Qual instrução descreve um recurso do protocolo IP

2 � CONCEITOS E FUNCIONAMENTO

2.1 - Defini��es e Conceitos Fundamentais

Muitos conceitos b�sicos aplicados a qualquer tecnologia de encaminhamento devem ser revisados antes de descrever o funcionamento do MPLS.

����������������������� 2.1.1 � Roteamento (routing):

����������������������� � o termo utilizado para descrever as a��es tomadas por qualquer rede para transmitir pacotes. Pode haver um n�mero qualquer de roteadores em uma rede, conectados de forma arbitr�ria. Os pacotes avan�am na rede sendo enviados de uma m�quina � outra em dire��o ao seu destino. Protocolos de roteamento permitem cada m�quina entender qual � deve ser o pr�ximo �n� em que um pacote deve passar para chegar ao seu destino. Os roteadores utilizam protocolos de roteamento para construir as chamadas �tabelas de roteamento�. Quando um pacote � recebido e deve ser feita uma decis�o de encaminhamento, o roteador procura nesta tabela, utilizando o endere�o de destino do pacote como um �ndice, obtendo qual deve ser a pr�xima m�quina. A constru��o das tabelas e seu uso s�o opera��es l�gicas essencialmente independentes. A figura abaixo ilustra essas fun��es como podem ocorrer em um roteador.

����������������������� 2.1.2 � Comuta��o (switching):

����������������������� � geralmente usada para descrever a transfer�ncia de dados de uma porta de entrada para uma porta de sa�da de uma m�quina onde a sele��o � baseada em informa��es de camada 2� (por exemplo, ATM VPI/VCI).

����������������������� 2.1.3 � Componente de controle:

����������������������� Constr�i e mant�m uma tabela de encaminhamento para uso de um n�. Trabalho com os componentes de controle de outros n�s para distribuir informa��es de roteamento de forma consistente e acurada, tamb�m certifica que procedimentos locais consistentes s�o usados para criar as tabelas de encaminhamento. Protocolos de rotamento padr�o (OSPF,BGP,RIP) s�o usados para trocar informa��es de roteamento entre os componentes de controle. Deve reagir quando alguma altera��o ocorre na rede, como falha de um enlace, mas n�o est� envolvido no processamento de pacotes individuais.

����������������������� 2.1.4 � Componente de encaminhamento:

����������������������� Realiza o encaminhamento de pacotes propriamente dito. Uso informa��es da tabela de encaminhamento, informa��es contidas no pr�prio pacote e um conjunto de procedimentos locais para tomar a decis�o. Em um roteador convencional, um algoritmo de busca compara o endere�o de destino com entradas na tabela de encaminhamento at� obter a informa��o mais pr�xima poss�vel. � importante ressaltar que um processo de tomada de decis�o deve ser repetido em cada n� ao longo do caminho da origem at� o destino. Em um roteador de tecnologia MPLS (LSR), um algoritmo de busca exata e troca de r�tulo usa o r�tulo no pacote e uma tabela de encaminhamento baseada em r�tulos para obter um novo r�tulo e uma interface de sa�da para o pacote.�����

���������������������������������� 2.1.5 � Tabela de encaminhamento:

���������������������������������� � um conjunto de registros em uma tabela que prov� informa��o para ajudar o componente de encaminhamento a executar sua fun��o. A tabela de encaminhamento deve associar cada pacote com um registro que prov� instru��es �� relativas ao pr�ximo destino do pacote.

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���������������������������������� 2.1.6 � Classe de equival�ncia de encaminhamento (FEC):

����������������������� � definida como qualquer grupo de pacotes que podem ser tratados de forma equivalente para fins de encaminhamento. O exemplo de uma FEC � o conjunto de pacotes vindos de uma mesma origem com endere�os de destino como mesmo prefixo de endere�o IP. Outra FEC � o conjunto de pacotes cujos endere�os de origem e destino s�o o mesmos. FECs podem ser definidas para qualquer n�vel de granularidade. A figura abaixo demonstra esta id�ia:

���������������������������������� 2.1.7 � R�tulo (Label):

����������� Um r�tulo � um identificador relativamente curto, de tamanho fixo e n�o estruturado que pode ser usado para ajudar o processo de encaminhamento. R�tulos s�o associados a uma FEC por um processo de liga��o (binding). S�o geralmente locais a um �nico enlace de dados e n�o possuem significado global (como o endere�o). S�o an�logos ao VPI/VCI usado em ambientes ATM. Como o ATM � uma tecnologia que j� usa campos pequenos e de comprimento fixo para tomar decis�es de comuta��o, a comuta��o por r�tulos � avaliada como uma forma efetiva de aplicar IP sobre ATM. R�tulos s�o ligados a uma FEC como resultado de um evento que indica a necessidade de uma liga��o. Esses eventos podem ser divididos em duas categorias:

- Liga��o gerada por dados: Ocorrem quando o tr�fego come�a a fluir, � submetido a um LSR e reconhecido como um candidato a comuta��o por r�tulo. A liga��o � estabelecida apenas quando necess�rio, resultando em menos registros na tabela de encaminhamento. R�tulos s�o atribu�dos a fluxos individuais de tr�fego IP e n�o a pacotes individuais. Em uma rede ATM, isso pode resultar no uso de um n�mero substancial de circuitos virtuais, o que pode limitar a escalabilidade da rede.

- Liga��o gerada por controle: S�o estabelecidas como resultado de uma atividade do plano de controle e s�o independentes dos dados. Liga��es de r�tulos podem ser estabelecidas em resposta a atualiza��es de roteamento ou recebimento de mensagens RSVP. Esse tipo de liga��o � mais facilmente escal�vel que a abordagem anterior e por esse motivo � usada no MPLS.

2.2 � Teoria de funcionamento

O roteamento por R�tulo � uma forma avan�ada de encaminhamento de pacotes que substitui os encaminhamentos convencionais por verifica��o de �������� endere�os longos por uma algoritmo de troca de r�tulos mais eficiente.

As letras MP (multi-protocol) significam que o protocolo pode transportar uma multid�o de outros protocolos, isto �: � um protocolo de encapsulamento. As lestras LS (label switching) indicam que os protocolos est�o sendo encapsulados com um r�tulo que � trocado a cada n�.

Existem tr�s distin��es importantes entre uma comuta��o por r�tulos e o roteamento convencional:

Um Roteador de comuta��o por r�tulos (LSR) � um equipamento que suporta tanto o componente de controle padr�o IP e componente de ��� encaminhamento por troca de r�tulo. A figura abaixo mostra uma rede simplificada de comuta��o por r�tulos e ilustra os LSRs de borda e de interior. Uma rede MPLS serve ao mesmo prop�sito de qualquer rede de roteamento convencional: entregar tr�fego a um ou mais destinos. A adi��o de ���������encaminhamento por r�tulo complementa mas n�o substitui o roteamento convencional.

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����������������������� 2.2.1 -� Formato de R�tulos

O grupo de trabalho IETF decidiu que, quando poss�vel, o MPLS deveria usar formatos existentes de r�tulos. Por essa raz�o, MPLS suporta tr�s tipos diferentes. Em hardware ATM, usa os bem definidos r�tulos VCI e VPI. Em frame relay, usa o r�tulo DLCI e em qualquer outro lugar, usa um novo e gen�rico r�tulo conhecido como Shim, que se posiciona entre as camadas 2 e 3. Como o MPLS permite criar novos formatos de r�tulos sem ter que trocar os protocolos de roteamento, deve ser relativamente simples extender a tecnologia para formas de transporte �ptico emergentes, como DWDM e comuta��o �ptica.

�O cabe�alho Shim consiste em 32 bits em quatro partes: 20 bits s�o usados para o

r�tulo, 3 bits para fun��es experimentais, 1 bit para fun��o de de empilhamento e oito bits para TTL (Time to Leave).

2.2.2- O componente de Encaminhamento no MPLS

Uma vez que uma seq��ncia de r�tulos � chamada de LSP (Label Switch Path) ou MPLS tunnel � tenha sido estabelecida, um LSR pode comutar tr�fego rapidamente.

Na borda de uma rede MPLS, os LSRs fazem a classifica��o e decis�es de encaminhamento examinando o cabe�alho IP dos pacotes n�o-rotulados. O resultado � que r�tulos apropriados s�o aplicados aos pacotes e eles s�o ent�o encaminhados a um LSR que serve como o pr�ximo n� em dire��o ao destino final.

O r�tulo serve como uma representa��o curta para o cabe�alho IP, reduzindo a complexidade de processamento em todos os n�s subseq�entes do caminho. O r�tulo � gerado durante o processamento do cabe�alho no n� LSR. Todos os n�s subseq�entes na rede usam o r�tulo para suas respectivas decis�es de encaminhamento. � claro que o valor do r�tulo pode, e geralmente muda a cada LSR no caminho pela rede.

Quando o pacote emerge do interior de uma rede MPLS, os LSRs de borda descobrem que devem encaminhar pacotes a uma interface n�o-rotulada, simplesmente removem qualquer encapsulamento de pacote antes de encaminhar.

Quando um LSR de interior recebe um pacote rotulado, o r�tulo � extra�do e usado como �ndice para a tabela de roteamento residente no LSR. Quando o r�tulo extra�do � encontrado na tabela, � verificado o r�tulo de sa�da � adicionado ao pacote, que � ent�o enviado � interface de sa�da encontrada na tabela (se houver multicast, haver� m�ltiplos pacotes de sa�da). As tabelas podem ser implementados em n�vel de n� (uma �nica tabela por n�) ou em n�vel de interface (uma tabela por interface).

O mais importante � que apenas um �nico algoritmo de encaminhamento � necess�rio para todos os tipos de comuta��o, e isso pode ser implementado em hardware para maior velocidade.������

O MPLS usa FEC, que permite o mapeamento de uma LSP em uma diversidade de formas. Dois pacotes s�o considerados da mesma FEC se ser�o colocados na mesma LSP. S�o suportados mapeamentos por prefixos de endere�os IP de tamanho arbitr�rio ou endere�os IP completos de 32 bits. Mapeamentos ais complexos s�o poss�veis como protocolos de controle explicitamente roteados.

����������� A forma mais simples de �fluxo de dados� ocorre quando pacotes IP s�o transmitidos para o LSR de ingresso (LER). Este roteador classifica o tr�fego, associando a ele uma FEC. Os LER usam diferentes formas de rotular tr�fego. No modelo mais simples, pacotes IP s�o asociados a um r�tulo e a uma FEC usando tabelas pr�-programadas. Ap�s passar pelo LER, os pacotes s�o passados ao pr�ximo LSR, que vai verificar e trocar o r�tulo, repassando-o para o pr�ximo LSR:

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����������� 2.2.3 � O componente de Controle do MPLS

����������������������� Os r�tulos s�o inseridos nos pacotes por um LSR de �subida�. O LSR de �descida�, que recebe esses pacotes rotulados deve saber (ou descobrir) �� o que fazer com eles. � de responsabilidade do componente de controle esta tarefa.� Para tanto, s�o usados os componentes de um registro na tabela de ��� encaminhamento como guia.

����������������������� O estabelecimento e manuten��o dessas tabelas s�o essenciais e devem ser executadas por cada LSR. Existem dois modos para carregar as � tabelas. Cada roteador poderia ouvir tabelas de roteamento, criar suas pr�prias tabelas de conex�o e informar aos outros a sua informa��o. Esses ����� roteadores estariam atuando de forma independente. N�o haveria nenhum gerenciador de r�tulos, e todo roteador tem a possibilidade de ouvir a �� protocolos de roteamento, gerar tabelas e distribu�-las.

����������������������� O outro modelo � chamado de controle ordenado. Neste caso, um roteador � geralmente o LER de egresso - � respons�vel pela distribui��o der�tulos.

����������������������� Cada um dos modelos tem vantagens e desvantagens. Controle independente prov� uma r�pida converg�ncia. Qualquer roteador que ouvir uma mudan�a de roteamento pode passar a informa��o aos outros. A desvantagem � que n�o h� um ponto de controle de tr�fego, o que torna a engenharia  mais dif�cil.

����������������������� O controle ordenado tem a vantagem de melhor engenharia de tr�fego e controle mais r�gido da rede; entretanto, sua converg�ncia � mais lenta e o �� controlador � um ponto �nico de falha.

� ��������� Dentro do controle ordenado, existem dois grandes m�todos de ativar a distribui��o de r�tulos. S�o chamados de �down-stream� n�o solicitado e sob  demanda.

����������������������� Na primeira forma, o gerenciador de r�tulos envia-os quando desejar. Ele pode utilizar, por exemplo, um intervalo fixo de tempo. Ou pode utilizar a mudan�a de tabelas de roteamento padr�o como est�mulo.

����������� J� na segunda forma, os r�tulos s�o enviados quando pedidos. Podemos ver abaixo que primeiro os r�tulos s�o solicitados para, depois, serem enviados.

����������� As tabelas s�o atualizadas do roteador 3 ao 1, nesta ordem. Os dados contidos s�o:

����������������������� - R�tulo de Entrada

����������������������� - Porta de Entrada

����������������������� - R�tulo de Sa�da

����������������������� - Porda de Sa�da

����������������������� - Instru��o

����������� No caso mais comum, a instru��o � de trocaro r�tulo.

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����������� Ap�s a atualiza��o das tabelas, os dados podem fluir do roteador de origem ao� destino.

����������������������� 2.2.4 � Protocolos

������������������ Encontrar um ve�culo de transporte para a constru��o das tabelas � uma grande preocupa��o dos projetistas de redes. � necess�rio um protocolo �� que possa carregar todos os dados necess�rios e, ao mesmo tempo, ser r�pido, auto-recuper�vel e de alta confiabilidade.

����������������������� O grupo de trabalho MPLS criou o Protocolo de Distribui��o de R�tulos (LDP). Esse protocolo funciona como uma chamada telef�nica. Quando os r�tulos s�o associados, permanecem associados at� um comando para desfaz�-los. Esse protocolo prov� roteamento impl�cito.

����������������������� Outros grupos argumentos contra o uso de um protocolo novo e n�o testado, quando existem protocolos de roteamento que podem ser alterados �� ou adaptados para carregar as associa��es. Assim, alguns protocolos j� existente foram alterados para tal fun��o. O Protocolo de Ponte de Borda (BGP)e o IS-IS funcionam bem para tais objetivos.

����������������������� Os protocolos LDP, BGP e IS-IS estabelecem a LSP, mas fazem pouco pela engenharia de tr�fego, pois o tr�fego roteado poderia ser ���� redirecionado para uma LSP de maior prioridade, causando congestionamento.

����������������������� Para ultrapassar esse problema, os protocolos de sinaliza��o foram estabelecidos para criar �t�neis� de tr�fego (roteamento expl�cito). Eles s�o o  Protocolo de Distribui��o de R�tulos com Rota Restrita (CR-LDP) e o Protocolo de Configura��o com Reserva de Recursos (RSVP-TE). Al�m desses oProtocolo de Caminho mais Curso (OSFP) foi alterado para suportar engenharia de tr�fego (OSPF-TE), mas n�o � largamente usado.

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