MPLS para redes banda larga

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Guido Mascelani Silvério
Redes de Banda Larga – Prof: Guido M. Silvério
Multi Protocol Label Switching
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Utilizado principalmente nas operadoras em redes de 
transporte.
Praticamente todas as operadoras de Telecom e 
provedores tem em operação o protocolo MPLS em 
sua rede.
Talvez, depois do próprio IP e do protocolo BGP, o 
MPLS deve ser o protocolo mais usado nas redes atuais
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Na época em que o ATM (Asynchronous 
Transfer Mode) foi lançado, havia grandes 
expectativas
Alcançava altas velocidades
Mas não era compatível com o protocolo IP
Acabou em desuso
Para deixar o ATM compatível com o IP foi 
criada a tecnologia LBS (Label Based Switching)
Conseguia utilizar o melhor das redes baseadas em 
pacotes (como as redes IP) e das redes orientadas a 
conexão (como as redes ATM)
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Foram surgindo muitas implementações proprietárias 
de LBS:
IP Switching (Nokia)
Cell Switching Router (Toshiba)
TAG Switching (Cisco)
Aggregate Route-Based IP Switching ou Aris (IBM)
IP Navigator (Ascend)
Todas essas tecnologias utilizam a troca de rótulos 
como método de encaminhar os pacotes
Houve dificuldade de operação entre os diferentes LBS
Para garantir a independência de protocolos, o IETF 
padronizou o protocolo MPLS
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Com a evolução da Internet, houve uma 
padronização do protocolo IP
Na época em que foi idealizado, foi 
desenvolvido para aplicações tolerantes ao 
atraso
Segue o modelo do melhor esforço
Complexidade nas tomadas de decisão do 
encaminhamento
No início, a simplicidade e flexibilidade eram 
suficientes
Não é capaz de fornecer garantia de QoS
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Menor complexidade na decisão do 
encaminhamento dos pacotes
Suporta engenharia de tráfego
Virtual Private Network (VPN)
Possibilidade de implementação de QoS
Orientado a conexões em redes IP
Baixo custo de Implantação
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MPLS (MultiProtocol Label Switching) é um 
framework definido pelo IETF (Internet 
Engineering Task Force)
Proporciona encaminhamento e comutação 
eficientes de fluxos de tráfegos através da rede.
É uma técnica de comutação baseada em 
rótulos
MPLS é neutro quanto a tecnologia de rede, ou 
seja, pode ser implantado sobre redes ATM, 
DWDM, Ethernet (Multiprotocolo na camada 2)
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O Encaminhamento na Internet é feito a cada salto 
assim como o IP
MPLS permite a construção de caminhos (LSPs) entre 
roteadores de entrada e saída em um domínio
Insere um rótulo de 20 bits entre os cabeçalhos de 
camadas 2 e 3 do protocolo IP
Pacotes são encaminhados pelos roteadores (LSRs) 
sem consultar a tabela de roteamento tradicional
Embora seja multi-protocolo, estão sendo criados 
padrões para o protocolo IP
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Desenhado originalmente para aumentar a 
capacidade e velocidade dos roteadores IP.
Objetivo principal de evitar o “route lookup”
ATM na época se mostrava mais eficiente que o 
IP
A ideia era abranger protocolos além do IP 
(ATM, Frame relay, Ethernet)
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Um parêntesis, sobre capacidade de 
roteadores....
Você tem ideia do tamanho da 
tabela de roteamento da Internet?
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http://www.cidr-report.org/as2.0/
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https://tools.ietf.org/html/rfc3031RFC 3031
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Originalmente o objetivo era aumentar a 
capacidade dos roteadores IP, permitindo que a 
velocidade de roteamento L3 fosse equivalente 
ao L2.
Mas a evolução do hardware e chipsets 
modernos tornou obsoleto esse objetivo.
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Engenharia de tráfego – Habilidade de controlar e 
escolher como o tráfego é encaminhado na rede, 
permitindo gerenciar a qualidade de serviço, 
priorização de fluxos e controle da capacidade.
Redes multisserviço – Habilidade de utilizar uma 
única infraestrutura de rede para transportar 
diversos serviços e protocolos. (L3VPN, L2VPN, 
VPLS, AToM)
Fast Reroute – Aumentar a resiliência e tempo de 
convergência das redes, alcançando valores iguais 
ou melhores que as redes SONET/SDH.
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O conceito mais importante para entender o protocolo
É o caminho (LSP) que o roteador A toma para chegar 
em Z 
Significa um túnel unidirecional entre dois roteadores 
da rede MPLS (um independe do outro)
Um LSP é necessário para que aconteça o 
encaminhamento na rede
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Label Edge Router (LER) ou “ingress node” ou 
Provider Edge (PE)
Roteador que encapsula o payload a primeira vez
Roteador que faz a escolha do caminho para 
o túnel
Label Switching Router (LSR) ou “transit node” 
ou Provider router (P)
Roteador no meio da rede que faz apenas o 
encaminhamento de label
Não inicia e não termina o tráfego
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Terminologia da RFC 3031:
PE = LER “ingress node”
P = LSR “transit node”
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Layer 2 Label 3 Label 2 Label 1 Payload
• Em redes IP o TTL é usado para prevenir 
que o pacote “transite” indefinidamente na 
rede
• O MPLS pode usar o mesmo mecanismo do 
IP, mas não em todos os encapsulamentos
• O cabeçalho da célula ATM não possue TTL 
• O TTL é decrementado a cada hop
• O MPLS permite não utilizar o campo TTL e com isso não 
decremente e não aparece todos os hops do caminho no 
traceroute por exemplo
IGP domain with a label 
distribution protocol 
LSR-1
LSR-2
LSR-4 LSR-5
LSR-3
LSR-6
Egress
IP packet
TTL = 6
Label = 25
IP packet
TTL = 6
IP packet
TTL = 10
LSR-6 --> 25
Hops=4
IP packet
TTL = 6
Label = 39
IP packet
TTL = 6
Label = 21
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Para usar um LSP, antes ele tem que ser 
sinalizado
Um LSP tem significado global na rede, mas um 
label tem significado local.
A sinalização faz um mapeamento do LSP com os 
label nos roteadores do caminho.
Existem dois protocolos de sinalização mais 
usados
LDP
RSVP-TE
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Label Distribution Protocol (LDP)
É o mais utilizado por ser simples e fácil 
de implementar
Protocolo simples sem funcionalidades 
de engenharia de tráfego
Usa a tabela do IGP (OSPF ou ISIS) para 
encontrar o melhor caminho
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Resource Reservation Protocol –
Traffic Engineering (RSVP-TE)
Protocolo mais complexo, com 
cabeçalho maior, mas que permite o 
uso de engenharia de tráfego, fast 
reroute e reserva de recursos na rede.
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Utilizado um protocolo bastante conhecido, e que foi estendido 
para suportar as funções de engenharia de tráfego
Suporta a reserva de túneis(LSP) na rede, calculados apenas no 
roteador PE Ingress
Permite funcionalidades como:
Reserva de banda
Definição dinâmica ou estática de caminhos
Inclusão/Exclusão de circuitos baseados em informações de “cores” 
(Affinity)
Permite o uso de informações externas a rede, como caminho físico das 
fibras, rota da fibra, rack, andar, prédio etc.... (Shared Risk Link Group)
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O último roteador no caminho do LSP é quem 
faz a análise do payload para encaminhar o 
pacote
Ele pode receber o pacote com um label final, 
chamado Explicit Null (0)
Ou pode receber o pacote sem label MPLS 
algum, nesse caso o label usado é o Implicit Null 
(3).
Esse label, Implicit Null, é a maneira de sinalizar 
ao penúltimo roteador do caminho que retire 
“pop” o label antes de encaminhas o pacote.
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Como dito anteriormente, vários labels podem 
ser “empilhados” num mesmo pacote
Apenas o primeiro label (top most label) é 
usado para encaminhar o pacote
Quando o pacote chega no destino o último 
label é retirado “pop” e o segundo label é 
utilizado para o encaminhamento
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