MPLS: Multi Protocol Label Switching

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1 Corso di architetture multimediali Università di Milano Corso di laurea specialistica in Informatica per la Comunicazione A.A MPLS: Multi Protocol Label Switching

2 Bibliografia IETF, Multiprotocol Label Switching Architecture, rfc Fino al paragrafo 3 incluso Cisco, Internetworking Technology Handbook 1, rev. 4 Cap. 28 MPLS/Tag Switching (tutto) 189

3 Cos`è? MPLS è una politica di forwarding per reti ad alte prestazioni Rende facile creare link virtuali tra nodi collegati in maniera indiretta Può incapsulare pacchetti di qualunque tipo di protocollo Ad un pacchetto viene associata una etichetta e le operazioni di forwarding sono fatte unicamente sulla base di quest ultima Ricordiamo i trend di mercato, ora si offre IP over copper e raw copper 190

4 Pregi di MPLS Indipendente dal livello data-link Estremamente scalabile Permette il controllo del traffico sul percorso (traffic engineering) Qualunque tipo di traffico può essere canalizzato indipendentemente dal sistema di trasporto sottostante È possibile trasportare un flusso di pacchetti IP attraverso una rete mista ATM, ethernet e frame relay 191

5 Da dove arriva? In passato ci sono stati vari (vani) tentativi di avvicinare IP ad ATM Compatibilità verso l esistente Prestazioni migliori grazie alle tecnologie di commutazione Problema: la commutazione di pacchetti grandi e di dimensioni variabili si riusciva a fare solo via software Con l evoluzione delle tecnologie VLSI fare commutazione di pacchetti IP (IP-switching) è diventato possibile e con lui è nato anche MPLS 192

6 Livello 2 o 3? In realtà a metà tra i due Layer 2.5 Possiede il concetto di pacchetto e usa i servizi offerti da data-link Quindi dovrebbe essere a livello 3 Offre servizio a qualunque protocollo di rete e non possiede concetto di routing Quindi dovrebbe essere a livello 2 193

7 Una evoluzione di ATM È stato definito tenendo presenti le problematiche di ATM Meno overhead In grado di offrire un servizio a circuito virtuale anche a frame di lunghezza variabile Chi a detto che nelle reti moderne servono davvero solo pacchetti microscopici? ATM è stato in alcuni casi già soppiantato A tendere, il mercato userà MPLS come tecnologia di convergenza per offrire connettività su larga scala 194

8 Funzionamento di MPLS Ogni pacchetto (di qualunque natura) viene preceduto da una sequenza di etichette Label stack Ogni etichetta del label stack è composta da: Un identificatore di 20 bit 3 bit per indicare la classe di traffico Un byte per il TTL Un flag di ultima etichetta Il forwarding viene effettuato basandosi sull etichetta in cima allo stack 195

9 Reti MPLS Una rete MPLS è un segmento chiuso di rete (o isola) attraverso il quale i pacchetti transitano Label Edge Router (LER) Sono i router di bordo Classificano il traffico in ingresso e uscita Label Switch Router (LSR) Sono i router interni Effettuano il forwarding in base alle etichette 196

10 LER LER 197

11 Label Edge Router Ingress router Router di ingresso Fa push di un etichetta in cima allo stack Egress router Router di uscita Fa il pop dell etichetta aggiunga dall ingres router Per cui, le reti MPLS possono anche essere organizzate come una gerarchia 198

12 MPLS gerarchico Company A Site 1 Label X Company B Carrier Company A Site 2 Label B Label X Label A Label A hides label X 199

13 Pacchetti non etichettati Quando un pacchetto non etichettato si presenta ad un ingress router questo deve: Identificare una FEC (Forwarding Equivalent Class) Aggiungere una (o più )etichette allo stack Forwardare il pacchetto L egress router toglierà tutte le etichette rendendo il transito nella rete MPLS invisibile alle applicazioni 200

14 Virtual Private Network In realtà è un concetto più generale La possibilità di simulare una LAN in una rete più complessa Traffico protetto Garanzie di prestazioni MPLS permette di definire delle VPN per l erogazione di servizi tipici delle lan (e.g., DHCP) anche a lunga distanza La protezione dei dati, invece, deve essere gestita dal protocollo di trasferimento 202

15 Label Distribution Protocol (LDP) Un LDP è un protocollo grazie al quale gli LSR si scambiano etichette e informazioni di raggiungibilità L obiettivo è quello di creare dei Label Switch Path (LSP) per la distribuzione del traffico Che, per altro, sarebbero l equivalente di PVC di ATM I LDP sono generalmente la trasposizione di protocolli di segnalazione già in uso per le reti a circuito virtuale 203

16 Assegnazione delle etichette Topology driven (Tag) Come fatto dai protocolli di routing classici Le etichette sono pre-assegnate Non c è latenza al momento dell instradamento Request driven (RSVP) Su richiesta di creazione di una connessione Potrebbe richiedere un grande numero di etichette Traffic driven (Ipsilon) L arrivo di un pacchetto ad un LSR fa scattare la creazione e l assegnazione Latenza al momento dell instradamento 204

17 Gestione dei cicli I protocolli di routing usati per MPLS usano tipicamente degli approcci distribuiti E.g., distance vector A meno di adottare specifici accorgimenti questo può portare alla formazione di cicli Le tecniche per evitare la formazione di cicli si differenziano in tre categorie: 1. Loop Survival 2. Loop Detection 3. Loop Prevention 205

18 Loop Survival Minimizziamo il quantitativo di risorse usato dal loop 1. Decrementando il campo TTL ad ogni hop scartando il pacchetto quando questo arriva a 0 2. Usando protocolli che convergano molto rapidamente 3. Implementando fair queuing sui router 206

19 Loop Detection Esistono metodi basati su grafi per l identificazione di cicli In alternativa si manda un messaggio in esplorazione (LDCP, Loop Detection Control Packet) ogni volta che un LSP viene modificato Un ciclo viene interrotto eliminando l etichetta che lo genera I cicli eliminati devono essere sostituiti facendo routing a livello rete 207

20 Loop Prevention Ci assicuriamo che i cicli non possano essere creati Non allochiamo le etichette fino a che non è garantito che il percorso sia aperto Propagando le etichette a partire dall Egress router Usando source routing per associare un egress router ad ogni possibile ingress router 208

21 Ma la QoS? Non ce la siamo dimenticata Semplicemente, gli LSR danno una priorità ai pacchetti in base al loro valore di QoS (3 bit) 3 bit possono sembrare pochi, ma non serve molto di più Quasi tutte le reti classificano il traffico secondo un modello olimpico 209