Edição das 14h08min de 21 de outubro de 2015

Professores da Unidade Curricular

2015-2 - Jorge Henrique B. Casagrande
2015-1 - Jorge Henrique B. Casagrande (Diario de aulas)
2014-2 - Jorge Henrique B. Casagrande (Diario de aulas)
2014-1 - Jorge Henrique B. Casagrande (Diario de aulas)

Carga horária, Ementas, Bibliografia

Plano de Ensino

Dados Importantes

Professor: Jorge Henrique B. Casagrande
Email: casagrande@ifsc.edu.br
Atendimento paralelo: 2as e 6as das 17:35 às 18:35h (Sala dos professores de TELE - ao lado da reprografia)
Endereço do grupo: https://www.facebook.com/groups/667983626639907/
Link alternativo para Material de Apoio da disciplina: http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED
Muitos conteúdos da disciplina estão sendo extraídos do material do professor Marcelo Sobral o qual já registro aqui meus agradecimentos pela autorização e apoio. Alguns deles foram inseridos ou adaptados para se ajustar ao planejamento ou perfil da turma.

Toda vez que voce encontrar a marcação $\blacklozenge$ ao lado de alguma atividade, significa que essa atividade estará sendo computada na avaliação como AE ou AI. O prazo estabelecido para entrega estará destacado ao lado da atividade. Portanto, não perca o prazo limite para entrega. Atividades entregues fora do prazo não serão aceitas!

Avaliações

Resultados das Avaliações

Matrícula	Aluno	AI
122001993-3	Anderson	np
122001504-0	Carlos	np
132002623-0	Gabriel Cantu	np
122002394-9	Gabriel de Souza	np
121003282-1	Gustavo Constante	np
131001065-0	Gustavo Zacchi	np
132002999-0	Helenluciany	np
131004419-8	Iago	np
131005150-0	Jessica	np
121000492-5	Katharine	np
121000484-4	Kristhine	np
132004514-6	Letícia	np
132002264-2	Lucas	np
131005334-0	Marcos	np
132004278-3	Maria Luiza	np

LEGENDA E DETALHES

AE = Atividades Extras: 10% da Avaliação - abrange uma ou mais tarefas a serem divulgadas ao longo do semestre;
AI = Avaliação Individual: 10% da Avaliação final - abrange desempenho, assiduidade, cumprimento de tarefas em sala ou de listas de exercícios;
An = Avaliação n: 20% da Avaliação (n=5) - Programadas para cada parte do programa;
REC An = Recuperação da Avaliação An: A recuperação de todas An serão em data única e o aluno só tem a obrigação de recuperar An<60;
np = não publicado aqui.
NF = Nota Final com critério de arredondamento de +/-5 pontos considerando a fórmula abaixo: NF = 0,16(soma{MaiorNota{An,REC An}}) + 0,1(médiaAE) + 0,1(AI)

Se NF < 60 = D --> Reprovado
Se 60 =< NF < 75 = C --> Aprovado
Se 75 =< NF < 90 = B --> Aprovado
Se NF >= 90 = A --> Aprovado

Recados Importantes

Uso da Wiki: Todo o repositório de material de apoio e referências de nossas aulas passam a usar a Wiki de tele. Para interação fora da sala de aula, acessem nosso grupo do facebook.

ATENÇÃO: Uma avaliação só pode ser recuperada somente se existir justificativa reconhecida pela coordenação. Desse modo, deve-se protocolar a justificativa no prazo de 48 horas, contando da data e horário da avaliação, e aguardar o parecer da coordenação. O não cumprimento desse procedimento implica a impossibilidade de fazer a recuperação, e assim a reprovação na disciplina.

Material de Apoio

Atividades extra sala de aula

LISTA1 de exercícios para a avaliação A1
LISTA2 de exercícios para a avaliação A2
LISTA3 de exercícios para a avaliação A3
LISTA4 de exercícios para a avaliação A4

Slides utilizados durante algumas aulas

Redes de Circuitos Virtuais

Protocolos Ponto à Ponto

Interfaces Digitais

Modens e enlaces de teste

Manuais e outros

Bibliografia

Redes de Computadores e a Internet, 5a edição, de James Kurose.
Redes de Computadores, 4a edição, de Andrew Tanenbaum.
Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 4a edição, de Behrouz Forouzan.

Para pesquisar o acervo das bibliotecas do IFSC:

Acesso ao acervo da Biblioteca do IFSC

Softwares

Netkit: possibilita criar experimentos com redes compostas por máquinas virtuais Linux
IPKit: um simulador de encaminhamento IP (roda direto dentro do navegador)

Diário de aulas RED29005 - 2015-2 - Prof. Jorge H. B. Casagrande

29/07 - Redes de Acesso

Apresentação da disciplina e plano de ensino;
Visão geral de uma WAN e uma rede de acesso;
Componentes de uma infra-estrutura de telecomunicações;
Tarefa pra casa: Fazer uma leitura das seções 1.1 à 1.3 (inclusive) do livro do Kurose, 5a edição e além das explicações básicas sobre as redes de acesso colocadas em sala faça um quadro resumo que compare as principais tecnologias de redes de acesso (Dial-up, xDSL, HFC, FTTH e Wireless) em termos de: Alcance, custo, disponibilidade e banda passante (Mbps) sempre no ponto de vista do PROVEDOR DE SERVIÇOS (ISP). Para completar algumas informações de seu resumo use as outras bibliografias indicadas de nossa disciplina, a revista RTI (www.rtionline.com.br - edição julho/15) ou mesmo a googlelândia... ;)

05/10 - Redes Privadas

Discussão sobre as redes de acesso tabuladas da aula anterior
A rede de acesso ADSL a partir rede externa de telefonia pública;
A Linha Privativa de Comunicação de Dados (LPCD);
A banda passante e os meios metálicos de transmissão;
O modelo básico de comunicação de dados;

07/10 - Redes Privadas e Redes de Longa Distância - WAN

Recuperação de conteúdos por conta de alunos que se integraram na turma.
O Serviço de Linha Dedicada Digital (SLDD) como base na formação de Redes Privativas;
Experimento: Comunicação entre Computadores via porta serial;

14/10 - Redes Privadas e Redes de Longa Distância - WAN

Evolução das Redes Locais baseadas em hospedeiros para as Redes Privativas de longa distância;
Da Unidade de Derivação Digital (UDD) para os ServerSwitches ou switches KVM;
A Multiplexação como solução no compartilhamento e otimização do uso de enlaces de transmissão.
Início dos trabalhos para a construção de 3 nós de uma rede Frame Relay

ATENÇÃO: Leitura dos itens 6.1, 8.3 e 18.1 do Forouzan

19/10 - Redes Virtuais - Frame Relay

O exemplo da evolução do backbone da RNP;
O que é uma rede Frame Relay.
Construção da rede Frame Relay no laboratório.

Para esta atividade já está implementada uma rede composta por três roteadores da Digitel, que estarão interligados como mostrado abaixo:

A rede contém dois enlaces dedicados ponto-à-ponto (simulando duas SLDDs formadas por LPCDs à 2 fios) com modems digitais operando a 2 Mbps. Os Modens da DIGITEL modelo DT2048SHDSL estão configurados da seguinte forma: (chaves em ON)

Modens do rack central: DIP1-todas; DIP2-7,8; DIP3-todas OFF; DIP4-5 - Modo NTU (terminação de rede), relógio interno, 2048Kbps, e interface V.35 padrão ISO2110;
Modens do rack direito e esquerdo: DIP1-todas; DIP2-7,8; DIP3-todas OFF; DIP4-5 - Modo LTU (terminação de linha), relógio regenerado, 2048Kbps, e interface V.35 padrão ISO2110;

Todos os roteadores estão configurados com protocolo FRAME RELAY em suas interfaces serias WAN e rodando o algoritmo de roteamento RIP em sua forma mais básica para evitar a configuração de rotas estáticas na interligação das LANs do switches direito e esquerdo.

Iniciando o experimento

Acesse a interface de gerência (console) do roteador R1 ou R2. O roteador R1 está no rack direito (no ponto de vista da sala), o roteador R3 está no rack central, e R2 está no rack esquerdo. Para acessar a console, faça o seguinte:
1. Conecte o cabo serial específico na interface serial RS232 do seu computador. Conecte esse cabo também na interface console do roteador, que fica no painel traseiro. Como os roteadores estão distantes das bancadas, será necessário usar as tomadas azuis, que conectam as bancadas aos racks.
2. Execute o programa minicom, que abre um terminal de texto via porta serial. Ele deve ser configurado para se comunicar pela porta serial /dev/ttyS0, com 57600 bps, 8 bits de dados e 1 stop-bit (isso aparece descrito assim: 57600 8N1) e sem controles de fluxo.
```
sudo minicom -s
```
3. Se o minicom estiver correto, você deverá ver a interface CLI do roteador (Command Line Interface). Caso contrário, confira se o cabo serial está bem encaixado, e se os parâmetros do minicom estão certos.
O login e senha para acessar a configuração dos routers é "nr2g" e "digitel" respectivamente. Ao entrar na CLI avalie a configuração geral dos routers com o comando DUMP ALL;
Estando os links ativos nas WANs, voce pode acessar qualquer router usando a facilidade do protocolo TELNET. Para tanto, dentro da CLI do router aplique o comando EXEC TELNET [IP da WAN ou LAN]. Voce também podem acessa-los por qualquer computador das redes direita ou esquerda, desde que esses estejam na mesma subrede das interfaces LAN dos routers. Uma vez estando na CLI de um dos routers, voce pode acessar os demais com EXEC TELNET;
Observe se a configuração dos routers está como o previsto na janela abaixo. Talvez voce precise ajustar a configuração em algum roteador.

Faça a configuração Básica dos PCs e Roteadores NR2G com protocolo FRAME RELAY. Esta configuração já permite que a rede se conecte a internet através da porta LAN0 do router CENTRAL, desde que as configurações de rotas nos PCs de cada subrede e do professor sejam aplicadas conforme na sequência.

R1:

DIREITA >                                                        
SET LAN LAN0 IP 192.168.10.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.10.255        
SET LAN LAN0 UP  
SET LAN LAN1 IP 192.168.20.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.20.255        
SET LAN LAN1 UP  

SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE FALSE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.2 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.1
SET WAN WAN0 UP                                                       
SET WAN WAN1 PURGE 
                                                            
SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE                                                     
SET RIP UP  
                                                                    
SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.1 COST1 0                                         
SET ROUTES UP  
CONFIG SAVE

R2:

ESQUERDA >          
SET LAN LAN0 IP 192.168.30.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.30.255        
SET LAN LAN0 UP  
SET LAN LAN1 IP 192.168.40.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.40.255        
SET LAN LAN1 UP                                                              

SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE FALSE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.6 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.5
SET WAN WAN0 UP      
SET WAN WAN1 PURGE 
                                                            
SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE                                                     
SET RIP UP  
                                                                    
SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.5 COST1 0                                         
SET ROUTES UP
CONFIG SAVE

R3:

CENTRAL >                                                              
SET LAN LAN0 PURGE      
SET LAN LAN1 PURGE                                                              

SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE TRUE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.1 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.2
SET WAN WAN0 UP

SET WAN WAN1 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE TRUE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
SET WAN WAN1 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
SET WAN WAN1-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.5 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.6
SET WAN WAN1 UP
                                                       
SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE                                                     
SET RIP WAN1-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
SET RIP WAN1-PVC0 AUTH TYPE NONE                                                     
SET RIP UP    

SET LAN LAN0 IP 192.168.1.231 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.1.255 UP                           
SET ROUTES DEFAULT GW1 192.168.1.1 COST1 0                                      
SET ROUTES UP   
CONFIG SAVE

Para conferir as configurações das interfaces, use o comando show seguido da interface. Exemplo:

# SHOW WAN WAN0 ALL
# Para as rotas construidas dinamicamente pelo protocolo RIP:
# SHOW ROUTES ALL

Assim que os enlaces forem estabelecidos, o que pode ser conferido com o comando show interface aplicado às interfaces, conclua a configuração da rede (rotas nos pcs e roteadores). Ela deve ser configurada de forma que um computador possa se comunicar com qualquer outro computador da outra rede, e também acessar a Internet. Para isso, use os comandos nos PCs como:
- sudo ifconfg eth0 x.x.x.x netmask m.m.m.m up - para atribuir outro endereço na placa de rede
- sudo route add default gw x.x.x.x - para atribuir um novo gateway para a placa de rede
- sudo route add -net x.x.x.x netmask m.m.m.m eth0 - para associar uma nova rede a interface eth0
- route -n - para ver a tabela atual de roteamento
Observe que optamos pelo uso de protocolos de roteamento dinâmico. Procure entender melhor como foi feita essa configuração, a partir do que está no manual, começando pela página 82.

Para o PC do professor aplique os comandos:

$ sudo route add -net 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 eth0 
$ sudo route add -net 192.168.20.0 netmask 255.255.255.0 eth0 
$ sudo route add -net 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 gw 192.168.1.231
$ sudo route add -net 192.168.20.0 netmask 255.255.255.0 gw 192.168.1.231

Para os PCs das subredes direita e esquerda:

$ sudo ifconfg eth0 192.168.x.y netmask 255.255.255.0 up  - x={10,20,30,40}; y={1,2,3,4}
$ sudo route add default gw 192.168.x.254 - x={10,20,30,40}

Agora vamos analisar a conectividade de todas as subredes, incluindo o acesso à internet. Após isso vamos fazer uma avaliação sobre o desempenho dessa conectividade comparando os links com PPP e HDLC entre os roteadores.
Veja se o status das interfaces e protocolos da WAN e LAN de todos os routers estão em UP. Anote e avalie a configuração de todos os routers e os PCs das duas LANs direita e esquerda.
Verificar e anotar todas as configurações e instalações dos componentes de redes, modens, cabos, adaptadores, manobras dos cabos, etc...
Verificar e anotar todas as configurações lógicas dos modens, routers e PCs.
Acessar as redes mutuamente qualquer computador de um subrede deve acessar qualquer outro da outra subrede;
Acessar a internet em todos os PCs;
Interprete as configurações dos routers e destaque como está configurada a rede

21/10 - Redes Privadas Virtuais - MPLS

21/10 - Redes Privadas Virtuais - MPLS }

Finalização das explicações da rede Frame Relay montada;
Redes virtuais com MPLS;
Experimento com netkit: Rede MPLS

Referências sobre MPLS:
- Capítulo 5 (seção 5.8) do livro Redes de Computadores e a Internet, 5a ed., de James Kurose.
- Capítulo 5 (seção 5.4.5) do livro Redes de Computadores, 4a ed., de Andrew Tanenbaum (ou seção 5.6.5 da 5ª ed.).
- MPLS na Wikipedia
- RFC 3031: MPLS Architecture
- MPLS Label Stack Encoding
Documentação sobre os experimentos com MPLS (tirados do projeto MPLS-Linux)

MPLS é um mecanismo para redes de telecomunicações de alto desempenho que encaminha e transporta dados de um nó da rede a outro. Isso se faz por meio de links virtuais entre nós distantes um do outro, semelhante ao conceito de circuitos virtuais. Diversos protocolos podem ser transportados por MPLS, tais como IP e Ethernet (note que o primeiro é um protocolo de rede, mas o segundo é um "protocolo" de enlace). Assim, MPLS se apresenta como uma tecnologia de transporte de dados em redes de longa distância, como ilustrado na figura abaixo.

Simplificadamente, um cabeçalho (shim header) é adicionado a cada PDU a ser transportada pela rede MPLS. O rótulo contém um número identificador chamado de rótulo (label, e similar ao VCI visto em circuitos virtuais), junto com alguns bits de controle. Os roteadores dentro da rede MPLS encaminham essas PDUs com base somente no conteúdo desse cabeçalho, comutando-os de acordo com os valores de rótulo (label switching). Note que MPLS não faz roteamento, e sim comutação de circuitos virtuais: os circuitos devem ser previamente estabelecidos para que o encaminhamento de PDUs entre origem e destino possa ser realizada. Desta forma, MPLS parece ser um protocolo que fica entre as camadas de rede e de enlace, como mostrado na figura a seguir.

---->

O cabeçalho MPLS possui apenas 32 bits, como mostrado abaixo. O valor de rótulo ocupa 20 bits, o que possibilita pouco mais de 1 milhão de diferentes rótulos ( $2^{20}$ ). Há um campo Time To Live (ou simplesmente TTL) com 8 bits, com mesma finalidade que o campo homônimo existente em PDUS IPv4: evitar que um erro de configuração em um roteador faça com que PDUs fiquem circulando eternamente em um loop na rede. O valor desse campo TTL é decrementado por cada roteador que encaminhe a PDU e, se o valor chegar a 0, a PDU é descartada. O campo Exp com 3 bits foi pensado para codificar a classe de serviço da PDU, a qual pode ser usada por mecanismos de qualidade de serviço (QoS) existentes na rede. Por exemplo, o valor de Exp pode ser usado como prioridade da PDU em um determinado roteador dentro da rede MPLS. Por fim, o bit S (bottom of stack) informa se esse é o último cabeçalho MPLS na PDU, uma vez que podem-se empilhar dois ou mais desses cabeçalhos.

A terminologia MPLS possui nomes próprios para diversos componentes da arquitetura. Como ocorre em outras tecnologias, existem conceitos conhecidos apresentados porém com nomes diferentes. A tabela abaixo descreve alguns termos importantes existentes no MPLS:

Termo	Descrição
LSP	Label Switching Path, o análogo a circuito virtual.
LSR	Label Switching Router, ou roteador capaz de comutar PDUs MPLS.
LER	Label Edge Router, ou roteador que faz a interface entre a rede MPLS (onde se encaminham PDUs exclusivamente com base nos rótulos), e a rede externa (onde não se usa MPLS). A rede externa pode ser qualquer outra rede, como IPv4, IPv6 ou mesmo LAN Ethernet. Note que LER é um tipo especial de LSR, e podem ser denominados também como LSR ingress (LSR de entrada na rede MPLS) e LSR egress (LSR de saída da rede MPLS).
LFIB	Label Forwarding Information Base, ou o conjunto de informações existentes nos LSR usadas para fazer o encaminhamento das PDUS MPLS. Pode ser entendida como uma estrutura análoga à tabela de comutação de circuitos virtuais.

Usando os termos acima, podem-se descrever redes MPLS demonstrativas como mostrado a seguir. Na primeira rede há dois LSP: um vai do Host X ao Host Z e está identificado com PDUS em amarelo, e outro vai de Host X ao Host Y e tem PDUs em azul. O número dentro de cada PDU informa os valores de rótulo usados ao longo dos LSP. Assim como em circuitos virtuais em geral (e como em Frame Relay e ATM), os valores de rótulo podem ser modificados por cada roteador que os comute.

Conceitos básicos sobre comutação de rótulos

A comutação de rótulos feita nos LSR é muito parecida com comutação de circuitos virtuais. Ao receber uma PDU MPLS, um LSR decide o que fazer com ela com base no número do rótulo e na interface de rede de onde ela foi recebida. Porém há um detalhe específico do MPLS: uma ou mais interfaces podem ser associadas em um labelspace MPLS, sendo esse labelspace usado para identificar de onde foi recebida uma PDU. Desta forma, um LSR na verdade decide o que fazer com uma PDU com base em seu rótulo e no seu labelspace. Dentro do LSR essa operação se chama ILM (Input Label Mapping).

ILM é a função que identifica uma PDU recebida e mapeia seu rótulo para um labelspace

Um caso especial trata de PDUs que entram na rede MPLS. Por exemplo, uma PDU IPv4, originada de uma rede externa, deve ser transportada pela rede MPLS. Nesse caso, o LER (roteador de borda) deve associar essa PDU a um rótulo MPLS e encaminhá-lo pela rede MPLS. A identificação de uma PDU externa à rede MPLS, com base nas informações dessa PDU, se chama FEC (Forwarding Equivalence Class).

Uma vez identificada uma PDU recebida, o LSR deve encaminhá-la de acordo com instruções predefinidas em sua LFIB. Dentro de sua LFIB essas instruções são chamadas de NHLFE (Next-Hop Label Forwarding Entry), e contêm a operação MPLS a ser realizada e a interface de saída por onde encaminhar a PDU. As operações MPLS possíveis estão descritas na tabela abaixo:

Operação	Descrição
SWAP	Troca o valor de rótulo. Essa operação deve ser usada para comutação dentro da rede MPLS. Mesmo quando o novo valor de rótulo for idêntico ao anterior essa operação deve ser realizada.
PUSH	Adiciona um cabeçalho MPLS com um determinado valor de rótulo. Essa operação deve ser usada principalmente nos LER, quando uma PDU entra na rede MPLS.
POP	Remove o cabeçalho MPLS. Essa operação deve ser usada principalmente nos LER, quando uma PDU sai da rede MPLS.

A comutação fica completa ao se juntarem o mapeamento de entrada (ILM) com as NHLFE, no caso de comutação dentro da rede MPLS. No caso de entrada de PDUs na rede MPLS, a operação se chama FTN (Fec-To-Nhlfe), que nada mais é que regras para associar os rótulos MPLS a essas PDUS. No exemplo da PDU IPv4, pode-se usar o endereço IPv4 de destino dessa PDU para escolher que rótulo MPLS deve ser usado. Isso está sumarizado na figura abaixo.

Atividade com MPLS

1o Experimento com MPLS
- Os experimentos usarão o Netkit e MPLS
- Lab do netkit com o experimento:

e2[type]=mpls e3[type]=mpls e4[type]=mpls e5[type]=mpls a1[type]=generic a2[type]=generic


FEC: mapeia subrede destino para nhlfe
e2[fec]=172.16.20.0/24:nhlfe=1
e4[fec]=172.16.10.0/24:nhlfe=1

NHLFE: como encaminhar PDUs MPLS
e2[nhlfe]=1:interface=eth0:label=1000:ip=10.0.2.3
e3[nhlfe]=1:interface=eth0:label=2001:ip=10.0.2.2
e3[nhlfe]=2:interface=eth1:label=1001:ip=10.0.6.4
e4[nhlfe]=1:interface=eth1:label=2000:ip=10.0.6.3

ILM: como identificar PDUs MPLS recebidas
e2[ilm]=2001:labelspace=0
e3[ilm]=2000:labelspace=0:nhlfe=1
e3[ilm]=1000:labelspace=0:nhlfe=2
e4[ilm]=1001:labelspace=0

Labelspace: os mapeamentos de labelspaces a interfaces
e2[labelspace]=0:interfaces=eth0
e3[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1
e4[labelspace]=0:interfaces=eth1
e2[eth0]=link2:ip=10.0.2.2/24
e2[eth1]=link8:ip=172.16.10.2/24
e2[eth3]=link1:ip=10.0.1.2/24
e3[eth0]=link2:ip=10.0.2.3/24
e3[eth1]=link6:ip=10.0.6.3/24
e4[eth0]=link4:ip=10.0.4.4/24
e4[eth1]=link6:ip=10.0.6.4/24
e4[eth2]=link7:ip=172.16.20.4/24
e5[eth0]=link4:ip=10.0.4.5/24
e5[eth1]=link1:ip=10.0.1.5/24
a1[eth2]=link8:ip=172.16.10.10/24
a2[eth2]=link7:ip=172.16.20.20/24
a1[default_gateway]=172.16.10.2
a2[default_gateway]=172.16.20.4
</syntaxhighlight>

Exercício: Considere o roteiro realizado em sala e faça o LSP entre A2 e A1 passar por E5 ao invés de E3 - Ou seja, isso implica modificar a configuração dos roteadores E2, E3, E4 e E5:



ATENÇÃO: Leitura dos itens 6.1, 8.3 e 18.1 do Forouzan

Curso de Engenharia de Telecomunicações

@@ Linha 405: / Linha 405: @@
 * Finalização das explicações da rede Frame Relay montada;
-* MPLS
+* Redes virtuais com MPLS;
+* Experimento com netkit: Rede MPLS
+* '''''Referências sobre MPLS:'''''
+** Capítulo 5 (seção 5.8) do livro ''Redes de Computadores e a Internet, 5a ed.'', de James Kurose.
+** Capítulo 5 (seção 5.4.5) do livro ''Redes de Computadores, 4a ed.'', de Andrew Tanenbaum (ou seção 5.6.5 da 5ª ed.).
+** [http://en.wikipedia.org/wiki/Multiprotocol_Label_Switching MPLS na Wikipedia]
+** [http://www.ietf.org/rfc/rfc3031.txt RFC 3031: MPLS  Architecture]
+** [http://www.ietf.org/rfc/rfc3032.txt MPLS Label Stack Encoding]
+* [http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/RCO2/docs/mpls-linux Documentação sobre os experimentos com MPLS (tirados do projeto MPLS-Linux)]
+[http://en.wikipedia.org/wiki/Multiprotocol_Label_Switching MPLS] é um  mecanismo para redes de telecomunicações de alto desempenho que encaminha e transporta dados de um nó da rede a outro. Isso se faz por meio de links virtuais entre nós distantes um do outro, semelhante ao conceito de ''circuitos virtuais''. Diversos protocolos podem ser transportados por MPLS, tais como IP e Ethernet (note que o primeiro é um protocolo de rede, mas o segundo é um ''"protocolo"'' de enlace). Assim, MPLS se apresenta como uma tecnologia de transporte de dados em redes de longa distância, como ilustrado na figura abaixo.
+[[imagem:Mpls-network.jpg]]
+Simplificadamente, um cabeçalho (''shim header'') é adicionado a cada PDU a ser transportada pela rede MPLS. O rótulo contém um número identificador chamado de rótulo (''label'', e similar ao ''VCI'' visto em circuitos virtuais), junto com alguns bits de controle. Os roteadores dentro da rede MPLS encaminham essas PDUs com base somente no conteúdo desse cabeçalho, comutando-os de acordo com os valores de rótulo (''label  switching''). Note que MPLS não faz roteamento, e sim comutação de circuitos virtuais: os circuitos devem ser previamente estabelecidos para que o encaminhamento de PDUs entre origem e destino possa ser realizada. Desta forma, MPLS parece ser um  protocolo que fica entre as camadas de rede e de enlace, como mostrado na  figura a seguir.
+[[imagem:Mpls_protocolstack.jpg]]  ---->  [[imagem:MPLS_D2.gif‎]]
+O cabeçalho MPLS possui apenas 32 bits, como  mostrado  abaixo. O valor de rótulo ocupa 20 bits, o que possibilita pouco mais de 1 milhão de diferentes rótulos (<math>2^{20}</math>). Há um  campo ''Time To Live'' (ou simplesmente ''TTL'') com 8 bits, com mesma finalidade que o campo homônimo existente em PDUS IPv4: evitar que um erro de configuração em um roteador faça com que PDUs fiquem circulando  eternamente em um ''loop'' na rede. O valor desse campo ''TTL'' é decrementado por cada roteador que encaminhe a PDU e, se o valor chegar a 0, a PDU é descartada. O campo ''Exp'' com 3 bits foi pensado para codificar a classe de serviço da PDU, a qual pode ser usada por mecanismos de qualidade de serviço (''QoS'') existentes na rede. Por exemplo, o valor de ''Exp'' pode ser usado como prioridade da PDU em um  determinado roteador dentro da rede MPLS. Por fim, o bit ''S'' (''bottom of stack'') informa se esse é o último cabeçalho MPLS na PDU, uma vez que podem-se empilhar dois ou mais desses  cabeçalhos.
+[[imagem:Mpls-label.png]]
+A terminologia MPLS possui nomes próprios para diversos componentes da arquitetura. Como ocorre em outras tecnologias, existem conceitos conhecidos apresentados porém com nomes diferentes. A tabela  abaixo descreve alguns termos importantes existentes no MPLS:
+{| border="1" cellpadding="2"
+ !Termo
+ !Descrição
+ |-
+ |''LSP'' || Label Switching Path, o análogo a circuito virtual.
+ |-
+ |''LSR'' || Label Switching Router, ou roteador capaz de comutar PDUs MPLS.
+ |-
+ |''LER'' || Label Edge Router,  ou roteador que faz a interface entre a rede MPLS (onde se encaminham  PDUs exclusivamente com base nos rótulos), e a rede externa (onde não se usa MPLS). A rede externa pode ser qualquer outra rede, como IPv4, IPv6 ou mesmo LAN Ethernet. Note que LER é um  tipo especial de LSR,  e podem ser denominados também como ''LSR ingress'' (''LSR'' de entrada na rede MPLS) e ''LSR egress'' (''LSR'' de saída da rede MPLS).
+ |-
+ |''LFIB'' || Label Forwarding Information Base, ou o conjunto de informações existentes nos LSR usadas para fazer o encaminhamento das PDUS MPLS. Pode ser entendida como uma estrutura análoga à tabela de comutação de circuitos virtuais.
+ |-
+ |}
+Usando os termos acima, podem-se descrever redes MPLS demonstrativas como mostrado  a seguir. Na  primeira rede há dois LSP: um vai do ''Host X'' ao ''Host Z'' e está identificado com PDUS em amarelo, e outro vai de ''Host  X'' ao ''Host Y'' e tem PDUs em azul. O número dentro de cada PDU informa os valores de rótulo usados  ao longo dos LSP. Assim como em circuitos virtuais em  geral (e como em Frame  Relay e ATM), os valores de rótulo podem ser modificados por cada roteador que os comute.
+[[imagem:Mplsrouters.gif]]
+=== Conceitos básicos sobre comutação de rótulos ===
+A comutação de rótulos feita nos LSR é muito parecida com comutação de circuitos virtuais. Ao receber uma PDU MPLS, um LSR decide o que fazer com ela com base no número do rótulo e na interface de rede de onde ela foi recebida. Porém há um  detalhe específico do MPLS: uma ou mais interfaces podem ser associadas em um  ''labelspace MPLS'', sendo esse ''labelspace'' usado para identificar de onde foi recebida uma PDU. Desta forma, um  LSR na  verdade decide o que fazer com uma PDU com base em seu rótulo e no  seu ''labelspace''. Dentro do LSR essa operação se chama ''ILM'' (''Input Label Mapping'').
+ '''''ILM''' é a função que identifica uma PDU recebida e mapeia seu rótulo para um '''labelspace'''''
+Um caso especial  trata de PDUs que entram na rede MPLS. Por exemplo, uma PDU IPv4, originada de uma rede externa, deve ser transportada pela rede MPLS. Nesse caso, o ''LER'' (roteador de borda) deve associar essa PDU a um rótulo MPLS e encaminhá-lo pela rede MPLS. A identificação de uma PDU externa à rede MPLS, com  base nas informações dessa PDU, se chama  ''FEC'' (''Forwarding Equivalence Class'').
+Uma vez identificada uma PDU recebida, o  LSR deve encaminhá-la de acordo com instruções predefinidas em sua ''LFIB''. Dentro de sua LFIB essas instruções são chamadas de ''NHLFE'' (''Next-Hop Label Forwarding Entry''), e contêm a '''operação MPLS''' a ser realizada e a interface de saída por onde encaminhar a PDU. As operações MPLS possíveis estão descritas na tabela abaixo:
+{| border="1" cellpadding="2"
+ !Operação
+ !Descrição
+ |-
+ |''SWAP'' || Troca o valor de rótulo. Essa operação deve ser usada para comutação dentro da rede MPLS. Mesmo  quando  o novo valor de rótulo for idêntico ao anterior essa operação deve ser realizada.
+ |-
+ |''PUSH'' || Adiciona um cabeçalho MPLS com um determinado valor de rótulo. Essa operação deve ser usada principalmente  nos ''LER'',  quando  uma PDU entra na rede MPLS.
+ |-
+ |''POP'' || Remove o cabeçalho MPLS. Essa operação deve ser usada principalmente nos ''LER'', quando uma PDU sai da rede MPLS.
+ |-
+|}
+A comutação fica completa ao se juntarem o mapeamento de entrada (''ILM'') com as ''NHLFE'', no caso de comutação dentro da rede MPLS. No caso de entrada de PDUs na rede MPLS, a operação se chama  ''FTN'' (''Fec-To-Nhlfe''), que nada mais é que regras para associar os rótulos MPLS a essas PDUS. No  exemplo da PDU IPv4, pode-se usar o endereço IPv4 de destino  dessa PDU para escolher que rótulo MPLS deve  ser usado. Isso está sumarizado na  figura abaixo.
+[[imagem:Mpls-lfib.png]]
+=== Atividade com MPLS  ===
+* [http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED/lab_mpls1.pdf 1o Experimento com MPLS]
+** Os experimentos usarão o [[Netkit#Switches_MPLS|Netkit e MPLS]]
+** Lab do netkit com o experimento:
+<code>
+e2[type]=mpls
+e3[type]=mpls
+e4[type]=mpls
+e5[type]=mpls
+a1[type]=generic
+a2[type]=generic
+# FEC: mapeia subrede destino para nhlfe
+e2[fec]=172.16.20.0/24:nhlfe=1
+e4[fec]=172.16.10.0/24:nhlfe=1
+# NHLFE: como encaminhar PDUs MPLS
+e2[nhlfe]=1:interface=eth0:label=1000:ip=10.0.2.3
+e3[nhlfe]=1:interface=eth0:label=2001:ip=10.0.2.2
+e3[nhlfe]=2:interface=eth1:label=1001:ip=10.0.6.4
+e4[nhlfe]=1:interface=eth1:label=2000:ip=10.0.6.3
+# ILM: como identificar PDUs MPLS recebidas
+e2[ilm]=2001:labelspace=0
+e3[ilm]=2000:labelspace=0:nhlfe=1
+e3[ilm]=1000:labelspace=0:nhlfe=2
+e4[ilm]=1001:labelspace=0
+# Labelspace: os mapeamentos de labelspaces a interfaces
+e2[labelspace]=0:interfaces=eth0
+e3[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1
+e4[labelspace]=0:interfaces=eth1
+e2[eth0]=link2:ip=10.0.2.2/24
+e2[eth1]=link8:ip=172.16.10.2/24
+e2[eth3]=link1:ip=10.0.1.2/24
+e3[eth0]=link2:ip=10.0.2.3/24
+e3[eth1]=link6:ip=10.0.6.3/24
+e4[eth0]=link4:ip=10.0.4.4/24
+e4[eth1]=link6:ip=10.0.6.4/24
+e4[eth2]=link7:ip=172.16.20.4/24
+e5[eth0]=link4:ip=10.0.4.5/24
+e5[eth1]=link1:ip=10.0.1.5/24
+a1[eth2]=link8:ip=172.16.10.10/24
+a2[eth2]=link7:ip=172.16.20.20/24
+a1[default_gateway]=172.16.10.2
+a2[default_gateway]=172.16.20.4
+</syntaxhighlight>
+* '''Exercício''': Considere o roteiro realizado em sala e faça o LSP entre A2 e A1 passar por E5 ao invés de E3 - Ou seja, isso implica modificar a configuração dos roteadores E2, E3, E4 e E5:
+[[imagem:Exercicio-mpls-1.png|600px]]
+<!--
+* '''E4:''' mudar a ''NHLFE'' para que o LSP A2->A1 vá para E5.
+* '''E5:''' fazer a comutação A2->A1 que antes ficava em E3.
+* '''E2:'''  modificar o ''labelspace 0'' para que contenha a interface ''eth3''.
+* '''E3:''' removida a configuração da comutação A2->A1
+Solução:
+<code>
+e2[type]=mpls
+e3[type]=mpls
+e4[type]=mpls
+e5[type]=mpls
+a1[type]=generic
+a2[type]=generic
+# FEC: mapeia subrede destino para nhlfe
+e2[fec]=172.16.20.0/24:nhlfe=1
+e4[fec]=172.16.10.0/24:nhlfe=1
+# NHLFE: como encaminhar PDUs MPLS
+e2[nhlfe]=1:interface=eth0:label=1000:ip=10.0.2.3
+e3[nhlfe]=1:interface=eth1:label=1001:ip=10.0.6.4
+e4[nhlfe]=1:interface=eth0:label=2000:ip=10.0.4.5
+e5[nhlfe]=1:interface=eth1:label=2001:ip=10.0.1.2
+# ILM: como identificar PDUs MPLS recebidas
+e2[ilm]=2001:labelspace=0
+e3[ilm]=1000:labelspace=0:nhlfe=1
+e4[ilm]=1001:labelspace=0
+e5[ilm]=2000:labelspace=0:nhlfe=1
+# Labelspace: os mapeamentos de labelspaces a interfaces
+e2[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth3
+e3[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1
+e4[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1
+e5[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1
+e2[eth0]=link2:ip=10.0.2.2/24
+e2[eth1]=link8:ip=172.16.10.2/24
+e2[eth3]=link1:ip=10.0.1.2/24
+e3[eth0]=link2:ip=10.0.2.3/24
+e3[eth1]=link6:ip=10.0.6.3/24
+e4[eth0]=link4:ip=10.0.4.4/24
+e4[eth1]=link6:ip=10.0.6.4/24
+e4[eth2]=link7:ip=172.16.20.4/24
+e5[eth0]=link4:ip=10.0.4.5/24
+e5[eth1]=link1:ip=10.0.1.5/24
+a1[eth2]=link8:ip=172.16.10.10/24
+a2[eth2]=link7:ip=172.16.20.20/24
+a1[default_gateway]=172.16.10.2
+a2[default_gateway]=172.16.20.4
+</syntaxhighlight>
+-->
 '''ATENÇÃO: Leitura dos itens 6.1, 8.3 e 18.1 do Forouzan'''

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