Redes Metro Ethernet
Redes Metro-ethernet
• Basicamente:
– O conceito denominado “Metro-ethernet” é a
aplicação da tecnologia Ethernet para o fornecimento
de serviços em redes públicas.
• Mas antes, vale a pena “revisar” dois conceitos
importantes para entender as redes Metro-ethernet:
–
–
O conceito de Classe de serviço em redes Ethernet: o protocolo
802.1P
O conceito de VLANs- redes virtuais: o protocolo 802.1Q
Os protocolos 802.1Q e 802.1P
• Permitem a criação e manutenção de “redes virtuais” e o
estabelecimento de um padrão de CoS
• Podemos fazer uma analogia com PVCs ATM:
–
–
dentro de um mesmo acesso físico, vários “canais” de
comunicação separados podem ser criados
esses canais virtuais compartilham esse meio físico mas são
logicamente distintos
Os protocolos 802.1Q e 802.1P
• Como é implementada essa separação?
–
–
–
–
A norma 802.1Q modifica o frame Ethernet padrão pela adição
de quatro bytes
Esses 4 bytes identificam uma particular “rede virtual”
Uma switch que suporta o protocolo pode então identificar a qual
rede virtual um particular frame pertence.
Uma parte – 3 bits – desses quatro bytes adicionais é utilizada
para atribuir uma escala de prioridade ao frame. Os detalhes
operacionais desses três bits são definidos na norma 802.1P
• Importante:
–
–
O frame 802.1Q contém o campo 802.1P
Assim, é necessário que uma rede suporte 802.1Q para que se
possa utilizar as funcionalidades do protocolo 802.1P
Os protocolos 802.1Q e 802.1P
Fonte: http://www.convergedigest.com
Os protocolos 802.1Q e 802.1P
• Primeiros dois bytes (TPI) identificam o frame
Ethernet como um frame 802.1Q. Esses bytes
nunca mudam.
• Segundo grupo de bytes (TAG) contém 3
campos:
– campo 802.1P – define prioridade
– campo CFI – Canonical Format Indicator – bit usado para
compatibilidade entre redes Ethernet e Token ring. Tem
sempre o valor zero (0) para switches Ethernet.
– Campo VID – Identificador de VLAN: com 12 bits, permite
identificar até 4096 VLANs distintas. Para redes corporativas,
esse número não representa um problema, mas para redes
metropolitanas públicas, sim (4096 é um nro pequeno demais
para redes públicas)
Fonte: http://www.convergedigest.com
O protocolo 802.1Q permite:
• Trunking: o tráfego de várias VLANs compartilham o
mesmo meio físico
• Tunneling: várias VLANs (um “trunk”) podem ser
“envelopadas” dentro de outra VLAN
VLAN 30
VLAN 40
O protocolo 802.1P: CoS versus QoS
• QoS:
– envolve garantia que a todos os elementos de rede vão
tratar o tráfego de acordo com requisitos específicos
(delay, jitter, etc).
– Para isso ser possível, é necessário implementar algum
procedimento de reserva de recurso
– Elementos de rede podem recusar determinadas
conexões se não há recursos disponíveis.
• CoS
– marcação de frame com nível de prioridade
– não há reserva de recurso: para funcionar rede tem que
ter capacidade “disponível”
– possibilita que switches decidam prioridade frame a frame
Fonte: http://www.convergedigest.com
O protocolo 802.1P
• 802.1P define uma estratégia de CoS.
• A switch pode, de acordo com o estabelecido no campo
de prioridade, decidir qual pacote será transmitido antes.
Fonte: http://www.convergedigest.com
Classe e Qualidade de Serviço
• A norma não estabelece valores específicos
para os bits de prioridade, mas recomenda um
padrão a ser seguido:
Campo
prioridade
7
Serviço
Serviços críticos de rede (OSPF)
6-5
Voz, vídeo
4-1
Streaming, aplicações críticas (ERP)
0
Melhor esforço (default)
Voltando ao assunto redes Metro-ethernet
• Desde a década de 70, a tecnologia Ethernet tem
evoluído com uma força indiscutível (a mesma frase do
início da aula sobre Gigabit......)
• Uma vez que a tecnologia permitiu a implementação de
infra-estruturas de comunicação baratas, flexíveis, e
largamente padronizadas, acabou-se por estender o
conceito das redes Ethernet para as redes
metropolitanas.
• Para isso, o padrão Ethernet teve que ser redefinido
como um “serviço” e por atributos de qualidade como os
outros produtos de redes WAN.
A mesma tecnologia, apenas utilizada de outra maneira
Fonte: Metroethernet Forum
As redes Metro-ethernet
• Os atributos de serviço definem as capacidades e
características de um serviço
–
–
–
–
–
–
interface física
perfis de utilização de banda
desempenho do serviço
multiplexação
formatos dos frames
etc.. ….
Os atributos de serviço definem as características
importantes para a entrega ao cliente
Fonte: Metroethernet Forum
Benefícios do uso de Ethernet
• Facilidade de uso
–
–
Amplamente conhecida e disponível
Sistemas de gerenciamento e de manutenção de rede
conhecidos
• Custo benefício favorável
–
–
Economia de escala barateou muito os custos das interfaces
Pode-se comprar apenas o que se vai usar
• Flexibilidade
–
Uma mesma interface física pode conectar vários serviços
(VLANs)
– Internet, VPN, Extranet, rede de serviço de storage remoto
–
Banda pode ser incrementada facilmente
Fonte: Metroethernet Forum
Os serviços tradicionais
•
•
•
As faixas de banda são inflexíveis
Aumentar a banda de um serviço não
Ethernet requer:
– A contratação de um novo “serviço”
– T1T3, FRATM
– Novo hardware
– Novas interfaces ou
equipamentos
– Novo provisionamento
– Protocolos e tecnologias
diferentes
Geralmente
– Compra-se mais banda do que é
necessário pois os “pulos” são
grandes
Fonte: Metroethernet Forum
As tecnologias tradicionais “impõem”
incrementos fixos
OC-48
POS
OC-12
OC-3
ATM
T3
T1
Frame Relay
1.5M
45M
155M
622M
2.4G
Os serviços tradicionais
• Aumentar a banda de um
serviço Ethernet:
–
–
Requer apenas provisionamento
(configuração de parâmetros de
serviço)
Pode-se alocar apenas a banda
requerida
• Pode-se usar o mesmo
protocolo para LAN e MAN
• Menor custo
–
–
Custo 25-40% menor que TDM,
Frame Relay e ATM
Custo 10 vezes menor que
interfaces SONET
Ethernet fornece uma extensa
faixa de capacidade usando a
mesma tecnologia
OC-48
1GbE
POS
OC-12
OC-3
10/100MbE
ATM
T3
T1
Ethernet
Frame Relay
1.5M
45M
155M
622M
Fonte: Network Strategy Partners, LLC e MetroEthernet Forum
2.4G
O MetroEthernet Forum
• Associação de empresas que definiu
1. O modelo de serviço Ethernet metropolitano
– Ethernet Services Model – ESM
2. As especificações dos serviços Ethernet: Ethernet
Services Definition - ESD
– “Linha Ethernet” - E-Line
– “Rede Ethernet” – E-LAN
3. Os mecanismos de gerência de tráfego
– Ethernet Traffic Management - ETM
Fonte: Network Strategy Partners, LLC e MetroEthernet Forum
O MetroEthernet Forum
• Relacionamento entre as normas
Ethernet Service
Definitions
(ESD)
MEF 1 - Ethernet
Service Model (ESM)
(Ratified Sept. 2003)
Fonte: MetroEthernet Forum
Ethernet Traffic
Management (ETM)
O modelo de serviço - ESM
• Definida em Setembro 2003
– Especificação técnica MEF 1
• Define os blocos básicos (building blocks) para a
criação de serviços
• Esses blocos são atributos e parâmetros que
especificam:
– Interface de rede – UNI – User Network Interface
– Circuito virtual Ethernet – EVC – Ethernet Virtual
Circuit
Fonte: MetroEthernet Forum
O modelo de serviço básico – MEF 1
•
•
O equipamento do cliente (Customer
Equipment- CE) faz a conexão com a UNI
O CE pode ser
–
–
•
CE
UNI
A interface UNI (User Network Interface)
–
–
•
um roteador
Um equipamento (switch) que suporta IEEE
802.1Q
Suporta o padrão IEEE 802.3 Ethernet
(camadas física e MAC)
10Mbps, 100Mbps, 1Gbps ou 10Gbps
A rede metropolitana Metro Ethernet Network
(MEN)
–
Pode usar diferentes tecnologias de
transporte
– SONET/SDH, WDM, RPR, MAC-in-MAC, Q-inQ, MPLS
Fonte: MetroEthernet Forum
Metro
Ethernet
Network
(MEN)
CE
UNI
CE
O modelo de serviço básico – MEF 1
•
•
O circuito virtual Ethernet – EVC: é a associação de duas ou mais
UNIs
– ajudam a visualizar as conexões Ethernet
– “equivalentes” aos PVCs FR ou ATM
A norma definiu dois tipos de EVCs
– Ponto-a-ponto
– Multiponto
EVC multiponto
EVC ponto a ponto
MEN
UNI
MEN
UNI
Fonte: MetroEthernet Forum
Serviços Ethernet:
Ethernet Services Definition - ESD
• Baseados nos blocos (EVCs e UNIs), o
Forum definiu dois tipos básicos de
serviço:
– Serviço Ethernet Line (E-Line)
–provê conexão ponto a ponto
– Serviço Ethernet LAN (E-LAN)
–provê conectividade multiponto
Fonte: MetroEthernet Forum
Os serviços Ethernet
EVC ponto a
ponto
• O serviço E-Line é usado
para criar:
–
–
–
Serviços de linhas
privadas
Acesso à Internet
VPNs ponto-a-ponto
• O serviço E-LAN é usado
para criar
–
–
VPNs multiponto
Serviço “LAN transparent”
CE
UNI
MEN
CE
UNI
Serviço E-Line
EVC multiponto
UNI
UNI CE
CE
MEN
CE UNI
UNI CE
Serviço E-LAN
Fonte: MetroEthernet Forum
Os serviços Ethernet
• Ethernet Virtual Private Line
–
–
Suporta multiplexação de serviços na mesma UNI (mais de um
serviço por UNI)
VPN ponto a ponto para interconexão de sites
EVCs ponto a
ponto
Ethernet
UNI
PVCs FR
FR
UNI
UNI
FR
UNI
CE
MEN
CE
CE
Ethernet
UNI
Serviço de linha privativa
usando E-lines
Fonte: MetroEthernet Forum
FR CPE
FR CPE
MEN
FR
CPE
FR
UNI
Serviços Frame Relay
equivalentes
Os serviços Ethernet
• Ethernet Private Line
–
Conexões ponto a ponto através de UNIs dedicadas
Circuitos TDM
dedicados
Storage SP
EVCs ponto a ponto
com banda dedicada
Ethernet
UNI
Ethernet
UNI
CE
Ethernet
UNI
OC-3
DS1
CE
MEN
Ethernet
UNI
Storage SP
CE
MEN
CE
ISP
POP
Internet
Linhas dedicadas usando
serviço E-line
Fonte: MetroEthernet Forum
CE
ISP
POP
DS3
OC-3
Linhas dedicadas
tradicionais
CE
Internet
Os serviços Ethernet
• Serviço de LAN transparente
–
–
Serviço LAN transparente
VLANs
Sales
Customer Service
Engineering
Conectividade “intra-company”
transparência completa dos
protocolos de controle
• Novas VLANs podem ser
adicionadas nas redes do
cliente sem intervenção do
provedor
UNI 1
Multipoint-toMultipoint EVC
UNI
2
MEN
VLANs
Sales
Customer Service
UNI 4
VLANs
Sales
Fonte: MetroEthernet Forum
UNI VLANs
3 Engineering
Um exemplo brasileiro
Fonte: MetroEthernet Forum