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Roteadores em um LSP

Cada roteador em um LSP executa uma das seguintes funções:

  • Roteador de entrada — o roteador no início de um LSP. Este roteador encapsula pacotes IP com um quadro MPLS Camada 2 e o encaminha para o próximo roteador no caminho. Cada LSP pode ter apenas um roteador de entrada.

  • Roteador de saída — o roteador no final de um LSP. Este roteador remove o encapsulamento MPLS, transformando-o de um pacote MPLS para um pacote IP, e encaminha o pacote para seu destino final usando informações na tabela de encaminhamento IP. Cada LSP pode ter apenas um roteador de saída. Os roteadores de entrada e saída em um LSP não podem ser o mesmo roteador.

  • Roteador de trânsito — qualquer roteador intermediário no LSP entre os roteadores de entrada e saída. Um roteador de trânsito recebeu pacotes MPLS para o próximo roteador no caminho MPLS. Um LSP pode conter roteadores de trânsito zero ou mais, até um máximo de 253 roteadores de trânsito em um único LSP.

Um único roteador pode fazer parte de vários LSPs. Ele pode ser o roteador de entrada ou saída para um ou mais LSPs, e também pode ser um roteador de trânsito em um ou mais LSPs. As funções que cada roteador suporta dependem do seu projeto de rede.

Como um pacote viaja ao longo de um LSP

Quando um pacote IP entra em um LSP, o roteador de entrada examina o pacote e o atribui um rótulo com base em seu destino, colocando o rótulo no cabeçalho do pacote. O rótulo transforma o pacote de um que é encaminhado com base em suas informações de roteamento IP para uma que é encaminhada com base em informações associadas ao rótulo.

O pacote é então encaminhado para o próximo roteador no LSP. Este roteador e todos os roteadores subsequentes no LSP não examinam nenhuma das informações de roteamento IP no pacote rotulado. Em vez disso, eles usam o rótulo para procurar informações em sua tabela de encaminhamento de rótulos. Em seguida, eles substituem o rótulo antigo por um novo rótulo e encaminham o pacote para o próximo roteador no caminho.

Quando o pacote chega ao roteador de saída, o rótulo é removido e o pacote novamente se torna um pacote IP nativo e é novamente encaminhado com base em suas informações de roteamento IP.

Tipos de LSPs

Existem três tipos de LSPs:

  • LSPs estáticos — Para caminhos estáticos, você deve atribuir rótulos manualmente em todos os roteadores envolvidos (entrada, trânsito e saída). Nenhum protocolo de sinalização é necessário. Este procedimento é semelhante à configuração de rotas estáticas em roteadores individuais. Como rotas estáticas, não há relatórios de erro, detecção de linhas de vida ou relatórios de estatísticas.

  • LSPs sinalizados por LDP — O protocolo de distribuição de rótulos (LDP) é um protocolo para a distribuição de rótulos em aplicativos não projetados para tráfego. O LDP permite que os roteadores estabeleçam caminhos comuídos por rótulos (LSPs) por meio de uma rede mapeando informações de roteamento de camada de rede diretamente para caminhos comuídos por camadas de links de dados.

    Esses LSPs podem ter um endpoint em um vizinho diretamente conectado (comparável ao encaminhamento IP hop-by-hop), ou em um nó de saída de rede, permitindo a comutação por todos os nós intermediários. Os LSPs estabelecidos pelo LDP também podem atravessar LSPs projetados por tráfego criados pelo RSVP.

    O LDP associa uma classe de equivalência de encaminhamento (FEC) a cada LSP que cria. O FEC associado a um LSP especifica quais pacotes são mapeados para esse LSP. Os LSPs são estendidos por uma rede, pois cada roteador escolhe o rótulo anunciado pelo próximo salto para a FEC e o junta ao rótulo que anuncia a todos os outros roteadores. Esse processo forma uma árvore de LSPs que convergem no roteador de saída.

  • LSPs sinalizados por RSVP — Para caminhos sinalizados, o RSVP é usado para configurar o caminho e atribuir rótulos dinamicamente. (As mensagens de sinalização RSVP são usadas para configurar caminhos sinalizados.) Você configura apenas o roteador de entrada. Os roteadores de trânsito e saída aceitam informações de sinalização do roteador de entrada e configuram e mantêm o LSP de forma cooperativa. Quaisquer erros encontrados ao estabelecer um LSP são relatados ao roteador de entrada para diagnóstico. Para que os LSPs sinalizados funcionem, uma versão do RSVP que oferece suporte a extensões de túnel deve ser habilitada em todos os roteadores.

Existem dois tipos de LSPs sinalizados por RSVP:

  • LSPs de caminho explícito — todos os saltos intermediários do LSP são configurados manualmente. Os saltos intermediários podem ser rigorosos, soltos ou qualquer combinação dos dois. Os LSPs de caminho explícito oferecem a você controle completo sobre como o caminho é configurado. Eles são semelhantes aos LSPs estáticos, mas exigem muito menos configuração.

  • LSPs de caminho restrito — os saltos intermediários do LSP são automaticamente computados pelo software. A computação leva em conta as informações fornecidas pelas informações de topologia do protocolo de roteamento de estado de enlace IS-IS ou OSPF, a utilização atual de recursos de rede determinada pelo RSVP e os requisitos e restrições de recursos do LSP. Para que os LSPs de caminho limitado sinalizados funcionem, o protocolo IS-IS ou OSPF e as extensões de engenharia de tráfego IS-IS ou OSPF devem ser habilitados em todos os roteadores.

Escopo dos LSPs

Para LSPs de caminho limitado, a computação LSP está limitada a um domínio IGP e não pode cruzar nenhum limite de AS. Isso impede que um AS estenda seu IGP para outro AS.

Os LSPs de caminho explícito, no entanto, podem cruzar o máximo de limites de AS necessários. Como os saltos intermediários são especificados manualmente, o LSP não depende da topologia do IGP ou de uma tabela de encaminhamento local.

Computação LSP de caminho restrito

O algoritmo De caminho mais curto limitado primeiro (CSPF) é uma forma avançada do algoritmo de caminho mais curto -primeiro (SPF) usado em computação de rota OSPF e IS-IS. O CSPF é usado em caminhos de computação para LSPs que estão sujeitos a múltiplas restrições. Ao computar caminhos para LSPs, o CSPF considera não apenas a topologia da rede, mas também os atributos do LSP e dos links, e tenta minimizar o congestionamento equilibrando inteligentemente a carga da rede.

As restrições que o CSPF considera incluem:

  • Atributos LSP

    • Grupos administrativos (ou seja, requisitos de cor de link)

    • Requisitos de largura de banda

    • Rota explícita (rigorosa ou frouxa)

    • Limitações de salto

    • Prioridade (configuração e espera)

  • Atributos do link

    • Grupos administrativos (ou seja, cores de link atribuídas ao link)

    • Largura de banda reservada dos links (largura de banda estática menos a largura de banda atualmente reservada)

Os dados que o CSPF considera são provenientes das seguintes fontes:

  • Banco de dados de engenharia de tráfego — fornece ao CSPF informações atualizadas de topologia, a largura de banda reserva atual de links e as cores do link. Para que o algoritmo de CSPF execute suas computaçãos, é necessário um IGP de estado de enlace (como OSPF ou IS-IS) com extensões especiais. Para que o CSPF seja eficaz, o IGP de estado de enlace em todos os roteadores deve suportar as extensões especiais. Ao construir o banco de dados de topologia, o IGP estendido deve levar em consideração os LSPs atuais e deve inundar as informações da rota em todos os lugares. Como as alterações na largura de banda do link reservado e nas atualizações de banco de dados de causa de cores do link, um IGP estendido tende a inundar com mais frequência do que um IGP normal. Veja a Figura 1 para um diagrama das relações entre esses componentes.

  • LSPs ativos atualmente — inclui todos os LSPs que devem se originar do roteador e seu status operacional atual (para cima, para baixo ou tempo limite).

Figura 1: Processo CSPF Computation Process de computação CSPF

Como o CSPF seleciona um caminho

Para selecionar um caminho, o CSPF segue determinadas regras. As regras são as seguintes:

  1. Computa os LSPs um de cada vez, começando com o LSP de maior prioridade (aquele com o menor valor de prioridade de configuração). Entre LSPs de igual prioridade, o CSPF presta serviços aos LSPs em ordem alfabética dos nomes LSP.

  2. Poda o banco de dados de engenharia de tráfego de todos os links que não são totalmente duplex e não têm largura de banda reserva suficiente.

  3. Se a configuração LSP incluir a include declaração, pode todos os links que não compartilham cores incluídas.

  4. Se a configuração LSP incluir a exclude declaração, pode todos os links que contêm cores excluídas. Se o link não tiver uma cor, ele será aceito.

  5. Se vários caminhos tiverem custo igual, escolha aquele cujo endereço de último salto é o mesmo que o destino do LSP.

  6. Se vários caminhos de custo igual permanecerem, selecione aquele com o menor número de saltos.

  7. Se vários caminhos de igual custo permanecerem, aplicará a regra de balanceamento de carga CSPF configurada no LSP (pelo menos preenchimento, maior quantidade de preenchimento ou aleatório).

O CSPF encontra o caminho mais curto em direção ao roteador de saída do LSP, levando em conta as restrições de caminho explícito. Por exemplo, se o caminho deve passar pelo Roteador A, dois SPFs separados são computados, um do roteador de entrada ao roteador A, o outro do roteador A ao roteador de saída. Todas as regras de CSPF são aplicadas a ambos os cálculos.

Desempate da seleção de caminho do CSPF

Se mais de um caminho ainda estiver disponível após a aplicação das regras do CSPF, uma regra de desempate é aplicada para escolher o caminho para o LSP. A regra usada depende da configuração. Existem três regras de desempate:

  • Aleatório — um dos caminhos restantes é escolhido aleatoriamente. Essa regra tende a colocar um número igual de LSPs em cada link, independentemente da relação de largura de banda disponível. Esse é o comportamento padrão.

  • Preenchimento mínimo — o caminho com a maior relação de largura de banda disponível mínima é o preferido. Essa regra tenta igualar a reserva em cada link.

  • Mais preenchimento — o caminho com a menor taxa mínima de largura de banda disponível é a preferência. Essa regra tenta preencher um link antes de passar para links alternativos.

As definições a seguir descrevem como uma figura para uma relação de largura de banda disponível mínima é derivada para as regras de preenchimento mínimo e mais preenchimento:

  • Largura de banda reservada = largura de banda do fator de assinatura do link x do link

  • Largura de banda disponível = largura de banda reservable – (soma das larguras de banda dos LSPs que atravessam o link)

  • Relação de largura de banda disponível = largura de banda/largura de banda reservada disponível

  • Relação de largura de banda disponível mínima (para um caminho) = a menor relação de largura de banda disponível dos links em um caminho

Nota:

Para que o mínimo de preenchimento ou a maioria dos comportamentos de preenchimento sejam usados, os caminhos devem ter sua largura de banda (especificada usando a bandwidth declaração no nível da [edit protocols mpls label-switched-path lsp-name] hierarquia) ou largura de banda mínima (especificada usando a minimum-bandwidth declaração no nível de [edit protocols mpls label-switched-path lsp-name auto-bandwidth] hierarquia) configurada para um valor superior a 0. Se a largura de banda ou a largura de banda mínima para os caminhos não estiver configurada ou configurada como 0, a largura de banda disponível mínima não pode ser calculada e o comportamento de seleção de caminho aleatório é usado.

Caminhos de CSPF de computação offline

O Junos OS fornece apenas computação CSPF on-line e em tempo real; cada roteador realiza cálculos de CSPF independentemente dos outros roteadores da rede. Esses cálculos são baseados em informações de topologia disponíveis atualmente — informações geralmente recentes, mas não completamente precisas. As colocações de LSP são otimizadas localmente, com base no status da rede atual.

Para otimizar os links globalmente em toda a rede, você pode usar uma ferramenta offline para realizar os cálculos de CSPF e determinar os caminhos para os LSPs. Você mesmo pode criar essa ferramenta ou modificar uma ferramenta de design de rede existente para realizar esses cálculos. Você deve executar a ferramenta periodicamente (diariamente ou semanalmente) e baixar os resultados no roteador. Uma ferramenta offline deve levar em conta o seguinte ao realizar os cálculos otimizados:

  • Todos os requisitos do LSP

  • Todos os atributos do link

  • Topologia de rede completa

Documentação relacionada