conceptos mpls

8/21/2019 Conceptos MPLS

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© 2001, Cisco Systems, Inc.

Conceptos de MPLS


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Desventajas del

enrutamientotradicional IP

© 2001, Cisco Systems, Inc. MPLS v1.0—2-2


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MPLS v1.0—2-3© 2001, Cisco Systems, Inc.

Enrutamiento IP tradicional

En el enrutamiento tradicional depaquetes IP:

•Se utilizan Protocolos de enrutamiento paradistribuir información de ruteo de capa 3.

•El enrutamiento se basa solamente en ladirección destino.

•La búsqueda en la tabla de enrutamiento sehace en cada salto.


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Enrutamiento IP tradicional

•

Las búsquedas en las tablas de ruteo basadas en ladirección de destino se realiza en cada salto.

•Todos los routers pueden llegar a necesitar la tabla deenrutamiento de Internet completa (más de 100.000 rutas).

U pdate: 10.0.0.0 /8

U pdate: 10.0.0

.0 /8 U p d a t e :

1 0 . 0 . 0 . 0 / 8

U p d a t e :

1 0 . 0 . 0 . 0 / 8

1 0 . 1 . 1 . 1

1 0 . 1 . 1 . 1

10.1.1.1

10.1.1.1

10.1.1.1

10.1.1.110.1.1.1

10.1.1.1

Búsqueda entabla

Búsqueda entabla

Búsqueda entabla


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IP sobre ATM

• La topología de la capa 2 puede ser diferente de topología de la capa3, dando como resultado la no utilización del mejor camino.

•Los dispositivos de capa 2 no tienen conocimiento de la informaciónde ruteo de capa 3 . —Los circuitos virtuales deben ser establecidosmanualmente.

•Incluso si dos topologías se superponen, por lo general se utiliza latopología en estrella por su facilidad de administración.

10.1.1.1

10.1.1.110.1.1.1

10.1.1.1

10.1.1.1

10.1.1.110.1.1.1

10.1.1.110.1.1.1

10.1.1.1

1 0

. 1 . 1 . 1

1 0

. 1 .

1 . 1

10.1.1.1

10.1.1.1

10.1.1.1

10.1.1.1

1 0 . 1 . 1 . 1

1 0 .

1 . 1 . 1


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Ingeniería del tráfico con el envíotradicional de IP

•La mayoría del trafico va de la Red Corporativa A a la B utilizando el

vinculo primario.•El ruteo basado en el destino no provee mecanismos para realizar elbalanceo de carga.

•El Policy-based routing puede ser utilizado para el envió de paquetesbasado en otros parámetros, pero esto no provee una solución escalable.

Link Primario

Link Primario

Red corporativa A Red corporativa B

SOHO C

Link deBackup

Link deBackup


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Conceptos Básicos deMPLS



8/45MPLS v1.0—2-8© 2001, Cisco Systems, Inc.

Conceptos Básicos de MPLS

•MPLS es un nuevo mecanismo de envío depaquetes basado en etiquetas.

•Las etiquetas pueden corresponder a direcciones

IP de redes destinos (igual que el forwarding IPtradicional).

•Este etiquetado puede corresponder a otrosparámetros como calidad de servicio (QoS) o

dirección de origen.

•MPLS fue diseñado para soportar el envío de otrosprotocolos.



Ejemplo de MPLS

•Solamente los router de borde realizan el ruteo tradicional.

•Los routers del núcleo realizan el ruteo basado en elintercambio de etiquetas.

L = 5

L=3

10.1.1.110.1.1.1

Ruteo tradiciona yasignación deetiquetas

10.0.0.0/8 L=5

Intercambiode etiquetas

L=5 L=3

Remueve laetiqueta y

realiza el ruteotradicionalL=3



MPLS Versus IP sobre ATM

•Los dispositivos de capa 2 operan IP y correnprotocolos de enrutamiento.

•A estos dispositivos no hace falta establecerlemanualmente Circuitos virtuales.

•MPLS provee una topología “full mesh” virtual

10.1.1.110.1.1.1L=5L=5L=3L=3

L=17L=1710.1.1.110.1.1.1

Los dispositivos de Capa 2

corren protocolos de capa3 y establecen circuitosvirtuales dinámicamentebasándose en información

de capa 3



Ingeniería del Tráfico con MPLS

•El envío de tráfico se basa en otros parámetros (QoS,dirección origen, ...).

•Se puede realizar balanceo de carga sobre rutas dedistinto costo.

LinkPrimario

LinkPrimario

Red Corporativa A Red Corporativa

B

Sucursal C

Link Secundario

Link Secundario



Arquitectura MPLS

•MPLS Tiene dos grandes componentes:

•Plano de Control —Cambia la información de capa 3 poretiquetas y etiquetas por información de capa 3.

•Plano de Datos —Envia paquetes basandose en etiquetas

•El plano de control posee mecanismos complejos para elintercambio de información de ruteo. Como OSPF, EIGRP,IS-IS y BGP, y el intercambio de etiquetas, como TDP (TagDistribution Protocol), LDP (label distribution protocol ),BGP, y RSVP (Resource Reservation Protocol ).

•El plano de datos tiene un sencillo motor de forwarding depaquetes.

•El plano de control mantiene las tablas de intercambio deetiquetas (label forwarding information base, o LFIB).



Arquitectura MPLS

•La funcionalidad del router está dividida en dos partes: planode control y plano de datos

Plano de DatosPlano de Datos

Plano de ControlPlano de Control

OSPF: 10.0.0.0/8OSPF: 10.0.0.0/8

LDP: 10.0.0.0/8

Label 17

LDP: 10.0.0.0/8

Label 17

OSPF

LDP

LFIB

LDP: 10.0.0.0/8

Label 4

LDP: 10.0.0.0/8

Label 4

OSPF: 10.0.0.0/8OSPF: 10.0.0.0/8

4 17Labeled packetLabel 4

Labeled packetLabel 4





Modos de Operación de MPLS

•La tecnología MPLS esta diseñada para serutilizada en cualquier lugarindependientemente del medio y delprotocolo de capa 1 y 2.

•MPLS usa etiquetas de 32 bits que insertaentre los encabezados de capa 2 y 3 (frame-

mode).•MPLS sobre ATM usa el encabezado de ATMcomo etiqueta (cell-mode).



Formato de la Etiqueta

MPLS usa etiqueas de 32 bits que contiene la

siguiente información:•Etiqueta de 20 bit

•Campo experimental 3 bit (Define las prioridadesde colas y politicas de descarte)

•Indicador de fin de pila 1 bit

•Campo de Tiempo de vida (TTL) 8-bit

LABEL EXP S TTL

0 19 22 23 3120 24



MPLS Modo Frame

EncabezadoDe FrameEncabezadoDe Frame

Encabezado IPEncabezado IP DatosDatos

Layer 2 Layer 3

EncabezadoDe Frame

Label Encabezado IP Datos

Layer 2 Layer 2½ Layer 3

Buzquedaen la tablade ruteo yasignaciónde etiqueta



Encabezado de IP

MPLS Mode Celda

EncabezadoDe Frame

Encabezado IP Datos

Layer 2 Layer 3

EncabezadoDe Frame

Label Encabezado IP Datos


Encabezado de adaptación ATMLayer 5 (AAL5)

Label Datos


EncabezadoATM

Celda 1

DatosEncabezadoATM

Celda 2

VPI/VCI los camposson utilizados para elintercambio deetiquetas



Ruteo en base a intercambio deetiquetas (Label Switch Router)

•

Ruteo por intercambio de Etiquetas (LSR) Su función primariaes enviar los paquetes etiquetados (label swapping)

•Borde LSR Su funcion primaria es etiquetar los paquetes IP yenviarlos a un dominio MPLS, o remover las etiquetas yenviarlos fuera del domino MPLS.

Dominio MPLS

BordeLSR

LSR

10.1.1.1 L=3 L=5

L=43L=3120.1.1.1

10.1.1.1

20.1.1.1



Ruteo en base a intercambio de etiquetassobre ATM

(ATM Label Switch Router)

•ATM LSR solo puede enviar celdas

•ATM Borde LSR sergmenta paquetes en celdas y losenvia al domio MPLS ATM , o reenzambla las celdasen paquetes y los envia fuera del dominio MPLS ATM.

Dominio MPLS

ATMBordeLSR

ATMLSR

10.1.1.1 L=1/3

L=1/620.1.1.1

10.1.1.1

20.1.1.1

L=1/3 L=1/3 L=1/5 L=1/5 L=1/5

L=1/6 L=1/6L=1/9 L=1/9 L=1/9



Arquitectura de LSRs

LSRs, independientemente del tipo, realiza lastres funciones siguientes:

•Intercambia información de ruteo

•Intercambio de Etiquetas•Envio de paquetes (entre LSRs y borde LSRs)o celdas (ATM LSRs y ATM Borde LSRs)

Las primeras dos funciones se realizane en elplano de control.

La ultima es parte del plano de Datos.



Arquitectura de LSRs

Los LSRs principalmente reenvíanpaquetes o celdas etiquetadas (ATM LSRs).

LSRLSR

Plano de Control

Plano Datos

Protocolo de Enrutamiento

Protocolo de Distribución de Etiquetas

Table de Forwarding de etiquetas

Tabla de Enrutamiento IP

Intercambio de InformaciónDe Enrutamiento

Intercambio de Etiquetas

Entrada de Paquetes

Etiquetados

Salida de

Paquetes Etiquetados



Arquitecftura de los LSRs deborde

Nota: ATM LSRs de borde solo puede enviar Celdas.

LSR de bordeLSR de borde

Plano de Control

Plano de Datos

Protocolo de Enrutamiento

Protocolo de Distribución de Etiquetas

Tablas de Envío de Etiquetas

Tabla de Enrutamiento IP

Intercambio deInformación de Enrutamiento

Intercambio deEtiquetas

Entrada dePaquetes Etiquetados

Salida dePaquetes Etiquetados

Tablas de Envío IP

Entrada de

Paquetes IP

Salida de

Paquetes IP


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Etiquetado MPLS y

Stack de Etiquetas



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Formato de etiqueta MPLS

MPLS uses un campo de etiqueta de 32 bitsque contiene la siguiente información:•20 bits de etiqueta (un número)

•3 bits de campo experimental (Define las

prioridades de colas y politicas de descarte)•1 bit indicador de fin de pila (indicata que éstaes la ultima etiqueta antes del encabezado IP)

•8-bit TTL (igual que TTL en el encabezado IP)

Etiqueta EXP S TTL

0 19 22 23 3120 24


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Etiquetado MPLS

•Las etiquetas son insertadas entre el encabezado decapa 2 (frame) y el encabezado de capa 3 (packet).

•Puede haber mas de una etiqueta – Pila de etiquetas(label stack).

•El bit de indicador de fin de pila (bottom-of-stack) indica que la etiqueta es la última de la pila.

•El campo TTL se utiliza para prevenir los buclesindefinidos de paquetes.

•Campo Experimentalusualmente se utiliza para llevar

valores de procesos IP como ser prioridades de colasy politicas de descarte de paquetes IP.


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Stack de etiquetas MPLS

•El protocolo de identificación en el encabezado de Capa2 indica que el área de datos se inicia con una o variasetiquetas y continua con un encabezado IP

•Bit indicador de fin de pila (Bottom-of-stack bit) indicaque el e siguiente header es otra etiqueta o elencabezado de capa 3

•El Router que recibe la trama solo utiliza la primera delas etiquetas de la pila.

Encabezado de Frame

Etiqueta 1 Encabezado IP DatosEtiqueta 2Etiqueta 3

S=0 S=0S=1

PID=MPLS-IP


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Stack de etiquetas MPLS

•Usualmente se asigna solo una etiqueta por paquete.

•Los siguientes escenarios pueden producir mas deuna etiqueta:

•MPLS VPNs (dos etiquetas—la primer etiqueta

apunta al router de salida y la segunda etiquetaapunta a la VPN)

•MPLS TE (Traffic Engineering) (dos o mas etiquetas —la primer etiqueta apunta al punto final de laselección del camino dentro de la nube de gestiónMPLS” y la segunda etiqueta apunta al destino)

•MPLS VPNs combined with MPLS TE (tres o masetiquetas)


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Forwarding MPLS

Un LSR puede realizar las siguientes funciones:

•Insert (agregar) una etiqueta o pila de etiquetas enel trafico entrante a la nube MPLS.

•Swap (intercambio) de etiqueta por la del próximosalto o una pila de etiquetas en el núcleo.

•Remove (remover) una etiqueta del trafico salientede la nube MPLS.

ATM LSRs solo puede intercambiar una etiquetapor otra (cambio de campos VPI/VCI“virtual path identifier/virtual channel identifier”).

MPLSF di


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Dominio MPLSDominio MPLS

MPLS Forwarding(Modo Frame)

•Al trafico entrante se le asigna una etiqueta impueta por el proceso deruteo IP.

•En el núcleo los LSRs intercambian etiquetas basandose en la tabla deetiquetado“label forwarding table”.

•Al trafico saliente se le quita la etiqueta y se hace el ruteo estandar.

10.1.1.1

IP Lookup10.0.0.0/8 label 3

LFIBlabel 8 label 3

IP Lookup10.0.0.0/8 label 5

LFIBlabel 3 label 5

IP Lookup10.0.0.0/8 next hop

LFIBlabel 5 pop

10.1.1.13 10.1.1.15 10.1.1.1

MPLSF di


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Dominio MPLSDominio MPLS

MPLS Forwarding(Cell-Mode)

•Las etiquetas VPI/VCI) son agregadas en el procesos de IP lookup al ingrsar al LSRssobre ATM de borde. Los paquetes son segmentados en Celdas.

•Los LSRs sobre ATM en el núcleo intercambia etiquetas basándose en la tabla deswitching ATM. LSRs sobre ATM no pueden enviar paquetes IP.

•En el LSRs sobre ATM de Borde se remueven las etiquetas (las celdas sonreensambladas en paquetes ) y se realiza el ruteo tradicional.

10.1.1.1

IP Lookup10.0.0.0/8 label 1/3

LFIBlabel 8 label 1/3

IP Lookup10.0.0.0/8 Next hop

LFIBlabel 1/5 pop

10.1.1.1

IP Lookup10.0.0.0/8 label 1/5

LFIBlabel 1/3 label 1/5

1/31/31/31/3 1/51/51/51/5


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Aplicaciones MPLS



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Aplicacines MPLS

MPLS actualmente está siendo utilizado en diferentes aplicaciones:

•Enrutamiento de Unicast IP

•Enrutamiento de Multicast IP

•Traffic Engineering (MPLS TE)

•QoS

•Redes Privadas Virtuales (MPLS VPN)

Sin importar la aplicación, la funcionalidad siempre se divide en dos,Plano de Control y Plano de Datos.

•Las aplicaciones difieren solo en el plano de control.

•Todas utilizan el Plano de Datos común para el intercambio deetiquetas.

•El plano de Datos de capa 3 en un LSR de borde puede diferir.•En general la etiqueta se asigna a unforwarding equivalence class (FEC“es un grupo de paquetes IP que son enviados de la mismamanera, por el mismo camino y con la misma política de forwarding”).


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Ruteo Unicast IP

•Son necesarios dos mecanoismos en el control depalno:

•IP routing protocol (OSPF, IS-IS, EIGRP, ...)

•Label distribution protocol (LDP or TDP)

•

Un protocolo de ruteo transporta información deaccesibilidad de redes.

•El protocolo de distribuciión de etiquetas asignaetiquetas a redes aprendidas a traves de protocolosde entutamiento.

•El forwarding equivalence class (FEC) esequivalente a la red de destino almacenada en latabla de enrutamiento IP.


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Ruteo de Multicast IP

•No se necesita un protocolo dedicado paraenviar multicast a través de un dominioMPLS.

•Se utiliza “peripheral interface manager” (PIM) version 2 con extensiones para MPLSpara propagar información de enrutamiento y

de etiquetas.•FEC es el equivalente al las direcciones demulticast almacenadas en la tabla de ruteo.


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MPLS TE

•MPLS traffic engineering requiereOSPF oISIS con soporte para MPLS TE como IGP.

•OSPF e IS-IS con soporte para MPLS

contiene toda la topología en su base dedatos.

•OSPF e IS-IS pueden contener informaciónadicional sobre los recurso de la red.

•RSVP oCR-LDP es utilizado paraestablecertraffic engineering tunnels (TEtunnels) y propagar etiquetas.


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Quality of Service

•El “Differentiated” QoS es una extensión para elruteo unicast IP que provee servicios separados

en clases.•Las Extensiones TDP o LDP son utilizadas parapropagar diferentes etiquetas de distintasclases.

•FEC es una combinación de red de destino yclase de servicio.


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Virtual Private Networks

•Las redes son aprendidas por medio de un IGP (OSPF,EBGP, RIP version 2 [RIPv2] o rutas estáticas) de uncliente o por medio de BGP de otros routers internos.

•Las etiquetas se propagan a través deMP-BGP.

•Dos etiquetas son usadas para:

•La etiqueta superior apunta al router de salida(asignada a traves de LDP o TDP).

•La segunda etiqueta identifica la interface saliente en el

router de destino o la tabla de ruteo donde se realiza labusqueda.

•FEC es equivalente al equipo que inicia la VPN o latabla de enrutamiento de VPN.

Interacciónentreaplicaciones


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Plano de ControlPlano de Control

Ruteo deMulticast IP

Ruteo deMulticast IP

MPLS TrafficEngineering

MPLS TrafficEngineering

Quality of ServiceQuality of Service MPLS/VPNMPLS/VPNRuteo deUnicast IP

Ruteo deUnicast IP

Interacción entre aplicacionesMPLS

Plano de DatosPlano de Datos

cualquier IGPcualquier IGP

LDP o TDPLDP o TDP

Tabla de Forwardind de etiquetasTabla de Forwardind de etiquetas

Tabla de ruteoUnicast IP


PIM version 2PIM version 2

Tabla de ruteoMulticast IP

Tabla de ruteoMulticast IP

OSPF o IS-ISOSPF o IS-IS

LDPLDP



RSVPRSVP


LDP o TDPLDP o TDP




LDPLDP



BGPBGP


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Dferencias entre Tag

Switching and MPLS



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Estandarización MPLS

•La funcionalidad de MPLS está disponible en los routes Cisco

con Cisco IOS Release 11.1CT. Esta es conocida como “TagSwitching”, y parte de este Switcheo es equivalente alestandar MPLS.

•La única diferencia entre MPLS y tag switching es el protocolode distribución de etiquetas:

•Cisco implementa un protocolo propietario llamadoTDP.

•La IETF especificaLDP como protocolo estandar dedistribución de etiquetas

•Si bien TDP y LDP son funcionalmente equivalentes no son

compatibles.•Sin embargo estos pueden coexistir en un mismo dominioMPLS siempre y cuando los dos extremos utilicen el mismoprotocolo.


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Estándares MPLS

•MPLS es básicamente una versiónestandarizada de tag switching.

•Los siguientes son algunos de los borradores

que definen MPLS:•draft-ietf-mpls-arch

•draft-ietf-mpls-label-encaps

•draft-ietf-mpls-ldp

•Muchos mas pueden ser encontrados en :http://www.ietf.org/html.charters/mpls-chart

er.html

http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.htmlhttp://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.htmlhttp://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.htmlhttp://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html


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TDP vs. LDP

•MPLS ytag switching son iguales en el plano deDatos.

•La única diferencia esta en el Plano de Control,donde tag switching usa el protocolo propietario

de Cisco TDP y MPLS usa el estándar LDP.

•Las funcionalidades de TDP y LDP sonequivalentes pero no compatibles.

•TDP usa UDP y TCP en el puerto711.

•LDP usa UDP y TCP en el puerto646.


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Combinando TDP y LDP

•

Este ejemplo muestra las posibles combinaciones deTDP y LDP.

•TDP es el protocolo predeterminado, pero puede sernecesario activar LDP en los routers de otra marca.

TDP TDP

TDP&LDP

TDPLDP

LDPLDPTDP

LDP

TDP

TDP to LDP


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Implementación MPLS

•MPLS es habilitado por interfase activandouno o ambos protocolos de distribución.

•Cuando se activa LDP o TDP, el Routerintentará a encontrar sus vecinos yestablecer sesiones TDP o LDP.

•TDP es el protocolo de distribución deetiquetas predeterminado.


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conceptos mpls

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