Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten1 Tag Switching

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten2 Tag switching Tag switching è una implementazione proprietaria CISCO di un protocollo in via di standardizzazione da IETF (Internet Engineering Task Force, detto MPLS (MultiProtocol Label Switching)

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten3 è uno dei protocolli che permette di integrare reti IP e reti ATM combinando: –la flessibilità del maccanismo IP di routing (di instradamento) dei pacchetti IP, di tipo connection-less –la semplicità e velocità di inoltro delle celle (di tipo connection- oriented) tipiche di ATM –la configurazione dinamica delle connessioni ATM attraverso il protcollo TDP (Tag Distribution Protocol). Rispetto ad una rete IP basata su Classical IP over ATM (ovvero caratterizzata da un backbone ATM con VP e/o VC configurati staticamente e permanenti), una rete tag switching ATM risulta più scalabile perchè lintera inrastruttura ATM è configurata dinamicamente. Tag switching: caratteristiche

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten4 ATM router switch Connessione ATM Scambio di informazioni di routing r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 Esempio di rete IP basata su dorsale ATM statica

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten5 Esempio di rete tag switching basata su ATM Tag Switch (Switch ATM o Router) Tag Edge Routers Tag switching cloud IP Rete IP tradizionale

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten6 Modello classico e modello tag switching Modello classico prefixintprefixintprefixint prefixint Tabelle di routing IP Modello tag switching Address prefixOutput tag, output interface ,200 int 1 150,200 int 1 Int 1 Dest= int tag, out tag 100,200 40,700 int tag, out tag 40,700 80, , ,700 80, Dest= VPI=100 VPI=40VPI=80 data

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten7 Tag switching e ATM i/f 0 i/f 1 VPI=100 VPI=40 VPI= Local Tag Remote Tag Address Prefix Interface x x 100, , ,200 Ingress router: -calcola il match piu lungo fra lindirizzo di destinazione e i prefissi della tabella di routing -associa il corrispondente tag al pacchetto I successivi router utilizzano solo il tag per fare linstradamento 100,300 40,700 50,600 Local Tag Remote Tag Address Prefix Interface

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten8 Confronti strutturali Rete IP e ATM mista Rete Tag Switching - unico meccanismo di routing: shortest path - dato un indirizzo di destinazione, non si possono stabilire cammini preferenziali per alcuni pacchetti - traffic management (cammini preferenziali) - forwarding veloce - struttura ATM dinamicamente configurata - limitato overhead del protocollo di routing IP (nel caso si volesse realizzare un full mesh) - qualita di servizio su cammini preferenziali - connessioni ATM da configurare manualmente (lutilizzo geografico di UNI non è ancora maturo) - elevato numero di apparati rispetto al caso precedente - in caso di full mesh, il traffico di routing è molto elevato - I pacchetti IP devono attraversare molteplici router (maggiore latenza), gli switch non implementano IP

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten9 Infrastruttura di test 4515 cell/sec 4750 cell/sec 4515 cell/sec (1.68 Mbps) 4750 cell/sec 4750 cell/sec (1.78 Mbps, livello applicazione)

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten10 Architettura IP OSPF (interior routing protocol) configurato su tutti gli apparati che utilizzano tag switching tutti gli edge router costituiscono un unico AS (AS100), internal BGP tra i router nellAS100 insieme di AS periferici scopo: –minimizzare il numero di TVC (Tag Virtual Circuit) facendo in modo che tutto il traffico tra gli AS esterni utilizzi un solo TVC –generare una maglia completa di TVC tra tag edge router e tag switch –scalabilità: numero di TVC proporzionale al numero di nodi della rete tag e non alla dimensione delle tabelle di routing

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten11 Configurazione del protocollo BGP

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten12 Configurazione su tag switch ! interface ATM0/1/0 description verso James no ip address atm pacing 2000 force atm pvp 5 atm pvp 51 ! interface ATM0/1/0.5 point-to-point description VP ---> CH (Switch) TAG ip unnumbered Loopback0 tag-switching ip ! interface ATM0/1/0.51 point-to-point description VP ---> AT (Aconet) TAG ip unnumbered Loopback0 tag-switching ip !... <- terminazione del VP verso la Svizzera <- terminazione VP verso lAustria <- tunnelling di tag switching sul VP svizzero; TVC di controllo: (5,32) <- tunnelling di tag switching sul VP austriaco; TVC di controllo: (51,32) <- shaping del traffico

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten13 ! interface ATM0/1/1 description to router 7500 ciscotest ip unnumbered Loopback0 atm pacing 2000 force tag-switching ip tag-switching vpi 2 tag-switching control-vc 2 32 ! … ! router ospf 109 network area 0 ! <- range di VPI utilizzabili per la creazione di TVC verso il router <- VPI=2,VCI=32: connessione ATM utilizzata inizialmente dal protocollo TDP per stabilire successivamente i vari TVC. Il valore di default è (0,32) <- protocollo OSPF utilizzato allinterno della rete tag per stabilire i vari TVC (attraverso i quali i tag edge router appaiono direttamente connessi) Configurazione su tag switch -cont- tagswitchINFN#sh ip ospf nei Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface FULL/ - 00:00: ATM0/1/ FULL/ - 00:00: ATM0/1/ FULL/ - 00:00: ATM0/1/1 tagswitchINFN#

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten14 Configurazione su tag edge router ! interface ATM2/0.10 tag-switching ip unnumbered Loopback0 tag-switching ip tag-switching vpi 2 tag-switching control-vc ! router ospf 109 network area 0 network area 0 network area 0 ! router bgp 100 no synchronization network neighbor remote-as 100 neighbor remote-as 100 neighbor remote-as 100 neighbor remote-as 140 neighbor route-map next-hop in neighbor route-map next-hop out neighbor remote-as 100 neighbor remote-as 100 ! route-map next-hop permit 10 set ip next-hop <- sessione BGP esterna (AS140) <- sessionei BGP interne tra tag edge router (AS100)

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten15 Schema dei TVC

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten16 1. Round Trip Time (RTT)

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten17 RTT Nessuna differenza di RTT nel testbed con e senza tag switching (senza tag switching = PVP ATM e static routing) velocità superiore di forwarding del 10% solo sui router che ricevono in input pacchetti già recanti il tag (nel nostro caso gli unici tag router sono di edge e hanno il compito di inserire il tag nei pacchetti, oltre che di farne il forwarding) tag switching è una architettura interessante più per le capacità di integrare IP e ATM, per la dinamicità del setup dei TVC e per il possibile supporto della qualità di servizio, che per la velocità intrinseca del forwarding

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten18 2. Throughput con e senza tag switching (connessioni simplex)

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten19 Throughput con e senza tag switching -cont- Massimo utilizzo della banda dei TVC indipendenza dalla dimensione dei socket per RTT 12 msec, maggiore dipendenza quando RTT 70 msec dipendenza del throughput dal tipo di AAL5 encapsulation ATM utilizzata (RFC 1483): –tag switching: VC based multiplexing encapsulation –PVC: AAL5 LLC-SNAP encapsulation

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten20 3. Throughput su connessioni full-duplex

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten21 CPU utilization Problemi di utilizzo di CPU con flussi TCP unidirezionali (media su 5min pari al 19%) su router C beta software ? Massimo utilizzo su router C7500: < 3% Elevata packet loss per stream UDP sia unidirezionali che bidirezionali: beta software C7200?

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten22 Attraverso il traffic engineering è possibile assegnare ai pacchetti fra una determinata sorgente A e un destinatario B un cammino dedicato preferenziale (linea rossa in figura: destinazione preferenziale: rete ) il resto del traffico destinato alle altre reti che si trovano a valle del router viene instradato in modo standard (cammino verde) nel protocollo IP classico, a tutti i pacchetti verso le reti a valle del router viene assegnato lo stesso cammino Traffic engineering

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten23 Traffic Engineering: configurazione su router router traffic-engineering traffic-engineering filter 1 egress traffic-engineering route 1 Tunnel2000 loop-prevention on ! ip cef switch ip multicast-routing ip dvmrp route-limit 7000 tag-switching advertise-local-tags tag-switching tsp-tunnels !... ! interface Tunnel2000 ip unnumbered Loopback0 transmit-buffers backing-store tunnel mode tag-switching tunnel tsp-hop tunnel tsp-hop tunnel tsp-hop tunnel tsp-hop lasthop ! interface ATM2/0.10 tag-switching ip unnumbered Loopback0 tag-switching ip tag-switching vpi 2 tag-switching control-vc 2 32 tag-switching tsp-tunnels !... <- abilitazione della funzionalità TSP tunnel <- configurazione degli hop del tunnel <- selezione del tipo di traffico da inviare su un dato tunnel

Tiziana FerrariSperimentazioni su infrastruttura geografica JAMES della rask-force tf-ten24 Riferimenti bibliografici Documentazione su MPLS: charter.html Documentazione su Tag Switching: Scaling the Internet With Tag Switching, Architecture and Performance of a Label-Based Switching Wide Area Network, T.Ferrari, J-M. Uzé, C.Vistoli QoS and Multiprotocol Label Switching Experiments for the Design of an ATM-based National Network, T.Ferrari, C.Vistoli, A.Ghiselli,