Práctica de MPLS
PRÁCTICA: Configuración de MPLS en modo trama (versión 2012-2013) Autores: Santiago Felici Rogelio Montañana
Objetivo
El objetivo de la presente práctica es familiarizarse con la tecnología y los conceptos de MPLS (Multiprotocol Label Switching), así como su configuración en una maqueta con routers Cisco. Para ello, se realizarán las siguientes actividades: •
• • •
Montar una maqueta con varios routers 2610 („MPLS capable‟) con interfaces Ethernet, Serie y Loopback Configurar routing OSPF en la maqueta Configurar en los routers MPLS y el protocolo de distribución de etiquetas LDP Verificar el comportamiento de MPLS en la red, así como la comprobación de las tablas utilizadas por MPLS en su funcionamiento Adaptar el tamaño de Maximum Transmission Unit (MTU) para ser compatible con los requisitos de funcionamiento de MPLS Analizar los paquetes MPLS intercambiados por los routers
Aunque los los equipos equipos utilizados utilizados son Cisco, Cisco, los conceptos introducidos introducidos en la la presente práctica tienen carácter general. Materiales necesarios
Para la realización de esta práctica es necesario disponer de: • Seis cables Ethernet • Cuatro cables serie, dos dos DTE V.35 macho y dos DCE DCE V.35 hembra • Cuatro cables de consola RS-232 • Cuatro routers Cisco 2610 con al menos 16 MB de Flash y 48 MB de RAM, con una interfaz serie y otra Ethernet, con IOS con soporte de MPLS t 1 • Un conmutador con capacidad de encapsulado 802.1Q (por ejemplo un catalyst 2950) • Un hub de cuatro puertos de 10 Mb/s • Cuatro ordenadores para actuar de de consola de los routers y conectarse en su red local, equipados con los programas minicom y Wireshark Prerrequisitos 1
IOS Version 12.3(26) Telco Feature Set- General Deployment , RELEASE SOFTWARE (fc2) “c2600-telco-mz.123-26.bin c2600-telco-mz.123-26.bin”” 1
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Tener un conocimiento básico de configuración de los routers Cisco, así como los comandos de su sistema operativo IOS, para lo cual se remite a las prácticas realizadas previamente en esta u otras asignaturas Tener un conocimiento teórico de MPLS Haberse leído completamente este guión
Introducción
En ocasiones MPLS se clasifica como una tecnología de la capa 2.5, porque realiza un encapsulado intermedio entre la capa de enlace (capa 2) y la capa de red (capa 3). En este encapsulado se introduce una etiqueta de 4 bytes, que permite a los routers utilizar técnicas de conmutación. El utilizar el etiquetado por debajo de capa 3, permite funcionar independientemente del protocolo de capa 3 utilizado, utilizado , de ahí lo de “multiprotocol”. Esta arquitectura de etiquetado es flexible y permite anidar o apilar etiquetas, es decir, introducir una trama MPLS dentro de otra. El objetivo de MPLS es separar la parte de encaminamiento de la parte de conmutación en el reenvío de los paquetes, de forma que mientras la parte de encaminamiento es compleja y lenta (tiempos de convergencia, cálculo de rutas), se realiza independientemente de la parte de conmutación, que es rápida y simple. Los routers inicialmente calculan las rutas a los destinos usando protocolos de routing IP (OSPF por ejemplo) y luego intercambiando etiquetas establecen los circuitos virtuales entre cualquier origen y cualquier destino para empezar a conmutar los paquetes. La etiqueta añadida al paquete se antepone a la cabecera IP en el router frontera de ingreso a la red MPLS, y está asociada al circuito virtual que seguirá hacia su destino. La etiqueta sólo tiene significado local en el enlace entre ese router y el siguiente, y va cambiando en cada enlace por el que pasa el paquete hacia su destino. El paquete es conmutado dentro de la red (a través de los routers MPLS internos) cambiando en cada salto la etiqueta y finalmente sale de la red MPLS en el router frontera de egreso, que se encarga de quitarle la etiqueta. Para que MPLS mejore el rendimiento de un router necesita soporte por parte del hardware. En los routers de cisco ese soporte se consigue activando un modo de funcionamiento llamado CEF (Cisco Express Forwarding). El uso de CEF es un prerrequisito para que el router pueda soportar MPLS, sin embargo un router puede utilizar CEF sin tener habilitado MPLS. Todo router construye a partir de la información obtenida por los diversos protocolos de routing y por las rutas estáticas que tiene configuradas, la tabla de rutas llamada también RIB (Routing Information Table). La RIB contiene una entrada para cada posible red de destino y una dirección de encaminamiento hacia dicha red. Dicha dirección de encaminamiento puede corresponder a un
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router vecino, en cuyo caso nuestro router tendrá esa red directamente conectada y ya sabrá por que interfaz acceder a él, o puede corresponder a un router remoto, en cuyo caso será necesaria una nueva búsqueda en la RIB para localizar la ruta hacia dicho router remoto. Dependiendo de la complejidad de la RIB esta búsqueda recursiva puede tener que repetirse varias veces, haciendo el proceso de resolución de rutas lento y costoso. Cuando se activa CEF el router construye, a partir de la información de la tabla RIB, otra tabla llamada FIB (Forwarding Information Base) que especifica para cada posible red de destino la dirección del siguiente router (y por tanto la interfaz) que se debe utilizar. Así pues la tabla FIB es una versión simplificada de la tabla de rutas que acelera, el proceso de enrutamiento de los paquetes ya que para cada red de destino indica directamente la inerfaz que ha de utilizarse y el router de „siguiente salto‟ hacia dicho destino, evitando las búsquedas recursivas . Normalmente en los routers CEF está activado por defecto y la FIB se utiliza aun en el caso de que no se active MPLS. Cuando se activa MPLS el router construye una tabla de conmutación de etiquetas denominada LIB (Label Information Base). Dicha tabla contiene entradas que relacionan interfaz-etiqueta de entrada con interfaz-etiqueta de salida. Las entradas en dicha tabla pueden incluirse de dos maneras: manualmente, por configuración, o automáticamente, mediante un protocolo de distribución de etiquetas. El protocolo de distribución de etiquetas más extendido es el conocido como LDP (Label Distribution Protocol) y es el que utilizaremos en esta práctica. Para crear las etiquetas LDP utiliza la información facilitada por el protocolo OSPF. Esto nos evita tener que decidir e introducir manualmente las tablas de etiquetas en cada router. A partir de la LIB y la FIB el router construye otra tabla, conocida como LFIB (Label Forwarding Information Base), que relaciona cada red de destino con la interfaz y con las etiquetas MPLS que le corresponden en la tabla LIB a esa red. De este modo el router puede rápidamente asignar las etiquetas a los paquetes según la red de destino. Una vez el router conoce, mediante OSPF, todas las redes accesibles, le asocia a cada una una etiqueta y la anuncia a sus vecinos utilizando LDP. Esta asociación queda registrada en la tabla LIB en el plano de control. El plano de datos, que es el que realiza el trabajo de conmutación, se encarga de mantener la tabla FIB (para enrutar los paquetes de red directamente) y la tabla LFIB (para conmutar las tramas MPLS utilizando las etiquetas y reenviar la trama a la interfaz de salida correspondiente). Normalmente MPLS se describe mediante un modelo de arquitectura basado en dos planos, el plano de control (utilizado por los protocolos de routing IP y los protocolos de gestión de MPLS) y el plano de datos donde se realiza la conmutación de los paquetes. De acuerdo con ese modelo la RIB y la LIB se encuentran en el plano de control, ya que son tablas controladas por los 3
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protocolos de control, en nuestro caso OSPF para la RIB y LDP para la LIB. En cambio la FIB y la LFIB están en el plano de datos, pues son tablas utilizadas por el router para la conmutación de paquetes IP ó MPLS. La siguiente figura muestra de forma esquemática la relación entre las cuatro tablas mencionadas (RIB, FIB, LIB y LFIB):
De forma simplificada en la figura 1 y 2 se explica el funcionamiento del MPLS utilizando las tablas LIB, LFIB y FIB.
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Figura 1: La red X (network X) está directamente conectada al router D, que la anuncia. Instantes más tarde la red X aparece en la tabla de rutas del router B, que ha acordado con el router A utilizar para ella la etiqueta 25, decisión que anuncia a sus routers vecinos A, E y C por LDP. La decisión queda registrada en la tabla LIB del router B. A partir de ese momento cuando el router A tenga que enviar un paquete a la red X, lo encapsulará en una trama MPLS con etiqueta 25, dado que B sabe qué hacer con dicha etiqueta.
Figura 2: Independientemente del proceso anterior el router C ha acordado con el router B que el tráfico enviado hacia la red X lo marcarán con la etiqueta 47 en el enlace que les une. Igual que antes hizo B ahora C anuncia esta decisión a todos sus vecinos (B, E y D). B incorpora esta información a su LIB, FIB y LFIB, dando el resultado que aparece en la figura. Ahora cuando A le envía un paquete con etiqueta 25 B sabe que tiene que enviar dicho paquete por la interfaz que le conecta con C, cambiando la etiqueta a 47.
La etiqueta MPLS es un número entero de 20 bits. Las etiquetas de 0 a 15 están reservadas, por lo que el rango utilizable es de 16 a 1.048.575 (2**20-1). En los routers Cisco por defecto LDP empieza a asignar valores de forma consecutiva empezando por abajo, por lo que los valores de etiquetas que veremos empezarán por el 16 en adelante.
Esquema de la red MPLS a implementar
En la presenta maqueta hay 4 routers que forman la red MPLS como muestra la figura 3. Cada router tiene una conexión Ethernet y una Serie. Las conexiones R0-R1 y R2R3 se hacen utilizando las líneas serie. Los routers R1 y R2 se conectan entre sí utilizando su interfaz Ethernet, que al mismo tiempo los conecta con sus respectivos hosts. Para dar cierta independencia hemos configurado en esta Ethernet tres redes IP, una para conectar R1 con H1, otra para R2 con H2 y una
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tercera para R1 con R2. Por comodidad utilizaremos en todas estas interfaces máscaras de 24 bits, aunque en las líneas serie no harían falta tantas direcciones. Console
Console L0 172.16.0.1/32
L0 172.16.3.1/32
E 0/0 172.16.30.1/24
E 0/0 172.16.33.1/24 R0
H0 172.16.30.2/24 Rtr: 172.16.30.1
R3
S 0/0 172.16.23.3/24
S 0/0 172.16.22.3/24
H3 172.16.33.2/24 Rtr: 172.16.33.1
MPLS S 0/0 172.16.22.2/24 L0 172.16.1.1/32
E 0/0 172.16.12.1/24 172.16.31.1/24
E 0/0 172.16.12.2/24 172.16.32.1/24
R1
S 0/0 172.16.23.2/24 R2
L0 172.16.2.1/32
Console
Console
H1 172.16.31.2/24 Rtr: 172.16.31.1
H2 172.16.32.2/24 Rtr: 172.16.32.1 RS-232 10BASE-T V.35
Figura 3: Esquema de conexión de los routers con detalle del direccionamiento IP.
Los nombres de interfaces que aparecen en la figura 3 son las abreviaturas mínimas que pueden utilizarse para configurar los routers, es decir en vez de Ethernet 0/0, Serial 0/0 y Loopback 0 podemos escribir E0/0, S0/0 y L0, respectivamente. Como has visto en el esquema anterior, en esta práctica estamos utilizando un nuevo tipo de interfaz, la Loopback (L0). Se trata de una interfaz virtual no asociada a ninguna interfaz física y que no conecta con ninguna red. A pesar de su nombre y a diferencia de lo que ocurre en los hosts las interfaces loopback de los routers no están pensadas para probar localmente el buen estado del software 6
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de comunicaciones, y de hecho si intentamos asignarle cualquier dirección de la red 127.0.0.0/8 el router no nos deja y da un mensaje de error. El objetivo de esta interfaz es servir como identificador del router, la dirección IP que le asignamos a ella actúa como una especie de „dirección canónica„ que identifica al router ante cualquier protocolo que lo requiera, por ejemplo OSPF o LDP. Al no estar vinculada a ninguna interfaz física la interfaz loopback esta operativa siempre que el router está encendido. Si no existiera la interfaz loopback OSPF y LDP utilizarían para identificar al router la dirección IP más alta, que en nuestro caso sería la de la interfaz Ethernet; en ese caso si se desenchufara el cable Ethernet la interfaz caería y el router tendría que cambiar de identificador. En nuestra maqueta esto no sería muy importante, ya que si cae la interfaz Ethernet de un router poco podemos hacer ya con él, pero en un router con más interfaces resulta muy útil que el identificador no dependa de una interfaz física concreta. Puesto que la interfaz loopback no nos conecta con ninguna red y solo se utiliza como identificador lo normal suele ser configurarla con una máscara de 32 bits (ruta host) dejando claro que esa interfaz está aislada. Se pueden configurar múltiples interfaces loopback (loopback0, loopback1, etc.) pero lo normal es configurar solo una. Fíjate por último que en la figura 3 la nube MPLS comprende solo las interfaces que interconectan los routers, quedando fuera las cuatro loopback y las Ethernet de R0 y R4. Estas interfaces funcionarán sn etiqueta MPLS, por lo que en en esos casos los routers actuarán como routers frontera. Paso 0: Cableado e inicialización de los routers
Cablea la maqueta tal como se indica en la figura 3. De momento no conectes la interfaz serie en R0 y en R3. Seguidamente conéctate por consola a los diferentes equipos e introduce la configuración de la siguiente manera: Would you like to enter the initial configuration dialog? [yes/no]: no
Do you want to terminate autoinstall? [yes/no]: ]: yes Router>enable Router#configure terminal Router(config)#hostname R1 R1(config)#no ip domain-lookup R1(config)#exit
El comando no ip domain-lookup evita la consulta al DNS, lo cual es muy recomendable ya que si no lo ponemos cuando nos equivocamos al teclear un comando se interpreta como un telnet a ese nombre y tarda un rato en abortar por timeout la consulta al DNS. Si el equipo no muestra la pregunta inicial es porque tiene grabada alguna
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configuración, lo cual puede interferir en nuestro trabajo. En ese caso borra la configuración con los comandos “ erase startup configuration ” y “reload ”. >enable
#erase star #reload
Al reiniciar el router ya debe aparecer la pregunta: Would you like to enter the initial configuration dialog? [yes/no]: no
Comprueba los nombres utilizados por el sistema operativo para cada una de las interfaces físicas de los routers con el siguiente comando: #show ip interface brief
En nuestro caso cada router debe tener una interfaz „Ethernet0/0‟ y una „Serial0/0‟. Ahora sí conecta ya la interfaz serie en R0 y en R3. Paso 1: Configuración del direccionamiento IP
A continuación vamos a configurar las interfaces, tanto las físicas como las virtuales, con las direcciones que les corresponden y las habilitaremos con el comando “no shutdown” . En las interfaces serie vamos a añadir además el comando “clock rate”. Por simplificar pondremos la señal de reloj en ambos lados de la línea, para no tener que preocuparnos de como hemos puesto el cable. Esta es la configuración necesaria para cada router: R0(config)# interface loopback 0 R0(config-if)# ip address 172.16.0.1 255.255.255.255 R0(config-if)# no shutdown R0(config-if)# interface ethernet 0/0 R0(config-if)# ip address 172.16.30.1 255.255.255.0 R0(config-if)# no shutdown R0(config-if)# interface serial 0/0 R0(config-if)# ip address 172.16.22.3 255.255.255.0 R0(config-if)# clock rate 2000000 R0(config-if)# no shutdown R1(config)# interface loopback 0 R1(config-if)# ip address 172.16.1.1 255.255.255.255 R1(config-if)# no shutdown R1(config-if)# interface ethernet 0/0 R1(config-if)# ip address 172.16.12.1 255.255.255.0 R1(config-if)# ip address 172.16.31.1 255.255.255.0 secondary R1(config-if)# no shutdown
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R1(config-if)# R1(config-if)# R1(config-if)# R1(config-if)#
interface serial 0/0 ip address 172.16.22.2 255.255.255.0 clock rate 2000000 no shutdown
R2(config)# interface loopback 0 R2(config-if)# ip address 172.16.2.1 255.255.255.255 R2(config-if)# no shutdown R2(config-if)# interface ethernet 0/0 R2(config-if)# ip address 172.16.12.2 255.255.255.0 R2(config-if)# ip address 172.16.32.1 255.255.255.0 secondary R2(config-if)# no shutdown R2(config-if)# interface serial 0/0 R2(config-if)# ip address 172.16.23.2 255.255.255.0 R2(config-if)# clock rate 2000000 R2(config-if)# no shutdown R3(config)# interface loopback 0 R3(config-if)# ip address 172.16.3.1 255.255.255.255 R3(config-if)# no shutdown R3(config-if)# interface ethernet 0/0 R3(config-if)# ip address 172.16.33.1 255.255.255.0 R3(config-if)# no shutdown R3(config-if)# interface serial 0/0 R3(config-if)# ip address 172.16.23.3 255.255.255.0 R3(config-if)# clock rate 2000000 R3(config-if)# no shutdown
Configura ahora las direcciones IP, máscara y router por defecto en los hosts, utilizando los comandos ifconfig y route que ya conoces, de la siguiente manera:
Host
IP
Máscara
Router por defecto
H0
172.16.30.2
255.255.255.0
172.16.30.1
H1
172.16.31.2
255.255.255.0
172.16.31.1
H2
172.16.32.2
255.255.255.0
172.16.32.1
H3
172.16.33.2
255.255.255.0
172.16.33.1
Por ejemplo para H3 sería:
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Ahora desactiva el cortafuegos de Linux:
Paso 2: Configura OSPF en todos los routers
Configura OSPF en los 4 routers de la maqueta en el área 0. Por simplificar anunciaremos toda la red 172.16.0.0/16, sabiendo que así cada router anunciará solamente las subredes que tiene directamente conectadas. Los comandos, que son iguales en todos los routers, son los siguientes:
R1(config)# router ospf 1 R1(config-router)# network 172.16.0.0 0.0.255.255 area 0
Con ello podrás observar que se establecen las adyacencias y se anuncian las redes. ¿Podría funcionar MPLS si no hubiera conectividad IP? ……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
Paso 3: Comprobación de la conectividad IP y del funcionamiento de CEF (Cisco Express Forwarding)
Utilizando el comando “ show ip route ” podr ás observar la tabla de rutas (tabla RIB). Por ejemplo en R2 debería aparecer algo parecido a lo siguiente: R2#show ip route
… C C C O O O O O O
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 11 subnets, 2 masks 172.16.23.0/24 is directly connected, Serial0/0 172.16.12.0/24 is directly connected, Ethernet0/0 172.16.32.0/24 is directly connected, Ethernet0/0 172.16.1.1/32 [110/11] via 172.16.12.1, 00:02:35, Ethernet0/0 172.16.0.1/32 [110/11] via 172.16.12.1, 00:02:35, Ethernet0/0 172.16.30.0/24 [110/11] via 172.16.12.1, 00:02:35, Ethernet0/0 172.16.31.0/24 [110/11] via 172.16.12.1, 00:02:35, Ethernet0/0 172.16.3.1/32 [110/65] via 172.16.23.3, 00:02:35, Serial0/0 172.16.33.1/24 [110/65] via 172.16.23.3, 00:02:35, Serial0/0
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C
172.16.2.0/32 is directly connected, Loopback0
Verás que las redes directamente conectadas llevan delante una “C ” y las aprendidas por OSPF una “O” . La información entre corchetes es [distancia administrativa, métrica], en el caso de OSPF la distancia administrativa es siempre 110 y la métrica se calcula como la suma de los costes de los enlaces hasta el destino, coste que es inversamente proporcional a la velocidad de la interfaz (los valores que observes en el laboratorio seguramente serán diferentes de los que aparecen en este ejemplo). Cada ruta además tiene asociada el siguiente salto, la antigüedad y la interfaz de salida. Atención: a última hora se han realizado importantes modificaciones en la maqueta de esta práctica sin modificar las capturas de comandos que aparecen en el guión, por lo que en general éstas diferirán de las que tu obtengas en el laboratorio.
Haz ping, ping –R y traceroute desde tu host a los otros tres y a las interfaces loopback de los routers para comprobar la conectividad IP. Prueba también a utilizar el comando “traceroute” desde tu router al router más alejado de ti (por ejemplo desde R2 hacia R0). Observa el resultado. Como hemos comentado en la parte introductoria los routers Cisco emplean un mecanismo conocido como CEF (Cisco Express Forwarding) para acelerar el proceso de conmutación de paquetes, construyendo la tabla FIB (Forwarding Information base). MPLS necesita que CEF esté activado, ya que utiliza la tabla FIB para construir la tabla LFIB que utiliza para la conmutación de sus paquetes. CEF puede activarse o desactivarse con los comandos “ip cef ” o “no ip cef ”, respectivamente en modo configuración global. Por defecto CEF está activado, para comprobarlo podemos utilizar el comando “show ip cef ” que nos devuelve la tabla FIB del router: R1#show ip cef Prefix 0.0.0.0/0 0.0.0.0/32 172.16.1.0/32 172.16.1.0/32 172.16.1.1/32 172.16.1.255/32
Next Hop drop receive attached receive receive receive
Interface Null0 (default route handler entry)
172.16.2.1/32
172.16.12.2
Ethernet0/0
172.16.3.1/32 172.16.12.0/24 172.16.12.0/32 172.16.12.1/32 172.16.12.2/32 172.16.12.255/32 172.16.23.0/24
172.16.12.2 attached receive receive 172.16.12.2 receive 172.16.12.2
Ethernet0/0 Ethernet0/0
Loopback0
Ethernet0/0 Ethernet0/0
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224.0.0.0/4 224.0.0.0/24 255.255.255.255/32
drop receive receive
Si CEF estuviera desactivado el comando no habría devuelto ninguna información. La tabla FIB nos indica cual es el siguiente salto hacia cada destino posible. Por ejemplo la tabla anterior nos dice que para ir desde R1 hacia 172.16.2.1/32 (dirección loopback de R2) debe utilizarse la dirección 172.16.12.2 (Next Hop), que corresponde a la interfaz Ethernet 0/0 de R2, que a su vez está accesible a través de la interfaz Ethernet 0/0 de R1. Paso 4: Habilita MPLS en las interfaces
Al configurar MPLS en un router hay que indicar el protocolo que queremos utilizar para la configuración de etiquetas. Si no se indica ninguno el sistema asume uno por defecto, que depende de la versión de IOS utilizada, en nuestro caso es uno propietario de Cisco, por lo que necesariamente debemos especificar el uso de LDP. Es buena práctica hacerlo siempre para estar seguros y evitar sorpresas. Para configurar LDP utilizaremos el comando mpls „ label protocol ldp’ en modo configuración global. Además debemos habilitar MPLS mediante el ip‟ en todas las interfaces que están dentro de la nube MPLS, es comando mpls „ decir en todas las serie y las ethernet de R1 y R2. Los comandos a utilizar son pues los siguientes: R1(config)# mpls label protocol ldp R1(config-if)# interface serial0/0 R1(config-if)# mpls ip R2(config)# mpls label protocol ldp R2(config)# interface ethernet0/0 R2(config-if)# mpls ip R2(config-if)# interface serial0/0 R2(config-if)# mpls ip R3(config)# mpls label protocol ldp R3(config)# interface ethernet0/0 R3(config-if)# mpls ip R3(config-if)# interface serial0/0 R3(config-if)# mpls ip R4(config)# mpls label protocol ldp R4(config-if)# interface serial0/0 R4(config-if)# mpls ip
Cuando configuras MPLS en los dos extremos de una conexión, aparecen 12
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mensajes por consola en ambos routers indicando que LDP ha creado una nueva vecindad parecidos a este: *Mar
1 00:42:34.996: %LDP-5-NBRCHG: LDP Neighbor 172.16.1.1:0 is UP
Paso 5: Verifica la configuración de MPLS
Para comprobar el funcionamiento de MPLS vamos a utilizar el comando “show mpls”. Para ver de que opciones dispones utiliza el comando “show mpls ?” R1#show mpls ? atm-ldp
ATM LDP Protocol information
forwarding-table interfaces
Show the Label Forwarding Information Base (LFIB) Per-interface MPLS forwarding information
ip label
MPLS IP information Label information
ldp
Label Distribution Protocol information
traffic-eng
Traffic engineering information
En primer lugar para ver rápidamente las interfaces que están funcionando con MPLS ejecuta “show mpls interfaces ”: R2# show mpls interfaces Interface IP Ethernet0/0 Yes (tdp) Serial0/0 Yes (tdp)
Tunnel No No
Operational Yes Yes
Otros comandos interesantes son: show mpls ldp discovery para observar información de LDP, como el identificativo del router MPLS y los vecinos.
R2#show mpls ldp discovery Local LDP Identifier: 172.16.2.1:0 Discovery Sources: Interfaces: Ethernet0/0 (ldp): xmit/recv LDP Id: 172.16.1.1:0 Serial0/0 (ldp): xmit/recv LDP Id: 172.16.3.1:0
show mpls ldp neighbor para detección de las adyacencias de LDP y el estado de las conexiones establecidas.
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Práctica de MPLS
R2#show mpls ldp nei Peer LDP Ident: 172.16.1.1:0; Local LDP Ident 172.16.2.1:0 TCP connection: 172.16.1.1.646 - 172.16.2.1.19940 State: Oper; PIEs sent/rcvd: 0/23; Downstream Up time: 00:17:12 LDP discovery sources: Ethernet0/0, Src IP addr: 172.16.12.1 Addresses bound to peer LDP Ident: 172.16.12.1 172.16.1.1 Peer LDP Ident: 172.16.3.1:0; Local LDP Ident 172.16.2.1:0 TCP connection: 172.16.3.1.40446 - 172.16.2.1.646 State: Oper; PIEs sent/rcvd: 0/20; Downstream Up time: 00:14:16 LDP discovery sources: Serial0/0, Src IP addr: 172.16.23.3 Addresses bound to peer LDP Ident: 172.16.23.3 172.16.3.1
En MPLS cada router utiliza como identificador la IP más alta de sus interfaces loopback (podría tener varias), y si no dispone de ninguna interfaz loopback, la más alta de sus interfaces físicas. Esto ocurre también con otros protocolos como OSPF, BGP etc A la vista de lo anterior indica ¿Qué protocolo de transporte utiliza LDP para comunicarse con sus vecinos? ……………………………………………………………………………………….
¿Serías capaz de decir si LDP tiene asignado un número de puerto bien conocido? ¿Sabrías decir cual es? ……………………………………………………………………………………….
Paso 6: Estudio de las tablas LIB y LFIB
Con la configuración introducida en el paso anterior, todos los routers actúan como Label Switch Routers (LSRs) y ejecutan LDP. Cada router crea una FEC (Forwarding Equivalence Class) para cada entrada de la tabla FIB, a cada FEC le asigna una etiqueta MPLS y registra la etiqueta en la tabla LIB. Estas etiquetas pueden variar cada vez que inicializamos el router . Mediante LDP cada router distribuye sus etiquetas a sus vecinos para que las utilicen cuando le mandan paquetes. Una vez las etiquetas se han distribuido, la conmutación se realiza utilizando la tabla LFIB que almacena la etiqueta asignada por el router vecino, la interfaz por donde enviar el paquete y la acción a realizar
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Práctica de MPLS
con la etiqueta añadida (ponerla, cambiarla o quitarla). Para visualizar los datos de la LIB se utiliza el comando “ show mpls ldp bindings”. Las asociaciones de etiquetas con las redes de destino solo tienen significado local al router, es decir, las etiquetas asignadas por un router no tienen en principio relación con las asignadas por el siguiente router al mismo destino. Un ejemplo sería el siguiente: R2#show mpls ldp bindings lib entry: 172.16.1.1/32, rev 6 local binding: label: 16 remote binding: lsr: 172.16.3.1:0, lib entry: 172.16.2.1/32, rev 12 remote binding: lsr: 172.16.1.1:0, remote binding: lsr: 172.16.3.1:0, lib entry: 172.16.3.1/32, rev 8 local binding: label: 17 remote binding: lsr: 172.16.1.1:0, lib entry: 172.16.12.0/24, rev 4 local binding: label: imp-null remote binding: lsr: 172.16.1.1:0, remote binding: lsr: 172.16.3.1:0, lib entry: 172.16.23.0/24, rev 2 local binding: label: imp-null remote binding: lsr: 172.16.1.1:0, remote binding: lsr: 172.16.3.1:0,
label: 17 label: 18 label: 18
label: 17
label: imp-null label: 16
label: 16 label: imp-null
La etiqueta “imp-null” indica que el paquete será renviado sin etiqueta MPLS. Esto ocurre normalmente en el router de destino, es decir el que tiene la red de destino directamente conectada, que es el que debería quitar la etiqueta MPLS del paquete, pero en el caso de los routers cisco la etiqueta la quita ya el router anterior, ya que ve que el siguiente router tiene directamente conectada la red de destino y en ese caso resulta más eficiente quitar de forma anticipada la etiqueta MPLS. Este modo de funcionamiento se conoce como PHP (Penultimate Hop Popping). De este modo se evita una consulta en la tabla LFIB del router de destino, pues ya sabemos que tiene esa red directamente conectada. El parámetro „rev‟ (revisión) que aparece en la línea „lib entry‟ es para control interno de LDP. Se utiliza para identificar los mensajes LDP recibidos, de forma que cuando el router recibe un paquete LDP puede saber si realmente es nuevo o si es uno viejo que ha llegado repetido por algun motivo. En el caso anterior podemos ver que por ejemplo R2 asocia localmente para la interfaz loopback de R3 (172.16.3.1/32) la etiqueta 17, y sabe que R1 le ha asociado casualmente la misma etiqueta. En cuanto a la red 172.16.12.0/24, que es la Ethernet que le conecta con R1, localmente no le asigna etiqueta por ser una
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Práctica de MPLS
red directamente conectada. Además por LDP ha sabido que R1 tampoco le ha asignado etiqueta (por el mismo motivo) y que R3 le ha asignado la etiqueta 16. Para consultar la tabla FIB utilizaremos el comando “show mpls forwarding ldp bindings”: R1#show mpls forwarding-table Local tag 18 17 16
Outgoing tag or VC Untagged 17 Pop tag
Prefix or Tunnel Id 172.16.2.1/32 172.16.3.1/32 172.16.23.0/24
Bytes tag switched 0 0 0
Outgoing interface Et0/0 Et0/0 Et0/0
Bytes tag switched 384 0
Outgoing interface Se0/0 Et0/0
Bytes tag switched 0 0 0
Outgoing interface Se0/0 Se0/0 Se0/0
Next Hop 172.16.12.2 172.16.12.2 172.16.12.2
R2#sh mpls forwarding-table Local tag 17 16
Outgoing tag or VC Untagged Untagged
Prefix or Tunnel Id 172.16.3.1/32 172.16.1.1/32
Next Hop point2point 172.16.12.1
R3#show mpls forwarding-table Local tag 18 16 17
Outgoing tag or VC Untagged Pop tag 16
Prefix or Tunnel Id 172.16.2.1/32 172.16.12.0/24 172.16.1.1/32
Next Hop point2point point2point point2point
En esta tabla las entradas que ponen „Untagged‟ en el „Outgoing tag‟ corresponden a interface sque se encuentran fuera de la nube MPLS; las que ponen „Pop tag‟ son los casos en que el router ha de quitar la etiqueta correspondiente y pasar el paquete IP tal cual.
Con la información obtenida anteriormente, podríamos diseñar la LIB en cada uno de los routers tal como se detalla en la figura 2. En R0 Network
LSR
Label
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Práctica de MPLS
En R1 Network
LSR
Label
LSR
Label
LSR
Label
En R2 Network
En R3 Network
A la vista de los resultados mostrados en las tablas LIB y LFIB, si realizamos un ping desde R1 con origen en 172.16.1.1 y destino a 172.16.3.1 ¿qué etiquetas se utilizan? ……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
¿Qué significado tiene la entrada “local binding”? ……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
¿Qué significado tiene la entrada “remote binding”? ……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
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Práctica de MPLS
En el router R2, ¿por qué hay más de una asociación remota para cada red? ……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
¿Qué significa la etiqueta “implicit NULL”? ……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
Prueba ahora a ejecutar el ping –R y el traceroute desde tu host a los demás hosts, y el traceroute desde tu router al router mas alejado. Compara el resultado con el obtenido antes de activar MPLS:
R2#traceroute 172.16.1.1 Type escape sequence to abort. Tracing the route to 172.16.3.1 1 172.16.23.2 [MPLS: Label 16 Exp 0] 28 msec 28 msec 28 msec 2 172.16.12.1 20 msec * 17 msec
¿Qué diferencias observas y por qué? ……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
Paso 7: Modifica el tamaño de MTU para MPLS
Una de las características de MPLS es que permite anidar etiquetas MPLS en función de la aplicación y por tanto puede aumentar el número de cabeceras y para ello hay que informar a las interfaces físicas de dichas eventualidades para evitar el descarte de tramas que superen la MTU. La cabecera MPLS tiene 4 bytes. La MTU por defecto siempre se toma de la propia interfaz, que en el caso de una Ethernet es 1500 bytes. Para comprobarlo, utilizamos el comando “ show mpls interfaces interface-type interface-number detail” en las interfaces que une los routers R1 y R2.
R2#show mpls interface ethernet 0/0 detail Interface Ethernet0/0: IP labeling enabled (ldp) LSP Tunnel labeling not enabled 18
Práctica de MPLS
BGP tagging not enabled Tagging operational Fast Switching Vectors: IP to MPLS Fast Switching Vector MPLS Turbo Vector MTU = 1500
En esta práctica modificaremos la MTU de la conexión MPLS Ethernet entre R1 y R2 para soportar hasta 2 cabeceras de MPLS, de forma que la nueva MTU será 1508 bytes. Para modificar la MTU para MPLS utiliza el comando “ mpls mtu” . Verifica el cambio utilizando el comando “ show mpls interfaces interface detail “. R2(config)# interface ethernet0/0 R2(config-if)# mpls mtu 1508 R2# show mpls interface ethernet 0/0 detail Interface Ethernet0/0: IP labeling enabled (ldp): Interface config LSP Tunnel labeling not enabled BGP tagging not enabled Tagging operational Fast Switching Vectors: IP to MPLS Fast Switching Vector MPLS Turbo Vector MTU = 1508
Aunque hemos aumentado el tamaño de MTU para el tráfico MPLS de la interfaz Ethernet si ejecutas el comando “show interface Ethernet 0/0” verás que el tamaño de la MTU en la interfaz física sigue siendo de 1500 bytes. Intenta ahora averiguar como podrías cambiar el tamaño de esta MTU e inténtalo. ¿Cuál es el resultado? Paso 8: Análisis de tramas MPLS
Una vez tenemos la maqueta funcionando vamos a utilizar el Wireshark en los hosts H2 y H3 para analizar los paquetes MPLS que pasan por el hub. Diseña en primer lugar un filtro de captura que te permita coger solo ese tráfico, no el tráfico de los hosts. Una vez lo tengas compara los resultados obtenidos, en particular la estructura de la etiqueta MPLS, con lo que se ha visto en teoría. Analiza y comenta los valores de las etiquetas que aparecen en relación con los resultados obtenidos en la consola de los routers. Analiza también el valor del TTL que aparecen en la etiqueta MPS y en la cabecera IP. Ahora quita el filtro anterior y pon uno para capturar únicamente el tráfico ICMP. Lanza un ping de H2 a H3 y otro de H1 a H4. ¿Qué diferencia hay entre los dos
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Práctica de MPLS
ping? ¿van todos los paquetes encapsulados en MPLS? En caso negativo ¿Cómo saben los routers que paquetes van encapsulados y cuales no? Prueba ahora con el comando ping a enviar paquetes IP del tamaño máximo (1500 bytes) de forma que al pasar por la Ethernet que une R1 con R2 llevando la cabecera MPLS superen el tamaño máximo. Analiza esos paquetes con Wireshark y comenta los resultados en relación con tu anterior intetno de aumentar la MTU de la interfaz física. Explica las conclusiones obtenidas. Prueba a hacer ping de H1 a H3, o de H2 a H0. Captura el ICMP Echo Request y el ICMP Echo Reply, analiza, compara y comenta los resultados obtenidos. Paso 9: Configuración de subinterfaces con etiquetas 802.1Q (VLANs)
Como has podido observar en la maqueta que hemos montado las interfaces Ethernet de R1 y R2 cumplen una doble función, por un lado sirven para interconectar los routers entre sí y por otro para conectarlos con sus respectivos hosts. Esto significa que por la misma interfaz estos routers reciben y envían paquetes con y sin etiquetas MPLS. Además, no conseguimos una separación completa del tráfico de las diferentes redes, por tanto no se trata de una situación ideal. Sería más conveniente haber utilizado interfaces físicas diferentes y haber configurado MPLS únicamente en la que interconectara los dos routers. Sin embargo, como solo disponemos de una interfaz Ethernet por router esto no ha sido posible. A continuación, para aproximarnos a esa „solución ideal‟ de las dos interfaces vamos a crear dos subinterfaces sobre la interfaz Ethernet, configurando en ellas etiquetado 802.1Q (VLANs). Conectando entonces un conmutador adecuadamente configurado podremos separar el tráfico de los hosts del tráfico de la red MPLS. Vamos a utilizar para ello un catalyst 2950. Utilizaremos la VLAN 2 para el tráfico R1-H1, la VLAN 3 para el R2-H2 y la VLAN 4 para el tráfico MPLS, es decir el R1-R2. El esquema de la conexión es el que aparece en la figura 4. El hub que aparece entre R1 y el conmutador nos permitir á „husmear ‟ el tráfico que circula entre ambos equipos, pudiendo analizar con el Wireshark las tramas 802.1Q, tanto la de MPLS como las de R1-H1, que no llevan dicha etiqueta. Las tramas R2-H2 no podremos verlas pues no llegarán al hub.
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Práctica de MPLS
Console
Console L0 172.16.0.1/32
L0 172.16.3.1/32
E 0/0 172.16.30.1/24
E 0/0 172.16.33.1/24 R0
H0 172.16.30.2/24 Rtr: 172.16.30.1
R3
S 0/0 172.16.23.3/24
S 0/0 172.16.22.3/24
H3 172.16.33.2/24 Rtr: 172.16.33.1
MPLS S 0/0 172.16.22.2/24 L0 172.16.1.1/32
E 0/0.4 172.16.12.1/24 E 0/0.2 172.16.31.1/24
1 2 3 4
E 0/0.4 172.16.12.2/24 E 0/0.3 172.16.32.1/24
R1
S 0/0 172.16.23.2/24 R2
L0 172.16.2.1/32
Console
Console
H1 172.16.31.2/24 Rtr: 172.16.31.1
H2 172.16.32.2/24 Rtr: 172.16.32.1 RS-232 10BASE-T V.35
Figura 4: Esquema de conexión de los routers con etiquetado 802.1Q.
Lo único que tenemos que modificar en los routers es la configuración de las interfaces Ethernet de R1 y R2. Dichas interfaces se han de desdoblar en dos subinterfaces cada una. Es buena práctica, aunque no necesario, asignar a las subinterfaces el mismo número que el de la VLAN que les corresponde. Para configurar las subinterfaces debes introducir en R1 y R2 los siguientes comandos:
R1(config)# interface ethernet 0/0
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Práctica de MPLS
R1(config-if)# R1(config-if)# R1(config-if)# R1(config-if)# R1(config-if)# R1(config-if)# R1(config-if)# R1(config-if)# R1(config-if)# R1(config-if)#
no ip address 172.16.12.1 255.255.255.0 no ip address 172.16.31.1 255.255.255.0 secondary no mpls ip interface ethernet 0/0.2 ip address 172.16.31.1 255.255.255.0 encapsulation dot1Q 2 interface ethernet 0/0.4 ip address 172.16.12.1 255.255.255.0 mpls ip encapsulation dot1Q 4
R2(config)# interface ethernet 0/0 R2(config-if)# no ip address 172.16.12.2 255.255.255.0 R2(config-if)# no ip address 172.16.32.1 255.255.255.0 secondary R2(config-if)# no mpls ip R2(config-if)# interface ethernet 0/0.3 R2(config-if)# ip address 172.16.32.1 255.255.255.0 R2(config-if)# encapsulation dot1Q 3 R2(config-if)# interface ethernet 0/0.4 R2(config-if)# ip address 172.16.12.2 255.255.255.0 R1(config-if)# mpls ip R2(config-if)# encapsulation dot1Q 4
Ahora cuando R1 envíe paquetes a R2 les pondrá la etiqueta de la VLAN 4, mientras que si los envía a H1 les pondrá la etiqueta de la VLAN 2. (Fíjate que solo hemos preparado para MPLS la subinterfaz que corresponde a la interconexión entre los routers.) Ahora vamos a configurar el conmutador. Crearemos las VLANs 2, 3 y 4 y asignaremos los puertos de la siguiente manera: Puerto 1: trunk Puerto 2: VLAN 2 Puerto 3: VLAN 3 Puerto 4: trunk (Como la VLAN 4 la usan los routers y estos se conectan a puertos trunk a esta VLAN no es necesario asignarle ningún puerto.) Para configurar el conmutador nos conectaremos por consola mediante el programa minicom y en primer lugar comprobaremos que no tenga ya alguna configuración introducida que pudiera interferir con nuestra práctica, en cuyo caso restauraremos la configuración de fábrica. A continuación introduciremos la configuración siguiente:
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Práctica de MPLS
#configure terminal Enter configuration commands, one per line. (config)#vlan 2 (config-vlan)#name red H1 (config-vlan)#vlan 3 (config-vlan)#name red H2 (config-vlan)#vlan 4 (config-vlan)#name red R1-R2 (config-vlan)#i fa0/1 (config-if)# switchport mode trunk (config-if)#i fa0/2 (config-if)# switchport access vlan 2 (config-if)#i fa0/3 (config-if)# switchport access vlan 3 (config-if)#i fa0/4 (config-if)# switchport mode trunk (config-if)#exit (config)#CTRL/Z (config)#CTRL/Z
End with CNTL/Z
Ahora prueba si hay conectividad entre R1-R2 y entre R1-H1 y R2-H2. Observa la respuesta del comando „show interface Ethernet 0/0‟. También puedes preguntar por subinterfaz. Conecta ahora H0 (o un ordenador ajeno a la maqueta) al hub y analiza con Wireshark el tráfico que discurre por él. Para comparar genera tráfico que vaya por la VLAN de MPLS (la 4) y que vaya por la 2. Si quisiéramos analizar el tráfico en el lado de R2 podríamos conectar otro hub a su enlace con el conmutador. También se podría configurar port mirroring en el conmutador para conseguir el mismo efecto que con los hubs.
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Práctica de MPLS
ANEXO I: Terminología básica de MPLS:
FEC (Forwarding Equivalence Class): conjunto de paquetes que entran en la red MPLS por una misma interfaz, que reciben la misma etiqueta y por tanto circulan por un mismo trayecto. La FEC puede caracterizarse por el valor de uno o varios de los campos de la cabecera IP. LSP (Label Switched Path): camino que siguen los paquetes que pertenecen a la misma FEC. LSR (Label Switching Router): router que puede encaminar paquetes en función del valor de la etiqueta MPLS LIB (Label Information Base): La tabla de etiquetas que manejan los routers MPLS. Relaciona la pareja (interfaz de entrada - etiqueta de entrada) con (interfaz de salida - etiqueta de salida). En versiones de IOS antiguas, en lugar de Label se utilizaba Tag y de ahí, que hay algunos comandos que utilizan “tag ” en lugar de “label ”. LDP (Label Distribution Protocol): protocolo estándar utilizado para la asignación de etiquetas MPLS. Es el más extendido, aunque no el único. FIB (Forwarding Information Base): es la tabla de rutas del router simplificada, indicando para cada red de destino la interfaz que debe utilizarse y el router vecino al que ha de enviarse („Next Hop‟). Esta tabla se actualiza automáticamente a petición de los protocolos de routing y existe cuando esta CEF activado, aunque no se utilice MPLS. LFIB (Label Forwarding Information Base): es la tabla que indica los cambios que el router debe realizar en la etiqueta MPLS de los paquetes. PHP (Penultimate Hop Popping): es una forma de funcionar en la que el penúltimo router del trayecto quita la etiqueta MPLS porque sabe que el siguiente ya es el final del circuito y tiene la red de destino directamente conectada. Permite reducir el consumo de CPU y mejorar el rendimiento del router, y es el modo de funcionamiento por defecto en los routers de Cisco Systems.
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