Nội dung Dẫn nhập Căn bản về MPLS Các thuật ngữ liên quan Thiết lập đường dẫn và phân phối nhãn Các hoạt động của MPLS Ưu và nhược điểm Ví dụ minh họa IP (Internet Protocol) Giao thức đầu tiên được xác định và được sử dụng để làm việc Internet toàn cầu Nhưng cũng có những nhược điểm Các nhược điểm chính Không hướng kết nối Phần mào đầu IP lớn (ít nhất là 20 byte) Mỗi bộ định tuyến có quyết định chuyển tiếp độc lập dựa trên địa chỉ IP Định tuyến thực hiện chậm hơn so với chuyển mạch Giao thức định tuyến thường được thiết kế để lấy con đường ngắn nhất trên một vài metric
Chương 2.1: Multi-Protocol Label Switching (MPLS) ThS NGUYỄN CAO ĐẠT E-mail:dat@hcmut.edu.vn Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) Nội dung Dẫn nhập Căn MPLS Các thuật ngữ liên quan Thiết lập đường dẫn phân phối nhãn Các hoạt động MPLS Ưu nhược điểm Ví dụ minh họa Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) Dẫn nhập IP (Internet Protocol) Giao thức xác định sử dụng để làm việc Internet toàn cầu Nhưng có nhược điểm Các nhược điểm Không hướng kết nối Phần mào đầu IP lớn (ít 20 byte) Mỗi định tuyến có định chuyển tiếp độc lập dựa địa IP Định tuyến thực chậm so với chuyển mạch Giao thức định tuyến thường thiết kế để lấy đường ngắn vài metric Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) Receive incoming pkt Dẫn nhập (tt) Định tuyến IP DA=my_add or DA= IP brdcst add ? Chuyển tiếp dựa địa chĩ đích đến (Destination address - DA) Sao trùng prefix dài Bảng định tuyến (Routing table – RT) DA Host entry Next hop router 198.168.7.3 X Network Interface Host entry 198.168.7.4 X Host entry 198.168.7.1 198.168.7.5 Host entry 198.168.7.2 198.168.7.5 N/w entry 198.100.x.x 198.100.9.1 N/w entry 128.72.x.x 128.72.55.4 Default x.x.x.x 128.84.73.1 Yes Deliver datagram to protocol module (TCP/UDP) specified in IP hdr Yes Send pkt to next-hop router or to directly connected interface Yes Send pkt to nexthop router or to directly connected interface No RT entry = complete DA? No RT entry = Destn n/w id? No Default entry exists? Yes Send pkt to next-hop router No Datagram undeliverable (Use ICMP to inform source.) Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) Dẫn nhập (tt) Packet generated DA = 198.100.9.75 Longest prefix match gives next hop router as 198.100.9.1 and outgoing interface as 198.168.7.3 198.168.7.4 198.168.7.1 198.168.7.5 198.168.7.2 Host entry Next hop router 198.168.7.3 198.100.9.75 X N/w Int Host entry 198.168.7.4 198.100.9.75 X Host entry 198.168.7.1 198.100.9.75 198.168.7.5 Host entry 198.168.7.2 198.100.9.75 198.168.7.5 N/w entry 198.100.x.x 198.100.9.75 198.100.9.1 N/w entry 128.72.x.x 128.72.55.4 Default x.x.x.x 128.84.73.1 Routing table (RT) at 198.168.7.6 198.100.9.1 198.168.7.6 128.84.x.x 198.100.x.x DA 198.100.9.7 128.72.x.x 128.84.73.1 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 128.72.55.4 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) Dẫn nhập (tt) Bộ định tuyến IP tốc độ cao ??? incoming links Node outgoing links Memory Tra cứu địa IP đích đến cho gói Chuyển mạch quản lý đệm cho gói có kích thước thay đổi Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) Dẫn nhập (tt) ATM(Asynchronous Transfer Mode) Chuẩn ITU standard cho kiến trúc mạng số dịch vụ tích hợp băng thông rộng(Broadband Integrated Service Digital Network architecture): 155Mbps đến 622 Mbps cao Linh hoạt hiệu chuyển mạch gói hiệu suất cao kích thước gói cố định Hỗ trợ đa dịch vụ (thoại, video, liệu) Chất lượng dịch vụ(QoS) đầu cuối đến đầu cuối Mạng có hướng kết nối Mạng mạch ảo Nhưng có nhược điểm Phức tạp, giá thành cao Không chấp nhận rộng rãi Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) Dẫn nhập (tt) Kết hợp thuật toán chuyển tiếp sử dụng ATM với IP Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) Nội dung Dẫn nhập Căn MPLS Các thuật ngữ liên quan Thiết lập đường dẫn phân phối nhãn Các hoạt động MPLS Ưu nhược điểm Ví dụ minh họa Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) Căn MPLS MPLS: Multi-Protocol Label Switching Một lược đồ chuyển tiếp thiết kế nhằm tăng tốc việc chuyển tiếp gói IP(RFC 3031) Đưa khái niệm mạch ảo vào IP Mục đích Chất lượng dịch vụ (QoS) Chuyển tiếp hiệu suất cao Kỹ thuật giao thông (Traffic engineering) Mạng riêng ảo (VPN – Virtual Private Network) Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 10 Các hoạt động MPLS Tạo nhãn phân phối nhãn Các router đưa định để ràng buộc nhãn cho FEC cụ thể xây dựng bảng chúng Với LDP, định tuyến phân phối nhãn ràng buộc nhãn FEC Một giao thức truyền tải tin cậy sử dụng cho giao thức báo hiệu Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 37 Các hoạt động MPLS (tt) Tạo bảng Khi nhận cam kết ràng buộc nhãn, LSR tạo mục LIB (label information base) Nội dung bảng định nghĩa ánh xạ nhãn FEC, ánh xạ cổng vào nhãn đầu vào đến cổng đầu nhãn đầu Các mục cập nhật đàm phán lại ràng buộc nhãn xảy Tạo LSP Các LSP tạo theo hướng ngược lại để tạo mục LIB Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 38 Các hoạt động MPLS (tt) Ví dụ LIB Incoming Input Port Port Label Output Port Outgoing Port Label 3 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 39 Các hoạt động MPLS (tt) Next hop router 128.89.10.x 198.168.7.6 N/w Int DA Next hop router 128.89.10.x 128.89.10.1 N/w Int 179.69.x.x 179.69.x.x DA 198.168.7.6 179.69.42.3 Routing Table 128.89.10.x In label Out label X X Address Prefix N/w Int 128.89.10.x 179.69.x.x 1 In label Out label 128.89.10.x 179.69.x.x Address Prefix N/w Int R1 R2 198.168.7.6 Advertises bindings 128.89.10.12 Label Table R3 Advertises binding Advertises binding 179.69.x.x R4 179.69.42.3 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 40 Các hoạt động MPLS (tt) Chuyển tiếp gói LER tiếp nhận nhãn cho gói tin xuất lần đầu Trong mạng IP, tìm thấy địa phù hợp để tìm LSR kết tiếp LSR bắt đầu yêu cầu nhãn LSR Mỗi định tuyến trung gian nhận nhãn từ định tuyến LER đầu ngược đến LSR Các thiết lập LSP định cách sử dụng LDP giao thức báo hiệu khác Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 41 Các hoạt động MPLS (tt) Chuyển tiếp gói (tt) Các LSR cập nhật thông tin vào LIB LSR chèn phần mào đầu MPLS với nhãn tương ứng chuyển tiếp gói tin đến LSR Mỗi LSR kiểm tra nhãn gói tin nhận được, thay nhãn tương ứng chuyển tiếp Khi gói tin đến LER đầu ra, loại bỏ nhãn MPLS tương ứng chuyển đến đích Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 42 Các hoạt động MPLS (tt) R3 In label Out label X 128.89.10.x X 179.69.x.x Pop label In label Out label 3 128.89.10.x 1 179.69.x.x Address Prefix N/w Int Swap Label R1 Packet arrives DA=128.89.10.25 Address Prefix N/w Int R2 198.168.7.6 Forward packet 128.89.10.x 128.89.10.12 R3 Push Label 179.69.x.x R4 179.69.42.3 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 43 Các hoạt động MPLS (tt) Hoạt động thứ bậc MPLS •A,B,C,D,E,F: dùng BGP •1,2,3,4,5,6: dùng OSPF C D Domain #2 A B Domain #1 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 E F Domain #3 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 44 Các hoạt động MPLS (tt) Hoạt động thứ bậc MPLS (tt) Khi gói tin IP qua miền # 2, chứa hai nhãn, mã hóa "nhãn xếp chồng (label stack)" Nhãn hiệu cấp cao sử dụng định tuyến C D, đóng gói bên nhãn cấp thấp sử dụng miền # Hoạt động C C cần phải trao đổi nhãn BGP với D C cần phải thêm nhãn OSPF Do đó, C đẩy xuống nhãn BGP cho biết thêm nhãn cấp Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 45 Nội dung Dẫn nhập Căn MPLS Các thuật ngữ liên quan Thiết lập đường dẫn phân phối nhãn Các hoạt động MPLS Ưu nhược điểm Ví dụ minh họa Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 46 Ưu nhược điểm Ưu điểm Cải thiện hiệu suất chuyển tiếp gói mạng Hỗ trợ chất lượng dịch vụ(QoS) phân lớp dịch vụ(CoS) Hỗ trợ khả mở rộng mạng Khuyết điểm Một tầng bổ sung Các định tuyến phải “hiểu” MPLS Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 47 Nội dung Dẫn nhập Căn MPLS Các thuật ngữ liên quan Thiết lập đường dẫn phân phối nhãn Các hoạt động MPLS Ưu nhược điểm Ví dụ minh họa Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 48 Ví dụ minh họa Dùng GNS3 để tạo đồ hình mạng sau: Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 49 Ví dụ minh họa (tt) Cầu hình mạng dùng EIGRP giao thức định tuyến Kiểm tra kết nối từ R1 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 50 Ví dụ minh họa (tt) Cấu hình MPLS IP Kiểm tra lại kết nối từ R1 Đã có khác biệt hai lần kiểm tra kết nối Trong mạng lớn hơn, nhãn thêm vào/thay đổi/loại bỏ dễ dàng thấy Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS) 51 [...]... tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 16 Các thuật ngữ liên quan Đường chuyển mạch nhãn Label- switched path (LSP) Đường đơn đi qua nội mạng New York San Francisco Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 17 Các thuật ngữ liên quan(tt) Bộ định tuyến chuyển nhãn Label- switching. .. Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 11 Căn bản về MPLS (tt) Packet generated Exact matching label DA = 198.100.9.75 swapping gives outgoing label as and outgoing interface as 4 Attach label Incoming label 198.168.7.3 Address prefix N/w Int X 2 198.100.x.x 4 128.72.x.x 5 198.168.7.4 198.168.7.1 198.168.7.5 1 198.168.7.2 Outgoing label Label Forwarding Table at 198.168.7.6... Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 18 Các thuật ngữ liên quan(tt) Bộ định tuyến cạnh nhãn Label Edge Router (LER) Các bộ định tuyến vào và ra của LSP Thực hiện các thao tác push, pop phần mào đầu MPLS New York San Francisco Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 19 Các... máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 28 Chuyển tiếp trong IP Dest 47.1 47.2 47.3 Dest 47.1 47.2 47.3 3 Out 1 2 3 Dest 47.1 47.2 47.3 Out 1 2 3 Out 1 2 3 1 47.1 1 IP 47.1.1.1 2 IP 47.1.1.1 2 IP 47.1.1.1 1 47.2 47.3 3 2 IP 47.1.1.1 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 29 Label Switched... Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 31 Định tuyến rõ trên IP Intf Label Dest Intf Label In In Out Out 3 50 47.1 1 40 Intf In 3 3 Dest 47.1.1 47.1 Intf Out 2 1 Label Out 33 50 Intf In 3 Label Dest Intf In Out 40 47.1 1 IP 47.1.1.1 1 47.1 3 1 47.3 3 3 1 2 2 47.2 2 IP 47.1.1.1 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol... Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 24 Nội dung Dẫn nhập Căn bản về MPLS Các thuật ngữ liên quan Thiết lập đường dẫn và phân phối nhãn Các hoạt động của MPLS Ưu và nhược điểm Ví dụ minh họa Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 25 Thiết lập đường dẫn... Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 26 Thiết lập LSP dựa trên định tuyến hop-by-hop #216 #14 #311 #99 #311 #963 #311 #963 #14 #612 #5 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 #462 #99 #311 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 27 MPLS được xây dựng trên IP Dest 47.1 47.2 47.3... nhãn kế tiếp Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 13 Căn bản về MPLS (tt) Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 14 Căn bản về MPLS (tt) So sánh các cơ chế chuyển tiếp Ethernet IP Forwarding Control Protocols... Label Switched Path (LSP) trên IP Intf Label Dest Intf Label In In Out Out 3 50 47.1 1 40 3 1 1 47.3 3 Label Dest Intf In Out 40 47.1 1 IP 47.1.1.1 1 47.1 3 Intf Dest Intf Label In Out Out 3 47.1 1 50 Intf In 3 2 2 47.2 2 IP 47.1.1.1 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 30 Định tuyến rõ Route= {A,B,C}... Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 21 Các thuật ngữ liên quan(tt) Định dạng nhãn MPLS Nhãn: 20 bits Thử nghiệm: 3 bits, phân lớp dịch vụ Bit xếp chồng Thời gian sống (TTL - Time to live): 8 bits Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính © 2014 Mạng máy tính 2 Chương 2: Multi-Protocol Label Switching( MPLS) 22 Các thuật ngữ liên