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Tiziana Ferrari Sperimentazioni geografiche su infrastruttura JAMES della task-force tf-ten 1 Sperimentazioni geografiche su infrastruttura JAMES della task-force tf-ten www.dante.net/tf-ten Tiziana Ferrari [email protected] INFN - CNAF Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Tiziana Ferrari Sperimentazioni geografiche su infrastruttura JAMES della task-force tf-ten1 Tiziana Ferrari [email protected]

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Tiziana Ferrari Sperimentazioni geografiche su infrastruttura JAMES della task-force tf-ten 1

Sperimentazioni geografiche su infrastruttura JAMES della task-force tf-ten

www.dante.net/tf-tenTiziana Ferrari

[email protected]

INFN - CNAF

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

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• Introduzione

• PNNI (Private Network-Network Interface)

• Tag Switching

• RSVP (Resource Reservation Setup Protocol)

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JAMES: “Joint ATM Experiment on European Services”

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Overlay Network

• Maglia di VP CBR a 2 Mbps

• permanent virtual circuit

• nessun servizio SVC o PNNI nella parte pubblica della rete tunnelling

• equipment:– switch ATM LS1010,

11.2(5)WA3(2b) e 11.2(8) WA3.3

– switch FORE Runner ASX 200, ForeThought 5.1

– switch GDC (APEX-MAC)

– router CISCO 7000 e 7500

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Programma di test

• ATM Routing (PNNI)

• Label-Based Switching (Tag Switching)

• ATM Resource Reservation

• IP Resource Reservation Protocol

• ATM Point-to-Multipoint

• ATM Signalling

• ATM Policy control and accounting

• ATM Traffic Management

• ATM Address Resolution

• ATM Addressing

• Performance of native ATM Protocol and Applications

• ATM Network Management

• Security in ATM Networks

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PNNI

Public Network-Network Interface

http://www.dante.net/ten-34/DELIVERABLES/D14.2/1.html

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Private Network-Network Interface 1.0

• Protocollo standardizzato dall’ATM Forum per implementare:– 1. un protocollo di segnalazione per garantire la propagazione

delle richieste di connessione UNI all’interno della rete fra sorgente e destinatario

– 2. un protocollo di routing per calcolare le informazioni relative alla topologia e alle risorse della rete ATM (routing applicato ai messaggi del protocollo di segnalazione)

• “Private”: per reti private ATM basate su indirizzamento NSAP

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Sb reference point:private UNI

Tb reference point:public UNI

PrivateATM

network

PrivateATM

network

PublicATM

network

PublicATM

network

privateNNI

publicUNI

publicNNI

publicUNI private

UNI

• S: interfaccia tra un apparato terminale e un apparato che implementa protocolli di livello 2 e 3 (es. uno switch o un router)

• T: punto di terminazione di una connessione fisica

• NNI: Network-Network Interface, l’interfaccia che connette due nodi di rete appartenenti a due reti diverse

Tipi di interfacce ATM

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Link PNNI fisico

Link PNNI virtuale

entità PNNI fisica

Link UNI fisico

Link PNNI: esempio

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PNNI: segnalazione

• Propaga i messaggi di connection set-up all’interno della rete ATM

• integra il protocollo UNI, il quale genera le richieste di connessione, aggiungendo informazioni al messaggio UNI di connection setup

• stesso VCI utilizzato da UNI: VCI=5

• VPI variabile

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Interazione UNI - PNNI

ingressswitch(DTL originator)

egressswitch(DTL terminator)

SegnalazioneUNI

SegnalazioneUNI

SegnalazioneNNI

DTL: Designated Transit List

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PNNI: protocollo di routing

• Permette agli switch PNNI di raccogliere informazioni

sulla topologia della rete, in base alle quali viene deciso il

cammino da seguire per raggiungere la destinazione

• il medesimo cammino è sia utilizzato per instradare il

messaggio di connection set-up che successivamente dai

dati della connessione

• ATM è connection-oriented

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Routing PNNI: obiettivi

• 1. Quality of Service (QoS) routing

– negoziazione di QoS

– QoS garantita per l’intera durata della connessione grazie ad un

meccanismo di Call Acceptance Control (CAC)

– CBR (Constant Bit Rate), VBR (Variable Bit Rate), ABR

(Available Bit Rate), UBR (Unspecified Bit Rate)

• 2. Scalabilità

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Routing PNNI: caratteristiche

• Topology state routing protocol (variante dei protocolli di

routing IP di tipo link state)

• per ogni switch, flooding delle seguenti informazioni:

– disponibilità di risorse di traffico locali (per il QoS routing)

– stato dei link adiacenti (elenco dei nodi direttamente raggiungibili)

• informazioni contenute nei “P-NNI Topology State

Packets (PTSP)”

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Routing PNNI: algoritmo

• Parametri link e node state (PNNI Topology State Element

-PTSE):

– 1. Non-additive link attributes: parametri che caratterizzano un

singolo link

• Available Cell Rate (ACR): banda disponibile espressa in celle/sec

– 2. Additive link metrics: parametri che caratterizzano in modo

aggregato lo stato di un insieme di link e nodi PNNI concatenati

• Maximum Cell Transfer Delay (MCTD)

• Maximum Cell Delay Variation (MCDV)

• Maximum Cell Loss Ratio (MCLR)

• Administrative Weight: peso metrico associato ad un link

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Routing PNNI: source routing

• Source routing: il cammino calcolato dall’ingress switch

non è ottimale poiché

– l’informazione di stato propagata nella rete (PTSE) è basata

sull’aggregazione, per cui non è totalmente accurata

– i PTSE sono distribuiti in modo periodico, per cui l’informazione

sullo stato non è sempre allineata con lo stato effettivo della rete

• ogni nodo deve svolgere la funzione di CAC

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Routing PNNI: scalabilità

• Per ottenere un routing scalabile, gli switch vengono

suddivisi in sottoinsiemi, ciascuno associato ad un dato

livello gerarchico, in modo da minimizzare la quantità di

informazioni topologiche che vengono scambiate

all’interno di un dato gruppo o tra gruppi distinti

• Obiettivo: utilizzo di un unico protocollo di routing ATM

a qualsiasi livello gerarchico della rete

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Routing PNNI: gerarchia di rete

• Ogni livello è identificato da un dato prefisso NSAP

• numero massimo di livelli: 104 (104 è la lunghezza massima di un

prefisso, essendo la parte HO-DSP dell’indirizzo NSAP pari a 13

byte)

• PNNI specifica il meccanismo di interazione fra i vari nodi di un dato

livello gerarchico n, e il meccanismo di interazione fra due livelli

gerarchici adiacenti n e n-1. Tale meccanismo viene applicato in modo

ricorsivo ad ogni livello

• peer group: insieme di nodi del medesimo livello che scambiano tra di

loro informazioni “topology state” complete sul peer group di

appartenenza. Essi possiedono la medesima informazione topologica

con stesso livello di dettaglio.

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Routing PNNI: gerarchia di rete (cont)

Peer Group Leader (PGL),border node

PGL

Logical Group Node (LGN)

Peer Group

Peer Group

PTSE flooding

Aggregated PTSE flooding

LGN

LGN

LGN

LGNLGN

LGN

123a

123b

123c

123d

123124

125

1213

14 15

Parent Group

Grandparent Group

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Routing PNNI: ricostruzione della topologia

– 1. viene identificato l’insieme dei nodi appartenenti al medesimo peer group (quelli che possiedono l’identico prefisso comune di lunghezza massima)

– 2. flooding di PTSE tra gli elementi del peer group (VCI 18, VPI 0 nel caso di link fisici; VCI 18, VPI x in caso di link logici)

– 3. dati due border node di due distinti peer group viene determinata la gerarchia attraverso il confronto dei loro ID

– 4. una volta identificati i peer group leader, tra nodi PGL del medesimo parent group vengono stabiliti i link PNNI virtuali

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Source routing

H1 H2

A1

A2

B1

B2

C1

C22. Construct DTL to B:{A1->A2, B,C} 3. Pop DTL A1->A2,

Send to peer group B

4. Pop B, Push DTL to cross B, {B1->B2,C}

5. Pop DTL B1->B2,Send to peer group C

6. Pop C, Push DTL to cross C, {C1->C2}

7. Connect to H2

UNIUNI

Peer group A

Peer group B

Peer group C

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Single e Multi-level PNNI

• Molteplici costruttori di switch (Bay, 3Com, Fore, IBM, Xylan, Olicom etc) supportano PNNI 1.0 permettendo un unico peer group

• beta-version Cisco IOS 11.3 (release ufficiale fine marzo `98), 32 MB DRAM, livelli gerarchici multipli

• obiettivi del test (IOS beta version):– verificare la correttezza del funzionamento di PNNI a livello

geografico e il grado di stabilità, verificare il meccanismo di tunneling del protocollo su VP geografico

– configurare l’insieme degli switch in modo da formare una architettura a più livelli gerarchici

– interoperabilità

– route summarization (aggregazione)

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Prefissi NSAP

• Austria (JKU): 39.040F.54040101• Belgio (ULB): 39.056F• Svizzera (Switch): 39.756F.11111111.700100011002• Germania (DFN/RUS): 39.276F.31000011000000001• Spagna (Rediris): 39.724F.10010001000100010001• Francia (Renater): 39.250F.0000002D• Italia (INFN-MI): 39.380F.00000000000000000000• Italia (INFN-CNAF): 39.380F.10010001000000010000• Lussemburgo (Restena): 39.442F• Olanda (SURFnet): 39.528F.1100• Norvegia (Uninett): 47.0023.01000005• Portogallo (RCCN): 39.620F.00000000000000000000• Gran Bretagna (Ukerna): 39.826F.1107250010

3916 Data Country Code; 4716 International Code Designator

3916= (0011.1001)2 ; 4716 = (0100.0111) 2 prefisso comune di 1 bit

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Configurazione di PNNI (single level)hostname JKUASTE1atm address 39.040f.5404.0101.0001.9999.0001.0060.83c4.a301.00atm router pnni precedence pnni-remote-exterior 2 background-routes-enable statistics call node 1 level 1 lowest redistribute atm-static!interface ATM0/0/3 description GDC APEX Test Switch no ip address no atm auto-configuration no atm address-registration no atm ilmi-enable atm pacing 2000 force atm iisp side user atm pvp 4 atm pvp 5 atm pvp 6

diminuzione del livello di preference<- delle route statiche, le quali per default hanno un priorità più alta delle route dinamiche calcolate attraverso PNNI

<- shaping del flusso di celle

<- PVP end point per il tunneling del protocollo PNNI

<- redistribuzione delle route statiche attraverso PNNI

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Configurazione di PNNI (single level) - cont -interface ATM0/0/3.4 point-to-point description Tunnel to Switch Zuerich no atm auto-configuration atm nni!interface ATM0/0/3.5 point-to-point description Tunnel to RUS Stuttgart no atm auto-configuration atm nni atm pvc 5 84 rx-cttr 101 tx-cttr 101 interface ATM0/0/3.4 4 84 atm pvc 5 165 rx-cttr 101 tx-cttr 101 interface ATM0/0/3.4 4 165 !interface ATM0/0/3.6 point-to-point description Tunnel to INFN Milano no atm auto-configuration atm nni atm pvc 6 164 rx-cttr 101 tx-cttr 101 interface ATM0/0/3.5 5 164

atm pvc 6 170 rx-cttr 101 tx-cttr 101 interface ATM0/0/3.5 5 170

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Single peer group di livello 1

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Controllo della topologia

JKUASTE1#sh atm pnni topology Node 1 (name: JKUASTE1, type: ls1010, ios-version: 11.2)Node Id: 1:160:39.040F54040101000199990001.006083C4A301.00Service Classes Supported: UBRNode Allows Transit CallsNode has leadership priority 0 status local port remote port neighbor ~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~ up ATM0/0/3.4 ATM0/1/3.4 swiCASTOR up ATM0/0/3.5 ATM0/1/2.5 ksatm1 up ATM0/0/3.50 ATM0/1/2.50 ksatm1 up ATM0/0/3.52 ATM0/1/3.36 swiCASTOR up ATM0/0/3.6 ATM3/0/2.6 infnmi up ATM0/0/3.51 ATM0/0/3.51 infnCNAFls1010

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Controllo della topologia - cont -

Node 2 (name: swiCASTOR, type: ls1010, ios-version: 11.2)Node Id: 1:160:39.756F11111111700100011002.00E014033F01.00Service Classes Supported: UBRNode Allows Transit CallsNode has leadership priority 0 status local port remote port neighbor ~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~ up ATM0/1/3.4 ATM0/0/3.4 JKUASTE1 up ATM0/1/3.36 ATM0/0/3.52 JKUASTE1 up ATM0/1/3.37 ATM0/1/0.30 RedIRIS-SW2

….

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Multiple level PNNI

• Uno switch che utilizza PNNI a più livelli, è membro di vari peer group contemporaneamente

• lo switch che rappresenta un group (il peer group leader) comunica ad un livello superiore una informazione di routing aggregata.

• Nel test è stata configurata una topologia a due livelli

• I nodi peer group leader vengono scelti in base alla loro priorità

• massimo numero di livelli supportati attualmente: 8

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Configurazione di PNNI (due livelli)

il numero di nodo identifica il numero della <- istanza del processo PNNI

<- permette al nodo di essere eletto “peer group leader”

<- il nodo 2 è padre del nodo 1

atm router pnni no e164-aesa background-routes-enable statistics call node 1 level 96 lowest parent 2 redistribute atm-static election leadership-priority 10 name Zurich node 2 level 1 election leadership-priority 20 name ZH-Bologna

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Configurazione di PNNI (due livelli) -cont-swiCASTOR#sh atm pn top

Node 1 (name: Zurich, type: ls1010, ios-version: 11.3)Node ID..: 96:160:39.756F11111111700100011002.00E014033F01.00Node AESA: 39.756F11111111700100011002.00E014033F01.01Link Service Classes Advertised: UBRLeadership Priority: 60, Claims PGL: Yes, Transit Calls: AllowedAncestor: No, Nodal Representation: Simple

status link-type local port remote port neighbor ~~~~~~ ~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~ up hrz ATM0/1/0.6 ATM0/1/0.1 tagswitchINFN up uplink ATM0/0/2.4 FFFFFFFF AustriaNode 2 (name: ZH-Bologna, type: ls1010, ios-version: 11.3)Node ID..: 1:96:39.756F11111111700100011000.00E014033F01.00Node AESA: 39.756F11111111700100011002.00E014033F01.02Link Service Classes Advertised: UBRLeadership Priority: 0, Claims PGL: No, Transit Calls: AllowedAncestor: Yes, Nodal Representation: Simple

status link-type local port remote port neighbor ~~~~~~ ~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~ up hrz 2440000 29F7000 Austria[...]

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PNNI a due livelli

Topologia di rete PNNI a 2 livelli

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AggregazioneJKUASTE1#sh atm pnni identifiers Node Node Id Name 1 24:160:39.040F54040101000199990001.006083C4A301.00 JKUASTE1 2 1:24:39.040F00000000000000000000.006083C4A301.00 Austria 9 24:160:39.040F54040200000000000004.00603E5B4C01.00 ls1010-1og 10 24:160:39.040F54040200000000000003.00603E5B5201.00 ls1010-eg 11 24:160:39.040F54040200000000000002.0002DC602901.00 ls1010-wan 12 24:160:39.040F54040200000000000001.00603E5B4D01.00 ls1010-lan 13 24:160:39.040F54040101000100040001.006083C4A301.00 JKUASP11 14 24:160:39.040F54040101000100020001.001011B87B01.00 JKUASTT1 15 24:160:39.040F54040101000100010003.FF1A2DE80001.00 16 24:160:39.040F54040101000100010001.006083C4A201.00 JKUASZD1 17 24:160:39.040F54010101000100010001.006083C4B101.00 HFG-LS1010 18 24:160:39.040F54040200000000000006.006083C5C200.00 ls1010-fl 19 1:160:47.002301000005400000010101.00E014CB8A01.00 oslo-atm 20 1:96:39.756F11111111700100011000.00E014033F01.00 ZH-Bologna 24 1:160:39.620F00000000000000000000.001011BBD701.00 SW-RCCN-2 26 1:160:39.276F31000110000000010001.111111111111.00 DE-ksatm1 27 1:160:39.250F0000002D010101010101.00E01E42EC01.00 bambuco 28 1:160:39.620F00000000000000000000.FF1A37140001.00 29 1:160:39.528F11002000002000012005.FF1A4EB50002.00 30 1:160:39.724F10010001000100010001.001011BBE301.00 ATM-SW-MAD2 31 1:160:47.002301000005200000010101.00E014CB8701.00 trd-atmJKUASTE1#

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Aggregazione - cont -JKUASTE1#sh atm route Codes: P - installing Protocol (S - Static, P - PNNI, R - Routing control), T - Type (I - Internal prefix, E - Exterior prefix, SE - Summary Exterior prefix, SI - Summary Internal prefix, ZE - Suppress Summary Exterior, ZI - Suppress Summary Internal) P T Node/Port St Lev Prefix~ ~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~ ~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~P SI 2 0 UP 0 39.040f/24

[...deleted...]

P I 20 0 UP 0 39.276f.3100.0110.0000.0001.0001.0020.ea00.059f/152P I 20 0 UP 0 39.276f.3100.0110.0000.0001.0001.1111.1111.1111/152P E 20 0 UP 0 39.276f.3100.0110.0000.0001.0001.2222.2222.2201/152P I 20 0 UP 0 39.276f.3100.0110.0000.0001.0001.4000.0c/128P I 26 0 UP 0 39.276f.3100.0110.0000.0001.0003/104P E 25 0 UP 0 39.528f.1100.2000/56P I 25 0 UP 0 39.528f.1100.2000.0020.0001.2005/104P I 21 0 UP 0 39.756f.1111.1111.7001.0001.10/96P E 11 0 UP 0 47.0005.80ff.e100.0000/72P E 2 0 UP 0 47.0005.80ff.e100.0000/72 JKUASTE1#

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SVC setup time

050

100150200250300350400450500

msec

AT BE DE PT ES FR IT NO UK

destinazioni

RTT e setup time di SVC dalla Svizzera

RTT

setup time

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Osservazioni• PNNI è stabile sia dal punto di vista del routing che dal punto di vista della

segnalazione

• interoperabilità LS1010 Fore ASX 200

• corretto funzionamento del tunneling anche quando i VPI agli estremi di una VPC sono differenti (vedi mappa)

• corretta aggregazione e route summarization con PNNI multi-layer

• requisiti:

– i messaggi PTSE vengono scambiati correttamente attraverso i VP CBR a 2 Mbps soltanto forzando lo shaping del traffico:

• shaping per interfaccia fisica: atm pacing 2000 force• shaping per VP (PFQ Feature Card)

– il carrier deve fornire un servizio di tipo “VP” per effettuare il tunneling

– schema di indirizzamento NSAP

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Bibliografia

• Private Network-network Interface, Spec. Vers. 1.0 - PNNI 1.0, ATM Forum, http://www.atmforum.com/atmforum/specs/approved.html, af-pnni-0055.000

• ATM Internetworking, Anthony Alles, CISCO Systems, http://www.cisco.com/warp/public/614/12.html, May 1995

• ATM Routing, Deliverable 14.2, task force tf-ten, http://www.dante.net/ten-34/tf-ten/D14.2/1.html