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MPLS DiffServ, Extensões TE em IGP e MPLS VPN com BGP Edgard Jamhour.

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MPLS DiffServ, Extensões TE em IGP e MPLS VPN com BGP Edgard Jamhour.

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1 MPLS DiffServ, Extensões TE em IGP e MPLS VPN com BGP Edgard Jamhour

2 Necessidade de integração DiffServ MPLS A RFC 3564 discute cenários que não podem ser tratados aplicado-se soluções baseadas exclusivamente em MPLS ou DiffServ. –a) limitar a proporção de uma dada classe de tráfego em um enlace exemplo: rede compartilhada com voz e dados princípio: a fila de voz deve ser limitada, ou seja, a quantidade de tráfego de voz por enlace deve ser limitada –b) manter uma proporção relativa de tráfego em todos enlaces exemplo: a rede deve manter a política de escalonamento mesmo em caso de falhas princípio: configurar todos os enlaces com as mesmas políticas de escalonamento e manter uma proporção relativa de tráfego –c) serviços com garantia de banda exemplo: rede compartilhada com AF e BE princípio: limitar a proporçao de tráfego AF nos enlaces

3 Exemplo Em condições normais, voz trafega por A-C-D Em caso de falha, o tráfego seria roteado para ACGD –CG não atende os requisitos de VoIP se o tráfego for misturado –Solução MPLS: rotear por ACEFD –Solução DiffServ MPLS: alocar VoIP e dados em filas distintas

4 DiffServ MPLS RFC 3270 descreve os mecanismos para o suporte de MPLS em redes DiffServ Problema: –A decisão de rota dos LSR (Label-Switching Routers) é baseada apenas nos Labels MPLS –Como tratar tráfegos com PHB distintos (e.g., tempo real ou banda média) em um mesmo caminho MPLS Proposta: –3 bits experimentais no cabeçalho MPLS para mapear os 64 valores possíveis do DSCP

5 Estratégias de Mapeamento Para redes que utilizam menos de 8 PHBs –O PHB é inferido a partir dos bits EXP = E-LSP –Esses bits são configurados pelo administrador Um único E-LSP pode transportar o tráfego de múltiplos PHBs

6 Estratégias de Mapeamento Para redes que utilizam mais de 8 PHBs –O Label determina a classe do PHB –Os bits EXP determinam a prioridade de descarte Um único L-LSP transporta tráfego de um único PHB, ou de múltiplos PHBs com o mesma política de escalonamento

7 Comparação E-LSPL-LSP PHB determinado pelos bits EXPPHB determinado pelo label ou pelo label + bits EXP Até 8 PHBs em um mesmo LSPUm PHB por LSP ou múltiplos PBHs com mesmo escalonamento e níveis de drop distintos Uso conservador de labels: labels são criados apenas pelas necessidades de roteamento Uso intensivo de labels pois eles também afetam os PHBs A atribuição de PHBs independem da sinalização MPLS Os PHBs são definidos juntos com a sinalização MPLS Até 8 PHBs na rede como um todoNúmero ilimitado de PHBs na rede

8 Priorização de LSP MPLS define até 8 níveis de prioridade para os LSPs –0 melhor –7 pior Cada LSP possui duas prioridades associadas –setup priority: prioridade durante o processo de criação de um novo LSP –hold priority prioridade para manutenção de um LSP já criado Um LSP com setup priority superior, pode, se necessário, tomar recursos de LSP com hold priority inferior para permitir o seu estabelecimento

9 Vantagens do Modelo de Prioridade O modelo baseado em prioridades permite: –que LSP menos importantes reservem recursos sem prejuízo dos LSPs mais importantes –que os LSP importantes sempre sejam criados nos melhores caminhos independentemente das reservas existentes –que em caso de falha de enlace, os LSP mais importantes tenham maior chance de encontrar caminhos alternativos Além da necessidade de banda, os caminhos podem ser sujeitos as seguintes restrições: –atributos administrativos (cores) dos enlaces que o LSP pode atravessar e.g. enlaces com baixa latência –número máximo de saltos para o caminho –outras restrições

10 Extensões de TE Foram propostas extensões nos protocolos de estado de enlace IS-IS e OSPF para suportar a distribuição desses atributos junto com as informações de roteamento Essas extensões são denominadas TE extensions –Smit H., Li T., IS-IS extensions for Traffic Engineering - draft-ietf- isis-traffic-05.txt –Katz D. Yeung D., Traffic Engineering Extensions to OSPF - draft- katz-yeung-ospf-traffic-10.txt Quando as informações adicionais de estado de enlaces estão disponíveis, o algorítmo contrained SPF pode ser utilizado –CSPF - Constrained Shortest Path First elimina os enlaces que não satisfazem as restrições

11 Exemplo O caminho A-C é criado primeiro Para o caminho EC, todos os enlaces com menos de 100 Mbps disponíveis são eliminados (pruned) A sinalização MPLS ocorre para o caminho possível

12 BGP: Border Gateway Protocol Protocolo de roteamento por vetor de caminho –Versão 4: RFC 1771 Motivação –Segmentar a Internet em domínios (ASs) administrados independentemente –Eliminar a necessidade de divulgar todas as rotas entre ASs distintos. Características: –Protocolo transportado por TCP –Cabeçalho Padrão seguido de 5 tipos de mensagem distintos.

13 Mensagens BGP Open (Tipo 1) –inicia uma sessão entre um par de roteadores BGP –negocia recursos opcionais do BGP Update (Tipo 2) –anuncia informações de roteamento de um BGP para outro Notification (Tipo 3) –usada para indicar problemas com as mensagens Open ou Update KeepAlive (Tipo 4) –utilizada para verificar se o parceiro está ativo Route-Refresh (Tipo 5) –requisita que um roteador BGP reanuncie todas as suas rotas

14 Cabeçalho BGP Marcação (16 bytes) –campo obsoleto, não é mais utilizado (preenchido com 0xff) Tamanho (2 bytes) –máximo 4096 bytes Tipo da mensagem (1 byte): –5 tipos Marcador Marcador (cont.) Byte 1 Byte 2Byte 3Byte 4 Marcador (cont.) Tamanho da Mensagem Marcador (cont.) Tipo da Mensagem Versão (4)

15 Sessão BGP Speaker BGP –roteador que pode enviar e receber mensagens BGP Parceiros BGP –roteadores BGP com conexões TCP ponto-a-ponto estabelecidas –Porta TCP: 179 open open ou notification update

16 Mensagens BGP: Open Identificador de AS –número de 16 bits: e.g –AS Privado: a Tempo de Suspensão: –Tempo que o roteador espera (em segundos) sem keep alive, antes de considerar a sessão como morta –Keep Alive (30 s) = 1/3 do tempo de suspensão ( 90 s) Identificador de BGP –Endereço IP da interface do roteador Parâmetros Opcionais –Formato TLV (e.g. autenticação e capacidades adicionais - AS 4 bytes) ID AS Tempo de Suspensão Identificador BGP Tamanho OpcoesParâmetros Opcionais

17 Mensagem BGP: Update A mensagem de update permite adicionar ou remover novas rotas. Ela é composta de 3 seções: –Rotas Retiradas (Unfeasible Routes) e.g /24, /8, etc. –Atributos do Caminho atributos comuns a todas as rotas anunciadas –Rotas Anunciadas (NLRI) e.g /16 Tamanho Rotas Retiradas Info. Rotas Retiradas Rotas Retiradas Tamanho do Atributos do CaminhoAtributos Caminho Informação de Alcance da Camada de Rede (NLRI) Atributos Caminho

18 Atributos BGP AS-PATH –seqüência completa de ASs até o destino anunciado –usado para detectar loops NEXT-HOP –endereço do roteador BGP que corresponde ao primeiro salto do caminho LOCAL-PREFERENCE –determina o melhor caminho para o tráfego de saída –maior local-preference vence (default 100) MULTI-EXIT DESCRIMINATOR (EXIT) –melhor caminho para o tráfego entrante ORIGIN –Origem do Caminho: IGP, EGP ou incomplete COMMUNITIES –Comunidades aos quais as rotas anunciadas pertencem

19 AS 5AS 4 Confederação BGP Grandes redes podem ser divididas em vários AS confederados. Um AS confederado é visto como um simples AS pelos demais ASs AS 1 AS 2 AS 3 e-BGP i-BGP

20 Comunidades BGP No BGP rotas podem ser agrupadas em comunidades (através da seção path da mensagem update) –comunidades permitem definir policies para exportação de rotas –o significado da comunidade é local ao AS Quatro bytes são utilizados: 2 bytes AS: 2 bytes Valor –exemplo: 65033:500 (comunidade 500 do AS 65033) As seguintes comunidades são padronizadas: –internet (0) –no-export (0xFFFFFF01) as rotas são anunciadas apenas aos peers que são parte da mesma confederação BGP –no-advertise (0xFFFFFF02) a rota não é anunciada para nenhum BGP peers –local-AS (0xFFFFFF03) a rota não é anunciada para nenhum BGP peer externo, mesmo que confederado

21 Políticas BGP As políticas BGP permitem controlar de maneira seletiva quais rotas serão recebidas e propagadas para outros vizinhos.

22 IXP: Internet Exchange Point Um IXP (ou PTT: Ponto de Troca de Tráfego) permite a interconexão direta de vários ASs, minimizando o número de saltos Atualmente, a tecnologia mais utilizada para implementar IXP é o Ethernet. Em muitos países a manutenção dos IXP é subsidiada por órgãos públicos

23 Peer e Transit Quando dois AS se interconectam de maneira gratuita, visando benefício mútuo de troca de tráfego, eles são denominados peer. Quando o relacionamento é comercial, a conectividade é denominada transit.

24 BGP/MPLS VPN Dois padrões definem como criar VPNs de camada 3 usando MPLS: –RFC 2547 –RFC 2547bis Conceito de VPN: –Múltiplos sites interconectados através de um backbone –Sites são agrupados em subsets –A conectividade IP é oferecida somente entre sites que estão contidos no mesmo subset Aplicação das VPNs –Intranets (sites de uma mesma empresa) –Extranet (sites de empresas distintas)

25 Elementos Customer Edge (CE) Devices –pertencem a um site cliente (host, switch ou router) –tipicamente é um router: CE router Provider Edge (PE) Routers –pertencem ao provedor, e conectam-se diretamente aos CEs Provider (P) Routers –pertencem ao provedor, mas não se conectam diretamente aos CEs Princípios: –CE routers, em sites distintos, não trocam informação de roteamento diretamente. –VPNs que não contém sites compartilhados, podem ter um espaço de enderaçamento sobreposto.

26 Exemplo VPN A VPN B VPN A VPN B VPN LDP VPN LDP VPN LDP VPN P1 P2 P3 P4 P5 LSP - Label Switched Path PHP LDP PHP: Penultimate Hop Popping

27 Requisitos dos PEs Deve suportar múltiplas tabelas de encaminhamento –Cada site conectado ao PE deve ser associado a uma tabela de encaminhamento –A tabela de encaminhamento contém rotas apenas para sites que tem pelo menos uma VPN em comum. per-site forwarding table As informações relativas as VPNs estão presentes apenas nos PE routers. –Os P routers não precisam ter informações de roteamente descriminadas por VPN

28 Exemplo PE aprende sobre as rotas de CE1 através de IGP PE1 propaga as rotas para outros sites que compartilham a mesma VPN que CE1 através de BGP. CE1 CE2CE3 PE1 PE2PE3 rotas do site BGP IGP VPN V FT de CE2 (VRF) FT de CE3 (VRF) FT de CE1 (VRF)

29 Segurança Requisito de segurança –Pacotes vindos de um dado site não podem entrar em uma VPN ao qual o site não pertence Implementação –Nenhum roteador no backbone pode aceitar um pacote com label vindo diretamente de um roteador não pertencente ao backbone a menos que: (a) o top label tenha sido atribuído pelo próprio roteador do backbone (b) o label utilizado não conflita com nenhuma VPN existente (isto é, o pacote deixa o backbone antes de ser desempilhado).

30 Distribuição de Rotas VPN via BGP PE routers usam BGP para distribuir rotas VPN entre si. No BGP original: –Um BGP speaker pode distribuir apenas uma rota para um dado prefixo. No cenário VPN: –Um PE router pode receber duas rotas distintas (de diferentes VPNs) para um mesmo prefixo Extensão do BPG –The BGP Multiprotocol Extensions: MP-BGP RFC 2283 –As rotas são acompanhadas de um prefixo de 8 bytes RD: Route Distinguisher associado a VRF Endereços de 12 bytes: 8 RD + 4 IP = família VPN IPv4 O anúncio de rota contém o Label MPLS O BGP-NEXT HOP é o próprio PE

31 Filtragem de Rotas via BGP Objetivo: –rejeitar rotas para VPNs ao qual o site não pertence Utiliza o conceito de comunidades estendidas do BGP –Nas comunidades originais do BPG (2 bytes), ofertas de rotas são associadas a comunidades. Rotas são aceitas apenas se o roteador BGP pertencer a mesma comunidade da rota. –Para suportar o cenário MPLS, um novo atributo denominado TARGET VPN foi introduzido. Uma rota pode: –Ter um único RD –Ter múltiplos TARGET VPN

32 Exemplo Um site com duas VPNs: 1 e 2. As rotas são anunciadas com um único RD e dois Target VPN Aceita apenas rotas com os atributos Target VPN = 2 ou 3.

33 Atribuição de Labels Quando um PE recebe um pacote, ele atribui 2 labels: –Label externo: LSP para o BGP next-hop –Label interno: Rede de destino

34 Exemplo No roteador de ingresso, o label interno é aprendido via iBGP. O label externo identifica LSP para o nó de egresso.

35 Configuração: Roteamento no core é IGP Todos os PEs são conectados por MPLS MP-iBGP fully meshed entre os PEs VPN configurado nos VPN PEs Sem controle nos caminhos LSP Cenário 1: VPN (PE) + LDP (P, PE) VPN A VPN B VPN A VPN B VPN LDP VPN LDP VPN LDP VPN P1 P2 P3 P4 P5 LSP - Label Switched Path PHP LDP PHP: Penultimate Hop Popping

36 Possibilidade de fast-reroute VPN A VPN B VPN A VPN B VPN P1 P2 P3 P4 P5 TE VPNTE VPN TE VPN OSPF area 0 OSPF area 1 OSPF area 2 Configuração: Utiliza túneis RSVP TE Tunnel (PE-PE) para configurar o LSP Pode criar túneis de backup entre os PEs Cenário 2: VPN (PE) + RSVP TE Tunnel (PE-PE) PHP TE

37 ISP B - Site Y ISP Bs Customers PE2 ISP A Carrier Backbone ISP B - Site X ISP Bs Customers CE2 CE1PE1 ASBR1, RR ASBR2, RR iBGP MP- iBGP LDP VPN B VPN A VPN B LDP VPN A VPN B LDP VPN A VPN B LDP VPN B LDP VPN A VPN B LDP VPN B Carriers Carrier VPN Case 3 Cenário 3: Carriers Carrier VPN

38 Cenário 5: Inter-Providers Backbone VPN MP-iBGP é utilizado para conectar PEs no mesmo AS MP-eBGP é utilizado para conectar PEs em AS distintos PE-ASBR1 PE-ASBR2 AS B CE1CE2 PE1 PE2 RR-ARR-B LDP VPN B LDP VPN A LDP VPN A VPN AB AS A MP- eBGP MP- iBGP

39 Links de Interesse


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