Multi-Protocol Label Switching. Ing. Román Valenzuela

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1 Introducción a MPLS Multi-Protocol Label Switching Ing. Román Valenzuela Versión original del material de Yun Teng Dept. of Computer Science, UMBC, University of Maryland

2 Introducción a MPLS Motivación ( Porqué MPLS?) Bases de MPLS Componentes del Protocolo Operación Ventajas y desventajas Aplicaciones

3 Motivación TDM Técnologías orientadas a conexión. PDH y SDH ideados para la transmisión de canales telefónicos a 64 Kbps. 1xE1 = Kbps 155 Mbps Implementación de transportar paquetes no son óptimas, ni costoefectivas: MLPPP EoSDH En resumen TDM es una tecnología que va poco a poco va dejando de ser utilizada por su rigidez.

4 IP Motivación (cont.) Primer protocolo definido y usado para transmisión de datos (paquetes). De facto el único protocolo para la Internet Global trabajando Hace uso de protocolos de enrutamiento como RIP, OSPF, IGRP, etc para tomar las decisiones pero tiene desventajas.

5 Motivación (cont.) Desventajas del Ruteo IP No orientado a conexión - no QoS Cada router debe tomar decisiones independientes basado en las Direcciones IP Encabezado IP Grande - al menos 20 bytes Ruteo en capa de red - Más lento que Switching (conmutación) Usualmente diseñado para obtener el camino más corto (RIP) o el que tenga mayor ancho de banda (OSPF) - No toma en cuenta otras métricas y no hay balanceo de carga

6 Motivación (cont.) ATM (Asynchronous Transfer Mode) Orientada a Conexión - Provee QoS Switcheo rápido de paquetes con paquetes (celdas) de largo fijo Integración de diferentes tipos de tráfico (voz, datos, video) Pero también tiene desventajas

7 Motivación (cont.) Desventajas de ATM Arquitectura Compleja Caro (switching TDM) Tiene problemas de escalabilidad (n al cuadrado) Con 10 Edge routers se requieren 45 peers y con 100 routers se requieren miles. Se duplica la cantidad de clientes y se cuadruplica la complejidad de la red. El ancho de banda se duplica en promedio cada 6 meses y con la arquitectura de ATM prácticamente se debía duplicar la cantidad de Routers y de circuitos

8 Motivación (cont.) MPLS Idea: Combinar los algoritmos de re-envío usados en ATM e IP con una tecnología de capa 2.5. Toda la red unificada en un mismo plano de control o en una misma capa. Antes los operadores usaban: IP, ATM en el núcleo, FR en la última milla, TDM en el acceso. Menor latencia: Tablas MPLS basadas en etiquetas más sencillas y pequeñas que las de enrutamiento. Unificación de redes y protocolos: ATM, FR, TDM, Metro Ethernet e IP unificado bajo una sola nube. Manejo de QoS con el uso de pipes o tuberías (LSPs) Posibilidad de ofrecer servicios actuales y nuevos: IP/VPN multipunto, VPLS, Posibilidad de transmitir cualquier servicio a través de cualquier troncal convirtiendo esta en una troncal MPLS. Redundancia de troncales MPLS con medios físicos distintos (ej: SDH y ME).

9 Bases de MPLS Multi Protocol Label Switching es acomodado entre capa 2 y capa 3

10 Bases de MPLS (cont.) Múltiples tecnologías: ATM/PPP/FR/Ethernet Native L2 Optionally IP over TDM ATM (IMA) PPP/HDLC FR Ethernet MPLS LSP IP Tunnel Pseudowire ATM or TDM Pseudowir e MPLS LSP IP VPN

11 Bases de MPLS (cont.) Características de MPLS Mecanismo para manejar el flujo de tráfico de tamaños variados (Flow Management) Es independiente de protocolos de capa 2 y 3 Soporta TDM, ATM, Frame-Relay y Ethernet. Ingeniería de tráfico (ej: OSPF-TE). Basado en el intercambio de etiquetas. Mayor control sobre las rutas a ser usadas por los paquetes.

12 Etiqueta (Label) Formato genérico del label 20-bit label 3-bit experimental field 1-bit bottom-of-stack indicator 8-bit TTL field Protocolo de distribución de etiquetas (RSVP, LDP)

13 Bases de MPLS (cont.) POP PUSH LER abel Edge Router) de egreso LER (Label Edge Router) de ingreso SWAP LSR (Label Switch Router)

14 Funcionamiento con etiquetas

15 Operación de MPLS Los siguientes pasos deben ser seguidos para que un paquete de datos viaje a través de una red MPLS. Creación y distribución de label Creación de tablas en cada router (LIB o Label Information Base) Creación de label-switched path (LSP, caminos conmutados por labels)

16 Ejemplo de Tabla LIB (Label information Base) Dirección IP o MAC Etiqueta Acción MAC 1 55 POP MAC 2 45 POP

17 Túneles en MPLS La idea es controlar el camino entero sin explícitamente especificar los router intermedios. Creando túneles a través de routers intermedios que pueden cubrir múltiples segmentos. Aplicación en VPNs basadas en MPLS.

18 Ventajas de MPLS Mejora desempeño de re-envío de paquetes en la red Soporta QoS y CoS (clases de servicio) para diferencias servicios Soporta escalabilidad de la red Integra IP y ATM en la red Construye redes inter-operables

19 Desventajas de MPLS Los router deben entender MPLS

20 (USD Millions) Sólo IP o Sólo TDM? Mobile Backhaul Equipment by Technology $20,000 $18,000 $16,000 $14,000 $12,000 $10,000 $8,000 $6,000 $4,000 $2,000 $ Ethernet TDM En conclusión: IP y Ethernet seguirán creciendo pero las tecnologías legacy como TDM no dejarán de existir, por lo tanto se requiere del uso de MPLS.

21 Aplicaciones Backhaul de redes móviles. Agregación de tráfico Topología en anillos

22 Backhaul para redes móviles 3G Internet 2G 3G BSC/RNC Site PSTN 2G LTE

23 Agregación de tráfico RNC TDM DSL Access Metro Ethernet TDM or packet 2G & 3G 2G & 3G 2G&3G voice 2G & 3G 3G Data WiMAX

24 Topología en anillos RNC SONET, DWDM, Fiber, Ethernet PWE3, TE LSP Microwave

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