MPLS TE - Multiprotocol Label Switching Traffic Engineering

Vou falar um pouquinho sobre MPLS, e copiar as materias que tenho feito no site www.imasters.com.br

MPLS TE - Multiprotocol Label Switching Traffic Engineering
Tenho trabalhado em um projeto de MPLS TE e surgiram muitas dúvidas das pessoas envolvidas no projeto, então resolvi criar este artigo, mas antes de falar de MPLS TE vou explicar rapidamente o que é MPLS.

MPLS

No contexto das redes de computadores e telecomunicações, o Multi Protocol Label Switching (MPLS) é um mecanismo de trasporte de dados pertencente à família das redes de comutação de pacotes. O MPLS opera numa camada OSI intermédia às definições tradicionais do Layer 2 (Ligação de Dados) e Layer 3 (Rede), pelo que se tornou recorrente ser referido como um protocolo de "Layer 2,5". Foi concebido para permitir um serviço unificado de transporte de dados para aplicações baseadas quer em comutação de pacotes quer em circuitos. Pode ser usado para transportar vários tipos de tráfego, como pacotes IP, ATM, SONET ou mesmo frames Ethernet.thernet frames.

O MPLS permite que os operadores de uma determinada rede tenham alto desempenho no desvio de tráfego de dados em situações críticas, tais como de falhas e gargalos (ou congestionamentos). O MPLS permite assegurar que a transmissão de determinados pacotes tenham perdas ou atrasos imperceptíveis em função da capacidade de uma gestão de tráfego mais eficaz, possibilitando assim maior qualidade dos serviços e conseqüentemente maior confiabilidade. É normalmente utilizado em empresas de telecomunicações responsáveis por backbones que se utilizam de BGP4, QoS e SLA para aumentar sua credibilidade quanto à disponibilidade de seus serviços.

Características

MPLS, ou MultiProtocol Label Switching, é uma tecnologia de encaminhamento de pacotes baseada em rótulos (labels) que funciona, basicamente, com a adição de um rótulo nos pacotes de tráfego (O MPLS é indiferente ao tipo de dados transportado, pelo que pode ser tráfego IP ou outro qualquer) à entrada do backbone (chamados de roteadores de borda) e, a partir daí, todo o encaminhamento pelo backbone passa a ser feito com base neste rótulo. Comparativamente ao encaminhamento IP, o MPLS torna-se mais eficiente uma vez que dispensa a consulta das tabelas de routing.
Este protocolo permite a criação de Redes Virtuais Privadas garantindo um isolamento completo do tráfego com a criação de tabelas de "labels" (usadas para roteamento) exclusivas de cada VPN.
Além disso é possível realizar QoS (Quality of Service) com a priorização de aplicações críticas, dando um tratamento diferenciado para o tráfego entre os diferentes pontos da VPN. QoS cria as condições necessárias para o melhor uso dos recursos da rede, permitindo também o tráfego de voz e vídeo.

Vantagens

Melhor desempenho no encaminhamento de pacotes;
Criação de caminhos (Label Switching Paths) entre os roteadores;
Possibilidade de associar requisitos de QoS, baseados nos rótulos carregados pelos pacotes.

MPLS TE - Traffic Engineering

O MPLS TE - acrônimo de Multiprotocol Label Switching Traffic Engineering - é uma tecnologia que implementa engenharia de tráfego em redes IPs ao permitir o estabelecimento de caminhos alternativos nestas redes - diferentes dos caminhos definidos pelo protocolo IGP - baseado em critérios de recursos disponíveis, métricas sensíveis ao atraso ou, por exemplo, segundo características físicas do enlace. Para exemplificar o funcionamento da engenharia de tráfego considere a topologia mostrada na Figura abaixo. Suponha que as conexões entre os roteadores tenham a mesma métrica IGP, portanto, o tráfego originado no roteador R1 em direção ao roteador R6 utilizará o caminho R1-R2-R4-R6 definido pelo IGP mesmo que este esteja congestionado, enquanto o caminho alternativo R1-R3-R5-R5-R6 pode estar subtilizado. Para aproveitar o caminho alternativo T2, poderiam ser criados dois túneis (T1 e T2) TE entre os roteadores R1 e R6 para que houvesse balanceamento de carga entre os mesmos. Assim o tráfego será encaminhado para caminhos diferentes ou alternativos aos caminhos definidos pelo IGP.

A ativação destes caminhos ocorre pela configuração de Túneis TE unidirecionais, sendo que a origem do túnel é denominada de Headend e o destino é denominado de Tailend .

O encaminhamento do tráfego nos roteadores será baseado na comutação de labels que, por sua vez, foram mapeados utilizando o protocolo ReSerVation Protocol (RSVP). Este protocolo foi originalmente concebido para ser utilizado como um mecanismo de sinalização para a arquitetura de QoS, denominada de Serviços Integrados (IntServ), na qual a aplicação do cliente sinaliza na rede a reserva de banda necessária para a mesma.

O desenvolvimento deste protocolo permitiu que ele fosse utilizado como um mecanismo de divulgação de labels para a aplicação de MPLS TE. Antes do estabelecimento do túnel, o roteador Headend precisa determinar o caminho que será utilizado para o estabelecimento do túnel. Este processo é similar ao Shortest Path First (SPF) do OSPF e é denominado de Constrained SPF (CSPF). Esse processo determina o caminho do túnel baseando-se na informação de banda disponível e reservável em cada enlace do backbone, métrica do TE e na característica de cada enlace denominada de Afinidade ou Affinity.

Estas informações são divulgadas pelo protocolo OSPF ou ISIS que, por sua vez, foram adaptados para divulgar estas informações. No OSPF estas informações são divulgadas utilizando o LSA tipo 10, enquanto que, no ISIS estas informações são divulgadas utilizando o TLV tipo 22.
De posse dessas informações, o roteador Headend executa o CSPF e determina o caminho do túnel MPLS TE de acordo com os requisitos especificados no túnel. O caminho utilizado pelo túnel pode ser definido automaticamente através do CSPF ou pode ser definido um caminho explícito indicando-se os nós que serão incluídos ou excluídos entre o Headend e o Tailend. Uma vez determinado o caminho, o túnel é estabelecido através da sinalização RSVP através das mensagens Path e Resv.O roteador Headend (Figura abaixo) envia uma mensagem Path ao longo do caminho determinado pelo CSPF em direção ao roteador Tailend. Quando um roteador recebe uma mensagem Path, ele verifica se há banda suficiente para estabelecer o túnel. Este processo é denominado de Controle de Admissão.

Quando a mensagem Path chega ao roteador Tailend, ele gera uma mensagem Resv em direção ao Headend com o intuito de indicar que a reserva de banda foi estabelecida e divulgar os labels a serem utilizados pelos roteadores Upstream. Quando a mensagem Resv chega ao roteador Headend, o túnel é ativado e está pronto para encaminhar o tráfego. A reserva de banda estabelecida pelo túnel TE atua no plano de controle e, conseqüentemente, não há garantia de banda no plano de encaminhamento. Isto significa que a reserva é utilizada como sinalização e controle de admissão para o tráfego que será encaminhado pelo túnel.

Na próxima matéria serão mostradas as configurações necessárias e recomendações para a ativação MPLS TE na RMS. Esta ativação envolve a configuração dos enlaces e do OSPF de forma a estarem prontos para a ativação e definição dos túneis MPLS TE.