MPLS e VPN
Referência:
 Slides extraídos do material dos professores Jim Kurose e
Keith Ross relativos ao livro “Redes de Computadores e a
Internet – Uma abordagem top-down”, segunda e terceira
edições
 Alterações nos slides, incluindo sequenciamento, textos,
figuras e novos slides, foram realizadas conforme
necessidade
1
Multiprotocol
label
switching
(MPLS)
Multiprotocol
Label
Switching
(MPLS)
Objetivo inicial: aumentar a velocidade de encaminhamento
IP usando labels de tamanho fixo (em vez de endereço IP)
Mesma idéia do método de circuito virtual (VC)
Mas o datagrama IP ainda mantém o endereço IP!
RFC 3031
L2H
MPLS SHIM
L3H
PAYLOAD
LABEL
COS
S
20 bits
3 bits 1 bit
TTL
8 bits
Multiprotocol
label
switching
(MPLS)
Multiprotocol
Label
Switching
(MPLS)
20 bits
3 bits 1 bit
LABEL
COS
S
8 bits
TTL
Label – Número que identifica o rótulo, ou seja, a FEC que
o pacote pertence
COS – Class of Service. Implementam as políticas de QOS
(queuing , descarte e priorização )
S – Indica o último rótulo de uma pilha.
TTL – É o mesmo campo TTL do IP V4.
Roteadores
MPLS
Roteadores
MPLS
Roteador faz a função de comutador de rótulo
Pacotes encaminhados para interface de saída com base
apenas no valor do rótulo (não inspeciona o endereço IP)
Tabela de encaminhamento MPLS distinta das tabelas de
encaminhamento IP
Protocolo de sinalização necessário para estabelecer o
encaminhamento
RSVP-TE
Encaminhamento é possível por caminhos que o IP
sozinho não pode usar (ex.: roteamento especificado pela
origem, roteamento baseado em QoS)
Uso de MPLS para engenharia de tráfego
Deve coexistir com roteadores unicamente IP
Tabelas de Encaminhamento MPLS
Topologia e Componentes MPLS
CPE
CPE
LSR
LER
REDE MPLS
LSR
LER
Topologia e Componentes MPLS
LER: Label Edge Router
É um nó da rede MPLS que está na borda, fazendo
conexão com outras redes MPLS ou com redes não
MPLS
Fazem a associação dos pacotes com os Labels,
definindo o seu caminho na rede MPLS
Solicitam a criação dos Labels
Labels são inseridos no ingress LER e removidos no
egress LER
Topologia e Componentes MPLS
LSR: Label Switching Router
É um nó da rede MPLS que faz a comutação e
encaminhamento dos pacotes utilizando Labels
Formam o core de uma rede MPLS
Em geral, tratam-se de roteadores IPs ou switches
L3
FEC – Forward Equivalence Class
Classificação e marcação dos pacotes a partir de suas
características de encaminhamento
Definida pelo LER na entrada da rede MPLS
Caminho do pacote MPLS é definido pela FEC a qual
pertence (usa RSVP-TE)
Um label associado para cada FEC existente
Encaminhamento do pacote definido pela LIB (Label
Information Base), composta pelo par FEC-to-Label
LIB define o next-hop e o label do pacote a ser
comutado
Cada LSR possui uma LIB
FEC – Forward Equivalence Class
Exemplos:
Todos os pacotes destinados a um mesmo egress LER
Todos os pacotes com um mesmo COS (Class of
Service)
Todos os pacotes com uma mesma rede de destino.
Exemplo de LIB – Label Information Base
Label de
Entrada
FEC
Label de
Saída
Interface de
Saída
7D
1
1A
3
05
2
2C
3
165
3
21
4
LSP – Label Switched Path
É o formado pelos Labels e LSR no caminho entre fonte e
destino do pacote na rede MPLS
Análogo com um Circuito Virtual para redes IP
Garante os recursos solicitados por uma FEC
São unidirecionais, estabelecidos antes da transmissão
dos dados
LSP – Label Switched Path
CPE
CPE
LSR
LER
REDE MPLS
LSP 2
LSR
LSP 1
LER
LDP – Label Distribution Protocol
Faz o anúncio das associações Label/FEC entre
os LSR que compõem um LSP
Vários protocolos estão especificados
MPLS-LDP  Mapear IP Unicast em Labels
MPLS-RSVP, MPLS-CR-LDP  TE e QOS
MPLS-BGP  Labels externos (VPN)
Funcionamento da rede MPLS
CPE
LSR
CPE
LER
3- FLUXO DE DADOS
REDE MPLS
2- LSP SETUP
LSR
1- LABEL REQUEST
LER
VPN: Virtual Private Networks
Do Wikipedia:
A virtual private network (VPN) is a private communications
network often used by companies or organizations, to
communicate confidentially over a public network.
 Rede sobreposta (overlay), criada sobre a Internet e seus
protocolos, funcionando como um ambiente de rede local
 Serviço que pode ser oferecido pelos ISPs com respectivos
acordos de SLA (Service Level Agreement)
 Aplicações mais comuns:
Acesso doméstico a ambiente corporativo ou institucional
(Extranet)
 Integração remota de escritórios e labs (Wide-Area Intranet)
 Confidencialidade na troca de informações em ambiente de
rede distribuído

16
VPN: Virtual Private Networks (2)
 Diagrama genérico:
C – Customer; CE – Customer Edge; P – Provider; PE – Provider Edge
17
VPN: Tipos
 Se utiliza de túneis e procedimentos de segurança
(autenticação, criptografia) para estabelecer um serviço
overlay
 Análogo a uma rede privada de linhas dedicadas, porém a um
custo menor dado que usa uma infra-estrutura física
compartilhada
 Classificação quanto ao serviço:
VPNs confiáveis (Trusted VPNs) – o cliente confia ao provedor
a confidencialidade de seus dados
 VPNs seguras (Secure VPNs) – túneis criptografados entre as
redes do cliente para garantir a privacidade dos dados
 VPNs híbridas (Hybrid VPNs) – VPN segura sobre um serviço
de VPN (Trusted) do provedor, alguns provedores fornecem a
solução completa
 VPNs móveis (Mobile VPNs) – VPN segura destinada a acesso
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móvel sem fio, funcionalidades para “roaming”

VPN: Tipos (2)
 Classificação quanto à camada de serviço:

VPNs camada 2 – permite conectividade de camada 2 entre os
sites remotos
• Comunicação baseada em endereçamento de camada 2, como
MAC ou Frame Relay DLCI
• Pode ser do tipo ponto-a-ponto (VPWS - Virtual Private
Wire Service) ou multiponto-multiponto (VPLS - Virtual
Private LAN Service)

VPNs camada 3 – conectividade entre os sites remotos
baseada em endereçamento IP (camada 3)
• Podem ser do tipo PE-based (provedor é responsável pelo
encaminhamento) ou CE-based (cliente é responsável pelo
encaminhamento)
19
VPN: Tipos (3)
 VPN L3 PE-based: MPLS, L2TPv3, IPSec, túneis GRE
20
VPN: Tipos (4)
 VPN L3 CE-based: IPSec e túneis GRE
21
VPN: Tecnologias
 Tecnologias para VPN segura:


IPSec – datagrama IP criptografado (para autenticação e/ou
privacidade) mantendo-se informações básicas como IPs
origem e destino
Túneis SSL – estabelecido entre usuários remotos e um Proxy
Web, para autenticação e acesso seguro
• Ex: OpenVPN



PPTP (Point to Point Tunneling Protocol) – RFC 2637,
estabelece sessão PPP através de um túnel GRE (Generic
Routing Encapsulation)
L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) – RFC 2661 e RFC 3931
(L2TPv3), age como protocolo de enlace mas é, de fato, um
protocolo de nível de sessão que usa UDP na porta 1701
VLANs (IEEE 802.1Q)
22
VPN: Tecnologias (2)
 Exemplo típico usando IPSec: suporta apenas
unicast, outros
protocolos de nível 3 devem ser encapsulados em túneis GRE
23
VPN: Tecnologias (3)
 Exemplo usando túnel SSL: apenas para aplicatvos usando
SSL sockets
24
VPN: Tecnologias (4)
 Tecnologias para VPN confiável: MPLS






MPLS (Multi-Protocol Label Switch), RFC 3031, funciona na
chamada “camada 2.5”, emula uma rede de chaveamento de
circuitos sobre uma rede de pacotes ao inserir labels nos
pacotes IPs de acordo com critérios de encaminhamento
Túneis MPLS são estabelecidos via RSVP e podem considerar
requisitos de QoS e acordos de SLA
Restrito ao Sistema Autônomo uma vez que depende do IGP
para seu estabelecimento e funcionamento
VPN L2: qualquer protocolo ponto-a-ponto sobre MPLS (Draft
Martini)
VPN L3: ISP usa MP-BGP (Multiprotocol BGP) para propagar
informações de roteamento do cliente da VPN através do
backbone (RFC 2547bis), MP-BGP não suporta multicast
Solução escalável para o ISP quanto ao número de VPNs
25
VPN: Tecnologias (5)
 Exemplo de VPN MPLS L3: se vale de endereços VPN-IPv4
(8 bytes + end. IP) para permitir ambigüidade de endereços
IPs em múltiplas VPNs (RFC 2547bis)
VRF – VPN Routing ad Forwarding Table
LSP – Label Switched Path
26