Arquitetura de Redes
• Aula 8
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Redes MPLS
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.
Redes MPLS
MPLS converge para a rede IP a sofisticação de uma rede orientada à conexão para o mundo IP
“tradicionalmente não orientado à conexão”.
A tecnologia suporta virtualmente todos os protocolos de camada 3, obviamente, destes, o IP é o mais popular.
Redes MPLS
. O MPLS é padronizado pelo IETF - Internet Engineering Task Force através da RFC-3031 e opera numa camada OSI intermediária às definições tradicionais do Layer
2 (Enlace) e Layer 3 (Rede).
O label é um identificador curto, de tamanho fixo e significado local. Todo pacote ao entrar numa rede MPLS recebe um label, este pode ser pensado como uma forma abreviada para o cabeçalho do pacote.
Desta forma os roteadores só analisam os labels para poder encaminhar o pacote.
Redes MPLS
O cabeçalho MPLS deve ser posicionado depois de qualquer cabeçalho da camada 2 e antes do cabeçalho da camada 3
Redes MPLS
Redes MPLS
Descrições dos campos do Label
• O campo Label contém o valor atual deste.
• O campo EXP define a classe de serviço a que um pacote pertence, ou seja, indica a prioridade do pacote.
• O campo S (stack) suporta o enfileiramento de labels. Caso o pacote receba mais de um label.
• O campo TTL (Time to Live) tem o mesmo papel que no cabeçalho IP, contar por quantos roteadores o pacote passou, num total de 255. No caso do pacote viajar por mais de 255 roteadores, ele é descartado para evitar possíveis loops.
Redes MPLS
Os rótulos tem validade local, o que significa que só são válidos entre roteadores adjacentes. Além disso, o fato de terem tamanho fixo agiliza o seu tratamento pois este pode ser feito por meio de Hardware.
Redes MPLS
Vantagens:
• Melhor desempenho no encaminhamento de pacotes (rapidez);
• Criação de caminhos (Label Switching Paths) entre os roteadores;
• Possibilidade de associar requisitos de QoS, baseados nos rótulos carregados pelos pacotes.
• Criação de redes virtuais
Redes MPLS
Funções da tecnologia MPLS:
• Mecanismos para o tratamento de fluxos de dados entre hardware, ou mesmo aplicações, distintas.
• Independência em relação aos protocolos das camadas OSI 2 (enlace) e 3 (rede).
• Mapeamento entre os endereços IP e labels, para envio de pacotes.
• Interfaces com protocolos de roteamento, como OSPF.
• Suporta IP, ATM e frame-relay.
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Funcionamento:
Classe de encaminhamento equivalente (CEE) ou Forwading equivalent class (FEC):
• Conjunto de pacotes que tenham caminhos iguais dentro da rede.
• Cada CEE recebe um número que é anotado no label de cada pacote
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Funcionamento:
Cada CEE é relacionada a um LSP (Label Switch Path).
Os LSP são caminhos determinados dentro da nuvem MPLS. Uma CEE pode ser associada a mais de um LSP, porém com todos apresentando mesma origem e mesmo destino.
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Funcionamento:
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Funcionamento:
No MPLS a associação do pacote com uma determinada CEE é feita apenas uma vez quando o pacote entra na rede através do LER (Label Edge Router)
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Funcionamento:
Nos saltos subseqüentes não há nenhuma análise do cabeçalho da camada de rede do pacote. A cada Roteador Comutador de Rótulos (Label Switch Router – LSR ) pelo qual o pacote passa, os rótulos são trocados pois cada rótulo representa um índice na tabela de encaminhamento do próximo roteador.
Redes MPLS
Funcionamento:
Quando um pacote rotulado chega, o roteador procura em sua tabela pelo índice representado pelo rótulo. Ao encontrar este índice o roteador substitui o rótulo de entrada por um rótulo de saída associado à CEE a que pertence o pacote. Após completada a operação de troca de rótulos o pacote é encaminhado pela interface que está especificada na tabela de roteamento.
Redes MPLS
Redes MPLS
Funcionamento:
Quando o pacote chega ao LER de saída da rede
MPLS, o rótulo é removido e o pacote é encaminhado pela interface associada à CEE a qual pertence o
pacote.
Redes MPLS
Redes MPLS
Interoperabilidade entre Protocolos
Esta facilidade se deve ao fato de que redes MPLS podem rotear tanto pacotes como células sem alteração na maneira como os caminhos são calculados.
Outro fator que se deve levar em conta é que a flexibilidade do MPLS ainda permite que ele seja usado simultaneamente com outros protocolos, mais especificamente com ATM.
Controle de enlace de dados ponto a ponto
• um remetente, um destinatário, um enlace: mais fácil que enlace de broadcast:
– sem Media Access Control
– desnecessário endereçamento MAC explícito – p. e., enlace discado, linha ISDN
• protocolos DLC ponto a ponto populares:
– PPP (Point-to-Point Protocol)
– HDLC: High level Data Link Control (enlace de dados era considerada “camada alta” na pilha de
protocolos!)
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557]
• enquadramento de pacote: encapsulamento de datagrama da camada de rede no quadro da camada de enlace de dados
– transporta dados camada de rede de qualquer protocolo da camada de rede (não só IP) ao mesmo tempo
– capacidade de demultiplexar para cima
• transparência de bit: deve transportar qualquer padrão de bits no campo de dados
• detecção de erro (sem correção)
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557]
• vida da conexão: detectar, sinalizar falha do enlace à camada de rede
• negociação de endereço da camada de rede: extremidades podem descobrir/configurar endereço de rede umas da
outras
Não requisitos do PPP
• sem correção/recuperação de erro
• sem controle de fluxo
• entrega fora de ordem OK
• sem necessidade de suporte a enlaces multiponto (p.
e., protocolo de seleção)
Recuperação de erro, controle de fluxo, reordenação de dados, todos relegados a camadas mais altas!
Quadro de dados PPP
• flag: delimitador (enquadramento)
• endereço: não faz nada (só uma opção <11111111>)
• controle: não faz nada; no futuro, possíveis campos de controle múltiplo
• protocolo: protocolo da camada superior ao qual o quadro é entregue (p. e., PPP-LCP, IP, IPCP etc.)
• informação: dados da camada superior sendo transportados
• verificação: CRC para detecção de erro Quadro de dados PPP
Byte Stuffing
• requisito de “transparência de dados”: campo de
dados deve poder incluir padrão de flag <01111110>
– P: <01111110> recebido é dado ou é flag?
• remetente: inclui (“enche”) byte < 01111110> extra após cada byte de dados < 01111110>
• destinatário:
– dois bytes 01111110 em sequência: descarta primeiro byte, continua recebimento de dados – único 01111110: byte de flag
padrão de byte de flag nos dados a enviar
padrão de byte de flag
mais byte incluído nos dados transmitidos
Byte Stuffing
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede, pares do enlace de dados devem
• configurar enlace PPP (tamanho de quadro máximo, autenticação)
• descobrir/configurar informação da camada de rede
– para IP: transportar msgs do IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo: 8021) para configurar/descobrir endereço IP
Desconectado Rede Estabelecimento Autenticação
Término Aberto
falha falha
Detecção de portadora
sucesso
Configuração do NCP Retirada
de portadora
final
Ambos os lados concordam com as opções
PPP – DIAGRAMA DE ESTADOS
Tecnologia ADSL
AUMENTO CRESCENTE DE NECESSIDADES
DE LARGURA DE BANDA
• VIDEO-ON-DEMAND
• INTERNETBANKING
• ETC.
VASTA INFRAESTRUTURA EM COBRE EXISTENTE
Porquê ADSL?
ASSIMETRIA COMO COMPROMISSO
COEXISTÊNCIA ADSL COM POTS OU RDIS SOBRE O MESMO PAR DE COBRE
Internet Aplicações
Serviços
Downstream: 50 Mbps
Upstream: 5 Mbps COBRE
ATM VoD
ATM
Tecnologia ADSL - Conceito
Limitações da rede de cobre - Atenuação
• Atenuação do sinal aumenta com a maior utilização do
espectro e maior comprimento da linha e espessura calibre do cabo:
Capacidade Descendente
2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
[metros]
[Kbps]
Limitações de alcance
• Velocidade máxima dependente de:
– Distância da ligação ao cliente
– Número e tipo dos cabo envolvidos na ligação – Número e tipo de circuitos no mesmo cabo
Rede de acesso
ATU-C - Adsl Terminal Unit - Central DSLAM - DSL Access Multiplexer ATU-R - Adsl Terminal Unit - Remote
S - Splitter
Para o Comutador
SPLITTER
S ATU-C S ATU-C S
10BaseT ATM 25
USB
ATU-R
Prestador de Serviços
#2 Prestador de Serviços
#1
Prestador de Serviços
#n
Arquitetura da Rede
Canais do ADSL
Arquitetura da Rede
ADSL
SDH/ATMFSAN FITLSDSL ADSL-LITE
• Baseado em Fibra Óptica
VDSL
Evolução do xDSL
• O futuro do acesso em banda larga
Arquitetura de Redes
• Aula 8 - Atividade
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Responda
O campo do quadro PPP que marca o início e o final do quadro é o:
a) FCS
b) Flag
c) Dados
d) Controle
e) Protocolo
Responda
O campo do quadro PPP que marca o início e o final do quadro é o:
a) FCS
b) Flag
c) Dados
d) Controle
e) Protocolo
Responda
Explique como o padrão ADSL superou a limitação das conexões de Internet discadas em que o usuário não conseguia usar a Internet ao mesmo tempo em que chamadas telefônicas estivessem ativas.
.
Responda
Explique como o padrão ADSL superou a limitação das conexões de Internet discadas em que o usuário não conseguia usar a Internet ao mesmo tempo em que chamadas telefônicas estivessem ativas.
O ADSL usa FDM (Multiplexação por Divisão de Frequência) para dividir o cabo telefônico convencional em três canais de frequência: uma para ligações telefônicas convencionais, uma para envio de dados para a Internet (upload) e uma para
recuperar dados da Internet (download). Com isso, uma
chamada telefônica não interfere no tráfego de dados de/para a Internet.
Responda
Acerca do MPLS (MultiProtocol Label Switching), assinale a opção correta.
a) O MPLS permite a criação de circuitos virtuais sobre redes IP, sendo capaz de isolar o tráfego por completo e realizar reservas de recursos exatamente como acontece em redes de circuitos virtuais.
b) O MPLS permite a criação de caminhos pré-definidos por meio de label switching.
c) Na rede MPLS, um label é utilizado pelos roteadores para encaminhar um pacote recebido. Nesse caso, o cabeçalho MPLS deve ser posicionado
depois de qualquer cabeçalho da camada 1 (física) e antes do cabeçalho da camada 2 (enlace).
d) Com a utilização de alguns dos protocolos da camada 4 (transporte), o MPLS pode ser empregado para transportar vários tipos de tráfego, como pacotes IP e ATM.
Responda
Acerca do MPLS (MultiProtocol Label Switching), assinale a opção correta.
a) O MPLS permite a criação de circuitos virtuais sobre redes IP, sendo capaz de isolar o tráfego por completo e realizar reservas de recursos exatamente como acontece em redes de circuitos virtuais.
b) O MPLS permite a criação de caminhos pré-definidos por meio de label switching.
c) Na rede MPLS, um label é utilizado pelos roteadores para encaminhar um pacote recebido. Nesse caso, o cabeçalho MPLS deve ser posicionado
depois de qualquer cabeçalho da camada 1 (física) e antes do cabeçalho da camada 2 (enlace).
d) Com a utilização de alguns dos protocolos da camada 4 (transporte), o MPLS pode ser empregado para transportar vários tipos de tráfego, como pacotes IP e ATM.
