1ra semana 1ra sesion insuficiencia respiratoria aguda - dr. acosta
Arquitectura Redes Mpls 1ra Parte
Transcript of Arquitectura Redes Mpls 1ra Parte
1
ARQUITECTURA DE REDES MPLS
MULTI-PROTOCOL LABEL
SWITCHING
2
ARQUITECTURA DE REDES MPLS
ANDRÉS ALMEIDA ARCOSINGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES EPNCCNP® “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)
Datos del Instructor
3
ARQUITECTURA DE REDES MPLS
Capacitación en Cursos de MPLS (400 Horas aprox.)
Datos del Instructor
Corporacion Nacional de Telecomunicaciones CNTCore IP/MPLS Network Engineer Responsable O&M Plataformas IP/MPLS a Nivel Nacional
4
ARQUITECTURA DE REDES MPLS
5
AGENDA
6
PROTOCOLO IP IP
Primer protocolo definido y usado Protocolo para la Internet Global
trabajando
… pero tiene desventajas
8
Multi-Protocol Label Switching (MPLS)
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
DestinoDestino RutaRuta
200.15.16.0200.15.16.0 Directo Directo
200.1.2.0200.1.2.0 200.15.16.3200.15.16.3
Defecto Defecto 200.15.16.4200.15.16.4
Host AHost A
DestinoDestino RutaRuta
200.15.16.0200.15.16.0 Directo Directo
201.8.9.0201.8.9.0 DirectoDirecto
200.1.2.0200.1.2.0 200.15.16.3200.15.16.3
Router 2Router 2
201.10.11.0201.10.11.0 201.8.9.8201.8.9.8
200.1.2.1
200.15.16.3
200.15.16.4201.8.9.4
201.8.9.8
200.15.16.30
201.10.11.3
201.10.11.20
DestinoDestino RutaRuta
201.8.9.0201.8.9.0 Directo Directo
201.10.11.0201.10.11.0 DirectoDirecto
200.1.2.0200.1.2.0 201.8.9.4201.8.9.4
Router 3Router 3
200.15.16.0200.15.16.0 201.8.9.4201.8.9.4
DestinoDestino RutaRuta
200.1.2.0200.1.2.0 Directo Directo
200.15.16.0200.15.16.0 DirectoDirecto
201.8.9.0201.8.9.0 200.15.16.4200.15.16.4
Router 1Router 1
201.10.11.0201.10.11.0 200.15.16.4200.15.16.4
Red 1200.1.2.0
Red 2200.15.16.0
Red 3201.8.9.0
Red 4201.10.11.0
Host BHost B
Host B Datos
Host B Datos Host B Datos
Host B Datos
Host B Datos
Host B Datos
Todoes por
Software
Basado en elanálisis de lacabecera del
paquete y del resultado deejecutar un
algoritmo deenrutamiento.
Basado en elanálisis de lacabecera del
paquete y del resultado deejecutar un
algoritmo deenrutamiento.
En cada nodo
se repite
el cálcul
o
Internet está imposibilitado en ofrecer diferentes niveles de servicios para las diferentes aplicaciones.
Crecimiento exponencial de los usuarios y del volumen de tráfico agrega más complejidad.
Es necesario introducir cambios tecnológicos fundamentales en la Internet.
Plataforma de enrutamiento basado en software.
¿¿Para qué??
Compatible
Crecimiento
Transporte
Cast
Camino más corto en Internet
Camino más corto en Internet
Camino más corto
en MPLS
Camino más corto en MPLS C
amin
o m
ás c
ort
o
en M
PL
S
MPLS busca el camino más OPTIMO:Traffic Engineering-TE
MPLS busca el camino más OPTIMO:Traffic Engineering-TE
¿¿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.
Especifica mecanismos para gestionar los flujos de tráfico de diversa granularidad.
Mantiene independiente los protocolos de la capa 2 y 3
Utiliza los protocolos de reserva de recursos RSVP y de enrutamiento OSPF.
CARACTERISITICAS
MPLS no reemplaza el enrutamiento IP
Soporta ATM, Frame-Relay y Ethernet
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.
INTRODUCCIINTRODUCCIÓN ÓN A MPLSA MPLS
MPLSMPLS es una tecnología emergente encaminada a superar los retos actuales que plantea el envío de paquetes IP. Fue
desarrollado por el IETFIETF (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 OSIOSI, gracias a esto puede juntar las características de las
dos capas haciendo uso de la velocidad del forwarding y del control del routing.
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
Conceptos Básicos MPLS
10.1.1.110.1.1.1
L=25L=23
Conmutación de EtiquetasL=25 a L=23
Revisión de enrutamiento y asignación de etiquetas10.0.0.0/8 –> L=25
Retiro de etiqueta y revisión de enrutamiento L=23
Conceptos Básicos MPLS
MPLS vs. IP sobre ATM
10.1.1.1L=25L=23L=1710.1.1.1 10.1.1.1L=25L=23L=1710.1.1.1
Dispositivos de Capa 2 corren un protocolo de enrutamiento de Capa 3 y establecen circuitos virtuales dinámicamente basados en la información de Capa 3
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
MPLS vs. IP sobre ATM
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
Conceptos Básicos MPLS
Arquitectura MPLS
Informacion del Control Plane es enviada al Data Plane
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
Conceptos Básicos MPLS
Arquitectura MPLS
OSPF: 10.0.0.0/8 OSPF
LDP
Control Plane
LDP: 10.0.0.0/8Etiqueta 17
LFIB24 17
Data PlanePaquete Etiquetado
Etiqueta 24Paquete Etiquetado
Etiqueta 17
OSPF: 10.0.0.0/8
LDP: 10.0.0.0/8Etiqueta 24
OSPF: 10.0.0.0/8 OSPF
LDP
Control Plane
LDP: 10.0.0.0/8Etiqueta 17
LFIB24 17
Data PlanePaquete Etiquetado
Etiqueta 24Paquete Etiquetado
Etiqueta 17
OSPF: 10.0.0.0/8
LDP: 10.0.0.0/8Etiqueta 24
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
Conceptos Básicos MPLS
Arquitectura MPLS
27
►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 porel 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 DSCP (nivel de prioridad del paquete IP)
►Valor del campo Etiqueta de Flujo en IPv6
FEC FORWARD EQUIVALENTE CLASS
Datos IPCab. IP
Datos IPCab. IP
LSR Ingress LSR Egress
LSR LSR
LSR
20 Datos IPCab. IP
1
Datos I
P
Cab.
IP
12
Datos IP
Cab. IPDat
os IP
Cab. I
P
Datos IP
Cab. IP
7Datos IP
Cab. IP
43Datos IP
Cab.
IP
FEC: Grupo de paquetes que tienen el mismo destino
FEC FORWARD EQUIVALENTE CLASS
DatosCab. IP
MPLS
Hace el análisis de la cabecera. Asigna etiqueta
Datos
Cab. IP
Etiq. A
Datos
Cab. IP
Etiq. B
Datos
Cab. IP
Etiq. C
DatosCab. IP
Todo es porHardware
Sólo se analiza la etiqueta
LSP
Sólo se analiza la etiqueta
Datos
Cab. IP
Datos
Cab. IP
Datos
Cab. IP
Dat
os
Cab.
IP
FEC
Un conjuntode paquetes se envían por un mismo camino-
LSP
El envío MPLS (MPLS Forwarding) es en basedel análisis de las etiquetas y su reemplazo.
La asignación de un paquete a un FEC esdeterminado 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.
MIE
Arquitectura: Etiquetas
Tiene significado local FEC: Forward Equivalent Class
Clase equivalente de envíoConjunto de paquetesMismos requerimientos para su transporteMismo camino a través de una redPueden 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.
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)
Etiquetas y Stack de Etiquetas MPLS
Etiquetas MPLS
¿¿DÓNDE OPERA??
Opera entre la capa de enlace de datos y la capa de red del modelo OSI
Modelo OSIModelo OSI
MPLS
Físico
Enlace dedatos
MPLS
SINTETIZANDO MPLS
Red
Transporte
Sesión
Presentación
Aplicación
Físico
Enlace dedatos
Red
Transporte
Sesión
Presentación
Aplicación
MPLSCapa 2.5
MPLS no reemplaza el enrutamiento IPMPLS no reemplaza el enrutamiento IP
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:
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
ETIQUETAS MPLS: Funcionamiento
Cabecera de Trama Cabecera IP Carga (Payload)
Cabecera de Trama Etiqueta Cabecera IP Carga (Payload)
Capa 2 Capa 3
Capa 2 Capa 3Capa 2 1/2
Revisión de enrutamiento y Asignación de etiqueta
Cabecera de Trama Cabecera IP Carga (Payload)
Cabecera de Trama Etiqueta Cabecera IP Carga (Payload)
Capa 2 Capa 3
Capa 2 Capa 3Capa 2 1/2
Revisión de enrutamiento y Asignación de etiqueta
Etiquetas MPLS
Las etiquetas MPLS identifican a la FEC asociada a cada paquete
Etiqueta MPLS genérica:
CabeceraMPLS
CabeceraIP
DatosIP
En general, el formato exacto de una etiquetadepende de la tecnología de enlace de la capa 2.
EtiquetaMPLS
EXP S TTL
20bits 3bits 1bits 8bits
MPLS Shimheader
Formato de la Etiqueta MPLSFormato de la Etiqueta MPLS
20 Bits para la etiqueta la cual se intercambia en cada LSLS
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 TTLTTL de las
redes IP
EtiquetaMPLS
EXP S TTL
20bits 3bits 1bits 8bits
MPLS Shimheader
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.
Formato de la Etiqueta MPLSFormato de la Etiqueta MPLS
Etiquetando.
TTL: Time-to-liveS: Bit de Stack
Para poder apilar etiquetas de forma jerárquica
Exp: ExperimentalIdentificar 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
Red MPLS
1
2
1 2
3
1
23
4
1
2 3
4 1
2 3
1
2 3
Dato IP CabecIP
TTL = a
a – 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, No se envía el paquete IP etiquetado Se descarta simplemente o se envía a la capa 3 para generar ICMP
j – 1 > 0, Se actualiza el campo TTL de IP y el paquete IP es enviado según la capa 3
Etiqueta
TTL = j
Dato IP CabecIP
TTL = a
Dato IP CabecIP
TTL = j-1
Etiqueta
TTL = a
Dato IP CabecIP
TTL = aEs copiadoen el campo
TTL de MPLS
STACK
Ejemplo: Bit de Stack
EXPEtiqueta MPLS TTLS EXPEtiqueta MPLS TTLS
CABECERA(S) MPLS
Opciones-relleno
Ver HLEN Tipo Serv. Longitud total
Identificador Desplaz de frag. Indic
TTL Protocolo Suma de chequeo
Dirección de origen
Dirección de destino
Carga útil
0 4 8 16 19 3140
byt
es
max
20 b
ytes
DS Etiqueta de flujo
Dirección de origen
40 b
ytes
Ver
Longitud de carga útil Límite saltoCabe.sigte
Dirección de destino
PDU de la capa superior
Cabecera opcionales
Dirección de origen
Opc
iona
l
0 4 8 16 19 31
Cabe
cera
EXPEtiqueta MPLS TTLS EXPEtiqueta MPLS TTLS
EXPEtiqueta MPLS TTLS EXPEtiqueta MPLS TTLS
CabeceraMPLS
CabeceraMPLS
Lab
elS
tack
ing S=0
S=0
S=1
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
Frame Relay / ATM
VPN MPLS
VPN IPSEC
MPLSMPLS
InternetInternet
WAN Topologies
Video
Internet
Datos
Voz
Video
Datos
Voz
Internet
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
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
Unicast 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
Multicast IP Routing
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
APLICACIONES MPLS
MPLS 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.
TE
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
Calidad de Servicio QoS
Voz y Video
InternetDatos
APLICACIONES MPLS
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:
La etiqueta 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
El FEC es igual a la red de destino VPN
APLICACIONES MPLS
Redes Privadas Virtuales VPNs
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)
APLICACIONES MPLS
Interacción entre las Aplicaciones MPLS
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.
Label Switch Path, LSP►Trayecto definido con QoS entre dos puntos extremos dentro de la red MPLS.
►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.
ESCENARIO DE UNA RED MPLS
REDMPLS
REDLAN RED
LAN
Router IP
EdgeLSR
EdgeLSR
LSR LSR
LSR LSR
IP
IP
IP Etiqueta
IP
Introduce (push)Etiqueta
LSP
QoS en la Red MPLS
AnalizaEtiqueta
AnalizaEtiqueta
AnalizaEtiqueta
AnalizaEtiqueta
Extrae (pop)
Etiqueta
Los Ruteadores de Conmutación de Etiquetas (LSRs- Label 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)
LSRS Y 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
Arquitectura de los Edge LSRs
Conceptos Básicos MPLS
Arquitectura de los Edge LSRs
Envío y control en el nodo MPLSEnvío y control en el nodo MPLS
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
Conceptos Básicos MPLS
Arquitectura de los Edge LSRs
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
Stack de Etiquetas MPLS
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
Etiquetas y Stack de Etiquetas MPLS
MPLS Forwarding
MPLS Domain
10.1.1.1 10.1.1.110.1.1.1 10.1.1.123 25
IP Loopkup10.0.0.0/8 label 23
IP Loopkup
10.0.0.0/8 label 25
LFIBLabel 28 label 23
LFIBLabel 23 label 25
LFIBLabel 25 pop
IP Loopkup
10.0.0.0/8 Next hop
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.
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
ASIGNACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE ETIQUETAS
Propagación de Etiquetas en la Red
En la Arquitectura MPLS, la decisión de asociaruna etiqueta particular L a un FEC F es realizado por el LSR DOWNSTREAM.
LSR LSR LSRLSR
Upstream Downstream
Asocia unaetiqueta La un FEC F
Distribuciónde etiquetas
Distribuciónde etiquetas
Distribuciónde etiquetas
La distribución estábasada en atributos.
Existe unrango deetiquetas
Ejemplo de intercambio de etiquetasEjemplo de intercambio de etiquetas
Distribución de etiquetas bajo demanda downstream:
La Arquitectura MPLS permite a un LSR que requiera explícitamente una etiqueta relacionada conun FEC en particular.
Distribución de etiquetas no solicitada downstream:
La Arquitectura MPLS permite a un LSR distribuiruna etiqueta a otro LSR que no lo requiera explícitamente.
Ambas técnicas pueden ser usadasen una misma red y al mismo tiempo
PRINCIPIO DE CONMUTACION EN MPLS
REDMPLS
REDLAN RED
LAN
Router IP
EdgeLSR
EdgeLSR
LSR LSR
LSR LSR
1
2
1 2
3
1
23
4
1
2 3
4 1
2 3
1
2 3
FEC Interfaz Etiqueta de salida de salida
a 2 70 b 2 23
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida
1 70 3 34 1 23 4 80
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida
1 80 2 71
Interfaz Etiqueta Interfaz Etiqueta de entrada de entrada de salida de salida
2 34 4 17 3 71 4 77
IP IP
IP70
IP34
IP17
IP
IP
IPIP
23
IP 80
IP77
IP71
Las etiquetas tienen significadolocal; no tiene significado global
swap
LSP (Label Switched Path)
Son las rutas que se establecen dentro de una red MPLS
Se forman desde el destino hacia el origen
1. El origen (LSR entrada o interno) inicia cadena de mensajes de petición de etiquetas para crear un LSP
2. El destino (LSR interno o LSR salida) responde con mensajes de asociación de etiquetas creando el LSP
3. Se va formando el LSP hasta el origen
Un LSP (Label-Switched Path) es una secuencia de LSRs que re-envían 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
LSP
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
Asignación y Distribución de Etiquetas
Construcción de LSPs
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
(MPLS-RSVP,MPLS-BGP,...) Protocolos nuevos (MPLS-LDP, MPLS-CR-
LDP,...)
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
REDMPLS
EdgeLSR
EdgeLSR
LSR LSR
LSR LSR
EdgeLSR
EdgeLSR
Red delCliente
Red delCliente
Red delCliente
Red delCliente
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 viernes
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
Penultimate Hop Popping (PHP)
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
Asignación 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
Distribución y Anuncio de Etiquetas
Los paquetes IP que se transmiten son etiquetados únicamente en el tramo donde las etiquetas ya han sido asignadas
Asignación y Distribución de Etiquetas
Propagación Inicial de los paquetes
Cada LSR eventualmente asignará una etiqueta para cada destino
Asignación y Distribución de Etiquetas
Asignación Adicional 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
Recepción de Anuncios de Etiquetas
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
Ingreso de información en LFIB
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
Asignación y Distribución de Etiquetas
Propagación total de paquetes
Convergencia marte
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
Falla de un Enlace
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
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
Convergencia después de la falla
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
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Standard IP Switching Overview
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CEF Switching Overview
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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:
Router(config)#mpls label protocol ldp A nivel de interfaz:
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 específica que identifica al ruteador es el siguiente:
Router(config)#mpls ldp router-id [interface]
Generalmente se debe escoger la interfaz de loopback que identificará al ruteador dentro de la nube MPLS:
Router(config)#mpls ldp router-id loopback 0
Este comando viene deshabilitado por default
CONFIGURACIÓN MPLS
Configuración Básica
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 advertise-labels [for prefix-access-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
CONFIGURACIÓN MPLS
Configuración Avanzada
Ejemplo sin deshabilitar la propagación TTL
CONFIGURACIÓN MPLS
Configuración Avanzada
Ejemplo deshabilitando la propagación TTL
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
CONFIGURACIÓN MPLS
Configuración Avanzada
128
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 MPLS
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 LDP
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
MONITOREO MPLS
Configuración Conmutación de Etiquetas
Router#show ip cef