Embed Size (px)
DESCRIPTION
mpls
Citation preview
Titlul temei: Managementul resurselor in reţele MPLS1. Date iniţiale pentru proiectare:· Sinteza tehnologiilor IP si MPLS· Ingineria traficului in reţele MPLS· Soluţii pentru optimizarea alocării resurselor in reţele MPLS2. Conţinutul memoriului:· Evolutia retelelor de mare capacitate· Tehnologia IP· Tehnologia MPLS· Protocoale de distribuţie a etichetelor· Ingineria traficului in reţele MPLS· Soluţii pentru gestionarea resurselor in reţele MPLS· Simulare folosind un simulator de reţea(OPNET, OMNET)3. Material grafic obligatoriu:· Scheme bloc· Diagrame logice· Grafice rezultate in urma simulării4. Realizare practică: Implementarea unei soluţii de administrare a resurselor folosind un program de tipsimulator de reţea.5. Locul de desfăşurare al activităţii de proiectare şi execuţie; Universitatea Ovidius din Constanţa, Facultatea de Matemtică şi Informatică, sala P196. Lucrarea serveşte pentru: Scop didactic7. Mijloacele materiale sunt puse la dispoziţie de: Universitatea Ovidius din Constanţa, Facultatea de Matemtică şi Informatică.8. Data elaborării temei: Cuprins
Lista de acronime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Cap.1. Tehnologii folosite in reţelele de mare capacitate actuale . . . . . . . . . . . . 61.1. Evolutia acestor retele de mare capacitate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.2. Tehnologiile folosite in reţelele actuale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2.1 Tehnologia IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1
1.2.1.1. Rutarea în reţelele IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2.1.2 Protocoale de rutare IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.1.2.a.Protocolul RIP (Routing Information Protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.2.1.2.b. OSPF (Open Shortest Path First) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.2.1.2.c. EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.2.1.2.d.Protocolul BGP (Border Gateway Protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.2.1.3. Limitările tehnologiei IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Cap.2. Tehnologia MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.1 Ce este MPLS ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.2. Cum funcţionează MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2.1 Etichetele MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.2.1.1 Frame mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.2.1.2 Cell mode(modul celula) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.3 Arhitectura MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.3.1 Planul de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.3.2 Planul de date . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.4 Elementele MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.4.1 Comutator de Etichete (Label Switch Router) - LSR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.4.2 Cale cu comutaţie de etichete (Label Switched Path)- LSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.4.3 Protocoale de distributie a etichetelor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.4.3.1 LDP(Label Distribution Protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.4.3.2 CR-LDP(Constraint Route Label Distribution Protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2
2.4.3.3 RSVP-TE(Resource Reservation Protocol) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.4.3.4 BGP( Border Gateway Protocol ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.5 Avantaje si dezavantaje ale tehnologiei MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Cap.3. Ingineria Traficului in reţele MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363.1 Necesitatea Ingineriei de Trafic in MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363.2 Modul de lucru al ingineriei traficului in MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383.3 Extensii OSPF pentru Ingineria Traficului. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403.3.1 Operarea şi Dirijarea pe Bază de Constrangeri in MPLS TE (Constraint-Based Routing– CBR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413.4 Calcularea si stabilirea caii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423.4.1 Cum functioneaza SPF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423.4.2 Cum functioneaza CSPF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453.5 Protocolul de rezervare a resurselor -Resource Reservation Protocol (RSVP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503.5.1 Bazele RSVP(RSVP Basics) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503.5.2 Semnalizarea RSVP-TE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513.5.3 Operaţiunile RSVP in MPLS TE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523.5.4 Setarea caii si mentinerea ei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543.5.4.1 Setarea cai i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543.5.4.2 Mentinerea cai i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5533.5.5 Pachetele RSVP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3
3.5.6 Operatiile RSVP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.5.6.1 Ce este Make-Before-Break? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.5.6.2 Cum lucreaza mecanismul de actualizare(refresh)? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593.6 Administrarea TE in MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623.6.1 Protectie si restaurare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62Cap.4. Calitatea serviciilor in retele MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 704.1 Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 704.2 Modelele utilizate pentru implementarea QoS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714.2.1 Modelul Serviciilor Integrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714.2.2 Modelul Serviciilor Diferentiate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724.3 Implementarea QoS prin MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 765. Modelarea unei retele MPLS-DIFFSERV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 785.1 Obiective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 785.2 OPNET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 785.3 Construirea reţelei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795.4 Configurarea reţelei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815.4.1 Application Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815.4.2 Profile configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815.4.3 MPLS Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 825.4.4 Configurarea clienţilor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4
5.4.5 Configurarea nodurilor de graniţă şi intermediare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845.5 Statistici şi rezultate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.5.1 Cantitatea de trafic transmisă . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.5.2 Timpul de upload . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.5.3 Intarzierea produsă de cozi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 885.5.4 Utilizarea bufferelor cozilor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 895.6 Concluzii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89Bibliografie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5
Lista de acronime
AF - Assured Forwarding;AS - Autonomous System;ATM - Asyncronous Transfer Mode;BA -Behavior Aggregate;BGP - Border Gateway Protocol;CR-LDP -Constraint-based Routing Label Distribution Protocol;DSCP -Differentiated Services Code Point;EF - Expedited Forwarding;E-LSP EXP -inferred-PSC LSP;EXP -Experimental bits;EIGRP - Enhanced Interior Gateway Routing Protocol;IETF -Internet Engineering Task Force;ILM -Incoming Label Map;FEC - Forwarding Equivalence Class;FR - Frame Relay;IP - Internet Protocol;IS-IS - Intermediate System -to-Intermediate System;IGRP - Interior Gateway Routing Protocol;LAN - Local Area Network;LSR - Label Sitched Router;L-LSP Label-only-inferred-PSC LSP;LDP - Label Distribution Protocol;
6
LSP - Label Switched Path;MAC - Media Access Control;MPLS - Multi-Protocol Label Switching;NHLFE -Next Hop Label Forwarding Entry;OSPF - Open Shortest Path First;OSI - Open System Interconection;QoS - Quality of Service;RFC - Request for comments;PPP - Point to Point Protocol;PE - Provider Edge;PHB -Per-Hop Behavior;PHP -Penultimate Hop Popping;RIP - Routing Information Protocol;QoS -Quality of Service;RSVP -Reservation Protocol;SDH - Synchronous Digital Hierarchy;TE -Traffic Engineering;TLV -Type-Length-Value;TTL - Time to Live;VCI - Virtual Channel Identifier;VPI - Virtual Path Identifier;VPN - Virtual Private Network;WFQ - Weighted fair queuing;
Cap.1. Tehnologii folosite în reţelele de mare capacitate actuale1.1.1.Evolutia acestor retele de mare capacitate
Noile reţele de date trebuie să asigure, pe langă viteza de transmisie ridicată, banda largă, managementul resurselor, scalabilitate şi integrarea diverselor tehnologii de access (LAN, HDSL, ADSL, TDM etc.). De aceea au apărut noi cerinţe de performanţă şi de funcţionalitate pentru reţelele de date actuale.Datorită faptului că resursele reţelelor de date sunt limitate, acestea trebuie gestionate cu grijă pentru a obţine performanţe şi randamente ridicate.Arhitecturile actuale ţin seama de necesităţile de integrare a diferitelor tehnologii de access şi de interoperabilitatea cu alte reţele de date. Arhitectura unei reţea de date demare viteză este structurată pe mai multe niveluri.Modelul actual al reţelelor estereprezentat in figura de mai jos :CORE -ulDe Băgat schemaNivelul CoreNivelul de DistributieNivelul de AccesNivelul OpticINTERNETFigura 1.1. Arhitectura unei reţele complexe de comunicaţii actuale.
După cum se observă, arhitectura reţelei este impărţită pe patru nivele:
7
Optic - este partea de reţea ce se situează la nivelul fizic al nivelului OSI. Acest nivel este implementat prin diferite tehnologii de transmisie pe fibra optică, cum ar fi: SONET, SDH, WDM, DWDM etc.
Core (Nucleu) - se mai numeşte şi backbone şi este partea de reţea care se ocupă in principal cu transmisia de date de mare viteză, fără a indeplini alte funcţii de reţea (access, agregare etc.).
Distribuţie - este partea de reţea in care se face agregarea (concentrarea) de trafic.
Acces - acest nivel cuprinde echipamentele de reţea care se ocupă cu partea de acces a diferitelor tehnologii de access (HDSL, ADSL, TDM, ATM, IP, etc.). Această impărţire pe nivele face mai uşoară gestionarea şi proiectarea arhitecturilor reţelelor de date, precum şi migrarea către noi tehnologii prin etape de integrare pe nivele funcţionale.Principalele caracteristici arhitecturale şi de funcţionalitate ale unei reţele moderne sunt:- Structurare pe nivele arhitecturale.- Funcţionalităţi impărţite pe nivele structurale ( ex. in punctul de access se face autorizarea, stabilire QoS, in distribution se face agregare, in core se face transport etc.).- Management centralizat.- Ingineria traficului (stabilirea căilor de rutare) care se face prin managementul centralizat.- Integrarea a cat mai multe tehnologii de access.- Conexiune cu reţeaua PSTN (Public Switched Telephone Network).- Migrarea către o reţea de date universale (Date, voce, video, video-on-demand etc.).- Migrarea traficului de voce către reţelele NGN (Next Generation Networks) ,centralele digitale actuale sunt inlocuite cu echipamente de date hardware şi software perfect integrate in reţea.· Scalabilitate, performanţă, disponibilitate totală (99%).
1.2. Tehnologiile folosite în reţelele actualeIn reţelele de date actuale sunt folosite ca principale tehnologii de transport: tehnologia IP, tehnologia ATM şi, mai nou, tehnologia MPLS:
1.2.1 Tehnologia IPTehnologia IP este tehnologia cea mai răspandită la ora actuală in reţelele LAN. Ea este o tehnologie de Layer 3 bazată pe protocolul IP (Internet Protocol) care face adresare şi controlul informaţiei ce permite pachetelor de date să fie rutate. Protocolul IP este un protocol bazat pe transmisia de pachete intre diferite calculatoare din reţea. Protocolul suportă adresare, fragmentarea, reasamblarea şi multiplexarea de protocol. Este protocolul pe baza căruia s-au construit celelalte protocoale IP, aşa- numita suită de protocoale TCP/IP. (TCP, UDP, ICMP, ARP, RARP, etc.).In desenul următor este reprezentată corespondenţa diferitelor protocoale şi nivelul OSI:
DE Băgat Poza
Figura 1.2.1. Corespondenţa nivel OSI protocoale de reţea7
8
1.2.1.1. Rutarea în reţelele IPRutarea poate fi statică sau dinamică. Ea implică determinarea căii de rutare, care se poate face după anumite valori metrice (intarzieri, costuri, utilizarea căii, etc.).Rutarea se face după o tabelă de rutare care specifică interfeţele şi adresele către care trebuie trimise pachetele.Router-ele sunt echipamente ce lucrează la nivelul 3 OSI. Ele sunt folosite pentru schimbul de informaţie dintr-ul grup de reţele ce aparţin aceleiaşi autorităţi de control şi administrative. (AS - Autonomous Systems), cat şi pentru schimbul de informaţie intre AS-uri. Regula generală de trimitere a pachetelor este alegerea rutei care se potriveşte cat mai exact.De exemplu:
Destinaţie Masca Ruter de ieşire10. 1. 4. 0 255.255.255. 0 R210. 1. 0. 0 255.255. 0. 0 R3Destinaţia 10.1.4.30 se potriveşte in ambele cazuri, dar gateway-ul R2 are mască dereţea mai restrictivă, deci va fi aleasă această cale.
Rutarea cu vectori-distanţăRutarea se poate baza pe algoritmi cu vectori-distanţă (numiţi şi algoritmi Bellman-Ford), care fac ca ruterele să paseze periodic copii ale tabelelor de rutare vecinilor cei mai apropiaţi din reţea. Fiecare destinatar adaugă la tabelă un vector-distanţă (propria "valoare" distanţă) şi o expediază vecinilor săi cei mai apropiaţi. Acest proces se desfăşoară in toate direcţiile intre routerele aflate in imediată vecinătate.Acest proces pas-cu-pas face ca fiecare router sa afle informaţii despre celelalte routere şi să-şi dezvolte o perspectivă cumulativă asupra "distanţelor" reţelei. De exemplu, un protocol timpuriu de rutare este Routing Information Protocol (protocol de rutare a informaţiilor), sau RIP . Acesta utilizează două unităţi de măsură pentru distanţe ca să determine cea mai bună cale următoare pentru orice pachet. Aceste unităţi de măsură pentru distanţă, tacturile şi hopurile, sunt dependente de timp.Tabela cumulativă este apoi utilizată pentru actualizarea tabelelor de rutare ale fiecăruirouter. La finalul procesului, fiecare router a aflat niste informaţii vagi despre distanţele pană la resursele din reţea. El nu a aflat nimic specific despre alte routere sau despre topologia reală a reţelei.Această abordare poate, in anumite circumstanţe, să creeze probleme de rutare pentruprotocoalele bazate pe vectori-distanţă. De exemplu, in urma unei căderi in reţea este necesar ceva timp pentru ca routerele să conveargă spre o nouă inţelegere a topologiei reţelei. In timpul acestui proces, reţeaua ar putea fi vulnerabilă la rutări contradictorii şi chiar la bucle infinite.Anumite măsuri de siguranţă ar putea să micşoreze aceste riscuri, dar rămane faptul căperformanţa reţelei este expusă riscurilor in timpul procesului de convergenţă. Prin urmare, este posibil ca protocoalele mai vechi care converg lent să nu fie potrivite pentru WAN-urile extinse, complexe.
Rutarea cu starea legăturilor
Algoritmii de rutare folosind starea legăturilor (link-state routing algorithm), cunoscuţicolectiv ca protocoale cu preferarea drumului minim (SPF), menţin o bază de date complexă a topologiei reţelei. Spre deosebire de protocoalele cu vectori-distanţă, cele folosind starea legăturilor dezvoltă şi intreţin o cunoaştere completă a routerelor de
9
reţea, ca şi a felului cum sunt interconectate acestea. Această cunoaştere este realizată prin schimbarea de pachete cu starea legăturilor (LSP) cu alte routere conectate direct. Fiecare router care a schimbat LSP-uri construieşte apoi o bază de date logica utilizand toate LSP-urile primite. Este utilizat apoi un algoritm "cu preferarea drumului liber", pentru a calcula cat de accesibile sunt destinaţiile legate de reţea. Această informaţie este utilizată pentru a actualiza tabela de rutare. Acest proces este capabil să descopere modificările topologiei reţelei, care ar putea fi cauzate de căderea unei componente sau de mărirea reţelei. De fapt, schimbul de LSP-uri este declanşat de un eveniment din reţea, nu este realizat periodic.Rutarea cu starea legăturilor are două zone parţiale de risc. Mai intai, in timpul procesului iniţial de descoperire, rutarea cu starea legăturilor poate acapara mediile de transmisie ale reţelei, reducand astfel in mod semnificativ capacitatea reţelei de a transporta date. Această degradare a performanţei este temporară, dar foarte evidentă.A doua problemă potenţială este că rutarea cu starea legăturilor solicită intens memoria şi procesorul. Din această cauză, routerele configurate pentru rutare cu starea legătulilor sunt in general mai scumpe.
Rutarea hibridă
Ultima formă de rutare dinamică este hibridizarea. Deşi există protocoale hibride deschise, echilibrate, această formă este asociată aproape exclusiv creaţiei brevetate a unei singure companii, Cisco Systems Inc. Acest protocol, EIGRP, a fost proiectat combinand cele mai bune aspecte ale protocoalelor cu vectori-distanţă şi cu starea legăturilor, fără limitările de performanţă sau dezavantajele lor.Protocoalele de rutare hibride echilibrate, utilizează unităţi de măsură vectori-ditanţă, dar realizează măsurători mult mai precise decat protocoalele cu vectori-distanţă convenţionale. De asemenea, ele converg mult mai rapid decat acestea din urmă, dar evită suprasarcinile şi actualizările cu starea legăturilor. Hibrizii echilibraţi nu sunt periodici, ci conduşi de evenimente, conservand astfel lărgimea de bandă pentru aplicaţii reale.
1.2.1.2 Protocoale de rutare IP
Algoritmii de rutare pot fi impărţiţi in două grupe:- Interior Gateway Protocol (IGP) - folosit la rutarea in interiorul unei organizaţii. Din această categorie fac parte următoarele protocoale de rutare: RIP (Routing Information Protocol) - folosit in special in reţelele mici, OSPF (Open Shortest Path First) – cel mai des folosit protocol in reţelele mari, EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) protocoale proprietare CISCO, folosite numai pentru echipamente CISCO.· Border Gateway Protocols (BGP) - este folosit la rutarea intre diferite organizaţii sau Sisteme Autonome (AS).
In figura următoare este reprezentată situarea celor două tipuri de protocoale de rutare intr-o reţea largă:
AS 1 de băgat pozaAS 2AS 3BGP
10
BGPIGPIGPFigura 1.2.1.2. Protocoalele de rutare IGP şi BGP intr-o reţea largă
1.2.1.2.a.Protocolul RIP (Routing Information Protocol)
RIP este un protocol de rutare intra-domeniu bazat pe distanţa vectorială dintre hopuri. Este folosit in toate router-ele actuale. Foloseşte trei tipuri de temporizări in alcătuirea tabelei de rutare:
- Actualizarea rutelor (se face automat la un interval de 30 de secunde );- Expirarea validităţii rutei;- Curăţirea tabelei de rutare;
Există doua versiuni ale protocolului RIP: RIPvl si RIPv2.Principalele probleme ale protocolului RIP sunt:
- limitarea numărului maxim de hopuri la 15;- propagarea informaţiei in reţelele mari este lenta;- traficul RIP creşte rapid odată cu mărirea reţelei;
Protocolul RIP poate opera in 3 moduri:- Activ - trimite şi recepţionează informaţii de rutare;- Silent - doar ascultă şi primeşte informaţii de rutare (nu trimite nimic);- Deaf - doar trimite informaţii de rutare (nu primeşte).
1.2.1.2.b. OSPF (Open Shortest Path First)
OSPF este un protocol bazat pe verificarea stării link-urilor, ruterele trimit informaţii despre starea link-ului in locul informaţiilor despre propriile tabele de rutare. Acest protocol imparte reţeaua in zone pentru a putea lucra in reţele mari.
AS 2 de Băgat pozaIGPAria 1 Aria 2Aria 0(backbone area)Aria 1OSPF este folosit in interiorul sistemelor autonomeAS 1 OSPFOSPFBGPAria 0(backbone area)Routere debackboneRoutereinterioareRouter border(de arie)Figura 1.2.1.2.b. Topologia OSPF
Router-ele interne trebuie să ştie doar rutele către reţelele din aria lor şi către aria de backbone. Ele schimbă intre ele informaţii despre starea link-urilor. Fiecare router
11
cunoaşte topologia şi costul pentru comunicaţia cu reţelele din aria lui. Border Router-ele de arie schimbă informaţii despre starea link-urilor cu toate routerele din aria cu care sunt conectate. Routerele de backbone se află in aria „0" şi pot fi routere interioare, border routere sau routere de graniţă pentru sisteme autonome. Routerele de backbone schimbă informaţii cu alte routere de backbone din aria „0" şi calculează ultimul cost al rutei dintre arii sau alt sistem autonom.Protocolul OSPF foloseşte cinci tipuri de mesaje:
- Hello - folosit pentru a descoperi vecinii şi pentru a delega un router dedicat precum şi pentru a verifica starea link-ului;
Database Description - descrie baza de date a topologiei link-ului- Link State Request - cerere de părţi din topologia routerelor adiacente;- Link State Update - trimite date despre starea link-urilor către routerele vecine;- Link State ACK - confirmarea recepţionării update-ului;
Folosind mesajele „Hello" un router principal şi un router de backup principal sunt alese pentru fiecare arie. Routerele principale de arie calculează o matrice a routerelor din intreaga arie (care nu este aceeaşi cu matricea de routere vecine). Fiecare router schimbă date despre starea link-urilor doar cu router-ele adiacente, ceea ce limitează traficul generat de OSPF. In cele din urmă toate router-ele vor obţine informaţii identice despre topologie. Fiecare revizuire de informaţie in legătură cu starea link-urilor are un număr de ordine pentru a se putea determina dacă revizuirea este nouă. In OSPF routerele pot schimba intre ele pe langă informaţia despre starea linkurilor şi informaţii despre:
- Intarziere;- banda disponibilă;- siguranţa link-ului;
Aceste informaţii sunt folosite de routere in momentul in care trimit pachete cu campul ToS setat la o anumită valoare.
1.2.1.2.c. EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)
EIGRP a fost dezvoltat de către Cisco (eliberat in 1988) cu scopul de a imbunătăţi protocolul RIP pe vremea cind IETF incă lucra la dezvoltarea OSPF -ului. EIGRP este un protocol brevetat. Acest protocol elimină unele dintre defectele protocolului RIP şi are imbunătăţiri ca folosirea de metrici compuse, rutarea pe căi multiple şi minuirea rutelor implicite. Evoluţia protocolului EIGRP furnizează compatibilitate şi operaţii precise cu rutere EIGRP . Capacităţi cheie care disting EIGRP de alte protocoale de rutare includ convergenţa rapidă, suport pentru mască de subreţea variable-length , suport pentru update, şi suport pentru multiple network layer protocols.EIGRP are toate avantajele flexibilităţii şi ale configurării simple in timp ce imbunătăţeşte viteza şi consumarea resurselor. De altfel, este capabil a fi un protocol unic atit pentru IP cit şi pentru protocoale non-IP , eliminind nevoia de a folosi multiple protocoale de rutare intr-o reţea multi-protocol.Acest protocol de rutare este unul dintre cele mai diversificate şi robuste protocoale de rutare. Combinaţia sa unica de caracteristici imbină cele mai bune atribute ale protocoalelor de vectordistanţă cu cele mai bune atribute ale protocoalelor cu starea legăturilor. Rezulatul este un protocol de rutare hibrid care sfidează impărţirea pe categorii a protocoalelor convenţionale. Poate fi folosit impreunpă cu IPv4, AppleTalk, şi IPX. Mai important, arhitectura sa modulara va permite ca Cisco să adauge suport pentru alte protocoale de rutare importante care vor apărea in viitor. Spre deosebire de
12
alte protocoale de rutare bazate pe vectori-distanta, EIGRP nu mandatează o revizuire periodică al tabelelor de rutare intre rutere vecine. In schimb, foloseşte un mecanism de descoperire/recuperare pentru a se asigura că vecinii sunt conştienţi de accesibilatea fiecaruia in parte.
1.2.1.2.d.Protocolul BGP (Border Gateway Protocol)
BGP – ul este singurul protocol de rutare intre Sisteme Autonome, in principal este folosit in ruterele de backbone pentru a schimba informaţia intre AS-uri, dar poate fi folosit şi in interiorul AS-ului pentru a schimba informaţie de rutare ( IBGP). A fost proiectat să detecteze buclele şi să folosească informaţia metrică pentru a lua decizii de rutare inteligente. Traficul dintr-un AS trebuie să treacă printr-un gateway router, AS selectează care router va indeplini această funcţie.
1.2.1.3. Limitările tehnologiei IP
Principalele limitări ale tehnologiei IP sunt:- Nu asigură un QoS pur deoarece este o tehnologie bazată pe principiul de
împărţire a mediului fizic „media sharing", aplicandu-se conceptul „Best Effort" in politica de trafic;
- Mecanismul de rutare este un mecanism care se bazează pe conceptul „cea mai mare potrivire" şi acest lucru duce la intarzieri in mecanismul de rutare şi trimitere de pachete;
- Lungimea pachetelor este variabilă ceea ce duce la echipament hardware complex cu mare putere de calcul. Acest lucru duce la limitări in puterea de procesare a backbone-urilor;
- Header-ul pachetului IP este mare şi complex, ceea ce duce la o proastă utilizare a benzii de date disponibile. Datorită mecanismului de adresare apar foarte multe adrese care sunt greu de gestionat de rutere care posedă tabele de rutare mari implicit hardware complex.
Cap.2. Tehnologia MPLS2.1 Ce este MPLS ?
Multiprotocol Label Switching (MPLS) este o tehnologie bazată pe comutatia de etichetece isi propune sa simplifice rutarea IP in retelele core . Arhitectura MPLS a fost gandită să poată oferi un serviciu de transport de date unificat pentru multe tipuri de trafic, cum ar fi pachete IP, celule ATM, cadre SDH sau Ethernet. Din punct de vedere arhitectural MPLS se afla intre nivelul 2 OSI (Legatura de Date) si nivelul 3 (Retea), fiind considerata de multi o tehnologie de nivel 2,5. Ideea de baza a acestei tehnologii este sa clasifice fluxurile de intrare intr-o retea MPLSin clase de echivalenta care sa fie tratate la fel de catre nodurile retelei. O clasa de echivalenta intra in corespondenta cu un set de etichete de lungime fixa ce vor fi comutate in nodurile reţelei, pană la destinaţie. Nodurile de intrare vor face clasificarea fluxurilor, iar nodurile intermediare au de facut mai putine prelucrari, deoarece este suficient sa comute etichete. [Wiki-MPLS]Multi-Protocol Label Switching (MPLS) defineşte un mecanism pentru indrumarea pachetelor in ruterele (nodurile) reţelei. Iniţial a fost dezvoltat pentru a realiza o indrumare mai rapidă a pachetelor decat in rutarea IP tradiţională, deşi imbunătăţirile ce
13
ţin de partea hardware a ruterelor au rezolvat problema vitezei in cadrul rutării. Comutarea etichetei este realizata indiferent de protocolul de rutare Layer 3.
- MPLS scade dirijarea incarcata in routerele core;- MPLS suportă multiple aplicaţii utile, cum ar fi cele enumerate mai jos:
- Unicast si Multicast in rutarea IP;-VPN(Retea Privata Virtuala);-TE(Ingineria Traficului);-QoS(Calitatea Serviciului);-ATM(Orice transport peste MPLS).
- MPLS suporta dirijarea protocoalelor non-IP, deoarece tehnologiile MPLS sunt aplicabile in orice protocol al nivelului retea.MultiProtocol Label Switching (MPLS) dă posibilitatea firmelor şi furnizorilor de servicii Internet (ISP =Internet Service Provider) să construiască reţele inteligente de ultimă generaţie care să ofere o gamă largă de servicii avansate, cu valoare adăugată, peste o infrastuctură unică. Abonaţii cu linii de acces diferite pot fi grupaţi MPLS fară a li se schimba mediul curent, deoarece MPLS este independent de tehnologiile de acces. Reţelele IP tradiţionale sunt fără conexiune: atunci cand este primit un pachet, ruterul determină următorul nod de parcurs, folosind adresa IP destinaţie impreună cu informaţia din propriul său tabel de rutare. Tabelul de rutare din ruter conţine informaţie despre topologia reţelei. Se folosesc protocoale IP de rutare, ca OSPF, IS-IS, BGP, RIP sau configurare statică, pentru a menţine sincronizată informaţia din aceste tabele cu schimbările ce au loc in reţea. Integrarea componentelor aplicaţiei MPLS, incluzand VPN de nivel 2, VPN de nivel 3, Traffic Engineering, QoS, GMPLS sau IPv6, dau posibilitatea dezvoltării unor reţele sigure şi foarte eficiente, ce garantează SLA (Service Level Agreements). MPLS oferă servicii IP cap-la-cap, cu un inalt grad de scalabilitate şi de diferenţiere, cu configurare şi management foarte simple, atat pentru furnizori cat şi pentru abonaţi. Această soluţie este suportată de o gamă foarte largă de platforme, lucru esenţial nu numai pentru furnizorii de servicii, dar şi pentru reţelele private. MPLS foloseşte de asemenea adrese IP, versiunea 4 sau versiunea 6, pentru a identifica punctele terminale ale reţelei sau switch-urile ori ruterele intermediare. Aceasta face ca reţelele MPLS să fie compatibile IP şi uşor integrabile cu reţele IP tradiţionale. In orice caz, spre deosebire de IP-ul tradiţional, fluxurile MPLS sunt orientate spre conexiune (connection-oriented = CO) şi pachetele sunt rutate pe căi preconfigurate, numite LSP (Label Switched Paths).
2 .1 Terminologie MPLS:
MPLS (Multiprotocol Label Switching) – reprezinta o noua tehnologie de comutatie, numita comutatia de etichete multiprotocol.Planul de control(Control plane) – acolo unde controlul informatiei ,cum ar fi rutarea si etichetarea informatiei, este schimbata.Planul de date/planul de dirijare – acolo unde dirijarea este efectuata.Aceasta se poate realiza numai dupa ce planul de control este stabilit.CEF (Cisco Express Forwarding) – o tehnologie foarte avansata de comutatie de nivel 3 dezvoltata de Cisco pentru a optimiza performantele retelelor cu parametri de trafic foarte dinamici.Eticheta (label) – o eticheta de lungime fixa pe care dirijarea MPLS se bazeaza.Termenul eticheta (label) poate fi folosit in doua contexte. Un termen se refera la eticheta de 20-biti. Celalalt termen se refera la eticheta antet, care are o lungime de 32 biti.
14
Asocierea etichetei (label binding) – asocierea unui FEC(prefix) la o eticheta.O eticheta distribuita de la sine nu are nici un context, prin urmare nu este foarte folositoare. Destinatarul stie sa aplice o eticheta specifica la un pachet de date care intra datorita asocierii la un FEC.Adaugarea etichetei(label imposition) – procesul de adaugare a etichetei la un pachet de date intr-o retea MPLS.Inlaturarea etichetei(label disposition) – procesul de inlaturare a etichetei de la un pachet de date.Comutarea etichetei(label swapping) – schimbarea valorii etichetei in antetul MPLS intimpul dirijarii MPLS.LSR (Label Switching Router) – reprezinta un router care suporta tehnologia MPLS, mai precis, are capacitatea de a comuta pachete pe baza etichetei atasate acestuia.Label Edge Router(LER) – Este un LSR care accepta pachete neetichetate (pachete IP) si le adauga etichete in partea de intrare.LER de asemenea inlatura etichetele la marginea (granita) retelei MPLS si trimite pachetele neetichetate in reteaua IP in partea de iesire.Forwarding Equivalence Class (FEC) – Orice set de proprietati care traseaza pachetele de intrare aceleiasi eticheta de iesire.In general un FEC este echivalent cu o ruta(toate pachetele destinate clasei 10.0.0.0/8 corespund aceluiasi FEC), dar definitia unui FEC se poate schimba cand pachetele sunt rutate dupa alte criterii decat destinatia adresei IP.Label Switched Path (LSP) – reprezinta o succesiune de noduri (R0-Rn) in cadrul carora un pachet este comutat de la R0 pana la Rn prin intermediul mecanismelor de comutatie de etichete. O astfel de „cale de comutatie de etichete” poate fi stabilita dinamic, prin mecanisme de rutare normale, sau static, prin configurare explicita.Stiva de etichete (label stack) – separat de schimbarea etichetelor dintre LSRs si vecinii lor, pentru aplicatii cum ar fi MPLS-VPN, o eticheta capat-la-capat este schimbta. Ca rezultat, este folosita o stiva de etichete in schimbul unei singure etichete MPLS. Un important concept de retinut este ca dirijarea in retelele core (centrale) se bazeaza doar pe eticheta din varful stivei. In contextul MPLS TE, stiva de etichete este ceruta cand un pachet etichetat intra intr-un tunel MPLS TE.PE Router (Provider Edge Router) – reprezinta un router aflat sub administrarea furnizorului de servicii, care se interfateaza cu unul sau mai multe echipamente ale clientului.CE Router (Customer Edge Router) – in mod similar cu PE Router, acesta reprezinta un echipament aflat sub administrarea clientului, si care se interfateaza cu unul sau mai multe PE-Routers.P Router (Provider Router) – reprezinta un echipament din Core-ul retelei furnizorului de servicii, care nu are contact cu nici un echipament al clientului. Acest tip de router este utilizat strict pentru a comuta pachetele cu etichete intre routerul PE de intrare (ingress) si cel de iesire (egress).Ingress Router – reprezinta routerul PE prin intermediul caruia pachetele intra in reteaua MPLS.Egress Router – reprezinta routerul PE prin intermediul caruia pachetele parasesc reteaua MPLS.BGP (Border Gateway Protocol) – protocol de rutare intra-domeniu prin intermediul caruia routerele schimba informatie de rutare cu alte echipamente pe care ruleaza un soft BGP.CoS (Class of Service) – o caracteristica ce ofera servicii diferentiate prin intermediul unei retele de infrastructura MPLS.
15
GRE (Generif Router Encapsulation) – reprezinta un protocol de tunelare dezvoltat de catre Cisco, protocol care poate incapsula o larga varietate de tipuri de pachete in cadrul unor tunele IP creand astfel o legatura punct-la-punct virtuala intre routerele Cisco distante prin intermediul unei infrastructuri IP. Prin conectarea a mai multor subretele cu protocoale diferite de rutare, in cadrul unei infrastructuri IP, se creeaza un mediu de back-bone ce utilizeaza un singur protocol.IGP (Interior Gateway Protocol) – reprezinta un protocol Internet utilizat pentru a schimba informatie de rutare in cadrul aceluiasi sistem autonom (Autonomous System). Exemple de astfel de protocoale sunt: IGRP, OSFP, RIP, iBGP.IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System) – reprezinta un protocol linkstate prin intermediul caruia, sistemele intermediare (routerele) schimba informatie de rutare pe baza unei singure metrice cu scopul de a determina topologia retelei.LSP Tunnel – o conexiune configurata intre doua routere, in cadrul careia, pentru transmiterea pachetelor intre cele doua routere, se utilizeaza tehnologia MPLS.LSA (Link-state Advertisment) – reprezinta un pachet broadcast utilizat de protocoalele link-state. LSA contine informatii despre routerele vecine si costul caii pana la acestea si este utilizat de catre routerul destinatar pentru a mentine o tabela de rutare. Printre atributele rutei se numara: urmatorul nod BGP, adresa gateway, si altele.RD (Route Distinguisher) – reprezinta o valoare de dimensiune 8 octeti (64 biti) care se concateneaza cu prefixul IPv4 pentru a crea un prefix unic la nivel global VPN-IPv4. Datorita acestuia, la VPN-uri se pot utiliza adrese private care trebuie sa fie unice numai pentru fiecare VPN in parte, nu la nivel global.RIP (Routing Information Protocol) – un protocol IGP utilizat pentru schimbul de informatii de rutare in cadrul unui sistem autonom. RIP este un protocol simplu care utilizeaza ca metrica de rutare numarul de noduri.Router Aval (Downstream Router) – reprezinta routerul catre care circula pachetele in cadrul unei conexiuni. El este acela care, de obicei, aloca etichetele necesare transmiterii de pachete prin intermediul tehnologiei MPLS.Router Amonte (Upstream Router) – reprezinta routerul dinspre care circula pachetele in cadrul unei anumite conexiuni. El primeste o anumita eticheta pentru o destinatie data, de la routerul aval si o ataseaza pachetelor pe care trimite către destinatia respectivă.Traffic Engineering (TE) – reprezinta o serie de tehnici si proceduri utilizate pentru a directiona traficul rutat pe o anumita cale, alta decat cea care ar fi fost aleasa de catre protocoalele de rutare standard pentru a obtine in acest fel anumite avantaje. Traffic Engineering Tunnel (TE Tunnel) – reprezinta un LSP utilizat pentru implementarea unei politici de TE. Este stabilit prin alte metode decat rutarea de nivel 3 clasică si este utilizat pentru directionarea traficului pe o alta ruta decat cea care ar fi fost utilizata prin rutarea standard.Tunelare – este o arhitectura care furnizeaza serviciile necesare pentru implementarea oricarei strategii de incapsulare punct-la-punct.VPN (Virtual Private Network) – O retea securizata IP care partajeaza resursele in cel putin una din retelele sale fizice. Un VPN contine locatii fizice distante care pot sa comunice in siguranta folosind un back-bone partajat.VRF (VPN Routing and Forwarding Instance) – Un VRF consta in urmatoarele: o tabela de rutare IP, o tabela derivata de forwardare, un set de interfete care vor utiliza tabela de forwardare, un set de reguli si protocoale care vor determina ce anume inregistrari vor fi inserate in tabela de forwardare. In general, un VRF contine informatia de rutare care defineste o locatie VPN a unui client, care este atasata unui router PE.
16
2.2. Cum funcţionează MPLS
MPLS lucrează prin etichetarea pachetelor cu un identificator (etichetă) pentru a fi identificată o cale numită LSP (Label Switching Path). Atunci cand este primit un pachet, ruterul foloseşte această etichetă pentru a identifica un LSP. După aceasta el va căuta in propriul tabel de indrumare pentru a determina calea prin care să indrume pachetul şi eticheta care va fi folosită in cadrul următorului nod. Vechea etichetă este inlocuită cu cea nouă şi pachetul este trimis către următoarea destinaţie. In reţelele MPLS etichetele fac regulile de trimitere a pachetelor. Se foloseşte o etichetă diferită pentru fiecare nod, şi această etichetă este aleasă de către ruterul sau switch-ul care realizează operaţia de indrumare a pachetului. Acest lucru ne permite să folosim motoare de rutare foarte simple şi rapide, deoarece ruterul poate selecta eticheta astfel încât să minimizeze procesarea. Ruterele de intrare (marginale) ale reţelei MPLS folosesc adresa de destinaţie a pachetelor pentru a determina care va fi LSP-ul folosit in interiorul reţelei, ruterele MPLS folosesc numai etichetele LSP pentru a indruma pachetele către ruterul de ieşire.
DE băgat Poza
Figura 2.2.1 Dirijarea pachetelor in interiorul unui domeniu MPLSER – (“Edge Router”) -ruter de frontiera al domeniului MPLSLSR – (“Label Switch Router”) - comutator de etichete/ruter intern domeniului MPLSLSP - „Label Switched Path”)- cale cu comutatie de etichete MPLSExistă astfel o serie de avantaje faţă de mecanismele din reţelele obişnuite:
- Trimiterea pachetelor poate fi executată de switch, care face verificarea etichetei şi inlocuirea ei, dar nu face analiza pachetelor pe nivele OSI superioare.
- Switch-urile ATM fac funcţii asemănătoare prin comutarea de celule bazate pe valorile VCI/VPI găsite in header-ele celulelor ATM. Dacă valoarea VCI/VPI este înlocuită cu etichete, atunci switch-urile ATM pot trimite celule in reţeaua ATM folosindu-se de valoarea etichetelor.
- Switch-ul ATM trebuie să fie controlat de un element de control bazat pe tehnologia IP, numit LSC (Label Switch Controller) şi care este elementul principal în integrarea tehnologiei IP cu tehnologia ATM folosind tehnologia MPLS.
- Asignarea pachet-etichetă se face la intrarea pachetului in reţeaua MPLS.- Router-ul de intrare poate folosi orice informaţie pe care o are despre pachet,
cum ar fi portul sau interfaţa de intrare, chiar dacă informaţia nu poate fi obţinută din header-ul care descrie nivelul reţea. Acelaşi pachet este marcat diferit dacă el intră in reţea prin routere diferite. Astfel deciziile de trimitere a pachetelor care depind de routerul de intrare se fac mai uşor. Acest lucru nu poate fi făcut in reţelele obişnuite deoarece informaţia care descrie routerul care a trimis pachetul nu este cuprinsă in pachet. Pachetele care sosesc pe interfeţe diferite vor avea etichete diferite. Acest mecanism de etichetare stă la baza funcţionalităţii reţelelor MPLS.
- Reţelele cu control de trafic forţează pachetele să urmeze o anumită cale, alegandu-se calea cea mai liberă. De obicei această cale este prestabilită cand pachetele intra in reţea, şi mai rar aceste căi sunt stabilite de algoritmi de rutare dinamici. In tehnologia MPLS etichetele pot fi folosite ca reprezentări pentru diferite route, astfel nu este nevoie de informaţie de rutare suplimentară in pachet.
17
- Clasa de servicii pentru un pachet este determinată de nodul MPLS prin care intră pachetul. Astfel acest nod poate aplica pachetelor diferite politici de prioritizare a pachetelor. Nodurile următoare pot aplica pachetelor diferite politici specifice nodului respectiv numite PHBs (per-hop behaviors). [12]
Noduri in retelele MPLS In retelele MPLS exista 3 tipuri de noduri:
- Noduri de intrare (Ingress Label Edge Router) – au rolul de a clasifica fiecare pachet in clase de echivalenta (FEC). Pentru fiecare clasa de echivalenta se face o asociere catre un NHLFE. Acest NHLFE contine informatii despre ce trebuie facut cu aceste pachete, care este eticheta de iesire, si care este urmatorul nod. Corespondenta între FEC şi NHLFE se numeste FTN (FEC to NHLFE).
- Noduri intermediare (Label Switch Router) – Au de facut comutatia etichetelor. Pentru o eticheta de intrare se consulta tabelul ILM si se afla ce NHLFE trebuie folosit. Se consulta apoi NHLFE-ul indicat si se obtine urmatoarea eticheta si urmatorul nod din cale.
- Noduri de iesire (Egress Label Edge Router) – Elimina eticheta din varful stivei şidirijeaza pachetul conform informatiilor ramase (de regula conform tabelului de rutare IP). Si acest nod contine un LIB, dar mai contine si o tabela de rutare IP valida. [RFC3031]Prelucrarile facute in aceste noduri sunt prezentate in figura urmatoare. DE băgat poza
Fig. 2.2.2 Stiva de protocoale si tabelele folosite in nodurile MPLS
Nodurile MPLS, pe langă comutarea de pachete bazate pe etichete, mai pot realiza şi rutare Layer 3 sau switch-ing Layer 2. In figura următoare este reprezentată arhitectura unui nod MPLS din punctul de vedere al celor două plane:
Fig 2.2.3. Arhitecura unui nod MPLS
Planul de trimitere pachete
Planul de trimitere de pachete (Forwarding Plane) este responsabil de trimiterea de pachete bazată pe informaţia din etichetele ataşate pachetelor. Acest plan foloseşte LFIB (Label Forwarding Information Base), o bază de date folosită pentru trimiterea pachetelor. Algoritmul folosit de comutarea de pachete foloseşte informaţia conţinută în LFIB, precum şi informaţia conţinută in eticheta.Fiecare nod MPLS are două tabele importante: LIB ( Label Information Base) şi LFIB. LIB conţine toate etichetele asignate de nodul MPLS local şi legătura acestor etichete cu etichetele recepţionate de la nodurile MPLS vecine. LFIB foloseşte un subset de etichete din LIB pentru trimiterea pachetelor.
2.2.1 Etichetele MPLS
Etichetele sunt o parte integrala a “Multiprotocol Label Switching”. Eticheta permite decuplarea rutarii de dirijare, permitand astfel sa se realizeze abil unele lucruri. MPLS poate opera in doua moduri:
18
- Noduri de intrare;- Frame mode (modul cadru);- Cell mode (modul celula).
2.2.1.1 Frame mode
Frame mode este termenul folosit atunci cand se dirijeaza un pachet cu o eticheta ataşată pachetului in fata antetului de Layer 3 (de exemplu: antetul IP). O eticheta este valoarea atasata pachetului care spune retelei unde pachetul ar trebui sa ajunga. Eticheta are 20 biti, ceea ce inseamna ca pot fi 22o posibile valori a etichetei. Un pachet poate avea multiple etichete,carate in ceea ce se numeste:stiva de etichete. O stivă de etichete este un set de una sau mai multe etichete per pachet. La fiecare hop intr-o retea , este luata in considerare numai cea mai de sus eticheta. Eticheta pe care un LSR o foloseste pentru a dirija pachetul in planul de date este eticheta asignata si distribuita in planul de control. Cand etichetele sunt plasate intr-un pachet,valoarea etichetei insasi de 20 de biti este codata cu niste elemente aditionale de informatie care asista in dirijarea pachetului etichetat prin(in) retea.
În continuare este prezentata structura acestui antet, precum si campurile sale.Figura 2.2.4 Structura antetului MPLSETICHETA=20 bitiEXP=Experimental,3 bitiS=Baza stivei(Bottom of stack),1 bitTTL=Timpul de viata(Time to live),8 biti
Eticheta MPLS si cu antetul acesteia este ilustrata mai sus, in Figura 2.2.4. Ea este formată din urmatoarele campuri: Eticheta propriu-zisa, care are dimensiunea de 20 biti.
- Câmpul EXP (Experimental) se foloseste pentru a indica Clasa de Servicii (CoS) si are dimensiunea de 3 biti. Aceasta inseamna ca se pot folosi simultan maxim 23 = 8 clase de servicii.
- Câmpul S (baza stivei de etichete) are dimensiunea de 1 bit si este folosit pentru a indica dacă eticheta curenta este ultima, prin eliminare rezultand un pachet nativ IP, sau dimpotriva, sub eticheta curenta se mai gasesc alte etichete.
- Campul TTL (Time to Live, Timp de Viata) are dimensiunea de 8 biti si se foloseste pentru evitarea aparitiei buclelor.
Eticheta StivaBitul de stivă implementează stiva de etichete MPLS, in cazul in care unui pachet IP i seataşează mai mult de o etichetă. Bitul de stivă este setat la "1" pentru a indica stiva goala şi la "0" pentru celelalte situaţii. In eticheta MPLS, varful stivei apare chiar după header-ul nivelului Legătura de date, iar sfarşitul stivei chiar inainte de header-ul nivelului Reţea. Trimiterea de pachete este făcută ţinand seama de eticheta din vârful stivei. Rutarea IP unicast nu foloseşte etichete stivuite, dar MPLS VPN (Virtual Private Network) şi controlul şi managementul traficului folosesc etichetele stivuite. TTLIn rutarea IP tradiţională, fiecare pachet poartă cu el o valoare numită “timp de viaţă” in antetul său. De fiecare dată cand un pachet trece printr-un ruter, valoarea sa TTL este decrementată cu o unitate; dacă TTL ajunge la 0 inainte ca pachetul să ajungă la destinaţie, pachetul va fi eliminat. Acest lucru asigură un anumit nivel de protecţie
19
impotriva buclelor de rutare care pot exista datorită configurărilor greşite, sau datorită erorilor sau convergenţei slabe a algoritmilor de rutare. TTL este cateodată folosit pentru alte funcţii, cum ar fi comanda “traceroute” sau multicast scoping. Acest lucru implică faptul că avem două probleme legate de TTL:1. TTL ca o modalitate de a suprima buclele;2. TTL ca modalitate de a realiza alte funcţii, cum ar fi limitarea utilizării unui pachet.Cand un pachet traversează un LSP, el ar trebui să iasă din acesta cu aceeiaşi valoareTTL pe care ar fi avut-o dacă ar fi traversat aceeiaşi secvenţă de rutere, insă ruterele să nu fi fost comutatoare de etichete. Dacă pachetul traversează o ierarhie de LSP-uri, numărul total de LSRuri traversate va fi reflectat in valoarea TTL atunci cand pachetul va ieşi din această ierarhie de LSP-uri.
LFIB (Label Forwarding Information Base)
Această bază de date conţinută in nodul MPLS constă intr-o secvenţa de intrări, aşa cum este ilustrat in figura de mai jos.
Figura 2.2.5 Structura LFIB
Aşa cum se observă in figură, fiecare intrare este alcătuita dintr-o etichetă de intrare şi una sau mai multe subintrări. LFIB este indexat de valoarea conţinută in eticheta de intrare.Fiecare subintrare este alcătuită din o etichetă de ieşire, o interfaţa de ieşire, şi adresa nodului următor. Trimiterea de pachete multicast necesită subintrări cu multiple etichete de ieşire, deoarece un pachet ce intră pe o interfaţa trebuie să iasă pe mai multe interfeţe de ieşire. Pe langă eticheta de ieşire, interfaţa de ieşire, şi informaţia despre nodul următor, o intrare in tabela de trimitere a pachetelor poate cuprinde informaţii referitoare la resursele ce pot fi folosite de pachet, cum ar fi coada de ieşire in care ar trebui plasat pachetul. Un nod MPLS poate avea o singura tabelă de trimitere a pachetelor, o tabelă pe fiecare interfaţa, sau o combinaţie dintre cele două.[12]
2.2.1.2 Cell mode(modul celula)
Cell mode este un termen folosit atunci cand reteaua contine ATM LSRs care foloseste MPLS in planul de control pentru a schimba informatia din campul VPI/VCI, in locul semnalarii ATM. In cell mode, eticheta este codata in campul celulei VPI/VCI (Figura 2.2.6) .Dupa ce schimbul etichetei este realizat in planul de control, in planul de date (dirijare) , router-ul de intrare segmentează pachetul in celule ATM, aplica valoarea VPI/VCI corespunzatoare care a fost schimbata in planul de control si transmite celulele. In mijlocul retelei MPLS, ATM LSR se comporta ca niste comutatoare ATM normale. La iesirea din reteaua MPLS, router-ul de iesire reasambleaza celulele intr-un pachet. Cell mode se mai numeste Label-Controlled ATM(LC-ATM).MPLS TE nu este suportat in cell mode pe routerele Cisco. Denumirea de Comutatie de Etichete Multiprotocol provine din faptul ca aceasta tehnologie poate fi folosita in conjunctie cu mai multe protocoale, precum ATM, SONET, SDH, etc. Pentru a putea functiona la fel cu fiecare din aceste protocoale, a fost necesar sa se stabileasca in ce mod va fi incapsulata eticheta MPLS in cadrele cu o structura deja stabilita. Aceasta incapsulare se realizeaza ca in Figura 2.2.6.
Figura 2.2.6 Aşezarea etichetei in celula ATM şi in pachetul Ethernet
20
Dupa cate se poate observa din figura, in cazul ATM, eticheta inlocuieste perechea VPI-VCI. In cazul in care se foloseste PPP (SONET sau SDH) eticheta se interpune intre antetul PPP si antetul nivelului retea. In mod similar la antetul LAN MAC, eticheta se interpune intre antetul MAC si antetul nivelului retea, acest lucru se numeste adaugarea antetului. Cand operam in “frame-mode”(modul cadru) MPLS vom avea intotdeauna adaugarea de antet. Acest lucru este aplicabil si cand se conecteaza routere peste ATM PVCs si se realizeaza MPLS in mediul clasic IP-peste-ATM.
2.3 Arhitectura MPLS
MPLS este alcatuit din doua mari componente:;- planul de control;- planul de date.
2.3.1 Planul de controlPlanul de control MPLS este responsabil de popularea şi menţinerea informaţiei din LFIB. Toate nodurile MPLS trebuie să ruleze un protocol de rutare IP pentru a schimba informaţie IP de rutare cu toate celelalte noduri MPLS din reţea. Nodurile ATM ce pot trimite pachete MPLS lucrează cu un LSC (Label Switch Controller) pentru a putea participa la acest schimb de informaţie. Protocoalele de rutare OSPF (Open Shortest Path First) sau IS-IS ( Intermediate System to Intermediate System), pot fi o alegere pentru protocoale de distribuire. In routerele convenţionale, tabela de rutare IP este folosită pentru a construi FSC (Fast Switching Cache) sau FIB (Forwarding Information Base). In reţelele MPLS, tabele de rutare IP furnizează infomaţie in reţeaua destinaţie pentru atribuirea etichetelor. Informaţia despre distribuirea etichetelor poate fi transportată in reţea folosind protocolul LDP (Label Distribution Protocol). Protocolul de rutare OSPF inundă cu informaţie rutere care nu sunt neapărat adiacente, in timp ce distribuirea de etichete cu ajutorul protocolului LDP se face doar la routerele adiacente. Acest lucru face evidentă alegerea unui protocol special dedistribuţie a informaţiilor despre etichete. Planul de control construieste o tabela de rutare(RIB-Baza de rutare a informatiei) pe baza protocoalelor de rutare. Planul de control foloseste un protocol de schimbare a etichetei pentru a crea si mentine etichetele interne, si pentru a schimba aceste etichete cu alte echipamente. Protocoalele de schimbare a etichetei includ MPLS LDP sau TDP, BGP (folosit de MPLS VPN) si RSVP (folosit de MPLS TE pentru a realiza schimbul de etichete).Planul de control construieste de asemenea doua tabele de dirijare: FIB de la informatiile din RIB, si LFIB(Label Forwarding Information Base) ce se bazeaza pe protocolul de schimbare a etichetei si RIB. Tabela LFIB include valoarea etichetelor si asocierea cu interfetele de iesire pentru fiecare prefix a retelei.Etichetele schimbate cu nodurile MPLS adiacente sunt folosite la construirea LFIB. MPLS foloseşte o metoda de trimitere a pachetelor bazată pe schimbarea etichetelorcare poate fi combinată cu o serie de diferite module de control. Fiecare modul de control este responsabil pentru distribuirea şi asignarea de etichete, precum şi de menţinerea altor informaţii.[12]
Module de control MPLS
Modulele de control MPLS includ:- Modulul de rutare Unicast;
21
- Modulul de rutare Multicast;- Modulul de control al traficului;- Modulul de VPN (Virtual Private Network);- Modulul de QoS (Quality of Service).
Modulul de rutare Unicast
Acest modul construieşte tabela FEC folosind IGP (Interior Gateway Protocol). Tabela de rutare IP este folosită pentru a schimba informaţia despre etichete cu nodurile adiacente. Aceasta schimbare de informaţie se face cu ajutorul protocolului LDP.
Modulul de rutare Multicast
Acest modul construieşte tabela FEC folosind un protocol de rutare numit PIM (Protocol Independent Multicast). Tabela de rutare multicast este folosită pentru a schimba informaţii despre etichete cu nodurile alăturate pentru subreţelele din tabela de rutare multicast.
Modulul de control al traficului
Modulul de control al traficului lasă explicit ca anumite LSP (Label Switched Path) să fie create in reţea din motive de control al traficului. Foloseşte definiţia de tunel MPLS şi foloseşte o extensie a protocolului de rutare OSPF pentru a construi tabela FEC. Schimbul de etichete este făcut cu ajutorul protocolului RSVP (Resource Reservation Protocol) sau CR-LDP (Constraint-based Routing LDP) care este o extensie a protocolului LDP.
Modului VPN (Virtual Private Network)
Acest modul este folosit pentru tabelele VPN de rutare si pentru asocierile FEC, in cazul VPN-urilor implementate prin etichete stivuite.
Modulul de QoS
Acest modul construieşte tabela FEC folosing protocoale de rutare IGP cum ar fi: SPF,IS-IS, etc. Tabela de rutare IP este folosită pentru schimbul de etichete intre nodurile MPLS adiacente.
2.3.2 Planul de date
Planul de date este o simpla masina de dirijare ce este independenta de protocolul de rutare sau protocolul pentru schimbarea etichetei folosit. Planul de date dirijeaza pachetele pe interfata corespunzatoare pe baza informatiilor din tabelele LFIB si FIB.
Figura 2.3 – Baza de informatie
Algoritmul de trimitere a etichetelor
Switch-urile de etichete folosesc un algoritm de trimitere bazat pe inlocuirea de etichete. Nodurile MPLS care folosesc tabele LFIB, extrag valorile etichetei din campul de
22
eticheta al pachetelor care au sosit şi folosesc aceasta valoare ca index in LFIB. După ce a găsit o intrare in tabelă nodul MPLS inlocuieşte eticheta din pachet cu eticheta de ieşire din subintrarea corespunzătoare, trimite pachetul prin interfaţa specificata către nodul următor specificat in subintrare. Dacă subintrarea specifică şi o coadă de ieşire, atunci nodul MPLS plasează pachetul in coada specificată. Dacă nodul MPLS foloseşte multiple tabele LFIB pentru fiecare interfaţa a sa, el va folosi interfaţa pe care vine pachetul pentru a selecta un LFIB care va fi folosit pentru trimiterea pachetului mai departe. In reţelele convenţionale pentru trimiterea pachetelor se folosesc mai multe tipuri de algoritmi in funcţie de tipul pachetelor, unicast, multicast şi pachete unicast cu biţii de Type of Service(ToS) setaţi. In tehnologia MPLS se foloseşte o singura metodă de trimitere a pachetelor, şi anume cea bazată pe inlocuirea de etichete.Un nod MPLS poate obţine toată informaţia de care are nevoie pentru a trimite un pachet precum şi rezervarea de resurse necesare pentru el folosind o singură memorie de acces. Acest lucru duce la o mărirea vitezei de trimitere a pachetelor. MPLS poate de asemenea să transporte alte protocoale de nivel 3, cum ar fi: Ipv6, IPX sau AppleTalk.
2.4 Elementele MPLS
Principalele elemente MPLS sunt:- Comutator de Etichete (Label Switched Router ) –LSR;- Cale cu comutaţie de etichete (Label Switched Path ) –LSP;- Protocol pentru distribuţia etichetelor (Label Distribution Protocol) –LDP,CRLDP,
RSVP,BGP.
2.4.1 Comutator de Etichete (Label Switch Router) – LSR
LSR este un echipament care implementează componentele de trimitere şi control MPLS. LSR-ul trimite un pachet bazandu-se pe valoarea unei etichete incapsulate in pachet. De asemenea, LSR-ul poate trimite pachete de Layer 3. LSR-urile sunt routere ce pot prelucra pachete MPLS sau switch-uri ATM care folosesc etichete pentru a trimite trafic. LSR-urile bazate pe pachete, pot fi uşor construite prin incărcarea unui modul software intr-un router obişnuit. LSR-urile ATM/MPLS sunt construite folosind switchurile ATM, cu software MPLS integrat sau prin adăugarea facilitaţii MPLS folosind un LSC (Label Switch Controler) extern. Un pas important in comutarea de etichete, este comunicarea intre LSR-uri pentru stabilirea etichetelor pe care le vor folosi pentru atrimite pachete. Ele cad de acord folosind protocolul Label Distribution Protocol (LDP) sau extensii ale lui cum ar fi: PIM, BGP, RSVP, sau CR-LDP. LSR-urile de nod de reţeaMPLS, sunt localizate in locaţiile de prezenta POP (Point of Presence) sau la graniţa reţelei MPLS şi aplică etichete sau stive de etichete pachetelor. Atribuirea de pachete sau pregătirea etichetelor pentru pachete este denumită acţiune „push". LSR-urile de nod de asemenea fac inlăturarea etichetelor in punctele de ieşire din reţeaua MPLS, acţiune care se mai numeşte acţiune „pop". LSR-urile de nod de reţea pot de asemenea trimite pachete IP normale. Acţiunile care pot fi intreprinse de un LSR sunt enumerate in continuare.Acţiunea asupra eti etichetelorDescrierePop inlătura eticheta din varful stivei si trimite campul de date rămas ca un pachet IP neetichetat; Push inlocuieşte eticheta din varful stivei cu un set de etichete;
23
Swap inlocuieşte eticheta din varful stivei cu alta valoare;
Tabelul 1. Actiunile care pot fi intreprinse de un LSR
Operaţiile LSR bazate pe pachete
MPLS foloseşte noţiunea de trimitere de pachete bazate pe etichete pentru a transporta pachete de Layer 3 peste o reţea bazată pe rutare. Operaţiile de baza ale unui LSR sunt figurate in desenul următor:
28 de băgat poză LSR 1 LSR 2LSR 3LSR 4R1R2R30 1 012Next-HopInLabAddressPrefixOutI/FOutLabInI/F0 - 171.68/16 1 7... ... N..e. xt-Hop... ...... ... Next-HopInLabAddressPrefixOutI/FOutLabInI/F0 7 171.68/16 2 8... ... N..e. xt-Hop... ...... ... 171.68.0.1/16Figura 2.4.1 Operatii de baza LSR
24
LSR1 funcţionează ca un router LSR de nod de reţea. El aplică etichete iniţiale pachetului după ce face o verificare convenţională a header-ului IP şi determină FEC-ul pentru acel pachet. Parametrii cum ar fi: interfaţa de intrare, in cazul unei VPN (Virtual Private Network) sau o cale predeterminată de trimitere a pachetului, pot de asemenea determina alegerea unui anume FEC. Această alegere a FEC-ului este realizată o singură dată la intrarea in reţeaua MPLS. După ce pachetul este etichetat, LSR-ul următor trimite pachetul folosind doar eticheta. LSR-urile, de regulă, inlocuiesc eticheta unui pachet venit cu o nouă valoare pe care o trimit mai departe. La ieşirea din reţea, LSR4 face o căutare in tabela lui internă, extrage eticheta, şi face o căutare de Layer 3 pentru a găsi următoarea destinaţie trimiţand pachetul către aceasta. [19]
2.4.2 Cale cu comutaţie de etichete (Label Switched Path)- LSP
LSP-ul este o conexiune configurată intre două LSR-uri in care tehnica de comutare de etichete este folosită pentru a trimite pachetele. Un LSP este o cale specifică de trafic printr-o reţea MPLS. LSP-urile sunt furnizate folosind LDP-ul, RSVP-TE (Resource Reservation Protocol with Traffic Engineering), CR-LDP (Constraint-Based Routed LDP) sau extensii ale protocoalelor de rutare cum ar fi BGP. RSVP-TE rulează peste protocolul UDP, şi CR-LDP rulează peste protocolul TCP. Intre cele două protocoale nu există mare diferenţă, totuşi protocolul RSVP-TE este mai indicat pentru interoperabilitatea cu reţelele IP. LSP-ul poate fi considerat ca o cale printre mai multe LSR-uri in care pachetele aparţin unui anumit FEC. Este posibil ca intr-o reţea MPLS să avem diferite LSP-uri la diferite nivele ale etichetelor pentru un pachet care işi atinge destinaţia. LSP-urile sunt unidirecţionale. Aceasta inseamna că un pachet se poate intoarce pe căi diferite. In figura următoare, LSR1 şi LSR6 sunt LSR-uri de nod, şi LSR2, LSR3, LSR4 şi LSR5 sunt LSR-uri de backbone. Pentru a putea trimite etichetele, LSR1 şi LSR6 lucrează la nivel de „border gateway" şi LSR2, LSR3, LSR4 şi LSR5 lucrează la nivel de „interior gateway". Acest desen figurează două LSP-uri: un LSP de nivel 1 capăt la capăt de la LSR1 la LSR6, şi un LSP de nivel 2 intre LSR4 şi LSR5. Pentru a putea construi un LSP, LSR-ul foloseşte protocoale de rutare şi rutele invăţate de la aceste protocoale.
Figura 2.4.2 de băgat poza
Stabilirea unui LSPUn LSP se poate stabili prin una din cele două posibilităţi:
- Controlul independent;- Controlul ordonat.
Controlul ordonat şi controlul independent pentru stabilirea uni LSP, pot coexista in aceeaşi reţea fără nici un fel de problemă din punct de vedere al arhitecturii sau interoperabilităţii. Metoda independentă furnizează o convergentă şi stabilire a LSP-ului mai rapida, deoarece, LSR-ul poate stabili şi trimite etichete oricand, fără intarziere sau aşteptare pentru mesajele ce urmează a fi propagate dintr-o parte a reţelei in alta. Stabilirea LSP-ului depinde foarte mult de protocolul de rutare. In metoda controlului ordonat, legăturile sunt propagate de-a lungul reţelei inainte ca LSP-ul să fie stabilit. Această metodă furnizează o mai bună prevenire şi evitare a buclelor. [12]
2.4.3 Protocoale de distributie a etichetelor2.4.3.1 LDP(Label Distribution Protocol)
25
Label Distribution Protocol este un protocol definit in RFC 3036. In acest document sunt specificate mesajele comunicate intre noduri, precum si formatul acestor mesaje.O sesiune LDP incepe prin descoperirea vecinilor. Astfel toate nodurile trimit pachete de tip Hello la o adresa multicast. Doar vecinii directi vor raspunde si astfel se va stabili o sesiune TCP intre 2 vecini. Prin intermediul acestei sesiuni, cei doi vecini isi comunica parametrii doriti. Dupa initierea sesiunii, partenerii trimit un mesaj de tip Initialization prin care stabilesc modul de functionare (cum ar fi daca se foloseste detectia buclelor, sau distributia etichetelor nesolicitata). Daca parametrii sunt acceptati incepe distributia etichetelor prin mesaje care fac o corespondenta de genul: “pentru a ajunge la destinatia X foloseste eticheta 30 Y”. Nodurile isi comunica pe rand destinatiile cunoscute si etichetele ce vor trebui folosite pentru a ajunge la destinatie. Daca o eticheta propusa nu este acceptata (cel mai probabil deoarece este deja folosita si nodul nu suporta modul de lucru cu spatiu de etichete pe interfata), se raspunde cu un mesaj Notification. Astfel, cei doi vecini negociaza ce etichete vor folosi pentru anumite destinatii si la finalul negocierii isi completeaza tabela de dirijare.
Fig 2.4.3(1) Stabilirea sesiunilor LDP intre vecini
Conexiunea TCP intre cei 2 vecini este mentinuta permanent si periodic se trimit mesaje de tipul KeepAlive. Mesajele initiale de tip Hello sunt trimise prin UDP si au un rol similar cu mesajele KeepAlive. Diferenta este ca mesajele Hello indica faptul ca un link intre vecini este activ, pe cand mesajele KeepAlive indica faptul ca un vecin este activ. Acest lucru este evident cand exista mai multe linkuri intre 2 vecini; astfel se vor primi mai multe pachete Hello, dar un singur KeepAlive. Solutia aceasta ajuta LDP sa fie mai scalabil in retelele mari. [RIBL][RFC3036][MPLS-TE] Distributia etichetelor se poate face in doua moduri:
- Downstream on Demand;- Downstream Unsolicited.
Modul Downstream on Demand presupune construirea caii LSP cand apare necesitatea de a trimite trafic prin acel LSP. Nodul de intrare in reteaua MPLS primeste trafic corespunzator unui FEC nou. Entitatea LDP va cere o eticheta nodului din aval. Nodul din aval face si el o cerere de eticheta urmatorului nod si nu trimite nimic inapoi nodului de intrare pana nu primeste un raspuns. Procesul continua pana cand penultimul nod cere o eticheta nodului de iesire. Dupa ce se intampla acest lucru, etichetele sunt alocate incepand de la nodul de iesire pana la nodul de intrare, de unde si numele downstream-on-demand .
Fig 2.4.3.(2)
Modul de lucru Downstream on DemandIn modul de lucru Downstream Unsolicited un ruter propune etichete pentru toate prefixele IP cunoscute, catre toti vecinii, fie ca au cerut etichete, fie ca nu. Deoarece etichetele propuse nu sunt folosite efectiv in dirijarea pachetelor in mod implicit, nu este gresit sa se trimita etichete tuturor vecinilor, chiar daca acei vecini nu folosesc acest ruter ca urmatorul nod. LDP nu este un protocol de rutare; el depinde de un protocol de rutare pentru a elimina buclele (desi are si mecanisme de detectie si prevenire a buclelor, folosibile in retele ATM). Modul de lucru Downstream Unsolicited presupune faptul ca un nod poate primi etichete de care nu are nevoie. Se pune problema daca nodul va stoca acele etichete in cazul in care va fi nevoie de ele, sau daca le va ignora.
26
Modul de lucru conservator implica ca ruterul va arunca etichetele de care nu are nevoie, ceea ce duce la eliberarea de spatiu in tabela de dirijare, dar in acelasi timp duce la stabilirea mai lenta a cailor. Modul liberal implica stocarea tuturor etichetelor primite si introducerea lor in tabela de dirijare, lucru care mareste spatiul ocupat, dar reduce timpul de stabilire a căilor.Alocarea etichetelor nu este singurul lucru pe care il face LDP. In anumite cazuri etichetele sunt retrase (daca se defecteaza un link catre o destinatie), astfel incat trebuie sa existe mesaje pentru a face acest lucru.Ca o particularitate LDP preia o parte din functiile MPLS in anumite cazuri. De exemplu, in retelele ATM, celulele MPLS nu au campul TTL. La intrarea in domeniul MPLSATM nodul de intrare decrementeaza TTL-ul pachetelor cu mai multe unitati conform cu numarul de noduri pe care trebuie sa le traverseze. Semnalizarea legata de numarul de noduri se face prin pachete LDP. De asemenea, pentru evitarea buclelor in retelele ATM se folosesc campuri speciale din pachetele LDP pentru a stoca lista de noduri traversate. Daca un nod apare de doua ori, inseamna ca exista o bucla pe acea cale.[RFC3036][MPLS-TE]
2.4.3.2 CR-LDP(Constraint Route Label Distribution Protocol)
Constraint-based Routing Label Distribution Protocol este o extensie a LDP si introduce capabilitati de constructie a cailor comutate bazandu-se si pe alte informatii decat pe informatiile oferite de protocolul de rutare. Astfel se pot construi cai cu constrangeri explicite ale rutei (de exemplu se impune ca ruta sa treaca prin anumite noduri) sau cu constrangeri de calitate a serviciilor. De regula, CR-LDP afla informatiile necesare despre capabilitatiile linkurilor (banda disponibila, delay, jitter, etc) de la un protocol de rutare cu astfel de capabilitati. Un exemplu de astfel de protocol este OSPF-TE. CR-LDP a fost gandit sa fie utilizat in Traffic Engineering, dar poate fi folosit si in construirea VPN-urilor bazate pe MPLS.[RFC3213]
2.4.3.3 RSVP-TE(Resource Reservation Protocol)
RSVP-TE reprezinta o propunere de a adauga functionalitate unui protocol deja consacrat, care sa-i permita sa distribuie si etichete. Ideea a apartinut companiei Cisco si astfel protocolul RSVP-TE a adoptat conceptele de QoS din IP in detrimentul conceptelor QoS din ATM. Aceasta alegere a avut ca scop principal interconectarea mai usoara intre provideri. Desi initial RSVP nu a fost folosit in retelele core deoarece nu era scalabil, folosirea sa impreuna cu MPLS ii creste considerabil scalabilitatea. In acest scenariu clasele de echivalenta MPLS nu mai sunt la fel de rigide ca fluxurile RSVP, iar garantiile oferite nu mai sunt capat la capat. RSVP-TE este folosit pentru a stabili cai cu garantii numai in interiorul domeniului MPLS. In mod curent exista o concurenta intre RSVP-TE si CR-LDP, dar se pare ca RSVP-TE este mai larg raspandit, deoarece a fost implementat timpuriu in echipamentele Cisco. [RFC3210]
2.4.3.4 BGP( Border Gateway Protocol )
Distributia de etichete MPLS prin BGP implica o extensie a protocolului BGP. Dorinta a fost sa se poata interconecta domenii autonome MPLS, fara a fi nevoie sa se ajunga la IP. In plus, BGP este larg raspandit in domeniile ce ofera VPN-uri, avand un rol important în realizarea VPN-urilor MPLS. Totusi, intre nodurile vorbitoare de BGP trebuie sa se stabileasca cai MPLS folosind alt protocol de distributie de etichete.
27
2.5 Avantaje si dezavantaje ale tehnologiei MPLS
Tehnologia MPLS a fost definitivata in 2001, cand specificatiile sale au fost ridicate la rangul de standard. Totusi, de atunci implementarile MPLS nu au crescut in ritmul asteptat. Acest lucru s-a datorat mai multor factori, cum ar fi recesiunea economica din 2001, care a dus la scaderea volumului de afaceri purtate prin Internet. In ultimii ani, reţelele MPLS au inceput sa se dezvolte, in principal prin beneficiile pe care le aduc furnizorilor de servicii.In continuare sunt argumentate cateva idei ce sustin folosirea MPLS in retelele core , dar si cateva idei care neaga importanta acestuia:Avantaje
- Ruterele care nu au circuite specializate pentru procesul de rutare, sau alte metode pentru cautari rapide vor beneficia de o crestere de viteza in cazul folosirii unei implementari software MPLS;
- Este flexibil deoarece se poate baza pe informatiile de rutare furnizate de protocoalele de rutare traditionale folosite si de IP;
- Este usor de integrat treptat in retele mari bazate pe IP, deoarece ruterele MPLS pot comunica cu ruterele traditionale IP;
- Permite realizarea de retele virtuale private (VPN) cu un overhead mai mic decat în cazul IP-ului;
- Permite realizarea mai usor a unor functii de Traffic Engineering;- MPLS se poate integra usor in spectrul de servicii IP QoS.
Dezavantaje/Critici- MPLS are o dinamicitate mai mica fata de IP, deoarece lucreaza cu conexiune, si
stabileste cai inainte de a transmite datele. Daca o cale se intrerupe, protocolul de distributie de etichete va sesiza acest lucru dupa protocolul de rutare si va construi o noua cale inainte de a trimite trafic pe ea;
- Comutatia MPLS nu este mai rapida decat rutarea IP. Ruterele noi folosesc memorii cache in care stocheaza rutele cele mai des folosite. Astfel cautarea in tabelul de rutare se reduce considerabil. Intr-un domeniu MPLS, ruterul de intrare si cel de iesire trebuie sa aiba si functionare IP. Prin faptul ca au de facut si prelucrari specifice MPLS, timpul lor de prelucrare e mai mare decat pentru un ruter IP. Celelalte rutere au, intr-adevar un timp de prelucrare mai mic, dar aceasta performanta se vede doar pentru cai cu mai mult de 5 noduri; daca sunt mai putine noduri, performanta ruterelor IP e mai buna. In plus, ruterele MPLS pot consuma mai multa memorie decat ruterele IP (deoarece trebuie sa tina si un tabel de rutare si tabel de dirijare);
- MPLS nu are suport nativ pentru QoS – acest lucru a fost adaugat ulterior prin folosirea bitilor EXP. In anumite situatii clasele de servicii diferentiabile prin 3 biti pot sa fie insuficiente pentru anumite retele. De asemenea, pot aparea probleme la implementari diferite; unii constructori pot sa nu tina cont de bitii EXP. [MPLS-Myths] [RIBL] [L3vsL2]
Cap.3. Ingineria Traficului în reţele MPLS3.1 Necesitatea Ingineriei de Trafic în MPLS
Rolul ingineriei traficului (Traffic Engeneering – TE) este de a transmite traficul de la o margine la altă intr-o reţea, in cel mai optim mod. Această tehnică este intalnită incă din timpul reţelelor Frame Relay sau ATM, unde se foloseau circuite virtuale pentru a
28
planifica şi transmite traficul. Cum in zilele actuale reţele se bazează in principal pe o solutie IP, este nevoie de o soluţie de inginerie a traficului in aceste reţele. Acest lucru nu este posibil intr-o reţea pur IP, dar se poate implementa intr-o reţea IP-MPLS. Rutarea in reţelele IP este reglementată de necesitatea de a transmite traficul din intreaga reţea cat mai rapid posibil. Acesta este motivul pentru care rutarea IP este bazata pe principiul celui mai mic cost de dirijare. Fiecare protocol IP de dirijare are un cost asociat cu legăturile in reţele. Acumularea de costuri ale fiecarui link pentru o cale, este folosita pentru a calcula cel mai mic cost al căii. Acest cost reprezintă o metrică ce este atribuită unui link (de exemplu, Open Short Path First [OSPF] şi Intermediate System to Intermediate System [IS-IS]), o metrică compusă (de exemplu, Interior Gateway Routing Protocol [IGRP] şi Enhanced Interior Gateway Routing Protocol [EIGRP]), sau pur şi simplu un număr de hopuri (de exemplu, Routing Information Protocol [RIP] şi RIP versiunea 2). Dirijarea IP nu ţine seamă de capacitatea disponibilă de lăţime de bandă de pe un link, care ar putea diferi semnificativ de costul care este atribuit pe link. Prin urmare, un router poate păstra dirijarea de trafic pe o legătură, chiar dacă acest link este deja plin şi produce pierdere de pachete.
Figura 3.1 Dirijarea in retele IP
De exemplu, in Figura 3.1, dacă fiecare link din acest eşantion de reţea are acelaşi cost, costul cel mai mic pentru calea de la routerul R1 la routerul R5 este pe calea R1-R2-R5. In mod evident, tot traficul de la R1 la R5 va utiliza calea R1-R2-R5, şi calea R1-R3-R4-R5 nu va avea nici un trafic. Puteţi distribui sarcina uniform schimband costul pe link-uri pentru un anumit protocol de dirijare. Asta ar putea distribui traficul mai uniform, dar niciodată nu poţi distribui sarcina perfect, deoarece, in reţelele reale, link-urile nu au, aproape niciodată, aceeaşi lăţime de bandă. In reţeaua din figura 3.1, aveţi posibilitatea să va asigurati că cele două căi sunt egale făcând suma costurilor de link-uri in calea R1-R2-R5 şi calea R1-R3-R4-R5 egala. Rezultatul va fi echilibrarea incărcării de trafic intre R1 şi R5 pe cele două drumuri. Aceasta va fi bine pentru traficul intre R1 şi R5, dar va fi tot neechilibrat de exemplu traficul care intră in reţea de pe R2 catre R4, şi aşa mai departe. Avem iar aceeasi problema, pentru că există două căi de la R2 la R4, puteţi avea aceeaşi problemă intre routere R3 şi R5 sau la oricare dintre celelalte. De asemenea in orice zi se poate lua decizia cresterii capacitatii unui link, in acest caz fiind inutil calculul facut mai devreme si va trebui sa refacem costurile. MPLS TE este o solutie pentru ca:
- ajuta la răspandirea eficienta a traficului in intreaga reţea, evitand neutilizarea şi suprautilizarea link-urilor;
- ţine seama de configuratiile (statice) de latime de banda ale legăturilor; - ia in considerare atributele legaturilor, precum: intarziere, jitter,etc;- se adaptează automat la schimbarea de lătime de bandă pe un link;- se poate trimite traficul in retea dupa adresa sursa a pachetelor, nu neaparat
dupa cea destinatie;- MPLS TE permite ingineria traficului pentru un sistem in cazul in care routerul de
la capul unei LSP (headend) poate calcula cea mai eficientă cale prin intermediul reţelei spre routerul de la coada LSP (tailend). Routerul de la capul LSP poate face acest lucru in cazul in care acesta cunoaste topologia de reţea. In plus, routerul headend trebuie să ştie restul de lăţime de bandă pentru toate link-urile din reţea. In fine, este nevoie să fie permis MPLS pe routere astfel incat să se poată stabili LSP-uri cap la cap. Faptul că schimbarea de etichete este utilizata şi nu comutarea dupa IP, calea poate fi definita in functie de adresa sursă IP in loc
29
de destinaţie. Asta se datorează faptului că MPLS transmite in planul de date potrivind eticheta de sosire din tabela LFIB si o schimba cu o eticheta de expediere.[30] Prin urmare, routerul de la capul LSP, headend, este cel care poate determina dirijarea de pachete etichetate, după ce toate LSR-uri cad de acord ce etichete să foloseasca pentru care LSP. Figura de mai jos arată un exemplu de dirijare pe baza de sursa, capacitate a MPLS TE.
Figura 3.2 Dirijarea cu ingineria traficului
In figura 3.2, R6 doreste sa trimita traficul pe calea R6-R1-R2-R5, iar R7 vrea sa transmită traficul de-a lungul căii R7-R1-R3-R4-R5, acest lucru este imposibil să se realizeze intr-o reţea IP clasica. In cazul in care se foloseste o reţea MPLS, puteţi configura aceste două căi ca două LSP-uri diferite, astfel incat etichete diferite sunt folosite. La router R1, valoarea diferita a etichetei de sosire indică dacă pachetul aparţine de LSP-ul cu routerul R6 ca si cap sau de LSP cu R7. R1 apoi inainteaza pachetele pe una dintre cele două LSP-uri, dar nu dupa propriile sale dorinte cum era cazul cu simpla forwardare IP. Există posibilitatea să se implementeze MPLS TE in orice reţea care are LSR-uri. Cu toate acestea, deoarece lăţimea de bandă şi alte atribute de link-uri trebuie să fie cunoscute de către LSR-ul de la capul LSP-ului, protocolul de dirijare folosit intre capetele MPLS TE (LSR-ul cap si LSR-ul coada) trebuie să fie un protocol de dirijare link-state. Cu un astfel de protocol, fiecare router construieşte o tabela cu starile link-urilor, care este apoi inundata la toate celelalte rutere in aceeaşi zonă. Aceasta inseamnă că, toate routere din domeniu au o topologie cu toate informaţiile din zona respectivă. LSR-ul de la cap isi poate da astfel seama cum să stabilească LSP-ul cu ingineria traficului stabilita. Acest LSP se numeşte un tunel MPLS TE. Un tunel este unidirecţional, pentru că o cale LSP este unidirecţionala, şi are configuraţia tunelului TE numai la capul de la inceputul LSR-ului, şi nu la LSR-ul de la coada LSP-ului. Dacă ingineria traficului este activată in reţea există posibilitatea de a crea tunele MPLS TE intre orice pereche de LSR-uri din reţea. Ca atare, există posibilitatea să se orienteze tot traficul din reţea, evitand congestionarea in ea, şi să se dea tot traficul in functie de caracteristici (de latime de banda, intarziere, bruiaj şi aşa mai departe) de care este nevoie. Acest lucru este esenţial pentru miezul retelei (CORE – backbone) al providerilor de servicii.
3.2 Modul de lucru al ingineriei traficului în MPLS
MPLS este o integrare a tehnologiilor Layer 2 şi Layer 3. Prin aducerea caracteristici tradiţionale Layer 2 disponibile la Layer 3, MPLS permite ingineria de trafic. Astfel, se poate oferi in cadrul unei reţele de un singur nivel ce se putea realiza numai prin suprapunerea unei reţele Layer 3 peste o reţea Layer 2. MPLS TE stabileşte automat şi menţine tunele in intreaga reţea core, utilizand RSVP. Calea utilizată de către un anumit tunel in orice moment este determinată pe baza resurselor necesare ale tunelului şi resursele reţelei, cum ar fi lăţime de bandă. Traseele tunelelor sunt calculate la capul tunelului pe baza resurselor necesare şi resurselor disponibile. IGP-ul automat rutează acest trafic in aceste tuneluri. De obicei, pachetele ce trec o reţea cu MPLS TE in backbone circulă pe un singur tunel, care conectează punctul de pătrundere la cel de ieşire. Ingineria de trafic in MPLS este construită pe următoarele mecanisme:
- Constrangerile legaturilor: cat de mult trafic fiecare link poate sprijini şi cat poate utiliza tunelul TE;
30
- Distribuţia informaţiilor de inginerie a traficului de catre protocolul link-state de dirijare cu MPLS TE-activat;
- Un algoritm (de calcul al caii – path calculation [PCALC]) pentru a calcula cea mai bună cale de la LSR-ul cap la LSR-ul coada;
- Un protocol de semnalizare Protocolul de rezervare a resurselor - Resource Reservation Protocol [RSVP]) pentru a semnalala tunelul TE in intreaga reţea;
- O modalitate de a transmite trafic pe tunelul TE. Primul nume folosit de Cisco pentru MPLS TE a fost de dirijare cu resurse de rezervare (Routing with Resource Reservation), de asemenea, cunoscut ca RRR sau R3 (a se citi ca R cub). Acest nume ne indică faptul că un motiv important pentru a avea MPLS TE este de a dirija traficul sau a direcţiona in funcţie de resurse sau constrangeri. Aceste resurse sunt lăţimea de bandă a link-urilor şi cateva atribute de link-uri pe care operatorul le specifică. Aceste atribute sunt configurate pe link-uri si sunt anunţate de protocolul link-state (OSPF sau IS-IS). In loc de a crea un nou protocol pentru a transporta această informaţie şi de a le anunţa la toate LSR-urile, OSPF şi IS-IS au fost extinse pentru a transporta această informaţie. Cand se configurează un tunel TE pe un LSR, acesta devine capul (headend LSR) din acel tunel TE sau TE-LSP. Apoi se specifică destinaţia LSR de pe tunelul TE si constrangerile la care trebuie sa se supună. De exemplu, se poate să se specifice cerinţa de lăţime de bandă pe tunel. In interiorul IOS-ului Cisco, o bază de date este construită cu informaţii de inginerie a traficului pe care protocolul link-state le trimite. Acesta bază conţine toate link-uri care sunt activate pentru MPLS TE şi caracteristicile acestora sau atributele. De la această bază de date, PCALC sau SPF-ul constrans (constrained SPF- CSPF) calculează cel mai scurt traseu, care incă mai aderă la toate constrangerile (cel mai important, lăţime de bandă), de la capul LSR la coadă LSR. PCALC sau CSPF sunt algoritmi ce aleg drumul cel mai scurt (SPF) modificati pentru MPLS TE, astfel incat constrangerile pot fi luate in considerare. Ele au la bază teorema CBR (Constraint Based Routing) care are la bază posibilitatea de a obţine căi multiple intre o sursă specifică şi o destinaţie intr-o reţea. LSR-urile intermediare pe LSP trebuie să ştie care sunt etichetele de intrare şi de ieşire pentru acel LSP particular pentru acel tunel TE. LSR-urile intermediare pot afla etichetele doar in cazul in care LSR-ul cap şi LSR-urile intermediare semnalizează etichetele cu un protocol de semnalizare. In trecut, două protocoale de semnalizare au fost propuse: RSVP cu extensii pentru TE (RSVP-TE) şi LDP bazat pe constrangeri (constraint-based LDP sau CR-LDP). Mult mai folosit este RSVP-TE, in care extensii au fost făcute la RSVP pentru a permite acesteia să poarte etichetă MPLS de informare şi de alte date specifice TE, cum ar fi traseul explicit sau traseul inregistrat. In esenţa, RSVP incearcă să semnalizeze tunelul TE de-a lungul caii, de la cap la coadă - care este rezultatul calculului bazat pe baza de date a ingineriei de trafic de la LSR-ul cap. RSVP trebuie să-l semnalizeze pentru ca informaţiile despre etichete să ajungă la fiecare LSR. [30]Distribuţia informaţiilor de inginerie a traficului Un protocol de dirijare link-state trebuie să inunde constrangerile de pe link-uri in reţea pentru toate routere pe care se execută ingineria traficului. In acest capitol, puteţi vedea ce fel de informaţii trebuie să fie transmise şi cum OSPF au fost extinse pentru a transporta aceste informaţii de TE.
3.2.1 Cerinţe pentru IGP
Protocolul de rutare interior reţelei (IGP) trebuie să fie capabil să transmită toate informaţiile de topologie (starea de legături) la toate routere in zonă in care ingineria de trafic a fost activată. Numai un protocol link-state poate efectua această activitate,
31
pentru că starea tuturor link-urile este inundată de un router la toate routerele dintr-un domeniu. Prin urmare, fiecare ruter in zonă ştie toate căile alternative, pentru a ajunge la destinaţie. Un protocol de rutare distance-vector nu poate efectua această activitate. El este conceput doar pentru a transmite cel mai bun traseu (traseu in tabela de rutare), de aceea, informaţiile cu privire la căile alternative sunt pierdute. Routerul de la capul tunelui cu TE (headend) trebuie să dispună de toate informaţiile de topologie pentru a vedea toate căile posibile, dar acesta trebuie să aibă, de asemenea, toate informaţiile legate de constrangerile de pe link-urile pe care le are la dispoziţie. Protocolul de rutare de tip link-state trebuie să fie extins pentru a obţine această resursa de informaţii suplimentare.
Resursele de inginerie a traficului de pe un link sunt:- metrica TE;- latimea de banda maximă;- lăţimea de bandă maximă rezervabilă;- latimea de bandă nerezervabilă;- grup administrativ.
Metrica TE este un parametru care se poate utiliza pentru a construi o topologie cu TE diferită de topologia IP. Ca atare, metrica TE de pe un link poate fi diferită de costul OSPF sau metrica IS-IS de pe link. Lăţimea de bandă maximă este lăţimea de bandă totală de pe un link. Lăţimea de bandă maximă rezervabila este, evident, lăţimea de bandă la dispoziţia TE pe link; cea nerezervabila este data de lăţimea totală minus lăţimea deja rezervată.Grupul administrativ este un camp de 32 de biţi. Operatorul de reţea pot stabili individual, fiecare bit din acest domeniu pe 32 de biţi şi poate avea un sens ales de el. De exemplu, un bit ar putea să insemne că link-ul este o legătură cu o viteză de 48kbps, sau un link care este intercontinental, sau un link care are o intarziere mai mică de 100 ms. Link-ul poate avea mai multe resurse asociate cu această, cu un maxim de 32. Aceste resurse sunt inundate in intreagă zonă, atunci cand acestea se schimbă in valoare sau la intervale regulate.
3.3 Extensii OSPF pentru Ingineria Traficului
RFC 2370 descrie o extensie a protocolului OSPF prin care cele trei noi anunţuri link-stat (LSA-uri) sunt definite şi sunt numite LSA-uri opace. Aceste trei noi LSA-uri dau OPSF-ului un mecanism generalizat de a extinde OSPF. Acestea pot duce informaţii pentru a fi utilizate de către OSPF sau direct de către orice aplicaţie. Aceste LSA-uri sunt exact ceea ce MPLS TE are nevoie pentru a pune in OSPF. OSPF poate apoi inunda această informaţie in intreagă reţea.Trei tipuri de LSA-uri există, diferă doar in domeniul de aplicare a inundaţiilor. LSA de tipul 9 aplicat numai pe link-local; de tip 10 are un domeniu de aplicare a inundaţiilor care este de zonă largă, şi opac 11 are un tip de inundaţii, domeniul de aplicare, care este autonom, la nivel de sistem. Asta inseamnă că, LSA-urile de tip 9 sunt trimise numai pe link, dar niciodată transmise dincolo; cele de tip 10 sunt oprite de către routerul de la zona de frontieră (gateway), şi de tip 11 sunt inundate in intreg domeniul OSPF, la fel ca şi cele de tip 5. Un bit nou, bitul O, a fost definit pentru a fi folosit in campul opţiuni al OSPF. Acest bit poate indica dacă este un router capabil de trimitere şi primire de LSA-uri opace. Campul opţiuni este prezent in mesajele OSPF Hello, pachetele ce descriu baza de date (database description), precum şi in toate LSA-urile.
32
Figura 3.3 Campul optiuni OSPF
Figura 3.4 arată formatul opac al LSA-ului. LSA-urile de tip 9, 10, sau 11, unde campul cu valoare normală a ID-ul a fost inlocuit cu Opaque Type and Opaque ID.
Figura 3.4 Formatul LSA opac
LSA-ul TE de tip 10 opac poartă una sau mai multe Valori ale Tipului de Lungime ( TypeLength Value - TLV). Un TLV permite OSPF sa transporte date intr-un mod flexibil. Figura de mai jos arată formatul TLV.
Figura 3.5 Formatul TLV
Acest TLV transportă date specifice MPLS TE. O adresa TLV a routerului şi un link TLV există. Adresa TLV tine ID-ul routerului in TE. Link-ul TLV exercită un set de sub-TLV-uri care descriu un singur link pentru MPLS TE. Tabelul urmator oferă o imagine generală de pe link-ul de sub-TLVs. Puteţi vedea că resursele de pe link-după cum s-a menţionat in secţiunea anterioară, sunt prezente.
Nume Valoare in octetiLink type (tipul legaturii) 1ID-ul legaturii 4Adresa IP de pe interfaţa locală 4Adresa IP de pe staţia distantă 4Metrica TE 4Banda maximă 4Banda maximă ce poate fi rezervată 4Banda nerezervată 32 (4 octeţi pentru fiecare nivel deprioritate de la 0 la 7)Grupul Administrativ 4
3.3.1 Operarea şi Dirijarea pe Bază de Constrangeri în MPLS TE (Constraint-Based Routing – CBR)
Cea mai importantă cerinţa a TE este aceea a caracteristicilor, precum şi a disponibilităţii resurselor, pe link-urile din reţea (in plus faţă de lăţimea de bandă care ar putea fi folosita pentru calculul costului) se propagă in intreaga reţea pentru a permite alegerea pe cat de eficient posibil a cailor LSP cu TE. In protocoalele de dirijare link-state calea preferata, incă predominant, ia în considerare lăţimea de bandă pe link-ul dintre două routere pentru a calcula costul sau metrica asociată cu această cale. Activarea utilizării eficiente a protocoalelor link-state de a culege in mod eficient informaţii referitoare la disponibilitatea resurselor in mesajele de rutare este efectuată de către extensiile suplimentare la funcţionarea reală a protocolului de rutare. Mecanicade funcţionare implică inundaţii la actualizările in reţea, la schimbarea statusului unui link, schimbarea metricii sau a bandei disponibile. Resursele atribute sunt inundate de routere in reţea pentru a le face disponibile de routerul headend in tunelul TE in timpul calcului LSP-ului (tunele dinamice). Mesajele link-state transporta informaţii cum ar fi listele cu routerele de vecini, reţeaua de resurse, precum şi alte informaţii relevante legate de disponibilitatea resurselor reale ce ar putea fi necesare mai tarziu pentru a efectua un calcul SPF pe bază de constrangeri. OSPF şi IS-IS au fost furnizate cu
33
extensii pentru a permite utilizarea lor intr-un mediu MPLS TE pentru a propaga informaţii legate de disponibilitatea resurselor.
3.4 Calcularea si stabilirea caii3.4.1 Cum functioneaza SPF
In mod normal in procesul de calcul SPF, un router se plasează pe sine, la cap de arbore cu cele mai scurte căi calculate pentru fiecare dintre destinaţii, doar ţinandu-se cont de traseul cu cea mai mică metrică sau cost pană la locul de destinaţie.Intr-un protocol de rutare link-state, fiecare router stie despre toate celelalte routere din retea si link-urile care conecteaza aceste routere. In OSPF aceasta informatie este codata in LSA(Link-State Advertisments); in IS-IS aceasta informatie este LSP(Link-State Packets),entru a nu se confunda cu Label-Switched Path le vom numi LSA. Imediat dupa ce routerul cunoaste toate celelalte routere si link-uri, ruleaza algoritmul Dijkstra Shortest Path First pentru a determina cea mai scurta cale dintre routerul care calculeaza si toate celelalte reoutere din retea.Deoarece toate routerele ruleaza acelasi calcul pe aceleasi date, toate routerele au aceasi imagine despre retea, si pachetele sunt consecvent rutate la fiecare hop.
Figura 3.6 O topologie simpla pentru a demonstra algoritmul SPF
Acest exemplu(Figura 3.6) ne arata ce se intampla cand routerul A ruleaza SPF si isi genereaza tabela sa de rutare. Dupa ce fiecare router a anuntat(flooded) cu informatiile sale reteaua, toate routerele stiu despre toate celelalte routere si link-urile dintre ele. Baza de date link-state pe fiecare router arata ca in Tabelul 3.1.
Tabelul 3.1 Potrivirea claselor de planificare
In calculul SPF, fiecare router mentine doua liste:- O lista a nodurilor care sunt cunoscute a fi pe calea cea mai scurta spre
destinatie. Aceasta lista este numita lista PATH;- O lista cu urmatoarele hopuri(next hops) care ar putea sau nu ar putea sa fie pe
calea cea mai scurta spre destinatie. Aceasta lista se nuleste lista TENT sau TENTative.
Fiecare lista este o tabela de tripleti {router,distanta,next-hop} din perspectiva routerului care calculeaza. Algoritmul care calculeaza calea cea mai scurta pentru fiecare nod este simpla. Fiecare router urmeaza urmatorul algoritm:
1. Pune “self” in lista PATH cu distanta 0 si urmatorul hop(next-hop) el(“self”=root node)
Tabelul 3.2
Tabelul 3.2 Lista PATH si TENTE pentru Routerul A
2. Ia nodul abia pus in lista PATH, si il numeste nod PATH. Se uita in lista vecinilor nodului respectiv. Adauga fiecare vecin din aceasta lista in lista TENTE cu nodul urmator (nexthop) nodul PATH, in afara de cazul in care vecinul este deja in lista TENTE sau lista PATH cu un cost mai mic. Daca nodul abia adaugat in lista TENTE deja exista in lista, dar cu un cost mai mare, inlocuieste nodul cu costul
34
mai mare cu nodul curent. In exemplul nostru, {B,5,B} si {C,10,C} sunt adaugate in lista TENTE ca in Tabelul 3.3.
Tabelul 3.3 Listele PATH si TENTE pentru Routerul A dupa pasul 2
3. Gaseste vecinul in lista TENTE ce are costul cel mai mic, adauga acel vecin in lista PATH si repeta pasul 2). Daca lista TENT este goala se opresta. {B,5,B} este mutat in lista PATH, deoarece aceasta este calea cea mai scurta catre B. Deoarece {C,10,C} este singurul vecin ramas,si costul de a ajunge la C este mai mare decat costul de a ajunge la B, este imposibil sa avem o alta cale catre B cu un cost mai mic decat cel de pana acum. Tabelul 3.4 reflecta listele PATH si TENTE la acest pas.
Tabelul 3.4 Listele PATH si TENTE pentru Router A dupa pasul 3
4. Se repeta pasul 2. Vecinii routerului B sunt examinati. Routerul B are un link catre C cu un cost de 3 si un link catre D cu un cost de 8. Costul total de la A la C via B este 8 si urmatorul nod(next-hop) a lui B este adaugat in lista TENTE; costul de la A la D via B este 13 si este urmatorul hop(next-hop) a lui B. Deoarece calea catre C cu un cost de 8 prin B este mai mica decat calea catre C cu un cost de 10 prin C, calea catre C cu un cost de 10 este inlaturata din lista TENT. Tabelul 3.5 reflectalistele PATH si TENTE la acest punct.
Tabelul 3.5 Listele PATH si TENTE pentru Routerul A dupa pasul 45. Gaseste calea din lista TENTE cu costul cel mai mic, adauga calea in lista PATH si serepeta pasul 2. Daca lista TENTE este goala se opreste.Calea catre C prin {C,8,B} este mutata din lista TENTE in lista PATH ; este aratat in Tabelul 3.6Tabelul 3.6 Listele PATH si TENTE pentru Routerul A dupa pasul 56. I-a calea abia adaugata in lista PATH, si se uita in lista vecinilor nodului. Pentru fiecarevecin din lista, adauga calea catre acel vecin in lista TENTE, doar daca vecinul respectiv dejaexista in lista TENTE sau PATH cu un cost mai mic. Daca nodul abia adaugat in lista TENTEdeja exista in lista dar cu un cost mai mare, este inlocuita calea cu cost mai mare cu caleacurenta.Sub aceasta regula, calea de la D catre B (B->C->D) cu un cost de 12 inlocuieste caleacatre D prin B->D cu un cost de 13, cum se vede in Tabelul 3.7Tabelul 3.7 Listele PATH si TENTE pentru Routerul A dupa pasul 67. Gaseste vecinul in lista TENTE cu costul cel mai mic, adauga acest vecin in lista PATHsi repeta pasul 2. Daca lista TENTE este goala se opreste.Calea catre D este mutata in lista D, asa cum se vede in Tabelul 3.8.44Tabelul 3.8 Listele PATH si TENTE pentru Routerul A dupa pasul 7: Lista TENTE este goala
35
8. Gaseste vecinul in lista TENTE cu costul cel mai mic, adauga acest vecin in lista PATHsi repeta pasul 2. Daca lista TENTE este goala se opreste.Lista TENTE este goala deoarece D nu mai are vecini care sa nu fie deja in listaPATH,algoritmul se opreste. In acest moment lista PATH devine tabela de rutare a routerelui A,care arata ca in Tabelul 3.9.Tabelul 3.9 Tabel de rutare a Routerului AFigura 3.7 Reteaua vazuta de Routerul A dupa rularea algoritmului SPFIn aceasta topologie se observa doua lucruri:-traficul care trece link-ul B->D este traficul provenit de la routerul A-link-ul de la routerul A la routerul C nu este folosit deloc, din cauza costului prea mare(10).3.4.2 Cum functioneaza CSPFProcesul care genereaza calea pe care o ia un tunel TE nu este foarte mult diferit deSPF. Sunt doua diferente majore intre SPF, realizat de protocoalele de rutare si CSPF, realizat deMPLS TE.45Procesul de determinare a caii nu este proiectat sa gaseasca cea mai buna ruta catre toaterouterele – numai catre capatul tunelului. Acest lucru face algoritmul SPF oarecum diferit.De asemenea acum este mai mult de o metrica pentru fiecare nod fata de singurul cost per linkintre vecini:-largimea de banda-atributele link-ului-distanta administrativaTripletului folosit de SPF i se mai adauga largimea de banda, atributele link-ului si distantaadministrativa.Un alt detaliu pentru CSPF este : nu se face impartirea sarcinii (load sharing)deoarece se cauta o singura cale catre nodul capat.Dupa cum am precizat, cu CSPF, vom folosi mai mult decat costul pe link pentru aidentifica căile care pot fi utilizate pentru drumuri LSP cu ingineria traficului. Decizia esteefectuată la routerul headend după eliminarea tuturor link-urile care nu respectă un anumitcriteriu, cum ar fi cerinţele de lăţime de bandă in plus faţă de costul pe link. Rezultatul calcululuiCSPF la routerul headend este un set ordonat de adrese IP cu mapari la următorul hop careformează LSP. Prin urmare, mai multe LSP-uri cu TE ar putea fi folosite de CSPF pentru aidentifică link-uri in reţea care să corespundă criteriilor. In plus, utilizatorul poate configurastatic un tunel TE sau LSP pe routerul headend specificandu-se calea şi, prin urmare, se poateutiliza static LSP-ul definit ca LSP de rezervă in caz de inactivitate a link-ului principal.
36
Rezultatul calcului CSPF este apoi trecut la calculul RSVP, pentru a incepe procesul de solicitareşi rezervare, după cum se va vorbi in capitolul următor. RSVP, astfel, este utilizat impreună curezultatele calculate de către CSPF sau de lista de hopuri configurate de către utilizator pentruLSP. De notat că LSP-ul format este unidirecţional.In caz de egalitate a constrangerilor, calea cu cea mai mare lăţime de bandă are prioritate, urmatde cel mai mic număr de hopuri. Dacă tot este egal, CSPF alege o cale, la intamplare.Prin urmare, succesiunea de paşi in crearea unui tunel MPLS TE in reţea este, după cumurmează:Pasul 1. Calculul CSPF se face la routerul headend pe baza constrangerilor definite in tunel şicerinţelor. Acest calcul este efectuat de către IGP in continuare, fie OSPF sau IS-IS.Pasul 2. După ce calea LSP este calculată pe baza procesului CSPF, rezultatul din procesulCSPF, care este un set de adrese IP mapate pentru fiecare adrese de la hop-uri urmatoare, estetrecut la RSVP.Pasul 3. RSVP acum efectuează cereri cu rezervări de resurse şi confirmare pe LSP, cum suntdefinite de procesul CSPF, pentru a determina dacă LSP indeplineşte cerinţele specificeresurselor solicitate in definirea tunelului.Pasul 4. După ce procesul de RSVP primeşte un mesaj de rezervare, acesta semnaleaza că LSPuleste acum stabilit.Pasul 5. La acest punct, un tunel TE este disponibil pentru a fi folosit de IGP. In mod implicit,informatiile legate de tunel nu se adaugă in tabela de rutare; cu toate acestea, routerul poate ficonfigurat astfel incat interfaţa tunel sa fie adaugata in tabelul de rutare.46Figura 3.8 O topologie simpla ce demonstreaza algoritmul CSPFIn aceasta topologie, Figura 3.8, s-au luat numai patru proprietati ale link-ului: {link,cost,nexthop,si latimea de banda disponibila}. Routerul A vrea sa construiasta un tunel TE catre routerulD cu o latime de banda de 60 Mbps. Fiecare link isi listeaza metrica si latimea de bandadisponibila.Daca nu am lua in calcul latimea de banda , calea cea mai buna de la A la D este A->B->C->Dcu un cost total de 12. Dar cum calea A->B->C->D nu are 60 Mbps disponibili, CSPF trebuie sacalculeze calea cea mai scurta care are disponibili 60 Mbps.Algoritmul CSPF urmeaza urmatorii pasi:1) Pune “self” in lista PATH cu o distanta de 0 si urmatorul hop(next-hop) el insusi. Seteaza
37
latimea de banda la N/A. Rezultatul este aratat in Tabelul 3.10.Tabelul 3.10 Listele PATH si TENTE dupa pasul 12) Pune vecinul routerului A in lista TENTE. Rezultatul este aratat in Tabelul 3.11.Tabelul 3.11 Listele PATH si TENTE pentru Routerul A dupa pasul 23) Il muta pe B din lista TENTE in lista PATH, si pune vecinii lui B in lista TENTE.Rezultatul este aratat in Tabelul 3.12.Tabelul 3.12 Listele PATH si TENTE pentru Routerul A dupa pasul 3{C,8,B,50} nu este adaugat in lista TENTE deoarece nu indeplineste cerinta de a avea minimulde latime de banda.4) Pune vecinii lui B in lista TENTE si il ia pe C din lista TENTE si il pune in lista PATH.47Rezultatul este aratat in Tabelul 3.13.Tabelul 3.13 Listele PATH si TENTE pentru Routerul A dupa pasul 4{D,14,C,60} nu este pus in lista TENTE deoarece costul de a ajunge de la D la B este mai micdecat costul de a ajunge prin C.5) Il ia pe D din lista TENTE. In acest punct, cea mai buna posibila cale catre D este in listaPATH si algoritmul se incheie.Rezultatul este aratat in Tabelul 3.14.Tabelul 3.14 Listele PATH si TENTE pentru routerul A dupa pasul 5CSPF trebuie sa tina urma tuturor nodurilor din cale, nu numai a urmatorului hop.In cazul in care nodul care trebuie pus in lista TENTE exista deja si are acelasi cost este nevoiesa se faca o diferentiere intre aceste cai.Criterii de diferentiere a cailor in ordine(tiebreakers):1 Se ia calea cu cea mai mare largime de banda minim disponibila.2 Daca mai exista un obstacol, se ia calea cu numarul cel mai mic de hopuri(numarul de routeredin care este formata calea)3 Daca mai exista un obstacol, se ia o cale random(aleator)Aceste criterii sunt aplicate cand un nod este adaugat in lista TENTE. In orice moment,un nod dat ar trebui sa fie adaugat numai o data in lista TENTE. Aceasta este diferenta fata de unIGP SPF, unde se poate sa ai mai multe rute catre un nod dat si se poate face impartirea sarcinii(load share) intre ele.48Figura 3.9 O retea simpla in care sunt necesare criterii de diferentiere pentru CSPFIn aceasta topologie sunt cinci cai posibile de la A la Z,de la P1 la P5.In Tabelul 3.15 sunt listateatributele cailor.Tabelul 3.15 Atributele celor cinci cai posibile de la RtrA la Rtr ZProcesul deciziilor prin care RtrA trece pentru a alege o cale din acestea cinci:-P1 nu este folosita deoarece costul caii este mai mare decat celelalte cai-P2 nu este folosit deoarece largimea sa de banda minima este 80 Mbps, valoare care este maimica decat minimul largimii de banda pentru alte cai-P3 nu este folosit deoarece are 5 hopuri(noduri),celelalte cai avand 4 hopuri(noduri)-RtrA alege ori P4 ori P5 din capul listei TENTE.
38
Alte lucruri care influenteaza CSPF:-Largimea de banda(bandwidth) : o cale nu este considerata acceptabila de a fi folosita pentru untunel MPLS TE daca nu are largimea de banda ceruta.-Atributele link-ului(link attributes): daca bitii potrivit tunelului nu se potrivesc cu atributeleconfigurate pe acel link, link-ul nu este considerat eligibil de a fi folosit de un tunel MPLS TE49-Distanta administrativa(administrative weight): este difuzata de IGP cand suntanuntate(flooded) informatii TE. Initial, numai distanta administrativa este folosita pentru acalcula calea tunelului.3.5 Protocolul de rezervare a resurselor -Resource Reservation Protocol (RSVP)Dupa ce o cale este calculata cu CSPF, aceasta cale trebuie sa fie semnalata de-a lungulretelei din doua motive:-Pentru a stabili un lant hop-by-hop de etichete care reprezinta calea-Sa consume orice resursa(largime de banda) consumabila de-a lungul caii respectiveAceasta semnalare este indeplinita folosind RSVP, impreuna cu extensiile RSVP pentru MPLSTE.3.5.1 Bazele RSVP(RSVP Basics)RSVP este un mecanism de semnalizare folosit pentru a rezerva resursele peste tot inretea.Are tipul sau de protocol (46), desi este posibil sa incapsulezi RSVP in UDP. MPLS TE nuincapsuleaza niciodata RSVP in UDP.RSVP nu este un protocol de rutare. Orice decizie de rutare este luata de IGP(inclusivextensiile TE) si CSPF. Functia RSVP-ului este de a semnala si mentine rezervarea resurselordin retea. In MPLS TE RSVP rezerva latimea de banda la nivelul planului de control (controlplane).RSVP are trei functii de baza:-setarea caii si mentinerea ei- ruperea caii (path teardown)-semnalarea eroriiRSVP este un protocol soft-state. Asta inseamna ca are nevoie sa improspateze periodicrezervarile din retea prin resemnalizarea lor. Acest lucru este diferit fata de un protocol hardstatea carui semnalari sunt cerute o data dupa care se presupune ca acea cerere este up pana esteexplicit pusa down. [RFC3210]In Tabelul 3.16 sunt listate noua tipuri de mesaje diferite ce definesc RSVP.Tipul mesajului DescriereaPath Folosit sa seteze si sa mentina rezervarileResv(scurtatura pentru Reservation) Trimis ca raspuns la mesajele Path pentru aseta si a mentine rezervarilePathTear Analog cu mesajele Path, dar sunt folositesa inlature rezervarile din retea
39
ResvTear Analog cu mesajele Resv, dar sunt folositesa inlature rezervarile din reteaPathErr Trimis de primitorul mesajului Path caredetecteaza o eroare in acel mesajResvErr Trimis de primitorul mesajului Resv care50detecteaza o eroare in acel mesajResvConf Optional trimite inapoi la expeditorulmesajului Resv, pentru a confirma carezervarea data s-a realizatResvTearConf Este un mesaj prioritar Cisco analogulmesajului ResvConf.Folosit sa confirme cao anumita rezervare a fost inlaturata dinreteaHello O extensie definita in RFC 3290 carepermite link-urilor locale keepalives intredoi vecini RSVP direct conectatiTabelul 3.16 Tipul mesajelor RSVP3.5.2 Semnalizarea RSVP-TERSVP rezervă o lăţime de bandă de-a lungul unui drum de la o anumită sursă ladestinaţie. Mesajele RSVP sunt trimise de către routerul cap (headend) intr-o reţea pentru aidentifica disponibilitatea resurselor pe drum. Routerul cap sau headend este intotdeauna sursatunelului MPLS TE şi tailend router sau routerul coadă, este un router care funcţionează incalitate de final pentru tunelul cu TE.Cele patru mesaje principale folosite la punerea in aplicare a RSVP pentru TE sunt mesajul decale RSVP (RSVP PATH) , mesajul de rezervare (RSVP RESERVATION), mesaje de eroare şimesaje de incheiere.RSVP PATH – este generat de headend şi este transmis prin intermediul reţelei pe cale de-alungul unui viitor LSP cu TE. La fiecare hop, mesajul verifică disponibilitatea resurselorsolicitate şi stochează aceste informaţii. O alta functie a mesajului RSVP PATH este de a cere oetichetă MPLS cu TE pe cale, cerere generata de la headend şi care se propagă in aval (pedownstream).Mesajele RSVP PATH sunt rutate prin intermediul reţelei cu Explicit Route Object(ERO) cespecifica detaliile despre calea pe care mesajul RSVP PATH trebuie să o urmeze pentru asemnaliza tunelul cu TE. Seria de hopuri sau calea este rezultatul calcului facut pe routerul de lacap. La fiecare hop, acest mesaj de cale rezervă temporar lăţimea de bandă şi face o cerere deetichetă. In cele din urmă, mesajul de cale ajunge la coada, care returnează un mesaj RESV către
40
cap. Acest mesaj RESV apoi returnează o etichetă pe care planul de date MPLS o poate utilizapentru a transmite pachete pe acest tunel MPLS cu TE de-a lungul LSP. De asemenea, mesajulRESV spune LSR-urilor intermediare sa rezerve resursele pe link-urile care se utilizeaza pe acesttunel cu TE.RSVP RESERVATION – este creat de routerul tailend (coada) in domeniul MPLS TE şi utilizatpentru a confirma rezervarea, mesajul de cale (PATH) care a fost trimis mai devreme. Practiceste un mesaj de răspuns la mesajul PATH. Mesajul RSVP de REZERVARE indeplineşte funcţiade atribuire a etichetei pentru un anumit tunel TE. Daca mesajul de cale este transmis in aval,mesajele de rezervare sunt generate de tailend sau egress Edge LSR apoi propagate in amonte.Acest proces se repetă la fiecare hop in amonte pe un tunel TE şi mesajele sunt propagate inamonte pană la headend. [RFC3210]51Figura 3.10 Mesajele RSVP Path si ReservationMesajele de erore RSVP: PATHERR sau RESVERR - in caz de lipsa a resurselor solicitate,routerul cu RSVP generează mesaje de eroare şi le trimite la un router de la care cererea a fostprimită.Figura 3.11 Mesajele de eroare RSVPMesaje de incheiere (tear down) - RSVP creează două tipuri de mesaje de incheiere, şi anume,mesaj de incheiere de cale şi mesaj de incheiere de rezervare. Odata ce mesajele de incheiere aufost trimise, se permite refolosirea resurselor de pe router pentru alte cereri. LSR-ul care nu areuşit rezervare de resurse pe link va genera o eroare de RSVP PATH şi un mesaj de incheiere derezervare la headend.3.5.3 Operaţiunile RSVP în MPLS TEAşa cum am menţionat mai devreme, rezultatul unei CSPF sau calcul CBR pe routerul headendeste o listă ordonata de adrese IP care identifică următorii pasi de-a lungul drumului intr-un tunelcu TE sau LSP. Această listă de routere este calculată şi este cunoscută doar de routerul headendcare este sursa de tunel. Alte routere in domeniu nu efectuază un calcul CBR. Routerul headendoferă informaţii despre routere din calea tunelului cu TE prin semnalizare RSVP pentru a solicitaşi a confirma disponibilitatea resurselor pentru tunel. RSVP cu extensii pentru TE rezervă resurse
41
corespunzătoare cu privire la fiecare LSR in calea definita de headend şi atribuie etichete deMapare a tunelului cu TE.Extensiile RSVP pentru a permite semnalizarea intr-un mediu in care se pune in aplicare MPLSTE sunt definite si prezentate in tabelul de mai jos:Obiectul Mesaj de tipul FunctiaLABEL_REQUEST(cerere de eticheta)PATH Folosit pentru a cere o mapare de etichete latunelul cu TE sau LSP; generat de routerul52Obiectul Mesaj de tipul Functiaheadend intr-un mesaj de tip cale.LABEL(eticheata)RESERVATION Folosit pentru a aloca mapări de etichete la tunelulcu TE sau LSP; generat de routerul tailend intr-unmesaj de rezervare.EXPLICIT_ROUTE(cale explicita)PATH Purtat intr-un mesaj de cale si folosit pentru a ceresau a confirma o cale/ruta specifică pentru untunel.RECORD_ROUTE(cale invatata)PATH,RESERVATIONEste adaugat mesajelor de cale sau de rezervarepentru a notifica nodul de origine despreruta/calea actuală pe care tunelul cu TE o trece.SESSION_ATTRIBUTE(atributele sesiunii)PATH Folosit pentru a defini atribute specifice sesiuniide tunel, cum ar fi cerinţele de bandă necesare.SESSION(sesiunea)PATH Defineşte sursa si capătul tunelului. De obiceiidentificate prin adrese IP ale adreselor loopbackcorespunzătoare interfeţelor de pe headend şitailend .Tabelul 3.17Paşii urmaţi de mesajele de tip cale (PATH) şi de rezervare (RESV) sunt urmatorii:Pasul 1. Valorile LABEL_REQUEST, EXPLICIT_ROUTE, RECORD_ROUTE SESSION şiSESSION_ATTRIBUTE sunt aplicate de routerul headend intr-un mesaj de cale şi acest mesajeste trimis la următorul hop de pe calea tunelului sau LSP.Pasul 2. Cand urmatorul hop primeşte acest mesaj PATH, routerul verifică obiectul
42
EXPLICIT_ROUTE, pentru a vedea dacă următorul hop este direct legat in reţea. Acest lucrueste verificat in bitul L al mesajului de cale RSVP . In cazul in care bitul L este setat, routerul nueste direct conectat la următorul hop in calea tunelui LSP. Prin urmare, routerul va efectua uncalcul de SPF constrans (CSPF) pentru a stabili următorul/urmatoarele hop/hopuri in tunel.In cazul in care bitul L este unset, routerul lcoal ştie că aceasta este direct legat de următorul hopin calea LSP al tunelului. Se indeparteaza apoi toate intrările in EXPLICIT_ROUTE de maparepentru routerul local şi inainteaza mesajul PATH la următorul hop, cum sunt definit in obiectulEXPLICIT_ROUTE. In plus, acest router va adăuga interfaţa de ieşire spre următorul hop incampul RECORD_ROUTE.Pasul 3. Procesul se repetă la următoarele hopuri.Pasul 4. Cand mesajul RSVP PATH este primit de routerul tailend, el determină crearea de unmesaj de rezervare. Conceptul cheie de remarcat este că etichetarea incepe de la routerul tailend(de la coadă). Prin urmare, atunci cand acesta generează un mesaj de rezervare, routerul atribuieo etichetă la tunelul LSP. Mesajul de rezervare are acum obiectul RECORD_ROUTE care săindice ce interfaţă de ieşire de pe router tailend duce spre headend router. Prin urmare, obiectulRECORD_ROUTE este reinitializat in mesajul RESERVATION.53Pasul 5. Obiectul LABEL(etichetă) cu mapările pentru LSP este, de asemenea, generat.Pasul 6. Acest proces se repetă din nou pe calea inversă.Pasul 7. Cand routerul cap primeşte mesajul de rezervare, acestă va menţine dinRECORD_ROUTE noua rută cu cerinţele date in SESIUNE, cu ingineria traficului setată,invăţata prin RSVP-TE faţă de calea LSP normală.3.5.4 Setarea caii si mentinerea ei3.5.4.1 Setarea caiiDupa ce inceputul tunelului(tunnel headent) termina calculul CSPF pentru un tunelparticular, are nevoie sa semnaleze aceasta cerere in retea. Capatul tunelului (headend) face acestlucru prin trimiterea mesajelor Path urmatorului nod impreuna cu calculul caii spre destinatie.Routerul care trimite mesajul Path se numeste router amonte si routerul care primeste mesajul senumeste router aval. Routerul amonte se mai numeste uneori hopul anterior(phop).Dupa ce routerul din aval primeste mesajul Path , face urmatoarele lucruri: verificaformatul mesajului pentru a se asigura ca totul este in ordine, dupa care verifica cantitatea de
43
largime de banda ceruta de mesajul Path primit. Acest proces se numeste controlul admisiei.Daca controlul admisiei este reusit si mesajului Path i se permite sa rezerve largimea de banda pecare o doreste, routerul din aval creaza un nou mesaj Path si il trimite la urmatorul hop dinExplicit Route Object(ERO). Mesajele Path urmeaza acest lant pana cand ajung la ultimul noddin ERO- coada tunelului MPLS TE.Capatul tunelului realizeaza controlul admisiei pentru mesajul Path, ca orice alt router din aval.Cand capatul tunelului realizeaza ca este destinatia mesajului Path, va raspunde cu un mesajResv. Mesajul Resv nu contine numai confirmarea(acknowledgment) ca rezervarea s-a realizatpe tot drumul spre capatul tunelului, ci contine si eticheta care intra(incoming) pe care routeruldin amonte ar trebui sa o foloseasca in trimiterea pachetelor pe TE LSP catre capat. Figura 3.12arata schimbul de mesaje RSVP: path si resv in timpul stabilirii LSP.Figura 3.12 Mesajul RSVP: PATH si RESV in timpul setarii caii LSPPresupunand ca R1 a realizat deja CSPF si deja stie ce largime de banda vrea sa rezervedea lungul caii R1->R2->R3->R5->R6->R7:541. R1 trimite mesajul Path la R2. R2 primeste mesajul Path, verifica daca mesajul are sintaxacorecta, verifica cu TE Link Manager pentru a se asigura ca largimea de banda ceruta de R1chiar este disponibila. Daca ceva este gresit R2 trimite un mesaj de eroare inapoi la R1.Presupunand ca totul este in ordine se trece la pasul 2.2. R2 trimite un mesaj Path la R3. R3 face aceleasi verificari pe care le-a facut si R2.3. R3 trimite un mesaj Path la R5; aceleasi verificari4. R5 trimite un mesaj Path la R6; aceleasi verificari5. R6 trimite un mesaj Path la R7; aceleasi verificari6. R7, fiind capatul tunelului, trimite un mesaj Resv lui R6. Acest mesaj Resv indica eticheta pecare R7 doreste sa o vada in pachetul pe acest tunel; deoarece R7 este capatul, trimite si implicitnull7. R6 trimite un mesaj Resv lui R5 si indica ca vrea sa vada ca eticheta de intrare 42, pentru acesttunel. Acest lucru inseamna ca atunci cand R6 primeste eticheta 42, scoate aceasta eticheta(dincauza implicit-null) si trimite pachetul catre R7.8. R5 trimite un mesaj Resv catre R3, semnaland eticheta 10921. Cand R5 primeste un pachet cueticheta 10921, schimba aceasta eticheta cu eticheta 42 si trimite pachetul la R69. R3 trimite un mesaj Resv lui R2, semnaland eticheta 2110. R2 trimite un mesaj Resv lui R1, semnaland eticheta 18.In acest moment tunelul catre R7 este up, si se cunosc care sunt etichetele de iesire.
44
3.5.4.2 Mentinerea caiiLa fiecare 30 secunde, capatul tunelului (headend) trimite un mesaj Path per-tunel lavecinii din aval. Daca un router trimite un mesaj Path si nu primeste la timp mesajul resv,considera ca rezervarea nu mai este si trimite la routerul din amonte un mesaj ce indica lipsarezervarii.Mesajele Path si Resv sunt ambele independente si asincrone de la un vecin la altul.Ruperea caii (path teardown)Daca un nod (in general capatul tunelului) decide ca o rezervare nu mai este necesara inretea, trimite un masaj PathTear pe aceasi cale urmata de mesajele Path si se primesc mesajeleResvTear pe aceasi cale ca mesajele Resv.Mesajele PathTear sunt in general vazute cand capatul tunelului (headend) decide ca numai doreste o rezervare in retea(ex:cand un tunel este down). Mesajele ResvTear sunt trimise inraspuns la mesajele PathTear pentru a semnala ca capatul tunelului a indepartat rezervarile dinretea.PathTear si ResvTear pot fi deasemenea trimise in raspuns la o eroare in retea.Semnalarea erorii:Ocazional pot exista erori in semnalarea RSVP. Aceste erori sunt semnalate prin mesajelePathErr sau ResvErr. O eroare detectata in mesajul Path i se raspunde cu mesajul PathErr, si oeroare detectata in mesajul Resv i se raspunde cu mesajul ResvErr. Mesajele de eroare sunttransmise catre routerul din amonte , el fiind sursa erorii; Patherr este trimis catre nodul dinamonte de nodul din aval si ResvErr este trimis catre nodul din aval de nodul din amonte.553.5.5 Pachetele RSVPOrice mesaj RSVP este compus dintr-un header comun, urmat de unul sau mai multeobiecte. Numarul de obiecte din mesaj depinde de ceea ce vrea mesajul sa indeplineasca.RSVP Common HeaderFigura 3.13 Formatul antetului RSVPCampul DescriereaVersion Versiunea protocolului RSVP.Flags Nu este definit deocamdata nici un flag.Message Type 1-mesajul Path2-mesajul Resv3-mesajul PathErr4-mesajul ResvErr5-mesajulPathTear6-mesajul ResvTear7-mesajul ResvConf
45
10-mesajul ResvTearConf20-mesajul HelloRSVP Checksum Suma de verificarea a mesajului RSVP.Send TTL Valoarea TTL din pachetul IP a mesajuluitrimis.Reserved Nu este folosit.RSVP Lenght Lungimea mesajului RSVP in bytes, inclusivheader-ul comun.RSVP Lenght esteintotdeauna cel putin 8.Tabelul 3.18 explica campurile din header-ul obisnuit RSVP.Formatul claselor de obiecte RSVP(RSVP Object Class Formats)Toate obiectele RSVP au acelasi format de baza, cum este ilustrat in Figura 3.14Figura 3.14 Formatul obiectului RSVP56In Tabelul 3.19 sunt descrise campurile din formatul obiectului de baza RSVP.Camp DescriereObject Lenght Lungimea obiectului RSVP, inclusiv obiectulheader.Trebuie sa fie multiplu de 4.Class-Num Clasa obiectului.C-Type The object’s class type.C-Type este un numarunic din clasa.Object Contents Obiectul insusi.Tabelul 3.19 Formatul obiectului RSVPSunt definite 23 de clase obiect(object classes) diferite. Nu toate sunt folosite insemnalizarile RSVP pentru MPLS TE; acestea sunt listate in Table 3.20.Tabelul 3.20 Clasele obiectului RSVPUn mesaj RSVP contine unul sau mai multe obiecte. Nu toate mesajele contin toate obiectele.Obiectele pe care le contine un mesaj depind de caracterizarea mesajului.57In Tabelul 3.21 sunt listate clasele si C-Type folosite in implementarea Cisco a RSVP-TE.Tabelul 3.21 Obiectul RSVP C-Types3.5.6 Operatiile RSVP3.5.6.1 Ce este Make-Before-Break?Make-before-break este un mecanism RSVP-TE care permite schimbarea unorcaracteristici a tunelului TE(numele, largimea de banda si calea pe care o ia un tunel) fararezervarea de doua ori a largimii de banda si efectiv fara pierderi de date.RSVP are o facilitate numita Shared Explicit(SE) ce este un stil de a rezerva ce permite un LSPexistent sa imparta largimea de banda cu el insusi astel incat sa nu se mai intample rezervarea dedoua ori.Rezervarea SE are doua componente:-cererea stilului de rezervare SE de la retea-capabilitatea de a identifica ca o anumita rezervare este aceeasi cu o rezervare deja existenta,astel incat largimea de banda sa fie impartita.Stilul rezervat SE este cerut de capatul tunelului (headend) folosind un flag din obiectulSESSION_ATTRIBUTE.
46
Toate rezervarile RSVP sunt unic identificate cu un grup de cinci(five-tuple) : {SenderAddress, LSP ID, Endpoint Address, Tunnel ID, Extended Tunnel ID}.Daca doua mesaje Path au aceste grupuri la fel, atunci acestea sunt consideratereprezentantii aceleiasi rezervari.Sender Address este RID-ul capatului tunelului. Endpoint Address este RID-ul cozii tunelului.Extended Tunnel ID este ori numai 0 ori adresa IP a routerului. Tunnel ID este numarul interfetei58tunelului din capat. LSP ID este o “instanta de numarare”; de cate ori un tunel isi schimbacerintele de largime de banda sau calea pe care o ia, LSP ID se incrementeaza.Figura 3.15 Nevoia de Make-Before-BreakPresupunand ca in Figura 3.15 R1 : RID=1.1.1.1 si R5: RID=5.5.5.5, Tabelul 3.22 aratace trimite R1 si ce face R4 cu informatia primita.Pas Transmisia lui R1 Actiunea lui R21 Trimite o rezervare pentru{SA=1.1.1.1,LSPID=1,EA=5.5.5.5,TID=8,XTID=0},cerand 35Mb de-a lungul caii R1->R2->R5.Numim aceasta rezervareRes1.Dirijeaza rezervarea catre R5.Marcheaza interfata R2->R5 ca avandrezervat 35Mb pentru acest tunel si65Mb rezervabili.2 Trimite o rezervare pentru{SA=1.1.1.1,LSPID=2,EA=5.5.5.5,TID=8} de-alungul caii R1->R3->R4->R2->R5,cerand 80Mb largime de banda.Numim aceasta rezervare Res2Examineaza rezervarea si realizeazaca aceasta este identica cu rezervareaanterioara cu exceptia ID-ul tunelului.Permite noii rezervari sa refoloseascalargimea de banda rezervata si alocaacestui tunel 80-35=45Mbps maimulta largime de banda pe link-ul R2->R5. Link-ul R2->R5 este marcat cu80Mbps rezervati si 20Mbpsnerezervati.Tabelul 3.22 Pasii in Make-Before-BreakIn acest fel, atat Res1 cat si Res2 li se permite sa coexiste pana cand Res1 este inlaturatdin retea. Dupa ce Res2 incepe sa imparta rezervarea cu Res1, Res1 in scurt timp nu va mai fiactiv si nu va mai incerca nici o data sa concureze cu Res2 pentru largime de banda.3.5.6.2 Cum lucreaza mecanismul de actualizare(refresh)?RSVP este un protocol soft-state: rezervarile sunt actualizate periodic. Rezervarile sunt
47
trimise folosind mesajele Path si Resv. Nu exista diferenta intre mesajele Path si Resv folosite59pentru setarea LSP initiala si cele folosite pentru actualizarea caii; formatul pachetului este la fel.Felul in care un router spune o noua cale setata dupa actualizare este pentru a vedea daca existadeja o rezervare cu un grup de cinci(five-tuple) care se potriveste cu mesajele Path si Resv incauza.Mecanismul de actualizare cuprinde doua puncte majore:-timpii de actualizare(refresh) cu jitter-mesajele Path si Resv sunt trimise independent intre doua routere.Timpii de actualizare cu jitter.Mesajele Path si Resv sunt trimise la fiecare 30 de secunde.De fapt aceste mesaje sunttrimise la 30 de secunde cu o oscilatie de 50 procente : o rezervare data are mesajul Path (sauResv)trimis pentru actualizare la fiecare 15-45 de secunde.Ideea generala este ca un vecin trimite intervalul sau de actualizare(R) la vecinii sai in obiectulTIME_VALUE din mesajele sale Path si Resv. Fiecare router de asemenea stie cate mesaje estedispus sa le piarda inainte sa declare rezervarea inactiva.(K).Vecinul calculeaza un holdtime L pentru mesaj cu formula:L>=(K+0.5)*1.5*RIn implementarea IOS curenta R=30 secunde, K=3: L este cel putin 157.5 secunde.Aceasta inseamna ca un router poate astepta pana in 157.5 secunde fara nici o reactualizareinainte de a rupe o legatura cu un vecin. Este suficient timp ca un router sa aiba trei intervaleconsecutive cu toate pachetele pierdute in timpul de actualizare (45 secunde) inainte de a expiratimpul(time out).Figura 3.16 Mesajele Path si Resv sunt trimise independentAcest lucru este perfect normal. Mesajele Path si Resv nu sunt trimise in manieraping/ACK ci sunt trimise independent una de cealalta.60Cand, unde, si cui ii sunt trimise mesajele?Exista noua tipuri de mesaje RSVP(cum am mentionat si mai devreme). Tabelul 3.23rezuma ce mesaje sunt timise , cand si unde.Tabelul are cinci coloane:-Mesajul –tipul mesajului.-Functia –pentru ce este folosit mesajul.-Directia –directia in care este trimis mesajul. Aval inseamna “catre sfarsitul(tail) tunelului, indirectia opusa de inceputul(head) tunelului”.Amonte inseamna “catre inceputul tunelului, indirectia opusa de sfarsitul tunelului”.-Adresa destinatie –Destinatia adresei IP a pachetului.
48
-Alerta routerului(Router Alert?) – unele mesaje RSVP cara optiunea Router Alert, altele nu.Mesajul Functia Directia AdresaDestinatieRouter Alert?Path Semnaleaza ocerere de resursein reteaAval Capat DaResv Raspunsul la unmesaj PathreusitAmonte Urmatorul hop(next-hop)nuPathErr Trimis catrecapatul tuneluluidaca exista oeroare inmesajul PathAmonte Urmatorul hop(next-hop)nuResvErr Trimis catresfarsitultunelului dacaexista o eroarein procesareamesajului PathAval Urmatorul hop(next-hop)nuPathTear Trimis catresfarsitultunelului pentrua inlatura orezervareexistentaAval SfarsitultuneluluidaResvTear Trimis catrecapatul tuneluluipentru a inlaturao rezervareexistentaAmonte Urmatorul hop(next-hop)nuResvConf Trimis ca
49
raspuns la Resvsau ResvTearcare a cerutconfirmareamesajuluiAval Sfarsitultuneluluida61ResvConfTear Trimis inraspuns laResvTear careinclude simesajul deconfirmareAval Urmatorul hop(next-hop)nuHello Trimis la unvecin RSVP saupe un link directconectatAmonte/Aval Urmatorul hop(next-hop)nuTabelul 3.23 Tipul mesajelor RSVPStrict vs Slab sub-obiect ERO.In obiectul EXPLICIT_ROUTE L bit poate fi setat pe un hop in ERO pentru a indica oruta slaba.ERO este codata ca o serie de sub-obiecte numite noduri abstracte(abstract nodes) . Unnod abstract poate fi o adresa IPv4, adresa IPv6 sau un sistem autonom. Fiecare sub-obiect poatefi ori un hop precis, ori un hop slab. Cand un router proceseaza un hop precis, adresa IPv4 dinsub-obiect trebuie sa fie direct conectata de routerul care proceseaza, altfel va fi o eroare in ERO.Daca un router proceseaza un sub-obiect ERO cu un hop slab, routerul respectiv esteresponsabil sa genereze un set de hopuri precise pentru ca mesajul Path sa ajunga la destinatie sisa inlocuiasca acel hop slab cu noul set generat de hopuri precise.Implicit vs Explicit NullSfarsitul tunelului poate semnala doua tipuri de etichete- implicit null si explicit null.Explicit null este semnalat folosind valoarea 0 in campul Label(eticheta) din obiectul LABEL.Implicit null este semnalat folosind valoarea 3 in campul Label(eticheta) din obiectul LABEL.Initial(default), nodul din sfarsitul(coada) tunelului semnalizeaza explicit null in mesajele Resv:LABEL type 1 length 8 : 00000000
50
Daca privim la penultimul hop, se observa ca valoarea explicit null este interpretata caimplicit null, atat de hopul de la sfarsitul tunelului, cat si de penultimul hop.3.6 Administrarea TE in MPLS3.6.1 Protectie si restaurare.Din perspectiva unui router sunt doua tipuri de esec : esecul link-ului si esecul nodului.Abilitatea MPLS TE este de a calauzi traficul departe de IGP obtinand ajutor pentru calea ceamai scurta si micsorand pierderea de pachete in asociere cu un esec a unui link sau nod din retea.Aceasta abilitate a MPLS TE este cunoscuta ca FRR(Fast Reroute) sau mai simplu ProtectieMPLS TE.Nevoia pentru FRR(Fast Reroute):Sunt cateva lucruri pe care IGP nu le face prea bine cand vine vorba de convergenta(in cazulunui esec in retea):62-In retelele mari, unui IGP ii poate lua cateva secunde sa convearga; pana cand intreaga reteaconverge, exista pierderi de pachete.-Un esec al link-ului poate conduce la o congestie in unele parti a retelei in timp ce in alte parti aretelei nu este congestie.-Configurand un IGP sa convearga rapid poate duce la o sensibilitate prea mare pentru o pierderemica de pachete, cauzand convergenta IGP fara nici un motiv.Presupunand ca un IGP este un protocol link-state, SPF trebuie rulat atunci cand un linkdevine down si din nou cand link-ul devine up. Aceasta problema este accentuata in MPLS TE:daca un link care face parte dintr-un LDP care devine down, LSP-ul devine down. Dupa cecapatul tunelului TE recalculeaza o noua cale, SPF trebuie rulat din nou pentru rutarea prefixelorpeste tunel cand este stabilita rutarea automata, aceasta facand timpul de convergenta mai raudecat in retelele IP traditionale.Astfel s-a dezvoltat mecanismul FRR pentru a dobandi cat maiputine pierderi de pachete.Ce este protectia?Protectia in contextul de FRR(fast restoration),este procedura prin care, aplicataresurselor selectate, asigura pierdere minima a traficului in urma unui esec. Resursele protejatepot fi atat resurse fizice(link-uri sau noduri) sau resurse logice(LSP-uri care traverseaza un linksau un nod). Termenul protectie ar trebui asociat cu faptul ca resursele back-up sunt pre-stabilitesi nu sunt semnalate in urma unui esec.[31]Tipuri de protectieProtectia poate fi impartita in :-protectia caii
51
-protectie locala:-protectia linkului-protectia noduluiProtectia caii:Protectia caii este esentiala in stabilirea unui LSP aditional in paralel cu LSP-ul existent;LSP-ul aditional este utilizat numai in cazul unui esec. Acest LSP se mai numeste backup,secondary sau standby LSP.LSP backup este construit pe langa calea existenta cat mai diferit posibil. Ambele LSP-uriprimary si backup sunt configurate pe capatul tunelului TE.Aceasta metoda, protectia caii, nu este scalabila: pentru orice LSP ce se doreste protejatse construieste un alt LSP.Figura 3.17 Protectia caii63Protectie locala:Protectia locala este un termen folosit cand tunelul backup(tunelul de protectie) esteconstruit sa acopere numai un segment a LSP-ului primar. Protectia locala ca si protectia caii,cere ca LSP backup sa fie pre-semnalizat. In protectia locala, LSP backup este rutat in jurul linkuluicazut(in protectia link-ului) sau a nodului cazut(protectia nodului), iar LSP-ul primar caretrece prin link-ul(nodul) cazut este incapsulat in LSP backup.Protectia locala are cateva avantaje in comparatie cu protectia caii:o recuperare asupra eseculuimai rapida,1:N scalabilitate, consuma mai putin din starea retelei.Figura 3.18 Elementele protectiei localeTermen DefinitiePLR Point of Local Repair(Punctul local Reparat)– capatul tunelului backup 12008a este unPLR.MP Merge Point(Punctul de unire)- punctul deunire este acolo unde tunelul backup setermina.EX :7200c.NHop Next-hop router(Router next-hop) – un routercare este la o departare de un hop fata dePLR.Ex:12008c.NNHop Next-next-hop router(Routerul next-nexthop)– un router care este la doua hopuridistanta de PLR. Ex:7200c este NNHoppentru PLR 12008a.Tabelul 3.24 Terminologia folosita in protectia locala“tunel backup”=”tunel de protectie”=”tunel FRR”Protectia link-uluiProtectia link-ului poate fi divizata in patru sectiuni :64-configuratia inaintea esecului (prefailure)-se configureaza pe capatul tunelului TE pe interfata tunelului care se doreste protejat-pe PLR: activand FRR pe PLR implica doua lucruri:
52
-crearea unui tunel backup pe Nhop-configurarea link-ului protejat sa foloseasca tunelul backup dupa esecFigura 3.19 Protectia Link-ului-detectia eseculuiMecanisme adaugate la detectia acestor esecuri:-mecanismul de detectie a esecului specifice unui nivel fizic particular(SONET)-pentru link-urile punct-la-punct, PPP sau HDLC keepalives-extensiile RSVP helloFigura 3.20 Detectia esecului folosind RSVP Hellos65Detectia bazata pe RSVP hello este considerata suficienta pentru detectia esecului inprotectia locala, si convergenta este mai rapida decat in IP sau MPLS TE fara FRR.-restabilirea conectivitatiiImediat ce este detectat un esec, PLR este responsabil pentru comutarea traficului pe tunelulbackup. Procesarea interna realizata pe PLR implica urmatoarele :-asigurarea ca backup-ul LSP pre-semnalizat este stabilit. Aceasta include noua etichetaprevazuta pentru noul vecin din aval.-noua informatie de adiacenta(incapsularea de nivel 2) este calculata pe baza interfetei fizicede iesire a tunelului backup.-semnalizarea dupa esec(post - failure)Semnalizarea RSVP care se intampla dupa ce protectia FRR a avut loc se poate imparti inurmatoarele:-semnalizarea in amonteFigura 3.21 PathErr fara protectie localaCand capatul tunelului TE unui LSP primeste eroarea:nici o ruta nu este disponibila catredestinatie, aduce interfata tunelului down si apoi incearca sa gaseasca o noua cale pentru LSP.Capatul tunelului TE ignora faptul ca protectia locala poate fi disponibila in jurul link-ului cazut.Ca rezultat traficul de-a lungul LSP-ului este pierdut pana cand LSP-ul poate fi rerutat.Acest lucru face LSP-ul de backup complet inutil. De aceea este nevoie de un mecanism pentru12008a sa-i comunice lui 7200a urmatoarele: link-ul din aval de-a lungul caii LSP este down,rerutez traficul temporar. Calea folosita catre destinatie nu mai este cea optima,calculeaza(copute) o cale alternativa, daca este una disponibila. Lucru cunoscut ca LSR 12008atriggering reoptimization.[31]Pentru semnalizarea informatiei nondestructive se foloseste PathErr cu ERROR_SPECcontinand codul de eroare 25, “Notification” si un subcod 3, “Tunnel locally repaired”.Capatul tunelului TE care primeste notificarea 25/3 incearca sa calculeze si sasemnalizeze o noua cale pentru acel tunel. Dupa ce primeste mesajul de rezervare(RESV) pentruaceasta cale noua, eticheta pentru calea veche este inlocuita cu eticheta pentru calea noua. Numai
53
dupa aceea LSP-ul vechi devine down. Aceasta realizeaza make-before-break si ajuta laminimizarea pierderii de pachete.66Figura 3.22 PathErr cu protectie localaCand un link protejat cade si este comutat pe tunelul de back-up, PLR-ul trimite de asemeneamesaje Path pentru LSP-ul protejat pe tunelul de back-up.Aditional sunt facute niste schimbari in corpul mesajului Path. Tunelele LSP suntidentificate de o combinatie a obiectelor SESSION si SENDER_TEMPLATE in mesajele Path siResv. Obiectul SENDER_TEMPLATE este modificat de PLR pentru ca expeditorul adresei IPva contine acum adresa IP a PLR-ului si nu cea a capatului tunelului TE. In acest fel sfarsitultunelului va observa ca mesajul Path vine de la un nou expeditor dar apartine aceluiasi expeditor.In acest punct, mesajele de actualizare(refresh) curg(flow) pe tunelul de back-up. Starea initiala ,mentinuta de catre sfarsitul tunelului pentru aceasta sesiune, devine down in cele din urmadatorita timeout-ului;dar mesajul Path modificat de catre PLR este suficient de eficient pentru amentine rezervarea largimii de banda atat cat este necesar. [31]-notificarea IGPIn absenta FRR, daca capatul tunelului TE principal primeste un link-down LSA pentruun link care a facut parte din LSP-ul principal, capatul tunelului TE rupe tunelul principal. Dupaaceasta, capatul tunelului TE poate, daca este configurat corect, sa incerce sa reruteze calea LSP.Daca tunelul principal este configurat pentru FRR, link-down LSA nu are nici un effect, capatultunelului TE rupe un LSP protejat numai pe baza mesajelor de eroare RSVP si le ignora mesajeleIGP care raporteaza un link down de-a lungul caii LSP. Asta inseamna ca un link down nu estein mod necesar un LSP cazut deoarece calea LSP poate fi protejata.-semnalizarea in avalFigura 3.23 PathTear in absenta FRR67Cand link-ul dintre 12008a si 12008c devine down(cand nici o protectie locala nu estestabilita), 12008c trimite un mesaj PatnTear catre 7200c.Daca calea LSP era protejata de FRR, acest tip de mesaj ar fi avut un efect advers. Ar firezultat ca LSP sa devina down, chiar daca LSP ar fi fost protejat local de PLR. Pentru a preveniaceasta, mesajul PathTear trebuie suprimat pentru LSP-ul primar care are flag-ul activat: “LoopProtection Desired”Cum routerul de la sfarsitul tunelului, 7200c nu stie daca tunelul protejat a esuat, in afara de
54
cazul in care se intampla unul din urmatoarele lucruri :-primeste un update IGP despre esecul link-ului-primeste un PathTear de la MD 12008c-nu primeste un mesaj de actualizare RSVP (Path) care tine sesiunea valabila pentru o anumitaperioada de timp.Daca routerul de la sfarsitul tunelului primeste un update IGP despre esecul unui link, nuse ia nici o masura din perspectiva MPLS TE.Daca semnalizarea RSVP este declarata expirata, calea LSP este declarata inactiva, si unmesaj ResvTear este trimis catre capatul tunelului TE. Aceasta inseamna ca , separat deprevenirea PathTear sa fie trimis de MP 12008c, trebuie cumva sa se asigure ca sfarsitultunelului continua sa primeasca mesaje de actualizare RSVP chiar daca unul din link-urile carealcatuia LSP-ul principal este down. Acest lucru este realizat asigurandu-ne ca MP(12008c)continua sa primeasca mesajele Path pentru LSP-ul primar pe tunelul backup.6869Cap.4. Calitatea serviciilor in retele MPLS4.1 IntroducereQoS si MPLS sunt pe un anumit nivel politic similare. Totusi pe un nivel tehnic, QoS siMPLS sunt foarte diferite.Prin QoS se intelege caracteristicile de performanta a retelei, si cuprinde doua parti:-gasirea unei cai prin retea care poate oferi serviciul-obligarea indeplinirii serviciuluiDin punct de vedere al suportului pentru calitatea serviciilor (QoS), telul MPLS a fost saofere ceea ce ofera IP-ul, adica Servicii Diferentiate (Diffserv). Cand au aparut primele drafturidespre MPLS, au fost rezervati 3 biti pentru a transporta informatii despre clasele deservicii. In final IETF a botezat acesti biti ca fiind Experimentali, desi majoritatea constructorilorii folosesc ca pe bitii Precedenta din IP. Bitii EXP sunt analogi (si cel mai adesea ocopie) a bitilor Precedenta din IP. Arhitectura MPLS si-a dorit sa se integreze bine cuprotocolul IP si sa fie cat mai independenta de protocolul de nivel 2. Astfel s-a ales sa seofere suport pentru Diffserv, in detrimentul suportului QoS oferit de ATM. Aceastadecizie a dus la o simplificare majora a implementarii MPLS, obtinand performante care suntcompetitive desi sunt inferioare celor oferite de ATM.Calitatea serviciilor inseamna diverse lucruri pentru diverse persoane. La nivelul retea, QoSe compus din doua lucruri:-sa se gaseasca o cale prin retea care sa indeplineasca cerintele impuse-sa se respecte restrictiile impuseGasirea celei mai bune cai prin retea poate fi o actiune de genul alegerii caii cu cost minim
55
furnizate de IGP. Respectarea restrictiilor impuse se poate rezolva prin dimensionarearetelei cu atat de multa banda incat sa se elimine problema. Aceasta abordare mai este numitasi “cantitatea serviciilor”, dar la baza este o solutie temporara pentru a asigura calitateaserviciilor.Totusi, lucrurile pot fi rezolvate si altfel. O cale disponibila prin retea poate fi construitaprintr-un LSP TE, similar cu un ATM PVC, fara a tine cont de metricaprotocolului de rutare. Respectarea restrictiilor impuse se poate face folosindmecanismele Diffserv, cum ar fi policing, marcare, repartizare in cozi si aruncare.MPLS este doar o unealta care poate fi folosita impreuna cu mecanismele Diffserv pentrua oferi calitatea serviciilor.Quality of Service sau QoS reprezinta pe scurt prioritizarea traficului in functie de protocol.Orice retea mare (cateva sute sau mii de calculatoare) sau orice retea care foloseste o singuraiesire spre Internet implementeaza sau ar trebui sa implementeze QoS. Pentru o activitateeficienta traficul trebuie prioritizat in functie de protocolul respectiv. Astfel VoIP - VoiceOverIP,SSH, protocoalele de remote management sau video au nevoie de delay minim. Fiecaremilisecunda in plus necesara unui pachet sa ajunga de la sursa la destinatie poate duce laimposibilitatea de folosirea a tehnologiei respective. Exista protocoale si servicii care nu necesitadelay scazut. Ex: email, download-urile, P2P, chiar si Web-ul.Calitatea serviciului (QoS) le ofera furnizorilor de servicii posibilitati uriase de a furnizaniveluri diferite de servicii (de exemplu, Gold, Silver sau Bronze), precum si avantajul unorscheme de pret diferentiate si a unei asistente adaptate clientului. QoS da posibilitatea retelei saaloce resurse pentru aplicatiile esentiale anumitor obiective sau pentru cele puternic dependentede factorul timp. QoS asociat cu MPLS va rezolva trei cerinte esentiale pentru aplicatiile carefunctioneaza intr-o retea VPN – functionare previzibila, implementarea de politici si livrarea de70noi servicii. Avantajele inerente de cost si viteza in administrarea si instalarea de VPN MPLSofera o pozitie de lider pe piata.In retelele MPLS, clasele de servicii distincte folosite, duc la clasificarea fluxurilor detrafic la nivelul 3 (retea). Acest lucru face ca implementarea sa fie mult mai simpla. Exista douametode de a indica clasa de servicii in tehnologia MPLS:• Prima metoda este copierea bitilor de Prioritizare IP (IP Precedence) din antetulpachetului IP, in campul EXP al antetului etichetei MPLS. Campul EXP are 3 biti, ceea ceinseamna ca se pot defini pana la 23 = 8 clase de servicii diferite.
56
• A doua metoda este utilizarea de etichete diferite pentru clase de servicii diferite.4.2 Modelele utilizate pentru implementarea QoSPentru utilizarea eficienta a tuturor capabilitatilor oferite de implementare QoS este foarteimportant sa se realizeze un plan elaborat. La construirea acestui plan trebuie sa se ia inconsiderare doua aspecte foarte importante:• Ce tipuri de aplicatii se folosesc in retea.• Care tehnici de QoS ar putea sa imbunatateasca performantele retelei.Daca se analizeaza corect primul aspect, si se gaseste solutia corecta relativ la cel de aldoilea, atunci resursele retelei vor fi folosite cel mai eficient. Pentru implementareaQoS s-au elaborat doua modele: Modelul Serviciilor Integrate (Integrated ServicesModel) si Modelul Serviciilor Diferentiate (Differentiated Services Model).IntServ isi propunea sa faca rezervari capat la capat pe fiecare flux, motivpentru care nu este scalabil in Internet. Totusi, poate fi folosit cu succes in retele mici si medii,in cazul in care este suportat de echipamentele de retea. Semnalizarile IntServ folosescprotocolul RSVP pentru a comunica tuturor nodurilor din cale cerintele de trafic dorite de hosturi.Nodurile din retea creau stari si alocau resursele hosturilor care solicitau anumite garantii.In cazul in care negocierea au succes, garantiile oferite de IntServ sunt deterministe.Din celalalt punct de vedere, DiffServ a fost vazut ca o tehnologie scalabila,care nu impovareaza nodurile din centrul retelei, obligandu-le sa faca multe prelucrari.El foloseste clasificarea pachetelor pe marginea domeniului si un sistem de cozi cu prioritatiin centrul retelei.4.2.1 Modelul Serviciilor IntegrateModelul Serviciilor Integrate consta in faptul ca serviciile QoS sunt cerute in modexplicit de catre aplicatia care le doreste, prin transmiterea prin retea a unei semnalizari adecvate.Semnalizarea cererilor de servicii QoS se realizeaza prin intermediul protocolului RSVP derezervare a resurselor (Resource Reservation Protocol). Acest model are dezavantajul ca danastere unui volum semnificativ de trafic de control, care duce la utilizarea ineficienta a benzii.Se foloseste o semnalizare capat la capat intre entitatiile comunicante prin care se cererezervarea resurselor necesare in nodurile din retea. Pentru a face acest lucru s-a folosittraditional protocolul RSVP pentru a transporta semnalizarile si pentru a instala starile derezervare in noduri. Principalele dezavantaje ale RSVP sunt necesitatea acestuia de arula capat la capat (astfel trecand prin retele care pot sa nu suporte rezervarea de resurse) sinevoia de a folosi semnalizari per flux intre doua entitati. Al doilea dezavantaj a avut un rolimportant in determinarea scalabilitatii solutiei, deoarece intr-o retea mare pot exista zeci sau
57
sute de mii de stari intr-un nod, iar traficul periodic de mentinere a rezervarii poate ocupa o parteimportanta din capacitatea linkului.71MPLS poate folosi RSVP pentru distributia de etichete, folosind anumiteextensii ale acestuia. Diferenta fata de primul caz consta in rularea RSVP doar inreteaua core, avand nodurile de granita ca si capete. Acest lucru reduce mult numarul de entitaticomunicante, crescand scalabilitatea solutiei. Al doilea avantaj consta in faptul ca rezervarease face acum pe clase de echivalenta, si nu pe fluxuri individuale, reducand mai mult numarul desemnalizari si stari ce trebuiesc folosite. In functie de cat de fine sunt clasele de echivalenta sepoate extinde scalabilitatea protocolului.In cazul RSVP-TE odata cu cererile de eticheta se transmit si parametrii de traficdoriti in obiecte de tip TSpec si RSpec. Nodurile intermediare ajusteaza informatiiledin TSpec in functie de cat pot rezerva in momentul respectiv. Nodul destinatie alocaeticheta, dar face si cererea de rezervare a resurselor. Calea este mentinuta atata timp cat seprimesc periodic mesaje de tipul PATH.Daca se doreste cresterea sau scaderea resurselor folosite in mod curent pentrucale, se pot trimite noii parametrii in mesajele PATH. Astfel, calea ar primi o noua rezervarein timp ce este folosita. Totusi, daca din diverse motive, rezervarea nu se poate face, calea va fistearsa si traficul de date va fi intrerupt.Pentru a remedia aceasta problema posibila, mai exista unmod in care se pot cere resurse suplimentare. Calea initiala este mentinuta, dar inacelasi timp este realizata alta cale cu anumiti parametrii de trafic doriti. In momentulin care calea secundara este gata, traficul este dirijat prin ea si calea originala este stearsa. Inacest caz, daca calea secundara nu poate fi construita, calea principala ramane in folosinta si nuapar intreruperi in trafic.RSVP-TE nu este singurul protocol capabil sa faca alocari de banda. CR-LDP permitecrearea de cai cu comutatie a etichetelor care sa aiba o anumita banda garantata. Deasemenea, parametrii acestor cai pot fi modificati pe timpul functionarii caii, fara a fi nevoie sa sestearga calea principala. CR-LDP beneficiaza de avantajul de a fi un protocol de tip Hard State,astfel neavand nevoie de semnalizari permanente pentru a mentine o cale, asa cum are nevoieRSVP-TE. Din acest motiv CR-LDP este preferat in retele MPLS foarte mari, unde RSVPTEpoate sa nu fie foarte scalabil.4.2.2 Modelul Serviciilor DiferentiateArhitectura DiffServ este definita in RFC 2475 impreuna cu modul de folosire al Diffserv CodePoint (DSCP) si mecanismele QoS ce trebuiesc implementate intr-o retea pentru a oferi
58
diferite calitati ale serviciului.Diffserv are doua componente majore:-Conditionarea traficului – Include elemente precum policing, colorare si shaping. Aceastaprelucrare e facuta doar la marginea domeniului-Comportamentul in fiecare nod (Per-hop behaviour) – consta din mecanismele derepartizare in cozi, planificare si aruncare. Asa cum ii spune si numele, actiunile sunt facute defiecare nod din retea.Functiile suplimentare necesare pentru a implementa Diffserv includ clasificarea pachetelor siconditionarea traficului, cum ar fi masurarea, marcarea, formarea si aplicarea politicilorasupra traficului.Serviciul Diffserv este oferit doar in interiorul unui domeniu Diffserv, care consta dintr-un setcontinuu de noduri caracterizate de anumite tipuri de comportament (PHB) si pot aplicaanumite reguli asupra traficului. Astfel, nodul de intrare din domeniul Diffserv verificadaca traficul de intrare respecta specificatiile tehnice mentionate in contract (SLA), altfel72va marca traficul ca fiind neconform. Tot nodul de intrare va asocia traficul intr-unAgregat de Comportament (BA-Behaviour Aggregate) pe baza unuia sau mai multorcampuri din antetul de nivel 3. Dupa aceasta actiune fiecare pachet este marcat cu unanumit cod DSCP. Nodurile de intrare vor face formatarea si conditionarea traficului pe bazaclasificatorului.Nodurile din interiorul domeniului nu mai trebuie sa faca reclasificari, ci doar saaplice un set de reguli traficului de intrare (Per Hop Behaviour). Acest PHB specifica cateresurse vor fi alocate pentru un BA. Traficul de tip Best-Effort este si el clasificat, si de regula areo banda minima specificata. [RTC] [OPALSOFT-DS]Figura 4.1. Arhitectura DiffServ73Clasificarea pachetelorPrimul lucru necesar pentru a aplica arhitectura DiffServ este abilitatea de aclasifica pachetele. Clasificarea este actiunea de a examina un pachet pentru a hotari ce fel dereguli trebuie sa urmeze, si ulterior, ce marcaj DSCP sau EXP trebuie sa primeasca. Inmod uzual clasificarea se poate face dupa codul DSCP existent (in acest caz sefoloseste clasificatorul Behaviour Aggregate) sau dupa mai multe campuri, folosindu-seun clasificator multicamp.Clasificarea pachetelor IPPachetele IP pot fi clasificate usor. Se pot face comparatii dupa orice camp IP,dar in general se foloseste adresa IP destinatie, adresa IP sursa sau valoarea DSCP. In plus se maipoate face si analiza de nivel 4, dupa tipul de protocol sau dupa portul folosit, pentru a se face oseparare mai fina. Totusi o clasificare complexa implica un timp mai mare petrecut in nodul deintrare si astfel, o reducere a performantelor de calitate. [RTC] [OPALSOFT-DS]
59
Clasificarea pachetelor MPLSPachetele MPLS care intra intr-un domeniu cu suport pentru Diffserv pot ficlasificate in principiu doar dupa valoarea bitilor EXP din eticheta din varful stivei.Nodurile de intrare nu vor analiza celelalte etichete si nici informatiile de nivel 3deoarece ar fi nevoie sa se elimine antetul de nivel 2 in prealabil. Acest lucru nu este dorit lagranita care leaga domenii MPLS.PolicingFunctia de policing implica masurarea traficului utilizatorului si comparareamasuratorii cu un contract de servicii incheiat cu furnizorul. Ideea principala in Diffserv este canu se permite traficul excedentar sa intre in retea daca se depaseste capacitateacozilor instalate. Acest lucru este facut prin policing, desi poate fi facut si prin mecanismul deshaping (formare).Functia de policing este facuta la granita retelei. Astfel, majoritatea pachetelor care vor intrain retea sunt de tip IP. Totusi, sunt cateva cazuri in care traficul de intrare poate fiMPLS. Un exemplu in acest caz este arhitectura Carrier Supporting Carrier, prin care reteauafurnizorului ofera servicii de transport pentru alt furnizor, care ii este client. Cei doi furnizori sepot pune de acord sa foloseasca trafic MPLS pentru comunicarea intre ei.MarcareaRegulile de marcare sunt adesea strans legate de regulile de policing. Astfel, traficul careiese din policer poate fi marcat ca fiind conform sau neconform. Ulterior aceste doua tipuri detrafic vor fi servite diferentiat.Totusi, nu e nevoie de un policer pentru a face marcarea. De exemplu se poate face un mappingintre valoarea DSCP a pachetului IP si valoarea EXP pe care o va lua pachetul etichetat.Alta varianta este sa se marcheze traficul care intra pe o interfata, indiferent de rataacestuia. Acest lucru e util atunci cand furnizorul taxeaza in plus unii clienti pentru QoS extra.Cand nu se doreste un serviciu cu o anumita calitate, se pot seta bitii EXP la valoarea 0. Prinfaptul ca marcarea se face in antetul de nivel 2,5 nodurile MPLS nu trebuie sa analizeze campul74Precedenta din IP pentru a hotari tipul de tratament ce trebuie aplicat pachetului. In plus,analiza de nivel 3 nu este dorita si din urmatorul motiv: operatorul retelei MPLS poatedecide sa aloce pachetul intr-o anumita clasa de servicii, fara a modifica clasa de serviciimarcata initial in DSCP. Astfel, la iesirea din domeniul MPLS, pachetul clientului poatebeneficia din nou de privilegiile cerute.Marcarea pachetelor IPAntetul IP a evoluat continuu de-a lungul timpului din punct de vedere al
60
marcarii calitatii serviciilor. Initial exista un camp Type of Service (ToS) compus din 3 biti deprecedenta plus 4 biti ce marcau tipul de serviciu dorit. Bitii de precedenta erau folositi pentru aalege un tip de tratament ce ii va fi aplicat pachetului. Valorile intre 0 si 5 erau destinate datelorutilizatorului, iar valorile 6 si 7 marcau traficul de control din retea.Diffserv a redefinit campul ToS folosind 6 biti pentru marcarea tratamentului doritpentru pachet, (acest lucru formand campul DSCP) iar doi biti folositi ulterior pentruECN. Desi Diffserv pune la dispozitie 64 de clase de trafic, numai 15 au fost definite si inpractica, un furnizor poate implementa mai putine.Nume DSCP (zecimal) DSCP (binar)Best effort 0 000000AF11 10 001010AF12 12 001100AF13 14 001110AF21 18 010010AF22 20 010100AF23 22 010110AF31 26 011010AF32 28 011100AF33 30 011110AF41 34 100010AF42 36 100100AF43 38 100110EF 46 101110Tabelul 4.1 Clase de trafic folosite in DiffservAu fost definite 12 valori AF, in formatul Af xy , unde x e numarul clasei, iar y esteprioritatea de aruncare. Aceste patru clase (AF1x-AF4y) furnizeaza o metoda de a oferi opierdere de pachete mica intr-o anumita banda de trafic, dar face garantii minimale asupraintarzierii.EF a fost definit pentru a servi trafic care cere o intarziere minima, un jitter minim si opierdere minima de pachete. Nu este nevoie de mai multe clase de tip EF deoarece acestea arconcura pentru aceleasi resurse. [RTC] [MPLS-TE]Marcarea pachetelor MPLSProblema care poate aparea atunci cand se doreste stabilirea unei corespondente dela DSCP la EXP este faptul ca DSCP este stocat pe 6 biti, pe cand EXP ocupa doar 3 biti. Inretelele in care MPLS functioneaza in modul cadru (spre deosebire de retelele in care75functioneaza in modul celula – peste linkuri ATM) se folosesc cei 3 biti EXP pentru codificare.Astfel, este nevoie ca mai multe coduri DSCP sa corespunda aceluiasi marcaj EXP. In practicaacest lucru nu e o problema, deoarece putini furnizori ofera mai mult de 8 clase de
61
serviciu.Totusi, se pot oferi mai multe clase de serviciu, daca este nevoie, in special pe linkurileATM folosind bitii EXP in combinatie cu insasi eticheta folosita. Acest mod de lucru se numesteL-LSP (Label Only Inferred LSP). [OPALSOFT-DS]Repartizarea în coziRepartizarea in cozi si selectarea planificatorului care sa serveasca acele cozipot fi diferite in functie de platforma. Aceleasi tehnici de planificare care sunt aplicate asupratraficului Diffserv IP pot fi aplicate si pentru traficul MPLS. Tipurile de cozi uzuale siplanificatoarele asociate au la baza coada FIFO si planificatorul Weighted Fair Queueing.Coada FIFO poate fi imbunatatita cu un algoritm de tip Random Early Detection.Aruncarea pachetelorMecanismul de aruncare al pachetelor nu este important doar pentru a tine subcontrol dimensiunea cozilor folosite, dar si pentru a reduce debitul surselor TCP.Astfel, cand o sursa TCP pierde pachete, ea va reduce rata de transmisie. De aceea se doreste cain caz de congestie cozile sa arunce din pachete, in loc sa le piarda pe cele care nu mai au loc saintre. In acest scop se poate folosi Weighted Random Early Detection.4.3 Implementarea QoS prin MPLSTehnologia MPLS a fost dezvoltata astfel incat sa fie compatibila cu protocolul IP. De faptscopul primar al acesteia este de a transporta eficient si rapid pachete IP. Ca urmare, laimplementarea unei solutii QoS prin MPLS, scopul principal este ca aceasta solutie sa suportemodelele existente IP QoS. Altfel spus, scopul final este implementare QoS cap la cap (end toend).76Figura 4.2 – Functionarea MPLS QoSIn Figura 4.2 este ilustrata exact functionarea unei politici QoS intre o retea IP clasica, aclientului, si o retea MPLS, a furnizorului de servicii. Practic, in cazul routerelor MPLS careruteaza pachete, nu e nici o problema de implementare. Pur si simplu se copiaza bitii IPPrecedence in campul EXP al pachetului MPLS si se implementeaza apoi politica QoS in functiede acesta. La iesire, eticheta este extrasa, iar pachetul IP standard este acelasi care a fost primit laintrare, cu bitii IP Precedence nemodificati. Rezultatul este, implicit, QoS cap la cap pentruclienti.In afara de mecanismele de prioritizare a traficului, una din cerintele unei retele care areimplementata o politica de QoS este si securizarea informatiilor. Comutatia de etichete izoleazatraficul pe rute virtuale (Label Switched Paths sau LSP) in functie de eticheta fiecarui pachet.Forta acestui mecanism consta in faptul ca se restrictioneaza accesul asupra configurarii. Altfel
62
spus, numai furnizorul de servicii poate instala rutele virtuale si tot el determina cine le poateaccesa. Nu exista nici o posibilitate pentru un utilizator care transmite mesaje pe conexiunea luinormala, sa reconfigureze ruta virtuala sau circuitul virtual pentru a se conecta la aceea a altuiutilizator. Tocmai aceasta caracteristica a comutatiei de etichete permite furnizorilor de serviciisa ofere retele private virtuale prin intermediul unei infrastructuri MPLS partajate.Aceastafacilitate nu este insa una standard care sa se regaseasca si intr-o retea IP nativa, ci este specificaMPLS.Acesta este nivelul de securitate de baza oferit de reteaua MPLS care este comparabil cucel disponibil prin intermediul retelelor de tip Frame Relay sau ATM. Cu toate acestea, anumitesituatii pot sa necesite criptarea datelor atunci cand ele sunt transmise de la o locatie distanta laalta. De exemplu, daca avem o transmisie prin satelit, criptarea este absolut necesara, deoarececonexiunea este disponibila oricui dispune de un receptor adecvat si se afla in raza de actiune arespectivului satelit.Implementarea functiilor QoS in cadrul infrastructurii unei retele MPLS ofera o seriede beneficii, atat pentru furnizorii de servicii Internet, cat si pentru clienti. In ceea ce ii privestepe furnizorii de servicii, imbunatatirile legate de calitatea serviciilor pentru MPLS le permitacestora sa clasifice pachetele in functie de tipul lor, de interfata de intrare, sau de alti factori,prin marcarea fiecarui pachet fara a modifica structura pachetului clasic IP. De exemplu,furnizorii de servicii pot sa clasifice pachetele fara a tine cont de nivelul de prioritate pe care ilare pachetul atunci cand ajunge la primul router de transport. De asemenea, ei pot sa tina cont deaceasta prioritizare initiala si sa aplice una suplimentara. Beneficiile pe care le poate oferiimplementarea functiilor QoS clientilor sunt evidente, ei putand sa se bazeze pe anumite debiteminime, pe o criptare adecvata, etc., si asta intr-o conexiune cap la cap.DiffServ-Aware Traffic Engineering (DS-TE):DS-TE este numai un mecanism control-plane, ce obtine abilitatea de a rezerva randulpentru largimea de banda. Aceasta abilitate permite construirea TE-LSP care specifica rezervareade subpool de largime de banda si transporta numai trafic LLC si ca efect construieste o a douaretea peste cea deja existenta: o retea a interfetelor fizice si pool-urilor globale si o retea asubpool-urilor. Implementarea curenta DS-TE permite anuntarea unui singur subpool.
63
775. Modelarea unei retele MPLS-DIFFSERV5.1 ObiectiveCu ajutorul simulatorului de reţele OPNET Modeler, am construit o reţea care foloseştemecanismul MPLS pentru indrumarea pachetelor in interiorul domeniului. Am utilizatmecanismul QoS Differentiated Services pentru a evidenţia tratarea diferenţiată a două fluxuri detrafic in scopul calităţii serviciilor. Obiectivul primar al acestui exemplu este de a vedea cum doiclienţi diferiţi transmit acelaşi tip de trafic (FTP) peste o traiectorie comună dar cu priorităţidiferite. LSP-urile MPLS transportă două fluxuri de date şi folosesc coduri DiffServ pentru aasigna nivele de QoS diferite pentru fiecare.Modelul de reţea ales va fi configurat să asigure două LSP-uri asociate porturilor deintrare aferente celor doi clienţi. Fluxurile transmise pe aceste porturi includ pachete pentruaplicatii FTP, dar care au atribuite comportamente de indrumare diferite: AF3x pentru Highpriority FTP (Site 3), respectiv AF1x pentru Low priority FTP (Site 4).Pentru analiza rezultatelor se va pune in evidenţă tratarea diferenţiată a pachetelor dinclase FEC diferite şi efectele acestor tratamente in conditii normale si de congestie in retea.5.2 OPNETSimulările software sunt foarte utilizate in industria din zilele noastre. Multe dinprodusele hardware dar şi software sunt pretestate in aplicaţii software. Avantajele folosiriiprogramelor de simulare sunt evidente:· Mai puţin timp pentru dezvoltarea produselor hardware şi software· Abilitatea de a incerca o mulţime de scenarii diferite pentru prototipurilehardware şi software fără dezavantajul costului sau al timpului pierdut· Prezicerea potenţialelor probleme inainte de uzul de zi cu ziOPNET Modeler este o unealtă puternică de dezvoltare pentru industria IT. Ea a fostintrodusă in 1986 şi permite designul şi studiul comunicaţiilor in reţele, dispozitive, protocoale şiintre aplicaţii. OPNET Modeler este utilizat de către unii dintre cei mai prestigioşi dezvoltatoride tehnologie pentru accelerarea procesului de cercetare şi dezvoltare.Modul de lucru al OPNET-ului este ilustrat in figura următoare:Figura 5.1 Etapele de lucru cu OPNETModelul orientat pe obiect pe care se bazează şi interfaţa grafică permit crearea relativuşoară de modele ale reţelelor actuale. OPNET suportă majoritatea tipurilor de reţele şi78Construirea reţelei doriteSelecţia statisticilorRularea simulăriiAfişarea şi analiza rezultatelortehnologii, permitand astfel obţinerea de rezultate concludente asemănătoare cu cele utilizării inviaţa reală a produselor testate. Ariile de aplicaţie includ:
64
· Planificarea reţelelor (atat LAN cat şi WAN) şi analiza performanţelor şiproblemelor posibile inainte de implementarea actuală· Scheme de comunicaţii wireless şi prin satelit şi protocoale aferente· Managementul reţelelor prin fibra optică· Dezvoltarea protocoalelor şi managementul lor· Evaluarea algoritmilor de rutare pentru rutere, comutatoare şi alte dispozitiveinterconectateCateva dintre caracteristicile care il fac o unealtă extraordinară sunt:· Posibilitatea vizualizării ierarhizate a reţelelor· Modelarea orientată pe obiect· Rularea şi apoi compararea a mai multor scenarii· Modele de trafic pot fi importate in cadrul programului de modelare· Abilitatea de analiză prin intermediul graficelorProgramul de simulare OPNET oferă posibilitatea modificării parametrilor reţelei şiobservarea efectelor imediat. Aceste simulări furnizează mijloacele de testare pentru diverseschimbări ce ar putea avea loc inainte de implementarea reală, analiza fiabilităţii componentelorşi efectele defectării uneia, planificarea scalabilităţii şi multe altele. Costurile asociate cuconstruirea şi funcţionarea unei reţele fac din OPNET o soluţie viabilă in luarea deciziilor deplanificare, modificare şi analiza performanţei unei reţele.5.3 Construirea reţeleiOPNET Modeler oferă o varietate foarte mare de echipamente şi soluţii cu care se potcrea elementele unei reţele. Pentru crearea unui domeniu MPLS-DS este important de ştiut caresunt nodurile obligatorii şi atributele de configurat astfel incat să funcţioneze conform dorinţelor.Nodurile obligatorii sunt:1. Staţie de lucru: este responsabilă de generarea traficului in interiorul reţelei;2. Server: este folosit in aplicaţiile de tip client-server; se conectează cu o staţiepentru schimb de date;3. LER: reprezintă nodul de intrare sau de ieşire al unui LSP, ingress respectivegress; este nodul la care se conectează staţiile de lucru şi serverele; are rol declasificare şi asociere a traficului la clasele de indrumare folosite şi realizeazăscriere sau scoatere de etichete in stivă;4. LSR: reprezintă nodurile intermediare; ele schimbă etichete de-a lungul LSPurilor;5. MPLS Config: este responsabil de configurarea specificaţiilor claselor deindrumare FEC şi profilele de trafic (Traffic Trunk) asociate diferitelor fluxuri;6. Application Config: aceste modul defineşte tipurile de aplicaţii care pot fiutilizate pentru a simula traficul in reţea.7. Profile Config: acest modul creează unul sau mai multe profile care selecteazăaplicaţiile ce vor fi folosite de către staţiile de lucru cand acestea vor incepetransmiterea datelor.Atributele configurabile sunt:1. Specificaţii FEC: precizează clasele echivalente de indrumare folosite in reţea;acestea pot fi specificate după: una sau mai multe combinaţii ale campului ToS,79protocolul folosit(TCP, UDP, OSPF, ICMP etc), adresa sursă sau destinaţie,portul sursă sau destinaţie;
65
2. Profile Traffic Trunk: se specifică diverse profile de trafic cu diferite rate detrafic maxime, medii, rafale de trafic, acţiunea pentru pachetele care sunt in afaraprofilului. Fiecare Traffic Trunk este asociat unei clase DS;3. Parametri MPLS: sunt parametrii MPLS folosiţi şi trebuie configuraţi in fiecareLER şi LSR;4. Configuraţii TE: se realizează in fiecare LER. Acestea sunt folosite pentru aefectua asocieri de trafic: diferite clase FEC şi profile Traffic Trunk sunt legate pediferite interfeţe şi pot fi asignate diferitelor LSP-uri.Adăugarea nodurilor la proiect se face cu ajutorul paletei de obiecte. Aceasta conţinetoate nodurile posibile, aranjate pe categorii după tipul reţelei, producător, tipul componentei,etc. Se deschide accesand meniul Topology-Open Object Palette:Figura 5.2 Paleta de obiecteAici regăsim nodurile obligatorii necesare in cadrul reţelei. Cu drag-and-drop seselectează cate un obiect şi se amplasează pe hartă. In final reţeaua va arata ca in figură:Figura 5.3 Reţeaua construită80Cu roşu este desenat LSP-ul folosit in acest scenariu, este de tip static, adică s-au precizattoate nodurile prin care trece acesta. Link-urile folosite intre routerele din interiorul domeniuluiMPLS sunt DS0 cu o capacitate de 64Kbps, pentru a demonstra modul de prioritizare apachetelor asociate fiecarui profil de traffic in conditii de congestive in retea. Staţiile pe care levom urmări in acest scenariu sunt Site 3 şi Site 4 care vor efectua un transfer FTP către staţiaSite 14, un server.5.4 Configurarea reţelei5.4.1 Application ConfigurationAcest nod este unul de management al reţelei, mai exact al tipurilor de trafic care ar puteasă existe in cadrul domeniului MPLS-DS. In cadrul lui se definesc diverse forme de trafic (email,ftp, http, servicii de voce, video, etc) cu diverse grade de incărcare, distribuţii in timp, codecuri şimulte altele. Pentru acest scenariu am folosit o aplicaţie de transfer de fişiere către un server(upload).Figura 5.4 Configurarea aplicaţiilor5.4.2 Profile configurationA doua etapă in configurarea reţelei este crearea profilului ce va fi atribuit clienţilor.Acest lucru se realizează in nodul Profile Config, alegand unul din tipurile de trafic definite maisus, respectiv File Transfer.81Figura 5.5 Configurarea profilului5.4.3 MPLS ConfigurationMPLS Config este nodul in care se definesc tipurile de clase de indrumare folosite de
66
nodurile LSR din cadrul reţelei, corespondenţele realizate intre campul EXP şi comportamentulPHB sau după caz intre campul EXP şi prioritatea de aruncare a pachetelor, precum şi profilelede trafic.Intrucat LSP-ul folosit la indrumarea pachetelor este de tipul E-LSP, tratamentul aplicatpachetelor in fiecare nod va fi determinat de campul EXP şi se va folosi corespondenţa standard.S-a creat o singură clasă de indrumare, FTP Traffic, care sortează pachetele după portuldestinaţie al unui server FTP.Cei doi clienţi din reţea, pe care vom observa mecanismul DiffServ, au cerut priorităţidiferite de tratare a pachetelor generate de ei, deci au profile de trafic diferite. Site-ul 3 va avea oprioritate mai mare la transmiterea pachetelor prin reţea decat site-ul 4. Acest lucru este posibildatorită mecanismului DS care permite personalizarea traficului fiecărui client.Clientul cu prioritate mai mare va fi asociat cu un comportament AF3x, iar cel cuprioritate mai mică cu AF1x. Nu se vor lua măsuri pentru cazurile in care pachetele sunt out-ofprofile.Pachetele sunt mapate la prioritatea de aruncare cea mai mică AFx1 (AF11, AF31).82Figura 5.6 Configurarea claselor de indrumare5.4.4 Configurarea clienţilorStaţiile de lucru sunt configurate cu acelaşi profil, Engineer 1, pentru a beneficia detraficul de FTP setat in cadrul Profile Config. Ambele staţii vor transmite pachetele in acelaşiritm, cu aceeaşi rată, aceeaşi mărime, in concluzie vor fi la egalitate la momentul transmisiunii.FiFigura 5.7 Configurarea clienţilor835.4.5 Configurarea nodurilor de graniţă şi intermediareAşa cum ştim, pachetele sosesc in ruterul LER ingress unde sunt verificate pentru a vedeadacă se incadrează in profilul de trafic asociat clientului. Pentru aceasta, mai intai trebuieconfigurat modul in care se delimitează traficul primit de la clienţi. In configuraţia nodului deintrare LER 2 putem observa că profilele de trafic se mapează pe interfaţa corespunzătoareclienţilor: 64Kbps AF3x pe interfaţa 1 pentru clientul cu prioritate mare (Site 3), iar 64KbpsAF1x pe interfaţa 2 pentru clientul cu prioritate mai mică (Site 4).Figura 5.8 Maparea traficului de la clienţi la clasele de indrumare in nodul ingress84In nodurile intermediare, nu se mai face nici o altă clasificare a pachetelor, LSR-urile avand roluldoar de a efectua schimbul de etichete şi a respecta tratamentul pachetelor conform PHB-ului
67
dedus din campul EXP al pachetului.Figura 5.9 Configuraţiile nodurilor intermediareLSP-ul creat conţine nodurile de mai jos, unde sunt ilustrate şi etichetele care definescacest LSP. Lipseste nodul egress LER 5 deoarece funcţionează modul de lucru Penultimate HopPopping (PHP).Figura 5.10 Etichetele atribuite LSP-ului LER2-LER5855.5 Statistici şi rezultateIn continuare am analizat rezultatele obtinute numai in conditii de congestie in retea,deoarece furnizeaza date din care putem trage anumite concluzii. In scenariul pe care l-am creatvom urmări următorii parametri şi pe baza lor vom analiza performanţele modelului MPLS-DS:· Timpul de upload· Intarzierea produsă de cozi· Utilizarea bufferelor cozilor· Cantitatea de trafic transmisă5.5.1 Cantitatea de trafic transmisăIn urma simulărilor se poate vedea că avem o cantitate de trafic egală, transmisă de ambiiclienţi. Acest lucru este important deoarece putem face comparaţiile viitoare in condiţii aproapeideale şi putem observa foarte clar diferenţele.Figura 5.11 Cantitatea de trafic transmisă5.5.2 Timpul de uploadTimpul de upload este timpul scurs intre momentul inceperii transmiterii unui pachet şimomentul recepţiei pachetului de confirmare; include şi timpul de semnalizare pentru setareaconexiunii precum şi cel de inchidere.Putem observa foarte clar că timpul de upload pentru Site 3 este semnificativ mai micdecat cel pentru Site 4. Această statistică arată că in cazul clientului cu trafic cu prioritate maimare, pachetele acestuia ajung mai repede la server decat in cazul clientului cu prioritate maimică. Acest lucru se datorează clasificării DiffServ care permite traficului să primească tratamentpreferenţial in nodurile LSP-ului in favoarea anumitor fluxuri, respectiv defavoarea altora.86Figura 5.12 Timpul de upload5.5.3 Întârzierea produsă de coziAşa cum am menţionat mai sus, fiecare flux primeşte un tratament individual conformclasificării care se face in nodul ingress. Cu cat clasificarea este mai bună cu atat tratamentul estemai bun. In nodul ingress după ce s-a realizat măsurarea, condiţionarea şi clasificarea traficului,acesta este distribuit in cozi de aşteptare din care conform mecanismului de servire va fi trimis
68
spre următorul hop. In acest scenariu ruterele LSR folosesc WFQ pentru rutina de servire acozilor.Următorul grafic prezintă intarzierea pe care o au pachetele cand aşteaptă să fie livratecătre următorul hop in ruterul LER 2 ingress. Observăm că există două cozi de aşteptare Q0 şiQ2, iar in Q2 timpul de aşteptare este mult mai mic decat in Q0, ca dovadă a mecanismului QoS.Prioritizarea mai bună a unui flux a făcut să scadă timpul de aşteptare in cozile de pe parcursulLSP-ului obţinand timpi de răspuns mult mai buni pentru clienţi, necesari cerinţelor acestora.Figura 5.13 Intarzierea produsă de cozi cu congestie in retea87Figura 5.14 Intarzierea produsă de cozi fara congestie5.5.4 Utilizarea bufferelor cozilorPrecum la timpii de aşteptare, cu cat un pachet aşteaptă mai mult intr-o coadă, cu atatcoada respectivă este ocupată mai mult timp. In graficele următoare putem observa acest lucru,corespunzător cu cozile de mai sus.Figura 5.15 Utilizarea bufferelor cozilor cu congestive in retea88Figura 5.16 Utilizarea bufferelor cozilor fara cogestie in reteaDupa cum era de asteptat in cazul in care nu avem congestie in retea atat timpul de asteptare incozi, cat si bufferele sunt foarte putin incarcate. In aceste situatii de folosire a unor prioritati dearuncare mici a pachetelor, mecanismul QoS nu este foarte bine scos in evidenta.5.6 ConcluziiRezultatele arată că două fluxuri similare către aceeaşi destinaţie, dar cu profile de traficdiferite se comportă diferit la tranzitul prin reţea. Fluxul cu cod DiffServ mai mare are timp deupload mai mic, intarziere mai mică şi utilizare a bufferelor mai scăzută. Clasificarea realizată inprimul nod, LER 2, a avut scopul de a prioritiza fluxul de trafic de la site 3 faţă de fluxul detrafic de la site 4. Asemenea clasificări se pot face pentru fiecare client in parte, pe baza SLAului,pe baza destinaţiei, a tipurilor de trafic sau a altor parametri.Mecanismul DS este ideal pentru că oferă calitatea de care au nevoie clienţii, iar suportulMPLS este cel mai bun pentru a realiza acest lucru deoarece este in avantajul furnizorilor deservicii. Granularitatea serviciilor oferite cu ajutorul DS este cel mai bine preluată de viteza decomutaţie a etichetelor şi cu o calitate a serviciilor foarte bună. Folosirea Serviciilor Diferenţiatepermite crearea de noi nivele de calitate personalizate după cerinţele clienţilor, in timp ce MPLS
69
este legătura intre vechea reţea Best Effort şi noua reţea cu QoS garantat, putandu-se adapta laorice mediu fizic şi cu costuri minime.89Bibliografie1. M. Aissaoui et al. ATM/MPLS Mediation : A Basic InterworkingFunction2. Grenville Armitage : MPLS: The Magic Behind the Myths3. Banica Ion , Note de Curs : Comunicaţii între Calculatoare4. Eugen Borcoci , Note de Curs: Comunicaţii de Bandă Largă, Reţele deTelecomunicaţii5. Braden, Ed., et. Al., Resource Reservation Protocol (RSVP)6. Cuchiara, J Sjostrand , H Luciani , J.V., Definitions of Managed Objects for theMultiprotocol Label Switching , Label Distribution Protocol7. Davie, Bruce et al , Mpls using LDP and ATM VC switching8. Willibald Doeringer, Giinter Karjoth, Mehdi Nassehi, Routing on longestmatching prefixes9. Hideaki Takagi, Queueing A Fondation of Performance Evaluation10. George Swallow , MPLS Advantage for trafiic Engineering11. ITU Telecomunication Standardization Sector, OAM and Survivability Functionalityfor MPLS Networks12 . Request for Comments 3031 , Multiprotocol Label Switching Arhitecture13. Request for Comments 2684 , Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Layer514 . Request for Comments 2917, A Core MPLS IP VPN Arhitecture15. Request for Comments 3035, MPLS using LDP and ATM VC Switching16. Request for Comments 3063, MPLS Loop Prevention Mechanism17 . Request for Comments 1932 , IP over ATM18. Site-ul Academiei Cisco http://cisco.netacad.net19. Site-ul companiei Cisco www.cisco.com20. Site-ul companiei Juniper www.juniper.net21. Site-ul www.wikipedia.org22. [RFC3031] E. Rosen, A. Viswanathan, R. Callon - Multiprotocol Label SwitchingArchitecture ,2001 http://rfc.net/rfc3031.html23. [RFC3036] L. Andersson, P. Doolan, N. Feldman, A. Fredette - LDP Specification,2001 http://rfc.net/rfc3036.html24. [RFC3213] J. Ash, M. Girish, E. Gray - Applicability Statement for CR-LDP, 2002http://www.rfc-archive.org/getrfc.php?rfc=321325. [RTC] Eugen Borcoci - Reţele de Telecomunicaţii, 200526. [OPALSOFT-DS] Leonardo Balliache - Differentiated Service on Linux HOWTO, 2003http://opalsoft.net/qos/DS.htm27. [OPALSOFT] Leonardo Balliache - MPLS related notes, 2006http://opalsoft.net/qos/MPLS.htm[Martini-encap] Luca Martini, Daniel Tappan, Steve Vogelsang- Encapsulation Methods for Transport of Layer 2 Frames Over MPLS,http://www.ieee802.org/1/files/public/docs2001/draft-martini-l2circuit-encap-mpls-01.txt28. [RFC3270] F. Le Faucheur, L. Wu, B. Davie, S. Davari - MPLS Support ofDifferentiated Services, 2002 http://rfc.net/rfc3270.html
70
29. [MPLS-Myths] Wikimedia - MPLS Myths, http://www.answers.com/topic/mplsmyths30. Helio Mauricio Barroso, MPLS TE31. IAN GILROY, MPLS TE + FRR Tutorial9032. [Martini-encap] Luca Martini, Daniel Tappan, Steve Vogelsang - EncapsulationMethods for Transport of Layer 2 Frames Over MPLS,http://www.ieee802.org/1/files/public/docs2001/draft-martini-l2circuit-encap-mpls-01.txt33. [Martini-trans] Luca Martini, Daniel Tappan, Steve Vogelsang - Transport of Layer 2Frames Over MPLS, 2001 http://www.ieee802.org/1/files/public/docs2001/draftmartinil2circuit-trans-mpls-01.txt34. Jeff Apcar, Cisco Advanced Services, Introduction to Traffic Engineering35. [RFC2547bis] C. Semeria - BGP/MPLS VPN Fundamentals,http://www.juniper.net/solutions/literature/white_papers/200012.pdf91
71
![vpn dienst 97.ppt [Kompatibilitätsmodus] - dfn.de · MPLS –MultiprotocolLabelSwitchingMultiprotocol Label Switching IP MPLS ... pseudowire-classl2vpnclass l2vpn encapsulation mpls](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5b06d42a7f8b9a58148d59db/vpn-dienst-97ppt-kompatibilittsmodus-dfnde-multiprotocollabelswitchingmultiprotocol.jpg)
