U N IV E R S ID A D C A T O L IC A A N D R E S B E L L O U rb. M on talb án - L a V eg a - A p artad o 29068 T eléfon o: 442-9511 F ax: 471-3043 C aracas, 1021 - V en ezu ela F acultad d e Ing eniería E scuela de Ingeniería de T elecomunicaciones Asignatura: ENRUTAMIENTO AVANZADO MPLS, REDES VPN Y CALIDAD DE SERVICIO QoS Vigente desde: Junio 2008 Horas semanales Unidades Período Teoría Práctica Laboratorio de crédito 9 y 10 3 0 0 3 Requisitos Sistemas Telemáticos Justificación del Programa La arquitectura de protocolos de enrutamiento basados en conmutación de paquetes IPv4/IPv6 se sustenta en los elementos de conmutación a nivel de enlaces (conmutadores capa 2) y los enrutadores IP (conmutadores capa 3). Con la evolución de redes convencionales hacia redes de Nueva Generación con requerimientos de altas tasas de bits, soporte multicast, soporte de calidad de servicio (QoS), soporte de redes VPN e integración a tecnologías de conmutación precedentes cono ATM, Frame Relay, PDH y SDH es cada vez mas importante el desempeño de los conmutadores capa 2 y 3 en las nuevas redes NGN. La tecnología de conmutación y enrutamiento avanzado basado en etiquetas MPLS y GMPLS propone un nuevo esquema a nivel de los paradigmas de conmutación en redes de paquetes y tramas. Es muy importante que estos nuevos paradigmas y protocolos que sustentan las nuevas redes NGN sean parte del programa de formación académica del ingeniero en telecomunicaciones que se contemple en la carrera uno o varios cursos de estudio teórico-práctico acerca de las nuevas tecnologías y protocolos de conmutación de paquetes y tramas que dar soporte a redes NGN y a la implantación de nuevos y mejores servicios en un ambiente donde el desempeño de las redes es cada vez mas exigente a nivel de velocidades de conmutación y transmisión, integración y convergencia de servicios y tecnologías. 1
Objetivos del Aprendizaje Estudiar y conocer de las distintos estándares y protocolos asociados a los nuevos paradigmas de redes de conmutación de paquetes basada en etiquetas MPLS y GMPLS en el contexto de redes de nueva generación NGN Objetivo General Analizar y estudiar en forma teórica y práctica los aspectos de teoría, práctica e implementación de MPLS y GMPLS en redes NGN y su aplicación a soporte de calidad de servicio, redes VPN, soporte multicast, integración IPv4/IPv6, integración a redes metroethernet y convergencia de tecnologías de interconexión y servicios Objetivos Específicos Al termino de este curso los estudiantes deberán ser capaces de: Explicar y aplicar la tecnología de conmutación MPLS y GMPLS en el contexto de aplicaciones y servicios de redes de nueva generación Diseñar y dimensionar redes NGN para la prestación de servicios integrados de voz, video y datos Tener un conocimiento base para la programación y programación de enrutadores MPLS y GMPLS con soporte Multicast, VPN y QoS Discutir y comparar acerca de los diferentes protocolos y técnicas de enrutamiento convencional y avanzado y aplicar estos en redes NGN en un ambiente de integración de distintas tecnologías de enlace e interconexión Implantar soluciones de QoS, redes VPN basadas en MPLS y GMPLS 2
Contenido Programático 1.- Conmutación a nivel de enlace: conmutación de tramas (Capa 2) Redes de conmutación Frame Relay Redes de conmutación ATM Redes LAN basadas en Ethernet IEEE 802.3: Hubs y Conmutadores Inteligentes Switchs, Ethernet, Fast Ethernet, Giga Ethernet y Ethernet a 10Gbps, Ethernet sobre Fibra, Redes LAN Inalámbricas IEEE 802.11a/b/g, Redes Vlan IEEE 802.1Q, IEEE 802.1P, IEEE 802.1D y Q-in-Q Redes SDH y PDH Arquitecturas Metroethernet 2.- Conmutación a nivel lógico: conmutación de paquetes IP (Capa 3) Arquitectura de protocolos TCP/IP Protocolos Ipv4 e Ipv6/IPng: ARP, RARP e ICMP, Direccionamiento IP Filosofía de Enrutamiento IP: plano de control, plano de reenvio y tabla de rutas. Enrutamiento Unicast, Unicast con ToS y Enrutamiento Multicast Protocolos de Enrutamiento IGP: ISO IS-IS, RIPv1/v2, OSPFv2, OSPFv3/IPv6, IGRP, EIGRP, AODV, OLSR Protocolos de Enrutamiento EGP: BGP4, IDRP Protocolos de Enrutamiento con Soporte Multicast: IGMP, PIM-DM, PIM-SM, MOSPF, MBGP Políticas de NAT, Firewall y Marcado de paquetes 3.- Arquitectura de Servicios integrados ISA, soporte QoS y Redes VPN La Arquitectura de Servicios Integrados La Arquitectura de Servicios Diferenciados Protocolo de Reserva de Recursos: RSVP Protocolos y Técnicas de Calidad de Servicio: Traffic Shapping, QoS por Encolamiento, QoS vía CIR/MIR, QoS ToS Redes VPN: L2TP, IPSec, Túneles EoIP, Túneles IP-IP, Túneles IPv4/IPv6, entre otros protocolos de VPN 3
4.- Introducción y conceptos básicos de Conmutación basado en Etiquetas (MPLS) Reseña histórica: Integración de IP sobre ATM (IPATM) Conmutación capa 2 (tramas) versus conmutación capa 3 (paquetes) Introducción y filosofía MPLS, filosofía Multiprotocolo de MPLS La Etiqueta MPLS, colocación de Etiquetas en Paquetes IPv4/IPv6 MPLS versus enrutamiento convencional: Componentes de Control, Reenvío y Tablas de Ruta Las Clases Equivalentes de Reenvío (FECs) y las asociaciones (Binding) MPLS, aspectos de Granularidad en la definición de FECs, Pool de Etiquetas Libres (Free Pool Labes) Componente de Reenvío MPLS: Técnica de Intercambio de Etiquetas (Label Swapping) Tablas de Rutas MPLS Componente de Control MPLS Asociación de Etiquetas Locales Vs Remotas: Asociaciones Downstream y Upstream Aspectos relativos a la creación de Asociaciones: a) Basado en Datos y b) Basado en Control. Aspectos de Desempeño, Escalabilidad y Robustez Técnicas y algoritmos de Distribución de Etiquetas e Información de asociaciones: a) Piggyback de protocolos y b) Protocolo de Distribución de Etiquetas (LDP) Consideraciones de Tráfico Multicast MPLS y lazos de enrutamiento Enrutadores MPLS de frontera: Edge MPLS de Ingreso y Edge MPLS de Egreso Enrutamiento MPLS y su coexistencia con enrutamiento convencional: tráfico entre Dominios MPLS y no MPLS 5.- Arquitectura de Redes MPLS Aspectos de implementación de MPLS Control Independiente de Asociaciones versus Control Ordenado de Asociaciones Detección y prevención de lazos de enrutamiento en MPLS y manejo de transientes de enrutamiento Encapsulamiento de etiquetas: Stack de etiquetas en MPLS Descripción detallada del Protocolo de Distribución de Etiquetas: Label Distribution Protocol : Descubrimiento de vecinos, LDP sobre TCP, Modos de distribución, Mensajes LDP Distribución de Etiquetas usando BGP4: Manejo de los NRLI y sus Atributos MPLS en Redes ATM Protocolo GMPLS 4
6.- MPLS y Calidad de Servicio Soporte de RSVP con MPLS Soporte de Diff-Serv con MPLS Ingeniería de Tráfico y RSVP-TE Interoperabilidad RTP/RTCP, RTSP y RSVP 7.- MPLS y Redes VPN VPN Layer 2 VPDN y MPLS Protocolo PPP VPN y Stack de Etiquetas en MPLS: VPN-MPLS Soluciones BGP/MPLS VPN Aspectos de Seguridad en VPN-MPLS Seguridad en Redes MPLS 8.- MPLS en Redes GNU/Linux Networking, Cisco y RouterOS Configuración de Redes MPLS en GNU/Linux Networking Comandos de Configuración MPLS en Cisco MPLS en RouterOS: Mikrotik RouterOS Aspectos de Interoperabilidad Estrategias Metodológicas Clases teórico-prácticas con exposición dirigida por el profesor e intervención de los estudiantes; esto acompañado de talleres demostrativos acerca de la temática del curso Tiempo Estimado El lapso semestral comprende 16 semanas de clase, con tres horas semanales de clases teórico-prácticas. Se contemplan al menos tres (03) sesiones de laboratorio para actividades de talleres y demostraciones Estrategia de Evaluación La evaluación se hará sobre la base de tres (02) exámenes parciales y un (02) trabajos teórico-prácticos de investigación y/o aplicación. Parcial 1: 25% Parcial 2: 25% Trabajo Teórico-Práctico 1: 20% Trabajo Teórico-Práctico 2: 20% Apreciación del Profesor, Asistencia y Desempeño: 10% Total: 100% (Evaluación sobre 20 Puntos) 5
Bibliografía Recomendada Rekhter Yakov y Bruce Davie. MPLS Techology and Applications. Edición 2000, Academic Press. Pepelnjak Ivan, Guichard Jim y Apcar Jeff. 'MPLS and VPN Architectures', Volumen II. Cisco Systems. Lobo Lancy y Lakshman Umesh. 'MPLS Configuration on Cisco IOS Software'. Cisco Systems. Halsall Fred. 'Redes de Computadores e Internet'. 5ta. Edición, 2006. Pearson Educación, S.A. Forouzan Behrouz A. 'Transmisión de Datos y Redes de Comunicaciones'. 2da. Edición, 2002. McGraw-Hill. Stallings William. 'Redes e Internet de Alta Velocidad, Rendimiento y Calidad de Servicio'. 2da. Edición, 2004. Pearson Educación, S.A. 6