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Cesar Antonio Romero Avila MPLSInstituto Politécnico Nacional ESIME Zacatenco

Instituto Politécnico Nacional

E.S.I.M.E.

Unidad Zacatenco

Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.

Seminario: Procesamiento de Señales Digitales

Romero Avila Cesar Antonio

Bol.98100273

TESINA: M.P.L.S.

7


INDICE PAGINA

INTRODUCCION..............................................................................................................................7

CAPITULO 11 OBJETIVO DEL MPLS.....................................................................................................9

1.1 Precio y Rendimiento..........................................................................................9

o 1.1.1 IP sobre ATM....................................................................................10

o 1.1.2 Escalabilidad.....................................................................................11

o 1.1.3 Velocidad y Retardo......................................................................12

o 1.1.4 Control de la Ruta..........................................................................12

1.2 Antecedentes Historicos.................................................................................13

CAPITULO 22 CONCEPTOS BÁSICOS...............................................................................................16

2.1 Red y sus Clasificaciones...............................................................................16

o 2.1.1 Clasificación según su Tamaño.............................................................16

o 2.1.2 Clasificación según su distribución Lógica.........................................17

2.2 Modelo OSI...............................................................................................................18

o 2.2.1 Capa 1 Física......................................................................................19

8


o 2.2.2 Capa 2 Enlace de datos................................................................19

o2.2.3 Capa 3 Red.........................................................................................19

o 2.2.4 Capa 4 Transporte..........................................................................19

o 2.2.5 Capa 5 Sesión....................................................................................19

o 2.2.6 Capa 6 Presentación......................................................................19

o 2.2.7 Capa 7 Aplicación...........................................................................19

2.3 Protocolo............................................................................................................................20

2.4 Datagrama IP..................................................................................................................20

o 2.4.1 Versión.................................................................................................21

o 2.4.2 HL...........................................................................................................21

o 2.4.3 Tipo de Servicio...............................................................................21

o 2.4.4 Longitud Total..................................................................................21

o 2.4.5 Identificador......................................................................................21

o2.4.6 Indicadores........................................................................................22

o2.4.7 Desplazamiento del Fragmento...............................................22

o 2.4.8 Tiempo de Vida...............................................................................22

o 2.4.9 Protocolo............................................................................................22

o 2.4.10 Suma de Comprobación............................................................22

o2.4.11 Dirección origen............................................................................23

o 2.4.12 Dirección Destino.........................................................................23

9


o 2.4.13 Opciones...........................................................................................23

o 2.4.14 Relleno...............................................................................................24

2.5 ATM ( Definición ).....................................................................................................25

2.6 MPLS ( Definición )...................................................................................................25

2.7 Conmutador (Switch)..............................................................................................26

2.8 Encaminador (Router).............................................................................................28

CAPITULO 33. IP / ATM…………………………………………………………..............................................30

3.1 ATM.......................................................................................................................................30

3.2 Estructura de la Celda ATM..............................................................................32

o 3.2.1 GFC........................................................................................................32

o 3.2.2 VPI.........................................................................................................32

o 3.2.3 PTI.......................……………………………………………………...32

o 3.2.4 CLP........................................................................................................32

o 3.2.5 HEC…………………….......................................................................33

3.3 Direcciones y Caminos Virtuales...................................................................34

10


3.4 Protocolo AAL...............................................................................................................35

3.5 IP sobre ATM ( IP/ATM).......................………………………………………..36

3.6 Convergencia IP / ATM........................................................................................40

o3.6.1 Cell Switching Router (CSR)………………………………….42

o 3.6.2 Conmutación IP (IP Switching)................................................42

o 3.6.3 Conmutación de Etiquetas (Tag Switching)......................43

o 3.6.4 ARIS (Agregate Route Based IP)………………………….…43

CAPITULO 44. CONMUTACIÓN DE ETIQUETAS...................................................................46

4.1 La clase de Equivalencia Funcional FEC..................................................47

o 4.1.1 Escalabilidad y Grado de Granulado....................................48

4.2 Funciones de Control y Reenvio.....................................................................49

4.3 Alternativas para el Transporte de la Etiqueta...................................50

4.4 La tabla de Encaminamiento.............................................................................51

4.5 Asociación de etiquetas a FEC´s.....................................................................52

o4.5.1 Asociación Local y Asociación Remota..........................52

o4.5.2 Asociación de Etiquetas Rio Abajo.........................................52

o 4.5.3 Asociación de Etiquetas Rio Arriba.......................................53

o 4.5.4 Asociación de Etiquetas Dirigidas a Control.....................53

4.6 Intercambio de Etiquetas: Label Swapping...........................................54

11


CAPITULO 55. ARQUITECTURA

MPLS......................................................................................56 5.1

Terminologia...................................................................................................................58

5.2 Tipos de Nodos.............................................................................................................58

5.3 Protocolos de Distribución de Etiquetas..................................................59

o 5.3.1 Distribución y Asignación de Etiquetas...............................60

5.4 Formato de las Etiquetas.......................................................................................61

5.5 La Pila de las Etiquetas...........................................................................................62

5.6 Caminos de Conmutación de Etiquetas (LSP): Reglas de Apilamiento...............................................................................................................................63

o5.6.1 Extracción en el Penúltimo Salto.............................................64

o 5.6.2 Ejemplo 1............................................................................................65

o 5.6.3 Ejemplo 2............................................................................................67

o 5.6.4 Ejemplo 3 LSP´s Jerárquicos......................................................67

5.7 Control de Etiquetas.................................................................................................69

o 5.7.1 Control Independiente.................................................................70

o 5.7.2 Control Ordenado..........................................................................71

5.8 Conmutadores ATM como LSR......................................................................72

o5.8.1 Interacción entre las Técnicas de Codificación.................73

12


o5.8.2 Valores Reservados de Etiquetas............................................73

5.9 Conponentes de un LSR........................................................................................74

o 5.9.1 Base de Información del Reenvio (FIB: Forwarding Information Base).......................................................................................74

o5.9.2 Modulo de Determinación de la Ruta...................................75

o 5.9.3 Modulo de Reenvio.......................................................................76

5.10 Intercambio de Etiquetas (Label Swapping)......................................76

5.11 Operación Global de MPLS..............................................................................77

5.12 Control de Bucles......................................................................................................78

5.13 Agregación.....................................................................................................................80

5.14 Selección de Ruta......................................................................................................82

o5.14.1 Encaminamiento Salto a Salto (Hop By Hop).................82

o5.14.2 Encaminamiento Explicito.......................................................82

5.15 Fusión de Etiquetas.................................................................................................82

o 5.15.1 LSR´s que No Pueden Fusionar Etiquetas........................83

o5.15.2 Procedimientos para que los Conmutadores ATM realicen la Fusión de Etiquetas.............................................................84

o 5.15.3 Fusón VC..........................................................................................84

o 5.15.4 Fusión VP con Codificación Multipunto SVP................85

5.16 Modulos de Retención de Etiquetas..........................................................85

o5.16.1 Modo Liberal de Retención de Etiquetas..........................85

o 5.16.2 Modo de Conservador de Retención de Etiquetas.......86

13


5.17 Espacio de Etiquetas..............................................................................................86

CAPITULO 66. PROTOCOLOS DE DISTRIBUCIÓN DE ETIQUETAS..................88

6.1 Protocolos de Estado Duro (Hard State) y Protocolos de Estado Blando (Soft State)..............................................................................................89

6.2 BGP.........................................................................................................................................90

o6.2.1 MPLS-BGP……………………………………………………….....91

o6.2.2 Ventajas de la utilización de MPLS-BGP.............................91

6.3 LDP….............................................................................................................................……93

o 6.3.1 Mensajes LDP...................................................................................94

o 6.3.2 FEC´s e Identificadores................................................................95

o 6.3.3 Indentificadores LDP....................................................................96

o 6.3.4 Sesión LDP.........................................................................................96

o6.3.5 Establecimiento y Mantenimiento de Sesiones LDP......98

6.4 Formato de Mensajes..............................................................................................100

o6.4.1 PDU LDP..........................................................................................100

o 6.4.2 Codificación TLV (Type-Legth-Value: Tipo-Longuitud-Valor)..............................................................................................................101

o 6.4.3 Codificación TLV para parámetros usados frecuentemente..........................................................................................101

14


6.5 Mensajes LDP...............................................................................................................103

o 6.5.1 Mensajes de Notificación..........................................................104

o 6.5.2 Mensajes HELLO..........................................................................105

o 6.5.3 Mensajes de Iniciación................................................................107

o 6.5.4 Mensajes de Mantenimiento....................................................107

o 6.5.5 Mensajes de Dirección................................................................108

o6.5.6 Mensajes de Asociación de Etiquetas..................................109

o6.5.7 Mensajes de Petición de Etiquetas........................................109

o6.5.8 Mensajes de Petición de Abandono de Etiquetas..........110

o6.5.9 Mensajes de Retiro de Etiquetas............................................111

o6.5.10 Mensajes de Liberación de Etiquetas................................112

6.6 RSVP....................................................................................................................................112

o6.6.1 Caracteristicas de RSVP.............................................................113

o6.6.2 Flujo de Datos.................................................................................114

o6.6.3 Mensajes RSVP...............................................................................115

o6.6.4 Funcionamiento.............................................................................117

6.7 RSVP-TE: Extensiones de RSVP para tuneles LSP.........................118

6.8 CR-LDP..............................................................................................................................120

15


CAPITULO 77. APLICACIONES DE MPLS.....................................................................................122

7.1 Ingenieria de Trafico...............................................................................................122

7.2 Clases de Servicio (CoS)......................................................................................123

7.3 Redes Privadas Virtuales (VPN´s)...............................................................125

o 7.3.1 Tunneling.........................................................................................126

CONCLUSIÓN..................................................................................................................................131

GLOSARIO...........................................................................................................................................132

BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................140

16


INTRODUCCION

La influencia de Internet en el mercado de las telecomunicaciones ha generado

una gran demanda de flexibilidad en los servicios proporcionados a la vez que un mayor

control sobre los costos. El objetivo del diseño de Internet no era el de utilizarla para dar

servicios de gran fiabilidad (como el telefónico en el que se necesita garantizar la calidad

de la transmisión). Es por eso que se necesitan crear mecanismos para suplir las

deficiencias del protocolo IP y garantizar la calidad de las comunicaciones

Estos hechos provocaron que a principio de los 90 se comenzaran a explorar

soluciones que contribuyesen a superar estas limitaciones. MPLS (Multiprotocol Label

Switching: conmutación de etiquetas multiprotocolo) es un estándar del IETF (Internet

Engineering Task Force) que surgió para unificar las diferentes soluciones que los

distintos fabricantes estaban proponiendo. Está basado en el uso de etiquetas que

identifican la ruta para encaminar los paquetes.

MPLS surgió de tecnologías similares existentes en la mitad de la década de los

90. Las más conocidas fueron la conmutación IP de Ipsilon, Cell Switching Router de

Toshiba, Conmutación de etiquetas de Cisco y ARIS (Aggregate Route-based IP

Switching) de IBM. Todas estas tecnologías se basan en la conmutación de etiquetas y

utilizan el paradigma de control del protocolo de Internet (direcciones IP y protocolos de

encaminamiento de Internet).

17


Los estándares MPLS ofrecen actualmente dos opciones para la distribución de

las etiquetas usadas para encaminar los paquetes. La primera de ellas, conocida como

RSVP, fue definida para reservar recursos de red para los flujos individuales con el fin de

garantizar la calidad de servicio del mismo. LDP es la segunda opción disponible

actualmente. Este protocolo ha sido definido expresamente por los expertos involucrados

en la especificación de los estándares MPLS en el IETF.

Las aplicaciones más importantes de MPLS son la ingeniería de tráfico y las redes

privadas virtuales (VPN).

18


OBJETIVO GENERAL

El objetivo de esta tesina es el conocimiento de la tecnología más usada para la

distribución de información en internet, M.P.L.S. (Multi Protocol Label Switching;

Conmutación de Etiquetas Multi Protocolo). Comprender su evolución a partir de IP/ATM,

su poderio en funcionamiento y sus principales aplicaciones en la actualidad.

19


1. OBJETIVO DEL MPLSEn este capitulo, se tratara de explicar el porque de la importancia del MPLS, y

cuales fueron los 4 principales inconvenientes que lograron despertar en los proveedores

de servicios de comunicaciones la estandarización de esta importante tecnología MPLS.

Utiliza eficazmente la separación de las funciones de control y reenvío en los

encaminadores

Debido al crecimiento continuo de Internet, cada vez se exigen mayores

prestaciones a los encaminadores, por lo que es imprescindible separar las funciones de

control y reenvío de estos. De esta forma se permitirá la evolución de una manera más

natural. Éste es el aspecto más importante de la conmutación de etiquetas (Label

Switching) : Permite separar las funciones de control y reenvío.

Esta idea no es nueva de MPLS. La separación de las funciones de control y

reenvío ya se utilizaba antes. Ejemplo de ello lo tenemos en la conmutación IP.

1.1 Precio y Rendimiento

MPLS permite conseguir la simplicidad del reenvío de las tecnologías de

conmutación de la capa 2 (enlace de datos) manteniendo la flexibilidad y escalabilidad del

encaminamiento de la capa 3 (capa de red). En general un encaminador es un dispositivo

de nivel 3 (reenvía paquetes IP) mientras que un conmutador es un dispositivo de nivel 2

(reenvía paquetes de nivel 2 ). Un conmutador es más simple que un encaminador y

20


soporta un número más limitado de protocolos y características. El algoritmo de reenvío

de un conmutador es mucho más simple que el de un encaminador. El precio de un

encaminador es mayor que el de un conmutador, pero éste suele ser más rápido que

aquel. Esto es debido a que básicamente lo único que hace un conmutador es reenviar

paquetes. Gracias a la conmutación de etiquetas se tienen dispositivos con características

de precio/rendimiento de un conmutador, pero con la funcionalidad de un encaminador.

Figura 1.1 Unión de funciones de conmutación y encaminamiento

1.1.1 IP sobre ATM.- Otra de las motivaciones de MPLS es la integración

de IP sobre ATM. Muchas partes de la Internet de hoy día están construidas sobre

conmutadores ATM rodeados de encaminadores relativamente lentos. Este tipo de redes

se dice que usan el modelo superpuesto, esto es, una red IP superpuesta en una red

ATM. Tendremos inteligencia IP externa, esto es, la red ATM permite una conectividad de

alta velocidad mientras que la red IP tendrá la inteligencia para reenviar datagramas IP.

Aunque tengamos sólo una infraestructura física, tenemos dos redes separadas que

funcionan de distinta forma, de distinta tecnología y concebidas para dos fines distintos.

Figura 1.2 Red IP sobre ATM

Todos los esquemas que usan la conmutación de etiquetas no tienen en cuenta el

modelo superpuesto, permitiendo que los protocolos de control IP corran directamente en

hardware ATM. Por tanto, los conmutadores ATM se vuelven encaminadores IP (Figura

1.3). Tendremos inteligencia IP en cada nodo. Este modelo se conoce como modelo

acoplado. Con él se reducen las adyacencias, que serían n(n-1)/2 en el caso del modelo

superpuesto (red totalmente mallada), siendo n el número de nodos.

21


Figura 1.3 Conmutadores ATM como encaminadores IP

1.1.2 Escalabilidad.-Otro de los problemas del modelo superpuesto consiste en

que tenemos una red completamente mallada: todos los encaminadores están conectados

entre sí. Cada conmutador tendrá n-1 vecinos (siendo n el número total de

conmutadores). El hecho de que haya conmutadores entre los encaminadores no hace

que no sigan apareciendo directamente conectados en el nivel de red (los conmutadores

son invisibles en este nivel)

Si hubiera un cambio en la topología del núcleo de la red, la cantidad de

información de actualización de rutas que se deberían transmitir entre sí los

encaminadores sería muy elevada (Figura 1.4). Aumentando el número de

encaminadores, llegará un momento en que la cantidad de información transmitida será

tal que el rendimiento caerá exponencialmente.

Figura 1.4 Red IP sobre ATM con aumento de encaminadores

De nuevo, la solución al problema anterior la encontramos en la conmutación de

etiquetas (Figura 1.5). Como vimos antes, los encaminadores están acoplados a los

conmutadores por lo que tendremos menos vecinos y por tanto una alta escalabilidad.

22


Figura 1.5 Red IP sobre ATM con conmutación de etiquetas

1.1.3 Velocidad y retardo.- El reenvío (forwarding) tradicional basado en

software es demasiado lento para manejar las grandes cantidades de tráfico de Internet o

de las redes interconectadas. El tiempo de la búsqueda en las tablas de encaminamiento

es demasiado elevado aún teniendo en cuenta métodos de aceleración de la búsqueda.

Esto se traduce en pérdida de paquetes y conexiones, y por tanto en un bajo rendimiento.

La conmutación de etiquetas es más rápida. El motivo es simple: el valor de la

etiqueta que se pone en la cabecera de los paquetes es el que se usa para acceder a la

tabla de encaminamiento del encaminador (es el índice para acceder a la tabla). Esto

requiere un solo acceso a la tabla (cómo tenemos el índice, accedemos directamente).

Por tanto, el tiempo para transmitir un paquete es menor que con el encaminamiento

tradicional IP. Se reduce el retardo y el tiempo de respuesta.

1.1.4 Control de la ruta.- En la mayoría de las redes interconectadas, el

encaminamiento se realiza basándose en la dirección de destino IP. El encaminamiento

basado en el destino no siempre es eficiente. Veamos un ejemplo, en la figura 1.6:

23


Figura 1.6 Encaminamiento con dirección destino IP

El encaminador 3 recibe paquetes de los encaminadores 1 y 2. Cuando el

encaminador 3 recibe paquetes con la dirección destino del 6, puede encaminar los

paquetes tanto por el encaminador 4 como por el 5. Normalmente no tiene en cuenta

ningún otro factor.

La conmutación de etiquetas permite controlar las rutas. Por ejemplo, un paquete

etiquetado que proviene del encaminador 2 y cuyo destino es el encaminador 6 se

encamina a través del encaminador 4. El resto de paquetes se encaminan a través del

encaminador 5.

Por tanto, la conmutación de etiquetas permite emplear nuevas funcionalidades de

encaminamiento. Esto permite dar a distintas clases de tráfico distintos niveles de

servicio. De esta forma usamos la conmutación de etiquetas para conseguir que la red se

adapte a las necesidades de las clases de tráfico, un concepto que se denomina

ingeniería de tráfico.

1.2 Antecedentes Históricos

ATM tiene su origen en redes ISBN (broadband ISDN) definida por la

CCITT.

24


La estandarización de ATM es un proceso que se inicia desde la década de

los 80.

En 1989 la ITU adopta el formato de celdas de 53B.

En 1991 se constituye el ATM Forum

En 1992 se entrega la primera especificación

Se generan un número importante de RFC: 1483 y el 1577 (ATM ARP).

En 1994 Toshiba desarrolla y presenta al IETF el método Cell Switching

Router (CSR).

Un nuevo protocolo, denominado Flow Attribute Notification Protocol

(FANP), es el responsable de identificar los VCs (circuitos virtuales) entre

los nodos CSR.

Entre 1995-97 Las redes IP sobre ATM ofrecían entonces una buena

solución al problema de crecimiento explosivo de la Internet que generaba

un déficit de ancho de banda.

El problema surge al establecer circuitos virtuales entre diferentes LIS, ya

que es necesario pasar por un encaminador IP

Surge el grupo del IETF ROLC (Routing Over Large Clouds) para resolver

el problema anterior.

Se define el protocolo NHRP (Next Hop Resolution Protocol, Protocolo de

resolución del siguiente salto) para resolver el problema del salto a través

del encaminador que conecta ambas LIS´s.

La arquitectura MPOA, Multiprotocol Over ATM (Multiprotocolo a través de

ATM), del ATM Forum, contempla la integración de IP con ATM mediante

emulación de LAN versión 2 y NHRP.

El modelo IP/ATM, presenta ventajas evidentes en la integración de los

niveles 2 y 3 del las capas del modelo OSI, pero lo hace de modo

discontinuo, a base de mantener dos redes separadas.

Entre 1997-1998 Varios fabricantes desarrollan técnicas para realizar la

integración de niveles de forma efectiva.

La conmutación IP (IP Switching) fue desarrollada por Ipsilon

(posteriormente adquirida por Nokia) y lanzada al mercado a comienzos del

año 1996.

Lanza Cisco su conmutación de etiquetas (Tag Switching)

25


IBM crea ARIS (Agregate Route-Based IP Switching), que conceptualmente

es similar a la solución de Cisco.

El problema principal que presentaban las diversas soluciones de

conmutación multinivel era la falta de interoperatividad entre productos

privados de diferentes fabricantes. Además de ello, la mayoría de esas

soluciones necesitaban ATM como transporte, pues no podían operar

sobre infraestructuras de transmisión mixtas (Frame Relay, PPP,

SONET/SDH y LANs).

En 1997 se crea el Grupo de Trabajo de MPLS que se estableció en el

IETF (Internet Engineering Task Force, en español Grupo de Trabajo en

Ingeniería de Internet), organización internacional abierta de normalización,

que tiene como objetivos el contribuir a la ingeniería de internet, se propuso

como objetivo la adopción de un estándar unificado e interoperativo.

Los objetivos establecidos por ese grupo en la elaboración del estándar

eran:

MPLS debía funcionar sobre cualquier tecnología de transporte, no

sólo ATM

MPLS debía soportar el envío de paquetes tanto unicast como

multicast

MPLS debía ser compatible con el Modelo de Servicios Integrados del

IETF, incluyendo el protocolo RSVP

MPLS debía permitir el crecimiento constante de la Internet

Así es como la IETF define en el RFC3031, dichos estándares del MPLS.

CONCLUSIÓN

En el anterior capitulo se pudo observar el objetivo principal del

nacimiento del MPLS, a continuación se tratara de explicar los principales conceptos

basicos para un mejor entendimiento.

26


2. CONCEPTOS BASICOS

Empezaremos por definir los conceptos básicos que intervienen en el

funcionamiento de la tecnología MPLS, para tener un enfoque mas completo de su

funcionamiento y todo lo que interviene para llegar a la implementación en redes de datos.

2.1 Red y sus Clasificaciones

Una red es un sistema de transmisión de datos que permite el intercambio de

información entre ordenadores. Si bien esta definición es demasiado general, nos sirve

como punto de partida. La información que pueden intercambiar los ordenadores de una

red puede ser de lo más variada: correos electrónicos, vídeos, imágenes, música en

formato MP3, registros de una base de datos, páginas web, etc. La transmisión de estos

datos se produce a través de un medio de transmisión o combinación de distintos medios:

cables de fibra óptica, tecnología inalámbrica, enlaces vía satélite.

2.1.1 Clasificación según su tamaño: LAN, MAN y WAN.- Las redes LAN (Local

Área Network, redes de área local). Son las redes que todos conocemos, es decir,

aquellas que se utilizan en nuestra empresa. Son redes pequeñas, entendiendo como

pequeñas las redes de una oficina, de un edificio… Debido a sus limitadas dimensiones,

son redes muy rápidas en las cuales cada estación se puede comunicar con el resto.

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Las redes WAN (Wide Area Network, redes de área extensa). Son redes punto a

punto que interconectan países y continentes. Por ejemplo, un cable submarino entre

Europa y América, o bien una red troncal de fibra óptica para interconectar dos países. Al

tener que recorrer una gran distancia sus velocidades son menores que en las LAN

aunque son capaces de transportar una mayor cantidad de datos.

Las redes MAN (Metropolitan Area Network, redes de área metropolitana). Un

ejemplo es la red utilizada en una pequeña población, para interconectar todos sus

comercios, hogares y administraciones públicas.

2.1.2 Clasificación según su distribución lógica.- Todos los ordenadores tienen

un lado cliente y otro servidor: una máquina puede ser servidora de un determinado

servicio pero cliente de otro servicio.

Servidor. Máquina que ofrece información o servicios al resto de los

puestos de la red. La clase de información o servicios que ofrezca determina el

tipo de servidor que es: servidor de impresión, de archivos, de páginas web, de

correo, de usuarios, de IRC (charlas en Internet), de base de datos...

Cliente. Máquina que accede a la información de los servidores o

utiliza sus servicios. Ejemplos: Cada vez que estamos viendo una página web

(almacenada en un servidor remoto) nos estamos comportando como clientes.

También seremos clientes si utilizamos el servicio de impresión de un ordenador

remoto en la red (el servidor que tiene la impresora conectada).

Dependiendo de si existe una función predominante o no para cada puesto de la

red, las redes se clasifican en:

Redes cliente/servidor . Los papeles de cada puesto están bien

definidos: uno o más ordenadores actúan como servidores y el resto como

clientes. Los servidores suelen coincidir con las máquinas más potentes de la red.

No se utilizan como puestos de trabajo. En ocasiones, ni siquiera tienen monitor

puesto que se administran de forma remota: toda su potencia está destinada a

ofrecer algún servicio a los ordenadores de la red. Internet es una red basada en

la arquitectura cliente/servidor.

Redes entre iguales . No existe una jerarquía en la red: todos los

ordenadores pueden actuar como clientes (accediendo a los recursos de otros

28


puestos) o como servidores (ofreciendo recursos). Son las redes que utilizan las

pequeñas oficinas, de no más de 10 ordenadores.

2.2 Modelo OSI

Se han diseñado varias herramientas para ayudar a los diseñadores de protocolos

a entender las partes del problema de comunicación y planear la familia de protocolos.

Una de estas herramientas y la mas importante es el modelo de OSI esto es solo una

manera de dividir el problema de la comunicación en partes llamadas capas. La familia de

protocolos puede diseñarse especificando un protocolo que corresponda a cada capa.

El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System

Interconection) lanzado en 1984 fue el modelo de red descriptivo creado por ISO.

Proporcionó a los fabricantes un conjunto de estándares que aseguraron una mayor

compatibilidad e interoperabilidad entre los distintos tipos de tecnología de red producidos

por las empresas a nivel mundial. Este modelo se puede observar en la figura 2.1

Aplicación Capa 7

Presentación Capa 6

Sesión Capa 5

Transportación Capa 4

Red Capa 3

Enlace de datos Capa 2

Física Capa 1

Figura 2.1 Modelo OSI

Aunque los conceptos sobre el diseño de protocolos han cambiado en los 20 años

transcurridos desde el desarrollo del modelo OSI y muchos protocolos modernos no

encajan en el modelo anterior, prevalece buena parte de la terminología de la OSI.

El modelo OSI es conocido porque ofrece una explicación sencilla de la relación

entre los complejos componentes de hardware y de protocolo de red. En el modelo OSI, la

capa inferior corresponde al hardware y las capas sucesivas al software que usa la red.

29


2.2.1 Capa 1 Física.-Se encarga de las características eléctricas, mecánicas,

funcionales y de procedimiento que se requieren para mover los bits de datos entre cada

extremo del enlace de la comunicación.

2.2.2 Capa 2 Enlace.- Asegura con confiabilidad del medio de transmisión, ya que

realiza la verificación de errores, retransmisión, control fuera del flujo y la secuenciación

de la capacidades que se utilizan en la capa de red.

2.2.3 Capa 3 Red.- Proporciona los medios para establecer, mantener y concluir

las conexiones conmutadas entre los sistemas del usuario final. Por lo tanto, la capa de

red es la más baja, que se ocupa de la transmisión de extremo a extremo.

2.2.4 Capa 4 Transporte.- Esta capa proporciona el control de extremo a extremo

y el intercambio de información con el nivel que requiere el usuario. Representa el

corazón de la jerarquía de los protocolos que permite realizar el transporte de los datos en

forma segura y económica.

2.2.5 Capa 5 Sesión.- Administra el diálogo entre las dos aplicaciones en

cooperación mediante el suministro de los servicios que se necesitan para establecer la

comunicación, flujo de datos y conclusión de la conexión.

2.2.6 Capa 6 Presentación.- Permite a la capa de aplicación interpretar el

significado de la información que se intercambia. Esta realiza las conversiones de formato

mediante las cuales se logra la comunicación de dispositivos.

2.2.7 Capa 7 Aplicación.- Se entiende directamente con el usuario final, al

proporcionarle el servicio de información distribuida para soportar las aplicaciones y

administrar las comunicaciones por parte de la capa de presentación.

Debido a que MPLS opera entre la capa 2 y 3 del modelo OSI pondremos más

énfasis en explicarlas.

2.3 ProtocoloEs el conjunto de normas y reglas, organizadas y convenidas de mutuo acuerdo

entre todos los participantes en una comunicación.

30


La misión del protocolo es hacer que la comunicación entre todos los ordenadores

de una red que están usando ese protocolo sea compatible y regular algún aspecto de la

misma. Estos protocolos son estandarizados por las asociaciones u organizaciones de

estandarización, y los fabricantes toman en cuenta estos estándares para la realización

de dispositivos tele-informáticos.

El Protocolo Internet (IP) es la implementación más conocida de un esquema de

direccionamiento de red jerárquico. IP es el protocolo de red que usa Internet.

A medida que la información fluye por las distintas capas del modelo OSI, los

datos se encapsulan en cada capa. En la capa de red, los datos se encapsulan en

paquetes (también denominados datagrama).

1.4 Datagramas IP

El Datagrama IP consiste en una parte de cabecera y en una parte de datos cuyo

tamaño es variable.

En la cabecera hay una parte fija de 20 bytes y una parte opcional de longitud

variable. En la figura 1.1 se puede ver el formato de la cabecera IP. A continuación hay

una descripción de cada uno de los campos que forman la cabecera (Figura 2.2):

Figura 2.2. Datagrama IP

2.4.1 Versión (4 bits).- Indica el número de versión del protocolo al que pertenece

el datagrama, lo que permitirá la evolución futura del protocolo y que la transición entre las

31


versiones se pueda hacer ejecutándose en unas máquinas la versión vieja y en otras la

versión nueva.

2.4.2 HL (Internet Header length) (4 bits).- Indica la longitud de la cabecera en

palabras de 32 bits (4 bytes). El valor mínimo es cinco (20/4=5). Este campo es necesario

por no ser constante el tamaño de la cabecera como hemos comentado anteriormente. El

valor máximo puede ser 15 (1111) lo que limita la cabecera a 60 bytes (15*4) y en

consecuencia el campo de opciones a 40 (60-20). En el caso de que, por ejemplo, se

quiera registrar la ruta de un paquete este valor puede ser insuficiente y ser totalmente

inútil esta opción.

2.4.3 Tipo de servicio (8 bits).- Permite que el host especifique que clase de

servicio quiere, pudiéndose combinar confiabilidad y velocidad. Para la voz digitalizada es

mas importante realizar la entrega de forma rápida que precisa, mientras que para la

transferencia de ficheros no importa a que velocidad se realiza la transferencia pero si que

esté libre de errores. De los 8 bits, 3 son para el campo de precedencia que en realidad

es una prioridad de 0 (normal) a 7 (para los paquetes de control de red). A continuación

aparecen los bits de seguridad (alta o baja), retardo (alto o bajo cuando se intenta

minimizar el retardo) y rendimiento (normal o alto cuando se intenta maximizar el

rendimiento durante la transmisión del datagrama).

2.4.4 Longitud total (16 bits).- En bytes que tendrá todo el datagrama,

considerando tanto la cabecera como los datos. Hay que tener en cuenta que el tamaño

máximo de un datagrama es de 65535 bytes lo que puede ser insuficiente en las redes de

alta velocidad.

2.4.5 Identificador (16 bits).- Es un número de secuencia que junto a la dirección

origen, la dirección destino y el protocolo de usuario, sirven para que la máquina destino

determine a que datagrama pertenece el fragmento que ha recibido. Todos los fragmentos

de un datagrama contienen el mismo valor en el campo identificador y este número debe

ser único para la dirección origen, la dirección destino y el protocolo de usuario durante el

tiempo en el que el datagrama permanece en el conjunto de redes.

2.4.6 Indicadores (3 bits).- El primer bit no se utiliza actualmente. El indicador de

mas fragmentos (MF) cuando vale 1 indica que este datagrama tiene mas fragmentos y

32


toma el valor 0 en el último fragmento. El indicador de no fragmentar (DF) prohíbe la

fragmentación cuando vale 1. Es una orden que se le da a los encaminadores de que no

fragmenten el datagrama cuando el destino es incapaz de reensamblarlo. Si este bit vale

1, el datagrama se descartará si se excede el tamaño máximo en una subred de la ruta.

Por lo tanto, cuando este bit vale 1, es aconsejable usar encaminamiento por la fuente

para evitar subredes cuyo tamaño máximo de paquete sea menor que el tamaño del

datagrama.

2.4.7 Desplazamiento del fragmento (13 bits).- Indica en que posición del

datagrama original, medido en unidades de 8 bytes (64 bits), va el fragmento actual.

Debido a esto, todos los fragmentos excepto el último contienen un campo de datos con

una longitud múltiplo de 8 bytes. Como se proporcionan 13 bits, puede haber un máximo

de 8912 fragmentos por datagrama, y por lo tanto el tamaño máximo de un datagrama es

de 65536 bytes, uno mas que el campo de longitud total.

2.4.8 Tiempo de vida (8 bits).- Es un contador que sirve para limitar la vida de un

paquete. Aunque lo lógico sería pensar que cuenta el tiempo en segundos, en realidad lo

que cuenta es el número de saltos de dispositivo de encaminamiento que realiza. Cuando

el contador llega a cero, el paquete se descarta y se envía de una paquete al computador

origen avisándole. Con este mecanismo se consigue que los datagramas no

permanezcan indefinidamente en la red si, por ejemplo, se dañan las tablas de

encaminamiento.

2.4.9 Protocolo (8 bits).- Se utiliza por la capa de red para saber a que protocolo

de la capa de transporte le tiene que enviar el datagrama una vez lo ha reensamblado.

Existen diferentes protocolos de transporte, entre ellos TCP y UDP. En el RFC 1700 se

definen todos estos protocolos.

2.4.10 Suma de comprobación (16 bits).- Sirve para verificar el contenido de la

cabecera y es útil para la detección de errores generados durante la transmisión del

datagrama. Como algunos de los campos de la cabecera pueden cambiar en alguno de

los dispositivos de encaminamiento (por ejemplo, el tiempo de vida y algunos campos

relacionados con la segmentación), este valor es verificado y recalculado en cada uno de

los dispositivos de encaminamiento. El algoritmo empleado consiste en sumar todas las

33


medias palabras de 16 bits a medida que van llegando, usando la aritmética de

complemento a 1, y luego obtener el complemento a 1 del resultado. Se supone que la

suma de comprobación de la cabecera es cero cuando llega. Este algoritmo es algo mas

robusto que una suma normal. Existen algunas técnicas para acelerar el cálculo.

2.4.11 Dirección origen (32 bits).- Indica el número de red y el número del

ordenador que envía el datagrama.

2.4.12 Dirección destino (32 bits).- Indica el número de red y el número del

ordenador al que se envía el datagrama.

2.4.13 Opciones (variable).- Contiene las opciones solicitadas por el usuario que

envía los datos y se diseñó para que las versiones posteriores del protocolo pudieran

incluir información no considerada originalmente, para que los investigadores pudieran

probar cosas nuevas y para que aquellas aquella información que es utilizada pocas

veces no tuviera asignada unos bits determinados en la cabecera. Cada una de las

opciones empieza en 1 byte que identifica la opción. Algunas de las opciones vienes

seguidas de un campo de 1 byte para indicar la longitud de la opción y a continuación uno

o mas bytes de datos. Hay seis opciones Seguridad, Encaminamiento estricto desde el

origen, Encaminamiento libre desde el origen, Registrar la ruta, Identificación de

secuencia, Marca de tiempo definidas actualmente pero no todas son reconocidas por

todos los dispositivos de encaminamiento:

Seguridad: Permite añadir una etiqueta para indicar lo secreta que es la información

que contiene el datagrama. Por ejemplo, se podría utilizar para que los dispositivos de

encaminamiento no consideren redes en concreto. Pero en realidad esta etiqueta es

ignorada y realmente para lo único que sirve es para ayudar a los espías a encontrar

con mayor facilidad la información importante !!!

Encaminamiento Estricto Libre Desde El Origen: Es una secuencia de

direcciones IP que sirve para indicar la trayectoria completa que debe seguir el

datagrama desde el origen hasta el destino. Esta opción es usada sobre todo

cuando los administradores de sistemas envían paquetes de emergencia

porque las tablas de encaminamiento se han corrompido o para hacer

mediciones de tiempo.

34


Encaminamiento Libre Desde El Origen: Es una secuencia de direcciones IP

que sirve para indicar que el datagrama debe pasar obligatoriamente por esos

dispositivos de encaminamiento y en ese orden, pero también puede pasar por

otros dispositivos de encaminamiento. Esta opción es útil cuando por diversas

consideraciones se deben pasar por algunos dispositivos de encaminamiento

en concreto.

Registrar la Ruta: Sirve para indicar que los dispositivos de encaminamiento

agreguen su dirección IP al campo de opción y de esta manera tener

conocimiento de la ruta seguida por el datagrama. Se utiliza, por ejemplo, para

poder determinar si los algoritmos de encaminamiento están funcionando

correctamente. Los 40 bytes de tamaño máximo que puede tener el campo de

opciones sólo permite registrar 9 saltos, lo que puede ser en las redes actuales

en muchos casos insuficiente.

Identificador de Secuencia: Se utiliza cuando hay recursos reservados para un

servicio, por ejemplo voz.

Marca de Tiempo: En este caso, además de registrar las direcciones de los

dispositivos de encaminamiento como se hacia en la opción registrar la ruta, se

utilizan 32 bits para guardar una marca de tiempo expresada en milisegundos.

Esta marca es usada principalmente para buscar fallos en los algoritmos de

encaminamiento.

2.4.14 Relleno (variable).- El campo de opciones se rellena para que su tamaño

sea múltiplo de 32 bits (4 bytes).

IP determina la forma del encabezado del paquete IP (que como se vio

anteriormente incluye información de direccionamiento y otra información de control) pero

no se ocupa de los datos en sí (acepta cualquier información que recibe desde las capas

superiores). Es decir, se preocupa de llevar el contenido al destino gracias a su

direccionamiento y los encaminadores, pero no contiene datos en si.

2.5 ATM

35


Debido a que más adelante se explicara ampliamente su convergencia hacia

MPLS, solo se da una explicación general, a modo de definición.

ATM (Modo de Transferencia Asíncrona o Asynchronous Transfer Mode ) es una

tecnología de telecomunicaciones desarrollada para hacer frente a la gran demanda de

capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones.

Con esta tecnología, a fin de aprovechar al máximo la capacidad de los sistemas

de transmisión, sean estos de cable o radioeléctricos, la información no es transmitida y

conmutada a través de canales asignados en permanencia, sino en forma de cortos

paquetes (celdas ATM) de longitud constante y que pueden ser encaminadas

individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y trayectos

virtuales.

2.6 MPLS

De igual manera se explicara mas ampliamente adelante. MPLS (Multi-Protocol Label Switching) es una red privada IP que combina la flexibilidad de las comunicaciones

punto a punto o Internet y la fiabilidad, calidad y seguridad de los servicios Prívate Line,

Frame Relay o ATM.

Ofrece niveles de rendimiento diferenciados y priorización del tráfico, así como en

aplicaciones de voz y multimedia. Y todo ello en una única red; intenta conseguir las

ventajas de ATM, pero sin sus inconvenientes

Asigna a los datagramas de cada flujo una etiqueta única que permite una

conmutación rápida en los encaminadores intermedios (solo se mira la etiqueta, no la

dirección de destino). Opera entre la capa de enlace de datos y la capa de red del modelo

OSI (capa 2 y 3).

En la Capa 2 operan los Conmutadores, Hubs y Puentes; maneja protocolos como:

EE802.1q, IEE802.2, IEE802.3, Token Ring, DIC, PPP, Frame Relay, ATM, SDH, PDH,

WDM, X25. En la Capa 3 operan los Encaminadores y maneja protocolos como: IP, IPX,

RIP, RIPV2, OSPF. Figura 2.3

36


Figura 2.3 Capa 2( Enlace de Datos ) y Capa 3 ( Red ).

2.7 Conmutador (Switch)

El Conmutador o mejor conocido en el medio como Switch, trabaja en la capa

Enlace de datos (son la versión moderna de los puentes o bridges) pero también puede

tratarse como un sistema de interconexión de cables, eso sí, con cierta inteligencia; es el

punto central desde el cual parten los cables de par trenzado hasta las distintos puestos

de la red, siguiendo una topología de estrella. Figura 2.4

Figura 2.4 Topologia Estrella con Conmutador con punto central

Un conmutador es un hub mejorado: tiene las mismas posibilidades de

interconexión que un hub (al igual que un hub, no impone ninguna restricción de acceso

entre los ordenadores conectados a sus puertos). Sin embargo se comporta de un modo

más eficiente reduciendo el tráfico en las redes y el número de colisiones.

37


Un conmutador no difunde las tramas Ethernet por todos los

puertos, sino que las retransmite sólo por los puertos necesarios.

Por ejemplo, si tenemos un ordenador A en el puerto 3, un

ordenador B en el puerto 5 y otro ordenador C en el 6, y enviamos

un mensaje desde A hasta C, el mensaje lo recibirá el conmutador

por el puerto 3 y sólo lo reenviará por el puerto 6 (un hub lo hubiese

reenviado por todos sus puertos).

Cada puerto tiene un buffer o memoria intermedia para almacenar

tramas Ethernet.

Puede trabajar con velocidades distintas en sus ramas

(autosensing): unas ramas pueden ir a 10 Mbps y otras a 100 Mbps.

Suelen contener 3 diodos luminosos para cada puerto: uno indica si hay señal

(link), otro la velocidad de la rama (si está encendido es 100 Mbps, apagado es 10 Mbps)

y el último se enciende si se ha producido una colisión en esa rama.

Los conmutador contienen una tabla dinámica de direcciones físicas y números de

puerto. Nada más enchufar el conmutador esta tabla se encuentra vacía. Un procesador

analiza las tramas Ethernet entrantes y busca la dirección física de destino en su tabla. Si

la encuentra, únicamente reenviará la trama por el puerto indicado. Si por el contrario no

la encuentra, no le quedará más remedio que actuar como un hub y difundirla por todas

sus ramas.

Las tramas Ethernet contienen un campo con la dirección física de origen que

puede ser utilizado por el conmutador para agregar una entrada a su tabla basándose en

el número de puerto por el que ha recibido la trama. A medida que el tráfico se incrementa

en la red, la tabla se va construyendo de forma dinámica. Para evitar que la información

quede desactualizada (si se cambia un ordenador de sitio, por ejemplo) las entradas de la

tabla desaparecerán cuando agoten su tiempo de vida (TTL), expresado en segundos. En

la figura 2.5 se pueden observar imágenes de Conmutadores.

38


Figura 2.5 Conmutadores.

2.8 Encaminador (Router)

El Encaminador o mejor conocido en el medio como Router, es un dispositivo

electrónico que opera en la capa de red y tiene la capacidad para distribuir cada paquete

de información que recibe y que además decide la manera más conveniente de enviarlo a

destino. El encaminador es también la pieza fundamental de cualquier red electrónica de

comunicaciones: sin la mediación del encaminador, internet no existiría.

Son capaces de encaminar dinámicamente, es decir, son capaces de seleccionar

el camino que debe seguir un paquete en el momento en el que les llega, teniendo en

cuenta factores como líneas más rápidas, líneas más baratas, líneas menos saturadas,

etc.

Los encaminadores son más ``inteligentes'' que los conmutadores, pues operan a

un nivel mayor lo que los hace ser capaces de procesar una mayor cantidad de

información. Esta mayor inteligencia, sin embargo, requiere más procesador, lo que

también los hará más caros. A diferencia de los conmutadores, que sólo leen la dirección

MAC, los encaminadores analizan la información contenida en un paquete de red leyendo

la dirección de red. Los encaminadores leen cada paquete y lo envían a través del camino

más eficiente posible al destino apropiado, según una serie de reglas recogidas en sus

tablas. Los encaminadores se utilizan a menudo para conectar redes geográficamente

separadas usando tecnologías WAN de relativa baja velocidad, como ISDN, una línea

T1,Frame Relay, etc.

39


El encaminador es entonces la conexión vital entre una red y el resto de las redes.

Un encaminador también sabe cuándo mantener el tráfico de la red local dentro de ésta y

cuándo conectarlo con otras LANs, es decir, permite filtrar los broadcasts de nivel de

enlace. Esto es bueno, por ejemplo, si un encaminador realiza una conexión WAN, así el

tráfico de broadcast de nivel dos no es encaminado por el enlace WAN y se mantiene sólo

en la red local. Eso es especialmente importante en conexiones conmutadas como RDSI.

Un encaminador dispondrá de una o más interfases de red local, las que le servirán para

conectar múltiples redes locales usando protocolos de nivel de red. Eventualmente,

también podrá tener una o más interfases para soportar cualquier conexión WAN.

Trabajan con direcciones IP. Se utiliza para interconectar redes y requiere una

configuración. Podemos averiguar los encaminadores que atraviesan nuestros

datagramas IP mediante el comando Tracert. En la figura 2.6 se muestras imágenes de

algunos Encaminadores.

Figura 2.6 Imágenes de Encaminadores.

CONCLUSIÓN

Podemos concluir que en capitulo anterior se llego al completo entendimiento de

los conceptos con el fin de tener un mayor panorama de lo abarcado por la arquitectura

MPLS.

40


3. IP / ATM

Teniendo presentes los conceptos anteriormente citados; a continuación se

abordara el tema de la tecnología IP/ATM, precursora de MPLS. Se mencionaran los

problemas que enfrento debido al crecimiento constante del internet, así como las

soluciones de proveedores a estos inconvenientes.

3.1 A.T.M. ( Modo de transmisión Asíncrono )

Con esta tecnología, a fin de aprovechar al máximo la capacidad de los sistemas

de transmisión, sean estos de cable o radioeléctricos, la información no es transmitida y

conmutada a través de canales asignados en permanencia, sino en forma de paquetes

cortos llamados celdas ATM. longitud constante. Las cuales pueden ser encaminadas

individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y trayectos

virtuales.

La tecnología ATM Provee las siguientes funcionalidades:

Integridad en la secuencia

Baja varianza en el retardo de paquetes

Calidad de servicio (Q o S)

Tecnología escalable: 155Mbps a 2.5Gbps

41


Cada celda es de 53 bytes longitud constante por una curiosa razón: los

americanos proponían celdas de 64 bytes, mientras que los europeos lo hacían de 32. Y

es que los primeros poseían una infraestructura de redes de mayor calidad, por lo que

finalmente se acordó un término medio de 48 bytes (de información del usuario) a los que

se añadieron 5 más de cabecera (información de control). Estas celdas pueden ser

encaminadas individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y

trayectos virtuales. Figura 3.1

Figura 3.1 Celda ATM

En el terminal transmisor, la información es escrita byte a byte en el campo de

información de usuario de la celda y a continuación se le añade la cabecera. En el

extremo distante, el receptor extrae la información, también byte a byte, de las celdas

entrantes y de acuerdo con la información de cabecera, la envía donde ésta le indique,

pudiendo ser un equipo terminal u otro módulo ATM para ser encaminada a otro destino.

En caso de haber más de un camino entre los puntos de origen y destino, no todas las

celdas enviadas durante el tiempo de conexión de un usuario serán necesariamente

encaminadas por la misma ruta, ya que en ATM todas las conexiones funcionan sobre

una base virtual.

Figura 3.2 Diagrama simplificado del proceso ATM

42

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ATM3.png


3.2 Estructura de la celda ATM

El estándar define el protocolo orientado a conexión que las transmite y dos tipos

de formato de celda:

NNI (Network to Network Interface o interfaz red a red);

UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red), siendo este último

el más utilizado.

Diagrama de una celda UNI

Figura 3.3 Diagrama de la Celda ATM

3.2.1 GFC (Control de Flujo Genérico, Generic Flow Control, 4 bits).- El

estándar originariamente reservó el campo GFC para labores de gestión de tráfico, pero

en la práctica no es utilizado. Las celdas NNI lo emplean para extender el campo VPI a 12

bits.

3.2.2 VPI (Identificador de Ruta Virtual, Virtual Path Identifier, 8 bits) y VCI (Identificador de Circuito Virtual, Virtual Circuit Identifier, 16 bits).- identifican la ruta y

canal virtuales de la celda.

3.2.3 PTI (Tipo de Información de Usuario, Payload type, 3 bits).- identifica el

tipo de datos de la celda (de datos o de control).

3.2.4 CLP (Prioridad, Cell Loss Priority, 1 bit).- identifica el nivel de prioridad de

la celda.

43


3.2.5 HEC (Corrección de Error de Cabecera, Header Error Correction, 8 bits).- contiene un código de detección de error que sólo cubre la cabecera (no la

información de usuario), y que permite detectar un buen número de errores múltiples y

corregir errores simples.

La razones principal del porque las celdas son de 53 bytes y de tamaño fijo es

porque simplifica la construcción de conmutadores, se minimiza el largo de las colas de

los conmutadores y por lo tanto se disminuye el retardo. Supongamos un conmutador con

paquetes de largo variable en la figura 3.3, su tiempo de transmisión será de 327,68 µseg

Figura 3.4 Paquete en Conmutador.

Si un paquete de alta prioridad llega justo cuando el conmutador comienza a

transmitir éste debe esperar 327,68 µseg por el acceso al link. Y si por el contrario, el

paquete fuera de 53 bytes, este tiempo sólo sería de 4.24 µseg.

Las colas de celdas tienden a ser más cortas que colas de paquetes por las

siguientes razones:

Al llegar un paquete a una cola vacía, no se puede transmitir hasta que

llegue completamente. Mientras tanto, el link está ocioso

Ahora si el paquete se descompone en un tren de varias celdas, al

llegar la primera celda se puede comenzar a transmitir.

Volviendo al ejemplo anterior, si llegan 2 paquetes de 4KB a la cola al mismo

tiempo, el link estará ocioso por 327,68 µseg mientras los dos paquetes llegan. Al final de

44


este tiempo tendremos 8KB en la cola (recordar que el buffer no se libera mientras no se

transmite completamente el paquete).

Por otro lado, si la misma información se pone en un tren de celdas la transmisión

puede comenzar 4.24 µseg después que la primera celda comienza a llegar, transcurrido

un tiempo de 327,68 µseg sólo habrá 4KB de datos. Figura 3.4

Figura 3.5 Ejemplo de Red ATM

3.3 Direcciones y Caminos virtuales

La dirección de 24 bits tiene una jerarquía impuesta por los 8 bits de VPI y los 16

bits de VCI. Este esquema permite usar redes públicas usando sólo los VPI. Por ejemplo,

si una empresa tiene 2 sitios conectados vía una red ATM pública, usa los 24 bits en total,

pero para el despacho usa sólo los 8 bits de VPI. La ventaja es que la red pública ve sólo

una conexión lo cual simplifica el despacho de celdas y diseño de conmutadores.

45


Figura 3.6 Despacho de celdas

Figura 3.7 Segmentación y reensamblado

3.4 Protocolo AAL

El esquema tradicional usados por los stacks de protocolos que consiste en

agregar headers en cada nivel no funciona en ATM. Figura 3.8

Figura 3.8 Stack

46


La solución es fragmentar el mensaje de alto nivel en paquetes de bajo nivel. Los

paquetes de bajo nivel se transmiten por la red y se reensamblan en el destino. Esto

implica poner una capa de protocolo entre ATM y algún protocolo de largo variable como

IP. Esta capa se denomina AAL (ATM Adaptation Layer). El header de un paquete de AAL

contiene la información necesaria para reensamblar el mensaje original.

Figura 3.9 La Capa AAL

3.5 IP sobre ATM IP/ATM

A mediados de los 90 IP fue ganando terreno como protocolo de red a otras

arquitecturas en uso (SNA, IPX, AppleTalk, OSI...). Por otro lado, hay que recordar que

los backbones IP que los proveedores de servicio (NSP)2 habían empezado a desplegar

en esos años estaban construidos a base de encaminadores conectados por líneas

dedicadas T1/E1 y T3/E3. El crecimiento explosivo del internet había generado un déficit

de ancho de banda en aquel esquema de enlaces individuales. La respuesta de los NSPs

fue el incremento del número de enlaces y de la capacidad de los mismos. Del mismo

modo, los NSPs se plantearon la necesidad de aprovechar mejor los recursos de red

existentes, sobre todo la utilización eficaz del ancho de banda de todos los enlaces. Con

los protocolos habituales de encaminamiento (basados en métricas del menor número de

saltos), ese aprovechamiento del ancho de banda global no resultaba efectivo. Había que

idear otras alternativas de ingeniería de tráfico.

Como consecuencia, se impulsaron los esfuerzos para poder aumentar el

rendimiento de los encaminadores tradicionales. Estos esfuerzos trataban de combinar,

de diversas maneras, la eficacia y la rentabilidad de los conmutadores ATM con las

47

http://www.rediris.es/rediris/boletin/53/#2


capacidades de control de los encaminadores IP. A favor de integrar los niveles 2 y 3

estaba el hecho de las infraestructuras de redes ATM que estaban desplegando los

operadores de telecomunicación. Estas redes ofrecían entonces una buena solución a los

problemas de crecimiento de los NSPs. Por un lado, proporcionaba mayores velocidades

(155 Mpbs) y, por otro, las características de respuesta determinísticas de los circuitos

virtuales ATM posibilitaban la implementación de soluciones de ingeniería de tráfico. El

modelo de red "IP sobre ATM" (IP/ATM) pronto ganó adeptos entre la comunidad de

NSPs, a la vez que facilitó la entrada de los operadores telefónicos en la provisión de

servicios IP y de conexión a la Internet al por mayor.

El funcionamiento IP/ATM supone la superposición de una topología virtual de

encaminadores IP sobre una topología real de conmutadores ATM. El backbone ATM se

presenta como una nube central (el núcleo) rodeada por los encaminadores de la

periferia. Cada encaminador comunica con el resto mediante los circuitos virtuales

permanentes (PVCs) que se establecen sobre la topología física de la red ATM. Los PVCs

actúan como circuitos lógicos y proporcionan la conectividad necesaria entre los

encaminadores de la periferia. Estos, sin embargo, desconocen la topología real de la

infraestructura ATM que sustenta los PVCs. Los encaminadores ven los PVCs como

enlaces punto a punto entre cada par. En la figura 3.9 se representa un ejemplo en el que

se puede comparar la diferencia entre la topología física de una red ATM con la de la

topología lógica IP superpuesta sobre la anterior.

48


Figura 3.10 Topología física de ATM con Lógica de IP

La base del modelo IP/ATM está en la funcionalidad proporcionada por el nivel

ATM, es decir, los controles de software (señalización y encaminamiento) y el envío de las

celdas por hardware (conmutación). En realidad, los PVCs se establecen a base de

intercambiar etiquetas en cada conmutador de la red, de modo que la asociación de

etiquetas entre todos los elementos ATM determina los correspondientes PVCs. (Más

adelante se verá que el intercambio de etiquetas es uno de los componentes

fundamentales en la arquitectura MPLS). Las etiquetas tienen solamente significado local

en los conmutadores y son la base de la rapidez en la conmutación de celdas. La potencia

de esta solución de topologías superpuestas está en la infraestructura ATM del backbone;

el papel de los encaminadores IP queda relegado a la periferia, que, a mitad de los 90,

tenían una calidad cuestionable, al estar basados en funcionamiento por software. En la

figura 2 se representa el modelo IP/ATM con la separación de funciones entre lo que es

encaminamiento IP en el nivel 3 (control y envío de paquetes) y lo que es conmutación en

el nivel 2 (control/señalización y envío de celdas). Aunque se trata de una misma

infraestructura física, en realidad existen dos redes separadas, con diferentes tecnologías,

con diferente funcionamiento y, lo que quizás es más sorprendente, concebidas para dos

finalidades totalmente distintas.

La solución de superponer IP sobre ATM permite aprovechar la infraestructura

ATM existente. Las ventajas inmediatas son el ancho de banda disponible a precios

competitivos y la rapidez de transporte de datos que proporcionan los conmutadores. En

los casos de NSPs de primer nivel (la mayor parte telcos), ellos poseen y operan el

backbone ATM al servicio de sus redes IP. Los caminos físicos de los PVCs se calculan a

partir de la necesidades del tráfico IP, utilizando la clase de servicio ATM UBR

(Unspecified Bit Rate), ya que en este caso el ATM se utiliza solamente como

infraestructura de transporte de alta velocidad (no hay necesidad de apoyarse en los

mecanismos inherentes del ATM para control de la congestión y clases de servicio). La

ingeniería de tráfico se hace a base de proporcionar a los encaminadores los PVCs

necesarios, con una topología lógica entre encaminadores totalmente mallada (Figura

3.10). El "punto de encuentro" entre la red IP y la ATM está en el acoplamiento de los

subinterfaces en los encaminadores con los PVCs, a través de los cuales se intercambian

los encaminadores la información de encaminamiento correspondiente al protocolo interno

49


IGP. Lo habitual es que, entre cada par de encaminadores, haya un PVC principal y otro

de respaldo, que entra automáticamente en funcionamiento cuando falla el principal.

Figura 3.11 Modelo IP/ATM a bloques

Sin embargo, el modelo IP/ATM tiene también sus inconvenientes: hay que

gestionar dos redes diferentes, una infraestructura ATM y una red lógica IP superpuesta,

lo que supone a los proveedores de servicio unos mayores costes de gestión global de

sus redes. Existe, además, lo que se llama la "tasa impuesta por la celda", un overhead

aproximado del 20% que causa el transporte de datagramas IP sobre las celdas ATM y

que reduce en ese mismo porcentaje el ancho de banda disponible. Por otro lado, la

solución IP/ATM presenta los típicos problemas de crecimiento exponencial n x (n-1) al

aumentar el número de nodos IP sobre una topología completamente mallada. Piénsese,

p. ej., en una red con 5 encaminadores externos con una topología virtual totalmente

mallada sobre una red ATM. Son necesarios 5 x 4 =20 PVCs (uno en cada sentido de

transmisión). Si se añade un sexto encaminador se necesitan 10 PVCs más para

mantener la misma estructura (6 x 5=30). Una pega adicional del crecimiento exponencial

de rutas es el mayor esfuerzo que tiene que hacer el correspondiente protocolo IGP.

Como conclusión, podemos decir que el modelo IP/ATM, si bien presenta ventajas

evidentes en la integración de los niveles 2 y 3, lo hace de modo discontinuo, a base de

mantener dos redes separadas.

50


3.6 Convergencia IP/ATM

La arquitectura ATM difiere significativamente de la arquitectura IP. La primera es

una arquitectura orientada a conexión mientras que la segunda no lo es, es decir, es no

orientada a conexión. Además, el esquema de direcciones es totalmente diferente, al igual

que lo es el modelo de comunicación multicast o multienvío. Éstas son algunas de las

diferencias entre ambos modelos.

Dada la necesidad existente de transportar paquetes IP sobre redes ATM, han

surgido grupos de trabajo del IETF. Cabe destacar dos RFCs :

RFC 1483: IP sobre ATM

RFC 1577: IP clásico sobre ATM y ATMARP (servidor ATM

ARP)

La primera RFC trata sobre cómo encapsular datagramas IP en enlaces ATM.

En el modelo clásico los nodos IP pueden comunicarse entre sí si pertenecen a la

misma subred IP lógica (LIS, Logical IP Subnet). Una LIS es simplemente un conjunto de

hosts y encaminadores conectados a través de una red ATM. Dichos hosts y

encaminadores están en una red IP, por lo que comparten la misma dirección de subred.

Si un dispositivo en una LIS se quiere comunicar con otro que esté en otra LIS

distinta, debe hacerlo a través de un encaminador que comunique ambas LISs (no podrán

establecer un único circuito virtual para comunicarse). (Figura 3.12)

51


Figura 3.12 Modelo LIS

Para que dos dispositivos que están en la misma LIS se puedan comunicar, es

necesario que conozcan sus direcciones ATM. Para tal cosa es necesario disponer de un

servidor ARP (Address Resolution Protocol). En redes convencionales como las redes

ethernet, los dispositivos IP aprenden sus respectivas direcciones gracias al protocolo

ARP que se apoya en la difusión del nivel de enlace. Como las redes ATM carecen de

esto se necesita el mencionado servidor para hacer la conversión de direcciones IP a

direcciones ATM. Los dispositivos registran en dicho servidor su dirección ATM y su

dirección IP de tal forma que cuando un dispositivo se quiere comunicar con otro que está

en la misma LIS le solicita al servidor que haga la traducción de la dirección IP a la

dirección ATM. Con la dirección ATM ya podrá comunicarse estableciendo un circuito

virtual.

La RFC-1577 no aborda el tema de que dos dispositivos que se encuentren en

distinta LIS puedan establecer un circuito virtual para comunicarse. Para esto surgió el

grupo del IETF ROLC (encaminamiento Over Large Clouds) que más o menos quiere

decir "Encaminamiento a través de grandes nubes". Se definió el protocolo NHRP (Next

Hop Resolution Protocol, Protocolo de resolución del siguiente salto) para resolver el

problema del salto a través del encaminador que conecta ambas LISs (Figura 3.13). Esto

se consigue teniendo servidores NHS (Next Hop Servers), de tal forma que un dispositivo

en una LIS puede aprender la dirección ATM de otro dispositivo de otra LIS a través del

mencionado servidor. Con la dirección ATM ya pueden establecer un circuito virtual.

52


Figura 3.13 Circuito virtual en LIS

La arquitectura MPOA, Multiprotocol Over ATM (Multiprotocolo a través de ATM),

del ATM Forum, contempla la integración de IP con ATM mediante emulación de LAN

versión 2 y NHRP.

3.6.1 Cell Switching Router (CSR) de Toshiba.- Esta idea fue desarrollada por

Toshiba. Su utilización comercial se centró en redes académicas de Japón.

Esta solución fue una de las primeras propuestas que trataba de utilizar los

protocolos de encaminamiento del mundo IP para controlar conmutadores ATM, y

básicamente fue diseñada para conectar subredes IP utilizando una aproximación clásica

de "IP sobre ATM" [RFC1483].

En este caso los distintos conmutadores de etiquetas se comunican utilizando

circuitos virtuales típicos de ATM, y las etiquetas son asignadas basándose en las

características de los flujos de datos que se deben conmutar.

Un nuevo protocolo, denominado Flow Attribute Notification Protocol (FANP), es el

responsable de identificar los VCs (circuitos virtuales) entre los nodos CSR. Asimismo se

utiliza este protocolo para establecer la asociación entre los flujos de datos individuales y

los VCs dedicados.

53


3.6.2 Conmutación IP (IP Switching).- Esta solución fue desarrollada por Ipsilon

(posteriormente adquirida por Nokia) y lanzada al mercado a comienzos del año 1996. Se

basa en un dispositivo que puede realizar funciones de conmutador ATM, al que se le ha

eliminado el plano de control (es decir todas aquellas funciones relacionadas con los

protocolos de señalización) y también de encaminador IP de una manera sencilla y

eficiente.

Los dispositivos de conmutación IP utilizan los distintos flujos de tráfico para el

establecimiento de etiquetas (que en este caso son cabeceras ATM). El funcionamiento

de estos dispositivos puede describirse resumidamente de la siguiente forma: Un

dispositivo de conmutación IP funciona como un encaminador normal hasta que detecta

que existe una cierta cantidad de tráfico dirigida hacia un destino concreto. Una vez

detectada esta situación, establece un VC ATM para este flujo de datos concreto.

Para realizar correctamente estas funciones se definieron dos nuevos protocolos,

uno destinado a establecer la relación entre los flujos de datos y las etiquetas denominado

Ipsilon Flow Management Protocol (IFMP); y otro para gestionar las funciones del

conmutador ATM y controlar el establecimiento de los CV a través de él, conocido como

General Switch Management Protocol (GSMP).

3.6.3 Conmutación de Etiquetas (Tag Switching) de Cisco.- La solución

desarrollada por Cisco para la conmutación de etiquetas fue bautizada como "Tag

Switching". Esta solución, a diferencia de las comentadas anteriormente, se basa en el

establecimiento de "caminos virtuales" entre los extremos de la red sin que existan flujos

de datos que estimulen o dirijan el establecimiento de estos caminos virtuales; es decir,

estos caminos son establecidos por necesidades de control de la red antes de que existan

los flujos de datos que los utilicen.

Básicamente una red de conmutación de etiquetas consiste en un conjunto de

encaminadores frontera (Tag Edge Routers), encargados de añadir a la entrada y eliminar

a la salida la información (tag) de encaminamiento interno, y un conjunto de

encaminadores internos, denominados Tag Switching Routers, encargados de conmutar y

encaminar los flujo de datos basándose en la etiqueta o "tag" añadida a la entrada.

54


3.6.4 ARIS ( Agregate Route Based IP) DE IBM.- Otro de los gigantes de la

industria, IBM, desarrolló su propia solución en el entorno de la conmutación de etiquetas.

Esta solución conocida como ARIS es conceptualmente similar a la solución de Cisco

anteriormente descrita. En este caso, los caminos, y por tanto las etiquetas asociadas,

son establecidos como respuesta a las acciones de control del tráfico. Los encaminadores

que soportan esta tecnología son conocidos como "Integrated Switch Routers" (ISR) en la

terminología IBM.

La idea que subyacía a la hora de diseñar ARIS fue la utilización de ATM como

nivel de enlace, por lo que los protocolos propios de ARIS son protocolos "peer-to-peer" o

entre iguales, que se establecen entre los ISR implicados directamente a nivel IP y

permiten establecer conexiones con los vecinos e intercambiar las correspondientes

etiquetas asociadas a los distintos flujos de datos. Este mecanismo de distribución de

etiquetas comienza en el extremo donde finaliza el flujo de datos en la red ARIS, también

conocido como "egress encaminador", y es propagado de forma ordenada hasta el ISR

que comenzó el flujo.

Todas las soluciones de conmutación multinivel (incluido MPLS) se basan en dos

componentes básicos comunes:

la separación entre las funciones de control (encaminamiento) y de envío

(forwarding)

el paradigma de intercambio de etiquetas para el envío de datos

En la figura 3.14 se representa la separación funcional de esas dos componentes,

una de control y la otra de envío. La componente de control utiliza los protocolos estándar

de encaminamiento (OSPF, IS-IS y BGP-4) para el intercambio de información con los

otros encaminadores para la construcción y el mantenimiento de las tablas de

encaminamiento. Al llegar los paquetes, la componente de envío busca en la tabla de

envío, que mantiene la componente de control, para tomar la decisión de encaminamiento

para cada paquete. En concreto, la componente de envío examina la información de la

cabecera del paquete, busca en la tabla de envío la entrada correspondiente y dirige el

paquete desde el interfaz de entrada al de salida a través del correspondiente hardware

de conmutación.

55


Figura 3.14 Función Control y Envió

Al separar la componente de control (encaminamiento) de la componente de

envío, cada una de ellas se puede implementar y modificar independientemente. El único

requisito es que la componente de encaminamiento mantenga la comunicación con la de

envío mediante la tabla de envío de paquetes y actualice la información. El mecanismo de

envío se implementa mediante el intercambio de etiquetas, similar a lo visto para ATM. La

diferencia está en que ahora lo que se envía por el interfaz físico de salida son paquetes

"etiquetados". De este modo, se está integrando realmente en el mismo sistema las

funciones de conmutación y de encaminamiento.

CONCLUSIÓN

En el capitulo anterior pudimos observar la convergencia de IP/ATM al sobre poner

la capacidad de transporte de ATM una inteligencia IP logrando solucionando no del todo

la demanda de internet; así es como se busca el principal cimiento de MPLS, la

conmutación de etiquetas, tema que abordaremos a continuación.

56


4. CONMUTACION DE ETIQUETAS

Teniendo el cimiento principal de la conmutación de etiquetas es necesario

explicar sus conceptos básicos, como control de envió, FEC, de funcionamiento para

comprender mucho mejor MPLS

57


Antes de continuar conviene aclarar un par de términos. Los encaminadores

utilizan dos protocolos para retransmitir el tráfico hacia el receptor. Uno retransmite los

paquetes hacia su destino y el otro se encarga de encontrar un camino para que los

paquetes puedan viajar hacia su destino.

El primero de estos protocolos se llamaba antiguamente encaminamiento y el

segundo descubrimiento de la ruta. Actualmente, el término encaminamiento se usa para

referirse al segundo protocolo, y los términos reenvío y conmutación para referirse al

primero.

Se debe fundamentar los siguientes términos:

Reenvío hacia delante(o simplemente reenvío): Esta operación la realizan

tanto conmutadores como encaminadores y consiste básicamente en

encaminar un paquete recibido por la línea de entrada en base a unos

campos que contiene el paquete.

Etiqueta: una etiqueta es un identificador de tamaño fijo que tiene

significado local. Se usa para reenviar paquetes. Un dispositivo de

conmutación de etiquetas reemplazará la etiqueta de un paquete antes de

reenviarlo.

LSR (Label Switching Router): encaminador de conmutación de etiquetas

Dispositivo que implementa la conmutación de etiquetas.

LER (Label Edge Router): encaminador de etiquetas frontera. Nodo que

conecta un dominio de conmutación de etiquetas con un nodo externo al

dominio, bien porque no soporta la conmutación de etiquetas o porque

pertenece a otro dominio de conmutación de etiquetas.

LSP (Label Switched Path): camino de conmutación de etiquetas. Camino

a través de uno o más LSRs en un nivel de la jerarquía, que siguen los

paquetes de una FEC particular.

58


Figura 4.1 Componentes de Control y Reenvió

4.1 La Clase de Equivalencia Funcional FEC (Funtional Equivalence Class)

La clase de equivalencia funcional se usa para describir una asociación de

paquetes a una dirección destino, o lo que es lo mismo: grupo de paquetes IP que se

reenvían de la misma manera (ejemplo: por el mismo camino, con el mismo tratamiento

en el reenvío) [RFC3301]. También se puede asociar el valor de la FEC a una dirección

destino y a una clase de tráfico. La clase de tráfico esta asociada habitualmente a un

número de puerto destino.

Uno de los motivos por los que se utiliza la FEC es porque permite agrupar

paquetes en clases. Gracias a esta agrupación, el valor de la FEC en el paquete se puede

utilizar para establecer prioridades, de tal forma que se da más prioridad a unos FECs

sobre otros. Se pueden usar las FECs para dar soporte a operaciones eficientes de QoS

(calidad de servicio). Por ejemplo, se pueden asociar FECs de alta prioridad a tráfico de

voz en tiempo real, de baja prioridad a correo, etc.

MPLS, para establecer la relación entre una FEC y un paquete, usa la etiqueta.

Dicha etiqueta identifica una FEC específica. Para diferentes clases de servicio se

utilizarán diferentes FECs y sus etiquetas asociadas.

59


Una parte esencial de la tabla de encaminamiento mantenida por un encaminador

es la dirección del siguiente encaminador. Un paquete perteneciente a una FEC asociado

a una determinada entrada de la tabla se reenviará al siguiente encaminador según esté

especificado en dicha tabla.

4.1.1 Escalabilidad y grado de granulado.- Un aspecto importante de una FEC

es su grado de granulado. Si consideráramos una FEC en la que se incluyeran todos los

paquetes en los que la dirección destino del nivel de red coincidiera con un determinado

prefijo de dirección, tendríamos un granulado grueso. Como contrapartida, el sistema

sería muy escalable. El inconveniente es que con un granulado grueso no podríamos

diferenciar diferentes tipos de tráfico y por tanto no permitiría clases de tráfico ni

operaciones de QOS.

En el otro extremo tendríamos el granulado fino, en la que una FEC podría incluir

sólo los paquetes pertenecientes a una aplicación entre dos ordenadores, es decir,

paquetes que tengan las mismas direcciones origen y destino, los mismos puertos e

incluso la misma clase de servicio. En este caso tendremos más clasificaciones de tráfico,

más FECs, más etiquetas y una tabla de encaminamiento más grande.

En consecuencia, una red de conmutación de etiquetas permite distintos grados de

granulado de la FEC.

4.2 Funciones de Control y Reenvió

Podemos distinguir claramente dos componentes: el componente de control y el

componente de reenvío.

El componente de control utiliza los protocolos estándar de encaminamiento, como

OSPF y BGP. Utilizando estos protocolos los encaminadores intercambian información de

encaminamiento para construir y mantener las tablas de encaminamiento. Además el

componente de control debe crear las asociaciones entre etiquetas y FECs y distribuir

esta información (Figura 4.2).

60


Figura 4.2 Funciones de Reenvío y Encaminamiento

El componente de reenvío envía los paquetes desde la entrada hacia la salida.

Para reenviar los paquetes, el componente de reenvío examina la información de la

cabecera del paquete, busca en la tabla de encaminamiento la entrada correspondiente y

reenvía el paquete. Por tanto, el componente de reenvío consiste en el conjunto de

procedimientos que usa el encaminador para tomar la decisión sobre el reenvío de un

paquete. Estos algoritmos definen la información del paquete que utiliza el encaminador

para encontrar una entrada en la tabla de encaminamiento, así como los procedimientos

exactos que el encaminador utiliza para encontrar la entrada.

Cada encaminador de la red implementa ambos componentes. Podríamos ver el

encaminamiento del nivel de red como una composición de ambos componentes (control

y reenvío) implementada de una manera distribuida por el conjunto de encaminadores que

conforman la red.

La ventaja fundamental de separar ambos componentes es la posibilidad de

modificar uno de ellos sin modificar el otro.

4.3 Alternativas para el Transporte de la Etiqueta

La decisión del reenvío se basa en uno o más campos del paquete (Figura 4.3).

61


Figura 4.3 Paquete con etiquetas

El protocolo IP y los números de puerto se usan en la FEC y en las decisiones de

reenvío. Estos campos identifican el tipo de tráfico que reside en la parte de datos del

datagrama IP, por lo que son muy importantes en redes que admiten diferentes servicios

de QoS para diferentes tipos de tráfico.

ATM y Frame Relay (tecnologías del nivel de enlace) llevan la etiqueta en la

cabecera del paquete. ATM puede llevar la etiqueta en el campo VCI o en el VPI de la

cabecera, mientras que en Frame Relay estará en el campo DLCI de la cabecera. En

DWDM la etiqueta puede asociarse con una longitud de onda en la fibra.

Si esta fuera la única opción, en tecnologías como ethernet que no disponen de un

campo para poder llevar la etiqueta en la cabecera del nivel de enlace, no se podría

emplear la conmutación de etiquetas. La solución a este problema consiste en transportar

la etiqueta en un campo específico para la etiqueta, que se inserta entre la cabecera del

nivel de enlace y la cabecera del nivel de red. Esta cabecera se denomina "cabecera

shim" (algo así como cabecera de relleno). De este modo se permite cualquier tecnología

o combinación de tecnologías del nivel de enlace. Ej: conmutación de etiquetas en redes

ethernet.

El hecho de llevar la etiqueta en el campo VCI de las células ATM permite que un

conmutador ATM funcione como un LSR siempre que tenga el software de control

apropiado.

La cabecera shim está situada en una posición donde la mayoría de los

encaminadores pueden procesarla por software, por lo que los encaminadores

convencionales pueden convertirse en LSRs siempre que tengan el software apropiado.

4.4 La Tabla de Encaminamiento

62


Una tabla de encaminamiento está constituida por múltiples entradas (Figura 4.4).

Cada entrada consta de: 6

Etiqueta de entrada

Una o más subentradas:

Etiqueta de salida

Interfaz de salida

Dirección del siguiente salto

Figura 4.4 Tabla de Encaminamiento

Puede haber más de una subentrada, puesto que hay que tratar los paquetes de

difusión. De esta forma se puede enviar un paquete por múltiples interfaces de salida.

Puede existir una tabla de encaminamiento única o por interfaz, en cuyo caso a la hora de

encaminar un paquete habrá que saber la interfaz por donde ha entrado el paquete. La

tabla está indexada por el valor de la etiqueta, de tal forma que la búsqueda en la tabla es

inmediata. Necesitaremos un solo acceso a memoria, lo que se traduce en un acceso

rápido. La tabla o tablas de encaminamiento son mantenidas por el LSR.

Un LSR mantiene un repositorio de etiquetas libres. Cuando se inicializa un LSR el

repositorio contiene todas las etiquetas que el LSR puede usar para asociaciones locales.

Cuando un LSR crea una asociación toma una etiqueta del repositorio y cuando la

destruye la vuelve a depositar en el repositorio.

Si el LSR tiene una tabla de encaminamiento por interfaz, tendrá que tener un

repositorio con etiquetas por interfaz.

63


4.5 Asociación de Etiquetas a FEC´s

4.5.1 Asociación Local y Asociación Remota.-

Asociación local: el encaminador local establece la asociación entre la etiqueta y la

FEC. Por tanto, la etiqueta pertenecerá al encaminador.

Asociación remota: un encaminador vecino será el que establezca la asociación,

por lo que el encaminador local recibirá la asociación de la etiqueta.

El componente de control usa ambos tipos de asociaciones para poblar su tabla de

encaminamiento con etiquetas de entrada y salida.

4.5.2 Asociación de etiquetas río abajo (Downstream).-

Figura 4.5 Asociación Downstream)

La asociación de la etiqueta a la FEC la realiza el encaminador que está río abajo

(Rd) respecto al flujo de paquetes. Por tanto, en la tabla de encaminamiento de Ru

tendremos como etiquetas de salida las etiquetas de la asociación remota (puesto que las

ha elegido el encaminador que está río abajo) y como etiquetas de entrada las de la

asociación local (Figura 4.5).

Ejemplo: Ru le manda un paquete a Rd. Este paquete habrá sido identificado con

anterioridad como perteneciente a una FEC y tendrá una etiqueta (E) asociada a ese

FEC. Por tanto Ru le habrá puesto al paquete como etiqueta de salida E.

4.5.4 Asociación de etiquetas río arriba (Upstream).-

64


Figura 4.6 Asociación upstream

La asociación de la etiqueta a la FEC la realiza el encaminador que está río arriba

(Ru) respecto al flujo de paquetes. Por tanto, en la tabla de encaminamiento de Ru

tendremos como etiquetas de salida las etiquetas de la asociación local (puesto que es

éste encaminador el que las ha elegido) y como etiquetas de entrada las de la asociación

remota. En MPLS sólo se utiliza la asociación de etiquetas río arriba.

4.5.5 Asociación de Etiquetas Dirigida por Control o por Datos.- Un LSR crea

o destruye asociaciones entre etiquetas y FECs en respuesta a un evento. Este evento

puede deberse a que recibe información de control o a que debe reenviar paquetes.

La asociación de etiquetas a FECs dirigida por control se establece de antemano.

La asociación de etiquetas a FECs dirigida por los datos ocurre dinámicamente, a medida

que fluyen los paquetes. Normalmente, ambos tipos de asociaciones se usan

conjuntamente.

4.6 Intercambio de Etiquetas: Label Swapping

El algoritmo empleado por el componente de reenvío se basa en el intercambio de

etiquetas. Cuando un LSR recibe un paquete extrae el valor de la etiqueta y accede con él

a la tabla de encaminamiento. En dicha tabla de encaminamiento encontrará el nuevo

valor de la etiqueta que ha de ponerle al paquete antes de reenviarlo, así como la interfaz

de salida por donde ha de mandarlo. También podrá encontrar información sobre si debe

o no encolar el mensaje.

65


El algoritmo de reenvío se suele implementar en hardware por su sencillez. Esto

repercute favorablemente en el rendimiento del LSR. Veamos un ejemplo en la figura 4.7:

Figura 4.7 Label Swapping

La etiqueta 45 identifica el LSP entre el usuario A y el LSR 1.

La etiqueta 45 identifica el LSP entre el usuario A y el LSR 1.

La etiqueta 25 identifica el LSP entre el LSR 2 y el LSR 3.

La etiqueta 28 identifica el LSP entre el LSR 3 y el usuario B.

CONCLUSIÓN

En el capitulo anterior se explicaron los conceptos principal de funcionamiento

de MPLS, la conmutación de etiquetas y las clases de equivalencias funcional, ya

que a partir de estos conceptos se puede entender la arquitectura de MPLS, tema

que será tratado a continuación.

66


5. ARQUITECTURA MPLS

Una vez vistos los conceptos fundamentales de la conmutación de etiquetas,

veamos los beneficios de MPLS, y su funcionamiento global.

En MPLS, la asignación de un paquete a una FEC se realiza cuando el paquete

entra en la red asignándole a dicho paquete una etiqueta. En los siguientes saltos sólo se

usará la etiqueta para determinar la interfaz por donde reenviar el paquete, por lo que no

será necesario analizar la cabecera del nivel de red. La etiqueta se usa como índice en la

tabla de encaminamiento donde se obtiene el siguiente salto y la nueva etiqueta con la

que sustituir la anterior. Hay que recordar que las etiquetas son locales a los

encaminadores. En MPLS los conmutadores pueden realizar el reenvío, pero éstos no

tienen necesidad de analizar las cabeceras del nivel de red.

Ventajas de basar el reenvío en las etiquetas en vez de en la cabecera del nivel de

red:

Dado que un paquete se asigna a una FEC cuando entra en la red, el

encaminador frontera que encapsula el paquete podrá usar toda la información

67


que tenga sobre el paquete. Incluso información que no esté en la cabecera

del nivel de red. Por ejemplo podrá usar información del nivel de transporte,

como los números de puerto, para asignar paquetes a FECs. Por tanto, gran

parte del trabajo se realiza antes de que el tráfico entre en la red. Con el

encaminamiento convencional sólo se puede examinar la cabecera del nivel de

red.

Un paquete que entra en la red por un determinado encaminador puede

etiquetarse de distinta forma que si hubiera entrado por otro. Por tanto, se

pueden tomar decisiones dependientes del encaminador frontera que

encapsula el paquete. Esto no se puede hacer en el encaminamiento

convencional porque la identidad del encaminador frontera que introdujo el

paquete en la red no viaja con el paquete.

Se podría forzar a un paquete a seguir una ruta elegida explícitamente antes o

en el momento que el paquete entre en la red, en vez de elegirse por el

algoritmo dinámico de encaminamiento a medida que el paquete fluye por la

red. Esto podría hacerse para permitir la ingeniería de tráfico. En el

encaminamiento convencional el paquete tendría que llevar la información de

la ruta (encaminamiento fuente). En MPLS se puede usar una etiqueta para

representar la ruta, de tal forma que el paquete no tiene por qué llevar la

información de la ruta.

Algunos encaminadores analizan la cabecera del nivel de red para determinar la

clase de servicio a la que pertenece el paquete así como para determinar el siguiente

salto. Con la información de la clase de servicio el encaminador podrá o no aplicar alguna

disciplina planificada a los paquetes. MPLS permite, pero no impone, que la clase de

servicio se infiera total o parcialmente de la etiqueta. Así podremos decir que una etiqueta

representa la combinación de una FEC y una clase de servicio.

Como vimos en el apartado de conceptos básicos de la conmutación de etiquetas,

MPLS se llama así porque soporta cualquier protocolo de nivel de red así como cualquiera

de nivel de enlace. Por tanto, MPLS puede o no, usar tecnologías subyacentes de

backbone como ATM, Frame Relay, SDH y DWDM.

68


5.1 Terminología

Fusión de etiquetas (label merging): reemplazo de múltiples etiquetas de

entrada para una FEC particular por una sola etiqueta de salida.

Salto de conmutación de etiquetas (label switched hop): salto entre dos nodos

MPLS en los que el reenvío se hace usando etiquetas.

Pila de etiquetas (label stack): conjunto ordenado de etiquetas

Punto de fusión (merge point): nodo en el que se realiza la fusión de etiquetas.

Fusión de circuitos virtuales (VC merge): fusión de etiquetas en donde la

etiqueta MPLS se transporta en el campo ATM VPI/VCI. De esta forma se

permite que múltiples circuitos virtuales se fusionen en un único circuito virtual.

Fusión de caminos virtuales (VP merge): fusión de etiquetas en donde la

etiqueta MPLS se transporta en el campo ATM VPI. De esta forma se permite

que múltiples caminos virtuales se fusionen en uno sólo. Dos células con el

mismo valor VCI se han originado en el mismo nodo.

5.2 Tipos de Nodos

Los LSRs frontera son los encargados de etiquetar los paquetes que entran en la

red. Para poder realizar este trabajo estos LSRs deben implementar el componente de

control y el componente de reenvío tanto del encaminamiento convencional como de la

conmutación de etiquetas.

Si un paquete entra en la red, el encaminador frontera utilizará el componente de

reenvío de la conmutación de etiquetas para determinar la etiqueta que ponerle al

paquete. Si el siguiente salto no es un LSR y el paquete no tiene etiqueta, entonces el

LSR deberá reenviar el paquete usando el componente de reenvío del encaminamiento

convencional.

Cuando el paquete va a salir de la red MPLS, el LSR que recibe el paquete le

quitará la etiqueta y lo reenviará al siguiente salto usando el componente de reenvío del

69


encaminamiento convencional. Dicho LSR sabrá que el paquete quiere abandonar la red

simplemente porque el siguiente salto no es un LSR.

Los tipos de nodos MPLS son:

LSR de entrada (ingress LSR): LSR que recibe tráfico de usuario (por ejemplo

datagramas IP) y lo clasifica en su correspondiente FEC. Genera una cabecera

MPLS asignándole una etiqueta y encapsula el paquete junto a la cabecera

MPLS obteniendo una PDU MPLS (PDU = Protocol Data Unit o unidad de

datos del protocolo).

LSR de salida (egress LSR): LSR que realiza la operación inversa al de

entrada, es decir, desencapsula el paquete removiendo la cabecera MPLS.

LSR intermedio o interior: LSR que realiza el intercambio de etiquetas

examinando exclusivamente la cabecera MPLS (obteniendo la etiqueta para

poder realizar la búsqueda en la tabla de encaminamiento).

Figura 5.1 Arquitectura MPLS.

5.3 Protocolos de Distribución de Etiquetas

Un protocolo de distribución de etiquetas es un conjunto de procedimientos por los

que un LSR le informa a otro de las asociaciones de etiquetas a FECs que ha hecho.

70


A dos LSRs que utilizan un protocolo de distribución de etiquetas para intercambiar

información de asociaciones de etiquetas a FECs se les conoce como un par de

distribución de etiquetas (label distribution peers) respecto a la información de las

asociaciones que intercambian.

MPLS no asume que haya sólo un protocolo de distribución de etiquetas. De

hecho, se están normalizando distintos protocolos de distribución de etiquetas. También

se están definiendo nuevos protocolos como el LDP (Label Distribution Protocol).

5.3.1 Distribución y Asignación de Etiquetas.- En MPLS, la decisión

correspondiente a la asignación de una etiqueta a una FEC la realiza el LSR que está río

abajo (downstream) con respecto a la asociación.

El LSR que está río abajo informa al LSR que está río arriba de la asociación. Por

tanto, las etiquetas se asignan o asocian río abajo y se distribuyen en el sentido que va

del LSR que está río abajo al LSR que está río arriba. MPLS permite variaciones en al

asociación río abajo:

En Río abajo solicitado (downstream-on-demand) un LSR le solicita explícitamente

a su siguiente salto una asociación de una etiqueta a una FEC.

Figura 5.2 Rió Abajo

En Río abajo no solicitado (unsolicited-downstream) un LSR distribuye

asociaciones a LSRs que no lo han solicitado explícitamente.

Figura 5.3 Río abajo no solicitado

71


Estas aproximaciones se pueden usar por separado o conjuntamente. En caso de

usarlas conjuntamente en una adyacencia de distribución de etiquetas (es decir, cuando

tenemos dos LSRs que son pares de distribución de etiquetas) ambos LSRs se tendrán

que poner de acuerdo en la técnica a usar.

5.4 Formato de las Etiquetas

Una etiqueta MPLS tiene 32 bits. Se sitúa entre la cabecera de nivel 2 y 3.

5.4 Ubicación etiqueta MPLS

Los 32 bits de la cabecera MPLS se reparten en: 20 bits para la etiqueta MPLS, 3

bits para identificar la clase de servicio en el campo EXP (experimental, anteriormente

llamado CoS), 1 bit de stack para poder apilar etiquetas de forma jerárquica (S) y 8 bits

para indicar el TTL (time-to-live) que sustenta la funcionalidad estándar TTL de las redes

IP. De este modo, las cabeceras MPLS permiten cualquier tecnología o combinación de

tecnologías de transporte, con la flexibilidad que esto supone para un proveedor IP a la

hora de extender su red.

Figura 5.5 Asociación de etiquetas MPLS

72


5.5 La Pila de las Etiquetas

En MPLS un paquete puede tener más de una etiqueta, organizadas éstas a modo

de pila (FIFO). A esto se le conoce como pila de etiquetas.

Aunque MPLS soporte una jerarquía gracias a la pila de etiquetas, el

procesamiento de un paquete etiquetado es completamente independiente del nivel de la

jerarquía. Siempre que se procese una etiqueta, ésta será la de la cima, sin importar

cuántas etiquetas pueda haber debajo.

Se puede considerar a un paquete no etiquetado como un paquete con una pila de

etiquetas vacía, si la profundidad de la pila de etiquetas de un paquete es m, a la etiqueta

que está al fondo de la pila se le llama etiqueta de nivel 1, a la que está encima etiqueta

de nivel 2, y así sucesivamente.

En la figura 5.6 tenemos tres dominios. Supongamos que el dominio 2 es un

dominio de tránsito. En dicho dominio no se originan paquetes. Tampoco hay paquetes

destinados a él. Para anunciar las direcciones del dominio 3 el LSR F le distribuye la

información al LSR E. El LSR E le distribuye la información al LSR B el cual se la

distribuye al LSR A. No se distribuye la información a los LSRs C y D porque son LSRs

interiores.

Figura 5.6 Pila de Etiquetas

Se usan dos niveles de etiquetas. Cuando el tráfico entra en el segundo dominio

se apila una nueva etiqueta en la cima de la pila, por lo que las etiquetas que hubiera en

la pila descienden un nivel.

73


5.6 Caminos de Conmutación de Etiquetas (LSP): Reglas de Apilamiento.

Un LSP de nivel m para un paquete P es una secuencia de encaminadores

<R1,...,Rn> con las siguientes propiedades:

R1, el LSR de entrada, es un LSR que apila una etiqueta en la pila de etiquetas

de P, resultando una pila de etiquetas de profundidad m.

Para todo i, 1<i<n , P tendrá una pila de etiquetas de profundidad m cuando lo

reciba el LSR Ri.

Mientras P se encuentre entre R1 y Rn-1 su pila de etiquetas nunca tendrá una

profundidad menor que m.

Para todo i, 1<i<n: P es transmitido desde Ri hasta Ri+1 por medio de MPLS,

por ejemplo usando la etiqueta de la cima de la pila como índice de una ILM

(Incoming Label Map).

Para todo i, 1<i<n: si un sistema S recibe y reenvía P después de que P sea

transmitido por Ri pero antes de que P sea recibido por Ri+1 (por ejemplo, Ri y

Ri+1 pueden estar conectados vía una subred conmutada de enlace de datos,

y S puede ser un conmutador de enlace de datos), entonces la decisión del

reenvío de S no está basado en la etiqueta de nivel m, o en la cabecera del

nivel de red. Esto puede ser debido a que:

o La decisión no se basa en absoluto en la pila de etiquetas o en la

cabecera del nivel de red.

o La decisión se basa en una pila de etiquetas en la que se han apilado

etiquetas adicionales (ejemplo: en un nivel de etiquetas m+k con k>0).

74


En resumen, cuando un LSR etiqueta un paquete ya etiquetado, la nueva etiqueta

corresponde a una FEC cuyo LSR de salida es el LSR que asignó la etiqueta que ahora

está en la segunda posición en la pila. Consideremos el conjunto de nodos que pudieran

ser el LSP de entrada para una FEC F. Entonces hay un LSP para la FEC F que empieza

con cada uno de esos nodos. Si alguno de esos LSPs tiene el mismo LSP de salida,

entonces podríamos considerar que el conjunto de esos LSPs forma un árbol, cuya raíz

es el LSP de salida. Podríamos entonces hablar de un árbol LSP para una FEC F.

5.6.1 Extracción en el Penúltimo Salto.- Si <R1,...,Rn> es un LSP de nivel m

para el paquete P, P puede ser transmitido desde Rn-1 a Rn con una pila de etiquetas de

profundidad m-1. Se puede extraer de la pila de etiquetas en el penúltimo LSR del LSP,

en vez de en el LSP de salida.

Desde una perspectiva arquitectónica, esto es apropiado. El propósito de la

etiqueta de nivel m es hacer llegar el paquete a Rn. Una vez que Rn-1 ha decidido

mandar el paquete a Rn, la etiqueta ya no tiene ninguna funcionalidad y por tanto no es

necesario transportarla.

La extracción en el penúltimo salto tiene una ventaja: si no se hace, cuando el LSP

de salida reciba el paquete, éste mirará la etiqueta de la cima de la pila y determinará que

es el LSP de salida. Entonces deberá hacer una extracción de la pila y examinar lo que

quede del paquete. Si hubiera otra etiqueta en la pila, el LSP de salida miraría esta

etiqueta y reenviaría el paquete basándose en la información que ha obtenido. (En este

caso, el LSP de salida para el paquete del LSP de nivel m es también un nodo intermedio

para un LSP de nivel m-1). Si no hubiera etiquetas en la pila, entonces se reenviaría el

paquete utilizando la dirección de destino del nivel de red. Esto obliga a que el LSR de

salida haga dos consultas: bien dos consultas de etiquetas o una consulta de etiqueta

seguido de una consulta de dirección.

Con esta técnica, el LSR de salida sólo tiene que hacer una consulta y requiere

que el penúltimo nodo haga una consulta.

La creación del "camino rápido" del reenvío en un producto de conmutación de

etiquetas puede ser muy favorecedor si se sabe que sólo requerirá una consulta:

75


Se puede simplificar el código si se asume que sólo se necesitará una

consulta.

Se puede basar el código en un "presupuesto de tiempo" que asuma

que sólo se necesitará una consulta.

De hecho, cuando se usa la extracción en el penúltimo salto, el LSP de salida

puede incluso no ser un LSR. No obstante, algunos motores hardware de conmutación

pueden no ser capaces de extraer de la pila de etiquetas, por lo que esto no puede ser

requerido universalmente.

También puede haber situaciones en las que no es deseable la extracción en el

penúltimo salto. Por tanto, el penúltimo nodo extraerá la etiqueta de la pila de etiquetas si

el LSR de salida se lo pide explícitamente, o si el siguiente nodo en el LSP no soporta

MPLS. (Si el siguiente nodo en el LSP no soporta MPLS, y no hace tal petición, el

penúltimo nodo no tendrá manera de saber que es el penúltimo nodo).

Un LSR que es capaz de extraer de la pila de etiquetas deberá realizar la

extracción en el penúltimo salto cuando se lo pida el LSR del mismo nivel (su "igual" o

peer) que está río abajo.

Las negociaciones iniciales del protocolo de distribución de etiquetas deben

permitir a cada LSR determinar si sus LSRs vecinos son capaces de extraer de la pila de

etiquetas. Un LSR no le debe pedir a su "igual" de distribución de etiquetas que extraiga

de la pila de etiquetas a no ser que sea capaz de hacerlo.

Un nodo de salida siempre podrá interpretar la etiqueta de la cima de un paquete

recibido cuando se utiliza la extracción en el penúltimo salto si se cumplen las reglas de

alcance y unicidad expuestas en el apartado anterior.

5.6.2 Ejemplo 1.- En la figura 5.7 se puede apreciar que el LSR F realiza una

doble consulta, lo que repercute en el rendimiento de dicho nodo. Para mejorar el

rendimiento se usa la extracción en el penúltimo salto.

76


Figura 5.7 Uso de las etiquetas en los nodos

Pasos:

Primero: llega un paquete IP al encaminador A.

Segundo: el encaminador etiqueta el paquete y se lo reenvía al encaminador

C.

Tercero: el encaminador C realiza una búsqueda en la tabla, intercambia la

etiqueta y reenvía el paquete al encaminador E.

Cuarto: el encaminador E realiza una búsqueda en la tabla, intercambia la

etiqueta y reenvía el paquete la encaminador F.

Quinto: el encaminador F realiza una búsqueda en la tabla, extrae la

etiqueta, realiza una búsqueda de nivel 3 y reenvía el paquete hacia un

encaminador externo.

5.6.3 Ejemplo 2.- En la figura 5.8 podemos apreciar que el LSR F realiza una

consulta menos que en el caso anterior.

77


Figura 5.8 Uso de etiquetas en los nodos

Pasos

Primero: llega un paquete IP al encaminador A.

Segundo: el encaminador etiqueta el paquete y se lo reenvía al encaminador

C.

Tercero: el encaminador C realiza una búsqueda en la tabla, intercambia la

etiqueta y reenvía el paquete al encaminador E.

Cuarto: el encaminador E realiza una búsqueda en la tabla, extrae la etiqueta y

reenvía un paquete IP puro al encaminador F.

Quinto: El encaminador F realiza únicamente una búsqueda de nivel 3 y

reenvía el paquete hacia un encaminador externo.

5.6.4 Ejemplo 3 LSPs jerárquicos.- Ocurre cuando se crea un nuevo LSP dentro

de un túnel de un LSP de orden superior ya existente. En la figura 5.10 se muestra cómo

los LSPs de orden inferior disparan la formación de un LSP de orden superior. Los nodos

en el borde de dos regiones con respecto a las características de multiplexado, son los

responsables de la agregación de los LSPs.

78


Figura 5.10 LSP de orden inferior y superior

R0, R1, R9 y R10 manejan paquetes.

S0 y S8 son conmutadores SONET/SDH.

O3 y O7 son conmutadores electro-ópticos.

P4, P5 y P6 son conmutadores ópticos.

Entre R0-R1 y R9-R10 hay enlaces de 500 Mbps.

Entre R1-S2 y S8-R9 hay un enlace de OC-12 (mayor capacidad que el

anterior).

Entre S2-O3 y O7-S8 hay un enlace de OC-192 (mayor capacidad que el

anterior).

Entre O3-O7 hay un enlace de fibra.

LSP1 está configurado de R0 a R10 con ancho de banda de 500 Mbps.

LSP1 está anidado dentro de LSP2,3,4 que son LSPs de orden superior.

79


Los nodos en el borde de dos regiones con respecto a las características de

multiplexado, son responsables de la formación de LSPs de orden superior o

de agregar los LSPs de nivel inferior.

La figura 5.11 muestra el proceso de formación del LSP.

Figura 5.11 Formación de LSP

La formación del LSP1 dispara la formación de los LSPs 2, 3 y 4. R0 manda una

petición de camino (Path) a R1. La llegada de dicha petición a R1 dispara la formación del

LSP1 de R1 a R9 y así sucesivamente hasta que se dispare la formación del LSP4 en O3.

Una vez establecido el LSP4, el mensaje tercero de Path se manda a través del LSP4 (o

sea, por el túnel) . Este proceso continua hasta que se cree el primer LSP y se forme la

jerarquía.

5.7 Control de Etiquetas.

Antes de continuar conviene aclarar lo que es un prefijo de dirección. En vez de

utilizar la máscara de subred se puede utilizar un valor llamado valor de prefijo. Esto se

utiliza en la agregación de direcciones (esto se explicará en otro punto posteriormente). El

valor de prefijo describe cuántos bits se deben usar como máscara.

Ejemplo: 138.100.15.1/24

80


El número 24 es el valor prefijo e indica que la máscara de subred son 24 bits,

dejando los restantes 8 bits para identificar a los hosts. En MPLS existen dos formas para

asignar etiquetas a FECs: independiente y ordenado.

5.7.1 Control Independiente.- Cuando un LSR reconoce una FEC realizará una

asociación de forma independiente de una etiqueta a esa FEC. Una vez echo esto

informará de dicha asociación a los LSRs vecinos.

Esta es la forma de trabajar en el encaminamiento IP convencional: cada nodo

encamina los paquetes de forma independiente, apoyándose en que el algoritmo de

encaminamiento converge rápidamente garantizando de esta forma que los datagramas

son entregados de forma correcta.

Ejemplo:

Figura 5.12: el LSR A utiliza OSPF para informarle al LSR C el prefijo de

dirección 192.165/16

Figura 5.12

Figura 5.13: cuando C recibe el prefijo, asigna de forma independiente una

etiqueta a esta FEC e informa de dicha asociación a los LSRs vecinos.

Figura 5.13

81


5.7.2 Control Ordenado.- La asignación de etiquetas ocurre de forma ordenada

desde un extremo del LSP hacia el otro. El establecimiento del LSP puede iniciarse por el

LSR de entrada o por el LSR de salida del LSP.

Ejemplo: supongamos que el establecimiento del LSP lo inicia el LSR de salida.

Figura 5.14: el nodo D se da cuenta que es el LSR de salida para el prefijo de

dirección 192.168/16. Dicho nodo asigna una etiqueta a esta FEC e informa de

dicha asociación a su vecino.

Figura 5.14

Figura 5.15: cuando el LSR C recibe dicha información, asigna una etiqueta e

informa de dicha asociación a sus LSRs vecinos. De esta forma, el

establecimiento del LSP se hace de forma ordenada desde el LSR de salida al

LSR de entrada.

Figura 5.15

Si se pretende garantizar que el tráfico de una FEC particular sigue un camino que

tiene una serie de propiedades, se debe usar el control ordenado. MPLS permite tanto el

control independiente como el control ordenado. Un LSR sólo necesita implementar uno u

otro. Un inconveniente del control independiente ocurre cuando dos vecinos no están de

82


acuerdo en las FECs que van a usar. Cuando esto ocurre algunas FECs no tendrán LSPs

asociadas a ellas.

El control ordenado facilita la prevención de bucles. También permite a los

administradores de la red controlar cómo se establecen los LSPs. Un inconveniente es

que se tarda más tiempo en establecer un LSP que con el control independiente, debido a

que las asociaciones deben propagarse a través de una región entera antes de que se

establezca el LSP. Si se quiere que el control ordenado sea efectivo, se deberá

implementar en todos los LSRs.

5.8 Conmutadores ATM como LSR.

Como ya se mencionó, se pueden utilizar conmutadores ATM como LSRs si se les

dota del software adecuado. Los conmutadores ATM utilizan el puerto de entrada y el

valor del campo VPI/VCI como índice de la tabla de donde obtienen el puerto de salida y

el valor de salida del campo VPI/VCI. Por tanto, si se codifica el valor de la etiqueta en

estos campos se podrán utilizar estos conmutadores como LSRs.

Por tanto, se podrán codificar las etiquetas de tres formas distintas:

Codificación SVC (Switched Virtual Circuit: circuito virtual conmutado). Se

utiliza el campo VPI/VCI. Con esta técnica el LSR no puede apilar ni extraer de

la pila de etiquetas.

Codificación SVP (Switched Virtual Path: camino virtual conmutado). Se utiliza

el campo VPI para codificar la etiqueta de la cima de la pila de etiquetas y el

campo VCI para codificar la segunda etiqueta de la pila si existe. Esta técnica

permite utilizar la conmutación-VP ATM. De esta forma los LSPs son SVPs y el

protocolo de distribución de etiquetas sirve como protocolo de señalización

ATM. Con esta técnica, el ATM-LSR de salida del camino virtual realiza una

operación de extracción de la pila. El inconveniente de esta técnica es que si la

red tiene un camino virtual a través de una red no ATM, el campo VPI no

estará disponible para que lo use MPLS.

83


Codificación multipunto SVP. Se utiliza el campo VPI para codificar la etiqueta

de la cima de la pila de etiquetas y parte del campo VCI para codificar la

segunda etiqueta si existe. El resto de este campo se utiliza para identificar al

LSP de entrada. Con esta técnica se puede utilizar la conmutación-VP ATM

para permitir caminos virtuales multipunto-a-punto. Esta técnica depende de la

posibilidad para poder asignar valores de 16 bits al campo VCI de cada

conmutador ATM de tal forma que no se pueda asignar el mismo valor VCI a

dos conmutadores diferentes.

Si hay más etiquetas en la pila de las que se pueden codificar en la cabecera ATM

entonces se tendrán que combinar las codificaciones ATM con la encapsulación genérica.

5.8.1 Interacción entre las Técnicas de Codificación.- Puede ocurrir que dos

LSRs que están en el mismo LSP utilicen técnicas de codificación diferentes. Cuando un

LSR recibe un paquete etiquetado lo decodifica y obtiene el valor de la etiqueta. Con este

valor obtendrá la nueva etiqueta para poder reenviar el paquete y volverá a codificar el

nuevo valor de la etiqueta antes de reenviarlo.

Los conmutadores ATM no pueden realizar transformaciones de un tipo de

codificación a otro, por lo que la arquitectura MPLS especifica que dos conmutadores

ATM deberán utilizar, siempre que sea posible, la misma técnica de codificación cuando

sean vecinos en el mismo LSP de nivel m.

Cuando exista una combinación de LSRs ATM y LSRs que utilicen la cabecera

shim MPLS, deberán existir LSRs con interfaces ATM e interfaces shim MPLS. De esa

forma el LSR podrá hacer una traducción de un tipo de codificación a otro.

5.8.2 Valores Reservados de Etiquetas

0: representa la "etiqueta explícita nula (NULL) IPv4". Esta etiqueta se podrá

encontrar en el caso de que sea la única entrada en la pila de etiquetas e

indica que debe ser extraída de la pila de etiquetas y reenviado el paquete

basándose en la cabecera del paquete IPv4.

84


1: representa la "etiqueta de alerta del encaminador". Esta etiqueta no puede

estar en el último lugar de la pila.

2: representa la "etiqueta explícita nula IPv6". Es igual que el primer paso

excepto que se reenvía el paquete basándose en la cabecera IPv6.

3: representa la "etiqueta implícita nula".

4-15: valores reservados

5.9 COMPONENTES DE UN LSR

5.9.1 Base de información del reenvío (FIB: Forwarding Information Base).- La FIB se compone de :

1.Entrada para el reenvío con la etiqueta del siguiente salto (NHLFE: Next Hop

Label Forwarding Entry).

La NHLFE se usa cuando se reenvía un paquete etiquetado. Contiene la siguiente

información:

El siguiente salto del paquete.

La operación a realizar en la pila de etiquetas del paquete, que será una de las

siguientes:

o Reemplazo de la etiqueta de la cima de la pila de etiquetas con una

nueva etiqueta.

o Extracción de la pila de etiquetas.

o Reemplazo de la etiqueta de la cima de la pila de etiquetas con una

nueva etiqueta y posterior apilamiento de una o más nuevas etiquetas

en la pila de etiquetas.

También puede tener:

85


o Encapsulación del nivel de enlace a usar cuando se

transmita un paquete.

o Forma de codificar la pila de etiquetas cuando se

transmita el paquete.

2. Correlación de la etiqueta entrante (ILM: Incoming Label Map).

La ILM correlaciona cada etiqueta entrante con un conjunto de NHLFEs. Se utiliza

cuando se reenvían paquetes que llegan como paquetes etiquetados. Si la ILM

correlaciona una etiqueta particular con un conjunto de NHLFEs que contienen más de un

elemento, se deberá elegir exactamente un elemento del conjunto antes de reenviar el

paquete. La etiqueta de la cima de la pila se utiliza como índice de la ILM. Puede ser útil

hacer que la ILM correlacione una etiqueta con un conjunto que contenga más de una

NHLFE por si, por ejemplo, se desea hacer un balance de la carga de tráfico a través de

múltiples enlaces.

3. Correlación de la FEC con la NHLFE (FTN: FEC-to-NHLFE)

La FTN correlaciona cada FEC con un conjunto de NHLFEs. Se utiliza cuando se

quieren reenviar paquetes que no llegan etiquetados, pero que se quieren reenviar

etiquetados. Si la FTN correlaciona una etiqueta particular con un conjunto de NHLFEs

que contienen más de un elemento, se deberá elegir exactamente un elemento del

conjunto antes de reenviar el paquete.

5.9.2 Módulo de Determinación de la Ruta.- Este módulo construye las entradas

de la FIB en una operación MPLS. Con la información de los protocolos de

encaminamiento se determinan las FECs para las que se quieren crear NHLFEs. También

se obtiene la información del siguiente salto que se necesita para crear la NHLFE.

Dado que en MPLS sólo se permite la asociación de etiquetas río abajo, una

NHLFE no tendrá información de la etiqueta de salida hasta que el LSR del mismo nivel

que está río abajo le asigne una etiqueta.

Un LSR puede construir las NHLFEs de dos formas:

86


Asignando una o más etiquetas para usar como la etiqueta de entrada,

creando ILMs para cada una, asociando cada ILM a un conjunto de NHLFEs y

distribuyendo las etiquetas asociadas a los LSRs que están río arriba.

Creando FTNs para las FECs asociadas con entradas específicas de

encaminamiento y asociando cada una a un conjunto de NHLFEs con la

información del siguiente salto.

La función de determinación de la ruta se usa también para borrar o actualizar las

entradas de la FIB cuando las rutas asociadas a una FEC son removidas o cuando

cambia la información del siguiente salto.

5.9.3 Módulo de reenvío.- La función de reenvío se basa en la comparación

exacta entre una etiqueta y la ILM, que a su vez se correlaciona con una NHLFE. El LSR

seguirá las instrucciones de manipulación de la etiqueta que indique la NHLFE y enviará

el paquete por la interfaz especificada en la información del siguiente salto. Puede ser que

el LSR necesite usar la información de encapsulación de nivel de enlace especificada en

la NHLFE para encapsular el paquete antes de enviarlo al siguiente salto. Ejemplo de esto

último sería un enlace ethernet, en donde la dirección MAC (Media Access Control:

control de acceso al medio) de la interfaz de salida y el siguiente salto se tienen que

incluir en la encapsulación ethernet para poder entregar el paquete al siguiente salto.

5.10 Intercambio de Etiquetas (Label Swapping)

En el intercambio de etiquetas se consideran dos casos:

Si se quiere reenviar un paquete etiquetado, el LSR examinará la etiqueta de la

cima de la pila de etiquetas. Con dicha etiqueta, escogerá una ILM y obtendrá

la NHLFE. Con la NHLFE obtendrá la nueva etiqueta y la información

necesaria para reenviar el paquete. Figura 5.16

Si se quiere reenviar un paquete no etiquetado, el LSR examinará la dirección

del nivel de red para determinar la FEC a la que pertenece el paquete. Una vez

hecho esto, usará la FTN para correlacionar la FEC con una NHLFE. Con la

87


NHLFE sabrá dónde reenviar el paquete y realizará una operación en la pila de

etiquetas del paquete.

Figura 5.16 Label Swapping

En ambos casos, el LSR codificará la nueva pila de etiquetas en el paquete y lo

reenviará.

5.11 Operación Global de MPLS.

A modo de ejemplo de lo visto anteriormente veamos la operación MPLS.

Figura 5.17 Funcionamiento Global de MPLS 1

88


Figura 5.18 Funcionamiento Global de MPLS 2

Figura 5.18 Funcionamiento Global de MPLS en tablas

Figura 5.19 Funcionamiento Global de MPLS con etiquetas

5.12 Control de Bucles.

Prácticamente en todos los protocolos existentes se pueden dar casos de bucles,

por ejemplo en el periodo siguiente al fallo de un enlace.

89


Dependiendo de la existencia del campo TTL (Time-To-Live: tiempo de vida) se

actuará de distinta forma.

En el reenvío IP convencional, los paquetes tienen un campo TTL en la cabecera.

Cuando el paquete atraviesa un encaminador se decrementa dicho campo. Si el campo

TTL llegara a valer cero se descartaría el paquete. De esta forma tenemos un grado de

protección contra los bucles que puedan existir debidos a fallos en enlaces,

convergencias lentas de los algoritmos de encaminamiento, etc.

En muchos casos MPLS actúa de la misma forma. Esto dependerá exclusivamente

de cómo sea la cabecera MPLS. En el caso de que exista la cabecera shim, ésta tendrá el

campo TTL. Si los valores de las etiquetas están codificados en una cabecera del nivel de

enlace (por ejemplo, en el campo VPI/VCI de la cabecera ATM), los paquetes son

reenviados por un conmutador del nivel de enlace y si el nivel de enlace no tiene un

campo TTL, entonces no se podrá actuar de esta forma. A un segmento de un LSP que

contenga una secuencia de LSRs que no puedan decrementar el campo TTL de un

paquete, se le llama segmento LSP no TTL.

Si se dispone del campo TTL en la cabecera shim, se deberá inicializar éste

copiándolo del campo TTL de la cabecera del nivel de red. Del mismo modo que en el

reenvío IP convencional, se deberá decrementar en cada salto (LSR). Cuando el paquete

salga del LSP se copiará el campo TTL de la cabecera shim al campo TTL de la cabecera

del nivel de red.

Cuando un paquete sale de un segmento LSP no TTL, el campo TTL deberá

reflejar el número de saltos (LSRs) que ha atravesado. Para el caso unicast, se puede

propagar la longitud a los LSRs de entrada, de tal forma que estos decrementen el valor

TTL antes de reenviarlos al segmento LSP no TTL.

En principio, el hardware de los componentes ATM no les permite decrementar el

campo TTL, por lo que no habrá protección contra los bucles. Una posible solución a esto

es la siguiente: muchos conmutadores ATM pueden limitar la cantidad de espacio del

buffer del conmutador que puede consumir un circuito virtual. El objetivo durante los

bucles transitorios es permitir que el encaminamiento reconverja, es decir, que las tablas

90


de encaminamiento se estabilicen y el bucle desaparezca. Para conseguir esto hay que

asegurarse que los encaminadores no se saturen reenviando paquetes que estén metidos

en un bucle. En un LSR ATM si los paquetes que pertenecen al bucle consumen sólo una

pequeña cantidad del espacio del buffer del conmutador, entonces los conmutadores

todavía podrán reenviar paquetes de actualización de encaminamiento, lo que garantizará

una convergencia del encaminamiento.

Otra solución sería usar una técnica de detección de bucles. La técnica de

detección de bucles es opcional y está especificada en [MPLS-ATM] y [MPLS-LDP]

5.13 Agregación.

Una forma de particionar el tráfico en FECs es crear una FEC por cada prefijo de

dirección que aparece en la tabla de encaminamiento. Gráficamente:

Figura 5.20 Trafico de FEC´s

Puede ocurrir que el tráfico del conjunto de FECs siga la misma ruta hacia el LSR

de salida y que el intercambio de etiquetas sólo se utilice para hacer que el tráfico llegue a

dicho LSR. En este caso, en el dominio MPLS, la unión de las FECs es a su vez una FEC.

Por tanto habrá que elegir entre:

Asociar una etiqueta distinta a cada FEC

Asociar una etiqueta a la unión y aplicar dicha etiqueta a todo el tráfico

de la unión. Gráficamente:

91


Figura 5.21 Asociar una etiqueta a todo el trafico de la unión de FEC´s

La arquitectura MPLS define la agregación como el procedimiento mediante el que

se asocia una única etiqueta a una unión de FECs, que será a su vez una FEC (en algún

dominio) y que aplica dicha etiqueta a todo el tráfico de la unión.

La agregación puede reducir la cantidad de etiquetas que se necesitan para

manejar un conjunto particular de paquetes, y también puede reducir la cantidad

necesaria de tráfico de control de distribución de etiquetas.

Dado un conjunto de FECs que pueden ser agregadas en una única FEC, se

podrá:

Agregarlas en una única FEC.

Agregarlas en un conjunto de FECs.

No agregarlas.

Por tanto se podrá hablar de grado de granulado de la agregación. La agregación

más gruesa se corresponderá con el primer punto y la agregación más fina con el tercero.

Cuando se utiliza el control ordenado, cada LSR deberá tener, para un conjunto de

FECs, el mismo grado de granulado para dichas FECs que el siguiente salto.

Cuando se utilice el control independiente se podrá dar el caso en el que dos LSRs

adyacentes agreguen un conjunto de FECs de distinta forma.

92


Sea Ru el LSR que está río arriba y Rd el LSR que está río abajo. Si el grado de

granulado de Ru es menor que el de Rd, Ru distribuirá más etiquetas para el conjunto de

FECs que Rd. Por tanto, Ru deberá transformar n etiquetas en m etiquetas, con n>m. Otra

opción sería que Ru retirara las n etiquetas y distribuyera un conjunto de m etiquetas que

se corresponderían con el grado de granulado de Rd.

Si la granularidad de Ru es mayor que la de Rd, tendrá dos opciones:

o Adoptar el grado de granulado de Rd.

o Correlacionar sus m etiquetas con un subconjunto de las n etiquetas de Rd,

siempre y cuando sepa que el encaminamiento será el mismo.

En todo momento cada LSR tendrá que saber qué grado de granulado aplicar a las

etiquetas que asigna.

5.14 Selección de Ruta.

MPLS permite usar dos métodos para seleccionar el LSP de una FEC:

Encaminamiento Salto a Salto (Hop By Hop).- El

encaminamiento salto a salto es el encaminamiento usual en redes IP. Cada

LSR elegirá el siguiente salto hacia donde reenviar los paquetes de una FEC

de forma independiente.

Encaminamiento Explícito.- Con este tipo de

encaminamiento un LSR no podrá elegir el siguiente salto. En vez de eso, un

LSR, generalmente el LSR de entrada o el de salida, especificará el conjunto

de saltos a usar en el LSP. El encaminamiento explícito permite dos modos de

operación:

o Encaminamiento explícito estricto: se especifica el LSP entero.

o Encaminamiento explícito parcial: se especifica parte del LSP.

93


La secuencia de LSRs que se deben seguir en un LSP especificado mediante

encaminamiento explícito estricto, podrá ser elegido dinámicamente por un nodo o por

configuración. Por tanto el encaminamiento explícito es muy útil para la ingeniería de

tráfico y para dar soporte a la QoS.

5.15 Fusión de Etiquetas

Un LSR que soporta la fusión de etiquetas, al recibir dos paquetes por dos

interfaces de entrada distintas, y/o con etiquetas distintas, puede reenviar ambos

paquetes por la misma interfaz de salida y con la misma etiqueta. Gráficamente:

Figura 5.22 Fusión de Etiquetas

Un LSR que no soporta la fusión de etiquetas, al recibir algún par de paquetes por

interfaces distintas o con etiquetas distintas, reenviará dichos paquetes por interfaces

distintas o con etiquetas distintas. Los LSRs ATM que usen codificaciones SVC o SVP no

soportarán la fusión de etiquetas.

Con la fusión de etiquetas sólo se necesita una etiqueta de salida por FEC,

mientras que sin fusión de etiquetas el número de etiquetas de salida por FEC podría ser

tan grande como el número de nodos de la red.

MPLS soporta tanto LSRs con fusión de etiquetas como LSRs sin fusión de

etiquetas. Por tanto, se han definido procedimientos que permiten el uso de LSRs que no

soportan la fusión de etiquetas, así como procedimientos para permitir que ciertos

conmutadores ATM puedan realizar la fusión de etiquetas.

94


5.15.1 LSRs que No Pueden Fusionar Etiquetas.- Un LSR que soporte la

fusión de etiquetas y que esté río arriba sólo necesitará que le manden una etiqueta por

FEC. Si no soportase la fusión de etiquetas necesitaría que le mandasen múltiples

etiquetas por FEC.

La arquitectura especifica que a un vecino que esté río arriba que no soporte la

fusión de etiquetas, no se le mandarán etiquetas para ninguna FEC, a no ser que lo

solicite explícitamente. Dicho vecino podrá realizar múltiples peticiones recibiendo cada

vez una nueva etiqueta. Podría ocurrir que el vecino que está río abajo y que está

recibiendo dichas peticiones no soporte tampoco la fusión de etiquetas, en cuyo caso le

pasará la petición al vecino que esté río abajo.

5.15.2 Procedimientos para que los Conmutadores ATM realicen la Fusión de Etiquetas.- En principio, los conmutadores ATM no soportan la fusión de etiquetas

debido a que si se intenta realizar, se podría acabar teniendo células intercaladas de

diferentes paquetes. Si esto ocurre será imposible reensamblar los paquetes.

Existen métodos para eliminar este problema y poder utilizar conmutadores ATM

que exploten la fusión de etiquetas:

5.15.3 Fusión VC.- Nombre aplicado a cualquier técnica que le permita a un

conmutador ATM realizar la fusión de etiquetas. Esta técnica requiere encolar las células

asociadas a las tramas AAL (ATM Adaptation Layer: nivel de adaptación ATM) hasta que

se reciba la última célula. Una vez obtenida la última, se transmiten las células en el

mismo orden en el que se recibieron, teniendo sumo cuidado de no intercalarlas con

células de otra trama AAL que se esté transmitiendo por el mismo VC. El intercalado de

células con distinto VCI está permitido, no siendo así en el caso de células asociadas al

mismo VCI, las cuales deberán ser transmitidas, por el mismo VCI, sin ser intercaladas

con células recibidas por otras interfaces de entrada (o por la misma interfaz pero con

diferente VCI).

95


Figura 5.22 Fusión VC

El intercalado de células de diferentes VPI/VCIs de entrada en el mismo VPI/VCI

de salida hace que el receptor sea incapaz de determinar los límites de la trama a la hora

de reensamblar la trama. Los marcadores de fin de trama de múltiples tramas se

intercalaran también, lo que provocará que se ensamblen células de una trama con

células de otra, produciendo una trama inservible. Para poder fusionar el tráfico en el nivel

VPI/VCI, la primera célula de una entrada VPI/VCI no se deberá mandar a una salida

VPI/VCI hasta que la última célula de otra entrada VPI/VCI no se haya mandado por la

salida VPI/VCI comentada anteriormente.

Por tanto, la fusión VC requiere encolar las células que se vayan a fusionar de

cada entrada VPI/VCI hasta que la última célula de otra entrada VPI/VCI se haya

mandado por esa misma salida VPI/VCI.

5.15.4 Fusión VP con Codificación Multipunto SVP.- Nombre aplicado a

cualquier técnica que correlacione números VCI distintos en distintos caminos virtuales

(VPs) en interfaces de entrada, al mismo VP en una interfaz de salida. Puesto que se

usan VCIs distintos al transmitir las células por la interfaz de salida, no será posible

intercalar las células de distintos flujos de entrada en la interfaz de salida.

5.16 Modos de Retención de Etiquetas.

Un LSR puede recibir información de asociaciones de etiquetas a FECs que no

use. Por tanto, un LSR podrá guardar dicha información o descartarla. Los modos de

retención de etiquetas especifican el comportamiento ante tal situación.

96


Sea Ru un LSR que está recibiendo asociaciones de etiquetas para FECs de un

LSR Rd que no es su siguiente salto para dicha FEC. Si Ru guarda dicha información y

por algún motivo Rd pasa a ser su siguiente salto, entonces Ru podrá usar la información

de las asociaciones que le había enviado Rd previamente [RFC3301].

5.16.1 Modo Liberal de Retención de Etiquetas.- Si un LSR soporta el modo

liberal de retención de etiquetas, mantendrá las asociaciones entre etiquetas y FECs

recibidas de LSRs que no son su siguiente salto para dicha FEC.

La ventaja de este modo es que en el caso de que ocurra un cambio en la

topología, las etiquetas de la nueva topología estarán ya en el LSR. El inconveniente de

este modo es que requiere bastante memoria.

5.16.2 Modo Conservador de Retención de Etiquetas.- Si un LSR soporta el

modo conservador de retención de etiquetas, descartará las asociaciones entre etiquetas

y FECs recibidas de LSRs que no son su siguiente salto para dicha FEC.

La ventaja de este modo es que requiere menos memoria que el modo anterior. El

inconveniente de este modo es el coste en tiempo en la obtención de nuevas etiquetas

ante un cambio en la topología.

5.17 Espacio de Etiquetas.

El espacio de etiquetas se refiere al alcance de una etiqueta en un LSR y cómo

este alcance se relaciona con su par adyacente. Se hablará de alcance por interfaz y

alcance por plataforma. Se hablará de espacio de etiquetas por interfaz cuando se pueda

interpretar una misma etiqueta de forma distinta dependiendo de su interfaz de entrada.

Se hablará de espacio de etiquetas por plataforma cuando se interprete una

etiqueta de la misma forma independientemente de su interfaz de entrada, siempre y

cuando estas interfaces sean comunes con su par LSR. Un LSR puede tener múltiples

espacios de etiquetas por plataforma, siempre y cuando pueda distinguir a los pares LSR.

97


Por tanto, un LSR no podrá tener múltiples espacios de etiquetas por plataforma si no

puede determinar qué interfaces tiene en común con sus pares LSRs.

En general, Rd sólo podrá saber si la etiqueta L de la cima de la pila la puso Ru1 o

Ru2 si se cumplen las dos condiciones siguientes:

Ru1 y Ru2 son los únicos pares de distribución de etiquetas a los que

Rd les distribuyó la asociación de la etiqueta L.

Ru1 y Ru2 están conectados cada uno directamente a Rd mediante un interfaz punto a punto.

CONCLUSION

En el capitulo anterior se explico el funcionamiento de la arquitectura MPLS que

recae su funcionamiento primordial en la conmutación de etiquetas, así como la

administración de las mismas, y la generación de las tablas en los LSR.

98


6 PROTOCOLOS DE DISTRIBUCIÓN DE ETIQUETAS.

A medida que se crean y destruyen asociaciones de etiquetas, los LSRs deberán

notificarlo a sus vecinos. Para este propósito se utilizan los protocolos de distribución de

etiquetas, que a continuación se explicaran principalmente 3: BGP, LDP, RSVP y CR-

LDP.

La arquitectura MPLS define el protocolo de distribución de etiquetas como el

conjunto de los procedimientos gracias a los cuales un LSR le informa a otro del

significado de las etiquetas usadas para reenviar el tráfico a través de ellos.

La arquitectura no impone ningún protocolo específico para la distribución de

etiquetas. De hecho se están normalizando distintos protocolos de distribución de

etiquetas. A grandes rasgos podemos distinguir entre los protocolos nuevos definidos

exclusivamente para la distribución de etiquetas y los que incorporan la etiqueta encima

99


de protocolos existentes de encaminamiento. En la bibliografía a esto último se le llama

piggybacking. En este último caso se han extendido protocolos existentes para que se

pueda utilizar la distribución de etiquetas usando piggybacking.

La ventaja fundamental de utilizar piggybacking es que nunca tendremos

condiciones de carrera, es decir, como se utiliza un protocolo de encaminamiento para la

distribución de etiquetas, nunca se dará el caso de que tengamos la asociación de la

etiqueta y no tengamos la información de encaminamiento asociada (asociación entre

FECs y siguientes saltos). Otra ventaja radica en el hecho de que al estar utilizando un

protocolo existente no sobrecargamos el sistema con nuevos mensajes. El inconveniente

es que no siempre es sencillo extender protocolos existentes, puesto que podría ser

necesario modificar los mensajes y por tanto tener problemas de compatibilidad con

versiones anteriores.

Las desventajas de utilizar protocolos nuevos de distribución de etiquetas son la

dificultad de evitar las condiciones de carrera y el hecho de estar añadiendo más

mensajes en el sistema, por lo que aumenta su complejidad. La ventaja de utilizar

protocolos nuevos de distribución de etiquetas es poder dar soporte a dicha distribución

de etiquetas cuando no se puede utilizar piggybacking.

6.1 PROTOCOLOS DE ESTADO DURO (HARD-STATE) Y PROTOCOLOS DE ESTADO BLANDO (SOFT-STATE)

Conviene aclarar la distinción entre protocolos de estado duro y protocolos de

estado blando.

Protocolos de estado blando.-Con este tipo de protocolos si no se reciben los

mensajes de actualización (update) o refresco de la información de estado, se marcará

dicho estado como no válido y se descartará la información. Estos protocolos son

adecuados en entornos no fiables. El protocolo de reserva de recursos RSVP (Resource

ReSerVation Protocol) es un protocolo de estado blando.

100


Protocolos de estado duro.- En ausencia de eventos que disparen una respuesta

del protocolo, el estado del protocolo permanecerá sin cambio alguno durante un periodo

de tiempo ilimitado. La información de estado deberá cambiarse explícitamente. Este tipo

de protocolos requieren una total fiabilidad y por tanto no es de extrañar que la mayoría

de estos protocolos se basen en el protocolo de control de transmisión TCP (Transmisión

Control Protocol). Como es sabido, TCP es un protocolo fiable orientado a conexión.BGP

(Border Gateway Protocol: Protocolo de pasarela externa) y LDP utilizan TCP.

6.2 BGP

BGP es un protocolo de encaminamiento usado entre sistemas autónomos. Está

siendo utilizado ampliamente para conectar grandes redes de proveedores. El protocolo

utiliza mensajes que se envían utilizando conexiones TCP. Los distintos tipos de

mensajes que maneja este protocolo son:

Open: se utiliza para establecer una relación de vecindad con otro

encaminador.

Actualización (Update): se utiliza para transmitir información a través de

una ruta y/o enumerar múltiples rutas que se van a eliminar.

Mantenimiento (Keepalive): utilizado para confirmar un mensaje Open y

para confirmar periódicamente la relación de vecindad.

Notificación: este tipo de mensajes se envían cuando se detecta una

condición de error.

Los procedimientos funcionales de BGP son:

Adquisición de vecinos: ocurre cuando dos encaminadores situados en

diferentes sistemas autónomos se ponen de acuerdo para intercambiar

información de encaminamiento regularmente. Un encaminador le

enviará a otro un mensaje Open. Si el destino acepta la solicitud le

devolverá un mensaje de mantenimiento.

Detección de vecino alcanzable: una vez realizada la adquisición de

vecinos se utiliza este procedimiento para mantener la relación.

101


Periódicamente ambos dispositivos de encaminamiento se envían

mensajes de mantenimiento para asegurarse que su par sigue

existiendo y desea continuar con la relación de vecindad.

Detección de red alcanzable: cada encaminador mantiene una base de

datos con las redes que puede alcanzar y la ruta preferida para

alcanzar dichas redes. Cuando se realiza un cambio a esta base de

datos, el encaminador enviará un mensaje de actualización por

difusión. De esta forma el resto de los encaminadores BGP podrán

construir y mantener la información de encaminamiento.

6.2.1 MPLS-BGP.- En MPLS se puede utilizar BGP para distribuir la información

de asociación de etiquetas para cada ruta que se anuncie. Esto es posible gracias a las

extensiones multiprotocolo (MPEs: Multiprotocol Extensions) de BGP versión 4.

Para distribuir las etiquetas se utilizan los mensajes de actualización (utilizando

piggybacking), los cuales también se utilizan para distribuir la información de las rutas. La

etiqueta se codifica en el campo NLRI (Network Layer Reachability Information:

información de alcanzabilidad del nivel de red) y para indicar que el campo NLRI contiene

una etiqueta, se utiliza el campo SAFI (Subsequent Address Family Identifier: identificador

de familias de direcciones consecutivas). Un hablante BGP no podrá utilizar BGP para la

distribución de etiquetas hacia un igual a no ser que dicho igual le indique que puede

procesar mensajes de actualización con el campo SAFI especificado.

6.2.2 Ventajas de la utilización de MPLS-BGP.-

Si dos LSRs adyacentes también son hermanos BGP (peers), entonces

la distribución de etiquetas se puede realizar sin necesidad de tener

otro protocolo de distribución de etiquetas.

Supongamos una red con dos clases de LSRs: LSRs exteriores, que

hacen de interfaz con otras redes, y LSRs interiores, los cuales sólo

transmiten tráfico entre los LSRs exteriores. Si los LSRs exteriores

también son hablantes BGP y distribuyen etiquetas MPLS con la

información de encaminamiento, entonces los LSRs interiores no

necesitan recibir ninguna de las rutas BGP de los hablantes BGP.

102


Como se comentó anteriormente, las etiquetas se transportan como parte del

campo NRLI en los atributos de extensión multiprotocolo. El AFI indica la familia de

direcciones de la ruta asociada. Si el campo NLRI contiene una etiqueta, se le dará un

valor de cuatro al campo SAFI para identificar esta situación.

El campo NLRI se codifica en una o más tripletas <longitud, etiqueta, prefijo> de la

siguiente forma (Figura 6.1):

Figura 6.1 Campo NLRI

Longitud: este campo se utiliza para indicar la longitud en bits del prefijo de

dirección más la etiqueta.

Etiqueta: el campo de la etiqueta sirve para transportar una o más etiquetas (lo

que corresponde a la pila de etiquetas). Cada etiqueta se codifica en 3 Bytes,

donde los 20 bits de más peso contienen el valor de la etiqueta y los bits de

menos peso contienen la parte baja de la pila.

Prefijo: este campo contiene los prefijos de dirección seguidos de bits de

relleno para conseguir que el campo ocupe un número exacto de Bytes.

Para retirar una ruta anunciada previamente un hablante BGP podrá:

Anunciar una nueva ruta (y una etiqueta) con la misma NLRI que la ruta previa.

Listando la NLRI de la ruta previa en el campo de retirada de rutas (Withdrawn

Routes Field) de un mensaje de actualización.

Si se termina una sesión BGP también se retiran todas las rutas anunciadas

previamente. Un hablante BGP puede mantener (y anunciar a sus hermanos) más de una

ruta hacia un mismo destino siempre que cada ruta tenga sus propias etiquetas.

103


La codificación mencionada previamente permite que un solo mensaje de

actualización contenga múltiples rutas, cada una con su(s) propia(s) etiqueta(s). Para el

caso en el que un hablante BGP anuncie múltiples rutas a un destino, si la ruta es retirada

y la etiqueta(s) se especifica a la vez que la retirada, sólo dicha ruta con su

correspondiente etiqueta es retirada. Si la ruta se retira y no se especifica etiqueta,

entonces sólo la ruta sin etiquetar correspondiente se retira y se mantienen las rutas

etiquetadas. Veámoslo con un ejemplo:

Figura 6.2 BGP Hermanos No Adyacentes

D le distribuye a A la etiqueta L. A no podrá simplemente apilar L en la pila de

etiquetas del paquete y enviar dicho paquete hacia B. D debe ser el único LSR que vea L

en la cima de la pila. Antes de que A le envíe el paquete deberá apilar otra etiqueta que

habrá obtenido previamente de B. B remplazará esta etiqueta con otra que obtuvo de C.

Dicho de otra forma, de haber un LSP entre A y D. Si no existiera dicho LSP, A no podría

usar la etiqueta L. Esto siempre será cierto cuando las etiquetas se distribuyan entre

LSRs que no son adyacentes, no importando si la distribución se hace por BGP o por

cualquier otro método.

6.3 LDP

El protocolo de distribución de etiquetas LDP (Label Distribution Protocol) se

ejecuta sobre TCP y, por tanto, es un protocolo de estado duro. Dado que se ejecuta

sobre TCP, éste le proveerá de fiabilidad en el envío de mensajes. Posteriormente se

verá que la única excepción la encontramos en los mensajes de anuncio que se ejecutan

sobre UDP.

La definición según [RFC3036] es la siguiente: el protocolo de distribución de

etiquetas es el conjunto de procedimientos mediante los cuales un LSR se comunica con

otro para notificarle el significado de las etiquetas para reenviar el tráfico entre ellos.

104


El uso más sencillo de LDP consiste en establecer enlaces unitarios de LSPs.

Para hacer esto se puede usar la distribución de etiquetas río abajo no solicitado o río

abajo por demanda y es compatible con el control ordenado y con el control

independiente. Se podrá usar el modo de retención de etiquetas conservador o el liberal.

Pero habrá combinaciones no factibles. Veámoslo con un par de ejemplos:

Si los LSRs vecinos utilizan la distribución de etiquetas río abajo no solicitado y el

LSR local utiliza el modo conservador de retención de etiquetas, habrá mucho

tráfico de liberación de etiquetas.

Si los LSRs vecinos utilizan la distribución de etiquetas río abajo por demanda y el

LSR local utiliza el modo liberal de retención de etiquetas habrá mucho tráfico de

petición de etiquetas.

LDP es un protocolo muy útil para los casos en los que se desea establecer un

LSP a través de LSRs que no soporten piggybacking (básicamente esta es la

única ventaja de LDP). LDP es bidireccional y podrá operar entre LSRs

adyacentes o no adyacentes.

Figura 6.3 LDP

El protocolo de distribución de etiquetas asocia una FEC con cada LSP que crea.

Dos LDPs serán pares LDP (LDP peers) cuando ambos LSRs intercambien información

de asociaciones de etiquetas y FECs. Para intercambiar dicha información establecerán

una sesión LDP.

105


6.3.1 Mensajes LDP.- Los pares LDP se podrán intercambiar cuatro clases de

mensajes:

Mensajes de descubrimiento (discovery messages): se usan para anunciar y

mantener la presencia de un LSR en la red. Un LSR mandará periódicamente

por la red mensajes HELLO a través de un puerto UDP con la dirección

multicast "todos los encaminadores de esta subred".

Mensajes de sesión: se utilizan para establecer, mantener y terminar sesiones

entre pares LDP. Cuando un LSR descubre a otro por medio de mensajes

HELLO utilizará un procedimiento de iniciación LDP por medio de TCP.

Mensajes de anuncio (advertisement messages): se usan para crear, modificar

y eliminar asociaciones de etiquetas a FECs. Se transportan vía TCP. Cuando

se haya establecido la asociación los pares LDP podrán intercambiarse este

tipo de mensajes.

Mensajes de notificación: Los mensajes de notificación también se transportan

vía TCP. Hay dos tipos de mensajes de notificación: notificaciones de error y

notificaciones de aviso. El primer tipo se utiliza para notificar errores fatales, en

cuyo caso terminará la sesión y se descartarán todas las asociaciones de

etiquetas aprendidas en dicha sesión. El segundo tipo se utiliza para pasarle a

un LSR información de la sesión LDP o el estado de algún mensaje anterior.

6.3.2 FECs e identificadores.- Una FEC identificará a un conjunto de paquetes

IP que podrán ser enviados a través de un LSP. LDP define dos tipos de FECs:

Prefijo de dirección

Dirección de host

Habrá una correspondencia entre una dirección particular y un prefijo de dirección

si la dirección comienza con el prefijo. Habrá una correspondencia entre un paquete y un

LSP si existe una correspondencia entre el prefijo de dirección del LSP y la dirección de

destino del paquete.

106


El procedimiento para correlacionar un paquete a un LSP está formado por una

serie de reglas. Estas reglas se aplicarán hasta que el paquete pueda ser correlacionado

a un LSP. Las reglas son:

Si hay exactamente un LSP con un elemento FEC de dirección host con la

misma dirección destino que el paquete, entonces el paquete se correlacionará

con ese LSP.

Si hay varios LSPs, cada uno con un elemento FEC de dirección host idéntica

a la dirección destino del paquete, entonces el paquete se correlacionará con

uno de esos LSPs.

Si hay una única equivalencia entre un paquete y un LSP, entonces el paquete

se correlacionará con ese LSP.

Si hay múltiples equivalencias entre un paquete y varios LSPs, entonces el

paquete se correlacionará con el LSP que tenga mayor porcentaje de igualdad

en el prefijo (es decir, el más largo).

Si un paquete debe atravesar un encaminador frontera, y existe un LSP con un

elemento FEC de prefijo de dirección que es una dirección de ese

encaminador, entonces el paquete se correlacionará con ese LSP.

6.3.3 Identificadores LDP.- Un identificador LDP se utiliza para identificar el

espacio de etiquetas de un LSR. Se compone de seis octetos, de los cuales los cuatro

primeros identifican al LSR y los dos últimos identifican el espacio de etiquetas de dicho

LSR. Como se comentó en capítulos anteriores, el espacio de etiquetas puede ser por

interfaz o por plataforma. Si los dos últimos octetos tienen un valor de cero el espacio de

etiquetas será por plataforma.

La especificación de LDP utiliza la siguiente nomenclatura para representar un

identificador LDP:

107


Figura 6.4 Identificador LDP

6.3.4 Sesión LDP.- Cuando un LSR utiliza LDP para anunciar más de un espacio

de etiquetas a otro LSR, utilizará diferentes sesiones LDP para cada espacio de etiquetas.

Como se comentó anteriormente, LDP utiliza TCP. Cuando dos LSRs requieren múltiples

sesiones LDP, se establecerán sesiones TCP distintas para cada sesión LDP.

En la especificación del protocolo se definen dos fases para el establecimiento de

la sesión LDP:

Descubrimiento

Establecimiento y mantenimiento de sesiones LDP

Descubrimiento.- El protocolo de descubrimiento de LDP utiliza UDP como

protocolo de transporte. Existen dos modalidades de descubrimiento: básica y extendida.

En la modalidad básica el LSR envía periódicamente mensajes HELLO a un

puerto bien conocido con la dirección multicast "todos los encaminadores de esta red".

Los encaminadores están escuchando continuamente en este puerto a la espera de

recibir mensajes HELLO. Por tanto, llegará un momento en el que el LSR conocerá todos

los LSRs con los que tiene una conexión directa. Por tanto este mecanismo se utiliza si

los LSRs están conectados directamente por medio de un enlace.

Los mensajes HELLO transportarán el identificador LDP con el espacio de

etiquetas que LSR pretende usar en esa interfaz, además de otro tipo de información.

Con la modalidad extendida se permite que dos LSRs que no están conectados

directamente establezcan una sesión LDP. Con esta modalidad, un LSR emite

periódicamente mensajes HELLO a un puerto (UDP) bien conocido y con una dirección

específica, que habrá aprendido de algún modo (por ejemplo, por configuración). Los

108


mensajes HELLO transportarán el identificador LDP con el espacio de etiquetas que LSR

pretende usar, además de otro tipo de información. El LSR al que se le están enviando los

mensajes HELLO podrá responder o ignorar dicho mensaje. Si decide responder a dicho

mensaje deberá mandar periódicamente mensajes HELLO al LSR que inició el proceso.

La modalidad extendida es útil cuando se ha configurado un LSP entre dos LSRs

por ingeniería de tráfico, deseando mandar paquetes ya etiquetados a través de ese LSP.

El LSR situado al principio del LSP necesitará saber como etiquetar los paquetes que le

enviará la LSR situado al final del LSP.

6.3.5 Establecimiento y mantenimiento de sesiones LDP.- Una vez conocidos

los vecinos se podrá establecer la sesión. Cada uno de los LSRs implicados puede jugar

un papel activo o pasivo. El establecimiento de una sesión consta de dos fases:

Establecimiento de la conexión de transporte Esta fase consiste en el establecimiento

de una conexión TCP entre los LSRs implicados, para una nueva sesión LDP.

Inicio de la sesión Una vez establecida la conexión TCP los LSRs deben negociar los

parámetros de la sesión. Esto se hace intercambiando mensajes de iniciación. Estos

parámetros incluyen la versión del protocolo LDP, el método de distribución de

etiquetas, valor de los temporizadores, etc.

Si el LSRa juega el papel activo, éste iniciará la negociación de los parámetros de

la sesión enviando un mensaje de iniciación al LSRb. Este mensaje contendrá tanto el

identificador LDP del LSRa como el identificador del LSRb.

Cuando un LSR recibe un mensaje de iniciación, mirará dicho mensaje para

determinar si los parámetros son aceptables. Si lo son, responderá con su propio mensaje

de iniciación proponiendo los parámetros que desea usar y un mensaje de mantenimiento

(KeepAlive) para notificar al otro LSR que acepta los parámetros. Si los parámetros no

son aceptables, responderá con un mensaje de notificación de error de parámetros

rechazados.

109


Máquina de estado de la negociación de la sesión LDP A continuación se muestra la Tabla de transición, y el diagrama de transición de estado de inicialización de la sesión.

ESTADO EVENTONUEVO

ESTADO

NO EXISTENTE Conexión TCP de sesión establecida INICIALIZADO

INICIALIZADO Transmitir mensaje de inicio(papel

activo) OPENSENT

INICIALIZADO

Recibir mensaje de inicio aceptable

(papel pasivo). Acción: transmitir mensajes de

inicio y mantenimiento.

OPENREC

INICIALIZADO

Recibir cualquier otro mensaje LDP.

Acción: transmitir mensaje de notificación de

error (NAK) y cerrar la conexión de transporte

NO EXISTENTE

OPENREC Recibir mensaje de mantenimiento OPERACIONAL

OPENREC



error (NAK) y cerrar la conexión de transporte.

NO EXISTENTE

OPENSENT Recibir un mensaje de iniciación OPENREC

110


aceptable. Acción: transmitir un mensaje de

mantenimiento.

OPENSENT



error (NAK) y cerrar la conexión de transporte.

NO EXISTENTE

OPERACIONAL

Recibir mensaje de finalización.

Acción: transmitir mensaje de finalización y

cerrar la conexión de transporte.

NO EXISTENTE

OPERACIONAL Recibir cualquier otro mensaje LDP OPERACIONAL

OPERACIONAL

Intervalo de tiempo sobrepasado.

Acción: transmitir mensaje de finalización y

cerrar la conexión de transporte.

NO EXISTENTE

Diagrama de transición de estado de iniciación de la sesión

Figura 6.5 Diagrama de Transición de Estado de Iniciación de la Sesión

111


6.4 Formato de los mensajes.

6.4.1 PDUs LDP.- El intercambio de mensajes entre LSRs pares se realiza

mediante el envío de PDUs (PDU: Protocol Data Unit: Unidad de datos del protocolo)

LDP. Cada PDU LDP puede transportar más de un mensaje. Cada PDU LDP está

compuesto por una cabecera seguida de uno o más mensajes LDP. El formato de la

cabecera es el siguiente:

Figura 6.6 Cabecera PDU LDP

Versión: dos octetos que identifican la versión del protocolo. Actualmente la 1

Longitud PDU: dos octetos que especifican la longitud total en octetos de la

PDU excluyendo los campos de la Versión y la Longitud de la PDU. La longitud

de la PDU es negociable cuando se inicia la sesión LDP. Antes de la

negociación, el tamaño máximo admitido es de 4096 octetos.

Identificador LDP: campo de 6 octetos definido anteriormente.

6.4.2 Codificación TLV (Type-Length-Value: Tipo-Longitud-Valor).- El

protocolo LDP utiliza el esquema de codificación de mensajes conocido como TLV.

Figura 6.7 Codificación TLV

112


U: bit de desconocido (Unknown). Si se recibe una TLV desconocida y U = 0,

se debe enviar un mensaje de notificación al LSR origen y se ignora el

mensaje. Si U = 1 se ignora el mensaje sin notificación.

F: bit de reenvío de una TLV desconocida (Forward Unknown). Este campo

sólo se utiliza cuando el bit U está activo. Si F = 0 la TLV desconocida no es

reenviada. Si F = 1 la TLV desconocida se reenvía .

Tipo: campo de 14 bits que define el tipo de mensaje y por tanto indica cómo

debe ser procesado el campo Valor.

Valor: campo de tamaño variable con la información a ser interpretada como lo

especifique el campo Tipo. Este campo puede tener a su vez TLVs.

6.4.3 Codificaciones TLV para los parámetros usados frecuentemente.- TLVs

definidas en la versión 1 del protocolo:

FEC: esta TLV contendrá las FECs que se intercambian los LSRs. Una FEC

podrá ser un prefijo de dirección o una dirección completa de un host. El

elemento FEC comodín se utiliza exclusivamente en los mensajes de

liberación y retiro de etiquetas.

Etiquetas: estas TLVs sirven para codificar etiquetas. Las TLVs de etiquetas

son transportadas por los mensajes de anuncio, petición liberación y retiro de

etiquetas. Tipos de TLVs de etiquetas:

o Etiqueta genérica: un LSR utiliza este tipo de TLV para codificar

etiquetas que se van a usar en enlaces para los que los valores de las

etiquetas son independientes de la tecnología del nivel de enlace

subyacente (por ejemplo, PPP y Ethernet).

o Etiqueta ATM: un LSR utiliza este tipo de TLV para codificar etiquetas a

usar en enlaces ATM. Esta TLV contendrá los valores ATM VPI/VCI.

o Etiqueta de retransmisión de tramas (Frame Relay): un LSR utilizará la

TLV de etiqueta de retransmisión de tramas para codificar etiquetas a

113


usar en enlaces Frame Relay. Contendrá los valores DLCI de Frame

Relay.

Lista de direcciones: la TLV de lista de direcciones aparece en

los mensajes de dirección y retiro de etiquetas. Actualmente

sólo está definido IPv4.

Cuenta de saltos: esta TLV aparece como un campo opcional

en los mensajes que establecen los LSPs. Calcula el número de

saltos LSR a través de un LSP a medida que el LSP se

establece. Se puede usar para la detección de bucles.

Vector camino: se utiliza conjuntamente con la TLV de cuenta

de saltos en los mensajes de petición y asociación de etiquetas

para implementar el mecanismo opcional de detección de

bucles. Su uso en el mensaje de petición de etiquetas registra el

camino de LSRs que ha atravesado la petición. En el mensaje

de asociación de etiquetas, registra el camino de LSRs que el

mensaje de aviso (Advertisement) ha atravesado para

establecer el LSP.

Estado: los mensajes de notificación transportan TLVs de

estado para especificar los eventos que se están señalizando.

Estado extendido: extiende la TLV anterior con información

adicional.

PDU devuelta: esta TLV puede operar con la TLV de estado. Un

LSR la utilizará para devolver parte de la PDU LDP que le envió

otro LSR. El valor de esta TLV será la cabecera de la PDU y

tantos datos de la PDU como sean necesarios por la condición

que marque el mensaje de notificación.

Mensaje devuelto: se puede usar conjuntamente con la TLV de

estado. Sirve para devolver parte de un mensaje LDP al LSR

que lo envió.

114


Parámetros HELLO comunes: esta TLV contiene parámetros

comunes para manejar los mensajes HELLO.

Dirección de transporte IPv4: esta TLV permite que se use una

dirección IPv4 al abrir una conexión TCP para una sesión LSP.

Número de secuencia de configuración: identifica el estado de

configuración del LSR emisor. Se usa para que el LSR receptor

pueda detectar cambios en la configuración.

Dirección de transporte IPv6: esta TLV permite que se use una

dirección IPv6 al abrir una conexión TCP para una sesión LSP.

Parámetros comunes de la sesión: esta TLV tendrá los valores

propuestos por el LSR emisor para los parámetros que pretende

negociar en una sesión LDP.

Parámetros de la sesión ATM: esta TLV contiene las

capacidades de un LSR ATM.

Parámetros de la sesión de retransmisión de tramas: igual que

la anterior, pero para retransmisión de tramas.

Identificador del mensaje de petición de etiquetas: el valor de

este parámetro es el identificador del mensaje de petición de

etiquetas.

Privada de vendedor (propietaria): usada para transmitir

información de privada de vendedor (propietaria).

Experimental: para usos experimentales.

115


6.5 Mensajes LDPTodos los mensajes LDP tienen el siguiente formato:

Figura 6.8 Formato de mensajes LDP

U: bit de mensaje desconocido. Cuando se reciba un mensaje desconocido, si

U = 0 se enviará una notificación al origen del mensaje. Si U = 1 simplemente

se ignorará.

Tipo de mensaje: identifica el tipo del mensaje.

Longitud del mensaje: longitud del identificador del mensaje, de los parámetros

obligatorios y de los parámetros opcionales

Identificador del mensaje: identificador del mensaje.

Parámetros obligatorios: conjunto de todos los parámetros obligatorios de los

mensajes. Este campo tiene una longitud variable. Algunos mensajes no

tienen parámetros obligatorios.

Parámetros opcionales: conjunto de los parámetros opcionales de los

mensajes. Este campo también es de longitud variable.

Todo lo que aparece en un mensaje LDP se podría codificar en una TLV, pero la

especificación no utiliza dicha codificación para todos los casos. Los tipos de mensajes

que define la especificación son los siguientes:

Notificación

HELLO

116


Iniciación

Mantenimiento

Dirección

Retiro de dirección

Asociación de etiqueta

Petición de etiqueta

Petición de abandono de etiqueta

Retiro de etiqueta

Liberación de etiquetas

A continuación se mostrará el formato de cada uno de estos mensajes.

6.5.1 Mensaje de Notificación.- Este tipo de mensajes es utilizado por un LSR

para notificarle a su par LSR de una condición de error o para suministrarle información

de aviso. La codificación es la siguiente:

Figura 6.9 Formato de Mensaje de Notificación

Identificador de mensaje: valor de 32 bits usado para identificar el mensaje.

TLV de estado: indica el evento que está siendo señalizado

Parámetros opcionales: campo de longitud variable. Contiene cero o más

parámetros, cada uno codificado en una TLV. Los parámetros que pueden aparecer son:

estado extendido, PDU devuelta y mensaje devuelto.

117


Cuando un LSR recibe un mensaje de notificación que contiene un código de

estado que indica un error fatal, éste terminará la sesión LDP cerrando conexión TCP de

la sesión y descartará todo estado asociado a la sesión, incluyendo todas las

asociaciones de etiquetas a FECs aprendidas en dicha sesión LDP.

Clasificación de los eventos que este tipo de mensajes señalizan:

PDU mal formada o mensaje mal formado.

TLV desconocida o mensaje desconocido.

Expiración del temporizador del mantenimiento de la sesión.

Terminación de la sesión unilateralmente.

Eventos de mensajes de iniciación.

Eventos resultantes de otros mensajes

Errores internos.

Eventos diversos.

6.5.2 Mensaje HELLO.- Este tipo de mensajes son intercambiados entre pares

LDPs durante la fase de descubrimiento. El formato de este tipo de mensajes es el

siguiente:

Figura 6.10 Formato de Mensaje HELLO

Identificador del mensaje: valor de 32 bits usado para identificar el mensaje.

118


TLV de parámetros comunes HELLO. Especifica los parámetros comunes de

los mensajes HELLO. El formato de esta TLV se puede apreciar en la figura

52. Campos:

o Tiempo de espera: tiempo de espera en segundos. Un LSR mantiene

un registro de los HELLOs recibidos de pares potenciales. Este campo

especifica el tiempo que el LSR emisor mantendrá el registro de

HELLOs del receptor sin recibir otro HELLO. Los LSRs negocian los

tiempos de espera que usarán para los HELLOs de cada uno. Cada

uno propondrá un tiempo y se utilizará el mínimo entre ambos.

o T: HELLO con destino (Targeted HELLO). T = 1 implica que este

HELLO es un HELLO con destino. T = 0 implica que es un HELLO de

enlace. Recordemos que existían dos modalidades de descubrimiento.

La modalidad básica utiliza este último tipo de HELLOs. La extendida

utiliza el primer tipo de HELLOs.

o R: Petición de envío de HELLOs con destino. Un valor de uno indica

una petición al receptor de mandar periódicamente HELLOs con

destino a la fuente. Un valor de cero implica que no hay petición.

Parámetros opcionales: campo de longitud variable que contiene cero o más

parámetros codificados como TLVs. Los parámetros opcionales son: Dirección

de transporte IPv4, configuración del número de secuencia, dirección de

transporte IPv6.

6.5.3 Mensaje de Iniciación.- Este mensaje se utiliza cuando dos pares LDP

desean establecer una sesión LDP. El formato de este tipo de mensajes es el siguiente:

119


Figura 6.11 Formato de Mensaje de Iniciación


TLV de parámetros comunes de sesión: especifica los parámetros propuestos

por el emisor para la negociación de la sesión LDP. Estos parámetros son:

tiempo de mantenimiento, disciplina de anuncio de etiquetas (río abajo no

solicitado y río abajo por demanda), detección de bucles, máximo tamaño del

vector camino, longitud máxima de la PDU, etc.


parámetros codificados en TLVs. Los parámetros opcionales son: parámetros

de sesión ATM y parámetros de sesión de retransmisión de tramas.

6.5.4 Mensaje de Mantenimiento (KeepAlive).- Estos mensajes los intercambian

pares LSRs para monitorizar la integridad de la conexión de transporte de la sesión LDP.

El formato de este tipo de mensaje es el siguiente:

Figura 6.12 Formato de Mensajes de Mantenimiento


Parámetros opcionales: No definidos.

6.5.5 Mensaje de Dirección.- Este mensaje se lo manda un LSR a su par LSR

para notificarle las direcciones de sus interfaces. El LSR que reciba este mensaje utilizará

las direcciones aprendidas para actualizar una base de datos para las correlaciones entre

los identificadores LDP de los pares y las direcciones de los siguientes saltos. El formato

de este tipo de mensajes es el siguiente:

120


Figura 6.13 Formato de Mensajes de Dirección


TLV lista de direcciones: lista de las direcciones de las interfaces que están

siendo notificadas por el LSR emisor.

Parámetros opcionales: no definidos.

Mensaje de retiro de direcciones

Este mensaje se utiliza para retirar las direcciones de interfaces notificadas

anteriormente. El formato de este tipo de mensajes es el siguiente:

Figura 6.14 Formato de Retiro de Dirección.


TLV lista de direcciones: lista de las direcciones de los interfaces que se están

retirando por el LSR emisor.

Parámetros opcionales: no definidos.

6.5.6 Mensaje de Asociación de Etiquetas.- Este mensaje lo utiliza un LSR para

notificarle a su par LSR una asociación de etiquetas. El formato de este tipo de mensajes

es el siguiente:

121


Figura 6.15 Formato de Asociación de Etiquetas


FEC TLV: especifica el componente FEC de la asociación de etiquetas que se

está notificando.

TLV de etiquetas: especifica el componente de etiqueta de la asociación de

etiquetas.


parámetros codificados en TLVs. Los parámetros opcionales son: TLV

identificador del mensaje de petición de etiquetas, TLV de cuenta de saltos y

TLV de vector camino.

6.5.7 Mensaje de Petición de Etiquetas.- Este mensaje se lo manda un LSR a

su par LSR cuando quiere solicitarle una asociación de etiquetas. El formato de este tipo

de mensajes es el siguiente:

Figura 6.16 Formato de Petición de Etiquetas


FEC TLV: la FEC para la que se está solicitando la etiqueta.

122



parámetros cada uno codificado como una TLV. Los parámetros opcionales

son: TLV de cuenta de saltos. TLV de vector camino.

El mensaje de petición de etiquetas lo utiliza un LSR que está río arriba para

solicitarle explícitamente al LSR que está río abajo una asociación de etiquetas. Un LSR

puede enviar un mensaje de petición de etiquetas sí:

El LSR reconoce una nueva FEC vía la tabla de reenvío y el siguiente salto es

un par LDP, y además el LSR no tiene una asociación del siguiente salto para

dicha FEC.

El siguiente salto para la FEC cambia y el LSR no tiene todavía la asociación

de su siguiente salto para dicha FEC.

El LSR recibe una petición de etiquetas para una FEC de su par LDP que está

río arriba, el siguiente salto de la FEC es un par LDP, y el LSR no tiene la

asociación de su siguiente salto.

6.5.8 Mensaje de Petición de Abandono de Etiqueta.- Este mensaje abandona

una petición de etiquetas pendiente. El formato de este tipo de mensajes es el siguiente:

Figura 6.17 Formato de Mensajes de Petición de Abandono de Etiquetas


FEC TLV: identifica a la FEC para la que se está abandonando la petición de

etiquetas.

TLV identificador del mensaje de petición de etiquetas: especifica el

identificador del mensaje de petición de etiquetas que se va a abandonar.

123


Parámetros opcionales: no definido.

6.5.9 Mensaje de Retiro de Etiquetas.- Este mensaje se utiliza para retirar una

asociación de etiquetas que está siendo usada. Un LSR le enviará este tipo de mensaje a

su par LSR para indicarle que no puede continuar usando la asociación que previamente

anunció. De esta forma se rompen las asociaciones entre etiquetas y FECs. El formato de

este tipo de mensajes es el siguiente:

Figura 6.18 Formato de Mensajes de Retiro de Etiquetas.


FEC TLV: identifica la FEC para la que la asociación de etiquetas está siendo

retirada.

TLV de etiquetas: campo de longitud variable. Si no aparece este campo, se

retirarán todas las etiquetas asociadas a la FEC. En caso de que aparezca, sólo

se retirará dicha etiqueta.


parámetros codificados como TLVs.

Un LSR enviará este tipo de mensajes bajo las siguientes condiciones:

El LSR no reconoce una FEC que antes reconocía para la que ha anunciado una

etiqueta.

El LSR ha decidido unilateralmente (por ejemplo, vía configuración) que no va a

realizar la conmutación de etiquetas para la FEC o FECs con la asociación que se

va a retirar.

Un LSR que reciba este tipo de mensaje debe responder con un mensaje de

liberación de etiquetas.

124


6.5.10 Mensaje de Liberación de Etiquetas.- Este mensaje se utiliza cuando un

LSR quiere informar a su par LSR que ya no necesita una asociación pedida o advertida

anteriormente por su par LSR. El formato de este mensaje es:

Figura 6.19 Formato de Mensajes de Liberación de Etiquetas.

Los campos son iguales que en el mensaje anterior.

Un LSR debe transmitir este mensaje sí:

o El LSR que mandó la asociación ya no es el siguiente salto para la

FEC asociada y el LSR está configurado para operar en modo

conservativo.

o El LSR recibe una asociación de un LSR que no es el siguiente

salto para la FEC, y el LSR está configurado para operar en modo

conservativo.

o El LSR recibe un mensaje de retiro de etiquetas.

6.6 RSVP

El protocolo de reserva de recurso (RSVP: Resource reSerVation Protocol,

Protocolo de Reserva de Recursos) se utiliza para reservar recursos para una sesión

entorno de red IP. Es un protocolo de estado blando. En la figura 6.19 podemos apreciar

que el protocolo RSVP se apoya en IP:

125


RSVP pretende proporcionar calidad de servicio estableciendo una reserva de

recursos para un flujo determinado. Un host hace una petición de una calidad de servicio

específica sobre una red para un flujo particular de una aplicación.

Figura 6.20 RSVP apoyándose en IP

6.6.1 Características de RSVP.-

Protocolo de reserva de recursos.

Se diseña para trabajar con cualquier servicio de QoS (los objetos propios de

la QoS no están definidos por el protocolo).

Permite Unicast y Multicast. No es un protocolo de encaminamiento, sino que

está pensado para trabajar conjuntamente con éstos.

No transporta datos de usuario.

Los protocolos de encaminamiento determinan dónde se reenvían los

paquetes mientras que RSVP se preocupa por la QoS de los paquetes

reenviados de acuerdo con el encaminamiento.

Es un protocolo simplex: petición de recursos sólo en una dirección, diferencia

entre emisor y receptor. El intercambio entre dos sistemas finales requiere de

reservas diferenciadas en ambas direcciones.

Reserva iniciada por el receptor (protocolo orientado al receptor).

Mantenimiento del estado de la reserva (estado blando) en los encaminadores.

El mantenimiento de la reserva es responsabilidad de los usuarios finales.

126


Permite diferentes tipos de reservas.

Protocolo transparente para los encaminadores no RSVP.

Soporta IPv4 e IPv6 aunque no sea un protocolo de transporte.

Existen dos tipos fundamentales de mensajes RSVP:

Mensajes Path: estos mensajes los generan los emisores. Describen el flujo

del emisor y proporcionan la información del camino de retorno hacia el

emisor. Este mensaje lo utilizan los emisores para establecer el camino de la

sesión. Estos mensajes pueden atravesar encaminadores que no entiendan

RSVP puesto que tienen una dirección IP origen y una dirección IP destino.

Mensaje Resv: estos mensajes los generan los receptores y sirven para hacer

una petición de reserva de recursos. Crean el "estado de la reserva" en los

encaminadores. Generalmente, una petición de recursos implicará una reserva

de éstos en todos los nodos del camino del flujo de datos. Estos mensajes

siguen exactamente el camino inverso al de los datos.

Por tanto, el mensaje Path es el responsable del inicio de la operación y es

mandado a los participantes potenciales de la sesión. El mensaje Resv se manda en

respuesta al mensaje Path.

La siguiente figura muestra el uso de estos mensajes:

Figura 6.21 Mensajes Path y Resv

127


6.6.2 Flujos de Datos.- Existen tres conceptos básicos asociados con los flujos

de datos que maneja el protocolo:

Sesión RSVP: es un flujo de datos identificado por su destino y por un

protocolo de transporte particular. Sus componentes son:

o Dirección IP destino: dirección IP destino de los paquetes (unicast o

multicast)

o Identificador del protocolo IP.

o Puerto destino (opcional).

Descriptor de flujo: se llama así a una petición de reserva realizada por un

sistema final. Está compuesto de:

o Flowspec: especifica la calidad de servicio deseada. Incluye:

o Service class: clase de servicio.

o Y dos parámetros numéricos: Rspec, que define la QoS deseada

(Reserve) y Tspec, que describe el flujo de datos (Traffic)

Filter spec: designa un conjunto arbitrario de paquetes dentro de una sesión a

los que aplicar la QoS definida por el flowspec . El formato depende de si se

utiliza IPv4 o IPv6, pero básicamente es:

o Dirección IP fuente + puerto UDP/TCP fuente

6.6.3 Mensajes RSVP.- Un mensaje RSVP está formado por una cabecera

común, seguida de un número variable de objetos de longitud variable.

Formato de la cabecera

128


Figura 6.22 Formato de Cabecera

Campos de la cabecera

Vers: versión del protocolo RSVP. Actualmente la 1.

Flags: no definido.

Msg Type: tipo de mensaje. A continuación se enumeran.

1. Path

2. Resv

3. Path_Err

4. Resv_Err

5. PathTear

6. ResvTear

7. ResvConf

RSVP Checksum: campo de verificación.

Send_TTL: indica el tiempo de vida (Time To Live) del mensaje.

RSVP Length: longitud total del mensaje expresada en bytes, incluyendo la

cabecera y el cuerpo.

129


Formato de los objetos

Figura 6.23 Formato de Objetos

Campos de los objetos

Length: longitud total del objeto expresada en bytes. Su valor debe ser siempre

múltiplo de cuatro.

Class_Num: identifica la clase del objeto. Todas las implementaciones de

RSVP reconocen las siguientes clases:

o NULL

o SESSION

o RSVP_HOP

o TIME_VALUES

o STYLE

o FLOWSPEC

o FILTER_SPEC

o SENDER_TEMPLATE

o SENDER_TSPEC

o ADSPEC

130


o ERROR_SPEC

o POLICY_DATA

o INTEGRITY

o SCOPE

o RESV_CONFIRM

C_Type: tipo de objeto. Identifica el tipo de objeto dentro de la clase.

6.6.4 Funcionamiento.- La fuente envía un mensaje Path a los destinos. Dicho

mensaje se manda a una dirección que es una dirección de sesión. Podrá ser una

dirección unicast o multicast. Cuando el destino reciba el mensaje Path podrá enviar un

mensaje Resv a la fuente, que viajará justo por el camino inverso al mensaje Path. Dicho

mensaje Resv identificará la sesión para la que se quiere hacer la reserva. El mensaje

será reenviado hacia la fuente por los encaminadores. Éstos reservarán los recursos

necesarios analizando dicho mensaje.

Figura 6.24 Funcionamiento de RSVP

Como vimos anteriormente, RSVP es un protocolo simplex. Los encaminadores

reconocerán los paquetes pertenecientes a un flujo examinando la dirección origen y

destino, el puerto origen y destino y el número de protocolo (ej: UDP). Puesto que RSVP

es un protocolo de estado blando, se deberán mandar periódicamente mensaje Path y

Resv para refrescar el estado.

131


6.7 RSVP-TE: EXTENSIONES DE RSVP PARA TÚNELES LSP

RSVP-TE define los siguientes objetos extendidos para poder usarse con RSVP:

Objeto Etiqueta

Objeto Petición de etiqueta

Objeto Ruta Explícita

Objeto Registrar Ruta

Objeto Sesión LSP_TUNEL_IPv4

Objeto Sesión LSP_TUNEL_IPv6

Objeto Plantilla Emisor LSP_TUNEL_IPv4

Objeto Plantilla Emisor LSP_TUNEL_IPv6

Objeto Especificación Filtro LSP_TUNEL_IPv4

Objeto Especificación Filtro LSP_TUNEL_IPv6

Objeto Atributo Sesión

Objetos TSPEC y FLOWSPEC para clases de servicio

Objetos Hello

Se puede utilizar RSVP para establecer LSPs usando la distribución de etiquetas

río abajo por demanda [RFC3209]. Para establecer un LSP, el LSR de entrada mandará

un mensaje Path. Dicho mensaje tendrá un Objeto de petición de etiqueta y un objeto de

sesión LSP_TUNEL_IPv4 o LSP_TUNEL_IPv6. Si un nodo no es capaz de realizar una

132


asociación de etiquetas, mandará un mensaje PathErr con un error "Clase de Objeto

Desconocido".

Cuando el mensaje Path llegué al LSR de salida, éste responderá con un mensaje

Resv. Este mensaje contendrá el Objeto Etiqueta, utilizado como se describe a

continuación. El LSR de salida realizará una asociación de etiquetas e incluirá esta

etiqueta en el Objeto Etiqueta. Acto seguido mandará el mensaje río arriba. Cuando el

siguiente LSR reciba este mensaje sabrá que la etiqueta incluida en el Objeto Etiqueta

será la que debe usar como etiqueta de salida para ese flujo. Una vez hecho esto, el LSR

asignará una etiqueta (que será la futura etiqueta entrante), la insertará en el Objeto

Etiqueta y enviará el mensaje Resv río arriba. Este proceso se repetirá hasta que el

mensaje llegue a la fuente. En ese momento se podrá decir que se ha establecido el LSP.

La siguiente figura muestra este proceso:

Figura 6.25 Proceso de RSVP-TE

El último LSR de la figura asigna la etiqueta a y la distribuye al LSR del centro.

Éste LSR asigna la etiqueta b y la distribuye al LSR de entrada. El LSP para este flujo ya

está creado.

Un LSR de entrada puede crear una ruta explícita. Esto se consigue añadiendo al

mensaje Path el Objeto Ruta Explícita. Este objeto encapsula una concatenación de

saltos que constituyen el camino explícito. Este camino explícito puede ser especificado

por un administrador o puede generarse automáticamente en base a una política

determinada y una QoS requerida. Cuando un mensaje Path contiene el Objeto de

133


enrutamiento explícito, cada LSR reenviará el mensaje por el camino que dicho objeto

especifique.

Una de las mayores ventajas del hecho de usar RSVP para establecer túneles

LSP es que permite la asignación de recursos a través del camino. Pero no es obligatorio

realizar la reserva de recursos cuando se establece el LSP. Se puede establecer un LSP

sin reservar ningún tipo de recursos.

6.8 CR-LDP

El grupo de trabajo sobre MPLS del IETF ha definido extensiones para que el

protocolo LDP soporte el encaminamiento basado en restricciones. A esta extensión del

protocolo se le denomina CR-LDP.

Cuando un LSR de entrada decide usar un camino explícito, añadirá la TLV ER

(Explicit Route TLV: TLV de camino explícito) al mensaje LDP de petición de etiquetas. El

uso de esta TLV para establecer un LSP requiere el uso de la distribución de etiquetas río

abajo por demanda y el modo de control ordenado.

Cada LSR enviará el mensaje de petición de etiquetas a través del camino

especificado en dicha TLV. Cuando el mensaje llegue al LSR de salida, éste responderá

con un mensaje de asociación de etiquetas, donde habrá incluido la etiqueta de la

asociación.

Estos mensajes se irán enviando río arriba hacia el LSR de entrada por el camino

inverso por donde se mandaron los mensajes de asociación de etiquetas. Por supuesto,

en cada nodo se realizará la correspondiente asociación incluyéndose la etiqueta en el

mensaje que se envía río arriba.

Cuando al LSR de entrada le llegue un mensaje de asociación de etiquetas para

una etiqueta pedida, el LSP estará establecido.

Para poder reservar recursos en el LSP se ha definido un nuevo objeto: el objeto

de parámetro de tráfico. Actualmente hay definidos siete parámetros de tráfico:

134


Peak data Rate (PDR: velocidad de pico de datos)

Peak burst size (PBS: tamaño de pico de la ráfaga)

Commited data rate (CDR: velocidad de datos garantizada)

Commited burst size (CBS: tamaño de ráfagas garantizada)

Excess burst size (EBS: tamaño de la ráfaga en exceso)

Frequency (frecuencia)

Weight (peso)

Con PDR y PBS se define un cubo de tokens con la máxima velocidad de tráfico

que se supone que va a ir por el LSP. Con CDR y CBS se define un cubo de tokens con

la velocidad media que se supone que va a ir por el LSP. EBS define un cubo goteante

que indica cuánto puede sobrepasar la ráfaga a lo pactado.

CR-LDP no requiere un refresco periódico de la información de estado. CR-LDP y

RSVP-TE son dos protocolos de señalización que realizan funciones similares en redes

MPLS. Actualmente no hay consenso sobre si uno es superior tecnológicamente al otro.

Las limitaciones de CR-LDP en la actualidad son las siguientes:

Sólo soporta LSPs punto a punto.

Sólo soporta el establecimiento unidireccional de LSPs.

Sólo soporta una única etiqueta por LSP.

Lógicamente, se está trabajando para encontrar soluciones a las presentes

limitaciones.

CONCLUSION

En el capitulo anterior se explico el funcionamiento, características y como son

conformados los protocolos de BGP, LDP, RSVP y CR-LDP y su accionar en la

135


arquitectura MPLS, teniendo ya todas las bases teóricas y explicaciones del

funcionamiento; solo nos queda explicar las aplicaciones de esta arquitectura, tema que

será abordado en el siguiente capitulo.

136


7 APLICACIONES DE MPLS

Viendo los capítulos anteriores solo nos queda mencionar las aplicaciones que se

pueden dar a esta útil herramienta en la transferencia de datos.

Las principales aplicaciones que hoy en día tiene MPLS son:

Ingeniería de tráfico

Diferenciación de niveles de servicio mediante clases (CoS)

Servicio de redes privadas virtuales (VPN)

Veamos brevemente las características de estas aplicaciones y las ventajas que

MPLS supone para ello frente a otras soluciones tradicionales.

7.1 Ingeniería de tráfico

El objetivo básico de la ingeniería de tráfico es adaptar los flujos de tráfico a los

recursos físicos de la red. La idea es equilibrar de forma óptima la utilización de esos

recursos, de manera que no haya algunos que estén suprautilizados, con posibles puntos

calientes y cuellos de botella, mientras otros puedan estar infrautilizados. A comienzos de

los 90 los esquemas para adaptar de forma efectiva los flujos de tráfico a la topología

física de las redes IP eran bastante rudimentarios. Los flujos de tráfico siguen el camino

más corto calculado por el algoritmo IGP correspondiente. En casos de congestión de

algunos enlaces, el problema se resolvía a base de añadir más capacidad a los enlaces.

La ingeniería de tráfico consiste en trasladar determinados flujos seleccionados por el

137


algoritmo IGP sobre enlaces más congestionados, a otros enlaces más descargados,

aunque estén fuera de la ruta más corta (con menos saltos). En el esquema de la figura 9

se comparan estos dos tipos de rutas para el mismo par de nodos origen-destino.

El camino más corto entre A y B según la métrica normal IGP es el que tiene sólo

dos saltos, pero puede que el exceso de tráfico sobre esos enlaces o el esfuerzo de los

encaminadores correspondientes hagan aconsejable la utilización del camino alternativo

indicado con un salto más. MPLS es una herramienta efectiva para esta aplicación en

grandes backbones, ya que:

Permite al administrador de la red el establecimiento de rutas

explícitas, especificando el camino físico exacto de un LSP.

Permite obtener estadísticas de uso LSP, que se pueden utilizar en

la planificación de la red y como herramientas de análisis de cuellos

de botella y carga de los enlaces, lo que resulta bastante útil para

planes de expansión futura.

Permite hacer "encaminamiento restringido" (Constraint-based

encaminamiento, CBR), de modo que el administrador de la red

pueda seleccionar determinadas rutas para servicios especiales

(distintos niveles de calidad). Por ejemplo, con garantías explícitas

de retardo, ancho de banda, fluctuación, pérdida de paquetes, etc.

La ventaja de la ingeniería de tráfico MPLS es que se puede hacer directamente

sobre una red IP, al margen de que haya o no una infraestructura ATM por debajo, todo

ello de manera más flexible y con menores costes de planificación y gestión para el

administrador, y con mayor calidad de servicio para los clientes.

Figura 7.1 Ingeniería de trafico

138


7.2 Clases de servicio (CoS)

MPLS está diseñado para poder cursar servicios diferenciados, según el Modelo

DiffServ del IETF. Este modelo define una variedad de mecanismos para poder clasificar

el tráfico en un reducido número de clases de servicio, con diferentes prioridades. Según

los requisitos de los usuarios, DiffServ permite diferenciar servicios tradicionales tales

como el WWW, el correo electrónico o la transferencia de ficheros (para los que el retardo

no es crítico), de otras aplicaciones mucho más dependientes del retardo y de la variación

del mismo, como son las de vídeo y voz interactiva. Para ello se emplea el campo ToS

(Type of Service), rebautizado en DiffServ como el octeto DS. (Véase más información

sobre el modelo DiffServ en las referencias correspondientes a QoS). Esta es la técnica

QoS de marcar los paquetes que se envían a la red.

MPLS se adapta perfectamente a ese modelo, ya que las etiquetas MPLS tienen el

campo EXP para poder propagar la clase de servicio CoS en el correspondiente LSP. De

es te modo, una red MPLS puede transportar distintas clases de tráfico, ya que el tráfico

que fluye a través de un determinado LSP se puede asignar a diferentes colas de salida

en los diferentes saltos LSR, de acuerdo con la información contenida en los bits del

campo EXP entre cada par de LSR exteriores se pueden provisionar múltiples LSPs, cada

uno de ellos con distintas prestaciones y con diferentes garantías de ancho de banda. P.

ej., un LSP puede ser para tráfico de máxima prioridad, otro para una prioridad media y un

tercero para tráfico best-effort, tres niveles de servicio, primera, preferente y turista, que,

lógicamente, tendrán distintos precios.

7.3 Redes Privadas Virtuales (VPNs)

Una red privada virtual (VPN) se construye a base de conexiones realizadas sobre

una infraestructura compartida, con funcionalidades de red y de seguridad equivalentes a

las que se obtienen con una red privada. El objetivo de las VPNs es el soporte de

aplicaciones intra/extranet, integrando aplicaciones multimedia de voz, datos y vídeo

sobre infraestructuras de comunicaciones eficaces y rentables. La seguridad supone

aislamiento, y "privada" indica que el usuario "cree" que posee los enlaces. Las IP VPNs

139


son soluciones de comunicación VPN basada en el protocolo de red IP de la Internet. En

esta sección se va a describir brevemente las ventajas que MPLS ofrece para este tipo de

redes frente a otras soluciones tradicionales.

Las VPNs tradicionales se han venido construyendo sobre infraestructuras de

transmisión compartidas con características implícitas de seguridad y respuesta

predeterminada. Tal es el caso de las redes de datos Frame Relay, que permiten

establecer PCVs entre los diversos nodos que conforman la VPN. La seguridad y las

garantías las proporcionan la separación de tráficos por PVC y el caudal asegurado (CIR).

Algo similar se puede hacer con ATM, con diversas clases de garantías. Los

inconvenientes de este tipo de solución es que la configuración de las rutas se basa en

procedimientos más bien artesanales, al tener que establecer cada PVC entre nodos, con

la complejidad que esto supone al proveedor en la gestión (y los mayores costes

asociados). Si se quiere tener conectados a todos con todos, en una topología lógica

totalmente mallada, añadir un nuevo emplazamiento supone retocar todos los CPEs del

cliente y restablecer todos los PVCs.

Además, la popularización de las aplicaciones TCP/IP, así como la expansión de

las redes de los NSPs, ha llevado a tratar de utilizar estas infraestructuras IP para el

soporte de VPNs, tratando de conseguir una mayor flexibilidad en el diseño e implantación

y unos menores costes de gestión y provisión de servicio. La forma de utilizar las

infraestructuras IP para servicio VPN (IP VPN) ha sido la de construir túneles IP

(Tunneling) de diversos modos.

7.3.1 Tunneling.- El problema de los protocolos que envían sus datos en claro

(HTTP, FTP, POP3 y otros muchos), es decir, sin encriptarlos, es que cualquier persona

que tenga acceso físico a la red en la que se sitúan nuestras máquinas puede ver dichos

datos. Es tan simple como utilizar un sniffer, que básicamente, es una herramienta que

pone nuestra tarjeta de red en modo promiscuo (modo en el que las tarjetas de red

operan aceptando todos los paquetes que circulan por la red a la que se conectan, sean o

no para esa tarjeta). De este modo, alguien que conecte su máquina a una red y arranque

un sniffer recibirá y podrá analizar por tanto todos los paquetes que circulen por dicha red.

Si alguno de esos paquetes pertenece a un protocolo que envía sus comunicaciones en

claro, y contiene información sensible, dicha información se verá comprometida. Si por el

140


contrario, encriptamos nuestras comunicaciones con un sistema que permita entenderse

sólo a las dos máquinas que queremos sean partícipes de la comunicación, cualquiera

que intercepte desde una tercera máquina nuestros paquetes, no podrá hacer nada con

ellos, al no poder desencriptar los datos. Una forma de evitar el problema que nos atañe,

sin dejar por ello de utilizar todos aquellos protocolos que carezcan de medios de

encriptación, es usar una útil técnica llamada tunneling. Básicamente, esta técnica

consiste en abrir conexiones entre dos máquinas por medio de un protocolo seguro, como

puede ser SSH (Secure SHell), a través de las cuales realizaremos las transferencias

inseguras, que pasarán de este modo a ser seguras. De esta analogía viene el nombre de

la técnica, siendo la conexión segura (en este caso de ssh) el túnel por el cual enviamos

nuestros datos para que nadie más aparte de los interlocutores que se sitúan a cada

extremo del túnel, pueda ver dichos datos. Ni que decir tiene, que este tipo de técnica

requiere de forma imprescindible que tengamos una cuenta de acceso seguro en la

máquina con la que nos queremos comunicar.

Los túneles IP en conexiones dedicadas se pueden establecer de dos maneras:

en el nivel 3, mediante el protocolo IPSec del IETF

en el nivel 2, mediante el encapsulamiento de paquetes privados (IP u otros)

sobre una red IP pública de un NSP

En las VPNs basadas en túneles IPSec, la seguridad requerida se garantiza

mediante el cifrado de la información de los datos y de la cabecera de los paquetes IP

(encriptación), que se encapsulan con una nueva cabecera IP para su transporte por la

red del proveedor. Es relativamente sencillo de implementar, bien sea en dispositivos

especializados, tales como cortafuegos (fireware), como en los propios encaminadores de

acceso del NSP. Además, como es un estándar, IPSec permite crear VPNs a través de

redes de distintos NSPs que sigan el estándar IPSec. Pero como el cifrado IPSec oculta

las cabeceras de los paquetes originales, las opciones QoS son bastante limitadas, ya

que la red no puede distinguir flujos por aplicaciones para asignarles diferentes niveles de

servicio. Además, sólo vale para paquetes IP nativos, IPSec no admite otros protocolos.

En los túneles de nivel 2 se encapsulan paquetes multiprotocolo (no

necesariamente IP), sobre los datagramas IP de la red del NSP. De este modo, la red del

proveedor no pierde la visibilidad IP, por lo que hay mayores posibilidades de QoS para

141


priorizar el tráfico por tipo de aplicación IP. Los clientes VPN pueden mantener su

esquema privado de direcciones, estableciendo grupos cerrados de usuarios, si así lo

desean. (Además de encapsular los paquetes, se puede cifrar la información por mayor

seguridad, pero en este caso limitando las opciones QoS). A diferencia de la opción

anterior, la operación de túneles de nivel 2 está condicionada a un único proveedor.

A pesar de las ventajas de los túneles IP sobre los PVCs, ambos enfoques tienen

unas características comunes que las hacen menos eficientes frente a la solución MPLS:

están basadas en conexiones punto a punto (PVCs o túneles)

la configuración es manual

la provisión y gestión son complicadas; una nueva conexión supone alterar

todas las configuraciones

plantean problemas de crecimiento al añadir nuevos túneles o circuitos

virtuales

la gestión de QoS es posible en cierta medida, pero no se puede mantener

extremo a extremo a lo largo de la red, ya que no existen mecanismos que

sustenten los parámetros de calidad durante el transporte

Realmente, el problema que plantean estas IP VPNs es que están basadas en un

modelo topológico superpuesto sobre la topología física existente, a base de túneles

extremos a extremo (o circuitos virtuales) entre cada par de encaminadores de cliente en

cada VPN. De ahí las desventajas en cuanto a la poca flexibilidad en la provisión y gestión

del servicio, así como en el crecimiento cuando se quieren añadir nuevos

emplazamientos. Con una arquitectura MPLS se obvian estos inconvenientes ya que el

modelo topológico no se superpone sino que se acopla a la red del proveedor. En el

modelo acoplado MPLS, en lugar de conexiones extremo a extremo entre los distintos

emplazamientos de una VPN, lo que hay son conexiones IP a una "nube común" en las

que solamente pueden entrar los miembros de la misma VPN. Las "nubes" que

representan las distintas VPNs se implementan mediante los caminos LSPs creados por

el mecanismo de intercambio de etiquetas MPLS. Los LSPs son similares a los túneles en

cuanto a que la red transporta los paquetes del usuario (incluyendo las cabeceras) sin

examinar el contenido, a base de encapsularlos sobre otro protocolo. Aquí está la

diferencia: en los túneles se utiliza el encaminamiento convencional IP para transportar la

información del usuario, mientras que en MPLS esta información se transporta sobre el

142


mecanismo de intercambio de etiquetas, que no ve para nada el proceso de

encaminamiento IP. Sin embargo, sí se mantiene en todo momento la visibilidad IP hacia

el usuario, que no sabe nada de rutas MPLS sino que ve una internet privada (intranet)

entre los miembros de su VPN. De este modo, se pueden aplicar técnicas QoS basadas

en el examen de la cabecera IP, que la red MPLS podrá propagar hasta el destino,

pudiendo así reservar ancho de banda, priorizar aplicaciones, establecer CoS y optimizar

los recursos de la red con técnicas de ingeniería de tráfico.

En la figura 7.2 se representa una comparación entre ambos modelos. La

diferencia entre los túneles IP convencionales (o los circuitos virtuales) y los "túneles

MPLS" (LSPs) está en que éstos se crean dentro de la red, a base de LSPs, y no de

extremo a extremo a través de la red.

Figura 7.2 VPN´s de modelo superpuesto y acoplado

Como resumen, las ventajas que MPLS ofrece para IP VPNs son:

proporcionan un modelo "acoplado" o "inteligente", ya que la red MPLS "sabe"

de la existencia de VPNs (lo que no ocurre con túneles ni PVCs)

evita la complejidad de los túneles y PVCs

la provisión de servicio es sencilla: una nueva conexión afecta a un solo

encaminador

tiene mayores opciones de crecimiento modular

permiten mantener garantías QoS extremo a extremo, pudiendo separar flujos

de tráfico por aplicaciones en diferentes clases, gracias al vínculo que

143


mantienen el campo EXP de las etiquetas MPLS con las clases definidas a la

entrada

permite aprovechar las posibilidades de ingeniería de tráfico para poder

garantizar los parámetros críticos y la respuesta global de la red (ancho banda,

retardo, fluctuación...), lo que es necesario para un servicio completo VPN.

CONCLUSIÓN

Con las principales aplicaciones de MPLS, podemos observar la importancia de su uso y

por que fue tan importante la innovación y convergencia del IP/ATM al MPLS.

Actualmente esta tecnología forma parte fundamental en las infraestructuras de tanto

proveedores de servicios de telecomunicaciones, como la misma administración del los

clientes de estos servicios. Al igual que todas las tecnologías tiene sus virtudes y sus

defectos, que con el tiempo se mejoran y tal vez den la pauta para una mejora de estos

defectos, y nazca una nueva tecnología que mejore las comunicaciones.

GLOSARIO

144


Ancho de Banda: Capacidad de transmisión medida en bits por segundo. Indica

la máxima capacidad teórica de conexión, aunque puede verse deteriorada por factores

negativos como el retardo de transmisión.

ARIS: Aggregate Route-based IP switching. Solución en el entorno de la

conmutación de etiquetas de IBM.

ARP: Address Resolution Protocol.

Arquitectura no orientada a conexión: Arquitectura en la que no es necesario

establecer y liberar la conexión. Típicamente, cada mensaje lleva la dirección del destino

y cada uno es dirigido a través del sistema independientemente del resto.

Arquitectura orientada a conexión: Arquitectura en la que para establecer la

comunicación primero se debe establecer la conexión. Acto seguido se usa la conexión y

por último se libera la conexión.

ATM: Modo de Transferencia Asíncrono. Tecnología utilizada tanto para redes

locales como redes de área amplia. Utiliza conmutadores que establecen circuitos lógicos

entre sistemas finales por lo que hay una garntía de QoS. Esta tecnología se utiliza como

espina dorsal en redes de proveedores y en grandes compañias. Tiene una alta

escalabilidad.

ATMARP: Ver servidor ATM ARP.

Backbone ( Espina Dorsal ): Nivel más alto de una red jerárquica. Se garantiza

que las redes aisladas y de tránsito conectadas al mismo eje troncal están

interconectadas.

Base de información del reenvío: Tabla que forma parte de un LSR y que

contiene la NHLFE, la ILM y la FTN. Se utiliza para reenviar paquetes.

Best-effort: "Lo mejor posible". Los paquetes se entregan de la mejor forma

posible.

BGP: Border Gateway Protocol.

Buffer: Memoria de almacenamiento.

Cabecera de un paquete: Información de control de un sistema definido que

precede a los datos del usuario.

Cabecera shim: Campo que sirve para transportar la etiqueta y que permite que

MPLS funcione con cualquier tecnología del nivel de enlace. Está situado entre la

cabecera del nivel de enlace y la cabecera del nivel de red.

Camino de conmutación de etiquetas:

145


Célula: Paquete de longitud fija utilizado en ATM. Una célula tiene 48 octetos de

información y 5 octetos de control. El hecho de utilizar células de tamaño fijo permite el

uso de nodos de conmutación a velocidades muy altas.

Circuito virtual: Conexión establecida entre dos estaciones al comienzo de la

transmisión. La ruta se establecerá antes de la transferencia de los datos. Todos los

paquetes seguirán el mismo camino.

Cola: Conjunto de paquetes en espera de ser procesados.

Conexión de trayecto virtual: Conjunto de VCCs que tienen el mismo punto de

terminación. Las células del conjunto de los VCCs se conmutarán conjuntamente en una

VPC.

Conmutación de etiquetas: Término genérico usado para referirse al reenvío de

paquetes IP usando el algoritmo de intercambio de etiquetas.

Conmutación IP: Aproximación de Ipsilon para la conmutación de etiquetas.

Conmutador ( Switch ): Dispositivo de nivel 2. Utiliza la cabecera de nivel 2 para

enviar las tramas.

Conmutar: Operación que realizan encaminadores y conmutadores. Éstos reciben

un paquete por la línea de entrada y redirigen el paquete a la línea de salida adecuada en

base a la información en la cabecera del paquete.

CoS: Class of Service ( Clase de Servicio )

CR-LDP: Constraint-based Routing LDP ( Encaminamiento Basado en

Restricciones LDP ).

CSR: Encaminador de Conmutación de Células.

Datagrama: Término utilizado para referirse a un paquete en una arquitectura no

orientada a conexión.

DiffSer: Servicios Diferenciados.

DLCI: Data Link Connection Identifier (Identificador de la Conexión del Enlace de

Datos ).

Encaminador ( Router ): Dispositivo de nivel 3. Analiza la información de la

cabecera de nivel 3 para reenviar los paquetes a través de la red.

Encaminamiento: Acciones realizadas por los encaminadores para mover los

paquetes a través de la red.

Encapsular: Información de control que le añade una entidad del protocolo a los

datos obtenidos de un usuario de protocolo.

146


Ethernet: IEEE 802.3 (CSMA/CD). Red de difusión basada en bus con control

descentralizado que opera a 10, 100, 1000 Mbps. En una red ethernet, los computadores

pueden transmitir cuando quieran. Si dos o más paquetes colisionan, los computadores

esperarán un tiempo aleatorio y probarán a retransmitir más tarde.

Etiqueta: Identificador de tamaño fijo que tiene significado local. Se usa para

reenviar paquetes. Un dispositivo de conmutación de etiquetas reemplazará la etiqueta de

un paquete antes de reenviarlo.

Extranet: Una extranet es similar a una intranet que es parcialmente accesible

desde fuera a usuarios autorizados. Las extranets están siendo muy utilizadas como

medio de intercambio de información entre las compañías y sus partners.

FEC: Functional Equivalence Class ( Clase de Equivalencia Funcional ). Grupo de

paquetes IP que se reenvían de la misma forma. La FEC permite agrupar paquetes en

clases.

Fiabilidad: Tasa media de error en la red.

FIB: Forwarding Information Base ( Base de Información del Reenvío ).

FIFO: First In First Out. Término que se utiliza para referirse a una pila.

Forwarding ( Reenvio ): Operación que realizan tanto conmutadores como

encaminadores. Consiste básicamente en encaminar un paquete recibido por la línea de

entrada en base a unos campos que contiene el paquete.

Frame Relay: Ver retransmisión de tramas.

FTN: FEC-to-NHLFE ( Correlación de la FEC con la NHLFE )

Host ( Anfitrion ): Dispositivo dentro de la red que se interconecta con la Red (Un

ejemplo una pc de un usuario).

IETF: Internet Engineering Task Force. Grupo de ingenieros, que a través de su

grupo de dirección (Internet Engineering Steering Group) se responsabiliza de toda la

problemática técnica a corto plazo.

Ingeniería de tráfico: Persigue adaptar flujos de tráfico a recursos físicos de la

red, de tal forma que exista un equilibrio entre dichos recursos. De esta forma se

conseguirá que no haya recursos excesivamente utilizados, con cuellos de botella,

mientras existan recursos poco utilizados.

Interfaz: Zona de contacto o conexión entre dos aplicaciones o entre un usuario y

una aplicación.

IGP: Interior Gateway Protocol ( Protocolo de Pasarela Interior ). Protocolo de

encaminamiento usado dento de un sistema autónomo.

147


ILM: Incoming Label Map. ( correlación de la etiqueta entrante ). Entrada de la FIB

que sirve para correlacionar cada etiqueta entrante con un conjunto de NHLFEs. Se utiliza

cuando se reenvían paquetes que llegan como paquetes etiquetados.

Intranet: Red perteneciente a una organización, basada en TCP/IP, accesible

exclusivamente a los miembros de la organización, empleados, o a personas con

autorización.

IP: Internet protocol ( Protocolo de Internet ).

IPv4: Versión 4 del Protocolo IP.

IPv6: Versión 6 del Protocolo IP.

ISP: Internet Service Provider ( Proveedor de Servicios Internet ).

Label distribution peers ( Par de distribución de Etiquetas ): LSRs que utilizan

un protocolo de distribución de etiquetas para intercambiar información de asociaciones

de etiquetas a FECs.

Label merging ( Fusión de Etiquetas ): Reemplazo de múltiples etiquetas de

entrada para una FEC particular por una sola etiqueta de salida.

Label stack (Pila de Etiquetas ): Conjunto ordenado de etiquetas.

Label swapping ( Intercambio de Etiquetas ): Algoritmo empleado por el

componente de reenvío de un LSR. Cuando un LSR recibe un paquete extrae el valor de

la etiqueta y accede con él a la tabla de encaminamiento. En dicha tabla de

encaminamiento encontrará el nuevo valor de la etiqueta que ha de ponerle al paquete

antes de reenviarlo, así como la interfaz de salida por donde ha de mandarlo. También

podrá encontrar información sobre si debe o no encolar el mensaje.

Label switched hop ( Salto de Conmutación de Etiquetas ): Salto entre dos

nodos MPLS en los que el reenvío se hace usando etiquetas.

LDP: Label Distribution Protocol ( Protocolo de Distribución de Etiquetas ).

LDP peers: Pares o iguales LDP.

LER: Label Edge Router ( Encaminador de Etiquetas Frontera ). Nodo que conecta

un dominio de conmutación de etiquetas con un nodo externo al dominio, bien porque no

soporta la conmutación de etiquetas o porque pertenece a otro dominio de conmutación

de etiquetas.

LIS: Logical IP Subnet ( Subred Lógica IP ).

LSP: Label Switched Path ( Camino de Conmutación de Etiquetas ). Camino a

través de uno o más LSRs en un nivel de la jerarquía que siguen los paquetes de una

FEC particular.

148


LSR: Label Switching Router ( Encaminador de conmutación de etiquetas ).

Dispositivo que implementa la conmutación de etiquetas.

LSR de entrada: LSR que recibe tráfico de usuario (por ejemplo datagramas IP) y

lo clasifica en su correspondiente FEC. Genera una cabecera MPLS asignándole una

etiqueta y encapsula el paquete junto a la cabecera MPLS obteniendo una PDU MPLS.

LSR de salida: LSR que desencapsula un paquete removiendo la cabecera

MPLS.

LSR frontera: LSR encargado de etiquetar los paquetes que entran en la red.

Para poder realizar este trabajo, dicho LSR deberá implementar el componente de control

y el componente de reenvío tanto del encaminamiento convencional como de la

conmutación de etiquetas.

LSR interior: LSR que realiza el intercambio de etiquetas examinando

exclusivamente la cabecera MPLS (obteniendo la etiqueta para poder realizar la

búsqueda en la tabla de encaminamiento).

Mensaje: Conjunto de datos transmitido por una línea de comunicaciones.

Modelo acoplado: Modelo en el que los protocolos de control IP corren

directamente en hardware ATM. Habrá por tanto inteligencia IP en cada nodo.

Modelo superpuesto: Red IP superpuesta en una red ATM. Habrá inteligencia IP

externa, esto es, la red ATM permite una conectividad de alta velocidad mientras que la

red IP tendrá la inteligencia para reenviar datagramas IP.

MPEs: Multiprotocol Extensions ( Extensiones Multiprotocolo ).

MPLS: Multiprotocol Label Switching ( Conmutación de Etiquetas Multiprotocolo ).

Estándar del IETF para la conmutación de etiquetas. Se basa en el uso de etiquetas las

cuales identifican la ruta para encaminar los paquetes.

MPOA: Multiprotocol Over ATM. Multiprotocolo a través de grandes redes.

Protocolo que contempla la integración de IP con ATM mediante emulación de LAN

versión 2 y NHRP.

Multicast ( Multifusión ): Modo de difución de información que permite que ésta

pueda ser recibida por múltiples nodos de la red y por tanto, por múltiples usuarios.

NHLFE: Next Hop Label Forwarding Entry ( Entrada para el Reenvío con la

Etiqueta del Siguiente Salto. Entrada de la FIB utilizada para reenviar paquetes

etiquetados.

149


NHRP: Next Hop Resolution Protocol ( Protocolo de Resolución del Siguiente Salto

). Protocolo usado para permitir que dos dispositivos pertenecientes a distinta LIS puedan

comunicarse.

NHS: Next Hop Servers. Servidores que sirven para que un dispositivo en una LIS

pueda aprender la dirección ATM de otro dispositivo de otra LIS.

NLRI: Network Layer Reachability Information ( Información de alcance del nivel

de red )

Nodo: Dispositivo direccionable conectado a una red de ordenadores.

OSPF: Open Shortest Path First ( Protocolo Abierto del Primer Camino Más

Corto ). Protocolo de encaminamiento IP que está sustituyendo rápidamente a RIP.

Paquete: Unida de datos del protocolo de red.Un paquete incluirá datos y señales

de control.

PDR: Peak Data Rate ( Tasa Máxima de Transmisión )

PDU: Protocol Data Unit ( Unidad de Datos del Protocolo ). Conjunto de datos

especificado en un protocolo en un nivel dado. Está compuesto por datos de control del

protocoo y datos de usuario.

PHB: Per-Hop-Behaviour ( Comportamiento por Salto )

Piggybacking: En MPLS, protocololos que incorporan la etiqueta encima de

protocolos existentes de encaminamiento.

PPP: Point to Point Protocol ( Protocolo Punto a Punto ). Protocolo del nivel de

enlace para líneas punto a punto que realiza control de errores, soporta múltiples

protocolos y que permite negociar en tiempo de conexión la dirección IP.

Protocolo: Conjunto de reglas que gobiernan el formato y significado de las

tramas, paquetes o mensajes que se intercambian entidades pares dentro de un nivel.

realiza la fusión de etiquetas.

QoS: Quality Of Service ( Clase de servicio ): Categoría basada en el tipo de

usuario, aplicación o criterio que los sistemas de QoS usan para proporcionar diferentes

servicios.

Red totalmente mallada: Red en la que todos los nodos están conectados entre

sí.

RIP: Routing Information Protocol ( Protocolo de Información de

Encaminamiento ). Protocolo definido en ka RFC 1058 que especifica cómo los

encaminadores intercambian la información de encaminamiento. Con RIP, los

150


encaminadores intercambian tablas enteras. Esto es ineficiente, por lo que este protocolo

está siendo sustituido por OSPF.

RSVP: Resource reSerVation Protocol ( Protocolo de Reserva de Recursos ).

Protocolo de estado blando utilizado para reservar recursos en una sesión en un entorno

IP. Es un protocolo simplex. Este protocolo permite la asignación de diferentes niveles de

servicio a diferentes usuarios. Se utiliza para ofrecer discriminación de servicio a las

aplicaciones sensibles al retardo mediante la asignación de recursos.

SAFI: Subsequent Address Family Identifier ( Identificador de Familias de

Direcciones Consecutivas ). Campo que sirve para indicar que el campo NLRI contiene

una etiqueta en MPLS-BGP.

Tag: Término usado para referirse a una etiqueta en la aproximación de la

conmutación de etiquetas de Cisco.

Tag switching: Aproximación de Cisco a la conmutación de etiquetas.

TCP: Transmisión Control Protocol ( Protocolo de Control de la Transmisión ).

Protocolo fiable orientado a conexión. Pertenece al nivel de transporte. Fragmenta el flujo

entrante de bytes en mensajes discretos y le pasa cada uno al nivel Internet. En el

destino, el proceso receptor TCP reensambla los mensajes recibidos. TCP maneja control

de flujo para que un emisor rápido no inunde a uno lento.

TCP/IP: Transmisión Control Protocol / Internet Protocol ( Protocolo de Control de

la Transmisión / Protocolo de Internet ). Conjunción indespensable en la internet mundial.

TOS: Type Of Service ( Tipo de Servicio ). Campo de la cabecera IP utilizado por

los elementos de la red para realizar una solicitud con un determinado nivel de QoS.

Trama: Grupo de bits que incluye datos, direcciones e información de control del

protocolo. Se refiere a la PDU del nivel de enlace.

TTL: Time To Live. ( Tiempo de Vida ). Número de nodos que puede atravesar un

paquete. Cuando este campo llega a cero se desacarta el paquete.

UDP: User Datagram Protocol ( Protocolo de Datagramas de Usuario ). Protocolo

no fiable no orientado a conexión para aplicaciones que no requieran control de flujo o la

secuencia de TCP.

Unicast: Unidifusión. Dirección que es reconocida por un sólo sistema anfitrión.

VC: Virtual Channel ( Canal Virtual ). En ATM, término genérico para describir la

capacidad de comucicación unidireccional para transportar células ATM.

VCC: Virtual Channel Connection ( Conexión de Canal Virtual ). Conexión lógica

de ATM.

151


VC merge: Fusión de Circuitos Virtuales. Fusión de etiquetas en donde la etiqueta

MPLS se transporta en el campo ATM VPI/VCI. De esta forma se permite que múltiples

circuitos virtuales se fusionen en un único circuito virtual.

VCI: Virtual Channel Identifier ( Identificador de Canal Virtual ). Etiqueta que

identifica al canal virtual en cada enlace.

VP: Virtual Path ( Trayecto Virtual ). Término genérico para designar un

agrupamiento de canales virtuales. Todos los canales virtuales de un trayecto virtual

tienen los mismos puntos de terminación.

VP merge: Fusión de Caminos Virtuales. Fusión de etiquetas en donde la etiqueta

MPLS se transporta en el campo ATM VPI. De esta forma se permite que múltiples

caminos virtuales se fusionen en uno sólo. Dos células con el mismo valor VCI se han

originado en el mismo nodo.

VPN: Virtual Private Network ( Red Privada Virtual ). Red en la que la conectividad

entre múltiples lugares se realiza a través de una infraestructura compartida con las

mismas políticas de acceso y seguridad que en una red privada.

VPC: Virtual Path Connection ( Conexión de Trayecto Virtual ). Conjunto de VCCs

que tienen el mismo punto de terminación. Las células del conjunto de los VCCs se

conmutarán conjuntamente en una VPC.

VPI: Virtual Path Identifier ( Identificador de Trayecto Virtual ). Etiqueta que

identifica al trayecto virtual en cada enlace.

X.25: Primera red internacional normalizada de conmutación de paquetes. X.25 se

diseñó para ser una red datos pública a nivel mundial. Tecnología orientada a conexión

para la transmisión en medios no fiables.

152


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Kaufmann. 2000.

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distribuido Ra-Ma. 1997.

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Ra-Ma. 1997.

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1997.

o William Stallings. Comunicaciones y redes de computadores. Sexta edición

Prentice Hall. 2000.

o Andrew S. Tanenbaum. Computer Networks. Third edition Prentice Hall. 1996.

WEB

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http://www.nano.org/mtg-9905/ppt/mpls

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