Introdução ao MPLS - IX.brix.br/pttforum/8/doc/10-introducao_ao_mpls.pdf · Objetivos e dicas...
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Introdução ao MPLSTiago Carrijo SettiAlgar Telecom
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Algar Telecom
• 60 anos de atuação
• Mais de 1,5 mil associados
• Mais de 1 milhão de clientes
• Companhia de capital aberto*
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Backbone
13 mil km 13 mil km 13 mil km 13 mil km de rede óptica
Atuação em 192 192 192 192 municípiosmunicípiosmunicípiosmunicípios
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Objetivos e dicas
Muitos operadores de rede IP ainda desconhecem o protocolo MPLS:
• Acreditam ser muito complexo
• Não enxergam benefícios no protocolo
• Até implementaram o MPLS, mas de maneira básica e sem utilizar todos os recursos
disponíveis
• Acreditam ser uma tecnologia muito nova em amadurecimento
Essa apresentação pretende desmitificar o MPLS e permitir que mais redes
utilizem esse protocolo para melhorar sua capacidade e performance.
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Pergunte à vontade !!
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O básico
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Protocolo de camada 2.5 ???
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MultiProtocol Label Switching
Para quem preferir : Comutação de etiquetas de múltiplos protocolos !!
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Quem usa
Praticamente todas as operadoras de Telecom e provedores tem em operação o
protocolo MPLS em sua rede.
Talvez, depois do próprio IP e do protocolo BGP, o MPLS deve ser o protocolo mais
usado nas redes atuais.
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Como surgiu o MPLS
Desenhado originalmente para aumentar a capacidade e velocidade dos
roteadores IP.
• Objetivo principal de evitar o “route lookup”
• ATM na época se mostrava mais eficiente que o IP
• A ideia era abranger protocolos além do IP (ATM, Frame relay, Ethernet)
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Como surgiu o MPLS
1994
1996
1997
2001
Toshiba apresenta o Cell Switch Router (CSR) no IETF
Cisco e IBM apresentam planos para label switching
Formado o MPLS WG no IETF
Primeira RFC do MPLS publicada
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RFC 3031 - Multiprotocol Label Switching Multiprotocol Label Switching Multiprotocol Label Switching Multiprotocol Label Switching ArchitectureArchitectureArchitectureArchitecture
+150 RFCs
E dezenas de outros drafts em desenvolvimento
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Uso atual
Originalmente o objetivo era aumentar a capacidade dos roteadores IP,
permitindo que a velocidade de roteamento L3 fosse equivalente ao L2.
Mas a evolução do hardware e
chipsets modernos tornou obsoleto esse objetivo.
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Uso atual
Três razões para a crescente adoção do MPLS nas redes:
• Engenharia de tráfego – Habilidade de controlar e escolher como o tráfego é encaminhado
na rede, permitindo gerenciar a qualidade de serviço, priorização de fluxos e controle da
capacidade.
• Redes multisserviço – Habilidade de utilizar uma única infraestrutura de rede para
transportar diversos serviços e protocolos. (L3VPN, L2VPN, VPLS, AToM)
• Fast Reroute – Aumentar a resiliência e tempo de convergência das redes, alcançando
valores iguais ou melhores que as redes SONET/SDH.
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Como funciona
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Bits and bytes
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Conceitos
• MPLS Label Switch Path (LSP)
• O conceito mais importante para entender o protocolo
• Significa um túnel unidirecional entre dois roteadores da rede MPLS
• Um LSP é necessário para que aconteça o encaminhamento na rede
• Nomenclatura dos roteadores na rede MPLS
• Label Edge Router (LER) ou “ingress node” ou Provider Edge (PE)
• Roteador que encapsula o payload a primeira vez
• Roteador que faz a escolha do caminho para o túnel
• Label Switching Router (LSR) ou “transit node” ou Provider router (P)
• Roteador no meio da rede que faz apenas o encaminhamento de label
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Topologia
LSP
LER LER
LSR LSR LSRPE PE
PPP
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Label
• 32 bits de cabeçalho - 20 bits para alocação de labels, totalizando 1,048,575 possibilidades
• Significado local entre dois roteadores
• Podem ser utilizados diversos labels num mesmo pacote
Layer 2 Label 3 PayloadLabel 2 Label 1
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Sinalização
• Para usar um LSP, antes ele tem que ser sinalizado
• Um LSP tem significado global na rede, mas um label tem significado local.
• A sinalização faz um mapeamento do LSP com os label nos roteadores do caminho.
• Existem dois protocolos de sinalização mais usados
• Label Distribution Protocol (LDP)
• Protocolo simples sem funcionalidades de engenharia de tráfego
• Usa a tabela do IGP (OSPF ou ISIS) para encontrar o melhor caminho
• Resource Reservation Protocol – Traffic Engineering (RSVP-TE)
• Protocolo mais complexo, com cabeçalho maior, mas que permite o uso de engenharia de tráfego e reserva de recursos na rede.
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RSVP
• Utilizado um protocolo bastante conhecido, e que foi estendido para suportar as funções de engenharia de tráfego
• Suporta a reserva de túneis(LSP) na rede, calculados apenas no roteador PE Ingress
• Permite funcionalidades como:
• Reserva de banda
• Definição dinâmica ou estática de caminhos
• Inclusão/Exclusão de circuitos baseados em informações de “cores” (Affinity)
• Permite o uso de informações externas a rede, como caminho físico das fibras, rota da fibra, rack, andar, prédio etc.... (Shared Risk Link Group)
CSPF (Constrained Shortest Path First)CSPF (Constrained Shortest Path First)
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Penultimate Hop Pop (PHP)
• O último roteador no caminho do LSP é quem faz a análise do payload para
encaminhar o pacote
• Ele pode receber o pacote com um label final, chamado Explicit Null (0)
• Ou pode receber o pacote sem label MPLS algum, nesse caso o label usado é o Implicit Null (3).
• Esse label, Implicit Null, é a maneira de sinalizar ao penúltimo roteador do caminho que retire “pop” o label antes de encaminhas o pacote.
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Penultimate Hop Pop (PHP)
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Label stacking
• Como dito anteriormente, vários labels podem ser “empilhados” num mesmo
pacote
• Apenas a primeira label (top most label) é usada para encaminhar o pacote
• Quando o pacote chega no destino o último label é retirado “pop” e o segundo
label é utilizado para o encaminhamento
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Encaminhando pacotes
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Encaminhando pacotes
• Pacote com destino a 192.168.1.1
• O roteador Ingress tem a rota 192.168.1.0/24 conhecida por BGP e
next-hop um LSP
• Ele adicionar o label MPLS 101456 e encaminha para o próximo P
PE PEP P P
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Encaminhando pacotes
• Cada roteador de trânsito, P, executa a função de “swap”
PE PEP P P
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Encaminhando pacotes
• O penúltimo roteador executa o PHP
PE PEP P P
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Serviços
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MPLS L3VPN
• São as famosas VPN MPLS, muito comum no mercado corporativo
• VPN baseada em IP
• O conceito de VRF(virtual router) é utilizado nos roteadores PE
• Cada cliente tem sua própria VRF
• Sinalização de controle e encaminhamento
• BGP para controle
• MPLS para encaminhamento dos pacotes
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MPLS L3VPN
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MPLS Pseudowires
• Conhecido também como VLL (Virtual Leased Line) ou PWE3
• Circuitos ponto a ponto
• Emulação de um circuito sobre MPLS
• Pode ser usado para conectar protocolos diferentes
• Exemplo: Ethernet para PPP
• Muito utilizado nas operadoras de Telecom com nomes como:
• Ponto a ponto
• Clear channel
• E-line
• Lan to Lan
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MPLS Pseudowires
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VPLS (Virtual Private Lan Service)
• Cria um switch multiponto virtual
• Emula as funções de um switch, como:
• Aprendizado de MAC
• Broadcast flood
• Unkown unicast flood
• Mais utilizado para infraestrutura interna das operadoras, e alguns casos de
clientes que não utilizam L3VPN
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PWE3 x VPLS
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Rede Algar Telecom
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BackboneMPLS
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Topologia
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Anel Anel Anel Anel
MetropolitanoMetropolitanoMetropolitanoMetropolitano
Topologia
IP/MPLS
BackboneBGP-FreeP P
P
Borda
InternetInternetInternetInternet
PEPE
Switch MPLSSwitch MPLS Switch MPLSSwitch MPLS
Switch MPLSSwitch MPLS
Switch MPLSSwitch MPLS
ProvedorBanda-larga
Empresas
3G
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Tecnologias
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Fornecedores
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Desvantagens do MPLS
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O lado ruim do protocolo
• Nenhum protocolo é perfeito
• Um desses problemas é que ao habilitar MPLS perdemos:
• Capacidade de utilizar múltiplas saídas de forma eficiente
• Simplicidade
• Balanceamento de tráfego em LACP (resolvido com Entropia ou FAT PW)
• Diferente de outros protocolos, o MPLS não tem configurações totalmente
automatizadas
• Algumas ferramentas de mercado ajudam com essa administração, principalmente a quantidade de túneis RSVP-TE.
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Conteúdo não abordado
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Outros assuntos importantes
• O MPLS tem funções e funcionalidades bastante avançadas que não conseguimos abordar nessa palestra, pois
seriam tema para um curso de mais de 1 semana!
• Algumas funcionalidades não abordadas:
• Fast Reroute
• Auto-Bandwidth e Auto-Mesh
• Point-to-multipoint LSP
• Multicast VPN
• FAT Pseudowire
• Entropia de Labels
• EVPN (Ethernet VPN) – (tema abordado pelo colega da Alcatel Lucent)
• MPLS OAM
• Baseado no MPLS, protocolos também surgiram para atender outras demandas
• GMPLS (Generalized MPLS)
• MPLS-TP (MPLS Transport Profile)