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MPLS Architecture and Applications. 2001. 2. 14. 전병천 [email protected] 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. - PowerPoint PPT Presentation
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MPLS Protocol Team -1- ETRI Proprietary
2001. 2. 14
MPLS Architecture and Applications
E T R I
전병천[email protected] 프로토콜팀
MPLS Protocol Team -2- ETRI Proprietary
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- ETRI Proprietary
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 Protocol Team -4- ETRI Proprietary
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- ETRI Proprietary
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 Protocol Team -6- ETRI Proprietary
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 Protocol Team -7- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -8- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -9- ETRI Proprietary
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 Protocol Team -10- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -11- ETRI Proprietary
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 Protocol Team -12- ETRI Proprietary
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- ETRI Proprietary
MPLS 응용 트래픽 엔지니어링 가상사설망 (VPN) 고품질 IP 서비스 (MPLS CoS) VoMPLS Multi-Protocol Lambda Switching
MPLS Protocol Team -14- ETRI Proprietary
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- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -16- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -17- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -18- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -19- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -20- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -21- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -22- ETRI Proprietary
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 Protocol Team -23- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -24- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -25- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -26- ETRI Proprietary
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
MPLS Protocol Team -27- ETRI Proprietary
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 Protocol Team -28- ETRI Proprietary
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 Protocol Team -29- ETRI Proprietary
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)