RSVP MPLS. Estratégias para Implantação de QoS Atualmente, duas estratégias de QoS sobre redes IP estão em desenvolvimento: –Serviços Integrados Baseado.

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1 RSVP MPLS

2 Estratégias para Implantação de QoS Atualmente, duas estratégias de QoS sobre redes IP estão em desenvolvimento: –Serviços Integrados Baseado em um procolo de sinalização: RSVP Permite efetuar reserva de recursos fim-a-fim para garantir a QoS de um dado fluxo, no momento em que o fluxo é criado. –Serviços Diferenciados Não utiliza protocolo de sinalização. Utiliza um esquema de priorização de recursos baseado em SLA (Service Level Agreements) previamente configurados.

3 Níveis de QoS Melhor Esforço Serviços Diferenciados Serviços Integrados Reserva de Recursos Fim-a-Fim Protocolo de Sinalização Priorização de Recursos de Acordo com SLAs pré- estabelecidos O primeiro pacote a chegar é o primeiro a ser atendido.

4 Serviços Integrados Serviços integrados definem duas classes de serviço: Serviço Garantido –Define garantia de banda fim-fim, com atraso conhecido. –Destinado a aplicações em tempo-real que não toleram atraso ou perda de pacotes. Serviço de Carga Controlada –Não provê garantias de QoS rígidas. –Procura evitar a deterioração do QoS de cada fluxo, através de mecanismos de antecipação de congestionamento. –Destinado a aplicações que toleram um certo nível de atraso e perda de pacotes.

5 Serviços Integrados sobre IP Comparação com outras tecnologias Frame-Relay –Trabalha apenas com priorização. –Não tem procolo de sinalização. ATM –Trabalha com priorização e reserva de recursos. –Possui protocolo de sinalização próprio. IP –Trabalha com priorização ou reserva de recursos. –Utiliza o procolo de sinalização RSVP. –Serviços integrados em IP podem utilizar recursos de QoS disponíveis na camada de enlace. Integrated Services over Specific Lower Layers

6 RSVP: Resource Reservation Protocol Protocolo de sinalização que permite as aplicações solicitarem Qos especiais para seus fluxos de dados. Servidor Cliente 1. Solicita conexão com o servidor 9001 Aplicação multimídi a com suporte a RSVP Aplicaçã o com Suporte a RSVP 2. Informa requisitos para o cliente (PATH) 3. Solicita Reserva (RESV) 4. Confirma Reserva (RESVconf)

7 RSVP Padronizado pela RFC2205,Setembro de 1997. –Complementada pelas RFCs 2206, 2207, 2210, 2380, 2745, 2747, 2961. Protocolo de controle, similar ao ICMP ou IGMP. –Permite que os nós da rede recebem informações para caracterizar fluxos de dados, definir caminhos e características de QoS para esses fluxos ao longo desses caminhos. RSVP não é um protocolo de roteamento. –Ele depende de outros protocolos para execução dessas funções.

8 Arquitetura do RSVP As funções de implementação do QoS pelos nós não são de responsabilidade do RSVP. Outros módulos são especificados na arquitetura: –Módulos de Decisão: Controle de Admissão: verifica se existem recursos para o pedido. Controle de Política: verifica se o usuário pode pedir os recursos. –Módulos de Controle de Tráfego: Classificador: determina a classe do pacote Escalonador: implementa o QoS

9 Arquitetura do RSVP Host Controle de Política Controle de Admissão Classificador Escalonador dados Roteador dados Dados RSVP aplicaçã o Process o RSVP Processo RSVP Classificador Escalonador Processo roteamento RSVP Controle de Política RSVP

10 RSVP é Unidirecional As reservas em RSVP são sempre unidirecionais. As reservas podem ser em unicast ou multicast. No RSVP o pedido de uma reserva sempre é iniciado pelo receptor. –Os direitos da reserva são debitados na conta do cliente. Servidor Cliente REDE 1. Solicita serviço 2. Especifica os requisitos 3. Faz reserva

11 Sessões RSVP Em RSVP, a política de QoS não é aplicada individualmente sobre cada pacote, mas sim em sessões. Uma sessão é definida como um fluxo de dados para um mesmo destino, utilizando um mesmo protocolo de transporte. Uma sessão é definida por três parâmetros: –Endereço de destino –Identificador de Protocolo (TCP ou UDP) –Porta de destino (Opcional).

12 Sessões RSVP Podem ser de dois tipos: Multicast (239.0.64.240),TCP,[dstport]) Unicast (168.100.64.5,TCP,5000) IGMP Endereço Classe D Os receptores precisam formar um grupo multicast para poder receber as mensagens. Transmissor Receptor Transmissor

13 Especificação de fluxo Um reserva em RSVP é caracterizada por uma estrutura de dados denominada Flowspec. Flowspec é composta por dois elementos: –Rspec (Reserve Spec): indica a classe de serviço desejada. –Tspec (Traffic Spec): indica o que será Transmitido. OBS. –Rspec e Tspec são definidas na RFC 2210 e são opacos para o RSVP.

14 O Token Bucket Model O modelo utilizado pelo RSVP é o Token Bucket. –Este modelo é um método realiza para definir uma taxa de transmissão variável com atraso limitado. Serviço Garantido se r <= R b bytes r bytes/s chegada p bytes/s saída d <= b/p r saída (bytes/s) p t R B reserva R

15 Tspec Assumindo o Token Bucket Model, Tspec é definido da seguinte forma: –r - taxa média em bytes/s Taxa de longo prazo: 1 a 40 terabytes/s –b - tamanho do bucket (em bytes) Taxa momentânea: 1 a 250 gigabytes –p - taxa de pico –m - tamanho mínimo do pacote (pacotes menores que esse valor são contados como m bytes) –M - MTU (tamanho máximo do pacote) Regra: seja T o tráfego total pelo fluxo num período T: –T < rT + b

16 Rspec Assumindo o Token Bucket Model, Rspec é definido da seguinte forma: –R - taxa desejável Taxa média solicitada –s - Saldo (slack) de retardo Valor excedente de atraso que pode ser utilizado pelos nós intermediários. Ele corresponde a diferença entre o atraso garantido se a banda R for reservada e o atraso realmente necessário, especificado pela aplicação.

17 Mensagens RSVP Encapsulado diretamente sobre IP Msg Type: 8 bits 1 = Path 2 = Resv 3 = PathErr 4 = ResvErr 5 = PathTear 6 = ResvTear 7 = ResvConf... Objetos de tamanho variável Session FlowSpec FilterSpec AdSpec PolicyData, Etc.

18 Mensagem PATH PATH: enviada do transmissor para o receptor –Descreve os requisitos de QoS para o receptor A mensagem PATH contém dois parâmetros básicos: –Tspec: estrutura de dados que especifica o que será transmitido. –Adspec (opcional): estrutura que especifica os recursos disponíveis. Utilizado para cálculo do Slack Term ADSPEC TPEC PATH Servidor Cliente....

19 ADSPEC ADSPEC é utilizado para cálculo do Slack Term: –A folga de atraso permite aos roteadores acomodarem mais facilmente as requisições de banda. Os parâmetros passados são os seguintes: –hopCount: número de elementos intermediários –pathBW: estimativa da largura de banda –minLatency: estimativa do retardo de propagação –composedMTU: MTU composta do referido caminho

20 Mensagem PATH A mensagem PATH define uma rota entre o transmissor e o receptor. –Todos os roteadores que recebem a mensagem PATH armazenam um estado definido PATH state. S servidor 2 1 3 C cliente 1) PATH 2) PATH 3) PATH Estado: S Estado: 1 Estado: 2 4 Estado: 1

21 Mensagem RESV (Reservation Request) RESV: Enviada do receptor para o transmissor A mensagem RESV contém dois parâmetros –Flow Spec: Especifica a reserva desejada Service Class: Serviço Garantido ou Carga Controlada Tspec: requisitos do transmissor Rspec: taxa de transmissão solicitada –Filter Spec: identifica os pacotes que devem de beneficiar da reserva Protocolo de transporte e número de porta. Flow Spec Filter Spec RESV Servidor Cliente.... Service Class Rspec Tspec IP origem Porta origem ou Flow Label

22 Service Class (Classes de Serviço) Serviço de Carga Controlada (RFC 2211) –Rspec não é especificado, apenas Tspec. –Não é feita reserva de banda. –Os dispositivos evitam a deterioração das condições da rede limitando o tráfego das aplicações. Limite (num intervalo T): < rT +b (bytes) Serviço Garantido (RFC 2212) –RSpec e TSpec são especificados. –É feita reserva de banda.

23 Mensagem RESV A mensagem RESV segue o caminho definido por PATH. –Cada nó RSVP decide se pode cumprir os requisitos de QoS antes de passar a mensagem adiante. S servidor 2 1 3 C cliente 3) RESV 2) RESV 1) RESV Estado: S Estado: 1 Estado: 2 4 Estado: 1

24 Mensagem de Erro Quando um dispositivo de recebe a mensagem RESV, ele: –autentica a requisição –alocar os recursos necessários. Se a requisição não pode ser satisfeita (devido a falta de recursos ou falha na autorização), o roteador retorna um erro para o receptor. Se aceito, o roteador envia a mensagem RESV para o próximo roteador.

25 Mensagem de Erro Podem ser de dois tipos: –Erros de Caminho (Path error) Caminho ambíguo. –Erros de Reserva (Reservation Request error). Falha de admissão –o solicitante não tem permissão para fazer a reserva. Banda indisponível. Serviço não suportado. Má especificação de fluxo.

26 Exemplo R1 R S R2 R3R4R5 5 Mb/s 4 Mb/s 2 Mb/s 4 Mb/s 3,5 Mb/s Resv(R1,S1) R1 = 2,5 Mb/s e S1= 0 Resv(R1,S1) ResvErr R1 R S R2 R3R4R5 5 Mb/s 4 Mb/s 2 Mb/s 4 Mb/s 3,5 Mb/s Resv(R1,S1) R1 = 3 Mb/s e S1= 10 ms, S2 = 10 ms – delay provocado por R3 Resv(R1,S1) Resv(R1,S2)

27 RESVconf: Reservation Confirmation Enviada do transmissor até o receptor através do PATH. Esta mensagem confirma para o cliente que a reserva foi bem sucedida. S servidor 2 1 3 C cliente RESVconf Estado: S Estado: 1 Estado: 2 4 Estado: 1

28 Tipos de Mensagem RSVP Mensagens Teardown: –Enviada pelo cliente, servidor ou roteadores para abortar a reserva RSVP. –Limpa todas as reservas e informações de PATH. S servidor 2 1 3 C cliente 3) TearDown Estado: S 4 1) TearDown Estado: 1 2) TearDown Estado: 1

29 RSVP na Internet Para que o RSVP possa ser implementado na Internet, utiliza-se técnicas de tunelamento para saltar os roteadores que não suportam RSVP. Nuvem não RSVP servidor cliente O endereço de destino das mensagens PATH é do próximo roteador que suporta RSVP.

30 Problemas do RSVP No IPv4, o RSVP classifica os pacotes utilizando informações do protocolo de transporte (portas) Isso causa problemas quando: –Houver fragmentação. Solução: As aplicações devem transmitir as informações com o mínimo MTU do caminho. –IPsec ou outras técnicas de tunelamento podem criptografar os pacotes: Uma extensão do IPsec foi proposta para suportar RSVP.

31 Desenvolvimento de Aplicações RSVP Serviços integrados necessitam que as aplicações sejam escritas de maneira a usar o protocolo RSVP. Já estão disponíveis API para desenvolver aplicações RSVP em várias plataformas: Em Windows –Winsock 2 QoS API Em Java –Várias implementações em universidades –JQoSAPI: http://www-vs.informatik.uni- ulm.de/soft/JavaQoS/ Em Linux –Suporta RSVP, mas API estão disponíveis para serviços diferenciados.

32 Serviços Integrados na Internet A abordagem de serviços integrados não é vista como apropriada para Internet. Estima-se que o RSVP seja pouco escalável pois: –Muitas mensagens trocadas para estabelecimento da reserva. –Os roteadores necessitam de manter informações de caminho (operação stateful) Serviços diferenciados são uma proposta alternativa do IETF para implementação de QoS em provedores e Backbones na Internet.

33 Conclusão Serviços Integrados: –Garantia das características de QoS para os fluxos numa comunicação fim-a-fim. –A rede nunca admite mais tráfego do que é capaz. –Pouco escalável devido ao alto custo de manter o estado nos roteadores. Serviços Diferenciados: –Policiamento e priorização de tráfego em domínios de serviço diferenciado. –A rede pode eventualmente ficar sobre-carregada e não cumprir as características de QoS solicitadas. –Escalável, pois não precisa manter rígidas condições de estado nos roteadores.

34 ANEXOS Estilos de Reserva RSVP

35 Estilos de Reserva As reservas em RSVP podem ser feitas de formas diferentes (estilos): Seleção do Emissor Reserva Distinta Reserva Compartilhada ExplícitaFiltro Fixo (FF)Explícito Compartilhado (SE) CuringaNão DefinidoFiltro com Curinga (WF)

36 Exemplo de WildCard Filter WildCard-Filter (WF) –Estabelece uma única reserva para todos os emissores de uma sessão (tipicamente multicast, onde só um transmite de cada vez). –Só a maior requisição de reserva chega aos emissores. –Sintaxe: WF (* {Q})

37 Exemplo de Fixed Filter Fixed-Filter (FF): –Pacotes de emissores diferentes numa mesma sessão não compartilham reservas. –Mas as reservas são compartilhadas pelos receptores. –Sintaxe: FF (S{Q}) ou FF(S1{Q1},S2{Q2},...}

38 Exemplo de Shared Explicit Shared-Explicit (SE): –A reserva é propagada para todas as fontes no valor máximo feito por cada receptor. –Sintaxe: SE ((S1,S2,...){Q})

39 MPLS Multi-Protocol Label Switching

40 MPLS - Multiprotocol Label Switching Histórico –1997: IETF MPLS Working Group Objetivos: –Técnica de computação por rótulos –Similar ao Frame-Relay e ao ATM permite definir múltiplos caminhos entre uma origem e um destino na nuvem IP –Utiliza protocolos de controle baseados em tecnologia IP

41 64.11 64.12 Para: 1) 64.12.100.11 2) 64.12.100.11 3) 64.12.100.25 4) 64.12.100.25 5) 64.12.101.10 6) 64.12.101.10 7) 64.12.101.46 8) 64.12.101.46 Roteamento + Envio Destino: 64.11 Interface: 2 Destino: 64.12.100 Interface: 1 Destino: 64.12.101 Interface: 1 Destino: 64.10 Interface: 2 Destino: 64.11 Interface: 1 Destino: 64.12.100 Interface: 3 Destino: 64.12.101 Interface: 3 3 1 2 2 1 64.10 Roteamento realizado no nível 3 (IP); Baixa escalabilidade (aumento significativo das tabelas de rotas) Lentidão na busca nas tabelas; Sub-utilização de certas rotas e super-utilização de outras. Roteamento tradicional (Hop by Hop) Eduardo Guimarães Nobre

42 64.11 64.12 64.10 Fluxo #3 (5+6) Fluxo #4 (7+8) Fluxo #2 (3+4) Fluxo #1 (1+2) 2 informações de estado 4 informações de estado Para: 1) 64.12.100.11 2) 64.12.100.11 3) 64.12.100.25 4) 64.12.100.25 5) 64.12.101.10 6) 64.12.101.10 7) 64.12.101.46 8) 64.12.101.46 Utiliza RSVP; Baixa escalabilidade; Informações de estado para cada fluxo gera alto tráfego de controle; Permanente tráfego de sinalização Integrated Services (Intserv) Eduardo Guimarães Nobre

43 NÓ A NÓ B NÓ A NÓ B RSVPLDP/CR-LDP REQUESTPATH MAPPING RESV Terminado Permanente Tempo...... RSVP x MPLS Eduardo Guimarães Nobre

44 Label Switching A B C EF D LABEL 1 - B - LABEL 3 LABEL 2 - B - LABEL 4 LABEL 3 - BC - LABEL 5 LABEL 4 - BD - LABEL 6 LABEL 6 - DE - LABEL 8 LABEL 5 - CE - LABEL 7 LABEL 7 - EF - LABEL 9 LABEL 8 - EF - LABEL 10 1 3 5 7 9 2 4 6 8 10 LFIB (Label Forwarding Information Base) LSR=2 LSR=1

45 Princípios do MPLS Os nós precisam ser configurados com as informações sobre encaminhamento e troca de labels, usando a tupla. –INTERFACE ORIGEM - LABEL ORIGEM - INTERFACE SAÍDA - LABEL SAÍDA As informações de roteamento IP são utilizadas uma única vez para descoberta da rota entre 2 pontos –Maior velocidade na busca na tabela de rótulos; –Melhor utilização da infra-estrutura do backbone

46 Descoberta de Rota Manual Com protocolos para MPLS –Sem restrições: LDP (Label Discovery Protocol) –Com restrições: CR-LDP –Constraint-Based Routed Label Distributed Protocol RSVP-TE –Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering

47 RótuloExpSTTL Rótulo Identificador de 32 bits que é inserido no pacote ou célula no momento da entrada destes no domínio MPLS. Indica o próximo roteador e as operações a serem realizadas sobre o pacote. Estrutura: –Rótulo (20 bits): valor do rótulo; –Exp(3 bits): reservado. Para uso experimental; –S (1 bit): base da pilha. O valor 1 indica que o rótulo é a base da pilha; –TTL (8 bits): Time to Live = copiado do IP.

48 Estrutura a ser codificada no pacote ou célula; Último rótulo deve ter o valor 1 no campo S. Rótulo = # XExp0TTL Rótulo = # YExp 1 TTL (1) (N)... cabeçalho N2cabeçalho N3PDU 1 N... pilha pacote: Pilha de Rótulos

49 Label Switching - Tunelamento Os rótulos internos não são comutados no interior do túnel. A C E D 5 B 9- 3 4- 3 1 8 9 - 74 - 7 2 IF INLabel inAçãoIF OUTLabel out De A3Troca/EnvioD9,3 De B3Troca/EnvioD9,7 LFIB no LSR C IF INLabel inAçãoIF OUTLabel out De D4Retirada De D3Troca/EnvioF1 De D7Troca/EnvioG2 LFIB no LSR E F G

50 LSRBLSRC LER1LSR1 LSRA LER2 LSP DADOSN2N3R1DADOSN2N3RaR2DADOSN2N3 DADOSN2N3RbR2 DADOSN2N3RcR2 DADOSN2N3R2 DADOSN2N3 FEC X: inserir rótulo R1Rótulo R1: trocar por R2 e empilhar rótulo Ra Rótulo Ra: trocar por Rb Rótulo Rb: trocar por Rc Rótulo Rc: retirar rótulo do topo Rótulo R2: retirar a pilha Tunneling Eduardo Guimarães Nobre

51 MPLS com ATM e Frame-Relay No Label MPLS pode ser transportado através dos Labels do Frame-Relay e do ATM sem necessidade de inserir novos cabeçalhos. Exceções: –empilhamento de rótulos –outros campos do MPLS são necessários No ATM –Pacotes MPLS são trasnportados em AAL5 –Label MPLS é mapeado em VPI/VCI No Frame-Relay –Label MPLS é mapeado no DLCI

52 Posição em Outra Tecnologias PPP Header Layer 3 Header Shim Header PPP Header(Packet over SONET/SDH) Ethernet Hdr Layer 3 Header Shim Header Ethernet FR Hdr Layer 3 Header Shim Header Frame Relay ATM Cell Header HEC DATA CLP PTI VCI GFC VPI Label HEC DATA CLP PTI VCI GFC VPI Label Subsequent cells

53 LSR x LER LER (Label Edge Routers): roteadores que ficam na borda do domínio MPLS. –Inserem ou retiram pilhas de rótulos dos pacotes/células; LSR (Label Switching Routers): roteadores que ficam no núcleo do domínio MPLS. –Realizam operações sobre a pilha dos pacotes/células a partir da análise do rótulo do topo; Eduardo Guimarães Nobre LER1 LSR1 LSR3 LSR2 LSR4 LER3 LER2 64.11 64.12 64.10

54 LDP - Label Distribution Protocol Protocolo de Distribuição de Rótulos –IETF (Janeiro de 2001) –Quantidade de campos variável: TLV (Tipo -Tamanho - Valor) Executa quatro tipo de funções: –Descoberta de LSRs –Estabelecimento de conversação de controle –Anúncio de Rótulos –Retirada de Rótulos PDU/LDP header PDU msg LDP headerTLV sub TLV sub TLV headerTLV ID do LSR

55 LDP Quanto MPLS é habilitado em um roteador: –O roteador aloca um label para cada rota em sua tabela. –Ele anuncia ambos, a rota e o prefixo para os roteadores vizinhos –O anuncio solicita que os roteadores vizinhos atachem o label anuciado nos pacotes enviados a esse roteador. R2 R3 R4 R1 10.1/16 – Label 15 10.2/16 – Label 16 10.1/16 – Label 24 anúncio 10.2/16 – Label 30 Rede 10.1/16 Rede 10.2/16 FEC

56 Forwarding Equivalence Class (FEC) FEC é o conjunto de pacotes encaminhados da mesma forma. O conceito de FEC permite a agregação de vários endereços, aumentando a escalabilidade de proposta MPLS. –Exemplos de FEC subrede tráfego agregado AF12 conjunto de endereços IP Os LSR de borda (i.e., LER) são responsáveis por mapear inicialmente as FEC aos rótulos MPLS.

57 LSR1LSR2LSR3 IP de destino: 64.12 Próx. Vizinho = LSR2 LSR4 IP de destino: 64.12 Próx. Vizinho = LSR3 IP de destino: 200.25 Próx. Vizinho = LSR4 IP de destino: 64.12 Próx. Vizinho = LSRX IP de destino: 200.25 Próx. Vizinho = LSRY Rótulo de entrada = #20 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #150 Próx. Vizinho = LSR2 Rótulo de entrada = #150 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #100 Próx. Vizinho = LSR3 Rótulo de entrada = #420 FEC = 64.25 Rótulo de saída = #230 Próx. Vizinho = LSR4 Rótulo de entrada = #100 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #134 Próx. Vizinho = LSRX Rótulo de entrada = #230 FEC = 200.25 Rótulo de saída = #194 Próx. Vizinho = LSRY Roteamento Nó a Nó (Hop by Hop) Eduardo Guimarães Nobre

58 LSR1LSR2 Atribuição de rótulo para Endereço UpstreamDownstream Requisição de atribuição para Endereço LDP: Label Distribution Protocol Existem quatro tipos de mensagens: –1. Discovery messages: HELLO (UDP Multicast) anunciar e manter a presença de um LSR na rede; –2. Session messages: Inicialização de Sessão (TCP) estabelecer, manter e terminar sessões entre colegas LDP; –3. Advertisement messages: Anúncio de Endereço e Rótulo (TCP) criar, mudar e terminar mapeamentos –4. Notification messages: Notificação de Erro (TCP) consulta e sinalização de erros.

59 Tipos de Mensagem LDP LSR Ativo (maior ID) LSR Passivo (menor ID) Hello (UDP) Conexão TCP Keep Alive (KA) Anúncio de Endereços de Interface tempo de KA tamanho max PDU Inicialização de Sessão (IS) (IS) ou notificação de erro Anúncio de Rótulo (Label Mapping) Remoção de Rótulo (Label Withdraw) Liberação de Rótulo (Label Release)_ Indica todos os endereços do LSR Controla o mapeamento de FECs em LABELs Solicitação de LABEL (Label Request) Utilizado apenas na distribuição de rótulos sob demanda

60 Distribuição de rótulos Métodos de distribuição de rótulos –Downstream por Demanda –Downstream não Solicitado O método é escolhido durante a fase de inicialização de sessão (IS) do LDP –bit A da mensagem IS = 1 para demanda Em caso de desacordo, a RFC 3036 define: –ATM e Frame-Relay: Por Demanda –Outras Tecnologias: Não Solicitado Os dois modos podem ser combinados em diferentes enlaces de uma nuvem MPLS

61 Modos de Controle e Retenção de Rótulos Controle Programado –Os labels são sempre propagados na direção upstream Controle Independente –Os rótulos são propagados apenas quando há requisição ou quando o LSR local vê uma boa razão para isso. Retenção de Label Liberal –Ao receber um anúncio melhor, o LSR mantém a rota anterior. Retenção de Label Conservadora –O LSR mantém apenas a melhor rota.

62 LSP #1 LSP #2 LSP #3 LSP #4 Downstream Upstream Downstream Exemplo de domínio MPLS Eduardo Guimarães Nobre

63 Rótulo de entrada = #100 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #134 Próx. vizinho = LSR4 Rótulo de entrada = #150 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #100 Próx. vizinho = LSR3 Rótulo de entrada = #20 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #150 Próx. vizinho = LSR2 LER1LSR2LSR3 Atribuição de rótulo #150 p/ FEC 64.12 Atribuição de rótulo #100 p/ FEC 64.12 UpstreamDownstreamUpstreamDownstream LSP p/ FEC 64.12 Downstream Não-solicitado Eduardo Guimarães Nobre

64 Rótulo de entrada = #100 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #134 Próx. vizinho = LSR4 Rótulo de entrada = #150 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #100 Próx. vizinho = LSR3 Rótulo de entrada = #20 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #150 Próx. vizinho = LSR2 LER1LSR2LSR3 Atribuição de rótulo #150 p/ FEC 64.12 Atribuição de rótulo #100 p/ FEC 64.12 UpstreamDownstreamUpstreamDownstream LSP p/ FEC 64.12 Requisição de atribuição para 64.12 Downstream Sob demanda Eduardo Guimarães Nobre

65 Controle Programado LSP #1 LSP #2 LSP #3 LSP #4 Eduardo Guimarães Nobre Os labels são sempre propagados na direção upstream

66 Controle Independente (Não-solicitado) LSP #1 LSP #2 LSP #3 LSP #4 Eduardo Guimarães Nobre

67 Controle Independente (Sob-Demanda) LSP #1 LSP #2 LSP #3 LSP #4 Eduardo Guimarães Nobre

68 Retenção de Label Conservadora LSP #1 LSP #2 LSP #3 LSP #4 Eduardo Guimarães Nobre

69 Retenção de Label Liberal LSP #1 LSP #2 LSP #3 LSP #4 Eduardo Guimarães Nobre

70 LSR5LSR4 Requisição de atribuição para 64.12 LER1LSR2 Atribuição de rótulo #150 LSR3 Atribuição de rótulo #100 Atribuição de rótulo #134 p/ FEC 64.12 Atribuição de rótulo #212 p/ FEC 64.12 LSP p/ FEC 64.12 Rótulo de entrada = #212 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #47 Próx. Vizinho = LSR6 Rótulo de entrada = #134 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #212 Próx. Vizinho = LSR5 Rótulo de entrada = #100 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #134 Próx. Vizinho = LSR4 Rótulo de entrada = #150 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #100 Próx. Vizinho = LSR3 Rótulo de entrada = #20 FEC = 64.12 Rótulo de saída = #150 Próx. Vizinho = LSR2 Combinando as Formas de Distribuição de Rótulos Eduardo Guimarães Nobre

71 Engenharia de Tráfego no MPLS Mecanismos do MPLS para TE 1.LSP distinto do sugerido pelo OSPF 2.Reserva dinâmica de recursos junto com o estabelecimento do LSP 3.Distribuição de tráfego por LSPs paralelos 4.Criação e Remoção dinâmica de LSPs conforme as necessidades da rede 5.Utilização de LSPs como objetos gerenciáveis. 6.Tratamento de falhas pela migração de tráfego entre LSPs altenativos e criação de LSPs backups ou de espera. 7.As decisões de encaminho de tráfego são tomadas apenas na entrada do LSP e não em cada nó.

72 Exemplo: Backbone RNP

73 Rotas Explícitas Rota Explícita: O LDP pode ser utilizado para seguir uma rota explícita, formada por uma seqüência de nós abstratos Um nó abstrato é formado por um ou mais LSRs A rota deve passar por pelo menos um LSR do nó abstrato Tipos de Nós Abstratos: –Estrito: Nenhum nó não especificado pode ser inserido entre o nó estrito e o nó anterior. –Flexível: A passagem pelo nó é obrigatória, mas ela pode ser feita inserindo-se nós não especificados entre o nó flexível e o nós precedentes da rota. A B C D E F G * (estrito) + (flexível) A*:B*:D*:E*:G* A*:F+:G*

74 Requisitos o protocolo de sinalização MPLS Requisitos: –O protocolo de roteamento precisa anunciar as capacidades e os recursos disponíveis em cada enlace. –O requisitante do LSP deve indicar as características do fluxo: largura de banda média, picos, requisitos de qualidade. Protocolo de Sinalização –Suporte a rotas explícitas –Confrontar requisitos de QoS e capacidades –Requisitar reservas ao longo do caminho –Re-anúncio das disponibilidades de recurso modificadas

75 Preempção Cada LSP tem dois parâmetros de prioridade: –prioridade de retenção prioridade em reter recursos –prioridade de configuração prioridade para tomar recursos Novos caminhos LSP podem ser configurados, mesmo quando todos os recursos da rede tenham sido esgotados. –Isso é feito através da preempção de recursos de um LSP sobre outros. Isso é feito se: prioridade de configuração > prioridade de retenção

76 Protocolos de Sinalização para MPLS CR-LDP –Contraint-Based LSP Setup Using LDP –RFC 3212 RSVP-TE –Extensions to RSVP for LSP Tunnels –RFC 3209

77 CR-LDP (Constrained –LDP) Baseado na adição de TLVs nas mensagens LDP existentes Criação de LSPs fim-a-fim sob restrições –Modo Downstream por Demanda Restrições impostas pelo LSR de ingresso Labels distribuídos a partir do LSR de egresso –Prioridades podem ser atribuídas para as LSPs para suportar o esquema de preempção –Re-roteamento ou não em caso de falha Duas classes de Restrições: –Rotas Explícitas –Parâmetros de Tráfego

78 Mensagens CR-LDP Hello –Descoberta de parceiros CR-LDP Label Request –Requisitar anúncio de Rótulo Label Mapping –Mapeamento de REC e Rótulo Label Release –Liberar um LSP pelo solicitante (upstream) Label Withdraw –Remover o LSP pelo fornecedor (downstream) Notification –Informar erros ou eventos adicionais: i.e. TVL desconhecida para LSRs que não suportam CR-LDP, recursos insuficientes, etc.

79 TLV - Parâmetros de Tráfego Mensagem Label Request –Tráfego Prometido Peak Data Rate - PDR (bytes por segundo) Peak Burst Size - PBS (bytes) –Serviço Desejado Commited Data Rate - CDR (bytes por segundo) Commited Burst Size - EBS (bytes) Excess Burst Size - EBS (bytes)

80 Frequência de Amostragem e Peso Freqüência de amostragem: Muito frequente –CDR garantido para quaisquer 2 pacotes Frequente –CDR garantido para uma média de poucos pacotes pequenos Não Especificado –Uso de uma intervalo razoável (i.e., 1 segundo) Peso –Valor de 1 a 255 –Indica a capacidade do LSR de utilizar recursos disponíveis de outros LSRs para transporte de tráfego excedente –LSR com maior peso tem prioridade sobre os LSRs de menor peso

81 Negociação A TLV de parâmetros de tráfego define um campo flag (1 byte), para indicar quais itens do pedido podem ser re-negociados: –bit 0: reservado –bit 1: reservado –bit 2: PDR –bit 3: PBS –bit 4: CDR –bit 5: CBS –bit 6: EBS –bit 7: Peso

82 Fluxo de Mensagens: CR-LDP 1) O LSR A (ingresso) envia a mensagem de Label Request com a TLV de parâmetros de tráfego, indicando os itens negociáveis. 2) Se houver recursos suficientes, o LSR B efetua a reserva e repassa a mensagem adiante. –Se não houver recursos suficientes, mas houverem parâmetros negociáveis, o LSR B faz uma reserva menor e repassa o pedido alterado para frente. 2*) Se o LSR B não tiver recursos e não houver itens renegociáveis, ele notifica a falha para o LSR A AB C D 1 2 2* Label Request Notification

83 Fluxo de Mensagens: CR-LDP 3) O LSR C executa o mesmo procedimento que o LSR B, podendo novamente, encaminhar uma mensagem de Label Request modificada, com menos recursos que os recebidos do LSR B. 3*) Caso o LSR C não tenha recursos para efetuar a reserva, ele encaminha uma mensagem de notificação para B, fazendo com que ele libere os recursos previamente alocados. AB C D 2 Label Request 3 3* Notification

84 Fluxo de Mensagens: CR-LDP 4) O LSR D (egresso) envia uma mensagem de Label Mapping, que ecoa os parâmetros de tráfego (que são os menores ao longo do caminho). –Essa mensagem é propagada sem modificação até o nó de ingresso. –Os nós intermediários utilizam essa informação para atualizarem sua reserva. 5) Ao receber a mensagem de Label Mapping, o nó de ingresso decide se os parâmetros alocados são suficientes. Se não forem, ele envia uma mensagem de Label Release. AB C D 3 Label Request 4 Label Mapping 4 4 5 Label Release

85 LER1LSR2LSR3 Atribuição de rótulo LSP Requisição de atribuição contendo caminho explícito: 2, 3, 5 LSR4 Requisição de atribuição contendo caminho explícito: 3, 5 LSR5 Requisição de atribuição Atribuição de rótulo Roteamento Explícito ER-Hop: Campo de 14 bits que carrega o tipo de ER: –Valores atualmente definidos: –0x0801 - IPv4 prefix –0x0802 - IPv6 prefix –0x0803 - Autonomous system number –0x0804 - LSPID Eduardo Guimarães Nobre

86 RSVP-TE Baseado no RSVP, o qual foi expandido para suportar as funções de distribuição de rótulo. O RSVP-TE reutiliza todas as sete mensagens RSVP: –Path: pedido de reserva (cliente) –Resv: confirmação de reserva (servidor) –ResvConf: confirmação pelo cliente –ResvTear: desistência pelo servidor –ResvErr: notificação de erro ao receber pedido de reserva –PathErr: notificação de erro ao receber medido de path –PathTear: desistência pelo cliente

87 RSVP-TE Extensões feitas sobre o RSVP: –Gerenciamento de rótulo Objeto "Label Request" na mensagem Path Objeto "Label" na mensagem Res Dois novos tipos de classe: –IPv4 LSP Tunnel –IPv6 LSP Tunnel –Requisição e Registro de Rotas Explícitas Objeto "Rota Explícita" na mensagem Path Objeto "Registro de Rota" nas mensagens Path e Resv –Recursos de Preempção Objeto "Atributo de Sessão" inclui as prioridades na mensagem Path –Manutenção de conectividade entre LSRs Mensagens Hellos trocadas entre LSRs adjacentes

88 Gerenciamento de Rotas Inclusão do Objeto "Rota Explícita" na mensagem Path –Indica a seqüência de saltos estritos ou flexível, de forma idêntico ao CRLDP Inclusão do Objeto "Registro de Rota" nas mensagens Path e Resv (opcional) –Indicam a seqüência completa de LSR utilizada para compor o caminho –Os rótulos intermediários podem também, opcionalmente, serem coletados ao longo do caminho

89 LER1LSR2LSR3LER4 LSP 1. Mensagem Path. Contém o caminho ER 5. Quando LER 1 receber Resv, o ER será estabelecido 4. Nova Resv State. Mensagem Resv propagada upstream 3. Mensagem Resv gerada. Contém o rótulo a ser usado e o Tráfego / QoS requerido 2. Nova Path State. Mensagem Path enviada para o próximo nó Criação de um LSP com RSVP Eduardo Guimarães Nobre

90 Conclusão O IETF deseconraja a utilização do CR-LDP, sendo que o protocolo é considerado apenas um padrão proposto. –Grandes fornecedores, como a Cisco e a Juniper utiliza o RSVP-TE RSVP-TE funciona sobre IP puro e não sobre TCP (como o CRLDP). –CRLDP: protocolo de estado rígido mantido pelas conexões TCP –RSVP-TE: protocolo de estado flexível necessita de uma alteração explícita de estado Apenas RSVP-TE permite o compartilhamento de recursos (criação de LSRs sobre caminhos existentes).