1. MPLS (& GMPLS)
C. Pham
RESO-LIP/INRIA
Université Lyon 1
http://bat710.univ-lyon1.fr/~cpham
Congduc.Pham@ens-lyon.fr

2. INTRODUCTION
&
MPLS

3. Optimiser le routage des paquets
n Objectifs:
– initialement, longest prefix matching était trop coûteux pour les
routeurs
– utiliser une commutation de niveau 2
– Ne faire le traitement nécessaire à la recherche du chemin qu'une
seule fois à l'entrée du réseau.
– Supporter plusieurs technologies de niveau 2 (Multi-Protocol)
n Comment?
– Attribuer à chaque paquet entrant dans le domaine MPLS un label
qui décrit:
– le chemin que doit emprunter le paquet dans le réseau.
– le traitement que doit subir le paquet dans les routeurs
Commutation de labels (Label Switching)

4. Idée de base
n MPLS est un modèle hybride pour incorporer les
avantages de la commutation de circuit et de la
commutation de paquet
IP Router MPLS ATM Switch
Control: Control: Control:
IP Router IP Router ATM Forum
Software Software Software
Forwarding: Forwarding: Forwarding:
Longest-match Label Swapping Label Swapping
Lookup
Source Yi Lin

5. Principes opératoires
n Packets are switched, not routed, based on labels
n Labels are filled in the packet header
n Basic operation:
– Ingress LER (Label Edge Router) pushes a label in front of the IP
header
– LSR (Label Switch Router) does label swapping
– Egress LER removes the label
n The key : establish the forwarding table
– Link state routing protocols
• Exchange network topology information for path selection
• OSPF-TE, IS-IS-TE
– Signaling/Label distribution protocols:
• Set up LSPs (Label Switched Path)
• LDP, RSVP-TE, CR-LDP
Source Yi Lin

6. MPLS Operation
1a. Routing protocols (e.g. OSPF-TE, IS-IS-TE) 4. LER at egress
exchange reachability to destination networks removes label and
delivers packet
1b. Label Distribution Protocol (LDP)
establishes label mappings to destination
network
IP
IP 10 IP 20
IP IP
40
2. Ingress LER receives packet
and “label”s packets 3. LSR forwards
packets using label
Source Yi Lin swapping

7. La commutation de labels
Déjà utilisée dans VCI E. Lien E. VCI S. Lien S.
X.25, Frame Relay,
ATM
17 A 1
34 B 2
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S.
23 C 3 05 A 2
13 1 05 0
23 B 0
A 45 A 0 2 2 41 C 1
67 B 2
05 C 2 4 0 CR@B 0
1 3
CR@B 0 0
1 2 CR@B 0 B
1
3
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S. CR@B 0 13 A 2
0 0 45 2
0 15 B 1
62 C 0
C
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S.
Exemple avec X.25 45 2 13 1

8. Etablissement d’un circuit virtuel (2)
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S.
17 A 1
34 B 2
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S.
23 C 3 05 A 2
13 1 05 0
23 B 0
A 45 A 0 2 2 41 C 1
67 B 2
05 C 2 4 0 data 0
1 3
data 0 0
1 2 data 0 B
1
data
3
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S. 0 13 A 2
0 0 45 2
0 15 B 1
62 C 0
C
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S.
45 2 13 1
Exemple avec X.25

9. Panne de liens
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S.
17 A 1
34 B 2
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S.
23 C 3 05 A 2
13 1 05 0
23 B 0
A 45 A 0 2 2 41 C 1
67 B 2
05 C 2 4 0 data 0
1 3
data 0
data 0 0
1 2
B
1
data
3
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S. 0 13 A 2
0 0 45 2
0 15 B 1
62 C 0
C
VCI E. Lien E. VCI S. Lien S.
45 2 13 1
Exemple avec X.25

10. MPLS: MultiProtocol Label Switching
n ATM et Frame Relay sont souvent mentionnés comme
techniques de niveau 2
n MPLS cherche à intégrer ATM et IP
Source Alcatel
IP/ATM

11. M comme Multi-protocoles
n Protocoles
couche réseau IPv6 IPv4 IPX
MPLS
n Protocoles Frame FDDI
802.3 ATM PPP
couche liaison Relay ...

12. FEC – Forwarding Equivalent Class
n classe d’un réseau MPLS destinée à rassembler des
trafics ayant:
– comme destination le même sous-réseau
– les même exigences QoS (messagerie, voix sur IP…)

13. LSP – Label Switched Path
n LSP = un chemin dans le réseau MPLS
– un ensemble de routeurs d'entrée (ingress Label Switched Router)
– un routeur de sortie (egress LSR)
– un arbre multipoint à point depuis les routeurs d'entrée jusqu'au
routeur de sortie
n Défini pour une FEC
Egress
Ingress LSR B
LSR C LSR E
LSR A
LSR F
LSR D
Ingress Ingress
LSP pour une FEC F

14. Routeur MPLS
n Informations: 2 tables au lieu de 1 seule
n Routage: algos classiques (RIP, OSPF, BGP...)
n Commutation:
– permet un aiguillage des paquets comme ATM
– générée à partir des tables de routage et des résultats des
demandes de réservation de ressources par exemple (RSVP:
Resource reSerVation Protocol)
n Lorsqu'un paquet arrive non étiqueté
– on détermine sa FEC (Forwarding Equivalent Class)
(en fonction du préfixe de routage qui lui correspond)
– on lui associe un label
n Lorsqu'un paquet arrive étiqueté
– Une entrée dans la table de commutation indique
• vers qu'elle destination
• avec quel label
– le paquet doit être transmis

15. Exemple: Routage Routage C
Routage E
A -> d, B
B -> d, B A -> a, C
Routage B B -> a, C
D -> c, D
A -> c, A E -> a, E C -> a, C
C -> a, C F -> b, F D -> a, C
D -> b, D X -> d, B F -> a, C
E -> a, C Y -> b, F X -> a, C
F -> b, D Y -> a, C
Z -> a, E
X -> c, A Z -> b, .
Y -> b, D
Z -> a, C LSR B d
LSR C
a LSR E
c a a b Z
b c b
X LSR A a
c b
Routage A
B -> a, B d a
C -> a, B
D -> b, D c LSR D
E -> a, B b a
F -> b, D Routage D Routage B
X -> c, . A -> c, A
b LSR F
Y -> b, D A -> b, D
B -> d, B B -> b, D
Z -> a, B C -> a, C c C -> a, C
E -> a, C
D -> b, D
F -> b, F
E -> a, C
X -> c, A Y X -> b, D
Y -> b, F
Y -> c, .
Z -> a, C Z -> a, C

16. Exemple: Commutation (LSP pour la FEC Z)
Table B Table C
L4: (FEC E) C, L6 L24:(FEC X) B, L3
(FEC F) D, L7 L25:(FEC Y) F, pop
L3: (FEC X) A, L8 L10:(FEC Z) E, pop
Table A (FEC F) (FEC Y) D, L9 L14:(FEC Z) E, pop
D, L11 L5: (FEC Z) C, L10 L19:(FEC Z) E, pop
L8: (FEC X) A, pop L10
(FEC Y) D, L12 LSR C
(FEC Z) B, L5 L5 LSR B LSR E
Z
X LSR A
Table E
L14 (FEC D) C, L22
(FEC F) C, L23
L19 (FEC X) C, L24
(FEC Y) C, L25
Table D LSR D
L7: (FEC F) F, pop
L11:(FEC F) F, pop Table F
L18:(FEC X) A, pop LSR F
(FEC D) D, pop
L9: (FEC Y) F, pop (FEC E) C, L17
L12:(FEC Y) F, pop (FEC X) D, L18
(FEC Z) C, L14 (FEC Z) C, L19
Y

17. Changement de routage: fastidieux
Routage C
A -> d, B
B -> d, B
D -> c, D
E -> a, E
F -> c, D
X -> d, B
Y -> c, D
Z -> a, E a
LSR B a d
LSR C a LSR E Z
c
a b c b
X LSR A
c b
Routage F
d A -> b, D
a B -> b, D
c LSR D C -> b, D
b a D -> b, D
b E -> b, D
LSR F X -> b, D
Y -> c, .
Z -> b, D
c
Y

18. Changement des tables MPLS
Label L10
Label L8
a
LSR B a d
LSR C a LSR E
c Z
a b c b
LSR A
X c b
Label L14
d
a Label L26
c LSR D
Table D b a
L26:(FEC Z) C, L14 b
LSR F
Table F
(FEC Z) D, L26 c
Y

19. MPLS
&
TRAFFIC
ENGINEERING

20. GMPLS

21. GMPLS
n GMPLS stands for “Generalized Multi-Protocol Label
Switching”
n A previous version is “Multi-Protocol Lambda
Switching”
n Developed from MPLS
n A suite of protocols that provides common control to
packet, TDM, and wavelength services.
n Currently, in development by the IETF

22. Why GMPLS?
n GMPLS is proposed as the signaling protocol for optical
networks
n What service providers want?
– Carry a large volume of traffic in a cost-effective way
– Turns out to be a challenge within current data network architecture
IP Carry applications and services
ATM Traffic Engineering
SONET/SDH Transport/Protection
DWDM Capacity
– Problems:
• Complexity in management of multiple layers
• Inefficient bandwidth usage
• Not scalable
– Solutions: eliminate middle layers‡ IP/WDM
n Need a protocol to perform functions of middle layers

23. CONCLUSIONS

24. Conclusions sur MPLS & GMPLS
n Offre un éventail de fonctionnalités similaires à celles
d'ATM (QoS, Traffic engineering, robustesse,
résilience, VPN)
n Est pressenti comme élément clé pour la convergence
des réseaux

25. MPLS & GMPLS
POUR LES
RESEAUX
OPTIQUES

26. Pre-MPlS backbone networks
Application Application
Transport Transport
Network Network Network Network
Link WDM WDM Link
Terminals IP router IP router Terminals
Source J. Wang, B. Mukherjee, B. Yoo

27. MPlS enabled backbone networks
Application Application
Transport Transport
Network Network(IP) Network(IP) Network
MPlS MPlS
Link WDM WDM Link
Terminals MPlS enabled LSR MPlS enabled LSR Terminals
Source J. Wang, B. Mukherjee, B. Yoo

28. Architecture of a MPlS network node
Local ports (IP)
Point-to-point channels
(control channels)
GMPLS control unit
Outgoing fibers
Incoming fibers Control signal
Incoming fibers Outgoing fibers
Optical
crossconnect Outgoing fibers
Incoming fibers Demux Mux
Local add portsLocal drop ports
Source J. Wang, B. Mukherjee, B. Yoo

29. Synthèse des domaines d'application
Source Alcatel

30. Sources des transparents
n Basé sur les transparents réalisés par PERRAUD –
WEISS – MERCIER (DESS Réseaux 2000-2001)
n Des transparents ont été emprunté à Yi Lin, ceux-ci
sont mentionnés
n Des transparents ont été emprunté à J. Wang, B.
Mukherjee, B. Yoo, ceux-ci sont mentionnés