Traditionalist discourse

Até este ponto analisamos uma das variáveis, a taxa de overhead, referente as arquiteturas multicamadas descritas acima. Uma análise qualitativa das referidas pilhas de protocolos impõe outros ângulos de observação.

A arquitetura multicamada IP/ATM introduz um overhead médio de aproximadamente 24%, adicionados aos 4,6% de overhead proporcionados pelo padrão SONET/SDH. Além disso, a necessidade de construir e gerenciar duas redes com tecnologia dissimilar (IP e ATM), torna-se um obstáculo a este método de encapsulamento. No entanto, o ATM permite um método de engenharia de tráfego e um particionamento da largura de banda do padrão SONET/SDH [21]. Muitos operadores de redes ainda consideram esta característica importante o suficiente para compensar o overhead inserido por tal arquitetura.

A solução IP/PPP/HDLC/SONET/SDH provê uma maneira de otimizar a utilização da banda de transmissão por acrescentar uma taxa de overhead de aproximadamente 2%, adicionados também aos 4,6% de overhead proporcionados pelo padrão SONET/SDH. Além disso, a disponibilização da tecnologia MPLS, com sua capacidade de gerenciamento de tráfego, provavelmente cobrirá a perda da flexibilidade de alocação de canais virtuais e poderá ser empregada na substituição da camada ATM. Por esta razão o conceito básico desta tecnologia será o assunto do próximo capítulo.

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CAPÍTULO 3

APLICAÇÃO DA ARQUITETURA MPLS NA IMPLEMENTAÇÃO

DE ENGENHARIA DE TRÁFEGO EM REDES IP

Neste capítulo será analisada a aplicação da arquitetura MPLS com o intuito de viabilizar a implementação de engenharia de tráfego em redes IP. Com este objetivo serão apresentados os conceitos básicos desta arquitetura. A seguir, a topologia de redes MPLS será explicitada e comparada às redes IP. Finalizando, será demonstrado como, através de tais conceitos básicos, se pode dotar redes IP com a propriedade de engenharia de tráfego.

3.1 INTRODUÇÃO

A engenharia de tráfego tem como objetivo a otimização do desempenho operacional de uma rede. Otimização esta imposta pela necessidade de tornar a rede mais rápida, confiável e eficiente em termos de custo. Engenharia de tráfego significa mapear de maneira eficiente fluxos de tráfego IP nos recursos físicos existentes em uma rede, enquanto simultaneamente atende-se às exigências de qualidade (atrasos, níveis de proteção) do transporte desejado pelas informações contidas nos pacotes. Existem técnicas para realizar este objetivo, uma delas é a arquitetura MPLS. A idéia básica desta arquitetura consiste em designar rótulos aos pacotes na borda de uma rede MPLS. No interior do domínio MPLS os rótulos anexados aos pacotes são usados para tomar decisões de envio, sem a necessidade de se analisar o cabeçalho original dos referidos pacotes. Desta maneira, a transmissão de dados ocorre nos LSPs (label switched paths), os quais são uma seqüência de rótulos designados em cada nó ao longo do caminho da fonte para o destino. Os rótulos são distribuídos usando-se protocolos de distribuição como o CR-LDP (Constraint-based Routing with Label Distribution Protocol) ou o RSVP (Resource Reservation Protocol) ou carregados em protocolos de roteamento como o BGP (Border Gateway Protocol). A escolha recai sobre aquele que melhor atender as exigências do operador da rede, não sendo

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imposta pela arquitetura MPLS [14]. Cada pacote encapsula e carrega o rótulo durante sua jornada da fonte ao destino. O processamento rápido dos pacotes (comutação) ocorre devido ao fato de não haver necessidade de consulta ao cabeçalho do pacote para comutá-lo entre enlaces. Os LSPs podem ser configurados de uma maneira explícita antes de ocorrer a transmissão de dados, ou seja, os nós pelos quais os pacotes trafegarão são especificados a priori. Ao longo do caminho os recursos podem ser reservados para assegurar QoS (Qualidade de serviço) para este tráfego de dados. Tal característica possibilita a engenharia de tráfego através da rede, pois permite a utilização de outros caminhos que não os caminhos mais curtos usualmente selecionados pelos protocolos de roteamento IP, alcançando desta forma uma otimização dos recursos da rede. Por exemplo, pode-se mover o fluxo de dados para uma nova rota se o caminho mais curto entre dois nós estiver congestionado. Alternativamente, as características desejadas de um LSP, tais como largura de banda, destino, prioridade, podem ser configuradas em um roteador, o qual usa um algoritmo apropriado para computar o caminho através da rede que satisfaça restrições impostas. O MPLS torna-se desta maneira um instrumento apropriado para estabelecer e manter caminhos explicitamente roteados em uma rede IP para uma efetiva disposição de tráfego.

Os objetivos do grupo de trabalho em MPLS do IETF incluem a padronização de um conjunto de protocolos para a distribuição e manutenção de rótulos para a comutação de pacotes, bem como dos procedimentos para empregar esta tecnologia sobre várias tecnologias de transmissão (SONET/SDH). A meta é melhorar a escalabilidade da rede, proporcionar meios para engenharia de tráfego e fornecer uma relação custo/beneficio aceitável para os provedores de serviços. Esta característica da tecnologia MPLS, na qual o pacote é designado para uma classe equivalente de envio FEC (forward equivalence class) através de um rótulo e todo o processamento de envio realizado nos nós de redes subseqüentes é realizado através do processamento deste, apresenta uma série de vantagens:

1) O processamento de envio de pacotes pode ser feito por comutadores (switches), os quais não são capazes de analisar o cabeçalho da camada de rede (ou pelo menos não são capazes de analisar os cabeçalhos da camada de rede na velocidade adequada);

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2) Quando um pacote é designado a uma FEC na entrada de uma rede, o roteador de ingresso pode usar na referida determinação qualquer informação disponível sobre o pacote, mesmo que a informação não possa ser obtida diretamente do respectivo cabeçalho. Por exemplo, pacotes chegando em diferentes portas podem ser designados para diferentes FECs. O processamento de envio em redes convencionais, por outro lado, pode somente considerar informações contidas no próprio cabeçalho do pacote;

3) Um pacote cuja entrada na rede é realizada por um roteador particular poderia ser rotulado diferentemente se o mesmo pacote entrasse na rede por um roteador diferente. Como resultado, decisões de envio que levam em conta o roteador de ingresso podem ser aplicadas. Isto não ocorre em redes IP convencionais, pois a decisão de envio não leva em conta o roteador de ingresso de um pacote na rede;

4) Algumas vezes é desejável forçar o pacote a seguir uma rota particular explicitamente escolhida antes do pacote entrar na rede, ao invés de determiná-la através de um algoritmo de roteamento dinâmico enquanto o pacote trafega através da rede. Este procedimento pode ser utilizado para engenharia de tráfego;

O termo multiprotocol em MPLS significa que esta tecnologia pode ser usada sob qualquer protocolo de rede (IP, IPX), sendo esta arquitetura padronizada, como visto, pelo IETF. Nesta dissertação, entretanto, o escopo deste estudo basear-se-á no protocolo de rede IP. A seguir, na Seção 3.2 serão apresentados os conceitos básicos da arquitetura MPLS voltados a prover engenharia de tráfego em redes IP. Na Seção 3.3 apresentar-se-á o modo de operação de redes MPLS em comparação às redes IP. A maneira como uma rede MPLS é composta e quais os protocolos presentes, com ênfase nos protocolos de sinalização CR-LDP e RSVP serão apresentados na Seção 3.4. Como os conceitos básicos da tecnologia MPLS podem prover engenharia de tráfego em redes IP é demonstrado na Seção 3.5.