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

On forwarding state control in VPN multicast based on MPLS multipoint LSPs

This work is at: 2012 IEEE 13th International Conference on High Performance Switching and Routing took place June 24-27,2012 in Belgrade, Serbia. Web to event: http://hpsr2012.etf.bg.ac.rs/index.phpThe demand for multicast-capable VPN services, like Virtual Private LAN Service (VPLS), has grown quickly in the last years. In order to save bandwidth, MPLS point-to-multipoint LSPs could be used, but the VPN-specific state information to be handled inside the network may exceed the capacity of core nodes. A well-known solution for this is to aggregate the multicast/broadcast traffic of multiple VPNs into shared p2mp LSP trees. In shared trees, although some bandwidth is wasted because a fraction of the packets are delivered to non-member leaves (either not in the VPN broadcast or multicast group), there is wide working range where a good state vs. bandwidth trade-off is achieved. In this paper we enhance and improve previous works that analyze this trade-off. We propose new techniques for multicast traffic aggregation of VPNs in MPLS-based networks, with the objective of observing the behavior of the aggregation philosophy for different aggregation degrees, which should be very useful for network design and deployment purposes. We assess the aggregation heuristics over different reference networks and VPN geographic distributions. Simulations give a quantitative indication of the relevance of intelligent aggregation, of geographical distribution and group sizes.The work described in this paper was carried out with the support of MEDIANET PRICIT 2009/TIC-1468, from the Community of Madrid; and Fundación Carolina, Spain.Publicad

Deliverable JRA1.1: Evaluation of current network control and management planes for multi-domain network infrastructure

This deliverable includes a compilation and evaluation of available control and management architectures and protocols applicable to a multilayer infrastructure in a multi-domain Virtual Network environment.The scope of this deliverable is mainly focused on the virtualisation of the resources within a network and at processing nodes. The virtualization of the FEDERICA infrastructure allows the provisioning of its available resources to users by means of FEDERICA slices. A slice is seen by the user as a real physical network under his/her domain, however it maps to a logical partition (a virtual instance) of the physical FEDERICA resources. A slice is built to exhibit to the highest degree all the principles applicable to a physical network (isolation, reproducibility, manageability, ...). Currently, there are no standard definitions available for network virtualization or its associated architectures. Therefore, this deliverable proposes the Virtual Network layer architecture and evaluates a set of Management- and Control Planes that can be used for the partitioning and virtualization of the FEDERICA network resources. This evaluation has been performed taking into account an initial set of FEDERICA requirements; a possible extension of the selected tools will be evaluated in future deliverables. The studies described in this deliverable define the virtual architecture of the FEDERICA infrastructure. During this activity, the need has been recognised to establish a new set of basic definitions (taxonomy) for the building blocks that compose the so-called slice, i.e. the virtual network instantiation (which is virtual with regard to the abstracted view made of the building blocks of the FEDERICA infrastructure) and its architectural plane representation. These definitions will be established as a common nomenclature for the FEDERICA project. Other important aspects when defining a new architecture are the user requirements. It is crucial that the resulting architecture fits the demands that users may have. Since this deliverable has been produced at the same time as the contact process with users, made by the project activities related to the Use Case definitions, JRA1 has proposed a set of basic Use Cases to be considered as starting point for its internal studies. When researchers want to experiment with their developments, they need not only network resources on their slices, but also a slice of the processing resources. These processing slice resources are understood as virtual machine instances that users can use to make them behave as software routers or end nodes, on which to download the software protocols or applications they have produced and want to assess in a realistic environment. Hence, this deliverable also studies the APIs of several virtual machine management software products in order to identify which best suits FEDERICA’s needs.Postprint (published version

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

Segment Routing: a Comprehensive Survey of Research Activities, Standardization Efforts and Implementation Results

Fixed and mobile telecom operators, enterprise network operators and cloud providers strive to face the challenging demands coming from the evolution of IP networks (e.g. huge bandwidth requirements, integration of billions of devices and millions of services in the cloud). Proposed in the early 2010s, Segment Routing (SR) architecture helps face these challenging demands, and it is currently being adopted and deployed. SR architecture is based on the concept of source routing and has interesting scalability properties, as it dramatically reduces the amount of state information to be configured in the core nodes to support complex services. SR architecture was first implemented with the MPLS dataplane and then, quite recently, with the IPv6 dataplane (SRv6). IPv6 SR architecture (SRv6) has been extended from the simple steering of packets across nodes to a general network programming approach, making it very suitable for use cases such as Service Function Chaining and Network Function Virtualization. In this paper we present a tutorial and a comprehensive survey on SR technology, analyzing standardization efforts, patents, research activities and implementation results. We start with an introduction on the motivations for Segment Routing and an overview of its evolution and standardization. Then, we provide a tutorial on Segment Routing technology, with a focus on the novel SRv6 solution. We discuss the standardization efforts and the patents providing details on the most important documents and mentioning other ongoing activities. We then thoroughly analyze research activities according to a taxonomy. We have identified 8 main categories during our analysis of the current state of play: Monitoring, Traffic Engineering, Failure Recovery, Centrally Controlled Architectures, Path Encoding, Network Programming, Performance Evaluation and Miscellaneous...Comment: SUBMITTED TO IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIAL

OSHI - Open Source Hybrid IP/SDN networking (and its emulation on Mininet and on distributed SDN testbeds)

The introduction of SDN in IP backbones requires the coexistence of regular IP forwarding and SDN based forwarding. The former is typically applied to best effort Internet traffic, the latter can be used for different types of advanced services (VPNs, Virtual Leased Lines, Traffic Engineering...). In this paper we first introduce the architecture and the services of an "hybrid" IP/SDN networking scenario. Then we describe the design and implementation of an Open Source Hybrid IP/SDN (OSHI) node. It combines Quagga for OSPF routing and Open vSwitch for OpenFlow based switching on Linux. The availability of tools for experimental validation and performance evaluation of SDN solutions is fundamental for the evolution of SDN. We provide a set of open source tools that allow to facilitate the design of hybrid IP/SDN experimental networks, their deployment on Mininet or on distributed SDN research testbeds and their test. Finally, using the provided tools, we evaluate key performance aspects of the proposed solutions. The OSHI development and test environment is available in a VirtualBox VM image that can be downloaded.Comment: Final version (Last updated August, 2014

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

MPLS AND ITS APPLICATION

Real-time and multimedia applications have grown enormously during the last few years. Such applications require guaranteed bandwidth in a packet switched networks. Moreover, these applications require that the guaranteed bandwidth remains available when a node or a link in the network fails. Multiprotocol Label Switching (MPLS) networks cater to these requirements without compromising scalability. Guaranteed service and protection against failures in an MPLS network requires backup paths to be present in the network. Such backup paths are computed and installed at the same time a primary is provisioned. This thesis explains the single-layer restoration routing by placing primary as well as backup paths in MPLS networks. Our focus will be on computing and establishing backup paths, and bandwidth sharing along such backup paths. We will start by providing a quick overview of MPLS routing. We will identify the elements and quantities that are significant to the understanding of MPLS restoration routing. To this end, we will introduce the information locally stored at MPLS nodes and information propagated through routing protocols, in order to assist in efficient restoration routing. L2VPNs and VPLS will also be covered in the end of this thesis. In the end SDN (software defined networks) will be introduced