Capa de Red. Arquitectura de circuitos virtuales

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1 Capa de Red Arquitectura de circuitos virtuales 1

2 Redes de circuitos virtuales Antes de transferir datos, se debe establecer un circuito virtual (CV) Administrativamente o dinámicamente En el caso dinámico, primer(os) paquete(s) se deben enrutar usando dirección global y tablas de ruteo llevan dirección de destino completa Se asignan identificadores de C.V. (por tramo) Luego de establecido el CV, los paquetes de datos llevan un identificador de CV Cuando ya no se necesita, se puede dar de baja el circuito para liberar recursos 2

3 Redes de circuitos virtuales Routers (switches) hacen label swapping Intercambian etiquetas de entrada y salida Switches mantienen una tabla de los CV establecidos y la correspondencia de etiquetas Existen PVC (circuitos virtuales permanentes) y SVC (circuitos virtuales conmutados) PVC establecido por el proveedor SVC establecido mediante señalización 3

4 Ej: Encaminamiento cuando el Interface Label Interface Label i0 10 i3 26 CV está establecido i1 14 i2 17 i2 16 i3 14 Interface Label Interface Label i1 26 i Interface Label Interface Label i0 20 i1 10 i1 14 i2 17 i2 16 i0 14 Interface Label Interface Label i1 14 i3 10 4

5 Ejemplos de redes de CV Frame Relay ATM Asynchronous Transfer Mode MPLS Multi Protocol Label Switching 5

6 Frame Relay Surgió como sucesor de X.25 para redes de datos de alta velocidad (198x) Especifica la capa de red y la capa de enlace Su éxito fue principalmente por su simplicidad Brinda servicios orientados a conexión, basados en una arquitectura de CV Las conexiones pueden ser permanentes (PVC) o temporales (SVC) Elementos de la red original: FRADs y Switches Interfases definidas: User-to-Network (UNI) y Network-to-Network (NNI) 6

7 Frame Relay - Trama Flag Encabezado FR Datos CRC Flag DLCI C/R EA DLCI FECN BECN DE EA 6 bits DLCI Data Link Control Identifier. Identificador de CV C/R Command/Response Field FECN Forward Explicit Congestion Notification BECN Backward Explicit Congestion Notification DE Discard Eligibility EA Extension Bit 7

8 Frame Relay - DLCI Identificador de Circuito Virtual Tiene sólo significado local Por defecto 10 bits (hasta 1023 CVs). Puede extenderse a 23 bits (~8 millones de valores) utilizando un encabezado extendido de 4 bytes 8

9 Frame Relay Manejo de congestión en lazo cerrado Utiliza 2 bits, FECN y BECN, para señalizar que hay congestión Además se descartan prioritariamente las tramas con DE=1 9

10 Frame Relay Parámetros de los circuitos Velocidad de acceso: velocidad física de la interfaz utilizada Committed Rate Measurement Interval (Tc): Intervalo de tiempo utilizado para medidas Commited Burst Size (Bc): Cantidad máxima de bits que la red puede absorber en un intervalo Tc garantizando su entrega en condiciones normales Commited Information Rate (CIR): CIR=Bc/Tc Excess Burst Size (Be): Cantidad máxima de bits por sobre el Bc que la red acepta intentar entregar en un intervalo Tc Excess Information Rate (EIR): EIR=Be/Tc Maximum Information Rate (MIR): MIR=CIR+EIR 10

11 Frame Relay Manejo de Bc, Be y De bits B e DE=1 Descartada B c DE=0 DE=0 Tiempo Tc 11

12 ATM: Asynchronous Transfer Mode No corresponde exactamente con el modelo OSI. Tiene funciones desde capa física a capa 3 (y más en algún caso) Servicios orientados a conexión sin acuse de recibo Red de circuitos virtuales Garantiza orden de celdas en un mismo C.V. Circuitos virtuales (VCI) y trayectorias (paths) virtuales (VPI) 12

13 Celdas ATM Celdas de tamaño fijo 5 bytes cabecera 48 bytes de carga útil Se pierden más bytes en capas de adaptación Corrección de errores sólo de la cabecera También tenemos PVCs y SVCs 13

14 Formato de la cabecera ATM a) UNI b) NNI GFC: General Flow Control VPI: Virtual Path Identifier VCI: Virtual Channel Identifier PTI: Payload Type CLP: Cell Loss Priority HEC: Header Error Check 14

15 Establecimiento y corte de conexión (y de C.V.) 15

16 Categorías de servicio CBR (Constant bit rate) ej: emulación de circuitos telefónicos RT-VBR (tasa de bits variable, tiempo real) ej: telefonía, videoconferencia NRT-VBR (tasa de bits variable, no RT) ABR (tasa de bits disponible) Red informa al usuario de disponibilidad UBR (tasa de bits no especificada) best effort 16

17 Calidad de servicio Se define un contrato de servicio descriptor de tráfico calidad de servicio Como medir el cumplimiento y qué hacer si no cumple 17

18 Algunos parámetros de QoS PCR (tasa pico de celdas) SCR (tasa sostenida de celdas) MCR (tasa mínima aceptable de celdas) CDVT (tolerancia a la variación de retardo) CLR (tasa de pérdida de celdas) CTD (retardo de transferencia)... otros 18

19 Conformación y vigilancia Basado en parte en una cubeta con goteo (llamado GCRA, generic cell rate algorithm) Las celdas que no cumplen pueden ser descartadas o marcadas como elegibles para descarte 19

20 Control de congestión Control de admisión No se acepta la conexión si no hay recursos Reserva de recursos Conformación del tráfico de entrada (control del contrato de tráfico) Control de congestionamiento basado en la tasa de transmisión: ABR Células de administración de recursos (RM) Seteo de un bit en la cabecera 20

21 Capa de adaptación AAL (ATM Adaptation Layer) Define las reglas para partir las PDU de capas superiores AAL-1 : constant bit rate AAL-2 : vbr AAL3/4: tráfico asíncrono, datos (tanto orientado a conexión como datagrama) AAL5 : Tráfico de datos, encabezado simplificado. Usado normalmente para IP SEAL: Simple and Efficient Adaptation Layer 21

22 Aplicación típica actual: Interconexión de enrutadores IP Se utiliza un circuito ATM o FR para enviar tráfico IP (túnel) FR o ATM IP IP IP Red F.R. o ATM 22

23 MPLS Multiprotocol Label Switching Objetivo inicial: Incrementar la velocidad de los enrutadores IP Problemas de integración IP/ATM Es un estándar del IETF Define una arquitectura (RFC 3031) Protocolos de señalización para definir etiquetas 23

24 MPLS: Términos Básicos A LSR1 LSR2 LSR3 B LSRX Para un enlace entre A -> B, LSR1 es el INGRESS router LSR3 es el EGRESS router LSR1 es el UPSTREAM router para LSR2 LSR2 es el UPSTREAM router para LSR3 LSR3 es el DOWNSTREAM router para LSR2 LSR2 es el DOWNSTREAM router para LSR1 LSR: Label Switching Router LER: Label Edge Router 24

25 Reenvío de paquetes Se hace una partición del conjunto de todos los posibles paquetes en clases de equivalencia "Forwarding Equivalence Classes o FECs: Un grupo de paquetes IP que serán reenviados de la misma manera En IP tradicional corresponde con una entrada en la tabla de rutas Corresponde con el longest prefix match Una vez asignados a una FEC los paquetes son indistinguibles desde el punto de vista de su reenvío 25

26 FEC El concepto de FEC provee gran flexibilidad y escalabilidad En MPLS la FEC se determina en la entrada de la red, no en cada router Paquetes con distinto destino pueden agruparse en la misma FEC Posibles criterios de FEC IP Destino IP Origen IP Destino IP Origen - IP Destino - puertos origen y destino Calidad de servicio requerida Etc. 26

27 Label Switching Router Asociación Label - FEC Con respecto a la asociación (F,L) Ru es el Upstream LSR Con respecto a la asociación (F,L) Rd es el Downstream LSR Asociación entre la etiqueta L y la FEC F FEC F FEC G Ru L es un valor arbitrario cuya asociación con F es local a Ru y Rd Rd Label L Label M FEC H Label P 27

28 Asignación de FEC y reenvío de paquetes La etiqueta es enviada junto con el paquete El paquete es asignado a una FEC y la FEC es codificada en la etiqueta en router de ingreso. (Label Push) La asignación de FEC puede considerar casos complicados sin impactar el reenvío posterior. MPLS domain Los reenvíos posteriores se basan solo en la etiqueta. Label Swapping La etiqueta es removida en el router de egreso. (Label Pop) 28

29 LSP: Label switched path En cada router se realiza la siguiente asociación: Interfaz_entrada etiqueta interfaz_salida etiqueta * 2000 o4 18 De esta forma se construye para cada FEC un túnel, llamado Label Switched Path (LSP) FEC1 NE1 NI1 LSP4 LSP1 NE2 NI2 LSP2 LSP3 NE3 FEC2 29

30 Alcance de las etiquetas Las etiquetas son locales Espacio de etiquetas por interfaz Espacio de etiquetas por plataforma 30

31 Stack de etiquetas Es útil tener un modelo más general en el cual un paquete pueda llevar un conjunto de etiquetas de modo LIFO: "label stack" El procesamiento se basa siempre en la etiqueta superior Este mecanismo habilita: MPLS jerárquico Agregación Paquete Label nivel1 Label nivel2... Label niveln 31

32 Jerarquía MPLS LSP de nivel m -> LSR1, LSR2, LSR3. El enlace entre LSR1 y LSR2 podría ser una red switcheada LSR1 LSR2 LSR3 LSR1 LSRa LSR2 LSRc m+ 1 Ingress Node m+ 1 Egress Node LSRb LSP de nivel m+1 -> LSR1, LSRa, LSRb, LSRc, LSR2 32

33 Agregación A C Pop Label D Push Label Para enviar un paquete al LSR A no se necesita saber si su destino es C o D La agregación simplifica las tablas en el corazón de la red 33

34 Codificación de etiquetas Encapsulado genérico Otras alternativas ATM: VCI/VPI Frame Relay:DLCI RFC

35 Codificación de etiquetas Label Exp S TTL Label: Valor de la etiqueta, 20 bits Exp: Uso Experimental, 3 bits S: Bottom of Stack, 1 bit TTL: Time to Live, 8 bits Label Stack Entry 35

36 Label Distribution Protocols Un protocolo de distribución de etiquetas es un conjunto de procedimientos por los cuales un LSR informa a otro de las asociaciones FEC- Label que ha hecho Dos LSRs que utilizan un protocolo de distribución de etiquetas para intercambiar información de la asociaciones Label/ Fec se denominan "label distribution peers La arquitectura no asume que exista un único protocolo funcionando 36

37 Protocolos de distribución de etiquetas Algunos Protocolos propuestos: LDP Specification (RFC 3036) Carrying Label Information in BGP-4 (RFC 3107) RSVP-TE: Extensions to RSVP for LSP Tunnels (RFC 3209) Constraint-Based LSP Setup using LDP (RFC 3212) 37

38 Ejemplos de aplicaciones VPNs capa 3 con MPLS VPNs capa 2 con MPLS (transporte de otros protocolos que no son IP sobre la misma red) Ingeniería de tráfico ( cómo elegir la ruta que sigue un paquete con otros criterios ) 38

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