Đề tài nghiên cứu tìm hiểu công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS

Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -ðề tài nghiên cứu: Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS Sinh viên : Hoàng Xuân Diệu Mã số : 20707006 Email : hoangxudi@gmail.com Lớp : C6ðTVT Email lớp : SVC6DTVT1@gmail.com hoangxudi@gmail.com -1- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu hoangxudi@gmail.com -2- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -1, Sơ lược lịch sử Khi mạng Internet phát triển mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ Các ISP xử lý cách tăng dung lượng kết nối nâng cấp ñịnh tuyến (router) không tránh khỏi nghẽn mạch Lý giao thức ñịnh tuyến thường hướng lưu lượng vào số kết nối ñịnh dẫn ñến kết nối bị tải số tài ngun khác khơng sử dụng ðây tình trạng phân bố tải khơng đồng sử dụng lãng phí tài nguyên mạng Internet Vào thập niên 90, ISP phát triển mạng họ theo mô hình chồng lớp (overlay) cách đưa giao thức IP ứng dụng ATM (IP over ATM) ATM cơng nghệ định hướng kết nối (connection-oriented), thiết lập kênh ảo (Virtual Circuit), tuyến ảo (Virtual Path) tạo thành mạng logic nằm mạng vật lý giúp ñịnh tuyến, phân bố tải đồng tồn mạng Tuy nhiên, IP ATM hai cơng nghệ hồn tồn khác nhau, thiết kế cho mơi trường mạng khác nhau, khác giao thức, cách ñánh ñịa chỉ, ñịnh tuyến, báo hiệu, phân bổ tài nguyên Khi ISP mở rộng mạng theo hướng IP over ATM, họ nhận rõ nhược điểm mơ hình này, phức tạp mạng lưới phải trì hoạt động hai hệ thống thiết bị Sự bùng nổ mạng Internet dẫn tới xu hướng hội tụ mạng viễn thông khác mạng thoại, truyền hình dựa Internet, giao thức IP trở thành giao thức chủ ñạo lĩnh vực mạng Xu hướng ISP thiết kế sử dụng ñịnh tuyến chuyên dụng, dung lượng chuyển tải lớn, hỗ trợ giải pháp tích hợp, chuyển mạch ña lớp cho mạng trục Internet Nhu cầu cấp thiết bối cảnh phải đời cơng nghệ có khả kết hợp đặc điểm tốt chuyển mạch kênh ATM chuyển mạch gói IP Cơng nghệ MPLS (Multiprotocol Label Switching) đời bối cảnh ñáp ứng ñược nhu cầu thị trường ñúng theo tiêu chí phát triển Internet ñã mang lại lợi ích thiết thực, đánh dấu bước phát triển mạng Internet trước xu tích hợp công nghệ thông tin viễn thông (ICT - Information Communication Technology) thời kỳ 2, MPLS mơ hình tham chiếu OSI - MPLS cơng nghệ kết hợp ñặc ñiểm tốt ñịnh tuyến lớp ba chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải gói nhanh mạng lõi (core) ñịnh tuyến tốt mạng biên (edge) cách dựa vào nhãn (label) MPLS phương pháp cải tiến hoangxudi@gmail.com -3- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -việc chuyển tiếp gói mạng nhãn gắn với gói IP, tế bào ATM, frame lớp hai Phương pháp chuyển mạch nhãn giúp Router MPLS-enable ATM switch ñịnh theo nội dung nhãn tốt việc ñịnh tuyến phức tạp theo địa IP đích MPLS kết nối tính thực thi khả chuyển mạch lớp hai với ñịnh tuyến lớp ba Cho phép ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác mà không cần phải bỏ sở hạ tầng sẵn có Cấu trúc MPLS có tính mềm dẻo phối hợp với công nghệ lớp hai MPLS hỗ trợ giao thức lớp hai, triển khai hiệu dịch cụ IP mạng chuyển mạch IP MPLS hỗ trợ việc tạo tuyến khác nguồn đích đường trục Internet Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, Các ISP giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu khác ñạt ñược hiệu cạnh tranh cao mơ hình tham chiếu OSI Hình 1.1 MPLS xem cơng nghệ lớp đệm (shim layer), nằm lớp lớp 3, đơi người ta cịn gọi lớp 2,5 hoangxudi@gmail.com -4- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu Hình 1.2 Ngun lý MPLS thể hình 1.2 Tất gói IP gắn nhãn (label) chuyển ñường dẫn LSP (Label Switched Path) Các ñịnh tuyến (router) ñường dẫn vào nội dung nhãn ñể thực định chuyển tiếp gói mà khơng cần phải kiểm tra phần ñầu (header) IP Các khái niệm MPLS • LDP (Label Distribution Protocol): Giao thức phân bố nhãn • LSP (Label Switched Path): ðường dẫn chuyển mạch nhãn • FEC (Forwarding Equivalence Class): Lớp chuyển tiếp tương đương • LSR (Label Switching Router) Bộ ñịnh tuyến chuyển mạch nhãn • LER (Label Edge Router): Bộ định tuyến nhãn biên • NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry): Mục chuyển tiếp chặng • FTN (FEC to NHLFE): Ánh xạ FEC sang NHLFE hoangxudi@gmail.com -5- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -• LIB (Label Information Base): Cơ sở thông tin nhãn Miền MPLS (MPLS Domain) Miền MPLS tập hợp nút mạng thực hoạt ñộng ñịnh tuyến chuyển tiếp MPLS Một miền MPLS thường ñược quản lý ñiều khiển nhà quản trị Miền MPLS ñược chia thành hai phần: phần mạng lõi (core) phần mạng biên (edge) Các nút thuộc miền MPLS ñược gọi ñịnh tuyến (router) chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch Router) Các nút phần mạng lõi ñược gọi LSR chuyển tiếp (transit-LSR) hay LSR lõi (core-LSR) (thường ñược gọi tắt LSR) Các nút biên ñược gọi ñịnh tuyến nhãn biên LER (Label Edge Router) Nếu LER nút ñầu tiên ñường ñi gói xuyên qua miền MPLS gọi LER lối vào (ingress-LER), cịn nút cuối gọi LER lối (egress-LER) Lưu ý thuật ngữ ñược áp dụng tuỳ theo chiều luồng lưu lượng mạng, LER LER lối vào vừa LER lối tuỳ theo luồng lưu lượng xét Hình 1.3 Lớp chuyển tiếp tương ñương FEC Lớp chuyển tiếp tương ñương FEC (Forwarding Equivalence Class) tập hợp gói đối xử LSR Như vậy, FEC nhóm gói IP chuyển tiếp ñường chuyển mạch nhãn LSP, ñược ñối xử theo cách thức ánh xạ vào nhãn LSR cho dù chúng khác thơng tin đầu (header) lớp mạng Hình 1.4 cho thấy cách xử lý hoangxudi@gmail.com -6- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu Hình 1.4 Hốn ñổi nhãn (Label Swapping) Hoán ñổi nhãn cách dùng thủ tục để chuyển tiếp gói ðể chuyển tiếp gói có nhãn, LSR kiểm tra nhãn đỉnh ngăn xếp dùng ánh xạ ILM (Incoming Label Map) ñể ánh xạ nhãn tới mục chuyển tiếp nhãn NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) Sử dụng thông tin NHLFE, LSR xác ñịnh nơi ñể chuyển tiếp gói thực tác vụ ngăn xếp nhãn Rồi mã hố ngăn xếp nhãn vào gói chuyển gói Chuyển tiếp gói chưa có nhãn tương tự xảy LER lối vào (ingressLER) LER phải phân tích đầu (header) lớp mạng ñể xác ñịnh FEC sử dụng ánh xạ FTN (FEC-to-NHLFE) ñể ánh xạ FEC vào NHLFE ðường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) ðường chuyển mạch nhãn LSP ñường nối ñịnh tuyến ngõ vào ñịnh tuyến ngõ ra, ñược thiết lập nút MPLS để chuyển gói xun qua mạng ðường dẫn LSP qua mạng ñược ñịnh nghĩa chuyển ñổi giá trị nhãn LSR dọc theo LSP cách dùng thủ tục hốn đổi nhãn hoangxudi@gmail.com -7- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -ðặc điểm mạng MPLS: - Khơng có MPLS API, khơng có thành phần giao thức phía host - MPLS nằm router - MPLS giao thức ñộc lập nên hoạt động với giao thức khác IP IPX, ATM, Frame Relay,… - MPLS giúp đơn giản hố q trình định tuyến làm tăng tính linh động tầng trung gian Phương thức hoạt động: - Thay chế ñịnh tuyến lớp ba chế chuyển mạch lớp hai MPLS hoạt ñộng lõi mạng IP Các Router lõi phải enable MPLS giao tiếp Nhãn ñược gắn thêm vào gói IP gói vào mạng MPLS Nhãn tách gói khỏi mạng MPLS Nhãn (Label) ñược chèn vào header lớp ba header lớp hai Sử dụng nhãn trình gửi gói sau thiết lập đường MPLS tập trung vào q trình hốn đổi nhãn (Label Swapping) Một mạnh khiến trúc MPLS tự ñịnh nghĩa chồng nhãn (Label Stack) - Công thức ñể gán nhãn gói tin là: Network Layer Packet + MPLS Label Stack - Khơng gian nhãn (Label Space): có hai loại Một là, giao tiếp dùng chung giá trị nhãn (per-platform label space) Hai là, giao tiếp mang giá trị nhãn riêng, (Per-interface Label Space) - Bộ ñịnh tuyến chuyển nhãn (LSR – Label Switch Router): ñịnh chặng dựa nội dung nhãn, LSP làm việc hoạt động gần giống Switch - Con ñường chuyển nhãn (LSP – Label Switch Path): xác định đường gói tin MPLS Gồm hai loại: Hop by hop signal LSP - xác ñịnh ñường ñi khả thi theo kiểu best effort Explicit route signal LSP - xác ñịnh ñường ñi từ nút gốc Một số ứng dụng MPLS: - Internet có ba nhóm ứng dụng chính: voice, data, video với yêu cầu khác Voice yêu cầu ñộ trễ thấp, cho phép thất liệu để tăng hiếu Video cho phép thất thoát liệu mức chấp nhận được, mang tính thời gian thực (realtime) Data u cầu độ bảo mật xác cao MPLS giúp khai thác tài nguyên mạng ñạt hiệu cao Một số ứng dụng ñang ñược triển khai là: - MPLS VPN: Nhà cung cấp dịch cụ tạo VPN lớp dọc theo mạng ñường trục cho nhiều khách hàng, dùng sở hạ tầng cơng cộng sẵn có, khơng cần ứng dụng encrytion end-user - MPLS Traggic Engineer: Cung cấp khả thiết lập nhiều ñường ñi ñể ñiều khiển lưu lượng mạng ñặc trưng thực thi cho loại lưu lượng - MPLS QoS (Quality of service): Dùng QoS nhà cung cấp dịch vụ cung cấp nhiều loại dịch vụ với ñảm bảo tối ña QoS cho khách hàng MPLS Unicast/Multicast IP routing hoangxudi@gmail.com -8- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -3,ðiểm vượt trội MPLS so với mơ hình IP over ATM: - Khi hợp với chuyển mạch ATM, chuyển mạch nhãn tận dụng thuận lợi tế bào ATM - chiều dài thích hợp chuyển với tốc độ cao Trong mạng ña dịch vụ chuyển mạch nhãn cho phép chuyển mạch BPX/MGX nhằm cung cấp dịch vụ ATM, Frame, Replay IP Internet mặt phẳng ñơn ñường ñi tốc ñộ cao Các mặt phẳng (Platform) cơng cộng hỗ trợ dịch vụ để tiết kiệm chi phí đơn giản hóa hoạt động cho nhà cung cấp ña dịch vụ ISP sử dụng chuyển mạch ATM mạng lõi, chuyển mạch nhãn giúp các dịng Cisco, BPX8600, MGX8800, Router chuyển mạch đa dịch vụ 8540 chuyển mạch Cisco ATM giúp quản lí mạng hiệu xếp chồng (overlay) lớp IP mạng ATM Chuyển mạch nhãn tránh rắc rối gây có nhiều router ngang hàng hỗ trợ cấu trúc phân cấp (hierarchical structure) mạng ISP Sự tích hợp: MPLS xác nhập tính IP ATM không xếp chồng lớp IP ATM MPLS giúp cho sở hạ tầng ATM thấy ñược ñịnh tuyến IP loại bỏ yêu cầu ánh xạ đặc tính IP ATM MPLS khơng cần địa ATM kỹ thuật định tuyến (như PNNI) ðộ tin cậy cao hơn: Với sở hạ tầng ATM, MPLS kết hợp hiệu với nhiều giao thức ñịnh tuyến IP over ATM thiết lập mạng lưới (mesh) dịch vụ công cộng giữ router xung quanh ñám mây ATM Tuy nhiên có nhiều vấn đề xảy PCV link router xếp chồng mạng ATM Cấu trúc mạng ATM khơng thể thấy định tuyến Một link ATM bị hỏng làm hỏng nhiều router-to-router link, gây khó khăn cho lượng cập nhật thơng tin định tuyến nhiều tiến trình xử lí kéo theo Trực tiếp thực thi loại dịch vụ: MPLS sử dụng hàng ñợi ñếm ATM ñể cung cấp nhiều loại dịch vụ khác Nó hỗ trợ quyền ưu tiên IP loại dịch vụ (class of service – cos) chuyển mạch ATM mà khơng cần chuyển đổi phức tạp sang lớp ATM Forum Service Hỗ trợ hiệu cho Mulicast RSVP: Khác với MPLS, xếp lớp IP ATM nảy sinh nhiều bất lợi, ñặc biệt việc hỗ trợ dịch vụ IP IP muticast RSVP( Resource Reservation Protocol - RSVP) MPLS hỗ hoangxudi@gmail.com -9- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -trợ dịch vụ này, kế thừa thời gian công việc theo chuẩn khuyến khích tạo nên ánh xạ xấp xỉ ñặc trưng IP&ATM Sự ño lường quản lí VPN: MPLS tính dịch vụ IP VPN dễ quản lí dịch vụ VPN quan trọng ñể cung cấp mạng IP riêng sở hạ tầng Khi ISP cung cấp dịch vụ VPN hỗ trợ nhiều VPN riêng sở hạ tầng ñơn.Với ñường trục MPLS, thơng tin VPN xử lí ñiểm vào Các gói mang nhãn MPLS ñi qua đường trục đến điểm Kết hợp MPLS với MP-BGP (Mutiprotocol Broder Gateway Protocol) tạo dịch vụ VNP dựa MPLS (MPLS-based VNP) dễ quản lí với điều hành chuyển tiếp để quản lí phía VNP thành viên VNP, dịch vụ MPSL-based VNP cịn mở rộng ñể hỗ trợ hàng trăm nghìn VPN Giảm tải mạng lõi: Các dịch vụ VPN hướng dẫn cách MPLS hỗ trợ thơng tin định tuyến để phân cấp Hơn nữa,có thể tách rời định tuyến Internet khỏi lõi mạng cung cấp dịch vụ Giống liệu VPN, MPSL cho phép truy suất bảng ñịnh tuyến Internet ñiểm vào mạng Với MPSL, kĩ thuật lưu lượng truyền biên AS ñược gắn nhãn ñể liên kết với ñiểm tương ứng Sự tách rời ñịnh tuyến nội khỏi ñịnh tuyến Internet ñầy ñủ giúp hạn chế lỗi, ổn ñịnh tăng tính bảo mật Khả điều khiển lưu lượng: MPLS cung cấp khả ñiều khiển lưu lượng ñể sửng dụng hiệu tài nguyên mạng Kỹ thuật lưu lượng giúp chuyển tải từ phần tải sang phần cịn rỗi mạng dựa vào điểm đích, loại lưu lượng, tải, thời gian,… 4,Các hình thức hoạt ñộng MPLS: Mạng MPLS dùng nhãn ñể chuyển tiếp gói Khi gói vào mạng, Node MPLS lối vào đánh dấu gói đến lớp chuyển tiếp tương ñương (FEC –Forwarding Equivalence Class) cụ thể Trong mạng MPLS nhãn ñiều khiển hoạt ñộng chuyển tiếp ðiều có nhiều thuận lợi chuyển tiếp thơng thường: Sự chuyển tiếp MPLS thực chuyển mạch (switch), tra cứu (lookup) thay nhãn mà khơng ảnh hưởng đến header lớp mạng Các chuyển ATM thực hiệc chức chuyển tế bào dựa giá trị nhãn ATM-switch cần ñược ñiều khiển thành phần ñiều khiển MPLS dựa vào IP (IP-base MPLS control element) ñiều khiển chuyển mạch nhãn (LSC - Label Switch Controller) ðây dạng kết hợp IP với ATM - Khi gói vào mạng chuyển đến lớp chuyển tiếp tương đương (FEC Forwarding Equivalence Class) Router sử dụng thơng tin gói, cổng vào hoangxudi@gmail.com - 10 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -(ingress) hay giao tiếp (interface) Các gói vào mạng ñược gán nhãn khác Quyết ñịnh chuyển tiếp ñược thực dễ dàng router ngõ vào ðiều khơng có chuyển tiếp thơng thường, xác định lộ trình router khác với thơng tin lộ trình gói - Mạng quản lý lưu lượng buộc gói theo đường cụ thể, ñường chưa ñược sử dụng Con ñường ñó ñược chọn trước gói ñi vào mạng tốt lựa chọn thuật tốn định tuyến thơng thường Trong MPLS, nhãn dùng để đại diện cho tuyến, khơng cần kèm gói ðây dạng MPLS Traffic Engineering - "Lớp dịch vụ (Class of service)" gói xác định nút MPLS vào (ingress MPLS node) Một nút MPLS vào huỷ tuyến hay sửa đổi lịch trình để điều khiển gói khác Các trạm sau định lại ràng buộc dịch vụ cách thiết lập PBH (perhop behavior) MPLS cho phép (khơng u cầu) độ ưu tiên phần hoàn toàn lớp dịch vụ từ nhãn Trường lợp nhãn ñại diện cho kết hợp FEC với ñộ ưu tiên lớp dịch vụ ðây dạng MPLS QoS Chuyển gói qua miền MPLS Hình ví dụ đơn giản minh hoạ q trình truyền gói IP qua miền MPLS Gói tin IP từ ngồi mạng vào miền MPLS ñược ñịnh tuyến (router) A đóng vai trị LER ngõ vào gán nhãn có giá trị cho gói IP chuyển tiếp ñến ñịnh tuyến B Bộ ñịnh tuyến B dựa vào bảng hốn đổi nhãn để kiểm tra nhãn gói tin Nó thay giá trị nhãn chuyển tiếp ñến router C Tại C, việc kiểm tra tương tự B hốn đổi nhãn, gán cho gói tin nhãn tiếp tục ñược ñưa ñến định tuyến D Bộ định tuyến D đóng vai trị LER ngõ kiểm tra bảng hốn ñổi nhãn gỡ bỏ nhãn khỏi gói tin định tuyến gói IP cách bình thường ñi khỏi miền MPLS Với kiểu làm việc LSR trung gian định tuyến B C thực hoangxudi@gmail.com - 11 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -hiện kiểm tra tồn phần đầu (header) IP gói tin mà việc kiểm tra giá trị nhãn, so sánh bảng chuyển tiếp Vì tốc độ xử lý miền MPLS nhanh nhiều so với ñịnh tuyến IP truyền thống ðường ñi từ ñịnh tuyến A ñến ñịnh tuyến D ñược gọi ñường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) 5,Nhãn (Label) MPLS Kiểu khung (Frame mode): - Kiểu khung thuật ngữ chuyển tiếp gói với nhãn gắn trước tiêu ñề lớp ba Một nhãn ñược mã hoá với 20bit, nghĩa có 220 giá trị khác Một gói có nhiều nhãn, gọi chồng nhãn (label stack) Ở chặng mạng có nhãn bên ngồi xem xét - Trong đó: - EXP=Experimental (3 bit): dành cho thực nghiệm Cisco IOS sử dụng bit để giữ thơng báo cho QoS; gói MPLS xếp hàng dùng bit EXP tương tự bit IP ưu tiên (IP Precedence) - S=Bottom of stack (1 bit): bít cuối chồng Nhãn cuối chồng bit ñược thiết lập lên 1, nhãn khác có bít - TTL=Time To Live (8 bit): thời gian sống IP TTL Giá trị giảm chặng ñể tránh lặp (giống IP) Thường dùng người ñiều hành mạng muốn che dấu cấu hình mạng bên tìm đường từ mạng bên Kiểu tế bào (Cell mode): - Thuật ngữ dùng có mạng gồm ATM LSR dùng MPLS mặt phẳng ñiều khiển ñể trao đổi thơng tin VPI/VCI thay dùng báo hiệu ATM Trong kiểu tế bào, nhãn trường VPI/VCI tế bào Sau trao ñổi nhãn mặt phẳng ñiều khiển, mặt phẳng chuyển tiếp, router ngõ vào (ingress router) phân tách gói thành tế bào ATM, dùng giá trị VCI/CPI tương ứng ñã trao ñổi mặt phẳng ñiều khiển truyền tế bào ñi Các ATM LSR phía hoạt động chuyển mạch ATM – chúng chuyển tiếp tế bào dựa VPI/VCI vào thông tin cổng tương ứng Cuối cùng, router ngõ (egress router) xếp lại tế bào thành gói - Trong đó: • • • • • • GFC (Generic Flow Control): ðiều khiển luồng chung VPI (Virtual Path Identifier): nhận dạng ñường ảo VCI (Virtual Channel Identifier): nhận dạng kênh ảo PT (Payload Type): Chỉ thị kiểu trường tin CLP (Cell Loss Priority): Chức thị ưu tiên huỷ bỏ tế bào HEC (Header error check): Kiểm tra lỗi tiêu ñề hoangxudi@gmail.com - 12 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -Cấu trúc nút MPLS: - Một nút MPLS có hai mặt phẳng: mặt phẳng chuyển tiếp MPLS mặt phẳng ñiều khiển MPLS Nút MPLS thực định tuyến lớp ba chuyển mạch lớp hai Kiến trúc nút MPLS sau: +Mặt phẳng chuyển tiếp (Forwarding plane): - Mặt phẳng chuyển tiếp sử dụng sở thông tin chuyển tiếp nhãn (LFIB - Label Forwarding Information Base) để chuyển tiếp gói Mỗi nút MPLS có hai bảng liên quan đến việc chuyển tiếp là: sở thông tin nhãn (LIB - Label Information Base) LFIB LIB chứa tất nhãn ñược nút MPLS cục ñánh dấu ánh xạ nhãn ñến nhãn ñược nhận từ láng giềng (MPLS neighbor) LFIB sử dụng tập nhãn chứa LIB ñể thực chuyển tiếp gói +Mặt phẳng điều khiển (Control Plane) - Mặt phẳng ñiều khiển MPLS chịu trách nhiệm tạo lưu trữ LFIB Tất nút MPLS phải chạy giao thức định tuyến IP để trao đổi thơng tin ñịnh tuyến ñến nút MPLS khác mạng Các nút MPLS enable ATM dùng ñiều khiển nhãn (LSC – Label Switch Controller) router 7200, 7500 dùng mơ đun xử lý tuyến (RMP – Route Processor Module) ñể tham gia xử lý ñịnh tuyến IP - Các giao thức ñịnh tuyến Link-state OSPF IS-IS giao thức chọn chúng cung cấp cho nút MPLS thơng tin tồn mạng Trong định tuyến thơng thường, định tuyến IP dùng ñể xây dựng lưu trữ chuyển mạch nhanh (Fast switching cache) FIB (dùng CEF - Cisco Express Forwarding) Tuy nhiên với MPLS, ñịnh tuyến IP cung cấp thơng tin mạng đích subnet prefix Các giao thức định tuyến link-state gửi thơng tin ñịnh tuyến (flood) tập router nối trực tiếp (adjacent), thơng tin liên kết nhãn phân phối router nối trực tiếp với cách dùng giao thức phân phối (LDP – Label Distribution Protocol) TDP (Cisco ‘s proproetary Tag Distribution protocol) - Các nhãn ñược trao ñổi nút MPLS kế cận ñể xây dựng nên LFIB MPLS dùng mẫu chuyển tiếp dựa hốn đổi nhãn để kết nối với mơ đun điều khiển khác Mỗi mơ đun điều khiển chịu trách nhiệm đánh dấu phân phối tập nhãn lưu trữ thơng tin điều khiển có liên quan khác Các giao thức cổng nội (IGP – Interior Gateway Potocols) ñược dùng ñể xác nhận khả ñến ñược, liên kết, ánh xạ FEC ñịa trạm kế (next-hop address) Các mơ đun điều khiển MPLS gồm: • • • • • ðịnh tuyến Unicast (Unicast Routing) ðịnh tuyến Multicast (Multicast Routing) Kỹ thuật lưu lượng (Traffic engineering) Mạng riêng ảo (VPN – Virtual private Network) Chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of service) +Các thành phần mặt phẳng liệu mặt phẳng ñiều khiển MPLS - Cisco Express Forwarding (CEF) tảng cho MPLS hoạt ñộng router Cisco Do đó, CEF điều kiện tiên thực thi MPLS thiết bị Cisco ngoại trừ ATM switch hỗ trợ chức mặt phẳng chuyển tiếp liệu CEF hoangxudi@gmail.com - 13 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -một chế chuyển mạch thuộc sở hữu Cisco nhằm làm tăng tính đơn giản khả chuyển tiếp gói IP CEF tránh việc viết lại overhead cache môi trường lõi IP cách sử dụng sở thông tin chuyển tiếp (FIB – Forwarding Information Base) ñể ñịnh chuyển mạch Nó phản ánh tồn nội dung bảng ñịnh tuyến IP (IP routing table), ánh xạ 1-1 FIB bảng ñịnh tuyến Khi router sử dụng CEF, trì tối thiểu FIB, chứa ánh xạ mạng đích bảng định tuyến với trạm (next-hop adjacencies) tương ứng FIB mặt phẳng liệu, nơi router thực chế chuyển tiếp xử lý gói tin Trên router cịn trì hai cấu trúc khác sở thông tin nhãn (LIB – Label Information Base) sở thông tin chuyển tiếp nhãn (LFIB – Label Forwarding Information Base) Giao thức phân phối sử dụng láng giềng MPLS có nhiệm vụ tạo mục (entry) hai bảng LIB thuộc mặt phẳng ñiều khiển ñược giao thức phân phối nhãn sử dụng địa mạng đích bảng định tuyến ñược ánh xạ với nhãn nhận ñược từ router xi dịng LFIB thuộc mặt phẳng liệu chứa nhãn cục (local label) ñến nhãn trạm kế ánh xạ với giao tiếp ngõ (outgoing interface), ñược dùng ñể chuyển tiếp gói ñược gán nhãn Như vậy, thơng tin mạng đến giao thức ñịnh tuyến cung cấp dùng ñể xây dựng bảng ñịnh tuyến (RIB - Routing Information Base) RIB cung cấp thơng tin cho FIB LIB tạo nên dựa vào giao thức phân phối nhãn từ LIB kết hợp với FIB tạo LFIB 6,Thuật toán chuyển tiếp nhãn (Label Forwarding Algorithm) - Bộ chuyển nhãn sử dụng thuật tốn chuyển tiếp dựa vào việc hốn đổi nhãn Nút MPLS lấy giá trị nhãn gói vừa ñến làm mục ñến LFIB Khi giá trị nhãn tương hoangxudi@gmail.com - 14 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -ứng ñược tìm thấy, MPLS thay nhãn gói nhãn (outgoing label) từ mục (subentry) gửi gói qua giao tiếp ngõ tương ứng đến trạm kế ñã ñược xác ñịnh Nếu nút MPLS chứa nhiều LFIB giao tiếp, sử dụng giao tiếp vật lý nơi gói đến để chọn LFIB cụ thể phục vụ chuyển tiếp gói Các thuật tốn chuyển tiếp thơng thường sử dụng nhiều thuật tốn unicast, multicast gói unicast có thiết lập bit ToS Tuy nhiên, MPLS dùng thuật toán chuyển tiếp dựa hốn đổi nhãn (Label swapping) Một nút MPLS truy xuất nhớ ñơn ñể lấy thơng tin định dành tài ngun cần thiết để chuyển tiếp gói Khả chuyển tiếp tra cứu tốc ñộ nhanh giúp chuyển nhãn (label switching) trở thành cơng nghệ chuyển mạch có tính thực thi cao MPLS cịn dùng để chuyển vận giao thức lớp ba khác IPv6, IPX, Apple Talk Các thuộc tính giúp MPLS tương thích tốt với việc chuyển đổi mạng từ IPv4 lên IPv6 7,Hoạt ñộng chuyển tiếp MPLS - Thực chuyển tiếp liệu với MPLS gồm bước sau: • • • • Gán nhãn MPLS (trên LSR) Giao thức phân phối nhãn (LDP - label distribution protocol hay TDP - tag distribution protocol ) thực gán nhãn trao ñổi nhãn LSR miền MPLS ñể thiết lập phiên làm việc (session) Việc gán nhãn gán cục router giao tiếp router Thiết lập LDP/TDP LSR/ELSR Mặc định router sử dụng LDP Cấu hình: Router(config)#mpls label protocol {ldp | tdp} - Thực lệnh router khơng măc định dùng LDP muốn chuyển từ LDP sang TDP Lệnh cấu hình tồn cục giao tiếp: Router(config-if)#mpls label protocol {ldp | tdp} - Nếu cấu hình giao tiếp ghi đè lên lệnh tồn cục TDP dùng cổng TCP 711 LDP dùng cổng TCP 646 - Có loại thơng điệp LDP: • • • • Discovery: quảng cáo chấp nhận có mặt LSR mạng Session: Thiết lập, bảo dưỡng hủy phiên làm việc LSR Advertisement: quảng cáo ánh xạ nhãn tới FEC Notification: báo hiệu lỗi 8,Phân phối nhãn giao thức phân phối nhãn LDP - Trong miền MPLS, nhãn gán tới ñịa (FIB) đích phân phối tới láng giềng ngược dòng sau thiết lập session Việc kết nối mạng cụ thể với nhãn cục nhãn trạm kế (nhận từ router xi dịng) lưu trữ LFIB LIB MPLS dùng phương thức phân phối nhãn sau: hoangxudi@gmail.com - 15 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu -• • u cầu xi dịng (Downstream on demand) Tự nguyện xi dịng (Unsolicited downstream) The end hoangxudi@gmail.com - 16 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... nút MPLS truy xuất nhớ ñơn ñể lấy thông tin ñịnh dành tài ngun cần thiết để chuyển tiếp gói Khả chuyển tiếp tra cứu tốc ñộ nhanh giúp chuyển nhãn (label switching) trở thành công nghệ chuyển mạch. .. trúc nút MPLS: - Một nút MPLS có hai mặt phẳng: mặt phẳng chuyển tiếp MPLS mặt phẳng điều khiển MPLS Nút MPLS thực ñịnh tuyến lớp ba chuyển mạch lớp hai Kiến trúc nút MPLS sau: +Mặt phẳng chuyển. .. trội MPLS so với mơ hình IP over ATM: - Khi hợp với chuyển mạch ATM, chuyển mạch nhãn tận dụng thuận lợi tế bào ATM - chiều dài thích hợp chuyển với tốc ñộ cao Trong mạng ña dịch vụ chuyển mạch nhãn