Mohand Yazid SAIDI Bernard COUSIN Mikls MOLNR Partage

Mohand Yazid SAIDI Bernard COUSIN Miklós MOLNÁR Partage efficace de la bande passante entre les LSP de secours sous MPLS Journées Res. Com, 25 septembre 2006 1

Problématique • Les futures applications Sensibles aux ruptures des connexions ü Gourmandes en quantité de ressources ü • Solution : Ingénierie du trafic dans les réseaux ü Protection contre les pannes Eviter la coupure des connexions Garantir les contraintes de temps des applications ü Optimisation de l’utilisation des ressources 2

Problématique (suite 1) B A Chemin primaire 1 C b 1 E D F b 2 Chemin primaire 2 G H I • Constat : Certains chemins de secours ne peuvent pas être actifs en même temps ü Partager les ressources sur les parties communes à ces chemins de secours bw(D->E) = bw(E->F) = Max (bw(b 1), bw(b 2)) 3

Problématique (suite 2) • Objectifs : ü Déterminer un ensemble de chemins de secours permettant de : Protéger le chemin primaire au maximum Minimiser la quantité de bande passante additionnelle allouée à l’ensemble de ces chemins de secours 4

Plan • Environnement et hypothèse • Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle • Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours • Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection • Conclusion 5

Plan • Environnement et hypothèse • Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle • Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours • Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection • Conclusion 6

Environnement • MPLS (Multi. Protocol Label Switching) ü Optimise l’utilisation des ressources du réseau Flexibilité offerte pour le choix des LSP ü Récupération rapide lors des pannes par reroutage du trafic Délais de récupération inférieurs à 50 ms ü Répandu dans les réseaux actuels • Protection proactive locale : LSP de secours de type « Next Hop » (NHOP) ü LSP de secours de type « Next Hop » (NNHOP) ü 7

Protection proactive locale B A b 1 A LSP 1 C b 1 B D E F G H I Protection proactive locale sous MPLS • LSP de type NHOP ü Protection contre la panne du lien en aval du nœud d’entrée du LSP de secours • LSP de type NNHOP ü Protection contre la panne du lien et du nœud en aval du nœud d’entrée du LSP de secours 8

Calculs B A LSP 2 C LSP 1 b 2 B b 1 A E D F b 3 H b 3 G LSP 3 H G PLR 1 LSP 3 I PLR 2 LSP 3 • Calcul distribué des LSP de secours ü Configuration des LSP de secours par leurs nœuds d’entrée appelés PLR (pas de nœud central de calcul) • Calcul en ligne des LSP de secours ü Conservation de tous les LSP établis avant le calcul de l’ensemble des LSP de secours protégeant le nouveau LSP 9

Type de pannes • Hypothèse ü Pannes simples Au plus, un seul composant physique peut être en panne, à un instant donné Le délai de réparation de la panne est très petit devant le délai moyen entre deux pannes 10

Risques de panne B A C A’ B’ LSP 1 C’ b 1 B’ b 1 A’ E D F E’ D’ F’ b 2 G’ LSP 3 G C OX H (a) Topologie physique I G’ LSP 2 b 3 E’ H’ I’ (b) Topologie logique (IP) Correspondance entre les pannes (physiques et logiques) • Trois risques de panne : ü Risque de panne de type nœud ü Risque de panne de type lien ü Risque de panne de type SRLG ( « Shared Risk Link Group » ) 11

Plan • Environnement et hypothèse • Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle • Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours • Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection • Conclusion 12

Protection Failure Risk Group (PFRG) A • Un seul SRLG ü SRLG 1 = (G-H, E-H) B LSP 1 C b 1 B b 1 A E D F b 2 G LSP 3 G LSP 2 b 3 E H I • Le PFRG d’un LSP de secours est l’ensemble des risques de panne protégés par ce LSP de secours ü ü PFRG (b 1 A) = {A-B, B} PFRG(b 1 B) = {B-C} PFRG(b 2 G) = {G-H, SRLG 1} PFRG(b 3 E) = {E-H, SRLG 1} • Allocation optimale Allocation de bande partagée entre les LSP de secours dont les PFRG sont disjoints 13

Structuration de la bande passante • Deux pools de bande passante pour tout arc u->v : pool primaire de capacité CPuv ü pool de secours de capacité CBuv ü • Quantité de bande passante de secours optimale allouée sur l’arc u->v = Guv • Quantité de bande passante de secours résiduelle sur l’arc u->v = Ruv = CBuv - Guv U Guv Ruv V Pool Primaire Pool de secours 14

Coût de protection • Coût de protection ruv = bande cumulée sur l’arc u->v de tous les LSP de secours protégeant contre le risque r ü Le coût optimal de la protection de l’ensemble des risques R sur un arc u->v est Guv : U V 15

Surcoût de protection et son optimisation • Le surcoût = quantité de bande de secours additionnelle à allouer sur l’arc u->v pour l’établissement d’un nouveau LSP de secours LSPs de bande passante b protégeant contre le risque r 0, • Le meilleur LSP de secours LSPs, de bande passante b, pour protéger contre le risque r 0 minimise : 16

Réservation simultanées et coûts de protection • Lors des réservations simultanées sur un même arc : ü Les nœuds u et v extrémités de l’arc u->v doivent : Effectuer un contrôle d’admission tenant compte du partage Connaitre les coûts de protection { ruv}r R de tous les risques de panne 17

Plan • Environnement et hypothèse • Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle • Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours • Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection • Conclusion 18

Information nécessaire à l’optimisation • Pouvoir déterminer en ligne un LSP de secours : La topologie ü Le LSP primaire ü Les surcoûts des arcs de la topologie par rapport au risque à protéger ü • Quelle information transmettre à quels nœuds pour pouvoir déterminer les surcoûts des arcs ? 19

Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours • Distribution des coûts de protection des risques [Kini, 2001] ü Chaque nœud u de la topologie diffuse les coûts de protection de tout risque r et les quantités de bande passante de secours Gux effectivement allouées sur tout arc adjacent u->x Minimiser 20

Distribution des coûts de protection des risques • Inconvénients ü Diffusion d’un message par arc u->v appartenant à l’ensemble des LSP de secours construits en ligne Message contenant tous les surcoûts de protection de tous les risques Taille du message diffusée élevée dans le cas de réseaux larges Nombre de messages diffusés élevé ü Nécessité de l’élaboration ou de la modification des protocoles (protocoles IGP) existants 21

Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours • Partage assurant uniquement le respect des contraintes de bande [Vasseur, 2004] ü Pour une allocation respectant les contraintes de bande passante de secours sur un arc u->v : U V Guv ≤ CBuv <=> r : ruv ≤ CBuv L’arc u->v peut être utilisé par un nouveau LSP de secours de bande passante b et protégeant contre le risque r si et seulement si : ü Attribution d’un PCEr à chaque risque de panne r pour : Stockage des coûts de protection de tous les arcs participant à la protection contre le risque de panne r Calcul des LSP de secours respectant les contraintes de bande passante de secours et protégeant contre le risque r 22

Partage assurant uniquement le respect des contraintes de bande ü Nécessité d’un protocole de communication PLR/PCE Etablissement et/ou suppression des LSP de secours ü Selon le risque r à protéger, le PCEr doit être implanté sur : Un des nœuds extrémités du lien protégé si le risque r est de type lien Le nœud protégé si le risque r est de type nœud Un des nœuds de l’un des liens composant le SRLG protégé si le risque r est un SRLG 23

Partage assurant uniquement le respect des contraintes de bande • Avantages Aucune modification des protocoles IGP-TE ou de signalisation n’est nécessaire ü Pas de diffusion des coûts de protection ü • Inconvénients Pas d’optimisation du surcoût du nouveau LSP de secours ü Nécessité d’un nouveau protocole pour la communication PLR/PCE et génération de messages supplémentaires ü Nécessité de regroupement des SRLG non disjoints en un SDLG géré par un même PCE ü 24

Plan • Environnement et hypothèse • Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle • Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours • Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection • Conclusion 25

Principes SRLG 1 = (A-B, B-E) A B C D E F G H I • Rr : Ensemble de tous les PLR susceptibles d’établir un LSP de secours de type NHOP ou NNHOP protégeant contre le risque r RB-C = {B, C} ü RD= {A, E, G} ü RSRRLG 1 = {A, B, E} ü 26

Principes (suite) ü Pour assurer le respect des contraintes de la bande passante de secours Pour tout risque r de type lien ou nœud, envoyer les structures des LSP de secours, leurs bandes et le risque r protégé au nœuds de l’ensemble Rr uniquement ü Pour optimiser la quantité de bande passante de secours additionnelle Diffuser l’information {Guv}u->v E dans le réseau Minimiser 27

Avantages et inconvénients • Avantages Optimise les surcoûts des LSP de secours ü Diminue la quantité d’informations diffusées dans le réseau ü • Inconvénients Modification des protocoles de signalisation pour transmettre les structures des LSP de secours protégeant contre le risque r aux nœuds de l’ensemble Rr ü Modification des protocoles IGP-TE pour la diffusion des quantités des bande passante de secours allouées sur les arcs ü Technique appropriée pour des LSP de secours de type NHOP ou NNHOP ü 28

Plan • Environnement et hypothèse • Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle • Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours • Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection • Conclusion 29

Conclusion • Le partage de la bande passante entre les LSP de secours permet d’augmenter la disponibilité de la bande passante • Les méthodes exactes de partage de la bande passante permettent la détermination des LSP de secours Utilisation du partage ü respect des contraintes de bande passante de secours ü • Critères de choix d’une méthode de partage Surcoûts des LSP de secours déterminés ü Quantité d’informations diffusées dans le réseau ü 30

Conclusion Méthode exacte de partage de la bande passante de secours Avantages Inconvénients Distribution des coûts de Optimisation de la bande Génération d’une protection des risques passante additionnelle quantité élevée de trafic de secours Partage assurant Aucune diffusion et Pas d’optimisation de la uniquement le respect aucune modification des bande passante de des contraintes de bande protocoles existants pour secours son implémentation Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection Optimisation de la bande Contraintes sur le type passante additionnelle de LSP de secours à de secours utiliser 31

Bibliographie • [Kini, 2001] S. Kini, M. Kodialam, T. V. Lakshman, S. Sengupta, C. Villamizar. “Shared Backup Label Switched Path Restoration”. draftkini-restoration-shared-backup-01. txt, May 2001 • [Le-roux, 2002] JL. Le Roux, G. Calvignac. “A method for an Optimized Online Placement of MPLS Bypass Tunnels". draft-leroux -mpls-bypass-placement-00. txt, February 2002 • [Vasseur, 2004] JP Vasseur, A. Charny, F. Le Faucheur, J. Achirica, JL. Le Roux. “Framework for PCE-based MPLS-TE Fast Reroute Backup Path Computation”. draft-leroux-pce-backup-comp-frwk 00. txt, July 2004 32