Este es un resumen básico de los principios y terminologías de MPLS. Esta sinopsis fue hecha en base a unas diapositivas creadas por Cisco para la introducción de esta tecnología, lamentablemente no puede conseguir el archivo de la misma, así que voy a tratar de reproducirla lo mas cercanamente posible. Me pareció útil este resumen ya que es en castellano y hay muy poca información en nuestro idioma
¿Qué es MPLS?
Multiprotocol Label Switching es una tecnología de encapsulamiento ubicada entre las capas 2 y 3 del modelo OSI.
MPLS acelera el transporte de paquetes IP, reemplazando el enrutamiento clásico de los mismos, basado en direcciones destino de capa 3, por una conmutación basada en etiquetas.
MPLS simplifica el provisionamiento de recursos de red, disminuyendo considerablemente la necesidad de crear circuitos lógicos de capa 2 (FR, ATM, etc).
MPLS optimiza el uso de recursos en la red, gracias a sus aplicaciones incorporadas (MPLS-VPNs, MPLS-TE, PWE3, etc)
Arquitectura
Modo trama (frame-mode)
• LER: Label Edge Router, coloca o remueve las etiquetas en los paquetes. Se coloca en el borde de la red MPLS y se conecta a los clientes de la red.
• LSR: Label Switching Router, hace la conmutación de paquetes etiquetados basándose principalmente en las etiquetas.
Modo celda (cell-mode)
• ATM LER: ATM Label Edge Router, coloca o remueve las etiquetas en los paquetes y los segmenta en celdas. Se coloca en el borde de la red MPLS y se conecta a los clientes de la red.
• ATM LSR: Se utiliza un switch ATM con módulo de capa 3 (LSC). El ATM Label Switching Router hace la conmutación de celdas basándose principalmente en las etiquetas (VPI/VCI).
Términos principales utilizados en MPLS
• LDP (Label Distribution Protocol): Es un protocolo utilizado por MPLS que establece sesiones TCP entre LSR/LERs para intercambiar las etiquetas que estos utilizarán para la conmutación de paquetes.
• LIB (Label Information Base): Es una base de datos formada en un LSR/LER que contiene información de etiquetas e interfaces asociadas a redes destino.
• FEC (Forwarding Equivalence Class): Es una clase que agrupa un conjunto de paquetes que serán enviados en base a una característica común (dirección destino, clase QoS, etc). Los paquetes que pertenezcan al mismo FEC, usarán el mismo camino a lo largo de toda la red MPLS y la misma etiqueta de salida.
El FEC al cual pertenecerá un paquete es definido a la entrada de la red MPLS.
• LSP (Label Switched Path): Un LSP es un camino unidireccional formado por una secuencia de LSRs sobre el cual se envían los paquetes que pertenecen al mismo FEC.
Funcionamiento básico de MPLS
1. Intercambio de redes IP: Todos los LSR (Label Switched Router) y LER (Label Edge Router) involucrados intercambian las redes que conocen de acuerdo al protocolo IGP configurado (OSPF, RIPv2, IS-IS o EIGRP)
2. Establecimiento de sesiones LDP: Cada LSR/LER levanta una sesión LDP (Label Distribution Protocol) con sus vecinos directos para intercambiar etiquetas.
3. Creación de caminos Los caminos (LSP) son creados luego de establecidas las sesiones LDP; el camino óptimo es escogido según las métricas del IGP. Existen dos métodos:
Método 1a : Unsolicited downstream, opción ‘liberal label retention’
Método 1b : Unsolicited downstream, opción ‘conservative label retention’
Método 2 : Downstream-on-demand (liberal/conservative label retention)
4. Envío de tráfico: Todo paquete IP que ingrese a la red MPLS es etiquetado y conmutado hacia su destino a través de los LSR. El destino puedo estar ubicado dentro o fuera de la red MPLS.
FUNCIONAMIENTO DE MPLS VPN
• Permite la duplicidad de redes IP.
• Los LER son conocidos como PE (Provider Edge), mientras que los LSR son conocidos como P (Provider).
• Sólo los PE manejan e intercambian la información de las VPNs utilizando una extensión del protocolo BGP llamada Multiprotocol BGP (MP-BGP).
• Los P no reciben rutas de clientes y no procesan información de VPNs, tan solo se encargan del transporte para los paquetes que los PE intercambian.
• Las rutas intercambiadas tienen un prefijo adicional (RD) que es único y permite la duplicidad de direcciones IP. Este prefijo convierte a las direcciones IPv4 en direcciones VPNv4 (IPv6 à VPNv6).
• Se utilizan dos etiquetas, la etiqueta MPLS convencional y la etiqueta VPN, la cual sólo es reconocida y procesada por los PE.
VRF (VPN Routing & Forwarding instance): Es una instancia de enrutamiento aislada dentro de un router. Pueden existir múltiples VRFs en los PE para aislar las tablas de enrutamiento de distintos clientes.
RD (Route Distinguisher): Es un identificador de 64 bits que se antepone a la dirección de red para formar un prefijo único. En el caso de IPv4 (32 bits) se forma un prefijo llamado VPNv4 de 96 bits.
RT (Route Target): Asocia las VRF a VPNs. Con este atributo, una VRF puede pertenecer a una o varias VPNs, pudiendo crear esquemas complejos de VPNs
MP-BGP (Multiprotocol BGP): Es una extensión del protocolo BGP que sirve para propagar direcciones como VPNv4 y los atributos que las acompañan (p.e. RT). El protocolo es utilizado solamente entre PEs.
IPv6 sobre MPLS
MPLS Traffic Engineering (MPLS-TE)
Backbone MPLS: MPLS TE
- Total independecia entre redes de clientes (usado en combinación con MPLS-VPN)
- Es multi-protocolo tanto hacia arriba (L3) como hacia abajo (PWE3)
- Esquema de QoS para aplicaciones basado en marcación de paquetes (MPLS EXP bits)
- Cada cliente nuevo sólo implica la creación del circuito de acceso y del enrutamiento
- Troncales MPLS con dimensionamiento óptimo.
- Utilización óptima del ancho de banda en accesos (full-mesh virtual)
- Fácil acceso a servicios en el proveedor (datacenter) a través de troncales existentes
- Conmutación veloz de paquetes usando etiquetas y no direcciones IP destino
¿Qué es ingeniería de tráfico?
Es un criterio de diseño de red que permite que el tráfico tome automáticamente la ruta más óptima según en cuál encuentre ancho de banda disponible.
La ingeniería de tráfico se puede implementar en cualquier tipo de red (IP, FR, ATM, etc), pero sólo MPLS ofrece las siguientes ventajas:
- Implementa balance de carga y elección de rutas sin necesidad de cambiar las métricas del protocolo de enrutamiento (IGP).
- Permite lidiar fácilmente con congestiones inesperadas en los enlaces.
- Re-enrutamiento casi inmediato y automático de paquetes ante caídas de enlaces o nodos.
Características de MPLS-TE
• Los LSP se forman sobre túneles formados dinámicamente o manualmente.
• El camino escogido dinámicamente no necesariamente será el más corto, sino el que disponga de los recursos solicitados (por ejemplo ancho de banda).
• Para formar un túnel existen dos protocolos disponibles y en desarrollo: RSVP-TE (Cisco, Juniper) y CR-LDP (Nortel).
• Se debe utilizar OSPF o IS-IS como IGP para el soporte de MPLS-TE.
El LSP se forma dinámicamente con el IGP, adicionalmente con MPLS-TE se definen LSPs alternos dinámicamente según parámetros predefinidos o estáticamente.
PWE3 (Pseudo Wire Emulation Edge to Edge)
• Propuesta surgida en el año 2000 para transportar cualquier protocolo de capa 2 sobre MPLS (Martini/Kompella IETF Drafts)
• Originó el actual desarrollo de EoMPLS/VPLS, FRoMPLS, ATMoMPLS, PPPoMPLS, HDLCoMPLS, etc.
• Consiste en utilizar un backbone MPLS como transporte de cualquier protocolo de acceso de capa 2, simulando accesos dedicados (“pseudo-wires”) punto a punto y multipunto.
VPLS
Permite implementar servicios LAN-to-LAN entre sedes de clientes, sobre el backbone MPLS existente.
Toda la configuración radica en los equipos de borde (PE).
La mayoría de fabricantes ya soporta VPLS, queda por resolver ciertos problemas de interoperabilidad entre ellos, pues existe más de una propuesta de implementación (draft-kompella/draft-lasserre-vkompella)
Desde el punto de vista del cliente, la red del proveedor es sólo un Switch LAN uniendo las sedes.
Es posible lograr esquemas similares a los que se logran con MPLS-VPN (capa 3).
MPLS VPN (capa 3) y VPLS (capa 2) pueden coexistir un mismo backbone MPLS, permitiendo la interconexión de las sedes que usan uno u otro esquema.
GMPLS: Generalized Multiprotocol Label Switching
• Propuesta surgida en el año 2001 para extender los beneficios de control, provisionamiento y señalización de MPLS hacia las capas inferiores (TDM, SDH, etc)
• GMPLS no sólo conmuta paquetes o celdas, sino timeslots, longitudes de onda y puertos ópticos, por lo que no sólo se utiliza en routers, sino también en equipos como switches TDM, DWDM y de fibra óptica.
• La tendencia es a extender los protocolos de control de MPLS para tener un provisionamiento de recursos unificado que abarque desde la capa física hasta la calidad de servicio en IP sobre un mismo plano de control.
Primer ejercicio de GMPLS, efectuado en el 2002 por Cisco, Agilent Juniper, Sycamore, Netplane y DCL; organizado por el MPLS Forum.
Espero que este resumen les halla servido, personalmente me fue muy útil para mas que nada entender los conceptos básicos y nomenclatura. Ahora me encuentro haciendo pruebas de MPLS con Mikrotik, estoy usando los ejemplos de la Wiki y cuando los comprenda bien iré subiendo al blog las configuraciones y a la vez ir aumentando la complejidad de las mismas.
Les recomiendo tres libros sobres MPLS, VPN y Ethernet Metro
- http://www.ciscopress.com/bookstore/product.asp?isbn=1587051974
- http://www.ciscopress.com/bookstore/product.asp?isbn=1587050811
- http://www.ciscopress.com/bookstore/product.asp?isbn=158705096X
Saludos
Hasta la próxima
Lolo
