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MPLS Architecture and Applications. 2001. 2. 14. 전병천 bcjeon@etri.re.kr MPLS 프로토콜팀. E T R I. 발표 순서. MPLS 개요 MPLS 프로토콜 & 동작 MPLS 응용 트래픽 엔지니어링 가상사설망 (VPN) 고품질 IP 서비스 (MPLS CoS) VoMPLS Multi-Protocol Lambda Switching 결론. Traffic Engineering. Differential Services.

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2001. 2. 14

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Presentation Transcript

  1. MPLS Architecture and Applications 2001. 2. 14 전병천 bcjeon@etri.re.kr MPLS 프로토콜팀 E T R I MPLS Protocol Team

  2. 발표 순서 • MPLS 개요 • MPLS 프로토콜 & 동작 • MPLS 응용 • 트래픽 엔지니어링 • 가상사설망(VPN) • 고품질 IP 서비스(MPLS CoS) • VoMPLS • Multi-Protocol Lambda Switching • 결론 MPLS Protocol Team

  3. Traffic Engineering Differential Services Virtual Private Networks Unicast Routing Frame Relay Efficient lookup and forwarding Per - Label Forwarding, Queuing and Multicast Mechanisms MPLS(Multi-Protocol Label Switching) • 고정길이의 Label에 의한 스위칭 • 에지: 목적지 주소에 대응된 Label 할당 • 코어: Label에 의한 스위칭 • 다양한 Label 적용: ATM(VPI/VCI), FR(DLCI), SONET(Shim header) • 주요 기능 • 제어 기능 • 다양한 응용들이 Label Binding에 의해 지원 • 포워딩 기능 • Label에 의한 스위칭 • 두 기능의 분리로 유연성 제공 MPLS Protocol Team

  4. MPLS 란? • 초기의 MPLS 개념 • 고속 IP 스위칭을 위한 수단 • IP 서비스 제공을 위한 제어(주로 ATM) 프로토콜 • 현재의 MPLS 개념 • 다양한 망에서 IP 서비스를 위한 공통의 제어 프로토콜 • 라우터, ATM, WDM, Frame Relay • 백본망에서 트래픽 엔지니어링을 위한 프로토콜 • Explicit route 설정/해제 • 경로 재설정 • 다양한 IP 응용을 위한 기술 • 트래픽 엔지니어링 • MPLS 기반 가상사설망 • IP QoS(대역 보장형 서비스) • Voice over MPLS MPLS Protocol Team

  5. MPLS 망 구조 Label Switched Path • Best effort path • Explicit path • Constrained routed path Label Switch Router (LSR) • Switching on Label • Label swapping LER MPLS Domain MPLS Control Component Label Edge Router (LER) Label Switch LER • Full-function Layer 3 routers • Label Binding based on FIB • ATM switch • Router • Optical switch MPLS Protocol Team

  6. MPLS 프로토콜 스택 Policy Management Internet Protocol Traffic Engineering Routing Control BGP RIP OSPF MPLS Protocol CR-LDP LDP RSVP RIB(Routing Information Base) Label Management & Switch Control Inf. Network Management UDP/TCP IP IP Forwarding Table Switch Control Label Switch Label Switch Physical Interface ATM/SONET/Ethernet/FR MPLS Protocol Team

  7. MPLS 시그널링 프로토콜 • LDP(Label Distribution Protocol) • 라우팅 프로토콜에 의해 만들어진 토폴로지정보를 기반으로 LSP 설정 • 트래픽 엔지니어링이 지원되지 않음 • Hop-by-hop 단위로 수행 • CR-LDP, RSVP-TE • 트래픽 엔지니어링 경로 설정 • Explicit Routing • Constraint-based Routing • CR-LDP, RSVP-TE는 동일한 기능 수행 Routing Protocol Traffic Engineering CR-LDP LDP RSVP Label Management & Switch Control Inf. MPLS Protocol Team

  8. Label Switch Label Switch Edge Router Edge Router Host B Host A MPLS 동작 Signaling Protocol • LDP에 의한 LSP 설정 • 에지 라우터는 각 라우팅 엔트리에 대해 경로 설정 요청 • 각 LSR은 IGP에 의해 선택된 경로로 LSP 설정 • Best effort 트래픽 전달경로 • CR-LDP, RSVP-TE에 의한 경로 설정 • 요구에 따라 지정된 경로, 지정된 트래픽 파라메터를 가지는 경로 설정 • 경로별 우선순위, preemption, fast reroute 속성 부여 • 경로에 지정된 트래픽 매핑 MPLS Protocol Team

  9. 라우터 기반 MPLS MPLS 도메인의 에지간 터널 설정 RSVP를 이용한 트래픽 엔지니어링 LSP 설정 연결형 전달 방식으로 바꾸어 주므로 전송 품질을 높일 수 있음 LDP에 의한 best-effort LSP는 설정하지 않을 수 있음(라우터의 hop-by-hop 라우팅으로 처리) ATM 기반 MPLS LDP에 의해 best-effort LSP 설정 CR-LDP 또는 RSVP-TE에 의해Traffic engineered LSP설정 라우터 & ATM 기반 MPLS 라우터 기반 MPLS Traffic engineered LSP ATM Switch 기반 MPLS Best effort LSP MPLS Protocol Team

  10. VC=33 VC=36 VC=100 VC=101 VC=40 VC=101 Label=100 Label =33 Label =36 Label =101 Label =40 Label =101 MPLS Label Mapping ATM Router MPLS Protocol Team

  11. LDP LDP IP over ATM & MPLS 비교 IP over ATM Upper Upper IP Routing Protocol(OSPF) IP IP Signaling Signaling IPOA IPOA UNI PNNI UNI ATM ATM 트래픽 기반 경로 설정(Signaling) MPLS over ATM LER LER Upper Upper LSR LSR LDP/OSPF LDP/OSPF LDP/OSPF IP MPLS MPLS IP ATM ATM 토폴로지 기반 경로 설정(LDP) MPLS Protocol Team

  12. MPLS 표준화 진행 상황 • 10 RFCs • Requirements for Traffic Engineering, MPLS architecture, MPLS Label Stack encoding, Label Switching on FR, MPLS using LDP, LDP specification, LDP applicability, VCID notification • More than 30 drafts • Awaiting IESG last call • Carrying Label Information in BGP-4, ICMP extension for MPLS • IESG comment Resolution • A framework for MPLS, Extension to RSVP for LSP tunnels, Applicability statement for CR-LDP, Constraint-based LSP setup using LDP • WG last call • WG last call comment resolution MPLS Protocol Team

  13. MPLS 응용 • 트래픽 엔지니어링 • 가상사설망(VPN) • 고품질 IP 서비스(MPLS CoS) • VoMPLS • Multi-Protocol Lambda Switching MPLS Protocol Team

  14. 트래픽 엔지니어링의 필요성 • 트래픽량은 하루 중 시간대에 따라 크게 변동됨 • 트래픽량에 따라 망자원의 적절한 할당 필요 • 망자원을 효율적으로 사용하는 제어 방법이 요구됨 • Hot spot 회피 • QoS 기반의 SLA(Service Level Agreement) 준수 • QoS routing • Guaranteed commitments • 사용 대역폭의 적절한 제어 MPLS Protocol Team

  15. 트래픽 엔지니어링 기술의 발전 • 90년대 중반(라우터 기반) • Over provisioning & metric manipulation • 라우터 성능 제한, trail-and-error 접근법 적용 • 90년대 후반(ATM 기반) • 라우터 에지, ATM 코어 망 구성 • L3 처리: 라우터, L2 스위칭: ATM 스위치 • PVC 라우팅, overlay 네트웍 • IP/ATM 제어, 고속화 제한, N-squared PVCs, 과도한 IGP 부하 • 2000년대(MPLS) • L2/L3 통합 솔루션: 제어가 단순하면서도 IP에 최적화 • CoS, 링크 protection 지원 등 유연하게 서비스 확장 가능 MPLS Protocol Team

  16. 트래픽 엔지니어링 구성요소 • 정보 분배 • 링크에 할당된 constraints 분배 • 가용 대역폭은 constraint의 한가지 임 • PNNI routing과 유사하게 동작 • 경로 계산 및 최적 경로 선택 • Constraints를 만족하는 경로 선택 • 시그널링 • Explicit Route Setup • Link Admission Control • 트래픽 엔지니어링 제어 • 경로 설정 및 유지 Routing Policy Management CR-LDP/RSVP MPLS Protocol Team

  17. Method of Traffic Engineering Explicit Routing Constraint Based Routing Network Load Information NMS gathers network statistics QoS aware routing distributes load information Path Selection Optimal flow mesh calculated office New flows routed along best available path Service Provisioning End-to-end path explicitly provisioned Endpoints provisioned with constraints QoS aware routing distributes load information (Node selects best path based on load information) Network Engineer specifies paths Source: Broadband Year’99 MPLS Protocol Team

  18. Egress LSR Ingress LSR User defined LSP constraints Constraint-based Routing • Online LSP 경로 계산 • 운용자가 LSP constraints 설정 • 예약할 대역폭 • LSP가 경유해야 할 링크들 지정 • LSP가 경유해야 할 노드들 지정 • 지정한 constraints를 만족하는 경로를 선택 MPLS Protocol Team

  19. Constraint-based Routing • IP Reachability TLV(IS-IS) • IS Reachability TLV(IS-IS) • Type 10 Opaque LSA(OSPF) Extended IGP TBD와 사용자 constrains를 기반으로 최적 경로 계산 Explicit route strict/loose Routing Table Traffic Engineering Database(TEB) Constraint Shortest Path First User Constraints 트래픽 엔지니어링 정보 저장 • Bandwidth • Administrative groups Explicit Route LSP 물리 경로를 explicit path로 표기 Signaling (RSVP/CR-LDP) RSVP Signaling으로 경로 설정 요구 Source: MPLS2000 MPLS Protocol Team

  20. 트래픽 엔지니어링 기능 • Preemption • LSP의 상대적 우선순위를 지정하여 높은 우선순위를 가진 LSP가 낮은 우선순위의 LSP에 비해 우선적으로 설정 • Traffic Protection • Primary/Secondary LSP • Fast reroute • LSP rerouting MPLS Protocol Team

  21. DiffServ & MPLS 1000’s of flows MPLS: Flows associated with FEC, mapped into one label MPLS: Switching based on label DS: Flows associated with class, mapped to DSCP DS: Scheduling/ Dropping based on DSCP 에지: Traffic aggregation 코어: Processing of aggregate only FEC: Forwarding Equivalence Class MPLS Protocol Team

  22. IP Packet MPLS Domain DSCP Unused L2 Header MPLS Header IP Header Packet Data Label 20 bits Exp 3 bits S 1 bit TTL 8 bits DiffServ & MPLS • QoS 정보 • IPv4 IP packet: DSCP • MPLS • LSP associated with CoS • EXP 영역 • QoS 정보 매핑 방법 • DSCP에 대응되는 LSP 설정 • 각 LSP는 하나의 CoS를 나타냄 • DSCP to EXP 매핑 • 하나의 LSP는 8개의 CoS 트래픽 전달 MPLS Protocol Team

  23. In Address Out Out Label Prefix I’face Label X 171.69 1 4 X 171.69 1 5 In In Address Out Out I’face Label Prefix I’face Label 3 4 0 171.69 1 9 3 5 1 171.69 1 7 2 9 1 171.69 1 7 Prec 0 1 1 4 LSP-1 9 7 5 LSP-2 1 1 3 171.69 2 MPLS COS:Precedence MPLS Protocol Team

  24. Voice over MPLS • Voice over IP over MPLS • MPLS는 음성서비스 요구를 충족하는 IP망을 구축하는데 적용 • Voice over MPLS • MPLS는 음성 서비스 요구를 충족하는 망 구축 • 대역을 효율적으로 사용하기 위한 compression 적용 • Header compression • Header suppression Voice over IP over MPLS Voice over MPLS 장점 기존의 표준규격에 부합 높은 대역효율, 단순 단점 오버헤드, 헤더 compression 기능 필요 VoMPLS-VoIPoMPLS 변환 기능 필요 MPLS Protocol Team

  25. OXC OXC l2 l3 l1 l2 l3 l2 l1 l3 l2 l1 OXC MultiProtocol Lambda Switching • Routing & signaling for optical connection • Optical routing & signaling algorithm • End-to-end connection management • Path calculation based on service attributes • Restoration • Client driven connection MPLS Protocol Team

  26. Optical Network Router Network Router Network Optical Switch Optical Switch with MPLS capability MPlS Issues • Generalized MPLS covers: • Lambda switching • TDM switching • Port switching • MPlS Connection Control • CR-LDP, RSVP extension • New Signaling Protocol • Path Computation • Restoration • Backup path : 1:1, N:1 • Local restoration • End-to-end restoration • Signaling for restoration MPLS Protocol Team

  27. MPlS Controller OXC MPlS System Issue • OXC Control Interface • GSMP like protocol • Control path • MPlS Control Information • Protection • Controller • OXC Control Interface • Control path • Control Protocol • CR-LDP/RSVP • Path Computation(Traffic Engineering) • Distributed or Centralized MPLS Protocol Team

  28. MPLS: Unified Control Plane • IP Routing과 MPLS 프로토콜은 모든 계층에서 사용 • Application들은 MPLS API를 이용하여 다양한 서비스 제공 • TDM/Port/Lambda switching은 MPLS에 의해 제어 가능 Service Forwarding Control IP FECs L3 Best effort IP connectionless Hop-by-hop IP connectionless ☞ IP Routing (OSPF) ☞ MPLS LDP for L1/2 “label” L3 API ATM Call Control L2 ATM UNI connection oriented Label Switching L2 API L1 Fixed b/w transparent bit service Electrical/Optical cross connect L1 API SONET Path setup  Path setup Source: MPLS2000 MPLS Protocol Team

  29. MPLS의 미래 • 표준화 동향 • MPLS WG의 목표는 대부분 달성된 상태임 • 20여 개의 RFC 탄생될 예정임 • 모든 관련 규격이 확정되기 까지는 3년 정도가 소요될 것임 • 발전 추세 • 다양한 백본망에서 트래픽 엔지니어링을 위한 공통의 제어 프로토콜로 자리 매김 • Optical 및 TDM 망에서도 적용할 수 있도록 프로토콜이 확장될 것임(GMPLS) MPLS Protocol Team

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