CARRIER ETHERNET. La tecnologia Ethernet per le reti di trasporto

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1 CARRIER ETHERNET La tecnologia Ethernet per le reti di trasporto Dr. Alessandro Valenti Fondazione Ugo Bordoni Area 2 Tecnologie per le reti di Nuova Generazione avalenti@fub.it Dr. Angelo Coiro PhD Student Dip. INFOCOM Università Sapienza di Roma coiro@net.infocom.uniroma1.it

2 Dr. Alessandro Valenti Fondazione Ugo Bordoni Area 2 Tecnologie per le reti di Nuova Generazione avalenti@fub.it Dr. Angelo Coiro PhD Student Dip. INFOCOM Università Sapienza di Roma coiro@net.infocom.uniroma1.it Carrier Ethernet Parte I: Introduzione e Servizi Carrier Ethernet

3 Sommario Richiami sulle Bridged LAN Virtual bridged LAN Introduzione al Carrier Ethernet Servizi Carrier Ethernet: definizioni MEF Virtual Private LAN Service

4 Dr. Alessandro Valenti Fondazione Ugo Bordoni Area 2 Tecnologie per le reti di Nuova Generazione avalenti@fub.it Dr. Angelo Coiro PhD Student Dip. INFOCOM Università Sapienza di Roma coiro@net.infocom.uniroma1.it Carrier Ethernet Parte I: Introduzione e Servizi Carrier Ethernet Bridged LAN

5 Ethernet Ethernet è il protocollo di maggiore diffusione nelle reti LAN Architettura a bus Necessario protocollo CSMA/CD per evitare collisioni Limiti all estensione geografica della rete

6 Domini di collisione Con l utilizzo di uno switch (o bridge), è possibile suddividire un dominio di collisione in più (sotto)domini di collisione Si continua ad avere un singolo dominio di broadcast Dominio di Collisione Dominio di Collisione Dominio di Collisione Switch Dominio di Collisione Dominio di Collisione Dominio di Collisione

7 IEEE 802.1D Bridges Livello Datalink (Layer 2) Store-and-forward I frame sono ricevuti per intero prima di essere trasmessi

8 HUB vs Switch Switch CSMA/CD CSMA/CD Buffer Ogni porta isola un dominio di collisione CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD Input Buffers HighSpeed Backplane Output Buffers CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD HUB Un frame entrante è rilanciato su tutte le porte di uscita CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD No buffer: possibilità di collisione CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD

9 Frame Forwarding (1/2) La tabella di forwarding (Filtering Database) di uno switch è composta da elementi del tipo <MAC_Add, Port, Age> MAC_Add: è l indirizzo dell host Port: è la porta dello switch su cui è attestato l host con indirizzo MAC_Add Age: da quanto tempo la tripletta è presente nella tabella

10 Frame Forwarding (2/2) Port 2 1. Sulla porta 1 arriva un frame con MAC Source Address A e MAC Destination Address B Port 1 Src= A Dst= B Switch Port 4 Port 3

11 Frame Forwarding (2/2) Port 1 Src= A Dst= B Port 2 Switch Port 3 Src= A Dst= B 1. Sulla porta 1 arriva un frame con MAC Source Address A e MAC Destination Address B 2. Nella tabella di Forwarding è presente l indirizzo B? Sì: allora il frame è rilanciato sulla porta 3 Port 4 MAC Address Port A 1 B 3 C 4

12 Frame Forwarding (2/2) Port 1 Src= A Dst= B Port 2 Src= A Dst= B Port 3 Switch Src= A Dst= B Port 4 Src= A Dst= B 1. Sulla porta 1 arriva un frame con MAC Source Address A e MAC Destination Address B 2. Nella tabella di Forwarding è presente l indirizzo B? No: allora il frame è rilanciato su tutte le porte dello switch (ad esclusione della porta 1) MAC Address Port A 1 C 4

13 MAC Learning (1/2) Il MAC Address Learning è il processo con il quale uno switch apprende nuovi indirizzi MAC Il database viene così aggiornato Due fasi: Learning Flooding

14 MAC Learning (2/2) Port 1 Port 2 Port 4 Port 5 MAC Address Port Src= A Dst= B Port 3 Port 6 Switch Un frame con MAC Destination Address = B e MAC Source Address = A arriva sulla porta 3 dello Switch

15 MAC Learning (2/2) Port 1 Port 2 Port 4 Port 5 MAC Address Port Src= A Dst= B Port 3 Port 6 Switch La tabella di forwarding è vuota, quindi lo switch non sa su quale porta rilanciare il frame

16 MAC Learning (2/2) Src= A Dst= B Port 1 Port 4 Port 2 Port 5 Port 3 Port 6 Switch MAC Address Port A 3 Inizialmente lo switch apprende che sulla porta 3 è attestato l Host A

17 MAC Learning (2/2) Src= A Dst= B Src= A Dst= B Port 1 Port 2 Port 4 Port 5 Src= A Dst= B Src= A Dst= B MAC Address Port A 3 Src= A Dst= B Port 3 Port 6 Src= A Dst= B Switch Lo switch effettua il flooding (to flood = inondare) del frame su tutte le porte, ad esclusione della porta 3 su cui ha ricevuto il frame

18 MAC Learning (2/2) Port 1 Port 2 Port 4 Port 5 Src= B Dst= A MAC Address Port A 3 Src= A Dst= B Port 3 Port 6 B 5 Switch L Host B risponde con un messaggio il cui MAC Destination Address è A, e il MAC Source Address è B In questo modo lo switch apprende che tramite la porta 5 è raggiungibile l Host B

19 MAC Learning (2/2) Port 1 Port 2 Port 4 Port 5 Src= A Dst= B MAC Address Port A 3 Src= A Dst= B Port 3 Port 6 B 5 Switch Un nuovo frame destinato all Host B sarà rilanciato direttamente sulla porta 5, in quanto questa volta l indirizzo è già presente nella tabella

20 Spanning Tree Protocol Possibilità di loop in reti LAN connesse per mezzo di due o più bridges I frames rimbalzano da una rete LAN all altra La soluzione è prevenire i loops nella rete Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1d) I bridges si scambiano messaggi al fine di costruire un albero (tree) Concetti di Root Bridge, Root Port, Root Path Cost, Designated Bridge, Designated Port

21 Dr. Alessandro Valenti Fondazione Ugo Bordoni Area 2 Tecnologie per le reti di Nuova Generazione avalenti@fub.it Dr. Angelo Coiro PhD Student Dip. INFOCOM Università Sapienza di Roma coiro@net.infocom.uniroma1.it Carrier Ethernet Parte I: Introduzione e Servizi Carrier Ethernet Virtual Bridged LAN

22 VLAN All aumentare delle dimensioni delle LAN, problemi: il traffico di broadcast e di multicast viene inoltrato su tutta la rete e va ad occupare banda trasmissiva e la capacità elaborativa di stazioni ed apparati anche se non ce n è bisogno con una rete più grande diventa più difficile controllare eventuali accessi non autorizzati, problemi in termini di sicurezza Virtual LAN: su un unica infrastruttura fisica (cablaggio preesistente) si definiscono diverse sottoreti logiche separate, ognuna delle quali risulta essere un dominio di broadcast indipendente Con le VLAN, si suddivide un dominio di broadcast in tanti (sotto) domini di broadcast

23 VLAN (2/2) Lo standard IEEE 802.1Q definisce due tipi di VLAN: 1. Port-based VLAN Le porte sono esplicitamente attestate ad una specifica VLAN attraverso un identificativo Port VLAN Identifier (PVID) Il PVID è utilizzato per coordinare VLAN tra più switch (con un solo switch non sarebbe stato necessario l identificativo esplicito) 2. Protocol-based VLAN Le trame sono attestate ad una specifica VLAN attraverso un identificativo che dipende dal protocollo (Protocol Id) Ogni VLAN diventa un dominio broadcast per un dato protocollo

24 Port-based VLAN Port-based VLAN Quando una porta dello switch viene attestata a una VLAN la porta stessa viene aggiunta ad un gruppo di porte (workgroup) che appartiene ad un dominio broadcast È possibile assegnare differenti porte (e quindi i dispositivi ad esse collegati) a differenti domini broadcast Lo standard che permette la gestione delle VLAN è IEEE 802.1Q

25 Definizioni Porte delle Virtual LAN: Port VLAN Identifier (PVID): identificativo che associa le trame entranti in una porta dello switch (uscenti da un host) ad una certa VLAN. Il PVID è utilizzato solamente se il frame entrante non è taggato. VLAN port members: insieme di porte che formano un dominio broadcast per una specifica VLAN (una porta può essere member di più VLAN contemporaneamente) Untagged member: porta appartenente ad una certa VLAN da cui escono trame NON taggate (senza il campo Tag) Tagged member: porta appartenente ad una certa VLAN da cui escono trame taggate (con il campo Tag aggiunto) Port_priority: livello di priorità assegnato alle trame untagged ricevute su quella specifica porta (le trame taggate hanno valore di priorità nel Tag)

26 VLAN Tagging DA SA VLAN Payload FCS 2 Bytes 2 Bytes TPID TCI User Priority CFI VLAN ID 3 bits 1 bit 12 bits TPID (Tag Protocol Identifier): indica che il frame è taggato. Il valore è pari a 0x8100 TCI (Tag Control Information) o VLAN Tag: User Priority: permette di settare una priorità al frame secondo lo standard IEEE 802.1p VLAN ID: è l identificativo vero e proprio di una VLAN. Fino a 4094 VLAN distinte

27 QoS nelle VLAN: IEEE 802.1p User_priority Traffic types 0 Best effort 1 Background (bulk transfers, games, etc. ) 2 Spare 3 Excellent Effort (BE for important users) 4 Controlled Load (important applications) 5 Video (<100 ms delay) 6 Voice (<10 ms delay) 7 Network Control Consente la prioritizzazione dei frame in base ai 3 bits del campo User Priority Ogni frame viene assegnato ad una differente coda in base al valore dei 3 bits

28 VLAN: configurazione di default Configurazione di default per VLAN: Tutte le porte sono configurate come untagged member della VLAN 1, tutte con PVID=1 Tutte le trame entranti nello switch sono considerate appartenenti alla VLAN 1 (poiché PVID=1 su tutte le porte) e le trame non taggate sono inoltrate senza modifiche (non viene aggiunto il Tag)

29 Port-based VLAN prima dopo

30 Protocol-based VLAN prima dopo

31 Inter-switch VLAN In generale può essere necessario configurare VLAN che si estendono su più di uno switch (utenti della stessa VLAN connessi a switch differenti) In questo caso la configurazione degli switch dipende dal supporto del protocollo 802.1Q degli switch connessi e dalla sua interazione con il protocollo di Spanning Tree Protocol STP (802.1D) STP crea un albero (privo di loop) disabilitando alcune porte degli switch (o dei bridge)

32 Inter-switch VLAN Esiste un solo collegamento tra i due switch Il protocollo STP non attua nessuna modifica (poiché c è un solo link) Trame delle due VLAN condividono lo stesso link (porte) è necessario il campo Tag per discriminarle (si deve utilizzare 802.1Q) Porte S1 e S2 sono tagged port della VLAN 1 e della VLAN 2 contemporaneamente

33 VLAN: risorse condivise Printer VLAN 2?? VLAN 1 Eleggere una porta come member port di più VLAN contemporaneamente permette di condividere risorse (server, stampanti, ecc.) tra stazioni appartenenti a diversi domini broadcast Esempio: utenti delle VLAN1 e VLAN2 vorrebbero condividere la stampante di rete

34 VLAN: risorse condivise VLAN 2 VLAN 3 VLAN 1 Per comunicare verso la stampante lato VLAN1 e VLAN2 si deve rispettivamente configurare la porta 8 come member port della VLAN1 e VLAN2 Per comunicare dalla stampante verso gli host delle VLAN si deve definire una nuova VLAN3 e configurare tutte le porte come member port della VLAN3

35 VLAN: risorse condivise Porte 8, 6, 11 untagged member della VLAN1 Porte 2, 4,10, 8 untagged member VLAN2 Porte 2, 4, 6, 8, 10, 11 untagged member VLAN3 VLAN 2 VLAN 3 VLAN 1 Affinché il traffico prodotto dagli host della VLANx sia inoltrato solo sulle porte relative a quella VLAN (member port) vengono configurati: PVID = 1 sulle porte 6,11 PVID = 2 sulle porte 2, 4, 10 PVID = 3 sulla porta 8 Cosa accadrebbe se fosse PVID = 2 sulla porta 8?

36 Riferimenti Web Libri Tutorial Standards IEEE Charles E. Spurgeon: Ethernet: The Definitive Guide O'Reilly and Associates M.Baldi, P.Nicoletti: Switched LAN Mc Graw Hill thernet.html

37 Dr. Alessandro Valenti Fondazione Ugo Bordoni Area 2 Tecnologie per le reti di Nuova Generazione avalenti@fub.it Dr. Angelo Coiro PhD Student Dip. INFOCOM Università Sapienza di Roma coiro@net.infocom.uniroma1.it Carrier Ethernet Parte I: Introduzione e Servizi Carrier Ethernet INTRODUZIONE AL CARRIER ETHERNET

38 Carrier Ethernet (1/2) Carrier Ethernet Insieme di tecnologie che rendono possibile l utilizzo di Ethernet nelle reti dei Network Operators Non solo LANs, ma anche MANs (Metro Area Networks) e WAN (Wide Area Networks) Carrier Ethernet deve mantenere le caratteristiche chiave di Ethernet (basso costo, semplicità e flessibilità)

39 Carrier Ethernet (2/2) Servizi Carrier Ethernet Trasporto end-to-end di frames (trame) Ethernet attraverso reti MAN/WAN Estensione su lnghe distanze delle LAN dei customers Carrier Grade Ethernet

40 Broadband Drivers Business Mobile Residential Ultimate Connectivity Data Center Consolidation Gigabit connectivity between businesses Storage and disaster recovery Guaranteed rate multimegabit Internet access Wireless backhaul Wi-Fi Access delivery WiMAX infrastructure 3G and beyond wireless Next gen data services High resolution photo Wireless video Triple Play with IPTV 100 s of TV channels Video on demand Video recording/playback Interactive video apps Multi-megabit Internet access Video conferencing & broadcast Business telephony Gaming Digital TV Remote learning Gaming

41 Perché Ethernet Tecnologia largamente più utilizzata nelle reti LAN. Oltre il 95% del traffico su Internet è originato o terminato come Ethernet Basso costo dei dispositivi, rapido sviluppo dovuto alla grande flessibilità ed alle caratteristiche plug-and-play Flessibilità e prestazioni Da 10 Mbps a 100 Gbps Maggiore granularità di banda (non ha bande prefissate come SDH) Tecnologia a pacchetto Convergenza delle reti di trasporto verso un modo di trasferimento a pacchetto Ottimizzazione dell utilizzo della capacità trasmissiva

42 Requisiti Necessari (1/3) Scalabilità per reti MAN/WAN Ethernet ha delle limitazioni in termini di numero di utenti, servizi, ecc Carrier Ethernet risolve tale problema Affidabilità Rete disponibile al 99,999% ( five 9s )

43 Requisiti Necessari (2/3) Rapido ripristino in eventi di guasto Carrier Ethernet deve garantire tempi rapidi di risposta ad eventi di guasto In Ethernet, STP porta a tempi di ripristino troppo lunghi (nell ordine dei secondi) Il riferimento è SDH, che garantisce tempi ~ 50 ms

44 Requisiti Necessari (3/3) Funzionalità di Operation, Administration and Maintenance (OAM) Hard QoS Garanzia end-to-end dei parametri di QoS Al fine di avere un comportamento deterministico simile a quello delle attuali tecnologie

45 Dr. Alessandro Valenti Fondazione Ugo Bordoni Area 2 Tecnologie per le reti di Nuova Generazione avalenti@fub.it Dr. Angelo Coiro PhD Student Dip. INFOCOM Università Sapienza di Roma coiro@net.infocom.uniroma1.it Carrier Ethernet Parte I: Introduzione e Servizi Carrier Ethernet SERVIZI CARRIER ETHERNET: MEF

46 Servizi Carrier Ethernet Servizi a pacchetto che offrono una interfaccia Ethernet (UNI, User Network Interface) a un customer (CE, Customer Equipment) per il trasporto (affidabile) di frames Ethernet Non necessitano di Ethernet come tecnologia di trasporto Il servizio Ethernet è definibile come quello che viene visto dai CE

47 Elementi di un Servizio Carrier Ethernet Customer Equipment (CE) Router, switch User Network Interface (UNI) Elemento di demarcazione tra la rete del Customer e quella del Service Provider 10/100 Mbps, 1/10 Gbps Metro Ethernet Network (MEN) MEN UNI SDH, WDM, MPLS, UNI

48 Definizioni MEF Il Metro Ethernet Forum (MEF) ha standardizzato le tipologie di servizi Ethernet e i loro attributi Carrier Ethernet per gli utenti Servizi e reti diffusi, standardizzati e carrier-class definiti da cinque attributi che li differenziano dalle tradizionali LAN Ethernet. Carrier Ethernet per i Service Provider Un insieme di elementi di rete che permettono il trasporto di servizi Ethernet. I servizi Carrier Ethernet sono trasportati su reti Ethernet fisiche ad altre tecnologie di trasporto.

49 Ethernet Virtual Connection (1/3) Secondo il MEF, una Ethernet Virtual Connection (EVC) è an association of two o more UNIs Ogni servizio Ethernet è basato su una EVC Il trasferimento dei dati è consentito solamente tra UNIs appartenenti alla stessa EVC 49

50 Ethernet Virtual Connection (2/3) Più EVC possono essere definite su una stessa UNI Simile al concetto di PVC in ATM EVC 1 EVC 2

51 Ethernet Virtual Connection (3/3) Regole base: Uno stesso frame Ethernet non può essere rispedito alla UNI che lo ha inviato Il frame Ethernet non può essere in alcun modo modificato EVC 1 EVC 2

52 EVC: tipologie Tre tipologie: E-Line Service point-to-point E-LAN Service multipoint-to-multipoint E-Tree point-to-multipoint

53 E-Line Services Forniti attraverso point-to-point EVC Associazione tra due (e solo due) UNIs Ethernet Private Line (EPL), Ethernet VirtualPrivate Line (EVPL) UNI Point to point EVC UNI EPL Service ISP EVPL Service ISP UNI Point to point EVC UNI Point to point EVC UNI UNI Point to point EVC Point to point EVC UNI

54 E-LAN Services Forniti attraverso multipoint-to-multipoint EVC Associazione tra almeno due UNIs Ethernet Private LAN (EP-LAN), Ethernet Virtual Private LAN (EVP-LAN) UNI UNI Multipoint to multipoint EVC UNI

55 E-Tree Services (1/2) Forniti attraverso EVC point-to-multipoint Ethernet Private Tree (EP-Tree), Ethernet Virtual Private LAN (EVP-LAN) Adatto per servizi Triple Play UNI UNI Point to multipoint EVC Root Leaf Leaf Leaf UNI UNI

56 E-Tree Services (2/2) Almeno una UNI deve svolgere il ruolo di Root Le altre UNIs sono Leaf (foglia) Un frame può essere spedito dalla Root ad una o più Leaf Un frame non deve mai essere inviato da una Leaf ad un altra Leaf Point-to-multipoint EVC UNI UNI Root Leaf Leaf Leaf UNI UNI

57 Tecnologie per reti Carrier Ethernet Il MEF non definisce le tecnologie di trasporto per la fornitura dei servizi ma solamente gli attributi Diverse possibilità: Rete WDM: utilizza una lunghezze d onda Spreco di banda per EVC a basso bit-rate Rete SDH: utilizza Circuiti Virtuali e GFP Costosa tecnologia a circuito Rete ATM: ATM LAN Emulation service (ATM LANE) Tecnologia a pacchetto ma apparati costosi Rete IP/MPLS: Virtua Private LAN Service (VPLS) Tecnologia a pacchetto

58 Riferimenti Web Documenti Metro Ethernet Forum MEF Technical Specification 10.1: Ethernet Service Attribute MEF Technical Sppecification 4: Metro Ethernet Network Architecture Framework Part 1: Generic Framework MEF Technical Specification 12: Metro Ethernet Network Architecture Framework Part 2: Ethernet Services Layer MEF: Metro Ethernet Services: a technical overview R. Sanchez, L. Raptis, K. Vaxevanakis: Ethernet as a Carrier Grade Technology: Developments and Innovations, IEEE Communications Magazine, Settembre 2008

59 Dr. Alessandro Valenti Fondazione Ugo Bordoni Area 2 Tecnologie per le reti di Nuova Generazione avalenti@fub.it Dr. Angelo Coiro PhD Student Dip. INFOCOM Università Sapienza di Roma coiro@net.infocom.uniroma1.it VIRTUAL PRIVATE LAN SERVICE

60 VPLS E un servizio Ethernet di tipo E-LAN In particolare, il VPLS è una VPN di livello 2 (Layer 2 VPN, L2VPN) Rispetto alle L2VPN convenzionali, il VPLS è p2mp Combinazione di Ethernet e MPLS I frame vengo trasportati inalterati (in modo trasparente) attraverso tunnel MPLS I customer hanno la percezione di appartenere alla stessa LAN

61 VPLS: elementi principali Customer Edge (CE) Nodo della rete del Customer che si interfaccia con la WAN Può essere uno switch o un router Completamente gestito dal Customer Connesso al Provider tramite un Attached Circuit (AC), solitamente una VLAN Provider Edge (PE) Nodo di bordo del dominio del Provider Responsabile di tutti i setup necessari al corretto funzionamento del VPLS Meccanismi di forwarding tipici del Layer 2 MPLS Network Label Switched Paths (LSPs) necessari per il trasporto dei frame Ethernet Si deve avere una magliatura completa di LSP tra i PEs I nodi P di transito sono VPLS-unaware

62 VPLS: topologia Physical Link P1 PE4 AC CE4 AC PE1 AC CE1 MPLS Network P2 P3 PE3 CE3 AC: Attached Circuit CE: Customer Edge PE: Provider Edge P: Transit Node PE2 AC CE2

63 VPLS: topologia Physical Link MPLS LSP P1 PE4 AC CE4 AC PE1 AC CE1 MPLS Network P2 P3 PE3 CE3 AC: Attached Circuit CE: Customer Edge PE: Provider Edge PE2 AC CE2

64 VPLS: Emulated LAN PE4 AC CE4 AC PE1 AC CE1 MPLS Network PE3 CE3 AC: Attached Circuit CE: Customer Edge PE: Provider Edge PE2 AC CE2

65 Ethernet over MPLS In teoria, non sarebbe possibile incapsulare un frame Ethernet in un datagramma MPLS IETF RFC 4448 (aka draft Martini ) propone un metodo per il trasporto di trame Ethernet per mezzo di tunnel MPLS Si introduce il concetto di Pseudowire Coppia di LSP unidirezionali Ogni LSP unidirezionale è identificato con una sua etichetta Tra ogni coppia di PE in una istanza VPLS, viene settato uno PW Le etichette sono scambiate tra ogni coppia di PE e hanno significato locale tra la coppia all interno della particolare istanza Con il termine Ethernet over MPLS (EoMPLS) si intende il trasporto di Ethernet su MPLS in modalità point-to-point Il VPLS estende tale concetto

66 VPLS: incapsulamento Nel VPLS viene effettuato un doppio incapsulamento Il primo incapsulamento (inner tunnel) è a livello di PseudoWire (PW) Serve a discriminare le diverse istanze VPLS Il secondo è necessario per il trasporto dell unità informativa tipica del VPLS Più istanze VPLS possono essere trasportate per mezzo di uno stesso tunnel MPLS

67 VPLS: incapsulamento MPLS VPLS 802.1Q PE 1 VLAN CE 1 VLAN-TAG Ethernet LSP verso PE 2

68 Data Plane Il Provider Edge (PE) deve svolgere tutte le funzionalità tipiche di una rete Ethernet MAC Learning Flooding Da un punto di vista funzionale, il PE implementa un bridge all interno dell istanza VPLS Spesso ci si riferisce al PE come Virtual Bridge (VB) La funzionalità di VB nel PE è realizzata tramite la Forwarding Information Base (FIB) Contiene i MAC address via via acquisiti dal PE Il traffico è commutato sulla base dei soli MAC address contentuti nella FIB Pericolo di loop Regola Split Horizon Un PE non rilancia mai un frame su uno PW se tale pacchetto è stato ricevuto tramite uno PW Per frame con Unknown MAC address e per frame multicast, il VPLS prevede un rilancio verso tutti i PE (flooding)

69 Data Plane: esempio VPLS_1: CE1, CE3, CE4 VPLS_2: CE1, CE2 PE4 VLAN CE4 PE1 VLAN CE1 VLAN P PE3 CE3 MPLS Network PE2 VLAN CE2

70 Data Plane: esempio CE1 deve inviare traffico verso CE4 (VPLS_1) e verso CE2 (VPLS_2) Il CE1 etichetta il traffico secondo IEEE802.1Q PE4 VLAN CE4 CE Q PE1 VLAN VLAN 802.1Q P PE3 CE3 MPLS Network PE2 VLAN CE2

71 Data Plane: esempio PE1 effettua il doppio incapsulamento VPLS/MPLS PE4 VLAN CE4 MPLS_1 VPLS_ Q PE1 CE1 VLAN VLAN MPLS_2 VPLS_ Q P PE3 CE3 MPLS Network PE2 VLAN CE2

72 Data Plane: esempio P lavora solo a livello MPLS (etichetta MPLS esterna) PE4 VLAN CE4 MPLS_1 VPLS_ Q CE1 VLAN PE1 P PE3 VLAN CE3 MPLS_2 VPLS_ Q MPLS Network PE2 VLAN CE2

73 Data Plane: esempio I PE di destinazione tolgono le due etichette e inoltrano i frames ai CE destinatari PE4 VLAN 802.1Q CE4 CE1 VLAN PE1 P PE3 VLAN CE3 MPLS Network PE2 VLAN 802.1Q CE2

74 Control Plane Due documenti di riferimento IETF RFC 4761, IETF RFC 4762 Autodiscovery E il processo con cui un PE ricerca gli altri PE partecipanti alla sua stessa istanza VPLS Segnalazione Distribuzione delle etichette VPLS RFC 4761 propone il Border Gateway Protocol (BGP) RFC 4762 propone il Label Distribution Protocol (LDP)

75 Autodiscovery Configurazione statica dei PE Si parla di Discovery Intensivo dal punto di vista della configurazione Dipende dal numero dei PE Ogni cambiamento di topologia comporta una nuova configurazione Autodiscovery Il PE scopre, con l ausilio di un protocollo, gli altri PE della sua stessa istanza VPLS RCF 4761 propone il Border Gateway Protocol (BGP) come protocollo per l Autodiscovery Si utilizzano le BGP Extendeed Communities, in particolare la Route Target Community L identificativo vero e proprio di una istanza VPLS è la Route Target Tale identificativo viene annunciato via (I)BGP RFC 4762 non specifica come effettuare l Autodiscovery, ma suggerisce due protocolli BGP LDP, apportando alcune modifiche

76 Vantaggi e Svantaggi Combinazione Ethernet e MPLS Economicità, semplicità e flessibilità Resilienza e QoS Trasporto trasparente frame Ethernet Privatezza rete Customer Svantaggio principale: spreco di banda dovuto ai meccanismi di forwarding Soluzioni Hierarchical VPLS (H-VPLS) VPLS over LSP point-to-multipoint

77 Attività FUB Studi sulla gestione della QoS nelle reti di Nuova Generazione Studi su tecniche di ripristino in un contesto VPLS Studi su tecniche di ripristino tutto ottico Studi su QoS nelle reti di accesso in rame (sistemi xdsl) e in fibra (reti EPON e GPON)

78 Test Bed Video Server Roma-Pomezia Optical Ring 50 Km single mode 1550 nm Optical link 50 m multi mode 850 nm EPON UP 1310 nm DOWN 1480 nm Fast Ethernet Doppino telefonico OLT IP DSLAM Line Simulator ONU2 ONU4 Line Simulator ONU1 ONU3 FTTx Access (EPON) xdsl Access (ADSL2+) 7 8

79 Esempio PC1 J1 PE1 J2 C1 CE1 C2 Traffic generator SMB 6000 MPLS domain VLAN Tagging QoS based on Priority Bit field for VLAN and EXP field for MPLS paths J3 VPLS Service VPLS Service 2 Best effort traffic J4 PE2 OLT CE2 ONU2 C3 We can separate the traffic for the same user (VOIP, IPTV or DATA), using different QoS settings We can also create different services for different users ONU1 ONU3 ONU4 FTTx Access (EPON)

80 Esempio IP HDTV MPEG2 stream (20 Mb/s) VPLS/VLAN TAGGING DOWNSTREAM NO VPLS/VLAN TAGGING Congestion time UPSTREAM VPLS/VLAN TAGGING NO VPLS/VLAN TAGGING Congestion time

81 Esempio NO VPLS/VLAN TAGGING Downstream scenario, QoS subjective perception As you can see in case of NO TAGGING the packet loss during congestion is easily evident VPLS/VLAN TAGGING

82 Riferimenti IETF Documenti Articoli RFC 4761: Virtual Private LAN Service using BGP for Auto-Discovery and Signaling, 2007 RFC 4762: Virtual Private LAN Service using Label Distribution Protocol (LDP) Signaling, 2007 RFC 4447: Pseudowire setup and mantenaince using the LDP, 2006 RFC 4448: Encapsulation methods for transport of Ethernet over MPLS network, 2006 J. Witters, S. Khandekar, J. de Clercq: VPLS Technical Tutorial, Alcatel A.Valenti, P. Bolletta, S. Pompei, F. Matera, Experimental investigations on restoration techniques in a wide area Gigabit eterne optical test-bed based on Virtual Private LAN Service, International Conference on Transparent Optical Network (ICTON) 2009 A. Valenti, S. Pompei, F. Matera, G. Tosi Beleffi, D. Forin: Quality of Service control in Ethernet Passive Optical Networks based on Virtual Private LAN Service, IET Electronics Letters, Vol. 45, Issue 19, pp , September 2009 A. Valenti, S. Pompei, L. Rea, F. Matera, G. Tosi-Beleffi, F. Curti, S. Di Bartolo, G. Incerti, and D. Forin, Experimental Investigation of Quality of Service in an IP All-Optical Network Adopting Wavelength Conversion, IEEE/OSA J. of Optical Communications and Networking, Vol. 1, Issue 2, pp. A170-A179, July 2009 A. Valenti, S. Pompei, F. Matera, L. Rea, G. M. Tosi Beleffi, D. Del Buono, A. Rufini, Sperimentazione del Virtual Private LAN Service per il controllo della Qualità del Servizio in reti passive ottiche (PON), Fotonica 2009, Pisa, Maggio