Ingegneria del Traffico
L’IT prima di MPLS
L’IT con MPLS
Costruzione del database IT
Ingegneria del Traffico (IT)
• Tecniche per un corretto controllo e
distribuzione del traffico in rete
• Obiettivo: ottimizzare l’uso delle risorse,
per migliorare le prestazioni e minimizzare
i costi
Costi per
le risorse
di rete
Qualita’ del
servizio
+
Massimizzazione
dei ricavi
Ingegneria del Traffico (IT)
• Storicamente utilizzata dai gestori Tlc per
le loro reti fonia e/o dati (ATM, Frame
ralay, ..)
• Inizialmente non usata nelle reti IP
Dest. N.H.
... ...
R3
R5
... ...
100 Mbit/s
R1
R5
R6
R4
R3
Congestione !
550 Mbit/s
R2
Percorso Sottoutilizzato
R7
R8
IT nel modello “overlay”
100 Mbit/s
R1
S2
S3
S1
550 Mbit/s
R3
R2
622Mbit
S4
PVC per il traffico R1  R3
PVC per il traffico R2  R3
S5
622Mbit
STM-4
STM-16
Routing IP classico: limiti (1/3)
 “Destination-based forwarding”
 Non tiene conto del traffico
Dest. N.H.
... ...
R3
R5
... ...
100 Mbit/s
R1
R5
R6
R4
R3
Congestione !
550 Mbit/s
R2
R7
Percorso Sottoutilizzato
R8
622Mbit
STM-4
STM-16
Routing IP classico: limiti
(2/3)
• Possibili soluzioni:
Protocolli di routing
– Manipolazione delle metriche 
classici
– Load balancing 
– Policy Based Routing … ma necessita di
eccessive risorse computazionali nei router
… a meno che…..
Routing IP classico: limiti (3/3)
 Può il problema essere risolto dal “Load Sharing” (es.
OSPF, IS-IS) ? NO !!!
100 Mbit/s
R1
R5
R6
R4
550 Mbit/s
R3
R2
Congestione !
R7
R8
155Mbit
Percorso P1: Traffico = (550+100)/2 = 325 Mbit/s
Percorso P2: Traffico = (550+100)/2 = 325 Mbit/s
622Mbit
STM-1
STM-4
STM-16
Ingegneria del Traffico
L’IT nelle reti: generalità
L’IT prima di MPLS
L’IT con MPLS
Costruzione del database IT
I vantaggi di MPLS
 MPLS è in grado di fornire il servizio di Traffic
Engineering allo stesso modo di una rete “overlay”, ma
in modo integrato e a costo minore
 Analogie con IT nel modello “overlay”
 Come i PVC ATM/FR, gli LSP MPLS sono regolati dai nodi di
ingresso
 I percorsi possono essere arbitrari purchè rispettino dei vincoli
assegnati
 È possibile associare parametri di traffico
 Integrazione con il Livello 3
 Riduzione del numero di “adiacenze di routing”
 Utilizzo dei protocolli di routing IP (estesi) per la costruzione del
Database IT su cui basare i LSP ingegnerizzati
Ingredienti Fondamentali
Definizione e Caratterizzazione
dei Flussi di Traffico
Database
IT
 Determinazione dei percorsi
(espliciti: alg.on_line/off_line)
 Segnalazione (RSVP-TE,
CR-LDP)
Estensione dei protocolli
di routing IGP (Link
State) per creare IT
database
In alternativa i percorsi espliciti possono essere selezionati in modo manuale
Definizione di “Flusso di Traffico”
LSR di uscita
Flusso di Traffico
LSP 1
LSR di ingresso
LSP 2
LSP 1 + LSP 2
=
Tunnel IT
Definizione di “Flusso di Traffico”
LSR di uscita
LSR di ingresso
Definizione di “Flusso di Traffico”
LSR di uscita
LSP
LSR di ingresso
Definizione di “Flusso di Traffico”
Flusso di Traffico bidirezionale
ammetrico
LSP 1
LSR di ingresso
LSP 2
LSR di uscita
RFC 2702
• Ogni router dovrebbe essere in grado di:
– Realizzare un Tunnel IT
– Iniziare l’invio di un flusso sul Tunnel
– Bloccare il flusso su un Tunne
– Modificare gli attributi (es banda)
– Variare il percorso di un Tunnel (reinstradare)
– Rimuovere un flusso e il relativo Tunnel
– Altre operazioni opzionali…
Attributi dei “Flussi di Traffico”
Ecco tutte le informazioni di cui ho
bisogno per mettere in piedi un LSP
dove far passare il mio traffico
LSR di ingresso
– Parametri di
Traffico
– Selezione/Gestione
del percorso
– Priorità
– Modalità di
recupero
– Controllo del
traffico
LSR di uscita
Selezione/Gestione del percorso
• Definiscono le regole per selezionare un
percorso:
– Automatiche
– Manuali
• Percorsi “Strict” o “Loose”
Attributi: Setup/Holding Priority
 Setup Priority: Definisce un ordine di priorità per i nuovi “Traffic Trunk”
(traffico in arrivo)
 Holding Priority: Definisce un ordine di priorità per i “Traffic Trunk” attivi
B(1)=80 Mbit/s
H(1)=7
LSR 2
B(2)=80 Mbit/s
S(2)=5, H(2)=5
Ricorda:
priority value alto=priorita’ bassa
LSR 3
LSR 4
! Decisione:
LSR 1
Banda prenotabile per
Tunnel IT = 100 Mbit/s
Si reinstrada B(1) perche’
S(2) <H(1)
Setup/Holding Priority:
Examples
• SetUp:7; Holding:0
– Il trunk viene istradato solo se esistono
risorse libere, ma una volta accettato non
potra’ essere eliminato
– Trunk1: SetUp:1; Holding:7
– Trunk2: SetUp:1; Holding:7
Possibili loop
Modalita’ di recupero
Determina il comportamento di un flusso in caso di
guasti sul percorso
• Non reinstradare
• Reinstradare lungo un percorso con
risorse sufficienti
• Reinstradare lungo qualsiasi persorso
IT via MPLS: il flusso logico delle operazioni
Nel LSR di ingresso
IGP
Esteso
Tabella di
Routing
Database
IT
Algoritmo
Percorso
“ottimo”
Segnalazione
(RSVP-TE/CR-LDP)
Attributi del
traffico
Vincoli
Ingegneria del Traffico
L’IT nelle reti: generalità
L’IT prima di MPLS
L’IT con MPLS
Costruzione del database IT
Database IT
• Contiene le informazioni necessarie
alla determinazione dei percorsi:
– topologia della rete
– attributi associati ai collegamenti (es. banda
disponibile)
– stato dei collegamenti
• Popolazione del Database attraverso
protocolli IGP (link state) estesi
Distribuzione delle informazioni
 Quali informazioni distribuire
 Quando distribuirle
 Come distribuirle
Quali informazioni distribuire
 Banda residua disponibile
 Banda su un’interfaccia fisica non ancora allocata a un Tunnel
IT (LSP)
 Classi amministrative di
appartenenza
 Metriche IT.
Database IT (LSR 2)
...
...
Collegamento 3-4
Banda fisica: 155 Mbit/s
Banda max allocabile: 116,25 Mbit/s
Banda residua: 26,25 Mbit/s
Banda residua
disponibile
Tunnel IT 1
(50 Mbit/s)
Annuncio IGP esteso
LSR 2 Banda residua=26,25 Mbit/s
B(1)=50 Mbit/s
LSR 3
B(2)=40 Mbit/s
LSR 1
LSR 4
Annuncio IGP esteso
Banda residua=26,25 Mbit/s
Tunnel IT 2
(40 Mbit/s)
Database IT (LSR 1)
...
...
Collegamento 3-4
Banda fisica: 155 Mbit/s
Banda max allocabile: 116,25 Mbit/s
Banda residua: 26,25 Mbit/s
Interfaccia STM-1 (155 Mbit/s):
 Banda massima allocabile per Tunnel IT = 75%155=116,25 Mbit/s
 Banda residua = 116,25-(40+50)Bbit/s=26,25 Mbit/s
Classi amministrative (Colori)
 Sono particolari proprietà (colori) dei collegamenti utilizzate
nella selezione di un percorso (diffusi dal prot. IGP esteso)
 Rappresentate da vettori booleani in cui ogni bit rappresenta
una data tipologia di collegamento:
 Offerta da un link tra LSR (vettore proprietà)
 Richiesta da un flusso (vettore affinità) Caratterizza un link tra LSR
Vincolo definito nel
LSR di ingresso
0= Proprietà escluse
1=Proprietà incluse
 Es: 00000000000000000000000001000100
Collegamenti SDH STM4
Collegamenti SDH STM1
Collegamenti via satellite
Classi amministrative (Colori)
 Permettono di definire vincoli di inclusione/esclusione dei
collegamenti
LSR di ingresso definisce col vettore Affinità le proprietà che i collegamenti
usati devono possedere per supportare il traffico in ingresso
 Il vettore Proprietà definisce le caratteristiche di un collegamento
 Regola di inclusione/esclusione
If (Affinità) AND (Maschera) = = (Proprietà) AND (Maschera)
then
includi il collegamento nel percorso
else
escludi il collegamento dal percorso.
Vincoli di inclusione/esclusione: Esempio 1
If (Affinità) AND (Maschera) = = (Proprietà) AND (Maschera)
then
includi il collegamento nel percorso
else
escludi il collegamento dal percorso.
Supponiamo un gestore voglia escludere dal percorso che deve selezionare
per un dato flusso di traffico i collegamenti via radio (bit 30)
e quelli con banda inferiore a 155Mb/s (bit 28)
Es vettore booleano affinità:
00000000000000000000000000000000
Maschera:
00000000000000000000000000001010
Vettore booleano proprietà che potrà essere incluso:
00000000000000100100000100000001
Vincoli di inclusione/esclusione: Esempio2
Proprietà = 1100 1011 = 0xCB
(Proprietà ) AND (Maschera) = 0100 0010 = 0x42
 Può essere incluso !!!
Affinità = 0100 0010 = 0x42
Maschera = 0110 0110 = 0x66
(Affinità) AND (Maschera) = 0100 0010 = 0x42
Proprietà = 1110 1011 = 0xEB
(Proprietà ) AND (Maschera) = 0110 0010 = 0x62
 Deve essere escluso !!!
LSR di ingresso
del Tunnel IT
LSR di uscita
del Tunnel IT
Metriche IT.
• Possono essere uguali o diverse di quelle
utilizzate dal protocollo IGP
• In genere sono usate per la scelta del
percorso (es. ConstrainedSPF). In questo
caso qualora uguali a quelle IGP la scelta
dei percorsi dei Tunnel IT (LSP) saranno
uguali a quelle dell’istradamento IP
Esempio: Metrica IT
B
C
A
F
D
E
Percorso IT 1 (metrica IT=metrica IGP: B-E a 34M=3; B-E 155M=1
Percorso IT 2 (metrica IT: B-E a 34M=3; B-E 155M=4
Quando distribuire le informazioni
Un protocollo IGP diffonde info di routing quando:
il collegamento va fuori servizio o ritorna operativo;
vengono cambiati i parametri di configurazione (es.
metriche);
scade un “timer” periodico.
I protocolli IGP estesi trasportano anche:
 Classi amministrative e Metriche hanno variazioni quasi
statiche; Banda residua ha variazioni continue
 E’ necessario stabilire delle soglie per la banda
residua per evitare distribuzioni troppo frequenti
Esempio: 15, 30, 45, 60, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98,
99, 100 % della banda allocabile
Come distribuire le informazioni
 Si utilizzano i messaggi, opportunamente estesi, di protocolli di routing
IGP di tipo “Link State” (IS-IS, OSPF)
 IS-IS: TLV 22 (draft-ietf-isis-traffic-04: “IS-IS extensions for Traffic Engineering”)
 OSPF: LSA di tipo 10 (“opaque LSA”) (draft-katz-yeung-ospf-traffic-09: “Traffic
Engineering Extensions to OSPF Version 2”)
Oggetti contenuti in LSA di tipo 10 (“opaque LSA”)
- Traffic Engineering Metric (4 byte)
- Maximum bandwidth (4 byte; tipicamente la banda fisica)
- Maximum reservable bandwidth (4 byte; banda max disponibile per
Tunnel IT)
- Unreserved bandwidth (32 byte; indica la banda residua)
- ……..
draft-katz-yeung-ospf-traffic-09