7.- Routers: clasificación y funciones Multi-Protocol Label Switching (MPLS). Algoritmos de Routing. IGP Link state Distance Vector EGP BGP

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1 7.- Routers: LAN-WAN interconexión ht ttp://ww ww.redes s.upv.es s/ralir/ / Routers: clasificación y funciones Multi-Protocol Label Switching (MPLS). Algoritmos de Routing IGP Link state Distance Vector EGP BGP Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley Wesley, July de Área Local e Interconexión de

2 Routers de altas prestaciones (RAP) SONET / RPR /... de Área Local e Interconexión de 2

3 DWDM:Dense Wavelength Division Mxing d e Área Local e Interconexión de Multiplexación de varias señales de diferente longitud de onda en una única fibra. Cada señal puede tener diferentes velocidades (p.ej. OC 3/12/24, etc.) y diferentes formatos (SONET, ATM, etc.) Ejemplo: una red DWDM con un mix de señales SONET que funcionan a OC 48 (2.5 Gbps) y OC 192 (10 Gbps) puede alcanzar capacidades de más de 40 Gbps. DWDM puede llevar hasta 80 señales de tipo OC 192 (10Gbits), por un total de 800 Gbps. 3

4 DWDM de Área Local e Interconexión de 4

5 Inyección de datos en fibra de Área Local e Interconexión de 5

6 En de nueva generación, es en IP donde se centran gran parte de los esfuerzos de innovación, no solo en aplicaciones avanzadas sino en nuevos protocolos. d e Área Local e Interconexión de IP como nexo entre todos los servicios y las distintas redes que se empleen para su provisión iió Telefonía, VoD, IP-VPN, www, audio/video, e-commerce, ftp, juegos, , compras on-line IP X-Ethernet FTTx, xdsl, Acceso de banda ancha ópticas (DWDM) Movilidad Banda Ancha Calidad de servicio (QoS) Always-on Seguridad MPLS, DiffServ, Redundancia,... FTTx = FTTH (Fiber To The Home) + FTTB (Fiber To The Bussiness) En estas áreas se centran los principales aspectos de innovación, como posibles motores de desarrollo del negocio, junto con los despliegues iniciales de IPv6. Desarrollo de nuevos protocolos, como ENUM, IPDR, etc... que permitan facilitar el proceso de convergencia y la adaptación de las soluciones tradicionales al nuevo escenario NGN (Next Generation Networking). 6

7 Synchronous Optical Network (SONET) Multiplexación TDM síncrona e Área Local e Interconexión de Elementos: 34 RDSI PRI Multiplexores n:1 y 1:n Convertidores y repetidores. Multiplexores ADM. M U X STS-1 STS-3 ADM d STS-1 M U X M U X STS-12 Convertidor electro-óptico OC-12 STS-1 7

8 SONET: Tasas de datos Canal básico SONET: STS-1 Una trama de 810 bytes cada 125useg (51.84Mbps) El resto de canales es múltiplo l del básico d e Área Local e Interconexión de SONET SDH Tasa de datos Eléctrico Optico Optico Mbps STS-1 OC STS-3 OC-3 STM STS-9 OC-9 STM STS-12 OC-12 STM STS-18 OC-18 STM STS-24 OC-24 STM STS-36 OC-36 STM STS-48 OC-48 STM STS-192 OC-192 STM ,28 8

9 SONET vs Resilient Packet Ring (RPR) de Área Local e Interconexión de 9

10 de Área Local e Interconexión de 1 0

11 Detalle de conexión de routers e de Área Local e Interconexión de physical location where an interexchange carrier installed equipment tto it interconnecttwith a local lexchange carrier 1 1

12 Packet Over Sonet (6 marzo del 2001)(Fuente: Juniper Networks) e de Área Local e Interconexión de 1 2

14 Juniper M40 de Área Local e Interconexión de 1 4

15 de Área Local e Interconexión de 15

19 IP forwarding: Tablas de encaminamiento d e Área Local e Interconexión de Hosts y routers mantienen tablas que contienen la información de encaminamiento Siendo precisos Tablas de routing usadas para calcular rutas óptimas Tablas de forwarding utilizadas para consultar el next-hop Las tablas de forwarding se generan por los protocolos de routing, que utilizan las tablas de routing para el calculo de las rutas óptimas. 1 9

20 Encaminamiento Búsqueda en la tabla de forwarding función crítica El tamaño y la complejidad de las tablas de forwarding depende de d e Área Local e Interconexión de Tipo direccionamiento utilizado plano o jerarquizado direcciones tipo Seguridad Social, MAC, n-niveles de jerarquía, tipo red telefónica direcciones de tamaño fijo o variable Tamaño (número de redes/hosts) de Internet redes (año 2002) El número de hosts se dobla cada año Objetivo routers IP Otros esquemas de direccionamiento N-3: IPX CLNP IPv6 2 0

21 Supernetting (CIDR) (RFC1519) d e Área Local e Interconexión de ROADS (Running Out of ADdress Space) 1. Clases A, B, C no dividen el espacio de direccionamiento de forma útil. 2. Poca demanda de direcciones de clase C. 3. Muy alta demanda d de direcciones i de clase B. Ejemplo: Organización con 4000 ordenadores 1 clase C 254 direciones para hosts. 16 clase C 4064 problema: 16 rutas en routers en vez de una. Existen redes clase C Tablas de encaminamiento demasiado grandes CIDR (Classless Inter-Domain Routing) Ya no se interpretan las clases (A, B, C) 4000 hosts 12 bits HOST-ID de 12 bits y NET-ID de 20 Máscara de subred = 20 bits La dir. IP se ve como un entero. Permite asignar direcciones en bloques contiguos potencia de 2 contiguos 2 1

22 Supernetting (CIDR) y encaminamiento Interconexión de CIDR requiere que los protocolos de encaminamiento publiquen también la máscara de red RIP-2, OSPF, BGP-4 Encaminamiento sin clase enrutador nunca supone que la máscara de red se base en la clase. compatible con subnetting fijo y variable de Área Local e 2 2

23 Encaminar por concordancia más larga. NET /mask next-hop /0 default /20 T /24 R /32 S e Área Local e Interconexión de d / direcciones xC xC FF 1100: : :0xxx.xxxx:xxxx R /32 S T / / xC xC0.00.2F.FF 1100: : :xxxx.xxxx:xxxx 2 3 Net-id / Broadcast 4094 direcciones xC xC0.00.1F.FF 1100: : :xxxx.xxxx:xxxx

24 Longest-match routing Subnetting Dir IP destino = Next-hop d e Área Local e Interconexión de Value = red Subnetting: direccionamiento ambiguo si los bits 1 de la máscara no son consecutivos Dir IP destino = 2 4

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26 MPLS - Motivación d e Área Local e Interconexión de IP Protocol Suite Tecnología predominante. Encaminamiento basado en longest mach Tablas de forwarding en core routers de centerares de miles de entradas. consulta lenta Continuo o incremento de usuarios Demanda de nuevos servicios (VoIP, multimedia, ) Demanda de mayor velocidad. Incremento del volumen de tráfico. MPLS Standards (Bibliografía) RFC RFC

27 MPLS y el modelo ISO d e Área Local e Interconexión de 7 Applications to 5 TCP UDP 4 IP 3 MPLS Frame PPP ATM (*) PPP Frame Relay Relay ATM (*) 2 Physical (Optical - Electrical) Premisa IETF (Internet Engineering Task Force): Cuando se añade un nuevo nivel a la arquitectura, no debe haber modificaciones o en los niveles es existentes. (*) ATM overlay model (without addressing and P-NNI) is considered as an ISO layer 2 protocol.

28 Terminología MPLS d e Área Local e Interconexión de LSP Label Switch Path camino/tunel MPLS- unidireccional. LER - Label Edge Router - inicia o termina el túnel LSR - Label Switch Router - conmuta etiquetas FEC - Forward Equivalence Class - tráfico que se encamina bajo una misma etiqueta eta LDP - Label Distribution Protocol - protocolo para la distribución de etiquetas MPLS Label asocia un paquete a una FEC Label Swapping - manipulacion de etiquetas para encaminar hacia un destino Label Stack - Multiples etiquetas con información de como encaminar el paquete 2 8

29 LIB = Label bl Information Base Red MPLS de Área Local e Interconexión de 2 9

30 IP Forwarding VS Label Switching LER: Label Edge Router Interconexión de LER L3 Routing L3 Routing LER L3 Routing d e Área Local e LER L3 Routing LSR Label Swapping LSR Label Swapping LER L3 Routing IP Packet IP Packet w/ Label LSR: Label Switch(ing) Router 3 0

31 ROUTE AT EDGE, SWITCH IN CORE e e Área Local e Interconexión de IP IP #L1 IP #L2 IP #L3 IP d IP Forwarding LABEL SWITCHING IP Forwarding

32 Forwarding Equivalence Classes (FEC) LER LSR LSR LER LSP d e Área Local e Interconexión de IP1 IP2 IP1 #L1 IP1 #L2 IP1 #L3 IP2 #L1 IP2 #L2 IP2 #L3 Packets are destined for different address prefixes, but can be mapped to common path IP1 IP2 FEC = Conjunto de paquetes que son tratados de la misma manera por el router

33 Clasificación FEC d e Área Local e Interconexión de La asignación de paquetes a FEC puede estar basada en los siguientes criterios: dirección IP destino, dirección IP fuente, TCP/UDP port, En AS-MPLS, Source-AS y Dest-AS, Class of service (CoS), Tipo de aplicación, Cualquier combinación de los criterios anteriores. Ingress Label FEC Egress Label / xxxx 9 Un FEC es asociado a, al menos, un Label Ingress Ingress Label Label FEC FEC Attribute Attribute Egress Egress Label Label /24 - xxxx A /24 - xxxx B 12

34 MPLS Label de Área Local e Interconexión de 3 4

35 MPLS Label (PPP/LAN Data Links) La etiqueta o label (o Shim Header en PPP/Ethernet) es una secuencia de Label Stack Entry (La etiqueta es distinta para ATM, Frame Relay ) e Interconexión de e Área Local e d Cada Label Stack Entry son 4 bytes (32 bits) 20 Bits reservados para el Label Identifier (también denominado Label) Label (20 bits) Label : Exp : S : TTL : Exp (3 bits) S (1 bit) TTL (8bits) Label value (0 to 15 are reserved for special use) Experimental Use Bottom of Stack (set to 1 for the last entry in the label) Time To Live 3 5 Según el contenido de Label se realizará una operación de swap, push (impose) o pop (dispose) en la Label Stack

36 LABEL SWITCHED PATH #216 #14 #99 #311 #311 #963 #311 e Área Local e Interconexión de #612 #5 #14 #963 #99 #311 #462 d

37 IP forwarding using Label Switch Path d e Área Local e Interconexión de Ingress Ingress FEC Egress Egress Ingress Ingress FEC Egress Egress Interface Label Interface Label Interface Label Interface Label x MPLS switch MPLS switch MPLS switch MPLS switch Ingress Interface Ingress Label FEC 1 x Egress Interface 3 Egress Label 5 3 7

38 MPLS Label Distribution Protocol (LDP) LDP protocolo de comunicación con el cual un LSR informa a otro de su asociación FEC Label. Interconexión de Actualmente se usan varios protocolos como LDP: LDP and CR-LDP RSVP-TE (MPLS extension) BGP-4 MPLS extensions de Área Local e 3 8

39 Protocolo LDP TIME UDP-Hello d e Área Local e Interconexión de IP UDP-Hello TCP-open Initialization(s) Label request TIME #L2 Label mapping

40 Downstream stream on demand d e Área Local e Interconexión de Ingress Ingress FEC Egress Egress Interface Label Interface Label Ingress Interface MPLS switch MPLS switch Ingress Label FEC 1 x Egress Interface MPLS switch Egress Label 5 Ingress Ingress Interface Label FEC Egress Egress Interface Label x MPLS switch The label is requested by the upstream node and the downstream node defines the label used. 4 0

41 Unsolicited Downstream d e Área Local e Interconexión de Ingress Ingress FEC Egress Egress Interface Label Interface Label Ingress Interface MPLS switch Ingress Label MPLS switch FEC 1 x Egress Interface MPLS switch Egress Label 5 Ingress Ingress Interface Label FEC Egress Egress Interface Label x MPLS switch The downstream node defines the label and advertises it to the upstream node. 4 1

42 Ejemplo LDP de Área Local e Interconexión de 4 2

43 Ventajas MPLS d e Área Local e Interconexión de Forwarding Simplificado Encaminamiento eficiente Traffic Engineering QoS Routing Mappings de paquetes IP a Forwarding Equivalence Class (FEC) Mecanismo común sobre paquetes (PPP/LAN) y sobre celdas (ATM/FR) 4 3

44 7.- Routers: LAN-WAN interconnection ht ttp://ww ww.redes s.upv.es s/ralir/ / Routers: classification and funtions Multi-Protocol Label Switching (MPLS). Algoritmos de Routing IGP Link state Distance Vector EGP BGP de Área Local e Interconexión de