11 Evoluzione

Evoluzione del livello di rete Multi Protocol Label Switching - MPLS IPv6

MPLS MultiProtocol Label Switching Pensato per unire i vantaggi di IP e ATM nelle Backbone Network Routing IP Switching ATM (label switching) con miglioramenti che eliminano gli svantaggi di IP su ATM

MPLS Precursori (dal ‘96) IP Switching (Ipsilon/Nokia) Tag Switching (Cisco) Aggregate Route-Based IP-Switc. (IBM) IP Navigator (Cascade/Ascend/Lucent) Cell Switching (Toshiba)

Architettura Generale Gestione dei flussi a circuito virtuale ( Forward Equivalence Class ) predeterminati dal gestore o su richiesta esplicita degli utenti meccanismo di “set up” prenotazione di risorse Core Router Border Router

Architettura generale E’ possibile ottimizzare l’instradamento dei flussi in base a meccanismi statici o dinamici E’ possibile instradare in base a un ricco set di parametri (sorgenti, porte, applicazioni) in aggiunta alla destinazione Core Router Ingress Router Egress Router

LS Forwarding IP è incapsulato in un LS header CoS: Class of Service S: Stack (consente l’uso in cascata) TTL: Time To Live La label di 20 bit è compatibile con il VC ATM Label CoS S TTL 20 bit 3 bit 1 bit 8 bit 4 byte

LS Forwarding La Label è usata per commutare - Label Swapping (circuito virtuale) La label ha significato locale (come in ATM e FR) In Interface …… 3 3 …… . In Label …… 21 56 …… . Out Interface …… 4 6 …… . Out Label …… 18 135 …… .

LS Forwarding Le Label vengono determinate e “cucite” al momento del set up del cammino IP 18 A B IP 4 IP 35 18 35 35 4

LS forwarding All’ Ingress Router la corrispondenza è fra l’indirizzo IP di destinazione (e possibilmente altri parametri) e la Label del cammino scelto A IP Ingress Router IP 18 IP 35 18 35 IP 18

Affasciamento dei cammini I due flussi seguono il cammino AC in comune A incapsula i due flussi con identica label B instrada sulla label 2 C decapsula i flussi IP 18 IP 25 IP 18 42 A C B IP 8 IP 7 IP 25 42 IP 18 21 IP 25 21

Affasciamento dei cammini Il numero di affasciamenti non ha limite i router instradano sulla base della label esterna e sulla base di indicazioni “push-pop” I router interni commutano pochi flussi (!!SCALABILITA’!!)

Inoltro e Controllo Disaccoppiamento fra routing e forwarding Routing Protocol Routing Table (IP) Forwarding table (LS) Packet Processing Routing Updates Routing Updates Packets Packets Controllo Forwarding LS

Inoltro e Controllo I pacchetti di controllo seguono un inoltro hop-by-hop simile a quello IP tradizionale I pacchetti di controllo creano un nuovo label switched path (circuito virtuale) I pacchetti dati per i quali è stato creato il path possono dopo inoltrati direttamente in base alla label LS Controllo LS Controllo LS Controllo LS Controllo LS Controllo

Inoltro e Controllo Ovviamente è possibile anche un instaurazione “manuale” dei label switched path; in questo caso il controllo non serve Il disaccoppiamento fra routing e forwarding consente l’evoluzione delle tecniche e dei parametri di routing Consente economie di scala (cammini affasciati) Il forwading a circuito consente la prenotazione di risorse e l’uso di tecniche di ingegneria del traffico

Controllo Nuovo database di traffic engineering (TED) Nuove procedure di signaling Link State Database IGP Routing (OSPF) Packet Forwarding Routing Updates Packets Packets Routing Updates Traffic- Eng. Database Signaling OSPF mod.

TED Contiene informazioni relative a: Informazioni topologiche tipo link-state Derivate dai protocolli di routing Risorse di rete (banda dei link, banda prenotata) Derivate da estensioni dei protocolli di routing (IGP) Dati amministrativi Derivate da dati di configurazione degli utenti Consente ai border router di determinare un cammino

Instauramento del cammino Si determina lo Egress Router in base al next hop BGP I cammini possono essere determinati: “ off line” Ottimizzazione globale conoscendo i flussi “ on line” (Constrained based routing) Tiene conto dei vincoli dell’utente banda inclusione/esclusione di link/nodi richieste amministrative riarrangiamento si/no … ...

Segnalazione Serve un meccanismo di segnalazione per Coordinare la distribuzione delle label Instaurare un cammino desiderato (Explicit Route) Riservare le risorse Riassegnare le risorse Prevenire i loop

Segnalazione I meccanismi prevedono 3 possibilità Label Distribution Protocol (LDP) Hop per Hop Segue i cammini di IGP Non supporta il Traffic Engineering ReSerVation Protocol (RSVP) gestito dai border Routers Estensione per supportare route esplicite Constrained Routing LDP Estende LDP a supportare le route esplicite

Label Distribution Protocol (LDP) 1.1.1.0 1.1.3.0 1.1.2.0 1 2 3 1 2 1 2 3 3 Mapping: 40 Request: 1.1.1.x Mapping: 50 Request: 1.1.1.x Inf. IN Dest. Inf. Out Label OUT 3 1.1.1.x 1 50 Inf. IN Dest. Inf. Out Label OUT 3 1.1.1.x 2 40 Label IN 50 Inf. IN Dest. Inf. Out 3 1.1.1.x 1 Label IN 40

Label Switched Path (LSP) 47.2 1.1.2.0 1 2 3 1 2 1 2 3 3 1.1.1.5 IP 1.1.1.3 IP 1.1.1.3 Inf. IN Dest. Inf. Out Label OUT 3 1.1.1.x 1 50 Inf. IN Dest. Inf. Out Label OUT 3 1.1.1.x 2 40 Label IN 50 Inf. IN Dest. Inf. Out 3 1.1.1.x 1 Label IN 40

Explicitely Routed-LDP 47.1 47.2 1 2 3 1 2 1 2 3 3 IP 1.1.1.1 IP 1.1.1.1 Inf. IN Dest. Inf. Out Label OUT 3 1.1.1.3 1 50 3 1.1.1.1 2 20

CR-LDP 1.1.1.0 1.1.3.0 1.1.2.0 1 2 3 1 2 1 2 3 3 Request: 1.1.1.x Route [C] Request: 1.1.1.x Route: [B,C] A B C D E F G Mapping: 40 Mapping: 50

ReSerVation Protocol (RSVP) PATH: Fissa il cammino su cui si effettua la riservazione RESV: Distribuisce la label e riserva le risorse La sorgente invia un messaggio di PATH verso la destinazione (route esplicita). Origine Destinazione La destinazione accetta la richiesta e invia un messaggio di RESV che distribuisce la label PATH PATH PATH PATH RESV RESV RESV RESV

Se il link diretto è saturo il traffico per NY può essere provvisoriamente mandato via DENVER ESEMPI di TE: Trabocco San Francisco Denver Chicago NY Washington Boston

MPLS: Approfondimenti Articoli (disponibili sul sito web del corso) : G. Armitage, “MPLS: The Magic behind the Myths”, IEEE Communication Magazine, Jan. 2000, pp. 124-131. D.O. Awduche, “MPLS and Traffic Engineering in IP Networks”, IEEE Communication Magazine, Dic. 1999, pp. 42-47. Libri: Bruce S. Davie, Yakov Rekhter, MPLS: Technology and Applications , Morgan Kaufmann Publishers, 2000. Links: MPLS Resource Center: http://www.mplsrc.com/ IETF MPLS Working Group: http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html Rick Gallaher MPLS Links: http://rickgallaher.com/mplslinks.htm

IPv6 IP versione 6 è la nuova versione dell’Internet Protocol il cui processo di standardizzazione è iniziato negli anni ’90 Mantiene l’impostazione fondamentale di IPv4 ma cambia molti aspetti … e soprattutto aumenta la lunghezza degli indirizzi da 32 a 128 bit

IPv6: le novità principali IPv6 Indirizzi, gestione delle opzioni, gestione della frammentazione, identificazione flussi, classi di traffico, niente header checksum, ecc. ICMPv6: Nuova versione di ICMP con funzionalità aggiuntive ARP: Eliminato e sostituito da ICMPv6 DHCPv6 Modificato per il nuovo protocollo (alcune funzioni sono svolte da ICMPv6) Routing RIPng e OSPFv6

Header IPv6 Basic Header 1 32 bit 40 byte Vers. Traffic class Flow label Payload length Next Header Hop count Suorce address Destination address

Next Header IPv6 Basic Header Next Header IPv6 Extension Header Next Header IPv6 Extension Header Next Header Upper Layer Protocol …

IPv6 Extension Headers Hop-by-hop option: deve essere interpretato dai router Ha varie opzioni per pacchetti lunghi e gestione di allineamenti a 32 bit Source Routing: Serve a obbligare i router a seguire un particolare percorso per il pacchetto Fragmentation: Implementa la frammentazione, ma questa può essere eseguita solo dal mittente che deve conoscere la massima MTU del path (la ottiene mediante i messaggi di MTU Path discovery di ICMPv6) Autenticazione Serve per l’autenticazione del mittente Encrypted security payload Serve per crittare il payload (altro pacchetto IP o livelli superiori)

Indirizzi IPv6 notazioni sintetiche: a gruppi di 2 byte in esadecimale: 8000:0000:0000:0000:8965:0678:A45C:87D3 gli zeri possono essere omessi: 8000::8965:678:A45C:87D3 notazione speciale per IPv4 ::131.175.21.173 numero di indirizzi per metro quadro di superficie terrestre: 7x10 23 (maggiore del numero di Avogadro)

Tipi di indirizzi IPv6 IPv6 prevede un ricca varietà di indirizzi e assume che normalmente una interfaccia abbia più di un indirizzo associato Destinatario Unicast ( uno ) Anycast ( almeno uno di un gruppo ) Multicast ( tutti quelli di un gruppo ) Uso Globale Locale (stesso link, stesso site)

Prefissi IPv6 Così come IPv4 anche IPv6 assume i prefissi per una individuazione del campo che identifica l’interfaccia La notazione è la stessa (ad. Es. /60) I tipi diversi di indirizzi sono individuati dalla prima parte del prefisso ( format prefix - FP ) Format Prefix Restante parte dell’indirizzo 128 bit variabile

Indirizzi speciali Unspecified address (0:0:0:0:0:0:0:0) Usato come indirizzo di sorgente quando il nodo non conosce altri suoi indirizzi Non può essere usato come indirizzo di destinazione Loopback address (0:0:0:0:0:0:0:1) Indirizzo di loopback analogo al 127.x.y.z di IPv4 IPv4-compatible IPv6 address (::IPv4_addr) Utilizzato per far comunicare host IPv6 quando occorre attraversare una rete IPv4 (96 zero + 32 bit IPv4_addr) IPv4-mapper IPv6 address (::FFFF:IPv4_addr) Utilizzati per far comunicare host IPv6 con host IPv4 (80 zero + 16 uno + IPv4_addr)

Aggregatable Global Unicast Address Formato unicast globale Struttura gerarchica per ridurre i problemi di scalabilità delle tabelle di routing 3 macrolivelli: Public Topology, Site Topology, Interface_ID 001 Interface ID FP 3 bit TLA 13 bit Res 8 bit NLA 24 bit SLA 16 bit 64 bit

Aggregatable Global Unicast Address TLA (Top Level Aggregation) Livello gerarchico più elevato normalmente assegnato su base geografica o agli ISP di backbone Res (Reserved) – future espansioni NLA (Next Level Aggregation) Ogni ISP con un TLA può strutturare gerarchicamente le sue reti con diversi NLA SLA (Site Level Aggregation) Livello legato al singolo site (sottorete) Interface ID 64 bit con formato derivato da IEEE EUI-64 I livelli NLA e SLA possono essere ulteriormenti divisi gerarchicamente

Link-Local Unicast Address FP = 1111 1110 10 Sono indirizzi utilizzabili sono per l’indirizzamente su un singolo link (sottorete) IPv6 prevede che ogni interfaccia disponga di almeno un link-local unicast address che viene normalmente assegnato per autoconfigurazione a partire dall’indirizzo fisico di interfaccia (IEEE EUI-64) Questi indirizzi sono fondamentali nel processo di Neighbor Discovery 1111 1110 10 Interface ID FP – 10 bit 00…00 54 bit 64 bit

Site-Local Unicast Address FP = 1111 1110 11 Anche questi destinati ad uso locale Definiscono una spazio di indirizzamento privato 1111 1110 11 Interface ID FP – 10 bit 00…00 38 bit 64 bit Subnet 16 bit

Multicast Address FP = 1111 1111 Diversi sotto-tipi Multicast global Multicast link-local Multicast site-local All’interno esistono indirizzi per usi speciali 1111 1111 Group identifier FP 8 bit 000T Flags 4 bit 112 bit Scope 4 bit

Multicast Address Flags: T=1 indirizzo temporaneo T=0 indirizzo permanente Scope: 0: reserved 1: node-local scope 2: link-local scope 5: site-local scope 8: organization-local scope E: global scope Altri: unassigned 1111 1111 Group identifier FP 8 bit 000T Flags 4 bit 112 bit Scope 4 bit

Multicast indirizzi speciali FF01::1 = all systems node-local scope FF02::1 = all systems link-local scope FF01::2 = all-routers node-local scope FF02::2 = all-routers link-local scope FF05::2 = all-routers site-local scope Indirizzi utilizzati in modo simile al broadcast locale suddividendo tra tutti i sistemi e tutti i router

Multicast indirizzi speciali Solicited-Node Multicast address Ogni sistema IPv6 deve avere un “soliceted-node multicast address” per ogni indirizzo unicast o anycast configurato Tale indirizzo viene costruito automaticamente concatenando il prefix con gli ultimi 24 bit del corrispondente indirizzo unicast o anycast FF02::1:FF00:0/104 XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXyy yyyy FF02 0000 0000 0000 0000 0001 FFyy yyyy

Molti indirizzi per diversi scopi IPv6 prevede l’uso di processi di autoconfigurazione Normalmente un nodo deve: Autoconfigurarsi un link-local address a partire dall’indirizzo fisico di 64 bit Autoconfigurarsi un solicited-node multicast address per ogni indirizzo Può autoconfigurarsi altri indirizzi mediante diverse procedure (vedi ICMP e DHCP)

ICMP version 6 ICMP ha un importanza molto maggiore con IPv6 Vengono svolte molte funzioni: Error reporting e diagnostica di rete Risoluzione degli indirizzi di livello link Individuazione del router corretto Controllo degli indirizzi IPv6 assegnati Autoconfigurazione degli indirizzi IPv6 Calcolo del PATH-MTU per la frammentazione

ICMPv6: struttura dei messaggi Type=1 – destination unreachable Type=2 – Packet too big Type=3 – Time excedeed Type=4 – Parameter problem, Type=128 – Echo request Type=129 – Echo reply ICMP_Type ICMP_Code Checksum Message Body Next header =58 Alcuni tipi comuni

ICMPv6 Neighbors Discovery Sono previste diverse procedure di ND Address Resolution Funzione analoga a quella di ARP per IPv4 Router Discovery Segnalare e scoprire presenza di router sul link Redirection Simile all’opzione redirect di IPv4 Neighbor Unreachability Detection Scopre irragiungilità di host noti

ICMPv6 Neighbor Discovery E sono introdotti 5 nuovi tipi di messaggio: Router Solicitation message: type=133 Router Advertisement message: type=134 Neighbor Solicitation message: type=135 Neighbor Advertisement message: type=136 Redirect message: type=137 Sono utilizzati molti indirizzi speciali (link-scope): All-systems Multicast Address (FF02::1) All-Routers Multicast Address (FF02::1) Solicited-node Multicast Address Unicast Link-Local Address Unspecified Address (0::0)

ICMPv6 Address Resolution Stessa funzione di ARP Servono indirizzi multicast/broadcast sul livello inferiore Si suppone l’esistenza di un mappaggio tra indirizzi multicast IPv6 e multicast/broadcast a livello link Si fa uso dei messaggi di “Neighbor Solicitation” e Neighbor Advertisement”

ICMPv6 Address Resolution Il messaggio di Neighbor Solicitation viene inviato all’indirizzo node-solicited multicast address che può essere ricavato anche dal richiedente Il messaggio di Neighbor Advertisement viene inviato all’indirizzo IPv6 di sorgente del pacchetto di richiesta IPv6_addr FE80::0800:2001:C782 IPv6_addr FE80::0:C033:6382 Neighbor Solicitation msg Chi è FE80::0:C033:6382? Neighbor Advertisement msg Io sono FE80::0:C033:6382

ICMPv6 Address Resolution A B primi 104 bit ultimi 24 bit IP-A FF02::1FF00:0 ultimi 24 bit S-A primi 104 bit ultimi 24 bit IP-B FF02::1FF00:0 ultimi 24 bit S-B Solicited-node multicast address ICMP Neighbor Solicitation Target_addr=IP-B Sender_link_addr=HA HX Multicast fisico HA Unicast fisico Algoritmo di corrispondenza dipendente dal tipo di link. Src_addr=IP-A Dst_addr=S-B Dest. HY HY Multicast fisico HB Unicast fisico ICMP Neighbor Advertisement Target_addr=IP-B Sender_link_addr=HB Src_addr=IP-B Dst_addr=IP-A Dest. HA

Router Discovery ICMP Router Advertisement IPv6_addr (link local)= FE80::0:ABCD:9999 Prefix: 2000:111::0/64 Invio periodico da parte dei router All’inidirizzo All-systems link-local-scope (FF01::1) ICMP Router Solicitation Invio su richiesta ad indirizzo unicast richiedente ICMP Router Advertisement Indirizzo all-routers link-local scope (FF02::1)

Autoconfigurazione Indirizzi Oltre agli indirizzi Link-local si possono autoconfigurare indirizzi globali Stateful configuration (tramite DHCPv6) Stateless configuration (tramite ICMP) Noto il prefisso annunciato dai router Si può ricavare l’indirizzi a partire dall’indirizzo fisico a 64 bit

MTU Path Discovery Il mittente deve sapere la MTU più piccola sul percorso Invia 1 pacchetto con pacchetto lungo quanto MTU primo link Se arriva messaggio ICMP errore “Packet too big” ridurre MTU Fino a che non arrivano più messaggi di errore

Migrazione IPv4 – IPv6 Si basa sull’uso di queste conponenti: Dual stack: Sistemi con doppio stack IPv4 e IPv6 Tunneling: Attraversamento di porzioni di rete IPv4 mediante tunneling Header translation: Traduzione degli header dei due formati

IPv6: Approfondimenti Libri: C. Huitema, IPv6: The Next Generation Protocol, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1997. Articoli: W. Stallings, “IPv6: the new Internet protocol”, IEEE Communications Magazine , July 1996, pp. 96 –108. D.C. Lee et alt., “The next generation of the Internet: aspects of the Internet protocol version 6”, IEEE Network , vol. 12, no 1, Jan.-Feb. 1998, pp. 28 –33. Links: IP Next Generation (R. Hinden), http://playground.sun.com/pub/ipng/html/ipng-main.html

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