No Capítulo 2 são revistos com algum detalhe aspectos relativos à recuperação de falhas em redes MPLS. Na Secção 2.1 são referidos alguns termos e concei- tos usados na recuperação em geral, na Secção 2.2 são apresentados alguns dos aspectos fundamentais do MPLS, na Secção 2.3 são descritos os princípios de re- cuperação que podem ser usados em redes MPLS e na Secção 2.4 são revistos os esquemas de recuperação de falhas usados em redes MPLS.
No Capítulo 3 são descritas algumas melhorias que podem ser efectuadas a esquemas de partilha de LBP. Assim, na Secção 3.1 é introduzida a nomencla- tura utilizada e descrito um método para reserva mínima de LBP na protecção
local. Na Secção 3.2 é revisto um esquema de protecção local e proposta uma nova versão com várias alterações sendo relatados os resultados das modifica- ções introduzidas. Finalmente na Secção 3.3 é descrito o problema de obtenção de um par de caminhos disjuntos de custo mínimo com custos duais nos arcos e da obtenção do conjunto de todos esses pares, sendo apresentados algoritmos para a sua resolução.
No Capítulo 4 é apresentada a proposta de um sistema de recuperação usando diversos esquemas que combina as características do tráfego e a situação da rede com as características dos próprios esquemas. Na Secção 4.1 é apresentado um exemplo de aplicação deste sistema.
No Capítulo 5 é feita a descrição do funcionamento e da implementação do si- mulador desenvolvido. A Secção 5.1 apresenta uma breve descrição do ambiente de simulação utilizado. Nas Secções 5.2 e 5.3 é feita a descrição do funcionamento do programa de simulação, sendo a sua implementação descrita na Secção 5.4.
No Capítulo 6 são apresentadas experiências que ilustram o funcionamento do esquema de recuperação proposto e validam a sua aplicabilidade. Nas Sec- ções 6.1 e 6.2 são apresentadas as condições gerais das experiências realizadas. Na Secção 6.3 são revistas as medidas recolhidas pelo simulador. Na Secção 6.4 são apresentadas as hipóteses a testar e objectivos das experiências. Por fim na Secção 6.5 é apresentada a descrição das experiências efectuadas e análise dos seus resultados, que são agregados na Secção 6.6.
Finalmente, o Capítulo 7 apresenta uma síntese dos resultados obtidos e pro- postas de trabalho futuro.
2 Recuperação em MPLS
A recuperação baseada no MPLS refere-se à capacidade de efectuar um restabe- lecimento rápido e completo do tráfego afectado por uma falha numa rede com MPLS. Nessas redes pretende-se garantir serviços de alta fiabilidade e disponi- bilidade. Perante falhas, o fornecedor de serviços pretende oferecer, para certos serviços, uma recuperação rápida e que utilize o mínimo de recursos possíveis. Para tal, têm sido vários os esquemas de recuperação propostos. No entanto, deve ser lembrado que os objectivos propostos são, em geral, contraditórios. Em geral a eficiência no uso de recursos impede tempos de recuperação pequenos e vice-versa.
Este capítulo começa por apresentar, uma revisão de alguns conceitos bási- cos da recuperação, seguindo-se na Secção 2.2 uma descrição sucinta dos prin- cípios de funcionamento do MPLS. Na Secção 2.3 é analisado em detalhe o funcionamento da recuperação em redes MPLS seguindo de perto o Request For
Comments (RFC) 3469 (Sharma et al., 2003) nas Subsecções 2.3.1, 2.3.2 e 2.3.3; na
Subsecção 2.3.5 são abordadas questões sobre QoS e TE em redes MPLS. Na Sec- ção 2.4 é apresentada uma resenha da literatura dedicada ao tema da recuperação em redes MPLS contendo um estudo comparativo dos esquemas em função das suas características mais relevantes.
2.1 Conceitos básicos da recuperação
Com a definição destes conceitos não se pretende estabelecer padrões mas antes arranjar uma terminologia para ser usada neste texto. Os conceitos aqui apre- sentados são, em parte, derivados do trabalho de Laprie (1992). Muitos destes termos e conceitos iniciais não estão ainda consolidados, existem vários autores que usam o mesmo termo para conceitos distintos e também termos diferentes para o mesmo conceito.
Falha versus avaria Uma avaria (failure) é definida como um desvio no serviço especificado, sentido pelo utilizador. E a falha (fault) é definida como a causa física ou algorítmica da avaria. As falhas podem ser classificadas
em falhas físicas, aquelas que ocorrem nos componentes, e falhas humanas (falhas de projecto e falhas de interacção). A terminologia, para os conceitos apresentados, foi adoptada de Madeira (1993). As falhas nos componentes físicos de uma rede de computadores não podem ser evitadas, por isso devem ser utilizados mecanismos que ofereçam uma certa confiabilidade para tentar evitar que o sistema apresente avarias. Algumas falhas podem levar horas ou mesmo dias a serem reparadas.
Disponibilidade versus Fiabilidade versus Confiabilidade A disponibilidade (avai- lability) é definida como a probabilidade da rede poder ser usada quando necessário com o nível de desempenho combinado (entre o cliente e o for- necedor de serviço), ou por outras palavras como a fracção de tempo que o serviço está disponível. Como benchmark, o equipamento das redes de trans- porte requer disponibilidade da ordem dos cinco noves (Hussain, 2005), o que significa que o equipamento está disponível para serviço 99,999 por cento do tempo (o equipamento oferece um serviço contínuo excepto apro- ximadamente durante 5 minutos num ano). Esse valor de disponibilidade deve ser satisfeito pelas redes de dados para voz (Mendiratta e Witschorik, 2003). A fiabilidade (reliability) de uma rede é definida como a probabili- dade da rede desempenhar as suas funções sem avaria durante um dado período de tempo. Uma medida de fiabilidade usada frequentemente é o tempo médio entre avarias (Mean Time Between Failures (MTBF)). Disponi- bilidade e fiabilidade são atributos de confiabilidade (Dependability). Con- fiabilidade indica a confiança no serviço fornecido por um dado sistema e que será tanto maior quanto maiores forem, simultaneamente, a fiabilidade e disponibilidade. A disponibilidade está relacionada com MTBF através da expressão seguinte:
Disponibilidade = MTBF/(MTBF+MTTR)
onde Mean Time to Repair (MTTR) é a duração média de reparação. Di- minuir o tempo de reparação aumenta a disponibilidade. E quanto maior for o tempo entre avarias maior será a fiabilidade. Um sistema pode ser muito fiável e pouco disponível, por outro lado um sistema pode ser alta- mente disponível e ter vários períodos de inoperacionalidade, desde que este períodos sejam de pequena duração.
Resiliência versus Capacidade de sobrevivência A capacidade de sobrevivência (sur- vivability) é a capacidade de uma rede manter e fornecer um nível de ser- viço aceitável na presença de falhas (internas ao sistema) e acontecimentos
adversos (externos ao sistema). A capacidade de sobrevivência inclui a re- siliência (resilience) pois nesta é apenas incluída a capacidade de cumprir a sua missão perante acontecimentos internos. A capacidade de sobrevivên- cia é uma propriedade emergente de um rede de comunicações e não dos seus componentes (Mendiratta e Witschorik, 2003).
Tolerância a falhas A tolerância a falhas (fault tolerance) é a capacidade de um sis- tema ou componente continuar a sua operação normal apesar da presença de falhas de hardware ou software, baseia-se na utilização de redundân- cia. Num sistema com capacidade de sobrevivência a tolerância a falhas é necessária mas não suficiente.