BÀI TIỂU LUẬN-CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG GVHD : TS. LÊ NHẬT THĂNG Sinh viên thực hiện : PHÙNG VĂN SƠN – PHAN THỊ THÚY ĐỖ MINH TUẤN – NGUYỄN BÁ LINH VŨ ĐỨC THÀNH Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS I.Lịch sử hình thành mạng MPLS I.Lịch sử hình thành mạng MPLS I.1 Mạng IP và lý do ra đời mạng Mpls I.1 Mạng IP và lý do ra đời mạng Mpls Hình 1.1: Chuyển tiếp gói tin trong IP Tiến trình chuyển tiếp gói tin gồm 3 hoạt động sau: + Tìm địa chỉ để xác định interface ngõ ra + Chuyển tiếp gói tin + Phân lịch. Đặc điểm: - Chuyển tiếp IP yêu cầu hoạt động tìm kiếm địa chỉ IP phức tạp ở mỗi router dọc đường đi của gói tin. - Tốn thời gian tìm kiếm, thời gian cập nhật, và tốn bộ nhớ xử lý, tốn CPU. Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG I.Lịch sử hình thành mạng MPLS I.Lịch sử hình thành mạng MPLS I.1 Mạng IP và lý do ra đời mạng Mpls I.1 Mạng IP và lý do ra đời mạng Mpls - Tất cả tiến trình định tuyến và chuyển tiếp nói trên đây diễn ra ở lớp Network. - Các router có thể kết nối trực tiếp với nhau theo mô hình điểm-điểm, hoặc là có thể kết nối với nhau bằng các switch mạng LAN hay mạng WAN (ví dụ mạng Frame Relay, ATM). - Các vấn đề mà ta có thể gặp phải là: + Mỗi lần một router mới kết nối vào mạng WAN lõi, một kênh ảo phải được thiết lập giữa router này và router khác (nếu có nhu cầu cần chuyển tiếp gói tin tối ưu). + Kết quả là tạo ra mô hình mạng full-mesh. + Khó mà biết chính xác bao nhiêu lưu lượng chạy giữa trên hai router trong mạng. Đó là lý do ra đời của MPLS (Multiprotocol Label Switching) công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức. Hình 1.2: Mạng Frame-relay Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG II. II. MẠNG MPLS MẠNG MPLS • MPLS là một công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp ba và chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt ở mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label). • MPLS là một phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn được gắn với mỗi gói IP, tế bào ATM, hoặc frame lớp hai. • Lợi ích của MPLS - Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu như IP, ATM…. - Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác liên quan đến Internet. - Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol). - Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn(label) cho trước. - Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM). - Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp. - Có tính tương thích cao. Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG Hình II.1 MÔ HÌNH MẠNG MPLS II. II. MẠNG MPLS MẠNG MPLS Mạng MPLS đầy đủ sẽ gồm có ba loại router CE (Customer Equipment hay router khách hàng), PE ( Provider Equipment hay router biên nhà cung cấp ) và P ( Provider hay router bên trong nhà cung cấp dịch cụ ), các router P và một phần PE sẽ chạy MPLS, các router CE và một phần PE còn lại sẽ chạy các giao thức khác ( có thể là IP, Frame-Relay, ATM…). Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG MỐI QUAN HỆ GIỮA MÔ HÌNH OSI, MÔ HÌNH TCP/IP VỚI MPLS OSI : Mô hình tham chiếu kết nối các hệ thống mở (Open Systems Interconnection). TCP/IP : Mô hình giao thức điều khiển giao vận và giao thức liên mạng (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) MPLS : Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MultiProtocol Label Switching). Chuyển mạch nhãn MPLS TCP/IP OSI Tầng vật lý Tầng liên kết dữ liệu Tầng mạngTầng mạng Tầng giao vậnTầng giao vận Tầng phiên Tầng trình diễn Tầng ứng dụng Tầng ứng dụng Tầng ứng dụng Tầng mạng Tầng giao vận Tầng liên kết dữ liệu Tầng liên kết dữ liệu II. II. MẠNG MPLS MẠNG MPLS Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG III.Các khái niệm cơ bản III.Các khái niệm cơ bản I I II.1 II.1 Nhãn(Label)trongMPLS Nhãn(Label)trongMPLS • Nhãn là giá trị có chiều dài cố định dùng để nhận diện một FEC nào đó. Nhãn được “dán ” lên một gói để báo cho LSR biết gói này cần đi đâu. • Một gói lại có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này chứa trong một nơi gọi là stack nhãn (label stack). • Stack nhãn là một tập hợp gồm một hoặc nhiều entry nhãn tổ chức theo nguyên tắc LIFO. • Tại mỗi hop trong mạng chỉ xử lý nhãn hiện hành trên đỉnh stack. Chính nhãn này sẽ được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói. Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG III.Các khái niệm cơ bản III.Các khái niệm cơ bản I I II.1 II.1 Nhãn(Label)trongMPLS Nhãn(Label)trongMPLS 20 bits 3 bits 8 bits Phần đầu lớp liên kết dữ liệu MPLS Phần đầu của lớp mạng Các lớp khác và dữ liệu Nhãn EXP S TTL Hình III.1 Dạng nhãn MPLS chung Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG III.Các khái niệm cơ bản III.Các khái niệm cơ bản III.1.1 III.1.1 Kiểukhung(FrameMode) Kiểukhung(FrameMode)   + Label: Trường này gồm 20 bit, vậy chúng ta sẽ có hơn 1 tỷ nhãn khác nhau sử dụng, đây là phần quan trọng nhất trong nhãn MPLS nó dùng để chuyển tiếp gói tin trong mạng. + Experimemtal (EXP):bao gồm 3bits dành cho thực nghiệm, sử dụng các bit này để giữ các thông báo cho QoS; khi các gói MPLS xếp hàng có thể dùng các bit EXP tương tự như các bit IP ưu tiên (IP Precedence). + Stack (S): là bít cuối ngăn xếp nhãn, bao gồm 1 bit. Nhãn cuối chồng bit này được thiết lập lên 1, các nhãn khác có bít này là 0. + Time-to-live (TTL):Thời gian sống là bản sao của IP TTL, bao gồm 8 bits. Giá trị của nó được giảm tại mỗi chặng để tránh lặp (giống như trong IP). Thường dùng khi người điều hành mạng muốn che dấu cấu hình mạng bên dưới khi tìm đường từ mạng bên ngoài. Hình III.2 Mô tả định dạng tiêu đề của MPLS Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG III.Các khái niệm cơ bản III.Các khái niệm cơ bản III.1.2 III.1.2 Kiểu tế bào (Cell Mode) Kiểu tế bào (Cell Mode)   Các thuật ngữ trong hình III.3 được giải thích như sau: GFC (Generic Flow Control): Điều khiển luồng chung VPI (Virtual Path Identifier): Nhận dạng đường ảo VCI (Virtual Channel Idientifier): Nhận dạng kênh ảo PT (Payload Type): Chỉ thị kiểu trường tin CLP (Cell Loss Priority): Chức năng chỉ thị ưu tiên hủy bỏ tế bào HEC (Header Error Check): Kiểm tra lỗi tiều đề Hình III.3 Vị trí của nhãn trong các dạng khung Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG [...]... Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS III.Các khái niệm cơ bản III.2 Cấu trúc nút của MPLS + Một nút của MPLS có hai mặt phẳng: mặt phẳng chuyển tiếp MPLS và mặt phẳng điều khiển MPLS + Nút MPLS có thể thực hiện chuyển mạch lớp 2 hoặc định tuyến lớp 3 + Kiến trúc cơ bản của một nút MPLS như Bảng 2.1 Bảng III.1 Cấu trúc một nút mạng GVHD: TS LÊ NHẬT THĂNG BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCH Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao. .. NHẬT THĂNG BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCH Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS IV.Hoạt động của MPLS IV.1.Mô hình chuyển mạch nhãn: Mô hình chuyển mạch nhãn là cơ chế chủ yếu được triển khai trong mặt phẳng chuyển tiếp dữ liệu từ nguồn tới đích Mạng MPLS chủ yếu dựa vào mô hình ATM, Frame Relay và kỹ thuật nhãn, các nhãn được gán cho mỗi gói khi chúng vào mạng, được trao đổi nhãn khi chúng qua mạng và... ra • Đáp ứng nhãn: Để đáp ứng một yêu cầu nhãn, LSR luồng xuống sẽ gửi một nhãn đến các bộ khởi động luồng lên sử dụng cơ cấu ánh xạ nhãn Hình IV.3 Cơ cấu báo hiệu GVHD: TS LÊ NHẬT THĂNG BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCH Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS IV.Hoạt động của MPLS   IV.4. Các hoạt động của MPLS: - Để gói tin truyền qua mạng MPLS, mạng sẽ thực hiện 5 bước sau : Tạo và phân phối nhãn Tạo bảng... tra nhãn, chuyển đổi nhãn, chuyển gói IP tới LSR lõi 3 Bước 4 : Kiểm tra nhãn, chuyển đổi nhãn, chuyển gói IP tới LsR biên 4 LSR biên 3 Mạng MPLS trong hoạt động chế độ khung GVHD: TS LÊ NHẬT THĂNG BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCH Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS III.8.2 Chế độ hoạt động tế bào MPLS: Để triển khai MPLS qua mạng ATM cần phải giải quyết một số vấn đề sau: - Các số liệu trao đổi qua giao. .. Action Gỡ nhãn D 47 D 47 Bảng LIB trên B E Router C  gán nhãn 47 cho  Label mạng X Hop 47 Network X Action Next  Gỡ nhãn D BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCH Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Cơ chế hoạt động của MPLS trong chế độ này được mô tả bằng hình dưới đây : Bước 5: Kiểm tra nhãn, xóa bỏ nhãn, di chuyển gói IP tới đích Bước 1: Nhận gói tin Ip tại LSR biên Bước 2: kiểm tra lớp 3 gán nhãn, chuyển... năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mảng điều khiển và chuyển tiếp số liệu trên cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mảng GVHD: TS LÊ NHẬT THĂNG số liệu Hình IV.2 Sự phân phối các LSR trong MPLS, đây chỉ là 1 mô hình đặc trưng BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCH Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS IV.Hoạt động của MPLS IV.3. Cơ cấu báo hiệu: • Yêu cầu nhãn: Một LSR yêu cầu một nhãn từ dòng xuống lân cận... Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS IV.Hoạt động của MPLS IV.2 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn: phần quan trọng nhất của -Thành mạng MPLS là thiết bị định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router) -LSR là 1 thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của 1 mạng MPLS -Căn cứ vào vị trí và chức năng của LSR có thể phân thành 2 loại chính: + LSR biên: nằm ở biên của mạng MPLS + ATM-LSR: là... Tạo đường chuyển mạch nhãn Gán nhãn dựa trên bảng tra cứu Chuyển tiếp gói tin IV.4.1 Chế độ hoạt động khung: Chế độ hoạt động này xuất hiện khi sử dụng MPLS trong môi trường các thiết bị định tuyến thuần điều khiển các gói tin IP điểm-điểm Các gói tin dán nhãn được chuyển tiếp trên cơ sở khung lớp 2 GVHD: TS LÊ NHẬT THĂNG BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCH Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS THIẾT LẬP... Label Label Action Next Hop X C X Local 25 25 - C A X: Địa chỉ mạng kết nối với mạng  MPLS LSR: Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LIB: Bảng thông tin nhãn FIB: Bảng thông tin chuyển tiếp LFIB: Bảng thông tin chuyển tiếp  nhãn GVHD: TS LÊ NHẬT THĂNG B C D Network X E BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCH Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS XÂY DỰNG BẢNG ĐỊNH TUYẾN TRÊN CÁC LSR Bảng định tuyến trên Router A Bảng định... chuyển dịch sang mạng MPLS Khó hỗ trợ QoS xuyên suốt Hợp nhất VC cần phải được nghiên cứu sâu hơn để giải quyết vấn đề chèn gói tin khi trùng nhãn ( Interleave ) GVHD: TS LÊ NHẬT THĂNG Kết nối MPLS qua mạng ATM-PVC BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCH Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Ứng Dụng: - Tích hợp IP và ATM: MPLS là một phương pháp tích hợp các dịch vụ IP trực tiếp trên chuyển mạch ATM - Dịch vụ mạng . Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS I.Lịch sử hình thành mạng MPLS I.Lịch sử hình thành mạng MPLS I.1. ra đời của MPLS (Multiprotocol Label Switching) công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức. Hình 1.2: Mạng Frame-relay Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS thích cao. Chuyên Đề: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS BỘ MÔN: CHUYỂN MẠCHGVHD: TS. LÊ NHẬT THĂNG Hình II.1 MÔ HÌNH MẠNG MPLS II. II. MẠNG MPLS MẠNG MPLS Mạng MPLS đầy đủ sẽ gồm có ba loại