2001. 2. 14

MPLS Protocol Team -1- ETRI Proprietary

2001. 2. 14

MPLS Architecture and Applications

E T R I

전병천[email protected] 프로토콜팀


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(Multi-Protocol Label Switching)

고정길이의 Label 에 의한 스위칭 에지 : 목적지 주소에 대응된 Label 할당 코어 : Label 에 의한 스위칭 다양한 Label 적용 : ATM(VPI/VCI), FR(DLCI), SONET(Shim

header) 주요 기능

제어 기능– 다양한 응용들이 Label Binding 에 의해 지원

포워딩 기능– Label 에 의한 스위칭

두 기능의 분리로 유연성 제공

TrafficEngineering

DifferentialServices

UnicastRouting

Virtual PrivateNetworksFrame

Relay

Efficient lookup and forwarding

Per - Label Forwarding, Queuingand Multicast Mechanisms


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 망 구조

Label Edge Router (LER)

MPLS Control Component

Label Switch Router (LSR)

Label Switch • Full-function Layer 3 routers• Label Binding based on FIB

• Switching on Label• Label swapping

LER

MPLS Domain

LER• ATM switch• Router• Optical switch

Label Switched Path • Best effort path • Explicit path• Constrained routed path


MPLS 프로토콜 스택BGP RIP OSP

F

Label Management &Switch Control

Inf.

Traffic Engineering

UDP/TCPIP

Switch Control

ATM/SONET/Ethernet/FR

Netw

orkM

anagement

Routing Control

Label Switch

IP Forwarding Table

LDP CR-LDP RSVPRIB(Routing

Information Base)

Policy Management

LabelSwitch

MPLSProtocol

InternetProtocol

PhysicalInterface


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-TE 는 동일한 기능 수행

Label Management &Switch Control

Inf.

Traffic Engineeri

ng

LDP CR-LDP RSVP

RoutingProtoco

l


Host A Host BEdgeRouter

LabelSwitch

LabelSwitch Edge

Router

MPLS 동작

LDP 에 의한 LSP 설정 에지 라우터는 각 라우팅 엔트리에 대해 경로 설정 요청 각 LSR 은 IGP 에 의해 선택된 경로로 LSP 설정 Best effort 트래픽 전달경로

CR-LDP, RSVP-TE 에 의한 경로 설정 요구에 따라 지정된 경로 , 지정된 트래픽 파라메터를 가지는 경로 설정 경로별 우선순위 , preemption, fast reroute 속성 부여 경로에 지정된 트래픽 매핑

Signaling Protocol


라우터 & ATM 기반 MPLS 라우터 기반 MPLS

MPLS 도메인의 에지간 터널 설정 RSVP 를 이용한 트래픽 엔지니어링

LSP 설정 연결형 전달 방식으로 바꾸어 주므로 전송 품질을 높일 수 있음 LDP 에 의한 best-effort LSP 는 설정하지 않을 수 있음 ( 라우터의

hop-by-hop 라우팅으로 처리 ) ATM 기반 MPLS

LDP 에 의해 best-effort LSP 설정 CR-LDP 또는 RSVP-TE 에 의해

Traffic engineered LSP 설정

ATM Switch 기반 MPLS

라우터 기반 MPLS

Traffic engineered LSP

Best effort LSP


MPLS Label Mapping

VC=100

VC=101

VC=33 VC=36

VC=101VC=40

Label=100

Label =101

Label =33 Label =36

Label =101Label =40

ATM

Router


IP over ATM & MPLS 비교

Signaling Signaling

ATM

IP

Upper

IPOA UNI PNNI

ATM

IP

Upper

IPOAUNI

LDP LDP

ATM

IP MPLS

ATM

IPMPLS

IP over ATM

MPLS over ATM

LDP/OSPFLDP/OSPF LDP/OSPF

트래픽 기반 경로 설정 (Signaling)

토폴로지 기반 경로 설정 (LDP)

LER

LSR LSR

LERUpper Upper

IP Routing Protocol(OSPF)


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


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


트래픽 엔지니어링 기술의 발전 90 년대 중반 ( 라우터 기반 )

Over provisioning & metric manipulation 라우터 성능 제한 , trail-and-error 접근법 적용

90 년대 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 2000 년대 (MPLS)

L2/L3 통합 솔루션 : 제어가 단순하면서도 IP 에 최적화 CoS, 링크 protection 지원 등 유연하게 서비스 확장 가능


트래픽 엔지니어링 구성요소 정보 분배

링크에 할당된 constraints 분배 가용 대역폭은 constraint 의 한가지 임 PNNI routing 과 유사하게 동작

경로 계산 및 최적 경로 선택 Constraints 를 만족하는 경로 선택

시그널링 Explicit Route Setup Link Admission Control

트래픽 엔지니어링 제어 경로 설정 및 유지

CR-LDP/RSVP

Policy Management

Routing


Method of Traffic Engineering

Explicit Routing ConstraintBased Routing

NMS gathersnetwork statistics

QoS aware routingdistributes load

information

Optimal flow meshcalculated office

New flows routed along best available

pathEnd-to-end path

explicitlyprovisioned

Endpoints provisionedwith constraints

Network LoadInformation

PathSelection

Service Provisioning

Network Engineer specifies paths

QoS aware routing distributes load information

(Node selects best pathbased on load information)Source: Broadband Year’99


Constraint-based Routing

Online LSP 경로 계산 운용자가 LSP constraints 설정

예약할 대역폭 LSP 가 경유해야 할 링크들 지정 LSP 가 경유해야 할 노드들 지정

지정한 constraints 를 만족하는 경로를 선택

Ingress LSREgress LSR

User defined LSP constraints


Constraint-based Routing

Source: MPLS2000

Extended IGP

Routing Table Traffic Engineering Database(TEB)

ConstraintShortest Path First

User Constraints

Explicit Route

Signaling(RSVP/CR-LDP)

트래픽 엔지니어링정보 저장

TBD 와 사용자 constrains 를 기반으로 최적 경로 계산

LSP 물리 경로를explicit path 로 표기

RSVP Signaling 으로경로 설정 요구

• Bandwidth• Administrative groups

• IP Reachability TLV(IS-IS)• IS Reachability TLV(IS-IS)• Type 10 Opaque LSA(OSPF)

Explicit routestrict/loose


트래픽 엔지니어링 기능 Preemption

LSP 의 상대적 우선순위를 지정하여 높은 우선순위를 가진 LSP 가 낮은 우선순위의 LSP 에 비해 우선적으로 설정 Traffic Protection

Primary/Secondary LSP Fast reroute LSP rerouting


DiffServ & MPLS

1000’s of flows

MPLS: Flows associated with FEC,

mapped into one labelMPLS: Switching

based on labelDS: Scheduling/

Dropping based onDSCP

DS: Flows associated with class,

mapped to DSCP

에지 : Traffic aggregation코어 : Processing of aggregate onlyFEC: Forwarding Equivalence Class


DSCP

IP Packet

Unused

L2 Header MPLS Header IP Header Packet Data

Label20 bits

S1 bit

Exp3 bits

TTL8 bits

MPLS Domain

DiffServ & MPLS QoS 정보

IPv4 IP packet: DSCP MPLS

– LSP associated with CoS– EXP 영역

QoS 정보 매핑 방법 DSCP 에 대응되는 LSP 설정

– 각 LSP 는 하나의 CoS 를 나타냄 DSCP to EXP 매핑

– 하나의 LSP 는 8 개의 CoS 트래픽 전달


MPLS COS:Precedence

In Address Out OutLabel Prefix I’face Label X 171.69 1 4 X 171.69 1 5

12

3 1171.69

In In Address Out OutI’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

011

4

5

9

7LSP-2

LSP-1


Voice over MPLS Voice over IP over MPLS

MPLS 는 음성서비스 요구를 충족하는 IP 망을 구축하는데 적용 Voice over MPLS

MPLS 는 음성 서비스 요구를 충족하는 망 구축 대역을 효율적으로 사용하기 위한 compression 적용

– Header compression– Header suppression

Voice over IP over MPLS Voice over MPLS

기존의 표준규격에 부합 높은 대역효율 , 단순오버헤드 , 헤더 compression 기능 필요 VoMPLS-VoIPoMPLS 변환 기능 필요

장점단점


MultiProtocol Lambda Switching

OXC OXC

OXC Routing & signaling for optical connection

Optical routing & signaling algorithm End-to-end connection management Path calculation based on service attributes Restoration Client driven connection


MPS Issues

Generalized MPLS covers: Lambda switching TDM switching Port switching

MPS 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

RouterNetwork

RouterNetwork

OpticalNetwork

Optical Switch

Optical Switchwith MPLS capability


MPS System Issue

OXC Control Interface GSMP like protocol

Control path MPS Control Information

Protection Controller OXC Control Interface Control path

Control Protocol CR-LDP/RSVP Path Computation(Traffic Engineering) Distributed or Centralized

OXC

MPS Controller


MPLS: Unified Control Plane IP Routing 과 MPLS 프로토콜은 모든 계층에서 사용 Application 들은 MPLS API 를 이용하여 다양한 서비스 제공 TDM/Port/Lambda switching 은 MPLS 에 의해 제어 가능

Best effort IPconnectionless

ATM UNIconnection

orientedFixed b/w

transparent bitservice

Service

Hop-by-hop IPconnectionless

Label Switching

Electrical/Opticalcross connect

Forwarding

☞ IP Routing (OSPF)☞ MPLS LDP for L1/2 “label”

Control

L3

L2

L1

L3API

L2API

L1API

IPFECs

ATMCall

Control

SONET Path setup Path setup

Source: MPLS2000


MPLS 의 미래 표준화 동향

MPLS WG 의 목표는 대부분 달성된 상태임 20 여 개의 RFC 탄생될 예정임 모든 관련 규격이 확정되기 까지는 3 년 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)

2001. 2. 14

Documents