14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/981 Tag switching Tiziana Ferrari,

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1 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/981 Tag switching Tiziana Ferrari, tiziana.ferrari@cnaf.infn.it

2 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/982 Tag switching Tag switching è una implementazione proprietaria CISCO di un protocollo in via di standardizzazione detto MPLS (MultiProtocol Label Switching) http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html

3 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/983 Tag switching: Tecnologia per la realizzazione di reti WAN (Wide Area Network) basate su protocollo IP la quale si basa su un meccanismo innovativo di forwarding (cioè di inoltro) dei pacchetti IP è indipendente dal tipo di tecnologia di livello 2 nellOSI Reference Model (livello data link), in questa presentazione ci limiteremo allanalisi di tag switching applicato alle reti ATM

4 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/984 Tag switching: caratteristiche 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.

5 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/985 Scalabilità Con il termine scalabilità si intende la capacità di una rete di accrescere le proprie dimensioni e il proprio livello di complessità pur mantenendo la propria efficienza e funzionalità esempi di problemi in reti poco scalabili: –aumentando il numero di router (gli apparati che conservano le informazioni sulla topologia della rete e che instradano i pacchetti IP) tra loro adiacenti, aumenta parallelamente loverhead del protocollo di routing (cioè il numero di pacchetti che sono scambiati per ricostruire la topologia della rete) e la quantità di informazioni di stato della rete nel database locale dei router –aumentando il numero di switch ATM, per ottenere una rete completamente magliata aumenta il numero di connessioni ATM da configurare –...

6 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/986 Esempio: rete IP basata su dorsale ATM statica ATM router switch Connessione ATM Scambio di informazioni di routing r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7

7 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/987 Tag switching: benefici In una rete IP di n router con dorsale ATM, tag switching permette di: – 1. ottenere una struttura totalmente magliata a livello IP in modo tale che ogni router sia adiacente ai rimanenti n-1 router senza che ogni router debba scambiare informazioni sulla topologia con ciascuno degli n-1 router vicini – 2. Semplificare linfrastruttura di rete attribuendo ad un commutatore ATM anche delle funzionalità di router IP (cioè permettendo di acquisire informazioni sulla topologia IP). In questo modo alcuni router possono essere sostituiti da tag switch (ATM + IP routing nello stesso apparato) – 3. Rendere più veloce lo smistamento dei pacchetti IP. Attraverso tag switching gli switch ATM possono effettuare il forwarding dei pacchetti IP senza ricostruire il pacchetto IP (riassemblando le celle ATM) e senza utilizzare lindirizzo IP. Infatti il cammino viene determinato utilizzando esclusivamenti gli identificatori (VPI, VCI) nellintestazione della cella ATM. Poiché la commutazione delle celle ATM è effettuata in hardware, lo smistamento dei pacchetti risulta più veloce con tag switching

8 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/988 Tag switch A livello hardware è un commutatore ATM effettua sia la commutazione di celle, sia funzioni di router IP non riassembla i pacchetti IP, semplicemente scambia informazioni di routing con gli altri tag switch secondo protocolli di routing IP tradizionali (es. OSPF -Open Shortest Path First- e BGP -Border Gateway Protocol) Livello fisico ATM AAL IP Switch ATM classico Tag switch

9 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/989 Esempio di rete tag switching basata su ATM Tag Switch (Switch ATM o Router) Tag Edge Routers Tag switching cloud IP Rete IP tradizionale

10 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/9810 Modello classico di routing IP 171.69 128.89.10 i/f 0 i/f 1 Address Prefix Interface... 128.89.10 1 0 171.69... 128.89.10 1 1 171.69 Annuncio della rete 128.89.10 Annuncio delle reti 128.89.10 e 171.69 Destination-based routing: instradamento basato sullindirizzo di destinazione del pacchetto IP Address Prefix Interface Annuncio della rete 171.69 Tabella di routing

11 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/9811 Modello classico e modello tag switching Modello classico prefixintprefixintprefixint prefixint Tabelle di routing IP Modello tag switching Address prefixOutput tag, output interface 128.80.10 171.69 100,200 int 1 150,200 int 1 Int 1 Dest=128.89.10.2 int tag, out tag 100,200 40,700 int tag, out tag 40,700 80,500 100,200... 40,700 80,500... Dest=128.89.10.2 VPI=100 VPI=40VPI=80 data

12 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/9812 Tag Distribution Protocol (TDP) 171.69 128.89.10 i/f 0 i/f 1 Address Prefix Interface... 128.89.10 1 0 171.69... 128.89.10 1 1 171.69 TDP: annuncio del binding Using TDP TDP: Annuncio del binding TDP: Annuncio del binding: Address Prefix Interface Associa ad ogni determinato prefisso di rete e un tag (binding) e propaga queste informazioni nella rete. Nel caso di ATM il tag è rappresentato dal numero VCI della cella ATM VPI=100 VPI=40 VPI=50

13 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/9813 Tag switching e ATM 171.69 128.89.10 i/f 0 i/f 1 VPI=100 VPI=40 VPI=50... 128.89.10 1 1 171.69 Local Tag Remote Tag Address Prefix Interface x x 100,200 100,300... 128.89.10 1 0 171.69 100,200 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

14 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/9814 Tag switching e ATM (cont) Al medesimo prefisso IP possono essere associate varie tag in questo modo diverse qualita di servizio possono essere associate a ciascun tag Un unico tag viene assegnato per ogni coppia di porte (ingress, egress) del router Local Tag Remote Tag... 128.89 0 0 Address Prefix Output i/f 5 5 3 7 Input i/f 1 2 5 5 5 5 5 5 5 5 737373 128.89 int 1 int 2

15 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/9815 Confronti strutturali Rete IP costituita da soli router 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

16 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/9816 Esempio di rete tag swithing europea

17 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/9817 Traffic engineering 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 192.168.33.0) il resto del traffico destinato alle altre reti che si trovano a valle del router 192.168.31.1 viene instradato in modo standard (cammino verde) nel protocollo IP classico, a tutti i pacchetti verso le reti a valle del router 192.168.31.1 viene assegnato lo stesso cammino

18 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/9818 Sommario Definizione di tag switching caratteristiche e vantaggi confronto fra switch ATM classici e tag switch tag switching forwarding tag distribution protocol (TDP) esempi di reti basate su tag switching

19 14 Maggio 1998Sistemi di Commutazione, Anno Acc. 1997/9819 Riferimenti bibliografici Documentazione su MPLS: http://www.ietf.org/html.charters/mpls- charter.html Documentazione su Tag Switching: http://www.cisco.com/warp/public/732/tag/tag_resources.html Scaling the Internet With Tag Switching, http://www.cisco.com/warp/public/732/tag/pjtag_wp.htm Architecture and Performance of a Label-Based Switching Wide Area Network, T.Ferrari, J-M. Uzé, C.Vistoli http://www.cnaf.infn.it/~ferrari/hpn98/ QoS and Multiprotocol Label Switching Experiments for the Design of an ATM-based National Network, T.Ferrari, C.Vistoli, A.Ghiselli, http://www.cnaf.infn.it/~ferrari/papers/myarticles/inet98.html