Universidad de Colima FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

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1 Universidad de Colima FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA ANÁLISIS Y PROPUESTA DE UN ESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS) PARA LA RED DE LA UNIVERSIDAD DE COLIMA TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE: MAESTRO EN COMPUTACIÓN PRESENTA: ARTURO TORRES GUTIÉRREZ ASESOR: M.C. LEONEL SORIANO EQUIGUA COQUIMATLÁN, COLIMA. SEPTIEMBRE DEL 2003.

2 UNIVERSIDAD DE COLIMA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA EXPEDIENTE/584 NO. CTA TORRES GUTIERREZ ARTURO DOMICILIO: FELIPE VENTURA BALTAZAR NO. 120 COL. COLINAS DEL CARMEN LOCALIDAD: VILLA DE ALVAREZ, COL TELEFONO: Informo a Usted, que ha sido aprobado como tema de tesis para obtener el grado de MAESTRO EN COMPUTACIÓN. El solicitado por Usted bajo el título "ANÁLISIS Y PROPUESTA DE UN ESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS) PARA LA RED DE LA UNIVERSIDAD DE COLIMA" Desarrollado bajo los siguientes puntos: I. INTRODUCCIÓN II. ARQUITECTURAS DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS) III. ANÁLISIS DE LAS PRESTACIONES DE (QoS) DEL EQUIPO DE LA RED UNIVERSITARIA III. PROPUESTA DEL ESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS) IV. V. IMPLEMENTACION DE LA PROPUESTA V. VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES REFERENCIAS ACRONIMOS Al mismo tiempo informo a usted que ha sido designado como asesor de titulación al suscrito M.C. LEONEL SORIANO EQUIGUA. *ESTUDIA*LUCHA*TRABAJA Coquimatlán. Col., Julio 28 de 2003 M.C. RICARDO FUENTES COVARRUBIAS DIRECTOR c.c.p.- Expediente alumno Km. 9 Carretera Colima-Coquimatlán, Colima, Colima, México, C.P Tel. 0 (312) , Ext , Ext. Fax 51454

3 C. ARTURO TORRES GUTIERREZ Domicilio: FELIPE VENTURA BALTAZAR NO. 120 Localidad: VILLA DE ALVAREZ. COL Teléfono: Exp. No.: 584 Fecha: 25-JULIO-2003 Acta No.: En cumplimiento al artículo: 13 y 14 del reglamento de titulación. al artículo 40, Inciso A del reglamento de estudios de Posgrado vigente y al artículo: 46 de las normas' complementarias al reglamento de Posgrado, correspondientes al Posgrado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Informamos a usted que ha sido autorizado por este Consejo Técnico del Posgrado su tema de Tesis para obtener el grado de Maestro en Computación titulado: " ANÁLISIS Y PROPUESTA DE UN ESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS) PARA LA RED DE LA UNIVERSIDAD DE COLIMA" para ser desarrollado bajo los siguientes puntos: I.- INTRODUCCIÓN II.- ARQUITECTURAS DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS) III. ANÁLISIS DE LAS PRESTACIONES DE (QoS) DEL EQUIPO DE LA RED UNIVERSITARIA. IV.- PROPUESTA DEL ESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS) V.- IMPLEMENTACION DE LA PROPUESTA VI.- ANÁLISIS DE RESULTADOS VII.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES REFERENCIAS ACRONIMOS Así mismo hacemos de su conocimiento que de acuerdo con la línea de investigación en la cual se enmarca su proyecto ha sido autorizado como asesor de tesis al C. M.C. LEONEL SORIANO EQUIGUA. A partir de la fecha de aprobación tendrá como plazo un año para presentar su examen de grado, en caso contrario tendrá usted derecho a una prórroga única de seis meses so pena de perder el registro de su proyecto. Una vez concluidos los trámites de revisión de su documento de tesis e integrado su expediente de titulación deberá recoger el oficio que acompañará el visto bueno de su asesor de tesis. los cuales encabezarán cada uno de los ejemplares de su tesis.

4 II. CONSEJO TÉCNICO DE LA MAESTRÍA EN COMPUTACIÓN DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA. P R E S E N T E. Por medio de éste conducto le informo que el C. Arturo Torres Gutiérrez, Terminó satisfactoriamente su período de revisión de Tesis: "ANÁLISIS Y PROPUESTA DE UN ESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS) PARA LA RED DE LA UNIVERSIDAD DE COLMA" Cuyo contenido es el siguiente: I. Introducción II. Arquitecturas de Calidad de Servicio (QoS). III. Análisis de las Prestaciones de (QoS) del Equipo de la Red Universitaria. IV. Propuesta del Esquema de Calidad de Servicio (QoS). V. Implementación de la propuesta. VI. Análisis de Resultados. VII. Conclusiones y Recomendaciones. Referencias. Acrónimos. El cual cumple con los requisitos necesarios para su aprobación, por lo cual lo autorizo para su impresión.

5 Dedicatoria A mis Padres: Delia y Arturo, por darme la vida y su incondicional apoyo instruyéndome en el camino del bien y superación profesional. A mi Esposa: Adriana, por apoyarme en todos los momentos y en sus consejos para culminar la Maestría. A mis Hijos: María de Lourdes y Arturo, quienes me inspiraron para terminar la Maestría. Agradecimientos: A Dios: Por su infinito amor y presencia, para realizar mi vocación y perfección en la verdad. A mi asesor: M.C. Leonel Soriano Equigua por haber compartido su enseñanza y sabiduría con sus bastos conocimientos durante los ciclos escolares, principalmente por el apoyo y asesoría durante la realización para llevar a cabo la culminación del presente proyecto. A mis Maestros: Por la paciencia que tuvieron en aplicar sus conocimientos a lo largo de la Maestría, por los buenos momentos que convivimos, por sus consejos.

6 Resumen La Calidad de Servicio QoS se traduce como la capacidad de una red para entregar un servicio específico a un tipo concreto de tráfico, el soporte de la QoS puede dar lugar a la reserva de un ancho de banda, a un tráfico con prioridades, a una prevención de la congestión. La red de la Universidad de Colima, con el transcurso de tiempo ha tenido demandas de sus usuarios y debido a las exigencias de éstos en solicitar un cierto tipo de Servicio, como Internet, ha llevado a la modernización y actualización de sus equipos, conforme a los avances tecnológicos en esta materia. En ésta tesis se plantea el análisis y estudio de las diferentes Arquitecturas de Calidad de Servicio (QoS), como: MPLS (Multiprotocolo por Intercambio de etiquetas) que consiste en la asignación e intercambio de etiquetas que permite el establecimiento de los caminos LSP por la red, Servicios Integrados (IntServ) que consiste en que las aplicaciones se administren en función de sus flujos dentro de la red y por cada flujo se deberá crear un estado en cada uno de los enrutadores, y la arquitectura Servicios Diferenciados (DiffServ), ésta asigna prioridades a cada uno de los paquetes que son enviados a la red. Se realiza un estudio de los equipos de la dorsal Universitaria, para determinar la arquitectura a elegir. Como resultado de éste análisis de prestaciones de los equipos de red, se plantea una propuesta, la cual se basa en la arquitectura Servicios Diferenciados (DiffServ), por ser la de mayor aceptación por los equipos de la dorsal Universitaria. Se realiza la Implementación a través de la configuración de los enrutadores en su dorsal, los resultados obtenidos son satisfactorios suministrando una Calidad de Servicio acorde a las aplicaciones. Aunado al esquema colocado en la dorsal, se complementa la arquitectura en la frontera de la red, obteniendo como resultado una administración eficiente del enlace hacia Internet.

7 Summary The Quality of Service QoS is translated like the capacity of a net in order to deliver a specific service to a concrete type of traffic, the support of the QoS could give place to the reservation of a width of strip, to a traffic with priorities, to a prevention of the congestion. The network of the University of Colima, it with the course of time have had demands of their users and due to the demands of these in soliciting a certain type of Service, like Internet, it have carried to the modernization and actualization of their teams, according to the technological advances in this material. In this thesis is expounded the analysis and study of the several architectures of Quality of Service (QoS), like: MPLS (Multiprotocolo for Exchange of etiquettes) that consists in the assignment and exchange of etiquettes that permits the establishment of the LSP roads for the net, Composed Services (IntServ) that it consist in that the applications are administered in function of their flows within the net and it for each flow will create a state in each one of the routers, and the architecture Differentiated Services (DiffServ), this assigns priorities to each one of the packages that they are sent to the network. Are carried out a study of the teams of the university student backbone, in order to determine the architecture to elect. As a result of this analysis of lending of the teams of network, a proposal is expounded, which it base an opinion on the architecture Differentiated Services (DiffServ), by being the of greater acceptance for the teams of the university student backbone. Are carried out the adopting through the configuration of the routers in their backbone, the gotten outputs are satisfactory giving a Quality of Service in agreement to the applications. Also to the scheme placed in the backbone, the architecture in the border of the network is supplemented, getting like resulted an efficient administration of the connection toward Internet.

8 Contenido Capítulo 1 Introducción Introducción Por qué aplicar Calidad de Servicio QoS, en la dorsal de la red Universitaria? Justificación Objetivo Metas Reseña... 6 Capítulo 2 Arquitecturas de Calidad de Servicio (QoS) Introducción Funcionamiento del envío de paquetes en MPLS Control de la Información en MPLS Operación global de MPLS Servicios Integrados (IntServ) RSVP Introducción Objetivo del diseño de RSVP Principio de diseño Clase de Calidad de Servicio Servicio Garantizado Servicio de Carga Controlada Funcionamiento de RSVP Mensajes de establecimiento de rutas Proceso y propagación de los mensajes Path Objeto ADSPEC Haciendo reservas usando OPWA Término Slack Modelo de reserva de recursos Tipos de enrutamiento para RS VP... 27

9 2.5 Servicios Diferenciados (DiffServ) Red IntServ/DifiServ Comentarios IntServ, DifServ, MPLS SBM...31 Capítulo 3 Análisis de las prestaciones de (QoS) del equipo de la red Universitaria Introducción Análisis de la dorsal Análisis de los equipos de Frontera a Internet comercial PacketShaper Controles de funcionamiento SSR Firewall Introducción Análisis de Frontera a Internet Cisco QoSWork Análisis del área de Servidores Smart Switch Análisis del centro de la Topología Switch Router SSR Características y ventajas...: Análisis de los equipos en los Campus Facultad de Medicina, Sociales y Trabajo Social Cenedic, Digeset y Bibliotecas de Ciencias Facultades de la Universidad de Colima Campus san Pedrito Análisis de los equipos de dependencias...46

10 Capítulo 4 Propuesta del Esquema de Calidad de Servicio QoS Introducción Dominio de QoS Servicios Diferenciados (DifServ) Servicios Diferenciados Nodos de acceso Definición del Campo de Servicios Diferenciados (DS) Comportamiento por Omisión (o mejor esfuerzo) Seleccionador de Clases (CS PHB) Transito expedito (EF PHB) Transito asegurado (AS PHB) Cómo diseñar la red con QoS Qué se necesita para garantizar la QoS? Qué medir? Cómo medirla QoS? Qué normas para regular la Calidad de Servicio (QoS) en IP se adoptarán?...58 Capítulo 5 Implementación de la propuesta l. Implementación Escenario de Implementación (Dorsal) Aplicaciones en equipos internos ,13 Aplicaciones en equipo frontera Aplicación en equipo PackeShaper 6500 hacia Internet comercial Aplicación en equipo QoSWorks 8000 hacia Internet Capítulo 6 Análisis de resultados Análisis de primera pruebas resultados Resultados sin Calidad de Servicio QoS Resultados con Calidad de Servicio QoS Análisis de pruebas con PacketShaper...71

11 6.4 Análisis de pruebas con QoSWork Capítulo 7 Conclusiones y Recomendaciones Conclusiones Recomendaciones: Trabajo a Futuro...76 Referencias...77 Acrónimos...80

12 CAPÍTULO Introducción Las redes de comunicaciones han evolucionado con el paso del tiempo ante la necesidad de satisfacer la demanda de los diferentes servicios de telecomunicaciones, que día a día necesitan un mayor ancho de banda y una mejor Calidad de Servicio QoS, para las nuevas aplicaciones que se han venido desarrollando hasta la actualidad [S. Shenker, C. Partridge, y R. Guerin, 1997]. Calidad de Servicio QoS es la habilidad de un elemento de red (una aplicación, un proveedor) para mantener un nivel de tratamiento del tráfico y del servicio satisfactorio [C. Semeria 1999]. Aplicaciones como videoconferencia, transmisión de datos, multimedia, envío de información en tiempo real requieren de un nivel de Calidad de Servicio que les permita mantener un desempeño eficiente. 1.2 Por qué aplicar Calidad de Servicio QoS, en la Dorsal de la Red Universitaria? Las actividades que dieron origen a la "Red Universitaria de Cómputo" iniciaron en 1990 y su objetivo principal fue el de interconectar las bibliotecas especializadas de la Universidad de Colima; con el fin de lograr la iteración e integración del acervo cultural para la disposición de la comunidad. Para 1991, se tenía conectada a la red las bibliotecas de Ciencias Sociales y Humanidades, Ciencias de la Salud y Biomédicas, así como algunas dependencias de la misma Universidad. Además se incorporó el servicio de acceso a la red vía módem. Así, existían alrededor de 30 computadoras conectadas; la red Universitaria no contaba con ningún método para el tratamiento del tráfico por la red. - 1-

13 En 1992, la Universidad de Colima formó parte del proyecto piloto RUTyC (Red J Universitaria de Teleinformática y Telecomunicaciones), el cual conectaba 6 instituciones a través de enlaces satelitales y para 1993 incursionaba en Internet. Debido al crecimiento en las demandas de un mejor acceso a la red Internet y a la visión atinada de la Universidad de Colima, en 1994 se cambia este enlace satelital por un enlace de fibra óptica, el cual permitió una mayor eficiencia y seguridad en la transmisión de información. En este mismo año, se moderniza la dorsal de la Red Universitaria y se instala una red de fibra óptica, implementando un anillo FDDI (Interfaz de Datos por Fibra), el cual permitió velocidades de 100 millones de bits por segundo (Mbps) y la facilidad de incrementar el número de áreas interconectadas a 60. Debido a la naturaleza de su expansión de la dorsal Universitaria y a su incursión en Internet, la red contaba con numerosos problemas en el tratamiento y reenvío de paquetes a pesar de contar con un enlace de fibra óptica. En 1995, se inaugura la primera red "Conmutada de alta velocidad" para la biblioteca de las ciencias de la Universidad, con tecnología "Conmutada" de la marca DIGITAL, trabajando con FDDI como dorsal. Así, para finales de este año la Universidad tenia conectada 230 computadoras. Con esta incorporación se dieron los primeros pasos en prestaciones de Calidad de Servicio. Durante 1996, se realizaron diversas actividades que consolidan aun más a la Universidad como pionera en materia de Redes y Telecomunicaciones, por ejemplo: Incorpora un enlace privado DSO (64 Kbps) para conectar un campus remoto (Villa de Álvarez). Se acepta la propuesta enviada a FOMES para conectar el campus Coquimatlán a través de fibra óptica (20 Km, hacia el nodo central). Se firma un convenio Universidad- Telecable para iniciar con el proyecto de "Ciudad Cableada". A finales de ese año se implementa una sala interactiva de "Videoconferencia" conectada a la red de la UNAM a través de fibra óptica con un canal de 384 Kbps, con el fin de incursionar en la "Educación a Distancia" y fortalecer los programas de educación continua. La Universidad de Colima formaliza el grupo redes y crea la Dirección General Servicios Telemáticos DIGESET; con la responsabilidad de coordinar los servicios Telemáticos de la Universidad. -2 -

14 Así, para finales de ese mismo año se tenían incorporadas 410 computadoras a la Red Universidad de Cómputo. Aún contando con un enlace de fibra óptica, entre el campus Coquimatlán y el de Villa de Álvarez, esta red Universitaria no poseía los elementos necesarios que garantizaran una buena calidad en la transmisión de videoconferencia a través de dichas facultades. Ni mucho menos se podía garantizar Calidad de Servicio entre la Universidad de Colima y la UNAM.. En 1997 se realizaron las siguientes actividades para consolidar la Red y los servicios de la Universidad de Colima, así: Incremento su velocidad de acceso a Internet de 64 Kbps -a 256 Kbps. Instala 2 enlaces más DSO para campus Tecomán y Manzanillo. Con Ciudad Cableada se conecta el campus Coquimatlán y Villa de Álvarez con fibra óptica (20 Km), para datos y telefonía. Además dentro de Ciudad Cableada, se instala en 5 municipios fibra óptica sumando un poco más de 50 Km, y equipos de comunicación. Con la conexión de los campus la Red de la Universidad se incrementa a 588 computadoras. En 1998, se realizaron las siguientes actividades al respecto de redes y telecomunicaciones: Se incrementa la velocidad de acceso de 64 Kbps a 128 Kbps, para el campus Tecomán. Se incorpora el servicio de Acceso Vía MODEM en los campus Tecomán y Manzanillo. El proyecto de ciudad cablead se inaugura por el C. Presidente de los Estados Unidos Mexicanos Lic. Ernesto Zedillo Ponce de León, conectando a 12 nodos con 90 computadoras en 5 municipios del estado. Se adquieren 4 servidores SUN Ultra 10, para el nodo central, que a la fecha cuenta con 10 más, entre servidores Unix, Windows NT, Linux. Se instaló un Switch central Smart 6000 de Cabletron y Smart stack 10, para iniciar los pasos hacía la Red Virtual de Datos. -3 -

15 Así, la Universidad de Colima lograba integrar una "Red estatal de Cómputo y Telecomunicaciones", eficiente y eficaz en el manejo de la información y en el aprovechamiento de sus recursos informáticos. En 1999, se incremento la salida a Internet a un El completo y directo hacia Estados Unidos por Telmex. Incorporó voz sobre IP, para lo cual en el mes de noviembre de 1999 se realizaron las primeras pruebas. Se modernizó su sistema de cómputo a través de la adquisición de Servidores de alto desempeño. Se desarrolló e implementó de la red telefónica Intercampus de la Universidad de Colima. En estos años y con la adquisición de equipos de conmutación y enrutamiento de alta tecnología capaz de soportar protocolos de Calidad de Servicio, se abre paso para el desarrollo de un esquema dentro de la dorsal universitaria, capaz de dar tratamiento al tráfico que circula por la red. En el año 2001, se adquieren dos equipos QoSWorks 8000 de capa 2, que contiene cada equipo un clasificador lo que permite que cada paquete que circula por la frontera Universitaria sea tratado de una forma diferente y con ciertas políticas. En 2002, se incrementó la salida a Internet a un E3 completo y directo hacia Estados Unidos por Telmex. Para lo cual en el mes de Septiembre de 2002 se realizaron las primeras pruebas. En este mismo año se adquirió equipo de Calidad de Servicio de la marca PacketShaper capaz de clasificar automáticamente el tráfico por la red proporcionando políticas a todas las clases y puertos ya que su capacidad de capa 7 lo hace más eficaz, logrando con ello, eficiencia operacionalmente hablando y asegurando su integridad. La red interna de la Universidad de Colima se distribuye a través de los campus Universitarios en el estado de Colima, actualmente se divide la infraestructura de la red en 10 nodos, de los cuales ocho de los nodos se conectan a un nodo central instalado en DIGESET, y un nodo ubicado en el campus Coquimatlán se conecta al nodo campus Villa de Álvarez formando así, los diez nodos. En el municipio de Colima se encuentran seis nodos, los cuales están en: la Biblioteca de Ciencias Sociales, Biblioteca de las Ciencias, Biblioteca de Medicina, CENEDIC y dos más en DIGESET. Los cuatro nodos restantes se encuentran en los campus Coquimatlán, campus Manzanillo, campus Tecomán y campus Villa de Álvarez -4-

16 En cada uno de los nodos de la red universitaria se utilizan equipos Switch-Enrutador para la operación de la red, los equipos son de marca Enterasys Networks, en el nodo central se cuenta principalmente con equipo Switch-Enrutador modelo SSR Actualmente se cuenta con enlace a Internet, a una velocidad de 34 Mbps. La conexión de la DIGESET, la Biblioteca de Ciencias y CENEDIC al nodo central, se da con enlaces de GigaBit Ethernet (1000 Mbps), en cada uno de los nodos anteriores se maneja equipo Smart Switch La conexión de la Biblioteca de Ciencias Sociales y la Biblioteca de Medicina al nodo central es a una velocidad de un GigaBit Ethernet (1000 Mbps), en cada uno de los nodos anteriores se maneja un Switch-Router Los campus Villa de Álvarez y campus Coquimatlán, se conectan al nodo central a una velocidad de un GigaBit Ethernet (1000 Mbps), mientras las conexiones de los campus Tecomán y Manzanillo al nodo central es a una velocidad de 512 Kbps. En los nodos anteriores se cuenta con un equipo Switch-Enrutador modelo 2000, ver figura No Justificación Con la aparición de nuevas aplicaciones de tiempo real como telefonía o voz sobre IP (VoIP), telecontrol, videoconferencias, entre otros; la actual dorsal de la red de datos Universitaria necesita proveer los niveles de Servicio, adecuados con sus equipos de red que tienen este potencial, pero que aún no se explotan al 100%. De allí que es necesario proponer y desarrollar nuevos esquemas para que red de la Universidad de Colima asegure una buena Calidad de Servicio (QoS) acorde a la importancia de los datos que se envían y reciben. 1.4 Objetivo Proponer un esquema de Calidad de Servicio para la red de la Universidad de Colima, mediante el análisis de las arquitecturas de QoS factibles para aplicarse a este entorno y el estudio de las prestaciones de los equipos de red de la dorsal. -5-

17 1.5 Metas Realizar estudio de los antecedentes de la Red de la Universidad de Colima. Realizar estudio de las arquitecturas de Calidad de Servicio (QoS). Realizar estudio de los diferentes equipos de comunicación de la dorsal Universitaria. Llegar a la propuesta de esquema de Calidad de Servicio (QoS). Implementación de la propuesta. Analizar resultados Reseña La tesis está organizada en siete capítulos. El primer capítulo da una breve introducción, una descripción de la evolución de la red de La Universidad de Colima, en materia de QoS. En el segundo capítulo se da una descripción amplia y detallada de las diferentes arquitecturas de Calidad de Servicio, se incluye un estudio de sus principios generales y aplicaciones específicas. El capítulo tercero describe detalladamente los diferentes equipos de comunicaciones de los cuales dispone la red de la Universidad de Colima, hace referencia a características generales de cada uno de los equipos existentes en la dorsal Universitaria. En el capítulo cuarto se hace referencia basándose en experimentos de las diferentes arquitecturas de Calidad de Servicio mencionadas en el capítulo dos, llegar a una propuesta de esquema de Calidad de Servicio apropiada y sobre todo, aquella que se adapte a los diferentes equipos existentes en la red Universitaria. El capítulo quinto se aborda la implementación de la propuesta con la arquitectura seleccionada que genera mejores resultados y satisface las necesidades de la red de la Universidad de Colima. El sexto capítulo nos muestra los análisis de resultados que se obtuvieron en las diferentes pruebas realizadas en DIGESET, obteniendo los resultados esperados. Para el séptimo capítulo se llega a las conclusiones basándose en resultados obtenidos en las diferentes pruebas. -6 -

18 CAPÍTULO 2 Arquitecturas de Calidad de Servicio QoS) 2.1. Introducción (de arquitecturas en general) Uno de los factores de éxito de la Internet actual [X. Xiao, L. Ni 1999], está en la aceptación de los protocolos TCP/IP [Jacobson, V, Braden, 1988], como estándar de facto para todo tipo de servicio y aplicaciones. La Internet ha desplazado a las tradicionales redes de datos y ha llegado a ser el modelo de red pública del siglo XXI. Internet llegó a consolidarse como el modelo de red pública de datos a gran escala, también no llega a satisfacer todos los requisitos de los usuarios, principalmente aquellos de entorno corporativos. Una carencia fundamental de la actual Internet es la imposibilidad de seleccionar diferentes niveles de servicio para los diferentes tipos de aplicación de usuario. La Internet se valora más por el servicio de acceso y distribución de contenidos que por el servicio de transporte de datos, conocido como de "best-effort", existen diferentes arquitecturas de Calidad de Servicio (MPLS, IntServ, ServDiff). -7-

19 2.2. Funcionamiento del envío de paquetes en MPLS La base de MPLS (Multiprotocolo de Conmutación de Etiquetas) está en la asignación e intercambio de etiquetas que permite el establecimiento de los caminos (LSP, Encaminador de Conmutación de Rutas, Label Switched Paths) por la red [ D. O. Awduche et al. 1999]. Los LSPs son simples por naturaleza (se establecen para un sentido del tráfico en cada punto de entrada a la red); el tráfico duplex requiere dos LSPs uno en cada sentido. Cada LSP se crea a base de concatenar uno o más saltos (hops) en lo que se intercambian las etiquetas, de modo que cada paquete se envía de un enrutador de etiquetas (LSR, Encaminador de Conmutación de Etiquetas) a otro, a través del dominio MPLS [E. C. Rosen, et al, 1999]. Un LSR es un enrutador especializado en el envío de paquetes etiquetados por MPLS. En la figura 2, se puede ver la funcionalidad de MPLS, separa dos componentes funcionales de control (enrutamiento) y de reenvío (forwarding). Del mismo modo, se implementa mediante el intercambio de etiquetas en los LSPs. MPLS utiliza el protocolo RSVP [L. Berger, et al, 2000], o el nuevo estándar de señalización (LDP Protocolo de Distribución de Etiquetas) [L. Berger, et al, Pero de acuerdo con los requisitos de IETF, el transporte de datos puede ser cualquiera. Para MPLS esto es indiferente, ya que puede utilizar otros transportes como Frame Relay, o directamente sobre líneas punto a punto. -8 -

20 Figura no.2. Esquema Funcional del MPLS. Un camino LSP es un circuito virtual que siguen por la red todos los paquetes asignados a la misma (FEC Forwarding Equivalence Class). Al primer LSR que interviene en un LSP se le denomina de entrada o de cabecera y al último se le denomina de salida o de cola. Los dos están en el exterior del dominio MPLS. El resto, entre ambos, son los LSRs inferiores del dominio MPLS. Un LSR es como un enrutador [C. Semeria, J. W. Stewart III, 19991, que funciona a base de intercambiar etiquetas según una tabla de conmutación de etiquetas (ver figura No. 3). Esta tabla se construye a partir de la información de encaminamiento que proporciona la componente de control. Cada entrada de la tabla tienen un par de etiquetas entradas / salidas correspondientes a cada interfaz de entrada, que se utiliza para acompañar a cada paquete que llega por la interfaz y con la misma etiqueta. En la figura 3. se ilustra un ejemplo del funcionamiento del LSR del núcleo MPLS. A un paquete que llega al LSR por la interfaz 3 de entrada con la etiqueta 45 el LSR le asigna la etiqueta 22 y lo envía por la interfaz 4 de salida al siguiente LSR, de acuerdo con la información de la tabla. - 9-

21 El algoritmo de intercambio de etiquetas requiere la clasificación de los paquetes a la entrada del dominio MPLS para poder hacer la asignación por el LSR de cabecera. En la figura 4, el LSR de entrada recibe un paquete normal (sin etiquetar) cuya dirección de destino es El LSR consulta la tabla de encaminamiento y asigna el paquete a la clase FEC definida por el grupo /16. Asimismo, este LSR le asigna una etiqueta (con valor de 5 en el ejemplo) y envía el paquete al siguiente LSR del LSP. Dentro del dominio MPLS los LSR ignoran la cabecera IP; solamente analizan la etiqueta de entrada, consultan la tabla correspondiente (tabla de conmutación de etiquetas) y la reemplazan por otra nueva, de acuerdo con el algoritmo de intercambio de etiquetas. Al llegar el paquete al LSR de cola (salida), ve que el siguiente salto lo saca de la red MPLS; al consultar ahora la tabla de conmutación de etiquetas quita ésta y envía el paquete al enrutador convencional

22 En la figura 4, la identidad del paquete original IP queda enmascarada durante el transporte por la red MPLS, que toma decisiones de envío por los diferentes saltos LSR que configuran los caminos LSP, en función de las etiquetas. Las etiquetas se insertan en cabecera MPLS, entre los niveles 2 y 3, según las especificaciones de la IETF, MPLS opera sobre cualquier tipo de transporte: PPP, LAN, ATM, FRAME RELAY, etc. Por ello, si el protocolo de transporte de datos contiene ya un campo para etiquetas (como ocurre con los campos VPINCI de ATM y DLCI de Frame Relay), se utilizan estos campos nativos para este fin. Sin embargo, si la tecnología de nivel 2 empleadas no soporta un campo para etiquetas (por ejemplo enlaces PPP o LAN), entonces se emplea una cabecera genérica MPLS de cuatro octetos, que contiene un campo específico para la etiqueta y que se inserta entre la cabecera del nivel 2 y la del paquete (nivel 3). En la figura 5, se representa el esquema de los campos de la cabecera genérica MPLS y su relación con las cabeceras de los otros niveles. En esta figura No. 5, los 32 bits de la cabecera MPLS se reparten en: 20 bits para la etiqueta MPLS, 3 bits para identificar la clase de servicio en el campo EXP (experimental anteriormente llamando CoS), 1 bits de stack para - 11-