End-to-end QoS es obtenido de la unión de edge-to-edge QoS suministrado por cada dominio por donde...
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End-to-end QoS es obtenido de la unión deedge-to-edge QoS suministrado por cada dominio por donde viaja el datagrama.
End-to-end QoS depende de las característicasde QoS de los saltos individuales a lo
largo de cualquier ruta dada.
End-to-end QoS depende de las característicasde QoS de los saltos individuales a lo
largo de cualquier ruta dada.
La Internet actual, tipo best effort,usa un modelo de buffer FIFO.
Los buffer (o colas) introducen latencia y pérdidas de paquetes.
La creciente variedad de usuarios con diversos requerimientos, obliga la necesidad de demandarun nivel de servicio a la red.
Las demandas están relacionadas a requerimientos tecnológicos:
Per-hop QoS: Nuevas arquitecturas de los nodos.
Enrutamiento e Ingeniería de Tráfico: Una adecuadadistribución de tráfico puede reducir la carga en la red.
Señalización: Controlar per-hop QoS y definir una adecuada distribución de tráfico es difícil si la red no esmanejable. El usuario debe especificar end-to-end QoS.
QoS depende tanto de los routers a lo largo del trayecto como la QoS de cada una
de las tecnología de enlace.
QoS depende tanto de los routers a lo largo del trayecto como la QoS de cada una
de las tecnología de enlace.
Para soportar end-to-end QoS, es necesarioconocer el comportamiento
dinámico de la red.
Para soportar end-to-end QoS, es necesarioconocer el comportamiento
dinámico de la red.
JitterJitter LatenciaLatencia Pérdida depaquetes
Pérdida depaquetes
100Mbps
100Mbps
100Mbps
155Mbps
Congestión
Delay
Buffer
End-to-end latencia
Delay del enlace
Delay del procesa-miento
Predecible
No predecible
Pérdida de paquetes
DestinoDestino RutaRuta
200.15.16.0200.15.16.0 Directo Directo
200.1.2.0200.1.2.0 200.15.16.3200.15.16.3
Defecto Defecto 200.15.16.4200.15.16.4
Host AHost A
DestinoDestino RutaRuta
200.15.16.0200.15.16.0 Directo Directo
201.8.9.0201.8.9.0 DirectoDirecto
200.1.2.0200.1.2.0 200.15.16.3200.15.16.3
Router 2Router 2
201.10.11.0201.10.11.0 201.8.9.8201.8.9.8
200.1.2.1
200.15.16.3
200.15.16.4201.8.9.4
201.8.9.8
200.15.16.30
201.10.11.3
201.10.11.20
DestinoDestino RutaRuta
201.8.9.0201.8.9.0 Directo Directo
201.10.11.0201.10.11.0 DirectoDirecto
200.1.2.0200.1.2.0 201.8.9.4201.8.9.4
Router 3Router 3
200.15.16.0200.15.16.0 201.8.9.4201.8.9.4
DestinoDestino RutaRuta
200.1.2.0200.1.2.0 Directo Directo
200.15.16.0200.15.16.0 DirectoDirecto
201.8.9.0201.8.9.0 200.15.16.4200.15.16.4
Router 1Router 1
201.10.11.0201.10.11.0 200.15.16.4200.15.16.4
Red 1200.1.2.0
Red 2200.15.16.0
Red 3201.8.9.0
Red 4201.10.11.0
Host BHost B
Host B Datos
Host B Datos Host B Datos
Host B Datos
Host B Datos
Host B Datos
Todoes por
Software
Basado en elanálisis de lacabecera del
paquete y del resultado deejecutar un
algoritmo deenrutamiento.
Basado en elanálisis de lacabecera del
paquete y del resultado deejecutar un
algoritmo deenrutamiento.
En cada nodo
se repite
el cálcul
o
Camino más corto en Internet
Camino más corto en Internet
Camino más corto
en MPLS
Camino más corto en MPLS C
amin
o m
ás c
ort
o
en M
PL
S
MPLS busca el camino más OPTIMO:Traffic Engineering-TE
MPLS busca el camino más OPTIMO:Traffic Engineering-TE
Internet está imposibilitado en ofrecer diferentes niveles de servicios para las diferentes aplicaciones.
Crecimiento exponencial de los usuarios y delvolumen de tráfico agrega más complejidad.
Es necesario introducir cambios tecnológicosfundamentales en la Internet.
Plataforma de enrutamiento basado en software.
Es una arquitectura especificada por la IETF.
Especifica mecanismos para gestionar los flujos de tráfico de diversa granularidad.Mantiene independiente los protocolos de la capa 2 y 3
Utiliza los protocolos de reserva de recursos RSVP y de enrutamiento OSPF.
MPLS realiza lo siguiente:
Representa la convergencia de la técnica deenvío orientado a conexión y de los protocolosde enrutamiento de Internet.
MPLS no reemplaza el enrutamiento IP
Es una solución para los problemas de:Velocidad
Escalabilidad
Gestión de QoS: La etiqueta simplifica la clasificación para determinar el siguiente salto.
Ingeniería de Tráfico
MPLS forwarding es definido para un rango detecnología de capa de enlace de red (link-layer)
ATM Frame Relay (FR)Paquetes sobre SONET/SDH o Ethernet
La arquitectura MPLS está especificada en laRFC 3031:“Multiprotocol Label Switching Architecture”(Enero de 2001)
No trata MPLS sobre escenarios multicastRFC 3032: “MPLS Label Stack Encoding”
RFC 3034: “Use of Label Switching on Frame Relay Networks Specification”
RFC 3035: “MPLS using LDP and ATM VC Switching”
RFC 3036: “LDP Specification”
RFC 3063: “MPLS Loop Prevention Mechanism”(Febrero de 2001)
Al 27 de Junio de 2001 existen 27 draft:http://www.ietf.org/ids.by.wg/mpls.html
Draft “RSVP-TE: Extensions to RSVP for LSP Tunnels”: draft-ietf-mpls-rsvp-lsp-tunnel-08.txt
Draft “Constraint-Based LSP Setup using LDP”draft-ietf-mpls-cr-ldp-05.txt
Draft “Framework for IP Multicast in MPLS”draft-ietf-mpls-multicast-05.txt
Datos IPCab. IP
Datos IPCab. IP
LSR Ingress LSR Egress
LSR LSR
LSR
20 Datos IPCab. IP
1
Datos I
P
Cab.
IP
12
Datos IP
Cab. IPDat
os IP
Cab. I
P
Datos IP
Cab. IP
7Datos IP
Cab. IP
43Datos IP
Cab.
IP
Las Etiquetas se asignan desde LSR Egress hacia LSR Ingress
CabeceraMPLS
CabeceraIP
DatosIP
En general, el formato exacto de una etiquetadepende de la tecnología de enlace de la capa 2.
EtiquetaMPLS
EXP S TTL
20bits 3bits 1bits 8bits
MPLS Shimheader
FEC o Clase Equivalente de envío (ForwardingEquivalence Class) es un conjunto de paquetesque se envían sobre un mismo camino o path,aun cuando sus destino finales sean diferentes.
En IP routing, dos paquetes tendrán un mismo FEC si tienen los mismos prefijos de red en susdirecciones de destino.
El inconveniente en IP es que en cada nodo sere-examina el paquete para asignar a un FEC.
En MPLS, sólo al ingresar un paquete a la red se le asigna un FEC. Luego ningún router lo hace.
Copyright Daniel Díaz A
DatosCab. IP
MPLS
Hace el análisis de la cabecera. Asigna etiqueta
Datos
Cab. IP
Etiq. A
Datos
Cab. IP
Etiq. B
Datos
Cab. IP
Etiq. C
DatosCab. IP
Todo es porHardware
Sólo se analiza la etiqueta
LSP
Sólo se analiza la etiqueta
Datos
Cab. IP
Datos
Cab. IP
Datos
Cab. IP
Dat
os
Cab.
IP
FEC
Un conjuntode paquetes se envían por un mismo camino-
LSP
El envío MPLS (MPLS Forwarding) es en basedel análisis de las etiquetas y su reemplazo.
La asignación de un paquete a un FEC esdeterminado por la información que contiene el paquete, incluso fuera de la cabecera de red.
En el convencional IP routing se analiza sólo lacabecera del paquete (cabecera IP) pero en cada nodo.
(1)
A un mismo paquete se puede asignar diferentesetiquetas por cada routers de ingreso a MPLS.
Permite especificar una ruta antes de que se envíe el paquete a la red: Traffic Engineering.
En MPLS, una etiqueta puede ser usada para representar la ruta.
La identidad de una ruta explícita no necesita sertransportado con el paquete.
(2)
Algunos routers analizan la cabecera de la capa de red para seleccionar el siguiente salto y para
determinar la preferencia o clase de servicio.
Algunos routers analizan la cabecera de la capa de red para seleccionar el siguiente salto y para
determinar la preferencia o clase de servicio.
MPLS facilita inferir la preferencia o clase de servicio desde la etiqueta.
MPLS facilita inferir la preferencia o clase de servicio desde la etiqueta.
EtiquetaEtiqueta RepresentaRepresentaFEC + Preferencia + Clase de Servicio.FEC + Preferencia + Clase de Servicio.
FEC.- Grupo de paquetes que son enviados enla misma maneraEtiqueta.- Identificador usado para identificarun FEC. Es de longitud fija: 20 bits.Label swap.- Intercambio de etiquetas.
Label Switching Route o LSR.- Nodo MPLS capaz de enviar paquetes nativos de nivel 3.Capa 3.- Capa en que IP y sus protocolos deenrutamiento opera la capa de enlace ó capa 2.sinónimo de Capa de red (Network Layer)
Label Stack.- Grupo ordenado de etiquetas.
Copyright Daniel Díaz A
Una etiqueta representa un FEC que es asignadoa un paquete: basado en la dirección destino.
Ru Rd
ACUERDOTodos los paquetes del FEC F
tendrán etiqueta L
Etiqueta L
Etiqueta de salida de Ru
Etiqueta de entrada de Rd
RepresentanFEC F
Etiqueta P
L tiene significado entre Ru y Rd
No siempre Rd sabe si Ru colocó la
etiqueta L.No son vecinos!!.
(1)
LSR LSR LSRLSR
(2)
Etiqueta L
Etiqueta L
FEC F1
FEC F2
LSR
LSRLSR
Ru1
Ru2
Rd
A no ser que conozca quien
colocó la etiqueta L:
Ru1 ó Ru2.
LSR LSR
Ru Rd
ACUERDOTodos los paquetes del FEC F
tendrán etiqueta L
Etiqueta L
Upstream LSR
Downstream LSR
Este proceso es conocido como LSP setup o Distribución de Etiquetas
LSRLSR LSR
Tablas de envío
{Interfaz de entrada, valor de la etiqueta} {Interfaz de salida, valor de la etiqueta}
En la Arquitectura MPLS, la decisión de asociaruna etiqueta particular L a un FEC F es realizado por el LSR DOWNSTREAM.
LSR LSR LSRLSR
Upstream Downstream
Asocia unaetiqueta La un FEC F
Distribuciónde etiquetas
Distribuciónde etiquetas
Distribuciónde etiquetas
La distribución estábasada en atributos.
Existe unrango deetiquetas
Es un grupo de procedimiento a través del cualun LSR informa a otro LSR la relaciónEtiqueta/FEC.
El protocolo de distribución de etiqueta tambiénabarca cualquier negociación entre dos LSR.
La Arquitectura MPLS NO ASUME un simple protocolo de distribución de etiquetas.
Algunos protocolos han sido extendidos:BGP-4. RSVP-TE.
Otros son protocolos nuevos:LDP. CR-LDP
Distribución de etiquetas bajo demanda downstream:
La Arquitectura MPLS permite a un LSR que requiera explícitamente una etiqueta relacionada conun FEC en particular.
Distribución de etiquetas no solicitada downstream:
La Arquitectura MPLS permite a un LSR distribuiruna etiqueta a otro LSR que no lo requiera explícitamente.
Ambas técnicas pueden ser usadasen una misma red y al mismo tiempo
Un paquete etiquetado transporta un númerode etiquetas.
Las etiquetas están organizadas en una pilaLast-In, First-Out (LIFO).
La utilidad de label stack se observa cuando seintroduce el concepto de Túnel MPLS y Jerarquía MPLS.
Label 1Label 2
Label m
..
..m
Primero ensalir
m = 0 ?
Cuando se requiere QoS borde a borde, sedebe tener en cuenta algunos requerimientos:
Cada uno de los distintos comportamiento de encolado y planificación pueder codificarse comoun nuevo FEC, ignorando el campo EXP. El campo EXP codifica hasta 08 comportamientos deencolado y planificación, para el mismo FEC (LSP). El campo EXP codifica hasta 08 comportamientos deencolado y planificación, independiente del FEC (LSP).
(1)
EtiquetaMPLS
EXP S TTL
20bits 3bits 1bits 8bits
(2)
Siguientesalto
Policing/MarkingQueuing
Scheduling
Ignorado
Hasta 2 combinacionesde path y comportamientopor salto (PHB) posibles.
20
El PHB y niveles de preferencia de eliminaciónse asociado al LSP.La etiqueta MPLS determina el siguiente salto del paquete.
Clases de servicios diferentes requieren diferentes LSP.
QoS
EtiquetaMPLS
EXP S TTL
20bits 3bits 1bits 8bits
(3)
Siguientesalto
Policing/MarkingQueuing
Scheduling
QoS
EtiquetaMPLS
EXP S TTL
20bits 3bits 1bits 8bits
Siguientesalto
Policing/MarkingQueuing
Scheduling
QoS
8 permutaciones adicionalesde clase de servicio y niveles de preferencia de eliminación en un LSP particular.
8 permutaciones adicionales de clase de servicio y niveles de preferencia de eliminación independiente de un LSP.
LER LER
LSR LSR LSR
LSR LSR
Label SwitchingRouter
Label EdgeRouter
Forwarding Equivalence Class-FEC, paquetes que siguen el mismo camino yreciben igual tratamiento
Label SwitchingPath-LSP
Label InformationBase-LIB.
Cada LSR lo creapara especificar como se debe
enviar un paquete
LER LER
LSR LSR
LSR LSR
Paquete IP
Paquete IP
Paquete IP Etiquetac
1 2 3
•Analiza la cabecera IP.•Asigna una etiqueta a un FEC.•Envía el paquete hacia la apropiada interfaz de salida.
•Analiza la etiqueta del paquete presente en la interfaz de entrada en cada LSR.•Determina la interfaz de salida y asigna una nueva etiqueta (swap).•Envía el paquete hacia la apropiada interfaz de salida.
•Extrae la etiqueta del stack (operación pop).•Proceso de erutamiento de acuerdo a los proto- colos de enrutamiento de la capa 3
Entrada Salida
Paquete IP
Etiquetab
Paquete
IP
Etiqueta
a
1
LSR
1
Salida2
Puerto Etiqueta Puerto EtiquetaEntrada Entrada Salida Salida 1 a 1 b 1 h 2 j
LIB
Clasificadorde paquetes
Colas y planificación
Tabla deenvío
TablaLSP
Carga útil IP
Cabecera IP
Carga útil IP
Cabecera IP
Etiqueta MPLS
Etiquetado depaquetes
(a) LER de Ingreso
Puerto de salida, etiqueta colas y reglas de planificación
Carga útil IP
Cabecera IP
Carga útil IP
Cabecera IP
Etiqueta MPLS
Puertos desalida
Puertos deentrada
Etiqueta i
Carga útil IP
Cabecera IP
Etiqueta MPLS
Carga útil IP
Cabecera IP
Etiqueta MPLS
Carga útil IP
Cabecera IP
Etiqueta MPLS
ContextoMPLS
(b) LSR
Tabla deconmutación
LIB
Elimina-ción
Conmu-tador
Cola/Planif.
Siguiente salto, medidor.eliminación/marca, colay reglas de planificación
Etiqueta j
Traffic Engineering es el nuevo reto que debencumplir las nuevas redes para los futurosservicios.
Resource ReSerVation Protocol, RSVP.
Constraint-based Routed Label Distribution ProtocolCR-LDP.
Existen 02 protocolos de señalización para que MPLS soporte Traffic Engineering:
RSVP y CR-LDP operan de manera diferente y tienen sus defensores y detractores.
Backhoe fade
IP PacketLabel 1Label 2
OpticalTransport
MultiService
VoiceIP
Optical Transport
Optical Transport
LSPTrunk
Optical TransportQoS LSP
QoS LSP
Especifican la interconexión de PC en redes
LSR