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MPLS Multi Protocol Label Switching Emilie CAMISARD – GIP RENATER 06/11/2006 2

MPLS Multi Protocol Label Switching Emilie CAMISARD – GIP RENATER 06/11/2006 2 Plan de la présentation • Origines du MPLS • Principes • Terminologie • La commutation MPLS • Distribution de labels • Exemple de service: VPN MPLS de niveau 3 06/11/2006 3 MPLS • Multi Protocol Label Switching Transparence vis- à-vis du protocole employé (IPv4, IPv6, Ethernet...) Cœur du réseau simplifié Ajout d’un label aux données pour pouvoir les commuter 06/11/2006 4 Pourquoi le MPLS ? • Milieu des années 90: apparition de solutions propriétaires multicouches, afin de simplifier le modèle IP over ATM et de réduire les congestions au niveau des routeurs. • Puis, standardisation de ces solutions par l'IETF: naissance du MPLS. • Les goulots d'étranglement disparaissent ensuite avec l'arrivée des routeurs basés sur du hardware: focalisation sur les services offerts par MPLS: Traffic Engineering, VPN de niveaux 2 et 3… 06/11/2006 5 Terminologie MPLS ELSR ELSR ELSR LSR • LSR: Label Switching Router • ELSR: Edge Label Switching Router • LSP: Label Switched Path • FEC: Forwarding Equivalence Class LSP 06/11/2006 6 Principes • Next hops des routeurs déterminés par un protocole de routage • Classification en FEC à l’entrée du réseau • Les nœuds du réseau MPLS associent un label à chaque FEC • Ajout d’un label à chaque paquet entrant • Commutation au cœur du réseau grâce au label • Une FEC peut être basée sur l’@ destination et/ou d’autres critères (QoS, TE…) 06/11/2006 7 Architecture Forwarding Contrôle Forwarding Contrôle Forwarding Contrôle ELSR 1 LSR ELSR 2 • Forwarding: basé sur l’analyse du label, qui détermine la route vers une destination. • Contrôle: création et maintien de la base des labels. • Routes apprises par un IGP • Lien fait entre l’IGP et le label à apposer • Distribution des labels avec un protocole spécifique LDP Data Switching Data Switching LDP Topologie réseau Topologie réseau Topologie réseau IGP IGP labels labels labels 06/11/2006 8 Encaspulation MPLS • ATM • PPP • Ethernet ATM header Données Label VPI/VCI Données MAC SHIM Datagram IP 0x8847 Label CoS S TTL 20 bits 3 bits 1 bit 8 bits TypeValue @source @dest SD 6 octets 6 octets 1 7 préambule PPP SHIM En-tête couche 3 06/11/2006 9 Attribution de labels 45.1.0.0 45.2.0.0 45.2.0.0 @ dest # 15 1 # 4 2 label out If Out label in If In 2 #4 45.2.0.0 If Out Label out @ dest # pop Label in 2 If In 1 If out 45.2.0.0 @ dest Request 45.2.0.0 Mapping #4 Request 45.2.0.0 Request 45.2.0.0 Mapping #15 Mapping #pop 45.2.0.0 @ dest # pop 1 # 15 2 label out If Out label in If In 06/11/2006 10 Commutation de labels 45.1.0.0 45.2.0.0 # 15 1 # 4 2 label out If Out label in If In 2 #4 45.2.0.0 If Out Label out @ dest # pop Label in 2 If In 1 If out 45.2.0.0 @ dest # pop 3 # 15 2 label out If Out label in If In Dest 45.2.0.0 Dest 45.2.0.0 # 4 Dest 45.2.0.0 # 15 Dest 45.2.0.0 # pop Dest 45.2.0.0 06/11/2006 11 Distribution des labels • Permet de s’assurer que le mapping FEC- label est bien cohérent dans tous les routeurs. • 2 protocoles de distribution, compatibles IPv4 et IPv6: • CR-LDP: Constraint-based Routed Label Distribution Protocol • RSVP-TE: ReSerVation Protocol – Traffic Engineering 06/11/2006 12 Méthodes de distribution Downstream unsolicited • LSR1 et LSR2 sont adjacents • LSR2 découvre un next hop pour une FEC particulière • LSR2 génère un label pour la FEC et communique l’association à LSR1 • LSR1 insère l’équivalence dans ses tables de commutation • Si LSR2 est son next hop pour le FEC, LSR1 peut utiliser le label en sachant qu’il sera reconnu Downstream on demand • LSR1 découvre que LSR2 est son nexthop pour une certaine FEC • LSR1 demande à LSR2 d’associer un label à cette FEC • Si LSR2 reconnaît la FEC et possède un next hop, il crée une association et répond à LSR1 LSR1 LSR2 06/11/2006 13 Contrôles de distribution Independent LSP control • La décision de générer et de communiquer des labels aux LSR amont est prise indépendamment par chaque routeur • Labels échangés dans un court délai •Ne dépend pas de la disponibilité du routeur edge •Requiert une méthode indépendant de détection des boucles Ordered LSP control • dans un LSR, une association FEC- label n’est communiquée que si: •Le routeur est le LSR egress de la FEC •Un LSR amont a envoyé un mapping FEC-label •Un LSP se forme de l’egress vers l’ingress •Délai + important pour obtenir le LSP •Utilisé pour du routage explicite et du multicast 06/11/2006 14 Conservation des labels Liberal label retention • Un LSR conserve tous les labels envoyés par les LSR avals, même si certains ne sont pas des Next Hops • Si le Next Hop d’une FEC change, le LSR peut alors immédiatement utiliser le lien adéquat grâce au label conservé •Adaptation plus rapide aux changements de routage •Requiert une mémoire + importante pour conserver les labels Conservative label retention • Un LSR ne conserve que les labels pour un Next Hop valide •Si le Next Hop change, le LSR doit lui demander un label •Adaptation + lente aux modifications de routage •Le LSR conserve moins de labels 06/11/2006 15 RSVP-TE • RSVP-TE permet de : • Créer un LSP le long d’une route explicite • Etablir un LSP en distribuant des labels • Définir les besoins en bande passante des liens qui forment un LSP 06/11/2006 16 RSVP-TE: établissement d’un tunnel Path message (Session, label request, ERO, RRO, Session attribute) RESV message (Session, label, style, RRO) Session: LSP transportant de l’IPv4 ou IPv6 ? ERO: EXPLICIT_ROUTE (par quels LSR veut-on passer?) RRO: ROUTE_RECORD (quels LSR ont été traversés?) Style: quelle sorte de réservation? Avec QoS sur le lien? Etc. Session attribute:LSP_TUNNEL_RA ou LSP tunnel 06/11/2006 17 RSVP-TE: Format des messages 0 1 2 3 +-------------+-------------+-------------+-------------+ | Vers | Flags| Msg Type | RSVP Checksum | +-------------+-------------+-------------+-------------+ | Send_TTL | (Reserved) | RSVP Length | +-------------+-------------+-------------+-------------+ • En-tête commune: • Format des objets: 0 1 2 3 +-------------+-------------+-------------+-------------+ | Length (bytes) | Class-Num | C-Type | +-------------+-------------+-------------+-------------+ | | // (Object contents) // | | +-------------+-------------+-------------+-------------+ Path, Resv, PathErr, ResvErr… 16: RSVP_LABEL 19: LABEL_REQUEST 22: HELLO … Si Class-Num = HELLO : 1: Request 2: Acknowledgement 06/11/2006 18 VPN MPLS de niveau 3 06/11/2006 19 Terminologie PE PE PE P • CE: Customer Edge Router • PE: Provider Edge router • P: Provider router CE CE Site client Site client = ELSR = ELSR = ELSR = LSR 06/11/2006 20 VPN L3 et MPLS : les VRF • Isolation du trafic entre sites clients n’appartenant pas au même VPN • Les PE gèrent plusieurs tables de routage grâce au VRF (VPN Routing and Forwarding) • 1 VRF = table de routage + FIB + CEF + nom spécifique (red, green…) 06/11/2006 21 VPN L3 et MPLS • Chaque interface de PE est liée à un site client et rattachée à une VRF particulière • Pour construire les tables VRF, les PE échangent des routes des VPN avec MP- BGP (MultiProtocol BGP) • Utilisation du label stacking: encapsulation de 2 labels par le PE • PE de destination • Interface de sortie du PE relié au CE 06/11/2006 22 Principes • Le PE reçoit et maintient l’information de routage sur les VPN qui y sont connectés • Cœur du réseau en MPLS • Pas d’information sur les VPN au cœur du réseau • Dans le PE, il y a: • Une table de routage (ensemble des routes internes au cœur du réseau, apprises par un IGP) • Une ou plusieurs VRF (VPN Routing & Forwarding instance), table associée à un ou plusieurs CE. Virtualisation du PE au niveau 3 pour 1 VPN. • Entre les PE, des communications MiBGP transportent les informations de routage provenant des CE + les labels identifiant la VRF et l’interface de sortie du cœur MPLS • Empilement de 2 labels: VPN + LSP 06/11/2006 23 Commutation de labels @ destination VPN A Site 1 VPN A Site 2 PE PE P P @ destination @ destination # 15 VPN A @ destination VPN A @ destination # 4 VPN A 06/11/2006 24 Exemples de VRF 06/11/2006 25 Sujets à l’étude • Traffic Engineering inter-AS • Encapsulation de MPLS dans IP • TE avec DiffServ, allocation de bande passante • Restauration de liens • MIB pour TE • 6PE • MPLSv6 06/11/2006 26 Conclusion • MPLS permet d'implémenter facilement des services non supportés par le routage IP traditionnel: Traffic Engineering, classes de services, VPN… • De nouvelles possibilités de routage sont offertes: on ne se base pas exclusivement sur une adresse IP de destination pour déterminer une FEC. • Les composants de contrôle sont séparés de ceux du forwarding: il y a donc flexibilité dans l'évolution des fonctionnalités de contrôle. 06/11/2006 27 Des questions ? Merci de votre attention ! uploads/Ingenierie_Lourd/ mpls-v4.pdf