engenharia de tráfego centralizada (centralized-te) filecentralizada (centralized-te) o que é pce...
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PCE – Path Computation Element (RFC 4655)
RogérioMarianoBPF(BrasilPeeringForum–SDN/SDXTaskForce)
#LACNOG2018 1
Engenharia de Tráfego Centralizada (Centralized-TE)
O que é PCE ?
#LACNOG2018 2
• PathComputationElement(PCE)éumaentidade(componente,aplicação,ounodederede)queécapazdecalcularumcaminhoourotaderedecombaseemumgráficoderedeeaplicarrestriçõescomputacionais.
-LinkinformationDistribution(OSPFv3eIS-IS)-PathCalculation(CSPF)-PathSetup(RSVP-TE)-ForwardingTrafficdownTunnelØ RotaEstáticaØ PBR(Policy-BasedRouting)/FBF–Filter-BasedForwarding
Ø Per-VRFTunnelSelection
Ø AutorouteAnnounce/IGPShortcuts
Ø ForwardingAdjacency/LSPAdvertise
Ø CBTS-Class-BasedTunnelSelection(CSCO)/CBF-CoS-BasedForwarding(JNPR)
Ø DS-TE(DiffServ-TE)comMAM(MaximumAllocationModel)eRDM(RussianDollModel)
-TrafficProtection
Lembrando do MPLS-TE (Overview/Componentes)
-OstúneisouLSPsnoMPLS-TEsãosempreunidirecionais!Head-end (Ingress)
Tail-end (Egress)
Midpoint (Transit)
Modelo Tradicional de MPLS-TE Path Computation
#LACNOG2018 4
Oatual(etalvezmaistradicional)mododeoperaçãodousodeMPLS-TEPathComputationhojeédistribuído!Todososnodesdistribuídosnobackbonecorremparareservarseusrecursosconformeelesprecisame,dessaforma,temosasseguintescaracterísticas:-AlgoritmosdePathComputationdistribuídosparacadanodenarede;-Visãolocaldoestadodaredeporperspectivadenode;-OCSPFtemnaturezalocal,apenasassolicitaçõesdonodedistribuídosãocalculadas;-AltoprocessamentodeCPUpornode;-Muitosaplicativosadaptativosdisponíveis(auto-BW,RSVP,multi-path,etc...);
Alguns problemas que o PCE resolve do MPLS-TE
#LACNOG2018 5
Bin Packing
1
1
10 1 1
B
A
D
EC
Link Metric CapacityA-C 1 10B-C 1 10C-E 10 5C-D 1 10D-E 1 10
Time LSP Src Dst Demand1 1 A E 52 2 B E 10
X
Time LSP Src Dst Demand1 1 A E 22 2 B E 23 1 A E 20
Deadlock
1
1
10 1 1
B
A
D
EC
Link Metric CapacityA-C 1 20B-C 1 20C-E 10 5C-D 1 10D-E 1 10
● lack of LSP level ingress admission control○ would require another online or offline
control mechanism■ offline: need northbound API■ online: back to autopbw issues
○ tension between overprovisioning level and transport elasticity
Scheduling
1
1
10 1 1
B
A
D
EC
Link Metric CapacityA-C 1 10B-C 1 10C-E 10 10C-D 1 10D-E 1 10
Time LSP Src Dst Demand1 1 A E 22 2 B E 73 1 A E 7
Intra-Area/ASemMPLS-TE(problemadeespaço)
Alguns problemas que o PCE resolve do MPLS-TE
#LACNOG2018 6
Inter-Area/ASemMPLS-TE
ContigousLSP
LSPStitching
LSPNesting
CrankBackRouting
O Básico (Parte I)
PCE
• PathComputationElement
• PartedeumSDNcontroller
• EspecializadoemcomputaçãocomplexaemnomedoPCC.
PCC
• PathComputationClient
• ORoutertransfereacomputaçãodocaminhoparaumPCEespecializado.
PCEP
• PCEProtocolparacomunicaçãoentreo(s)PCCePCE(s)usandoTCP.
PCEWGnoIETF
• Criadoem2004• Sim,istoéantigo!
• PrimeiraRFC–RFC4655(em2006)
• Desdeentãomaisde40RFCsforampublicadas.
#LACNOG2018 8
pce@ietf.org
O Básico (Parte II)
9#LACNOG2018TED=TrafficEngineeringDatabase
ATEDpodesermontadaviaIGPouBGP-LS(AFI)
ServidorPCE
Domínio(IGP)XY Domínio(IGP)KW
OPCEéespecializadoemcomputaçãodecaminhoscomplexosemváriosdomíniosemnomedoPathComputationClient(PCC)comescalabilidadeaprimorada.EmvezdeoHead-endRouterfazerocálculodocaminho,épedidoaosPCEsquecooperemeobtenhamocaminhofim-a-fim.
O Básico (Parte III)
PCEP
PCC
PCEPPlugin
PCEPProvider LSPDB
RESTCONF
ServidorPCE
BibliotecadeProtocolos
LSP(operação) LSP(prontas)
10
#LACNOG2018
PCE
PCC
PCEP
- PathComputationElement
- ServidorouHigh-EndRouter
- PathComputationClient
- Ingress,NMS
- OPCEProtocol(pcep)executaacomunicaçãoentrePCCePCE(s)
- UmprotocolbaseadoemTCP
PCE: Onde ?
#LACNOG2018 11
CompositePCE:OPCEfuncionanorouter!
PCEProtocol(PCEP)
PCC
CompositePCE
PCC
PCEProtocol(PCEP)
ExternalPCE:OPCEfuncionaemumservidorexterno
ExternalPCE
PCC
PCE
PCEPCEProtocol(PCEP)
PCEProtocol(PCEP)
Inter-DomainPCE:CooperaçãoentrePCEsexecutandointer-domainpathcomputation
NMS:AtuacomoumPCC
ManagementbasedPCE
GerenciamentobaseadoemPCE
ExternalPCEPCEProtocol
(PCEP)
Mas porque? • Ocaminhogeralmenteécalculadopelonodedeorigem(Ingress);
• Quandonãoexistepoderdecomputaçãoouespaçoparaterumcaminho;
• DispositivosLow-End(comMPLSmovendoatéaborda!)
• Quandonãoexistetodasasinformações!• Inter-domainouInter-layer(computaçãoentrelimitesdedomínios);
• AlgoritmosdeComputaçãodeCaminhoEspeciais;
#LACNOG2018 12
PCC
PCEProtocol(PCEP)
PCE PCE
O Histórico!
PCEPbásico
BRPC–PCEInter-domain
ConfidencialidadenoPCEP
FunçõesObjetivas
ProteçãodeCaminho
(Path-Protection)
P2MP HierarquiadoPCE(H-PCE)
GMPLSnetwork
Inter-layer
#LACNOG2018 13
Stateless PCE • OPCEpodefazercomputaçãodecaminhocomplexosozinhooutrabalhandocomoutrosPCEs
• MaselesófazissoquandoumPCCsolicita!
• MesmoquandooPCEaprendemudançasdetopologia!
• NessemodooPCEPéapenasumprotocoloCliente-Servidor(estateless!)
• OlhasomenteaTED–TrafficEngineeringDatabase!
#LACNOG2018 14
PCE
StatelessPCE
OPCEnãomemorizaLSPsconfiguradosanteriormentenarede
PCC PCC
Stateful PCE • Agora,juntocomoestadodarede(TED),oPCEtambémpodearmazenaroestadodetodososcaminhoscalculadosouLSPseseusrespectivosrecursos(vamoschamá-lodeLSPDB)
• Ouseja,PodemosfazermuitomaiscomStatefulPCE!
15
Passive• EleusaoTEDeaLSPDBenquantocalculaocaminho,masocálculoéfeitosomentequandosolicitadopeloPCC..
Active
• PermitequeumaLSPsejadelegadaaoPCEondeoPCEsetornaoproprietáriodessaLSPepodemudarqualqueratributodestaLSPaqualquerhora.
OStatefulPCEpodefazerumare-otimizaçãoglobalconsiderandováriosLSPsparaotimizartodaarede!
PCE
StatefulPCE
OPCEmemorizaLSPsconfiguradosanteriormentenarede#LACNOG2018
PCC
PCC
PCE Initiated • Configuração,manutençãoedesmontagemLSPsdiretamentepeloPCE!
• Nãohánecessidadedeconfiguraçãolocalnonodederede!• Habilitaumarededinâmicacontroladacentralmenteeimplantada.
• ÚtilquandooposicionamentodoLSPprecisaseralteradoemrespostaàsdemandasdealgumaplicativo.
• OperaçãoágilderedeorientadaasoftwareepodeserintegradaaumaarquiteturaderedebaseadaemcontroladoresSDN!!
#LACNOG2018 16
PCE
PCEInitiateMessage
PCEInitiatedpermitequeumclientecrie,configure,controleeexcluaumLSPdoservidorPCEpormeiodeumamensagemdeinicializaçãodoPCE.
Segment-Routing (SR) & PCE
• SegmentRoutingPath(SR-Path)• PCEpreparaolabelstackidentificandonode(node-sid)e
adjacency(adj-sid)labels
• PCEOptimization• OPCEcalculaoSR-Patheinstruionodeprincipalcomum
labelstack.
• OPCEpoderesponderaeventosderedecomolinkscongestionadoseatualizarumlabelstacksemanecessidadedeumasinalizaçãoRSVP-TE.
#LACNOG2018 17
PCEP(PCEProtocol)
StatefulPCEcomSR
1417
1568
1923
payload
Outras melhorias no Stateful PCE
Associação GMPLS P2MP/Multicast
Inter-domain
Hierarquia Auto-BW Scheduling
#LACNOG2018 18
PCE & SDN
#LACNOG2018 20
EmalgumasredescominvestimentoexistenteemdispositivosIP/MPLS,umactivestatefulPCEpodeoferecercontrolecentralizadosobreasLSPscomoumaabordagemevolutivaesimplesparaSDN.
PCC
PCEP(PCEProtocol)
PCC
StatefulPCEServer
Abstração&AlgoritimosoverStatefulPCE
#LACNOG2018 21
• PCEéumelementoessencialparaoplanejamentodeserviçosemqualquerrede;
• Umorquestradornãopodeorquestrarsemdeterminarcomootráfegofluirápelarede:☞EissosignificaqueumorquestradorprecisadafunçãodePathComputation.☞SeoPCEéincorporadoaoorquestradorouseeleéumcomponenteseparado,éumaopçãodeimplementação.
• UmControladornãopodecontrolarmaisdeumúniconodesemdeterminarcomootráfegofluiráatravésdeumconjuntodenodes:☞EissosignificaqueumcontroladorpodeprecisardafunçãodePathComputation.☞SeoPCEestáembutidonoControladorouseráumcomponenteseparado,éumaescolhadeimplementação.
PCE & SDN O PCE no mundo SDN
PCE & SDN O PCEP como um SBI (Southbound Interface)
• PCEpodeserusadocomoumnúcleodeumaSDNcontroller
• UmPCEPpodeseratualizadoparaumcompletoSBI?
• Oqueserianecessárioparasefazerisso?• CapacidadedeusaroPCEparaprogramarcadanodeaolongodeumaLSP-Path• CapacidadedeusaroPCEPparadivulgarlabelsdeSR• CapacidadedeidentificarquaisfluxosdetráfegoexistemnaLSP• CapacidadedeusaroPCEPparaaprendermudançasdetopologia• Multicast/P2MP• CoordenaçãoentrePCEs(etambémpPCEecPCE)• ..eassimpordiante!
#LACNOG2018 22
PCE como uma Central Controller (PCECC)
#LACNOG2018 23
PCC
PCEP
Protocol
PCC
StatefulPCEcomIniciação
PCEP
Protocol
TodososnodessãoPCC
PCECC–PCEcomoumaCentralController
LivredeProtocolosdeSinalização
PCECCsecomunicacomtodososnodes
PCECCéoresponsavelporalocarlabel
Centralcontroller!
SinalizaçãoRSVP
Dica:LeiaaRFC8283!
https://tools.ietf.org/html/rfc8283
Papel do PCE em uma ACTN ACTN–AbstractionandControlofTEnetworks• Multi-layermulti-domainNetwork
• Ilhastecnologicas,AdministrativaoudeFornecedores• Interoperabilidade
• Facilitaoperaçõesdeumaredevirtual• Criaumambientevirtualizadoquepermitequeos
operadoresvisualizemecontrolemredesdeváriastecnologiasdeváriassub-redesemumaúnicaredevirtualizada..
• Aceleraaimplementaçãorápidadeserviços• Incluindoserviçosmaisdinâmicoseelásticos• Melhoraasoperaçõesgeraisderedese
dimensionamentodosserviçosexistentes..
#LACNOG2018 25
Controller • PCEéumafunçãochaveemumaController • StatefulPCE • ApplicationBasedNetworkOperations[RFC7491] • PCEbasedcentralcontrol(PCECC)
Multi-Domain&Multi-Layer • Per-domainpathcomputation[RFC5152] • BackwardRecursivePathComputation(BRPC)[RFC5441] • Inter-Layer[RFC5623] • PCEHierarquico(H-PCE)[RFC6805] • StatefulH-PCE
PCE
Fazendo o PCEP um protocol seguro
• SuporteaMD5eTCP-AO(RFC5925)• MD5tendeaserpoucoutilizadonoPCE!
• SuporteaTLS–RFC8253publicadarecentemente!• AutenticaçãodePeer,EncriptaçãodeMensagem&integridade• AbordagemStartTLS
#LACNOG2018 26
Ferramentas PCE
#LACNOG2018 27
Marben PCE
Juniper NorthStar
Cisco XTC
Metaswitch DC-PCE
Outras... Outras...
ONOS SBI
ODL SBI
Proprietárias OpenSource
Configuração do PCE em um Router (PCC)
#LACNOG2018 29
ExemplodeumasimplesconfiguraçãodePCEusandoBGP-LSsobreIS-ISemumacaixaIOS-XRcomoPCC
Configuração do PCE em um Router (PCC)
#LACNOG2018 30
ExemplodeumasimplesconfiguraçãodePCEusandoaTEDsobreOSPFemumacaixaJunOScomoPCC
Então, qual é o valor real da Centralized Path-Computation com PCE/PCEP + BGP-LS e/ou CSPF sobre o modelo de path computation tradicional de MPLS-TE?
#LACNOG2018 34
- Otimização de caminhos baseados em restrições (latência / utilização de links / contagem de nodes);
- Path Computation em tempo real e faz reengenharia de Path;
- Otimização de rede em tempo real;
- Distribuição eficientemente os fluxos de tráfego na rede;
- Redimensionar caminhos com base em picos de tráfego;
- Criar ou remove caminhos com base na carga de tráfego;
- A visão global do PCE elimina a necessidade de Shared Risk Link Groups (SRLGs);
- Implemente opções de proteção de link e node em 1:1, 1+1 e/ou 1:N;
- Mantem os SLAs durante as janelas de manutenção;
- Faz otimização de rede durante janelas de manutenção ;
- Uso mais claro e redes circuit-switched (como GMPLS);
- Restauração automática de caminho;
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