O que é uma rede MPLS e como ela funciona?

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MPLS é um tipo de rede que melhora nossa experiência de usuário e nos permite desfrutar de certas aplicações (tais como aquelas em que assistimos conteúdo audiovisual) sem interrupções. Como funciona?

O MPLS(Multiprotocol Label Switching) é um mecanismo de transporte de dados que permite a sinalização de túneis usando etiquetas para transportar informações entre dois pontos de uma rede.

Ao viajar dentro desses túneis, nossos dados são mais seguros e mais confiáveis. Além disso, como o caminho já está traçado, os roteadores têm menos trabalho a fazer para levar os pacotes até seu destino. O MPLS também melhora nossa experiência de usuário ao torná-la disponível para aplicações que requerem menos atraso e mais largura de banda (que horrível quando nossa série trava naquele ponto!).

Esta solução foi padronizada pela Internet Engineering Task Force(IETF), a organização responsável pela padronização dos protocolos da Internet. Originalmente, no final dos anos 90 e início dos anos 2000, a MPLS procurou, entre outras coisas, trazer os benefícios da comutação de circuitos para mais perto das redes comutadas por pacotes.

Naqueles anos, a velocidade da troca de pacotes era limitada principalmente pelo software de roteador, que era o principal responsável pelo processo. Como ajudou a resolver este problema, foi um protocolo rapidamente adotado pelas empresas de telecomunicações.

O problema MPLS resolve

Imagine que você é um motorista de caminhão de entrega e tem um carregamento para entregar em uma cidade quatro vilarejos longe de seu ponto de partida. Não conhecemos a rota completa, mas sabemos como chegar à primeira cidade na direção daquela cidade.

analogia caminhão de entrega mpls

Nesta vila, fazemos uma pausa e aproveitamos para perguntar que estrada devemos tomar para chegar ao nosso destino. Quando paramos em um posto de gasolina, o simpático atendente nos diz que também não sabe como chegar à cidade para onde vamos, mas ele sabe como chegar à próxima cidade na estrada. Então vamos para a próxima cidade e perguntamos novamente, mas novamente acontece a mesma coisa.

Finalmente, chegamos ao nosso destino, apenas para descobrir que o escritório para o qual nosso pacote foi enviado está fechado. Que frustrante! Se apenas antes de sairmos tivéssemos encontrado alguém que conhecesse todo o percurso e nos salvasse de parar em todas as aldeias....

Vamos voltar à realidade. O envio tradicional de pacotes da camada 3 envolve uma verificação da tabela de roteamento de cada roteador em um determinado caminho. O pacote chega em uma interface, a tabela de roteamento é consultada para ver qual deve ser o próximo salto, de acordo com o endereço IP de destino, e ele é roteado para ele. Isto é o equivalente a perguntar como chegar ao destino e apenas descobrir como chegar à próxima cidade.

Hoje, não parece ser uma operação complicada, mesmo com um grande número de tabelas de roteamento e pacotes fluindo através de computadores. Mas era uma vez, e era ineficiente.

Esta operação foi intensiva em recursos e teve impacto sobre a capacidade do equipamento de trocar pacotes a uma taxa de linha. A MPLS surgiu originalmente como uma solução para este problema. Graças a este mecanismo, a rota até nosso destino é delimitada e não precisamos fazer perguntas em cada aldeia intermediária para saber para onde ir, embora ainda tenhamos que visitá-las.

Assim, um caminho de ponta a ponta é sinalizado usando operações de etiqueta, um cabeçalho adicional que é anexado aos pacotes. Desta forma, os roteadores podem consultar tabelas de etiquetas mais simples do que as tabelas de roteamento e executar a operação indicada (colocar uma nova etiqueta e mudar ou remover uma etiqueta existente). Isto acontece antes que os pacotes comecem a circular. O encaminhamento de pacotes se torna mais como a comutação de circuitos em redes tradicionais, por exemplo, redes telefônicas. Quando cada pacote entra na rede, é colocado em um "túnel"; uma rota direta que nos leva ao nosso destino.

Dada a velocidade com que a tecnologia está avançando, a limitação original logo deixou de existir. Os roteadores se tornaram dispositivos poderosos, executando muitas instruções muito rapidamente. Embora não fosse mais necessário otimizar o processo de encaminhamento, o MPLS permaneceu em vigor porque muitos outros casos de uso foram encontrados.

Vantagens do MPLS sobre o protocolo IP

O mecanismo MPLS tem outras vantagens sobre o protocolo IP. Embora o protocolo IP seja simples e poderoso, ele tem limitações.

Em comparação ao MPLS, uma das principais diferenças é que as variáveis que entram em jogo ao decidir o caminho do pacote são muito limitadas.

Um protocolo de roteamento tradicional (RIP, OSPF ou IS-IS, para citar alguns) depende exclusivamente da métrica (número de lúpulos ou um custo) para escolher o melhor caminho possível. Isto é independente do estado da rede, e também impede que os roteadores façam uso de todos os recursos disponíveis para a rede. Não considera a latência, largura de banda disponível em um link ou fatores administrativos, elementos que se tornaram importantes diante de novos usos da rede, como streaming ou jogos. Estas exigem respostas rápidas, quase em tempo real, e a possibilidade de estas envolverem grandes volumes de tráfego de dados.

Em uma rede IP tradicional, alguns links concentrarão a maior parte do tráfego e outros serão altamente subutilizados. Através do uso do MPLS, é possível obter um maior controle sobre a utilização dos recursos, permitindo que um operador decida como os caminhos de tráfego são formados.

Outro problema com o uso de IP é que, para atender dois clientes diferentes, um provedor de serviços tem que criar duas infra-estruturas separadas ou exigir que utilizem um esquema de endereçamento diferente, o que é inconveniente. Com uma rede MPLS, um provedor de serviços de Internet (ISP) pode separar logicamente todos os seus clientes a baixo custo e com uma única rede, garantindo a confiabilidade dos dados.

Uma solução adequada para qualquer empresa

O uso do MPLS como um protocolo de escavação de túneis permite resolver estes inconvenientes de forma simples, sem perder as características positivas das redes IP tradicionais.

Ao mesmo tempo, estabelece uma base sobre a qual acrescentar diversos serviços, com uma versatilidade que pode ser explorada por pequenas e médias empresas, bem como por grandes prestadores de serviços de telecomunicações.


Por:

Andrés Burel, líder de engenharia da Telco & Smart Cities.

Andrés é formado em Engenharia de Telecomunicações pela Universidade ORT (Uruguai). Ele tem mais de 10 anos de experiência em telecomunicações e tem trabalhado para fornecedores e prestadores de serviços.

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