Fundamentos de Carrier Ethernet. Jerônimo A. Bezerra

(1)

Fundamentos de

Carrier Ethernet

Jerônimo A. Bezerra

<jab@rnp.br>

(2)

Índice

• Crescimento das redes metropolitanas

• Ethernet e seus desaﬁos

• Metro Ethernet Forum -‐ papel, aEvidades e envolvimento

• Introdução ao Metro Ethernet ou Carrier Ethernet

• Comparação das tecnologias de transporte

• Contextualização na Rede ReMeSSa

• Sugestões para o futuro

(3)

Popularização das Redes Metro

• _{Novas
redes
metropolitanas
aparecendo
a
todo}

momento:

– 

Academia (RNP, Universidades), Telecom(xDSL),

etc.

• MoEvos:

– 

Demandas dos usuários

– 

Custo da infraestrutura (ﬁbra óEca, equipamentos)

– 

Capacidade das interfaces de redes (100Gbps)

– 

Simplicidade na operação

•  Consolidação do protocol Ethernet (IEEE 802.3)

(4)

IEEE 802.3 ou Ethernet

• Padronizado para LANs, em 1985;

• Implementação simples e barata;

• Mundialmente consolidado:

– 

Custo de interface extremamente baixo;

• Mas, não foi pensado para MAN:

– 

Não possui separação de tráfego, impossibilitando a

criação de circuitos privados;

– 

Sem gerência e conﬁabilidade;

– 

Sem priorização de tráfego;

(5)

Ethernet: Evolução para atender MAN

•  Nos anos 90, circuitos P2P e MP2MP foram viabilizados com o protocolo 802.1Q (VLAN);

–  Com as novas técnicas de VLAN Stacking e VLAN translaEon, foi possível isolar usuários e núcleo da rede;

•  Protocolos como QinQ, PBB e PBB-‐TE foram criados, resolvendo diversos problemas:

–  C-‐VLAN versus S-‐VLAN, Aprendizado de MAC dinâmicos e Sub 50ms failover

•  Custo de interface Ethernet menor que interfaces SONET/SDH

•  Ethernet suporta largura de banda de até 10Gbps com ﬁna granularidade; •  Pode ser facilmente conectada à rede do cliente, devido ao uso de

Ethernet nas corporações e redes residenciais.

(6)

Mitos sobre usar Ethernet MAN

• _{4094
VLANs
é
insuﬁciente
para
uma}

operadora

• _{RSTP
convergence
takes
many
seconds}

– 

Alguns fabricantes já oferecem protocolos com

suporte sub-‐50ms

• _{Conexões
L2
Ethernet
MAN
eliminam
a}

necessidade de roteadores ou switches L3

(7)

Metro Ethernet

•  Metro Ethernet é uma Metropolitan Area Network que é baseada nos padrões Ethernet. É comunmente usado para

conectar subscribers (usuários) a um grande provedor de rede ou à Internet. Pode ser usado pelas empresas também para conectar escritórios ou datacenters.

•  Pode ser: –  Ethernet puro, –  Ethernet sobre SDH, –  Ethernet sobre MPLS –  Ethernet sobre DWDM. 7

(8)

MEF -‐ Metro Ethernet Forum

•  O MEF é uma organização sem ﬁns lucraEvos, formada em 2001 para promover a adoção, em caráter global, de Redes e Serviços Ethernet, focando nas Operadoras (Carriers).

•  Criou o conceito de Carrier Ethernet, que possui duas deﬁnições:

8

Para provedores

Para usuários

Um conjunto de elementos de rede cerEﬁcados que se

conectam para transportar serviços Carrier Ethernet para todos usuários, local ou

mundialmente.

Serviço de rede padronizado deﬁnido por cinco atributos que disEngue-‐o da tradicional LAN baseada em Ethernet

(9)

Carrier Ethernet

Standardized Services – Serviços e nomenclatura

padronizados sem alterações na rede do usuário

Scalability – Deve suportar milhões de usuários, nos mais

variados serviços com velocidades de 1Mbps a 10Gbps

Quality of Service – Deve suportar serviços mensuráveis e

garantidos ponto-a-ponto (frame delay, variação do delay, disponibilidade).

Service Management – Deve possibilitar monitoramento,

diagnóstico e gerência centralizada, com OAM e rápido provisionamento de serviços

Reliability – Habilidade para detectar e recuperar de

incidentes na rede sem impactar usuários, com

(10)

Terminologia Carrier Ethernet

•  UNI (User-‐to-‐Network Interface) •  Ethernet Virtual ConnecEon (EVC) •  3 Epos de EVC

–  Ponto-‐a-‐Ponto

–  MulEponto-‐a-‐MulEponto –  Ponto-‐a-‐MulEponto)

(11)

Tipos de Serviço em Carrier Ethernet

E-‐LAN Service Type

• Mul9point L2 VPNs

• Transparent LAN Service • Mul9cast networks

E-‐Tree Service Type

• Rooted mul9-‐point L2 VPNs • Broadcast networks • Telemetry networks UNI UNI UNI UNI Mul9-‐point to Mul9-‐point EVC UNI UNI

UNI Point-‐to-‐Point EVC UNI

E-‐Line Service Type

• Virtual Private Lines (EVPL) • Ethernet Private Lines (EPL) • Ethernet Internet Access

E-‐ Access Service Type* for

• Wholesale Access Services • Access EPL • Access EVPL ENNI UNI Point-‐to-‐Point EVC UNI Rooted MulEpoint EVC Carrier Ethernet Access Network Carrier Ethernet Service Provider CaracterísEcas: -‐  Baixa Latência -‐  QoS previsível -‐  1 Mbps até 10 Gbps -‐  Serviços padronizados -‐  Conﬁável -‐  Gerenciável -‐  Uso oEmizado -‐  Baixo custo

(12)

Ethernet Private Line (EPL)

•  SubsEtui o serviço privado TDM

•  Serviço baseado em porta com um único serviço (EVC) através de UNI dedicadas provendo conecEvidade site-‐to-‐site

•  Tipicamente entregue sobre SDH (Ethernet over SDH) •  Serviço Ethernet mais popular devido à simplicidade

Point-to-Point EVCs Carrier Ethernet Network CE UNI CE UNI CE UNI ISP POP UNI Storage Service Provider Internet

(13)

Ethernet Virtual Private Line (EVPL)

•  SubsEtui serviços L2 VPN Frame Relay ou ATM

–  Para entregar mais largura de banda, ponto a ponto

•  Habilita mulEplos serviços (EVCs) em um único UNI

•  Suporta conecEvidade “hub & spoke” via serviços mulEplexados no hub site

–  Similar ao Frame-‐Relay

Service Multiplexed

Ethernet UNI

Point-to-Point EVCs

Carrier Ethernet Network CE UNI CE UNI CE UNI

(14)

Serviços usando o Epo E-‐LAN

•  EP-‐LAN: Cada UNI dedicado ao serviço EP-‐LAN. Ex.: Transparente LAN

•  EVP-‐LAN: Serviço MulEplexado em cada UNI. Ex.: Acesso à Internet e à VPN CorporaEva

Ethernet Private LAN example Multipoint-to-Multipoint EVC Carrier Ethernet Network CE UNI CE CE UNI UNI Ethernet Virtual Private LAN example Multipoint-to-Multipoint EVC Carrier Ethernet Network CE UNI CE CE UNI UNI Point-to-Point EVC (EVPL) UNI CE ISP POP Internet

(15)

Serviços usando Epo E-‐Tree

Carrier Ethernet Network CE UNI UNI CE CE Leaf Leaf UNI CE Leaf Rooted-‐MulEpoint EVC

Ethernet Private Tree example

UNI

Root

EP-Tree e EVP-Tree: Ambos permitem comunicação raiz–raiz e

raiz–folha mas não folha-folha.

•  EP-Tree requer UNI dedicada a uma EP-Tree

•  EVP-Tree permite cada UNI suportar multiplos serviços E-Tree

simultâneos

Root

Ethernet Virtual Private Tree example CE CE CE UNI UNI UNI Rooted-‐MulEpoint

EVC MulEpoint to MulEpoint EVC

(16)

Tecnologias de transporte

•  Carrier Ethernet pode ser implementado sobre diversas

tecnologias de transporte existentes, principalmente:

–  Provider Bridging (PB)

–  Provider Backbone Bridging (PBB)

–  Provider Backbone Bridging com Traﬃc Engineering (PBB-‐TE) –  MPLS VPWS (Virtual Private Wire Service)

–  MPLS VPLS (Virtual Private LAN Service) –  MPLS TP* (Transport Proﬁle)

–  SONET/SDH*

–  OTN* (OpEcal Transport Network) –  WDM (Wave Division MulEplexed)

(17)

Transport: Provider Bridging

• Também conhecido como QinQ, provê separação

entre VLAN do usuário com VLAN do provedor

• Funciona adicionando mais um campo Tag:

• Resiliência:

–  Depende do protocolo Spanning Tree ou similar para obter o melhor caminho até o desEno

–  Não suporta caminho alternaEvo (backup path)

–  Tempo de convergência depende do protocolo contra loop escolhido (STP ou similar)

(18)

Transport: Provider Bridging (2)

(19)

•  Também conhecido como MAC-‐in-‐MAC

•  Encapsula o frame do usuário completamente

–  Tornando o serviço transparente

•  Aumenta a escalabilidade da rede, adicionando um segundo Tag

19

(20)

•  Resiliência:

–  Depende do protocolo Spanning Tree ou similar para obter o melhor caminho até o desEno –  Não suporta caminho

alternaEvo (backup path) –  Tempo de convergência

depende do protocolo contra loop escolhido (STP ou similar)

20

(21)

• Mesmo formato do

PBB

• Resiliência:

– 

_{Resolve
a
deﬁciência}

na deﬁnição dos

caminhos principal e

backup.

– 

_{Não
necessita
de}

Spanning Tree ou

similar

– 

Convergência inferior

a 50 ms

21

Transport: PBB Traﬃc Engineering

(22)

•  Virtual Private Wire Service, também conhecido como ETHoMPLS ou Virtual Leased Line

•  Cria circuitos ponto a ponto (PW) que transportam Ethernet entre os roteadores de borda (LER)

•  Todo o frame Ethernet é encapsulado

–  Não necessitando do Mac Learning

22

(23)

23

Transport: MPLS VPWS

•  Usa os próprios mecanismos do MPLS para prover

redundância, como MPLS Fast

ReRoute

•  Garante convergência abaixo dos 50 ms

(24)

•  Virtual Private LAN Service •  Cria circuitos (LSP) entre os

roteadores de borda MPLS (LER)

•  Emula uma LAN com 802.1Q, ou seja, manuseia o TAG do frame, aprende o endereço MAC do usuário e faz o

decisão de encaminhamento dos frames

–  Usa os próprios mecanismos do MPLS para prover redundância, como MPLS Fast ReRoute

–  Garante convergência abaixo dos 50 ms

24

(25)

25

Transport: WDM

Wave Division MulEplexed Serviço ponto-‐a-‐ponto: E-‐line

Completamente transparente para a aplicação, logo não suporta idenEﬁcação CoS e VLAN

Fundamentos de Carrier Ethernet. Jerônimo A. Bezerra

Fundamentos de

Carrier Ethernet

Jerônimo A. Bezerra

<jab@rnp.br>

Índice

•

Crescimento das redes metropolitanas

•

Ethernet e seus desaﬁos

•

Metro Ethernet Forum -­‐ papel, aEvidades e envolvimento

•

Introdução ao Metro Ethernet ou Carrier Ethernet

•

Comparação das tecnologias de transporte

•

Contextualização na Rede ReMeSSa

•

Sugestões para o futuro

Popularização das Redes Metro

•

Novas redes metropolitanas aparecendo a todo

momento:

–

Academia (RNP, Universidades), Telecom(xDSL),

etc.

•

MoEvos:

–

Demandas dos usuários

–

Custo da infraestrutura (ﬁbra óEca, equipamentos)

–

Capacidade das interfaces de redes (100Gbps)

–

Simplicidade na operação

IEEE 802.3 ou Ethernet

•

Padronizado para LANs, em 1985;

•

Implementação simples e barata;

•

Mundialmente consolidado:

–

Custo de interface extremamente baixo;

•

Mas, não foi pensado para MAN:

–

Não possui separação de tráfego, impossibilitando a

criação de circuitos privados;

–

Sem gerência e conﬁabilidade;

–

Sem priorização de tráfego;

Ethernet: Evolução para atender MAN

Mitos sobre usar Ethernet MAN

•

4094 VLANs é insuﬁciente para uma

operadora

•

RSTP convergence takes many seconds

–

Alguns fabricantes já oferecem protocolos com

suporte sub-­‐50ms

•

Conexões L2 Ethernet MAN eliminam a

necessidade de roteadores ou switches L3

Metro Ethernet

MEF -­‐ Metro Ethernet Forum

Para provedores

Para usuários

Carrier Ethernet

Terminologia Carrier Ethernet

Tipos de Serviço em Carrier Ethernet

Ethernet Private Line (EPL)

Ethernet Virtual Private Line (EVPL)

Serviços usando o Epo E-­‐LAN

Serviços usando Epo E-­‐Tree

Tecnologias de transporte

• 

• 

• 

Metro Ethernet Forum -‐ papel, aEvidades e envolvimento

• 

• 

• 

• 

• 

_{Novas
redes
metropolitanas
aparecendo
a
todo}

– 

• 

– 

– 

– 

– 

• 

• 

• 

– 

• 

– 

– 

– 

• 

_{4094
VLANs
é
insuﬁciente
para
uma}

• 

_{RSTP
convergence
takes
many
seconds}

– 

suporte sub-‐50ms

• 

_{Conexões
L2
Ethernet
MAN
eliminam
a}

MEF -‐ Metro Ethernet Forum

Serviços usando o Epo E-‐LAN

Serviços usando Epo E-‐Tree

• 

• 

• 

• 

• 

– 

_{Resolve
a
deﬁciência}

– 

_{Não
necessita
de}

– 

• 

_{Assimilem
a
nomenclatura}

• 

_{Dê
foco
ao
MEF:
cada
vez
mais
ISP
estão
se}

– 

• 

_{MEF
CE
2.0
já
é
realidade}

– 

E-‐Access

• 

– 

• 