Kĩ thuật lưu lượng IP WDM, chương 7

Chương 7: Giám sát hiệu tín hiệu quang Một mô hình khối kĩ thuật lưu lượng tinh vi thiết kế mạng mô hình dựa theo nhu cầu lưu lượng tận dụng tài nguyên mạng tuỳ theo độ khả dụng tài nguyên điều kiện ràng buộc QoS tín hiệu Trong chừng mực đặc tính tầng quang ảnh hưởng tới việc định mức mạng Chẳng hạn QoS tín hiệu giới hạn số lượng kênh bước sóng hỗ trợ tuyến nối quang tốc độ liệu hỗ trợ bước sóng Hơn thế, QoS tín hiệu quang chứa đựng yếu tố động có tín hiệu điện truyền thống Nếu không xem xét đặc tính tầng WDM hi vọng tầng WDM điều kiện ràng buộc tài nguyên Một mô hình IP ảo (dựa nhu cầu lưu lượng) tạo ra, giả sử mô hình hỗ trợ việc sử dụng kênh quang Khi muốn tính toán nhiều tuyến ngắn đồng thời đạt tối ưu hoá trình trở nên phức tạp nhiều Trong tảng IP/WDM tích hợp, đặc tính WDM quang cần phải liên kết với giao thức điều khiển IP thích ứng Một mạng WDM có hệ thống quản lí lỗi riêng nó nên tích hợp chặt chẽ với điều khiển IP Như mạng IP/WDM tích hợp chứa đựng đặc tính IP độ mềm dẻo khả thích ứng Giám sát hiệu mạng toàn quang trình tốn kém, đòi hỏi việc chia tín hiệu quang nhờ sử dụng thiết bị đặc biệt NE Tuy nhiên, sau chia tách, tín hiệu quang ban đầu bị giảm chất lượng khoảng cách truyền dẫn bị giảm tái tạo tín hiệu Hiện tái tạo tín hiệu miền quang (chẳng hạn sử dụng thu phát quang) chưa chín muồi tốn Vì thực tế nay, giám sát hiệu cho mạng toàn quang theo mô hình mềm dẻo vấn đề mở Trong mạng quang O-E-O, QoS tín hiệu trở nên đơn giản hop tín hiệu quang lại tái tạo lại 2.7 Kĩ thuật lưu lượng MPLS IP cung cấp giải pháp biến đổi tương đối đơn giản gói tin chuyển tiếp đoạn dựa thông tin đích phần tiêu đề gói tin bảng định tuyến cục Mục đích kĩ thuật lưu lượng MPLS tối ưu hoá tận dụng tài nguyên mạng cách điều khiển cách xác dòng lưu lượng miền định tuyến Để lựa chọn đường đi, kĩ thuật lưu lượng MPLS sử dụng cho hai mục đích cân tải giám sát mạng: Cân tải: sử dụng để cân dòng lưu lượng mạng giúp tránh nghẽn, điểm nóng thắt cổ chai Nó thiết kế cách đặc biệt để tránh tình vài thành phần mạng bị sử dụng mức thành phần khác lại không sử dụng hết công suất Giám sát mạng: sử dụng để giám sát mạng cách toàn cục 2.7.1 Cân tải Trong mạng IP, nằm node hình thành đa đường chi phí Nếu hỗ trợ định tuyến cân tải đường chọn cách ngẫu nhiên Hình 2.7 tượng phổ biến tất lưu lượng chuyển tiếp dọc theo đường Kết đường bị nghẽn đường khác có chi phí lại rỗi Để giải điều này, OSPF giới thiệu kĩ thuật đa đường đồng chi phí (ECMP) Kĩ thuật phân bố tải đa đường Có ba phương pháp đề xuất để phân chia tải lên đa đường đồng chi phí:  Chuyển tiếp gói tin theo vòng tròn: phương pháp thực chuyển tiếp gói tin theo vòng kín đa đường Chuyển tiếp vòng tròn loại bỏ kết hợp liệu hay hình thành chuỗi gói tin loại bỏ hiệu thấp TCP Phương pháp áp dụng trễ đa đường xấp xỉ  Phân chia tiền tố đích hop sẵn sàng: phương pháp thô giúp tránh kết hợp lưu lượng cách chia lưu lượng dựa tiền tố địa đích gói tin Phương pháp áp dụng với WAN tốc độ cao tiền tố ngắn vấn đề khó khăn phần lớn gói tin định tuyến tới tiền tố  Băm cặp nguồn – đích: phương pháp sử dụng hàm băm, chẳng hạn CRC-16 Nó áp dụng địa nguồn địa đích gói tin Không gian băm phân chia đường sẵn sàng việc thiết lập ngưỡng hay thực thuật toán modun Như vậy, lưu lượng cặp nguồn đích đường Phương pháp áp dụng cho WAN tốc độ cao Hình 2.7 Hiện tượng mạng cân tải Kĩ thuật lưu lượng MPLS phức tạp ECMP hai khía cạnh Thứ nhất, MPLS cung cấp lựa chọn đường tối ưu Về mặt toàn cục, ECMP cố gắng chia tài đường đồng chi phí mà không cố gắng ấn định dòng cách tối ưu cho đa đường hiểu biết độ sẵn sàng điều kiện tải động đa đường Kĩ thuật lưu lượng MPLS, thông qua chế tràn lụt LSA mờ OSPF, xây dựng trì sở liệu kĩ thuật lưu lượng Cơ sở liệu chứa thông tin kĩ thuật lưu lượng liên quan tới tuyến nối băng thông tổng, băng thông sẵn sàng, băng thông đặt trước băng thông đặt trước Dựa sở liệu kĩ thuật lưu lượng, kĩ thuật lưu lượng MPLS có khả thực ấn định dòng tối ưu môi trường mạng động Rõ ràng phân chia tải đồng cho đa đường chưa hẳn luôn tối ưu Ví dụ như, phần đường đồng chi phí bị tải trầm trọng đường khác tải nhẹ chí rỗi Một chế cân tải tối ưu nên gán dòng lưu lượng cho đường theo tỉ lệ ngược với lưu lượng sử dụng đường IETF OSPF-OMP (đa đường tối ưu) khuyến nghị triển khai LSA mờ LSA_OMP_LINK_LOAD LSA_OMP_PATH_LOAD LSA mờ LSA_OMP_LINK_LOAD bao gồm thông tin sau:  Tải tuyến hướng đo phần dung lượng tuyến  Tốc độ gói tin phụ thuộc vào tràn dòng hàng đợi hướng  Dung lượng tuyến thể dạng kB/s LSA mờ LSA_OMP_PATH_LOAD bao gồm thông tin sau:  Tải lớn hướng từ nguồn tới đích biểu diễn phần dung lượng tuyến Cần ý tuyến có tải cao chưa tuyến có dung lượng sẵn sàng thấp  Tổng gói tin bị hướng từ nguồn tới đích phụ thuộc tràn dòng hàng đợi Nó tính theo công thức sau: L path    1  Llink  links Lpath tốc độ gói cho đường Llink tốc độ gói cho tuyến đường  Dung lượng tuyến nhỏ đường hướng từ nguồn tới đích Để điều chỉnh tải đường cân cách xác, OSPFOMP định nghĩa tải tương đương phần tải quan trọng Tải tương đương xuất phát từ việc sử dụng tải phân mảnh thực tế ghép kênh thông số ước lượng dựa mức độ tổn thất định theo TCP hi vọng giảm xuống để tránh tắc nghẽn Đối với tập đa đường, phần đường có tải tương đương cao coi phần tải quan trọng Hơn nữa, đường cấu trúc hop nắm giữ ba biến sau: chia sẻ lưu lượng, số gia bước đếm bước Cơ chế OSPF-OMP điều chỉnh tải đường theo cách sau:  Số gia bước đường không đổi đường chứa phần tải quan trọng  Nếu đường không chứa phần tải quan trọng phần tải quan trọng thay đổi đường chứa phần tải quan trọng trước Đường điều chỉnh sau:  Số gia bước thiết lập giá trị thấp số đường chứa phần tải quan trọng  Thiết lập số gia bước nửa giá trị ban đầu  Nếu đường không chứa phần tải quan trọng đường không chứa phần tải quan trọng trước phần tải quan trọng chưa thay đổi số gia bước tăng Hình 2.8 miêu tả ví dụ cân tải sử dụng OSPF-OMP, định tuyến d, lưu lượng đến định tuyến chia hai đường sẵn sàng Bằng cách áp dụng hàm băm cặp nguồn đích định tuyến d, lưu lượng từ a tới c chuyển tiếp đường lưu lượng từ b tới c gán cho đường khác Hình 2.8 OSPF-OMP So với ECMP, kĩ thuật lưu lượng MPLS cung cấp khả định tuyến đường Kết là, kĩ thuật lưu lượng MPLS có khả tính toán thiết lập LSP Chúng thay đổi hoàn toàn tính chất chuyển tiếp liền kề Trong trường hợp mạng chưa tận dụng hết tài nguyên định định tuyến định chủ yếu việc giảm thiểu trễ Trong mạng tận dụng hết tài nguyên định định tuyến phải xem xét tới tuyến nối dung lượng nhỏ tuyến nối chịu tải trọng lớn Nhờ có cân tải tận dụng mạng tối ưu Tuy nhiên, tận dụng phát triển hơn, việc cân tải cách điều chỉnh chi phí tuyến nối không phù hợp mạng đạt gần đạt dung lượng tối đa MPLSOMP sử dụng chế cân tải OSPF-LMP Sự khác biệt hai chế nằm khả MPLS việc thiết lập/loại bỏ LSP Bằng cách tăng kênh để đáp ứng phát triển lưu lượng, kĩ thuật lưu lượng MPLS hi vọng tránh điểm nóng hay nghẽn để cực đại hoá tận dụng hay thông lượng mạng Từ quan điểm lối vào, LSP thiết lập, LSP tiếp cận lối trở thành láng giềng ảo tình trạng tải thiết lập cách tương ứng Nếu có đa đường hai node (lối vào lối ra), tải chia đường Như đường chưa tận dụng bị xoá khỏi chuyển tiếp liền kề Hình 2.9 MPLS-OMP Hình 2.9 miêu tả ví dụ cân tải sử dụng MPLSOMP, định tuyến d định tuyến lối vào MPLS khởi tạo LSP từ định tuyến d tới định tuyến c Một LSP thiết lập, chuyển tiếp liền kề (nghĩa cấu trúc hop kế tiếp) cập nhật định tuyến d cho định tuyến c trở thành định tuyến ảo liền kề với Bằng cách thu thập tải đường LSP, LSP cấu hình để không mang lưu lượng xuất phát từ node b Theo cách này, lưu lượng phân bố dựa độ sẵn sàng dung lượng tài nguyên Chú ý ví dụ ý định thiết bổ sung LSP Nó thể ấn định dòng theo phương pháp MPLS-OMP Giám sát mạng Kĩ thuật lưu lượng MPLS sử dụng để giám sát mạng cách sử dụng lập kế hoạch mạng dài hạn tương đối ngắn hạn Thông qua thiết lập/huỷ bỏ LSP động, kĩ thuật lưu lượng MPLS hỗ trợ nhiều loại ứng dụng khác từ VPN tĩnh VPN động tới LAN ảo Các LSP ảo cài đặt loại bỏ dựa phân bố lưu lượng đo Hai nhiệm vụ kĩ thuật lưu lượng MPLS (cho việc giám sát mạng) thiết kế LSP ấn định dòng Thiết kế LSP xác định đường định tuyến khoảng thời gian sống LSP đó, ấn định dòng ánh xạ dòng mạng lên tài nguyên có sẵn bao gồm LSP Cả hai nhiệm vụ có vấn đề tối ưu hoá toán học cổ điển Thiết kế LSP coi toán tìm đường tối ưu Dựa ma trận mục tiêu tối ưu hoá, toán tìm đường tối ưu phân loại thành toán tìm đường ngắn nhất, toán tìm đường dung lượng tối đa, toán tìm đường phân mảnh, hay toán tìm đường nhanh Ấn định dòng coi toán dòng lưu lượng có nhu cầu định cặp nguồn đích tương ứng Đối với lược đồ đơn hướng G, node đặc biệt s, gọi nguồn node t gọi đích, toán biểu diễn chương trình tuyến tính có dạng sau: f j k i, j  Fk , i  s k    Fk , i  t k 0, i  s , t k k   f i ,kj  u ik, j ,0   f i ,kj  u i , j , (i, j )  A Trong biểu thức này, k biểu diễn kết quả, f i ,kj thể k dòng tuyến (i,j) ui,j uik, j số dương biểu diễn dung lượng tổng tuyến (i,j) dung lượng tổng kết k Fk biểu diễn dòng tổng qua mạng cho kết k Mục tiêu toán đa kết tối ưu hoá  f k k Vì toán tuyến tính (hàm kết số hàm tuyến tính biến) nên giải nhờ sử dụng phương pháp LP Khó khăn làm để tương tác hai nhiệm vụ với Ví dụ khởi động thiết lập LSP? Xu hướng tối ưu hoá toàn cục cố gắng tích hợp thiết kế LSP ấn định dòng lại gặp phải khó khăn độ phức tạp lớn Xu hướng tối ưu hoá cục chia nhiệm vụ thành giai đoạn khác Trong giai đoạn, phương pháp tối ưu hoá triển khai cách độc lập  ... điều kiện tải động đa đường Kĩ thuật lưu lượng MPLS, thông qua chế tràn lụt LSA mờ OSPF, xây dựng trì sở liệu kĩ thuật lưu lượng Cơ sở liệu chứa thông tin kĩ thuật lưu lượng liên quan tới tuyến... lại 2 .7 Kĩ thuật lưu lượng MPLS IP cung cấp giải pháp biến đổi tương đối đơn giản gói tin chuyển tiếp đoạn dựa thông tin đích phần tiêu đề gói tin bảng định tuyến cục Mục đích kĩ thuật lưu lượng. .. thiết lập ngưỡng hay thực thuật toán modun Như vậy, lưu lượng cặp nguồn đích đường Phương pháp áp dụng cho WAN tốc độ cao Hình 2 .7 Hiện tượng mạng cân tải Kĩ thuật lưu lượng MPLS phức tạp ECMP