PROTOCOLO DEL MPLS

1 – Introducción al protocolo MPLS

MPLS (Multi-Protocol Label Switching) es una técnica de red que se está normalizando actualmente en el IETF y cuya función principal es combinar los conceptos de enrutamiento IP de nivel 3 y los mecanismos de conmutación de nivel 2, tal como se aplican en el ATM o Frame Relay. El protocolo MPLS debería permitir mejorar la relación rendimiento/precio del equipo de encaminamiento, mejorar la eficiencia del encaminamiento (en particular para las grandes redes) y enriquecer los servicios de encaminamiento (como los nuevos servicios son transparentes para etiquetar los mecanismos de conmutación, pueden desplegarse sin modificaciones en la red central).

Los esfuerzos de la IETF se centran ahora en el IPv4. Sin embargo, el MPLS puede extenderse a múltiples protocolos (IPv6, IPX, AppleTalk, etc.). El MPLS no está de ninguna manera restringido a una Capa 2 específica y puede trabajar en todo tipo de medios que permitan el enrutamiento de paquetes de la Capa 3.

El MPLS se encarga de la conmutación de modo conectado (basado en etiquetas); las tablas de conmutación se calculan a partir de la información de los protocolos de enrutamiento IP y los protocolos de control. El MPLS puede considerarse como una interfaz que proporciona IP con el modo conectado y que utiliza servicios de nivel 2 (PPP, ATM, Ethernet, ATM, Frame Relay, SDH…).

La técnica del MPLS fue concebida por la IETF para ser relativamente simple pero muy modular y muy eficiente. Algunos puntos clave están siendo planteados por el IETF y por algunos fabricantes importantes dominados por Cisco, así como por los proveedores de servicios, con los operadores de red a la cabeza. Los distintos agentes han hecho un gran esfuerzo para lograr la normalización, lo que parece estar conduciendo a una revolución en las redes basadas en el IP.

2 – Protocolo SPLM: Objetivos y misiones

Uno de los objetivos iniciales era aumentar la velocidad de procesamiento de los datagramas en todo el equipo intermedio. Con la introducción de los gigarouters, este objetivo ha pasado a un segundo plano. Desde entonces, el aspecto de la «funcionalidad» ha tenido en gran medida prioridad sobre el aspecto de la «actuación», con las siguientes motivaciones en particular:

  • Integración IP/ATM
  • Creación de VPN
  • Flexibilidad: posibilidad de utilizar varios tipos de medios (ATM, FR, Ethernet, PPP, SDH).
  • Servicios diferenciales (DiffServ)
  • Enrutamiento de multidifusión

El MPLS podrá asegurar una fácil transición a la Internet óptica. Como el MPLS no está ligado a ninguna técnica de nivel 2 en particular, puede desplegarse sobre infraestructuras heterogéneas (Ethernet, ATM, SDH, etc.). Con apoyo para la gestión de las limitaciones blandas y duras de la calidad del servicio (DiffServ, Cisco Guaranteed Bandwidth). Con la capacidad de utilizar varios protocolos de control simultáneamente, el MPLS puede facilitar el uso de las redes ópticas ejecutándose directamente en WDM.

Ingeniería de Tráfico para definir rutas de enrutamiento explícitas en las redes IP (con RSVP o CR-LDP). La ingeniería de tráfico es la capacidad de gestionar los flujos de datos transportados a través de una infraestructura de red. Hoy en día, esta ingeniería de flujo se realiza esencialmente mediante el uso de ATM, con el resultado de que es muy compleja de gestionar (IP y ATM son dos técnicas de red totalmente diferentes, con limitaciones a veces no compatibles). Con la integración de esta funcionalidad, el MPLS permitirá una simplificación radical de las redes.

Las etiquetas pueden estar asociadas a un camino, un destino, una fuente, una aplicación, un criterio de calidad de servicio, etc. o una combinación de estos diferentes elementos. En otras palabras, el enrutamiento del IP se enriquece considerablemente sin que su rendimiento se vea degradado (desde el momento en que se encapsula un datagrama, se enruta con mecanismos de conmutación de nivel 2). Uno de los servicios más importantes será la posibilidad de crear redes privadas virtuales (VPN) de nivel 3. Así, la voz sobre IP, la multidifusión o los servicios de alojamiento de servidores web podrán coexistir en la misma infraestructura. La modularidad del MPLS y la granularidad de las etiquetas permiten todos los niveles de abstracción posibles.

3 – Enrutamiento clásico

El IP es un protocolo a nivel de red que funciona en modo no conectado, es decir, todos los paquetes (o datagramas) que componen el mensaje son independientes entre sí: los paquetes de un mismo mensaje pueden, por lo tanto, tomar caminos diferentes utilizando protocolos IGP (protocolo de pasarela interior), como el RIP (protocolo de información de encaminamiento) del tipo «vector de distancia», y el OSPF (camino más corto abierto primero) del tipo «estado de enlace», o protocolos EGP (protocolo de pasarela exterior), como el BGP (protocolo de pasarela de frontera). Cada enrutador mantiene una tabla de enrutamiento, en la que cada línea contiene una red de destino, un puerto de salida y el siguiente enrutador se retransmite a esta red de destino.

Enrutamiento clásico

Cuando se recibe un datagrama, los nodos intermedios (o enrutadores) determinan la siguiente retransmisión más apropiada (o el siguiente salto) para que el paquete llegue a su destino. Entonces la dirección mac de destino (nivel 2 del modelo OSI) del datagrama es reemplazada por la dirección mac del enrutador de retransmisión (o siguiente salto), y la dirección mac de origen del datagrama es reemplazada por la dirección mac del enrutador actual, dejando las direcciones ip (nivel 3 del modelo OSI) del datagrama sin cambios para que el siguiente enrutador realice las mismas operaciones en el paquete para los siguientes saltos. Este tedioso cálculo se realiza en todos los datagramas del mismo flujo, y esto tantas veces como hay routers intermedios que cruzar. Por lo tanto, es codicioso en términos de recursos de la máquina. El modo desconectado del protocolo IP, que inicialmente fue uno de sus activos, en particular por su escalabilidad, se ha convertido ahora en un freno a su evolución.

4 – Cambio de etiqueta

Cuando un paquete llega a una red MPLS (1). Dependiendo de la CEF a la que pertenezca el paquete, el nodo de entrada consulta su tabla de conmutación (2) y le asigna una etiqueta al paquete (3) y lo reenvía al siguiente LSR (4).

commutacion de etiquetas

Cuando el paquete MPLS llega a un LSR interno [1] de la nube MPLS, el protocolo de enrutamiento que se ejecuta en este equipo determina en la base de datos de Información de la Base de Etiquetas (LIB), la siguiente etiqueta que se aplicará a este paquete para llegar a su destino [2]. El IED actualiza entonces el encabezado MPLS (intercambio de etiquetas y actualización del campo TTL, bit S) [3], antes de enviarlo al siguiente nodo (LSR o nodo de salida) [4]. Cabe señalar que en un LSR interno, el protocolo de enrutamiento de la capa de red nunca se solicita.

Finalmente, una vez que el paquete MPLS llega al nodo de salida [1], el equipo elimina todas las trazas del MPLS [2] de él y lo transmite a la capa de red.

ip mpls

5 – Principios del MPLS

Basado en la permutación de etiquetas, un simple mecanismo de transferencia ofrece posibilidades de nuevos paradigmas y aplicaciones de control. En un LSR (Label Switch Router) de la nube MPLS, la permutación de etiquetas se realiza analizando una etiqueta entrante, que luego se permuta con la etiqueta saliente y finalmente se envía al siguiente salto. Las etiquetas se imponen a los paquetes sólo una vez en el borde de la red MPLS en el Ingress E-LSR (Edge Label Switch Router) donde se realiza un cálculo sobre el datagrama para asignarle una etiqueta específica. Lo que es importante aquí, es que este cálculo se realiza sólo una vez. La primera vez que el datagrama de una corriente llega a una entrada de E-LSR. Esta etiqueta se quita en el otro extremo por el ingreso de E-LSR. Así que el mecanismo es el siguiente: El Ingress LSR (E-LSR) recibe los paquetes IP, realiza una clasificación de los paquetes, les asigna una etiqueta y transmite los paquetes etiquetados a la nube MPLS. Basándose sólo en las etiquetas, los LSR de la nube MPLS cambian los paquetes etiquetados al LSR de salida, que retira las etiquetas y devuelve los paquetes a su destino final.

La asignación de etiquetas a los paquetes depende de los grupos o clases de flujo FEC (clases de equivalencia de reenvío). Los paquetes que pertenecen a la misma clase de FEC son tratados de la misma manera. El camino establecido por el MPLS llamado LSP (Label Switched Path) es utilizado por todos los datagramas de este flujo. La etiqueta se añade entre la capa 2 y el encabezamiento de la capa 3 (en un entorno de paquetes) o en el campo VPI/VCI (Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier en redes ATM). El conmutador LSR en la nube MPLS simplemente lee las etiquetas, aplica los servicios apropiados y redirige los paquetes en base a las etiquetas. Este esquema de búsqueda y reenvío del MPLS proporciona la capacidad de controlar explícitamente el enrutamiento basado en las direcciones de origen y destino, facilitando la introducción de nuevos servicios IP. Un flujo del MPLS se considera como un flujo de nivel 2,5 que pertenece al nivel 2 y al nivel 3 del modelo OSI.

principales MPLS

6 – Etiqueta

Una etiqueta tiene un significado local entre 2 RSL adyacentes y mapea el flujo de tráfico entre los RSL de arriba y de abajo. En cada salto a lo largo de la LSP, se utiliza una etiqueta para buscar información de ruta (siguiente salto, enlace de salida, encapsulación, cola y programación) y acciones a realizar en la etiqueta: insertar, cambiar o quitar. La figura a continuación describe la implementación de etiquetas en las diferentes tecnologías ATM, Frame Relay, PPP, Ethernet y HDLC. Para las redes Ethernet, se ha introducido un campo llamado «shim» entre la capa 2 y la capa 3. En 32 bits, tiene el significado de un identificador local de una FEC. 20 bits contienen la etiqueta, un campo de 3 bits llamado Clase de Servicio (CoS) se utiliza actualmente para la QoS, un bit S para indicar si hay apilamiento de etiquetas y un último campo, el TTL de 8 bits (el mismo significado que para IP). En particular, el apilamiento de etiquetas permite asociar varios contratos de servicios a un flujo a medida que atraviesa la red del MPLS.

PROTOCOLO DEL MPLS

7 – Enrutamiento implícito (LDP)

La distribución implícita de etiquetas a los LSR se realiza mediante el Protocolo de Distribución de Etiquetas (LDP). LDP define un conjunto de procedimientos y mensajes utilizados por los LSR para informarse mutuamente sobre el mapeo entre etiquetas y el flujo. Las etiquetas se especifican según el camino «Hop By Hop» definido por el IGP (Interior Gateway Protocol) en la red. Por lo tanto, cada nodo debe implementar un protocolo de enrutamiento de nivel 3, y las decisiones de enrutamiento se toman de manera independiente.

Enrutamiento implícito: LSP salto a salto

El LDP es bidireccional y permite el descubrimiento dinámico de los nodos adyacentes a través de los mensajes Hello intercambiados por UDP. Una vez descubiertos ambos nodos, establecen una sesión del TCP que actúa como un mecanismo de transporte fiable para los mensajes de establecimiento de sesión del TCP, los mensajes de anuncio de etiqueta y los mensajes de notificación.

Estableciendo una conexión LDP

El LDP soporta las siguientes especificaciones:

  • Las etiquetas se asignan a un nodo ascendente basándose en la información de la tabla de rutas:
  • Se definen 3 FEC (Forwarding Equivalent Classes): es posible asignar una etiqueta a un flujo de tráfico, a un prefijo de dirección IP o a un router-ID. El flujo de tráfico recibe el mismo tratamiento de reenvío según la etiqueta asociada a él.
  • se puede establecer una conexión LDP entre 2 LSR directa o indirectamente conectados
  • hay 2 modos de retención de la etiqueta: o bien «conservador» o bien «liberal». Para el modo de retención «conservador», sólo se conserva la etiqueta correspondiente al mejor vínculo. Por otra parte, para el modo de retención «liberal», se retienen todas las etiquetas transmitidas por los RSA adyacentes para un flujo determinado. Este modo permite un rápido reencaminamiento en caso de problema porque las etiquetas alternativas están disponibles instantáneamente.

8 – Enrutamiento explícito

Explicit Routing es la solución MPLS para Ingeniería de Tráfico cuyo objetivo es el siguiente:

  • utilizar eficientemente los recursos de la red
  • evitar los puntos de gran congestión mediante la distribución del tráfico en toda la red. De hecho, el camino más corto determinado por el encaminamiento tradicional del IP para llegar a un destino puede no ser el único posible y algunos caminos alternativos pueden estar infrautilizados mientras que el camino más corto está sobreutilizado.
enrutamiento explícito: lsp enrutado por la fuente

Históricamente, la Ingeniería de Tráfico se ha realizado utilizando métricas de enlace asociadas a protocolos de enrutamiento internos (RIP, OSPF, IS-IS). A finales de los 90, también fue posible hacer Ingeniería de Tráfico con tecnologías de nivel 2 como ATM y Frame Relay. Hoy en día, el MPLS está emergiendo como un nuevo mecanismo de Ingeniería de Tráfico ofreciendo una mayor flexibilidad de enrutamiento IP (ancho de banda, QoS,…), gracias al Enrutamiento Explícito. En este caso, el LSP ya no se determina en cada salto como en la ruta implícita: es el nodo de entrada el que elige el camino de un extremo a otro. A nivel del LSR en la red central, sólo se analiza la etiqueta MPLS (no el encabezado del datagrama IP).

El enrutamiento explícito permite a un operador realizar la ingeniería de tráfico imponiendo restricciones a los flujos de la red desde el punto de origen hasta el punto de destino. Por lo tanto, se pueden utilizar otras rutas que no sean el camino más corto. La propia red determina el camino siguiendo los pasos que se indican a continuación:

  • Conocimiento del estado de la red: topología, ancho de banda real de un enlace, ancho de banda utilizado, ancho de banda restante. Se hicieron extensiones a los protocolos de enrutamiento del OSPF y del IS-IS porque la distribución dinámica de las bases de datos se limitaba a los nodos adyacentes y a una sola métrica.
  • Cálculo de una trayectoria que cumpla con las restricciones especificadas. Se requieren extensiones a OSPF e IS-IS.
  • establecimiento del ER-LSP (Ruta Explícita). La fuente conoce el camino completo desde el nodo de entrada hasta el nodo de salida y especifica el LSP dentro del LSP. Se especifican dos opciones de señalización para el establecimiento del LSP: RSVP o CR-LDP (Constraint-Based Routing LDP) :
  • El CR-LDP es la alternativa al RSVP; se considera más fiable ya que implementa el TCP (orientado a la conexión). Además, el CR-LDP puede interoperar con el LDP y utiliza los mensajes del LDP para señalar diferentes restricciones. Las funciones del CR-LDP se realizan mediante instrucciones de hardware (asics) que no requieren actualizaciones frecuentes, a diferencia del RSVP, cuyas funciones se realizan mediante software que requiere mensajes de actualización frecuentes.
  • enviando el tráfico en el camino encontrado
  • monitoreando el estado de los PSL y enviándolo al PGI
  • Reoptimización de los LSP cuando sea necesario
  • mpls ingeniería de tráfico
CR - LDP = LDP + Traffic Engineering

Las funciones que soporta el ER-LDP son :

  • ER-LSP de extremo a extremo
  • en un LSP «estrictamente» ruteado, se especifica cada salto. Una sección del LSP puede ser dirigida «imprecisamente» cuando se introducen 2 LSR no conectados directamente.
  • especificación de una clase de servicio
  • reserva de ancho de banda
  • fijación de ruta: en una sección de ruta «imprecisa» del ER-LSP, los saltos se seleccionan de acuerdo con una transmisión salto a salto.
  • Prelación de ER-LSP: establecimiento/mantenimiento de la prioridad

9 – Soporte de QoS

9.1 – Señalización y QoS

El interés principal del MPLS es hacer posible prescindir de las capas inferiores ATM, Ethernet, PPP, Frame Relay y proporcionar directamente a la capa IP un modo de conexión. Dadas las similitudes entre el procesamiento de una «etiqueta» y el procesamiento de un campo VPI/VCI de una célula ATM, la mayoría de las primeras implementaciones reutilizan un núcleo de conmutación ATM. De hecho, para los fabricantes de equipo es relativamente fácil transformar un conmutador PNNI/ATM en un conmutador/enrutador MPLS/IP de núcleo: esto significa sustituir la capa de software del plano de control por una «capa de software MPLS», es decir, sustituir la señalización PNNI por el LDP (Label Distribution Protocol) y el enrutamiento PNNI por el OSPF (o IS-IS, etc.).

LDP es el protocolo de señalización que permite asignar etiquetas a un camino dentro de una red. En este sentido, corresponde a un protocolo de señalización y es funcionalmente similar a la señalización del PNNI. Sin embargo, el LDP no contiene parámetros para solicitar recursos cuando se establece un LSP (aunque es posible solicitar un procesamiento específico para todos los paquetes que utilizan el mismo LSP, según el modelo DiffServ).

En la IETF se han adoptado dos enfoques para permitir la equiparación de recursos y el aseguramiento de la calidad de servicio en un LSP: CR-LDP para el LDP de enrutamiento basado en restricciones, define las extensiones del LDP, y RSVP-Túneles, define las extensiones de RSVP para el control del LSP. El IETF ha decidido no tomar una decisión entre estos dos enfoques en competencia y dejar esto al mercado. Ambos permiten asociar el recurso con un LSP. El primero puede hacerlo según los dos modelos «ATM QoS» (categoría de servicio, tráfico y parámetros de calidad de servicio), y «IP QoS» (modelo Intserv), mientras que el segundo permite esencialmente «IP QoS».

El uso combinado de LDP+CR-LDP, o túneles RSVP permite así establecer LSP asociándoles ancho de banda.

9.2 – Enrutamiento y QoS

En su expresión más simple, el MPLS utiliza funciones de enrutamiento IP para establecer un LSP: el mensaje de establecimiento es entonces enrutado como lo sería cualquier otro paquete IP que contenga la misma dirección de destino. En este caso, el enrutamiento se hace «salto por salto», cada enrutador decide por sí mismo a qué interfaz de salida envía el mensaje, independientemente de lo que hayan elegido los enrutadores anteriores. Este modo de funcionamiento permite a un operador establecer simplemente un LSP entre dos extremos de su red (práctico en el contexto de las VPN). Además, ese modo de funcionamiento permite asegurar los LSP autorizando su reencaminamiento en caso de fallo de la red (como en el caso de los PVC blandos en el PNNI).

La desventaja de la ruta «salto por salto» en un entorno dinámico es que existe el riesgo de crear bucles. El problema de los bucles en el MPLS ha sido objeto de varios documentos, sin que se haya encontrado una verdadera solución: en el enrutamiento «salto por salto», sabemos cómo detectar los bucles, no sabemos cómo evitarlos completamente. Durante el establecimiento, cuando se utilizan los túneles RSVP o CR-LDP, el MPLS permite establecer LSP con recursos asociados, automáticamente a través de la red.

En el MPLS, un LSP al que se vaya a asociar ancho de banda, si se encamina mediante el protocolo de enrutamiento IP, seguirá la misma ruta que cualquier otro LSP hacia el mismo destino: la ruta que minimiza la suma de los pesos administrativos (el único parámetro declarado por el OSPF). En el caso del MPLS, los enrutadores eligen la ruta y comprueban a posteriori que el recurso necesario para establecer el LSP está realmente presente en esta ruta. La probabilidad de que la ruta seleccionada no tenga el recurso es mayor en el MPLS que en el NNLP.

La OSPF y la IS-IS no han sido definidas para encaminar el tráfico que requiere un cierto nivel de QoS, o una cantidad mínima de ancho de banda. Por lo tanto, no proporcionan a un enrutador IP la información que necesitaría para enrutar un LSP basándose en lo que se informa en RSVP-Túneles o CR-LDP. Para superar estas deficiencias, se han propuesto extensiones para la OSPF y la IS-IS (por ejemplo, OSPF-TE: una extensión de la ingeniería de tráfico) para que puedan difundir dentro de una red IP la información de calidad de servicio que los enrutadores pueden necesitar para enrutar a los LSP.

9.3 – Arquitectura para la QoS

Se estudian dos tipos de arquitecturas para definir la IP QoS:

  • Servicios integrados (IntServ)
  • Servicios diferenciales (DiffServ)

IntServ asume que para cada flujo que requiere QoS, se reservan los recursos necesarios para cada salto entre el emisor y el receptor. IntServ requiere una señalización de extremo a extremo, proporcionada por RSVP, y debe mantener el estado de cada flujo (mensajes de RSVP, clasificación, vigilancia y programación por flujo de nivel 4). Por lo tanto, IntServ permite una alta granularidad de QoS por flujo y por esta razón, está más bien destinado a ser implementado en el acceso.

IntServ define 2 clases de servicios :

  • Garantizado: ancho de banda garantizado, retraso y sin pérdida de tráfico.
  • Carga controlada: proporciona diferentes niveles de servicio con el mejor esfuerzo

DiffServ, por otra parte, está más destinado a ser aplicado en la red del operador central. Los diversos flujos, clasificados según reglas predefinidas, se agregan en un número limitado de clases de servicio, lo que permite una señalización mínima. DiffServ no puede ofrecer QoS de extremo a extremo y tiene un comportamiento de «Hop By Hop».

DiffServ define 2 clasificaciones de servicio (Expedido, Asegurado) que pueden ser correlacionadas con las clasificaciones de servicio IntServ (Garantizado, Carga Controlada).

DiffServ utiliza los primeros 6 bits del campo TOS en la cabecera IP para clasificar el tráfico en clases o contratos a nivel Ingress-LSR. Este campo se llamará DS-Field en DiffServ. Vea la comparación en las dos figuras de arriba entre estos dos campos. A nivel de LSR, DiffServ define PHBs (Comportamientos por salto) para construir estos LSPs. Así, en el nivel de LSR Edges, DiiServ utiliza el campo DS-Field, y dentro del cuerpo del MPLS, invoca a los PHB.

arquitectura
Differentiated Services Codepoint (DSCP)

Se espera que el MPLS interopere con el DiffServ, ya que el LDP soporta principalmente una QoS de baja granularidad.

Integración MPLS / DIFFSERV

Por lo tanto, IntServ y DiffServ son dos mecanismos complementarios para establecer una calidad de servicio coherente en las redes MPLS y no MPLS.

10 – VPN

Definiciones (RFC2547) :

  • Dos sitios separados tienen conectividad IP en la misma red troncal, sólo si pertenecen a la misma VPN en esa red troncal.
  • Dos sitios que no están en la misma columna vertebral, no tienen conectividad IP entre ellos en esa columna vertebral.
  • Si todos los sitios de una VPN pertenecen a la misma compañía, entonces es una intranet.
  • Si todos los sitios de una VPN pertenecen a diferentes compañías, entonces es una extranet.
  • Un sitio puede estar en varias VPNs: En una intranet y en una o varias extranets.

Las ofertas del servicio IP VPN satisfacen las necesidades de las empresas que lo requieren:

  • Un servicio de red IP privada sobre una infraestructura de red IP pública.
  • Usando la capa de red IP, nivel 3.
  • Fácil escalabilidad.
  • Capacidad de utilizar direcciones privadas en una red pública.
  • QoS.
  • Acceso controlado e impermeable a otros flujos en la infraestructura pública.

La información de enrutamiento dentro de una VPN se distribuye de la siguiente manera:

  • desde el sitio del cliente hasta la fuente VBG (VPN Border Gateway): a través de RIP, OSPF o enrutamiento estático.
  • a nivel de la fuente GBV: exportación a BGP
  • entre la fuente de VBG y el destino de VBG: a través de BGP
  • a nivel de GBV destino: importación desde BGP
  • desde el destino GBV al sitio del cliente: a través de RIP, OSPF o enrutamiento estático
VPN B / Site 1

La fuente GBV aplica 2 etiquetas al paquete de datos cuando se utiliza una VPN (Cisco utiliza otro método: VPN-IP@ = 96 bits: 64 bits que identifican la VPN y 32 bits del clásico @ IP-V4).

  • la primera etiqueta (externa) identifica el camino al destino GBV, y cambia con cada salto.
  • la segunda etiqueta (en el interior) especifica el ID de la VPN asignado a la VPN y no se cambia entre la fuente y el destino GBV

Este par de etiquetas facilita la implementación de mecanismos VPN en el MPLS:

Data (Paquete IP)Label Interior

Identifica la VPN
Label Exterior

Identifica la VBG destino

11 – Ingeniería de Tráfico

Las motivaciones iniciales para la definición de la arquitectura MPLS fueron proporcionar al mundo IP un modo de conexión y así mejorar el rendimiento de los enrutadores procesando los paquetes IP directamente en el nivel 2 (conmutación) sin tener que volver sistemáticamente al nivel 3 (enrutamiento) en cada salto. En efecto, cambiar un paquete IP de una «etiqueta» es como utilizar la etiqueta entrante como puntero en una tabla cuya caja correspondiente contiene la interfaz de salida a la que se va a enviar el paquete, así como la nueva etiqueta que se le va a asignar. Esta operación, que corresponde exactamente al procesamiento del campo VPI/VCI de una célula entrante en un conmutador ATM, es a priori mucho más sencilla que la operación clásica de enrutamiento de un paquete IP.

En este caso, al haberse convertido el rendimiento de los enrutadores IP en lo que son, el argumento para aumentar el rendimiento de los conmutadores/enrutadores MPLS/IP pierde parte de su interés: los algoritmos de enrutamiento de paquetes más recientes ofrecen rendimientos (en términos de velocidad de procesamiento) casi similares a los de una simple operación de conmutación. Por lo tanto, la industria ha destacado el valor del MPLS como herramienta para la ingeniería de tráfico.

Por «Ingeniería de Tráfico MPLS», es necesario entender, establecimiento de conexiones «a la carta», «gestión de tráfico», gestión de rutas, gestión de recursos, gestión del flujo de tráfico a través de una red IP. La posibilidad de hacer que los paquetes IP sigan un camino a través de la red que no corresponde necesariamente al camino que esos mismos paquetes habrían seguido si se hubieran encaminado al nivel 3 (es decir, utilizando la información del protocolo de encaminamiento interno de la red, es decir, RIP, OSPF, IS-IS, EIGRP, etc.), a fin de administrar mejor los recursos de la red». De hecho, a través de un Label Switched Path (LSP), el MPLS permite imponer el camino que deben seguir los paquetes IP para llegar a un destino determinado. Por lo tanto, un LSP es unidireccional.

El MPLS y sus LSP son, por lo tanto, una herramienta para gestionar y optimizar el uso de los recursos de una red IP: los LSP se establecen por gestión previa del operador según un camino que el operador puede haber elegido y determinado previamente …

El uso de «Ingeniería de Tráfico» de los LSP del MPLS es similar a la función unidireccional de PVC blando (a diferencia de un LSP, un VC también puede ser bidireccional) que existe en la conmutación de ATM. Para montar un PVC blando, el operador normalmente sólo tiene que identificar por el camino de la gestión los extremos que quiere alcanzar. La conexión se establece entonces automáticamente entre estos dos extremos, siendo la ruta que esta conexión toma a través de la red determinada por los elementos centrales. En el caso del PNNI, la especificación deja el enrutamiento de un PVC blando bajo la responsabilidad de los nodos ATM. Dicho esto, la mayoría de los MIB de propiedad permiten a un operador especificar el camino que un PVC blando debe seguir a través de la red.

La principal diferencia entre un MPLS LSP y un PVC blando ATM es que es posible asociar a un PVC blando una categoría de servicio ATM, así como parámetros de tráfico y QoS. En una simple red MPLS, establecer LSPs es como establecer UBRs de PVC blando unidireccionales: se marca un camino a través de la red sin asociarle recursos.

12 – Agregación de flujo

Uno de los puntos fuertes anunciados del MPLS es su capacidad de agregación de flujo: la capacidad de agregar el tráfico entrante en un enrutador a través de múltiples LSP en un solo LSP saliente. Tal configuración corresponde a la creación de una conexión multipunto a punto (una función de la fusión de VC en ATM), comparable a un árbol invertido con el router de salida como su raíz. Esta función permite reducir al máximo el número de conexiones que los routers del núcleo tienen que gestionar.

Con el mismo propósito, el MPLS introduce un concepto de jerarquía LSP y de apilamiento de etiquetas. Por lo tanto, es posible construir LSP, encapsulados en otro LSP, a su vez encapsulados en un LSP, etc. Este concepto de encapsulación obviamente nos recuerda la posibilidad en ATM de poner VC en los VP. Sin embargo, en el MPLS, el número de niveles de encapsulación (o jerarquía) no se limita a 2.

13 – Aplicaciones

Las aplicaciones más comunes del MPLS son las siguientes:

  • La ingeniería de tráfico está habilitada por los mecanismos del MPLS para dirigir el tráfico a través de un camino específico, que no es necesariamente el camino más barato. Los administradores de la red pueden aplicar políticas para garantizar una distribución óptima del tráfico y mejorar la utilización general de la red.
  • El ancho de banda garantizado es una mejora de alto valor añadido con respecto a los mecanismos tradicionales de ingeniería de tráfico. El MPLS permite a los proveedores de servicios asignar un ancho de banda y canales garantizados. El ancho de banda garantizado también permite que la contabilidad de los recursos de calidad de servicio (QoS) organice el tráfico «prioritario» y de «mejor esfuerzo», como el de voz y datos.
  • La rápida reorientación permite una recuperación muy rápida después de un fallo de enlace o nodo. Esa rápida recuperación evita la interrupción de las aplicaciones de los usuarios y la pérdida de datos.
  • Las redes privadas virtuales MPLS simplifican enormemente el despliegue de servicios en comparación con las VPN IP tradicionales. A medida que el número de rutas y clientes aumenta, las VPNs MPLS pueden escalar fácilmente, mientras que proporcionan el mismo nivel de privacidad que las tecnologías de nivel 2. También pueden transportar direcciones IP no únicas a través de un dominio público.
  • La característica de Clase de Servicio (CoS) del MPLS asegura que grandes cantidades de tráfico se manejen con la prioridad apropiada en la red y que se cumplan los requisitos de latencia. Los mecanismos de IP CoS pueden ser implementados sin problemas en un entorno MPLS.
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