1. MPLS Network Simulator 報告者 鄭吉泰 (694430028) (MNS)

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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 Label(Label=@) ，傳往下一個節點。 12

13. Background Packet 傳送過程 (2/2)  Egress LSR Lookup LFIB 的資料，檢查是否有 Label=@ 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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

18. MNS experiment environment 18

19. 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

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

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

22. MNS MPLS Packet Trace 22

23. 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

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

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

26. Architecture 26

27. 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

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

29. 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

30. Architecture 30

31. Architecture unlabeled packet 31

32. Architecture 32 unlabeled packet

33. Architecture labeled packet 33

34. Architecture 34 labeled packet

35. API (for LDP and CR-LDP) 35

36. API (for Creating MPLS network) 36

37. API (for Creating MPLS network) 37