Multicast traffic aggregation in MPLS-based VPN networks

This article gives an overview of the current practical approaches under study for a scalable implementation of multicast in layer 2 and 3 VPNs over an IP-MPLS multiservice network. These proposals are based on a well-known technique: the aggregation of traffic into shared trees to manage the forwarding state vs. bandwidth saving trade-off. This sort of traffic engineering mechanism requires methods to estimate the resources needed to set up a multicast shared tree for a set of VPNs. The methodology proposed in this article consists of studying the effect of aggregation obtained by random shared tree allocation on a reference model of a representative network scenario.Publicad

A survey of Virtual Private LAN Services (VPLS): Past, present and future

Virtual Private LAN services (VPLS) is a Layer 2 Virtual Private Network (L2VPN) service that has gained immense popularity due to a number of its features, such as protocol independence, multipoint-to-multipoint mesh connectivity, robust security, low operational cost (in terms of optimal resource utilization), and high scalability. In addition to the traditional VPLS architectures, novel VPLS solutions have been designed leveraging new emerging paradigms, such as Software Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV), to keep up with the increasing demand. These emerging solutions help in enhancing scalability, strengthening security, and optimizing resource utilization. This paper aims to conduct an in-depth survey of various VPLS architectures and highlight different characteristics through insightful comparisons. Moreover, the article discusses numerous technical aspects such as security, scalability, compatibility, tunnel management, operational issues, and complexity, along with the lessons learned. Finally, the paper outlines future research directions related to VPLS. To the best of our knowledge, this paper is the first to furnish a detailed survey of VPLS.University College DublinAcademy of Finlan

Comparision of Ethernet transport technologies

Tässä diplomityössä on tutkittu erinäisiä ratkaisuja, joiden avulla Ethernet-tekniikkaa voidaan hyödyntää palveluntarjoajien verkoissa. Tutkitut ja vertaillu tekniikat ovat PB, PBB, PBB-TE, VPLS, H-VPLS, MPLS-TP sekä PBB-VPLS. Tämän lisäksi työssä tutustuttiin optisiin siirtojärjestelmiin. Tekniikoihin tutustuttiin kirjallisuustutkimuksen avulla. Tietoa löytyi artikkeleista, standardeista sekä laitevalmistajien teknisistä dokumentaatioista. Optisia siirtojärjestelmiä tutkittaessa tutkimusmetodit olivat samat kuin verkkotekniikoita tutkittaessa. Kirjallisuustutkimuksen lisäksi rakennettiin PBB-VPLS -tekniikkaan pohjautuva testiverkko, jonka avulla varmennettiin ratkaisun ominaisuuksia. Verkkotekniikoiden osalta kirjallisuustutkimuksen tulokseksi saatiin, että parhaiten palveluntarjoajien käyttöön soveltuvat PBB-TE, MPLS-TP sekä PBB-VPLS -tekniikat. Se mikä tekniikka sopii tietylle palveluntarjoajalle parhaiten riippuu muun muassa käytetystä verkkotopologiasta, olemassa olevasta laitteistosta sekä verkossa siirretyn liikenteen liikenneprofiilista. Optisten siirtojärjestelmien suhteen havaittiin, että todennäköisimmin tulevaisuudessa hyödynnetty tekniikka on aallonpituuksien multipleksointiin (WDM) pohjautuva optinen siirtojärjestelmä tai mahdollisesti aallonpituuksiin ja aikajaksoisuuteen (WDM ja TDM) pohjautuva järjestelmä. Käytännön testeissä havaittiin, että PBB-VPLS -tekniikka on toteutettavissa ja tekniikka soveltuu hyvin MAC-osoitteiden piilottamiseen VPLS-tekniikkaan pohjautuvasta runkoverkosta. Samalla havaittiin kuitenkin se, että PBB-VPLS -tekniikkaan pohjautuvan verkon toteuttaminen laitteilla, jotka eivät suoraan tue kyseistä yhdistelmätekniikka, ei ole käytännöllistä. Itse PBB-VPLS –tekniikan havaittiin kuitenkin olevan erittäin potentiaalinen.In this Master’s Thesis we have studied various technologies that enable the use of Ethernet within the networks of service providers. The compared technologies were PB, PBB, PBB-TE, VPLS, H-VPLS, MPLS-TP and PBB-VPLS. In addition to these technologies also optical transport technologies were evaluated. The research method was literature study. Information was found in journals, standards and technical documentations of networking device manufacturers. In addition to literature study a test network based on PBB-VPLS was built. This test network was used to verify the properties of the technology. It was found, that the most suitable networking technologies to be used within the networks of service providers are PBB-TE, MPLS-TP and PBB-VPLS. The most suitable technology for a specific service provider depends on issues such as, network topology, existing hardware and the profile of transported traffic. Moreover, it was discovered that the optical technology most likely to be utilized in the future is to be based on wavelength multiplexing (WDM) or a technology that combines wavelength multiplexing with time-division multiplexing (TDM). In practical tests, it was noticed that PBB-VPLS technology is feasible and it is very suitable for masking customer MAC addresses from the VPLS core network. However, it was also discovered that building a PBB-VPLS network, without devices that specifically support the technology, is not practical. Regardless, it was concluded that the PBB-VPLS technology has a great amount of potential

Hybrid IP/SDN networking: open implementation and experiment management tools

The introduction of SDN in large-scale IP provider networks is still an open issue and different solutions have been suggested so far. In this paper we propose a hybrid approach that allows the coexistence of traditional IP routing with SDN based forwarding within the same provider domain. The solution is called OSHI - Open Source Hybrid IP/SDN networking as we have fully implemented it combining and extending Open Source software. We discuss the OSHI system architecture and the design and implementation of advanced services like Pseudo Wires and Virtual Switches. In addition, we describe a set of Open Source management tools for the emulation of the proposed solution using either the Mininet emulator or distributed physical testbeds. We refer to this suite of tools as Mantoo (Management tools). Mantoo includes an extensible web-based graphical topology designer, which provides different layered network "views" (e.g. from physical links to service relationships among nodes). The suite can validate an input topology, automatically deploy it over a Mininet emulator or a distributed SDN testbed and allows access to emulated nodes by opening consoles in the web GUI. Mantoo provides also tools to evaluate the performance of the deployed nodes.Comment: Accepted for publication in IEEE Transaction of Network and Service Management - December 2015 http://dx.doi.org/10.1109/TNSM.2015.250762

Planning tools for MPLS networks

Verkot, joissa MPLS-tekniikkaa (Multi Protocol Label Switching) käytetään pakettien reitittämiseen, kasvavat jatkuvasti yhä suuremmiksi ja toiminnallisuus, jota verkoissa tarvitaan, monipuolistuu koko ajan. Tämän syyn vuoksi verkon suunnittelija tarvitsee yhä parempia apuvälineitä, jotta suunnittelu olisi onnistunutta, optimaalista ja tuottaisi halutun tuloksen. Tämän diplomityön tarkoitus on selvittää tärkeimmät toiminnallisuudet ja ominaisuudet, joita MPLS-verkkojen suunnitteluun laadittu työkalu vaatii. Diplomityö on jaettu kolmeen osaan. Ensimmäisessä osassa valotetaan MPLS-verkkojen käyttämää tekniikkaa. Tuossa osiossa käydään läpi tekniikat ja protokollat, joita MPLS-verkot käyttävät erinäisiin tehtäviin. Ensin käydään läpi yleisesti miksi MPLS-tekniikkaa ylipäätään tarvitaan ja miksi sitä käytetään verkkojen reitittämiseen. Tämän jälkeen tarkastellaan MPLS-protokollan otsikkokenttää ja sen osien käyttötarkoitukset selitetään. Sitten tarkastellaan MPLS-verkon rakennetta ja siihen kuuluvia laitteita. Seuraavaksi siirrytään osioon, joka selvittää kaikki yleisesti MPLS-polkujen rakentamiseen käytettävät protokollat ja miten ne eroavat toisistaan. Tämän jälkeen kerrotaan MPLS-vuonohjauksesta Differentiated Services-tekniikan avulla ja siitä miten se auttaa erilaisten liikenneluokkien erittelyssä MPLS-liikenteessä. Viimeinen kohta tässä osassa listaa erilaiset VPN-yhteydet, jotka ovat mahdollisia MPLS-tekniikkaa käytettäessä. Osio selventää näiden tekniikoiden eroavaisuudet ja mahdollisuudet, joita nämä MPLS-tekniikan avulla toteutettavat VPN-yhteydet suovat verrattuna aiempiin VPN-toteutuksiin. Toinen osa tässä diplomityössä kertoo verkon suunnittelusta. Ensin käydään läpi verkon suunnittelua yleisellä tasolla. Tämä osa sisältää verkon suunnittelun eri vaiheet pääosittain: erilaiset ennustusmallit esitellään ja selvitetään mitoituksen ja vuonohjauksen rooli verkkosuunnittelussa. Näiden jälkeen siirrytään yleisestä verkonsunnittelusta osioihin, joita käytetään MPLS-verkon suunnittelussa ja joiden yleisesti oletetaan tai halutaan löytyvän MPLS-verkkoihin tarkoitetusta suunnittelutyökalusta. Viimeinen kohta kertoo toiminnallisuus- ja skaalautuvuushaasteista, joihin MPLS:n on tekniikkana vastattava nykypäivänä. Kolmannessa osiossa tarkastellaan kahta eri suunnittelutyökalua, jotka on laadittu MPLS-verkkojen suunnitelua varten: WANDL-yhtiön julkaisemaa IP/MPLSView:ta ja Aria Networks Oy:n julkaisemaa iVNT:ta. Tässä osiossa käydään läpi näiden työkalujen toiminnallisuutta kertomalla erilaisista simulaatiomahdollisuuksista, joita kumpikin työkalu tarjoaa. Lisäksi kerrotaan mitä toimintoja ja protokollia näihin työkaluihin on mallinnettu, miten hyvin työkalut skaalautuvat kaupallisten MPLS-verkkojen tarpeisiin ja minkälaisita moduuleista työkalut on rakennettu. Työn lopussa on pohdittu näiden kolmen osion perusteella, että mitkä ominaisuudet tulisi ottaa huomioon MPLS-verkon suunnittelutyökalua laadittaessa ja millä tavalla nämä ominaisuudet tulisi toteuttaa työkalussa. Näiden jälkeen on työhön vielä tehty loppuyhteenveto, joka kertoo työ tuloksista ja mahdollisista jatkokehitysmahdollisuuksista. MPLS-verkon suunnittelu koostuu monesta eri vaiheesta, ja jokainen vaihe sisältää suuren määrän toiminnallisuusvaatimuksia. Nämä toiminnallisuusvaatimukset on mallinnettava MPLS-verkkojen suunnitteluun laaditussa työkalussa, jos halutaan että työkalu pystyy mallintamaan koko verkon suunnitteluprosessin alusta loppuun. Tärkeimmät toiminnallisuudet, jotka MPLS-verkon suunnittelutyökalun tulee omata ovat simulointimahdollisuudet MPLS-poluille (LSP:t), MPLS-TE:lle, eri VPN-tyypeille ja DiffServ-liikenteelle, sillä nämä ovat tärkeimmät toiminnallisuudet MPLS-verkoissa tänä päivänä. Jos edellä mainittu toiminnallisuus on toteutettu ja mallinnettu suunnittelutyökalussa ja työkalu osaa optimoida liikennettä hyvin saadaan verkon pääoma- ja operaationaaliset kulut laskemaan. MPLS-verkon suunnittelutyökalua laadittaessa on myös tärkeää ottaa huomioon työkalun skaalautuvuusominaisuudet. Runkoverkot voivat koostua tänä päivänä tuhansista solmuista ja sadoista tuhansista liikennevirroista, joten suunnitelutyökalun tulisi omata toiminnallisuutta joka automatisoi joitain vaiheita verkonsuunnittelussa, mikä mahdollistaa tämän kokoluokan verkkojen suunnittelun. Tällainen toiminnallisuus voisi esimerkiksi olla automatisoitu vuonohjaus ja verkkojen topologiakokonaisuuden vienti ja tuonti suunnittelutyökaluun ja siitä ulos. /Kir1

Concepção e implementação de experiências laboratoriais sobre MPLS

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesO Multiprotocol Label Switching (MPLS) é um mecanismo de transporte de dados, sob a forma de um protocolo agnóstico, com grande potencial de crescimento e adequação. Opera na “Camada 2.5” do modelo OSI e constitui um mecanismo de alto desempenho utilizado nas redes de núcleo para transportar dados de um nó da rede para outro. O sucesso do MPLS resulta do facto de permitir que a rede transporte todos os tipos de dados, desde tráfego IP a tráfego da camada de ligação de dados, devido ao encapsulamento dos pacotes dos diversos protocolos, permitindo a criação de “links virtuais” entre nós distantes. O MPLS pertence à família das “redes de comutação de pacotes”, sendo os pacotes de dados associados a “etiquetas” que determinam o seu encaminhamento, sem necessidade de examinar o conteúdo dos próprios pacotes. Isto permite a criação de circuitos “extremo-aextremo” através de qualquer tipo de rede de transporte e independentemente do protocolo de encaminhamento que é utilizado. O projecto do MPLS considera múltiplas tecnologias no sentido de prestar um serviço único de transporte de dados, tentando simultaneamente proporcionar capacidades de engenharia de tráfego e controlo “out-of-band”, uma característica muito atraente para uma implementação em grande escala. No fundo, o MPLS é uma forma de consolidar muitas redes IP dentro de uma única rede. Dada a importância desta tecnologia, é urgente desenvolver ferramentas que permitam entender melhor a sua complexidade. O MPLS corre normalmente nas redes de núcleo dos ISPs. No sentido de tornar o seu estudo viável, recorreu-se nesta dissertação à emulação para implementar cenários de complexidade adequada. Existem actualmente boas ferramentas disponíveis que permitem a recriação em laboratório de cenários bastante complicados. Contudo, a exigência computacional da emulação é proporcional à complexidade do projecto em questão, tornando-se rapidamente impossível de realizar numa única máquina. A computação distribuída ou a “Cloud Computing” são actualmente as abordagens mais adequadas e inovadoras apara a resolução deste problema. Esta dissertação tem como objectivo criar algumas experiências em laboratório que evidenciam aspectos relevantes da tecnologia MPLS, usando para esse efeito um emulador computacional, o Dynamips, impulsionado por generosas fontes computacionais disponibilizadas pela Amazon ec2. A utilização destas ferramentas de emulação permite testar cenários de rede e serviços reais em ambiente controlado, efectuando o debugging das suas configurações e optimizando o seu desempenho, antes de os colocar em funcionamento nas redes em operação.The Multiprotocol Label Switching (MPLS) is a highly scalable and agnostic protocol to carry network data. Operating at "Layer 2.5" of the OSI model, MPLS is an highperformance mechanism that is used at the network backbone for conveying data from one network node to the next. The success of MPLS results from the fact that it enables the network to carry all kinds of traffic, ranging from IP to layer 2 traffic, since it encapsulates the packets of the diverse network protocols, allowing the creation of "virtual links" between distant nodes. MPLS belongs to the family of packet switched networks, where labels are assigned to data packets that are forwarded based on decisions that rely only on the label contents, without the need to examine the packets contents. This allows the creation of end-to-end circuits across any type of transport medium, using any protocol. The MPLS design takes multiform transport technologies into account to provide a unified data-carrying service, attempting simultaneously to preserve traffic engineering and out-of-band control, a very attractive characteristic for large-scale deployment. MPLS is the way to consolidate many IP networks into a single one. Due to this obvious potential, it is urgent to develop means and tools to better understand its functioning and complexity. MPLS normally runs at the backbone of Service Providers networks, being deployed across an extensive set of expensive equipment. In order to turn the study of MPLS feasible, emulation was considered as the best solution. Currently, there are very good available tools to recreate, in a lab environment, quite complicated scenarios. However, the computational demand of the emulation is proportional to the complexity of the project, becoming quickly unfeasible in a single machine. Fortunately, distributed computing or Cloud computing are suitable and novel approaches to solve this computation problem. So, this work aims to create some lab experiments that can illustrate/demonstrate relevant aspects of the MPLS technology, using the Dynamips emulator driven by the computational resources that were made available by the Amazon ec2 cloud computing facilities. The utilization of these emulation tools allows testing real networks and service scenarios in a controlled environment, being able to debug their configurations and optimize their performance before deploying them in real operating networks

Solution strategies of service fulfilment Operation Support Systems for Next Generation Networks

Suomalainen operatiivisten tukijärjestelmien toimittaja tarjoaa ratkaisuja palvelujen aktivointiin, verkkoresurssien hallintaan ja laskutustietojen keruuseen. Nämä ratkaisut ovat pääosin käytössä langattomissa verkoissa. Tässä tutkimuksessa arvioidaan kyseisten ratkaisujen soveltuvuutta palvelutoimitusprosessien automatisointiin tulevaisuuden verkkoympäristöissä. Tarkastelun kohteena ovat runko- ja pääsyverkkojen kiinteät teknologiat, joiden suosio saavuttaa huippunsa seuraavan 5-10 vuoden aikana. Näissä verkoissa palvelujen, kuten yritys-VPN:n tai kuluttajan laajakaistan, aktivointi vaatii monimutkaisen toimitusprosessin, jonka tueksi tarvitaan ensiluokkaista tukijärjestelmää. Teknologiakatsauksen jälkeen tutkimuksessa verrataan viitteellistä tuoteportfoliota saatavilla oleviin operatiivisten tukijärjestelmien arkkitehtuurisiin viitekehyksiin, ja analysoidaan sen soveltuvuus tulevaisuuden verkkoympäristöjen palvelutoimitusprosessin automatisointiin. Myös palvelutoimitusprosessien automatisointiin soveltuvien tukijärjestelmien markkinatilanne arvioidaan, ja tämän perusteella tutkitaan optimaalisinta sovellusstrategiaa. Lopulta voidaan päätellä, että tuoteportfoliolle parhaiten soveltuvin sovellusalue on kuluttajan laajakaistan, ja siihen liittyvien kehittyneempien IP-palveluiden palvelutoimitusprosessien automatisointi.A Finnish Operation Support Systems (OSS) vendor provides solutions for service activation, network inventory and event mediation. These solutions have mostly been deployed in mobile environments. In this thesis it will be studied how feasible it is to use similar solutions for service fulfilment in Next Generation Networks (NGN). NGN is a broad term that describes some key architectural evolutions in telecommunication core and access networks that will be deployed over the next 5 to 10 years. In these networks service, e.g. Triple Play or Virtual Private Network (VPN), activations require an extensive service fulfilment process that must be supported by first-class OSS. After introducing the NGN technologies, the research compares a reference product portfolio to available service fulfilment frameworks and evaluates the applicability. The study analyses the current state of service fulfilment OSS markets and evaluates various solution strategies. Eventually it will be concluded that the most interesting and adequate solution scenario is residential broadband, including value-added IP services

A study into scalable transport networks for IoT deployment

The growth of the internet towards the Internet of Things (IoT) has impacted the way we live. Intelligent (smart) devices which can act autonomously has resulted in new applications for example industrial automation, smart healthcare systems, autonomous transportation to name just a few. These applications have dramatically improved the way we live as citizens. While the internet is continuing to grow at an unprecedented rate, this has also been coupled with the growing demands for new services e.g. machine-to machine (M2M) communications, smart metering etc. Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) architecture was developed decades ago and was not prepared nor designed to meet these exponential demands. This has led to the complexity of the internet coupled with its inflexible and a rigid state. The challenges of reliability, scalability, interoperability, inflexibility and vendor lock-in amongst the many challenges still remain a concern over the existing (traditional) networks. In this study, an evolutionary approach into implementing a "Scalable IoT Data Transmission Network" (S-IoT-N) is proposed while leveraging on existing transport networks. Most Importantly, the proposed evolutionary approach attempts to address the above challenges by using open (existing) standards and by leveraging on the (traditional/existing) transport networks. The Proof-of-Concept (PoC) of the proposed S-IoT-N is attempted on a physical network testbed and is demonstrated along with basic network connectivity services over it. Finally, the results are validated by an experimental performance evaluation of the PoC physical network testbed along with the recommendations for improvement and future work