MPLS. Plan. Introduction Architecture MPLS Protocoles de signalisation. Nguyen Thi Mai Trang LIP6/PHARE

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1 MPLS Nguyen Thi Mai Trang LIP6/PHARE 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 1 Plan Introduction Architecture MPLS Protocoles de signalisation 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 2 1

2 Introduction Multi-Protocol Label Switching Standardisé par l IETF RFC 3031, Intention originale était pour utiliser avec différents protocoles comme IPv4, IPv6, IPX, AppleTalk Dans la réalité, MPLS a été développé uniquement pour les réseaux IP 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 3 Principes du MPLS Le but de MPLS est de commuter les paquets IP au lieu de les router Utiliser les références pour la commutation des paquets IP Utiliser le routage IP pour la signalisation Établir le circuit virtuel MPLS Établir la table de commutation Toutes trames peuvent être utilisées dans un réseau MPLS pour la commutation des données utilisateur La référence est placée dans un champ spécifique de la trame ou dans un champ ajouté dans ce but 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 4 2

3 Architecture MPLS données signalisation TCP TCP IP IP IP IP AAL ATM AAL ATM AAL ATM Ethernet Ethernet 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 5 Un réseau MPLS 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 6 3

4 Nœuds de transfert (1) Label Switching Routers (LSR) Label Edge Routers 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 7 Noeuds de transfert (2) LSR LER Routeur dans le coeur du réseau qui participe à la mise en place du circuit virtuel par lequel les trames sont acheminées Les LSRs comportent comme des commutateurs pour les flots de données utilisateur et comme les routeurs pour la signalisation 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 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 8 4

5 Routeur IP Paquets IP Plan de contrôle Plan de données Protocoles de routage IP (OSPF, BGP, PIM) Table de routage Échanger les information de routage avec d autres routeurs Paquets IP 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 9 Routage IP Table de routage Destination x y Interface If0 If1 z If2. 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 10 5

6 LSR Paquets avec références d entrée Plan de contrôle Plan de données Protocoles de routage IP Table de routage IP Protocoles de signalisation MPLS Table de commutation (Label Forwarding Table) Échanger les information de routage avec d autres routeurs Échanger les information de références avec d autres LSR Paquets avec références de sortie 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 11 Commutation à base de référence Table de commutation Interface d entrée Référence d entrée Interface de sortie Référence de sortie If1 77 If3 13 If2 197 If /10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 12 6

7 LER Paquets avec références d entrée Paquets IP Plan de contrôle Plan de données Protocoles de routage IP Table de routage IP Protocoles de signalisation MPLS Table de commutation Table de routage IP Échanger les information de routage avec d autres routeurs Échanger les information de références avec d autres LSR Paquets avec références de sortie Paquets IP 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 13 Référence Une référence est un identificateur qui a une signification locale sur le lien interconnectés deux LSRs Référence est utilisée pour déterminer l interface de sortie d un paquet IP sans rechercher son adresse destination dans la table de routage 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 14 7

8 Mise en place des références La référence est mise en place de différentes façons en fonction de la disponibilité d un champ de référence dans l en-tête du protocole IP ou du protocole de niveau trame IPv6: le champ Flow Label IPv4: dépend du protocole au niveau trame ATM: VPI/VCI Relais de trames: DLCI Ethernet, Token Ring, PPP, etc.: l en-tête Shim est inséré entre l en-tête du niveau trame et l en-tête IP 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 15 Référence avec l ATM 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 16 8

9 Référence avec relais de trames 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 17 Référence avec d autres trames n ayant pas d un champ de référence disponible 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 18 9

10 En-tête shim (1) 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 19 En-tête shim (2) Référence (20 bits): la valeur de référence Bits expérimentaux (3 bits): à utiliser pour les expérimentations, peut être utilisé pour indiquer la classe de QoS Bit stacking (1 bit): mis à 1 si la référence est la dernière dans une pile de références TTL (8 bits): comme le champ TTL dans IP 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 20 10

11 FEC Forwarding Equivalent Class FEC est un ensemble d adresses IP ayant le même préfixe d adresse ou la même classe de service Les paquets IP de même FEC sont associés à la même référence, ont la même interface de sortie et reçoivent le même traitement dans les LSRs A l entrée du réseau, le LER associe à un FEC une valeur de référence 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 21 LSP (1) Label Switched Path Un LSP est une suite de références partant de la source et allant jusqu à la destination Un LSP est unidirectionnel Les LSP sont établis avant la transmission des données (control-driven) ou à la détection d un flot qui souhaite traverser le réseau (data-driven) Les références incluses dans les trames sont distribuées en utilisant un protocole de signalisation 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 22 11

12 LSP (2) LSP-1 = <62, 15, 60> LSP-2 = <15, 60> 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 23 LSP (3) LSP-1 = <A, 62, B, 15, D, 60, E> FEC = < x.0.0.0, y.0.0.0> Pour LSR B, 62 est une référence d entrée et 15 est une référence de sortie A et E sont des LERs Pour LSR B, A est un LSR upstream et D est un LSR downstream La valeur de référence est toujours choisie par le LSR downstream 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 24 12

13 Allocation de référence (1) Pour qu un LSR puisse recevoir des paquets avec la valeur de référence qu il a choisi pour un FEC, il doit communiquer le binding <FEC, référence> à ses voisins Exemple B doit envoyer <x.0.0.0,y.0.0.0, 62> à A, C, et D A, C, et D, chacun vérifie s il est bien un LSR upstream de B A est un LSR upstream de B, il crée une entrée dans sa table de communication en utilisant la valeur 62 comme la référence d entrée pour la FEC <x.0.0.0,y.0.0.0> C et D peuvent ignorer cet avertissement de B 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 25 Allocation de référence (2) Conservative label retention mode Une référence est retenue par un LSR quand il est le LSR upstream du LSR qui annonce le binding Liberal retention mode Tous les références avertis sont retenues downstream on demand label allocation Chaque LSR associe une référence à une FEC sans avertir ce binding aux voisins Le LSR upstream obtient un binding en envoyant une requête unsolicited downstream allocation Chaque LSR avertit un binding aux voisins sans attendre d être solicité 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 26 13

14 NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry Dans une table de commutation, un LSR peut maintenir plusieures entrées pour une référence d entrée donc chacune est une NHLFE Une NHLFE contient les informations suivantes LSR suivant / interface de sortie Opération à exécuter sur la référence Swap: remplacer la valeur d une référence par une autre valeur Pop: dépiler une référence d une pile de références Push: remplacer la valeur d une référence par une autre valeur et empiler une nouvelle référence 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 27 Pile de références 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 28 14

15 Dépiler une référence Quand le LSR suivant spécifié dans un NHLFE est le LSR lui-même, le LSR dépile une référence de la pile de références Le paquet de résultat est traité avec ceux qui restent après cette opération Le paquet contient encore d autres références Il sera commuté avec la référence suivante comme la référence d entrée Le paquet n a plus de référence Il sera routé par le LER comme un paquet IP normal 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 29 ILM Incoming Label Map Associer une référence d entrée à un ensemble de NHLFEs Utile pour load-balancing 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 30 15

16 FTN FEC-to-NHLFE map Associer une FEC à un ensemble de NHLFEs Utilisé par les LERs d entrée pour ajouter la première référence aux paquets IP n ayant pas encore de référence d entrée 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 31 Tunnel MPLS 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 32 16

17 Exemple du tunnel MPLS 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 33 Protocole de signalisation LDP (Label Distribution Protocol) CR-LDP (Constraint-based Routing Label Distribution Protocol) RSVP-TE BGP (Border Gateway Protocol) OSPF 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 34 17

18 LDP Label Distribution Protocol Établir et maintenir les bindings de références pour un LSP associé à une FEC Basé sur TCP pour la fiabilité Sauf que les messages de découverte sont envoyés sur UDP 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 35 LDP peers Deux LSRs utilisant LDP pour échanger les bindings de références sont les LDP peers 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 36 18

19 Catégories de message LDP Messages de découverte Pour annoncer et maintenir la présence d un LSR dans le réseau Messages de session Pour établir, maintenir et terminer une session entre LDP peers Pour échanger les informations de binding, les LDP peers doivent tout d abord établir une session entre eux Messages d avertissement Pour créer, changer et supprimer un binding associé à un FEC Messages de notification Pour fournir les informations supplémentaires ou signaler une erreur 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 37 LDP PDU 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 38 19

20 En-tête LDP LDP Identifier (48 bits) = <32-bits Router Id, Numéro d espace de références > 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 39 Espace de références Ensemble des références à utiliser par un LSR Deux types d espace de références Par interface Ensemble des références à utiliser par une interface particulière Numéro d espace de références 0 Par plate-forme Ensemble des références à partager entre les interfaces d un LSR Numéro d espace de références = 0 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 40 20

21 Message LDP 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 41 Format d un paramètre Format TLV 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 42 21

22 Messages LDP Notification Hello Initialization KeepAlive Address Address withdraw Label mapping Label request Label abort request Label withdraw Label release 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 43 Message Label mapping Pour avertir une association d une référence à une FEC Paramètres obligatoires FEC TLV Label TLV 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 44 22

23 FEC TLV 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 45 Label TLV 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 46 23

24 Message Label request Pour demander une référence associée à une FEC Paramètre obligatoire FEC TLV 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 47 CR-LDP Utilisé pour établir un LSP avec un routage explicit Un CR-LSP est calculé par le LSR source en se basant sur les critères plus que les informations de routage normal QoS-based routing Explicit routing Utile pour faire du load-balancing, créer les tunnels LSP, créer les LSP avec les contraintes de délai ou de bande passante 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 48 24

25 Exemple d établissement d un CR-LSP 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 49 Message Label request 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 50 25

26 Traffic parameters TLV 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 51 References Connection-oriented networks SONET/SDH, ATM, MPLS, and Optical Networks, Harry G. Perros, Wiley 2005 Les réseaux, Guy Pujolle, Eyrolles 2008 MPLS and VPN Architectures, I. Pepelnjak and J. Guichard, Cisco Press 2001 RFC 3031, 01/10/2009 Master 2 - UPMC - UE RCG 52 26