Virtual Private Networks auf Basis von MPLS MPLS L3VPN (RFC-4364 / RFC-2547)

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1 Virtual Private Networks auf Basis von MPLS MPLS L3VPN (RFC-4364 / RFC-2547) Whitepaper Verfasser: Olaf Belling, Tobias Thau

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Struktur des MPLS Netzwerks Kunden VPNs Quality-of-Services (QoS) Qualitätsparameter des BCC MPLS Netzes Round Trip Delay (RTD) Paket Loss Rate (PLR) Jitter Management der MPLS Plattform Monitoring Incident Management Capacity-Management... 6 Virtual Private Networks auf Basis von MPLS Seite 2 von 6

3 1 Einführung Das vorliegende Dokument beschreibt das BCC MPLS Netzwerk, das auf der physikalischen DWDM- und SDH- Netzinfrastruktur der BCC basiert. Es beinhaltet Netzkopplungen zu anderen Providern, mit denen gemeinsam MPLS-basierte nationale und internationale VPNs realisiert werden können. Damit wird eine bundesweite Flächendeckung für alle am Standort verfügbaren Access-Technologien erreicht. International werden Standorte mit den entsprechend lokal verfügbaren Access-Technologien angeschlossen. 2 Struktur des MPLS Netzwerks MPLS Core/ Edge Ebene (P/PE) Das BCC MPLS Netz nutzt im MPLS Core- und Edge-Bereich die DWDM- und SDH Übertragungstechnik. Damit werden Übertragungsbandbreiten im Bereich von 1 GBit/s bis 10 GBit/s realisiert. Durch disjunkte Wegeführung im Übertragungsbereich wird eine maximale Redundanz der Verbindungen im MPLS-Netz erreicht. Die MPLS Router sind redundant ausgelegt und mit dualen Verbindungen vernetzt. Kunden Access Accessleitungen zum Kunden werden in den Bandbreiten von 512K/s bis 10Gb/s angeboten. Sämtliche verfügbare Accesstechnologien wie xdsl, Leased Line, ATM und Ethernet stehen zur Verfügung. Kundenseitig wird von BCC ein CE bereitgestellt und gemanagt. Über diesen CE können weitere Kunden- VPNs realisiert werden (Multi-VRF). 2.1 Kunden VPNs Kunden-VPNs werden im BCC MPLS Netz nach RFC-4364/RFC-2547 auf einer gemeinsamen MPLS Plattform logisch voneinander getrennt realisiert. Dies gewährleistet eine vollständige Unabhängigkeit und Sicherheit zwischen den verschiedenen Kunden-VPNs. Sämtliche Netztopologien wie Full-Mesh, Partial- Mesh oder Hub&Spoke können im MPLS VPN entsprechend der Kundenanforderung realisiert werden. Auf Basis von Multi-VRF besteht die Möglichkeit, am Kunden-Standort weitere L3VPN am CE bereitzustellen. Die Umsetzung von Multi-VRF erfolgt in der Regel durch Ethernet 802.1q oder Frame Relay Encapsulation (DLCI). Der CE Router am Kundenstandort ist die Schnittstelle zwischen Kunde und Provider. Dieser ist entsprechend dem physikalischen Access und der Performance angepasst und wird durch das BCC Netzmanagementcenter (NMC) überwacht 2.2 Quality-of-Services (QoS) Mit Quality of Service (QoS) wird die Priorisierung von IP-Datenpaketen anhand bestimmter Merkmale und Eigenschaften bezeichnet. Mit Hilfe dieses Mechanismus wird z.b. Voice-over-IP stärker bevorzugt als der Virtual Private Networks auf Basis von MPLS Seite 3 von 6

4 Aufruf von Webseiten. Jedem dieser Kommunikationsströme wird eine eigene Verkehrsklasse (CoS, Class of Service) zugeordnet. Während der Planungsphase eines BCC YOURNET werden nach den individuellen Anforderungen des Netzwerkes die QoS-Parameter bestimmt. Im BCC YOURNET regeln sechs Verkehrsklassen die Priorität der Anwendungen: Voice, Multimedia, drei Datenklassen (High, Medium, Low) und Best Effort. Beim Einsatz von BCC YOURNET QoS gelten für Service Level Agreements (SLAs) folgende Grenzwerte: Voice Latency < 150ms Jitter < 30ms Loss < 1% garantierte, priorisierte Bandbreite pro Call 150 bps garantierte Bandbreite für Voice-Control Video Latency < 150ms Jitter < 30ms Loss < 1% Daten Anwendungsabhängig Versionsabhängig Die angegebenen Werte gelten zwischen CE und CE und sind One-Way, d.h. es wird nur eine Übertragungsrichtung betrachtet. Um die Nachvollziehbarkeit der QoS zu gewährleisten, sind Reports feste Bestandteile von BCC YOURNET QoS. 2.3 Qualitätsparameter des BCC MPLS Netzes Das BCC MPLS Netz ist so konzipiert, dass die Accessbandbreite des CE Routers im gesamten MPLS Netz zur Verfügung steht. Die angegebenen Zeiten für Round Trip Delay, Jitter und Packet Loss sind Grenzwerte und werden duch das BCC MPLS Netz wesentlich unterboten. Entscheidend bei der Einhaltung der Qualitätsparameter ist die Qualität der Accessleitung zum Kunden. Entsprechend den QoS Verkehrsklassen (Classes of Service) werden unterschiedliche Qualitätsparameter erzielt Round Trip Delay (RTD) Round Trip Delay (RTD) ist einer der bestimmenden Faktoren für die Qualität des BCC MPLS Netzwerkes. Messwerte spiegeln Momentaufnahmen wider, die von vielen Faktoren abhängen. Abhängigkeiten sind dabei unter anderem in der räumlichen Entfernung zwischen Quelle und Senke zu sehen. Weiterhin spielt das Design des Backbone-Netzes eine Rolle, die Anzahl der an der Verbindung beteiligten Knoten, die Qualität der Accessleitung zum Kunden und QoS. Virtual Private Networks auf Basis von MPLS Seite 4 von 6

5 2.3.2 Paket Loss Rate (PLR) Packet Loss Rate (PLR), ist ein Maß für die Übertragungsqualität der Datenverbindung. Die Paketverlustrate, gibt an, wie viele Pakete eines Datenstroms zwischen einem Sender und Empfänger während der Übertragung verloren gegangen sind. Packetverluste im MPLS Core Bereich sind als gering einzuschätzen und treten in der Regel auf den Accessanbindungen zum Kunden auf. Durch Einsatz der QoS Verkehrsklassen kann hier eine Differenzierung vorgenommen werden Jitter Jitter entstehen durch Laufzeitschwankungen in kontinuierlichen Datenströmen. Kritisch sind Jitter vor allem für Echtzeitanwendungen wie Voice-over-IP und Video. Diese Daten sind von Endstelle zu Endstelle möglichst jitterfrei zu übertragen. Dieses ist bei Übertragungssystemen auf Basis von Multiplextechniken mit festen Zeitschlitzen nahezu garantiert. In IP-basierten Netzen können diese Grenzwerte für Laufzeitschwankungen durch geeignete QoS- Maßnahmen eingehalten werden. Im BCC MPLS Netz wird dadurch z.b. eine vorrangige Behandlung von Echtzeitdaten realisiert und eine entsprechende Bandbreite reserviert. 3 Management der MPLS Plattform Der Betrieb der MPLS Plattform basiert auf den Betriebsprozessen, die von der BCC für den Betrieb der SDH/PDH Ebene und der IP-Produktionsplattform entwickelt und implementiert worden sind. Im Folgenden wird beschrieben, wie die einzelnen Betriebsprozesse speziell im Betrieb der MPLS Plattform ablaufen. Generell ist ein System implementiert, dass netzwerkweit Parameter abgreift und diese miteinander in Korrelation bringt, um zeitnah Aussagen zu dem Lastverhalten zu ermitteln. Weiter ist es in der Folge möglich, für einzelne Kunden-VPNs individuelle Messungen in das Monitoring einzubauen und gesondert zu reporten. 3.1 Monitoring Mit dem Monitorsystem von BCC wird die Einhaltung der SLAs regelmäßig überwacht. Dies geschieht z.b. durch Abfrage der IP SLA Agenten auf den CE und beinhaltet die SLA-Informationen für Round Trip Delay, Response Time, Connect Time, Applikation Performance und Packet Jitter. Die Variablen der entsprechenden MPLS-MIBs werden mittels SNMP ausgelesen und an ein übergeordnetes Monitorsystem zur Verarbeitung und Korrelation weitergeleitet. Virtual Private Networks auf Basis von MPLS Seite 5 von 6

6 Das Monitorsystem wird auf kritischen Pfaden optional zusätzlich mit Daten von dedizierten Agenten gespeist. Primär kommen dabei aktive Agenten zum Einsatz, die Online ein Monitoring der Realdaten hinter dem PE- oder im Bedarfsfall bis zum CE-Router erlauben. 3.2 Incident Management Eine Stärke des BCC Incident-Managements liegt im korrelierenden Zusammenspiel der sonstigen vorhandenen Managementwerkzeuge. Die Monitorsysteme der Übertragungs-Techniken und der MPLS- Netzwerk- sowie Applikationsumgebung erlauben darüber hinaus sehr präzise Informationen über die Netzzustände. Statt eine Flut an Einzelmeldungen zu produzieren, werden Schwellwertüberschreitungen und Fehlersituationen schnell erkannt und durch Korrelation der Informationen auf den Verursacher zurückgeführt. Die geforderte Bereitstellung der Informationen zur Weiterverwendung an den Kunden kann quasi in Echtzeit durch automatische Trap-Generierung realisiert werden. 3.3 Capacity-Management Das Capacity-Management setzt auf der Informationsbasis des Monitorsystems auf. Durch Langzeitstatistiken wird individuell oder automatisch eine Trenderkennung durchgeführt. Dieser Trendview ermöglicht nicht nur für das Netzwerk mit den Komponenten und den MPLS-Anschaltungen eine Planbarkeit, sondern darüber hinaus auch für die betrachteten netznahen Applikationen. In die Mittelwertbildungen und somit in die Trenddaten gehen Bursts nicht ein, wenn sie entsprechend unterdrückt oder gefiltert werden. Sehr elegant sind hierfür die Schwellwerte anpassbar, z.b. für die kalendergesteuerte Zeiten der Back-Up- oder Replikations-Anwendungen. Die Darstellungen sind insbesondere durch die gegebene Hysteresefunktion bezüglich Schwellwertüberschreitung sehr übersichtlich. Das Trending erfolgt auf gesicherten Daten der Netzwerkhistorie. Im Monitorsystem der BCC werden die Überwachungen der wesentlichen Schwellwerte für RTD, PLR und Jitter standardmäßig entsprechend priorisiert. Die Generierung von Triggern erfolgt dabei als Warnung, wenn Werte höher als 50 % der betreffenden Averagewerte im Tagesmittel auftreten. Alarmierungen des Zustandes Alarm erfolgen, wenn die technisch zugesagten Werte nicht eingehalten werden. Auch großzügig ausgelegte Kapazitäten sind endlich, besonders im Netzwerkbereich. Daher werden die Meldungen des Capacity-Managements zu Maßnahmenplanungen genutzt. Durch die sorgsame Anwendung von Trendreports verbleibt ausreichend Zeit für eine strukturierte Anpassung des Netzdesigns. Diese Maßnahmen betreffen die Anzahl der eingesetzten Komponenten und insbesondere die Struktur des Netzwerkes. Kapazitätserweiterungen werden im Kleinen durch Modulerweiterungen und zusätzliche Hardware gleicher Bauart gedeckt. Virtual Private Networks auf Basis von MPLS Seite 6 von 6

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