Seção: Tutoriais Banda Larga

 
MPLS: Estudo de Caso

 

O presente trabalho teve como objetivo o estudo do protocolo MPLS e da ferramenta de simulação NS (Network Simulator), para descrever o re-roteamento dinâmico em redes IP de modo eficiente, através do monitoramento de sessões LDP, reduzindo o tempo computacional sem comprometimento da integridade dos dados a serem transmitidos, tendo em vista a otimização na utilização dos recursos da rede.

 

Para desenvolvimento desta pesquisa foi empregado o método o hipotético-dedutivo, utilizando uma política de diferenciação de serviços que depende de um controle de admissão e configuração de largura de faixa dos LSPs, baseadas em parâmetros de prioridade para cada fluxo de dados. Foram utilizadas como técnicas a pesquisa bibliográfica sobre o assunto e as simulações no NS.

 

A análise foi feita a partir de cenários onde os fluxos foram classificados como sendo de alta prioridade e de baixa prioridade. Nesta política, na eminência de congestionamento da rede, os fluxos de baixa prioridade podem ter suas vazões reduzidas até zero (fluxos rejeitados) para garantir os requisitos de QoS dos fluxos de alta prioridade.

 

Para as simulações, foi utilizado um microcomputador AMD Duron 1100 MHz com 256MB de memória RAM, disponibilizado pela Coordenação de Redes de Comunicação do CEFET-GO no Laboratório de Pesquisa Sala S-302.

 

Foram instalados o sistema operacional Linux, distribuição Kurumin versão 5.1 kernel 2.6, e o simulador NS versão 2.1 beta 6 (The Network Simulator, 2006) junto com o módulo MNS (MPLS Network Simulator) versão 2.0.

 

Foram definidos os nós, o tipo de ligação entre eles (enlace) e o tráfego injetado na rede. Foi simulado no NS o re-roteamento dinâmico, em que enlaces que apresentem algum tipo de falha, ficam fora do ar e voltam a operar após re-estabelecimento do enlace.

 

Os enlaces criados entre os nós são conexões bidirecionais (duplex-link), com taxas de 1 Mbit/s ou 10 Mbit/s, com atrasos de 0,1 milissegundos. Como pode ser observado na figura 4, são configurados agentes LDP em todos os nós do ambiente de simulação.

 

Figura 4: Configuração dos agentes LDP.

 

O LSP é responsável por determinar a distribuição de trajetos antes da transmissão, podendo fazer isso através de salto a salto, onde cada LSR seleciona independentemente do próximo salto do pacote aqueles pertencentes a um FEC determinado. Para a presente simulação, foram criados agentes CBR (taxa de bit constante) UDP e fontes de tráfego do tipo exponencial.

 

Através das trocas de mensagens e do mecanismo de descoberta de LSPs, o protocolo LDP estabelece a comunicação entre os nós MPLS e começa então a transmissão, como pode ser visto na figura 5.

 

Figura 5: Início da transmissão dos pacotes CBR UDP.

 

Em todos os enlaces emprega-se a fila DropTail, algoritmo de controle de congestionamento semelhante ao FIFO (First In/First Out). Em caso de falha, como acontece na figura 6, quando um enlace deixa de operar, automaticamente o tráfego é re-roteado para outro enlace, minimizando as perdas de pacotes.

 

Figura 6: Queda no enlace e re-roteamento dinâmico do tráfego.

 

Nas figuras seguintes, os pacotes continuam a trafegar na rede, alguns enlaces começam a apresentar falhas e param de operar. Os enlaces em vermelho estão inativos por motivos de falhas e os enlace em verde estão ativos.

 

Figura 7: Falha no segundo enlace.

 

Figura 8: Falha no terceiro enlace.

 

Logo em seguida, o roteador analisa e começa então a encaminhar os pacotes através de outro enlace, como pode ser visto na figura 9.

 

Figura 9: Falha nos enlaces e re-roteamento dinâmico do tráfego.

 

Quando os enlaces são re-estabelecidos e estiverem estáveis, se o roteador perceber que é a melhor rota ele volta a encaminhar os pacotes pelo caminho inicial. A figura 10 apresenta a recuperação entre os LSR5 – LSR4, e LSR4 – LSR7, e a volta do encaminhamento pela rota que passa pelos LSR4 – LSR7.

 

Figura 10: Re-estabelecimento das rotas e encaminhamento do tráfego.

 

Como pode ser observado na figura 11, o tempo total da transmissão foi de 1,6 segundos, o tempo que o enlace ficou disponível foi 1,5988 segundos e o tempo de indisponibilidade do enlace foi 0,00118 segundos, que mostra a eficiência do re-roteamento utilizado pelo protocolo MPLS.

 

Figura 11: Tempo de simulação.

 

No total, foram enviados 1886,4 pacotes UDP de 50 Bytes durante a simulação. Com a alta disponibilidade obtida pelo enlace, ao final, como pode ser viso na figura 12, apenas 1,4 pacotes UDP foram perdidos, e a grande maioria foi recebida no destino de maneira correta, 1885 pacotes no total, e nenhum foi recebido fora de ordem.

 

Figura 12: Pacotes UDP enviados durante a simulação.

 

A tecnologia MPLS se encaixa tanto no sentido da convergência e integração dos padrões quanto no fornecimento de serviços e facilidades, necessários às novas aplicações, com o advento das redes de nova geração (NGN), permitindo a permanência dos sistemas legados, como é o caso do ATM, sem prejuízo à implantação de novos padrões, como o Gigabit e o Terabit Ethernet, com perfeita interoperabilidade entre eles, além da utilização de esquemas de roteamento baseado em restrições (Constraint-Based Routing) (ARAÚJO et al, 2006, GRECO, 2005).

 

A engenharia de tráfego com MPLS (MPLS -TE), definida na RFC 3346, possibilita o controle do fluxo de tráfego na rede, onde os fluxos de tráfegos de mesmo tipo são mapeados em LSPs que possuem recursos da estrutura física da rede subjacente alocados para si, reduzindo problemas de congestionamento e conseguir uma utilização homogênea dos recursos disponíveis (RESENDE, 2004, SAZIMA, 2004).