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Como visto, o MPLS é um protocolo de comutação de pacotes baseado em troca de rótulos, que une a flexibilidade do IP com a estabilidade dos circuitos virtuais. De certa forma, ele adiciona a característica de “orientação à conexão” às redes IP. Ademais, ele é multi-protocolo porque funciona independentemente dos protocolos das camadas dois e três. Conforme apresentado na Figura 3.2, pacotes gerados por qualquer protocolo da Camada 3 podem receber um prefixo contendo o rótulo MPLS e são em seguida encapsulados em quadros, qualquer que seja o protocolo adotado na Camada 2.

IPv6 IPv4 IPX Apple Talk Outros ... Pacote C3

C3

Rótulo

MPLS Pacote C3

M

MPPLLSS

Ethernet Token Ring ATM FR Outros ... Cab. C2 Pacote MPLS

C2

Quadro C2

Fig. 3.2 – Independência do MPLS das Camadas 2 e 3

Na arquitetura MPLS dois componentes básicos são definidos: o plano de dados, ou componente de encaminhamento de pacotes e o plano de controle, ou componente de controle, conforme apresentado na Figura 3.3 [Papelnjack00].

É interessante perceber que todos os switches e roteadores executam essas duas funções, independente de implementarem protocolos orientados à conexão ou não, de processarem pacotes, quadros ou células. Em um roteador IP,

por exemplo, a função de controle envolve o cálculo da rota quando o roteamento dinâmico está habilitado; para isso, o roteador usa em geral, informação do estado do enlace ou o vetor distância, contida nos protocolos de roteamento, para atualizar suas tabelas de rotas. O encaminhamento de dados, por sua vez, é uma função totalmente separada; o roteador simplesmente analisa cada pacote recebido e, baseado em seu endereço IP destino, consulta a tabela de roteamento para determinar adequadamente qual o próximo nó. Vale ressaltar que, uma vez que o encaminhamento MPLS é baseado em rótulos, é possível separar claramente o plano de encaminhamento (baseado em rótulo) do plano de controle. Assim, cada plano pode ser modificado de forma independente. Com isto, não é preciso mudar o esquema de encaminhamento, por exemplo, para migrar para uma nova estratégia de roteamento ou de construção das tabelas de encaminhamento de nível 2 dentro da rede.

a) O Plano de Controle:

É um componente presente em todo roteador MPLS e suas funções incluem: distribuir a informação de roteamento entre os LSR adjacentes de forma consistente, caso o roteamento nível 3 seja dinâmico, e executar os procedimentos que convertem as informações trocadas, de forma a construir e manter sua própria tabela de encaminhamento baseada em rótulos.

Para cumprir estas funções, este componente inclui, caso o roteador seja capaz de utilizar roteamento dinâmico nível 3, pelo menos um dentre os protocolos de roteamento tradicionais, tais como: OSPF, BGP, RIP, PIM (Protocol Independent

Multicast), entre outros, que são usados para trocar informação de controle entre os

componentes de controle de diferentes roteadores. Vale ressaltar que o componente de controle tem de reagir, quando ocorrem mudanças na rede, como uma falha de conexão, por exemplo. São eles que provêem os roteadores MPLS com o mapeamento entre a FEC e o endereço do próximo nó, para as FEC atualmente cosideradas.

Entretanto, se o roteamento nível 3 for estático, a construção da tabela de roteamento desse nível é feita de forma manual e os roteadores não são capazes de reagir em casos de mudanças na topologia da rede de forma automática.

Independente do tipo de roteamento nível 3 adotado, estático ou dinâmico, e da forma como a tabela de roteamento nível 3 foi construída, a função primordial

do componente de controle está no elemento de Controle de Roteamento MPLS – nível 3 (IP), responsável pela geração da tabela de encaminhamento por rótulo. Para executar essa função o roteador MPLS deve criar uma associação entre informações de encaminhamento de nível 3 (por exemplo, o endereço de destino de um pacote) com rótulos MPLS, de forma a permitir a construção de um caminho comutado a rótulo através da rede.

Essa associação também pode ser feita de forma estática ou dinâmica. Caso a associação seja feita de forma estática, o administrador do equipamento deve introduzir “manualmente” as informações necessárias para tal associação.

Plano de Controle Protocolos de Roteamento IP Tabela de Roteamento IP Controle de Roteamento MPLS-IP Informação de Roteamento trocada c/ outros roteadores

Ligação de Rótulos trocadac/ outros roteadores

Plano de Dados Tabela de Encaminhamento IP Pacotes IP de Saída Pacotes IP de Entrada Tab. Encaminhamento de Rótulo Pacotes Rotulados

de Entrada Pacotes Rotulados de Saída

Remoção de Rótulo Subseqüente consulta C-3

Esse procedimento é claramente restritivo e seria altamente ineficaz em redes de núcleo. Em geral, é a forma dinâmica que é encontrada nos roteadores MPLS. Nesse caso, protocolos de distribuição de rótulos são utilizados para implementar, no elemento de Controle de Roteamento MPLS – nível 3 (IP), a comunicação com outros roteadores MPLS e distribuir as informações relativas aos rótulos.

b) O Plano de Dados:

Este componente, por sua vez, executa o encaminhamento real dos pacotes. Ele usa a informação da tabela de encaminhamento – como mantida pelo roteador, e o rótulo que é transportado pelo próprio pacote, além de um conjunto de procedimentos locais, para tomar decisões de encaminhamento. Em um roteador convencional, um algoritmo que utiliza o critério do caminho mais curto compara o endereço de destino (nível 3) no pacote com entradas na tabela de encaminhamento, até obter a melhor rota disponível. Todo o processo de tomada de decisão completo deve ser repetido em cada nó ao longo do caminho da origem ao destino. Em um LSR, um algoritmo de troca de rótulo usa o rótulo no pacote e uma tabela de encaminhamento baseado em rótulo, para obter um novo rótulo e uma interface de saída para o pacote.

A operação do plano de dados em um domínio MPLS pode ser caracterizada em três momentos distintos: no LER de entrada, nos LSR, e no LER de Saída [Papelnjack00].

ƒ Encaminhamento no LER de entrada

Ao chegar um pacote IP, o LER de entrada do domínio MPLS, executa uma consulta-nível-três na tabela de encaminhamento IP, classifica o pacote com base no resultado dessa consulta (em uma FEC) e o marca o pacote com o rótulo de saída correspondente a informação nível 3 obtida (àquela FEC). Finalmente, ele encaminha o pacote para a interface de saída com o rótulo apropriado, segundo informações da tabela.

Uma observação importante é que, no caso da chegada de um pacote IP que será roteado de forma convencional, sem auxílio das funcionalidades do MPLS, a informação de nível 3 corresponde somente à sub-rede destino e a classificação de pacote se resume a uma consulta-nível-três tradicional à tabela de encaminhamento IP.

ƒ Encaminhamento nos LSR (núcleo)

Um LSR recebe o pacote rotulado, executa uma consulta-de-rótulo, usa as tabelas de encaminhamento de rótulo para trocar o rótulo de entrada (rótulo do pacote que está chegando) pelo rótulo de saída correspondente e o encaminha para o próximo nó, conforme informações armazenadas na tabela de encaminhamento. No caso de pacotes não rotulados, o encaminhamento é feito de acordo com os algoritmos tradicionais de consulta-nível-três.

ƒ Encaminhamento no LER de Saída

O LER recebe o pacote rotulado, executa uma consulta-de-rótulo, remove o rótulo, executa uma consulta-nível-três tradicional no pacote IP resultante e o encaminha para o próximo roteador externo ao domínio MPLS.

3.5. Conceitos Básicos