Las redes MPLS es hoy día una solución clásica y estándar usada para el transporte de información en las redes. Es aceptado por casi toda la comunidad de Internet, convirtiéndose hasta hoy en una solución aceptable para el envío de información, utilizando Routing de paquetes con ciertas garantías de entrega siendo así una forma de mayor bienestar y confiabilidad para los usuarios de este sistema.
Los avances en el hardware y una nueva visión a la hora de manejar las redes, están dando lugar al empleo creciente de las tecnologías de conmutación, encabezadas por la tecnología ATM.
Aportando velocidad, calidad de servicio y facilitando la gestión de los recursos en la red, viéndose así un acercamiento del factor mejora al uso de esta tecnología y es aquí donde juega el factor costo entrando como ficha clave para la optimización de la red.
De aquí derivan los siguientes problemas: el paradigma del Routing está muy extendido en todos los entornos, tanto empresariales como académicos, etc. El rediseño total del software existente hacia la conmutación supondría un enorme gasto de tiempo y dinero. Esto mismo sucede con el hardware que está funcionando hoy día, y se está empleando una nueva forma de utilizar este programa aprovechando la infraestructura sistemática de lo ya establecido.
Este tipo de red se utiliza para:
- 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 anidación de etiquetas permite agregar flujos con mucha facilidad, por lo que el mecanismo es escalable.
- Ingeniería de Tráfico: Se conoce con este nombre la planificación de rutas en una red en base a previsiones y estimaciones a largo plazo con el fin de optimizar los recursos y reducir congestión.
- 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 creación 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.
La MPLS que es un mecanismo de enrutamiento flexible que está basado en la asignación de flujos en rutas extremo - extremo dentro de un Dominio Autónomo. La flexibilidad ofrece la libertad de escoger el criterio por el que los flujos de tráfico serán reconocidos y tratados como flujos distintivos, esta libertad permite que el tráfico entre un par destino- fuente sea dividido en rutas paralelas para evitar congestionar los enlaces en la red, siendo esta una de las aplicaciones primarias previstas para MPLS. Las principales funciones de MPLS son:
- Especificar mecanismos para gestionar flujos de tráfico de diferentes tipos.
- Obtener independencia de los protocolos de la capa de enlace y la capa de red.
- Disponer de medios para traducir las direcciones IP en etiquetas simples de longitud fija utilizadas en diferentes tecnologías de envío y conmutación de paquetes.
- Ofrecer interfaces para diferentes protocolos de enrutamiento y señalización.
- Soportar los protocolos de la capa de enlace de IP, ATM y Frame Relay
Una las principales características del MPLS destaca la división de los planos de control y de envío.
El mecanismo de control se encarga básicamente de dos funciones:
- Creación de rutas, que implica la construcción de las tablas de encaminamiento.
- La señalización de las rutas.
De envió:
El módulo de envió es el encargado de la conmutación de paquetes a través del intercambio de etiquetas. Las etiquetas son insertadas al comienzo del paquete en la entrada de la red MPLS.
En cada salto el paquete es encaminado según el valor de la etiqueta y sale por la interfaz correspondiente con otra etiqueta. Se obtiene una gran rapidez en la conmutación gracias a que las etiquetas son insertadas al principio del paquete y son de longitud fija, lo que hace que pueda hacerse una conmutación víahardware.
Intercambio de rutas por etiqueta, LSP (Label Switched Path)
Es una ruta sobre una red MPLS, establecida por un protocolo de señalización como LDP, RSVP o CR-LDP. La ruta es establecida basándose en los criterios de clase de equivalencia de reenvíos, siguiendo un criterio definido por FEC (Forwarding Equivalence Class). La ruta comienza en un en caminador de etiquetas LER, que se encarga de tomar la decisión de etiquetar el paquete para el apropiado FEC. Después de este procedimiento reenvía el paquete al siguiente en caminador en la ruta, quien a su vez reemplazará la etiqueta por otra que le corresponda, para así enviársela al siguiente. El último en caminador en la ruta se encarga de eliminar las etiquetas del paquete y de pasar el paquete dependiendo de las cabeceras de su próxima capa.
Otra característica importante en MPLS es la posibilidad de hacer enrutamiento explícito, el cual consiste en una ruta que ha sido configurada en el LER de acuerdo a los criterios de Q o S y a la información de enrutamiento de la red. MPLS clasifica en el LER de entrada el tráfico de modo que le asigna un FEC (Forward Equivalence Class).
Las redes MPLS sufren un problema ya que hay distintas formas de pasar una etiqueta por la red sin tener en cuenta el control que se debe hacer para obtener la mejor forma de mezclar los envíos con el fin de obtener los menores costos, es por eso que se abre campo al uso de la Teoría del costo mínimo, quese presta para una aplicación directa al problema de redes descrito anteriormente, planteando así el problema según las herramientas dadas por esta teoría: Una red es una díagrafica G=(V,E), cuando cada borde e= (i,j) tiene una dirección desde su punto inicial i hasta su punto final j, donde V representa un conjunto de puntos denominados vértices, y E un conjunto de rectas de conexión denominadas bordes, en este caso los vértices representan los nodos de la red V = (1, 2…m) y E representa los enlaces E = ((i, j); i, j V), el enlace (i, j) es incidente con los nodos i y j. Cada enlace tiene una capacidad asignada Uij>0 (máximo flujo posible a lo largo del enlace (i, j)). En un vértice sdenominado fuente, se produce un flujo que circula a lo largo del enlace hacia otro vértice t llamado destino.
Aplicaremos la teoría del costo mínimo, para reducir el ancho de banda sobrante. El modelo utilizado para el problema del costo mínimo es el siguiente:
Este modelo facilita la optimización del problema del mínimo costo mediante la ecuación 1, la cual representa la función objetivo bajo las restricciones que imponen las ecuaciones 2 y 3.
Tenemos una red que consiste en N nodos (routers), los nodos (m, n) están conectados en la dirección m- n con un ancho de banda equivalente b(m, n) en (bit / seg) . El número de enlaces es el número de pares (m, n) con b (m, n) >0 al cual denominaremos L. se asume que la red tiene la propiedad de que todos los nodos n pueden ser alcanzados por todos los nodos m lo que implica, según:
Una vez planteada la red se necesita optimizar el ancho de banda en los enlaces correspondientes entre cada nodo de entrada y el nodo de salida. En vista que tenemos varios nodos de entrada y varios nodos de salida, se tiene que aplicar la teoría del mínimo costo para optimizar el ancho de banda.
