Tài liệu ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC, chương 11 pdf

chương 11 : Thuật toán định tuyến cưỡng Định tuyến cưỡng phải tính tốn xác định đường thoả mãn điều kiện sau:  Tối ưu theo tiêu chuẩn (ví dụ đường ngắn số chặng nhất)  Thoả mãn điều kiện ràng buộc Thuật toán “đường ngắn đầu tiên” (SPF) thường sử dụng để tìm đường tối ưu theo tiêu chuẩn Các mạng IP truyền thống sử dụng thuật tốn để tìm đường tối ưu theo tiêu chuẩn (chẳng hạn: số hop…) mà khơng tính tới yếu tố bổ sung trễ, biến thiên trễ…Để thoả mãn điều kiện ràng buộc thuật tốn SPF cần phải thay đổi để bao gồm điều kiện ràng buộc Thuật toán gọi SPF cưỡng (CSPF) Trước hết tìm hiểu hoạt đơng thuật tốn SPF Thuật toán SPF hoạt động khởi đầu nút gọi gốc bắt đầu tính tốn xây đường ngắn ứng với gốc nút Tại vịng thuật tốn có danh sách nút “ứng cử” không thiết phải ngắn Tuy nhiên ứng với nút “ứng cử” kề nút gốc đường nối tới nút phải ngắn Vì vịng, thuật tốn tách nút có đường ngắn tới nút gốc từ danh sách nút “ứng cử” Nút bổ sung vào đường ngắn nhất, nút khơng nằm đường ngắn liền kề nút kiểm tra để bổ sung sửa đổi danh sách nút “ứng cử” Sau thuật toán lại thực lặp lại Trong trường hợp tìm đường ngắn từ gốc đến tất nút khác mạng thuật tốn dừng danh sách nút “ứng cử” rỗng Trong trường hợp tìm đường ngắn từ gốc đến nút cụ thể thuật tốn dừng lại nút bổ sung vào đường ngắn Thuật tốn SPF để tính tốn xác định đường ngắn từ nút SPF (nguồn) đến số nút (đích) mơ tả dạng bước sau:  Bước (khởi tạo): Đặt danh sách nút “ứng cử” rỗng Đặt đường ngắn có gốc S Đối với nút liền kề gốc đặt độ dài đường độ dài kênh gốc nút Đối với tất nút khác, đặt độ dài vô  Bước 2: Đặt tên nút bổ sung vào đường ngắn V Đối với kênh nối vào nút này, kiểm tra nút phía cịn lại kênh Đánh dấu nút W Bước 2a: Nếu nút W có danh sách đường ngắn kiểm tra tiếp với kênh laị nối với nút V Bước 2b: Trong trường hợp ngược lại (W không nằm danh sách đường ngắn nhất) tính độ dài đường nối từ gốc đến nút W ( độ dài tổng độ dài đường nối từ gốc đến nút V cộng với độ dài từ nút V đến nút W) Nếu W không nằm danh sách nút “ứng cử” giá trị độ dài đường thời lớn giá trị độ dài đường tính gán giá trị độ dài đường từ gốc đến nút W độ dài tính  Bước 3: Trong danh sách nút “ứng cử”, tìm nút với độ dài đường ngắn Bổ sung nút vào đường ngắn xoá nút khỏi danh sách nút “ứng cử” Nếu nút nút D thuật tốn kết thúc ta đường ngắn từ nút nguồn SPF đến nút đích D Nếu nút chưa phải nút D quay trở lại bước Từ bước thuật toán SPF đơn giản đây, dễ dàng sửa đổi trở thành CSPF Tất phải làm sửa đổi bước thực bổ sung sửa đổi danh sách nút “ứng cử” Cụ thể bước 2, kiểm tra kênh nối với nút V, kênh trước hết kiểm tra xem kênh có thoả mãn điều kiện ràng buộc không? Chỉ điều kiện thoả mãn, sau kiểm tra nút W đầu kênh Thông thường hay gặp tốn tìm đường từ S đến D thoả mãn số điều kiện ràng buộc C1, C2,…, Cn, bước kiểm tra tất kênh nối với nút V, kênh trước hết kiểm tra xem có thoả mãn điều kiện C1, C2, , Cn Chỉ kênh thoả mãn tất điều kiện ràng buộc kiểm tra nút W phía đầu kênh Về tổng quát, thủ tục kiểm tra xem kênh có thoả mãn điều kiện ràng buộc cụ thể đặc điểm định tuyến cưỡng Ví dụ điều kiện ràng buộc cần thoả mãn độ rộng băng tần khả dụng, cần kiểm tra độ rộng băng tần khả dụng kênh có lớn giá trị độ rộng băng tần điều kiện ràng buộc; thoả mãn kiểm tra nút W đầu kênh Để kiểm tra kênh có thoả mãn điều kiện ràng buộc cụ thể phải biết trước thơng tin kênh tương ứng có liên quan đến điều kiện ràng buộc Ví dụ điều kiện ràng buộc cần thoả mãn độ rộng băng tần khả dụng thơng tin cần có độ rộng băng tần khả dụng kênh Hình 2.30 Ví dụ CSPF Lưu ý thuật tốn tính tốn xác định đường sử dụng CSPF, yêu cầu định tuyến thực việc tính tốn xác định đường phải có thông tin tất kênh mạng Điều có nghĩa số loại giao thức định tuyến hỗ trợ định tuyến cưỡng giao thức định tuyến theo trạng thái kênh (ví dụ IS-IS, OSPF) Cịn giao thức định tuyến theo vector khoảng cách (ví dụ RIP) khơng hỗ trợ định tuyến cưỡng Để minh hoạ cho CSPF, xem xét ví dụ hình 2.30 Chúng ta giả sử độ dài tất kênh có giá trị Chúng ta giả sử tất kênh có độ rộng băng tần khả dụng 150 Mb/s, ngoại trừ kênh nối từ LSR2 đến LSR4 có độ rộng băng tần khả dụng 45Mb/s Nhiệm vụ tìm đường từ LSR1 đến LSR6 cho có độ dài ngắn độ rộng băng tần khả dụng phải lớn 100Mb/s điều kiện ràng buộc cần thoả mãn độ rộng băng tần khả dụng Khởi đầu đường ngắn (có gốc LSR1) có nút LSR1 Tiếp theo kiểm tra hai nút bên cạnh LSR1 LSR2 LSR3 với lưu ý độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR1-LSR2) (LSR1-LSR3) lớn giá trị cần thiết 100Mb/s Kết luận không kênh vi phạm điều kiện ràng buộc, bổ sung LSR2 LSR3 vào danh sách “ứng cử” Tiếp theo tìm nút có khoảng cách ngắn đến LSR1 danh sách nút “ứng cử” Nút LSR2 (ở hai nút LSR2 LSR3 có khoảng cách đến LSR1 chọn ngẫu nhiên LSR2), bổ sung vào đường ngắn (LSR1, LSR2) xố khỏi danh sách nút “ứng cử” Kết thúc vòng thuật tốn Vịng thứ hai kiểm tra nút cạnh nút LSR2 LSR4 Với nút thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR2-LSR4) nhỏ độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh khơng thoả mãn điều kiện ràng buộc không bổ sung LSR4 vào danh sách nút “ứng cử” Chúng ta LSR3 danh sách nút “ứng cử”, ta bổ sung vào đường ngắn (LSR1, LSR3) xố khỏi danh sách “ứng cử” Kết thúc vịng thứ hai thuật tốn Tại vịng thứ thuật toán, kiểm tra cạnh nút LSR3 nút LSR5 Với nút thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR3-LSR5), lớn độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh thoả mãn điều kiện ràng buộc ta bổ sung vào danh sách nút “ứng cử” Tiếp theo tìm danh sách nút “ứng cử” nút có khoảng cách ngắn tới LSR1 nút LSR5 Vì ta bổ sung LSR5 vào đường ngắn (LSR1, LSR3, LSR 5) xoá LSR5 khỏi danh sách “ứng cử” Kết thúc vịng thứ thuật tốn Tại vịng thứ thuật tốn, ta kiểm tra nút cạnh nút LSR5 LSR4 Với nút thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR5-LSR4) lớn độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh thoả mãn điều kiện ràng buộc ta bổ sung vào danh sách nút “ứng cử” Tiếp theo tìm danh sách nút “ứng cử” nút có khoảng cách ngẵn tới LSR1 nút LSR4 Vì ta bổ sung LSR5 vào đường ngắn (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4) xố LSR4 khỏi danh sách “ứng cử” Kết thúc vịng thứ tư thuật tốn Tại vịng thứ thuật toán, ta kiểm tra nút cạnh nút LSR5 LSR6 LSR7 Với nút thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR4-LSR6) (LSR4-LSR7) lớn độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh thoả mãn điều kiện ràng buộc ta bổ sung LSR6 LSR7 vào danh sách nút “ứng cử” Tiếp theo nhận thấy danh sách nút “ứng cử” có nút LSR6 có khoảng cách ngắn tới LSR1 Vì ta bổ sung LSR6 vào đường ngắn (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6) xoá LSR6 khỏi danh sách “ứng cử” Tại nhận thấy đường ngắn có nút LSR6 nút đích đường cần tìm Vì thuật tốn kết thúc Kết đường ngắn tử LSR1 đến LSR6 (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6) Chúng ta nhận thấy đường khác với đường xác định theo thuật tốn SPF (LSR1, LSR2, LSR4, LSR6) Các tin TLV sử dụng CR Bản tin yêu cầu nhÃn Kiểu Yêu cầu nhÃn Độ dài tin Nhận dạng tin TLV FEC Nhận dạng LSP TLV (CR-LDP, bắt buộc) Định tuyến TLV (CR-LDP, tïy chän) TLV L-u l-ỵng (CR-LDP, tïy chän) TLV Cố định (CR-LDP, tùy chọn) TLV Lớp tài nguyên (CR-LDP, tïy chän) TLV Qun -u tiªn (CR-LDP, tïy chän) Hình 2.31 Bản tin yêu cầu nhÃn Trong đó: Một số tr-ờng đà đ-ợc định nghĩa giao thức LDP Bản tin yêu cầu nhÃn bao gồm phần tử TLV-FEC Tuy nhiên, TLV khác ®-ỵc sư dơng LDP cã thĨ dïng ®Ĩ thay cho ứng dụng Các thông số tùy chọn bao gồm định nghĩa TLV c-ỡng đ-ợc phần giao thức Bản tin ràng buộc nhÃn Kiểu Ràng buộc nhÃn Độ dài tin Nhận dạng tin TLV FEC TLV NhÃn TLV Nhận dạng tin yêu cầu nhÃn TLV Nhận dạng LSP (CR-LDP, tùy chọn) TLV L-u l-ợng (CR-LDP, tùy chọn) Hình 2.32 Bản tin ràng buộc nhÃn Bản tin thông báo Kiểu Thông báo Độ dài tin Nhận dạng tin TLV Trạng thái Các thông số tùy chọn Hình 2.33 Bản tin thông báo Các tin hủy bỏ, thu hồi giải phóng: tin giống nh- tin t-ơng ứng sử dụng nh- LDP TLV tuyến (ER-TLV) Tuyến chuỗi cụ thể b-ớc từ LSR lối vào tới LSR lối Một tập hợp node đ-ợc trình diễn đơn giản node trừu t-ợng, ví dụ sử dụng tiền tố địa LSP phải định tuyến tới vài node bên node trừu t-ợng nh- chặng Tuyến chứa vài chặng node trừu t-ợng tr-ớc tới node đ-ợc rõ tuyến hiƯn Mét tun hiƯn cịng cã thĨ chøa mét vµi nhận dạng hệ thống tự quản Điều cho phép LSP đ-ợc định tuyến qua vùng mạng mà bên điều khiển quản lý ng-ời khởi tạo LSP Tuyến chứa vài chặng hệ tự trị tr-ớc tới node đ-ợc rõ tuyến Một tuyến đ-ợc phân loại thành chặt không chặt Tuyến chặt chứa node, node trừu t-ợng hệ tự trị đ-ợc rõ tuyến phải sử dụng theo thứ tự đà cho Tuyến không chặt phải bao gồm tất chặng đà rõ phải trì theo thứ tự nh-ng thêm vào chặng cần thiết để đ-a chặng đà rõ ER-TLV đối t-ợng tuyến đ-ợc mang LSP đ-ợc thiết lập Nó gồm hc nhiỊu TLV chỈng tun hiƯn KiĨu ChỈng tun hiƯn Độ dài Chặng tuyến Chặng tuyến Chặng tuyến n Hình 2.34 ER-TLV Kiểu: Tr-ờng 14 bit mang giá trị ER-TLV, Type=0x0800 Độ dài : rõ độ dài tr-ờng giá trị tính theo byte TLV chặng tuyến (ER-Hop TLV) Nội dung ER-TLV loạt TLV ER-Hop độ dài khác Một node nhận tin yêu cầu nhÃn bao gồm kiểu chặng ER mà không đ-ợc hỗ trợ node không bắt buộc phải đ-a tin tới LSR đ-ờng xuống bắt buộc phải gửi trả tin thông báo tuyến Mỗi TLV ER-Hop có dạng sau: L Kiểu ER-Hop Độ dài Nội dung Hình 2.35 TLV ER-Hop KiĨu ER-Hop: mét tr-êng 14 bit mang kiĨu cđa néi dung ER-Hop Hiện đ-ợc địng nghĩa nh- sau: Giá trị Kiểu 0x0801 Tiền tố IPv4 0x0802 Tiền tố IPv6 0x0803 Số hệ thống tự trị 0x0804 Nhận dạng LSP Độ dài: rõ độ dài tr-ờng giá trị tính theo byte Bit L: bit L ER-Hop giá trị thuộc tính bit Nếu bit L đ-ợc lập giá trị thuộc tính không chặt Ng-ợc lại, giá trị thuộc tính chặt Để cho gọn, ta nói giá trị thuộc tính ER-Hop không chặt ERHop không chặt Ng-ợc lại ER-Hop chặt Ta gọi node định danh CR-Hop chặt hay không chặt tùy theo chặng t-ơng ứng Các node chặt không chặt luôn đ-ợc giải thích liên quan đến node trừu t-ợng tr-ớc Các tuyến node chặt node tr-ớc bắt buộc chứa node mạng từ node chặt node trừu t-ợng tr-ớc Tuyến node không chặt node tr-ớc chứa node mạng khác mà phần node chặt hay node trừu t-ợng tr-ớc Nội dung: Một tr-ờng có độ dài thay đổi gồm node hay node định danh node liên tiếp mà tạo nên LSP định tuyến TLV tham số l-u l-ợng Một TLV tham số l-u l-ợng đ-ợc sử dụng để đánh dấu giá trị thông số l-u l-ợng TLV thông số l-u l-ợng chứa tr-ờng cờ, tr-ờng tần số, tr-ờng trọng số tr-ờng tham sè l-u l-ỵng PDR, PBS, CDR, CBS, EBS 0 Các cờ Kiểu Tham số l-u l-ợng Tần số Độ dài Dự trữ Tốc độ liệu đỉnh (PDR) Kích cỡ burst lớn (PBS) Tốc độ liệu cam kÕt (CDR) KÝch cì burst cam kÕt (CBS) Träng sè Kích cỡ burst v-ợt (EBS) Hình 2.36 TLV tham số l-u l-ợng Kiểu: tr-ờng 14 bit chứa giá trị kiểu TLV thông số l-u l-ợng 0x0810 Độ dài: độ dài tr-ờng giá trị tính theo byte,=24 Cờ: tr-ờng cờ đ-ợc biểu diÔn nh- sau: RES F6 F5 F4 F3 F2 F1 Res bit dự trữ, truyền dẫn bị bỏ qua phía thu F1 - T-¬ng øng víi PDR F2 - T-¬ng øng víi PBS F3 - T-¬ng øng víi CDR F4 - T-¬ng øng víi CBS F5 - T-¬ng øng víi EBS F6 - T-ơng ứng với trọng số Mỗi cờ Fi cờ thỏa thuận cho thông số l-u l-ợng Giá trị cờ tức thông số t-ơng ứng thỏa thuận giá trị tức thỏa thuận Tần số: tr-ờng tần số đ-ợc mà hóa thành số nguyên bit không dấu với mà nh- sau: 0- không xác định 1- th-ờng xuyên 2- th-ờng xuyên 3-255 - dự trữ Tần số đặc tả chất CDR (tốc độ cam kết) đ-ợc cung cấp cho CR-LDP để sử dụng Giá trị th-ờng xuyên có nghĩa tốc độ khả dụng trung bình đạt đ-ợc CDR đo khoảng thời gian lớn thời gian gói ngắn CDR Giá trị th-ờng xuyên có nghĩa tốc độ khả dụng trung bình đạt đến CDR đo khoảng thời gian lớn số l-ợng nhỏ khoảng thời gian gói ngắn CDR Trọng số: số nguyên không dấu bit thị trọng số CR-LDP Giá trị trọng số hợp lệ từ tới 255 giá trị có nghĩa trọng số không đ-ợc cung cấp cho CR-LDP Trọng số định chia sẻ t-ơng đối băng thông hạn CR-LSP tốc độ cam kết Các tham số l-u l-ợng: tham số l-u l-ợng đ-ợc mà hóa thành số 32 bit đơn IEEE, dạng dấu phẩy động xác Các giá trị PDR CDR đ-ợc tính theo đơn vị byte/s Các giá trị PBS, CBS EBS đ-ợc tính theo byte Giá trị PDR phải lớn giá trị CDR TLV thông số l-u l-ợng đ-ợc mà hóa xác Tốc độ đỉnh Tốc độ đỉnh định nghĩa tốc độ tối đa mà l-u l-ợng đ-ợc gửi tới CR-LDP Tốc độ đỉnh đựơc dùng cho mục đích cấp phát tài nguyên Nếu việc cấp phát tài nguyên miền MPLS phụ thuộc vào giá trị tốc độ đỉnh đ-ợc tuân theo đầu vào miền MPLS Tốc độ cam kết: định nghĩa tốc độ mà miền MPLS cam kết khả dụng cho CR-LDP Kích cỡ burst v-ợt (EBS): Kích cỡ burst v-ợt đ-ợc sử dụng biên miền MPLS cho mục đích điều chỉnh l-u l-ợng EBS đ-ợc sử dụng để -ớc l-ợng phạm vi mà l-u l-ợng gửi CR-LDP v-ợt tốc độ cam kết TLV chiếm chỗ Giá trị mặc định việc -u tiên l-u giữ thiết lập nằm khoảng trung bình (ví dụ giá trị 4) chức đ-ợc thực mạng hoạt động cách tăng hay giảm độ -u tiên giá trị trung bình Vì TLV chiếm chỗ TLV tùy chọn, LSP mà đ-ợc thiết lập TLV chiếm chỗ đ-ợc đánh dấu rõ ràng đ-ợc đối xử nh- LSP có -u tiên thiết lập l-u giữ mặc định Khi LSP trình đ-ợc thiết lập (yêu cầu nhÃn ch-a giải xong mà xếp lại nhÃn) bị chiếm chỗ, LSR mà đà khởi tạo chiếm chỗ gửi tin thông báo tới đ-ờng lên tin hủy bỏ tới đ-ờng xuống Kiểu Độ dài Thiết lập -u tiên L-u giữ -u tiên Dự trữ Hình 2.37 TLV chiếm chỗ Kiểu: tr-ờng 14 bit chứa giá trị TLV chiếm chỗ , kiểu =0x0820 Độ dài: độ dài tr-ờng giá trị tính theo byte, Dự tr÷: b»ng trun dÉn, bá qua ë phÝa thu SetPrio (thiết lập -u tiên): tr-ờng có giá trị mức -u tiên đ-ợc gán cho tuyến quan trọng Nó mức -u tiên cao Giá trị mức -u tiên cho tuyến quan trọng Các mức -u tiên thiết lập cao nhiều CR-LSP tranh giành để thiết lập tuyến Giá trị mặc định HoldPrio (l-u giữ -u tiên): tr-ờng l-u giữ -u tiên có giá trị mức -u tiên đ-ợc gán cho tuyến quan trọng Giá trị mức -u tiên cho tuyến quan trọng Giá trị mặc định Giá trị l-u giữ -u tiên cao khả CR-LDP cấp lại băng thông cho tuyến LSP ID TLV Nhận dạng LSP (LSP ID) nhận d¹ng nhÊt cho mét CR-LSP mét m¹ng MPLS Nó bao gồm nhận dạng định tuyến LSR ingress nhận dạng CR-LSP tới LSR Nhận dạng LSP đ-ợc dùng quản lý mạng, sửa chữa LSP, thiết lập LSP nh- chặng ER TLV Một cờ định hoạt động đ-ợc mang nhận dạng LSP TLV Cờ cho biết hoạt động đ-ợc thực LSP thực tồn LSR nhận tin Sau CR-LSP đ-ợc thiết lập, dự trữ băng thông đ-ợc thay đổi điều hành mạng Cờ định hoạt động đ-ợc dùng cho biết cần thiết thay đổi băng thông thông số khác CR-LSP đà thiết lập mà không làm ngắt dịch vụ Đặc tr-ng có ứng dụng quản lý tài nguyên mạng động 0 Kiểu Dự trữ Cờ hoạt động Độ dài Nhận dạng CR-LSP cục Nhận dạng định tuyến LSR lối vào H×nh 2.38 LSP ID TLV  KiĨu: 14 bit, mang giá trị TLV nhận dạng LSP Độ dài: cho biết độ dài tr-ờng giá trị tính theo byte Cờ hoạt động: tr-ờng bit, cho biết hoạt động đ-ợc thực LSP tồn LSR nhận tin Tập hợp mà định nh- sau: 0000: cho biÕt thiÕt lËp LSP khëi t¹o 0001: cho biết thay đổi LSP Nhận dạng CR-LSP cục bộ: nhận dạng bên LSR Ingress khởi tạo CR-LSP Nhận dạng định tuyến LSR lối vào: sử dụng địa IPv4 nµo tr-êng nµy TLV lớp tài nguyên TLV lớp tài nguyên dùng để xác định tuyến chấp nhận CR-LSP sửa cấu hình mạng TLV lớp tài nguyên có dạng sau: 0 Kiểu TLV lớp tài Độ dài nguyên Lớp tài nguyên Hình 2.39 TLV lớp tài nguyên TLV FEC CR-LSP Đây phần tử FEC hỗ trợ CR-LSP Nó khơng hạn chế việc sử dụng phần tử FEC khác phần tử FEC CR-LSP FEC không suốt sử dụng tin CRLSP 0 Kiểu TLV FEC CRLSP CR-LSP Hình 2.40 TLV FEC CR-LSP Độ dài ... LSP mà đ-ợc thiết lập TLV chiếm chỗ đ-ợc đánh dấu rõ ràng đ-ợc đối xử nh- LSP có -u tiên thiết lập l-u giữ mặc định Khi LSP trình đ-ợc thiết lập (yêu cầu nhÃn ch-a giải xong mà xếp lại nhÃn) bị... lớp tài nguyên TLV lớp tài nguyên dùng để xác định tuyến chấp nhận CR-LSP sửa cấu hình mạng TLV lớp tài nguyên có dạng sau: 0 Kiểu TLV lớp tài Độ dài nguyên Lớp tài nguyên Hình 2.39 TLV lớp tài. .. gồm định nghĩa TLV c-ỡng đ-ợc phần giao thức Bản tin ràng buộc nhÃn Kiểu Ràng buộc nhÃn Độ dài tin Nhận dạng tin TLV FEC TLV NhÃn TLV Nhận dạng tin yêu cầu nhÃn TLV Nhận dạng LSP (CR-LDP, tùy