Luennon aiheet S-38.188 Tietoliikenneverkot,3N\WNHQWl -XNND1XUPL Ongelmakenttä teoriaa mittaustuloksia Ratkaisumallit IP switching Tag switching MPOA muut ratkaisut MPLS 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 2 Mihin IP-kytkentää tarvitaan? Internet kasvaa edelleen Verkko (reitittimet) on yhä enemmän tukossa Käyttäjät tuskastuvat eivätkä kanna rahojaan operaattoreille => Verkon toimintaa tehostettava Miltä verkko näyttää? Nykypäivän verkko on täynnä reitittimiä, jotka reitittävät yhä uudelleen ja uudelleen samoihin osoitteisiin menevät paketit Nykypäivän liikenne on paljolti IP-paketteja samojen porttien välillä kohtuullisen pitkän ajan Olisiko jossain järkeistämisen varaa? 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 3 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 4 Vuon määrittely Vuon määrittely vuo (flow, packet train) = samasta lähtöosoitteesta samaan vastaanottajaosoitteeseen kuljetetut paketit Eri valmistajat määrittelevät osoitteen eri tavoin aliverkosta aliverkkoon IP-osoitteesta IP-osoitteeseen portista porttiin toiset sallivat lähetyksiin tauot, toiset käsittelevät yhteyksiä yksi kerrallaan HTTP, 80 Telnet, 23 FTP-data, 20 SSH, 22 IP address pair Virtual Path, VP Virtual Channels, VCs 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 5 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 6 1
Tehty teletekniikan laboratorion IPANA-projektin puitteissa, tekijä Mika Ilvesmäki Mitattu sähköosaston runkoverkon (10Mbit/s Ethernet) liikennettä 1 tunnin ajan, n. 1 100 000 pakettia Muistiin merkitty IP-osoitteet, pakettien koot ja lähetysajat Pitkäikäisimmät vuot (10% kaikista voista) kuljettavat 90% paketeista Vastaavasti lyhyimmät vuot (70%) kuljettavat vain n.5% paketeista 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 7 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 8 100,00 % 90,00 % 80,00 % The cumulative proportions of packets and flows compared to flow duration Analysoidaan tarkemmin, porttitasolle Mitkä protokollat kuljettavat paketteja samojen porttien välillä eli muodostavat vuon? 70,00 % 60,00 % 50,00 % %-Pkts %-Flow s 40,00 % 30,00 % 20,00 % 10,00 % 0,00 % 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Flow duration in seconds 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 9 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 10 Liikenneanalyysi Protocol Port % flows % pkts flows/s pkts/s x11 6000 4,06 % 37,54 0,11 22,68 % netbios-ns 137 4,09 % 8,38 % 0,11 5,07 ssh 22 1,85 % 3,03 % 0,05 1,83 www-http 80 5,04 % 2,07 % 0,14 1,25 reserved 1023 0,17 % 1,79 % 0,00 1,08 domain 53 29,37 % 1,36 % 0,82 0,82 netbios-dgm 138 7,26 % 1,01 % 0,20 0,61 unassigned 1013 0,02 % 0,45 % 0,00 0,27 unassigned 1005 0,01 % 0,45 % 0,00 0,27 unassigned 1017 0,05 % 0,39 % 0,00 0,23 bootpc 68 0,01 % 0,26 % 0,00 0,16 bootps 67 0,01 % 0,26 % 0,00 0,16 reserved 0 0,93 % 0,18 % 0,03 0,11 device 801 0,93 % 0,18 % 0,03 0,11 auth 113 0,04 % 0,12 % 0,00 0,07 efs/router 520 0,03 % 0,12 % 0,00 0,07 unassigned 1021 0,21 % 0,08 % 0,01 0,05 unassigned 1014 0,02 % 0,07 % 0,00 0,04 pop3 110 0,87 % 0,07 % 0,02 0,04 unassigned 1022 0,13 % 0,07 % 0,00 0,04 hosts2-ns 81 0,20 % 0,04 % 0,01 0,03 sunrpc 111 0,78 % 0,04 % 0,02 0,03 Total 56,08 % 57,96 % 1,56 35,02 Protocol Port % flows % pkts flows/s pkts/s www-http 80 0,01 % 0,72 0,00 4,01 % x11 6000 0,00 % 0,06 % 0,00 0,31 domain 53 0,26 % 4,57 % 0,07 25,32 auth 113 0,08 % 1,05 % 0,02 5,83 device 801 0,06 % 0,75 % 0,02 4,14 nntp 119 0,01 % 0,09 % 0,00 0,52 sunrpc 111 0,03 % 0,20 % 0,01 1,10 who 513 0,06 % 0,37 % 0,02 2,03 unassigned 897 8,26 % 30,85 % 2,28 171,12 ssh 22 0,05 % 0,19 % 0,01 1,04 telnet 23 0,02 % 0,04 % 0,00 0,24 ntp 123 0,32 % 0,60 % 0,09 3,33 https 443 0,06 % 0,11 % 0,02 0,62 unassigned 1021 0,44 % 0,71 % 0,12 3,92 smtp 25 0,04 % 0,06 % 0,01 0,32 reserved 0 0,27 % 0,38 % 0,07 2,12 unassigned 1015 0,22 % 0,30 % 0,06 1,66 ftp-data 20 1,61 % 1,94 % 0,44 10,75 finger 79 0,03 % 0,03 % 0,01 0,19 pop3 110 0,02 % 0,02 % 0,01 0,09 netbios-ns 137 0,05 % 0,04 % 0,01 0,20 ftp 21 0,14 % 0,07 % 0,04 0,39 ipx 213 0,15 % 0,07 % 0,04 0,41 reserved 1023 0,97 % 0,44 % 0,27 2,42 netbios-ssn 139 4,14 % 1,07 % 1,14 5,92 compressnet 2 0,95 % 0,23 % 0,26 1,29 bootpc 68 17,38 % 4,16 % 4,80 23,08 netbios-dgm 138 0,66 % 0,14 % 0,18 0,77 cisco-fna 130 0,83 % 0,16 % 0,23 0,88 tcpmux 1 7,65 % 1,04 % 2,11 5,75 xns-time 52 1,28 % 0,12 % 0,35 0,68 xfer 82 0,61 % 0,04 % 0,17 0,24 Total 46,67 % 50,60 % 12,88 280,69 Proportional packet and flow profile of services with pkts/flow 45,00 % 40,00 % 35,00 % 30,00 % 25,00 % 20,00 % 15,00 % 10,00 % 5,00 % 0,00 % bootpc x11 nntp who ipx www-http ftp-data cisco-fna telnet ftp ssh compressnet https smtp auth xns-time xfer netbios-ssn ntp device domain pop3 finger sunrpc netbios-ns netbios-dgm 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 %-pkts %-flow s pkts/flow 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 11 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 12 2
Johtopäätös: Vuo voidaan tunnistaa osoiteparin tai käytetyn protokollan perusteella Valitsemalla sopivat määritykset vuon tunnistamiseksi, voidaan jopa 90% paketeista kuljettaa perille nopeutetulla reitityspäätöksellä Ratkaisuvaihtoehtoja IPSILON IP kytkentä (IP switching) Cisco (tag switching) ATM Forum MPOA Muut: Toshiba Solukytkentä (cell switching) IBM ARIS Telecom Finland SITA 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 13 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 14 Ipsilon Ipsilonin idea: perustila IP switching julkistettiin keväällä 1996, kytkimiä markkinoilla (mm. HPY, teletekn. labra) perustuu vuontunnistukseen IP-kytkin sisältää ATM-kytkimen ja ohjaimen Määrittelee kaksi protokollaa joilla kytkentä toteutetaan: RFC 1953: IFMP (Ipsilon Flow Management Protocol) RFC 1987: GSMP (General Switch Management Protocol) Lähettäjä IP-kytkin IP-kytkimen ohjain ja vuoluokittelija ATM-kytkin Vastaanottaja 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 15 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 16 Ipsilonin idea: soft-state Ipsilonin idea: IP-kytkentä IP-kytkimen ohjain ja vuoluokittelija IP-kytkimen ohjain ja vuoluokittelija IFMPohjausviesti IFMPohjausviesti Lähettäjä ATM-kytkin Vastaanottaja Lähettäjä ATM-kytkin Vastaanottaja 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 17 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 18 3
IP kytkentä Hyvää protokollakohtainen kytkentä nopeuttaa päätöksen tekoa Huonoa verkko muuttuu, miten jaotellaan uudet protokollat Cisco Tag Switching eli leimakytkentä julkistettiin alkuvuodesta 1997, ei vielä tuotteissa perustuu topologian tunnistukseen RFC 2105 määrittelee arkkitehtuurin eli kolme peruselementtiä: reunareitittimet label edge router leimakytkinreitittimet label switching router leimanjakoprotokolla, LDP label distributing protocol 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 19 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 20 reunareitittimet palvelevat tiettyä aliverkkoa ja liittävät paketteihin leiman Reunareititin kohdeverkko lähtöportti leima 128.4 0 3 134.112 1 5... DATA 128.4.123.45 DATA 128.4.123.45 3 0 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 21 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 22 leimakytkinreitittimet katsovat vain paketin leiman ja reitittävät paketit edelleen uuden leiman kanssa tuleva leima lähtöportti uusi leima 3 1 5 4 2 8... Leimakytkinreititin viimeinen reunareititin poistaa leiman paketista ja ohjaa sen oikealle päätelaitteelle leimakytkinreitittimet vaihtavat leimatietojaan LDP:n avulla eri lähteistä tulevat paketit voivat saada saman leiman jos ovat menossa samaan kohteeseen DATA 128.4.123.45 3 DATA 128.4.123.45 5 1 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 23 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 24 4
Hyvää topologiapohjaisuus mahdollistaa suuret verkot Huonoa koko runkoverkon tulee tukea samaa tekniikkaa ATM Forum MPOA (Multiprotocol over ATM) hyväksyttiin kesällä 1997, tuotteena jo Newbridge/Siemensiltä, muilta tulossa 1Q/98 ATM Forumin muiden speksien kanssa yhteensopiva ei pelkkä IP vaan sovittaa kaikki LAN-protokollat ATM:ään mahdollistaa VLAN:it ja QoS:n 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 25 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 26 MPOA Määrittelee kahdenlaisia komponentteja: MPOA server (MPS) MPOA client (MPC) MPC toimii VLAN:n reunalaitteena MPOArunkoverkkoon MPS toimii reitittimenä MPOA MPC seuraa liikennettä ja kun tarpeeksi soluja on lähtenyt samaan osoitteeseen, se aloittaa oikotien muodostamisen oikotie on kahden MPC:n välille osoitettu oma VCC, jolla voi olla QoS-määrityksiä oikotie pidetään voimassa niin kauan kun liikennettä riittää 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 27 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 28 MPOA:n toiminta MPC 1 MPC 2 A B LAN:t MPOA Hyvää ATM Forumin standardi => kaikki tietävät mistä on kyse, jolloin voidaan rakentaa monitoimittajaverkkoja Huonoa ATM Forumin standardi => muu sälä otettava huomioon MPS 1 MPS 2 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 29 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 30 5
Muita: Toshiba Solukytkinreititin (Cell Switch Router) Idea: alunperin kuten Ipsilonilla, mutta Toshiba on vaihtanut kurssia leimakytkennän suuntaan Arkkitehtuuri esitelty RFC 2098:ssa Kytkin (CSR 5300) markkinoilla Vahva pohja MPLS-työryhmälle Muut: IBM ARIS (Aggregate route based IP switching) Protokolla, joka muodostaa kytkentäisiä polkuja verkon läpi IBM perinteisesti kehittää oman versionsa kilpailemaan uusien tekniikoiden (Ipsilon) kanssa Pelkkä ehdotus (internet-draft) joka toimii MPLStyöryhmän pohjana, ei tuotannossa IBM tarjoaa MSS-palvelinta, joka tarjoaa mm. MPOApalveluja 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 31 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 32 Muut: Telecom Finland SITA (Switching IP through ATM) Juha Heinänen suunnitteli tavan yhdistää ATMverkolla joukko IP-reitittimiä Kullekin reitittimelle oma VPI-tunnus, jota käyttämällä reititin tavoitetaan kaikkialta Ehdotus rauennut Muut: IETF MPLS (Multiprotocol Layer Switching) IETF:n työryhmä, jonka tarkoitus luoda yhteinen standardi (RFC?) Pääosissa Cisco ja IBM, mukana myös Toshiba, Lucent yms. Alkuperäinen tavoite saada standardi ulos -97 lopussa 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 33 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 34 Yhteenveto IP kytkentä on tärkeä alue runkoverkkojen toiminnan tehokkuuden kannalta Useat vaihtoehdot kilpailevat markkinoista Vaihtoehdot turhan usein toisensa pois sulkevia => tulemme näkemään sitoutumisia tiettyyn tekniikkaan Lisätietoja WWW-linkkejä www.csl.sony.co.jp/person/demizu/inet/mlr.html www.ipsilon.com www.cisco.com www.mpoa.com www.toshiba.com www.networking.ibm.com www.ietf.org keskus.hut.fi/tutkimus/ipana/ 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 35 5.11.1997 Jukka Nurmi/ TKK Teletekniikka 36 6