Projeto GIGA
MPLS-Multiprocol Label Switching
e
Rerroteamento
Sumário (MPLS)
Introdução
 Conceitos básicos
 Arquitetura MPLS
 Distribuição de Rótulos
Projeto GIGA
2
Introdução
 MPLS – Multiprotocol Label Switching
 Suporta diversos protocolos de nível 3
– IP, IPX, Apple Talk, etc
 Surgiu da necessidade de atender aos requisitos
de aplicações multimídia
 QoS
 Confiabilidade
 Segurança
Projeto GIGA
3
Introdução
 Resultado de um processo evolutivo
 Inicilamente, soluções proprietárias
– The cell switching router – CSR (Toshiba)
– Ipsilon’s IP Switching
– Cisco’s Tag Switching
– IBM’s Aggregate Route-based IP Switching (ARIS)
 Especificado através de RFC’s (RFC-3031)
Projeto GIGA
4
Conceitos Básicos
 Redes orientadas a circuito
 Rede de telefonia pública
 A rota (circuito físico) dos dados (voz) é a mesma
durante a conexão
 Dados chegam em ordem ao destino
 Recursos são reservados nos dispositivos
pertencentes à rota: sendo utilizados ou não
(QoS)
 Sinalização para o estabelecimento do circuito
 Latência de sinalização
 Duração média de uma conexão telefônica: 3 min
Projeto GIGA
5
Conceitos Básicos
 Redes sem conexão
 Redes IP
 Os dados podem chegar fora de ordem ao destino
 A rota dos dados pode mudar durante uma
conexão (fluxo)
 Sem reserva de recursos
 Ausência de latência de sinalização
 Apropriada para fluxos de curta duração
 Classe de serviço: best-effort
Projeto GIGA
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Conceitos Básicos
 Redes baseadas em circuito virtual
 A idéia é introduzir em uma infra-estrutura de
comunicação características de redes sem conexão
e de redes orientadas a circuito
 Materializar as vantagens dos dois esquemas
 Atender ao fenômeno de convergência das
mídias
 Em uma mesma infra-estrutura de comunicação
atender aos requisitos de aplicações multimídia e
tradicionais.
 Frame-Relay, ATM e MPLS
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Objetivo
 Substituir o paradigma do roteamento IP salto a
salto por encaminhamento através da troca de
rótulos
 Obter maior escalabilidade ao simplificar /
eliminar várias operações no roteamento IP
 Prover maior flexibilidade ao gerenciamento de
desempenho e engenharia de tráfego.
Projeto GIGA
8
Objetivo
 Ser utilizado em redes de backbone
 O ATM não chegou até ao usuário final
 Operadores adotaram as tecnologias ATM e
Frame relay no núcleo das redes (backbone)
 Problema: como interoperar IP c/ essas
tecnologias?
– Modelo overlay: mapeamento
– Modelo de integração: fundir camadas 2 e 3
 O MPLS: modelo de integração
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9
Arquitetura MPLS
 Elementos da arquitetura
 LSP (Label Swithed Path): caminho pré-
etabelecido entre dois pontos
– O LSP é sempre unidirecional
 Rótulo (label): número que identifica um LSP
 LSR (Label Switch Router): nome genérico de
um roteador MPLS; usado também para detonar
os roteadores intermediários de um LSP;
realizam a troca de rótulos.
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Arquitetura MPLS
 Funcionamento Geral
FEC: Forwarding Equivalent Class
LIB : Label Information base
Encaminhamento
Rede IP
Classificação
Definição da FEC
LSR
LSR
234
LER de Entrada
678
377
545
LER de Saída
rota
234
377
545
678
LSR
LIB
Domínio MPLS
LSP
Rótulo
Prefixo IP : LSP : rótulo (234)
Projeto GIGA
11
X
Arquitetura MPLS
 Outros elementos da arquitetura
 FEC (Forwarding Equivalente Class): Classe que
representa um conjunto de pacotes que terão o
mesmo tratamento nos LSRs de um LSP
Rótulo
FEC
LSP
 Exemplos de regras: mesmo endereço (prefixo)
destino; endereço destino (prefixo) e ToS; mesma
VPN; tipo de tráfego
 Granuralidade:
– Grossa: vários fluxos; Fina: único fluxo
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12
Arquitetura MPLS
 Outros elementos da arquitetura
 LIB (Label Information Base): tabela de rótulos
 Espaço de endereçamento de rótulos
– Por nó: LSR
– Por interface
Entrada
LIB
Rótulo Interface
de
de
entrada entrada
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Rótulo
de
saída
Interface
de
saída
Arquitetura MPLS
 Formato do cabeçalho do rótulo (shim)
20 bits
3 bits
1 bit
8 bits
rótulo
Exp
S
TTL
Cabeçalho Cabeçalho Cabeçalho
de
MPLS
MPLS
enlace
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Pacote IP
Criação de Rótulos
Controle
 Funcionamento interno
Processo
de
controle
Tabela
de
Roteamento
Associações
FEC / Rótulo
Protocolo
de
distribuição
de
rótulos
Encaminhamento
Pacote não
rotulado
de
entrada
Projeto GIGA
Protocolo
de
roteamento
Anúncio e
recebimento
de
novas rotas
Encaminhamento
de pacotes
rotulados
Tabelas
de
Rótulos
Interfaces
Pacote rotulado de entrada
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Pacote rotulado de saída
Anúncio e
recebimento
de novas
associações
Distribuição de rótulos
 Modos
 Independente: cada LSR toma a iniciativa
 Ordenado: somente os LER’s
Ordenado, sob-demanda
LR
LR
LR
LM
LM
LM
LER
de
entrada
Projeto GIGA
LR (Label Request) - Requisição de rótulo
LM (Label Mapping) - Associação de rótulo
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LER
de
saída
Distribuição de rótulos
 Estabelecimento de LSP’s : FEC
Rótulo
 Estender protocolos de roteamento já existentes
 Estender protocolos de sinalização já existentes
– RSVP: reserva de recursos
 Criar novos protocolos
– LDP (Label Distribution Protocol): rotas dos
protocolos de roteamento
– CR-LDP (Constraint-based routing LDP):
roteamento explícito
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Sumário (Rerroteamento)
Introdução
 Visão geral
 Arquitetura de Rerroteamento Pró-ativo
 Funcionamento da Arquitetura
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Introdução - Rerroteamento
 Abordagem reativa - tradicional
• Após a ocorrência da falha
• Latência – degrada as aplicações
 Abordagem pró-ativa
• Tendência de falhas de QoS
• Antecipa todas as operações possíveis
• Redução da latência
• Elimina/minimiza falhas de QoS
Projeto GIGA
19
Introdução
Rerroteamento Pró-ativo - Pleno e Parcial
Parcial com agentes móveis
 Problemas
•Vantagens
• Deslocamento agentes
–Maior flexibilidade
• Mudança trecho crítico
–Independência protocolo
de roteamento
• Escalabilidade
Área de busca
Último nó do
trecho crítico
Trecho crítico
LER
de
entrada
Projeto GIGA
Primeiro nó do
trecho crtico
20
LER
de
saída
Visão Geral
Cliente
ServiMídia
Gerente
MOR
2
LER
de
Entrada
4
LER
de
Saída
LSP
3
1
Servidor
de
Mídias
Servidor
de
Mídias Gerente de Domínio
de Desempenho
Projeto GIGA
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Estação
Cliente
Componentes da Arquitetura
 AgenteNóEntrada (ANE)
• Gerenciamento de rerroteamento – int. externa
• Fixo – escalabilidade
• Disparo do agente ARA
 AgenteNóIntermediário (ANI)
• Identifica circuito virtual
• Monitora estados locais
 AgenteRotaAlternativa (ARA)
• Identifica e monitora trechos alternativos
• Redireciona fluxo
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Funcionamento da Arquitetura
 Fases do processo de rerroteamento
Fases
IA:
Instalação dos Agentes
MCV: Monitoração do Circuito Virtual
DTA: Descoberta de Trechos Alternativos
MTA: Monitoração dos Trechos Alternativos
MR: Mudança de Rota
MCV
IA
DTA
MTA
MR
Tempo
Início da
monitoração
do fluxo
Tempo de execução da
função de disparo
Projeto GIGA
Solicitação
externa de
rerroteamento.
23
Fim do fluxo
Funcionamento da Arquitetura
Fases IA e MCV
 Instalação dos Agentes – fase IA
 Monitoração do Circuito Virtual – fase MCV
A
15
14
ARA
13
ANE
B
12
1
ANI
ANI
2
3
Primeiro nó do Trecho
Último nó do trecho
Crítico
Crítico
Trecho Crítico
ARA
11
4
ANI
D
C
10
5
ANI
F
E
9
6
ANI
8
ANI
7
Nó de Saída
Nó de Entrada
Nós intermediários
ARA: Agente Rota Alternativa, ANE: AgenteNóEntrada, ANI: AgenteNóIntermediário
Projeto GIGA
24
Funcionamento da Arquitetura
Fase DTA
 Descoberta Trechos Alternativos – fase DTA
G
H
2
ARA
ARA
3
1
A
B
ARA
D
C
ARA
F
E
ANE
ANI
ANI
ANI
ANI
3'
ARA
Nó de Entrada
I
1'
ARA - Agente Rota Alternativa
ANE - AgenteNóEntrada
ANI - AgenteNóIntermediário
Projeto GIGA
ARA
25
Nó de Saída
4'
2'
ANI
Funcionamento da Arquitetura
Fase MTA
 Monitoração Trechos Alternativos – fase MTA
G
ANE
B
ARA
ARA
3
A
H
2
ARA
1
D
C
ANI
ANI
ARA
9
ANI
F
E
ANI
ANI
2'
1'
ARA - Agente Rota Alternativa
ANE - AgenteNóEntrada
ANI - AgenteNóIntermediário
Projeto GIGA
Nó de Saída
I
Nó de Entrada
ARA
26
Funcionamento da Arquitetura
Fase MR - antecipada
 Mudança de Rota (Antecipada) – fase MR
G
H
ARA
ARA
1
A
ANE
B
2
ARA
D
C
ANI
ANI
9
ANI
Solicitação externa de
Nó de Entrada rerroteamento
I
ARA - Agente Rota Alternativa
ANE - AgenteNóEntrada
ANI - AgenteNóIntermediário
Projeto GIGA
ARA
27
ARA
F
E
ANI
ANI
Nó de Saída
Funcionamento da Arquitetura
Fase MR – sob-demanda
 Mudança de rota (sob demanda) – fase MR
4
G
H
ARA
ARA
Solicitação externa de
rerroteamento
A
B
ANE
3
5
2
C
ARA
D
6
ARA
ANI
ANI
ANI
F
E
ANI
ANI
1
I
Nó de Entrada
ARA - Agente Rota Alternativa
ANE - AgenteNóEntrada
ANI - AgenteNóIntermediário
Projeto GIGA
ARA
28
Nó de Saída
Tempo mínimo p/ rerroteamento (Tmr)
Tempo de chaveamneto (Tcv)
Tempo de execução da
função de disparo
Fases
IA:
Instalação dos Agentes
MCV: Monitoração do Circuito Virtual
DTA: Descoberta de Trechos Alternativos
MTA: Monitoração dos Trechos Alternativos
MR: Mudança de Rota
MCV
IA
Solicitação
externa de
rerroteamento.
DTA
Tempo de uma msg de
estado
MTA
MR
Tempo
Tcv
Tmr
Início da
monitoração
do fluxo
Projeto GIGA
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Fim do fluxo
Rerroteamento: Preocupações
 Muitas camadas de processamento
 Principais latências: infra-estrutura de
mobilidade µcode e interpretador Pearl
Agentes
de
rerroteamento
Mcode
Pearl
Máquina Virtual Java
Sistema Operacional
Hardware
Projeto GIGA
30
O rerroteamento e o projeto Giga
 Também possui muitas camadas
Administradores
Módulos
LDAP
Usuários
Servidor HTTP/S
Aplicações
Módulos
Aglets ou
MuCode
Agente SNMP
(Jasmin)
Agentes móveis
Scripts
Engine de execução (e.g. PHP)
Repositório de
políticas
Páginas Web
Web Services
Daemon de execução do peer
Módulos de comunicação com a infra-estrutura óptica
Projeto GIGA
31
Módulos
JXTA
Peer adjacentes
FIM
www.nce.ufrj.br/labnet/projetogiga
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