OpenSimMPLS Sebastián Cárdenas, Luis Tumalli, Jeneffer Barberan, Gabriela Uquillas
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Abstract-
OpenSimMPLS is a multiplatform tool whose main goal is to serve as an educational resource for the analysis of the performance of MPLS networks. The simulator has a graphical interface that allows simple user environment. Programming each of the elements of the application is objectoriented, also it generates processes running concurrently by separate threads, which allows the study of events in a more flexible way.
I.
Introducción
MPLS (Multiprotocol Label Switching) [1] es una tecnología orientada a conexión que surge para orientar los problemas que plantean las redes actuales en cuanto a velocidad, escalabilidad e ingeniería de tráfico [2]. Al mismo tiempo ofrece Calidad de Servicio (QoS) extremo a extremo, mediante la diferenciación de flujos y reserva de recursos. Por otro lado, elimina el problema de la gestión de los diferentes planos de control que tienen lugar en redes IP/ATM, proporcionando mecanismos para conseguir la convergencia entre ambas tecnologías. MPLS actúa como nexo entre los protocolos de red y el correspondiente protocolo de nivel de enlace. Para ello, en la estructura de una trama, la cabecera MPLS se situará después de la cabecera de nivel de red y antes de la cabecera de nivel de enlace [3]. De hecho, el reenvío de paquetes MPLS está basado en etiquetas y no en el análisis de los datos que encapsulan (protocolos de nivel de red). Es una tecnología multiprotocolo, multiprotocolo, como su propio nombre indica; admite cualquier protocolo de red, pero al mismo tiempo
permite cualquier tecnología de capas inferiores (enlace o físico). De esta forma, se ha proporcionado un atractivo mecanismo para aprovechar la infraestructura actualmente desplegada en ámbitos troncales, facilitando así la migración de tecnologías [4]. Los esfuerzos realizados desde hace años para desarrollar mecanismos innovadores que den soporte a IP sobre ATM no se han perdido, ya que la mayoría de las técnicas desarrolladas serán válidas para disponer de IP sobre MPLS y MPLS sobre ATM. En el presente artículo se presenta un simulador MPLS denominado OpenSimMPLS. Es una herramienta funcional y visual que puede utilizarse en la docencia de asignaturas de redes y/o comunicaciones [5]. Contempla los aspectos fundamentales de funcionamiento y configuración de un dominio MPLS [6]; al mismo tiempo ha sido mejorado al incluir compatibilidad con dominios que soporten Garantía de Servicio (GoS) [7]. Un dominio MPLS con capacidad GoS puede entenderse como un entorno capaz de llevar a cabo recuperaciones locales de paquetes descartados junto con la posibilidad de recomponer localmente LSPs (Label Switched Paths [8]. OpenSimMPLS está siendo empleado para validar los resultados obtenidos. En este documento se hace una breve descripción del entorno visual del simulador, asi como algunos aspectos funcionales, además sobre la importancia de OpenSimMPLS y las contribuciones del simulador.
II.
OPENSIMPLS
OpenSimMPLS es una herramienta para proporciona mecanismos interesantes para integrar tecnologías de red como ATM e IP con calidad de servicio. Es un simulador para dar soporte de Garantia de Servicio (GoS) a flujos privilegiados de información para ratificarse como una propuesta solida y valida con compatibilidad de sistemas. En los últimos años, OpenSimMPLS se ha convertido en uno de los simuladores de redes MPLS más utilizados en docencia en titulaciones como Ingeniería en Informática, Telemática o Telecomunicaciones; a nivel internacional (especialmente España, Latinoamérica y Estados Unidos). Además, hasta la fecha es el único que permite simular también el soporte de Garantía de Servicio (GoS) mediante técnicas activas. [11]
CARACTERISTICAS Y FUNCIONAMIENTO BASICO
EL ENTORNO DE TRABAJO:
El entorno de trabajo del simulador está diseñado con un mínimo de opciones a elegir, para que sea sencillo. Posee un área de trabajo, el menú principal y las ventanas de los escenarios abiertos.
AREA DE TRABAJO:
Es el rectángulo mayor de la ventana principal que aparece al arrancar el simulador. En un principio no contiene nada, pero posteriormente aparecerán en ella las ventanas de escenarios que haya abiertas.
MENÚ PRINCIPAL
El menú principal está situado en la parte superior de la ventana que se abre nada más iniciar el simulador. En él se encuentran todas las opciones que tienen que ver con el funcionamiento general de la aplicación
Las opciones del menú principal están agrupadas en tres categorías: 1. Escenario: que contiene las acciones que tienen que ver con los escenarios, tales como abrir, cerrar, guardar, crear un escenario nuevo, etcétera. 2. Vista: que contiene las acciones que tienen que ver con la forma en que se mostraran los distintos escenarios abiertos en el área de trabajo, como por ejemplo, minimizar, cascada, mosaico, etcétera. 3. Ayuda: donde están las acciones que permiten al usuario obtener información adicional; por ejemplo, contenidos de ayuda, contactar con los autores, etcétera. En las siguientes páginas se irán desglosando todas las opciones del menú principal de una forma clara y concisa. [12]
VENTANA DE ESCENARIOS
Las ventanas de escenarios son aquellas que se incrustarán sobre el área de t rabajo. Puede haber diversas y cada una de ellas contiene todo lo necesario para realizar la simulación completa de un escenario propuesto. [11]
Fig.1 Ventana de trabajo
Fig.2 Ventana de escenarios
CREAR NUEVOS ESCENARIOS DE SIMULACIÓN
Cuando queramos crear un nuevo escenario de simulación, debemos acudir al menú principal, concretamente a la opción escenario.
Y para que resulte sencillo llevar a cabo las tareas comentadas, las ventanas de escenario se dividen precisamente en estas tres áreas, mediante pestañas de separación. [11]
Fig.3 Creación de un nuevo escenario
Como vemos en la figura, podemos seleccionar la opción “Nuevo”, que nos permitirá crear un nuevo escenario, que es lo que deseamos. Junto a la opción “Nuevo”, aparece una combinación de teclas, un atajado de teclado “Ctrl+N”. Esto significa que sin necesidad de desplegar nada en el menú principal, y desde cualquier lugar de la ventana principal, podemos crear un escenario pulsando simultáneamente las teclas “Control” y “N” del teclado. Una vez seleccionada la opción, de cualquiera de los modos comentados, se abrirá una nueva ventana de escenario en el área de trabajo que se añadirá a las que ya pudiesen existir. [12]
MODOS DE OPENSIMPLS
TRABAJO
DE
Fig.4 Modo de Diseño
OpenSimMPLS 1.0, en su versión Standart única y autónoma se distribuye como una aplicación JAR. Su instalación por tanto no requiere de ningún paso significativo, y simplemente hay que invocar su ejecución mediante la Máquina Virtual java, correctamente instalada en el PC según su sistema operativo. Lo más complejo, por tanto, será copiar el fichero OpenSimMPLS.jar en la carpeta que se desee y la instalación habrá concluido. [11]
Para simplificar las tareas de simulación y el uso del simulador, OpenSimMPLS 1.0 trabaja en tres modos distintos con cada escenario: 1. Modo diseño: donde se podrán hacer todas las labores de diseño de topologías y configuración de los elementos de la red que queremos simular. 2. Modo simulación: donde se podrá realizar la simulación en tiempo real del funcionamiento de la red diseñada. 3. Modo análisis: donde se podrán ver gráficas analíticas sobre lo que ocurre en la simulación.
REQUISITOS PARA LA IMPLEMENTACION DE OPENSIMPLS
Fig.5 Ejemplo en Windows, copiando OpenSimMPLS desde el CD
EJECUCIÓN DE OpenSimMPLS
Una vez que hemos “instalado” correctamente la aplicación en el directorio o carpeta que hemos elegido, la ejecución es muy sencilla. Partimos de la base de que JRM se encuentra bien instalado tal y como hemos visto en páginas atrás. En caso afirmativo, debemos tener sin problemas acceso a la Máquina Virtual Java que se invoca mediante el comando java.
En este caso, deberemos asegurarnos que nos encontramos en un terminal que tiene capacidades gráficas; actualmente todos los terminales Linux/UNIX iniciados desde una sesión X tienen esta capacidad. La consola de Windows también. Una vez que cumplimos estos requisitos, tecleamos el comando:
Fig.6 Ejecución de OpenSimMPLS desde un terminal con capacidad grafica
Para que esta orden funcione correctamente, debemos asegurarnos de que estamos situados en el directorio o carpeta donde hemos instalado OpenSimMPLS. Si todo funciona correctamente, aparecerá la pantalla que se muestra a continuación.
PROPUESTA DE MONITOREO DE TRAFICO EN LINEA
1. Opciones:
Fig.9 Opciones de Monitoreo de OpenSimMPLS
2. Red:
Fig.7 Aplicación Fig.10 Topologia de Red Simulada en OpenSimMPLS
Que, indica que la aplicación está cargándose. En este momento se está creando la interfaz de usuario y se están cargando las imágenes que luego permitirán que el simulador se ejecute con mayor fluidez. Transcurrido el tiempo necesario para la carga previa de imágenes, la pantalla anterior desaparecerá automáticamente y en su lugar se mostrará ahora, ocupando totalmente el monitor del PC, la interfaz principal de OpenSimMPLS 1.0, que puede verse a continuación. Fig. 11 Simulación sin Congestión, ni caída de enlaces
En la siguiente figura se ve como una congestión en el router es balanceada con los otros y como la caída de un enlace es compensada con uso de enlaces redundantes automáticamente. Fig.8 Pantalla de inico
Fig.14 LSR Red 1 GoS Fig.12 Simulación con enlaces Redundantes
3. Resultados: A continuación se muestra los resultados obtenidos para cada nodo:
Fig.15 LSR Red 2 Paquetes de entrada y salida
Fig.12 LSR Red 1 paquetes de entrada y salida
Un Label Switch Router (LSR) es el nodo encargado conmutar tráfico MPLS en el interior del dominio. Es rápido pues sólo observa la etiqueta puesta sobre el paquete por el LER/LERA de entrada al dominio MPLS. Un nodo LSR jamás puede hacer de nodo de entrada al dominio MPLS pues no tiene capacidad para ello. Como podemos observar en las figuras se encuentra el análisis de paquetes de entrada, salida y descartados, GoS (Calidad de Servicio) de las dos redes. [12]
Fig.13 LSR Red 1 paquetes descartados
Fig.16 LER antena GYE
Un Label Edge Router (LER) el nodo encargado de etiquetar paquetes IPv4 o MPLS, clasificarlo, establecer un camino hacia el destino a través del dominio MPLS y permitir, al final la entrada del paquete etiquetado al dominio MPLS. [12] Se puede observar los resultados en las figuras 16, 17 y 18.
CONCLUSIONES:
Fig.17 LER antena paquetes de entrada
OpenSimMPLS es una herramienta de innovación en asignaturas de redes y comunicaciones, justificado por el creciente interés que está despertando la tecnología MPLS. Asimismo, se ha demostrado que el simulador es una herramienta apta para la validación de resultados en proyectos de investigación relacionados con MPLS. Una de las ventajas de OpenSimMPLS es su portabilidad, ya que funciona de forma independiente a la arquitectura o sistema operativo del ordenador en el que se ejecute.
Fig.18 LER antena paquetes de salida
En la figura 18 se observa que al congestionarse el otro nodo transmitió mas paquetes, es decir que cuando existe congestión en un camino el tráfico que satura este enlace se reenruta por el otro incrementando el flujo de datos.
BIBLIOGRAFIA: [1] Jose L. Marzo, Eusebi Calle, Caterina Scoglio, and Tricha Anjali, “QoS Online Routing and MPLS Multilevel Protection: A Survey,” IEEE
Communications Magazine, October 2003. [2] M. Kodialam and T. V. Lakshman, “Restorable Dynamic QoS Routing,” IEEE Communications
Magazine, June 2002. [3] E. Rosen et al., “Multiprotocol Label Switching Architecture,” RFC 3031, January 2001.
[4] Janus Gozdecki, Andrzej Jajszczyk, and Rafal Stankiewicz, “Quality of Service Terminology in IP Networks,” IEEE Communications
Magazine, March 2003. [5] G. Ahn, W. Chun, Design and Implementation of MPLS Network Simulator. Chungnam National University of Korea, February 2001. [6] Análisis de la Integración entre Tráfico IP y Redes MPLS. Simulador MPLS. Miguel Ángel Martín Tardío, Miguel Gaspar Rodríguez, José Luis González-Sánchez. III Jornadas de Ingeniería Telemática. JITEL’01. Barcelona,
19-21 septiembre 2001.
Fig.19 Paquetes de entrada en el receptor
Al final podemos ver un análisis de los paquetes de entrada y salida en toda la red.
[7] An Architecture to Provide Guarantee of Service (GoS) to MPLS. A. M. Domínguez-Dorado, F. J. Rodríguez-Pérez, J. L. González-Sánchez, J. L. Marzo, A. Gazo. IV Workshop in G/MPLS Networks. Girona. April 21-22, 2005. [8] G. Ahn, W. Chun, Simulator for MPLS Path Restoration and Performance Evaluation, Chungnam National University, Korea, April 2001.
[9] MPLS Simulator: http://www-entel.upc.es/xavierh/mpls/ [10] OpenSimMPLS: http://patanegra.unex.es/opensimmpls/web/es/in diceES.html [11] Naranjo. E, Paredes.S; Estudio y diseño de MPLS para una empresa de Telecomunicaiones Celular. [12] Dominguz.M, Gonzales.J, Carmona.J. Manual Usuario OpenSimMPLS.
