Jaringan MPLS Whitepaper

Kuncoro Wastuwibowo

Versi 1.2

November 2003

[pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict]

Jaringan MPLS

Kuncoro Wastuwibowo, telkom.info

Sekilas Network Infokom

Riset dan inovasi teknologi telekomunikasi dikembangkan terus-menerus dengan didorong

oleh kebutuhan untuk mewujudkan jaringan informasi yang memiliki sifat-sifat berikut:

n Menyediakan layanan yang beraneka ragam bentuk dan karakternya

n Memiliki kapasitas tinggi sesuai kebutuhan yang berkembang

n Mudah diakses dari mana saja, kapan saja

n Terjangkau harganya

Secara teknis, kebutuhan ini diterjemahkan menjadi sebuah network yang memenuhi

karakteristik berikut:

n Broadband: mampu menyediakan kapasitas tinggi sesuai kebutuhan

n Paket: mampu memberikan efisiensi tinggi

n Skalabilitas: memberikan aspek ekonomi yang menguntungkan dalam pengembangan

n Diferensiasi: menyediakan beragam alternatif dalam sebuah sistem

n Mobile: mempertinggi daya akses bagi pemakai

Di akhir abad ke-20, industri telekomunikasi mengimplementasikan teknologi broadband

dalam bentuk rangkaian ATM di atas SDH di atas WDM. ATM telah memiliki mekanisme

pemeliharaan QoS, dan memungkinkan diferensiasi layanan dalam sebuah network.

Kelemahan ATM adalah pada masalah skalabilitas yang mengakibatkan perlunya investasi

tinggi untuk implementasinya.

Di lain pihak, teknologi Internet yang berbasis pada IP berkembang lebih cepat. IP saat ini

telah menjadi standar de facto untuk sistem komunikasi data secara global. IP sangat baik

dari segi skalabilitas, yang membuat teknologi Internet menjadi cukup murah. Namun IP

memiliki kelemahan cukup serius pada implementasi QoS.

Berbagai cara telah dilakukan untuk memperbaiki karakteristik broadband network.

Beberapa metode telah dikembangkan untuk mengimplementasikan QoS ke dalam jaringan

IP. Metode-metode IP over ATM, misalnya, telah diajukan untuk membentuk broadband

network yang sekaligus memiliki skalabilitas dan QoS yang baik. Di luar ATM sendiri, ada

dikembangkan beberapa metode untuk memperbaiki kinerja jaringan IP, termasuk dengan

teknologi MPLS.

MPLS merupakan salah satu bentuk konvergensi vertikal dalam topologi jaringan. MPLS

menjanjikan banyak harapan untuk peningkatan performansi jaringan paket tanpa harus

menjadi rumit seperti ATM. Metode MPLS membangkitkan gagasan untuk mengubah

paradigma routing di layer-layer jaringan yang ada selama ini, dan mengkonvergensikannya

ke dalam sebuah metode, yang dinamai GMPLS. GMPLS melakukan forwarding data

menggunakan VC tingkat rendah dan tingkat tinggi di SDH, dan panjang-gelombang di

WDM, dan serat-serat dalam FO; terpadu dengan routing di layer IP.

HTTP SMTP SIP SNMP RTP RIP

TCP ICMP UDP

MPLS

FR ATM

SDH

WDM

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 2

[pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict]

IP Network

IP adalah standar de facto dalam komunikasi komputer bersistem unix, yang kemudian

menjadi standar komunikasi global. Buku [Hall 2000] banyak mendalami network IP dan

protokol-protokol utama di dalamnya. Protokol-protokol dalam suite IP didefinisikan dalam

RFC-RFC yang diterbitkan oleh IETF. IP sendiri dijelaskan dalam RFC-791. RFC-791

menyatakan bahwa IP dirancang sebagai sistem interkoneksi jaringan paket.

Paket adalah blok data yang dilengkapi dengan informasi alamat yang diperlukan untuk

penghantaran data itu. Setiap paket dihantarkan secara terpisah tanpa saling berhubungan.

Datagram adalah format paket data yang didefinisikan dalam IP, terdiri atas header dan

data. Header mengandung informasi alamat dan fungsi kontrol lainnya.

HEADER

DATA CUSTOMER

Routing IP

IP menghantarkan paket dengan memeriksa alamat tujuan di header. Jika alamat tujuan

masih merupakan bagian dalam sebuah network, paket dihantarkan langsung ke host

tujuan. Jika alamat tujuan bukan merupakan bagian internal network, paket dikirimkan ke

network lain dengan mekanisme yang disebut routing. Perangkat untuk memilih, mengirim,

dan menerima paket IP antar network disebut router.

IP melakukan pemilihan routing untuk setiap paket. Tidak ada pertukaran informasi kontrol

(handshake) untuk membentuk hubungan dari ujung ke ujung sebelum transmisi data.

Karenanya, IP disebut protokol tanpa koneksi (connectionless). IP mengandalkan protokol di

layer lain untuk keperluan itu, dan juga keperluan seperti pemeriksaan dan perbaikan

kesalahan.

Dalam proses routing IP, tidak terdapat mekanisme pemeliharaan QoS. Protokol yang

sering digunakan di atas IP, yaitu TCP, memiliki feature yang memungkinkan jaminan

validitas data. Namun TCP tidak bersifat universal, karena memiliki banyak kelemahan untuk

diaplikasikan pada paket suara atau multimedia. Dengan mulai digunakannya IP sebagai

infrastruktur informasi global, mulai digagas berbagai cara untuk mewujudkan jaringan IP

dengan QoS

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 3

Protokol di Atas IP

Saat sebuah datagram diterima di sebuah host, data dialihkan ke protokol di atas IP.

Pemilihan protokol ini berdasar field identifikasi paket (PIDD) di header paket. Setiap

protokol memiliki angka yang unik dan baku. Misalnya PIDD 6 menunjukkan TCP, 17 untuk

UDP, dan 1 untuk ICMP.

ICMP (Internet Control Message Protocol, RFC-792) adalah protokol yang bertugas

menyampaikan pesan-pesan pengendalian penghantaran paket, seperti kontrol dan

pelaporan kesalahan. Pesan-pesan ICMP meliputi juga deteksi alamat yang tak dapat

dijangkau, pengubahan arah routing, dan pemeriksaan host jarak jauh.

TCP (Transmission Control Protocol, RFC-793) menghantarkan paket dari host ke host

dengan jaminan validitas data. Jika terjadi kesalahan, TCP memiliki mekanisme meminta

pengiriman ulang. TCP juga memungkinkan host mengelola banyak sambungan sekaligus.

TCP sangat populer dalam transformasi data yang membentuk dunia Internet, sehingga

diistilahkan bahwa Internet dibangun dengan suite TCP/IP.

Jika koreksi validitas data tidak diperlukan, protokol UDP dapat dipakai. UDP (User

Datagram Protocol, RFC-768) lebih sederhana dan lebih cepat dari TCP, tetapi nyaris tidak

memberikan pengendalian data dalam bentuk apa pun. UDP umumnya dipakai untuk

transfer data yang memerlukan kecepatan tetapi kurang peka pada kesalahan, seperti

transfer suara dan video.

QoS pada IP Network

QoS adalah hasil kolektif dari berbagai kriteria performansi yang menentukan tingkat

kepuasan penggunaan suatu layanan. Umumnya QoS dikaji dalam kerangka

pengoptimalan kapasitas network untuk berbagai jenis layanan, tanpa terus menerus

menambah dimensi network.

Berbagai aplikasi memiliki jenis kebutuhan yang berbeda. Misalnya transaksi data bersifat

sensitif terhadap distorsi tetapi kurang sensitif terhadap delay. Sebaliknya, komunikasi suara

bersifat sensitif terhadap tundaan dan kurang sensitif terhadap kesalahan. Tabel berikut

[Dutta-Roy 2000] memaparkan tingkat kepekaan performansi yang berbeda untuk jenis

layanan network yang berlainan.

KEPEKAAN PERFORMANSI

LAYANAN BAND

LOSS DELAY JITTER

WIDTH

Voice Rendah Medium Tinggi Tinggi

Transaksi Data Rendah Tinggi Tinggi Rendah

Email Rendah Tinggi Rendah Rendah

Browsing Biasa Rendah Medium Medium Rendah

Browsing Serius Medium Tinggi Tinggi Rendah

Transfer File Tinggi Medium Rendah Rendah

Video Conference Rendah Medium Tinggi Tinggi

Multicasting Tinggi Tinggi Tinggi Tinggi

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 4

[pict]

IP tidak memiliki mekanisme pemeliharaan QoS. Protokol seperti TCP memang

memungkinkan jaminan validitas data, sehingga suite TCP/IP selama ini dianggap cukup

ideal bagi transfer data. Tetapi verifikasi data mengakibatkan tundaan hantaran paket.

Lagipula mekanisme ini tidak dapat digunakan untuk paket dengan protocol UDP, seperti

suara dan video.

Beberapa skema telah diajukan untuk mengelola QoS dalam network IP. Dua skema utama

adalah Integrated Services (IntServ) dan Differentiated Services (DiffServ). IntServ bertujuan

menyediakan sumberdaya seperti bandwidth untuk trafik dari ujung ke ujung. Sementara

DiffServ bertujuan membagi trafik atas kelas-kelas yang kemudian diberi perlakuan yang

berbeda.

Integrated Service (IntServ)

IntServ (RFC-1633) terutama ditujukan untuk aplikasi yang peka terhadap tundaan dan

keterbatasan bandwidth, seperti videoconference dan VoIP. Arsitekturnya berdasar sistem

pencadangan sumberdaya per aliran trafik. Setiap aplikasi harus mengajukan permintaan

bandwidth, baru kemudian melakukan transmisi data. Dua model layanan IntServ adalah:

n Guaranteed-service (RFC-2212), layanan dengan batas bandwidth dan delay yang jelas

n Controlled-load service (RFC-2211), yaitu layanan dengan persentase delay statistik

yang terjaga

Layanan ketiga, yang paling jelek, adalah layanan best-effort, yang hanya memberikan

routing terbaik, tetapi tanpa jaminan sama sekali.

Sistem pemesanan sumberdaya memerlukan protokol tersendiri. Salah satu protokol yang

sering digunakan adalah RSVP (RFC-2205). Penggunaan RSVP untuk IntServ dijelaskan

dalam RFC-2210.

Masalah dalam IntServ adalah skalabilitas (RFC-2998). Setiap node di network harus

mengenali dan mengakui mekanisme ini. Juga protokol RSVP berlipat untuk setiap aliran

trafik. Maka IntServ menjadi baik hanya untuk voice dan video, tetapi sangat tidak tepat

untuk aplikasi semacam web yang aliran trafiknya banyak tapi datanya kecil.

Differentiated Service (DiffServ)

DiffServ (RFC-2475) menyediakan diferensiasi layanan, dengan membagi trafik atas kelas-

kelas, dan memperlakukan setiap kelas secara berbeda. Identifikasi kelas dilakukan dengan

memasang semacam kode DiffServ, disebut DiffServ code point (DSCP), ke dalam paket IP.

Ini dilakukan tidak dengan header baru, tetapi dengan menggantikan field TOS (type of

service) di header IP dengan DS field, seperti yang dispesifikasikan di RFC-2474. Dengan

cara ini, klasifikasi paket melekat pada paket, dan bisa diakses tanpa perlu protokol

persinyalan tambahan.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 5

HEADER

DATA CUSTOMER

DSCP

(DIFFSERV CODE POINT) RSVD

Jumlah kelas tergantung pada provider, dan bukan merupakan standar. Pada trafik lintas

batas provider, diperlukan kontrak trafik yang menyebutkan pembagian kelas dan perlakuan

yang diterima untuk setiap kelas. Jika suatu provider tidak mampu menangani DiffServ,

maka paket ditransferkan apa adanya sebagai paket IP biasa, namun di provider berikutnya,

DS field kembali diakui oleh provider. Jadi secara keseluruhan, paket-paket DiffServ tetap

akan menerima perlakuan lebih baik.

DiffServ tidak memiliki masalah skalabilitas. Informasi DiffServ hanya sebatas jumlah kelas,

tidak tergantung besarnya trafik (dibandingkan IntServ). Skema ini juga dapat diterapkan

bertahap, tidak perlu sekaligus ke seluruh network.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 6

Perbandingan IntServ dan DiffServ

Perbandingan IntServ dan DiffServ dipaparkan dalam table berikut [Dovrolis & Ramanathan

1999].

INTSERV DIFFSERV

Granularity of service Individual flow Aggregate of flows

differentiation

Traffic classification basis Deterministic or Absolute or relative

statistical guarantees assurances

Admission control Required Required for absolute

differentiation only

Signalling protocol Required (RSVP) Not required for relative

schemes

Coordination for service End-to-end Local (per-hop)

differentiation

Scalability Limited by the number of Limited by the number of

flows classes of service

Network management Similar to circuit-switched Similar to existing IP

networks networks

Interdomain deployment Multilateral agreements Bilateral agreements

MPLS

Teknologi ATM dan frame relay bersifat connection-oriented: setiap virtual circuit harus

disetup dengan protokol persinyalan sebelum transmisi. IP bersifat connectionless: protokol

routing menentukan arah pengiriman paket dengan bertukar info routing. MPLS mewakili

konvergensi kedua pendekatan ini.

MPLS, multi-protocol label switching, adalah arsitektur network yang didefinisikan oleh IETF

untuk memadukan mekanisme label swapping di layer 2 dengan routing di layer 3 untuk

mempercepat pengiriman paket. Arsitektur MPLS dipaparkan dalam RFC-3031 [Rosen

2001].

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 7

QoS POLICY ROUTING SIGNALLING

PACKET IN FORWARDING PACKET OUT

Network MPLS terdiri atas sirkit yang disebut label-switched path (LSP), yang

menghubungkan titik-titik yang disebut label-switched router (LSR). LSR pertama dan

terakhir disebut ingress dan egress. Setiap LSP dikaitkan dengan sebuah forwarding

equivalence class (FEC), yang merupakan kumpulan paket yang menerima perlakukan

forwarding yang sama di sebuah LSR. FEC diidentifikasikan dengan pemasangan label.

Untuk membentuk LSP, diperlukan suatu protokol persinyalan. Protokol ini menentukan

forwarding berdasarkan label pada paket. Label yang pendek dan berukuran tetap

mempercepat proses forwarding dan mempertinggi fleksibilitas pemilihan path. Hasilnya

adalah network datagram yang bersifat lebih connection-oriented.

Enkapsulasi Paket

Tidak seperti ATM yang memecah paket-paket IP, MPLS hanya melakukan enkapsulasi

paket IP, dengan memasang header MPLS. Header MPLS terdiri atas 32 bit data, termasuk

20 bit label, 2 bit eksperimen, dan 1 bit identifikasi stack, serta 8 bit TTL. Label adalah

bagian dari header, memiliki panjang yang bersifat tetap, dan merupakan satu-satunya

tanda identifikasi paket. Label digunakan untuk proses forwarding, termasuk proses traffic

engineering.

HEADER HEADER DATA CUSTOMER

MPLS IP

KELAS

LABEL LAYANAN STACK TTL

(CoS)

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 8

[pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict]

Setiap LSR memiliki tabel yang disebut label-swiching table. Tabel itu berisi pemetaan label

masuk, label keluar, dan link ke LSR berikutnya. Saat LSR menerima paket, label paket

akan dibaca, kemudian diganti dengan label keluar, lalu paket dikirimkan ke LSR berikutnya.

Selain paket IP, paket MPLS juga bisa dienkapsulasikan kembali dalam paket MPLS. Maka

sebuah paket bisa memiliki beberapa header. Dan bit stack pada header menunjukkan

apakah suatu header sudah terletak di 'dasar' tumpukan header MPLS itu.

Distribusi Label

Untuk menyusun LSP, label-switching table di setiap LSR harus dilengkapi dengan

pemetaan dari setiap label masukan ke setiap label keluaran. Proses melengkapi tabel ini

dilakukan dengan protokol distribusi label. Ini mirip dengan protokol persinyalan di ATM,

sehingga sering juga disebut protokol persinyalan MPLS. Salah satu protokol ini adalah LDP

(Label Distribution Protocol).

LDP hanya memiliki feature dasar dalam melakukan forwarding. Untuk meningkatkan

kemampuan mengelola QoS dan rekayasa trafik, beberapa protokol distribusi label lain telah

dirancang dan dikembangkan juga. Yang paling banyak disarankan adalah CR-LDP

(constraint-based routing LDP) dan RSVP-TE (RSVP dengan ekstensi Traffic Engineering).

Rekayasa Trafik dengan MPLS

Rekayasa trafik (traffic engineering, TE) adalah proses pemilihan saluran data traffic untuk

menyeimbangkan beban trafik pada berbagai jalur dan titik dalam network. Tujuan akhirnya

adalah memungkinkan operasional network yang andal dan efisien, sekaligus

mengoptimalkan penggunaan sumberdaya dan performansi trafik. Panduan TE untuk MPLS

(disebut MPLS-TE) adalah RFC-2702 [Awduche 1999a]. RFC-2702 menyebutkan tiga

masalah dasar berkaitan dengan MPLS-TE, yaitu:

n Pemetaan paket ke dalam FEC

n Pemetaan FEC ke dalam trunk trafik

n Pemetaan trunk trafik ke topologi network fisik melalui LSP

Namun RFC hanya membahas soal ketiga. Soal lain dikaji sebagai soal-soal QoS. Awduche

[1999b] menyusun sebuah model MPLS-TE, yang terdiri atas komponen-komponen:

manajemen path, penempatan trafik, penyebaran keadaan network, dan manajemen

network.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 9

[pict]

Manajemen Path

Manajemen path meliputi proses-proses pemilihan route eksplisit berdasar kriteria tertentu,

serta pembentukan dan pemeliharaan tunnel LSP dengan aturan-aturan tertentu. Proses

pemilihan route dapat dilakukan secara administratif, atau secara otomatis dengan proses

routing yang bersifat constraint-based. Proses constraint-based dilakukan dengan kalkulasi

berbagai alternatif routing untuk memenuhi spesifikasi yang ditetapkan dalam kebijakan

administratif. Tujuannya adalah untuk mengurangi pekerjaan manual dalam TE.

Setelah pemilihan, dilakukan penempatan path dengan menggunakan protokol persinyalan,

yang juga merupakan protokol distribusi label. Ada dua protokol jenis ini yang sering

dianjurkan untuk dipakai, yaitu RSVP-TE dan CR-LDP.

Manajemen path juga mengelola pemeliharaan path, yaitu menjaga path selama masa

transmisi, dan mematikannya setelah transmisi selesai.

Terdapat sekelompok atribut yang melekat pada LSP dan digunakan dalam operasi

manajemen path. Atribut-atribut itu antara lain:

n Atribut parameter trafik, adalah karakteristrik trafik yang akan ditransferkan, termasuk

nilai puncak, nilai rerata, ukuran burst yang dapat terjadi, dll. Ini diperlukan untuk

menghitung resource yang diperlukan dalam trunk trafik.

n Atribut pemilihan dan pemeliharaan path generik, adalah aturan yang dipakai untuk

memilih route yang diambil oleh trunk trafik, dan aturan untuk menjaganya tetap hidup.

n Atribut prioritas, menunjukkan prioritas pentingnya trunk trafik, yang dipakai baik dalam

pemilihan path, maupun untuk menghadapi keadaan kegagalan network.

n Atribut pre-emption, untuk menjamin bahwa trunk trafik berprioritas tinggi dapat

disalurkan melalui path yang lebih baik dalam lingkungan DiffServ. Atribut ini juga

dipakai dalam kegiatan restorasi network setelah kegagalan.

n Atribut perbaikan, menentukan perilaku trunk trafik dalam kedaan kegagalan. Ini meliputi

deteksi kegagalan, pemberitahuan kegagalan, dan perbaikan.

n Atribut policy, menentukan tindakan yang diambil untuk trafik yang melanggar, misalnya

trafik yang lebih besar dari batas yang diberikan. Trafik seperti ini dapat dibatasi,

ditandai, atau diteruskan begitu saja.

Atribut-atribut ini memiliki banyak kesamaan dengan network yang sudah ada sebelumnya.

Maka diharapkan tidak terlalu sulit untuk memetakan atribut trafik trunk ini ke dalam

arsitektur switching dan routing network yang sudah ada.

Penempatan Trafik

Setelah LSP dibentuk, trafik harus dikirimkan melalui LSP. Manajemen trafik berfungsi

mengalokasikan trafik ke dalam LSP yang telah dibentuk. Ini meliputi fungsi pemisahan,

yang membagi trafik atas kelas-kelas tertentu, dan fungsi pengiriman, yang memetakan

trafik itu ke dalam LSP.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 10

[pict]

Hal yang harus diperhatikan dalam proses ini adalah distribusi beban melewati deretan LSP.

Umumnya ini dilakukan dengan menyusun semacam pembobotan baik pada LSP-LSP

maupun pada trafik-trafik. Ini dapat dilakukan secara implisit maupun eksplisit.

Penyebaran Informasi Keadaan Network

Penyebaran ini bertujuan membagi informasi topologi network ke seluruh LSR di dalam

network. Ini dilakukan dengan protokol gateway seperti IGP yang telah diperluas.

Perluasan informasi meliputi bandwidth link maksimal, alokasi trafik maksimal, pengukuran

TE default, bandwidth yang dicadangkan untuk setiap kelas prioritas, dan atribut-atribut

kelas resource. Informasi-informasi ini akan diperlukan oleh protokol persinyalan untuk

memilih routing yang paling tepat dalam pembentukan LSP.

Manajemen Network

Performansi MPLS-TE tergantung pada kemudahan mengukur dan mengendalikan

network. Manajemen network meliputi konfigurasi network, pengukuran network, dan

penanganan kegagalan network.

Pengukuran terhadap LSP dapat dilakukan seperti pada paket data lainnya. Traffic flow

dapat diukur dengan melakukan monitoring dan menampilkan statistika hasilnya. Path loss

dapat diukur dengan melakukan monitoring pada ujung-ujung LSP, dan mencatat trafik yang

hilang. Path delay dapat diukur dengan mengirimkan paket probe menyeberangi LSP, dan

mengukur waktunya. Notifikasi dan alarm dapat dibangkitkan jika parameter-parameter yang

ditentukan itu telah melebihi ambang batas.

Protokol Persinyalan

Pemilihan path, sebagai bagian dari MPLS-TE, dapat dilakukan dengan dua cara: secara

manual oleh administrator, atau secara otomatis oleh suatu protokol persinyalan. Dua

protokol persinyalan yang umum digunakan untuk MPLS-TE adalah CR-LDP dan RSVP-TE.

RSVP-TE memperluas protokol RSVP yang sebelumnya telah digunakan untuk IP, untuk

mendukung distribusi label dan routing eksplisit. Sementara itu CR-LDP memperluas LDP

yang sengaja dibuat untuk distribusi label, agar dapat mendukung persinyalan berdasar

QoS dan routing eksplisit.

Ada banyak kesamaan antara CR-LDP dan RSVP-TE dalam kalkulasi routing yang bersifat

constraint-based. Keduanya menggunakan informasi QoS yang sama untuk menyusun

routing eksplisit yang sama dengan alokasi resource yang sama. Perbedaan utamanya

adalah dalam meletakkan layer tempat protokol persinyalan bekerja. CR-LDP adalah

protokol yang bekerja di atas TCP atau UDP, sedangkan RSVP-TE bekerja langsung di atas

IP. Perbandingan kedua protokol ini dipaparkan dalam tebal berikut [Wang 2001]

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 11

Feature CR-LDP RSVP-TE

Transport TCP and UDP Raw IP

Security IP-Sec RSVP Authentication

Multipoint-to-point Yes Yes

LSP merging Yes Yes

LSP state Hard Soft

LSP refresh Not needed Periodic

Redundancy Hard Easy

Rerouting Yes Yes

Explicit routing Strict and loose Strict and loose

Route pinning Yes By recording path

LSP pre-emption Priority based Priority based

LSP protection Yes Yes

Shared reservations No Yes

Traffic control Forward path Reverse path

Policy control Implicit Explicit

Layer 3 protocol ID No Yes

Untuk standardisasi, sejak tahun 2003 sebagian besar implementor telah memilih untuk

menggunakan RSVP-TE dan meninggalkan CR-LDP. Hal ini diinformasikan dalam RFC-

3468. Lebih jauh, RSVP-TE dikaji dalam RFC-3209.

Implementasi QoS pada MPLS

Untuk membangun jaringan lengkap dengan implementasi QoS dari ujung ke ujung,

diperlukan penggabungan dua teknologi, yaitu implementasi QoS di access network dan

QoS di core network. Seperti telah dipaparkan, QoS di core network akan tercapai secara

optimal dengan menggunakan teknologi MPLS. Ada beberapa alternatif untuk implementasi

QoS di access network, yang sangat tergantung pada jenis aplikasi yang digunakan

customer.

MPLS dengan IntServ

Baik RSVP-TE maupun CR-LDP mendukung IntServ [Gray 2001]. RSVP-TE lebih alami

untuk soal ini, karena RSVP sendiri dirancang untuk model IntServ. Namun CR-LDP tidak

memiliki kelemahan untuk mendukung IntServ.

Permintaan reservasi dilakukan dengan pesan PATH di RSVP-TE atau Label Request di

CR-LDP. Di ujung penerima, egress akan membalas dengan pesan RESV untuk RSVP-TE

atau Label Mapping untuk CR-LDP, dan kemudian resource LSR langsung tersedia bagi

aliran trafik dari ingress. Tidak ada beda yang menyolok antara kedua cara ini dalam

mendukung model IntServ.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 12

MPLS dengan DiffServ

Dukungan untuk DiffServ dilakukan dengan membentuk LSP khusus, dinamai L-LSP, yang

secara administratif akan dikaitkan dengan perlakukan khusus pada tiap kelompok PHB.

Alternatif lain adalah dengan mengirim satu LSP bernama E-LSP untuk setiap kelompok

PHB.

Beda L-LSP dan E-LSP adalah bahwa E-LSP menggunakan bit-bit EXT dalam header

MPLS untuk menunjukkan kelas layanan yang diinginkan; sementara L-LSP membedakan

setiap kelas layanan dalam label itu sendiri. Baik RSVP-TE dan LDP dapat digunakan untuk

mendukung LSP khusus untuk model DiffServ ini.

RFC-3270 mengeksplorasi lebih jauh dukungan MPLS atas model DiffServ ini.

Alternatif Implementasi Jaringan

ATM

Sesuai spesifikasi ITU, ATM telah memiliki implementasi QoS yang sangat baik. Kontrak

trafik dengan user selalu meliputi jenis trafik dan QoS yang dibutuhkan. Diferensiasi layanan

disediakan dengan berbagai jenis AAL. Trafik IP misalnya, akan diangkut dengan AAL 5.

AAL 1 hingga 4 higunakan untuk trafik suara, video, dan trafik data non IP.

CPE CPE

ATM TRAFFIC

ATM NETWORK

CPE CPE

ATM TRAFFIC

CPE ATM TRAFFIC CPE

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 13

Kelemahan implementasi langsung ATM adalah bahwa customer harus menyediakan

terminal ATM pada instalasi mereka. Ini bukan soal mudah, karena sebagian besar

customer diperkirakan hanya akan menggunakan perangkat IP. Keharusan mengadakan

perangkat baru akan mengurangi minat menggunakan layanan ini.

IP over ATM

Untuk mempermudah customer, provider dapat membangun skema IP over ATM; yaitu

dengan membangun core network berbasis ATM dan interface ke customer menggunakan

IP. Customer dapat langsung berkomunikasi dengan IP dari instalasi mereka tanpa

perangkat tambahan. Customer yang memiliki kebutuhan network bukan IP dapat langsung

berinterface dengan struktur ATM yang juga tersedia. Kontrak trafik akan menyebutkan

apakah pelanggan akan terhubung ke router IP atau switch ATM.

CPE CPE

IP TRAFFIC

CPE CPE

IP NETWORK

CPE CPE

ATM TRAFFIC

ATM TRAFFIC ATM NETWORK

CPE CPE

ATM

SWITCH

CPE ATM CPE

SWITCH IP ROUTER

CPE IP TRAFFIC CPE

IP akan terenkapsulasi dalam AAL 5, yaitu AAL yang digunakan untuk trafik non-real-time,

variable-bit-rate, yang bersifat baik connectionless or connection oriented. Enkapsulasi ini

digambarkan dalam diagram berikut.

PDU Payload Pad PDU Trailer

IP Header User's Data UUI CPI Length CRC

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 14

Konfigurasi IP over ATM umumnya membutuhkan pembentukan PVC antara router di tepian

network ATM. Routing IP dan switching ATM merupajan proses yang sama sekali terpisah

dan tidak saling mempengaruhi. Artinya pembentukan routing IP sama sekali tidak

mempertimbangkan topologi network ATM di bawahnya. Ada potensi masalah di sini. Bagi

network ATM, proses ini dapat menurunkan efisiensi total, karena PVC dilihat oleh IP

sebagai sebuah link tunggal yang cost dan prioritasnya sama dengan link lainnya. Bagi IP,

jika sebuah link ATM putus, beberapa link antar router dapat terputus, mengakibatkan

masalah pada update data routing sekaligus dalam jumlah besar.

MPLS

Karena sebagian besar kelebihan ATM telah terlingkupi dalam teknologi ATM, sebenarnya

jaringan IP over ATM dapat digantikan oleh sebuah jaringan MPLS. MPLS bersifat alami

bagi dunia IP. Traffic engineering pada MPLS memperhitungkan sepenuhnya karakter trafik

IP yang melewatinya.

Keuntungan lain adalah tidak diperlukannya kerumitan teknis seperti enkapsulasi ke dalam

AAL dan pembentukan sel-sel ATM, yang masing-masing menambah delay, menambah

header, dan memperbesar kebutuhan bandwidth. MPLS tidak memerlukan hal-hal itu.

CPE CPE

IP TRAFFIC

EDGE LSR EDGE LSR

LSR

MPLS NETWORK

CPE CPE

LSR

CPE EDGE LSR EDGE LSR CPE

IP TRAFFIC

CPE IP TRAFFIC CPE

Persoalan besar dengan MPLS adalah bahwa hingga saat ini belum terbentuk dukungan

untuk trafik non IP. Skema-skema L2 over MPLS (termasuk Ethernet over MPLS, ATM over

MPLS, dan FR over MPLS) sedang dalam riset yang progresif, tetapi belum masuk ke tahap

pengembangan secara komersial.

Yang cukup menjadikan harapan adalah banyaknya alternatif konversi berbagai jenis trafik

ke dalam IP, sehingga trafik jenis itu dapat pula diangkut melalui jaringan MPLS. Juga

proposal-proposal teknologi GMPLS sedang memasuki tahap standarisasi, sehingga ada

harapan bahwa berbagai jenis teknologi dari layer 3 hingga layer 0 dapat dikonvergensikan

dalam skema GMPLS.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 15

[pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict]

MPLS over ATM

MPLS over ATM adalah alternatif untuk menyediakan interface IP/MPLS dan ATM dalam

suatu jaringan. Alternatif ini lebih baik daripada IP over ATM, karena menciptakan semacam

IP over ATM yang tidak lagi saling acuh. Alternatif ini juga lebih baik daripada MPLS tunggal,

karena mampu untuk mendukung trafik non IP jika dibutuhkan customer.

Seperti paket IP, paket MPLS akan dienkapsulasikan ke dalam AAL 5, kemudian

dikonversikan menjadi sel-sel ATM.

PDU Payload Pad PDU Trailer

MPLS Header IP Header User's Data

Kelemahan sistem ini adalah bahwa keuntungan MPLS akan berkurang, karena banyak

kelebihannya yang akan overlap dengan keuntungan ATM. Alternatif ini sangat tidak cost-

effective.

Hibrida MPLS-ATM

Hibrida MPLS-ATM adalah sebuah network yang sepenuhnya memadukan jaringan MPLS

di atas core network ATM. MPLS dalam hal ini berfungsi mengintegrasikan fungsionalitas IP

dan ATM, bukan memisahkannya. Tujuannya adalah menyediakan network yang dapat

menangani trafik IP dan non-IP sama baiknya, dengan efisiensi tinggi.

Network terdiri atas LSR- ATM. Trafik ATM diolah sebagai trafik ATM. Trafik IP diolah

sebagai trafik ATM-MPLS, yang akan menggunakan VPI and VCI sebagai label. Format sel

ATM-MPLS digambarkan sebagai berikut.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 16

Header Payload

(5 bytes) (48 bytes)

GFC VPI VCI PT CLP HEC

Generic Flow Virtual Path Virtual Channel Payload Type Cell Loss Header Error

Control Identifier Identifier (3 bits) Priority Control

(4 bits) (8 bits) (16 bits) (1 bit) (8 bit)

Label

(20 bits)

Integrasi switch ATM dan LSR diharapkan mampu menggabungkan kecepatan switch ATM

dengan kemampuan multi layanan dati MPLS. Biaya bagi pembangunan dan pemeliharaan

network masih cukup optimal, mendekati biaya bagi network ATM atau network MPLS.

CPE CPE

IP/ATM TRAFFIC

EDGE EDGE

ATM-LSR ATM-LSR ATM-LSR

MPLS NETWORK

CPE CPE

CPE EDGE ATM-LSR EDGE CPE

ATM-LSR ATM-LSR

IP/ATM TRAFFIC

CPE IP/ATM TRAFFIC CPE

Interface ke Layer Bawah

Di network yang tidak memiliki ATM, paket MPLS dapat langsung dilewatkan pada struktur

SDH. Salah satu metode yang disarankan adalah dengan POS (packet over SDH), seperti

yang dikaji dalam RFC-1619. POS adalah interface yang dirancang untuk mentransferkan

paket point-to-point ke dalam frame-frame SONET atau SDH.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 17

[pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict]

Point-to-Point Protocol (PPP)

Protokol yang dirancang sebagai metode komunikasi dalam link point-to-point adalah PPP

(RFC-1661). PPP memiliki fungsi enkapsulasi multi protokol, error control, dan kontrol

inisialisasi link. Overhead PPP juga relatif kecil, sehingga tepat digunakan untuk link yang

hemat bandwidth. Enkapsulasi MPLS dengan PPP digambarkan sebagai berikut::

Protocol Payload Pad

MPLS Header IP Header User's Data

Pemetaan ke SDH

Seperti yang dipersyaratkan dalam RFC-1662, paket yang telah dienkapsulasi dengan PPP

harus diframekan dengan high-level data-link control (HDLC).

Untuk dikirim melalui SDH, frame HDLC ini kemudian dipetakan secara sinkron ke SPE

(synchronous payload envelope). Rate dasar untuk PPP over SDH adalah STM-1, yaitu

155.52 Mb/s, yang mengandung rate informasi sebesar 149.76 Mb/s, yaitu sebesar STM-1

dikurangi overhead.

Informasi dengan rate lebih kecil bisa dipetakan ke VT (virtual tributary) dari SDH, yang

setara dengan sinyal E1, hingga E3.

VPN dengan MPLS

Salah satu feature MPLS adalah kemampuan membentuk tunnel atau virtual circuit yang

melintasi networknya. Kemampuan ini membuat MPLS berfungsi sebagai platform alami

untuk membangun virtual private network (VPN).

VPN yang dibangun dengan MPLS sangat berbeda dengan VPN yang hanya dibangun

berdasarkan teknologi IP, yang hanya memanfaatkan enkripsi data. VPN dpada MPLS lebih

mirip dengan virtual circuit dari FR atau ATM, yang dibangun dengan membentuk isolasi

trafik. Trafik benar-benar dipisah dan tidak dapat dibocorkan ke luar lingkup VPN yang

didefinisikan.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 18

[pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict]

Lapisan pengamanan tambahan seperti IPSec dapat diaplikasikan untuk data security, jika

diperlukan. Namun tanpa metode semacam IPSec pun, VPN dengan MPLS dapat

digunakan dengan baik.

Feature bagi Customer

Di dalam VPN, customer dapat membentuk hubungan antar lokasi. Konektivitas dapat

terbentuk dari titik mana pun ke titik mana pun (banyak arah sekaligus), tanpa harus

melewati semacam titik pusat, dan tanpa harus menyusun serangkaian link dua arah. Ini

dapat digunakan sebagai platform intranet yang secara efisien melandasi jaringan IP sebuah

perusahaan. Ini juga dapat digunakan sebagai extranet yang menghubungkan perusahaan-

perusahaan yang terikat perjanjian.

Mekanisme pembentukan VPN telah tercakup dalam konfigurasi MPLS, sehingga tidak

diperlukan perangkat tambahan di site customer. Bahkan, jika diinginkan, konfigurasi VPN

sendiri dapat dilakukan dari site provider.

Mekanisme VPN

Ada beberapa rancangan yang telah diajukan untuk membentuk VPN berbasis IP dengan

MPLS. Belum ada satu pun yang dijadikan bakuan. Namun ada dua rancangan yang secara

umum lebih sering diacu, yaitu MPLS-VPN dengan BGP, dan explicitly routed VPN. MPLS-

VPN dengan BGP saat ini lebih didukung karena alternatif lain umumnya bersifat

propriertary dan belum menemukan bentuk final.

Panduan implementasi MPLS-VPN dengan BGP adalah RFC-2547. BGP mendistribusikan

informasi tentang VPN hanya ke router dalam VPN yang sama, sehingga terjadi pemisahan

trafik. E-LSR dari provider berfungsi sebagai provider-edge router (PE) yang terhubung ke

customer-edge router (CE). PE mempelajari alamat IP dan membentuk sesi BGP untuk

berbagi info ke PE lain yang terdefinisikan dalam VPN. BGP untuk MPLS berbeda dengan

BGP untuk paket IP biasa, karena memiliki ekstensi multi-protokol seperti yang didefinisikan

dalam RFC-2283.

GMPLS

Konvergensi Vertikal

GMPLS (generalised MPLS) adalah konsep konvergensi vertikal dalam teknologi transport,

yang tetap berbasis pada penggunaan label seperti MPLS. Setelah MPLS dikembangkan

untuk memperbaiki jaringan IP, konsep label digunakan untuk jaringan optik berbasis

DWDM, dimana panjang gelombang (λ) digunakan sebagai label. Standar yang digunalan

disebut MPλS. Namun, mempertimbangkan bahwa sebagian besar jaringan optik masih

memakai SDH, bukan hanya DWDM, maka MPλS diperluas untuk meliputi juga TDM, ADM

dari SDH, OXC. Konsep yang luas ini lah yang dinamai GMPLS.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 19

[pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict]

GMPLS merupakan konvergensi vertikal, karena ia menggunakan metode label switching

dalam layer 0 hingga 3 [Allen 2001]. Tujuannya adalah untuk menyediakan network yang

secara keseluruhan mampu menangani bandwidth besar dengan QoS yang konsisten dan

pengendalian penuh. Diharapkan GMPLS akan menggantikan teknologi SDH dan ATM

klasik, yang hingga saat ini masih menjadi layer yang paling mahal dalam pembangunan

network.

ATM IP / MPLS

IP / GMPLS

SDH SDH IP / GMPLS

SDH (CORE)

DWDM DWDM DWDM / DWDM /

SWITCH OPTIK SWITCH OPTIK

W A K T U

GMPLS akan diperdalam dalam whitepaper terpisah.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 20

[pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict]

Daftar Singkatan

n AAL = ATM Adaptation Layer

n ATM = Asynchronous Transfer Mode

n BGP = Border Gateway Protocol (IP/MPLS)

n CE = Customer Edge (VPN)

n CR = Constraint-Based Routing

n DiffServ = Differentiated Service (IP)

n DSCP = DiffServ Code Point

n DWDM = Dense Wavelength Division Multiplexing

n FEC = Forwarding-Equivalence Class (MPLS)

n FR = Frame Relay

n GMPLS = Generalized Multi Protocol Label Switching

n HDLC = High-Level Data-Link Control

n IETF = Internet Engineering Task Force

n IntServ = Integrated Service (IP)

n IP = Internet Protocol

n LDP = Label Distribution Protocol (MPLS)

n LSP = Label-Switched Path (MPLS)

n LSR = Label-Switched Router (MPLS)

n MEGACO = Media Gateway Controller

n MPLS = Multi Protocol Label Switching

n MP?S = Multi Protocol Lambda (Wavelength) Switching

n NGN = Next Generation Network

n OXC = Optical Cross Connect

n PE = Provider Edge (VPN)

n POS = Packet over SONET, Packet over SDH

n PPP = Point to Point Protocol

n PVC = Permanent Virtual Circuit (ATM)

n QoS = Quality of Service

n RFC = Request for Comments (IETF)

n RSVP = Resource Reservation Protocol (IP/MPLS)

n RTP = Real-Time Transport Protocol (IP)

n SDH = Synchronous Digital Hierarchy

n SIP = Session Initiation Protocol

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 21

[pict][pict][pict][pict][pict][pict][pict]

n SONET = Synchronous Optical Network

n SPE = Synchronous Payload Envelope

n TCP = Transmission Control Protocol (IP)

n TDM = Time Division Multiplexing

n TE = Traffic Engineering

n TTL = Time to Live (IP/MPLS)

n UDP = User Datagram Protocol (IP)

n VC = Virtual Circuit (ATM), Virtual Container (SDH)

n VPN = Virtual Private Network

n VT = Virtual Tributary (SDH)

Referensi

Buku, Paper, Standar

n Awduche E et.al. (1999a). Requirements for Traffic Engineering over MPLS. RFC-2702.

Internet Society.

n Gray EW (2001). MPLS: Implementing The Technology. Boston, Addison-Wesley.

n Hall EA (2000). Internet Core Protocols: The Definitive Guide. Sebastopol, O’Reilly.

n Rosen E and Rekhter Y (1999). BGP/MPLS VPNs. RFC-2547. Internet Society.

n Rosen E et.al. (2001). Multiprotocol Label Switching Architecture. RFC-3031. Internet

Society.

n Wang Z (2001). Internet QoS: Architectures and Mechanisms for Quality of Service. San

Francisco, Morgan-Kaufmann.

n Xiao X (2000). Providing Quality of Service in the Internet. PhD Dissertation. Michigan,

Michigan State University.

Artikel di Jurnal dan Majalah

n Allen D (2001) How Will Multiprotocol Lambda Switching Change Optical Networks?

etwork Magazine, May 2001, pp 70-74.

n Awduche D (1999b). MPLS and Traffic Engineering in IP Networks. IEEE

Communications Magazine, December 1999, pp 42-47.

n Bernet Y (2000). The Complementary Roles of RSVP and Differentiated Services in the

Full-Service QoS Network. IEEE Communications Magazine, February 2000, pp 154-

162.

n Courtney R (2001). IP QoS: Tracking the Different Level. Telecommunications

Magazine, January 2001, pp 58-60.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 22

[pict][pict]

n Dovrolis C and Ramanathan P (1999). A Case for Relative Differentiated Services and

the Proportional Differentiation Model. IEEE Network, September/October 1999, pp 26-

34.

n Dutta-Roy A (2000). The Cost of Quality in Internet-style Networks. IEEE Spectrum,

September 2000.

n Hay R (2000). Comparing POS and ATM Interfaces. IEEE Computer, August 2000, pp

102-106.

n Lawrence J (2001). Designing Multiprotocol Label Switching Networks. IEEE

Communications Magazine, July 2001, pp 134-142.

n Manchester J et.al. (1998). IP over SONET. IEEE Communications Magazine, May

1998, pp 136-142.

n Mathy L et.al. (2000). The Internet: A Global Telecommunications Solution? IEEE

Network, July/August 2000, pp 46-57

n Viswanathan A et.al. (1998). Evolution of Multiprotocol Label Switching. IEEE

Communications Magazine, May 1998, pp 165-172.

n White P (1997). RSVP and Integrated Service in the Internet: A Tutorial. IEEE

Communications Magazine, May 1997, pp 100-106.

h t t p : / / t e l k o m . i n f o 23

Laman

Jaringan MPLS Whitepaper

Posting Komentar

Rank

Multimedia Notes

Playlist

Catatan

Cari Blog Ini

Daftar Blog

Adv

Popular Post

Berlangganan melalui E-mail

Arsip Blog

Pengikut

Info Hangat

Artikel Blageziner