1. Sumário

Pequenos e grandes fornecedores de serviços na Internet constantemente enfrentam o desafio de adaptar suas redes para dar suporte ao rápido crescimento e atender a demanda dos clientes por serviços mais confiáveis e diferenciados. Na metade dos anos 90 o modelo IP sobre ATM forneceu a muitos provedores de serviços uma solução para excelente performance de tráfego. Além disso, muitos "carriers", carregadores, acharam este custo efetivo para multiplexar o tráfego na Internet como um dos muitos serviços fornecidos sobre ATM.

Recentemente, o crescimento dos serviços Internet e WDM(Wavelength Division Multiplexing - Multiplexação por Divisão de Freqüência). Trata-se da multiplexação por divisão de comprimento de onda, tecnologia usada em canais de fibra ótica tem fornecido alternativa viável para ATM para multiplexar múltiplos serviços sobre circuitos individuais. Uma vez que rápida e alta largura de banda ATM permite boa performance em backbones e roteadores da Internet. Igualmente importante, MPLS oferece simples mecanismo para pacotes-orientados ao tráfego e funcionalidades multiserviços com benefícios adicionais com grande escalabilidade.

MPLS emergiu a partir dos esforços do IETF para padronizar um número de soluções "multicamadas switching" ou comutação em multicamadas, que foram inicialmente propostos na metade dos anos 90. Para ajudá-lo a entender a importância do MPLS e seu impacto na Internet a primeira parte deste documento descreve a força que motivou o desenvolvimento e evolução dessas diferentes soluções, focando características comuns e considerações de design compartilhadas por diferentes soluções - a completa separação do controle de componentes a partir do encaminhamento de componentes e o uso do paradigma do encaminhamento de "label-swapping", troca de rótulos com o roteamento de camada de rede. Esta seção também descreve a evolução natural da tecnologia que conquistou seu lugar e que eventualmente culminou nas definições do IETF (Internet Engineering Task Force) working groups para MPLS.

A segunda parte deste documento constrói seu entendimento de "multilayer switching", que significa comutação em multicamadas, focando especificamente o MPLS. Descreve as metas e objetivos do MPLS Working Group, o âmago dos componentes MPLS, algumas das idéias errôneas sobre MPLS, os benefícios do MPLS para a Internet e as mais populares aplicações para MPLS. Esta seção descreve como MPLS é a fundação para diferenciação de serviços porque permite aos provedores de serviços (ISPs,Internet Service Providers)entregar novos serviços que não podem ser prontamente suportados pelas técnicas de roteamento convencionais.

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Passados poucos anos, um número de tecnologias tem sido projetadas para suportar ISPs (Internet Service Providers) como elas tentam garantir um passo a frente no crescimento explosivo da Internet. Os últimos avanços tecnológicos incluem Internet backbone routers, novos queuing e algoritmos schedulling, IPSEC, web-caching services, directory services e integrated routing/forwarding solutions. Enquanto todas essas tecnologias são críticas para o sucesso das operações e crescimento contínuo da Internet, a evolução das funcionalidades de roteamento é essencial para ISPs(Internet Service Providers) prover suporte para uma nova classe de geração de rendimentos e serviços aos clientes MPLS é o último passo na evolução da tecnologia de roteamento e encaminhamento para a Internet. MPLS traz a solução sem emendas, integra o controle de roteamento IP com a simplicidade da comutação na camada 2. Além disso, MPLS provê a fundação que dá suporte ao avanço do roteamento de serviços porque isso resolve problemas complexos:

• MPLS endereça a emissão da escalabilidade associada com o corrente uso do modelo IP sobre ATM;
  
• MPLS reduz significativamente a complexidade da operação em rede de trabalho;
  
• MPLS facilita a entrega de novas capacidades de roteamento que encarece as técnicas de roteamento IP convencionais;
  
• MPLS oferece uma solução padrão-base que promove interoperabilidade multivenda;
  

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"Multilayer Switching", comutação multicamada, descreve a integração das camadas 2 e 3 de roteamento. Hoje alguns serviços são construídos usando um modelo overlay no qual a lógica IP de topologia roteada é executada sobre e é independente de uma camada 2 ou por baixo de topologia switched (ATM ou Frame Relay). A camada 2 switches provê alta velocidade e conectividade, enquanto os roteadores IP interconectados nas bordas pela malha virtual dos circuitos da camada 2 - provê a inteligência para enviar datagramas IP. A dificuldade com esta aproximação cai na complexidade do mapeamento entre duas arquiteturas distintas que requerem a definição e manutenção em topologias separadas, espaços de endereço, protocolos de roteamento, protocolos de sinalização e recursos de alocação esquematizados. A emergência das soluções de "multilayer switching", comutação multicamada, de multicamadas de troca e MPLS é parte da evolução da diminuição da complexidade da Internet pela combinação das camadas de troca 2 e 3 roteando numa solução completamente integrada.

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Antes de iniciar nossa discussão das multicamadas de troca na Internet, é importante entender a fundamental construção em blocos comum nas soluções de multicamadas de troca e MPLS:

• Separação do controle e encaminhamento de componentes
• Algoritmo de encaminhamento Label-swapping

Figura 1: Componentes Funcionais do Roteamento: Controle e Encaminhamento.

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O rótulo/cabeçalho é curto, o valor do comprimento é fixo e carregado no cabeçalho do pacote para identificar a Forwarding Equivalence Class (FEC)Classe Equivalente de Encaminhamento. O cabeçalho é análogo ao identificador da conexão, semelhante como na ATM VPI/VCI ou em Frame Relay DLCI, porque tem somente link local significante, não codifica informação do cabeçalho na camada de rede, e mapeia tráfego para um FEC específico. Um FEC é uma configuração de pacote que são enviados sobre o mesmo caminho através de um nível da rede se seu último destino é diferente. Por exemplo, no roteamento IP convencional longo e curto, a configuração dos pacotes unicast cuja destinação é endereçada para um dado endereço IP é um exemplo de um FEC. O algoritmo label-swapping forwarding (encaminhamento por troca de rótulo)requer classificação de pacotes no ingresso na rede para atribuir um rótulo inicial para cada pacote. Na figura 2, o ingresso do rótulo switch recebe um pacote não rotulado com uma destinação de endereço de 192.4.2.1. O rótulo switch representa a tabela de roteamento longa-curta e o mapa dos pacotes para uma FEC-192.4/16.. O ingresso do rótulo switch então atribui um rótulo (com valor 5) para o pacote e envia este para o hop seguinte no Label-Switched Path (LSP)-Caminho de Rótulo Comutado.

Figura 2: Pacote atravessando um caminho de rótulo comutado

No interior da network, label switches ignoram os pacotes (network layer header) e simplesmente enviam o pacote usando o algoritmo label-swapping. Quando um pacote rotulado chega em um switch, os componentes que o enviam usam o número da porta de entrada e rotulam para representar uma procura exata deste nas tabelas de roteamento (forwarding - encaminhamento). Quando uma procura é feita com sucesso, o componente de encaminhamento recupera o rótulo de saída, a interface de saída, e o endereço do hop seguinte da tabela de encaminhamento. O componente de encaminhamento/roteamento então substitui o rótulo de entrada com o rótulo de saída e direciona o pacote para a interface externa para transmissão para o hop seguinte no LSP.

Quando o pacote rotulado chega do (egress label switch) switch rotulado saída, o componente de encaminhamento (forwarding componente) pesquisa este na tabela de roteamento (forwardign table). Se o hop seguinte não é um label-switch - (switch rotulado), o switch de saída descarta o rótulo e envia o pacote usando o convencional longest-match (longo-curto) IP forwarding.

Label swapping provê um número significante de benefícios operacionais quando comparado a rede convencional com camada de roteamento hop by hop layer routing.:

• Label swapping dá ao provedor do serviço tremenda flexibilidade no caminho que atribui pacotes para FECs.

  Por exemplo, para simular IP convencional, o switch com rótulo de entrada pode ser configurado para atribuir um pacote para um FEC encontrado em seu endereço de destino. Todavia, pacotes podem também ser atribuídos a um FEC baseado em um ilimitado número de políticas básicas - o endereço fonte (emissor) sozinho, o tipo de aplicação, o ponto de entrada dentro do label-swapping network, o ponto de saída do label-swapping network, o CoS transportado no header do pacote, ou qualquer combinação acima.

• Provedores de serviço podem construir LSPs customizados que suportam aplicações específicas. LSPs podem ser projetados para minimizar o número de hops, encontra certamente requisitos de largura de banda, apoio preciso aos requisitos de performance, contorna pontos potenciais de congestionamento, tráfego direto ausente a partir do caminho padrão selecionado pelo IGP, ou simplesmente força o tráfego através de determinados links ou nós da network.

• O principal benefício do algoritmo label-swapping forwarding (encaminhamento de troca de rótulo)é sua habilidade em tirar qualquer tipo de tráfego usado, isto associado com um FEC, e mapeia o FEC para um LSP que tem sido especificamente projetado para satisfazer os requisitos, FEC’s. A disposição das tecnologias baseadas em técnicas label-swapping forwarding (encaminhamento por troca de rótulo)oferece controles ISPs preciso sobre o fluxo do tráfego em sua rede. Este nível de controle resulta numa rede que opera mais eficientemente e prove serviço mais confiável.

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No meio dos anos 90, ISPs evoluiu suas redes baseadas em roteadores para um modelo com IP sobre ATM. ISPs empreenderam esta migração porque necessitava grande largura de banda, performance de encaminhamento determinística (deterministic performance forwarding) e engenharia de tráfego para aparar o crescimento explosivo ocorrendo em suas redes. Uma das razões primeiras para que o modelo IP sobre ATM foi desenvolvido para satisfazer estes requisitos operacionais foi o uso do algoritmo label-swapping forwarding pelo ATM.

O modelo IP-sobre-ATM (veja fig. 3) foi centrado nas funcionalidades ATM, requerendo softwares de controle ATM (sinalizando e roteando) e hardware de encaminhamento- forwarding - (label swapping) em todo sistema no interior da rede. O modelo IP-sobre-ATM encontra requisitos de aplicação usando funcionalidades da camada 3 (at the edges of the network) nas extremidades da rede de trabalho e maximizar o throughput da rede pela confiabilidade em alta velocidade, label-swapping ATM switches e PVCs no interior da rede. A função do roteamento IP foi limitado nas extremidades da rede de trabalho porque este modelo é baseado em software roteador como a chave fonte da pobre performance da rede.

Figura 3: Modelo IP sobre ATM

A despeito dessas emissões em escala, o principal problema a desafiar foi a complexidade de operação em uma rede baseada em duas tecnologias desiguais que foram independentemente projetadas e desenvolvidas para tarefas inteiramente diferentes. IP e ATM são baseadas em arquiteturas com protocolos completamente diferentes (sem conexão versus conexão orientada), e cada uma das tecnologias tem seus próprios modelos de endereçamento, protocolos de roteamento, protocolos de sinalização e recursos esquemáticos de alocação.
Enquanto rapidamente crescem os requerimentos ISPs a performance e controle ATM e provimentos label-swapping, realizam isso em pacotes baseados em ambiente de rede, isto tornou mais difícil para justificar a complexidade do modelo IP sobre ATM. Hoje, quando alta performance dos roteadores nos backbones Internet são os propósitos na Internet, existem poucas razões boas para continuar com tecnologias que requerem duas configurações de equipamentos.

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As contínuas migrações ISPs para o modelo IP sobre ATM, o número de técnicas, marketing e tendências financeiras começaram a influenciar o desenvolvimento de novas tecnologias projetadas para a Internet.
O público em geral começou a entender a função da Internet em prover as fundações para a nova economia global. Ficou claro que o mercado da Internet é amplo o suficiente para construir equipamentos especificamente projetados para aplicações de backbone na Internet. IP rapidamente se tornou o único protocolo, vencendo o IPX, Apple Talk, OSI e SNA.
A noção da convergência IP provendo negócios e iniciando com oportunidades para competir com vendas. Para ter sucesso, o início necessita entregar uma solução que provê preço e performance em ATM switch e controle de roteadores IP, enquanto elimina o complexo mapeamento requerido pelo modelo IP-sobre-ATM. No ano de 1996, o número de vendedores promovendo soluções proprietárias de comutação multicamada que integrava ATM switching e roteamento IP, incluiam:

• IP switching projetados pela Ipsilon /Nokia
  
• Tag switching desenvolvida pela Cisco Systems
  
• Aggregate Route-Based IP switching (ARIS) projetado pela IBM Corporation
  
• IP navigator projetado pela Cascade/Ascend/Lucent Technologies
  
• Cell Switching Router (CSR) desenvolvida pela Toshiba
  

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Cada uma das soluções Multicamadas Switching (Comutação Multicamada) estimulou a combinar as melhores propriedades do roteamento IP e ATM switching, enquanto ainda mantém o foco em IP. A aproximação fundamental adotada por esta estratégia foi para levar o controle por software para um roteador IP, integrando com a performance de encaminhamento com o Label-swapping ATM Switch. e criou um roteamento IP extremamente rápido e com custos eficientes (veja figura 4)

• Elimina o modelo IP sobre ATM "n-squared" PVC scalling problem
• Reduz Interior Gateway Protocol stress(sobrecarga) pelo decréscimo do número de pontos que cada roteador tem para manter.
• Permite informações sobre a topologia física atual para ficar disponível para os procedimentos de roteamento na camada de rede.
  

• Label Swapping otimiza a performance da rede alavancando os benefícios do hardware-base de encaminhamento. Vendedores acreditam que isto pode promover a criação de uma nova geração de produtos que oferecem preço e performance superior enquanto reduz o tempo para mercado. Enquanto isto foi crítico no meio dos anos 90, não foi dos últimos benefícios das multicamadas de troca porque avanços tecnológicos tem provido melhores condições para construir roteadores backbone na Internet.
  
• Label Swapping tornou a prática do roteamento explicita. Uma rota explicita é uma pré-configurada seqüência de hops que descreve o caminho que o tráfego precisa fazer através do provedor de serviços da rede, assim permite a construção do caminho de encaminhamento que é diferente de um tipicamente criado pelo roteamento básico de destinação. Caminhos explícitos provêem ISPs controles precisos sobre o fluxo de tráfego, fazendo possível para suportar engenharia de tráfegos QoS, e prevenir loops.
  
• Label swapping proporcionam um instrumento para estender os controles além das limitações do roteamento convencional. Comutação Multicamadas tem habilidades para prover controle de encaminhamento (forwarding) além do que é fornecido pelo mecanismo de roteamento tradicional sendo esta uma das últimas contribuições para design de rede. Mais adiante neste documento examinaremos como as multicamadas de switching facilita recursos de novas funcionalidades em roteamento.
  

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• Modelo Data-driven
  
• Modelo Control-driven

• Cada multicamada switch precisa prover sofisticada e alta performance na classificação de pacotes e capacidade para identificar fluxos de tráfego.
  
• Tipicamente, existe uma latência entre o reconhecimento de um fluxo e a nomeação de um label para o fluxo. Isto significa que cada multicamada switch precisa também apoiar longest-match IP forwarding (encaminhamento IP longo) durante a fase de configuração, assim pacotes que não tem atribuição para um fluxo podem ser enviados e não descartados.
  
• A importância do controle de tráfego é necessária para distribuir label binding é diretamente proporcional ao número de fluxo de tráfego.
  
• A presença de um significante número de fluxos de vida curta pode impor uma pesada carga de operação na rede.
  
• A sabedoria popular diz que o modelo data-driven não tem propriedades de escala requeridas para aplicações na Internet.

No modelo Control-driven, label bindings são criados quando controles de informação chegam. Labels (rótulos) são atribuídos em resposta ao processamento normal do protocolo de roteamento, controle de tráfego semelhante ao tráfego RSUP, ou em resposta a configuração estática. Soluções multicamada switching (comutação multicamada)que implementam o modelo control-driven foi Tag Switching (Cisco System), IP Navigator (Ascend/Lucent) e ARIS (IBM). Em adição, MPLS usa o modelo control-driven.
O modelo control-driven tem um número de benefícios para dispor no interior de uma grande rede ISP.
Labels (rótulos) são atribuídos e distribuídos antes da chegada dos dados do usuário. Isto significa que se existe uma rota na tabela IP forwarding(encaminhamento), o label (rótulo) já tem alocação para a rota, assim o tráfego chegando na multicamada switch pode ser imediatamente (label swapped) rotulado.

• Escalabilidade é significantemente melhor do que no modelo data-driven, porque o número de caminhos label switched é proporcional ao número de entradas na tabela IP forwarding(encaminhamento), não para o número de tráfego individual em fluxo. Para a engenharia de tráfego numa grande rede ISP, escala pode ser melhor - proporcional ao número de pontos de saída na rede. Labels(rótulos) de atribuição baseados em prefixos, antes do que fluxo individual, permite um único label (rótulo) para representar uma alta agregação FEC.
  
• Em uma topologia estável a atribuição do label e distribuição tem overhead mais baixo do que em modelo data-driven porque caminhos label-switched são estabelecidos somente após a topologia mudar ou com a chegada do controle de tráfego, não com a chegada de cada "new" traffic flow (novo fluxo de tráfego).
  
• Todo pacote em um fluxo está label switched (com rótulo trocado), não no tail-end do fluxo como no modelo data-driven.

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• O campo label (20 bits) carrega o valor atual do label de MPLS
  
• O campo CoS (3 bits) pode afetar o queuing e descarta algoritmos aplicados aos pacotes como este é transmitido através da rede.
  
• O campo Stack (S) (1 bit) proporciona um label stack hierárquico.
  
• O campo TTL (time-to-live) (8 bits) provê funcionalidades IP TTL convencionais.
  

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Requisitos e objetivos

O objetivo do MPLS working group é padronizar a base tecnológica que combina o uso de label swapping no encaminhamento de componentes em redes com roteamento em camadas no controle de componentes. Para executar estes objetivos, o MPLS working Group tem uma solução que satisfaz um número de necessidades, incluindo:

• MPLS precisa rodar sobre qualquer tecnologia de link em camada, e também sobre ATM.
• A tecnologia MPLS precisa prover o encaminhamento (forwarding) em tráfego em fluxo unicast e multicast.
• MPLS precisa ser compatível com o modelo de serviços integrados IETF, incluindo RSVP.
• MPLS precisa escala para propiciar constante crescimento da Internet.
• MPLS precisa propiciar operações, administração e facilidades de manutenção ao menos com amplitude proporcionada em atuais redes IP.

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As concepções erradas mais comuns sobre MPLS

Existe um número de concepções erradas no que concerne a função do MPLS na Internet.
Algumas pessoas na comunidade da Internet acreditam que o MPLS foi desenvolvido para promover um padrão que permita switches ATM desenvolver alta performance aos roteadores do backbone Internet.
Enquanto isto pode ter sido um dos objetivos iniciais das soluções proprietárias de comutação multicamadas na metade dos anos 90, recentes avanços na tecnologia do silício permite ASIC-based IP rotear usando máquinas automáticas para executar tão rápido como MPLS ou ATM VPI/VCI. Embora MPLS pode encarecer a performance de encaminhamento em sistemas baseados em processador, aceleração na performance de encaminhamento de pacotes não foi um dos objetivos iniciais por trás da criação do MPLS Working Group.

Outras pessoas na comunidade Internet acreditam que o MPLS foi projetado para eliminar completamente a necessidade de roteamento IP convencional. Este nunca foi um objetivo do MPLS Working Group porque seus membros entendiam que a tradicional camada 3 de roteamento sempre precisou ser requisitada na Internet.

• Filtragem de pacotes nas firewalls e nas fronteiras ISP é um componente fundamental para prover segurança e fazer policiamento administrativo. Porque filtragem de pacotes requer um detalhado exame do cabeçalho dos pacotes, e a camada 3 de encaminhamento ainda está requerendo estas aplicações.
• É imprescindível que um grande número de sistemas host possam implementar MPLS. Isto significa que cada pacote transmitido por um host ainda necessita ser enviado para o primeiro hop do dispositivo da camada 3 onde o header do pacote poderá ser primeiro examinado para ser enviado ao seu destino final. O roteador do primeiro hop pode então enviar o pacote usando roteamento convencional (longest-match routing) ou marcar um label e enviar o pacote sobre um LSP.
• Se o dispositivo da camada 3 examina o cabeçalho IP e atribui um label, o label representa uma rota agregada porque é impossível manter um label binding por todo host na Internet global. Isto significa que, em algum ponto do caminho de entrega, o cabeçalho IP precisa ser examinado por outro dispositivo da camada 3 para determinar (a finer granularity) a granularidade da topologia para continuar o encaminhamento do pacote. Este roteador pode eleger para um ou outro encaminhamento o pacote usando roteamento convencional ou atribuindo um label e enviando o pacote com novo caminho de rótulo comutado (label switched path).
• No último hop antes do host destino, o pacote precisa ser enviado usando a camada 3 de roteamento convencional porque não é prático atribuir um label separado para todo host na destinação para sub-redes.

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Resta a questão, "Porque precisa um ISP considerar prover MPLS no interior da rede?" O mais importante benefício do MPLS é prover a fundação que permita ISPs entregar novos serviços que não podem ser prontamente suportados pelas técnicas de roteamento IP convencional.

ISPs enfrenta o desafio de não somente entregar serviços básicos superiores, mas também prover novos serviços que o diferencie dos seus competidores. MPLS permite provedores de serviço controlar custos, provê melhores níveis de serviços básicos e oferece nova geração de rendimentos e serviços aos clientes.

A figura 8 ilustra como MPLS provê melhores capacidades de roteamento pelo apoio a aplicações que requerem mais do que somente encaminhamentos ao destino. Assume que roteadores no interior da rede rodem IP convencional.

Se o host A ou Host B transmitem um pacote para o host C, o pacote segue o caminho através da rede porque este é o caminho mais curto computado pelo IGP

Figura 8: MPLS melhora Funcionalidades de roteamento

Agora, se os roteadores no interior da rede funcionam como LSRs, isto é fácil para implementar uma política para reduzir congestionamento na LSR B. O administrador da rede configura LSP 1 para seguir o caminho 1. O administrador da rede configura LSP 2 para seguir o caminho 2. Finalmente o administrador configura LSR A para colocar todo tráfego recebido do Host A e destiná-lo para o Host C dentro de LSP1. Outrossim, LSR A é configurado para colocar todo tráfego recebido do Host B e destiná-lo para o host C dentro do LSP 2. A habilidade para atribuir qualquer FEC a um LSP sob medida dá ao administrador da rede controle preciso sobre o tráfego da rede.

Com um planejamento cuidadoso, MPLS provê ISPs em nível não precedente de controle sobre o tráfego, resultando em uma rede que é mais eficientemente operada, apoio mais previsível aos serviços, e pode oferecer a flexibilidade requerida para encontrar constantemente mudanças na expectativa dos clientes.

Você precisa notar que o resto desta seção descreve o potencial do MPLS para atribuir trafego para FECs baseado na extrema riqueza de configuração dos pacotes. Implementações iniciais do MPLS pode prover uma mais restrita configuração nas capacidades de classificação dos pacotes, os quais precisam evoluir como software que controlam componentes.

Como ISPs são requeridos para desenvolver novos serviços aos clientes, a infraestrutura MPLS de encaminhamento pode ficar no mesmo lugar. Novos serviços podem ser fornecidos pela simples modificação no controle dos componentes que atribuem pacotes para um FEC e então mapeia cada FEC para um construtor-customizado de LSP. (veja a figura 9). Por exemplo, pacotes podem ser atribuídos para um FEC baseado numa combinação de destinação da subrede e tipo de aplicação, uma combinação da origem e destinação em subrede, um requerimento QoS específico, um grupo IP multicast, ou um identificador Virtual Private Network (VPN). Similarmente, o administrador da rede pode prover LSPs para satisfazer necessidades FEC especificas - minimizando o número de hops, encontrando requerimentos de largura de banda especificas, forçando o tráfego através de certos links na rede, e assim por diante. O último passo na evolução da funcionalidade do roteamento é para configurar LSR para colocar pacotes atribuídos para um FEC particular dentro de um LSP que foi customizado para apoiar requisitos FEC's.

Figura 9: Como MPLS melhora Funcionalidades de Roteamento

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Existem três aplicações populares para MPLS no interior da grande rede ISP

• Engenharia de tráfego
  
• Classes de serviço (CoS - Class of Service)
  
• Virtual Private Network (VPNs)

Engenharia de tráfego
Engenharia de tráfego permite ISPs mover o fluxo de tráfego ausente em caminhos curtos calculados pelo IGP em caminhos físicos através da rede potencialmente menos congestionados (veja figura 10). Engenharia de tráfego é uma tendência para aplicações primárias em MPLs em função do crescimento explosivo em demanda por recursos na rede, missões criticas em aplicações IP e o crescimento competitivo em serviços no mercado. Uma solução com sucesso na engenharia de tráfego pode equilibrar a rede agregando o tráfego carregado em vários links, roteadores, e switches na rede, assim nenhum desses componentes individuais é sobrecarregado ou subtilizado. Disto resulta uma rede que é mais eficientemente operada e prove serviços de forma mais estável e previsível.

• Suporte para explicitar caminhos possíveis aos administradores da rede para caminhos físicos e exatos que um LSP toma através dos provedores de serviço na rede.
  
• Per-LSP statistics pode ser usado como entrada para uma rede planejada e ferramentas de análise para identificar gargalos e utilização de troncos, e para planejar uma expansão futura.
  
• Constrangimentos no roteamento permitem melhorar capacidades que possibilitam um LSP encontrar performance específica antes que este se estabeleça.
  
• Um MPLS como solução básica pode rodar sobre pacotes orientados na rede e não está limitado a infraestrutura ATM

• Tráfego com fluxo através de um particular LSP pode ser (queued) enfileirado para transmissão em cada LSR's baseado numa interface externa na configuração dos bits precedentes carregados no cabeçalho MPLS.
  
• Um ISP pode prover múltiplos LSPs entre cada par de bordas LSRs. Cada LSP pode ter tráfego construído para prover diferentes performances e largura de banda garantida.
  
• O head end LSR pode colocar alta prioridade de tráfego em um LSP, média prioridade de tráfego em outro LSP, melhor esforço de tráfego em um terceiro LSP, e menos que o melhor esforço de tráfego em um quarto LSP.
  

Virtual Private Networks (VPN)
Uma Virtual Private Network (VPN) simula a operação de uma WAN (Wide Area Network) privada sobre a Internet pública. Para oferecer serviço VPN para seus clientes, um ISP precisa resolver o problema de privacidade dos dados e apoio ao uso de endereço IP não únicos dentro da VPN. MPLS fornece uma simples e eficiente solução para ambos desses desafios porque isto permite decisões de encaminhamento baseados no valor do label, não na destinação de endereço baseado no cabeçalho (header) do pacote.
VPNs são tipicamente construídas usando quatro blocos fundamentais de construção:

• Firewalls para proteger cada site cliente e prover interface segura na Internet.
  
• Autenticação para verificar se cada site cliente permuta dados com somente sites remotos válidos.
  
• Encriptação para proteger dados de exame ou manipulação quando estes são transportados através da Internet.
  
• Túnel de encapsulamento (Tunneling encapsulation) para prover um serviço de transporte multiprotocolo e habilitar o uso de espaços com endereços IP privados com uma VPN.
  

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Todos ISPs enfrentam o desafio de administrar rápido crescimento. No interior da rede, WDM e a grande disponibilidade de fibra, bem como o crescimento da demanda por clientes, fornece o incentivo para levar-se o tráfego da Internet para circuítos dedicados ou para ondas longas (wavelengths). Ao mesmo tempo, a multiplexação, a engenharia de tráfego e benefícios de performance ganham do modelo IP sobre ATM que precisa ser mantido em ambiente multiserviço. MPLS fornece benefícios na engenharia de tráfego do modelo IP sobre ATM com algumas vantagens a mais:

• Simples design e operação da rede
• Melhor escalabilidade

Um dos mais importantes benefícios do MPLS é que permite ISPs entregar novos serviços que não podem ser prontamente suportados pelas técnicas convencionais de roteamento IP. MPLS oferece melhores capacidades de roteamento por apoiar mais eficientemente os encaminhamentos ao destino. Algumas novidades são a redução de custo e rendimentos gerados nos serviços que podem ser fornecidos com MPLS incluindo engenharia de tráfego, CoS-based forwarding, (CoS baseado em encaminhamento) e VPNs. Pela separação do controle dos componentes pelo envio de componentes, MPLS fornece a flexibilidade para evoluir a funcionalidade dos controles sem mudar o mecanismo de encaminhamento, portanto unicamente posicionando MPLS para apoiar a disponibilidade da melhoria das capacidades de encaminhamento que pode ser necessário para a Internet continuar seu crescimento explosivo.

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MPLS oferece simples mecanismo para pacotes-orientados ao tráfego e funcionalidades multiserviços com benefícios adicionais com grande escalabilidade.

MPLS emergiu a partir dos esforços do IETF para padronizar um número de soluções "Multicamadas Switching" ou comutação em multicamadas, que foram inicialmente propostos ma metade dos anos 90.

O objetivo principal do grupo de trabalho do MPLS é padronizar uma tecnologia que integre o paradigma de encaminhamento da troca de rótulos com o roteamento de camada de rede. Os trabalhos iniciais do MPLS concentraram-se em IPv4 e IPv6. Contudo, a tecnologia básica poderá ser estendida aos protocolos múltiplos de camada de rede. O MPLS não está confinado a nenhuma tecnologia específica de camada de enlace. Ele pode operar com qualquer meio de comunicação no qual os pacotes de camada de rede possam ser transmitidos entre entidades da camada de rede.

O encaminhamento dos componentes de virtualmente todas as soluções de comutação multicamada e MPLS é baseada no algoritmo de encaminhamento com troca de rótulo, "label-swapping forwarding". Este é o mesmo algoritmo usado para enviar dados em comutações ATM e Frame Relay. Sinalizando e rotulando a distribuição é fundamental para a operação do algoritmo label-swapping forwarding.

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18.Outras fontes de consulta

TCP/IP - Tutorial e Técnico - Makron Books

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For related infomation, sec the foilowing white papers on http:// www.junipernet.
Traffic Engineefing for the New Public Network
RSVP Signaling Extensions for MPLS Traffic Engineering

References

Requests for Comments

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