PROCEDIMIENTO PARA LA CONMUTACIÓN DE PAQUETES IP ENTRE REDES DE CLIENTE Y REDES DE PROVEEDOR IP A TRAVÉS DE UNA RED DE ACCESO.

Procedimiento para la conmutación de paquetes IP entre redes (110,

120, 130) de cliente y redes (150, 170) de proveedor IP a través de una red (160) de acceso, según el cual a) las redes de cliente están conectadas a puertos de nodos de acceso (conmutador de servicio IP) de la red de acceso, b) se definen sesiones IP entre las redes de cliente y las redes de proveedor IP mediante la asignación de direcciones IP a las direcciones de capa 2 asignadas a las redes de cliente en los puertos de acceso de los nodos de acceso, c) se definen conexiones de servicio IP entre los nodos de acceso de la red de acceso y las redes de proveedor IP mediante direcciones de capa 2 asignadas a las redes de proveedor IP, d) se asigna una sesión IP activa al menos a una conexión de servicio IP e) pueden asignarse varias sesiones IP activas a la misma conexión de servicio IP, caracterizado porque en la conmutación, debido a la asignación mencionada entre sesiones IP y conexiones de servicio IP, - se sustituyen (una) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos de tramas, en los que se transmiten paquetes IP de una sesión IP a los nodos de acceso, completa o parcialmente por la(s) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos asignados a la conexión de servicio IP respectiva, y/o - se sustituyen (una) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos de tramas, en los que se transmiten paquetes IP de conexiones de servicio IP a los nodos de acceso, completa o parcialmente por la(s) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos asignados a la sesión IP respectiva

Objetivo de la invención

Las redes de acceso futuras para la conexión de abonados de banda ancha deben poner a disposición anchos de banda grandes con costes menores de lo que es posible con las redes de conexión basadas en ATM habituales en la actualidad. Por este motivo las redes futuras deben basarse más en la tecnología IP y de Ethernet que actualmente se establece como solución atractiva para redes metropolitanas en el mercado.

Mientras que la arquitectura de red para redes de acceso basadas en ATM ya se definió en el foro de DSL, los trabajos para redes de acceso basadas en IP y Ethernet aún se encuentran en un estadio inicial. Se requiere una nueva arquitectura de red para la agregación basada en IP y Ethernet de conexiones de abonados de banda ancha que cumpla con los siguientes requisitos de manera óptima:

• Acceso de red dinámico con autentificación y control de acceso

• Coste de administración mínimo para configurar abonados nuevos

• Buena escalabilidad

• División de tráfico entre conexiones de abonado individuales

• Selección dinámica de diferentes servicios o clases de servicios

• Selección dinámica de diferentes proveedores de servicios

• Agregación de muchos abonados en pocos túneles lógicos específicos del servicio

• Soporte de calidad de servicio

• Alta resistencia frente a diversos ataques sobre la integridad y función de la red

El objeto de esta invención es una solución de agregación novedosa según las reivindicaciones 4 y 22 para su aplicación en particular en redes de acceso de banda ancha orientadas a Ethernet. La invención debe posibilitar sesiones IP simultáneas de un cliente final a través de una red de acceso de Ethernet a varias redes IP diferentes de proveedores de servicios IP diferentes, sin necesitar para ello PPPoE. Los operadores de red IP independientes no tienen que coordinar sus espacios de direcciones IP entre sí, los espacios de direcciones de diferentes operadores de red IP pueden solaparse o ser idénticos. Con la invención debe posibilitarse que puedan establecerse redes económicas con IP sobre Ethernet y un control de sesión basado en DHCP, mientras que al mismo tiempo puedan soportarse varios operadores de red IP independientes mediante una red de acceso.

Ejemplo del objetivo según la invención

Un ejemplo de un escenario de red en el que puede aplicarse esta invención de manera muy ventajosa se muestra en la figura 1. Este escenario contiene tres redes 110, 120, 130 de cliente. A modo de ejemplo se considera en primer lugar lared 110 de cliente. La red 110 de cliente contiene dos terminales (por ejemplo PC) 112 y 113. Éstos están conectados a un encaminador 111 IP de cliente. El encaminador 111 está conectado con una terminación 114 de red (NT). La terminación 114 de red está conectada a través de una línea 115 de acceso con el “puerto a”, 119, del nodo 140 de acceso. El nodo de acceso está conectado a través de dos enlaces 141 y 142 ascendentes con dos nodos 161 y 162 de agregación. A través de nodos 163 y 164 de agregación opcionales adicionales pueden alcanzarse finalmente dos redes 150 y 170 IP de dos operadores de red IP. Los nodos de acceso y los nodos de agregación pertenecen a la red 160 de acceso de un operador de red de acceso.

En el ejemplo existe ahora el objetivo de transportar, durante la duración de una sesión IP, paquetes IP entre el encaminador 111 del cliente y el operador 150 de red IP a través de la red de acceso, para lo cual el operador de red debe adjudicar al encaminador del cliente en primer lugar una dirección IP (en el ejemplo Ia1). Para ello el operador 150 de red debe utilizar protocolos conocidos, como por ejemplo DHCP, y elementos auxiliares adicionales, como por ejemplo un servidor 151 DHCP.

De manera correspondiente, en el ejemplo, el operador 170 de red debe poder adjudicar al encaminador 121 del cliente en la red 120 de cliente, igualmente para la duración de una sesión IP, una dirección IP Ib2 y los paquetes IP deben transportarse a través de la red 160 de acceso entre el encaminador 121 del cliente y el operador 170 de red. Las direcciones IP Ia1 e Ib2 deben poder concederse a este respecto de manera completamente independiente entre sí.

También debe ser posible que a una red de cliente se le puedan adjudicar varias direcciones IP de diferentes operadores de red IP al mismo tiempo. Se muestra un ejemplo de la red 130 de cliente. Ésta contiene dos encaminadores 131 y 132 de cliente, estando conectados ambos por ejemplo a través de una red de Ethernet a la misma terminación 133 de red. En este caso el operador 150 de red IP debe poder adjudicar al encaminador 131 una dirección IP Ic1, mientras que al mismo tiempo el operador 170 de red IP debe poder adjudicar al segundo encaminador 132 en la misma red de cliente una dirección IP Ic2. Los paquetes IP deben poder transportarse simultáneamente a través de la red 160 de acceso por un lado entre el encaminador 131 y el operador 150 de red IP y por otro lado entre el encaminador 132 y el operador 170 de red IP.

Solución para el objetivo según la invención

La solución según la invención consiste en un procedimiento para la conmutación de los paquetes de datos mediante los datos asignados a una sesión IP. En concreto esto significa:

• Para paquetes en la dirección desde la red de cliente a un operador de red IP: los paquetes recibidos se asignan mediante su dirección de capa 2 de origen así como la dirección IP de origen a una sesión IP (en el ejemplo: M1 y Ia1). Todos los paquetes de una sesión IP se retransmiten a la dirección de capa 2 del operador de red IP asignada a la sesión (en el ejemplo: M7).

• Para paquetes en la dirección desde un operador de red IP a la red de cliente: los paquetes recibidos se asignan mediante su dirección de capa 2 de origen así como la dirección IP de destino a una sesión IP (en el ejemplo: M7, Ia1). Todos los paquetes de una sesión IP se retransmiten a la dirección de capa 2 de la red de cliente asignada a la sesión (en el ejemplo: M1).

Objetivo adicional según la invención

Además del objetivo de la invención mencionado se obtiene en muchas redes un objetivo adicional, relacionado con el mismo, que a continuación se denomina también objetivo adicional.

Para clientes de empresas, los operadores de red ofrecen a menudo servicios de red continuos en la capa 2. Ejemplos son servicios ATM (por ejemplo servicios de circuito virtual permanente (PVC, permanent virtual circuit), servicios de línea arrendada TDM (por ejemplo, servicios E1/T1) y recientemente servicios de Ethernet metropolitanos, como especifica por ejemplo Metro Ethernet Forum (MEF). En estos servicios se transportan células o tramas de capa 2 de los protocolos respectivos entre los puntos de traspaso del cliente de empresa generalmente sin modificar a través de la red del operador.

Para clientes privados estos servicios basados en capa 2 a menudo no son necesarios, porque en el caso de los clientes privados se trata en la mayoría de los casos de servicios de acceso a Internet o de servicios de acceso a aplicaciones basándose en el protocolo IP, como por ejemplo aplicaciones de vídeo o VoIP. Estas aplicaciones requieren el transporte de paquetes IP del cliente privado a uno o varios operadores de red IP, dado el caso también el acceso simultáneo a varios operadores de red IP. Para estos servicios es suficiente el transporte de paquetes IP entre la red de cliente y el operador de red IP respectivo. Si bien para ello basta con un servicio basado en capa 2, sin embargo, no es necesario. Puesto que en particular con Ethernet como capa 2 están asociados tanto problemas de escalado (por ejemplo, sólo 4096 etiquetas VLAN) como riesgos de seguridad diversos (por ejemplo suplantación de identidad de dirección MAC, inundación de direcciones MAC), en particular para los clientes privados es ventajoso terminar la capa 2 en el nodo de acceso y transportar los propios paquetes IP al operador de red IP. Así son especialmente ventajosas soluciones que no transportan las tramas de Ethernet completas desde la red de cliente al operador de red IP, sino sólo su contenido de capa 3, concretamente el paquete IP.

Soluciones conocidas hasta ahora para el objetivo adicional mencionado

a) La arquitectura para redes de acceso de banda ancha basadas en ATM con soporte de QoS se describe por ejemplo en las especificaciones TR-058 y TR-059 del foro de DSL. Estas redes se basan en conexiones... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la conmutación de paquetes IP entre redes (110, 120, 130) de cliente y redes (150, 170) de proveedor IP a través de una red (160) de acceso, según el cual

a) las redes de cliente están conectadas a puertos de nodos de acceso (conmutador de servicio IP) de la red de acceso, b) se definen sesiones IP entre las redes de cliente y las redes de proveedor IP mediante la asignación de direcciones IP a las direcciones de capa 2 asignadas a las redes de cliente en los puertos de acceso de los nodos de acceso,

c) se definen conexiones de servicio IP entre los nodos de acceso de la red de acceso y las redes de proveedor IP mediante direcciones de capa 2 asignadas a las redes de proveedor IP, d) se asigna una sesión IP activa al menos a una conexión de servicio IP e) pueden asignarse varias sesiones IP activas a la misma conexión de servicio IP, caracterizado porque

en la conmutación, debido a la asignación mencionada entre sesiones IP y conexiones de servicio IP, -se sustituyen (una) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos de tramas, en los que se transmiten paquetes IP de una sesión IP a los nodos de acceso, completa o parcialmente por la(s) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos asignados a la conexión de servicio IP respectiva, y/o

- se sustituyen (una) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos de tramas, en los que se transmiten paquetes IP de conexiones de servicio IP a los nodos de acceso, completa o parcialmente por la(s) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos asignados a la sesión IP respectiva.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el nodo de acceso aprende la asignación de una sesión IP a una conexión de servicio IP durante el establecimiento de la sesión IP con ayuda de mensajes de establecimiento de sesión.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la asignación de una sesión IP a una conexión de servicio IP se modifica después del establecimiento de sesión mediante mensajes de modificación de sesión.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque un paquete IP viene dado por un paquete IPv4 o un paquete IPv6.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque una sesión IP se registra adicionalmente con ayuda de uno o varios puertos físicos del nodo de acceso.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, independientemente de la dirección IP objetivo en paquetes IP entrantes de una sesión IP, todos los paquetes IP de una sesión IP se conmutan a la misma conexión de servicio IP o a las mismas conexiones de servicio IP.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se determina una dirección de capa 2 mediante una dirección MAC de Ethernet.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se determina una dirección de capa 2 mediante un par VPI/VCI de un tramo ATM.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se determina una dirección de capa 2 mediante una o varias etiquetas MPLS de un tramo MPLS.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se determina una dirección de capa 2 mediante un DLCI de un tramo Frame Relay.

11. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque una sesión IP se caracteriza adicionalmente por direcciones IP adicionales (por ejemplo, una subred IP) y/o uno o varios de los siguientes atributos a) una etiqueta VLAN de Ethernet b) un punto de código .1p de Ethernet

c) un punto de código DSCP del paquete IP que va a conmutarse d) una dirección de capa 2 del nodo de acceso.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se determina una conexión de servicio IP adicionalmente mediante uno o varios de los siguientes atributos a) una etiqueta VLAN de Ethernet b) un punto de código .1p de Ethernet

c) un punto de código DSCP d) una dirección de capa 2 del nodo de acceso.

13. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se establecen sesiones IP mediante mensajes IPv6 Router Discovery / Stateless Address Autoconfiguration.

14. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se establecen sesiones IP mediante mensajes DHCP.

15. Procedimiento según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque los mensajes de modificación de sesión vienen dados por mensajes DHCP_Request.

16. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el establecimiento de sesión IP se utilizan adicionalmente mensajes 802.1x.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el nodo de acceso realiza una ejecución de políticas (“Policy Enforcement”) para una sesión IP basándose en información de los mensajes de establecimiento de sesión o de modificación de sesión.

18. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque se supervisa un tiempo de arrendamiento DHCP por el nodo de acceso para las sesiones IP y, una vez transcurrido el tiempo de arrendamiento, se interrumpe la sesión IP.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque se implementa un IPv6 Neighbor Discovery Proxy en el nodo de acceso, mediante el cual se responde a peticiones Neighbor Discovery en el lado del cliente y de la red con una dirección de capa 2 del nodo de acceso.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque se implementa un ARP-Proxy en el nodo de acceso, mediante el cual se responde a peticiones ARP en el lado del cliente y de la red con una dirección de capa 2 del nodo de acceso.

21. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se asigna a una sesión IP además del prefijo de dirección IP global también uno local.

22. Nodo (140) de acceso de una red (160) de acceso, configurado de modo que a) al mismo están conectadas redes (110, 120, 130) de cliente a través de puertos de la red de acceso, y porque el nodo b) registra sesiones IP entre las redes de cliente y las redes (150, 170) de proveedor IP mediante la asignación de

direcciones IP a las direcciones de capa 2 asignadas a las redes de cliente en los puertos de acceso del nodo de

acceso, c) determina conexiones de servicio IP entre las redes de acceso y las redes de proveedor IP mediante las direcciones de capa 2 asignadas a las redes de proveedor IP,

d) asigna una sesión IP activa al menos a una conexión de servicio IP

e) puede asignar varias sesiones IP activas a la misma conexión de servicio IP,

caracterizado porque

el nodo (140) de acceso, debido a la asignación mencionada entre sesiones IP y conexiones de servicio IP,

- sustituye (una) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos de tramas, en los que se transmiten paquetes IP de una

sesión IP al nodo de acceso, completa o parcialmente por la(s) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos asignados

a la conexión de servicio IP respectiva, y/o -sustituye (una) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos de tramas, en los que se transmiten paquetes IP de conexiones de servicio IP al nodo de acceso, completa o parcialmente por la(s) dirección (direcciones) de capa 2 y/o atributos asignados a la sesión IP respectiva.

23. Nodo de acceso según la reivindicación 22, caracterizado porque aprende la asignación de una sesión IP a una conexión de servicio IP durante el establecimiento de la sesión IP con ayuda de mensajes de establecimiento de sesión.

24. Nodo de acceso según la reivindicación 22, caracterizado porque modifica la asignación de una sesión IP a una conexión de servicio IP después del establecimiento de sesión mediante mensajes de modificación de sesión.

25. Nodo de acceso según la reivindicación 22, caracterizado porque registra una sesión IP adicionalmente con ayuda de uno o varios puertos físicos del nodo de acceso.