Por: Hipólito Jean, José Peña, Rosmart Rodríguez.
MPLS(Multiprotocol Label Switching) puede tener como escenario de funcionamiento redes que respondan a distintos tipos de topologías, como son: Full Mesh Topology(Topología de malla completa), Partial Mesh Topology (Topología de malla parcial) y MPLS Topology( Topología MPLS). De estas topologías la que más se recomienda es la topología de malla completa, ya que proporciona un enlace dedicado entre los clientes y por consiguiente una calidad superior en el enrutamiento de los paquetes.
Una topología de malla parcial o topología de hub-and-spoke es una solución menos costosa. Estas topologías de utilizar un punto central para coordinar las actividades. Sin embargo, estas soluciones no ofrecen óptima de enrutamiento. Usando la topología de malla parcial reduce el número de circuitos virtuales al número mínimo de circuitos que se necesitan para prestar servicios de transporte óptimo entre los principales sitios.
La topología de hub-and-spoke permite la reducción definitiva en los circuitos dentro de la topología de malla parcial. Muchos sitios de web, o los radios, se conectan directamente a la ubicación central o en los sitios o los centros, sin conexión directa se produce entre ellos. Para evitar puntos de fallo, la topología de concentrador y radios, a veces se extiende a una topología redundante hub-and-spoke.
MPLS proporciona enrutamiento óptimo entre los sitios. Con MPLS, un sitio sólo requiere una conexión a la SP MPLS.
MPLS ofrece una combinación de conmutación de nivel 2 y nivel 3 de enrutamiento para reenviar paquetes con etiquetas corto, de longitud fija. Utilizando MPLS en una red de área amplia agrega muchas características útiles:
* En la tradicional red IP, cada router realiza búsquedas de enrutamiento. Cada router en la red hace que una decisión independiente cuando el router envía paquetes. Utilizando MPLS ayuda a reducir el número de búsquedas de enrutamiento que se necesitan y pueden cambiar los criterios de expedición. Esta capacidad elimina la necesidad de ejecutar un determinado protocolo de enrutamiento en todos los dispositivos.
* MPLS es un mecanismo de conmutación que asigna etiquetas o números, a los paquetes y luego utiliza las etiquetas para reenviar paquetes. Las etiquetas se asignan en el borde de la red MPLS, y la expedición dentro de la red MPLS se basa únicamente en las etiquetas.
* Las etiquetas suelen corresponder a una ruta de acceso a las direcciones de destino Capa 3. IP de destino utiliza el enrutamiento basado en una correspondencia similar.
* Las etiquetas también pueden corresponder a la Capa 3 destinos VPN MPLS (VPN) o los parámetros no-IP, como un circuito de nivel 2 o interfaz de salida en el router de salida.
* MPLS soporta transmisión de otros protocolos de TCP / IP. Conmutación de etiquetas dentro de la red se produce de la misma manera, independientemente del nivel 3 del protocolo que se utiliza.
El MPLS es un sistema que funciona en cualquier medio de comunicación con una encapsulación de capa 2. En su mayoría los encapsulados de esta capa son basados en marcos para ser insertados a MPLS o impone una etiqueta de 32 bits entre esta capa y la capa 3 de cabecera. ATM es especial en este caso ya que utiliza células de longitud fija y una etiqueta que no se puede añadir a la celula por su longitud ya que esta superaría el tamaño fijo de 53 bytes. Por consiguiente el MPLS lo que ase es que utiliza un identificador de ruta virtual(VPI) o también conocido como identificador de canal virtual(VCI).
Las etiquetas que el MPLS utiliza tiene un formato y unos campos específicos que ayudan para que este toma la decisión al momento de su envio. Cuando en una etiqueta no tiene la información necesaria que la identidad del protocolo de capa de red debe inferirse a partir de esta etiqueta mas sin embargo los protocolos de capa 2 conservan valores de los campos de tipo PID que indican el MPLS layer-3 de este protocolo.
En su gran mayoría a un paquete se le asigna sólo una etiqueta y otros casos en que se utiliza más, osea, los paquetes deben llevar una etiqueta para ser identificados estas etiquetas serán mencinadas a continuación:
MPLS VPN: Este es un multirotocolo BGP(MP-BGP).
Ingenieria de Tráfico MPLS(MPLS TE).
MPLS VPN combinado con MPLSTE. La cual utiliza tres valores Ethertype para la identificación protocolos de nivel 3con la mayoría de capa 2 encapsulados:
Sin etiqueta unidifusión IP.
Etiqueta de IP multicast.
Etiquetado de unidifunsion IP.
Cuando un Router recibe unpaquete IP este realiza las siguientes tareas:
¿Tiene una ruta de búsqueda para determinar la interfaz de salida?
Este le asigna una etiqueta para ser insertado en la cabecera de la trama de capa 2 y capa 3 de la cabecera del paquete si su interfaz de salida esta habilitada para MPLS.
Envia el paquete etiquetado.
Y por el uso de etiquetas este permite las decisiones sobre el envio de paquetes.
Nota
Otros routers en el núcleo simplemente reenviar paquetes basados en la información de la etiqueta.
Arquitectura del MPLS:
Gracias al apoyo de multilpes protocolos el MPLS divide la arquitectura clásica del router en dos componentes principales:
Plano de Control: Que no es mas que un controlador de intercambio de información y etiquetas entre los dispositivos adyacentes.
Plano de Datos: que también se conoce como el plano
de reenvio, este reenvia los controles basados en direcciones de destino o etiquetas.
El plano de control depende del protocolo de enrutamiento utilizado:
• Abrir la ruta más corta primero (OSPF)
• Mejora del Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)
• Sistema Intermedio a Sistema Intermedio (IS-IS)
• Protocolo de información de enrutamiento (RIP)
• BGP
El plano de control también requiere protocolos de intercambio de etiqueta, incluyendo el PLD MPLS y BGP, que es utilizado por MPLS VPN. El trafico de ingeniería d
el MPLS utiliza RSVP para los recursos reservados o ancho de banda en la red.
El LFIB( Etiqueta de transmisión de información Base) es una tabla encargada de almacenar la información de la etiqueta que utiliza el motor de reenvio. Esta tabla esta poblada
por protocolos de intercambio de etiqueta que este utiliza como el PLD,BGP o RSVP.
Componentes de Control Plane
El MPLS puede reenviar al destino basándose en el uso de etiquetas para poder tomar sus decisiones.
MPLS puede aplicar el reenvío de destino basada en el uso de etiquetas para tomar decisiones de reenvío.
Label Switch Routers.
En la discusión del MPLS hay dos términos a usar muy comunes:
Sabra destacar que los LSR y LSR perimetral solo es utilizado en contextos Request For Comments(RFC). En el caso de Cisco el LSR es la clase general de router del
MPLS.
Los routers que tienen todas las interfaces habilitadas para MPLS son llamados LSRs porque vienen fundamentalmente orientados hacia el marcado de paquetes. Los routers que tienen algunas interfaces que no están permitidas las MPLS son por lo general en el borde de un si
stema autónomo de dominio MPLS (SV). Los routers reenvían basando en direcciones de ip de destino y la etiqueta del paquete.
LSR Componente de Arquitectura.
Todos los LSRs deben realizar una serie de funciones:
• Intercambio de información de enrutamiento (plano de control).
• Cambio de etiquetas (plano de control).
• Reenviar los paquetes (plano de datos). M
arco MPLS modo reenvía los paquetes basados en la etiqueta de 32 bits.
Arquitectura de Componentes de LSR.
La función principal de los LSR es enviar los paquetes etiquetados, para esta práctica ellos se basan de un protocolo de enrutamiento de nivel 3 y un protocolo de intercambio de etiquetas.
Hay varias combinaciones posibles de transmisión y el etiquetado de los paquetes:
• Enviar el paquete recibido IP basado en la dirección IP de destino y enviar como un paquete IP
• Enviar el paquete recibido IP basado en la dirección IP de destino y enviar como un paquete etiquetado
• Enviar el paquete recibido la etiqueta sobre la base de la et
iqueta, el cambio (swap) la etiqueta, y enviar el paquete etiquetado
• Enviar el paquete recibido la etiqueta sobre la base de la etiqueta, retirar la etiqueta, y enviar el paquete IP
Estos escenarios son posibles si la red no está configurado co
rrectamente:
• A recibió etiquetados paquete se descarta si la etiqueta no se encuentra en la tabla lfib, incluso si la IP de destino existe en la tabla de reenvío IP, también llamado de la FIB.
• Un paquete recibido IP se cae si el dest
ino no se encuentra en la tabla de reenvío IP (tabla FIB), incluso si hay una etiqueta MPLS ruta hacia el destino cambió.
Las estructuras de datos contienen información de la
etiqueta:
• La LIB, en el plano de control, es la base de datos que utiliza LDP. Esta base de datos es donde un prefijo IP se le asigna una etiqueta a nivel local significativo que se asigna a una etiqueta del siguiente salto que se ha apre
ndido de un vecino.
• El lfib, en el plano de datos, es la base de datos utilizada para los paquetes etiquetados hacia adelante.
• El FIB, en el plano de datos, es la base de datos utilizada pa
ra reenviar paquetes IP sin etiqueta. Un paquete enviado tiene la etiqueta si una etiqueta de salto siguiente está disponible para un destino
Tabla LFIB
En la tabla lfib es donde se especifica las ac
ciones a tomar c
uando llegue un paquete identificado con una etiqueta. Esta acción puede ser, entre otras cosas, quitar o agregar una nueva etiqueta.
El PLD añade etiquetas en las tablas de la FIB y lfib. Sólo esas etiquetas que vienen desde el router del siguiente salto se insertan en el campo de salida en la tabla lfib. Como se muestra en la figura, el router B primero asigna la etiqueta 25 a nivel local a la red X y luego recibe la etiqueta 47 desde el router C. Su mesa de lfib se puede completar para la red de X mediante la inserción de 47 como la etiqueta de salida.
En la figura, la etiqueta de distribución se
produce de derecha a izquierda, y el reenvío de paquetes se produce de izquierda a derecha.
Paquetes ip en mpls
Un paquete IP entrante se envía mediante el uso de la tabla FIB y pueden ser enviados como un paquete IP o como una etiqueta de paquetes IP. Un paquete entrante etiqueta se reenvía utilizando la tabla lfib y enviados como un marcado de paquetes IP.
A continuación de muestra el recorrido de un paquete IP en una red mpls
Un paquete IP que se dirige a la red X llega al Rout
er A. Una vez aquí el rauter lo colocala la etiqueta 25 de acuerdo a este ejemplo, gracias a la lfib del rauter este sabe que la siguente estación es B y lo envía hacia allá con un mpls25. Luego llega al rauter
B y este hace algo similar y lo etiqueta con 47, y lo pasa al rauter C el cual por medio de la tabla lfib, elimina las etiquetas y las manda al rauter D sin etiquetas. Cuando un router recibe un paquete IP, la búsqueda se realiza una consulta de IP. En Cisco IOS, esto significa que el paquete se busca en la tabla de CEF. Cuando un router recibe un paquete etiquetado, la búsqu
eda se realiza en la tabla lfib del router. El router sabe que recibe un paquete etiquetado o un paquete IP al mirar el campo de protocolo en la capa 2 de cabecera.
