Συμβατικά Δίκτυα IP Δρομολογητές Δρομολόγηση Υπηρεσία χωρίς σύνδεση

Παρουσίαση με θέμα: "Συμβατικά Δίκτυα IP Δρομολογητές Δρομολόγηση Υπηρεσία χωρίς σύνδεση"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΜΕΤΑΓΩΓΗ ΕΤΙΚΕTΤΑΣ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΩΝ (MULTI-PROTOCOL LABEL SWITCHING)

2 Συμβατικά Δίκτυα IP Δρομολογητές Δρομολόγηση Υπηρεσία χωρίς σύνδεση
Απόληξης Πυρήνα Δρομολόγηση Hop-by-hop Εξετάζει επικεφαλίδα επιπέδου 3 (IP) Υπηρεσία χωρίς σύνδεση Σύγκριση με μοντέλο ΑΤΜ

3 Δρομολόγηση σε δίκτυο IP

4 ΑΤΜ

5 Multi-Protocol Label Switching
Μεταγωγή Ετικέτας Πολλαπλών Πρωτόκολλων Μεταγωγή αντί για δρομολόγηση Υποδομή δικτύου προσανατολισμένου στη σύνδεση Κάνει χρήση Ετικέτας για την προώθηση των πακέτων Είναι τεχνολογία προώθησης πακέτων που κάνει χρήση ετικετών (labels) για να αποφασίσει που θα προωθήσει τα εισερχόμενα πακέτα Πολλαπλών Πρωτόκολλων Εφαρμόζεται μεταξύ επιπέδων 2 & 3 (data link & network) Είναι ανεξάρτητη από πρωτόκολλα του επιπέδου 2 ή 3

6 MPLS Forwarding & Control (1/2)
RIP OSPF IP Network Layer IS-IS BGP LDP/CR-LDP TE-RSVP MPLS forwarding Data Link Layer ATM (VPI/VCI) / FRAME RELAY (DLCI) / TDM (timeslot) / X25 (LCN) Η διαστρωμάτωση στο MPLS

7 MPLS Forwarding & Control (2/2)

8 Βασική Ιδέα Προώθησης Πακέτων
Λειτουργία προώθησης πακέτων στο IP γίνεται ανά πακέτο απαιτητική ως προς υπολογιστική ισχύ  Για το λόγο αυτό η τεχνολογία MPLS απλουστεύει την προώθηση πακέτων Βασική ιδέα: Οι δρομολογητές απόληξης εκτελούν κανονικά λειτουργία δρομολόγησης οι δρομολογητές πυρήνα εκτελούν λειτουργία μεταγωγής, η οποία ως λειτουργία επιπέδου 2 είναι πιο γρήγορη

9 Label Switching Routers
Οι δρομολογητές του δικτύου πυρήνα αναβαθμίζονται και γίνονται Δρομολογητές-Μεταγωγείς (Label-Switching Routers, LSRs). Label Switching Routers (LSRs) Label Edge Routers (LER) ή Edge LSR Αρχιτεκτονική δικτύου μεταγωγής με ετικέτα

10 Παράδειγμα Προώθησης Πακέτων

11 Βασικές Έννοιες MPLS Label Switching Router
Forwarding Equivalence Class (FEC) Ροή πακέτων που προωθούνται με τον ίδιο τρόπο Label Label Switched Path Η νοητή σύνδεση (μονοπάτι) που ορίζεται από την μεταβολή στις τιμές της ετικέτας Το μονοπάτι καθορίζεται από την αρχική τιμή της ετικέτας Label Swap Operation Η διαδικασία αλλαγής της ετικέτας στους ενδιάμεσους LSRs Label Information Base (LIB) Πίνακας προώθησης πακέτων με βάση την ετικέτα σε κάθε LSR Label Distribution Protocol (LDP) Πρωτόκολλο Κατανομής Ετικέτας (ενημέρωση των LIB)

12 Forwarding Equivalence Class (FEC)
A group of IP packets which are forwarded in the same manner (e.g., over the same path, with the same forwarding treatment) (RFC3031 Definition) R IP1 IP1 R IP2 IP2 IP3 IP3 Generally, FEC will cause same forwarding behavior of network. For above network, only considering routing path, IP packet 1&2 belong to same FEC, but IP3 is in different FEC

13 Label A short fixed length physically contiguous identifier which is used to identify a FEC, usually of local significance (RFC3031 Definition)

14 Label Stack Layer 2 Header IP Packet Label 3 Label 2 Label 1
MPLS Domain 1 MPLS Domain 2 MPLS Domain 3

15 Position of MPLS Label

16 MPLS Label Distribution based on routing table
LDP & LIB MPLS Label Distribution based on routing table 1 47.1 Request: 47.1 3 Request: 47.1 2 3 1 Mapping: 0.40 1 2 Mapping: 0.50 47.3 3 47.2 2 LDP: Πρωτόκολλο Κατανομής Ετικέτας (ενημέρωση των LIB)

17 LSP MPLS Switching IP 1 47.1 3 3 1 2 1 2 47.3 3 47.2 2 IP LSP: μονοπάτι που ορίζεται από την μεταβολή στις τιμές της ετικέτας

18 Label Swap IP 0.50 3 1 IP 0.70 IP 0.40 2 IP 0.80

19 MPLS control process (1 of 4)
Conventional IP forwarding User Plane Control Plane Output Queue Output Packets Routing Table Next Hop + Port Routing Packets Packet Classification Queuing and Schedule rules Input Packets IP Header IP payload

20 MPLS control process (2 of 4)
MPLS Ingress Node Control Plane User Plane FEC to label Map Label Information Base (LIB) Next Hop + Port Queuing and Schedule rules Output Queue Output Packets Routing Packets/Traffic Engineering Parameters FEC Classification to FEC IP Header IP payload MPLS Label Label Push Input Packets IP Header IP payload

21 MPLS control process (3 of 4)
MPLS Intermediate Node User Plane Control Plane Incoming Label Map Label Information Base (LIB) Next Hop + Port Queuing and Schedule rules Output Queue Output Packets Routing Packets/Traffic Engineering Parameters IP Header IP payload MPLS Label IP Header IP payload MPLS Label Label Swap Input Packets

22 MPLS control process (4 of 4)
MPLS Egress Node User Plane Control Plane Incoming Label Map Label Information Base (LIB) Next Hop + Port Queuing and Schedule rules Output Queue Output Packets Routing Packets/Traffic Engineering Parameters MPLS Label Label Pop Input Packets IP Header IP payload IP Header IP payload

23 Κατανομή Ετικέτας (Label Distribution)
Πίνακες LIB σε κάθε LSR γεμίζουν με αντιστοιχίσεις {εισερχόμενο σημείο προσαρμογής, τιμή ετικέτας} προς {εξερχόμενο σημείο προσαρμογής, τιμή ετικέτας} Δύο τεχνικές: downstream unsolicited downstream on-demand Είναι πιθανό και τα δυο να γίνουν ταυτόχρονα και το LSP να συναντηθεί στη μέση του δικτύου Σε όλες τις περιπτώσεις, οι ετικέτες κατανέμονται αντίθετα από τη διεύθυνση της ροής δεδομένων

24 Συγκεκριμένες Διαδρομές (Explicit Routes)
Συγκεκριμένη ακολουθία βημάτων από είσοδο προς έξοδο δικτύου Αυστηρός έλεγχος Κάθε διαδρομή που εγκαθίσταται στο δίκτυο γίνεται με χρήση σηματοδοσίας Διαδρομή: Αυστηρή / Χαλαρή Σκοποί: Κατανομή κίνησης σε δίκτυο με πολύ κίνηση Δρομολόγηση σε περίπτωση βλάβης (ή για υποστήριξη ενάντια σε βλάβες)

25 Το Πρωτόκολλο Κατανομής Eτικετών (Label Distribution Protocol, LDP)
Καθορίζει σύνολο από διεργασίες και μηνύματα με τα οποία οι LSRs εγκαθιδρύουν LSPs Δύο LSR που χρησιμοποιούν LDP για να ανταλλάξουν πληροφορίες για συνδεδεμένες ετικέττες ονομάζονται ομότιμα και η σύνδεση μεταξύ τους ονομάζεται συνεδρία Για την εγκαθίδρυση συνεδριών χρησιμοποιείται το πρωτόκολλο TCP, το οποίο εγγυάται την αξιόπιστη μεταφορά των μηνυμάτων κάθε συνεδρίας Μηχανισμός εύρεσης ομότιμων LSRs Δύο μέθοδοι κατανομής ετικετών Downstream Unsolicited Downstream On demand Παράδειγμα ...

26

27 Δρομολόγηση με περιορισμούς
Για καλύτερη και πιο αποδοτική εκμετάλλευση των πόρων ενός δικτύου είναι επιθυμητό ένα πακέτο να περάσει από μια συγκεκριμένη διαδρομή LSP σύμφωνα με κάποια κριτήρια-περιορισμούς. Για να επιτευχθεί αυτό έχουν προταθεί δύο πρωτόκολλα: Constraint Routed LDP, CR-LDP Πρωτόκολλο Κατανομής ετικέτας με περιορισμούς RSVP με επεκτάσεις, RSVP-TE Πρωτόκολλο Δέσμευσης Πόρων με επεκτάσεις

28 CR-LDP Χρησιμοποιεί μηνύματα απλού LDP
Εισάγει και επιπλέον δεδομένα για να καθορίζει συγκεκριμένες διαδρομές ή άλλους περιορισμούς. Χρησιμοποιεί συνεδρίες TCP μεταξύ ομότιμων LSRs και στέλνει μηνύματα για κατανομή ετικέτας κατά την διάρκεια των συνόδων Τα επιπλέον μηνύματα που εισάγει το CR-LDP είναι LSPID: επιτρέπει τον χαρακτηρισμό μιας μοναδικής κλειστής διαδρομής (τούνελ-tunnel) ER: καθορίζει ακριβώς τον κάθε κόμβο μιας διαδρομής (στην ουσία είναι ένας αριθμός από διευθύνσεις IP που πρέπει να ακολουθήσει το πακέτο) Resource Class (ή Color): περιορίζει το μονοπάτι σε κόμβους με συγκεκριμένο επίπεδο ποιότητας υπηρεσίας παράμετροι κίνησης που καθορίζουν την μεταχείριση του πακέτου και την κράτηση πόρων στο δίκτυο Peak Rate, Committed rate, Excess Burst size, Variable Delay

29 Χρήση CR-LDP για εγκατάσταση LSP
LSP από τον LSR A στον LSR C Οι παράμετροι κίνησης απαιτούν το LSP να περάσει μέσω του LSR B. O LSR A στέλνει LABEL_REQUEST με μια συγκεκριμένη διαδρομή (B, C). Ο LSR A δεσμεύει τους πόρους που χρειάζεται για το καινούργιο LSP, και μετά προωθεί το μήνυμα στον LSR B μέσω της συνόδου TCP. O LSR B δεσμεύει τους πόρους, τροποποιεί το LABEL_REQUEST και το προωθεί στον LSR C. Ο LSR C διαπιστώνει ότι είναι ο κόμβος εξόδου για το νέο LSP. Εκτελεί οποιαδήποτε τελική διαπραγμάτευση για τους πόρους και δεσμεύει μια ετικέτα για το νέο LSP Η ετικέτα προωθείται στον LSP B μέσω του LABEL_MAPPING που περιέχει τις τελικές παραμέτρους κίνησης Ο LSR B το αντιστοιχεί στην αρχική αίτηση, οριστικοποιεί την δέσμευση, δεσμεύοντας μια νέα τιμή ετικέτας για το LSP, ενημερώνει την LIB του και στέλνει την τιμή της ετικέτας στον LSR Α μέσω ενός LABEL_MAPPING Η επεξεργασία στον LSR A είναι παρόμοια, αλλά ο LSR A δεν δεσμεύει ετικέτα ούτε προωθεί το μήνυμα σε έναν επόμενο LSR επειδή αυτός είναι ο LSR εισόδου για το νέο LSP

30 RSVP-TE Παράδειγμα: εγκατάσταση LSP από τον LSR A στον LSR C
Απλό RSVP : για δέσμευση πόρων. Δύο βασικά μηνύματα: PATH και RESV Λειτουργικά αντίστοιχο με LDP Το μήνυμα PATH επεκτείνεται με παραμέτρους: LABEL_REQUEST & EXPLICIT_ROUTE Το μήνυμα RESV επεκτείνεται με παράμετρο: LABEL_MAPPING Παράδειγμα: εγκατάσταση LSP από τον LSR A στον LSR C Διαφορά με CR-LDP: η κράτηση πόρων γίνεται με το μήνυμα RESV

31 Διαφορές CR-LDP και RSVP-TE
CR-LDP RSVP Επίπεδο μεταφοράς TCP IP Ασφάλεια Ναι Υποστήριξη πολλαπλών προορισμών Όχι Συγχώνευση LSP Κατάσταση LSP Σκληρή Απαλή Ανανέωση LSP (Refresh) Δεν χρειάζεται Περιοδική, βήμα-βήμα Διαθεσιμότητα Επαναδρομολόγηση Συγκεκριμένη δρομολόγηση Αυστηρή και χαλαρή Pinning της διαδρομής Ναι, μετά από καταγραφή της διαδρομής Προ-εγκατάσταση LSP Ναι, βάση προτεραιοτήτων Προστασία LSP Έλεγχος Κίνησης Forward Path Reverse Path Αστυνόμευση Έμμεση Ρητή Layer 3 Protocol Indicated Περιορισμός Resource Class

32 Επαναδρομολόγηση & Προστασία
Επαναδρομολόγηση LSP Εξασφάλιση μιας καινούργιας διαδρομής για ένα LSP μετά από γνωστοποίηση βλάβης ή αλλαγής στην τοπολογία του δικτύου. Μια αυστηρή συγκεκριμένη διαδρομή (explicit route) μπορεί να επαναδρομολογηθεί μόνο από τον LSR εισόδου. βλάβη σε κάποιο σημείο ενός LSP πρέπει να αναφερθεί σε αυτόν θα καταστρέψει ολόκληρο το LSP Η επαναδρομολόγηση υποστηρίζεται από το CR-LDP και από το RSVP με μικρές διαφορές Με RSVP: ανανέωση (refresh) του Path για ένα LSP. Παλιά διαδρομή τερματίζει με time-out (μειονέκτημα: σπαταλούνται πόροι από την παλιά διαδρομή) Με CR-LDP & RSVP: μέθοδος Make–before–break: η παλιά διαδρομή χρησιμοποιείται κατά την εγκατάσταση της νέας διαδρομής. Μετά ο LSR χρησιμοποιεί τη νέα διαδρομή και καταστρέφει την παλιά (πλεονέκτημα: αποφεύγεται διπλή κράτηση πόρων) Προστασία LSP Προγραμματισμός εναλλακτικών διαδρομών από την αρχή με αυτόματη μεταγωγή εάν η αρχική διαδρομή καταστραφεί Μεταγωγή στην νέα διαδρομή στον ελάχιστο χρόνο

33 Ανακεφαλαίωση Πλεονεκτημάτων MPLS
Αλλάζει το μοντέλο δρομολόγησης στο IP από connectionless σε connection-oriented Βελτιώνει την απόδοση προώθησης πακέτων στο δίκτυο Χρησιμοποιεί τεχνικές μεταγωγής επιπέδου 2 Είναι απλό και εύκολα υλοποιήσιμο Είναι πιο γρήγορο Υποστηρίζει ποιότητα υπηρεσίας Χρησιμοποιεί τεχνικές εγκατάστασης LSP με βάση την ποιότητα υπηρεσίας Είναι κλιμακώσιμο (scalable) Συμβάλλει στη διαλειτουργικότητα δικτύων Αποτελεί γέφυρα μεταξύ IP και ATM Διευκολύνει την συνεργασία IP-over-SONET για την κατασκευή δικτύων οπτικής μεταγωγής Διευκολύνει τη δημιουργία VPNs

34 Βιβλιογραφία - Παραπομπές
Go to IETF MPLS WG for RFCs and Ids: RFCs RFC2702 Requirements for Traffic Engineering Over MPLS RFC3031 MPLS Architecture RFC3032 MPLS Label Stack Encoding RFC3036 LDP Specification Internet-Drafts (IDs) draft-ietf-mpls-generalized-signaling-02.txt (GMPLS) MPLS resources MPLS Resources Center MPLS Forum The Internet Protocol Journal, Cisco, Volume 4, Number 3, September 2001