MPLS Architecture and Applications

Presentation on theme: "MPLS Architecture and Applications"— Presentation transcript:

1 MPLS Architecture and Applications
전병천 MPLS 프로토콜팀 E T R I MPLS Protocol Team

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

3 MPLS(Multi-Protocol Label Switching)
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 Traffic Engineering Differential Services Unicast Routing Virtual Private Networks Frame Relay Efficient lookup and forwarding Per - Label Forwarding, Queuing and Multicast Mechanisms MPLS Protocol Team

4 MPLS 란? 초기의 MPLS 개념 현재의 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 MPLS Domain Label Switched Path Label Switch Router (LSR)
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 RIB(Routing Information Base) ATM/SONET/Ethernet/FR
MPLS 프로토콜 스택 Internet Protocol Policy Management Traffic Engineering Routing Control BGP RIP OSPF MPLS Protocol CR- LDP RIB(Routing Information Base) LDP RSVP Label Management & Switch Control Inf. Management Network 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) CR-LDP, RSVP-TE
라우팅 프로토콜에 의해 만들어진 토폴로지 정보를 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 MPLS 동작 LDP에 의한 LSP 설정 CR-LDP, RSVP-TE에 의한 경로 설정
Host A Host B Edge Router Label Switch 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 Traffic engineered LSP
라우터 & ATM 기반 MPLS 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 LSP 설정 라우터 기반 MPLS Traffic engineered LSP ATM Switch 기반 MPLS Best effort LSP MPLS Protocol Team

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

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

12 MPLS 표준화 진행 상황 10 RFCs More than 30 drafts
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 Hot spot 회피
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) 90년대 후반(ATM 기반) 2000년대(MPLS)
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 경로 계산 및 최적 경로 선택 시그널링 트래픽 엔지니어링 제어
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 Constraint-based Routing
Ingress LSR Egress LSR User defined LSP constraints 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 Traffic Protection
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 MPLS: Flows associated with FEC, mapped into one label
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 L2 Header MPLS Header IP Header Packet Data
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 DSCP IP Packet Unused MPLS Domain L2 Header MPLS Header IP Header Packet Data Label 20 bits S 1 bit Exp 3 bits TTL 8 bits MPLS Protocol Team

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

24 Voice over MPLS Voice over IP over MPLS Voice 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 MultiProtocol Lambda Switching
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 MPLS Protocol Team

26 MPlS Issues Generalized MPLS covers: MPlS Connection Control
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 Router Network Optical Optical Switch with MPLS capability MPLS Protocol Team

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