Introdução ao MPLSTiago Carrijo SettiAlgar Telecom

Algar Telecom

• 60 anos de atuação

• Mais de 1,5 mil associados

• Mais de 1 milhão de clientes

• Companhia de capital aberto*

Backbone

13 mil km 13 mil km 13 mil km 13 mil km de rede óptica

Atuação em 192 192 192 192 municípiosmunicípiosmunicípiosmunicípios

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.

Pergunte à vontade !!

O básico

Protocolo de camada 2.5 ???

MultiProtocol Label Switching

Para quem preferir : Comutação de etiquetas de múltiplos protocolos !!

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.

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)

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

RFC 3031 - Multiprotocol Label Switching Multiprotocol Label Switching Multiprotocol Label Switching Multiprotocol Label Switching ArchitectureArchitectureArchitectureArchitecture

+150 RFCs

E dezenas de outros drafts em desenvolvimento

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.

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.

Como funciona

Bits and bytes

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

Topologia

LSP

LER LER

LSR LSR LSRPE PE

PPP

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

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.

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)

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.

Penultimate Hop Pop (PHP)

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

Encaminhando pacotes

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

Encaminhando pacotes

• Cada roteador de trânsito, P, executa a função de “swap”

PE PEP P P

Encaminhando pacotes

• O penúltimo roteador executa o PHP

PE PEP P P

Serviços

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

MPLS L3VPN

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

MPLS Pseudowires

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

PWE3 x VPLS

Rede Algar Telecom

BackboneMPLS

Topologia

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

Tecnologias

Fornecedores

Desvantagens do MPLS

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.

Conteúdo não abordado

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)

tiagoc@algartelecom.com.br