¡Café © caraqueño! Desde el Hotel Marriot estoy recibiendo la informació de Hugo Londoño. La nueva red que esta lanzando el operador Movistar no es UMTS ni WiMAX, es la red MPLS (siglas de Multiprotocol Label Switching) es un mecanismo de transporte de datos estándar creado por la IETF y definido en el RFC 3031.

Opera entre la capa de enlace de datos y la capa de red del modelo OSI. Fue diseñado para unificar el servicio de transporte de datos para las redes basadas en circuitos y las basadas en paquetes. Puede ser utilizado para transportar diferentes tipos de tráfico, incluyendo tráfico de voz y de paquetes IP.

Movistar pretende vender esta red para enlazar a las oficinas de una empresa y mejorar la productividad.

Nuesto amigo Hugo Londoño, editor fundador de con-cafe.com publicará más detalles.

Encontramos en monografias.com un trabajo realizado por unos estudiantes de la Universidad Alejandro de Humboldt de Caracas., que citamos a continuació.

MPLS es hoy dé ­a una solució clásica y estándar al transporte de informació en las redes. Aceptado por toda la comunidad de Internet, ha sido hasta hoy una solució aceptable para el envé ­o de informació, utilizando Routing de paquetes con ciertas garanté ­as de entrega.

A su vez, los avances en el hardware y una nueva visió a la hora de manejar las redes, están dando lugar al empleo creciente de las tecnologé ­as de Conmutació, encabezadas por la tecnologé ­a ATM. Aportando velocidad, calidad de servicio y facilitando la gestió de los recursos en la red.

De aquéderivan los siguientes problemas: el paradigma del Routing está muy extendido en todos los entornos, tanto empresariales como acadé ©micos, etc. El rediseño total del software existente hacia la Conmutació supondré ­a un enorme gasto de tiempo y dinero. Igualmente sucede con el hardware que está funcionando hoy dé ­a.

MARCO TEORICO

MPLS (Multi-Protocol Label Switching) es una red privada IP que combina la flexibilidad de las comunicaciones punto a punto o Internet y la fiabilidad, calidad y seguridad de los servicios Pré ­vate Line, Frame Relay o ATM.
Ofrece niveles de rendimiento diferenciados y priorizació del tráfico, asécomo aplicaciones de voz y multimedia. Y todo ello en una única red. Contamos con distintas soluciones, una completamente gestionada que incluye el suministro y la gestió de los equipos en sus instalaciones (CPE). O bien, que sea usted quien los gestione

• • Funciones de ingenieré ­a de tráfico (a los flujos de cada usuario se les asocia una etiqueta diferente)
  • Policy Routing
  • Servicios de VPN
  • Servicios que requieren QoS

• MPLS (Multiprotocol Label Switching) intenta conseguir las ventajas de ATM, pero sin sus inconvenientes
• Asigna a los datagramas de cada flujo una etiqueta única que permite una conmutació rápida en los routers intermedios (solo se mira la etiqueta, no la direcció de destino)
• Las principales aplicaciones de MPLS son:
• MPLS se basa en el etiquetado de los paquetes en base a criterios de prioridad y/o calidad (QoS).
• La idea de MPLS es realizar la conmutació de los paquetes o datagramas en funció de las etiquetas añadidas en capa 2 y etiquetar dichos paquetes según la clasificació establecida por la QoS en la SLA.
• Por tanto MPLS es una tecnologé ­a que permite ofrecer QoS, independientemente de la red sobre la que se implemente.
• El etiquetado en capa 2 permite ofrecer servicio multiprotocolo y ser portable sobre multitud de tecnologé ­as de capa de enlace: ATM, Frame Relay, lé ­neas dedicadas, LANs.

Oré ­genes de MPLS

Para poder crear los circuitos virtuales como en ATM, se pensó en la utilizació de etiquetas añadidas a los paquetes. Estas etiquetas definen el circuito virtual por toda la red.

• Estos circuitos virtuales están asociados con una QoS determinada, según el SLA.
• Inicialmente se plantearon dos mé ©todos diferentes de etiquetamiento, o en capa 3 o en capa 2.
• La opció de capa 2 es más interesante, porque es independiente de la capa de red o capa 3 y además permite una conmutació más rápida, dado que la cabecera de capa 2 está antes de capa 3.

Ejemplo de arquitectura

MPLS

Conmutació MPLS

• • Examina la etiqueta del paquete entrante y la interfaz por donde llega
  • Consulta la tabla de etiquetas
  • Determina la nueva etiqueta y la interfaz de salida para el paquete

• Conmutació de etiquetas en un LSR a la llegada de un paquete:

Funcionamiento de MPLS

MPLS y pila de etiquetas
Jerarqué ­a MPLS

• MPLS funciona sobre multitud de tecnologé ­as de nivel de enlace.
• La etiqueta MPLS se coloca delante del paquete de red y detrás de la cabecera de nivel de enlace.
• Las etiquetas pueden anidarse, formando una pila con funcionamiento LIFO (Last In, First Out). Esto permite ir agregando (o segregando) flujos. El mecanismo es escalable.
• Cada nivel de la pila de etiquetas define un nivel de LSP ® Túneles MPLS
• Asédentro de una red MPLS se establece una jerarqué ­a de LSPs.
• En ATM y Frame Relay la etiqueta MPLS ocupa el lugar del campo VPI/VCI o en el DLCI, para aprovechar el mecanismo de conmutació inherente

Etiquetas MPLS

• Las etiquetas MPLS identifican a la FEC asociada a cada paquete
• Etiqueta MPLS gené ©rica:

Formato de la etiqueta MPLS: 32 bits

Situació de la etiqueta MPLS

Routing MPLS

• • No se examina la cabecera de red completa
  • El direccionamiento es más rápido

• Los paquetes se envé ­an en funció de las etiquetas.
• Cada paquete es clasificado en unas clases de tráfico denominadas FEC (Forwarding Equivalence Class)
• Los LSPs por tanto definen las asociaciones FEC-etiqueta.

Ejemplo de MPLS

• Esta es una red MPLS en la cual se ven todos sus componentes
• La lé ­nea azul representa el LDP entre el LSR de entrada y el LSR de salida.

Ideas preconcebidas sobre MPLS

Durante el tiempo en que se ha desarrollado el estándar, se han extendido algunas ideas falsas o inexactas sobre el alcance y objetivos de MPLS. Hay quien piensa que MPLS se ha desarrollado para ofrecer un estándar a los vendedores que les permitiese evolucionar los conmutadores ATM a routers de backbone de altas prestaciones. Aunque esta puede haber sido la finalidad original de los desarrollos de conmutació multinivel, los recientes avances en tecnologé ­as de silicio ASIC permite a los routers funcionar con una rapidez similar para la consulta de tablas a las de los conmutadores ATM. Si bien es cierto que MPLS mejora notablemente el rendimiento del mecanismo de envé ­o de paquetes, é ©ste no era el principal objetivo del grupo del IETF. Los objetivos establecidos por ese grupo en la elaboració del estándar eran:

• MPLS debé ­a funcionar sobre cualquier tecnologé ­a de transporte, no sólo ATM
• MPLS debé ­a soportar el envé ­o de paquetes tanto unicast como multicast
• MPLS debé ­a ser compatible con el Modelo de Servicios Integrados del IETF, incluyendo el protocolo RSVP
• MPLS debé ­a permitir el crecimiento constante de la Internet
• MPLS debé ­a ser compatible con los procedimientos de operació, administració y mantenimiento de las actuales redes IP

Tambié ©n ha habido quien pensó que el MPLS persegué ­a eliminar totalmente el encaminamiento convencional por prefijos de red. Esta es otra idea falsa y nunca se planteó como objetivo del grupo, ya que el encaminamiento tradicional de nivel 3 siempre seré ­a un requisito en la Internet por los siguientes motivos:

• El filtrado de paquetes en los cortafuegos (FW) de acceso a las LAN corporativas y en los lé ­mites de las redes de los NSPs es un requisito fundamental para poder gestionar la red y los servicios con las necesarias garanté ­as de seguridad. Para ello se requiere examinar la informació de la cabecera de los paquetes, lo que impide prescindir del uso del nivel 3 en ese tipo de aplicaciones.
• No es probable que los sistemas finales (hosts) implementen MPLS. Necesitan enviar los paquetes a un primer dispositivo de red (nivel 3) que pueda examinar la cabecera del paquete para tomar luego las correspondientes decisiones sobre su envé ­o hasta su destino final. En este primer salto se puede decidir enviarlo por routing convencional o asignar una etiqueta y enviarlo por un LSP.
• Las etiquetas MPLS tienen solamente significado local (es imposible mantener vé ­nculos globales entre etiquetas y hosts en toda la Internet). Esto implica que en algún punto del camino algún dispositivo de nivel 3 debe examinar la cabecera del paquete para determinar con exactitud por dóde lo envé ­a: por routing convencional o entregándolo a un LSR, que lo expedirá por un nuevo LSP.
• Del mismo modo, el último LSR de un LSP debe usar encaminamiento de nivel 3 para entregar el paquete al destino, una vez suprimida la etiqueta, como se verá seguidamente al describir la funcionalidad MPLS.

Descripció funcional del MPLS

La operació del MPLS se basa en las componentes funcionales de envé ­o y control, aludidas anteriormente, y que actúan ligadas é ­ntimamente entre sé ­. Empecemos por la primera.

a) Funcionamiento del envé ­o de paquetes en MPLS

La base del MPLS está en la asignació e intercambio de etiquetas ya expuesto, que permiten el establecimiento de los caminos LSP por la red. Los LSPs son simplex por naturaleza (se establecen para un sentido del tráfico en cada punto de entrada a la red); el tráfico dúplex requiere dos LSPs, uno en cada sentido.

Cada LSP se crea a base de concatenar uno o más saltos (hops) en los que se intercambian las etiquetas, de modo que cada paquete se envé ­a de un “conmutador de etiquetas” (Label-Swiching Router) a otro, a travé ©s del dominio MPLS. Un LSR no es sino un router especializado en el envé ­o de paquetes etiquetados por MPLS.

Al igual que en las soluciones de conmutació multinivel, MPLS separa las dos componentes funcionales de control (routing) y de envé ­o (forwarding). Del mismo modo, el envé ­o se implementa mediante el intercambio de etiquetas en los LSPs. Sin embargo, MPLS no utiliza ninguno de los protocolos de señalizació ni de encaminamiento definidos por el ATM Forum; en lugar de ello, en MPLS o bien se utiliza el protocolo RSVP o bien un nuevo estándar de señalizació (el Label Distribution Protocol, LDP, del que se tratará más adelante).

Pero, de acuerdo con los requisitos del IETF, el transporte de datos puede ser cualquiera. Si é ©ste fuera ATM, una red IP habilitada para MPLS es ahora mucho más sencilla de gestionar que la solució clásica IP/ATM. Ahora ya no hay que administrar dos arquitecturas diferentes a base de transformar las direcciones IP y las tablas de encaminamiento en las direcciones y el encaminamiento ATM: esto lo resuelve el procedimiento de intercambio de etiquetas MPLS.

El papel de ATM queda restringido al mero transporte de datos a base de celdas. Para MPLS esto es indiferente, ya que puede utilizar otros transportes como Frame Relay, o directamente sobre lé ­neas punto a punto.

Un camino LSP es el circuito virtual que siguen por la red todos los paquetes asignados a la misma FEC. Al primer LSR que interviene en un LSP se le denomina de entrada o de cabecera y al último se le denomina de salida o de cola. Los dos están en el exterior del dominio MPLS. El resto, entre ambos, son LSRs interiores del dominio MPLS. Un LSR es como un router que funciona a base de intercambiar etiquetas según una tabla de envé ­o.

Esta tabla se construye a partir de la informació de encaminamiento que proporciona la componente de control, según se verá más adelante. Cada entrada de la tabla contiene un par de etiquetas entrada/salida correspondientes a cada interfaz de entrada, que se utilizan para acompañar a cada paquete que llega por ese interfaz y con la misma etiqueta. A un paquete que llega al LSR por el interfaz 3 de entrada con la etiqueta 45 el LSR le asigna la etiqueta 22 y lo envé ­a por el interfaz 4 de salida al siguiente LSR, de acuerdo con la informació de la tabla.

El algoritmo de intercambio de etiquetas requiere la clasificació de los paquetes a la entrada del dominio MPLS para poder hacer la asignació por el LSR de cabecera. En la figura el LSR de entrada recibe un paquete normal (sin etiquetar) cuya direcció de destino es 212.95.193.1. El LSR consulta la tabla de encaminamiento y asigna el paquete a la clase FEC definida por el grupo 212.95/16.

Asimismo, este LSR le asigna una etiqueta y envé ­a el paquete al siguiente LSR del LSP. Dentro del dominio MPLS los LSR ignoran la cabecera IP; solamente analizan la etiqueta de entrada, consultan la tabla correspondiente (tabla de conmutació de etiquetas) y la reemplazan por otra nueva, de acuerdo con el algoritmo de intercambio de etiquetas. Al llegar el paquete al LSR de cola (salida), ve que el siguiente salto lo saca de la red MPLS; al consultar ahora la tabla de conmutació de etiquetas quita é ©sta y envé ­a el paquete por routing convencional.

Como se ve, la identidad del paquete original IP queda enmascarada durante el transporte por la red MPLS, que no “mira” sino las etiquetas que necesita para su envé ­o por los diferentes saltos LSR que configuran los caminos LSP. Las etiquetas se insertan en cabeceras MPLS, entre los niveles 2 y 3. Según las especificaciones del IETF, MPLS debé ­a funcionar sobre cualquier tipo de transporte: PPP, LAN, ATM, Frame Relay, etc. Por ello, si el protocolo de transporte de datos contiene ya un campo para etiquetas (como ocurre con los campos VPI/VCI de ATM y DLCI de Frame Relay), se utilizan esos campos nativo para las etiquetas. Sin embargo, si la tecnologé ­a de nivel 2 empleada no soporta un campo para, entonces se emplea una cabecera gené ©rica MPLS de 4 octetos, que contiene un campo especé ­fico para la etiqueta y que se inserta entre la cabecera del nivel 2 y la del paquete (nivel 3).

En la figura se representa el esquema de los campos de la cabecera gené ©rica MPLS y su relació con las cabeceras de los otros niveles. Según se muestra en la figura, los 32 bits de la cabecera MPLS se reparten en: 20 bits para la etiqueta MPLS, 3 bits para identificar la clase de servicio en el campo EXP (experimental, anteriormente llamdo CoS), 1 bit de stack para poder apilar etiquetas de forma jerárquica (S) y 8 bits para indicar el TTL (time-to-live) que sustenta la funcionalidad estándar TTL de las redes IP. De este modo, las cabeceras MPLS permiten cualquier tecnologé ­a o combinació de tecnologé ­as de transporte, con la flexibilidad que esto supone para un proveedor IP a la hora de extender su red.

b) Control de la informació en MPLS

Hasta ahora se ha visto el mecanismo básico de envé ­o de paquetes a travé ©s de los LSPs mediante el procedimiento de intercambio de etiquetas según las tablas de los LSRs. Pero queda por ver dos aspectos fundamentales:

• • Cómo se generan las tablas de envé ­o que establecen los LSPs
  • Cómo se distribuye la informació sobre las etiquetas a los LSRs

El primero de ellos está relacionado con la informació que se tiene sobre la red: topologé ­a, patró de tráfico, caracteré ­sticas de los enlaces, etc. Es la informació de control té ­pica de los algoritmos de encaminamiento. MPLS necesita esta informació de routing para establecer los caminos virtuales LSPs. Lo más lógico es utilizar la propia informació de encaminamiento que manejan los protocolos internos IGP (OSPF, IS-IS, RIP…) para construir las tablas de encaminamiento (recué ©rdese que los LSR son routers con funcionalidad añadida). Esto es lo que hace MPLS precisamente: para cada “ruta IP” en la red se crea un “camino de etiquetas” a base de concatenar las de entrada/salida en cada tabla de los LSRs; el protocolo interno correspondiente se encarga de pasar la informació necesaria.

El segundo aspecto se refiere a la informació de “señalizació”. Pero siempre que se quiera establecer un circuito virtual se necesita algún tipo de señalizació para marcar el camino, es decir, para la distribució de etiquetas entre los nodos. Sin embargo, la arquitectura MPLS no asume un único protocolo de distribució de etiquetas; de hecho se están estandarizando algunos existentes con las correspondientes extensiones; unos de ellos es el protocolo RSVP del Modelo de Servicios Integrados del IETF. Pero, además, en el IETF se están definiendo otros nuevos, especé ­ficos para la distribució de etiquetas, cual es el caso del Label Distribution Protocol (LDP). Consúltese las referencias correspondientes del IETF.

c) Funcionamiento global MPLS

Una vez vistos todos los componentes funcionales, el esquema global de funcionamiento es el que se muestra en la figura, donde quedan reflejadas las diversas funciones en cada uno de los elementos que integran la red MPLS. Es importante destacar que en el borde de la nube MPLS tenemos una red convencional de routers IP. El núcleo MPLS proporciona una arquitectura de transporte que hace aparecer a cada par de routers a una distancia de un sólo salto. Funcionalmente es como si estuvieran unidos todos en una topologé ­a mallada (directamente o por PVCs ATM). Ahora, esa unió a un solo salto se realiza por MPLS mediante los correspondientes LSPs (puede haber más de uno para cada par de routers). La diferencia con topologé ­as conectivas reales es que en MPLS la construcció de caminos virtuales es mucho más flexible y que no se pierde la visibilidad sobre los paquetes IP. Todo ello abre enormes posibilidades a la hora de mejorar el rendimiento de las redes y de soportar nuevas aplicaciones de usuario, tal como se explica en la secció siguiente.

Aplicaciones de MPLS

• Redes de alto rendimiento: las decisiones de encaminamiento que han de tomar los routers MPLS en base a la LIB son mucho más sencillas y rápidas que las que toma un router IP ordinario (la LIB es mucho más pequeña que una tabla de rutas normal). La anidació de etiquetas permite agregar flujos con mucha facilidad, por lo que el mecanismo es escalable.
• Ingenieré ­a de Tráfico: se conoce con este nombre la planificació de rutas en una red en base a previsiones y estimaciones a largo plazo con el fin de optimizar los recursos y reducir congestió.
• QoS: es posible asignar a un cliente o a un tipo de tráfico una FEC a la que se asocie un LSP que discurra por enlaces con bajo nivel de carga.
• VPN: la posibilidad de crear y anidar LSPs da gran versatilidad a MPLS y hace muy sencilla la creació de VPNs.
• Soporte multiprotocolo: los LSPs son válidos para múltiples protocolos, ya que el encaminamiento de los paquetes se realiza en base a la etiqueta MPLS estándar, no a la cabecera de nivel de red.

Ingenieré ­a de tráfico

El objetivo básico de la ingenieré ­a de tráfico es adaptar los flujos de tráfico a los recursos fé ­sicos de la red. La idea es equilibrar de forma óptima la utilizació de esos recursos, de manera que no haya algunos que esté ©n suprautilizados, con posibles puntos calientes y cuellos de botella, mientras otros puedan estar infrautilizados. A comienzos de los 90 los esquemas para adaptar de forma efectiva los flujos de tráfico a la topologé ­a fé ­sica de las redes IP eran bastante rudimentarios. Los flujos de tráfico siguen el camino más corto calculado por el algoritmo IGP correspondiente. En casos de congestió de algunos enlaces, el problema se resolvé ­a a base de añadir más capacidad a los enlaces. La ingenieré ­a de tráfico consiste en trasladar determinados flujos seleccionados por el algoritmo IGP sobre enlaces más congestionados, a otros enlaces más descargados, aunque esté ©n fuera de la ruta más corta (con menos saltos). En el esquema de la figura se comparan estos dos tipos de rutas para el mismo par de nodos origen-destino.

El camino más corto entre A y B según la mé ©trica normal IGP es el que tiene sólo dos saltos, pero puede que el exceso de tráfico sobre esos enlaces o el esfuerzo de los routers correspondientes haga aconsejable la utilizació del camino alternativo indicado con un salto más. MPLS es una herramienta efectiva para esta aplicació en grandes backbones, ya que:

• Permite al administrador de la red el establecimiento de rutas explé ­citas, especificando el camino fé ­sico exacto de un LSP.
• Permite obtener estadé ­sticas de uso LSP, que se pueden utilizar en la planificació de la red y como herramientas de análisis de cuellos de botella y carga de los enlaces, lo que resulta bastante útil para planes de expansió futura.
• Permite hacer “encaminamiento restringido” (Constraint-based Routing, CBR), de modo que el administrador de la red pueda seleccionar determinadas rutas para servicios
• especiales (distintos niveles de calidad). Por ejemplo, con garanté ­as explé ­citas de retardo, ancho de banda, fluctuació, pé ©rdida de paquetes, etc.

La ventaja de la ingenieré ­a de tráfico MPLS es que se puede hacer directamente sobre una red IP, al margen de que haya o no una infraestructura ATM por debajo, todo ello de manera más flexible y con menores costes de planificació y gestió para el administrador, y con mayor calidad de servicio para los clientes.

Clases de servicio (CoS)

MPLS está diseñado para poder cursar servicios diferenciados, según el Modelo DiffServ del IETF. Este modelo define una variedad de mecanismos para poder clasificar el tráfico en un reducido número de clases de servicio, con diferentes prioridades. Según los requisitos de los usuarios, DiffServ permite diferenciar servicios tradicionales tales como el WWW, el correo electróico o la transferencia de ficheros (para los que el retardo no es cré ­tico), de otras aplicaciones mucho más dependientes del retardo y de la variació del mismo, como son las de vé ­deo y voz interactiva. Para ello se emplea el campo ToS (Type of Service), rebautizado en DiffServ como el octeto DS. (Vé ©ase más informació sobre el modelo DiffServ en las referencias correspondientes a QoS). Esta es la té ©cnica QoS de marcar los paquetes que se envé ­an a la red.

MPLS se adapta perfectamente a ese modelo, ya que las etiquetas MPLS tienen el campo EXP para poder propagar la clase de servicio CoS en el correspondiente LSP. De es te modo, una red MPLS puede transportar distintas clases de tráfico, ya que:

• el tráfico que fluye a travé ©s de un determinado LSP se puede asignar a diferentes colas de salida en los diferentes saltos LSR, de acuerdo con la informació contenida en los bits del campo EXP
• entre cada par de LSR exteriores se pueden provisionar múltiples LSPs, cada uno de ellos con distintas prestaciones y con diferentes garanté ­as de ancho de banda. P. ej., un LSP puede ser para tráfico de máxima prioridad, otro para una prioridad media y un tercero para tráfico best-effort, tres niveles de servicio, primero, preferente y turista, que, lógicamente, tendrán distintos precios.

Redes Privadas Virtuales (VPNs)

Una red privada virtual (VPN) se construye a base de conexiones realizadas sobre una infraestructura compartida, con funcionalidades de red y de seguridad equivalentes a las que se obtienen con una red privada. El objetivo de las VPNs es el soporte de aplicaciones intra/extranet, integrando aplicaciones multimedia de voz, datos y vé ­deo sobre infraestructuras de comunicaciones eficaces y rentables. La seguridad supone aislamiento, y “privada” indica que el usuario “cree” que posee los enlaces. Las IP VPNs son soluciones de comunicació VPN basada en el protocolo de red IP de la Internet. En esta secció se va a describir brevemente las ventajas que MPLS ofrece para este tipo de redes frente a otras soluciones tradicionales.

Las VPNs tradicionales se han venido construyendo sobre infraestructuras de transmisió compartidas con caracteré ­sticas implé ­citas de seguridad y respuesta predeterminada. Tal es el caso de las redes de datos Frame Relay, que permiten establecer PCVs entre los diversos nodos que conforman la VPN. La seguridad y las garanté ­as las proporcionan la separació de tráficos por PVC y el caudal asegurado (CIR). Algo similar se puede hacer con ATM, con diversas clases de garanté ­as. Los inconvenientes de este tipo de solució es que la configuració de las rutas se basa en procedimientos más bien artesanales, al tener que establecer cada PVC entre nodos, con la complejidad que esto supone al proveedor en la gestió (y los mayores costes asociados). Si se quiere tener conectados a todos con todos, en una topologé ­a lógica totalmente mallada, añadir un nuevo emplazamiento supone retocar todos los CPEs del cliente y restablecer todos los PVCs. (Algo similar a lo que se vio en la solució IP sobre ATM de la secció 2).

Además, la popularizació de las aplicaciones TCP/IP, asécomo la expansió de las redes de los NSPs, ha llevado a tratar de utilizar estas infraestructuras IP para el soporte de VPNs, tratando de conseguir una mayor flexibilidad en el diseño e implantació y unos menores costes de gestió y provisió de servicio. La forma de utilizar las infraestructuras IP para servicio VPN (IP VPN) ha sido la de construir túneles IP de diversos modos.

El objetivo de un túnel sobre IP es crear una asociació permanente entre dos extremos, de modo que funcionalmente aparezcan conectados. Lo que se hace es utilizar una estructura no conectiva como IP para simular esas conexiones: una especie de tuberé ­as privadas por las que no puede entrar nadie que no sea miembro de esa IP VPN. No es el objetivo de esta secció una exposició completa de IP VPNs sobre túneles; se pretende tan sólo resumir sus caracteré ­sticas para poder apreciar luego las ventajas que ofrece MPLS frente a esas soluciones. Se puede obtener más informació sobre IP VPN con túneles en las referencias correspondientes a VPNs con MPLS.

Los túneles IP en conexiones dedicadas (no se va a tratar aquéde las conexiones conmutadas de acceso) se pueden establecer de dos maneras:

• en el nivel 3, mediante el protocolo IPSec del IETF
• en el nivel 2, mediante el encapsulamiento de paquetes privados (IP u otros) sobre una red IP pública de un NSP

En las VPNs basadas en túneles IPSec, la seguridad requerida se garantiza mediante el cifrado de la informació de los datos y de la cabecera de los paquetes IP, que se encapsulan con una nueva cabecera IP para su transporte por la red del proveedor. Es relativamente sencillo de implementar, bien sea en dispositivos especializados, tales como cortafuegos, como en los propios routers de acceso del NSP. Además, como es un estándar, IPSec permite crear VPNs a travé ©s de redes de distintos NSPs que sigan el estándar IPSec. Pero como el cifrado IPSec oculta las cabeceras de los paquetes originales, las opciones QoS son bastante limitadas, ya que la red no puede distinguir flujos por aplicaciones para asignarles diferentes niveles de servicio. Además, sólo vale para paquetes IP nativos, IPSec no admite otros protocolos.

En los túneles de nivel 2 se encapsulan paquetes multiprotocolo (no necesariamente IP), sobre los datagramas IP de la red del NSP. De este modo, la red del proveedor no pierde la visibilidad IP, por lo que hay mayores posibilidades de QoS para priorizar el tráfico por tipo de aplicació IP. Los clientes VPN pueden mantener su esquema privado de direcciones, estableciendo grupos cerrados de usuarios, si asélo desean. (Además de encapsular los paquetes, se puede cifrar la informació por mayor seguridad, pero en este caso limitando las opciones QoS). A diferencia de la opció anterior, la operació de túneles de nivel 2 está condicionada a un único proveedor.

A pesar de las ventajas de los túneles IP sobre los PVCs, ambos enfoques tienen unas caracteré ­sticas comunes que las hacen menos eficientes frente a la solució MPLS:

• están basadas en conexiones punto a punto (PVCs o túneles)
• la configuració es manual
• la provisió y gestió son complicadas; una nueva conexió supone alterar todas las configuraciones
• plantean problemas de crecimiento al añadir nuevos túneles o circuitos virtuales
• la gestió de QoS es posible en cierta medida, pero no se puede mantener extremo a extremo a lo largo de la red, ya que no existen mecanismos que sustenten los parámetros de calidad durante el transporte

Realmente, el problema que plantean estas IP VPNs es que están basadas en un modelo topológico superpuesto sobre la topologé ­a fé ­sica existente, a base de túneles extremos a extremo (o circuitos virtuales) entre cada par de routers de cliente en cada VPN. De ahélas desventajas en cuanto a la poca flexibilidad en la provisió y gestió del servicio, asécomo en el crecimiento cuando se quieren añadir nuevos emplazamientos. Con una arquitectura MPLS se obvian estos inconvenientes ya que el modelo topológico no se superpone sino que se acopla a la red del proveedor. En el modelo acoplado MPLS, en lugar de conexiones extremo a extremo entre los distintos emplazamientos de una VPN, lo que hay son conexiones IP a una “nube común” en las que solamente pueden entrar los miembros de la misma VPN. Las “nubes” que representan las distintas VPNs se implementan mediante los caminos LSPs creados por el mecanismo de intercambio de etiquetas MPLS. Los LSPs son similares a los túneles en cuanto a que la red transporta los paquetes del usuario (incluyendo las cabeceras) sin examinar el contenido, a base de encapsularlos sobre otro protocolo. Aquéestá la diferencia: en los túneles se utiliza el encaminamiento convencional IP para transportar la informació del usuario, mientras que en MPLS esta informació se transporta sobre el mecanismo de intercambio de etiquetas, que no ve para nada el proceso de routing IP. Sin embargo, sése mantiene en todo momento la visibilidad IP hacia el usuario, que no sabe nada de rutas MPLS sino que ve una internet privada (intranet) entre los miembros de su VPN. De este modo, se pueden aplicar té ©cnicas QoS basadas en el examen de la cabecera IP, que la red MPLS podrá propagar hasta el destino, pudiendo aséreservar ancho de banda, priorizar aplicaciones, establecer CoS y optimizar los recursos de la red con té ©cnicas de ingenieré ­a de tráfico.

La diferencia entre los túneles IP convencionales (o los circuitos virtuales) y los “túneles MPLS” (LSPs) está en que é ©stos se crean dentro de la red, a base de LSPs, y no de extremo a extremo a travé ©s de la red.

Como resumen, las ventajas que MPLS ofrece para IP VPNs son:

• proporcionan un modelo “acoplado” o “inteligente”, ya que la red MPLS “sabe” de la existencia de VPNs (lo que no ocurre con túneles ni PVCs)
• evita la complejidad de los túneles y PVCs
• la provisió de servicio es sencilla: una nueva conexió afecta a un solo router
• tiene mayores opciones de crecimiento modular
• permiten mantener garanté ­as QoS extremo a extremo, pudiendo separar flujos de tráfico por aplicaciones en diferentes clases, gracias al vé ­nculo que mantienen el campo EXP de las etiquetas MPLS con las clases definidas a la entrada
• permite aprovechar las posibilidades de ingenieré ­a de tráfico para poder garantizar los parámetros cré ­ticos y la respuesta global de la red (ancho banda, retardo, fluctuació…), lo que es necesario para un servicio completo VPN.

Diez razones para migrar a MPLS VPN

En los últimos tiempos, no sólo se viene hablando de la famosa convergencia de Voz, Video y Datos sobre una misma plataforma, sino tambié ©n de la necesidad de la migració de servicios “Legacy” (heredados) como ATM o Frame Relay a una nueva generació de “IPbased VPNs” (Redes Privadas Virtuales basadas en protocolo IP) como los son las “MPLS VPNs” (Redes Privadas Virtuales basadas en Multiprotocol Label Switching).

Sin embargo, resistencia sigue siendo la primera palabra que se asocia cuando se habla de “cambios”, mucho más aún, cuando se trata de migraciones de servicios de comunicaciones, cré ­ticos para una empresa.

A continuació, encontraremos 10 razones claves para hacer frente a la mencionada “resistencia” a los cambios cuando una empresa, corporació u organismo este pensando en migrar su infraestructura Legacy actual a una IP-Based MPLS VPN

1 - Flexibilidad.

Cada empresa, corporació u organismo tiene desarrollada su propia estructura interna, tanto en infraestructura como en recursos humanos, generadas en base a sus necesidades y recursos disponibles. En base a é ©sta estructura, muchas veces única, se montan los servicios de comunicaciones para acomodar de la mejor manera posible y al menor costo, el transporte de la informació interna, asécomo tambié ©n externa, con sus clientes y proveedores.

La topologé ­a de una MPLS VPN puede acomodarse acorde a cada necesidad, dada su naturaleza que brinda conexiones “Any-to-Any” (cualquiera con cualquiera) entre los distintos puntos que comprenden la VPN, contando asécon el mejor camino o ruta entre cada punto. A su vez se puede obtener mayor flexibilidad realizando configuraciones hé ­bridas con Hub-and-Spoke (estrella), por ejemplo en las conexiones con clientes.

2 - Escalabilidad.

Con un nuevo concepto de aprovisionamiento, llamado “Point-to-Cloud” (punto a la nube), se implementan los nuevos puntos de la VPN. Este concepto proviene del hecho de que cada vez que sea necesario “subir” un nuevo punto a la VPN, sólo habrá que configurar el equipamiento del Service Provider que conecte este nuevo punto. De esta forma, evitamos tareas complejas y riesgosas, como las que se producen cuando se activa un nuevo punto en una red basada en circuitos virtuales de Frame Relay o ATM, en donde es necesario re-configurar TODOS los puntos involucrados.

3 - Accesibilidad.

La arquitectura de MPLS VPN permite utilizar prácticamente todos las tecnologé ­as de acceso para interconectar las oficinas del cliente con su “Service Provider” (Proveedor de Servicios).

Por dicho motivo, la versatilidad que nos permite utilizar xDSL o un enlace Wireless Ethernet en las oficinas más pequeñas y hasta incluso en usuarios móviles, mientras que en el headquarter utilizamos leased lines (TDM) en altas capacidades como E3/T3, nos permite dimensionar cada punto de la VPN acorde a sus necesidades sin limitar o restringir la de otros puntos.

4 – Eficiencia.

En una infraestructura 100% IP, es decir, aquellas empresas en donde todo el equipamiento involucrado y las aplicaciones utilizadas son IP-based, el uso de servicios de transporte ATM o Frame Relay someten al cliente a incurrir en un costo adicional por el overhead que los protocolos de transporte introducen. Mediante IFX MPLS VPN – un servicio IP-Based VPN – este costo extra desaparece.

5 – Calidad de servicio (QoS) y Clases de servicio (CoS).

Las necesidades de comunicació entre dos lugares remotos, hoy en dé ­a van mucho más allá de la simple transferencia de datos vé ­a email, web u otras aplicaciones. Siendo incluso insuficiente muchas veces, la interesante combinació de voz y datos bajo una misma plataforma. Es por é ©sto, que la ya mencionada Convergencia de datos con aplicaciones real-time y/o interactivas, voz y tambien video de alta calidad, necesitan de una eficiente plataforma de transporte.

Mediante la utilizacion de té ©cnicas y herramientas de Calidad de Servicio (QoS), se ofrecen distintas Clases de Servicio (CoS) dentro de una MPLS VPN para cumplimentar los requerimientos de cada servicio o aplicació.

6 – Administració.

Las MPLS VPN son denominadas Network-Based, é ©sta caracteré ­stica proviene del hecho en que el servicio es implementado sobre la infraestructura del Service Provider; implicando, entre otras cosas, que la administració de enrutamiento es llevada a cabo por el Service Provider; quien por su naturaleza, es especialista en dicha tarea desligando aséal cliente de llevarla a cabo.

7 – Monitoreo y SLAs.

Las MPLS VPN son monitoreadas, controladas y con un constante seguimiento en forma permanente, las 24 horas los 7 dé ­as de la semana, por parte del Service Provider. Además, se extienden “Service Level Agreements” (acuerdos de nivel de servicio) para garantizar y asegurar la estabilidad y performance que el cliente necesite.

8 – Fácil Migració.

La simplicidad de la tecnologé ­a determina que las tareas de aprovisionamiento, administració y mantenimiento sean actividades sencillas para el Service Provider; lo cual se traslada directamente al cliente, obteniendo una migració del servicio actual sin complicaciones.

9 – Seguridad.

Análisis y estudios realizados por los distintos fabricantes y entidades especializadas en el área, determinaron que los niveles deseguridad entregados por una MPLS VPN son comparables con los entregados por los circuitos virtuales de Frame Relay y ATM.

Sin embargo, en escenarios donde estos niveles no son suficientes, como por ejemplo en las necesidades de entidades financieras, una MPLS VPN puede tambié ©n ser combinada con la encriptació y autenticació que IPSec brinda, elevando aún más la seguridad de la VPN.

10 -Bajo Costo.

Son varios los motivos que permiten afirmar que un servicio MPLS VPN ofrece “más por menos”, entre ellos podemos destacar:

Independecia de equipos de cliente (CPE): al ser un servicio Network-based, la implementació de la VPN no requiere un hardware especé ­fico ni costoso para ser instalado en las oficinas del cliente.

Convergencia: por ser una VPN CoS-Aware (Soporte de Clases de Servicio) se puede integrar distintos servicios y aplicaciones sobre una misma plataforma. De este modo, empresas que al dé ­a de hoy mantienen distintos y costosos servicios para soportar sus necesidades de voz, datos y video; pueden unificar estos requerimientos concluyendo en un ahorro significativo y manteniendo relació con un único proveedor de servicios.

Conclusiones

La evolució imparable de las tecnologé ­as de redes hace extenuante la labor de análisis y recopilació de soluciones para la red. Más cuando hablamos de ideas abiertas a opiniones y expuestas a posibles (y probables) modificaciones.

En lo que respecta a la integració de IP sobre ATM, nunca podremos dar un “sé ­” rotundo y sin objeciones a una solució.

MPLS apareció solventando los problemas y aportando escalabilidad y control sobre la red. De modo que una de las mayores dudas que se plantean ahora es ¿cuánto tiempo podrá estar MPLS en la cabeza de las propuestas IP – ATM?. ¿Batirá record de permanencia como IP , que va a cumplir 25 años?.

Igualmente, la idea con la que parté ­amos hace ya un año, de que la principal ventaja que aportaban los switches era la velocidad, ha pasado a un segundo plano. La aparició de los gigabit routers hace que el problema de la velocidad en el routing sea un mal menor.

La creatividad de los ingenieros y diseñadores de redes nos ha enseñado que el paradigma de la conmutació aporta mayor escalabilidad de redes, mayor control en la QoS y , lo que más importa a las empresas, mayor control sobre la Ingenieré ­a del Tráfico (accounting y gestió de recursos). Siendo MPLS, a m nuestro parecer, el ejemplo que engloba todas estas caracteré ­sticas.

Bibliografé ­a

• • G.Corral, J.Abella. ADSL y MPLS. Editorial Ingenieré ­a La Salle. Madrid, España, 1997.
  • BARBERé , José ©. MPLS: Una arquitectura de backbone para la Internet del siglo XXI. Revista: Actas del V Congreso de Usuarios de Internet. Mundo Internet 2000. Madrid, febrero 2000. Madrid, España, 1997.

Jenny M. Angulo

Jorge R. Hernandez

jrhg17[arroba]gmail.com

Deibis A. Moreno

Republica Bolivariana de Venezuela

Ministerio de Educació Superior

Universidad Alejandro de Humboldt

Cátedra: Teleproceso y Teleinformática

Caracas, 21 de Abril del 2005