router(config)#ip cef distributed
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Básica
Como configuración obligatoria, se debe habilitar el LDP (Label Distribution Protocol) o TDP (Tag Distribution Protocol) globalmente y en la interfaz específica:
A nivel global:
A nivel de interfaz:
Router(config)#mpls label protocol ldp Router(config-if)#mpls label protocol ldp
Para habilitar la conmutación de etiquetas (swapping) e iniciar el protocolo LDP en la interfaz se usa el siguiente comando:
Router(config-if)#mpls ip
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Básica
El comando que define una interfaz identifica al ruteador es el siguiente:
que
Router(config)#mpls ldp router-id [interface]
Generalmente se debe escoger la interfaz de loopback que identificará al ruteador dentro de la nube MPLS:
específica
Router(config)#mpls ldp router-id loopback 0
Este comando viene deshabilitado por default
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada
El siguiente comando determina el número de saltos máximos para descubrir neighbors MPLS. Los valores van desde 1 a 255:
Router(config)#mpls ldp maxhops [numero de saltos máximos]
Por default, las etiquetas son anunciadas para todos los LDP neighbors. El siguiente comando permite restringir el anuncio de etiquetas a un grupo determinado de redes. Este rango viene dado por varios access-list a través del comando for:
Router(config)#mpls ldp -labels [for prefixaccess-list]
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada
El intercambio de etiquetas incrementa el máximo valor del MTU debido a la colocación adicional de la cabecera de etiqueta Generalmente el valor del MTU es 1500 pero debido a la cabecera de etiqueta (4 bytes), este valor disminuye a 1496. Por esta razón es importante definir un valor de MTU mayor a 1504 y así garantizar todas las aplicaciones comunes Es siguiente comando permite definir el valor del MTU:
Router(config-if)#mpls mtu [bytes]
El valor del MTU puede ser entre 64 y 65535 El incremento del valor del MTU se conoce como Jumbo Frames
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada
Por default, IP TTL es copiado en la etiqueta MPLS cuando se realiza la acción push. El TTL de la etiqueta MPLS es copiado nuevamente al IP TTL cuando se realiza la acción pop La propagación de TTL debe ser deshabilitada en los Edge LSRs de ingreso y salida con el fin de ocultar la estructura interna de la red El siguiente comando deshabilita la propagación TTL:
Router(config)#no mpls ip propagate-ttl
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada Ejemplo sin deshabilitar la propagación TTL
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada Ejemplo deshabilitando la propagación TTL
CONFIGURACIÓN MPLS Configuración Avanzada
El siguiente comando forza a ser un vecino (neighbor) a un ruteador que no se encuentra directamente conectado:
Router(config)#mpls ldp neighbor 10.20.100.11 targeted
Este comando generalmente es usado cuando se trabaja con aplicaciones de VPN al momento de establecer un MP-BGP
128
MONITOREO MPLS Configuración MPLS
El siguiente comando despliega los parámetros LPD en el ruteador local:
Router#show mpls ldp parameters
MONITOREO MPLS Configuración MPLS
El siguiente comando despliega el estado de MPLS en cada interfaz:
Router#show mpls interfaces
MONITOREO MPLS Configuración MPLS
El siguiente comando despliega todos los neighbors descubiertos:
Router#show mpls ldp discovery
MONITOREO MPLS Configuración LDP
El siguiente comando despliega información sobre los neighbors LDP:
Router#show mpls ldp neighbor [detail]
MONITOREO MPLS Configuración LDP
El siguiente comando despliega la Base de Información de Etiqueta (LIB):
Router#show mpls ldp bindings
MONITOREO MPLS Configuración Conmutación de Etiquetas
El siguiente comando despliega el contenido de la LFIB:
Router#show mpls forwarding-table
MONITOREO MPLS Configuración Conmutación de Etiquetas
El siguiente comando despliega las entradas en la FIB:
Router#show ip cef
Router#show ip cef
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