Resumen de toda la teoría del tema tres PDF

Preview

Summary

Todo el contenido de las transparencias del tema uno recopilado en un mismo documento a modo de resumen preparatorio para el examen de medio cuadrimestre....

Description

Tema 3: Xarxes Metropolitanes 3.1. Introducció _________________________________________________________________________________

3.1.1. Fonaments de les xarxes MAN (característiques) • Xarxes metropolitanes -

Xarxa d’alta velocitat Cobertura en una àrea geogràfica metropolitana Integració de múltiples serveis: Dades, veu i vídeo Transmissió sobre fibra a 100 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps, 40 Gbps Pot utilitzar tecnologies diverses - DQDB o IEEE 802.6 - FDDI - ATM - MetroEthernet (tendència actual) Té un abast geogràfic determinat per una ciutat, municipi, amb distàncies per sobre dels 5 km [no podem posar cables en mig de la ciutat per exemple, pq primer hauriem de demanar permisos… però ja hi ha empreses que es dediquen a això.]

• Serveis que es demanen en l’àmbit metropolità -

Connectivitat a Internet Servei de LAN transparent (punt a punt, LAN a LAN) L2VPN ( punt a punt, multipunt a multipunt, LAN a LAN) Extranet LAN a Frame Relay/ATM VPN Connectivitat a centres de backup Storage Area Network (SAN) [connectivitat de xarxes d’area d’emmagatzematge] Metro transport (Backhaul) [per connectar un sistema de telefonia movil, necessiten una infraestructura per connectar la base] VoIP [ serveis de veu sobre IP]

• Proveïdors de serveis basats en tecnologies de circuits: -

Poca flexibilitat en la taxa (BW) [a la hora de decidir una taxa per un usuari (hi ha unes taxes concretes, hi ha poca elecció i acostumem a comprar un servei que ens dona més del que necessitem, o per altra banda si contractem l’inferior se’ns queda curt] - Poca flexibilitat a l’hora de canviar les característiques del servei - Necessitat d’adaptació de protocols [es fan servir protocols molt particulars (molt diferent que als camps de les LAN)] - Poden proporcionen QoS extrem a extrem [ necessito que la meva xarxa cumpleixi uns requisits per cumplir la qualitat de servei] - Tenen una alta fiabilitat - Presenten funcionalitats de gestió (operació i manteniment) molt completes [han de complir uns requisits molt concrets, alta fiabilitat, son xarxes complexes de gestionar. La propia xarxa ha de tenir mètodes de manteniment. Ethernet no té aquestes característiques, així que hi haurà elements que...]

3.1.2. Evolució d’Ethernet cap a Metro Ethernet •Tendència a introduir Ethernet més enllà de la LAN - MAN - WAN - Accés [ El seu àmbit seria el de xarxa d’area local. És una tecnologia simple, fàcil de montar i de desplegar. Està molt estesa 90%]

• Per què? -

Tecnologia senzilla de desplegar i gestionar Àmpliament adoptada i desplegada en l’àmbit LAN Baix cost Funcionament senzill Interfície flexible: 10 Mbps a 100 Gbps Arquitectura eficient P2P, P2M, M2M

• Ethernet ha evolucionat en: -

Taxa de transmissió: 10 Mbps -> 100 Mbps -> 1 Gbps -> 10 Gbps -> 100 Gbps En abast: LAN -> MAN -> WAN En mode: De transmissió per difusió -> transmissió per commutació

• Permet donar independència en l’abast geogràfic -

Ethernet òptic, sobre IP, MPLS

• Encaixa amb la tendència del pas dels proveïdors de servei amb serveis basats en circuit a serveix basats en paquets

• Mancances de Ethernet tradicionals -

QoS extrem a extrem Gestió, operació i manteniment Fiabilitat Què passa amb les VLAN de client? Quina implicacions té l’ús de STP? Quines repercussions té l’aprenentatge natural d’adreces MAC?

Evolució Ethernet : cap a Carrier Class Ethernet tradicional

Nova generació Ethernet

Ethernet natiu o EoSDH Orientada a connexió no al servei Bridging nivell 2 - Limitacions VLAN - Convergència STP Fiabilitat - STP minuts, segons - Pèrdua QoS - Sense optimització de camins SLA - Limitat - Sense QoS extrem a extrem OAM - Limitada - Provisió element a element

Ethernet sobre MPLS Orientada al servei (fluxos dades) VPN nivell 2 - Sense limitacions VLAN - No s’utilitza STP al core Fiabilitat - Restabliment en 50 ms - Manteniment QoS - Enginyeria trànsit SLA - Flexible - Amb QoS extrem-extrem OAM - Eines de manteniment - Provisió extrem a extrem

• Aplicació de la tecnologia Ethernet en las xarxes de accés, metropolitanes i àrea extensa

• Problemes a Ethernet-WAN per ser sense connexió i degut al funcionament dels ponts: - Els ponts funcionen per aprenentatge/inundació - Vàlid en LANs, no en WANs è STP elimina bucles - És molt lent en WANs des del punt de vista de protecció (segons)

• Ethernet utilitza una estructura d’adreçament plana • Les VLAN permeten separar el trànsit de diferents departaments: Q-tag. IEEE802.1Q • Aquest concepte s’amplia per crear jerarquies: -

Usuari-departament-proveïdor El proveïdor pot distingir les trames Ethernet de diferents clients a la seva xarxa Dos estàndards per suportar aquesta jerarquia

3.1.3. Xarxes Metro Ethernet i Carrier Ethernet • Xarxa Metro Ethernet -

Xarxa que dóna serveis de Metro Ethernet

• Serveis Metro Ethernet: serveis de connectivitat de MAN/WAN a nivell 2 a través d’UNI’s Ethernet -

UNI: User Network Interface

• La xarxa del proveïdor de servei es pot implementar amb vàries opcions de transport: -

SDH, MPLS, ATM, DWDM, Ethernet

• Per a un usuari és un servei definit per cinc atributs: - Serveis estandarditzats, escalabilitat, fiabilitat, QoS i gestió del servei • Pel proveïdor de servei és un conjunt d’elements de xarxa certificats que es connecten per transportar el servei ofert al client • És un servei metropolità ubic i estandarditzat • Els cinc atributs la fan diferent de les xarxes LAN Ethernet tradicionals • Evoluciona cap a Carrier Ethernet

3.1.4. MetroEthernet Forum • Qui defineix ME? Metro Ethernet Forum (MEF): www.mef.net • MEF: -

Organisme composat per multitud d’empreses de l’àmbit d’Ethernet Impulsa la introducció d’Ethernet en l’àmbit de les xarxes metropolitanes òptiques i xarxes WAN, per a serveis destinats a les empreses Crea consensos al voltant d’especificacions de protocols en l’àmbit d’Ethernet Defineix estàndards i arquitectures basades en Ethernet aplicades a MAN, WAN i accés

• Defineix els 5 atributs: -

Serveis estandarditzats Escalabilitat Fiabilitat QoS Gestió del servei

3.2. Metro/Carrier Ethernet

_________________________________________________________________________________

3.2.1. Característiques bàsiques • Recordatori de la Ethernet tradicional -

Tecnologia LAN més utilitzada actualment IEEE 802.3: Defineixen nivell físic i subnivell MAC IEEE 802.2: Defineix subnivell LLC Protocol MAC: CSMA/CD => Enllaços P2P full-duplex Format de la trama MAC Ethernet:

-

VLAN: tag introduït entre SA i L/T (IEEE 802.1Q) - 2 bytes per indicar VLAN Tag - 2 bytes per indicar control: 3 bits prioritat, 12 bits VLAN ID

• Commutadors -

Dispositius d'interconnexió de xarxes a nivell 2, per a LAN Ethernet Filtrat de trànsit a partir de les adreces MAC de les trames Aprenentatge i taules d’adreces MAC

• Spanning Tree Protocol (STP)

• LAN, Accés, MAN i WAN

• MAN i Ethernet • Ubiqüitat i simplicitat -

> 90% de les LANs Permet plug and play 99% del trànsit entre MAN i WAN s’origina i acaba en un port LAN Ethernet. Millor si no cal convertir-la a altres formats intermedis (ATM, TDM, etc.)

• Accés simple i convergent per a tots els serveis: -

SDH si un servei específic utilitza menys ample de banda, aquesta capacitat no es pot utilitzar per a altres serveis => Major despesa

• Familiaritat i experiència: Tres dècades amb Ethernet a les LANs de les empreses • Escalabilitat, granularitat i flexibilitat dels amples de banda: Molt més flexible i escalable que SDH i altres • Cost del servei per bit més baix: entre 20% i 30% que ATM, FR, Línies Privades • Equipament més simple i més barat • Despeses d’operació més baixo

3.2.2. Model de referència

• Les dades es mouen de UNI a UNI a través de la xarxa amb una arquitectura en capes • Quan el trànsit es mou entre dominis ETH ho fa a la capa TRAN. Això permet al trànsit Carrier Ethernet ser agnòstic de les xarxes que travessa

• Tecnologies de transport de Metro Ethernet

3.2.3. Carrier Ethernet • Carrier Ethernet o Ethernet Bridging • Com donar serveis Ethernet? Directament com a Ethernet • Una xarxa de proveïdor basada en Ethernet pot escalar a una xarxa de milions d’usuaris WAN? Us de VLAN

• Dos tipus de xarxes: • Provider Bridged networks (PB): -

Fins a 4094 instàncies de servei MAC a client Ethernet Virtual Connection (EVC) Es poden enllaçar directament VLANs per a EVCs que creuen només una xarxa poden ser utilitzades en altres

• Provider Backbone Bridged networks (PBB): -

Per interconnectar PBs. Fins a 16M de EVCs poden travessar una PBB Cadascun dels 4094 EVC del PB es trasllada a un dels 16M de EVCs del PBB en el llindar de la xarxa Aquests EVCs són “tunelats” en una altra encapsulació que permet a la PBB només veure túnels que contenen des de 1 a milers de EVCs Un EVC pot ser connectat a un número arbitrari de PBs i cada VID del PB independent de qualsevol VID de una altra xarxa Dos PB poden tunelar a través del backbone utilitzant un solo EVC dels 16M

• Provider Bridges Q-in-Q • Què passa si els clients ja utilitzen VLANs? -

Una solució és 802.1ad-2005

• És 802.1QVLAN amb 5 modificacions: -

Un PB utilitza un format lleugerament diferent per als seus VLAN tag

-

PB bloqueja adreces MAC multicast de destí PB pot utilitzar policia de taxa normalitzada Té capacitat de traslladar VID en cada port Té capacitat C-tagged interface

• 802.1ad, Q-in-Q, stacked VLANs o Provider Bridges. -

És una extensió de la VLAN original => Fàcil provisió. Afegeix noves etiquetes Q-tag perquè el proveïdor del servei administri les seves etiquetes per identificar les xarxes dels clients Pot crear 4.094 VLANs

• 802.1ad, Q-in-Q o Provider Bridges. -

Els ponts frontera inserta S_VLAN abans de dirigir la trama a la PBN. S-VLAN es distribueixen a tots els ponts de la xarxa. PBN ha d’aprendre totes les adreces MAC dels clients. Poca escalabilitat Aprenentatge/inundació. SPT trenca els bucles. STP lent en recuperació

• STP • No és pràctic executar una instància única i global de STP per a clients i PBs • STP per a PBs utilitza el bridge protocol data unit (BPDUs) amb MAC destí: 01-80-C2-00-00-08 • Quan hi ha un canvi important a la xarxa del proveïdor, el flux de dades del client pot interrompre's fins que el STP pugui corregir la situació

• Bit DEI (Drop Elegible Indicator) per descartar trames en excés • Translació de VID: dos proveïdors diferents poden necessitar connectar-se, però no poden gestionar les seves VLANs iguals • IEEE std 802.1ad-2005 subministra translació des d’una VLAN ID a una altra en les adreces d’entrada i sortida de cada port del pont

• Limitacions del Q-in-Q: -

Els ponts del proveïdor aprenen les adreces MAC dels clients VLAN tag només admet 4094 EVCs Dificultat dels temps de resposta adequats per al STP

• Reducció de limitacions: -

Us del protocol MVRP (Múltiple VLAN Registration Protocol) VLANs privades “Spanning Tree Effectively” i “Spanning Tree Alternatives”

• Provider Backbone Bridges, MAC-in-MAC: Diferències de Stagged i el I-tagged -

S’ha extret el S-tag de la trama del client i afegit: dues adreces MAC; I-tag i un nou S-tag denominat B-tag (Backbone). El camp I-SID del I-tag té 24 bitsè16M EVCs L’adreça MAC identifica el component I. Un component I és equivalent a un “pontVLAN” amb certes funcionalitats addicionals

• 802.1ah, MAC-in-MAC, o Provider Backbone Bridges (PBB). -

Encapsula la capçalera MAC del client en una capçalera MAC del proveïdor del servei. B-VLAN es distribueix a tots els ponts. I-SID només als ponts frontera.

-

En la capçalera MAC del proveïdor queda una etiqueta de serveis de 24 bits (I-SID), 16 milions de instàncies de servei è escalabilitat.

• La trama del client es col·loca en un túnel de UNI a UNI que construeix automàticament STP. • Les trames multicast dirigides per les adreces B_MAC a tots els nodes que pertanyen a la BVLAN.

1. Client C-S tx a la S-Xarxa 2: | da | sa | TL | data | FRC | 2. A la sortida de la xarxa 2: | da | sa | S-VLANtag | C-VLAN tag optional | TL | data | FRC | el S-VLAN identifica el EVC del client 3. El I-component C aprèn MAC, S-VLAN i port per on s’ha rebut 4. Extreu S-tag i tradueix a I-tag amb sa MAC de I-component de C i da MAC broadcast o multicast de tots els I-components d’aquest EVC 5. A la sortida del I-component de C: | da | sa | I-tag | da | sa | C-VLAN tag optional | TL | data | FRC | 6. El B-component de Q associa la trama rebuda amb la B-VLAN apropiada al port virtual pel que ha estat rebut i distribuït en multicast o broadcast | da | sa | B-tag | I-tag | da | sa | C-VLAN tag optional | TL | data | FRC |

7. La combinació de B-tag i/o adreces MAC multicast elegides per als Icomponents per al EVC determinen a quin I-components arriba la trama, la resta es descarta 8. Rx trama. Suposem que STP ha bloquejat I-component de B amb la xarxa 1B 9. El I-component de E desencapsula la trama, aprèn que aquesta MAC i EVC estan associats a I-component de C per a la resposta 10. I-component de E no coneix MAC destí, tx trama a tots los ports del EVC i només arriba a la S-xarxa 1B. Trasllada I-SID a S-VLAN. El VLANID pot ser diferent que el que ha fet servir la S-xarxa2 11. S-red1B entrega la trama al client C-T 12. Quan C-T respon, I-component de E utilitzarà la informació apresa, adreça MAC unicast, per tant el backbone la lliurarà directament a Icomponent de C 13. I-component de C aprendrà d’aquesta resposta la MAC i la utilitzar per arribar al client C-T. A partir d’ara els dos clients poden comunicar sense flooding

3.3. Tipus de serveis Carrier Ethernet

_________________________________________________________________________________

-

El MEF defineix tres tipus de connexions virtuals Ethernet: -

-

E-Line (G.8011.1/G.8011.2) -

-

Ofereix un servei punt a punt que interconnecta dos UNI´s subministrant un transport segur i transparent de trames Este servei pot ser simètric sense QoS (Best effort), o amb QoS definida pels descriptors de trànsit (CIR, CBS, EIR, EBS, PIR), les pèrdues o el retard (Emulació de circuits)

E-LAN (G.8011.3) -

-

Punt-punt denominada E-Line (Ethernet Line) Multipunt-Multipunt E-LAN (Ethernet-LAN) punt-Multipunt E-Tree punt-Multipunt E-Access E-Transit

Ofreix un servei multipunt-multipunt basat en la multiplexació de EVC entre dos o més UNI´s Els usuaris de la E-LAN veuen la xarxa metropolitana Ethernet com una “gran LAN” Aquest servei pot ser definit amb o sense QoS.

E-Tree -

Ofereix un servei punt-Multipunt. Xarxa EPON

-

E-Access

-

E-Transit

3.4. Atributs _________________________________________________________________________________

• Metro Ethernet es caracteritza per 5 atributs: • Serveis estandarditzats -

Serveis E-Line, E-LAN, E-Tree, E-Access Serveis transparents de línia privada, línia privada virtual i LAN Ubics Amb suport TDM

• Escalabilitat -

Per suportar centenars de milers d’usuaris Escalabilitat d’ample de banda: des de 1 Mbps a 10 Gbps, amb increments graduals Escalabilitat en abast, accés, metro i global, i en diversitat d’infraestructures físiques En tipus d’informació: veu, vídeo, control, dades, entreteniment

Fiabilitat

-

-

99,999% de disponibilitat de xarxa Capacitat de la xarxa per detectar incidències - Capacitat de recuperació sense gairebé cap impacte sobre els usuaris - Temps de recuperació inferiors a 50 ms Qualitat de servei - Capacitat d’oferir diferents nivells de servei a través de tota la xarxa - Selecció àmplia i granularitat gran de l’amplada de banda i opcions de qualitat de servei - SLAs que permeten descriure els requeriments extrem a extrem, basats en CIR, trames perdudes, i paràmetres de retard Gestió de servei - Mesurat en SLAs - Capacitat de monitoritzar, diagnosticar i gestionar centralitzadament la xarxa utilitzant estàndards. - OAM Carrier-class - Aprovisionament ràpid del servei...