MPLS MPLS (& GMPLS)(& GMPLS)

C. Pham

RESO-LIP/INRIA

Université Lyon 1

http://bat710.univ-lyon1.fr/~cpham

Congduc.Pham@ens-lyon.fr

INTRODUCTION&MPLS

Optimiser le routage des paquetsOptimiser le routage des paquets

n Objectifs:– initialement, longest prefix matching était trop coûteux pour les

routeurs– utiliser une commutation de niveau 2– Ne faire le traitement nécessaire à la recherche du chemin qu'une

seule fois à l'entrée du réseau.– Supporter plusieurs technologies de niveau 2 (Multi-Protocol)

n Comment?– Attribuer à chaque paquet entrant dans le domaine MPLS un label

qui décrit:– le chemin que doit emprunter le paquet dans le réseau.– le traitement que doit subir le paquet dans les routeurs

Commutation de labels (Label Switching)

Forwarding:Label Swapping

Control:

IP Router Software

Control:

IP Router Software

Forwarding:Longest-match Lookup

Control:

ATM Forum Software

Forwarding:Label Swapping

IP Router MPLS ATM Switch

IdIdéée de basee de base

n MPLS est un modèle hybride pour incorporer lesavantages de la commutation de circuit et de lacommutation de paquet

Source Yi Lin

Principes opPrincipes opéératoiresratoires

n Packets are switched, not routed, based on labelsn Labels are filled in the packet headern Basic operation:

– Ingress LER (Label Edge Router) pushes a label in front of the IPheader

– LSR (Label Switch Router) does label swapping– Egress LER removes the label

n The key : establish the forwarding table– Link state routing protocols

• Exchange network topology information for path selection• OSPF-TE, IS-IS-TE

– Signaling/Label distribution protocols:• Set up LSPs (Label Switched Path)• LDP, RSVP-TE, CR-LDP

Source Yi Lin

MPLS OperationMPLS Operation

1a. Routing protocols (e.g. OSPF-TE, IS-IS-TE) exchange reachability to destination networks

1b. Label Distribution Protocol (LDP) establishes label mappings to destination network

2. Ingress LER receives packetand “label”s packets

IP

IP 10

3. LSR forwardspackets using labelswapping

IP 20IP 40

4. LER at egressremoves label anddelivers packet

IP

Source Yi Lin

1

20

0

1

2

02C

2B

0A

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

A

B1

2

3

43

C

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

3C

2B

1A

1C

0B

2A

0C

1B

2A

05

67

45

23

34

17

41

23

05

62

15

13

CR@B 0

24500

CR@B 0

113245

CR@B 0

005113

CR@B 0

La commutation de labelsLa commutation de labelsDéjà utilisée dansX.25, Frame Relay,ATM

Exemple avec X.25

Etablissement dEtablissement d’’un circuit virtuel (2)un circuit virtuel (2)

1

20

0

1

2

02C

2B

0A

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

A

B1

2

3

43

C

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

3C

2B

1A

1C

0B

2A

0C

1B

2A

05

67

45

23

34

17

41

23

05

62

15

13

data 0

24500

data 0

113245

data 0

005113

data 0

Exemple avec X.25

Panne de liensPanne de liens

1

20

0

1

2

02C

2B

0A

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

A

B1

2

3

43

C

Lien S.VCI S.Lien E.VCI E.

3C

2B

1A

1C

0B

2A

0C

1B

2A

05

67

45

23

34

17

41

23

05

62

15

13

data 0

24500

data 0

113245

data 0

005113

data 0

Exemple avec X.25

IP/ATM

MPLS:MPLS: MultiProtocol MultiProtocol Label Label SwitchingSwitching

n ATM et Frame Relay sont souvent mentionnés commetechniques de niveau 2

n MPLS cherche à intégrer ATM et IP

Sour

ce A

lcat

el

M comme M comme MultiMulti--protocolesprotocoles

n Protocolescouche réseau

n Protocolescouche liaison

IPv6IPv6 IPv4IPv4 IPXIPX

MPLSMPLS

802.3802.3 ATMATM PPPPPPFDDI

...FrameFrameRelayRelay

FEC FEC –– Forwarding Equivalent Forwarding Equivalent ClassClass

n classe d’un réseau MPLS destinée à rassembler destrafics ayant:

– comme destination le même sous-réseau

– les même exigences QoS (messagerie, voix sur IP…)

LSR A

LSR ELSR B

LSR D

LSR C

LSR F

Egress

Ingress

Ingress

Ingress

LSP pour une FEC F

LSP LSP –– Label Switched PathLabel Switched Path

n LSP = un chemin dans le réseau MPLS– un ensemble de routeurs d'entrée (ingress Label Switched Router)

– un routeur de sortie (egress LSR)

– un arbre multipoint à point depuis les routeurs d'entrée jusqu'aurouteur de sortie

n Défini pour une FEC

RouteurRouteur MPLS MPLS

n Informations: 2 tables au lieu de 1 seulen Routage: algos classiques (RIP, OSPF, BGP...)n Commutation:

– permet un aiguillage des paquets comme ATM– générée à partir des tables de routage et des résultats des

demandes de réservation de ressources par exemple (RSVP:Resource reSerVation Protocol)

n Lorsqu'un paquet arrive non étiqueté– on détermine sa FEC (Forwarding Equivalent Class)

(en fonction du préfixe de routage qui lui correspond)– on lui associe un label

n Lorsqu'un paquet arrive étiqueté– Une entrée dans la table de commutation indique

• vers qu'elle destination• avec quel label

– le paquet doit être transmis

ExempleExemple: : RoutageRoutage

LSR A

LSR ELSR B

LSR D

LSR C

LSR F

ab

ab

a

b

abc

d

c

c

d

ab

a

c

c

Routage B

A -> c, AC -> a, CD -> b, DE -> a, CF -> b, DX -> c, AY -> b, D

Z -> a, C

Routage D

A -> c, AB -> d, BC -> a, CE -> a, CF -> b, FX -> c, AY -> b, F

Z -> a, C

Routage C

A -> d, BB -> d, BD -> c, DE -> a, EF -> b, FX -> d, BY -> b, F

Z -> a, E

Routage E

A -> a, CB -> a, CC -> a, CD -> a, CF -> a, CX -> a, CY -> a, C

Z -> b, .

Routage B

A -> b, DB -> b, DC -> a, CD -> b, DE -> a, CX -> b, DY -> c, .

Z -> a, C

b

X

Y

Z

Routage A

B -> a, BC -> a, BD -> b, DE -> a, BF -> b, DX -> c, .Y -> b, D

Z -> a, B

ExempleExemple: : Commutation Commutation (LSP pour la FEC Z)(LSP pour la FEC Z)

LSR A

LSR ELSR B

LSR D

LSR C

LSR F

Table DL7: (FEC F) F, popL11:(FEC F) F, popL18:(FEC X) A, popL9: (FEC Y) F, popL12:(FEC Y) F, pop (FEC Z) C, L14

Table CL24:(FEC X) B, L3L25:(FEC Y) F, popL10:(FEC Z) E, popL14:(FEC Z) E, popL19:(FEC Z) E, pop

X

Y

Z

Table F (FEC D) D, pop (FEC E) C, L17 (FEC X) D, L18 (FEC Z) C, L19

Table E (FEC D) C, L22 (FEC F) C, L23 (FEC X) C, L24 (FEC Y) C, L25

Table BL4: (FEC E) C, L6 (FEC F) D, L7L3: (FEC X) A, L8 (FEC Y) D, L9L5: (FEC Z) C, L10

Table A (FEC F)D, L11L8: (FEC X) A, pop (FEC Y) D, L12 (FEC Z) B, L5 L5

L10

L14

L19

LSR A

LSR ELSR B

a

b

a

b

a

b

a

bc

d

c

c

d

ab

a

c

c

cX

Y

Z

Routage CA -> d, BB -> d, BD -> c, DE -> a, EF -> c, DX -> d, BY -> c, DZ -> a, E

Routage FA -> b, DB -> b, DC -> b, DD -> b, DE -> b, DX -> b, DY -> c, .Z -> b, D

ChangementChangement de de routage: fastidieuxroutage: fastidieux

LSR D

LSR F

LSR C

ChangementChangement des des tables tables MPLSMPLS

LSR A

LSR ELSR B

LSR D

LSR C

LSR F

a

b

a

b

a

b

a

bc

d

c

c

d

ab

a

c

c

Table DL26:(FEC Z) C, L14

cX

Y

Z

Table F (FEC Z) D, L26

Label L8

Label L10

Label L26

Label L14

MPLS&TRAFFICENGINEERING

GMPLS

GMPLSGMPLS

n GMPLS stands for “Generalized Multi-Protocol LabelSwitching”

n A previous version is “Multi-Protocol LambdaSwitching”

n Developed from MPLS

n A suite of protocols that provides common control topacket, TDM, and wavelength services.

n Currently, in development by the IETF

IP

ATM

SONET/SDH

DWDM

Carry applications and services

Traffic Engineering

Transport/Protection

Capacity

Why GMPLS?Why GMPLS?

n GMPLS is proposed as the signaling protocol for opticalnetworks

n What service providers want?– Carry a large volume of traffic in a cost-effective way– Turns out to be a challenge within current data network architecture

– Problems:• Complexity in management of multiple layers• Inefficient bandwidth usage• Not scalable

– Solutions: eliminate middle layers‡ IP/WDM

n Need a protocol to perform functions of middle layers

CONCLUSIONS

Conclusions sur MPLS & GMPLSConclusions sur MPLS & GMPLS

n Offre un éventail de fonctionnalités similaires à cellesd'ATM (QoS, Traffic engineering, robustesse,résilience, VPN)

n Est pressenti comme élément clé pour la convergencedes réseaux

MPLS & GMPLSPOUR LESRESEAUXOPTIQUES

Pre-MPPre-MPllS backbone networksS backbone networks

Application

Transport

Network

Link

Application

Transport

Network

Link

Network

WDM

Network

WDM

Terminals TerminalsIP router IP router

Source J. Wang, B. Mukherjee, B. Yoo

MPMPllS enabled backbone networksS enabled backbone networks

Application

Transport

Network

Link

Application

Transport

Network

Link

Network(IP)

WDM

Network(IP)

WDMMPlS

Terminals TerminalsMPlS enabled LSR MPlS enabled LSR

MPlS

Source J. Wang, B. Mukherjee, B. Yoo

Architecture of a MPArchitecture of a MPllS network nodeS network node

GMPLS control unit

Opticalcrossconnect

Incoming fibers Demux

Incoming fibers

Incoming fibersOutgoing fibers

Outgoing fibers

Outgoing fibers

Point-to-point channels(control channels)

Control signal

Local add portsLocal drop ports

Mux

Local ports (IP)

Source J. Wang, B. Mukherjee, B. Yoo

SynthSynthèèse des domaines d'applicationse des domaines d'application

Source Alcatel

Sources desSources des transparents transparents

n Basé sur les transparents réalisés par PERRAUD –WEISS – MERCIER (DESS Réseaux 2000-2001)

n Des transparents ont été emprunté à Yi Lin, ceux-cisont mentionnés

n Des transparents ont été emprunté à J. Wang, B.Mukherjee, B. Yoo, ceux-ci sont mentionnés