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MPLS VPN
Chapitre 1 : Notion de Base sur MPLS
(MultiProtocol Label Switching)
Enseignant: M. BOUZID Aymen
CCNA Certified
CCNP Certified
E-mail: bouzidaymen@gmail.com
Introduction à MPLS
Commutation par Label
Classification des paquets
Distribution des labels (TDP / LDP)
Tables MPLS: TIB et TFIB
Rétention des labels
Pile de labels (label stacking)
Utilisation des Labels
En-tête MPLS
MPLS sur ATM
2
Réseaux IP traditionnels:
le routage des paquets s’effectue en fonction de l’adresse de
destination contenue dans l’entête de niveau 3
• Croissance de la taille des réseaux Augmentation de la taille
des tables de routage
• Le mécanisme de recherche dans la table de routage est
consommateur de temps CPU.
• Besoins de rapidité de transfert et assuré une qualité de service pour
routé les paquets vu la nature des nouvelles applications (Téléphonie
sur IP, vidéo conférence…) qui nécessite un RTT très court + une
faible latence
Nécessité de trouver une méthode plus
efficace pour le routage des paquets.
3
But de MPLS
 Donner aux routeurs IP une plus grande puissance de commutation,
en basant la décision de routage sur une information de label (ou tag)
inséré entre le niveau 2 (Data-Link Layer) et le niveau 3 (Network
Layer).
 Transmission des paquets était ainsi réalisée en switchant les paquets
en fonction du label, sans avoir à consulter l’entête de niveau 3 et la
table de routage.
 Offrir des services qui qui ne sont pas réalisables sur des
infrastructures IP traditionnelles
 les réseaux privés virtuels (VPN)
 le Traffic Engineering
4
Seuls les routeurs d'extrémité du réseau font une recherche dans leur
table de routage, les autres utilisent les labels uniquement
 accélère le transfert
5
Seuls les routeurs d'extrémité du réseau font une recherche dans leur
table de routage, les autres utilisent les labels uniquement
 Ce qui accélère le transfert
6
7
Ingress Edge LSR Egress Edge LSR
LSR
LSR du backbone- Label Swapping
• Les LSR ( Label Switch Router) du backbone MPLS permutant ces labels tout au
long du réseau jusqu’à destination, sans avoir besoin de consulter l’entête IP et leur
table de routage, cette technique, appelée Label Swapping,
• Similaire à la commutation des cellules sur ATM (VPI/VCI), Frame Relay
(DLCI)
8
Classification des paquets
 A l’entrée du réseau MPLS, les paquets IP sont classés dans des FEC
(Forwarding Equivalent Classes)
 Des paquets appartenant à une même FEC suivront le même chemin
et auront la même méthode de forwarding.
FEC
 Des préfixes IP appris par l’IGP tournant sur le backbone MPLS
 Informations de QoS
 Informations de TE.
 Chaque LSR affecte un label local, qui sera utilisé en entrée, pour
chacune de ses FEC et le propage à ses voisins
 L’ensemble des LSR utilisés pour une FEC, constituant un chemin à
travers le réseau, est appelé Label Switch Path (LSP). Il existe un
LSP pour chaque FEC
9
Distribution des Labels (1)
Suivant le type des FEC, différents protocoles sont employés pour
l’échange de labels entre LSR:
 TDP/LDP (Tag/Label Distribution Protocol): Mapping des
adresses IP unicast
 RSVP (Resource Reservation Protocol): utilisé en Traffic
Engineering pour établir des LSP en fonction de critères de
ressources et d’utilisation des liens ;
 MP-BGP (MultiProtocol Border Gateway Protocol) pour l’échange
de routes VPN.
Les deux derniers protocoles seront abordés dans les chapitres suivant
(TrafficEngineering et Virtual Private Networks).
Remarque : aucun label n’est affecté pour les routes apprises par eBGP.
10
Distribution des Labels (2)
 méthode de distribution des labels dite « downstream » indique que la
propagation des réseaux se fait du routeur le plus proche au routeur
le plus éloigné du réseaux destinataire (downstream vers upstream).
11
Tables MPLS
les LSR construisent trois tables: LIB, LFIB, FIB.
 LIB(Label Information Base) contient tous les labels appris des LSR
voisins et ses propres labels.
 LFIB (Label Forwarding Information Base): utilisée pour la
commutation proprement dite des paquets
 FIB est utilisé pour transmettre les paquets IP ne portant pas encore
de label
12
 On distingue 2 composants majeurs dans le routage MPLS
 Control plane : contrôle des informations (protocole de routage) et des labels
échangés entre les périphériques adjacents
 Data plane : connu également sous le nom des forwarding plane, contrôle la
transmission des informations en se basant soit sur les adresses de destination
ou sur les labels
 Le Control Plane est dépendent de l'algorithme de routage : OSPF,
EIGRP, IS-IS, RIP ou BGP
 Il nécessite également un protocole d'échange de labels comme LDP (Label
Distribution Protocol, BGP (utilisé par MPLS VPN) ou RSVP (utilisé par
MPLS TE)
 Le Data Plane est indépendant des algorithmes de routages et
d'échanges de label
 Utilisation d'une base appelée Label Forwarding Information Base (LFIB)
pour forwarder les paquets avec les bons labels
 Cette base est remplie par les protocoles d'échange de label
13
Exemple
 Réception du label 17 pour les paquets à destination du 10.0.0.0/8
 Génération d'un label 24 pour ces paquets et expédition de l'information
aux autres routeurs
 Insertion de l'information dans la LFIB
14
 Un routeur effectue 4 étapes pour attribuer et distribuer les labels
1. Echange d'informations en utilisant l'IGP comme OSPF, IS-IS
ou EIGRP
2. Les labels locaux sont générés. Un unique label est affecté à
chaque destination IP contenu dans la table de routage et stocké
dans la table appelé Label Information Base(LIB)
3. Les labels locaux sont diffusés aux routeurs voisins pour être
utilisés comme next-hop label. Stockage dans les tables FIB et
LFIB)
4. Chaque LSR construit ses propres structures FIB, LFIB et LIB
 La FIB est utilisé pour transmettre les paquets IP ne portant pas
encore de label
Création des labels au fur et à mesure du passage des paquets
15
16
17
Allocation des Labels(1)
18
Allocation des Labels(2)
19
Stockage des Labels
20
Distribution des Labels(1)
21
Distribution des Labels(2)
22
Distribution des Labels(3)
23
Distribution des Labels(4)
24
Remplir la LFIB
25
Propagation des paquets
26
Penultimate Hop Popping
27
Pile de Labels (Label Stacking)
28
29
 Utilisation d'un label de 32 bits inséré entre les en-têtes des
couches 2 et 3
 Ce label ne contient aucune information correspondant au type
de protocole de couche 3 transporté
 La détermination du protocole de couche 3 va être déterminée
en fonction de la valeur du label
 Il est possible d'avoir plusieurs labels par exemple dans les cas
suivants :
 MPLS VPN : un deuxième label peut être utilisé pour
identifier le concentrateur VPN à utiliser
 MPLS Traffic Engineering (MPLS TE) : pour établir, dans le
cas de l'utilisation de RSVP (Ressource Reservation Protocol),
un tunnel à utiliser
 3 labels ou plus peuvent être utilisé dans le cas d'un couplage
entre MPLS TE et MPLS VPN
30
Format des Labels MPLS
31
Label Stacking MPLS
 L'identification du protocole de couche 3 transportée se détermine en
fonction de la valeur du label
 Unlabeled IP Unicast : PID = 0x0800, payload classique de packet IP unicast
 Labeled IP Unicast : PID =0x8847, payload avec au moins un label qui précède
l'en-tête IP
32
Deux Solutions
1. Mettre en place des Switch purement ATM
 Sans connaissance de MPLS et routage IP
 Des PVCs établis entre les routeurs MPLS
2. Mettre en place des switches ATM dits « IP-aware »
 Connaissance de la topologie IP grâce à un protocole de routage
 L’information de label est encodée dans les champs VPI/VCI
 Switch ATM LSR
33
Problèmes LSR ATM(unsollicited downstream)
 Mélange des cellules composant des paquets IP
 Impossible de distinguer les cellules les unes des autres pour reformer
les paquets
34
Solution ATM LSR:« downstream on demand »
• les LSR upstream demandent à leurs voisins downstream de leur
fournir un label pour chaque subnet IP et pour chacune de leur
interface d’entrée. (« downstream on demand »).
35
Limite de la solution
Limitations hardware
• Ne permettent pas d’utiliser plus d’un certain nombre de VC par
interface.
36
VC Merge
Principe
 Grouper les cellules composant un paquet IP dans un buffer
 Ne les émettre sur l’interface de sortie que lorsque tout le paquet a été reçu
 les recevant peut donc reconstituer le paquet dans risque de mélange, grâce
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MPLS

  • 1. MPLS VPN Chapitre 1 : Notion de Base sur MPLS (MultiProtocol Label Switching) Enseignant: M. BOUZID Aymen CCNA Certified CCNP Certified E-mail: bouzidaymen@gmail.com
  • 2. Introduction à MPLS Commutation par Label Classification des paquets Distribution des labels (TDP / LDP) Tables MPLS: TIB et TFIB Rétention des labels Pile de labels (label stacking) Utilisation des Labels En-tête MPLS MPLS sur ATM 2
  • 3. Réseaux IP traditionnels: le routage des paquets s’effectue en fonction de l’adresse de destination contenue dans l’entête de niveau 3 • Croissance de la taille des réseaux Augmentation de la taille des tables de routage • Le mécanisme de recherche dans la table de routage est consommateur de temps CPU. • Besoins de rapidité de transfert et assuré une qualité de service pour routé les paquets vu la nature des nouvelles applications (Téléphonie sur IP, vidéo conférence…) qui nécessite un RTT très court + une faible latence Nécessité de trouver une méthode plus efficace pour le routage des paquets. 3
  • 4. But de MPLS  Donner aux routeurs IP une plus grande puissance de commutation, en basant la décision de routage sur une information de label (ou tag) inséré entre le niveau 2 (Data-Link Layer) et le niveau 3 (Network Layer).  Transmission des paquets était ainsi réalisée en switchant les paquets en fonction du label, sans avoir à consulter l’entête de niveau 3 et la table de routage.  Offrir des services qui qui ne sont pas réalisables sur des infrastructures IP traditionnelles  les réseaux privés virtuels (VPN)  le Traffic Engineering 4
  • 5. Seuls les routeurs d'extrémité du réseau font une recherche dans leur table de routage, les autres utilisent les labels uniquement  accélère le transfert 5
  • 6. Seuls les routeurs d'extrémité du réseau font une recherche dans leur table de routage, les autres utilisent les labels uniquement  Ce qui accélère le transfert 6
  • 7. 7 Ingress Edge LSR Egress Edge LSR LSR
  • 8. LSR du backbone- Label Swapping • Les LSR ( Label Switch Router) du backbone MPLS permutant ces labels tout au long du réseau jusqu’à destination, sans avoir besoin de consulter l’entête IP et leur table de routage, cette technique, appelée Label Swapping, • Similaire à la commutation des cellules sur ATM (VPI/VCI), Frame Relay (DLCI) 8
  • 9. Classification des paquets  A l’entrée du réseau MPLS, les paquets IP sont classés dans des FEC (Forwarding Equivalent Classes)  Des paquets appartenant à une même FEC suivront le même chemin et auront la même méthode de forwarding. FEC  Des préfixes IP appris par l’IGP tournant sur le backbone MPLS  Informations de QoS  Informations de TE.  Chaque LSR affecte un label local, qui sera utilisé en entrée, pour chacune de ses FEC et le propage à ses voisins  L’ensemble des LSR utilisés pour une FEC, constituant un chemin à travers le réseau, est appelé Label Switch Path (LSP). Il existe un LSP pour chaque FEC 9
  • 10. Distribution des Labels (1) Suivant le type des FEC, différents protocoles sont employés pour l’échange de labels entre LSR:  TDP/LDP (Tag/Label Distribution Protocol): Mapping des adresses IP unicast  RSVP (Resource Reservation Protocol): utilisé en Traffic Engineering pour établir des LSP en fonction de critères de ressources et d’utilisation des liens ;  MP-BGP (MultiProtocol Border Gateway Protocol) pour l’échange de routes VPN. Les deux derniers protocoles seront abordés dans les chapitres suivant (TrafficEngineering et Virtual Private Networks). Remarque : aucun label n’est affecté pour les routes apprises par eBGP. 10
  • 11. Distribution des Labels (2)  méthode de distribution des labels dite « downstream » indique que la propagation des réseaux se fait du routeur le plus proche au routeur le plus éloigné du réseaux destinataire (downstream vers upstream). 11
  • 12. Tables MPLS les LSR construisent trois tables: LIB, LFIB, FIB.  LIB(Label Information Base) contient tous les labels appris des LSR voisins et ses propres labels.  LFIB (Label Forwarding Information Base): utilisée pour la commutation proprement dite des paquets  FIB est utilisé pour transmettre les paquets IP ne portant pas encore de label 12
  • 13.  On distingue 2 composants majeurs dans le routage MPLS  Control plane : contrôle des informations (protocole de routage) et des labels échangés entre les périphériques adjacents  Data plane : connu également sous le nom des forwarding plane, contrôle la transmission des informations en se basant soit sur les adresses de destination ou sur les labels  Le Control Plane est dépendent de l'algorithme de routage : OSPF, EIGRP, IS-IS, RIP ou BGP  Il nécessite également un protocole d'échange de labels comme LDP (Label Distribution Protocol, BGP (utilisé par MPLS VPN) ou RSVP (utilisé par MPLS TE)  Le Data Plane est indépendant des algorithmes de routages et d'échanges de label  Utilisation d'une base appelée Label Forwarding Information Base (LFIB) pour forwarder les paquets avec les bons labels  Cette base est remplie par les protocoles d'échange de label 13
  • 14. Exemple  Réception du label 17 pour les paquets à destination du 10.0.0.0/8  Génération d'un label 24 pour ces paquets et expédition de l'information aux autres routeurs  Insertion de l'information dans la LFIB 14
  • 15.  Un routeur effectue 4 étapes pour attribuer et distribuer les labels 1. Echange d'informations en utilisant l'IGP comme OSPF, IS-IS ou EIGRP 2. Les labels locaux sont générés. Un unique label est affecté à chaque destination IP contenu dans la table de routage et stocké dans la table appelé Label Information Base(LIB) 3. Les labels locaux sont diffusés aux routeurs voisins pour être utilisés comme next-hop label. Stockage dans les tables FIB et LFIB) 4. Chaque LSR construit ses propres structures FIB, LFIB et LIB  La FIB est utilisé pour transmettre les paquets IP ne portant pas encore de label Création des labels au fur et à mesure du passage des paquets 15
  • 16. 16
  • 17. 17
  • 28. Pile de Labels (Label Stacking) 28
  • 29. 29  Utilisation d'un label de 32 bits inséré entre les en-têtes des couches 2 et 3  Ce label ne contient aucune information correspondant au type de protocole de couche 3 transporté  La détermination du protocole de couche 3 va être déterminée en fonction de la valeur du label  Il est possible d'avoir plusieurs labels par exemple dans les cas suivants :  MPLS VPN : un deuxième label peut être utilisé pour identifier le concentrateur VPN à utiliser  MPLS Traffic Engineering (MPLS TE) : pour établir, dans le cas de l'utilisation de RSVP (Ressource Reservation Protocol), un tunnel à utiliser  3 labels ou plus peuvent être utilisé dans le cas d'un couplage entre MPLS TE et MPLS VPN
  • 31. 31 Label Stacking MPLS  L'identification du protocole de couche 3 transportée se détermine en fonction de la valeur du label  Unlabeled IP Unicast : PID = 0x0800, payload classique de packet IP unicast  Labeled IP Unicast : PID =0x8847, payload avec au moins un label qui précède l'en-tête IP
  • 32. 32 Deux Solutions 1. Mettre en place des Switch purement ATM  Sans connaissance de MPLS et routage IP  Des PVCs établis entre les routeurs MPLS 2. Mettre en place des switches ATM dits « IP-aware »  Connaissance de la topologie IP grâce à un protocole de routage  L’information de label est encodée dans les champs VPI/VCI  Switch ATM LSR
  • 33. 33 Problèmes LSR ATM(unsollicited downstream)  Mélange des cellules composant des paquets IP  Impossible de distinguer les cellules les unes des autres pour reformer les paquets
  • 34. 34 Solution ATM LSR:« downstream on demand » • les LSR upstream demandent à leurs voisins downstream de leur fournir un label pour chaque subnet IP et pour chacune de leur interface d’entrée. (« downstream on demand »).
  • 35. 35 Limite de la solution Limitations hardware • Ne permettent pas d’utiliser plus d’un certain nombre de VC par interface.
  • 36. 36 VC Merge Principe  Grouper les cellules composant un paquet IP dans un buffer  Ne les émettre sur l’interface de sortie que lorsque tout le paquet a été reçu  les recevant peut donc reconstituer le paquet dans risque de mélange, grâce au champ End Of Frame de l’entête AAL5.