Engenharia de Tr

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Engenharia de Tráfego, Proteção e GMPLS

• Edgard Jamhour

2
Engenharia de Tráfego no Roteamento Tradicional

• Todos os pacotes seguem rota única até o destino
  (menor custo)
• Quando existe múltiplas rotas com custos iguais
  (ECMP Equal Cost Multipath)
• Uma é escolhida arbitrariamente (a primeira
  descoberta)
• Distribuição de carga (proprietária) por pacote
  ou fluxo
• Roteadores conhecem congestionamento apenas em
  seus próprios enlaces
• Custos de enlaces fixos, função da velocidade dos
  enlaces. O congestionamento não afeta o custo dos
  enlaces.

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Extensões de Engenharia de Tráfego

• Extensões foram feitas aos protocolos IGP, como o
  OSPF e o IS-IS, para divulgar informações
  adicionais sobre os enlaces, a fim de suportar a
  engenharia de tráfego e os requisitos do MPLS e
  GMPLS.
• As informações do estado de enlace são divulgadas
  pelos roteadores através de mensagens denominadas
  LSA (Link State Advertisement) ou LSP (Link State
  PDU).

4
Estado de Enlace no OSPF
hello
hello
Link State Database
Link State Database
A
B
LSA
LSA
novo LSA
5
LSA Opacos no OSPF

• LSA (Link State Advertisements) opacos permitem
  que roteadores compartilhem informações privadas
  ou proprietárias pela rede, de maneira
  inter-operável.
• Roteadores que não entendem LSA opacos,
  simplesmente re-encaminham as mensagens para
  outros roteadores sem processar seu conteúdo.

Inundar LSA opaco para toda a área OSPF
TE
TE
N
TE
6
Mensagens Link State Update
Byte 2
Byte 3
Byte 4
Byte 1
Contador de Anúncios (número de LSAs)
Idade do Estado de Enlace (LS)
Opções
Tipo de LS 1
Identificador de estado do enlace
Roteador Anunciado
Número de Sequência de Estado do Enlace
Checksum do Estado de Enlace (LS)
Tamanho
Tipo
Tamanho
Valor
.... Objetos TLV .....
Tipo
Tamanho
Valor
7
LSA Opacos no OSPF
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Parâmetros de Engenharia de Tráfego do Enlace

• A banda reservável pode ser diferente da banda
  máxima. Por exemplo, em um sistema WDM, a
  capacidade individual de reserva pode ser de
  2.5Gbit/s, mas a capacidade do enlace pode
  multiplexar até 80 freqüências diferentes.

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Sinalização do Túnel RSVP-TE

• Informações desejadas do túnel
• Prioridade
• Banda desejada
• Afinidade e Máscara
• O túnel pode usar enlaces quando a afinidade do
  enlace máscara túnel afinidade túnel
• Todos os enlaces ao longo do caminho de um LSP
  precisam satisfazer aos requisitos sinalizados
• Caso algum enlace não satisfaça ao requisito, a
  criação do LSP será rejeitada.

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Exemplo

• Como LSPs mais prioritários podem usar a banda
  alocada a LSPs menos prioritários, a soma total
  de recursos de todas as prioridades pode exceder
  a capacidade total do enlace.

A0x0001 P710Mbit/s P11Mbit/s
A0x0001 P710Mbit/s P13Mbit/s
b
Banda 1Mbit/s P1 Afinidade 0x0/0x0
A0x0003 P710Mbit/s P13Mbit/s
a
d
Banda 5Mbit/s P7 Afinidade 0x2/0xff
c
A0x0002 P710Mbit/s P11Mbit/s
A0x0002 P710Mbit/s P11Mbit/s
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Critérios para LSA Updates

• Quando os roteadores aceitam reservas de LSPs, a
  banda de seus enlaces é alterada.
• As alterações nas bandas dos enlaces são
  divulgadas através das mensagens LSA de acordo
  com três estratégias
• Banda alocada atinge limiares pré-definidos
  variação () 15, 30, 45, 60, 75, 80, 85, 90, 95,
  96, 97, 98, 99 e 100.
• Periodicamente a cada 180 s.
• Imediatamente quando há um erro (pedido de
  alocação em um enlaces sem recursos)

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Métodos para Enviar Tráfego aos Túneis LSP
(Exemplo Cisco)

• Rotas Estáticas
• O FEC define o túnel
• Policy-Based Routing (PBR).
• prefixo de origem do pacote, precedência do
  pacote, tamanho do pacote, endereço de destino
  etc.
• Autoroute.
• Cria rotas para todos os roteadores downstream em
  relação ao LER egresso
• Forwarding Adjacency.
• Divulga dois túneis MPLS como um enlace através
  do OSPF
• Pseudowire Class.
• Insere apenas tráfego não IP, de forma seletiva,
  no túnel
• Class-Based Tunnel Selection.
• Redireciona o tráfego usando marcações de QoS

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Balanceamento de Carga em LSPs

• Caso dois ou mais LSPs permitam chegar a uma
  mesma de destino, técnicas de balanceamento de
  carga podem ser utilizadas.
• As técnicas fazem o balanceamento de forma
  proporcional a capacidade de cada túnel.
• Por pacote ou por fluxo.
• Balanceamento por pacote não é recomendado para
  tráfego em tempo real.

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Técnicas de Proteção

• A sinalização MPLS inclui opções sobre o nível de
  proteção oferecido pelos enlaces ao longo do
  caminho.
• As seguintes proteções são consideradas
• Path Protection um túnel de backup é sinalizado
  entre o roteador de ingresso e egresso utilizando
  caminhos disjuntos
• Link Protection um túnel de backup é definido
  entre cada roteador do caminho e seu próximo
  salto (NHOP).
• Node Protection um túnel de backup é definido
  entre cada roteador do caminho e o roteador
  seguinte ao próximo salto (NNHOP).

15
Exemplos de Proteção
Tunel 1 Proteção de Link Tunel 2 Proteção de nó
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Hierarquia de LSPs Aninhados

• Princípio Divulgar LSPs já criados como se
  fossem enlaces virtuais para a criação de outros
  LSPs.
• Passos
• Um LSR cria um TE LSP
• O LSR anuncia o TE LSP como um link usando o
  Forwarding Adjacency (FA)
• Outros LSRs usam o FA para o cálculo de seus
  caminhos (o custo do FA é feito propositalmente
  baixo).
• O aninhamento de LSPs originados por outros LSRs
  no LSP é feito usando empilhamento de labels.

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TE Parâmetros de anúncio de um FA

• Link Type "point-to-point".
• Link ID Router ID do tail-end do FA-LSP.
• Interface Local (head-end) e Remota (tail-end)
  endereço do FA-LSP.
• Traffic Engineering Metric 1 por default para
  atrair tráfego de outros LSPs
• Maximum Bandwidth A mesma do LSP para todas as
  prioridades (default)
• Unreserved Bandwidth A mesma do LSP
• Resource Class/Color sem cor por default
• Link Multiplex Capability capacidade de
  multiplexagem do último link do FA-LSP

18
TE Parâmetros de anúncio de um FA
FA-LSP
a
b
c
d
head
tail
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GMPLS Generalized MPLS

• Conjunto de extensões aos protocolos de
  sinalização e roteamento
• CR-LDP e RSVP-TE
• OSPF e IS-IS
• Capacidade de criar LSPs utilizando recursos de
  comutação das camadas de enlace e física
• Plano de controle independente da rede de dados.
• Novo protocolo de gerenciamento de enlaces.
• LMP Link Management Protocol

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Tipos de Comutações

• Camada 2
• ATM
• Camada 3
• MPLS
• Time Division Multiplexing
• SONET e SDH
• Comutação de Lambda
• CWDM e DWDM
• Comutação de Banda de Onda
• Comuta grupo de freqüências adjacentes
• Comutação de Fibra e Porta
• Comuta todos os comprimentos de onda de uma fibra
  para outra

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Definições do GMPLS Granularidade da Comutação

• Packet Switch Capable (PSC)
• Router/ATM Switch/Frame Reply Switch
• Time Division Multiplexing Capable (TDMC)
• SONET/SDH ADM/Digital Crossconnects
• Lambda Switch Capable (LSC)
• All Optical ADM or Optical Crossconnects (OXC)
• Fiber-Switch Capable (FSC)

22
Link Multiplex Capability

• 1 Packet-Switch Capable-1 (PSC-1)
• 2 Packet-Switch Capable-2 (PSC-2)
• 3 Packet-Switch Capable-3 (PSC-3)
• 4 Packet-Switch Capable-4 (PSC-4)
• 51 Layer-2 Switch Capable (L2SC)
• 100 Time-Division-Multiplex Capable (TDM)
• 150 Lambda-Switch Capable
• (LSC) 200 Fiber-Switch Capable (FSC)

23
Hiearquia de LSPs

• LSPs tem diferentes granularidades de divisão de
  banda.
• A menor granularidade é o pacote (PSC).
• A maior granularidade é a comutação de todos os
  lambdas de uma fibra.
• Fibra paralelas pode ser agrupadas em bundles
  para reduzir a quantidade de informações de
  sinalização.

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Exemplo Nested LSP
lsp11.5G
l1
l1
l1
l1
l1
lsp21G
l2
l1
l1
lsp22G
l 2.5Gbit/s
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Sinalização fora de banda

• Canal de controle diferente do canal de dados
• Timeslot ou lambda dedicado para controle
• Enlaces separados
• O enlace não é mais identificado pela interface
  que recebe a mensagem de sinalização.
• Identificadores de Interface
• Endereço IPv4,
• Endereço IPv6,
• Índice de Interface (interfaces do tipo bundle)
• Múltiplas interfaces paralelas entre os mesmos
  LSRs
• IP identifica o bundle e a interface um
  componente.

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Rótulos Genéricos Usados na Sinalização

• Rótulos originais do MPLS
• 23 bits dentro de um inteiro de 32 bits

SONET
Indice
Indice
Indice
Indice
Indice
Banda de Onda
Identificador de Banda de Onda
Rótulo de Início
Rótulo de Fim
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Requisição de LSP

• Codificação
• Pacote, Ethernet, PDH, SDH, Lambda, Fibra,
  FiberChannel
• Comutação
• PSC-1-4, L2SC, TDM, LSC, FSC
• GPID
• Identifica o tráfego de payload que usará o LSP
  (e.g., Ethernet II, Ethernet 802.3, ATM, etc.)

Codificação
Comutação
GPID
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Sugestão de Labels

• Problema O setup time de switches óticos é lento
• Solução Um LSR sugere um label para o LSR
  downstrean e inicia a programação de seu switch
  antes da confirmação.

com sugestão
sem sugestão
29
Setup de LSPs Bi-Direcionais

• O MPLS é limitado a LSPs unidirecionais.
• O GMPLS permite criar dois LSPs unidirecionais
  sinalizados simultaneamente

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Serviços de Proteção

• Capacidade de provisionar conexões fim-a-fim que
  sejam capazes de sobreviver a interrupções de
  rede.
• Dois métodos
• Criar LSPs paralelos (primário e backup)
• Criar um caminho usando enlaces protegidos

g
h
a
b
c
d
e
f
31
GMPLS Objeto de Proteção

• As seguintes informações podem ser inseridas na
  sinalização para criação de um novo LSP
• S 0 (primário), S1 (proteção)
• flags de enlace
• Tráfego Extra pode usar enlaces que protegem
  outros LSPs (esse enlace pode ser preemptado para
  suportar tráfego ativo).
• Desprotegido não usa nenhum tipo de proteção
• Compartilhado enlace de proteção compartilhado
  1n
• Dedicado 11 enlace de proteção dedicado 11
• Dedicado 11 enlace de proteção dedicada 1 para
  mais que 1
• Aprimorado proteção melhor que a rpoteção 11

S
Reservado
Flags de Enlace
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Link Management ProtocolLMP

• Motivação
• Como os switches podem
• Determinar os identificadores e as capacidades
  dos links que os conectam?
• Evitar que o protocolo de roteamento divulgue
  enlaces paralelos ao invés do bundle?
• Determinar a localização precisa de uma falha?

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Definições

• Canal
• Conexão independente entre um par de nós
• Canais de controle sinalização, roteamento, etc.
• Canais de dados dados
• Cada nó deve ter um canal de controle acessível
  por IP
• O canal de controle é descoberto por multicast
  (244.0.0.1)
• Deve haver pelo menos um canal de controle entre
  dois nós

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Link Management ProtocolLMP

• Executado sobre UDP/IP
• Define um conjunto de mensagens
• Config (Ack, Nack)
• Ativa um canal de controle entre dois nós
• BeginVerify (Ack, Nack), EndVerify (Ack)
• Verifica se o nó adjacente pode testar os enlaces
• Test, TestStatus (Success, Failure, Ack)
• Executa o teste dos enlaces e dos canais de dados
• LinkSummary (Ack, Nack)
• Traz informações sobre canais de dados no enlace
• ChannelStatus (Ack, Request, Response)
• Usado para testar falhas e isolar falhas de
  canal.

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Conclusão

• GMPLS provê um novo mecanismo para gerenciar e
  provisionar recursos de rede.
• MPLS pode ser considerado um subset do MPLS, onde
  apenas a comutação por pacote é usada.
• Um único plano de controle pode configurar
  múltiplas camadas de comutação de equipamentos de
  múltiplos vendedores.
• O provisionamento de serviços pode ser mais
  rápido e automático.
• Maior eficiencia no gerenciamento e
  provisionamento de serviços.