Chuyên đề kỹ thuật lưu lượng với chuyển mạch nhãn đa giao thức

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS MỤC LỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MPLS 11 1.1 Tổng quan mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức 11 1.1.1 Định nghĩa .11 1.1.2 Lợi ích MPLS 11 1.1.3 Các ưu điểm MPLS 12 1.2 Các khái niệm MPSL .15 1.3 Các thao tác nhãn 20 1.4 Kết luận chương 23 CHƯƠNG 2: HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA MPLS 24 2.1 Các thành phần mạng chuyển mạch nhãn 24 2.1.1 Thành phần chuyển tiếp gói tin 25 2.1.2 Thành phần điều khiển 29 2.2 Các giao thức sử dụng MPLS 32 2.2.1 Giao thức phân phối nhãn LDP .32 2.2.2 Giao thức CR-LDP 35 2.3 Giao thức RSVP-TE .39 2.3.1 Các tin thiết lập dự trữ 40 2.3.2 Các tin Tear Down, Error Hello RSVP-TE 40 2.3.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển theo yêu cầu 41 2.3.4 Giảm lượng Overhead làm tươi RSVP 42 2.4 Giao thức cổng biên BGP .43 2.4.1 BGPv4 mở rộng cho MPLS .43 2.4.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ .45 2.5 Kết luận chương 45 CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS 47 3.1 Kỹ thuật lưu lượng .47 3.1.1 Khái niệm kỹ thuật lưu lượng 47 3.1.2 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng 47 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS 3.1.3 Các lớp dịch vụ dựa nhu cầu QoS lớp lưu lượng 48 3.1.4 Hàng đợi lưu lượng .49 3.1.5 Giải pháp mơ hình chồng lớp (Overlay Model) .52 3.1.6 Những hạn chế chế điều khiển IGP .53 3.2 Kỹ thuật lưu lượng MPLS .53 3.2.1 Khái niệm trung kế lưu lượng (traffic trunk) 54 3.2.2 Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph) 55 3.3 Trung kế lưu lượng thuộc tính 56 3.3.1 Các hoạt động trung kế lưu lượng 56 3.3.2 Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter) 57 3.3.3 Thuộc tính lựa chọn quản lý đường (chính sách chọn đường) 57 3.3.4 Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priorty/Preemption) .58 3.3.5 Thuộc tính đàn hồi (Resilience) .58 3.3.6 Thuộc tính sách (Policing) 58 3.4 Các thuộc tính tài nguyên .59 3.4.1 Bộ phân bổ lớn .59 3.4.2 Lớp tài nguyên (Resource-Class) 59 3.4.3 TE Metric .60 3.5 Tính tốn đường ràng buộc 60 3.5.1 Quảng bá thuộc tính liên kết 60 3.5.2 Tính tốn LSP ràng buộc (CR-LSP) .61 3.5.3 Giải thuật chọn đường 62 3.5.4 Ví dụ chọn đường cho trung kế lưu lượng 62 3.5.5 Tái tối ưu hoá 64 3.6 Bảo vệ khôi phục đường .65 3.6.1 Phân loại chế bảo vệ khôi phục 65 3.6.2 Mô hình Makam .66 3.6.3 Mơ hình Haskin (Reverse Backup) 67 3.6.4 Mơ hình Hundessa 68 3.6.5 Mơ hình Shortest-Dynamic 68 3.6.6 Mơ hình Simple-Dynamic 68 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP 3.6.7 3.7 KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Mơ hình Simple-Static 69 Phát phòng ngừa định tuyến vòng 69 3.7.1 Chế độ khung 69 a) Phát chuyển tiếp vòng liệu 70 b) Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng liệu điều khiển 70 3.7.2 Chế độ tế bào 71 a) Phát hiện/ ngăn ngừa chuyển tiếp vịng thơng tin điều khiển 71 b) Phát chuyển tiếp vòng liệu 75 3.8 Kết luận chương 76 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO .79 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: MPLS mơ hình tham chiếu OSI 11 Hình 1-2: Miền MPLS .15 Hình 1-3: Upstream downstream LSR 16 Hình 1-4: Định dạng cấu trúc nhãn 16 Hình 1-5: Ngăn xếp nhãn 17 Hình 1-6: Các kiểu node MPLS 17 Hình 1-7: Lớp chuyển tiếp tương đương 18 Hình 1-8: Đường chuyển mạnh nhãn (LSP) .19 Hình 1-9 : Điều khiển độc lập 21 Hình 1-10: Điều khiển theo yêu cầu 21 Hình 1-11: Các ánh xạ hỗ trợ vận chuyển 22 Hình 2-1 : Entry bảng chuyển tiếp 25 Hình 2-2 : Nhãn ATM; SONET/SDH; Ethernet 26 Hình 2-3 : Mang nhãn tiêu đề “Shim” 26 Hình 2-4 : Các chức định tuyến định tuyến 28 Hình 2-5 : Kiến trúc chuyển mạch nhãn 28 Hình 2-6 : Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn .30 Hình 2-7 : Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn 30 Hình 2-8 : Liên kết nhãn downstream upstream 31 Hình 2-9: Vùng hoạt động LDP 32 Hình 2-10 : Giao thức LDP với giao thức khác 33 Hình 2-11: Ví dụ CSPF 38 Hình 2-12: Thiết lập LSP với RSVP-TE 42 Hình 2-13: Nội dung tin BGP Update 44 Hình 2-14: BGP phân phối nhãn qua nhiều hệ tự trị 45 Hình 3-1: Nhiều luồng cho lớp lưu lượng 50 Hình 3-2: Hàng đợi CQ 51 Hình 3-3: Hàng đợi PQ (Priority Queuing) 52 Hình 3-4: Mơ hình chồng lớp (Overlay Model) 52 Hình 3-5: Các trung kế lưu lượng 55 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Hình 3-6: Minh hoạ cách dùng bit Affinity Resource-Class 60 Hình 3-7: Băng thơng khả dụng ứng với mức ưu tiên 61 Hình 3-8: Xem xét ràng buộc khống chế .63 Hình 3-9: Xem xét tài nguyên khả dụng 63 Hình 3-10: Chọn đường tốt 64 Hình 3-11: Mơ hình đường Makam 67 Hình 3-12: Mơ hình đường Haskin 67 Hình 3-13: Mơ hình Shortest-Dynamic 68 Hình 3-14: Mơ hình Simple-Dynamic .69 Hình 3-15: Ví dụ chế phát dựa trường TTL mạng IP .70 Hình 3-16: Nhu cầu luồng hướng chế độ điều khiển trình tự 72 Hình 3-17: Cơ chế xử lý đếm nút mạng TLV .73 Hình 3-18: Cơ chế ngăn ngừa chuyển tiếp vòng sử dụng vector đường TLV 75 Hình 3-19: Trao đổi giá trị đếm nút mạng ATM-LSR 75 Hình 3-20: Xử lý trường TTL gói tin IP trước phân đoạn gói tin 76 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Các loại LSR mạng MPLS 19 Bảng 3-1: Các lớp dịch vụ kỹ thuật lưu lượng 50 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Chú giải tiếng Anh Chú giải tiếng Việt AS Autonomous System Vùng tự trị ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không đồng BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên CoS Class of Service Lớp dịch vụ CR Cell Router Bộ định tuyến tế bào CR-LDP Constraint Routing Label Distribution Protocol Định tuyến ràng buộc với giao thức phân bổ nhãn CSPF Constraint Shortest Path First Định tuyến cưỡng đường ngắn Diffserv Differentiated Services Dịch vụ phân biệt DLCI Data Link Connection Identifier Trường nhận diện kết nối liên kết liệu EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên FEC Forwarding Information Class Lớp chuyển tiếp tương đương IETF Internet Engineering Task Force Ủy ban tư vấn kỹ thuật Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến phạm vi miền ILM Incoming Label Map Ánh xạ nhãn đầu vào Intserv Integrated Service Dịch vụ tích hợp LDP Label Distribution Protolcol Giao thức phân bổ nhãn LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên chuyển mạch nhãn LIB Label Information Base Bảng sở liệu nhãn LIS Logic IP Subnet Mạng Logic IP LSP Label Switch Path Đường chuyển mạch nhãn GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry Mục chuyển tiếp nhãn PHB Per Hop Behavior Ứng xử theo chặng PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm PVC Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RFC Request For Comments Tài liệu chuẩn cho Internet RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TTL Time to Live Thời gian sống VC Virtual Circuit Kênh ảo VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo VPI Virtual Path Identifier Trường nhận dạng đường ảo MAM Maximum allocation Bộ phân bổ cực đại multiplier ER Explicit route Định tuyến tường minh ERB Explicit Route Information Base Bảng sở thông tin tuyến tường minh ERO Explicit route Object Đối tượng tuyến tường minh NLRI Network Layer Reachability Information GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP IS-IS KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Intermediate system to Intermediate system GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS LỜI NÓI ĐẦU Nền tảng cho xã hội thơng tin phát triển cao dịch vụ viễn thông Mềm dẻo, linh hoạt, gần gũi với người sử dụng mục tiêu cần hướng tới Vài năm qua, Internet ngày phát triển với ứng dụng thương mại thị trường người tiêu dùng Cùng với dịch vụ truyền thống cung cấp qua Internet dịch vụ thoại đa phương tiện phát triển sử dụng Tuy nhiên, tốc độ dải thông dịch vụ ứng dụng vượt tài nguyên hạ tầng Internet Chính điều gây áp lực cho mạng viễn thông thời, phải đảm bảo truyền tải thông tin tốc độ cao với giá thành hạ Ở góc độ khác đời dịch vụ địi hỏi phải có cơng nghệ thực thi tiên tiến Ưu điểm bật giao thức định tuyến TCP/IP khả định tuyến truyền gói tin cách mềm dẻo linh hoạt rộng khắp tồn cầu Nhưng IP khơng đảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu, cơng nghệ ATM mạnh ưu việt tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước Sự kết hợp IP với ATM giải pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông tương lai - mạng hệ sau NGN Gần đây, công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) đề xuất để tải gói tin kênh ảo khắc phục vấn đề mà mạng ngày phải đối mặt, tốc độ, khả mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng, quản lý băng thông cho mạng IP hệ sau - dựa mạng đường trục hoạt động với mạng Frame Relay chế độ truyền tải không đồng (ATM) để đáp ứng nhu cầu dịch vụ người sử dụng mạng Ngày nay, xu hướng phát triển công nghệ tiếp cận nhau, đan xen lẫn cho phép mạng lưới thỏa mãn tốt nhu cầu khách hàng tương lai Thị trường viễn thông giới đứng xu cạnh tranh phát triển hướng tới mạng viễn thơng hội tụ tồn cầu tạo khả kết nối đa dịch vụ phạm vi toàn giới Do vậy, để đáp ứng nhu cầu đó, đời MPLS tất yếu Mạng MPLS với tính vượt trội, đáp ứng gia tăng nhu cầu tốc độ mạng, quản lý QoS, điều phối lưu lượng dễ dàng, công nghệ tảng cho mạng hệ sau NGN Việc điều khiển kỹ thuật lưu lượng MPLS hệ thống mạng giúp nhanh chóng đẩy nhanh q trình chuyển đổi hệ thống sang mạng hệ NGN Hơn nữa, góc độ người sử dụng, yêu cầu đáp ứng dịch GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 10 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS chuyển trung kế lưu lượng tùe đường cũ sang đường Sau đó, đường LSP cũ giải thoát Khái niệm gọi “ make before break” 2.10 Bảo vệ khôi phục đường Các chế bảo vệ khôi phục đường MPLS cung cấp dịch vụ tin cậy cho việc chuyển tải lưu lượng mạng MPLS tái định tuyến lưu lượng qua đường chuyển mạch nhãn LSP Trong phần này, ta có vài khái niệm sau: Đường làm việc: Là đường chuyển tải trung kế lưu lượng trước xảy lỗi Đây đường bảo vệ chế khôi phục Đường khôi phục: Là đường mà trung kế lưu lượng tái định tuyến sau xảy lỗi, thiết lập để bảo vệ cho đường làm việc PSL (Path Switch LSR): Là LSR đứng trước vị trí lỗi đường làm việc chịu trách nhiệm chuyển mạch tái tạo lưu lượng sang đường khôi phục PML (Path Merge LSR): Là LSR chịu trách nhiệm nhận lưu lượng đường khôi phục, sẽ: hợp lưu lượng trở đường làm việc, chuyển lưu lượng khỏi miền MPLS thân đích POR (Point of Repair): POR LSR chịu trách nhiệm sửa chữa LSP, PSL PMLtuỳ theo chế dùng FIS (Fault Indication Signal): Là tin thị có lỗi xảy đường, chuyển tiếp LSR trung gian đến POR FIS phát theo chu kỳ nút cận kề vị trí lỗi FRS (Fault Recovery Signal): tin thị lỗi đường làm việc sửa chữa xong FRS chuyển tiếp đến LSR đảm nhận việc chuyển trả lại đường nguyên thuỷ 2.10.1 Phân loại chế bảo vệ khôi phục Sửa chữa toàn cục sửa chữa cục Sửa chữa tồn cục bảo vệ có cố vị trí đường làm việc Điểm sửa chữa POR (ở ingress-LSR) thường cách xa vị trí lỗi cần thơng báo tín hiệu FIS Việc khơi phục đường end-to-end, đường làm việc đường bảo vệ tách rời (disjoint) hoàn toàn Sửa chữa cục nhằm bảo vệ có cố liên kết nút khôi phục nhanh việc sửa chữa thực cục thiết bị phát cố Nút nằm kề trực tiếp trước vị trí lỗi đóng vai trị PSL khởi tạo cơng tác khơi phục Sửa chữa cục thiết lập theo hai trường hợp: GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 67 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Khôi phục liên kết: để bảo vệ liên kết đường làm việc Nếu lỗi xảy liên kết đường khơi phục nối liền PSL PML hai đầu liên kết lỗi đường khôi phục nối liền PSL PML hai đầu liên kết lỗi Đường khôi phục đường làm việc tách rời liên kết bảo vệ Khôi phục nút: để bảo vệ nút đường làm việc Đường khôi phục đường làm việc phải tách rời nút bảo vệ liên kết có nối vào nút PML nút đường làm việc nằm kề sau nút bảo vệ, PML egressLSR Tái định tuyến chuyển mạch bảo vệ Đối với khôi phục tái định tuyến (re-route), đường khôi phục thiết lập theo yêu cầu sau xảy cố Khi phát cố đường làm việc, LSR đứng trước vị trí lỗi có vai trị POR bắt đầu báo hiệu đường khơi phục vịng qua điểm lỗi nối (merge) vào nút nằm sau điểm lỗi đường làm việc Đường khôi phục tính tốn sẵn trước tính tốn sau phát cố Khi đường khơi phục thiết lập xong, PSL bắt đầu chuyển lưu lượng đường Trong chuyển mạch bảo vệ đường khơi phục tính tốn thiết lập trước xảy cố đường làm việc PSL cấu hình để chuyển mạch lưu lượng sang đường khơi phục biết có lỗi đường làm việc (trực tiếp phát lỗi nhờ nhận FIS) Vì đường khơi phục thiết lập trước nên chuyển mạch bảo vệ nhanh so với khôi phục tái định tuyến 2.10.2 Mơ hình Makam Đây mơ hình khơi phục MPLS đề xuất Nó cung cấp bảo vệ tồn cục cho LSP cách thiết lập đường khôi phục ingress-LSR egressLSR Đường làm việc khôi phục tách rời (disjoint) liên kết nút Khi phát lỗi vị trí đường làm việc, tín hiệu FIS dùng để chuyển thơng báo lỗi cho ingress-LSR (là PSL) Ingress-LSR thực chuyển mạch lưu lượng sang đường khôi phục Mô hình hỗ trợ đường khơi phục thiết lập sẵn (chuyển mạch bảo vệ) đường khôi phục thiết lập động (tái định tuyến) GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 68 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Hình 3-11: Mơ hình đường Makam Ưu điểm: Chỉ cần đường dự phòng cho cố đường làm việc cần LSR có chức làm PSL Nhược điểm: Mơ hình có khoảng thời gian trễ để tín hiệu FIS truyền ngược tới PSL Trong thời gian này, lưu lượng đường làm việc bị 2.10.3 Mô hình Haskin (Reverse Backup) Mơ hình khắc phục nhược điểm gói mo hình Makam Ngay LSR phát cố đường làm việc, chuyển hường lưu lượng đến đường làm việc sang đường dự phòng đảo ngược PSL Khi quay trở đến PSL, lưu lượng chuyển sang đường khơi phục tồn cục Đường dự phịng đảo ngược đường khôi phục phải thiết lập sẵn nên cách tốn tài ngun Hình 3-12: Mơ hình đường Haskin GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 69 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Một cải tiến khác cho phép PSL chuyển trực tiếp lưu lượng sang đường khơi phục tồn cục thấy đường dự phịng đảo dùng Các gói phần lưu lượng đảo ngược chiều có tác dụng tín hiệu FIS Cách tối ưu đường lưu lượng bảo vệ ngắn Tuy nhiên thờ gian đầu, lưu lượng chuyển đường khôi phục trộn lẫn với phần lưu lượng đảo chiều làm thay đổi thứ tự gói ban đầu 2.10.4 Mơ hình Hundessa Mơ hình Hundessa giống mơ hình Haskin cải tiến khắc phục vấn đề xáo trộn thứ tự gói Khi gói quay trở PSL đường dự phịng đảo có tác dụng tín hiệu FIS báo cho PSL biết có lỗi PSL đánh dấu gói cuối truyền đường làm việc (đang có lỗi) cách đặt bit đường ẼP nhãn, sau ngưng đẩy gói đường lỗi Khi gói đánh dấu quay trở PSL đường đảo, PSL tiếp tục chuyển gói trực tiếp đường khơi phục 2.10.5 Mơ hình Shortest-Dynamic Trong mơ hình có đường làm việc thiết lập Khi nút phát cố liên kết phải tính tốn báo hiệu thiết lập đường hầm LSP ngắn từ đến nút phía bên liên kết bị cố sau chuyển mạch lưu lượng (bằng cách xếp chồng nhãn để “luồn” đường làm việc chui qua đường hầm tránh lỗ này) Hình 3-13: Mơ hình Shortest-Dynamic 2.10.6 Mơ hình Simple-Dynamic Giống Shortest-Dynamic, chế chế cục Nút phát cố liên kết chuyển mạch lưu lượng Sự khác hai chế nút cuối GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 70 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS đường làm việc phải PML Sau đó, đường khơi phục từ nút phát cố đến nút PML Trong trường hợp không tính tốn trước đường LSP khơi phục Hình 3-14: Mơ hình Simple-Dynamic 2.10.7 Mơ hình Simple-Static Ý tưởng giống chế Simple-Dynamic, với đường khôi phục tính tốn trước xảy lỗi 2.11 Phát phòng ngừa định tuyến vòng Khả phát phòng ngừa tượng định tuyến vòng khả khả quan trọng MPLS cần lưu ý triển khai Chuyển tiếp vòng mạng IP xảy định tuyến chuyển tiếp gói tin tuyến khơng tới đích cần thiết thông tin bảng định tuyến sai Hiện tượng xảy sử dụng giao thức định tuyến động cấu hình định tuyến bị lỗi (làm cho định tuyến chuyển tiếp gói tin đến định tuyến khác khơng phải nút để đến đích cần đến) Đối với MPLS, phải cân nhắc đến hai mảng điều khiển (thông tin điều khiển) lẫn mảng liệu làm cách để ngăn ngừa chuyển tiếp vòng mạng đường trục hoạt động chế độ khung chế độ tế bào 2.11.1 Chế độ khung Như biết, nhãn gán cho FEC khu MPLS hoạt động chế độ khung Ứng với chế độ này, nhãn gán cho FEC có bảng định tuyến LSR Với việc gán nhãn này, ta thiết lập tuyến chuyển mạch nhãn GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 71 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS (LSP) mạng MPLS Việc gán nhãn sở để LSR phát ngăn ngừa chuyển tiếp vịng Hình 3-15: Ví dụ chế phát dựa trường TTL mạng IP a) Phát chuyển tiếp vòng liệu Trong mạng IP thuần, chuyển mạch vịng phát dựa vào việc kiểm tra trường TTL, gói IP đến Tại định tuyến, giá trị trường TTL giảm đơn vị giá trị trường gói tin khơng chuyển tiếp chuyển tiếp vịng dừng lại Hình 3-15 minh hoạ cho chế sử dụng trường TTL việc phát chuyển tiếp vòng Như nhận thấy hình, vịng hình thành hai định tuyến ví dụ nằm thành phố B thành phố C Vì trước chuyển tiếp gói tin, định tuyến giảm trường TTL đơn vị, cuối việc chuyển tiêp vòng định tuyến thành phố C phát tới giá trị trường TTL Cơ chế tương tự sử dụng việc truyền liệu MPLS hoạt động chế độ khung, LSR chuyển tiếp khung MPLS dọc theo LSP giảm giá trị trường TTL mào đầu MPLS đơn vị dừng việc chuyển tiếp giá trị trường TTL khung tin Lưu ý: Cơ chế sử dụng với giao diện ATM MPLS không hoạt động trực tiếp chuyển mạch ATM Vì PVC qua giao diẹn coi nút mạng qua nhiều chuyển mạch ATM b) Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng liệu điều khiển Việc phát chuyển tiếp vòng chức quan trọng Tuy nhiên LSR phải có khả ngăn ngừa tượng chuyển tiếp vòng thực liệu điều khiển LSP tạo dựa thơng tin GVHD: Ths Hồng Trọng Minh 72 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Trong mạng IP ngăn ngừa chuyển tiếp vòng nhiệm vụ giao thức định tuyến nội vùng (IRP) Khi MPLS hoạt động chế độ khung, LSR sử dụng chung giao thức định tuyến để xây dựng bảng định tuyến,vì thơng tin sử dụng để thiết lập LSP mạng MPLS tương tự mạng IP chuẩn Do MPLS hoạt động chế độ khung, chế sử dụng giao thức định tuyến để đảm bảo nội dung bàng định tuyến LSR không xảy chuyển tiếp vòng giống hệt so với chế sử dụng mạng IP 2.11.2 Chế độ tế bào Khi triển khai MPLS qua tổng đài ATM định tuyế sử dụng giao diện LC-ATM, chế sử dụng để phát ngăn ngừa chuyển tiếp vịng sử dụng khai thác mơi trường MPLS hoạt động chế độ khung trình bày Vì khơng tồn khái niệm TTL phần mào đầu tế bào ATM, thay vào người ta sử dụng cấp phát phân phối nhãn Vì phải có chế để phát ngăn ngừa chuyển tiếp vòng MPLS hoạt động mơi trường ATM Để hiểu rõ việc phát ngăn ngừa chuyển tiếp vịng thực mơi trường ATM, xét trình trao đổi thông tin điều khiển vả liệu thông thường MPLS xem chúng khác so với chế độ khung a) Phát hiện/ ngăn ngừa chuyển tiếp vịng thơng tin điều khiển Như biết MPLS hoạt động chế độ tế bào triển khai giao diện LS-ATM tổng đài ATM Khi thơng tin điều khiển trao đổi dựa thủ tục phân phối nhãn theo nhu cầu luồng tín hiệu hướng với thứ tự nhãn cấp phát theo ngầm định Điều có nghĩa việc cấp phát phân phối nhãn thực dựa yêu cầu ko phải dựa FEC thời bàng định tuyến ATM-LSR Chúng ta biết việc cấp phát nhãn cho FEC khơng phụ thuộc vào việc nhận nhãn chuyển đổi luồng từ ATM-LSR đầu Ở sử dụng tin yêu cầu nhãn gửi lồông hướng để yêu cầu nhãn chuyển đổi cho FEC Điểm khác biệt hai phương pháp là: sử dụng chế độ điều khiển độc lập, LSR trả lời nhãn chuyển đổi cho phía gửi tin yêu cầu nhãn; sử dụng chế độ điều khiển trình tự ATM-LSR chờ nhận nhãn chuyển đổi luồng sau cấp phát gửi nhãn chuyển đổi cho phía u cầu nhãn Kết hai phương pháp ATM-LSR dựa giao thức định tuyến nội vùng (IRP) để xây dựng bảng định tuyến nó, nhiên cịn phải dựa vào chế trao đổi bảo hiệu để tạo LSP ứng với FEC cụ thể Ví dụ hình GVHD: Ths Hồng Trọng Minh 73 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS 3-16 minh hoạ cho chế phân phối cấp phát nhãn trường hợp điều khiển trình tự Hình 3-16: Nhu cầu luồng hướng chế độ điều khiển trình tự Như thấy hình 3-16, ATM-LSR biên A muốn thiết lập LSP tới FEC có địa 195.12.2.0/24, kiểm tra bảng định tuyến để tìm nút cho FEC Sau xác định nút tiếp theo, vào thông tin LDP/TDP tìm LDP/TDP mà nút nằm Sau ATM-LSR biên A gửi tin yêu cầu nhãn tới nút cho luồng hướng (ví dụ ATM-LSR biên B) Bản tin yêu cầu nhãn truyền mạng MPLS từ nút tới nút khác, cuối tới ATM-LSR cơng FEC địa 195.12.2.0/24 (trong ví dụ hình ATM-LSR C) ATM-LSR C gửi tin chuyển đổi nhãn luồng hướng để đáp lại tin yêu cầu nhãn tin truyền ngược trở lại LSP tới ATM-LSR cổng vào FEC (ở ATM-LSR A) Khi trình kết thúc, LSP sẵn sàng để truyền liệu Phương pháp hoạt động có hiệu trừ tin yêu cầu nhãn chuyển đổi nhãn chuyển tiếp ATM-LSR dựa thông tin định tuyến khơng xác Tình trạng xảy giống với trường hợp sử dụng TTL trình bày trước tạo nên chuyển tiếp vịng thơng tin điều khiển Tất nhiên tượng phải đượng ngăn ngừa cách sử dụng chế bổ sung Lưu ý: Hiện tượng chuyển tiếp vịng thơng tin điều khiển xảy sử dụng ATM-LSR khả hợp Đó ATM-LSR trở thành ATM- GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 74 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS LSR hợp phải hợp nhất hai ATM-LSR FEC đặt cấu hình hỗ trợ VC hợp Cơ chế bổ sung hoạt động dựa việc sử dụng đếm nút mạng TLV có chứa số lượng ATM-LSR mà tin yêu cầu nhãn chuyển đổi nhãn qua Khi ATM-LSR nhận tin yêu cầu nhãn khơng phải ATM-LSR cổng FEC khơng có nhãn FEC ATM-LSR khởi tạo tin yêu cầu nhãn gửi tới nút ATM-LSR Nút ATMLSR xác định dựa vào bảng định tuyến Nếu tin yêu cầu nhãn khởi đầu có chứa đếm nút mạng TLV ATM-LSR truyền tin yêu cầu nhãn chứa trường đếm nút mạng tăng lên đơn vị Nó ngược so với việc sử dụng TTL qua nút mạng TTL lại giảm đơn vị Khi ATM-LSR nhận tin chuyển đổi nhãn, tin có chứa đếm nút mạng TLV đếm tăng lên đơn vị tin chuyển đổi nhãn gửi tới nút Khi ATM-LSR phát thấy đếm nút mạng đạt đến giá trị lớn cho phép (là 254 thiết bị Cisco), coi tin chuyển tiếp vịng Khi gửi tin “thơng báo phát chuyển tiếp vịng” ngược trở lại phía gửi tin yêu cầu nhãn tin chuyển đổi nhãn.Cơ chế cho phép phát ngăn ngừa chuyển tiếp vịng Q trình minh hoạ hình Hình 3-17: Cơ chế xử lý đếm nút mạng TLV GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 75 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Một hạn chế đếm nút mạng để phát chuyển tiếp vòng thời gian phát chuyển tiếp vòng lớn giá trị đếm phải đạt giá trị 254 chuyển tiếp vịng phát Lưu ý: Giá trị lớn ngầm định đếm nút mạng thiết bị Cisco 254 Tuy nhiên giảm giá trị xuống giảm thời gian cần thiết để phát chuyển tiếp vòng thơng tin điều khiển Với mục đích tài liệu draft-ietf-mpls-ldp tổ chức IETF người ta đưa khái niệm véctơ đường (path-vector) chế sử dụng giá trị TLV khác véctơ đường để phát chuyển tiếp vòng tin hướng cụ thể Cơ chế giống cách thức mà BGP-4 sử dụng để phát chuyển tiếp vòng AS-PATH Tuy nhiên, MPLS người ta sử dụng nhận dạng LSR Ở ATM-LSR chèn giá trị nhận dạng LSR vào danh sách véctơ đường sau truyền tin có chứa danh sách Nếu ATM-LSR nhận tin có chứa phận nhận dạng LSR danh sách path-vector có nghĩa tin bị chuyển tiếp vịng tin “thơng báo phát chuyển tiếp vịng” gửi trở lại phía nguồn tạo tin Hình 3-18 minh hoạ trình Như nhận hình, nhận dạng LSR ATM-LSR chèn vào tin yêu cầu nhãn chuyển tiếp nút mạng Do có sai sót thơng tin định tuyến mà ATM-LSR B chọn nút FEC địa 195.12.2.0/24 ATM LSR C, nhiên ATM-LSR C lại chọn nút cho FEC địa 195.12.2.0/24 ATM-LSR B Vì xuất chuyển tiếp vịng ATM-LSR B phát tượng nhờ nhận giá trị nhận dạng LSR có tin yêu cầu nhãn GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 76 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Hình 3-18: Cơ chế ngăn ngừa chuyển tiếp vòng sử dụng vector đường TLV b) Phát chuyển tiếp vòng liệu Chúng ta biết phần mào đầu tế bào ATM khơng có chứa TTL Vì chế sử dụng để phát chuyển tiếp vòng MPLS hoạt động chế độ khung sử dụng MPLS hoạt động chế độ tế bào Phần trình bày cách thức ngăn ngừa chuyển tiếp vịng thơng tin điều khiển cách thức ngăn ngừa chuyển tiếp vịng thơng tin điều khiển cách sử dụng đếm nút mạng TLV tin yêu cầu/chuyển đổi nhãn trao đổi ATM-LSR Kết củ trình ATM-LSR có thơng tin số lượng nút cần thiết để tin tới công c ATM LSP thông tin sử dụng tin liệu thông thường MPLS hoạt động chế độ tế bào Hình… thể qua trình trao đổi thơng tin đếm nút mạng ATM-LSR Hình 3-19: Trao đổi giá trị đếm nút mạng ATM-LSR Trong ví dụ này, ATM-LSR A xác định để tới cổng LSP FEC có địa 195.12.2.0/24 gói tin phải qua hai nút Căn vào GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 77 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS thông tin mà ATM-LSR biên A xử lý trường TTL gói tin IP đến trước phân đoạn gói tin thành tế bào ATM Qua ví dụ chúng nhận thấy gói tin có địa đích 195.12.2.0/24 tới ATM-LSR biên A, q trình phân chia gói tin thành tế bào ATM trường TTL gói giảm lượng số lượng nút gói tin cần qua để tới điểm cuối LSP Khi ATM-LSR C tái khôi phục gói tin IP ban đầu, trường TTL có phần mào đầu IP chứa giá trị thể số lượng nút mà gói tin qua Hình 3-20: Xử lý trường TTL gói tin IP trước phân đoạn gói tin Vấn đề đặt sử dụng chế trạng thái bất thường tạo ta sử dụng giám sát tuyến phần mạng ATM Để ngăn ngừa chuyển tiếp vòng, thực tế người giảm giá trị trường TTL gói tin MPLS/IP đơn vị.Trong mạng MPLS Cisco triển khai, ATM-LSR biên giảm TTL đơn vị trước phân đoạn khung tin thành tế bào mà không quan tâm đến số lượng nút 2.12 Kết luận chương Chương làm rõ khái niệm kỹ thuật điều khiển lưu lượng mạng truyền thống đặc biệt điều khiển lưu lượng mạng MPLS Các vấn đề đặt bao gồm yêu cầu chất lượng dịch vụ, giải pháp công nghệ MPLS nhằm thể rõ điểm mạnh kỹ thuật lưu lượng MPLS Đường chuyển mạch nhãn LSP khái niệm riêng MPLS từ phân tích giải pháp đường hầm, kỹ thuật việc điều khiển lưu lượng MPLS Việc thiết lập bảo vệ đường LSP công việc quan trọng việc quản lý lưu lượng mạng Chương đề cập đến số kỹ thuật tái tối ưu hoá tái định tuyến nhanh để bảo vệ đường LSP GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 78 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Phần cuối chương đề cập đến kỹ thuật quan trọng điểu khiển lưu lượng hoạt động phát phịng chống chuyển tiếp lặp vòng đường LSP Phần đưa số phương pháp chống chuyển tiếp vòng chế độ hoạt động khung chế độ hoạt động tế bào mạng MPLS, giúp kỹ thuật điều khiển lưu lượng MPLS tăng khả chống lỗi, bảo đảm việc truyền lưu lượng thông suốt GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 79 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS KẾT LUẬN Hiện MPLS giải pháp hàng đầu để giải nhiều vấn đề mạng như: tốc độ, khả mở rộng mạng (scalability), quản lý QoS điều phối lưu lượng MPLS công nghệ kết hợp tốt định tuyến lớp chuyển mạch lớp cho phép chuyển tải gói nhanh mạng lõi định tuyến tốt mạng biên cách dựa vào nhãn Đề tài trình bày khái niệm sở sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức, từ nghiên cứu nguyên lý hoạt động MPLS khả thực kỹ thuật lưu lượng Đề tài tập trung vào khía cạnh như: - Các yêu cầu kỹ thuật lưu lượng chuyển mạch nhãn đa giao thức - Các chế bảo vệ khôi phục lưu lượng sử dụng MPLS Tuy nhiên, kỹ thuật lưu lượng lĩnh vực rộng, tốn khó đặt cho công nghệ truyền dẫn chuyển mạch Trong khuôn khổ chuyên đề tốt nghiệp, em tìm hiểu lý thuyết, tham khảo tài liệu làm sáng tỏ vấn đề em thu nhận qua chương chuyên đề Do kiến thức cịn hạn chế nên khó tránh khỏi thiếu sót, mong thầy góp ý bổ sung để chuyên đề em hoàn thiện Trong trình thực chuyên đề này, em hướng dẫn, giúp đỡ bảo thầy giáo Hoàng Trọng Minh Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ths.Hoàng Trọng Minh giúp đỡ, bảo tận tình cho em suốt trình thực chuyên đề GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 80 SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ths Hoàng Trọng Minh - Công nghệ chuyển mạch Ip MPLS 2003 [2] PGS-TS Nguyễn Văn Tam - Giáo trình An toàn mạng ĐH Thăng Long [3] Trần Thị Tố Uyên - Chuyển mạch nhãn đa giao thức [4] David Bruce, Yakov Rekhter - (2000) Morgan Kaufmann Publisher - MPLS Technology and Application [5] Paul Brittain, Adrian Farrel - MPLS Traffic Engineering: a choice of signalling protocols, Data connection Ltd., UK 2000 [6] Xipeng Xiao, Aln Hannan - Brook Bailey and Lionel M.Ni, Traffic Engineering with MPLS in the Internet, [7] Chuck Semeria - Traffic Engineering for the New Public Network, White paper, Juniper Networks, CA-USA, 2000 [8] MPLS_Cisco.pdf [9] Cisco - Definitive MPLS Network Designs (2005).chm [10] Cisco.Press.MPLS.and.Next.Generation.Networks.Nov.2006.chm [11] Cisco Press - MPLS and VPN Architectures(2000).chm [12] Cisco Press - Mpls And Vpn Architectures, Volume II - 2003 - (By Laxxuss).pdf [13] Eric Osbome, Ajay Simha - Traffic Engineering with MPLS - Cisco Press 2000 [14] IETF Working Group, RFCxxxx [15] http://www.cisco.com [16] http://eth0.graegert.com/?section=docsys&cmd=details&id=28 [17] http://vnpro.org/forum/ GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 81 SVTH: Phạm Quang Trung ... Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS CHƯƠNG KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS 3.1 Kỹ thuật lưu lượng 2.5.1 Khái niệm kỹ thuật lưu lượng Chất lượng dịch vụ QoS vấn đề lớn đặt cho kỹ thuật. .. nghiên cứu đề tài: ? ?Kỹ thuật lưu lượng với chuyển mạch nhãn đa giao thức? ?? Đề tài sâu vào tìm hiểu nguyên lý hoạt động mạng MPLS, đặc biệt ứng dụng kỹ thuật lưu lượng mạng MPLS Bố cục chuyên đề chia... Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS động chuyển mạch nhãn với khả chuyển tiếp gói tin nhanh giải pháp để giải vấn đề Khả hệ thống Tốc độ khía cạnh quan trọng chuyển mạch nhãn