Ingegneria del TrafficoIngegneria del Traffico

L’IT prima di MPLSL’IT prima di MPLSL’IT con MPLSCostruzione del database IT

 

Ingegneria del Traffico (IT)

• Tecniche per un corretto controllo e distribuzione del traffico in rete

• Obiettivo: ottimizzare l’uso delle risorse, per migliorare le prestazioni e minimizzare i costi

Costi per Costi per le risorsele risorse

di retedi rete

Qualita’ delQualita’ delservizio servizio

+ + Massimizzazione Massimizzazione

dei ricavidei ricavi

Ingegneria del Traffico (IT)

• Storicamente utilizzata dai gestori Tlc per le loro reti fonia e/o dati (ATM, Frame ralay, ..)

• Inizialmente non usata nelle reti IP

R1

R3

R2

Percorso Sottoutilizzato

550 Mbit/s

100 Mbit/s

Congestione !Congestione !R4

R5R6

R7 R8

... ...R3 R5... ...

N.H.Dest.

IT nel modello “overlay”

R1

R3

R2

PVC per il traffico R1 PVC per il traffico R1 R3 R3

PVC per il traffico R2 PVC per il traffico R2 R3 R3

550 Mbit/s

100 Mbit/s

STM-4STM-16

R1

R2

S5

S1

S2S3

S4

622Mbit

622Mbit

Routing IP classico: limiti (1/3) “Destination-based forwarding” Non tiene conto del traffico

R1

R3

R2

Percorso Sottoutilizzato

550 Mbit/s

100 Mbit/s

Congestione !Congestione !

R4

R5

R6

R7 R8

... ...R3 R5... ...

N.H.Dest.

STM-4STM-16

622Mbit

Routing IP classico: limiti (2/3)

• Possibili soluzioni:– Manipolazione delle metriche – Load balancing – Policy Based Routing … ma necessita di

eccessive risorse computazionali nei router … a meno che…..

Protocolli di routing classici

Può il problema essere risolto dal “Load Sharing” (es. OSPF, IS-IS) ? NO !!!

STM-1STM-4STM-16

Routing IP classico: limiti (3/3)

R1

R3

R2550 Mbit/s

100 Mbit/s

Congestione !Congestione !

Percorso P1: Traffico = (550+100)/2 = 325 Mbit/s

R5

R6R4

R7

R8

Percorso P2: Traffico = (550+100)/2 = 325 Mbit/s

622Mbit

155Mbit

Ingegneria del TrafficoIngegneria del Traffico

L’IT nelle reti: generalitàL’IT prima di MPLSL’IT con MPLSL’IT con MPLSCostruzione del database IT

I vantaggi di MPLSMPLS è in grado di fornire il servizio di Traffic

Engineering allo stesso modo di una rete “overlay”, ma in modo integratointegrato e a costocosto minoreminore

Analogie con IT nel modello “overlay”Come i PVC ATM/FR, gli LSP MPLS sono regolati dai nodi di gli LSP MPLS sono regolati dai nodi di

ingressoingresso I percorsi possono essere arbitrari purchè rispettino dei vincoli

assegnatiÈ possibile associare parametri di traffico

Integrazione con il Livello 3Riduzione del numero di “adiacenze di routing” Utilizzo dei protocolli di routing IP (estesi) per la costruzione del

Database IT su cui basare i LSP ingegnerizzati

Definizione e CaratterizzazioneCaratterizzazione dei Flussi di TrafficoTraffico

Estensione dei protocolli di routing IGP (Link State) per creare IT

database

Database IT

Determinazione dei percorsi Determinazione dei percorsi (espliciti: alg.on_line/off_line)(espliciti: alg.on_line/off_line)

Segnalazione (RSVP-TE, Segnalazione (RSVP-TE, CR-LDP)CR-LDP)

Ingredienti Fondamentali

In alternativa i percorsi espliciti possono essere selezionati in modo manuale!

Definizione di “Flusso di Traffico”

LSP 1

LSP 2

Flusso di Traffico

LSP 1 + LSP 2=

Tunnel IT

LSR di ingresso

LSR di uscita

Definizione di “Flusso di Traffico”

Flusso di Traffico unidirezionale

LSR di ingresso

LSR di uscita

Definizione di “Flusso di Traffico”

Flusso di Traffico bidirezionale

simmetrico

LSR di ingresso

LSR di uscita

LSP

Definizione di “Flusso di Traffico”

LSP 1

LSP 2LSR di ingresso

LSR di uscitaFlusso di Traffico bidirezionaleammetrico

RFC 2702

• Ogni router dovrebbe essere in grado di:– Realizzare un Tunnel IT– Iniziare l’invio di un flusso sul Tunnel– Bloccare il flusso su un Tunne– Modificare gli attributi (es banda)– Variare il percorso di un Tunnel (reinstradare)– Rimuovere un flusso e il relativo Tunnel– Altre operazioni opzionali…

Attributi dei “Flussi di Traffico”Ecco tutte le informazioni di cui ho bisogno per mettere in piedi un LSP dove far passare il mio traffico

LSR di ingresso

LSR di uscita– Parametri di

Traffico– Selezione/Gestione

del percorso– Priorità– Modalità di

recupero– Controllo del

traffico

Selezione/Gestione del percorso

• Definiscono le regole per selezionare un percorso:– Automatiche– Manuali

• Percorsi “Strict” o “Loose”

Attributi: Setup/Holding Priority Setup Priority: Definisce unDefinisce un ordine di prioritàordine di priorità per i per i nuovinuovi “Traffic Trunk” “Traffic Trunk” (traffico in arrivo)(traffico in arrivo) Holding Priority: Definisce unDefinisce un ordine di prioritàordine di priorità per i “Traffic Trunk” per i “Traffic Trunk” attiviattivi

B(1)=80 Mbit/sH(1)=7

B(2)=80 Mbit/sS(2)=5, H(2)=5

LSR 1

LSR 2

LSR 3 LSR 4

Banda prenotabile per Tunnel IT = 100 Mbit/s

Ricorda: priority value alto=priorita’ bassa

! Decisione:Si reinstrada B(1) perche’ S(2) <H(1)

Setup/Holding Priority: Examples

• SetUp:7; Holding:0– Il trunk viene istradato solo se esistono

risorse libere, ma una volta accettato non potra’ essere eliminato

– Trunk1: SetUp:1; Holding:7– Trunk2: SetUp:1; Holding:7

Possibili loop

Modalita’ di recuperoDetermina il comportamento di un flusso in caso di

guasti sul percorso

• Non reinstradare• Reinstradare lungo un percorso con

risorse sufficienti• Reinstradare lungo qualsiasi persorso

IT via MPLS: il flusso logico delle operazioni

IGP Esteso

Tabella di Routing

DatabaseIT Algoritmo

Percorso“ottimo”

Segnalazione(RSVP-TE/CR-LDP)

Vincoli

Attributi del trafficoNel LSR di ingresso

Ingegneria del TrafficoIngegneria del Traffico

L’IT nelle reti: generalitàL’IT prima di MPLSL’IT con MPLSCostruzione del database ITCostruzione del database IT

 

Database IT

• Contiene le informazioni necessarie alla determinazione dei percorsi:– topologia della rete – attributi associati ai collegamenti (es. banda

disponibile)– stato dei collegamenti

• Popolazione del Database attraverso protocolli IGP (link state) estesi

Distribuzione delle informazioni

QualiQuali informazioni distribuire informazioni distribuire

QuandoQuando distribuirle

ComeCome distribuirle

Quali informazioni distribuire

Banda residua disponibileBanda residua disponibile Banda su un’interfaccia fisica non ancora allocata a un Tunnel Banda su un’interfaccia fisica non ancora allocata a un Tunnel

IT (LSP)IT (LSP)

Classi amministrative di Classi amministrative di appartenenzaappartenenza

Metriche IT.

Banda residua disponibile

Tunnel IT 1(50 Mbit/s)

LSR 1

LSR 2

LSR 3

LSR 4

Interfaccia STM-1 (155 Mbit/s): Banda massima allocabile per Tunnel IT = 75%155=116,25 Mbit/s Banda residua = 116,25-(40+50)Bbit/s=26,25 Mbit/s

B(1)=50 Mbit/s

B(2)=40 Mbit/s

Tunnel IT 2(40 Mbit/s)

... ...Database IT (LSR 2)

Collegamento 3-4Banda fisica: 155 Mbit/sBanda max allocabile: 116,25 Mbit/sBanda residua: 26,25 Mbit/s

... ...Database IT (LSR 1)

Collegamento 3-4Banda fisica: 155 Mbit/sBanda max allocabile: 116,25 Mbit/sBanda residua: 26,25 Mbit/s

Annuncio IGP estesoBanda residua=26,25 Mbit/s

Annuncio IGP estesoBanda residua=26,25 Mbit/s

Classi amministrative (Colori)Sono particolari proprietà (coloricolori) dei collegamenti utilizzate

nella selezione di un percorso (diffusi dal prot. IGP esteso)Rappresentate da vettori booleani in cui ogni bit rappresenta

una data tipologia di collegamento:Offerta da un link tra LSR (vettore proprietà)Richiesta da un flusso (vettore affinità)

Es: 00000000000000000000000001000100

Collegamenti via satelliteCollegamenti SDH STM1Collegamenti SDH STM4

1=Proprietà incluse0= Proprietà escluse

Vincolo definito nel LSR di ingresso

Caratterizza un link tra LSR

Classi amministrative (Colori)

Permettono di definire vincoli di inclusione/esclusione dei collegamenti

LSR di ingresso definisce col vettore Affinità Affinità le proprietà che i collegamenti usati devono possedere per supportare il traffico in ingresso Il vettore ProprietàProprietà definisce le caratteristiche di un collegamento

Regola di inclusione/esclusione

If (AffinitàAffinità) AND (MascheraMaschera) = = (ProprietàProprietà) AND (MascheraMaschera)then includiincludi il collegamento nel percorsoelse

escludiescludi il collegamento dal percorso.

If (AffinitàAffinità) AND (MascheraMaschera) = = (ProprietàProprietà) AND (MascheraMaschera)then includiincludi il collegamento nel percorsoelse

escludiescludi il collegamento dal percorso.

Vincoli di inclusione/esclusione: Esempio 1

Supponiamo un gestore voglia escludere dal percorso che deve selezionare per un dato flusso di traffico i collegamenti via radio (bit 30) e quelli con banda inferiore a 155Mb/s (bit 28)

Es vettore booleano affinità: 00000000000000000000000000000000

Maschera: 00000000000000000000000000001010

Vettore booleano proprietà che potrà essere incluso: 00000000000000100100000100000001

LSR di ingresso del Tunnel IT

Vincoli di inclusione/esclusione: Esempio2

Affinità = 0100 0010 = 0x42 Maschera = 0110 0110 = 0x66 (Affinità) AND (Maschera) = 0100 0010 = 0x42

Proprietà = 1100 1011 = 0xCB (Proprietà ) AND (Maschera) = 0100 0010 = 0x42 Può essere incluso !!!

Proprietà = 1110 1011 = 0xEB (Proprietà ) AND (Maschera) = 0110 0010 = 0x62 Deve essere escluso !!!

LSR di uscita del Tunnel IT

Metriche IT.

• Possono essere uguali o diverse di quelle utilizzate dal protocollo IGP

• In genere sono usate per la scelta del percorso (es. ConstrainedSPF). In questo caso qualora uguali a quelle IGP la scelta dei percorsi dei Tunnel IT (LSP) saranno uguali a quelle dell’istradamento IP

Esempio: Metrica IT

A

B C

F

D E

155 Mbit/s

34 Mbit/s

Percorso IT 2 (metrica IT: B-E a 34M=3; B-E 155M=4

Percorso IT 1 (metrica IT=metrica IGP: B-E a 34M=3; B-E 155M=1

Quando distribuire le informazioni Un protocollo IGP diffonde info di routing quando::

il collegamento va fuori servizio o ritorna operativo;vengono cambiati i parametri di configurazione (es.

metriche);scade un “timer” periodico.

I protocolli IGP estesi trasportano anche:Classi amministrative e Metriche hanno variazioni quasi

statiche; Banda residua ha variazioni continue

E’ necessario stabilire delle soglie per la banda residua per evitare distribuzioni troppo frequenti

Esempio: 15, 30, 45, 60, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 100 % della banda allocabile

Come distribuire le informazioni Si utilizzano i messaggi, opportunamente estesi, di protocolli di routing

IGP di tipo “Link State” (IS-IS, OSPF) IS-IS: TLV 22 (draft-ietf-isis-traffic-04: “IS-IS extensions for Traffic Engineering”) OSPF: LSA di tipo 10 (“opaque LSA”) (draft-katz-yeung-ospf-traffic-09: “Traffic

Engineering Extensions to OSPF Version 2”)

draft-katz-yeung-ospf-traffic-09draft-katz-yeung-ospf-traffic-09

Oggetti contenuti in LSA di tipo 10 (“opaque LSA”)

- Traffic Engineering Metric (4 byte)- Maximum bandwidth (4 byte; tipicamente la banda fisica)- Maximum reservable bandwidth (4 byte; banda max disponibile per

Tunnel IT)- Unreserved bandwidth (32 byte; indica la banda residua)- ……..