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EXPOSE 5GTEL Page 1 NORMES ET PROTOCOLES – MPLS 2012-2013 Sommaire Introduction

EXPOSE 5GTEL Page 1 NORMES ET PROTOCOLES – MPLS 2012-2013 Sommaire Introduction à MPLS ............................................................................................................ 2 1. Architecture MPLS ....................................................................................................... 4 2. Fonctionnement de MPLS ............................................................................................ 5 2.1 Notion de label ....................................................................................................... 5 2.2 La Commutation MPLS .......................................................................................... 5 2.3 Notions de Forwarding Equivalence Class (FEC) et Label Switched Path (LSP) 8 2.4 L’Agrégation de flots ............................................................................................ 10 2.5 La Signalisation MPLS Le protocole LDP ................................................... 10 3. Applications du mécanisme MPLS ............................................................................. 12  Ingénierie de Trafic (Traffic Engineering) .............................................................. 12  VPN (Virtual Private Network) ............................................................................... 12  Bande passante garantie et qualite de service ........................................................ 13  Reroutage rapide ...................................................................................................... 13 4. Configuration MPLS de base dans GNS3 (Traffic Engineering) ............................... 14 Conclusion .......................................................................................................................... 19 EXPOSE 5GTEL Page 2 NORMES ET PROTOCOLES – MPLS 2012-2013 Introduction à MPLS La gestion des réseaux d'opérateurs devient de plus en plus complexe. En effet, la taille des réseaux qu'ils doivent gérer, combinée aux nombreuses contraintes techniques, législatives et commerciales les oblige à développer des solutions compliquées. Parmi ces contraintes techniques, nous pouvons mentionner l'acheminement rapide, la haute disponibilité, la répartition équilibrée du trafic, la qualité de service, la sécurité des investissements, la sécurisation des transactions... Ces contraintes rendent le routage difficile à réaliser. Les accords de régulation de trafic entre opérateurs sont également difficiles à traduire en termes de routage. Une technologie réseau à longtemps répondue à nombre de ces contraintes, c'est l'ATM (Asynchronous Transfer Mode). Malheureusement, les concepteurs de l'ATM ont “oublié” d'intégrer la dimension économique dans l'architecture en positionnant de nombreuses tâches au niveau électronique. Cela a eu comme conséquence, d'alourdir les interfaces réseaux avec de nombreux composants électroniques. Les cartes ATM et les appareils actifs des réseaux ATM coûtaient extrêmement chers comparativement aux équipements Ethernet par exemple. Néanmoins, seul l'ATM proposait directement de manière native dans la technologie, plusieurs formes de qualité de service et par conséquent la convergence de la voix, des données et de l'image (VDI). Après l'échec commercial de la technologie ATM principalement soutenue par les grands opérateurs de téléphonie fixe tels que France Télécom ou AT&T, l'IETF propose à un groupe de travail de faire une nouvelle proposition. Il est question de: - accroître la vitesse de traitement des paquets au cœur des grands réseaux, - proposer de la qualité de service pour les flux, - effectuer des stratégies de routage variées, - offrir des solutions d'ingénierie de trafic (Traffic Engineering) pour améliorer la répartition de charge du réseau. À l'époque, le constat est le suivant, - au niveau 2, la commutation est rapide et s'effectue par exemple avec la technologie ATM, - au niveau 3, le routage est lent et s'effectue avec le protocole IP. EXPOSE 5GTEL Page 3 NORMES ET PROTOCOLES – MPLS 2012-2013 Une solution à l'interface des niveaux 2 et 3 est trouvée et elle est logicielle. Elle s'appuie sur un principe de commutation de labels, proche de l'ATM (commutation de cellules). C'est ainsi, que le protocole MPLS (Multi-Protocol Label Switching) a été proposé. C’est un mécanisme réseau normalisé par l'IETF dont le rôle principal est de combiner les concepts du routage IP de niveau 3, et les techniques de commutation de niveau 2 telles qu’implémentées dans ATM ou Frame Relay. MPLS permet d'améliorer le rapport performance/prix des équipements de routage, d'améliorer l'efficacité du routage (en particulier pour les grands réseaux) et d'enrichir les services de routage (les nouveaux services étant transparents pour les mécanismes de commutation de label, ils peuvent être déployés sans modification sur le cœur du réseau). MPLS n'est en aucune façon restreint à une couche 2 spécifique (d’où l’expression « Multi-Protocol ») et peut fonctionner sur tous les types de support permettant l'acheminement de paquets de niveau 3. MPLS effectue la commutation en mode connecté, basé sur des labels ou étiquettes pour la commutation des paquets. Des étiquettes sont attribuées aux paquets lors de leur entrée dans l'infrastructure MPLS par un routeur dénommé « Edge – Label Switching Router (E-LSR) » d’où l’expression « Label Switching ». Les tables de commutation étant calculées à partir d'informations provenant des protocoles de routage IP ainsi que de protocoles de contrôle, MPLS peut être considéré comme une interface apportant à IP le mode connecté et qui utilise les services de niveau 2 (PPP, ATM, Ethernet, ATM, Frame Relay, SDH ...). EXPOSE 5GTEL Page 4 NORMES ET PROTOCOLES – MPLS 2012-2013 1. Architecture MPLS LSR Routeur dans le cœur du réseau qui participe à la mise en place du circuit virtuel par lequel les trames sont acheminées. Les LSR se comportent comme des commutateurs pour les flots de données utilisateur et comme les routeurs pour la signalisation. LER LSR d’accès (Edge-LSR) au réseau MPLS. Un LER peut avoir des ports multiples permettant d’accéder à plusieurs réseaux distincts, chacun pouvant avoir sa propre technique de commutation. Les LER jouent un rôle important dans la mise en place des références. EXPOSE 5GTEL Page 5 NORMES ET PROTOCOLES – MPLS 2012-2013 2. Fonctionnement de MPLS 2.1 Notion de label Un label a une signification locale entre 2 LSR adjacents et mappe le flux de trafic entre le LSR (Label Switching Router) amont et la LSR aval. A chaque bond le long du LSP (Label Switching Path), un label est utilisé pour chercher les informations de routage (next hop, lien de sortie, encapsulation, queueing et scheduling) et les actions à réaliser sur le label : insérer, changer ou retirer. La figure ci dessous, décrit la mise en oeuvre des labels dans les différentes technologies ATM, Frame Relay, PPP, Ethernet et HDLC. Pour les réseaux Ethernet, un champ appelé shim a été introduit entre la couche 2 et la couche 3. Sur 32 bits, il a une signification d'identificateur local d'une FEC (Forwarding Equivalence Class). 20 bits (0 - 1048575) contiennent le label, un champ de 3 bits appelé Classe of Service (CoS) sert actuellement pour la QoS, un bit S pour indiquer s'il y a empilement de labels et un dernier champ, le TTL sur 8 bits (même signification que pour IP). L'empilement des labels permet en particulier d'associer plusieurs contrats de service à un flux au cours de sa traversée du réseau MPLS. 2.2 La Commutation MPLS EXPOSE 5GTEL Page 6 NORMES ET PROTOCOLES – MPLS 2012-2013 Elle est basée sur la permutation d'étiquettes. Au niveau d'un LSR (Label Switching Router) du nuage MPLS, la permutation d'étiquette est réalisée en analysant une étiquette entrante, qui est ensuite permutée avec l'étiquette sortante et finalement envoyée au saut suivant. Les étiquettes ne sont imposées sur les paquets qu'une seule fois en périphérie du réseau MPLS au niveau du Ingress E-LSR (Edge Label Switching Router) où un calcul est effectué sur le datagramme afin de lui affecter un label spécifique. Ce qui est important ici, est que ce calcul n'est effectué qu'une fois. La première fois que le datagramme d'un flux arrive à un Ingress E-LSR. Ce label est supprimé à l'autre extrémité par le Egress E-LSR. Donc le mécanisme est le suivant: Le Ingress LSR (E-LSR) recoit les paquets IP, réalise une classification des paquets, y assigne un label et transmet les paquets labellisés au nuage MPLS. En se basant uniquement sur les labels, les LSR du nuage MPLS commutent les paquets labellisés jusqu'à l'Egress LSR qui supprime les labels et remet les paquets à leur destination finale. L'affectation des étiquettes aux paquets dépend des groupes ou des classes de flux FEC (forwarding équivalence classes). Les paquets appartenant à une même classe FEC sont traités de la même manière. Le chemin établi par MPLS appelé LSP (Label Switched Path) est emprunté par tous les datagrammes de ce flux. L'étiquette est ajoutée entre la couche 2 et l'en-tête de la couche 3 (dans un environnement de paquets) ou dans le champ VPI/VCI (identificateur de chemin virtuel/identificateur de canal virtuel dans les réseaux ATM). Le switch LSR du nuage MPLS lit simplement les étiquettes, applique les services appropriés et redirige les paquets en fonction des étiquettes. EXPOSE 5GTEL Page 7 NORMES ET PROTOCOLES – MPLS 2012-2013 Illustration Lorsqu'un paquet arrive dans un réseau MPLS (1). En fonction de la FEC à laquelle appartient le paquet, l'ingress node consulte sa table de commutation (2) et affecte un label au paquet (3), et le transmet au LSR suivant (4). Lorsque le paquet MPLS arrive sur un LSR [1] interne du nuage MPLS, le protocole de routage fonctionnant sur cet équipement détermine dans la base de données des labels LIB (Label Base Information), le prochain label à appliquer à ce paquet pour qu'il parvienne jusqu'à sa destination [2]. L'équipement procède ensuite à une mise à jour de l'en-tête MPLS (swapping du label et mise à jour du champ TTL, du bit S) [3], avant de l'envoyer au noeud suivant (LSR ou l'egress node) [4]. Il faut bien noter que sur un LSR interne, le protocole de routage de la couche réseau n'est jamais sollicité. EXPOSE 5GTEL Page 8 NORMES ET PROTOCOLES – MPLS 2012-2013 Enfin, une fois que le paquet MPLS arrive à l'egress node [1], l'équipement lui retire uploads/Ingenierie_Lourd/ introduction-a-mpls.pdf