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Redes MPLS utilizam um conjunto de protocolos empregados também em roteadores IP, tornando o MPLS e o IP completamente interoperáveis. A arquitetura IP, ou pilha IP, consiste de

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um grande número de protocolos, um subconjunto dos quais utilizados nos roteadores IP. A Figura 3.6 (a) mostra os mais importantes destes protocolos como base para comparação com a pilha MPLS.

FIGURA 3.5: Arquitetura geral de uma rede MPLS.

Os protocolos presentes em um roteador IP consistem de protocolos de roteamento e de envio. Protocolos de roteamento informam o roteador sobre as rotas para alcançar o desejado destino IP. Cada roteador estará, em geral, utilizando um IGP (interior gateway protocol), o qual lida com o roteamento dentro da rede. Em outras palavras, IGPs são protocolos de roteamento utilizados dentro de um sistema autônomo (autonomous system – AS) para prover roteamento intra-AS. A expressão sistemas autônomos (ASs) tem a intenção de designar sub-redes. Existe uma escolha de padrões de IGPs:

1. RIP (Routing Information Protocol)

Era o IGP original da Internet. Protocolo de vetor distância baseado no algoritmo de Bellman- Ford [2], funcionava bem em sistemas pequenos com poucos ASs conectados, apresentando queda de performance quando o tamanho e complexidade das redes aumentavam. Protocolos de vetor distância operam fazendo com que cada roteador mantenha uma tabela (ou seja, um vetor) que fornece a distância mais otimizada para cada destino e determina qual rota deve ser utilizada para se chegar a este ponto. Tal protocolo apresentava uma convergência lenta, tornando-o, nos dias atuais, obsoleto.

Outras Redes IP LSR de Núcleo LSR de Borda LSR de Borda MPLS MPLS de Borda MPLS de Borda Equipamento do Cliente Função:

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FIGURA 3.6: Pilhas simplificadas de Protocolos para IP e MPLS [28]

2. OSPF (Open Shortest Path First)

Padronizado em 1990 pelo IETF o protocolo OSPF (atualmente designado pela RFC 2328) utiliza o algoritmo de roteamento por estado de enlace. As funções executadas por roteadores utilizando este algoritmo são: descoberta de roteadores presentes em sua sub-rede e seus respectivos endereços de redes, medição do retardo ou custo para atingir cada um destes roteadores, criação e envio de pacotes a estes roteadores nos quais se especifica as informações aprendidas sobre a topologia da rede, cálculo do caminho mais curto a ser utilizado para alcançar cada um destes roteadores. Fundamentalmente o protocolo OSPF representa a rede real como um grafo e, em seguida, calcula o caminho mais curto de um roteador a outro roteador. É muito utilizado, embora o protocolo IS-IS (Interior System to Interior System) seja também comum entre grandes ISP e concessionárias de telecomunicações.

Protocolos de Roteamento IP

Sinalização de qualidade de serviço explicita IP (raro): RSVP

Envio de pacotes IP

Enlace de dados e camada física

a) Roteador IP

Protocolos de Roteamento IP

Configuração do LSP: LDP, RSVP + extensões e/ou CR-LDP

Comutação de rótulo

Enlace de dados e camada física

Rede MPLS Rede MPLS b) LSR Protocolos de Roteamento IP Configuração do LSP: LDP, RSVP + extensões e/ou CR-LDP Comutação de rótulo

Enlace de dados e camada física

Protocolos de Roteamento IP

Sinalização de qualidade de serviço explicita IP (raro): RSVP

Envio de pacotes IP

Enlace de dados e camada física Encapsulamento

de pacotes MPLS

Rede MPLS Rede IP

c) LSR conectado a um roteador IP- LSR de borda

CR-LDP: Constraint-based routing with LDP LDP: Label Distribution Protocol

MPLS: Multiprotocol label switching LSR: Labl switch router

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Tipicamente, todos roteadores sob uma dada área administrativa como, por exemplo, um sistema autônomo (AS), empregam o mesmo IGP. Em geral, um roteador utilizado para a comunicação entre diferentes administrações (ASs) empregará outro protocolo de roteamento chamado de BGP (Border Gateway Protocol). Este protocolo torna-se necessário pois os objetivos de um protocolo de gateway interno e os de um protocolo de gateway externo não são os mesmos. Tudo que o primeiro deve fazer é movimentar pacotes da forma mais eficiente possível, da origem ao destino, não importando a política de tráfego. Já os roteadores de protocolo de gateway externo têm esta preocupação. Por exemplo, um AS corporativo possui a capacidade de enviar e receber pacotes para qualquer site da Internet. Entretanto, talvez este AS não deseje transportar pacotes originados em um AS externo com destino a outro AS externo, mesmo que seu próprio AS esteja no caminho mais curto entre estes dois ASs externos.

Por outro lado, talvez seja desejável transportar pacotes para seus vizinhos ou mesmo para outros ASs específicos, os quais tenham pago pelo serviço. Tais políticas são manualmente configuradas em cada roteador BGP, não fazendo parte do protocolo em si. Cada roteador BGP contém módulos, os quais examinam e computam as rotas para um determinado destino, retornando um número para identificar a distância até este destino em relação a cada rota. Qualquer rota cujo tráfego através dela viole uma restrição da política utilizada recebe automaticamente uma contagem infinita. Em seguida, o roteador adota a rota com a distância mais curta. Atualmente este protocolo está definido na recomendação IETF RFC 1771.

Protocolos de roteamento automaticamente constroem uma tabela de informações de envio para e em cada roteador. A tabela de envio lista os prefixos de destinos IP conhecidos e a referência em qual enlace de dados no roteador está o próximo hop quando este necessitar mover os pacotes IP para tais destinos. A versão 4 (IPv4) é a mais utilizada para aplicações IP, embora o uso da versão 6 (IPv6) esteja sendo introduzida.

Muitos outros protocolos são usados por roteadores. Existem protocolos específicos para vários meios e protocolos para executar funções auxiliares. Por exemplo, protocolos de roteamento usam o TCP (Transport Control Protocol) ou o UDP (Universal Datagram Protocol) como parte do processo de comunicação. Entretanto, estes protocolos não são usados nas principais funções dos roteadores, isto é, no envio de pacotes ao longo da rota correta para o destino desejado.

A recomendação IETF RFC 3000 “Internet Official Protocol Standards”, (possíveis atualizações desta RFC serão designadas pelos números 3100, 3200, etc) apresenta uma

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completa lista de todos os protocolos da pilha IP, status de padronização e referências para as respectivas RFCs que os descrevem .