MPLS

O que é MPLS?

O protocolo MPLS (Multiprotocol Label Switching) é definido pelo IETF (Internet Engineering Task Force) e consiste em uma tecnologia de chaveamento de pacotes que proporciona o encaminhamento e a comutação eficientes de fluxos de tráfego através da rede.

Para que serve?

Apresenta-se como uma solução para diminuir o processamento nos equipamentos de rede e interligar com maior eficiência redes de tecnologias distintas. O termo "Multiprotocol" significa que esta tecnologia pode ser usada sob qualquer protocolo de rede. Considerando a Internet e a importância de seus protocolos nas varias WAN’s públicas e privadas, tem-se aplicado o estudo e a implementação do MPLS basicamente para redes IP.

Este protocolo disponibiliza os serviços de QoS, Engenharia de Tráfego (Traffic Engineering) e VPN para uma rede baseada em IP. Em relação a aplicações que exigem tempo real, a rede MPLS oferece a implementação de QoS que não pode ser implementada em rede IP. Com a implementação do QoS podemos diferenciar diversos tipos de tráfegos e tratá-los de forma distinta, dando prioridades às aplicações mais sensíveis (rede escalonável).

Em que camada o MPLS atua?

O MPLS opera numa camada OSI intermediária às definições tradicionais do Layer 2 (Enlace) e Layer 3 (Rede), pelo que se tornou recorrente ser referido como um protocolo de "Layer 2,5".

O label é um identificador curto, de tamanho fixo e significado local. Todo pacote ao entrar numa rede MPLS recebe um label. Este pode ser pensado como uma forma abreviada para o cabeçalho do pacote. Desta forma os roteadores só analisam os labels para poder encaminhar o pacote. O cabeçalho MPLS deve ser posicionado depois de qualquer cabeçalho da camada 2 e antes do cabeçalho da camada 3, ele é conhecido como Shim Header.

Como funciona?

Redes baseadas em IP geralmente deixam a desejar no quesito qualidade de serviço, que são características disponíveis nas redes baseadas em circuitos como ATM, com as quais as empresas estão mais acostumadas. O MPLS traz a sofisticação do protocolo orientado à conexão para o mundo IP sem conexão. É esse o segredo que torna as redes IP tão convenientes para as aplicações empresariais. Com base em avanços simples no roteamento IP básico, o MPLS proporciona melhor performance e capacidade de criação de serviços para a rede.

Em uma rede IP convencional, os pacotes de dados são roteados com base nas informações contidas em seus cabeçalhos (headers) e nas informações que cada roteador dispõe sobre o a alcance e a disponibilidade dos outros roteadores da rede. Nas redes MPLS, os pacotes são rotulados assim que entram na rede, sendo encaminhados apenas com base no conteúdo desses rótulos. Capacitando os roteadores a decidir o encaminhamento mais adequado com base em tais rótulos, o MPLS evita o esquema de intenso processo de pesquisa de dados utilizado no roteamento convencional.

Encaminhar pacotes com base em seus rótulos, em vez de roteá-los com base nos cabeçalhos, traz inúmeras e significativas vantagens: os pacotes são processados mais rapidamente, porque o tempo gasto para encaminhar um rótulo é menor do que o gasto para rotear um header de pacote; pode-se atribuir prioridade aos rótulos, o que torna possível garantir a qualidade de serviço de Frame Relay e de ATM; os pacotes percorrem a rede pública através de caminhos estáticos do tipo circuito, que são a base para Redes Virtuais Privadas (VPN’s); A carga útil dos pacotes não é examinada pelos roteadores de encaminhamento, permitindo diferentes níveis de criptografia e o transporte de múltiplos protocolos.

Em resumo, O MPLS propõe um método para gerar uma estrutura de comutação sob qualquer rede de datagramas, criando circuitos virtuais a partir das rotas organizadas pelos protocolos de roteamento da camada de rede. A informação é então processada e dividida em classes de serviço (recebe labels) e os dados encaminhados através de rotas estabelecidas anteriormente por essas classes, sendo feita apenas a comutação. O nível de enlace é preservado, sendo possível aplicar o MPLS em redes Ethernet, ATM e Frame Relay, por exemplo.

O MPLS na rede

O MPLS foi utilizado originalmente para definir a engenharia de tráfego, ou seja, para determinar o caminho a ser percorrido pelo tráfego através da rede e estabelecer os atributos de performance para diferentes classes de tráfego. O mais importante é que nas redes que disponibilizam rotas alternativas, o MPLS combina a escalabilidade e a flexibilidade do roteamento com a performance e a capacidade de gerenciamento de tráfego da comutação de camada 2 (Modelo OSI).

Para oferecer serviços baseados em IP, o MPLS é utilizado para mapear a rede IP privada do cliente para a rede pública, normalmente chamada VPN BGP MPLS ou VPN 2547 RFC. Qualquer mudança na topologia IP da rede do cliente é dinamicamente comunicada, por meio da rede pública, aos outros sites do cliente. Isso é possível porque a operadora utiliza o MPLS para montar tabelas de roteamento virtual para a rede de cada cliente, encaminhando dados e informações de rotas para os outros sites que o cliente possui.

O MPLS pode ser utilizado para estabelecer caminhos que emulam as conexões ponto-a-ponto de camada 2, oferecendo um caminho alternativo para o encaminhamento de dados, sem o alto overhead das VPN’s BGP – algumas vezes chamadas de túneis de camada 2 ou redes virtuais privadas (VPN’s).

Dessa forma, as operadoras podem utilizar o MPLS para estabelecer circuitos virtuais ou túneis em uma rede IP possibilitando as VPN’s MPLS. Além disso, as operadoras que possuem redes IP, Frame Relay e ATM podem utilizar o MPLS para interligá-las, evitando altos gastos com upgrade de hardware, tanto para os clientes quanto para os provedores.

Conclusão

O MPLS é uma tecnologia utilizada em backbones e tem o objetivo de solucionar os problemas atuais das redes de computadores como velocidade, escalabilidade, gerenciamento de qualidade de serviço (QoS) e a necessidade de engenharia de tráfego.

Por esse motivo, o MPLS é hoje reconhecido como a principal tecnologia capaz de oferecer serviços diferenciados, que atendam às diversas necessidades dos usuários de redes, desde pequenas empresas que utilizam a rede para negociar com seus clientes e fornecedores, até as grandes, e que estejam implementando uma VPN global.

IPv6

O que é?

O IPv6 (Protocolo de Internet versão 6) é a versão mais atual do Internet Protocol (Protocolo de Internet), mais conhecido como IP, o padrão usado para a comunicação entre todos os computadores ligados à Internet.

Uma característica fundamental do protocolo IP é que ele define para cada computador, servidor, celular, tablet ou outro dispositivo conectado à rede um endereço único, que serve como identificador perante toda a rede.

Por que surgiu?

O IPv6 surgiu da necessidade de ampliar o número de endereços disponíveis. Atualmente o padrão utilizado é o IPv4, que disponibiliza cerca de 4 bilhões de endereços, através de um endereçamento de 32 bits. Este número, apesar de parecer grande, não é mais suficiente para atender a demanda e está praticamente esgotado.


Existem outros fatores que motivaram a implantação do IPv6: a Internet das Coisas (equipamentos com sistemas embutidos, capazes de interagir autonomamente entre si); a Expansão das redes (vários fatores motivam uma expansão cada vez mais acelerada da Internet: a inclusão digital, as redes 3G, etc.); a Qualidade de serviço (o IPv6 tem um suporte melhorado a classes de serviço diferenciadas, em função das exigências e prioridades do serviço em causa); a Mobilidade (o IPv6 suporta a mobilidade dos utilizadores, estes poderão ser contatados em qualquer rede através do seu endereço IPv6 de origem).

Como é seu formato?

No IPv6 o endereço é composto por números hexadecimais (nesse sistema de endereçamento, além de números, entram as letras A, B, C, D, E e F). A capacidade máxima desse tipo de endereçamento é 3,4 x 1038 (o número exato é 2 elevado a 128). Exemplo de endereço 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334. Ele também pode ser representado da seguinte maneira: 2001:0db8:85a3:0:0:8a2e:0370:7334, já que os grupos cujo todos os dígitos são zeros podem ser representados por apenas um deles. Ainda há uma terceira forma de exibi-lo, de maneira ainda mais simples do que as anteriores: 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334 também é válido, pois os grupos de zero podem ser substituídos por uma dupla de dois pontos e os zeros iniciais dos grupos podem ser omitidos sem problema.

Quais são as mudanças mais importantes em relação ao IPv4?

A criação do IPv6 é fruto do esforço do IETF (Internet Engineering Task Force – comunidade internacional preocupada com a evolução da arquitetura da Internet) para criar a "nova geração do IP" (IPng: Internet Protocol next generation), cujas linhas mestras foram descritas por Scott Bradner e Allison Marken, em 1994, na RFC 1752. Sua principal especificação encontra-se na RFC 2460.

Ele difere do IPv4, primeiro no tamanho do espaço de endereçamento. Os endereços IPv6 têm um tamanho de 128 bits e o endereços IPv4 têm tamanho de 32 bits. Outra diferença é a autoconfiguração de endereço: Suporte para atribuição automática de endereços numa rede IPv6, podendo ser omitido o servidor de DHCP a que estamos habituados no IPv4.

O Endereçamento hierárquico simplifica as tabelas de encaminhamento dos roteadores da rede, diminuindo assim a carga de processamento dos mesmos. O Formato do cabeçalho foi totalmente remodelados em relação ao IPv4. Os Cabeçalhos de extensão trazem opção para guardar informação adicional.

Tem suporte a qualidade diferenciada: aplicações de áudio e vídeo passam a estabelecer conexões apropriadas tendo em conta as suas exigências em termos de qualidade de serviço (QoS). Possui capacidade de extensão: permite adicionar novas especificações de forma simples e encriptação: diversas extensões no IPv6 permitem, a princípio, o suporte para opções de segurança como autenticação, integridade e confidencialidade dos dados.

Como está sendo sua adoção?

O IPv6 foi projetado para trabalhar inicialmente em conjunto com o IPv4, bem antes de este se esgotar. A proposta era que dispositivos “bilíngues” em IPv4 e IPv6 tentariam primeiro comunicar-se em IPv6 e, caso não conseguissem, automaticamente mudariam para IPv4. Depois, os dispositivos que usassem IPv4 seriam reprogramados ou substituídos. Ao longo do tempo o IPv4 morreria, pois não seria mais necessário.

Foi lançado oficialmente em 06 de junho de 2012. Hoje, metade dos dispositivos conectados à Internet é bilíngue. Mas, a mudança para a utilização do IPv6 ainda é muito lenta. Menos de 2% dos usuários da Internet utilizam o IPv6. Poucos provedores tem oferecido esta nova tecnologia e os endereços IPv4 estão se esgotando.

Em fevereiro de 2011, a IANA (Autoridade para Atribuição de números na Internet)repassou os últimos grandes blocos (/8) aos RIRs (Registro Regional da Internet). Dos cinco RIRs existentes, o APNIC (que atende a Ásia e Pacífico) esgotou seu estoque em abr/2011, o RIPE NCC (Europa e Oriente Médio) esgotou seu estoque em set/2012, o ARIN (América do Norte e parte do Caribe) deve esgotar em abr/2014, o LACNIC (América Latina e Caribe) projeta esgotar em ago/2014 e o AFRINIC (Africa) prevê esgotar seu estoque em sete anos.

Portanto, a transição não pode mais ocorrer como foi projetada e as soluções que poderão ser adotadas, como o uso da função NAT no núcleo das redes de transportes de dados, causam grandes incertezas, porque não há tempo para testá-las, devido ao fato da atual falta de endereços e a demanda de novos dispositivos e usuários da Internet. Para saber mais acesse o artigo Os Desafios da Transição ao IPv6, de Geoff Huston, cientista chefe do APNIC.