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Redes MPLS

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Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 1 29/10/2012 14:57:14
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 3 29/10/2012 14:57:14
Copyright© 2012 por Brasport Livros e Multimídia Ltda. 
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste livro poderá ser reproduzida, sob qualquer 
meio, especialmente em fotocópia (xerox), sem a permissão, por escrito, da Editora.
Editor: Sergio Martins de Oliveira
Diretora: Rosa Maria Oliveira de Queiroz
Gerente de Produção Editorial: Marina dos Anjos Martins de Oliveira
Revisão de Texto: Maria Helena dos Anjos Martins de Oliveira
Editoração Eletrônica: Ingrafoto Produções Gráficas (Michelle Paula)
Capa: Ingrafoto Produções Gráficas (Rebeca Baroni)
Projeto Gráfica: Ingrafoto Produções Gráficas (Alexandra Mattos)
Produção de ebook: S2 Books 
Técnica e muita atenção foram empregadas na produção deste livro. Porém, erros de digitação e/ou impressão podem 
ocorrer. Qualquer dúvida, inclusive de conceito, solicitamos enviar mensagem para editorial@brasport.com.br, 
para que nossa equipe, juntamente com o autor, possa esclarecer. A Brasport e o(s) autor(es) não assumem qualquer 
responsabilidade por eventuais danos ou perdas a pessoas ou bens, originados do uso deste livro.
BRASPORT Livros e Multimídia Ltda.
Rua Pardal Mallet, 23 – Tijuca
20270-280 Rio de Janeiro-RJ
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 vendas@brasport.com.br
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Filial SP
Av. Paulista, 807 – conj. 915
01311-100 São Paulo-SP
Tel. Fax (11): 3287.1752
e-mail: filialsp@brasport.com.br
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Às nossas famílias.
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 5 29/10/2012 14:57:15
VII
Apresentação
A crescente demanda de tráfego e o dinamismo do mercado de Redes de 
Computadores, necessitando a cada dia de maior integração entre serviços (voz, 
vídeo e dados), fazem com que os provedores de acesso à Internet (ISPs – Internet 
Service Providers) estejam sempre em constante atualização tecnológica. É funda-
mental acompanhar as tendências do mercado, com o objetivo de entregar sem-
pre a melhor tecnologia para o cliente, com isto provendo uma boa qualidade 
nos serviços ofertados.
A tecnologia MPLS (MultiProtocol Label Switching) é indicada para prover 
evolução, otimização e flexibilidade ao núcleo da rede que une vários enlaces 
de alta velocidade (backbones) atuais, mostrando-se como uma tecnologia emer-
gente a ser empregada nos provedores de acesso à Internet. 
Este livro apresenta a tecnologia MPLS, desde seus fundamentos às suas 
aplicações. São apresentados os benefícios obtidos com sua utilização, propician-
do flexibilidade e otimização, deixando o backbone dos ISPs muito mais eficientes 
devido à capacidade de efetuar o roteamento dos pacotes baseado em rótulos, 
acelerando o processo de transmissão das informações e provendo alguns servi-
ços agregados, tais como: VPNs (Virtual Private Networks), TE (Traffic Engineering), 
 PseudoWire e QoS (Quality of Service).
São tratados aspectos relacionados ao protocolo IPv6, novo protocolo da 
Internet e base para todos os backbones futuros, são descritas as características 
fundamentais deste protocolo, assim como algumas arquiteturas IPv6 utilizadas 
para o seu transporte em um backbone MPLS.
O emulador de domínio público GNS3 foi utilizado para simulação 
das aplicações MPLS, permitindo um melhor entendimento dos conceitos 
apresentados.
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 7 29/10/2012 14:57:16
VIII Redes MPLS 
No website https://sites.google.com/a/cin.ufpe.br/mpls-brasport/ o leitor 
pode encontrar material suplementar que acompanha este texto, incluindo ma-
terial didático, referências para atualizações, ponteiros para fabricantes de equi-
pamentos MPLS, etc. Os autores fizeram o máximo esforço para oferecer um texto 
amigável, preciso e atualizado. Comentários, críticas e sugestões são bem-vindos. 
Contate-nos via e-mail.
Boa leitura.
José Mário Oliveira (joseo_br@yahoo.com.br)
Rafael Dueire Lins (rdl@cin.ufpe.br)
Roberto Mendonça (professor@robertomendonca.com.br)
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IX
VIII Redes MPLS 
Lista de Acrônimos
AAL ATM Adaptation Layer
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line
AF Assured Forwarding
AS Automonous System
ASIC Application-Specific Integrated Circuit
ASON Automatically Switched Optical Network
 ATM Asynchronous Transfer Mode
 BGP Border Gateway Protocol
BoS Bottom of Stack
CBWFQ Class-Based Weighted Fair Queuing
CE Customer Edge
 CEF Cisco Express Forwarding
CIDR Classless Inter-Domain Routing
CQ Custom Queuing
 CSPF Constrained Shortest Path First
CU Currently Unused
 DiffServ Differentiated Services
 DLCI Data Link Connection Identifier
DS Differentiated Service
 DSCP DiffServ Code Point
eBGP external BGP
ECPM Equal-Cost Multipath
EF Expedited Forwarding
EGP Exterior Gateway Protocol
EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol
EXP Experimental Bits
FEC Forwarding Equivalent Class
FIB Forwarding Information Base
FIFO First-In First-Out
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 9 29/10/2012 14:57:16
X Redes MPLS 
FQ Fair Queuing
FR Frame Relay
FRR Fast Reroute
GRE Generic Routing Encapsulation
GTS Generic Traffic Shaping
HDLC High Level Data Link Control
IANA Internet Assigned Numbers Authority
iBGP internal BGP
ICMP Internet Control Message Protocol
IETF Internet Engineering Task Force
IGP Interior Gateway Protocol
IGRP Interior Gateway Routing Protocol
IOS Internetwork Operation System
IP Internet Protocol
IPSec IP Security Protocol
IS-IS Intermediate System to Intermediate System
ISO International Organization for Standardization
ISP Internet Service Provider
LAN Local Area Network
LDP Label Distribution Protocol
LER Label Edge Router
LFIB Label Forwarding Information Base
LIB Label Information Base
LLQ Low Latency Queuing
LMI Local Management Interface
LSA Link-State Advertisement
LSP Label Switched Path
LSR Label Switch Router
L2TP Layer 2 Tunneling Protocol
MPB-GP MultiProtocol BGP
MPLS MultiProtocol Label Switching
MTU Maximum Transfer Unit
NSAP Network Service Access Point
OID Object IDentifier
OSI Open Systems Interconnection
OSPF Open Shortest Path First
P Provider
PDH Plesiochronous Digital Hierarchy
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 Lista de Acrônimos XIX Redes MPLS 
PDU Protocol Data Unit
PE Provider Edge
PHB Per-Hop Behavior
PHP Penultimate Hop Popping
PLR Point of Local Repair
POP Point of Presence
POS Packet Over SONET
PPP Point-to-Point Protocol
PQ Priority Queuing
PW PseudoWire
QoS Quality of Service
RD Router Distinguisher
RED Random Early Detection
RFC Request For Comments
RIP Routing Information Protocol
RSVP Resource reSerVation Protocol
RT Route Target
SDH Synchronous Digital Hierarchy
SLA Service Level Agreement
SNMP Simple Network Management Protocol
SONET Synchronous Optical NETworking
SPF Shortest Path First
STM Synchronous Transport Module
TCP Transmission Control Protocol
TDM Time Division Multiplexing
TE Traffic Engineering
TLV Type-Length-Variable
ToS Type of Service
TTL Time To Live
UDP User Datagram Protocol
UNI User Network Interface
VC Virtual Circuit/Channel
VLAN Virtual Local Area Network
VLSM Variable Length Subnet Mask
VoIP Voice over IP
VCI Virtual Circuit Identifier
VPI Virtual Path Identifier
VPN Virtual Private Network
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XII Redes MPLS 
 VRF Virtual Routing and Forwarding
WAN Wide Area Network
WDM Wavelength Division Multiplexing
WFQ Weighted Fair Queuing
WRED Weighted Random Early Detection
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XIII
XII Redes MPLS 
S umário
Introdução ...........................................................................................................1
Organização do livro .................................................................................................................... 2
Capítulo1. Conceitos Fundamentais .............................................................. 5
1.1 – Redes IPs ................................................................................................................................ 5
1.2 – O protocolo IPv4 ................................................................................................................. 6
1.3 – Comutação e roteamento ..............................................................................................12
1.4 – Protocolos de roteamento .............................................................................................15
1.4.1 – O protocolo OSPF ................................................................................................21
1.4.2 – O protocolo IS-IS ..................................................................................................23
1.4.3 – O protocolo BGP ..................................................................................................24
Capítulo 2. A Arquitetura IP sobre MPLS ...................................................... 25
2.1 – Surgimento da tecnologia .............................................................................................25
2.2 – Roteamento convencional x baseado em rótulos ................................................26
2.3 – O cabeçalho MPLS ............................................................................................................29
2.4 – Estrutura do MPLS ............................................................................................................32
2.5 – Componentes da arquitetura .......................................................................................33
2.6 – Funcionamento .................................................................................................................38
2.7 – Vantagens do MPLS ..........................................................................................................41
2.8 – Desvantagens do MPLS ..................................................................................................42
Capítulo 3. MPLS – VPN ........................................................................................................43
3.1 – VPN – Conceitos ................................................................................................................43
3.2 – Tipos de VPN .......................................................................................................................45
3.3 – Modelos de VPN ................................................................................................................48
3.3.1 – O modelo overlay .................................................................................................48
3.3.2 – O modelo par-a-par ............................................................................................50
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XIV Redes MPLS 
3.4 – Arquitetura MPLS VPN .....................................................................................................51
3.5 – Propagação de rotas VPNv4 no backbone VPN MPLS ..........................................55
Capítulo 4. PseudoWire MPLS ....................................................................... 58
4.1 – PseudoWire – Conceito ....................................................................................................58
4.2 – Modelo de referência PseudoWire ...............................................................................60
4.3 – Terminologias do PseudoWire .......................................................................................60
4.4 – Como o PseudoWire trabalha ........................................................................................61
4.5 – Benefícios do PseudoWire ..............................................................................................63
Capítulo 5. Qualidade de Serviço (QoS) com MPLS ..................................... 64
5.1 – Fundamentos do QoS .....................................................................................................64
5.2 – Arquiteturas de QoS.........................................................................................................65
5.2.1 – Serviços integrados (IntServ) ...........................................................................65
5.2.2 – Serviços diferenciados (DiffServ) ....................................................................67
5.3 – Mecanismos de QoS ........................................................................................................71
5.4 – Qualidade de serviços nas redes MPLS .....................................................................81
Capítulo 6. Engenharia de Tráfego com MPLS ............................................. 85
6.1 – Conceitos fundamentais ................................................................................................85
6.2 – A engenharia de tráfego sobre MPLS ........................................................................87
6.3 – Extensões do OSPF para TE ...........................................................................................89
6.4 – Extensões do IS-IS para TE .............................................................................................91
6.5 – Protocolo RSVP-TE ............................................................................................................91
6.6 – Operação do MPLS-TE .....................................................................................................92
6.7 – Atributos de túneis MPLS-TE .........................................................................................93
6.8 – Proteção e restauração – FRR .......................................................................................93
6.9 – GMPLS ...................................................................................................................................94
Capítulo 7. IPv6 sobre MPLS .......................................................................... 96
7.1 – O protocolo IPv6 ...............................................................................................................96
7.2 – Endereçamento IPv6 ..................................................................................................... 101
7.3 – Transporte IPv6 sobre um backbone MPLS ........................................................... 103
7.3.1 – Técnica 6PE ......................................................................................................... 104
7.3.2 – Técnica 6VPE ....................................................................................................... 106
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 14 29/10/2012 14:57:17
XIV Redes MPLS Sumário XV
Capítulo 8. Implementando Redes MPLS .............................................. 108
8.1 – A ferramenta de simulação dos ambientes .......................................................... 108
8.2 – Topologia de base utilizada ........................................................................................ 110
8.2.1 – Recursos utilizados .......................................................................................... 111
8.3 – Escolha do protocolo IGP/EGP e esquema de endereçamento IP ............... 112
8.3.1 – Protocolo IS-IS – endereços NSAP .............................................................. 112
8.3.2 – Protocolo IS-IS – áreas ..................................................................................... 113
8.3.3 – Protocolo BGP .................................................................................................... 113
8.3.4 – Definição do sistema autônomo ................................................................. 114
8.3.5 – Configuração do MP-iBGP ............................................................................. 114
8.3.6 – Configuração geral do BGP ...........................................................................114
8.3.7 – Configuração do Address Family VPNv4 ................................................... 115
8.4 – Testes realizados e observações ............................................................................... 115
8.4.1 – Comportamento básico do MPLS .............................................................. 115
8.4.2 – Configurações .................................................................................................... 117
8.4.3 – Verificações e testes de conectividade ..................................................... 119
8.4.4 – PseudoWire MPLS .............................................................................................. 124
8.4.5 – MPLS VPN ............................................................................................................ 133
8.4.6 – QoS no MPLS ...................................................................................................... 145
8.4.7 – Engenharia de tráfego com MPLS .............................................................. 151
8.5 – IPv6 sobre MPLS ............................................................................................................. 161
Referências Bibliográficas ............................................................................ 167
Apêndice A. Configurações – Funcionamento do MPLS ............................ 173
Apêndice B. Verificação – PseudoWire ....................................................... 177
Apêndice C. Configurações – MPLS-VPN .................................................... 179
Apêndice D. Configurações – MPLS – QoS .................................................. 188
Apêndice E. Configurações – Engenharia de Tráfego ................................ 201
Apêndice F. Configurações – IPv6............................................................... 209
Índice Remissivo ............................................................................................ 219
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 15 29/10/2012 14:57:17
1
Introdução
Novas tecnologias estão sendo constantemente desenvolvidas para aten-
der às demandas causadas pelo aumento da utilização da Internet, assim como 
um aumento das exigências por serviços de comunicação de dados, capazes de 
integrar dados, voz e imagem com qualidade de serviço e segurança. 
Os canais troncos utilizados no tráfego em grande volume e velocidade 
são conhecidos como backbones. Apesar da complexidade de muitos backbo-
nes atuais, a robustez e confiabilidade são uma evidência de um grande avanço 
no desenvolvimento das tecnologias de redes espalhadas geograficamente, co-
nhecidas pelo acrônimo de WAN (Wide Area Network), assim como da adoção de 
uma metodologia de consenso em relação a aspectos de projeto por parte dos 
desenvolvedores.
Combinando o processo de roteamento de nível 3 com a comutação 
sobre a camada 2, de acordo com o modelo de referência OSI (Open Systems 
Interconnection), a arquitetura IP (Internet Protocol) sobre MPLS (MultiProtocol 
 Label Switching) oferece maior possibilidade de gerenciamento e engenharia de 
tráfego, reduzindo o processamento necessário para realizar o roteamento de 
datagramas de rede. Essa tecnologia vem crescendo bastante e ganhando for-
ça como alternativa à combinação do protocolo IP sobre tecnologias de camada 
2, tais como: Ethernet, Asynchronous Transfer Mode ( ATM) e Frame Relay, sendo 
largamente oferecida no mercado, de maneira que a demanda se intensificou 
e vem estimulando os clientes a solicitar tais serviços, não se tratando de mera 
oportunidade de negócio, mas de requisito imprescindível para atendimento das 
demandas dos clientes atuais.
O acompanhamento e a adaptação às mudanças tecnológicas que surgem 
e que se firmam em um cenário global são essenciais para que os provedores se 
mantenham presentes na disputa por novos clientes. Em backbones modernos, o 
uso da tecnologia MPLS traz grandes benefícios, evitando a complexidade de tec-
nologias de camada 2, que provocam problemas de escalabilidade, desempenho 
e administração. O MPLS também possibilita o uso de aplicações convergentes, 
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 1 29/10/2012 14:57:18
2 Redes MPLS 
o que o torna bastante atrativo para o mercado atual, que procura soluções que 
possibilitem a implementação de redes práticas, econômicas e interoperáveis. 
É importante também salientar que a tecnologia MPLS permite a integração 
de várias tecnologias usadas em grandes provedores, tais como: Frame Relay, 
ATM (Asynchronous Transfer Mode), linhas dedicadas e ADSL (Asymmetric Digital 
Subscriber Line), viabilizando assim a otimização da infraestrutura instalada.
O fato de MPLS ser, por essência, uma tecnologia de camada dois e meio 
– isto porque adiciona um cabeçalho de 32 bits (que contém um rótulo) entre 
as camadas de enlace de dados e redes (dois e três no modelo OSI), dessa for-
ma trabalhando com a tecnologia IP – provocou uma significante evolução nas 
tecnologias de núcleo da rede, sendo extremamente fácil de operar, oferecendo 
muitos mecanismos de controle e gerência de tráfego e provocando um melhor 
uso do meio físico. Seus equipamentos são bem mais baratos que equipamentos 
ATM e permitem velocidades bem maiores, tendo impacto direto nos negócios 
dos provedores de serviços de rede de longa distância – ISPs.
Este livro apresenta um estudo abrangente sobre a tecnologia MPLS e uma 
análise dos seus principais serviços, seus benefícios, suas facilidades e suas me-
lhorias. Além disso, também explora as características do protocolo IPv6, com 
abordagem de algumas arquiteturas utilizadas para transporte deste protocolo 
no núcleo dos ISPs.
É feito também um estudo prático, com a ferramenta de emulação GNS3, 
através de diversas simulações de ambientes com a tecnologia MPLS e seus ser-
viços, objetivando facilitar o aprendizado e servindo de base para o leitor desen-
volver seus próprios cenários, suas configurações e aplicações.
Organização do livro
O capítulo 1 deste livro trata os conceitos fundamentais das redes IPs, 
abrangendo o protocolo IP e a Internet, os conceitos de roteamento e comuta-
ção e uma breve descrição dos principais protocolos de roteamento utilizados no 
mercado, base para o entendimento e a funcionalidade da tecnologia MPLS e que 
é apresentada ao longo deste livro. 
No capítulo 2 são apresentados conceitos e definições referentes à tecno-
logia MPLS, dando uma visão dos principais componentes de uma rede MPLS, 
buscando identificar e entender o funcionamento da tecnologia, suas vantagens 
e desvantagens. 
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 2 29/10/2012 14:57:18
2 Redes MPLS Introdução 3
Nos capítulos 3, 4, 5 e 6 são discutidos os serviços fundamentais ofertados 
pela tecnologia MPLS (VPN – Virtual Private Network –, PseudoWire, QoS – Quality of 
Service – e Engenharia de Tráfego), descrevendo com detalhes como cada serviço 
trabalha, suas terminologias utilizadas, seus benefícios e suas implementações.
No capítulo 7 são tratados aspectos relacionados ao IPv6, novo protocolo 
da Internet, base para todos os backbones futuros. São descritas as características 
fundamentais do protocolo IPv6, assim como são também abordadas algumas ar-
quiteturas IPv6 utilizadas para transporte deste protocolo em um backbone MPLS. 
No capítulo 8 apresentamos um experimento, sua montagem e composi-
ção, que serve de exemplo ao leitor para metodologia de projeto e análise de 
desempenho de uma rede MPLS. Inicialmente, é apresentada a ferramenta utili-
zada para elaboração dos ambientes simulados e, em seguida, são apresentados 
a topologia e os recursos utilizados. Mostramos a escolha dos protocolos IGP/EGP 
(Interior Gateway Protocol/Exterior Gateway Protocol) e todos os testes realizados, 
com as observações para cada ambiente e serviço simulado. 
Seguem-se as referências bibliográficas que serviram como base para o de-
senvolvimento desta publicação. 
Por fim, os apêndices apresentam os arquivos de configuração,verifica-
ções e alguns testes efetuados para cada uma das simulações realizadas neste 
experimento. 
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 3 29/10/2012 14:57:18
5
CAPÍTULO 1. Conceitos Fundamentais
Neste capítulo são definidos os conceitos fundamentais das redes IPs, 
abrangendo o protocolo IP e a Internet, os conceitos de roteamento e comuta-
ção e uma breve descrição dos principais protocolos de roteamento utilizados no 
mercado.
É apresentado o protocolo IP (Internet Protocol) e como ele pode ser usado 
para a montagem de uma inter-rede escalável e heterogênea.
1.1 – Redes IPs
Em primeiro de janeiro de 1983, o TCP/IP (Transmission Control Protocol/
Internet Protocol) se tornou o protocolo oficial na ARPANET, que, em seguida, foi 
interconectada à NSF (National Science Foundation). A partir daí, o crescimento des-
sas redes se tornou exponencial (Tanenbaum, 2011). Essa rede de redes (Kurose e 
Ross, 2010) se tornou a Internet, não mais se restringindo a ambientes acadêmicos. 
O aparecimento do navegador (ou browser) Mosaic (Tanenbaum, 2011), um aplica-
tivo de uso simples que “escondia” do usuário toda a complexidade da rede, possi-
bilitou um rápido crescimento do número de usuários da Internet.
O principal protocolo de rede da Internet é o IP (Internet Protocol). O proto-
colo IP foi criado com o objetivo simples de tornar possível a comunicação entre 
máquinas independentemente do meio de transmissão, não possuindo mecanis-
mos de notificação ( acknowledgement) ou correção de erro. O protocolo IP não 
tem mecanismos que permitam realizar consultas de gerenciamento, é sem con-
trole de fluxo, não orientado a conexão e não era prevista qualidade de serviço, 
ou seja, um protocolo desenvolvido para trabalhar em uma rede de melhor es-
forço (best-effort) (Forouzan, Benhrouz A., 2008). Durante o seu desenvolvimento, 
esse protocolo sofreu várias modificações em seu projeto inicial para se adequar 
às novas necessidades de serviços de voz sobre uma rede de dados e serviço de 
vídeo sob demanda.
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 5 29/10/2012 14:57:19
6 Redes MPLS 
Existem dois problemas importantes que precisam ser resolvidos quan-
do se conectam redes: heterogeneidade e escalabilidade (Peterson e Davie, 
2004). O desafio da heterogeneidade é oferecer um serviço ponta-a-ponta, útil 
e bastante previsível através desse emaranhado de redes diferentes. Para en-
tender o problema de escalabilidade, é necessário considerar o crescimento 
da Internet, que praticamente dobrou de tamanho a cada ano durante os últi-
mos vinte anos. Essa taxa de crescimento traz inúmeros desafios, e um deles é 
o roteamento. A Internet se tornou um bem pervasivo, cujo funcionamento é 
assumido como certo, tal qual o fornecimento de eletricidade ou água, para a 
população, como também para empresas e centros de pesquisas, modificando 
de maneira radical muitos setores da atividade humana. Hoje, sem Internet 
pouco se faz. 
1.2 – O protocolo IPv4
O formato do datagrama IPv4 é exibido na Figura 1.1. Ele tem um compri-
mento variável e é dividido em duas partes: cabeçalho e dados. O cabeçalho tem 
comprimento de 20 a 60 bytes e contém informações essenciais para o roteamen-
to e a entrega (Forouzan, Benhrouz A., 2008a). O cabeçalho contém as informa-
ções administrativas do datagrama; já o campo de dados contém as informações 
das aplicações. Os principais campos desse datagrama são os seguintes:
Figura 1.1 – Formato do datagrama IP
Miolo_Redes_MPLS_17 x 24_OK.indd 6 29/10/2012 14:57:19
6 Redes MPLS Conceitos Fundamentais 7
Versão (4 bits): este campo de 4 bits define a versão do protocolo IP. 
Atualmente, a versão mais amplamente utilizada é a 4. Entretanto, a versão 6 (IPng) 
deverá substituir completamente a versão 4 em um futuro próximo. Observe-se 
que a colocação deste campo diretamente no início do datagrama facilita para 
que tudo mais no formato do pacote seja redefinido em versões posteriores. Este 
campo informa ao software do IPv4, que roda na máquina em processamento, 
que o datagrama tem o formato da versão 4. Todos os campos devem ser inter-
pretados conforme especificado na quarta versão do protocolo. Se a máquina 
estiver usando alguma outra versão do IP, o datagrama é descartado em vez de 
ser interpretado incorretamente.
Tamanho do Cabeçalho (4 bits): este campo define o comprimento to-
tal do cabeçalho do datagrama em palavras de 32 bits e é necessário porque o 
comprimento do cabeçalho é variável. Quando não se faz uso do campo opções, 
o que quase sempre acontece, o comprimento do cabeçalho é de 20 bytes e o 
valor desse campo é 5 (5 x 4 = 20 bytes) de extensão. Quando o campo de opções 
estiver em seu tamanho máximo, seu valor é 15 (15 x 4 = 60 bytes) de extensão 
(Forouzan, Benhrouz A., 2008a).
Tipo de Serviço (8 bits): o campo ToS (Type of Service) teve diversas defini-
ções diferentes no decorrer dos anos, mas sua função básica é permitir que os pa-
cotes sejam tratados de modo diferente, com base nas necessidades da aplicação. 
Este campo é utilizado pelos roteadores para determinar como o datagrama deve 
Figura 1.2 – Tipo de serviço ou serviços diferenciados
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ser tratado, podendo diferenciar os vários tipos de datagramas IPs. Por exemplo, 
pode ser útil distinguir os datagramas de tempo real (ex.: Telefonia IP) dos tráfegos 
que não são de tempo real (ex.: FTP). O IETF (Internet Engineering Task Force) mu-
dou a interpretação e o nome deste campo de 8 bits. Este campo, anteriormente 
denominado tipo de serviço, agora se chama serviços diferenciados (Forouzan, 
Benhrouz A., 2008a) e na Figura 1.2 é possível visualizar as duas interpretações.
No tipo de serviço, os três primeiros bits são denominados bits de prece-
dência. Os 4 bits seguintes são chamados bits ToS (Type of Service) e o último bit 
não é usado. A precedência é um subconjunto de três bits no intervalo que vai 
de 0 (000 em binário) a 7 (111 em binário). A precedência define a prioridade do 
datagrama em questões como congestionamento. Se um roteador estiver con-
gestionado e precisar descartar alguns pacotes, aqueles com menor precedência 
serão descartados primeiro. O ToS é um subcampo de 4 bits, onde cada bit tem 
um significado especial. Embora um bit possa ser 0 ou 1, um e somente um dos 
bits do subcampo pode ter valor 1 em cada datagrama. Os padrões de bits e suas 
interpretações são apresentados na Tabela 1.1.
Tabela 1.1 – Tipos de serviços
Bits ToS Descrição
0000 Normal (padrão)
0001 Minimizar custo
0010 Maximizar confiabilidade
0100 Minimizar throughput
1000 Minimizar atraso
Na interpretação com os serviços diferenciados os seis primeiros bits for-
mam o subcampo ponto de código e os últimos 2 bits não são usados. No capí-
tulo 5 abordaremos esses bits com detalhes para uso com a arquitetura DiffServ 
(Serviços Diferenciados).
Tamanho total do datagrama (16 bits): trata-se de um campo que defi-
ne o comprimento total do datagrama IPv4, incluindo o cabeçalho. O tamanho 
máximo de um datagrama IP é de 65.535 bytes. Porém, a rede física em cima da 
qual o IP está sendo executado não pode admitir pacotes tão grandes. Por esse 
motivo, o IP admite um processo de fragmentação e remontagem. Para descobrir 
o comprimento dos dados provenientes da camada superior, subtrai-se o compri-
mento do cabeçalho do comprimento total. O comprimento do cabeçalho pode 
ser encontrado multiplicando-se o valor do campo tamanho do cabeçalho por 4.
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8 Redes MPLS Conceitos Fundamentais 9
Alguns padrões físicos não são capazes de encapsular um datagrama de 
65.535 bytes em seus quadros. O datagrama tem que ser fragmentado para con-
seguir ser transmitido por essas redes. Como exemplo, o protocolo Ethernet apre-
senta uma restrição mínima e máxima no tamanho dos dados que podem ser 
encapsulados em um quadro (46 a 1.500 bytes). Se o tamanho de um datagrama 
IPv4for menor que 46 bytes, serão acrescidos alguns bits de preenchimento para 
atender a essa exigência.
Identificação (16 bits): utilizado para identificação do datagrama IP no 
processo de fragmentação do pacote, para que este seja remontado na mesma 
ordem em que foi fragmentado. Quando um datagrama é maior do que o MTU 
(Maximum Transfer Unit) de uma determinada tecnologia, ele precisa ser dividido 
em fragmentos para que possa ser transmitido na rede. Assim, o campo identifi-
cador é utilizado para que seja possível saber a qual datagrama cada fragmento 
pertence.
Um dos problemas de oferecer um modelo de serviço uniforme ponta-a-
-ponta por uma coleção heterogênea de redes é que cada tecnologia de rede 
costuma ter sua própria definição quanto ao tamanho que um pacote pode ter.
Um datagrama pode trafegar por várias redes diferentes. Cada roteador de-
sencapsula o datagrama IP, a partir do quadro que ele recebe, o processa e então 
o encapsula em outro quadro. O formato e o tamanho do quadro recebido de-
pendem do protocolo usado pela camada física por meio do qual o quadro acaba 
de passar. Se, por exemplo, um roteador interliga uma LAN (Local Area Network) a 
uma WAN (Wide Area Network), ele recebe um quadro no formato da LAN e trans-
mite um quadro no formato da WAN.
A ideia central é que cada tipo de rede tenha um MTU (Maximum Transfer 
Unit), que é o maior datagrama IP que ele pode transportar em um quadro. 
Para tornar o protocolo IP independente da rede física, os projetistas de-
cidiram fazer o comprimento máximo de um datagrama IP igual a 65.535 bytes. 
Isso torna a transmissão mais eficiente quando se utiliza um protocolo com MTU 
desse tamanho. Entretanto, para outras redes físicas, é necessário dividir o da-
tagrama para tornar possível sua passagem por essas redes. Isso é denominado 
fragmentação. O interessante é que a nova versão do protocolo IP, o IPv6, não 
permite fragmentação em roteadores (Kurose e Ross, 2010).
Flag (3 bits): trata-se de um campo de 3 bits. O primeiro é reservado. O 
segundo é denominado bit DF (Don’t Fragment), não fragmentado, e é utilizado 
para indicar aos roteadores que não fragmentem o pacote, porque o destino 
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10 Redes MPLS 
não os saberá reconstruir. Se seu valor for 1, a máquina não poderá fragmentar 
o datagrama. Se não puder passar o datagrama por meio de qualquer rede físi-
ca disponível, ele descarta o datagrama e envia uma mensagem de erro ICMP 
(Internet Control Message Protocol) ao host de origem. Se seu valor for 0, o datagra-
ma pode ser fragmentado se necessário. O terceiro bit é chamado de bit MF (More 
Fragments), mais fragmentos. Se seu valor for 1, significa que esse datagrama não 
é o último fragmento; existem mais fragmentos após este. Se seu valor for 0, sig-
nifica que esse é o último ou único fragmento (Forouzan, Benhrouz A., 2008a). A 
Figura 1.3 mostra os flags usados na fragmentação.
Figura 1.3 – Flags usados na fragmentação
Offset (deslocamento) do Fragmento (13 bits): este campo de 13 bits 
mostra a posição relativa desse fragmento em relação ao datagrama inteiro. É o 
offset dos dados no datagrama original medido em unidades de 8 bytes. A Figura 
1.4 mostra um datagrama cujo tamanho dos dados é igual a 4000 bytes, fragmen-
tados em três partes.
Tempo de Vida (TTL) (8 bits): é utilizado para garantir que datagramas não 
fiquem circulando para sempre na rede. Ao receber um datagrama, todo roteador 
deve ler esse campo – se seu valor for maior que zero, ele deverá decrementá-lo 
em uma unidade; se seu valor for igual a zero, esse datagrama deverá ser des-
cartado, evitando assim um laço de roteamento de longa duração. Um datagra-
ma tem um tempo de vida útil limitado em sua transmissão por uma rede de 
Figura 1.4 – Exemplo de fragmentação
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10 Redes MPLS Conceitos Fundamentais 11
computadores. Este campo foi projetado originalmente para armazenar um regis-
tro de horas, que era reduzido pelos roteadores visitados. O datagrama era des-
cartado quando o valor se tornava zero. Entretanto, para implementar este mé-
todo todas as máquinas devem ter relógios sincronizados e devem saber quanto 
tempo leva para um datagrama ir de uma máquina a outra. 
Protocolo (8 bits): este campo define o protocolo de nível superior que 
está utilizando os serviços da camada de rede. Um datagrama IP pode encapsular 
dados de vários protocolos superiores como: TCP (Transmission Control Protocol), 
UDP (User Datagram Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol) e OSPF 
(Open Shortest Path First). Este campo especifica o protocolo de destino final para 
o datagrama IP que será entregue. A Figura 1.5 mostra os detalhes do campo.
Figura 1.5 – Campo de protocolo e dados encapsulados
Soma Verificadora do Cabeçalho (checksum) (16 bits): a paridade (check-
sum) no datagrama IP cobre apenas o cabeçalho, e não todos os dados. Há duas 
razões para isso. Em primeiro lugar, todos os protocolos de nível superior que en-
capsulam dados em um datagrama IP têm um campo de paridade que cobre o 
pacote inteiro. Portanto, a paridade para um datagrama IP não precisa verificar os 
dados encapsulados. Em segundo lugar, o cabeçalho de um datagrama IP muda a 
cada roteador visitado, mas não os dados. Portanto, a paridade inclui apenas a par-
te alterada. Se dados forem incluídos, cada roteador terá que recalcular a paridade 
para o pacote inteiro, significando um aumento no tempo de processamento.
Endereços IP de Origem e Destino (32 bits cada): representam os ende-
reços IP do host que envia o datagrama (fonte) e do host que receberá o datagra-
ma (destino).
Opções (0 a 320 bits): permite que o cabeçalho IP seja ampliado. Existem 
opções para segurança, armazenamento de rota, roteamento obrigatório, 
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12 Redes MPLS 
timestamp, etc. Uma vez que alguns datagramas podem requerer processamento 
de opções e outros não, a quantidade de tempo necessária para processar um 
datagrama IP em um roteador pode variar bastante. Por essas razões, este campo 
foi descartado no cabeçalho da versão IPv6.
Dados (payload): espaço reservado para os dados a serem transmitidos. 
1.3 – Comutação e roteamento
Roteamento é o nome dado ao processo de escolha do caminho a ser se-
guido pelos dados a serem transmitidos numa rede espalhada geograficamente 
(WAN). Vários aspectos podem ser levados em consideração, desde a velocida-
de dos enlaces até o número de saltos (hops) envolvidos, passando pelo custo 
de transmissão e a confiabilidade dos canais. No roteamento há a retransmissão, 
processo pelo qual os pacotes são encaminhados de um canal para outro. Nas re-
des de datagrama, incluindo as redes IP, o roteamento é tratado pacote a pacote. 
O protocolo IP, com sua simplicidade e flexibilidade, possui grande sucesso na 
função do roteamento, sendo este protocolo responsável pela entrega das infor-
mações geradas pelas aplicações aos seus destinos de forma correta e eficiente. 
Roteamento IP é o termo utilizado para descrever as ações efetuadas pela 
rede TCP-IP para enviar um pacote de um dispositivo a outro, ou seja, os endere-
ços IPs de origem e destino devem ser diferentes.
Os roteadores obtêm conhecimento da topologia das redes remotas atra-
vés dos pares vizinhos ou das informações configuradas manualmente por um 
administrador. Assim, esses equipamentos constroem uma tabela de rotas que 
descreve como encontrar o endereço remoto. Estando uma rede diretamente co-
nectada ao roteador, este saberá como alcançá-la, não sendo necessário nenhum 
mecanismo de criação de rotas. Caso a rede não esteja diretamente conectada, 
será necessário o uso de um processo de roteamento estático, o que significa di-
zer que um administrador inseriu manualmente todas as localizações das redes 
na tabela de roteamento, ou de um processo de roteamento dinâmico. Nesse 
caso, o administrador pode fazeruso de algum protocolo de roteamento no qual 
as rotas são divulgadas automaticamente.
A grande vantagem do uso de protocolos de roteamento dinâmico sobre 
o roteamento estático é a possibilidade de adaptação das rotas em situações de 
falhas ou congestionamentos detectados. Se alguma mudança ocorrer na rede, 
os protocolos de roteamento dinâmico informam automaticamente a todos os 
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roteadores sobre o evento. Em se tratando de um roteamento estático, o admi-
nistrador é responsável por atualizar todas as mudanças manualmente em todos 
os roteadores. Tipicamente, nas grandes redes, uma combinação do roteamento 
dinâmico e estático é usada (Doyle e Carroll, 2006).
O mecanismo de aprendizado e manutenção do conhecimento da topo-
logia de rede é considerado como a função de roteamento. O movimento real 
do tráfego transiente por meio do roteador, da interface de entrada para uma in-
terface de saída, é uma função separada considerada uma função de comutação 
(Paquet e Teare, 2003). 
Comutação é o processo de apanhar um quadro de uma entrada e enviá-
-lo por uma saída apropriada, com base na informação da camada de enlace de 
dados. Os métodos para a comutação de quadros baseiam-se nas informações de 
endereço da camada de enlace de dados. Os recursos e as funcionalidades dos 
comutadores (switches) de camada 3 e dos roteadores têm diversas semelhanças.
Um roteador só precisa responder a uma pergunta muito simples: dado um 
datagrama IP que transporta um endereço de host de destino específico, por qual in-
terface o datagrama deve ser enviado e para qual salto seguinte? Portanto, ao receber 
um pacote, o roteador precisa ler o cabeçalho IP, determinar a que rede de destino o 
pacote pertence e, através da leitura de uma tabela de roteamento, encaminhá-lo 
para o próximo salto. A construção das tabelas e seu uso para o encaminhamento 
podem ser separados por operações lógicas, conforme as Figuras 1.6 e 1.7. Durante 
a transmissão de um pacote na rede, este passa por roteadores intermediários, que 
verificam o endereço de destino, consultam sua tabela de roteamento e o transmitem 
para o próximo roteador na rota; logo, cada roteador possui sua tabela de roteamen-
to, e a informação que consta na tabela informa qual o próximo roteador para o qual 
os pacotes devem ser enviados, o que é chamado de next-hop. 
Na Figura 1.6 pode-se ver como os roteadores geram as tabelas de enca-
minhamento. Inicialmente o roteador “D” anuncia a rede 130.10, que está dire-
tamente conectada a ele, para o roteador B. O roteador C faz o mesmo procedi-
mento, ou seja, envia a rede 170.33 para o roteador B. Ao receber as redes 130.10 
e 170.33, através das respectivas interfaces 0 e 1, o roteador B as divulga para o 
roteador A, que recebe em sua interface 1. A Figura 1.7 mostra que, para a rede 
da Figura 1.6, quando um pacote chega ao roteador A, destinado à rede 130.10, 
no caso o endereço 130.10.20.5, o roteador A, através da leitura do endereço de 
destino em sua tabela de rotas, envia o pacote através da interface 1. O roteador 
B receberá o pacote e terá o mesmo comportamento, enviando o pacote para o 
roteador D, a quem pertence a rede, que enviará ao dispositivo final.
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14 Redes MPLS 
Figura 1.7 – Encaminhamento de pacotes
A comutação de pacotes oferece um novo modelo para o encaminhamen-
to de dados na rede. Em vez de encaminhar cada pacote com base no endereço 
da camada de rede e nas informações distribuídas por protocolos de roteamento, 
os nós na rede podem usar rótulos transportados nos pacotes e informações de 
comutação de rótulos distribuídas por novos protocolos ou extensões dos proto-
colos existentes.
Figura 1.6 – Geração das tabelas de encaminhamento
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14 Redes MPLS Conceitos Fundamentais 15
A comutação de pacotes IPs é o processo de encaminhar pacotes de dados 
dentro de uma rede, com base em algum rótulo associado com cada pacote. O 
roteamento IP tradicional é uma forma de comutação de pacotes – cada pacote 
transporta um endereço IP de destino que pode ser usado para determinar o pró-
ximo salto no caminho em direção ao destino, realizando uma consulta na tabela 
de roteamento. Há, no entanto, muitas limitações para o roteamento, e a comuta-
ção de rótulos foi desenvolvida para resolver algumas delas.
1.4 – Protocolos de roteamento
O roteamento dos pacotes em uma rede depende das regras estabelecidas 
por cada protocolo de roteamento, portanto os protocolos de roteamento defi-
nem as rotas que os pacotes devem seguir para alcançar determinado destino. Os 
protocolos também devem estabelecer o procedimento a ser tomado em caso 
de mudanças repentinas na infraestrutura da rede, tais como linhas de transmis-
são sendo interditadas ou reativadas, falha de roteadores e outras mudanças es-
truturais, assim como informações de falha em linhas (enlaces) de transmissão 
como, por exemplo, um circuito de STM (Synchronous Transport Module) que es-
teja mudando seu estado repentinamente e caminhos que estão com alto nível 
de congestionamento. Por esse motivo, as tabelas de roteamento normalmente 
são recalculadas em tempos definidos ou quando uma quantidade mínima de 
mudança na rede estiver sendo observada, pois em casos de várias mudanças isso 
acarretaria uma alta necessidade do processamento dos roteadores.
Cada agrupamento organizacional de computadores é definido como um 
Sistema Autônomo ou AS (Autonomous System), ou seja, um sistema que pode 
operar isoladamente de todos os outros agrupamentos. Um Sistema Autônomo 
(AS) é uma coleção de redes sob uma administração comum (Doyle e Carrol, 2006) 
identificado por um número. Esse número é composto por 16 bits, com um inter-
valo de 1 até 65.535, atribuído pelo IANA (Internet Assigned Numbers Authority).
A Internet é uma união de sistemas autônomos e, dentro dos sistemas autô-
nomos, as rotas são atribuídas de forma estática e/ou através de protocolos interio-
res e exteriores de roteamento. Dentro de um AS, as informações de roteamento, 
em geral, são bastante distribuídas, e um roteador pode claramente ver o caminho 
pela rede até outro roteador dentro do mesmo AS. Os protocolos de roteamento 
dentro de um AS e entre ASs são diferentes. Roteadores dentro de um AS trocam 
informações de roteamento através de um protocolo comum conhecido como 
IGP (Interior Gateway Protocol); já os roteadores que fazem comunicação entre 
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16 Redes MPLS 
ASs, o fazem através de um protocolo de roteamento chamado de EGP (Exterior 
Gateway Protocol) (Doyle e Carrol, 2006). 
Essa divisão se dá porque os protocolos possuem objetivos diferentes. 
Dentro de um AS o maior objetivo é calcular rotas eficientes, assim como efetuar 
atualizações rapidamente quando ocorrer uma mudança na rede, por exemplo, 
provocada por uma falha na linha de transmissão, interrupção temporária de um 
roteador, etc. Os roteadores que trabalham com os protocolos EGPs possuem 
uma maior preocupação com questões administrativas, políticas, econômicas e 
de segurança, sendo essas manualmente configuradas nos roteadores, não fa-
zendo parte diretamente do protocolo. Tais diferenças fazem com que o IGP e 
EGP, em sua maioria, façam uso de tecnologias diferentes. 
Como exemplos de protocolos IGPs podemos citar: Open Shortest Path First 
(OSPF), Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS), Routing Information 
Protocol (RIP) e Enhanced Interior Gateway Protocol (EIGRP). Já como exemplos 
de protocolos EGPs podemos citar: ISO-IDRP e o protocolo BGP (Border Gateway 
Protocol), este último utilizado pelos provedores de serviços para troca de infor-
mações entre os sistemas autônomos na Internet, conforme Figura 1.8.
Figura 1.8 – Roteamento interior (IGP) e exterior (EGP)
Os protocolos de roteamentopossuem um grande conjunto de informações 
e características diferenciadas que são possíveis de categorizar: classful (não pro-
pagam as sub-redes nas atualizações de rotas) versus classless (propagam as sub-
-redes nas atualizações de rotas) e protocolos que trabalham com o algoritmo de 
vetor de distância (distance vector) versus algoritmo de estado de enlace (link state).
O nome roteamento por vetor de distância é encontrado também na lite-
ratura como algoritmo de Bellman-Ford (Paquet e Teare, 2003). A ideia por trás 
do algoritmo com vetor de distância é sugerida por seu nome: cada nó constrói 
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um array unidimensional (um vetor) contendo as “distâncias” (custos) até todos 
os outros nós e distribui esse vetor aos seus vizinhos imediatos, conforme Figura 
1.9. A suposição inicial para o roteamento com vetor de distância é que cada nó 
conhece o custo do enlace para cada um de seus vizinhos conectados diretamen-
te. O melhor caminho pode estar relacionado com várias medidas, sendo que 
o número de roteadores na rota (hop count) é a mais utilizada. Um enlace que 
esteja inativo recebe o custo infinito.
Figura 1.9 – Exemplo do algoritmo de vetor de distância
As rotinas periódicas de atualizações de roteamento geradas pela maio-
ria dos protocolos de roteamentos por vetor de distância vão apenas para 
os dispositivos de roteamento conectados diretamente. Num ambiente de 
vetor de distância puro, as atualizações de roteamento incluem uma tabela 
completa de roteamento, a qual pode ser chamada de atualização integral, 
ou seja, a troca de toda a tabela de roteamento. Ao receber uma tabela com-
pleta de um vizinho, um roteador pode verificar todas as rotas conhecidas 
e, em seguida, fazer as alterações na tabela local, com base nas informações 
atualizadas recebidas. Esse processo de roteamento é muito simples e na prá-
tica pode ser lento, gerando um alto tempo de convergência na rede (tempo 
que os roteadores levam para estabilizar as tabelas de roteamento de acordo 
com uma mudança ocorrida na topologia) e possíveis loops de roteamento. 
Como exemplos de protocolos de vetor de distância existem o RIP (Routing 
Information Protocol) definido na RFC 1058 (RFC 1058), o RIPv2 definido na 
RFC 1723 (RFC 1723) e o RIPng (Routing Information Protocol next generation) 
para IPv6, definido na RFC 2080 (RFC 2080). Já o IGRP (Interior Gateway Routing 
Protocol), de propriedade da Cisco, embora também seja um protocolo de 
vetor de distância, é pouco usado no mercado, pois foi substituído por um 
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18 Redes MPLS 
protocolo de roteamento mais avançado, o EIGRP (Enhanced Interior Gateway 
Routing Protocol), que exibe algumas características de estado de enlace. 
O roteamento por estado de enlace (link-state) não distribui rota alguma, 
mas troca informações de topologia que descrevem a rede. Cada nó é responsá-
vel por anunciar os detalhes dos enlaces que aceita e por passar adiante informa-
ções semelhantes que recebem de outros roteadores. Desse modo, cada roteador 
na rede monta um banco de dados completo dos enlaces disponíveis e quais nós 
eles interconectam, com cada roteador possuindo o mapa completo e idêntico 
da rede.
No roteamento por vetor de distância, cada roteador envia informações de 
roteamento por seus enlaces – não importa se existe um roteador no enlace para 
receber as informações ou não. No roteamento por estado de enlace, existe uma 
ligação mais próxima entre os roteadores vizinhos – eles precisam estabelecer um 
relacionamento de parceria, a fim de haver a troca de informações de estado de 
enlace. Essa primeira etapa é obtida por meio de um protocolo de “Hello”, onde 
cada roteador envia uma mensagem “Hello” a cada enlace para se apresentar aos 
vizinhos. O formato e o conteúdo exato da mensagem de “Hello” dependem do 
protocolo de roteamento por estado de enlace em uso, mas ele precisa identificar 
com exclusividade o enlace em que a mensagem foi enviada (usando o endereço 
IP) e o roteador que enviou a mensagem. O receptor de mensagem “Hello” res-
ponde com seu próprio “Hello”, de modo que ambos os roteadores conheçam um 
ao outro.
Após a troca inicial da mensagem “Hello”, os roteadores trocam e negociam 
os parâmetros que usarão para controlar sua associação e depois se declaram 
parceiros. A primeira coisa que os parceiros fazem é sincronizar o banco de dados 
de estado de enlace (Link State Database), trocando mensagens que relatam cada 
enlace que conhecem. Para um roteador novo, isso começará apenas com enla-
ces locais que sabem que estão ativos – os enlaces das sub-redes conectadas e os 
enlaces recentemente abertos até o parceiro –, mas, se o roteador já tiver recebi-
do informações de outros roteadores, o sincronismo incluirá informações sobre 
outros enlaces dentro da rede. As informações sobre cada enlace são enviadas 
com LSA (Link State Advertisement) ou LSP (Link State Packet), que é formatado e 
embutido em uma mensagem de acordo com regras do protocolo de roteamen-
to específico (Farrel, 2005).
Dessa forma, dois roteadores que se tornam parceiros rapidamente alcan-
çam uma posição de ter os bancos de dados de estado de enlace idênticos, ou 
seja, ambos conhecem a mesma lista de enlaces dentro da rede. Daí por diante, 
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como funcionalidade desse algoritmo, sempre que um enlace muda de estado, 
o dispositivo que detecta a alteração cria um LSA que diz respeito àquele enlace 
(rota) e, em seguida, o LSA é propagado para todos os dispositivos vizinhos que 
usam um endereço especial de multicast (endereço de um roteador para um grupo 
de roteadores). Cada dispositivo de roteamento recebe uma cópia do LSA, enca-
minha-o para todos os dispositivos vizinhos e, em seguida, atualiza a sua base de 
dados topológica. Esse encaminhamento de LSA é conhecido como inundação 
(flooding) e é necessário para garantir que todos os dispositivos de roteamento 
aprendam sobre as alterações, para que eles possam atualizar seus bancos de da-
dos e criar uma tabela de roteamento atualizada, que irá refletir a nova topologia 
(Paquet e Teare, 2003). Este processo pode ser visualizado na Figura 1.10.
Figura 1.10 – Exemplo do algoritmo de estado de enlace
O processo de inundação (flooding) poderia ocupar uma grande quantida-
de de largura de banda da rede e resultar em LSAs enviados aos roteadores que 
já possuem a informação. Por isso, a maioria dos protocolos de roteamento que 
usam o algoritmo de estado de enlace requer um projeto hierárquico e, assim, é 
possível reduzir a necessidade de flooding de LSA para todos os dispositivos do 
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20 Redes MPLS 
domínio de roteamento, porque o uso de áreas (segmentação lógica formada por 
alguns roteadores) restringe o flooding ao limite lógico da área, e não a todos os 
dispositivos do domínio. Em resumo, quaisquer mudanças que ocorram em uma 
área devem causar o recálculo da tabela de roteamento apenas naquela área, e 
não em todo o domínio.
Um exemplo de um protocolo de roteamento por estado de enlace é o 
OSPFv2, definido na RFC 1247 (RFC 1247), que é um dos protocolos IGPs de gran-
de utilização no mercado, inclusive em backbones MPLS (Enne, 2009), por se tratar 
de um protocolo de larga escalabilidade.
Os sistemas autônomos trocam informações de roteamento usando al-
guns outros meios, como um protocolo de roteamento por vetor caminho (path 
vector). Dentro da Internet, existe a exigência de conectar redes e sistemas au-
tônomos divergentes que compõem a Internet em geral, e isso é feito usando 
protocolos EGPs. Esses protocolos utilizam uma propriedade de resumo de rota 
dos protocolos de roteamento por vetor caminho para permitir que os sistemas 
autônomos sejam caracterizados dentro das rotas anunciadas,tornando-os mui-
to mais escaláveis e flexíveis. Para esse tipo roteamento, entre sistemas autôno-
mos, é utilizado o protocolo BGP (Border Gateway Protocol), que foi definido na 
RFC 4271 (RFC 4271). 
O roteamento vetor caminho tem uma vantagem significativa, uma vez que 
ele permite que um roteador escolha uma rota com base não apenas na distância 
ou custo associados à rota, mas também examinando os roteadores e enlaces que 
compreendem o caminho, ou seja, as decisões são tomadas em políticas de rotea-
mento. Essas políticas podem ser elaboradas por meio de regras locais, baseadas 
no conhecimento de enlaces que são passíveis de erro, vulneráveis a ataque de 
segurança ou dispendiosos financeiramente. Desse modo, é possível determinar 
os melhores caminhos para encaminhamento de pacotes.
Um problema sério com o roteamento baseado em vetor caminho é que 
cada roteador na rede pode aplicar diferentes políticas. Os roteamentos por vetor 
de distância e estado do enlace são técnicas de roteamento, mas utilizam uma 
política de menor custo (métrica), e todas as rotas na rede se utilizam da mesma 
política – isso significa que é possível prever o comportamento da rede e saber a 
rota que o diagrama seguirá em uma rede estável, uma vez iniciada. Não é difícil 
ver como essa previsibilidade poderia falhar catastroficamente assim que rote-
adores aplicassem políticas diferentes um do outro ou diferentes da política de 
menor custo.
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20 Redes MPLS Conceitos Fundamentais 21
Um exemplo deste tipo de ocorrência foi o sequestro do prefixo do 
YouTube. No YouTube pode ser visto um vídeo gerado para esse caso (YouTube, 
2010). Por determinação do governo paquistanês, o tráfego do YouTube deveria ser 
bloqueado para evitar o acesso ao trailer de um filme anti-islâmico. Para cumprir 
essa ordem, a operadora Pakistan Telecom gerou o anúncio de um prefixo mais 
específico do que o utilizado pelo YouTube, com o intuito de direcionar todos os 
acessos a ele para uma página que dizia “YouTube was blocked”. No entanto, a 
operadora anunciou essa nova rota a seu upstream provider (primeiro erro), que, 
além de não verificar a nova rota (segundo erro), propagou-a por toda a Internet 
(terceiro erro). Com isso, todo o tráfego do YouTube passou a ser direcionado para 
o Paquistão e foi descartado (Santos, Rodrigo et al, 2009).
Na Tabela 1.2 são descritas as características dos principais protocolos de 
roteamento que serão utilizados no decorrer deste livro. Em seguida, faremos 
uma breve descrição destes protocolos.
Tabela 1.2 – Comparação dos protocolos de roteamento escaláveis
Protocolo IGP ou EGP Algoritmo Hierarquia 
Requerida
OSPF IGP Estado de enlace Sim
IS-IS IGP Estado de enlace Sim
BGP EGP Vetor caminho Não
1.4.1 – O protocolo OSPF 
Criado pelo IETF (Internet Engineering Task Force) em 1988, o OSPF é um proto-
colo de roteamento do tipo estado de enlace, que envia anúncios sobre o estado da 
conexão a todos os outros roteadores em uma mesma área hierárquica e usa o algo-
ritmo SPF (Shortest Path First) para calcular o caminho mais curto para cada nó. Trata-
se um protocolo IGP, de código aberto e amplamente divulgado na literatura. Foi 
projetado com o objetivo de substituir o protocolo RIP (Routing Information Protocol), 
resolvendo diversas limitações que este apresenta, e abordar as necessidades das re-
des grandes e escaláveis, as quais não eram abrangidas pelo RIP. A versão mais recen-
te do protocolo para funcionalidade com o IPv4 é o OSPF versão 2 (OSPFv2), sendo o 
OSPF versão 3 (OSPFv3) utilizado para o IPv6 (Doyle e Carroll, 2006).
Podemos citar algumas das principais características desse protocolo:
 • Não há limite no custo máximo de uma rota;
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22 Redes MPLS 
 • O OSPF pode efetuar o balanceamento de carga;
 • A convergência é mais rápida do que o RIP, já que as alterações de rotea-
mento são difundidas imediatamente e são calculadas em paralelo;
 • Tem suporte a VLSM (Variable Length Subnet Mask), ou máscara de sub-
-redes de tamanho variável, técnica que permite a divisão de sub-redes 
em sub-redes, com o objetivo de reduzir a perda de endereços IPs.
O protocolo OSPF envia anúncios sobre o estado da conexão a todos os 
outros roteadores em uma mesma área hierárquica e usa o algoritmo SPF para 
calcular o caminho mais curto para cada nó. O cálculo do OSPF seleciona o ca-
minho de menor custo para uma rede, da origem ao destino, usando apenas os 
enlaces ativos. 
O roteamento por estado de enlace apresenta um problema totalmente 
diferente dos protocolos de roteamento por vetor distância e vetor caminho. 
No protocolo de roteamento por estado de enlace, cada roteador possui uma 
visão completa da rede, fornecida pelas informações de todos os roteadores 
na rede, mas os roteadores precisam construir uma tabela de roteamento “do 
zero”, usando apenas a informação do caminho mais curto. Não é uma exigên-
cia que todos os roteadores usem o mesmo mecanismo para calcular os cami-
nhos mais curtos, porque todos eles chegam em resultados coerentes. Apesar 
disso, essa coerência é tão importante que os dois principais protocolos de 
roteamento por estado de enlace, o OSPF e o IS-IS, exigem o uso do algoritmo 
Shortest Path First. 
O algoritmo de Dijkstra (como também é conhecido o algoritmo SPF) é um 
modo relativamente eficaz e simples de criar uma tabela de roteamento a partir 
de um conjunto de informações de estado de enlace. Um ponto importante é que 
o algoritmo deve preencher totalmente a tabela de roteamento de uma só vez, 
calculando os caminhos mais curtos para todos os destinos. A partir de um nó 
específico, cada roteador vizinho é acrescentado a uma lista de candidatos, que 
é ordenada por custos (métricas) dos enlaces até os vizinhos, com o enlace de 
menor custo em primeiro lugar.
Em muitos backbones, há a necessidade de fazer cálculos de SPF que tam-
bém consideram outros atributos do tráfego nos enlaces disponíveis. Essas outras 
considerações oferecem restrições ao algoritmo SPF, transformando-o em cálculo 
de CSPF (Constrained Shortest Path First). 
No SPF é valido usar diferentes caminhos para o destino contendo o mes-
mo custo. Esse roteamento é chamado de ECMP (Equal-Cost Multi-Path), que é 
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22 Redes MPLS Conceitos Fundamentais 23
uma boa solução quando se trata de protocolos de roteamento por estado de en-
lace. Como exemplo, em um backbone de uma operadora de telecomunicações, 
pode-se decidir oferecer um balanceamento de carga de tráfego entre diferentes 
enlaces de diferentes velocidades usando um recurso de roteamento ECMP, cujo 
objetivo é fazer balanceamento de carga do tráfego entre diferentes caminhos de 
forma a melhor distribuir o tráfego pela rede.
1.4.2 – O protocolo IS-IS 
O protocolo IS-IS foi concebido pela ISO (International Organization for 
Standardization) e, portanto, pode ser mapeado diretamente ao modelo OSI 
(Open Systems Interconnection). De acordo com (Martey e Sturgess, 2002), o pro-
tocolo IS-IS tem maior popularidade na Internet que na arquitetura OSI. Trata-se 
de um protocolo que faz roteamento por estado de enlace, tendo suporte ao ba-
lanceamento de carga e a VLSM, sendo um protocolo para atuação intradomínio 
(dentro de um mesmo sistema autônomo). 
Embora tenha sido projetado para roteamento ISO, ele foi adaptado para 
uso em ambientes IPs, daí a origem do termo Integrated IS-IS, muito utilizado atual-
mente para se referir ao uso desse protocolo nas redes IPs. 
Existem diversas semelhanças entre o protocolo IS-IS com o protocolo 
OSPF, das quais podemos destacar:
 • ambos são protocolos de roteamento que fazem uso do algoritmo de es-
tado de enlace;
 • aceitam VLSM;
 • possuem tipos específicos de roteadores definidos em diferentes partes 
da rede;
 • seguem uma hierarquia, portanto são hierárquicos;• podem fazer balanceamento de carga;
 • ambos possuem capacidades de autenticação.
Existem também algumas diferenças entre os dois protocolos, das quais 
poderíamos citar a forma como ambos manipulam pacotes de “Hello”, que são 
utilizados para formação das adjacências entre os vizinhos, já que no OSPF ape-
nas um tipo de “Hello” é definido, e em redes IS-IS os roteadores são capazes de 
enviar dois tipos distintos de pacotes “Hello”: Nível 1 e Nível 2. Outra diferença é 
com relação aos tipos de roteadores que são utilizados por esses protocolos, pois, 
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24 Redes MPLS 
apenas por possuírem nomenclaturas diferentes, pode haver o mapeamento en-
tre eles, devido às suas funcionalidades (Doyle e Carroll, 2006).
1.4.3 – O protocolo BGP 
O BGP é um protocolo utilizado para comunicação inter-AS, ou seja, para 
comunicação entre sistemas autônomos, também denominado de EGP (Exterior 
Gateway Protocol). Na Figura 1.11 podemos perceber a atuação desse protocolo 
na interligação entre os sistemas autônomos 65000, 65500, 65250 e 65520, os 
quais têm influência direta na determinação do caminho que será utilizado pelo 
BGP, já que o BGP toma decisão de roteamento com base no caminho percorrido 
entre os ASs, chamado de protocolo de vetor caminho.
Seu principal objetivo é fornecer um sistema de roteamento entre domínios 
que garanta a troca, livre de loops, das informações de roteamento entre os sistemas 
autônomos. A divulgação das informações de roteamento BGP é feita entre roteado-
res que estabelecem uma relação de vizinhança, o que chamamos de peers (pares). 
Para que tal estabelecimento ocorra é necessário que dois roteadores tenham cone-
xão direta entre eles ou que algum protocolo IGP trate de garantir a alcançabilidade.
Para garantir a alcançabilidade e a confiabilidade entre todas as redes da 
Internet faz-se necessário que seja utilizada uma forma confiável de troca de in-
formações deste protocolo. Para tanto, o BGP faz uso do protocolo TCP (porta 
179) para o transporte das informações de roteamento entre dois roteadores que 
trocam informações deste protocolo. 
 Figura 1.11 – O protocolo BGP – utilizado entre AS da Internet
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24 Redes MPLS 
CAPÍTULO 2. A Arquitetura IP sobre MPLS
Para entendimento da tecnologia MPLS, é necessário que tenhamos em 
mente alguns conceitos fundamentais. Este capítulo é dedicado à discussão so-
bre os aspectos ligados à tecnologia MPLS. Descreveremos o surgimento da tec-
nologia, a diferença entre o roteamento convencional e baseado em rótulos, o 
formato do cabeçalho MPLS, a estrutura do MPLS, detalhando o plano de con-
trole e encaminhamento, e os principais componentes da sua arquitetura. Para 
concluir, exibimos como se dá o funcionamento da tecnologia, suas vantagens e 
desvantagens.
2.1 – Surgimento da tecnologia
Na segunda metade da década de 1990, a tecnologia ATM, embora ainda 
com preço elevado e protocolo complexo em planos e camadas (Tanenbaum, 
2011), já era a tecnologia dominante para a construção de backbones. Ao mesmo 
tempo, já se sabia que a pilha de protocolos TCP/IP era um padrão de fato no 
mundo, e que todas as tecnologias que fossem desenvolvidas a partir de então 
deveriam ser compatíveis com esses protocolos. No entanto, a natureza da tecno-
logia ATM, com células de tamanho fixo e qualidade de serviço intrínseca, difere 
totalmente da natureza do protocolo IP.
O mapeamento de pacotes IPs no ATM é uma tarefa complexa, já que os 
processos de segmentação em pequenas células e a remontagem dos pacotes 
acarretam desperdício de banda passante, acrescentando informações adicionais 
e exigindo mais processamento dos roteadores. Desse modo, a união desses dois 
mundos nunca permitiu uma utilização plena e harmônica das duas tecnologias.
Nessa mesma década (1990) surgiram pesquisas que levaram a uma que-
bra total de paradigma e foram inicialmente chamadas de “ comutação IP”. Alguns 
fabricantes entendiam que pacotes IPs não precisavam ser roteados nos núcleos 
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26 Redes MPLS 
da rede e que era possível adquirir a qualidade de serviço de redes ATM por meio 
da comutação de pacotes IPs. Tal comutação seria realizada por rótulos adiciona-
dos a cada pacote.
Algumas empresas começaram a desenvolver tecnologias baseadas na uti-
lização de rótulos. Porém, devido à incapacidade de interação entre essas tecno-
logias desenvolvidas, das quais podemos citar: IP Switching (Ipsilon) (Newman et 
al, 1996), CSR – Cell Switched Router (Toshiba), Tag Switching Architecture (Cisco) 
(Rekhter et al, 1997), ARIS – Aggregate Route-based IP Switching (IBM), SITA – 
Switching IP Through ATM (Telecom Finland) e IP Navigator (Ascend) (Davie e 
Rekhter, 2000), a IETF (Internet Engineering Task Force) criou, em dezembro de 
1996, um grupo de trabalho visando à padronização dessas tecnologias.
Assim, o MPLS é uma tecnologia desenvolvida no âmbito do IETF (Lucek 
e Minei, 2005), inicialmente como uma tentativa de padronizar a comutação de 
pacotes baseada na troca de rótulos e, com isso, melhorar a eficiência de fluxos 
de tráfegos através da rede, modificando um paradigma fundamental até então 
existente nas redes IPs com a inserção de um rótulo ao datagrama, propiciando 
assim a comutação IP.
2.2 – Roteamento convencional x baseado em rótulos
A tecnologia IP deverá continuar sendo a principal ferramenta adotada por 
provedores de serviços. Tal tecnologia, aliada ao MPLS e à possibilidade de unifi-
car as comunicações de voz, vídeo e dados, proporciona benefícios econômicos e 
tecnológicos para as operadoras.
Por padrão, o protocolo IP possui como base para encaminhamento de pa-
cotes a análise do endereço IP de destino existente no cabeçalho do pacote da 
camada de rede. “Este processo também é tradicionalmente chamado de hop-by-
-hop packet forward” (Pepelnjak e Guichard, 2000).
Principalmente devido ao crescimento mundial da Internet (Harnedy, 
2002), a demanda de tráfego requerida pelos provedores de serviços (ISPs) au-
mentou bastante. Para suportar esse crescimento, os ISPs precisam de roteadores 
de alto desempenho, pois, além da crescente demanda por banda, eles precisam 
lidar com o crescente número de nós na rede e, consequentemente, com um au-
mento nas tabelas de roteamento.
O processo de roteamento efetuado pelo elemento roteador é complexo 
e suporta vários protocolos e tipos de interfaces. Os switches (comutadores) são 
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26 Redes MPLS A Arquitetura IP sobre MPLS 27
mais simples, fazendo com que a sua relação custo/desempenho seja melhor do 
que a dos roteadores.
De acordo com a referência (Pepelnjak e Guichard, 2000), os switches ofe-
recem um desempenho muito superior na comutação de células ou segmentos 
que os roteadores para encaminhamento de pacotes. Isso se deve ao fato de que 
o tipo das informações a serem analisadas pelos switches é basicamente mais sim-
ples, tornando o processo de encaminhamento dos segmentos muito mais rápi-
do, fato esse que levou a maior parte dos backbones IPs a serem implementados 
utilizando uma rede ATM em seu núcleo, de acordo com a Figura 2.1.
O surgimento de uma nova tecnologia normalmente dar-se-á porque a 
tecnologia atual não atende às necessidades requeridas, podendo ser funcionais 
ou por desempenho. O MPLS surgiu como uma tecnologia que oferece algumas 
funcionalidades não existentes em redes IPs convencionais.
O MPLS é uma tecnologia aberta que foi apresentada inicialmente como 
uma solução que possibilitava melhorar o desempenho das redes IPs na função 
de encaminhamento de pacotes IPs, combinando o processo de roteamento de 
nível 3 com a comutação de nível 2 para realizar o encaminhamento de data-
gramas através de pequenos rótulos de tamanho fixo. Tais rótulos são números 
utilizados no protocolo MPLS e, atravésdestes, a decisão de qual interface enca-
minhar o datagrama é tomada (Rosen et al, 2001a).
Figura 2.1 – Backbone de uma rede ATM
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28 Redes MPLS 
Segundo Rosen (Rosen et al, 2001a), a comutação de rótulos multiprotoco-
los combina a funcionalidade dos protocolos de roteamento da camada de rede e 
a comutação por rótulos, além de fornecer benefícios significativos às redes com 
IP e ATM, ou uma combinação de outras tecnologias no nível da camada de rede. 
Portanto, em uma arquitetura IP sobre MPLS, as informações necessárias para o 
encaminhamento são obtidas do cabeçalho MPLS (32 bits), que é bem menor e 
menos complexo que o cabeçalho IP (20 bytes), com isso contribuindo para que 
os equipamentos de menor poder de processamento e armazenamento tenham 
desempenho melhor nesse tipo de arquitetura em relação a outras arquiteturas.
Outra vantagem significativa da arquitetura IP sobre MPLS que podemos 
destacar diz respeito ao encaminhamento de datagramas ao longo de um cami-
nho. Em redes IPs convencionais, todos os roteadores da topologia precisam saber a 
melhor rota em sua tabela de roteamento para encaminhar o pacote ao seu destino 
pelo melhor caminho possível. Já o protocolo MPLS trabalha com encaminhamen-
to dos pacotes baseado em rótulos, pois os roteadores de núcleo, conhecidos como 
P (Provider), não têm acesso ao endereço IP de destino do pacote; assim, não há 
inteligência de roteamento nesses roteadores de núcleo, e sim o encaminhamento 
local, de uma interface para outra, tomando como base os valores dos rótulos dos 
pacotes, ou seja, fazendo um processo apenas de comutação de rótulos.
A Tabela 2.1 mostra uma comparação entre a arquitetura IP convencional e 
a arquitetura IP baseada em rótulos:
Tabela 2.1 – Arquitetura IP convencional e arquitetura IP baseada em rótulos
Tipos de roteamento IP
Convencional Baseado em rótulos
Análise de todo 
cabeçalho IP
Verificação dos pacotes a 
cada salto em todo caminho 
na rede.
Verificação dos pacotes apenas uma 
vez no ingresso do caminho virtual.
Suporte para 
dados Unicast e 
Multicast
Necessita de roteamento 
especial para Multicast 
e algoritmos de 
encaminhamento.
Necessita de somente um algoritmo de 
encaminhamento.
Decisão de 
roteamento
Baseado no endereço de 
destino no cabeçalho do 
pacote IP.
Baseado em vários parâmetros: 
endereço de destino no cabeçalho IP, 
QoS, tipo de dados, etc.
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28 Redes MPLS A Arquitetura IP sobre MPLS 29
Hoje, porém, a tecnologia MPLS vem sendo considerada de grande impor-
tância, não só por oferecer um mecanismo rápido de encaminhamento de paco-
tes, mas também por oferecer novas potencialidades, as quais serão descritas no 
decorrer deste livro.
2.3 – O cabeçalho MPLS
O item mais importante para o MPLS é o rótulo (De Ghein, 2007). O rótulo 
é um identificador curto, de 4 bytes, e com significado local no roteador que é 
usado para identificar uma FEC (Forwarding Equivalent Class), isto é, um grupo de 
pacotes IPs que são enviados na mesma maneira, sobre o mesmo trajeto e com 
o mesmo tratamento de transmissão. Uma FEC pode corresponder a uma subnet 
do endereço IP de destino, mas pode igualmente corresponder a qualquer classe 
de tráfego que o roteador de borda considera significativo. Como exemplo, todo 
tráfego com o mesmo valor de “IP Precedence” pode constituir uma FEC.
O rótulo associa pacotes às respectivas conexões; é algo semelhante ao 
VPI/VCI (Virtual Path Identifier/Virtual Circuit Identifier) no ATM e DLCI no Frame 
Relay. Seu formato é apresentado na Figura 2.2 e, em seguida, é descrita a função 
de cada campo. Na Figura 2.3 podemos visualizar os campos do cabeçalho MPLS 
através de uma captura feita com o analisador Wireshark (Wireshark, 2012).
 • Label (Rótulo): contém o valor do rótulo MPLS. Como o tamanho é de 
20 bits, esse valor pode variar de 0 a (220 -1), ou 1.048.575. Existem alguns 
valores que são reservados ao protocolo e têm significados especiais 
(Rosen et al, 2001b).
 ○ 0 – IPv4 Explicit NULL Label: indica que o rótulo deve ser retirado, 
e, desse ponto em diante, o roteamento será feito com base no 
endereço de rede.
 ○ 1 – Router Alert Label: indica que o datagrama deve ser analisado 
pelo software local. O encaminhamento seguinte é definido pelo 
próximo rótulo da pilha MPLS.
 ○ 2 – IPv6 Explicit NULL Label: mesma funcionalidade do valor 0, 
mas aplicada ao protocolo IPv6.
Figura 2.2 – Cabeçalho MPLS
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 ○ 3 – Implicit NULL Label: valor utilizado pelos LSRs (Label Switch 
Routers) para a distribuição de rótulos (LDP – Label Distribution 
Protocol).
 ○ 4 a 15 – Reservados para definições futuras.
 ○ 16 a (220 -1) – Rótulos utilizáveis para roteamento.
 • EXP (Experimental Bits): este campo é composto por três bits e são uti-
lizados para alterar os algoritmos de enfileiramento (queuing) e descar-
te; dessa forma é possível dar prioridade a determinados pacotes. Usado 
atualmente por classes de serviços (CoS).
 • BoS (Bottom of Stack): formado por apenas um bit, este campo permite 
a criação de uma pilha hierárquica de rótulos. Indica se o cabeçalho ao 
qual o pacote pertence é o último da pilha MPLS. Todos os cabeçalhos 
MPLS devem ter esse bit em 0, e através desse campo um roteador de 
saída tem condições de decidir se o próximo encaminhamento será ba-
seado em MPLS ou IP.
 • TTL (Time To Live): este campo é formado por 8 bits e funciona de manei-
ra semelhante ao TTL do protocolo IP. Ele especifica um limite de quan-
tos saltos o pacote pode atravessar. Quando um datagrama entra em um 
roteador de borda MPLS, o valor inicial do TTL no cabeçalho MPLS deve 
ser igual ao valor do TTL do cabeçalho IP e decrementado de 1 em cada 
roteador. Na saída do caminho, o roteador deve copiar o valor do TTL do 
cabeçalho MPLS para o TTL do cabeçalho IP. 
Figura 2.3 – Campos do cabeçalho MPLS – captura via Wireshark
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30 Redes MPLS A Arquitetura IP sobre MPLS 31
Um cabeçalho MPLS pode ser encapsulado em diversos protocolos de nível 
2 e pode encapsular qualquer protocolo de nível 3 (Rosen et al, 2001a).
Alguns desses protocolos possuem campos que podem ser utilizados para 
transportar o rótulo MPLS. Como exemplo poderíamos citar os campos VPI e VCI 
do cabeçalho ATM. Em protocolos que não possuem esses campos, tais como 
Ethernet e PPP (Point-to-Point Protocol), o cabeçalho MPLS é inserido entre os ca-
beçalhos de nível 2 e nível 3. A Figura 2.4 ilustra três exemplos de inserção do 
protocolo MPLS em uma arquitetura de rede. 
(A)
(B)
(C)
Figura 2.4 – Cabeçalho MPLS em diferentes protocolos da camada
A Figura 2.4(A) exibe uso do MPLS em redes ATM. Nesse caso, o valor do 
rótulo desse cabeçalho é armazenado nos campos VPI/VCI, e o valor do rótulo 
desse cabeçalho MPLS deve ser zero e ignorado pelos roteadores durante a trans-
missão, sendo considerado apenas o valor do VPI/VCI. Os valores EXP, BoS e TTL 
devem ser obtidos no primeiro cabeçalho da pilha MPLS. Já nos casos em que 
não há um campo específico para o valor do rótulo, o cabeçalho MPLS deve ser 
inserido entre os cabeçalhos das camadas 2 e 3; como exemplo, temos o Ethernet 
(Figura 2.4(B)) e PPP (Figura 2.4(C)).
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32 Redes MPLS 
No transporte de datagramas rotulados pelo MPLS, o protocolo PPP atribui 
o valor hexadecimal 0281 ao campo “protocolo” no seu cabeçalho, enquanto que, 
no Ethernet, o campo “tipo” pode receber o valor hexadecimal 8847. A Tabela 2.2 
exibe o nome do protocolo identificador no cabeçalho de camada 2 e valores 
para os diferentes tipos de encapsulamento de camada 2.
Tabela 2.2 – Valores do protocolo identificador MPLS para tipos de encapsulamento de camada 2
Tipo de encapsulamento de 
camada 2

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