| Artículos | 01 JUL 2006

MPLS: Convergencia IP

Tags: Histórico
Juan Blázquez.
La demanda de servicios basados en la conmutacion de etiquetas multiprotocolo experimenta un fuerte avance en detrimento de los servicios clásicos basados en lineas dedicadas, atm y frame relay. Los costes reducidos y mayor flexibilidad de mpls propician una tendencia que se impone inexorablemente: la convergencia ip.

La prensa especializada se ha hecho eco del reciente estudio publicado por la consultora IDC que revela que el nivel de implantación de redes MPLS crece a un ritmo del 17 por ciento anual en Europa. O visto de otro modo, las organizaciones están abandonando el tradicional modelo de comunicaciones basadas en líneas dedicadas y tecnologías de circuito virtual, ATM y Frame Relay, para adoptar otro modelo de conexión que responde mejor a las expectativas de servicio que los usuarios demandan en la actualidad: MultiProtocol Label Switching, Conmutación de Etiquetas Multiprotocolo. El éxito de esta tecnología que hay que buscarlo en las ventajas que proporcionan, similares a las soluciones de comunicación de circuito virtual, pero sin sus inconvenientes.
Toda vez que TCP/IP se impuso como modelo de red frente a otras tecnologías, otros protocolos, los proveedores de servicio de comunicaciones optaron por desplegar en sus infraestructuras la combinación de enrutadores IP con conmutadores ATM/Frame Relay para obtener el equilibrio adecuado entre las necesidades de crecimiento, la velocidad de operación y gestión de tráfico que imponía a marchas forzadas el desarrollo de Internet. La integración de la capacidad de control de tráfico que proporciona el enrutado IP y la eficacia de los conmutadores sobre las tecnologías de circuitos virtuales, ha sido, hasta hace muy poco, el mejor recurso de los proveedores de servicio para atender la creciente demanda de conexión para el ordenador de sus clientes, siendo el modelo más habitual, implementar un enlace troncal en ATM entre distintos enrutadores, para comunicarlos estableciendo circuitos virtuales permanentes entre ellos. Es decir, sobre una red física, ATM, definir una red lógica, IP.
Este modelo de red superpuesta, red lógica sobre red física, supuso en su momento un avance significativo que permitió el despegue de Internet. Ahora bien, aunque esta integración entre IP y ATM ofrece atractivas ventajas, también es cierto que conlleva una serie de inconvenientes que, desde su planteamiento, hacen que no haya sido nunca la solución perfecta, representando en la actualidad un freno en la evolución de Internet y, lo más grave, de las expectativas de los usuarios, que demandan cada vez más servicios, ávidos depredadores de ancho de banda y muy sensibles a la congestión de sus flujos de datos. El esfuerzo de administración que implica este tipo de conexiones, el desperdicio de la capacidad de transporte por razón de su propia naturaleza y el crecimiento exponencial en equipamiento que lleva aparejado según se extienden las redes, han retraído la oferta de los proveedores de servicio y la voluntad de los clientes para no hipotecar sus presupuestos de infraestructura, en proyectos constreñidos ya en su planteamiento inicial.
Para evitar este colapso en el desarrollo de Internet, varios fabricantes especializados en conectividad, apoyándose en esta filosofía de redes superpuestas que tan buenos resultados ha dado y tratando de aprovechar la infraestructura ya desplegada, iniciaron por separado, a finales de los 90, el desarrollo de una tecnología que se dio en llamar Conmutación IP o Conmutación Multinivel. La síntesis de todos estos trabajos se materializa en el estándar del IETF, MPLS, que normaliza las topologías, protocolos, gestión y monitorización de la conmutación multinivel por etiquetas, fijando normas para que pueda ser implementado sobre cualquier tecnología presente en la capa de enlace de datos: Ethernet, Token Ring, ATM, Frame Relay y PPP, dando lugar a un nuevo argumento que contribuye a conseguir la deseada convergencia IP.

Funcionamiento
La base del funcionamiento de estos conmutadores está en el tratamiento que aplican a las tramas, según su etiquetado. La Conmutación Multinivel se basa en combinar la conmutación de la capa 2 de ATM con la capa 3 de enrutado clásico IP, añadiendo una etiqueta por flujo de paquetes con un origen y un destino. El conmutador procesa los paquetes iniciales pasándolos por un módulo de enrutado clásico, integrado en el propio dispositivo, mientras construye una tabla de rutas en base a esas etiquetas que procesa. Las tramas que sigan un camino ya conocido pueden ser reenviadas más rápido en función a su etiqueta, sin necesidad de esperar a que sea procesado el paquete por su dirección IP. Es decir para saber por dónde encaminar un paquete, hay que hacer menos operaciones, por lo que se tarda menos tiempo en despacharlo.
La información de etiqueta se transporta de distintas formas. Como un encabezado entre las capas de enlace de datos y red, como parte de la capa dos o formando parte del encabezado de la capa de red. De esta forma, la conmutación no se apoya en los protocolos de señalización y encaminamiento, métodos para conectar mediante una tecnología determinada, por lo que puede ser implementada perfectamente sobre cualquier tipo de red convencional. Una estructura, que, además, tiene capacidad para acarrear tráfico multicast y no sólo unicast, tráfico de un origen a varios destinos.
En el tratamiento que aplican los conmutadores al tráfico que manejan, entran en juego dos componentes con funciones bien diferenciadas. Por una parte, el componente de reenvío y, por otra, el de control. En el reenvío se conjugan, por una parte, la información de etiqueta y, por otra, la información de rutas que mantiene el switch. En control, se trata que los conmutadores que manejan esta forma de procesar tramas compartan información, intercambien sus tablas de rutas construidas en base a etiquetas. Con estos dos elementos en juego, cuando un conmutador recibe un paquete etiquetado, utiliza la información de esa etiqueta como un índice para buscar en su TIB, abreviatura de Tag Information Base, base de información de etiquetas, para localizar una entrada igual. Cuando localiza un registro que se ajusta a la entrada recibida, sustituye esta información por una nueva etiqueta de salida y la reenvía por el interfaz asociado a la etiqueta entrante. Estas tablas se construyen con la información sobre rutas que se encarga de recopilar el componente de control, que se aprovecha de los protocolos tradicionales de enrutado clásico, como puede ser OSPF, para crear y mantener una base de información de reenvío, FIB es su acrónimo en inglés, Forwarding Information Base.
La tabla FIB, se construye con la información que recopila cada conmutador y la que recibe del resto de conmutadores con los que se relaciona, aquellos dependientes de una misma autoridad administrativa, en lo que se ha dado en llamar dominio MPLS. Las rutas de conmutación de etiquetas que se registran en estas tablas reciben la denominación de LSP, Label-Switched Paths o rutas de etiquetas conmutadas.
Con esta forma de trabajo, como se puede observar, el conmutador MPLS opera realmente como un router, pero obtiene mejores tasas de reenvío debido al procesamiento que realiza de los paquetes en función de esa pequeña marca de longitud fija que actúa como índice, sin necesidad de analizar la cabecera IP. Le basta con procesar la etiqueta de entrada, aplicar su etiqueta, según la tabla LSP

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