5 Redes Internet

7/31/2019 5 Redes Internet

1/52

Redes IP /Internet

Redes IP /Internet

Ing. Eduardo AP IWAN [email protected]


2/52

Red IP de un ISP(Internet Service Provider)

Gateway/CPE

Circuit Core

ContentNetwork

Backbone/Core

Aggregation

DSL

ISDN/Dial

V

ATM Core

IP Core

ISP

CorporateNetwork

Dedicated/Frame Relay/ATM

CableSvc

PolicyMngmt


3/52

Vision Red Convergente


4/52

Convergencia Tecnolgica


5/52

Redes convergentes para Nuevosservicios y Aplicaciones

Triple Play

(convergencia de par de cobre, coaxil, wireless)

IP/MPLS(Interworking, Nuevos Servicios, Interoperabilidad, Evolucin)

Beneficios de la convergencia IP/MPLS:- Habilitacin de nuevos servicios.- Preservar las inversiones de las redes actuales (ATM. FR, TDM)- Reducir costos operativos

ATMInterworking

Nuevos ServiciosMantenimiento

FRInterworking

Nuevos ServiciosMantenimiento

EthernetSONET

TDMPPP


6/52

ServiciosDiferenciadosy

ServiciosDiferenciadosy

MPLSMPLS


7/52

Problemas para diferenciar Servicios

RSVP produjo una euforia inicial (1996-1997) queluego di paso a la decepcin.

debidos a la necesidad de mantener informacin deestado en cada router de cada flujo . Esto haceinviable usar RSVP en grandes redes, por ejemplo enel core de Internet.


8/52

Problema de escalabilidad de RSVPEstos routers han de mantener

informacin sobre muchos flujos y porlo tanto mucha informacin de estado

Core deInternet


9/52

Modelo DiffServ

(Differentiated Services) Intenta evitar los problemas de escalabilidad que

plantea IntServ/RSVP.

Se basa en el marcado de paquetes nicamente.No hay reserva de recursos por flujo, no hay

protocolo de sealizacin, no hay informacin de estado en los routers .

Las garantas de calidad de servicio no son tan severas como en IntServ pero en muchos casosse consideran suficientes.


10/52

DiffServ

En vez de distinguir flujos individuales clasifica los paquetes encategoras (segn el tipo de servicio solicitado).

A cada categora le corresponde un SLA (Service LevelAgreement).

La SLA se negocia o pacta previamente y suele tener carcteresttico, segn el contrato firmado con el ISP. Los usuarios

categora que deseen. Los routers tratan cada paquete segn su categora (que viene

marcada en la cabecera del paquete). El Policy Control /Admission Control slo se efectua en los routers de entrada a

la red del proveedor y en los que atraviesan fronteras entreproveedores diferentes (normalmente en las fronteras entresistemas autnomos).


11/52

Tipos de Servicio en DiffServ(segn valor de los CodePoint) Servicio Caractersticas Equivalencia

en ATM

ExpeditedForwarding oPremium

Es el que da ms garantas. Equivale auna lnea dedicadaGarantiza Caudal, tasa de prdidas,retardo y jitter

CBRVBR-rt

Valor 101110 en DSCP

AssuredForwarding

Asegura un trato preferente, pero sinfijar garantas (no hay SLA)Se definen cuatro clases y en cada unatres niveles de descarte de paquetes

VBR-nrt

Best Effortcon prioridad

Sin garantas, pero obtendr tratopreferente frente a best effort sinprioridad

ABR

Best Effort

sin prioridad

Ninguna garanta UBR


12/52


13/52

Encolamiento de paquetesen los routers

Cola Expedited

Cola Assured 4

Cola Assured 3

PQ

Cola Assured 2

Cola Assured 1

Cola Best Effort

WFQ

Lnea de salida

PQ: priority queue, CB-WFQ: class based weigthed fair queueing


14/52

DiffServ y Bandwidth Brokers La informacin necesaria para aplicar el Policy

Control y Administrative Control es mantenida para toda la red por un elemento denominado elBandwidth Broker (BB).

El BB es el encargado de realizar todos los controles

disponibles.

El BB puede intercambiar informacin con otros BB de

otras redes.

Los ISPs pueden acordar polticas de intercambiomutuo.


15/52

Arquitectura DiffServ: diferentes ISP

Bandwidth Brokers(control de admisin,

Gestion de recursos de red, configurarrouters perifricos y fronteras)

BB BB

Origen Destino

Router de borde(controla, marca)

Router de fronterentrante(classifica, controla,marca)

Router de fronterasalida

(dosifica)

Routerscore

Routerscore

Control = traffic policingDosificacin = traffic shaping

ISP 1 ISP 2


16/52

RFCs Modelo Diffserv RFC 2430 (10/1998): A Provider Architecture for DiffServ and Traffic

Eng.

RFC 2474 (12/1998): Definition of the DS field in the IPv4 andIPv6 Headers RFC 2475 (12/1998): An Architecture for Differentiated Service RFC 2597 (6/1999): Servicio Expedited Forwarding

: erv c o ssure orwar ng RFC 2638 (7/1999): A Two-bit DiffServ Architecture for the Internet RFC 2963 (10/2000): A Rate Adaptive Shaper for Differentiated

Services RFC 2983 (10/2000) Differentiated Services and Tunnels

RFC 3086 (4/2001): Def. of DiffServ Per Domain Behaviors & Rulesfor Spec. RFC 3270 (5/2002): MPLS Support of DiffServ RFC 3287 (7/2002): Remote Monitoring MIB Extensions for DiffServ RFC 3289 (5/2002): Management Information Base for the DiffServ

Architect.


17/52

Problema de los routers IPcon Policy Routing

Es difcil enrutar eficientemente los datagramas cuando hay que

respetar reglas externas, ajenas a la direccin de destino, esdecir hay que hacer policy routing.

policy routing.

Esto es especialmente crtico en los enlaces troncales de lasgrandes redes.

ATM puede resolver el problema gracias a la posibilidad de fijarla ruta de los datagramas mediante el establecimiento del VC(Virtual Circuit)


18/52

Backbonedel ISP

Usuario ATarifa premium

Usuario BTarifa normal

Usuario C

Problema: Enlaces de alta capacidadEl ISP no puede controlar enX que solo vaya por la rutade alta capacidad el trficodirigido a C desde A y no el

de BA

B

X C

Y

ZV W

Problema de los routers IPcon Policy Routing



Usuario C

Solucin ATM:

Enlaces de baja capacidad

A

B

X CBackbonedel ISP

Al crear diferentesPVCs el ISP puede

separar fcilmente eltrfico de A del de B

Este es un ejemplo de loque se denomina

Ingeniera de Trfico

PVC A-C

PVC B-C

Z

Y

V W


19/52

ATM vs IPVentajas de ATM Rpida conmutacin

(consulta en tabla deVPI o VPI/VCI)

Inconvenientes de ATM SAR (segmentacin y

reensamblado). Solo seda en el origen ydestino.

os a e ar aruta segn el origen(ingeniera de trfico) Overhead ( 13%)

debido al Cell tax(cabecera),encapsulado AAL5, etc.


20/52

MPLS MPLS (Multiprotocol Label Switching) intenta conseguir las

ventajas de ATM, pero sin sus inconveni entes

Asigna a los datagramas de cada flujo una etiqueta nica quepermite una conmutacin rpida en los routers intermedios(solo se mira la etiqueta, no la direccin de destino)

as pr nc pa es ap cac ones e son: Funciones de ingeniera de trfico (a los flujos de cada

usuario se les asocia una etiqueta diferente) Policy Routing Servicios de VPN

Servicios que requieren QoS


21/52

Orgenes de MPLS

Para poder crear los circuitos virtuales como en ATM, se pensen la utilizacin de etiquetas adicionales a los paquetes. Estasetiquetas definen el circuito virtual por toda la red.

Estos circuitos virtuales estn asociados con una QoSdeterminada, segn el SLA.

Inicialmente se plantearon dos mtodos diferentes deetiquetamiento, o en capa 3 o en capa 2.

La opcin de capa 2 es ms interesante, porque es

independiente de la capa de red o capa 3 y adems permiteuna conmutacin ms rpida, dado que la cabecera de capa 2est antes de capa 3.


22/52

Definicin de MPLS

MPLS se basa en el etiquetado de los paquetes en base acriterios de prioridad y/o calidad (QoS).

La idea de MPLS es realizar la conmutacin de los paquetes odatagramas en funcin de las etiquetas aadidas en capa 2 yetiquetar dichos paquetes segn la clasificacin establecida porla QoS en la SLA.

Por tanto MPLS es una tecnologa que permite ofrecer QoS,independientemente de la red sobre la que se implemente.

El etiquetado en capa 2 permite ofrecer servicio multiprotocolo yser portable sobre multiples tecnologas de capa de enlace: ATM,Frame Relay, lneas dedicadas, LANs, ...


23/52

Terminologa MPLSFEC (Forwarding Equivalence Class): conjunto de paquetes que entran en la red MPLSpor la misma interfaz, que reciben la misma etiqueta y por tanto circulan por un mismotrayecto. Normalmente se trata de datagramas que pertenecen a un mismo flujo. Una FECpuede agrupar varios flujos, pero un mismo flujo no puede pertenecer a ms de una FEC almismo tiempo.

LSP (Label Switched Path): camino que siguen por la red MPLS los paquetes quepertenecen a la misma FEC. Es equivalente a un circuito virtual en ATM o Frame Relay.

LSR (Label Switching Router) : router que puede enrutar paquetes en funcin del valor dela etiqueta MPLS

LDP (Label Distribution Protocol):e s el protocolo que utilizan los LSR para asignar las

LIB (Label Information Base):La tabla de etiquetas que manejan los LSR. Relaciona el par(interfaz de entrada - etiqueta de entrada) con (interfaz de salida - etiqueta de salida)

Los LSR pueden ser a su vez de varios tipos:

LSR Interior:el que enruta paquetes dentro de la red MPLS. Su misin es nicamentecambiar las etiquetas para cada FEC segn le indica su LIB

LSR Frontera de ingreso: los que se encuentran en la entrada del flujo a la red MPLS(al principio del LSP). Se encargan de clasificar los paquetes en FECs y poner lasetiquetas correspondientes.

LSR Frontera de egreso: Los que se encuentran a la salida del flujo de la red MPLS(al final del LSP). Se encargan de eliminar del paquete la etiqueta MPLS, dejndolo talcomo estaba al principio


24/52

Backbone MPLS

MPLS introduce una serie de mejoras respecto a IP:

La tecnologa IP ofrece un servicio no orientado a conexin mediante el transporte dedatagramas:- No mantiene un "estado" de la comunicacin entre dos nodos.- No ofrece circuitos virtuales.

MPLS es una nueva tecnologa de conmutacin creada para proporcionar circuitos virtuales enlas redes IP

- Redes privadas virtuales.- Ingeniera de trfico.- Mecanismos de proteccin frente a fallos.

En MPLS el camino que se sigue est prefijado desde el origen (se conocen todos lossaltos de antemano): se pueden utilizar etiquetas para identificar cada comunicacin y encada salto se puede cambiar de etiqueta (mismo principio de funcionamiento que VPI/VCIen ATM, o que DLCI en Frame Relay).

Paquetes destinados a diferentes IPs pueden usar el mismo camino LSP (pertenecer almismo FEC).Las etiquetas con el mismo destino y tratamiento se agrupan en una misma etiqueta: losnodos mantienen mucha menos informacin de estado que por ej. en ATM. Las etiquetas sepueden apilar, de modo que se puede encaminar de manera jerrquica.


25/52

Routers de concentracin : integracin de MPLS en los routers, para establecer en losbordes de la red QoS. MPLS permite mapeo de VLAN. Emulacin de circuitos sobre IP.Funcionalidades de billing.Routers de backbone : inclusin de MPLS. Adopcin de interfaces STM-64.Router de cliente o CE . MPLS es transparente a estos equipos. Los CE intercambian rutascon la red en RIP (tambin pueden tener rutas estticas) de manera transparente a MPLS.

Provider Edge (PE) router ubicados enel borde de la red MPLS. Son los routersque tienen conocimiento de la VPN.Tienen conexin directa con los CE eimplementan una tabla de enrutamientovirtual (VRF). Cuando el CE enva un

Backbone MPLS

paque e a , e consu a a

para saber el PE al que enviar alpaquete, y a continuacin encapsula elpaquete dentro de un LSP hacia este PE.

P (Provider) router, que forman elncleo de la red MPLS. Slo conocen losLSP..Para mantener el nivel de seguridadnecesario en una red privada virtual elISP establece tneles L2TP entre el NASy el PE.

Con la introduccin de MPLS en la red de datos del ISP, los Routers Concentradores de acceso actuarn como PE y los Routers de Backbone harn de P :


26/52

Ejemplo de arquitectura MPLS


- 5 - 3

5 4 4 - 7 -

Las etiquetas solotienen significado

local y puedencambiar a lo largo deltrayecto (como los

VPI/VCI de ATM)


Usuario C

3 2 2 7

Los routers X y Z seencargan de etiquetar los

flujos segn origen-destino

54

32

7

A

B

XCY Z

V WC deber distinguir de

algun modo los paquetesque enva hacia A o B(puede usar

subinterfaces diferentes)


27/52

Terminologa MPLS

- 5 - 3

5 4

4 - 7 -

5 4Y

LSPs

LIB

FECs Router IP ordinario(no MPLS enabled)

3 2 2 7

3

27

BX

CZ

V W

LSR Frontera de ingreso LSR Frontera de egreso

LSRs Interiores (V, W, Y)

LIB LIB

Routers IPordinarios (no

MPLS enabled)

LSRs X, Y, Z, V, W son MPLS enabled.


28/52

Etiquetas MPLS y niveles Las etiquetas solo tienen significado local

Son relevantes solo para el enlace entre dos LSRs Definen el camino a travs de la red MPLS

MPLS puede soportar dominios o niveles , con lo cual permitedefinir ms de un circuito virtual para un mismo paquete. Paraello, MPLS utiliza una pila de etiquetas encapsulada en lacabecera de los a uetes

Las decisiones de routing se basan en la cima, ltima etiqueta dela pila.

Los paquetes se guan mediante esas etiquetas.

Las etiquetas por tanto permiten : establecer un VC o LSP(Virtual Circuit o Label Switched Path ), conmutar rpidamente enfuncin de la etiqueta sin ningn clculo adicional.


29/52

Conmutacin MPLS Conmutacin de etiquetas en un LSR a la llegada de un paquete:

Examina la etiqueta del paquete entrante y la interfaz por dondellega

Consulta la tabla de etiquetas Determina la nueva etiqueta y la interfaz de salida para el paquete

LIB


30/52

MPLS y pila de etiquetas

Jerarqua MPLS MPLS funciona sobre multiples tecnologas de nivel de enlace.

La etiqueta MPLS se coloca delante del paquete de red y detrs

de la cabecera de nivel de enlace.

Las etiquetas pueden anidarse, formando una pila confuncionamiento LIFO (Last In, First Out). Esto permite ir

. .

Cada nivel de la pila de etiquetas define un nivel de LSP Tneles MPLS.

As dentro de una red MPLS se establece una jerarqua de

LSPs. En ATM y Frame Relay la etiqueta MPLS ocupa el lugar del

campo VPI/VCI o en el DLCI, para aprovechar el mecanismo deconmutacin inherente


31/52


32/52

Etiqueta Exp S TTLBits 20 3 1 8

Formato de la etiqueta MPLS: 32 bits

Etiqueta: La etiqueta propiamente dicha que identifica una FEC (con

Exp:

S:

TTL:

s gn ca o oca

Bits para uso experimental; una propuesta es transmitir en ellosinformacin de DiffServ

Vale 1 para la primera entrada en la pila (la ms antigua), ceropara el resto. Esta es la primera etiqueta introducida.

Contador del nmero de saltos. Este campo reemplaza al TTL dela cabecera IP durante el viaje del datagrama por la red MPLS.


33/52

Situacin de la etiqueta MPLS

CabeceraPPP

Pila de etiquetasMPLS

Cabecera IP Datos Cola PPP

CabeceraMAC

CabeceraLLC

Pila de etiquetasMPLS

Cabecera IP Datos Cola MAC

Cam o VPI/VCI

PPP(Lneas

dedicadas)

LANs (802.2)

Etiqueta MPLSSuperior

Resto deetiquetas MPLS

Cabecera IP Datos

Etiqueta MPLSSuperior

Resto deetiquetas MPLS

Cabecera IP Datos ColaFrame Relay

Cabecera Frame Relay

Campo DLCI

Cabecera ATM

ATM

Frame Relay


34/52

LSP (Label Switched Path)

LSP (Label Switched Path) son las rutas que seestablecen dentro de una red MPLS.

Se forman desde el destino hacia el origen1. El origen (LSR entrada o interno) inicia cadena

de mensa es de eticin de eti uetas ara

crear un LSP2. El destino (LSR interno o LSR salida)responde con mensajes de asociacin deetiquetas creando el LSP

3. Se va formando el LSP hasta el origen


35/52


36/52

Routing MPLS

Los paquetes se envan en funcin de las etiquetas. No se examina la cabecera de red completa El direccionamiento es ms rpido

denominadas FEC (Forwarding Equivalence Class)

Los LSPs definen las asociaciones FEC-etiqueta.


37/52

Clasificacin del trfico en FECspor flujos

Se puede efectuar en base a diferentes criterios,como los flujos: Direccin IP de origen o destino (direccin de

host o de red)

transporte) Campo protocolo de IP (TCP; UDP; ICMP, etc.) Valor del campo DSCP de DiffServ

Etiqueta de flujo en IPv6


38/52

Introduccin a LDP

LDP es el protocolo de distribucin de etiquetas queutiliza MPLS

Establece los LSP en un dominio MPLS

Tipos: Extensin de protocolos ya existentes (MPLS-

RSVP,MPLS-BGP,...)

Protocolos nuevos (MPLS-LDP, MPLS-CR- LDP,...)


39/52

Introduccin a LDP

Tipos de mensaje LDP: Descubrimiento: Anuncian y mantienen la

presencia de un LSR en una red MPLS Sesin: Establecen, mantienen y terminan

sesiones entre dos LSRs

Anuncio: Crear, cambiar y eliminar asociacionesFEC-etiqueta entre dos LSRs Notificacin: Informacin de eventos

significativos y errores

Apilamiento de etiquetas en MPLS


40/52

Apilamiento de etiquetas en MPLSTneles MPLS, jerarqua de LSP

Red MPLSISP A

4 (16)

LSR de Egreso2 nivel

LSR de Ingreso2 nivel

V

U 2 (15)

7 (14) Etiqueta (TTL) de 2 nivel

Etiqueta (TTL) de 1er nivel

IP (17)

IP (17) Paquete IP (TTL)

ISP B

Red MPLSISP C

8 (12)

2 (13)2 (15)

7 (14)

LSR de Ingreso1er nivel LSR Interior

1er nivelLSR Interior1er nivel LSR de Egreso

1er nivel

W

X

Y

Z

Los routers U y Z han constituido unLSP con dos LSR interiores, V e Y

Los routers V e Y estn conectados por un LSP que ha creado elISP B. V e Y no ven las etiquetas rojas que manejan W y X

Para el ISP B parece como si V e Y fueran routers IPordinarios (no MPLS enabled)

En cierto modo es como si entre V e Y se hubiera hecho un tnel que atravesara W y XIP (11)


41/52

Tratamiento del campo TTL Al entrar un paquete en la red MPLS el router de ingreso

inicializa el TTL de la etiqueta al mismo valor que tiene en esemomento el header IP

Durante el viaje del paquete por la red MPLS el campo TTL dela etiqueta disminuye en uno por cada salto. El del header IP nose modifica.

a sa a e router e egreso co oca en e ea er e va ordel TLL que tena la etiqueta, menos uno

Si en algn momento el TTL vale 0 el paquete es descartado

Si hay etiquetas apiladas solo cambia el TTL de la etiquetasituada ms arriba. Cuando se aade una etiqueta hereda elvalor de la anterior en la pila, cuando se quita pasa su valor(menos uno) a la que tena debajo.


42/52

F i i d MPLS


43/52

Funcionamiento de MPLS:

LSP de salto a salto La asociacin de un FEC con un LSP (clasificacin del trafico)

es el calculo critico que tiene una red MPLS

Enrutamiento salto a salto: similar al routing IP Enrutamiento explicito: se basa en el LDP, es el que

suele utilizar MPLS, visto anteriormente

El objetivo es hacer cumplir la poltica de QoS establecida parala red MPLS

Con el enrutamiento salto a salto, puede modificarse al trato delos paquetes de una determinada FEC, segn el trato recibidoanteriormente, es decir, si un paquete ha sido retrasado en unLSR, trata en los siguientes darle preferencia de salida. Estatcnica se llama PHP (Per Hop Behaivor).

f


44/52

MPLS separa las dos componentes funcionales de control(routing) y de envo (forwarding).

Cmo funciona?


45/52

Cmo funciona?

Aplicaciones de MPLS


46/52

Aplicaciones de MPLS Redes de alto rendimiento: las decisiones de encaminamiento que

han de tomar los routers MPLS en base a la LIB son mucho mssencillas y rpidas que las que toma un router IP ordinario (la LIB esmucho ms pequea que una tabla de rutas normal). La anidacin deetiquetas permite agregar flujos con mucha facilidad, por lo que el

mecanismo es escalable. Ingeniera de Trfico: se conoce con este nombre la planificacin de

rutas en una red en base a previsiones y estimaciones a largo plazocon el fin de optimizar los recursos y reducir congestin.

QoS: es posible asignar a un cliente o a un tipo de trfico una FEC ala que se asocie un LSP que discurra por enlaces con bajo nivel decarga.

VPN:la posibilidad de crear y anidar LSPs da gran versatilidad aMPLS y hace muy sencilla la creacin de VPNs.

Soporte multiprotocolo: los LSPs son vlidos para mltiplesprotocolos, ya que el encaminamiento de los paquetes se realiza enbase a la etiqueta MPLS estndar, no a la cabecera de nivel de red.

MPLS vs Routing IP


47/52

MPLS vs Routing IPVentajas de MPLS MPLS utiliza tecnologa ASIC (Application Specific Integrated

Circuits), Bsqueda en tablas de routing rpidas No soportan routing IP dado que tiene altos costes de

convergencia

las interfaces de entrada

Los algoritmos que asignan las FEC pueden ser mejoradosindependientemente de la arquitectura de la red MPLS

MPLS es independiente de la arquitectura de la red y de lade las redes con las que se interconecta

MPLS permite realizar tunneling de manera mas eficiente que IP


48/52

RFCs MPLS RFC 2702 (9/1999): Requirements for Traffic Engineering Over

MPLS RFC 2917 (9/2000): A Core MPLS IP VPN Architecture

RFC 3031 (1/2001): MPLS Architecture RFC 3032 (1/2001): MPLS Label Stack Encoding RFC 3035 (1/2001): MPLS using LDP and ATM VC Switching RFC 3036 1/2001 : LDP Label Distribution Protocol S ecification RFC 3063 (2/2001): MPLS Loop Prevention Mechanism RFC 3270 (5/2002): MPLS Support of DiffServ RFC 3346 (8/2002): Applicability Statement for Traffic Engineering

with MPLS RFC 3353 (8/2002): Overview of IP Multicast in a MPLS

Environment

Routers por longitud de onda


49/52

Routers por longitud de onda Con WDM se puede enrutar el circuito del usuario eligiendo la

por separado en cada lnea (parte del trayecto)

Los routers por longitud de onda (wavelength routers) eligenuna libre para cada lnea y convierten el flujo de datos a lanueva en caso necesario

La seleccin se puede hacer de forma manual (routingesttico) o automtica, mediante un protocolo de routing

El problema es muy similar a la asignacin de etiquetas en eltrayecto por una red MPLS. Por eso se ha desarrollado elprotocolo conocido como GMPLS (Generalized MPLS).

Red con Routers GMPLS


50/52

Red con Routers GMPLS

Alternativas en redes IP


51/52

GE/10GE

IP

Alternativas en redes IP

sobre Fibra pticaPOS Ethernet

SONET/SDH

CWDM/DWDM

Fibra ptica

E l i d l t t d IP


52/52

Evolucin del transporte de IP

Principio de los 90s 1996 - 1997 - 1999 - 2002 -

PPP/HDLC

IP

IP IP IP

IP

POS 10GBEth

Fibra Fibra Fibra Fibra Fibra

SDH SDH

ATM

SDH

PPP/POS PPP/POS

DWDM C/DWDM

GMPLS

155 Mb/s

ATM POS DWDM 10GB Eth.GMPLSCWDM

622 Mb/s 2,5 Gb/s 10 Gb/s

PDH

5 Redes Internet

Documents

Transcript of 5 Redes Internet