Redes MPLS

O que é MPLS?

O MPLS, Multi-protocol Label Switching ou Comutação de Rótulos Multiprotocolo, definido pela RFC 3031, é uma tecnologia de chaveamento de pacotes, que proporciona encaminhamento e comutação eficiente de fluxos de tráfego através da rede, visando diminuir o processamento nos equipamentos e interligar com maior eficiência redes de tecnologia distintas.

O MPLS atua entre as camadas 2 e 3 do modelo OSI e, por isso, é nomeado por alguns autores como o protocolo da camada 2,5.

Essa tecnologia consiste em direcionar dados de um nó da rede para o próximo nó, baseando-se em rótulos de menor caminho ao invés de endereços de rede longos, evitando consultas complexas em uma tabela de roteamento. Esses rótulos identificam enlaces virtuais – caminhos - entre nós distantes, ao invés de pontos terminais.

O termo “Multiprotocol” designa que essa tecnologia pode ser usada sob qualquer protocolo de rede, mas o estudo e a implementação têm se resumido basicamente para redes IP, devido a ampla utilização.

Por possuir a capacidade de associar a facilidade dos roteadores com a eficiência dos switchs, é uma tecnologia que está se consolidando, com atuação notória em países em desenvolvimento e ampla difusão em países de primeiro mundo.

Conceitos de uma rede MPLS

Alguns conceitos são importantes para entendermos como funciona uma rede MPLS, são eles:

FEC (Fowarding Equivalence Class) ou Classes de Encaminhamentos equivalentes: é definida como qualquer grupo de pacotes que podem ser tratados de forma equivalente para fins de encaminhamento. Exemplo: pacotes que tenham o mesmo prefixo de origem e destino.

Label ou rótulos: é um pequeno identificador que o pacote recebe ao entrar em uma rede MPLS. Este identificador será utilizado para o seu roteamento dentro da rede.

LSP (Label Switch Path): É o caminho, ou túnel, determinado dentro de uma rede MPLS.

LER (Label Edge Router): Faz o papel do roteador de borda em uma rede MPLS, rotulando e desrotulando os pacotes que entram e saem da rede.

LSR (Label Switch Router): São os roteadores responsáveis somente pela comutação de rótulos em uma rede MPLS.

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Funcionamento Básico

Quando um pacote entra em uma rede MPLS, o primeiro passo a tomar é identificar a qual classe de encaminhamento (FEC) este pacote pertence. Esta análise é feita somente no LER, ou seja, na entrada da rede MPLS, onde é aberto o pacote de rede para classificá-lo como pertencente de uma determinada FEC. Com esta identificação, é possível desginar o melhor caminho (LSP) para o pacote. Após tomada a decisão do LSP a utilizar, o pacote é rotulado e encaminhado ao próximo salto.

Nos saltos subsequentes não há nenhuma análise do cabeçalho da camada de rede do pacote. A cada Roteador Comutador de Rótulos (Label Switch Router – LSR ) pelo qual o pacote passa, os rótulos são trocados pois cada rótulo representa um índice na tabela de encaminhamento do próximo roteador. Sendo assim, quando um pacote rotulado chega, o roteador procura em sua tabela (NHLFE - Next Hop Label Forwarding Entry) pelo índice representado pelo rótulo. Ao encontrar este índice o roteador substitui o rótulo de entrada por um rótulo de saída associado à CEE a que pertence o pacote. Após completada a operação de troca de rótulos o pacote é encaminhado pela interface que está especificada na tabela de roteamento.

Quando o pacote chega ao LER de saída da rede MPLS, o rótulo é removido e o pacote é encaminhado pela interface associada à FEC a qual pertence o pacote.

Engenharia de Tráfego com MPLS

Um problema comum e redes de computadores, principalmente em redes públicas e de grande porte, é a incapacidade de explorar os recursos da rede com eficiência, gerando congestionamentos e lentidões no serviço disponibilizado. No roteamento IP padrão, o parâmetro utilizado para decisão de uma rota é através do caminho mais curto até o destino, entretanto, muitas vezes esta não é a solução ideal. Podemos fazer uma analogia com o trânsito de veículos nas grandes cidades. Muitas vezes o menor caminho é também o mais congestionado, fazendo com que demoremos muito mais em nosso trageto do que se escolhessemos rotas alternativas com menor congestionamento.

Neste cenário surge a necessidade de repensarmos o modelo de roteamento para melhor utilizar os recursos disponibilizados pela rede, de onde vem o conceito de Engenharia de Tráfego.

A engenharia de tráfego no MPLS utiliza a largura de banda existente de forma mais eficiente, permitindo que pacotes possam ser encaminhados por rotas explícitas e com uma largura de banda específica garantida. Isto é conhecido como CBR (Constraint-Based Routing). O CBR gere caminhos do tráfego de dados dentro de uma rede MPLS, permitindo que o tráfego seja encaminhado a rotas desejadas.