fundamentos de carrier ethernet

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Fundamentos de Carrier Ethernet Jerônimo A. Bezerra <[email protected]> 1

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Page 1: Fundamentos de Carrier Ethernet

Fundamentos  de    Carrier  Ethernet  Jerônimo  A.  Bezerra  

<[email protected]>  

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Page 2: Fundamentos de Carrier Ethernet

Índice  

•  Crescimento  das  redes  metropolitanas  •  Ethernet  e  seus  desafios  •  Metro  Ethernet  Forum  -­‐  papel,  aEvidades  e  envolvimento  •  Introdução  ao  Metro  Ethernet  ou  Carrier  Ethernet  •  Comparação  das  tecnologias  de  transporte  •  Contextualização  na  Rede  ReMeSSa  •  Sugestões  para  o  futuro  

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Page 3: Fundamentos de Carrier Ethernet

Popularização  das  Redes  Metro  

•  Novas  redes  metropolitanas  aparecendo  a  todo  momento:  – Academia  (RNP,  Universidades),  Telecom(xDSL),  etc.  

•  MoEvos:  – Demandas  dos  usuários  – Custo  da  infraestrutura  (fibra  óEca,  equipamentos)  – Capacidade  das  interfaces  de  redes  (100Gbps)  – Simplicidade  na  operação  

•  Consolidação  do  protocol  Ethernet  (IEEE  802.3)  3  

Page 4: Fundamentos de Carrier Ethernet

IEEE  802.3  ou  Ethernet    

•  Padronizado  para  LANs,  em  1985;  •  Implementação  simples  e  barata;  •  Mundialmente  consolidado:  

–  Custo  de  interface  extremamente  baixo;  

•  Mas,  não  foi  pensado  para  MAN:  – Não  possui  separação  de  tráfego,  impossibilitando  a  criação  de  circuitos  privados;  

–  Sem  gerência  e  confiabilidade;  –  Sem  priorização  de  tráfego;    

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Page 5: Fundamentos de Carrier Ethernet

Ethernet:  Evolução  para  atender  MAN  •  Nos  anos  90,  circuitos  P2P  e  MP2MP  foram  viabilizados  com  o  protocolo  

802.1Q  (VLAN);  –  Com  as  novas  técnicas  de  VLAN  Stacking  e  VLAN  translaEon,  foi  possível  isolar  

usuários  e  núcleo  da  rede;  

•  Protocolos  como  QinQ,  PBB  e  PBB-­‐TE  foram  criados,  resolvendo  diversos  problemas:  –  C-­‐VLAN  versus  S-­‐VLAN,  Aprendizado  de  MAC  dinâmicos  e  Sub  50ms  failover  

•  Custo  de  interface  Ethernet  menor  que  interfaces  SONET/SDH    

•  Ethernet  suporta  largura  de  banda  de  até  10Gbps  com  fina  granularidade;  

•  Pode  ser  facilmente  conectada  à  rede  do  cliente,  devido  ao  uso  de  Ethernet  nas  corporações  e  redes  residenciais.  

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Page 6: Fundamentos de Carrier Ethernet

Mitos  sobre  usar  Ethernet  MAN  

•  4094  VLANs  é  insuficiente  para  uma  operadora  

•  RSTP  convergence  takes  many  seconds  – Alguns  fabricantes  já  oferecem  protocolos  com  suporte  sub-­‐50ms    

•  Conexões  L2  Ethernet  MAN  eliminam  a  necessidade  de  roteadores  ou  switches  L3  

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Page 7: Fundamentos de Carrier Ethernet

Metro  Ethernet  •  Metro  Ethernet  é  uma  Metropolitan  Area  Network  que  é  

baseada  nos  padrões  Ethernet.  É  comunmente  usado  para  conectar  subscribers  (usuários)  a  um  grande  provedor  de  rede  ou  à  Internet.  Pode  ser  usado  pelas  empresas  também  para  conectar  escritórios  ou  datacenters.  

•  Pode  ser:    –  Ethernet  puro,    –  Ethernet  sobre  SDH,    –  Ethernet  sobre  MPLS  –  Ethernet  sobre  DWDM.  

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Page 8: Fundamentos de Carrier Ethernet

MEF  -­‐  Metro  Ethernet  Forum  •  O  MEF  é  uma  organização  sem  fins  lucraEvos,  formada  em  2001  para  

promover  a  adoção,  em  caráter  global,  de  Redes  e  Serviços  Ethernet,  focando  nas  Operadoras  (Carriers).  

•  Criou  o  conceito  de  Carrier  Ethernet,  que  possui  duas  definições:  

 

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Para  provedores   Para  usuários  Um  conjunto  de  elementos  de  rede  cerEficados  que  se  conectam  para  transportar  serviços  Carrier  Ethernet  para  todos  usuários,  local  ou  mundialmente.  

Serviço  de  rede  padronizado  definido  por  cinco  atributos  que  disEngue-­‐o  da  tradicional  LAN  baseada  em  Ethernet  

Page 9: Fundamentos de Carrier Ethernet

 Carrier  Ethernet  

Standardized Services – Serviços e nomenclatura padronizados sem alterações na rede do usuário

Scalability – Deve suportar milhões de usuários, nos mais variados serviços com velocidades de 1Mbps a 10Gbps

Quality of Service – Deve suportar serviços mensuráveis e garantidos ponto-a-ponto (frame delay, variação do delay, disponibilidade). Service Management – Deve possibilitar monitoramento, diagnóstico e gerência centralizada, com OAM e rápido provisionamento de serviços Reliability – Habilidade para detectar e recuperar de incidentes na rede sem impactar usuários, com recuperações menores que 50ms  

Page 10: Fundamentos de Carrier Ethernet

 Terminologia  Carrier  Ethernet  

•  UNI  (User-­‐to-­‐Network  Interface)  

•  Ethernet  Virtual  ConnecEon  (EVC)  

•  3  Epos  de  EVC  –  Ponto-­‐a-­‐Ponto  –  MulEponto-­‐a-­‐MulEponto  –  Ponto-­‐a-­‐MulEponto)  

•  NNI  (Network-­‐to-­‐Network  Interface)  

Page 11: Fundamentos de Carrier Ethernet

Tipos  de  Serviço  em  Carrier  Ethernet  

E-­‐LAN  Service  Type  • Mul9point  L2  VPNs  • Transparent  LAN  Service  • Mul9cast  networks  

E-­‐Tree  Service  Type  • Rooted  mul9-­‐point  L2  VPNs  • Broadcast  networks  • Telemetry  networks  

UNI  

UNI  

UNI  

UNI  Mul9-­‐point  to    Mul9-­‐point  EVC  

UNI   UNI  

UNI  Point-­‐to-­‐Point  EVC  

UNI  

E-­‐Line  Service  Type  • Virtual  Private  Lines  (EVPL)  • Ethernet  Private  Lines  (EPL)  • Ethernet  Internet  Access  

E-­‐  Access  Service  Type*  for  • Wholesale  Access  Services  • Access  EPL  • Access  EVPL  

ENNI  UNI  

Point-­‐to-­‐Point  EVC  

UNI  

Rooted  MulEpoint  EVC  

Carrier  Ethernet    Access  Network  Carrier  Ethernet    

 Service  Provider  

CaracterísEcas:  -­‐  Baixa  Latência  -­‐  QoS  previsível  -­‐  1  Mbps  até  10  Gbps  -­‐  Serviços  padronizados  

-­‐  Confiável  -­‐  Gerenciável  -­‐  Uso  oEmizado  -­‐  Baixo  custo  

Page 12: Fundamentos de Carrier Ethernet

Ethernet  Private  Line  (EPL)  

•  SubsEtui  o  serviço  privado  TDM  •  Serviço  baseado  em  porta  com  um  único  serviço  (EVC)  através  de  UNI  dedicadas  provendo  conecEvidade  site-­‐to-­‐site  

•  Tipicamente  entregue  sobre  SDH  (Ethernet  over  SDH)  •  Serviço  Ethernet  mais  popular  devido  à  simplicidade  

Point-to-Point EVCs

Carrier Ethernet Network

CE UNI

CE UNI

CE

UNI

ISP POP

UNI

Storage Service Provider

Internet

Page 13: Fundamentos de Carrier Ethernet

Ethernet  Virtual  Private  Line  (EVPL)  

•  SubsEtui  serviços  L2  VPN  Frame  Relay  ou  ATM  –  Para  entregar  mais  largura  de  banda,  ponto  a  ponto  

•  Habilita  mulEplos  serviços  (EVCs)  em  um  único  UNI  •  Suporta  conecEvidade  “hub  &  spoke”  via  serviços  mulEplexados  no  hub  site  

–  Similar  ao  Frame-­‐Relay  

Service Multiplexed

Ethernet UNI

Point-to-Point EVCs

Carrier Ethernet Network

CE

UNI

CE

UNI

CE

UNI

Page 14: Fundamentos de Carrier Ethernet

 Serviços  usando  o  Epo  E-­‐LAN  •  EP-­‐LAN:  Cada  UNI  dedicado  ao  serviço  EP-­‐LAN.  Ex.:  Transparente  LAN  •  EVP-­‐LAN:  Serviço  MulEplexado  em  cada  UNI.  Ex.:  Acesso  à  Internet  e  à  

VPN  CorporaEva  

Ethernet Private LAN example

Multipoint-to-Multipoint EVC

Carrier Ethernet Network

CE UNI

CE

CE

UNI

UNI

Ethernet Virtual Private LAN example

Multipoint-to-Multipoint EVC

Carrier Ethernet Network

CE UNI

CE

CE

UNI

UNI Point-to-Point EVC

(EVPL) UNI

CE

ISP POP

Internet

Page 15: Fundamentos de Carrier Ethernet

 Serviços  usando  Epo  E-­‐Tree  

Carrier Ethernet Network

CE

UNI

UNI

CE

CE

Leaf

Leaf

UNI CE

Leaf

Rooted-­‐MulEpoint  EVC  

Ethernet Private Tree example

UNI Root

EP-Tree e EVP-Tree: Ambos permitem comunicação raiz–raiz e raiz–folha mas não folha-folha.

•  EP-Tree requer UNI dedicada a uma EP-Tree

•  EVP-Tree permite cada UNI suportar multiplos serviços E-Tree simultâneos

Root

Ethernet Virtual Private Tree example

CE CE

CE UNI

UNI UNI

Rooted-­‐MulEpoint  EVC   MulEpoint  to  

MulEpoint  EVC  

Page 16: Fundamentos de Carrier Ethernet

Tecnologias  de  transporte  

•  Carrier  Ethernet  pode  ser  implementado  sobre  diversas  tecnologias  de  transporte  existentes,  principalmente:  

–  Provider  Bridging  (PB)  –  Provider  Backbone  Bridging  (PBB)  –  Provider  Backbone  Bridging  com  Traffic  Engineering  (PBB-­‐TE)  –  MPLS  VPWS  (Virtual  Private  Wire  Service)  –  MPLS  VPLS  (Virtual  Private  LAN  Service)  –  MPLS  TP*  (Transport  Profile)  –  SONET/SDH*    –  OTN*  (OpEcal  Transport  Network)  –  WDM  (Wave  Division  MulEplexed)  

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Page 17: Fundamentos de Carrier Ethernet

Transport:  Provider  Bridging    •  Também  conhecido  como  QinQ,  provê  separação  entre  VLAN  do  usuário  com  VLAN  do  provedor  

•  Funciona  adicionando  mais  um  campo  Tag:  

•  Resiliência:  –  Depende  do  protocolo  Spanning  Tree  ou  similar  para  obter  o  melhor  caminho  até  o  desEno  

–  Não  suporta  caminho  alternaEvo  (backup  path)  –  Tempo  de  convergência  depende  do  protocolo  contra    loop  escolhido  (STP  ou  similar)  

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Page 18: Fundamentos de Carrier Ethernet

Transport:  Provider  Bridging  (2)    

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Page 19: Fundamentos de Carrier Ethernet

•  Também  conhecido  como  MAC-­‐in-­‐MAC  •  Encapsula  o  frame  do  usuário  completamente  

–  Tornando  o  serviço  transparente  •  Aumenta  a  escalabilidade  da  rede,  adicionando  um  segundo  

Tag  

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Transport:  Provider  Backbone  Bridging    

Page 20: Fundamentos de Carrier Ethernet

•  Resiliência:  

–  Depende  do  protocolo  Spanning  Tree  ou  similar  para  obter  o  melhor  caminho  até  o  desEno  

–  Não  suporta  caminho  alternaEvo  (backup  path)  

–  Tempo  de  convergência  depende  do  protocolo  contra    loop  escolhido  (STP  ou  similar)  

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Transport:  Provider  Backbone  Bridging  (2)  

Page 21: Fundamentos de Carrier Ethernet

•  Mesmo  formato  do  PBB  

•  Resiliência:  –  Resolve  a  deficiência  na  definição  dos  caminhos  principal  e  backup.  

– Não  necessita  de  Spanning  Tree  ou  similar  

–  Convergência  inferior  a  50  ms  

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Transport:  PBB  Traffic  Engineering    

Page 22: Fundamentos de Carrier Ethernet

•  Virtual  Private  Wire  Service,  também  conhecido  como  ETHoMPLS  ou  Virtual  Leased  Line  

•  Cria  circuitos  ponto  a  ponto  (PW)  que  transportam  Ethernet  entre  os  roteadores  de  borda  (LER)  

•  Todo  o  frame  Ethernet  é  encapsulado  –  Não  necessitando  do  Mac  Learning  

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Transport:  MPLS  VPWS  

Page 23: Fundamentos de Carrier Ethernet

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Transport:  MPLS  VPWS  •  Resiliência:  

•  Usa  os  próprios  mecanismos  do  MPLS  para  prover  redundância,  como  MPLS  Fast  ReRoute  

•  Garante  convergência  abaixo  dos  50  ms  

Page 24: Fundamentos de Carrier Ethernet

•  Virtual  Private  LAN  Service  •  Cria  circuitos  (LSP)  entre  os  

roteadores  de  borda  MPLS  (LER)  

•  Emula  uma  LAN  com  802.1Q,  ou  seja,  manuseia  o  TAG  do  frame,  aprende  o  endereço  MAC  do  usuário  e  faz  o  decisão  de  encaminhamento  dos  frames  

•  Resiliência:  –  Usa  os  próprios  mecanismos  do  

MPLS  para  prover  redundância,  como  MPLS  Fast  ReRoute  

–  Garante  convergência  abaixo  dos  50  ms  

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Transport:  MPLS  VPLS  

Page 25: Fundamentos de Carrier Ethernet

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Transport:  WDM  Wave  Division  MulEplexed    Serviço  ponto-­‐a-­‐ponto:  E-­‐line  Completamente  transparente  para  a  aplicação,  logo  não  suporta  idenEficação  CoS  e  VLAN    

Page 26: Fundamentos de Carrier Ethernet

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Transport:  WDM  

Page 27: Fundamentos de Carrier Ethernet

Sugestões  para  futuro  •  Assimilem  a  nomenclatura  •  Dê  foco  ao  MEF:  cada  vez  mais  ISP  estão  se  cerEficando    – Facilita  a  integração  entre  provedores  

•  MEF  CE  2.0  já  é  realidade  – E-­‐Access  

•  Solicitem  as  especificações  do  MEF  nas  compras  de  equipamento  – Garantem  a  interoperabilidade  futura  

•  É  possível  cerEficar  sua  rede.  Veja  no  site  do  MEF  

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Referências  e  Figuras  Metro  Ethernet  Forum  Web  Site:  •  h}p://metroetherne~orum.org    

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