MPLS Core — Principais Conceitos em Service Provider
Neste post irei abordar conceitos de CORE MPLS para um Service Provider, nos próximos posts iremos seguir uma linha com SERVIÇOS MPLS. Espero que você curta bastante a leitura. Não esquece de me seguir aqui e ao TechRabels clicando follow lá em cima.
Deixando de conversa! Por que MPLS?
MPLS foi desenvolvida para ser um serviço multi-procolo e com o objetivo de reduzir o delay, realizando consultas de roteamento antes da camada de rede (camada 3) do modelo de referencia OSI. Nos permite também realizar engenharia de trafego, sem realizar qualquer modificação no IGP (OSPF/IS-IS), ou seja, permitindo o time de engenharia planejar a utilização dos links com eficiência.
Cabeçalho MPLS
Antes de um pacote sair de um PE (Provider Edge) para o next-hop MPLS, este insere um novo cabeçalho chamado shim header, entre as camadas de enlace e camada de rede.
Label
Este campo de 20bits identifica um LSP (Label Switch Path) e é alterado a cada salto no core MPLS, valores inteiros entre 0–1.048.575 (0–16 são reservados). Esses valores reservados possuem sua utilização para aplicações importantes dependendo de seus serviços MPLS, abaixo alguns exemplos fundamentais de como o router irá tratar o pacote conforme é sinalizado:
EXP
Estes três bits de conhecidos como Experimental Bits podem/são utilizado na implementação de QoS (Qualidade de Serviços), priorizando trafegos sobre outros.
TTL
Este campo copia o TTL do campo IP original e decrementa em todo o trafego do pacote até a sua saída da rede MPLS. É neste campo que alguns engenheiros omitem os saltos da rede MPLS para os clientes, tornando a MPLS uma nuvem com dois saltos (entrada e saída da rede MPLS).
Em uma "nuvem" MPLS temos ainda alguns conceitos para serem entendidos, são de extrema importância seu entendimento (principalmente com o trobleshooting):
PE ou LER — (Label Edge Router) — Roteador de borda com a MPLS e a rede IP, encaminha o trafego IP para rede MPLS (executando ação de push label).
P ou LSR — (Label Switch Router) — Router que apenas realiza o encaminhamento de encaminhar os labels, executando ações na rede MPLS (swaps labels e pop label)
LSP — (Label Switched Path), trata-se de um tunel unidirecional que utiliza somente labels entre os LER. O túnel também pode ser bidirecional (onde dois túneis são estabelecidos) *requer configuração explicita.
Nuvem MPLS
Dentro da nuvem MPLS pode ser implementada de várias formas, a que irei abordar é um conceito conhecido com Free Core, onde temos um IGP (OSPF/IS-IS) para transportar informações sobre a endereçamento IP das interfaces, então o protocolo de roteamento IGP formam vizinhança e trocam informações de roteamento, cada roteador tem conhecimento total da rede de core, até aqui tudo normal. Em Services Providers são utilizados OSPF ou IS-IS (Prometo um próximo post sobre vantagens/desvantagens) mas uma das grandes vantagens é o transporte de informações para realizar a engenharia de trafego. O conceito de Free Core é devido ao PE encapsular os pacotes em MPLS na entrada de rede, assim os P`s routers não ter conhecimento do transporte de toda a tabela de roteamento (full routing from the internet) entre os PE`s, aliviando assim a carga no roteador de core e aumentando a convergência de rede. O BGP aqui como denominado protocolo de roteamento, ficará a ser entendido como um protocolo de aplicação ou serviço como IPv4, IPv6, 6PE, 6VPE, Multcasting, VPNv4.
LDP
Teremos também o protocolo LDP (label distribute protocol, que tem a função de atribuir labels (utilizado pela MPLS) para encaminhar pacotes, este protocolo ler toda a tabela de roteamento IP e atribui labels a cada prefixo (é possível restringir range), então os roteadores compartilham prefixo e seu label atribuído para o router vizinho, passando a utilizar o encaminhamento por label.
RSVP
Outro protocolo que também certamente irá existir em rede MPLS para Services providers é o RSVP (Protocolo Reserva de Recurso), foi inicialmente desenvolvido para garantir recursos para alguns aplicações como vídeo e voz. Também distribui labels aos prefixos da tabela de roteamento IP, e sinaliza ao longo do caminho até o destino do LSP (conforme imagem), garantindo a largura de banda necessário/requerida para estabelecer o LSP.
Ou seja, em uma rede MPLS para SP pode co-existir LDP/RSVP/OSPF ou IS-IS ou apenas RSVP/OSPF ou IS-IS, para suportar o mais robusto protocolo BGPv4, com esses protocolos podemos manipular (realizar traffic engineering) em Service Provider.
Podemos concluir que para configurarmos uma redes MPLS é necessário um protocolo de roteamento IGP e um protocolo de rótulos (LDP ou RSVP), e podemos incrementar a tecnologia engenharia de trafego com o RSVP fazendo assim o melhor uso de seus links de serviços.
Para avaliar o seu entendimento deste post, vamos analisar a topologia seguindo o raciocino abaixo:
Na topologia (figura “MPLS — Topologia” lá em cima), temos dois LSP estabelecido o de cor laranja vamos considerar ser tráfego de voz que requer 5Mb de largura de banda bidirecional, e o de cor azul seria o tráfego de vídeo conferencia que requer 30Mb de largura de banda. Neste cenário algum LSP tem condições de ter um segundo LSP de backup em caso de falha do link ativo?
No próximo post irei abordar a configuração/implementação e avançar com alguns tópicos avançados em MPLS.
Neste post suponho que você já tenha um entendimento básico de roteamento IP e MPLS. Mas caso queria relembrar algum outro conceito temos outros posts de altíssima qualidade como este sobre MPLS do Giuliano.
Meu objetivo neste post foi contribuir para seu entendimento inicial em um ambiente para Service Provider, espero que lhe ajude de alguma forma. Esteja a vontade para me contatar e não esquece de compartilhar este post.
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Sobre o autor:
Renato Antonio é Engenheiro de Redes na Tely. Graduado em Redes de computadores pela Unibratec, certificado CCIE RS pela Cisco Systems e JNCIS-SP pela Juniper.
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