MPLS Network Simulator 報告者 鄭吉泰 ( ) (MNS)

OUTLINE Background (MPLS) Introduction (MNS) Architecture (MPLSnode) API (for LDP and CR-LDP) API (for LDP and CR-LDP) API (for Creating MPLS network) 2

Background MPLS -- 多重協定標籤交換傳輸 (Multi-Protocol Label Switching) Why MPLS ?  IP network 中間節點設備必須重複檢查封包的表頭，並解析下 一個路徑  MPLS network 提供每個 IP 封包一個 label ，由此決定封包的路徑 以及優先順序 3

Background 優點  僅讀取封包標籤 ，加快網路速度 。  對所傳送的封包加以分級，提升網路服務品質。 4

Background MPLS network  由多個具有標籤交換能力的 LSR(Label Switch Router) 互相連結所組成 5

Background LSR(Label Switch Router)  Ingress LSR 當 IP Packet 進入 MPLS 網路，負責為封包貼上標籤 (Push Label )  Core LSR 位於 MPLS 網路的核心，負責做標籤轉換 (Label Swap)  Egress LSR 當封包要離開 MPLS 網路，負責去除標籤 ( Pop Label) 6

Background Label Assignment and Distribution(1/5)  LSR Routing Table 利用 routing protocol 來交換路由資訊 ，並以此建立 自己的 FIB(Forwarding Information Base) 7

Background Label Assignment and Distribution(2/5)  LSR Allocating Label 當 LSR 啟動 MPLS 功能後，對於使用相同處理方式、 相同 path 、到達相同目的地的 Routing entry 做彙整及 分類，然後 Assign Label 8

Background Label Assignment and Distribution(3/5)  建立自己的 LIB 及 LFIB 將前面步驟 Allocating 的 local Label 資訊儲存於 LIB(Label Information Base) 和 LFIB(Label Forwarding Information Base) 中 9

Background Label Assignment and Distribution(4/5)  LSR Label Distribution 相鄰的 LSR 間執行 LDP(Label Distribution Protocol) ， 將 Local assign 的 Label 資訊傳送 (Distribution) 給相鄰 的 LSR 10

Background Label Assignment and Distribution(5/5)  彙整 Lable 資訊 根據 routing table 得到的最佳路徑，獲知到某網段的 Next-hop LSR 所送來的 Label 資訊，插入到 LFIB 的 outgoing Label 資料結構中。 11

Background Packet 傳送過程 (1/2)  Ingress LSR 檢查 IP Packet 中的 Destination IP address ，並且在 FIB 中 lookup 是否有符合的 IP network ，如果有則進 一步查看 FIB 中相對應的 Label 欄位值，在此 Packet 中打上 Label=# ，再傳送出去 。  Core LSR Lookup LFIB 的資料，檢查是否有 Label=# 的 entry ， 有則再查看此 entry 中 Outgoing Label 的欄位值，快 速置換 ，傳往下一個節點。 12

Background Packet 傳送過程 (2/2)  Egress LSR Lookup LFIB 的資料，檢查是否有 的 entry ， 如果有則再查看此 entry 中 Outgoing Label 的欄位值， 若 Outgoing Label=Pop ，則 Packet 中的 Label 被移除， 此時已離開 MPLS 網路再進入到 IP 的網路中。  Penultimate Hop Popping 在 Egress LSR 前一個節點就把 Label 移除， Egress LSR 只要做 IP lookup 。 13

Background LSP (Label Switching Path)  封包在邊緣端被分類，且加入一適當的標籤 ，接著就會依據此 標籤以類似 Switching 的方式快速沿一 LSP (Label Switching Path) 傳送到目的地。 14

Background LDP(Label Distribution Protocol)  LSR 之間交換 Label/Stream 映對 (mapping) 的程序所 組成  CR-LDP 是擴展自 LDP ，使其能支援 MPLS 的 Traffic Engineering 。和基本的 LDP 不同的是， CR-LDP 支 援明確路由 (Explicit Route ) 的參數，如： “ 讓路徑得到 某個量的頻寬，或是使用到某個最高速率上限 ” 等等。 ER-LSP  MPLS 允許網路的管理員確定一條明確路由的 LSP （ ER-LSP ），規定封包將選擇的路徑 。 15

Background Label Stack  因應用的需要來為封包加上數個 Label ，而且其結構為後進先出。 在 MPLS 網路之中，傳送封包的依據是由最上層的 Label 決定。 16

MNS module  ns-allinone-2.29/ns-2.29/mpls example tcl  ns-2.29/tcl/test/test-suite-mpls.tcl run example(simple)  ns test-suite-mpls.tcl simple nam  nam simple.nam 17

MNS experiment environment 18

MNS Scheduling  at 0.01 Label Distribution  at 0.20 Label withdrawal for FEC 9 & 10  at 0.30 Flow Aggregation  at 0.70 CD-LDP Reuqest/Mapping Message for creating an ER-LSP  at 0.90 Packet Switching based on the ER-LSP  at 1.60 Packet Switching based on the LSP Tunnel 19

MNS 小考  ER-LSP : 2 → 5 → 4 → 8 → 6 → 7 20

MNS 小考  修改 ER-LSP : 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 8 → 7 21

MNS MPLS Packet Trace 22

MNS implementation scope(1/2)  Label Switching label swapping/stacking operation,TTL decrement, and penultimate hop popping  LDP Protocol handling LDP messages(Request,Mapping, Withdraw, Release, and Notification) 23

MNS implementation scope(2/2)  CR-LDP Protocol handling CR-LDP messages  Flow Aggregation aggregate fine flows into a coarse flow 24

Architecture Node in NS  Agent  Classifier MPLSnode in MNS  Inserte -- MPLS Classifier and LDP agent 25

Architecture 26

Architecture MPLSnode operation  MPLS Classifier determines whether the packet is labeled or unlabeled labeled – swapping and sends it to the next node unlabeled  with LSP prepared – as labeled packet  Otherwise – sends it to “Addr Classifier” 27

Architecture MPLSnode operation  Addr Classifier executes L3 forwarding next hop is itself – sent to“Port Classifier” 28

Architecture three tables in MPLSnode  Manage information related to LSP  PFT Consists of FEC 、 PHB 、 LIBptr  LIB Information for LSP  ERB Information for ER-LSP 29

Architecture 30

Architecture unlabeled packet 31

Architecture 32 unlabeled packet

Architecture labeled packet 33

Architecture 34 labeled packet

API (for LDP and CR-LDP) 35

API (for Creating MPLS network) 36

API (for Creating MPLS network) 37