Por una parte tenemos la Infraestructura del Operador, formada por el Backbone IP/MPLS (routers P1, P2, PE1 y PE2); donde se configura OSPF como protocolo de routing IGP como base sobre el que se implementa MPLS. Las Sedes de Cliente (redes LAN IP) están representadas por las nubes VPCSs; los routers CEs proporcionan los puntos de interconexión con el Operador para cada una de las Sedes. Las funcionalidades descritas son:
BACKBONE IP/MPLS: El primer apartado está dedicado a implementar un escenario simple de Backbone MPLS dedicado; sobre el que se interconectan las distintas sedes de un mismo cliente. MPLS-VPN: En el apartado MPLS-VPN MPLS-VPN se implementa un escenario de Backbone MPLS compartido por múltiples clientes, cada uno de ellos considerando la Infraestructura del Operador como una red WAN de interconexión entre sus sedes sin visibilidad de las sedes que otro cliente pued a tener en dicha Infraestructura, funcionalidad VRF (Virtual Routing Forwarding). MPLS LDP: Por último se describe como se interc ambian las etiquetas MPLS entre routers con el protocolo de Distribución de Etiquetas o LDP (Label Distribution Protocol).
Forwarding Equivalence Class Una Forwarding Una Forwarding Equivalence Class (FEC) define el grupo o conjunto de paquetes que se envían por el mismo camino a través de una red MPLS y reciben el mismo trato en el encaminamiento, aun cuando sus destinos d estinos finales sean diferentes.
Etiqueta
Una etiqueta es un campo de 20 bits que establece una correspondencia entre el tráfico y una FEC específica. Esta etiqueta es transportada en la cabecera MPLS de un paquete e identifica el camino por el que debe ser enviado. La asignación de dicha cabecera se realiza en función de la dirección de destino, el tipo de servicio, la pertenencia a una red privada VPN y/o siguiendo otros criterios.
Cabecera MPLS Según las especificaciones de la IETF, MPLS debe funcionar sobre cualquier tipo de transporte: PPP, Ethernet, ATM, Frame Relay, etc. Por ello, si elprotocolo de transporte tiene ya un campo específico para etiquetas (VPI/VCI en ATM y DLCI en Frame Relay), se utilizan estos campos nativos para las etiquetas MPLS. En caso contrario (enlaces PPP o Ethernet) se emplea una cabecera genérica MPLS. La cabecera genérica MPLS es un campo de 32 bits que se añade a un paquete, entre las cabeceras de nivel 2 y 3, y que define una serie de características y requisitos para su transmisión en una red MPLS.
Etiqueta: Es el valor actual de la etiqueta MPLS. EXP: Anteriormente llamado CoS (Class of Service). Este campo posibilita la diferenciación de distintos tipos de tráficos con el objetivo de mejorar el rendimiento de un tipo de tráfico respecto a otros.
Stack: También llamado BoS ( Bottom of Stack ). Con este bit se soporta la jerarquización de etiquetas ( Label Stacking ). Un valor positivo indica que existe más de una cabecera MPLS en un mismo paquete. Las cabeceras MPLS se comportan como si estuviera apiladas una sobre otra, de modo que un router MPLS tratará siempre la que esté más arriba en la pila.
TTL: Este campo es copiado directamente de la cabecera IP y proporciona la funcionalidad de tiempo de vida del paquete o TTL (Time To Live) típica de IP, la cual permite mitigar el efecto de posibles bucles en la red decrementando el valor inicial en una unidad por cada salto o nodo por el que pase el paquete.
Protocolos de Señalización MPLS MPLS utiliza los protocolos de distribución de etiquetas para crear y mantener de forma dinámica la asociación de etiquetas que genera un LSP, y la asociación del mismo con un destino particular. Estos protocolos se encargan de señalizar el camino LSP e informar las etiquetas que se utilizarán entre los equipos, desde el Router de ingreso hasta el egreso. Un protocolo de distribución de etiquetas se encarga principalmente de negociar las etiquetas que se utilizarán en cada link para conmutar tráfico según el destino del mismo. Existen dos protocolos principales de distribución de etiquetas utilizados principalmente en entornos MPLS: "Label Distribution Protocol" (LDP) y "Resource Reservation Protocol" (RSVP). RSVP es un protocolo genérico de reservación de recursos, que fue adaptado para utilizarse en ambientes MPLS. LDP es un protocolo que fue específicamente diseñado para ambientes MPLS.
RSVP RSVP es un protocolo que fue rediseñado para poder transportar "objetos opacos". Estos objetos no tienen ningún sentido particular para RSVP y son transportados entre equipos para que algún otro protocolo (Como MPLS) los utilice, lo que permite fácilmente extender las funcionalidades RSVP. Estos objetos logran que se distribuya y mantenga u na base de datos de información, además de la reserva de recursos inherente a protocolo. La reserva y distribución de etiquetas, y la mayoría de las funcionalidades MPLS utilizan objetos opacos. La principal ventaja que otorga la utilización del protocolo RSVP es la posibilidad de implementar ingeniería de tráfico sobre las redes MPLS (Indicar d e qué forma se establecen los caminos LSPs, siguiendo lineamientos diferentes a la métrica IGP), y la posibilidad de implementar redundancia en los LSPs. El protocolo RSVP, en su versión extendida, permite:
Distribuir información de asociación de etiquetas entre los Routers LSR (Label Switching Router). Provisionar caminos LSP que soporten rutas explícitas (Indicando al LSP sobre que nodos debe establecerse, haciendo caso omiso a la métrica IGP). Crear registros del camino (nodos) que ha utilizado el LSP para establecerse.
Reservar recursos en los Routers que comprenden el LSP. Implementar mecanismos de "keepalive" en los LSPs (Indica si el LSP se encuentra activo y utilizable). Implementar esquemas de redundancia (Creación de caminos LSP primarios y secundarios, y técnicas de FastReroute en c aso de fallas).
LDP El protocolo LDP asocia un grupo de prefijos de destino con un LSP en particular. Al set de prefijos de destino se lo conoce como FEC (Forwarding Equivalence Class). Todos los prefijos de destino de la FEC comparten un nodo de egreso en común, y un camino de ruteo. El protocolo LDP establece caminos LSP basándose en las métricas IGP utilizadas en la red, negociando etiquetas salto a salto. De esta forma, cuando un nodo tiene visibilidad de una red, se considera egreso para la misma, e inicia el proceso de señalización de etiquetas. LDP es un protocolo simple, ideal para redes que no requieran ingeniería de tráfico. Esto se debe a que el protocolo por defecto sigue la métrica del IGP para construir los LSP. El protocolo LDP presenta la ventaja de negociar etiquetas y establecer caminos automáticamente entre los Routers LDP para los destinos en la FEC. Este comportamiento hace qu e el protocolo sea fácil de implementar y configurar, pero poco flexible y escalable.
B) Consulte y describa detalladamente la operación de MPLS, incluya la descripción de los comandos de configuración.
Para la analogía que queremos explicar, podemos pensar en estos paquetes como caramelos, donde el envoltorio es la cabecera y el propio caramelo es la carga. Digamos que tienes una fábrica de caramelos que tiene que organizar toda la mercancía por sabores para ser enviados a la tienda. Se ha diseñado una máquina que recoge los caramelos y los envía a diferentes contenedores basándose en su sabor. Para determinar el sabor de cada caramelo, la máquina tiene que analizar varios componentes del envoltorio, como por ejemplo su color, las etiquetas, los componentes, etc. Imaginemos que tres caramelos con los sabores a naranja, café y chocolate son metidos en la máquina. Lo primero que hará la máquina es analizar el color de la envoltura. En el caso del caramelo de naranja no tendrá problema y lo enviará al contenedor correspondiente. Sin embargo, puede tener problemas con los de café y chocolate al tener un color similar. Por lo tanto hará un análisis en más profundidad. Esto puede ser poco eficiente al tener que gastar más tiempo para descubrir de que son los caramelos. Aquí es donde entra MPLS.
Los envoltorios MPLS En lugar de tener un sistema donde todos los caramelos son agrupados para ser analizados en cada uno de los pasos que hace la máquina, una máquina con MPLS podría analizar completamente cada caramelo al principio del proceso y poner un segundo envoltorio. Este envoltorio podría etiquetar de una manera clara cada caramelo mostrando su sabor. De esta manera la máquina no tendría que analizar los componentes de cada uno de los caramelos
para saber de lo que son – solo tendría que leer la etiqueta que se ha puesto al principio y enviarlo a su recipiente correcto. En una red de datos MPLS funciona de una manera similar. Cuando un paquete entra en la red, lo hace a través de un router frontera que los etiqueta. Esta etiqueta le dice al router donde hacer el envío del paquete sin tener que diseccionar la cabecera. Cada etiqueta tiene cuatro componentes principales: una etiqueta de 20 bits, un campo de 3 bits que designa la calidad de servicio, prioridad y notificación de congestión, un campo 8 bits que indica el máximo número de routers por los que pasa el paquete antes de ser eliminado, y un campo de 1 bit que indica la última etiqueta. Este sistema de etiquetados no solo simplifica el proceso de enviar los paquetes, sino que la da a la red la habilidad de manejar el tráfico más fácilmente para diferentes tipos d e red. Puede manejar paquetes de diferentes tipos, como pueden ser redes Ethernet, Frame Relay, etc. Dicho de otra manera, una red MPLS coge los paquetes de las diferentes redes, les pone su etiqueta y los envía a su destino sin importarle la red de la que vienen. Volviendo a la analogía de los caramelos, imagina que nuestra fábrica compra otra compañía que hace polos y helados. Se tiene que integrar en nuestra máquina para organizarlo todo. La máquina MPLS todavía será capaz de identificarlos por el envoltorio que les pone, sin importante si son caramelos o polos.
CONFIGURACIÓN BÁSICA DE MPLS Una vez establecidos los protocolos de routing se han de configurar las funcionalidades MPLS en los routers. Para ello hay que arrancar el protocolo de distribución de etiquetas en las distintas interfaces por las que queremos “hablar MPLS”. La configuración de MPLS requiere los siguientes pasos:
Configurar el CEF (Cisco Express Forwarding) en todos los routers con funciona lidad “PE” y “P”. CEF es el conjunto de funcionalidades que reúnen los equipos Cisco para poder trabajar en un entorno MPLS entre otras funciones. Los comandos que hay que ejecutar para activar CEF en un router que soporte estas funcionalidades son: cisco# configure terminal cisco(config)# ip cef Para comprobar si se ha activado CEF correctamente se utilizará el siguiente comando: show ip cef summary En caso de que no se hubiese habilitado CEF no se obtendría resultado alguno como salida de este comando.
2. Activación del protocolo de distribución de etiquetas LDP: Hay que realizar la siguiente configuración en cada interfaz que vaya a hablar MPLS: cisco(config)# interface cisco(config-if # mpls ip cisco(config-if)# mpls label protocol ldp Verificación del funcionamiento de MPLS en la red Para realizar la verificación del funcionamiento de MP LS, algunos comandos de interés son los siguientes: 1. show mpls interfaces Muestra las interfaces en las que está funcionando MPLS-LDP. 2. show mpls ldp parameters Muestra los parámetros que está utilizando el protocolo en el equipo donde se ejecuta el comando. 3. show mpls ldp neighbor Muestra los routers que mantienen una relación de vecindad con el router en el que se ejecuta el comando. 4. show mpls ldp binding Muestra la tabla de etiquetas que está utilizando el router donde se ejecuta el comando. 5. show mpls forwarding-table Muestra la tabla de forwarding del router donde s e ejecuta el comando.
C) Consulte y describa GMPLS.
Con el paso de los años y la creciente tecnología óptica se entendió que la solución que ofrecía MPLS en las redes de conmutación de paquetes podía extenderse a otros tipos de conmutación en el dominio óptico: tiempo, longitud de onda y espacio. Por ello, el IETF realiza una extensión del estándar MPLS dando origen a GMPLS [RFC 3945]. GMPLS son las siglas de “Generalized Multi-Protocol Label Switching ”.
Los dispositivos GMPLS son capaces de gestionar cinco tipos de interfaces Conmutación de paquetes: basada en el contenido de la cabecera del paquete (nivel 3). Conmutación de celdas y/o frames: basada en el contenido de la cabecera de la celda o frame (nivel 2). Conmutación en tiempo (TDM): basada en el slot temporal de un ciclorepetitivo en el que se reciben los datos. Es la base funcional de SDH/SONET. Conmutación de longitud de onda (DWDM): basada en la longitud de onda en la que se reciben los datos. “Lambda” Conmutación en el espacio: basada en la fibra o puerto por la que se reciben los datos. En síntesis, GMPLS es una evolución del plano de control de MPLS hacia un plano de Control Común que simplifica el funcionamiento y mantenimiento de una red multicapa con cualquier sistema de transporte (incluso mixto), asegurando la interoperabilidad entre los dispositivos de alto nivel (routers) y los de bajo nivel (OXC, PXC, etc.).
GMPLS puede verse, por tanto, como un integrador de tecnologías, permitiendo la transmisión de información entre los diferentes tipos de redes y unificando el control del tráfico. El principal beneficio que GMPLS ofrece actualmente a los ISPs es una rápida provisión de servicios de cualquier tipo, en cualquier momento, a cualquier destino, con cualquier calidad de servicio, con cualquier grado de disponibilidad y con un coste operativo muy bajo.
D) Consulte y describa las redes convergentes y sus implicaciones.
Una red de convergencia basada en IP se construye sobre tres elementos c laves:
Tecnologías que permitan ofrecer múltiples servicios sobre una red de datos.
Una red multipropósito, construida sobre una arquitectura de red funcionalmente distribuida y basada en IP. Un sistema abierto de protocolos estándares, maduro e internacionalmente aceptado.
Las redes convergentes o redes de multiservicio hacen referencia a la integración de los servicios de voz, datos y video sobre una sola red basada en IP como protocolo de nivel de red. Tradicionalmente, estos servicios se han ofrecido en forma separada sobre redes especializadas. En la gran mayoría de corporaciones, por ejemplo, la red de voz se basa en uno o varios PBX (private Branch eXchange) conectados a la PSTN (Public Switched Telephone Network) externa, mientras que la red de datos se basa en conmutadores y enrutadores IP (Internet Protocol) interconectando redes LAN (Local Area Network) y permitiendo el acceso a Internet. Sin embargo, cada vez es mayor la necesidad de una red única en la que tanto la voz como los datos y el video converjan naturalmente y permitan, además, reducir costos de administración, mantenimiento y manejo de la información, así como aumentar la productividad y disminuir los tiempos de atención a los clientes Por supuesto, las redes de convergencia han tenido y tendrán aún dificultades técnicas que superar ya que los distintos servicios por ofrecer tienen diferentes características y
requerimientos de red. Por ejemplo, los datos se presentan en ráfagas que consumen grandes volúmenes de ancho de banda durante cortos intervalos de tiempo, mientras que el tráfico de voz requiere un ancho de banda constante y un bajo retardo de transmisión. Estas demandas del tráfico de voz han sido satisfechas mediante conmutación de circuitos basada en multiplexaje por división de tiempo (TDM), mientras que el tráfico de datos ha sido satisfecho por las redes de conmutación de paquetes. Sin embargo, la existencia de dos redes independientes implica procesos de mantenimiento y administración independientes, con el correspondiente incremento en costos y la dificultad para dar respuesta oportuna a los requerimientos de servicio de los clientes.
2.
De acuerdo con los conceptos definidos en la actividad anterior, responda:
A) En cuantos bytes aumenta una trama Ethernet en una VPN de capa 3. Explique. IPSEC
8byte Header+20 bytes ip header + 16 Byte ESP Header+2Byte ESP Trailer+12 byte ESP Authentication data
B) En que parte de la trama se maneja la calidad de servicio en MPLS. Explique. En la cabecera de los paquetes MPLS, tenemos el campo EXP para controlar el QoS. Como hemos podido observar, la cabecera IP tiene 6 bits destinados al DSCP para clasificar los distintos paquetes, pero la cabecera MPLS solo dispone de 3 bits de EXP. . Por lo tanto se tendrán que mapear las distintas 64 clases en las 8 que permite MPLS
Por defecto, cuando un paquete llega a la red, el router MPLS de ingreso encapsula el paquete IP con su etiqueta correspondiente y, el campo EXP con los 3 primeros bits del campo DSPC (los 3 bits más significativos). Luego, cuando el paquete MPLS viaja por la red, se va copiando el valor del campo EXP en la etiqueta más externa de la Pila de Etiquetas
CONCLUSIONES MPLS habilita la ingeniería de tráfico permitiendo que el tráfico se envíe a través de una ruta específica en base al enrutamiento de menor costo, uso de enlaces, jitter y otros factores y aprovecha la rapidez de la conmutación de la capa 2 pero a nivel de capa 3 MPLS es un protocolo que tiene como principio la compatibilidad con otras tecnologías, con la flexibilidad de trabajar con estas infraestructuras en el presente y la escalabilidad de sustituirlas en el futuro manteniendo una interoperabilidad amigable hacia las demás tecnologías
