RSVP
MPLS
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.
Níveis de QoS
Melhor Esforço
Serviços Diferenciados
ServiçosIntegrados
Reserva de Recursos Fim-a-FimProtocolo de Sinalização
Priorização de Recursos de Acordo com SLAs pré-estabelecidos
O primeiro pacote a chegar é o primeiro a ser atendido.
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.
Serviços Integrados sobre IPComparação 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
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
acom
suporte a RSVP
Aplicação com
Suporte a RSVP
2. Informa requisitos para o cliente (PATH)
3. Solicita Reserva (RESV)
4. Confirma Reserva (RESVconf)
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.
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
Arquitetura do RSVP
Host
Controle de Política
Controle de Admissão
Classificador Escalonador
dados
Roteador
dados
Dados
RSVPaplicaçã
o
Processo
RSVP
ProcessoRSVP
Classificador Escalonador
Processoroteamento
RSVP
Controle de Política
RSVP
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
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).
Sessões RSVP
• Podem ser de dois tipos:
Multicast(239.0.64.240),TCP,[dstport])
Unicast(168.100.64.5,TCP,5000)
IGMP
EndereçoClasse D
Os receptores precisam formar
um grupo multicast para poder receber
as mensagens.
Transmissor
Receptor
ReceptorTransmissor
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.
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
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
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.
Mensagens RSVPEncapsulado diretamente sobre IP
Msg Type: 8 bits
1 = Path2 = Resv3 = PathErr4 = ResvErr5 = PathTear6 = ResvTear7 = ResvConf
...
Objetos de tamanho variávelSession
FlowSpecFilterSpecAdSpec
PolicyData,Etc.
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....
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
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
21
3
C
cliente
1) PATH 2) PATH 3) PATH
Estado: S Estado: 1 Estado: 2
4
Estado: 1
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 origemou
Flow Label
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.
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
21
3
C
cliente
3) RESV 2) RESV 1) RESV
Estado: S Estado: 1 Estado: 2
4
Estado: 1‘
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.
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.
Exemplo
R1 RS R2 R3 R4 R5
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)Resv(R1,S1)
ResvErr
R1 RS R2 R3 R4 R5
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,S1)Resv(R1,S2)Resv(R1,S2) Resv(R1,S2)
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
21
3
C
cliente
RESVconf
Estado: S Estado: 1 Estado: 2
4
Estado: 1‘
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
21
3
C
cliente
3) TearDown
Estado: S
4
1) TearDown
Estado: 1‘
2) TearDown
Estado: 1
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.
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.
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.
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.
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.
ANEXOS
Estilos de Reserva RSVP
Estilos de Reserva
• As reservas em RSVP podem ser feitas de formas diferentes (estilos):
Seleção do Emissor
Reserva
Distinta
Reserva Compartilhada
Explícita Filtro Fixo (FF) Explícito Compartilhado (SE)
Curinga Não Definido Filtro com Curinga
(WF)
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})
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},...}
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})
MPLS
Multi-Protocol Label Switching
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
64.11
64.12
Para: 1) 64.12.100.112) 64.12.100.113) 64.12.100.254) 64.12.100.255) 64.12.101.10 6) 64.12.101.10 7) 64.12.101.468) 64.12.101.46
Roteamento + Envio
Destino: 64.11Interface: 2Destino: 64.12.100Interface: 1Destino: 64.12.101Interface: 1
Destino: 64.10Interface: 2Destino: 64.11Interface: 1Destino: 64.12.100Interface: 3Destino: 64.12.101Interface: 3
31
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
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 estado4 informações de estado
Para: 1) 64.12.100.112) 64.12.100.113) 64.12.100.254) 64.12.100.255) 64.12.101.10 6) 64.12.101.10 7) 64.12.101.468) 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
NÓA
NÓB
NÓA
NÓB
RSVP LDP/CR-LDP
REQUEST PATH
PATH
PATH
PATH
MAPPINGRESV
RESV
RESV
RESV
Terminado
PermanenteTempo
.
.
.
RSVP x MPLSEduardo Guimarães Nobre
Label Switching
A B
C
E F
DLABEL 1 - B - LABEL 3LABEL 2 - B - LABEL 4
LABEL 3 - BC - LABEL 5LABEL 4 - BD - LABEL 6
LABEL 6 - DE - LABEL 8
LABEL 5 - CE - LABEL 7
LABEL 7 - EF - LABEL 9LABEL 8 - EF - LABEL 10
1 3
5
7 9
2 46 8
10
LFIB (Label Forwarding Information Base)
LSR=2
LSR=1
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
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
Rótulo Exp S TTL
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.
• Estrutura a ser codificada no pacote ou célula;
• Último rótulo deve ter o valor 1 no campo S.
Rótulo = # X Exp 0 TTL
Rótulo = # Y Exp 1 TTL
(1)
(N)...
cabeçalho N2 cabeçalho N3 PDU1 N...
pilha
pacote:
Pilha de Rótulos
Label Switching - Tunelamento
• Os rótulos internos não são comutados no interior do túnel.
A
C ED
5
B
9- 3 4- 3 1
8 9 - 7 4 - 7 2
IF IN Label in Ação IF OUT Label out
De A 3 Troca/Envio D 9,3
De B 3 Troca/Envio D 9,7
LFIB no LSR C
IF IN Label in Ação IF OUT Label out
De D 4 Retirada
De D 3 Troca/Envio F 1
De D 7 Troca/Envio G 2
LFIB no LSR E
F
G
LSRB LSRC
LER1 LSR1
LSRA
LER2
LSP
LSP
DADOSN2 N3R1
DADOSN2 N3Ra R2
DADOSN2 N3
DADOSN2 N3Rb R2
DADOSN2 N3Rc R2
DADOSN2 N3R2
DADOSN2 N3
FEC X: inserir rótulo R1 Rótulo 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
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
Posição em Outra Tecnologias
PPP HeaderPPP Header Layer 3 HeaderLayer 3 HeaderShim HeaderPPP Header(Packet over SONET/SDH)
Ethernet HdrEthernet Hdr Layer 3 HeaderLayer 3 HeaderShim HeaderEthernet
FR HdrFR Hdr Layer 3 HeaderLayer 3 HeaderShim HeaderFrame Relay
ATM Cell Header HECHEC DATADATACLPCLPPTIPTIVCIVCIGFCGFC VPIVPI
Label
HECHEC DATADATACLPCLPPTIPTIVCIVCIGFCGFC VPIVPI
Label
Subsequent cells
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
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 msg LDP
header TLV TLV subTLV
subTLV
header TLV TLV
ID do LSR
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 1510.2/16 – Label 16
10.1/16 – Label 24
anúncio
10.2/16 – Label 30
Rede 10.1/16
Rede 10.2/16
FEC
FEC
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.
LSR1 LSR2 LSR3
IP de destino: 64.12Próx. Vizinho = LSR2
LSR4
IP de destino: 64.12Próx. Vizinho = LSR3
IP de destino: 200.25Próx. Vizinho = LSR4
IP de destino: 64.12Próx. Vizinho = LSRX
IP de destino: 200.25Próx. Vizinho = LSRY
Rótulo de entrada = #20FEC = 64.12Rótulo de saída = #150Próx. Vizinho = LSR2
Rótulo de entrada = #150FEC = 64.12Rótulo de saída = #100Próx. Vizinho = LSR3
Rótulo de entrada = #420FEC = 64.25Rótulo de saída = #230Próx. Vizinho = LSR4
Rótulo de entrada = #100FEC = 64.12Rótulo de saída = #134Próx. Vizinho = LSRX
Rótulo de entrada = #230FEC = 200.25Rótulo de saída = #194Próx. Vizinho = LSRY
Roteamento Nó a Nó (Hop by Hop)Eduardo Guimarães Nobre
LSR1 LSR2
Atribuição de rótulo para Endereço
Upstream Downstream
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.
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 KAtamanho 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
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
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.
LER1
LSR1
LSR3
LSR2
LSR4
LER3
LER2
64.11
64.12
64.10
LSP #1
LSP #2
LSP #3
LSP #4
DownstreamUpstream Upstream
Downstream
Exemplo de domínio MPLSEduardo Guimarães Nobre
Rótulo de entrada = #100FEC = 64.12Rótulo de saída = #134Próx. vizinho = LSR4
Rótulo de entrada = #150FEC = 64.12Rótulo de saída = #100Próx. vizinho = LSR3
Rótulo de entrada = #20FEC = 64.12Rótulo de saída = #150Próx. vizinho = LSR2
LER1 LSR2 LSR3
Atribuição de rótulo #150 p/ FEC 64.12
Atribuição de rótulo #100 p/ FEC 64.12
Upstream Downstream Upstream Downstream
LSP p/ FEC 64.12
Downstream Não-solicitadoEduardo Guimarães Nobre
Rótulo de entrada = #100FEC = 64.12Rótulo de saída = #134Próx. vizinho = LSR4
Rótulo de entrada = #150FEC = 64.12Rótulo de saída = #100Próx. vizinho = LSR3
Rótulo de entrada = #20FEC = 64.12Rótulo de saída = #150Próx. vizinho = LSR2
LER1 LSR2 LSR3
Atribuição de rótulo #150 p/ FEC 64.12
Atribuição de rótulo #100 p/ FEC 64.12
Upstream Downstream Upstream Downstream
LSP p/ FEC 64.12
Requisição de atribuição para 64.12 Requisição de atribuição para 64.12
Downstream Sob demandaEduardo Guimarães Nobre
LER1
LSR1
LSR3
LSR2
LSR4
LER3
LER2
64.11
64.12
64.10
Controle Programado
LSP #1
LSP #2
LSP #3
LSP #4
Eduardo Guimarães Nobre
Os labels são sempre propagados na direção upstream
LER1
LSR1
LSR3
LSR2
LSR4
LER3
LER2
64.11
64.12
64.10
Controle Independente (Não-solicitado)
LSP #1
LSP #2
LSP #3
LSP #4
Eduardo Guimarães Nobre
LER1
LSR1
LSR3
LSR2
LSR4
LER3
LER2
64.11
64.12
64.10
Controle Independente (Sob-Demanda)
LSP #1
LSP #2
LSP #3
LSP #4
Eduardo Guimarães Nobre
LER1
LSR1
LSR3
LSR2
LSR4
LER3
LER2
64.11
64.12
64.10
Retenção de Label Conservadora
LSP #1
LSP #2
LSP #3
LSP #4
Eduardo Guimarães Nobre
LER1
LSR1
LSR3
LSR2
LSR4
LER3
LER2
64.11
64.12
64.10
Retenção de Label Liberal
LSP #1
LSP #2
LSP #3
LSP #4
Eduardo Guimarães Nobre
LSR5 LSR4
Requisição de atribuição para 64.12 Requisição de atribuição para 64.12
LER1 LSR2
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 = #212FEC = 64.12Rótulo de saída = #47Próx. Vizinho = LSR6
Rótulo de entrada = #134FEC = 64.12Rótulo de saída = #212Próx. Vizinho = LSR5
Rótulo de entrada = #100FEC = 64.12Rótulo de saída = #134Próx. Vizinho = LSR4
Rótulo de entrada = #150FEC = 64.12Rótulo de saída = #100Próx. Vizinho = LSR3
Rótulo de entrada = #20FEC = 64.12Rótulo de saída = #150Próx. Vizinho = LSR2
Combinando as Formas de Distribuição de Rótulos
Eduardo Guimarães Nobre
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.
Exemplo: Backbone RNP
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*
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
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
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
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
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.
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)
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
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
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
A B C D
1 2
2*
Label Request Label Request
Notification
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.
A B C D
2
Label Request
3
Label Request
3*3*
NotificationNotification
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.
A B C D
3Label Request
4Label Mapping
4Label Mapping
4
Label Mapping
5
Label Release
LER1 LSR2 LSR3
Atribuição de rótulo
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
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
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
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
LER1 LSR2 LSR3 LER4
LSP
1. Mensagem Path. Contém o caminho ER
<2,3,4>
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 RSVPEduardo Guimarães Nobre
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).