Ebook chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS phần 1 TS trần công hùng

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ Bưu CHÍNH VlỄN THƠNG Cơ Sở TẠI TP HỒ CHÍ MINH Biên soạn: T S T R Ầ N C Ô N G H Ù N G CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS NHÀ XUẤT BẢN THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THQNG MỤC LỤC LỜI NÓ I Đ Ầ U CHƯOÍNG 1: GIỚI THIỆU 13 1.1 C Á C Y Ế U T Ố D Ã N Đ Ế N V IỆ C N G H IÊ N C Ú tJ C H U Y Ể N M Ạ C H N H Ã N 14 1.1.1 Sự p h t triển cùa Internet 14 1.1.2 Giá hiệu .15 ỉ 1.3 Sự tích hợp IP ATM .16 1.1.4 M rộng chức định tuyến 19 1.2 T Ó M T Ẳ T L ỊC H S Ừ 20 1.2.1 Bộ định tuyến chuyển mạch tế bào CSR cùa Toshiba 20 1.2.2 Chuyển mạch IP [ ] 21 1.2.3 Chuyển mạch th ẻ 21 1.2.4 ARIS cùa IB M 21 1.2.5 Chuyển mạch nhăn đa giao thức M P L S 22 1.3 KẾT LUẬN : , 22 CH Ư Ơ N G 2: L Ý TH U Y ẾT BẢ N C Ủ A CHUYỂN M ẠCH N H Â N 23 2.1 TỔNG QUAN 23 2.2 KHÁI NIỆM VÀ HOẠT ĐỘNG c BẢN TRONG MPLS 25 2.2 ỉ Mặt phảng d liệu m ặt phằng đ iầ i k h iển .25 2.2.2 M ặtphẳng liệu mặt phẳng điều khiển IP 26 2.2.3 Mặt phẳng liệu mặt phằng điều khiển M PLS .26 2.2.4 Những lớp chuyển tiếp tương đương FEC 27 2.2.5 Định tuyển q u n 28 2.3 T H À N H P H Ầ N Đ ỊN H T U Y Ế N 28 2.3.1 Nhãn g ì? 28 2.3.2 Bảng chuyển mạch nhãn 29 2.3.3 Khả mang nhãn g ó i 31 2.3.4 Thuật toán định tuyến chuyển mạch nhãn 31 2.3.5 Thuật toán định tuyến đơn 32 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 2,3.6 Đa giao thức: d i 33 2.4 TH À N H PH À N Đ IỀU K H IỂ N 34 J Kết hợp kết hợp 35 2.4.2 Kết hợp ngược dòng kết hợp xi dịng 35 2.4.3 Nhãn tự d o 36 2.4.4 Kết hợp nhãn luyến điều khiển tuyển liệu .36 2.4.5 Phân bố thông tin kểt hợp nhãn 41 2.4.6 Điều khiển ‘‘định tuyến tức thời” 45 2.5 THIẾT BỊ RÌA 46 2.6 Q U A N H Ệ G IỮ A C H U Y ÊN M Ạ C H N H Ằ N V À V IỆC Đ ỊN H T U Y ẾN , Đ Á N H Đ ỊA CH Ỉ LỚ P M Ạ N G 46 2.7 C H U Y ỂN M Ạ C H I P 47 2.7 ỉ Tổng quan chuyển mạch IP 47 2.7.2 Các thành phần chuyển mạch I P 51 2.7.3 Giao thức quản lý luồng Ipsilon IFMP 53 2.7.4 Giao thức quản lý chuyển mạch chung GSM P .57 2.7.5 Thực tế 59 2.8 TÓ M T Ắ T ; 60 CHƯƠNG 3: CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 61 3.1 T Ổ N G Q U A N C H U Y Ể N M Ạ C H T H Ẻ .61 3.1.1 H ỗ trợ cho định tuyển dựa vào địa chi đích 61 3.1.2 Định tuyển phân cấp 66 3.1.3 M ulticast 69 3.1.4 Chuyển mạch thẻ A T M 72 3.1.5 Kiểm sốt'lặp vịng định (uyển tức thời 74 3.2 C H U Y ỂN M Ạ C H N H Ã N Đ A G IA O TH Ứ C M P L S .75 3.2 ỉ Những điểm quan trọng kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 76 3.2.2 Các thành phần cùa mạng M PL 76 3.2.3 Điều khiển LSP thứ tự điều khiển LSP độc ỉập 78 3.2.4 Đóng gói liệu 80 3.2.5 Giao thức phân phối nhãn LDP 81 3.2.6 Các kiểu phân phổi nhãn 84 3.2.7 A T M 85 3.3 TÓM TẮT 87 Mục lục CHƯƠNG 4: CHÁT LƯỢNG DỊCH v ụ 88 4.1 CÁC MƠ HÌNH CHẤT LƯỢNG DỊCH v ụ 89 4.1.1 Các khái niệm thuật toán 89 4.L2 Dịch vụ tích hợp 93 4.1.3, Dịch vụ phân biệt : 98 4.2 KÊNH THUÊ RIÊNG Ả o 108 4.2.1 Dịch vụ đảm bảo băng thông 108 4.2.2 Các đặc íỉnh m ặíphảng điều khiển 108 4.2.3 Các đặc tỉnh mặt phang chuyển tiếp ¡09 4.2.4 Các bước thực để đảm báo chất lượng dịch vụ mạng lôi 110 4.2.5 Các dịch vụ hăng thông đàm hảo vởi M PLS 111 4.3 TÓ M T Ắ T 112 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN 114 5.1 T Ó N G Q U A N G IA O TH Ứ C Đ ỊN H T U Y Ế N 114 5.2 CÁ C G IA O TH Ứ C Đ ỊN H T U Y Ế N 114 5.2.1 Giao thức thông tin định tuyến RIP 114 5.2.2 Giao thức định tuyển cổng nội IG R P 115 5.2.3 Giao thức định tuyển nội cao cấp EIG RP 115 5.2.4 Giao thức đường ngắn mở OSPF 116 5.2.5 Giao thức cổng biên BGP 122 5.2.6 Cấu hình RIP, OSPF BG P 128 5.3 K IÉ N TR Ú C Đ ỊN H TU Y ẾN IN T E R N E T ; 131 5.3.1 Định tuyến chinh sá c h 135 5.3.2 Tinh ổn định 136 5.4 Đ ỊN H T U Y Ế N R À N G B U Ộ C 139 5.4.1 Định tuyến ràng buộc g ì? 139 5.4.2 Những yêu cầu kỹ thuật chức định tuyển ràng buộc 140 “ 5.4.3 CSPK ' 141 5.5.MPLS 143 5.5.1 Giao thức RSVP mở rộng 143 5.5.2 CR-LDP 149 5.5.3 So sánh CR-LDP R SV P 154 5.5.4 Giao thức giành trước tài nguyên hỗ trợ phân phổi nhãn RSVP-TE 155 5.5.5 ứ n g dụng chức định tuyển ràng buộc vào vấn đề quản lý lưu lượng 162 5.5.6 Chất lượng dịch vụ Ọ o S 170 10 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 5.6 TÓM TẮT 171 CHƯƠNG 6: MẠNG RIÊNG Ả o .173 6.1 NHƯ THẾ NÀO LÀ MẠNG RIÊNG Ả o - VPN? 173 6.2 MƠ HÌNH CHỒNG LÁP 174 6.3 M Ơ H ÌN H N G A N G C Ấ P 176 6.4 P H Â N BỐ R À N G B U Ộ C T H Ô N G T IN Đ ỊN H T U Y Ế N 178 6.5 B Ả N G Đ A C H U Y Ể N T IẾ P .180 6.6 ĐỊACHỈVPN-IP 181 6.7.MPL S 182 6.7.1 Bào mật .184 6.7.2 H ỗ trợ chất lượng dịch vụ 184 6.7.3 Khả mở rộng 187 T Ó M T Ẳ T .' : CHƯƠNG 7: XÂY DựNG MẠNG ĐƯỜNG TRỤC M PLS 189 7.1 M Ạ N G M PLS T R Ê N G Ó I 189 7.2 M Ạ N G M PLS T R Ê N A T M 190 7.3 M Ạ N G M PLS T R Ê N H Ỏ N H Ợ P G IỮ A A T M V À G Ó I 191 7.4 TÍCH HỢP MPLS VÀO MẠNG ATM 192 7.4.1 Những vấn đề cần quan tâm chọn thiết bị LSR A T M rìa 194 7.4.2 Những yêu cầu lựa chọn LSR ATM 194 7.5 X Â Y D Ự N G M Ạ N G M P L S 195 7.5.1 Thiết kế điểm truy cập PoP 195 7.5.2 Thiết kể PoP LSR A T M đơn r ìa 195 7.5.3 Thiết kế PoP cho LSR rìa LSR A T M 195 7.5.4 Thiết kế tập trung, LSR rìa LSR A T M 196 7.5.5 Thiết kếP oP cùa L S R 197 7.6 Đ ỊN H H ÌN H L IÊ N K Ế T Đ Ư Ờ N G T R Ụ C M P L S 197 7.6.1 Thiết kế điểm truy c ậ p 198 7.6.2 ước tính lưu lượng từ P o P 198 7.6.3 ước tính ma trận ¡ưu lượng đơn hướ ng 199 7.6.4 ước tỉnh ma trận lim lượng song hướng 199 7.6.5 Thiết kế cấu hình írung kế đường trục 200 7.6 ố ước tính băng thơng kết n ố i 201 Mục lục 11 7.6.7 Gán dung lượng kết nố i 202 7.6.8 Điểu chỉnh dự p h ò n g 202 7.6.9 Lựa chọn thiết bị thích hợp 202 7.7 TH IẾ T K Ế Đ ỊN H T U Y Ế N LÓ P 202 7.8 ĐỊNH HÌNH LVCMPLS ; 204 7.8.1 Tiền tổ địa chi đích 204 7.8.2 LVC dồn v c 205 7.8.3 Thiết kể tinh tốn cho LSR rìa [3] 206 7.8.4 Thiết kể tinh to.ản cho LSR A T M với dồn v c 207 7.8.5 Thiết kể tinh toán cho L SR A T M m không dồn v c 207 CHƯƠNG 8: MẠNG QUANG, GMPLS VÀ M P X S 209 8.1 W D M V À M Ạ N G Q U A N G 209 8.2 C H U Y ỂN M Ạ C H LA M B D A Đ A G IA O T H Ứ C 210 8.2.1 Ảnh xạ chuyển mạch nhãn đa giao thức bước sóng qua n g 210 8.2.2 Loi cùa kết noi quang 212 8.2.3 Tương thích điều khiển .213 8.3 G M PLS V À D Ù N G G M PLS CH O M Ạ N G Q U A N G 213 8.3.1 Xem xét liên mạng tầng Lambda tầng n h ã n 214 8.3.2 Các hoạt động GMPLS 214 CHƯƠNG 9: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG MẠNG MPLS VÀ DIFFSERV 222 9.1 CẤ U TR Ú C N S 222 9.2 D IF F S E R 9.3 V 226 C H Ư Ơ N G T R ÌN H M Ô PH Ỏ N G H O Ạ T Đ Ộ N G M Ạ N G M PLS; M N S 230 9.3.1 Giới thiệu 230 9.3.2 MNS hỗ trợ chức sau cho M PLS 230 9.3.3 Minh hoạ số hoại động mạng M PLS 233 PHỤ LỤC A: ỨNG DỤNG CỦA M P L S .239 A l CÁ C Ứ N G D Ụ N G C Ủ A M P L S 239 A I.l Kỹ thuật lưu lượng 239 A.1.2 Mạng riêng ảo VPN 239 A M P L S V À A T M .241 A.2.1 Tổng quan ATM 241 A.2.2 Các dạng phát triển tich hợp IP ATM 242 12 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS A.2.3 Đặc điểm thích hợp cùa A TM cho M PLS 244 A.2.4 Liên mạng MPLS ATM 248 A.3 M PL S V À FR A M E R E L A Y 252 Đặc điểm thích hợp cùa Frame Relay cho M P L S 252 PHỤ LỤC B: CẢC BÀI LAB CẤU HÌNH OSPF VÀ BG P 254 L a b l: .254 L a b 256 L a b 258 L a i 261 L a b s 263 PHỤ LỤC C: KÊNH THUÊ RIÊNG Ả o LỚP VÀ LỚP Ì65 Cấu hình cho mạng lõi , 265 Kênh thuê riêng ảo IP 267 Kênh thuê riêng ảọ lớp 267 PHỤ LỤC D: HIỆN THựC MPLS TRÊN LINUX 270 Giời thiệu 270 MPLS Linux 270 Ỷ tưởng MPLS Linux Project 270 PHỤ LỤC E: DERIVEIT - CHƯƠNG TRÌNH GIẢ LẬP CHO MẠNG GMPLS/MPLS 276 M Ụ C Đ ÍC H V À Đ Ố I T Ư Ợ N G sử D Ụ N G 276 Y Ê U C Ầ U H Ệ T H Ố N G 276 Đ Ặ C Đ IỂ M C H ÍN H 277 H O Ạ T Đ Ộ N G 277 Router chuyển mạch nhãn (LSR) 277 Con đường chuyển mạch nhãn (LSP) 278 Kiển trúc phân tầng L S P 279 Các liên kểt T E .280 KÉT LUẬN 286 « THUẬT N G Ữ VIỂT TÁT 287 TÀI LIỆU THAM KHẢO 293 CIIƯƠI\G 1: GIỚI T IlIỆ r Internet môi trường lý tường cho nhũTig phát minh kỹ thuật Khi kỹ thuật mạng đời có vài ý tưởng hấp dẫn nhà nghiên cúai đầu tư Kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) kỹ thuật Chúng ta khảo sát sơ lược kỹ thuật MPLS trà lời số câu hỏi kỹ thuật này, là, MPLS gì? hoạt động nào? mang lại lợi ích gì? MPLS đirợc phát triển từ kỹ thuật tương tự ngliiên cứu thập niôn 90 kỷ 20 Trong đó, kỹ thuật biết đến nhiều chuyền mạch IP (IP Switching) kỹ sư cơng ty Ipsilon nghiên cím, trước Toshiba mô tá cách thức tương ụr từ nghiên cứu định tuyến chuyển mạch tế bào CSR (Cell Switching Router) họ nhiều nghiên círu khác công bố, đáng ý chuyến mạch thè (Tag Switching) cùa Cisco chuyển mạch IP dựa định tuyến tổng họp ARIS (Aggregate Route-based IP Switching) IBM Tất nghiên cứu có vài đặc điếm chung họ sử dụng kỹ thuật trao đổi nhãn để định hướng dừ liệu, dùng nhĩmg mẫu điều khiến giao thức Internet Nghĩa là, họ sử dụng địa chi IP giao thức chuan định hướng liệu dùng Internet OSPF BGP Tuy nhiên, nghiơn cứii khác chủ u mục đích chi tiết xây dựng tạo thành Với hoạt động vậy, IETF (Internet Engineering Task Force) thành lập nhóm nghiên cứu để chuẩn hóa kết chung dựa ý tirởng Vì khơng muốn trùng tên với sản phẩm công ty, IETF đặt tên cho nhóm MPLS (Multiprotocol Label Switching) Kỹ thuật MPLS dần trở thành chuẩn công nghiệp Chúng ta nghiên cửu tổng quan phân tích kỹ thuật MPLS vấn đề liên quan Để dễ dàng trình tim hiổu, làm rõ vài thuật ngữ sử dụng thường xuyên: • Chuyển tiếp (forwarding): hoạt động chuyển (switch) định tuyến (route) gói (packet): nhận gói ngõ vào, xác định cần đến đâu cách xem xét trưịíng thơng tin gửi ngõ thích hợp • Nhãn (label): đcm giản khung nhận dạng ngắn, có chiều dài cố định dùng để định tuyến gói Giá tìị nhãn thường gắn với liên kết đơn (single link) Nhãn khơng có cấu trúc, nghĩa khơng bao gồm thành phần phân biệt Một thiết bị chuyển mạch nhãn thay nhãn gói giá trị trước chuyển tiếp tới điểm tiếp theo, gọi thuật toán định tuyến thuật toán trao đổi nhãn Ngồi cịn định nghĩa thiết bị chuyển mạch nhãn Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router), dùng giao thức điều khiển IP chuẩn (ví dụ giao thức định tuyến RSVP) để xác định phải chuyển tiếp gỏi đâu 14 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Chúng ta cÈng khảo sát kỹ thuật có trước MPLS, kỹ thuật kỹ thuật chuyển mạch nhãn, có cách thực riêng Những tên khác nhà nghiên cứu đặt cho LSR Bộ định tuyến chuyển mạch tế bào CSR (Cell Switching Router), chuyển mạch IP (IP Switching), Bộ định tuyến chuyển mạch thẻ TSR (Tag Switching Router) hay chuyển mạch thè (Tag Switch) Bộ định tuyến chuyển mạch tích hợp ISR (Integrated Switch Router) Ngồi cịn có nhiều nghiên cứu khác mà khệng đề cập khơng khác bốn nghiên cứu Chúng ta không xét đến định tuyến dựa chuyến mạch (Switch-based Routers), có hoạt động giống router bình thường làm bên Switch hỗn hợp Những thiết bị thiết bị hữu dụng dùng để giải vấn đề khác LSR, Trước xem xét chi tiết nghiên cứu trên, cần nên biết qua số yếu tố sau: 1.1 CÁ C YẾU TÓ DẪN ĐẾN V IỆC N G H IÊN c ứ u CH UYÊN M ẠCH NHÃN Có nhiều yếu tố dẫn đến phát triển chuyển mạch nhãn Trước người ta chi quan tâm đến yếu tố, yêu cầu có định tuyến IP giá rẻ, tốc độ nhanh Nó cho hai nghiên cứu trước MPLS, đề cập phần sau, nói chung chũyển mạch nhãn thúc đẩy phát triển bời nhiều yếu tố khác yêu cầu tốc độ Trong phần sau, ta đề cập đến tầm quan trọng tìmg yếu tố 6ự phát triên chuyển mạch nhãn Tuy nhiên, kết hợp tất yếu tố lại cho ta thấy MPLS dường chắn phần công nghệ mạng tương lai 1.1.1 S ự p h t triển In te rn e t Internet rõ ràng phát triển khơng ngừng, phát triển cho thấy điểm yếu kỹ thuật cũ Sự gia tăng cà số lượng người dùng làm tăng yêu cầu băng thông cung cấp từ nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) Đe thỏa mãn yêu càu băng thông, ISP cần có sản phẩm chuyển mạch định tuyến có hiệu cao Chúng ta thảo luận ảnh hưởng hiệu phần Khi phát triển nhanh, mạng phải đổi mặt với gia tăng số lượng nút mạng, số lượng router bảng định tuyến, số lượng luồng qua nút m ạng, Nhìn chung, nhà cung cấp mạng cần quan tâm đến vấn đề khả phát triển, nghĩa là, khả phát triển hướng Chuyển mạch nhãn thúc đẩy phần nhu cầu vấn đề phát triển Nhưng có lẽ yếu tố quan trọng nhu cầu đa dạng chức định tuyến Internet mạng IP (IP Network) nói chung Sự phát triển Internet liên tục đặt yêu cầu cho giao thức định tuyến Trước kia, chức định tuyến khó đa dạng, phàn lý giống vấn đề định tuyến chuyển tiếp mạng IP Ví dụ, xem xét trinh xử lý ưong việc sừ dụng định tuyến liên miền không phân lớp CIDR (Classless Interdomain Routing) Sự ảnh hường CIDR để nói tiền tố mạng IP, trước 8, 16 hay 24 bit, lấy tùy ý Sự mờ rộng cho phép mở rộng địa chi thông tin định tuyến Tuy nhiên, thực thay đổi yêu cầu thay đổi giải thuật định tuyến tất định tuyến IP, vi tiền tố lấy bát giá 160 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS H ình 5.42: Kết nối miền định tuyến mức cao S ự tương quan tiền tố nhãn M PLS Trong hình 5.43, router B cập nhật LIB với nhãn gắn với tiền tố địa 192.168.0.0/16 Giả sử nhãn có giá trị 76 Sau giao thức định tuyến OSPF thực hiện, router khác mà biết giá trị tiền tố địa sinh LIB cho Việc gán tiền tố địa chỉ/nhãn có ý nghĩa cục cho router B gắn nhãn 76 cho tiền tố 192.168.0.0/16, router RD B, gửi thông điệp gắn nhãn (label binding message) đến router ưũền định tuyến A hình 5.43 H ình 5.43: Phân phổi nhãn sử dụng thông tin OSPF Việc router A định chọn nhãn 76 cho tiền tố địa 192.168.0.0/16 dựa vào nút quảng bá (trong trưòng họp RD B) trạm theo chiều xi dịng tiền tố đích đến Do tì-ong trưỊTig hợp này, RD A dùng nhãn 76 cho lưu lượng mà có tiên tỏ IP 192.168 Xem xét OSPF đ ể h ỗ trợ định tuyến ràng buộc OSPF dùng mạng MPLS để xây dựng đưòng chuyển mạch nhãn ràng buộc, phù họp với yêu cầu kỹ thuật lun lượng cho LSP Ý tưởng đơn giàn thêm thuộc tính vào tin quảng cáo liên kết OSPF Chương 5: Định tuyến 161 Xét mơ hình mạng có router chuyển mạch nhãn lõi hình 5.44, LSP từ nút c đến nút F dựa ữên băng thông tối thiểu OC-48 Đe thiết lập TE LSP tuân theo yêu cầu này, bước tính tốn sau: • Nút c thêm nút kế cận vào danh sách ứng viên cho đưòng ngắn Hiển nhiên liên kết C-D thỏa mãn u cầu băng thơng OC-48 • Các nút láng giềng D I, E, J xác định Liên kết D-I D-J thỏa yêu cầu băng thông nên không vi phạm ràng buộc LSP Các LSR I J thêm vào tìrong danh sách OSPF cho LSP Nút E khơng thêm vào đanh sách liên kết D-E không thỏa mãn yêu cầu băng thông • Vì LSR I J có metric với LSR D, chọn cho bước lặp thuật toán OSPF Ta chọn nút I chẳng hạn • Các liên kết từ LSR I đến nút lân cận xem xét phát liên kết đến nút E khơng thỏa yêu cầu cho tuyến LSP Vì nút E không thêm vào danh sách ứng viên LSP • LSR J danh sách ứng cử viên, nên đến lượt liên kết kiểm tra Nó phát liên kết D-J J-E thoả u cầu băng thơng Vì nút J thêm vào danh sách ứng cử viên • Các nút lân cận J kiểm tra nút E Liên kết E-F thoả yêu cầu băng thơng, nút F thêm vào danh sách • Kiểm tra thấy nút F nút đích, thuật tốn dừng lại Tuyến LSP thỏa ràng buộc ttong ví dụ C-D-J-E-F Hình 5.44: OSPF định tuyển ràng buộc Mở rộng kỹ thuật lưu lượng cho OSPF M rộng thuộc tính liên kết mờ rộng OSPF gửi kèm tin quảng cáo LSA router vốn dùng để xây dựng sở liệu ttạng thái liên kết quy, phát triển thành sờ liệu ttạng thái liên kết mờ rộng Điểm khác biệt sờ liệu kỹ thuật lưu lượng có thuộc tính liên kết bổ sung (additional link attribute) để hỗ trợ xử lí lưu lượng, định tuyến nguồn dựa ừên ràng bụộc để theo dõi thuộc tính liên kết mở rộng Chuyển mạch nhãn đa giao thứrc MPLS 162 M rộng tín quảng cáo trạng thái liên kết _LSA Những liệu đặt gói OSPF sau tiêu đề OSPF chuẩn hìình 5.45 Nội dung gói tn theo định dạng kiểu-chiều dài-giá trị TLV (type-length-value') H ình 5.45: M rộng OSPF ISA Các TL V Gói tin chứa TLV mức cao lên đến TLV theo sau Router địa TLV địa chi IP ổn định router quảng bá mà ta ln đạt đến có kết đến Giá trị tương tự router DD dùng giao thức khác Liên kết TLV; mô tả liên kết đơn gồm tập giá trị TLV sau: • Loại liên kết: điểm-điểm đa truy cập (bus chung, vịng) • Link ED: xác định điểm kết thúc cùa liên kết Đối với liên kết điểm-điểm, giá trị trưÒTig Router ID neighbor Đối với liêii kết đa tray cập (multi-access), giá trị địa giao tiếp router chi định • Địa IP giao tiếp cục (Local interface IP address): địa IP giao tiếp tương ứng với liên kết • Địa IP giao tiếp xa (Remote interface p address): địa chi IP giao tiếp láng giềng Giá trị địa cục dùng để phân biệt liên kết song song hệ thống • Traffic engineering metric: xác định metric kỹ thuật lim lượng liên kết • Băng thông tối đa: giá trị tối đa băng thông liên kết theo hướng tin quảng cáo LSA từ nút xuất phất đến nút nhận • Băng thơng dự phịng tối đa: giá trị băng thơng tối đa dự phịng liên kết theo hưỏfng này, giá trị lớn hoTi băng thơng cực đại (trong trưỊTig họp th bao lón) • Băng thơng khơng dự phịng: giá trị băng thơng chưa dự phịng mức ưu tiên Những giá trị tưong ứng với băng thông mà liên kết dự phịng với mức ưu tiên thiết lập từ đến xếp tăng dần Mỗi giá trị bé băng thơng dự phịng tối đa • Loại tài ngun (resource class/color): xác định mối liên hệ nhóm liên kết này, dựa vào đồ bit biểu diễn lớp tài nguyên Việc sử dụng OSPF cho mạng MPLS nỗ lực mũi nhọn IETF Working groups Một số mở rộng tin LSA cho phép OSPF đóng vai trò giao thức định tuyến ràng buộc phân phối nhãn giao thức đề nghị LDP CR-LDP Chương 5: Định tuyến i63 Sự cải tiến giao thức O SPF I S J S [5] Một nút mạng để tiến hành định tuyến bans iiiao í!iửc CSPF cân phai có nliừng thơng tin khơng trạng thái đưị'ng dẫn mà cịn đặc tính khác hạn băng thông chưa sử dụng Dựa vào thông tin này, nút mạng xác dịiih xem đuờng dẫn có vi phạm yêu cầu ràng buộc đặt hay khỗng Như cần có Ịỉhư MÌ'? ih:rc cung cấp thông tin cho nút mạng PhưoTig thức sử dụng cho công việc cải tiến giao tiiức định luyén ;lìu' OSPF hay IS_IS Trước hai giao thức mang tliông till vê trạng thái đng truycn với giao thức OSPF thơng tin đặc tính đường dun đưọc mang thành phần Opaque LSA (Opaque Link State Advertisement) Còn vói giao thức 1S._IS, thành phần chứa thơng tin LSP (Link State Packet) Thơng tín bao gồm tập họp thành phần type-length-value, thành phần đặc tính xác định đưịng truyền Như đề cập trên, thiết lập LSP yêu cầu phai có dành sẵn tài ngun ừên tồn tuyến đưịfng có thay đổi đặc tính đường truyền Khi có SJ thay đổi vậy, nút mạng mà đưòiig dẫn kết nối vào th\ic trình quảng ba thông tin đến tất nút mạng Điều dẫn tói số lượng lón thơng tin cập nhật lại bảng định tuyến mạng gây nên tình trạng tài Hiện tưọng ảnh hường không tốt đến hiệu suất hoạt động mạng nên số ngưõTig đặt vói mục tiêu khơng để tình trạng nói xảy Ví dụ thay đổi bàng thông chưa sử diing đường dẫn chi thơng báo vượt qua giá trị ngưõng quy định từ triróc Cả hai giao thức OSPF IS_IS có kỹ thuật lliực việc quy định giới hạn để vào nút mạng tiến hành quảng bá thơng tin liên quan đến đường dấií 5.5.5 ứ n g dụng chức định tuyến ràng buộc vào vấn đề quản lý luTi lưọng 5.5.5.1 Tại quản lý lưu lượng quan trọng nhà cung cấp dịch vụ? Chúng ta biết hiệu khai thác tài nguyên mạng, đặc biệt băng thông, tác động đến hiệu suất hoạt động kinh doanh cùa nhà cung cấp dịch vụ mạng, Việc SII dụng băng thông hiệu đồng nghĩa với việc nhà cung cấp không để xảy hiộii tượng số vị trí mạng bị tắc nghẽn vị trí khác lại khơng đưọc sư diạng hết suất Việc sử dụng tài nguyên hay băng thông hiệu giảm đuọc tổng clii phí hoạt động Điều giúp cho nhà cung cấp dịch vụ có lọi ihế hon nhũng đối thủ cạnh tranh khác, điều trở nên quan trọng xuất ngày nhiều nhà cung cấp dịch vụ mạng Giải pháp cho vấn đề quản lý lưu lượng, nhà cung cấp dịch vụ klià năiig dinỉi tuyến cho liệu đồng thịd phải kiểm sốt lưu lưọTig đưịng nối troní’ mạnc: 5.5.5.2 K ỹ thuật lưu lượng mạng A T M Frame Relay Ngay từ chương đầu tiên, làm quen với khái niệm mơ hình mạng o\erlay (overlay model) Đây mơ hình mạng tích hợp IP ATM, mạng đưịng Irục gồm chuyển mạch ATM, xung quanh định tuyến (router) Như định ttyến “biết” tất định tuyến khác mạng hay nói cách khác, router có liên kết trực tiếp với 164 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Xét ví dụ sau để thấy mơ hình mạng cung cấp chức kỹ thuật lưu lượng (Traffic Engineering) nào? Hình 5.42: Kỹ thuật liru lượng ATM [I] R2 ATM4 +■ PVC cho lưu lượng từ R1 tới R3 PVC cho lưu lượng từ R2 tới R3 Mỗi đường liên kết ù-ong mạng có băng tìiơng 150Mb/s Lưu lượng từ router RI đến router R3 có băng thơng lOOMb/s ứên đường dẫn xây dựng qua chuyển mạch ATM l - > ATM2 - > ATM3 -> ATM5 Trong đó, lưu lượng từ router R2 đến router R3 với băng thông lOOMb/s đường dẫn khác qua chuyển mạch A TM l -> ATM4 - > ATM5 Như khắc phục tượng xung đột mạng, lưu lượng mạng chia tất đường dẫn Thế mơ hình mạng không phát triển rộng rãi Nguyên nhân do: • Mơ hình mạng tích hợp hai kỹ thuật mạng ATM IP IP kỹ thuật hướng không kết nối, ATM lại lặ kỹ thuật hướng kết nối Do có khác nên địi hỏi phải có giao thức để tương thích, có yêu cầu ánh xạ từ địa IP sang giá trị nhắn tế bào ATM • Khi mạng phát triển ngày quy mơ, có nhiều người sử dụng kết nối vào mạng hơn, số lượng định tuyến (router) tăng lên số lượng thơng tin định tuyến mà định tuyến lưu giữ nhiều Qua điều đề cập trên, mơ hình overlay tích hợp IP/ATM giải pháp không khả thi để hỗ ữ ợ chức kỹ thuật lưu lượng 5.S.5.3 Một mạng IP có giải vẩn đề không? Như biết, nguyên tắc hoạt động giao thức định tuyến IP dựa vào địa chi đích tính tốn đưịmg dẫn đưịtig dẫn phải tối ưu hố thơng số vơ hướng đó, ví dụ giao ứiức RIP đường dẫn phải có số lượng nút mạng trung gian 165 Chương 5: Định tuyến Hình 5.47: Giao thức định tuyến IP khơng sừ dụng hết tài nguyên mạng [ỉ] R3 Đjnh tuyến IP; dựa đích, định tuyển chi phí thấp — Đường cho lưu lượng từ R2 đến R3 ► Đường tải — Đường cho lưu lượng từ R1 đến R3 Xét hình 5.47 Giả sử ta chọn định tuyến IP theo số chặng Trong trưcmg hợp này, tuyến từ R I đến R3 R2 đến R3 theo đường (R4, R5, R6) Những liên kết dọc theo đường bị nghẽn băng thơng liên kết 15ỌM băng thông tổng cộng R I R2 lúc 100 + 100 = 200M Trong liên kết dọc theo đưịng (R4, R7, R8, R6) lại không sử dụng Ta dùng định tuyển với khoảng cách quản trị tối thiểu (trong OSPF hay IS-IS) buộc tất lưu lưọng từ R I đến R3 R2 đến R3 theo con đường (R4, R7, R8, R6) Điều không giải vấn đề, (R4, R5, R6) khơng dùng Thậm chí trường hợp chi phí tương đương với khả chọn nhiều đường đồng thời OSPF hay IS-IS Tóm lại, muốn đáp ứng kỹ thuật lưu lưọng phải thoả hai điều kiện khả lựa chọn tối ưu theo metric vơ hướng phải tính đến băng thơng có cùa liên kết Định tuyến IP đáp ứng điều kiện đầu mà thơi Việc chọn đưịmg MPLS phụ thuộc vào hoạt động giao thức định tuyến IP Như ta nói phần trước, định tuyến IP không giải frọn vẹn vấn đề kỹ thuật lưu lượng, cụ thể tình ttạng phần mạng bị nghẽn phần cịn lại khơng tận dụng Để giải vấn đề vấn đề cấp phát dự phòng tài nguyên cho ứng dụng, ta mờ rộng giao thức định tuyến báo hiệu mạng MPLS Việc mở rộng mở rộng giao thức phân phổi nhãn LDP có sẵn để hỗ trợ định tuyẹn ràng buộc, hay mở rộng giao thức dự phòng tài nguyên RSVP để phân phối nhãn giải vấn đề kỹ thuật lưu lượng hay mở rộng giao tìiức định tuyến trạng thái liên kết OSPF có sẵn để quảng cáo tính tốn đường thoả mãn ràng buộc dùng giao thức mở rộng đa định tuyến MP-BGP để thực phân phối nhãn miền định tuyến 166 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 5.5.5.4.Gỉảỉ vấn đề Định tuyến dựa ràng buộc MPLS giải vấn đề MPLS định tuvến cho luồng trung kế lưu lượng (traffic trunk), không định tuyến cho luồng riêng le (microflow) Luồng trung kế tập họp luồng nhỏ có chung hai tính chất sau: luồng đưọc chuyển tiếp đường chung thơng thưị*ng chúng sừ dụng loại dịch vụ Lưu ý đường chung chia sè luồng khơng phải đưịììg từ đầu cuối đến đầu cuối, mà đoạn đưòng nằm mạng nhà cung cấp dịch vụ Các luồng trung kế nhà cấp dịch vụ phụ thuộc vào topo nhà cung cấp, không phụ thuộc vào lượng lưu lượng mà phải chuyển Bằng cách gom nhóm luồng giống mà ta tiết kiệm quản lí số luồng chúng tăng lên mà kliông phải tăng số trạng thái chuyển tiếp lưu lượng điều khiển cằn thiết để trì trạng thái Một vêu cầu quan trọng kỹ thuật lưu lượng phải có khả ép buộc rnột nhóm gói tin luồng trung kế chuyển đưịng chuyển mạch nhấn tính tốn thiết lập định tuyến ràng buộc định tuyến IP thơng thưỊTig Để tìm đường ngắn thỏa mãn ràng buộc, ta sửa đổi giải thuật SPF thành CSPF (được trình bày phần trước), Sau tính tốn đưỊTig thỏa u cầu, ta phải dùng giao thức báo hiệu để thiết lập ánh xạ nhãn dọc theo nút đườiìg 5.5.5.5 Định tuyến ràng buộc M PLS với chức kỹ thuật lu u lượng Như vậy, để cân tải lưu lượng tồn mạng, khắc phục tình trạng q tải số đường dẫn đưỊTìg dẫn khác khơng sử dụng yêu cầu giao thức định tuyển phải tính tốn đến lượng băng thơng chưa sử dụng đường truyền Yêu cầu thực chức định tuyến ràng buộc MPLS, điều kiện ràng buộc băng thơng chưa sử dụng đường truyền, Trước tiên, tìm hiểu khái niệm “trung kế lưu lượng” (traffic trunk) Một dòng liệu xác định dựa vào thành phần tiêu đề IP: địa nguồn, địa đích, giao thức lóp giao vận (transport), số cổng nguồn, số cổng đích Trong trung kế lưu lượng tập họp nhiều dịng liệu riêng có chung hai điểm: dịng liệu có chung đường dẫn mạng giống lóp dịch vụ Tuy nhiên cần lưu ý rằng, đường dẫn đường liên kết từ nút nhận đến nút gửi mà phạm vi quản lý nhà cung cấp dịch vụ Lý phải đề cập đến khái niệm trung kế lưu lượng là: để thực hiên chức quản lý ỉưu lượng, phương thức định tuyến ràng buộc tiến hành định tuyến cho trung kế liru lưọ*ng thay cho dịng liệu riêng rẽ Phương pháp có ích quy mơ mạng phát triển, có nhiều người sử dụng kết nối vào mạng Lúc số lượng dòng liệu di chuyển mạng lớn số lượng trung kế khơng tăng lên (vì số lượng đưọc quy định cấu hình mạng), đồng nghĩa với việc số lượng thông tin báo hiệu để xây dựng LSP thông tin trạng thái đường mà LSR lưu giữ không tăng, không gây ảnh hưỏng đến hiệu suất hoạt động mạng Khi đường dẫn xảy cố cần phải định tuyến lại cho tất trung kế lưu lirọng qua đường dẫn Vì đường định tuyến xây dựng igress LSR nên chí nl i l S R n y s ẽ t iến h n h đ ị n h t u y ể n lại Chương 5: Định tuyến 167 5.5.5.Ố Chức định tuyến ràng buộc định tuyến lại nhanh Trong phần tìm hiểu phương thức mà chức định tuyến ràng buộc giảm thiểu số lượng gói liệu bị xảy cố đưÒTig truyền dẫn Khi đường truyền tiay định tuyến mạng gặp cố thơng tin định tuyến lưu trữ định tuvến khác buộc phải có điều chỉnh Đồng thời gói dừ liệu rơi vào vịng lặp Như ta biết, mạng IP thơng thưịíng, để khắc phục tình ừạng lặp vịng này, tiêu đề IP gói liệu có vùng gọi Time_to_live (TTL) Khi định tuyển nhận gói liệu IP, định tuyến giảm giá trị vùng TTL Nếu nhận gói liệu mà TTL địa IP định tuyến khơng phải địa đích gói, định tuyến loại bỏ gói liệu Vì thời gian diễn thay đổi thông tin định tuyến, xảy tưọTig mát liệu Thịi gian lớn liệu bị nhiều Trong mạng EP, thời gian tiến hành thay đổi thông tin định tuyến, tỉ lệ thuận với số lượng gói liệu bị phụ thuộc vào hai yếu tố Thứ thời gian cố đường truyền hay nút mạng phát Thứ hai lặ thời gian tất định tuyến mạng tiến hành thay đổi lại thơng tin bảng định tuyến Tổng hai thời gian lớn số lượng gói liệu bị nhiều Như hạn chế tổng thời gian giảm thiểu số lượng gói liệu bị Trước đây, đường truyền xảy cố, mạng chuyển lưu lượng sang đường truyền khác với mục đích ữánh cho gói liệu bị lặp bị huỷ bỏ Tuy nhiên lúc biện pháp có kết tốt Ví dụ sau cho tã thấy nhược điểm phương pháp H ình 5.48: Định tuyến lại đường thay thể ỊI] R4 Khi đường truyền R I R2 xảy cố RI chuyển liệu sang đường thay khác, qua định tuyến trung gian; R3 “ > R4 -> R5 Tuy nhiên R I chuyển liệu tới R3 lúc R3 chưa cập nhật thơng tin cố xảy đường truyền nên chưa tiến hành hiệu chỉnh lại bảng định tuyến Điều dẫn tới việc R3 chuyển gửi liệu trở lại RI bảng định tuyến R3: để đến R2, đường dẫn qua R I ngắn Như gói liệu rơi vào vịng lặp bị Từ cho thấy, với giao thức định tuyến IP truyền thống, biện pháp dùng đường thay thể hạn chế số lượng gói liệu bị đường truyền gặp cố 168 Chuyến mạch nhãn đa giao thức MPLS Nguyên nhân việc đặc điểm giao thức định tuyến IP thông thường là: tiến hành dộc lập định tuyến dựa vào địa đích đường liệu xác định chặng 5.5.5.7 Chức định tuyến ràng buộc với vẩn đề tái định tuyến nhanh Trong phần xem xét đến khả giải vấn đề tái định tuyến nhanh (fast rerouting) ttong mạng xảy cố định tuyến ràng buộc MPLS Xét ví dụ sau: LSR l gửi liệu đến LSR9 Chức định tuyến ràng buộc MPLS tiến hành xây dựng tuvến định tuyến xác định explicit route sau: L SR l - > LSR2 > LSR4 - > LSR9 Như hình 5.49 cho thấy, chặng tuyến ấn định nhãn xác định: (LSRl - > LSR2) nhãn 37, (LSR2 - > LSR4) nhãn 14, LSR4 có nhiệm vụ lấy mức nhãn cao chuyển gói tới LSR9 Vì ví dụ gói liệu có mức nhãn nên gói liệu tới LSR9 gói liệu IP H ình ị4 Đường dẫn LSP [1] LSR9 > Setup: PATH (ER0=LRS1->LSR2->LSR4->LSR9) Thiết lập nhãn tin RESV Đồng thời mạng xây dựng tuyến bảo vệ LSR l - > LSR2 - > LSR6 - > LSR7 - > LSR4 - > LSR9 vói giá trị nhãn chặng (LSRl -> LSR2) nhãn 37, (LSR2 - > LSR6) nhãn 17, (LSR6 - > LSR7) nhãn 22, LSR7 lấy mức nhãn cao gói 169 Chương 5: Định tuyến H ình 5.50: Đường chuyên mạch nhãn LSP bảo vệ [1] LSR9 LSR8 > Setup; PATH (LRS2->LSR6->LSR7->LSR4) Thiết lập nhân tin RESV H ình 5.51: Khi đường truyền xảy cố [ì] LSR9 LSR8 Chồng nhân; LSR LSR2 LSR6 LSR7 LSR4 37 17 22 14 None 14 14 Như đường truyền LSR2 LSR4 xảy cố, LSR2 điều chỉnh lại bảng thông tin nhãn LIB (Label Information Table) Do nhận liệu từ L SR l có nhãn 37, LSR2 dùng nhãn 14, thay cho nhãn cũ 37, đồng thời gắn thêm nhãn 17 chuyển gói tới LSR6 LSR6 xử lý mức nhãn cao nhất, thay nhãn cũ nhãn có giá trị 22 Dữ liệu tới LSR7 có hai mức nhãn, cơng việc LSR7 lấy mức nhãn cao (nhãn 22) chuyển gói liệu có nhãn 14 đến LSR4 Như cố đường truyền không ảnh hường đến việc truyền liệu 166 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 5.5.5.4.Giải vấn đề Định tuyến dựa ràng buộc MPLS giải vấn đề MPLS định tuyến cho luồng trung kế lưu lượng (traffic trunk), kliông định tuyến cho luồng riêng lẻ (microflow) Luồne trung kế tập họp luồng nhỏ có chung hai tính chất sau: luồng đưọc chuyển tiếp đường chung thông thường chúng sử dụng loại dịch vụ Lưu ý đưỊTig chung chia sẻ bỏ*i luồng khơng phải COM đưỊT\g tìr đầu cuối đến đầu cuối, mà đoạn đưỊTìg nằm mạng nhà cung cấp dịch vụ Các luồng trung kế nhà cấp dịch vụ chi phụ thuộc vào topo nhà cung cấp, không phụ thuộc vào lượng lưu lượng mà phải chuyển Bằng cách gom nhóm luồng giống mà ta tiết kiệm quản lí số luồng chúng tăng lên mà tăng số trạng thái chuyển tiếp lưu lượng điều khiển cần thiết để trì trạng thái Một nhĩrng yêu cầu quan trọng kỹ thuật lưu lượng phải có khả ép buộc rnột nhóm gói tin luồng trung kế chuyển đường chuyển mạch nhấn tính tốn thiết lập định tuyến ràng buộc định tuyến IP thông thường Đẻ tìm đường ngắn thỏa mãn ràng buộc, ta sửa đổi giải thuật SPF thành CSPF (được trình bày phần trước) Sau tính tốn đường thỏa yêu cầu, ta phải dùnơ giao thức báo hiệu để thiết lập ánh xạ nhãn dọc theo nút đường 5.5.5.5 Định tuyển ràng buộc M PLS với c h ú t kỹ thuật lưu lượng Như vậy, để cân bàng tải lưu lượng toàn mạng, khắc phục tình trạng tải ỏ‘ số đường dẫn âường dẫn khác không sử dụng u cầu giao thức định tuyến phải tính tốn đen lượng băng thông chưa sử dụng đường truyền Yêu cầu thực chức định tuyến ràng buộc MPLS, điều kiện ràng buộc băng thơng chưa sử dụng đường truyền Trưór tiên, tìm hiểu khái niệm “trung kế lưu lượng” (traffic trunk) Một dòng liệu xác định dựa vào thành phần ưong tiêu đề IP: địa nguồn, địa chi đích, giao thức lóp giao vận (transport), số cổng nguồn, sổ cổng đích Trong trung kế lưu lượng tập hợp nhiều dòng liệu riêng c ó chung hai điểm: dịng liệu có chung đường dẫn mạng giống lóp dịch vụ Tuy nhiên cần lưu ý rằng, đường dẫn đường liên kết từ nút nhận đến nút gửi mà phạm vi quản lý nhà cung cấp dịch vụ Lý phải đề cập đến khái niệm trung kế lưu lượng là; để thực hiên chức quản lý lưu hrợng, phương thức định tuyến ràng buộc tiến hành định tuyến cho trung kế lưu lưọng thay cho dịng liệu riêng rẽ Phương pháp có ích quy mơ mạng phát triển, có nhiều người sừ dụng kết nối vào mạng Lúc số lượng dòng liệu di chuyển mạng lớn số lượng trung kế khơng tăng lên (vì số lượng quy định cấu hình mạng), đồng nghĩa với việc số lượng thông tin báo hiệu để xây dựng LwSP thông tin trạng thái đường mà LSR lưu giữ khơng tăng, khơng gây ảnh hưỊTig đến hiệu suất hoạt động mạng Khi đường dẫn xảy cố cần phải định tuyến lại cho tất cà trung kế lưu Iưọng qua đường đẫn Vì đưị‘ng định tuyến xây dựng igress LSR nên c h í n h I S R n y t iến h n h đ ị n h t u y ế n lại Chưong 5: Định tuyến 167 5.5.5.Ố Chức định tuyến ràng buộc định tuyến lại nhanh Trong phần tìm hiểu phương thức mà chức định tuyến ràng buộc giảm thiểu số lượng gói liệu bị xảy cố ưên đường truyền dẫn Khi đường truyền hay định tuyến mạng gặp cố thơng tin định tuyến lưu trữ định tuvến khác buộc phải có điều chỉnh Đồng thcd gói àừ liệu rơi vào vịng lặp Như ta biết, mạng IP thông thường, để khắc phục tình trạng lặp vịng này, tiêu đề IP gói liệu có vùng gọi Time_to_.live (TTL) Khi định tuyến nhận gói liệu IP, định tuyến giảm giá trị vùng TTL Nếu nhận gói liệu mà TTL địa IP định tuyến khơng phải địa đích gói, định tuyến loại bỏ gói liệu Vì thịi gian diễn thay đổi thơng tin định tuyến, xảy tượng mát liệu Thời gian lớn liệu bị nhiều Trong mạng IP, thời gian tiến hành thay đổi thông tin định tuyến, tỉ lệ thuận vói số lượng gói liệu bị phụ thuộc vào hai yếu tố Thứ thòi gian cố đường truyền hay nút mạng phát Thứ hai thời gian tất định tuyến mạng tiến hành thay đổi lại thơng tin bảng định tuyến Tổng hai thịi gian lớn số lượng gói liệu bị nhiều Như hạn chế tổng thời gian giảm thiểu số lượng gói liệu bị Trước đây, đường truyền xảy cố, mạng chuyển lưu lượng sang đường truyền khác với mục đích tránh cho gói liệu bị lặp bị huỷ bỏ Tuy nhiên khơng phải lúc biện pháp có kết tốt Ví dụ sau cho tã thấy nhược điểm phương pháp H ình 5.48: Định tuyến lại đường thay [1] m R4 Khi đường truyền R I R2 xảy cố R I chuyển liệu sang đường thay khác, qua định tuyến trung gian: R3 -> R4 -> R5 Tuy nhiên R I chuyển liệu tới R3 lúc R3 chưa cập nhật thơng tin cố xảy đường truyền nên chưa tiến hành hiệu chinh lại bảng định tuyến Điều dẫn tód việc R3 chuyển gửi liệu trở lại R I bảng định tuyến R3: để đến R2, đưcmg dẫn qua R I ngắn Như gói liệu rơi vào vịng lặp bị Từ cho thấy, với giao thức định tuyến IP truyền thống, biện pháp dùng đường thay hạn chế số lượng gói liệu bị đường truyền gặp cố 170 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Chú ý rằng, đường bảo vệ phục vụ trình định tuyến lại cho nhiều LSP khác Như ữên hình vẽ cho thấy, đường dẫn LSR8 - > LSR2 - > LSR4 -> LSR5 sử dụng chung đưòng bảo vệ qua LSR6 LSR7 Khả cho phép nhiều LSP khác sử dụng chung đưÒTig bảo vệ làm tăng hiệu giải pháp này, số lượng LSP ữong mạng lóm, số lượng đưịng bảo vệ khơng phụ thuộc vào số lượng LSP Một câu hỏi đặt chức định tuyến ràng buộc MPLS hỗ trợ tái định tuyến nhanh (fast rerouting) tot định tuyến IP thơng thưỊTig? Trở lại ví dụ trên, ta thấy, với định tuyến ràng buộc MPLS, đưòfng bảo vệ cho đường truyền LSR2 LSR4 xác định kiểm soát bỏi LSR2 Trái lại, với giao thức định tuyến IP, tất router đường bảo vệ kiểm soát việc truyền liệu Như vậy, thấy khả hỗ ừợ tái định tuyến chức định tuyến ràng buộc MPLS, ví dụ ttên chưa đề cập đến cố hư hỏng định tuyến mạng, cách thức giải cổ tương tự trưòng hợp cố xảy đường truyền.Tuy nhiên có hai điểm khác bản: ứiứ nhất, định tuyến hư hỏng định tuyến ngược dịng (upstream router) tiến hành định tuyển lại Thứ hai cần kỹ thuật giao thức Hello để phát cố hư hỏng định tuyến 5.5.S.8 Phát ngăn chặn vòng lặp M PLS Vịng lặp xảy gói điều khiển LSP làm cho LSP khơng thể thiết lập xảy gói liệu MPLS làm cho gói khơng 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 giảm dần có giá trị 0, bị huỷ MPLS dạng tế bào (cell-mode) ATM khơng có trường TTL, ta cấu hình để giới hạn khơng gian đệm tiêu thụ cùa kênh ảo Nếu vịng lặp xảy ra, tiêu tốn tối đa lượng đệm mà ta giới hạn cho Chuyển mạch hoạt động bình thường vịng lặp phát sinh cấu hình sai, cịn vịn g lặp ngắn hạn trạng thái m ạng thay đổi bị phá v ỡ m ạng đạt đến trạng thái hội tụ Để phát ngăn chặn vịng lặp, ta áp dụng hai cách sau • Cách thứ thơng báo đường (path vector diffusion) Vòng lặp ngăn chặn danh sách địa chi LSR mà tin yêu cầu nhãn qua LSR nhận thêm địa vào vector tìxrớc gửi tin yêu cầu nhãn cho chặng kế Nếu LSR thấy địa chi danh sách này, ngăn việc xây dựng LSP bị vòng lặp • Cách thứ hai là.đánh dấu tuyến (colored thread) Phưcmg pháp dùng thiết lập LSP theo cách cấp phát nhãn theo u cầu xi dịng Mỗi tuyến đánh dấu màu khác Do LSR trung gian gặp lại tin yêu cầu nhãn có màu kết luận đưịfng bị vịng lặp kích hoạt ngưng xây dựng LSP đợi khoảng thòi gian bảng định tuyến ổn định Trong hình 5.52, LSR l mờ rộng tuyến cách dùng thông điệp yêu cầu nhãn Mỗi tuyến có giá trị màu cho địa IP đích LSR l LSR2, LSR3, LSR4 LSR5 có giá trị màu cho tin yêu cầu nhãn gửi 171 Chương 5: Định tuyến Thông điệp yêu cầu nhãn đến LSR2 có màu trùng với màu cùa yêu cầu nhãn từ LSR l LSR2 phát vòng lặp Khi định tuyến hội tụ, vòng lặp bị phá vỡ LSR3 phát chặng cho LSP LSR5 mà LSR6, rút lại (withdraw) yêu cầu nhãn mà gửi đến LSR5 gửi cho LSR6 Vì LSR6 router ngõ vùng MPLS nên trả liên kết nhãn LSR2 trả LSRl để thiết lập đường chuyển mạch nhãn khơng bị vịng lặp Ngồ^ ra, thơng điệp yêu cầu đáp ứng LDP TDP dùng phưoTig pháp đếm hop hoạt động tương tự TTL để tránh vịng lặp H ình 5.52: Giải thuật tuyến màu để tránh vòng lặp I Yêu cầu nhãn I Color ID I IP I LSR3 Yêu cầu nhãn LSR4 LSR6 Color ID IP LSR5 Yéu Cầu nhẫn I Color ID [Ip 5.5.6 C h ấ t lượng dịch vụ QoS Trong phần này, tìm hiểu đến vai trò định tuyến việc cung cấp chất lưọTig dịch vụ QoS Sau tìm hiểu cách kỹ thuật QoS hỗ ữ ợ việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cho LSP xây dựng từ chức định tuyến có ràng buộc 5.5.6.I M ối liên h ệ c h ầ lượng dịch vụ định tuyến Như ta biết giao thức RSVP tiến hành trình chiếm giữ tài nguyên mạng đường dẫn mà giao thức định tuyến xem tốt Giả sử hai nút mạng, nút s nút D có hai đường dẫn giao thức định tuyến chọn hai đưịfng đường tốt Sau tiến hành trình yêu cầu dành sẵn tài ngun tồn đưỊTig dẫn Tuy nhiên vào thời điểm tại, u cầu khơng thể đáp ứng Nhưng trình chiếm giữ tài nguyên tiếp tục thực đường dẫn này, lúc đường dẫn cịn lại đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ Vì phải có kết hợp định tuyến với yêu cầu chất lượng dịch vụ 5.5.Ố.2 L S P băng thông đảm bảo Trong chương trước, thấy giao thức RSVP sử dụng để ấn định nhãn cho đường dẫn đồng thời với trình dành sẵn tài nguyên mạng Như vậy, LSP đáp 172 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ứng yêu cầu tài nguyên mạng xây dựng Mặc dù điều có ưu điểm hom việc sử dụng RSVP chì để dành sẵn tài nguyên mạng không giải qụỵết mối quan hệ định tuyến chất lượng dịch vụ Đường tin Path đến nút đích đưịng dẫn tối ưu hóa metric theo yêu cầu giao thức định tuyến mạng Cũng chương này, phần trước tìm hiểu giao thức RSVP mờ rộng Giao thức sử dụng để xây dựng LSP, gọi “LSP băng thơng đảm bảo” (guaranteed bandwidth LSP) Ví dụ, cần dành sẵn tài nguyên ưên đường dẫn từ nút A đến nút B, hai nút nằm ttong vùng định tuyến Trước gửi tin Path, nút A chọn đường dẫn đáp ÚHg ràng buộc: đường liên kết nằm ưên đường dẫn phải có đầy đủ băng thơng để hỗ trợ yêu cầu tài nguyên Sau tìm đường dẫn, nút A đưa vào tin Path thành phần Explicit Route, đảm bảo LSP xây dựng ttên đưòmg dẫn chọn Ngay chức định tuyến ràng buộc tìm đường dẫn từ nút A đến nút B đáp ứng yêu cầu ràng buộc ttình dành sẵn tài nguyên chưa chắn thành cơng Ví dụ nút mạng đường dẫn phải có đệm, khơng có đủ đệm gây cố trình kiểm sốt thu nhận, đường dẫn có đầy đủ băng thơng Vì điều kiện ràng buộc lựa chọn đường dẫn phải bao gồm băng thông đệm Như đâu điểm khác biệt ứng dụng định tuyến ràng buộc vào tính toán lưu lượng chất lượng dịch vụ QoS? Khi xây dựng trung kế lưu lượng hai điểm, khơng cần phải kiểm sốt luồng Imi lượng LSP hay định hàng đợi Trong đó, để cung cấp chất lượng dịch vụ LSP, cần phải có kiểm soát igress LSR chiếm giữ đệm xây dựng xác tài ngun, đưịng dẫn ttên tất nút mạng thuộc LSP 5.6 T Ó M TẮT Chúng ta tìm hiểu tiến quan trọng mà MPLS mang lại: định tuyến có ràng buộc Chức nàng định tuyến có nhiều ưu điểm định tuyến IP truyền thống chỗ: có khả xây dựng đưịmg định tuyến vừa tối ưu hóa thơng số vơ hướng vừa đáp ứng ràng buộc, chẳng hạn u cầu băng thơng Những thành phần hệ thống định tuyến ràng buộc:-thứ giao thức CSPF (Consưained Shortest Path First), sử dụng để chọn đường Thứ hai MPLS, kỹ thuật ứiực chuyển mạch nhãn Thứ ba hai giao ứiức RSVP mở rộng CR-LDP, hai giao thức xây dựng LSP ttên tuyến định tuyến xác định (explicit route) Cuối cần cải tiến số giao thức định tuyến OSPF IS_IS để trao dổi thông tin trạng tíiái đường truyền liên quan đến khả đáp ứng yêu cầu ràng buộc Chức định tuyến ràng buộc cung cấp số ứng dụng, ừong phải kể đến ứng dụng tính tốn lưu lượng: điều khiển lưu lượng mang để tối ưu hoá việc sử dụng tài nguyên mạng, ứ n g dụng thứ hai kết hợp với chất lượng dịch vụ QoS để cung cấp cho lưu lượng đường dẫn có băng thơng đảm bảo L SP (guaranteed bandwith LSP) hỗ ừợ tốt cho việc đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ M ột ứng dụng khác tái định tuyến cung cấp khả nhanh chóng khắc phục cố đường truyền nút mạng ... PE1 IP S O /0 ^ ^ /1 P1 IP 24 SO/Ổ^^O /1 so/ò 27 P2 PE2 CE1 CE2 T hiết bị Serial 0/0 Serial 0 /1 Loopback PE1 19 2 .16 8 ,1. 10 P1 19 2 .16 8 .1. 9 19 2 .16 8 .1. 14 19 2 .16 8 .1. 2 P2 19 2 .16 8 .1. 13 19 2 .16 8 .1. 18 19 2 .16 8 .1. 3... viên đường chuyển mạch nhãn đến 19 2 .16 8.20.0/24 H ình 2.5: LFIB cho nút D 19 2 .16 8.20.3 o / 19 2 .16 8.20.7 19 2 .16 8.20.9 19 2 .16 8.20 .1 • V 19 2 .16 8.20,4 Ar\ pc 19 2 .16 8.20.6 Ẩ-y 19 2 .16 8.20.5 pr 11 QO oo... 2 .18 : Liên kết nhãn theo yêu cầu 17 2 .16 .2 .1 B 17 2 .16 .1. 1 Yêu cầu Gán nhãn 21 Yêu cầu Gán nhân 30 Yêu cầu Gán nhãn 21 Yêu cầu Gán nhãn 55 H ình 2 .19 : Liên kết nhãn không theo yêu cầu 17 2 .16 .2.1