kỹ thuật lưu lượng trong mpls

kỹ thuật lưu lượng trong mpls

ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Lời nói đầu Ngày nay, phát triển nhanh chóng dịch vụ IP bùng nổ Internet dẫn đến loạt thay đổi nhận thức kinh doanh nhà khai thác Công nghệ thông tin viễn thông hội tụ sâu sắc đóng góp tích cực phát triển kinh tế, xã hội toàn cầu Trong năm gần đây, ngành công nghiệp viễn thông tìm phương thức chuyển mạch phối hợp ưu điểm IP (như cấu định tuyến) ATM (như thông lượng chuyển mạch) Mô hình IP over ATM IETF coi IP lớp nằm lớp ATM định nghĩa mạng IP mạng ATM Phương thức tiếp cận xếp chồng cho phép IP ATM hoạt động với mà không cần thay đổi giao thức chúng Tuy nhiên, cách không tận dụng hết khả ATM Ngoài ra, cách tiếp cận không thích hợp với mạng nhiều Router không thật hiệu số mặt Yêu cầu đặt cần có giao thức kết hợp ưu điểm mô hình TCP/IP ATM Và kỹ thuật TCP/IP ATM sở hình thành nên giao thức mạng MPLS ( Multi Protocol Label Switching ) Để Internet có ảnh hưởng sâu rộng hôm không kể đến phát triển nhanh chóng kỹ thuật, đặc biệt chuyển mạch nhãn đa giao thức ( MPLS ) trở thành kỹ thuật tảng quan trọng Internet Công nghệ MPLS kết phát triển công nghệ chuyển mạch IP sử dụng chế hoán đổi nhãn ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi giao thức định tuyến IP MPLS tách chức IP thành hai phần riêng biệt: chức chuyển gói tin chức điều khiển Bên cạnh đó, MPLS hỗ trợ việc quản lý dễ dàng hơn.Vì lí nên chúng em chọn đề tài “ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS” NHÓM – Đ09VTA2 1|Page ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Do thời gian trình độ có hạn, nên chắn vấn đề đề cập đề tài không tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận đóng góp Thầy CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) Lịch sử phát triển MPLS Công nghệ MPLS lần đưa hãng Ipsilon, công ty nhỏ, triển lãm công nghệ thông tin viễn thông Texas Một thời gian ngắn sau đó, Cisco loạt hãng lớn khác IBM, Toshiba công bố sản phẩm họ sử dụng công nghệ chuyển mạch Tuy đặt nhiều tên khác nhau, công nghệ thực có chất công nghệ chuyển mạch dựa nhãn Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ trình nghiên cứu hai thiết bị mạng IP: tổng đài chuyển mạch định tuyến Chúng ta thấy xét yếu tố tốc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ lệ giá chất lượng tổng đài chuyển mạch chắn tốt nhiều so với định tuyến Tuy nhiên, định tuyến có chức định tuyến mềm dẻo mà tổng đài so sánh Do không nghĩ có thiết bị có khả điều khiển luồng, tốc độ cao tổng đài chức định tuyến mềm dẻo định tuyến Đó động then chốt để phát triển chuyển mạch nhãn NHÓM – Đ09VTA2 2|Page ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Nguyên tắc chuyển mạch nhãn sử dụng thiết bị tương tự định tuyến để điều khiển thiết bị chuyển mạch phần cứng ATM, công nghệ có tỉ lệ giá thành chất lượng sánh với tổng đài Nó hỗ trợ chí nhiều chức định tuyến mạnh định tuyến Công nghệ kết hợp cách hoàn hảo ưu điểm tổng đài chuyển mạch với ưu điểm định tuyến, phát triển MPLS khả thi giao thức mạng bất kỳ, ATM hay TCP/IP Do đó, MPLS gọi mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS Các khái niệm MPLS 2.1 MPLS gì? MPLS viết tắt “Multi-Protocol Label Switching”, tạm dịch “Chuyển mạch nhãn đa giao thức” MPLS framework IETF đưa , cung cấp thiết kế hiệu cho việc định tuyến, chuyển tiếp, chuyển mạch cho luồng lưu lượng qua mạch MPLS hoạt động tốt giao thức lớp liên kết Đây công nghệ lai kết hợp đặc tính tốt định tuyến lớp (Layer routing) chuyển mạch lớp (Layer switching) 2.2 Vì chuyển mạch nhãn đời NHÓM – Đ09VTA2 3|Page ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Ban đầu, công nghệ chuyển mạch nhãn đời nhằm cải thiện hiệu chuyển tiếp gói tin định tuyến lõi qua việc sử dụng chức gán phân phối nhãn gắn với dịch vụ định tuyến lớp mạng khác Nhằm giải quất số vấn đề quan tâm công nghệ mạng nói chung công nghệ chuyển mạch nhãn nói riêng, là: điều khiển định tuyến, tài nguyên mạng, tính đơn giản, khả hệ thống, tốc độ độ trễ - Tốc độ độ trễ: Trễ trình chuyển tiếp gói tin chủ yếu trình xử lý định tuyến gói tin Mặc dù có nhiều cải tiến trình tìm kiếm bảng định tuyến tải lưu lượng định tuyến luôn lớn khả xử lý dẫn đến kết lưu lượng, đấu nối giảm hiệu toàn mạng Chuyển mạch nhãn với chế chuyển tiếp gói tin khác so với cách chuyển tiếp gói tin truyền thống giúp giải vấn đề Chuyển mạch nhãn thực gán nhãn cho gói tin đầu vào sử dụng nhãn để truy nhập vào bảng chuyển tiếp định tuyến số bảng Quá trình không đòi hỏi nhiều trình tìm kiếm thực bảng định tuyến truyền thống mà thực truy nhập tới bảng Kết hoạt động hiệu lưu lượng người sử dụng gói tin gửi qua mạng nhanh hơn, giảm độ trễ thời gian đáp ứng tốt cho chuyển giao thông tin người sử dụng với NHÓM – Đ09VTA2 4|Page ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Hình 2: Khả giảm độ trễ MPLS so với IP thông thường Mỗi gói tin phải qua nút mạng khác qua nút mạng , địa đích gói tin xác minh tra bảng định tuyến để định tuyến tìm đường phù hợp cho gói tin Vì vậy, tùy thuộc kích thước gói tin nhỏ hay lớn, khả xử lý định tuyến lưu lượng gói tin mà trễ xảy nhiều hay Và với chế chuyển tiếp gói tin nhanh chuyển mạch nhãn giải vấn đề -Nguyên tắc chuyển mạch nhãn : chuyển tiếp gói tin dựa vào nhãn gói tin Giao thức làm nên đơn giản giao thức chuyển tiếp gói tin Tuy nhiên, cần có kỹ thuật để đảm bảo việc liên kết nhãn đảm bảo tính tương quan nhãn với luồng lưu lượng người sử dụng Sau gắn nhãn vào dòng lưu lượng người dùng hoạt động chuyển mạch nhãn nhúng vào phần mềm - Tài nguyên sử dụng: kỹ thuật sử dụng để thiết lập nhãn không chiếm nhiều tài nguyên mạng, chế thiết lập tuyến đường chuyển mạch nhãn cho NHÓM – Đ09VTA2 5|Page ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS lưu lượng người dùng đơn giản tiêu chí đặt việc thiết kế mạng chuyển mạch nhãn Ở phần sau đề tài , vấn đề làm rõ - Tăng khả hệ thống: khả chuyển gói tin cách nhanh chóng chuyển mạch nhãn cung cấp mềm dẻo tính khác để tăng khả xử lý lưu lượng người dùng mạng Khi mà số lượng địa IP tăng lên nhanh chóng theo ngày kích thước bảng định tuyến định tuyến ngày tăng lên làm chậm trình xử lý gói tin bảng định tuyến, chuyển mạch nhãn có chế cho phép địa gắn với vài nhãn, việc làm giảm kích thước bảng địa định tuyến hỗ trợ nhiều người dùng - Điều khiển định tuyến: Điều khiển định tuyến mạng internet thực dựa địa IP (trong mạng Lan địa MAC) Có nhiều thông tin cần lấy tiêu đề gói IP này, ví dụ như: trường kiểu dịch vụ Ip (TOS), số cổng,…làm nhiều thời gian để định tuyến xử lý Tuy nhiên, định tuyến theo địa đích phương pháp chuyển tiếp gói tin sử dụng phổ biến Phương pháp chưa phải phương pháp chuyển tiếp gói tin hiệu xảy vấn đề tượng lặp vòng mạng, khác kiến trúc mạng làm trở ngại cho việc chuyển tiếp gói tin theo phương pháp Một vần đề đặt nhà cung cấp thiết bị định tuyến khác sử dụng phương pháp định tuyến theo địa đích theo cách riêng khác nhau: số nhà cung cấp cho phép người quản trị mạng chia sẻ lưu lượng, số khác dựa vào trường chức TOS, số cổng,… NHÓM – Đ09VTA2 6|Page ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Hình 2.1 : Lớp chuyển tiêp gói IP Chuyển mạch nhãn cho phép định tuyến chọn tuyến đầu theo nhãn.(dùng định tuyến lớp 2) Chuyển mạch nhãn cách thức tốt để hướng lưu lượng tải theo đường dẫn mà không cần phải nhận hết toàn thông tin từ giao thức định tuyến Ip động dựa theo địa IP đích Định tuyến IP thường gắn với giao thức chuyển mạch nhãn FR, ATM MPLS Phương pháp định tuyến dựa Ip sử dụng trường tiêu đề địa IP TOS, số cổng, nhận dạng giao thức IP kích thước gói tin Các trường chức cho phép mạng phân lớp dịch vụ thành kiểu lưu lượng thường thực việc nút đầu vào mạng Các định tuyến lớp lõi sử dụng bit xử lý nút đầu vào mạng để định xử lý luồng lưu lượng đến, trình xử lý sử dụng kiểu hàng đợi khác Định tuyến IP cho phép người quản lý mạng định tuyến ràng buộc Các sách dựa IP cho phép định tuyến:     Đặt giá trị ưu tiên vào tiêu đề gói tin IP Thiết lập bước cho gói tin Thiết lập giao diện cho gói tin Thiết lập bước cho gói tin hướng bảng định tuyến NHÓM – Đ09VTA2 7|Page ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Chuyển mạch nhãn khác với loại chuyển mạch khác chỗ kỹ thuật điều khiển giao thức chuyển mạch IP theo kiểu topo Có nhiều tài liệu đề cập Ip khả định tuyến theo sách định tuyến ràng buộc, điều dựa thực tế mạng internet có nhiều mạng khác có nhiều nhà cung cấp dịch vụ khác nhà cung cấp dịch vụ thỏa thuận với bit ưu tiên Và chuyển mạch nhãn vậy, trở nên thật hiệu mà nhà điều hành mạng có thống với cách sử dụng nhãn Điểm bật công nghệ MPLS khả chuyển tiếp lưu lượng nhanh , đơn giản, điều khiển phân luồng, định tuyến linh hoạt tận dụng tài nguyên mạng Nó kết hợp đặc điểm tốt chuyển mạch kênh ATM chuyển mạch gói IP, có khả chuyển tiếp gói nhanh mạng lõi định tuyến bình thường mạng biên Khi gói vào miền MPLS, chúng chuyển mạch đơn giản chuyển mạch nhãn Các nhãn giúp xác định chất lượng dịch vụ mà gói nhận Khi chúng khỏi mạng nhãn cắt bỏ router biên mạng định tuyến thông thường Hình 2.2 : Lớp chuyển tiếp gói MPLS MPLS thực chức sau: • Định trình quản lý lưu lượng luồng mạng khác nhau, luồng máy, phần cứng khác chí luồng ứng dụng khác NHÓM – Đ09VTA2 8|Page ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS • • Định tuyến chuyển mạch sử dụng LSR (Label Stack Router Cung cấp cách thức để ánh xạ địa IP thành nhãn đơn giản có độ dài không đổi sử dụng công nghệ chuyển tiếp gói chuyển mạch gói khác • Duy trì độc lập giũa lớp • Giữ ưu điểm đặc tính giao thức IP(định tuyến) ATM (chuyển mạch), Frame Relay • Cung cấp khả QoS (Quality of service) 2.3 Miền MPLS (MPLS Domain) Miền MPLS “ tập hợp nút mạng thực hoạt động định tuyến chuyển tiếp MPLS” Các nút thuộc miền MPLS gọi định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router) Ở chặng mạng MPLS, router chuyển tiếp gói dựa vào địa đích, sau xác định nhãn thích hợp-giá trị xác định cho lớp chuyển tiếp tương đương FEC – gán nhãn cho gói chuyển tới nút Ở chặng tiếp theo, router dùng giá trị nhãn mục bảng để xác định nhãn LSR gán nhãn chuyển gói đến nút Tuyến đường mà gói nhãn qua gọi đường chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router) Hình 2.1: Miền MPLS NHÓM – Đ09VTA2 9|Page ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Miền MPLS chia thành phần: phần mạng lõi (core) phần mạng biên (edge) Các nút phần mạng lõi gọi transit-LSR hay core-LSR (thường gọi tắt LSR) Các nút biên gọi định tuyến biên nhãn LER (Label Edge Router) LSR chia thành loại: LSR hướng lên (upstream LSR) LSR hướng xuống (dowmstream LSR), phụ thuộc vào chiều luồng lưu lượng Các tài liệu MPLS thường dùng ký hiệu Ru để biểu thị cho upstream-LSR dùng ký hiệu Rd để biểu thị cho downstream-LSR Hình 2.2: Upstream Downstream LSR 2.4 Chuyển gói qua miền MPLS Đối với mạng MPLS, sở để chuyển tiếp gói tin không IP header hay cell header nữa, chuyển mạch dựa nhãn Gói tin IP từ mạng vào miền MPLS router LSR 1, đóng vai trò ingress-LER, gán nhãn có giá trị 22 chuyển tiếp đến router LSR Router LSR 2, đóng vai trò LSR, dựa vào bảng hoán đổi nhãn để kiểm tra nhãn gói tin Nó thay giá trị nhãn 16 chuyển tiếp đến router LSR Tại router LSR đóng vai trò egress-LER kiểm tra bảng hoán đổi nhãn gỡ bỏ nhãn 16 khỏi gói tin định tuyến gói IP cách bình thường khỏi miền MPLS NHÓM – Đ09VTA2 10 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS mạng Do mà IS-IS OSPF mở rộng để phù hợp với môi trường hoạt động MPLS-TE:  IS-IS có trường Type-Length-Value (kiểu 22 TLV) để đính kèm thông tin thông báo PDU link-state  OSPF có định nghĩa thông báo Link-state ( kiểu 10 LSA) Việc sử dụng OSPF cho mạng MPLS nổ lực mũi nhọn IETF Working groups  Sự cải tiến thao thức OSPF IS-IS: Một nút mạng tiến hành định tuyến giao thức CSPF cần phải có thông tin không trạng thái đường dẫn mà đặc tính khác nhau, chẳng hạn băng thông chưa sử dụng Dựa vào thông tin này, nút mạng xét xem đường dẫn có vi phạm yêu cầu ràng buộc đặt hay không Giải pháp đưa cải tiến giao thức định tuyến OSPF IS-IS Trước đây, OSPF mang thông tin trạng thái đường truyền với giao thức OSPF thông tin đặc tính đường dẫn mang thành phần Opaque LSA (Opaque Link State Advertisement) Còn giao thức IS-IS, thành phần chứa thông tin LSP (Link State Packet) Thông tin bao gồm tập hợp thành phần type-length-value, thành phần đặc tính xác định đường truyền Như đề cập trên, thiết lập LSP yêu cầu phải có dành sẵn tài nguyên toàn đường truyền có thay đổi đặc tính đường truyền Khi có thay đổi vậy, nút mạng mà đường dẫn kết nối vào thực trình quảng bá thông tin đến tất nút mạng Điều dẫn đến số lượng lớn thông tin cập nhật lại bảng định tuyến mạng gây nên tình trạng tải Hiện tượng ảnh hưởng không tốt đến hiệu suất hoạt động mạng nên số ngưỡng đặt để tránh không xảy tình trạng nói Ví dụ thay đổi băng thông chưa sử dụng đường dẫn thông báo vượt qua giá trị ngưỡng qui định từ trước Cả hai giao thức OSPF IS-IS có kỹ thuật thực việc qui định giới hạn để vào nút mạng tiến hành quảng bá thông tin liên quan đến đường dẫn NHÓM – Đ09VTA2 45 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Trở lại vấn đề quảng bá thuộc tính liên kết (link), LSR đầu nguồn (head-end LSR) nhận thông báo mô hình (topology) mạng mà biết thông tin tài nguyên khả dụng liên kết (băng thông) Điều cần thiết cho việc tính toán đường thỏa mãn yêu cầu trung kế lưu lượng Các giao thức IGP quảng bá thuộc tính tài nguyên trường hợp sau:  Khi liên kết (link) thay đổi trạng thái (ví dụ :up, down,….)  Khi tham gia thiết lập LSP không thành công  Theo thời gian định trước (timer), router kiểm tra thuộc tính tài nguyên thực quảng bá thông tin cập nhật  Khi lớp tài nguyên liên kết (link) thay đổi thực việc tái cấu hình tay băng thông khả dụng biến động qua ngưỡng đặt trước 4.5.2.2 Quá trình tự thực giải thuật chọn đường Việc chọn đường cho trung kế lưu lượng sử dụng trọng số “TE cost” cảu liên kết (link) riêng biệt Mặc định trọng số “TE cost” với metric IGP liên kết (link) Giải thuật chọn đường ràng buộc thực theo bước sau: - Cắt bỏ liên kết có lớp tài nguyên (resource-class) bị loại phép tính - Affinity khỏi mô hình mạng (topology) Tiếp theo cắt bỏ liên kết có băng thông dự trữ không đủ theo yêu cầu - trung kế Thực giải thuật tìm đường ngắn (ví dụ thuật toán tìm đường ngắn Dijktra) để tìm đường có tổng “TE cost” nhỏ phần mạng lại sau cắt bỏ liên kết (link) không đạt yêu cầu Sau thực bước nêu mà nhiều đường ứng cử (candidate paths) cho LSP ( đường có tổng “TE cost” nhau) đường chọn theo tiêu chuẩn sau:    Đường có băng thông tối thiểu cao Đường có số hop (chặng) nhỏ Chọn lựa ngẫu nhiên NHÓM – Đ09VTA2 46 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Khi chọn LSP giao thức RSVE sử dụng để dành trước băng thông thực sự, để phân phối nhãn cho đường hoàn thành việc thiết lập đường LSP 4.5.3 Phát ngăn vòng lặp MPLS Vòng lặp xảy gói liệu điều khiển LSP làm cho LSP thiết lập xảy gói liệu MPLS làm cho gói không đến đích làm tràn ngập mạng Để tránh vòng lặp, MPLS dạng khung (frame-mode) làm tương tự IP cách sử dụng trường TTL tiêu đề chèn thêm ( shim header) Giá trị bị giảm dần qua hop (chặng) gói tin bị hủy giá trị MPLS dạng tế bào (cell-mode) ATM trường TTL, người ta cấu hình để giới hạn không gian đệm tiêu thụ kênh ảo Nếu vòng lặp xảy tiêu tốn tối đa lượng đệm mà giới hạn Chuyển mạch hoạt động bình thường vòng lặp phát sinh cấu hình sai, vòng lặp ngắn hạn trạng thái mạng thay đổi bị phá vỡ mạng đạt đến trạng thái hội tụ Có hai cách để phát ngăn vòng lặp:  Cách thứ thông báo đường (path vector diffusion) Vòng lặp ngăn chặn danh sách địa LSR mà tin yêu cầu nhãn qua LSR nhận thêm địa vào vector trước gửi tin yêu cầu nhãn cho chặng kế Nếu LSR thấy địa danh sách này, ngăn việc xây dựng LSP bị vòng lặp  Cách thứ hai đánh dấu tuyến (colored thread) Phương pháp dùng thiết lập LSP theo cách cấp phát nhãn theo yêu cầu xuôi dòng Mỗi tuyến đánh dấu màu khác Do đó, LSR trung gian gặp tin yêu cầu nhãn có màu kết luận đường bị vòng lặp kích hoạt ngưng xây dựng LSP đợi khoảng thời gian bảng định tuyến ổn định Ngoài ra, thông điệp yêu cầu đáp ứng LDP TDP dùng phương pháp đếm hop hoạt động tương tự TTL để tránh vòng lặp NHÓM – Đ09VTA2 47 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 4.5.4 Tái tối ưu hóa Các đặc trưng trạng thái mạng biến động theo thời gian Ví dụ tài nguyên cấp phát thu hồi lại, tài nguyên trở nên khả dụng, tài nguyên bị lỗi tái kích hoạt Do đó, trung kế lưu lượng tối ưu thiết lập trước không tối ưu Vì thế, muốn trì mạng trạng thái tối ưu phải thực tái tối ưu hóa (re-optimization) Tái tối ưu hóa LSP chức quan trọng MPLS - TE Có khía cạnh quan trọng thiết kế mạng MPLS-TE liên quan tới tái tối ưu hóa lần việc tính toán tái tối ưu hóa thực hiện? Một router Cisco dựa nhiều kiện để thực việc tái tối ưu hóa LSP, có trường hợp sau:  Tái tối ưu hóa nhân công (Manual reoptimization): lệnh đưa cho router đầu nguồn (head-end router) để thực tính toán tái tối ưu TE LSP mà làm router đầu nguồn Nếu có đường tối ưu LSP TE LSP tái tối ưu hóa theo chế “make-beforebreak”  Tái tối ưu hóa dựa timer định thời (Timer-based reoptimization): timer định thời cấu hình router đầu nguồn (head-end router) Sau hết khoảng thời gian định trước router đầu nguồn bắt đầu tính toán lại để tìm đường LSP tối ưu  Tái tối ưu hóa điều khiển theo kiện (Event-driven reoptimization): vài trường hợp tái tối ưu thực theo kiện đặc biệt diễn mạng Ví dụ có tuyến liên kết (link) phục hồi điều mang lại lượng băng thông khả dụng mạng, route đầu nguồn phải tính toán lại đường LSP tối ưu Điều giúp cho mạng tránh tình trạng bất ổn Thông qua chế vừa nêu, MPLS-TE thấy xuất đường cho LSP tối ưu đường sử dụng thì: NHÓM – Đ09VTA2 48 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS  Đầu tiên, LSR đầu nguồn có gắng thông báo thiết lập LSP tối ưu  LSP Nếu việc thiết lập LSP thành công LSP cũ thay LSP tối ưu MPLS-TE thực chế “make-before-break” để đảm bảo việc thiết lập LSP tối ưu LSP không gây sai hỏng dịch vụ Do đó, trình thiết lập LSP LSP cũ sử dụng, LSP xây dựng xong chuyển toàn trung kế lưu lượng từ LSP cũ sang LSP Hình 4.5.4 – Tái tối ưu LSP Trong mô hình mạng hình 4.10 tất tuyến liên kết (link) có IGP metric 1, băng thông khả dụng 10Mbps ( trừ đường R4-R5 15Mbps) Theo hình 3.9 ta thấy đường TE LSP đường T1, đường ngắn R1 R5 (3Mbps) tuân theo băng thông ràng buộc, đường R1R2R3R4R5 Ngay lập tức, R6 báo hiệu đường T2 (R6R2R7R8R4R5) TE LSP từ R6 tới R5 (8Mbps), đường ngắn cung cấp băng thông 8Mbps Vì vậy, thời điểm T0 NHÓM – Đ09VTA2 49 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS cà hai đường T1 T2 hoạt động Sau đó, thời điểm T1, đường TE LSP T1(R1R2R3R4R5) ngưng hoạt động giải phóng lượng băng thông 3Mbps Khi đó, R6 thực trình đánh giá lại đường tối ưu để tối ưu TE LSP phát có đường tối ưu (đường ngắn nhất) tồn R5 R6 đường R6R2R3R4R5 Và thực tái định tuyến để tối ưu đường LSP R6 R5 Đây ví dụ để làm rõ khái niệm tái tối ưu MPLS - TE 4.5.5 MPLS-TE cân tải Cân tải khái niệm quan trọng kỹ thuật lưu lượng Cân tải khả chia tải lưu lượng (traffic – load) hai router qua nhiều đường khác Trong định tuyến IP, đường phải có cost (trừ giao thức định tuyến EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)) tải chia sẻ đường Chính xác có hai phương pháp thực cân tải định tuyến IP cân tải gói tin (load balancingperpacket) cân tải đích đến (per-destination) Đối với cân tải gói tin, thuật toán cân tải thực việc chi tải cách nghiêm ngặt tất đường Đối với cân tải đích đến gói thuộc luồng giống luôn theo đường giống Do đó, phương pháp tải đường không cách xác Lý tải lưu lượng chia đường có cost định tuyến IP để tránh thông tin định tuyến vòng lặp (routing loop) Thật vậy, phát triển kỹ thuật định tuyến IGP, gói phân phối đường có cost không số gói gửi ngược trở lại router dọc theo đường chúng Ngược lại, MPLS có mềm dẻo Thứ nhất, router đầu nguồn thiết lập nhiều TE LSP đến đích xác định, đường có cost không Việc không gây định tuyến vòng lặp (routing loop) tất gói chuyển mạch nhãn tất TE LSP đồng thuận với tuyến đường NHÓM – Đ09VTA2 50 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS tường minh thời điểm thiết lập LSP Thứ hai, TE LSP khác có đặc điểm khác Ví dụ, hai TE LSP thiết lập R1 R2, đường có băng thông lần luợt 10 Mbps 20Mbps Router đầu nguồn R1 chia sẻ tải hai đường LSP cân xứng với băng thông tương ứng đường (gói tin gửi nhiều gấp hai lần đường 20Mbps so với đường 10Mbps) Lưu ý kỹ thuật cân tải lưu lượng mạng IP (mỗi gói,mỗi đích đến: per - packet, per – destination) áp dụng cho mạng MPLS 4.5.6 Bảo vệ khôi phục đường MPLS mô hình mạng hybrid thiết kế để hoạt động IP Hoạt động MPLS gắn chặt với giao thức định tuyến nên đề tài đề cập tới vấn đề khôi phục MPLS dựa lớp mạng Cơ 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, cần lưu ý số 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 lỗi xảy ra, 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 điểm cuối đường khôi phục, có tác dụng trộn luồng liệu từ đường làm việc sang đường bảo vệ  POR (Point of Repair) LSR đảm nhận việc sửa chửa LSP bị cố POR PSL PML  FIS (Fault Indication Signal): Là tin thị có lỗi xảy đường, chuyển tiếp LSR trung gian cho đến POR FIS phát định kỳ nút cận kề vị trí lỗi NHÓM – Đ09VTA2 51 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS  FRS (Fault Recovery Signal) tín hiệu báo hiệu đường khôi phục trở lại  MPLS Protection Domain miền MPLS mà LSR thiết lập chế bảo vệ  Bypass Tunnel đường khôi phục có PSL PML với đường làm việc  Revertive Mode chế độ hoạt động mà đường làm việc sử dụng lại phục hồi 4.5.6.1 • Phân loại chế bảo vệ khôi phục Bảo vệ toàn cục bảo vệ cục Bảo vệ toàn cục bảo vệ mà LER phía nguồn đóng vai trò PSL POR, nhận tín hiệu FIS từ nút phát lỗi Đường phục hồi đường làm việc trường hợp tách biệt hoàn toàn Bảo vệ cục loại bảo vệ mà điểm phát lỗi đóng vai trò PSL cũng POR cấu hình tương ứng Có hai loại bảo vệ cục bảo vệ liên kết bảo vệ nút • Bảo vệ liên kết Mục đích bảo vệ liên kết LSP để bảo vệ LSP khỏi lỗi liên kết cụ thể Đường LSP dự phòng tách rời khỏi đường LSP liên kết yêu cầu bảo vệ Khi liên kết bảo vệ hỏng, lưu lượng LSP chuyển sang LSP dự phòng điểm đầu liên kết lỗi NHÓM – Đ09VTA2 52 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Hình 4.5.5 - Bảo vệ liên kết Khi liên kết bảo vệ hỏng, tin PATH_ERR chế trạng thái liên kết IGP sử dụng để thông báo cho headend Một cờ đặc biệt tin PATH_ERR liên kết hỏng có đường dự phòng Tái định tuyến với đường hầm cấu hình trước nhanh Quá trình diễn khoảng 50ms độ trễ thời gian xác định liên kết lỗi chuyển mạch sang đường dự phòng (bao gồm việc xử lí nhãn) Khi liên kết R2-R4 bị lỗi lưu lượng tái định tuyến sang đường hầm dự phòng NHOP R2-R3-R4 • Bảo vệ nút Mục đích bảo vệ nút để bảo vệ LSP xảy lỗi nút Trong bảo vệ nút, đường LSP dự phòng tách rời khỏi khỏi LSP nút cụ thể bảo vệ Khi nút bị lỗi, lưu lượng đường LSP chuyển sang đường LSP dự phòng nút upstream kết nối trực tiếp với nút bị lỗi NHÓM – Đ09VTA2 53 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Hình 4.5.6 - Bảo vệ nút LSP dự phòng bỏ qua nút next-hop đường LSP Các đường LSP dự phòng thường gọi chung đường hầm dự phòng next-next-hop (NNHOP) chúng kết cuối nút theo sau nút next- hop đường LSP Khi xảy lỗi, đường hầm dự phòng NNHOP nút trước nút bị lỗi tái định tuyến lưu lượng đường LSP sang NNHOP bỏ qua nút next-hop bị lỗi Đường hầm dự phòng NNHOP cung cấp bảo vệ liên kết chúng bỏ qua liên kết bị lỗi với nút 4.5.6.2 Tái định tuyến chuyển mạch bảo vệ Tái định tuyến chế độ mà phát lỗi xảy nhờ vào FIS, POR tìm đường nhờ vào giao thức định tuyến Sau tìm đường đi, PSL chuyển sang đường Chuyển mạch bảo vệ có chế hoạt động gần giống với tái định tuyến bảo vệ khác chỗ đường bảo vệ tính toán trước Chính điều làm cho phương pháp tốn thời gian để khôi phục phương pháp tái định tuyến bảo vệ • Mô hình MAKAM Đây mô hình bảo vệ khôi phục MPLS đơn giản Nó cung cấp chế bảo vệ toàn cục cho LSP cách thiết lập đường khôi phục ingress-LSR egress-LSR Đường làm việc khôi phục tách rời liên kết nút Khi phát lỗi vị trí đường làm việc, tín hiệu FIS dùng để chuyển thông báo lỗi cho ingress-LSR (PSL) Ingress-LSR thực chuyển mạch lưu lượng sang đường khôi phục Mô hình hỗ trợ đường khôi phục thiết lập sẵn (chuyển mạch bảo vệ) đường khôi phục thiết lập động (tái định tuyến) NHÓM – Đ09VTA2 54 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Hình 4.5.7 - Mô hình MAKAM Ưu điểm: tốn tài nguyên đường backup dùng dự trữ cho trường hợp lỗi khác xảy link thuộc đường hoạt động Nhược điểm: liên kết bị lỗi xa Ingress-LSR làm cho trình khôi phục chậm cần chờ tín hiệu báo hiệu FIS trở Ngoài ra, hàng đợi LSR thuộc đường cũ chứa gói tin nên bị gói tin chuyển hướng sang đường bảo vệ Để tránh gói tin trên, cần phải khôi phục lại đường cũ lỗi khắc phục, nhiên ta gặp phải vấn đề gói sai thứ tự Cách nên dùng trường hợp lỗi sửa chửa nhanh hàng đợi phía Egress-LSR đủ lớn • Mô hình Haskin (Reverse Backup) Mô hình khắc phục nhược điểm gói mô hình Makam mà không cần phải phục hồi lại đường cũ Bằng cách thiết lập đường dự phòng đảo nút phát lỗi, đường dự phòng đảo thành lập với chiều lưu lượng ngược với chiều đuờng cũ Khi lưu lượng quay trở đến PSL, lưu lượng chuyền sang đường khôi phục toàn cục Tuy nhiên mô hình có nhược điểm hao tốn tài nguyên đường dự phòng đảo đường khôi phục phải thiết lập sẵn NHÓM – Đ09VTA2 55 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Hình 4.5.8 - Mô hình Haskin Một cải tiến khác giúp trình diễn nhanh gửi kèm thông tin FIS gói tin gửi ngược từ đường dự phòng đảo Cách giúp chuyển mạch Ingress LER nhanh mà không cần chờ tín hiệu FIS tới nhận liệu từ đuờng dự phòng đảo Tuy nhiên, gói không quản lý thứ tự nên tượng gói sai thứ tự xảy • Mô hình Hundessa Mô hình khắc phục nhược điểm mô hình Haskin thông qua việc kiểm soát số thứ tự gói gửi từ đuờng dự phòng đảo.Khi gói quay PSL đường dự phòng 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 trường EXP nhãn, sau ngưng đẩy gói đường lỗi Khi gói đánh dấu quay trở PSL đường đảo, PSL tiếp tục chuyển gói trực tiếp đường khôi phục • 4.5.6.5 Mô hình Simple Dynamic Đây mô hình bảo vệ cục LSR phát lỗi đồng thời PSL Khi phát liên kết với bị lỗi, LSR tính đường ngắn tới NHÓM – Đ09VTA2 56 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS PML Với mô hình PML bắt buộc phải Egress-LSR Đường dự phòng thiết lập tường minh (dựa vào giao thức báo hiệu CR-LDP RSVP- TE) tái định tuyến nhờ giao thức báo hiệu Hình 4.5.9 - Mô hình Simple Dynamic(Link protection) Hình 4.5.10 - Mô hình Simple Dynamic(Node protection) Nếu nút phát lỗi đường bảo vệ dự trữ (chế độ chuyển mạch bảo vệ) khả tìm đường tới đích dựa vào giao thức định tuyến (chế độ tái định tuyến) LSR hết phiên làm việc LSR Upstream kế cận đảm nhận vai trò PSL Cơ chế giống với chế bảo vệ cho LSP “bảo vệ nút” NHÓM – Đ09VTA2 57 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Simple Dynamic có ưu điểm đường tái định tuyến đường ngắn tới đích (loại trừ đường bị hư) nhiên việc tính toán tái định tuyến kiểm soát tài nguyên mạng gây ảnh hưởng đến LSP khác mạng, điều tuyệt đối nên tránh trường hợp thực MPLS có hỗ trợ QoS • Mô hình Shortest Dynamic Cũng giống mô hình Symple Dynamic, mô hình shortest Dynamic mô hình bảo vệ cục Điều khác biệt mô hình PML phải LSR downstream kế cận với link LSR bị sai Do đường backup trường hợp gọi Bypass Tunnel Trong mô hình đường bảo vệ thường tính toán từ trước thực tế người ta sử dụng giao thức báo hiệu RSVP-TE để thiết lập đường bảo vệ Shortest Dynamic Chế độ bảo vệ dùng phương pháp khôi phục có hai loại “bảo vệ nút” “bảo vệ liên kết” Hình 4.5.11 - Mô hình Shortest Dynamic (Link protection) 4.6 Tổng kết chương: NHÓM – Đ09VTA2 58 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Trong chương này, nhóm thực đề tài nghiên cứu, trình bày, làm rõ số khái niêm số giải thuật kỹ thuật kỹ thuật lưu lượng mạng MPLS Bên cạnh đó, nhóm thực tập trung làm rõ số chế bảo vệ khôi phục đường kỹ thuật lưu lượng mạng MPLS, ưu điểm hạn chề chế Qua thấy số ưu điểm vượt trội kỹ thuật lưu lượng mạng MPLS so với mạng IP truyền thống CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS – TE TRÊN GNS3 This ensures end-to-end circuits over ANY type of transport medium using ANY network layer protocol In view of the fact that MPLS supports Internet Protocol revised versions (IPv4 and IPv6), IPX, AppleTalk at Layer3; Ethernet, Token Ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Asynchronous Transfer Mode (ATM), Frame Relay, and PPP (Point to Point Protocol) at Layer 2, it is referred as ‘Layer 2.5 protocol’ NHÓM – Đ09VTA2 59 | P a g e [...]... KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS (MPLS –TE) 4) Khái niệm về kỹ thuật lưu lượng MPLS –TE Phần trên ta đã khảo sát cách phân phối thông tin nhãn (LDP) và cách tính toán đường đi cho đường hầm chuyển mạch nhãn (LSP) của kỹ thuật điều khiển lưu lượng Ở chương này ta xét đến việc chọn đường hầm để chuyển tiếp lưu lượng và cách thức tối ưu hoá đường hầm trong MPLS –TE Kỹ thuật. .. khiển lưu lượng nhằm đạt được các mục tiêu khác nhau Kỹ thuật lưu lượng MPLS được chia ra thành 3 quá trình: + Phân phối thông tin (LDP) + Tính toán và thiết lập đường đi cho đường hầm chuyển mạch nhãn (LSP) + Chuyển tiếp lưu lượng, tối ưu hoá đường hầm (MPLS –TE) 4.1 Mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng và hoạt động định tuyến của MPLS - TE: NHÓM 8 – Đ09VTA2 27 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS. .. tâm của kỹ thuật lưu lượng là quản lý tài nguyên băng thông hiệu quả 4.1.2.Hoạt động phân phối đường hầm của MPLS – TE Với nhiệm vụ điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS, ta có thể có lưu lượng được xác định cụ thể từ trước hoặc với chất lượng cụ thể của luồng dịch vụ từ PC-2 đến điểm PC-1 dọc theo một tuyến (mà tuyến này khác với tuyến có chi phí thấp nhất) Hình 4 : Điều khiển lưu lượng trong MPLS NHÓM... nhất của MPLS là ở khả năng thực hiện lưu lượng (TE-Trafic Engineering ), nó đảm bảo lưu lượng được định tuyến đi qua một mạng theo một cách thức tin cậy và hiệu quả nhất Kỹ thuật lưu lượng cho phép các nhà cung cấp dịch vụ (ISP) định tuyến lưu lượng theo cách họ có thể cung cấp dịch vụ tốt nhất cho khách hàng ở khía cạnh thông lượng và độ trễ MPLS- TE cho phép lưu lượng được phân bố hợp lý qua toàn bộ... tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng có thể phân theo hai hướng: • Hướng lưu lượng (traffic oriented) • Hướng tài nguyên (resource oriented) Các mục tiêu hướng lưu lượng liên quan đến việc tăng cường QoS cho các luồng lưu lượng Trong mô hình đơn lớp, các mục tiêu này gồm: giảm thiểu mất gói và trễ, tăng tối đa băng thông và tuân thủ các hợp đồng mức dịch vụ (LSA)…các mục tiêu hướng lưu lượng bị chặn thống... tuyến trong mạng IP Tuy nhiên, đối với mạng MPLS, bắt buộc phải sử dụng định tuyến ràng buộc NHÓM 8 – Đ09VTA2 29 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 4.2.1 Định tuyến ràng buộc Định tuyến ràng buộc là một phương tiện để xử lý tự động hóa kỹ thuật lưu lượng, khắc phục những hạn chế của kỹ thuật định tuyến theo đích (destination-basedrouting) Nó xác định các route không chỉ dựa trên mô hình mạng (thuật. .. làm tươi các cổng dành riêng Nếu chúng không được gửi đi trong một khoảng thời gian nào đấy thì cổng dành riêng tự động huỷ bỏ NHÓM 8 – Đ09VTA2 34 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Hình 4.3 Thủ tục báo hiệu trong RSVP 4.3.2 .MPLS – TE hỗ trợ RSVP RSVP được sử dụng trong mạng MPLS để hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS và điều khiển lưu lượng MPLS sử dụng RSVP để cho phép các LSR dựa vào việc phân loại... metric Lưu lượng 700Kbps được định tuyến trước, sau đó đến 700Kbps và cuối cùng là 200Kbps Cả ba luồng lưu lượng này đề hướng về cùng một egress router o Vì lưu lượng 100Kbps được định tuyến trước nên nó đi theo đường ngắn nhất PE1_AS1 -> P2_AS1 ->PE2_AS1 (router biên phải ) Vì băng thông khả dụng NHÓM 8 – Đ09VTA2 30 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS là 1Mbps trên tất cả các chặng nên luồng lưu lượng. .. tunnel -2 • Điều khiển lưu lượng MPLS bắt buộc bộ định tuyến (GRS 120008) chuyển tiếp lưu lượng từ PC-2 – PC-1 trên tuyến trên tunnel - 1 Điều này có thể thực hiện • được trong MPLS do cơ chế chuyển tiếp nhãn Bộ định tuyến đầu (head end router) (ở đây là bộ định tuyến GRS 120008) của tuyến điều khiển lưu lượng là bộ định tuyến đưa ra tuyến đầy đủ để lưu lượng • chuyển qua mạng MPLS Ưu điểm vượt trội... ứng dụng của MPLS 2.5.1.Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp MPLS sử dụng cơ chế chuyển tiếp căn cứ vào nhãn có độ dài cố định nên quyết định chuyển tiếp có thể xác định ngay chỉ với một lần tra cứu chỉ mục trong LFIB Cơ chế này đơn giản và nhanh hơn nhiều so với giản thuật “ longest prefix match “ dùng trong chuyển tiếp gói datagram thông thường 2.5.2 .Kỹ thuật lưu lượng Ưu điểm lớn nhất của MPLS là ở khả ... FEC NHÓM – Đ09VTA2 26 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS (MPLS –TE) 4) Khái niệm kỹ thuật lưu lượng MPLS –TE Phần ta khảo sát cách phân phối thông... thông thường 2.5.2 .Kỹ thuật lưu lượng Ưu điểm lớn MPLS khả thực lưu lượng (TE-Trafic Engineering ), đảm bảo lưu lượng định tuyến qua mạng theo cách thức tin cậy hiệu Kỹ thuật lưu lượng cho phép nhà... Chuyển tiếp lưu lượng, tối ưu hoá đường hầm (MPLS –TE) 4.1 Mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng hoạt động định tuyến MPLS - TE: NHÓM – Đ09VTA2 27 | P a g e ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 4.1.1