Các biện pháp bảo vệ và khôi phục trong mạng GMPLS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ THẾ DŨNG CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC TRONG MẠNG GMPLS LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG Hà Nội - Năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ THẾ DŨNG CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC TRONG MẠNG GMPLS Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸTHUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS TRẦN THỊ NGỌC LAN Hà Nội - Năm 2015 MỤC LỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii DANH MỤC CÁC BẢNG ix LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I:CÔNG NGHỆ MPLS VÀ CHUYỂN ĐỔI TỪ MPLS SANG GMPLS 1.1 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Lý lựa chọn công nghệ MPLS 1.1.3 Nguyên lý hoạt động 1.1.4 MPLS TE 11 1.2 Mạng truyền tải 21 1.2.1 Khái niệm 21 1.2.2 Các công nghệ truyền tải 22 1.2.3 Các mô hình mạng truyền tải 25 1.3 Nguồn gốc GMPLS 27 1.3.1 Chuyển mạch bước sóng 27 1.3.2 Khái quát công nghệ 28 1.4 Những yêu cầu GMPLS 29 1.4.1 Nhãn 29 1.4.2 Các loại chuyển mạch 29 1.4.3 LSP 30 1.4.4 Băng thông 31 1.4.5 Kết nối truyền tải hai chiều 31 1.4.6 Sự tách rời mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu 31 1.4.7 Đường hầm phân bậc 32 1.5 Kết luận chương 33 CHƯƠNG II:GIAO THỨC BÁO HIỆU, GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG GMPLS 34 2.1 Quá trình báo hiệu 34 2.2 Quá trình báo hiệu GMPLS 37 i 2.2.1 Phiên, đường hầm LSP 37 2.2.2 Các tuyến LSP 39 2.2.3 Nhãn tài nguyên 41 2.3 Sự thiết lập trì LSP 42 2.3.1 Các thông điệp 42 2.3.2 Các thông điệp tin RSVP-TE 43 2.3.3 Thiết lập LSP 44 2.3.4 Duy trì LSP 45 2.3.5 Kết thúc LSP 46 2.3.6 Thay đổi LSP 46 2.4 Định tuyến GMPLS 48 2.4.1 Định tuyến mạng IP mạng kỹ thuật lưu lượng 48 2.4.2 Dữ liệu kỹ thuật lưu lượng 49 2.4.3 Thông tin định tuyến GMPLS 50 2.4.4 Các giao thức định tuyến IP 53 2.4.5 Vận hành giao thức định tuyến mạng GMPLS 54 2.4.6 Các phần mở rộng giao thức cụ thể 55 2.5 Kết luận chương 56 CHƯƠNG III:CÁC BIỆN PHÁP KHÔI PHỤC VÀ BẢO VỆ TRONG GMPLS 58 3.1 Các cố mạng truyền tải 58 3.2 Các định nghĩa tính tồn mạng lưới 59 3.3 Chu trình khôi phục dịch vụ 60 3.4 Các lớp phục hồi dịch vụ 63 3.5 Các mức phạm vi khôi phục 63 3.6 Khôi phục chặng 67 3.6.1 Bảo vệ chặng + đơn hướng dành riêng 67 3.6.2 Bảo vệ chặng + song hướng dành riêng 68 3.6.3 Bảo vệ chặng 1:1 dành riêng có hỗ trợ lưu lượng phụ 70 3.6.4 Bảo vệ chặng M:N dùng chung 73 3.6.5 Bảo vệ chặng nâng cao 76 3.7 Khôi phục tuyến 77 ii 3.7.1 Miền khôi phục tuyến 78 3.7.2 Khôi phục toàn tuyến 79 3.7.3 Khôi phục đoạn 93 3.7.4 Kết hợp khôi phục đoạn khôi phục toàn tuyến 98 3.7.5 Tái định tuyến nhanh 99 3.8 Khôi phục mặt phẳng điều khiển 104 3.8.1 Các hỏng hóc mặt phẳng điều khiển 106 3.8.2 Tái đồng hóa mặt phẳng điều khiển thông qua báo hiệu 108 3.8.3 Sửa chữa mặt phẳng điều khiển sở liệu cục 109 3.8.4 Sửa chữa mặt phẳng điều khiển trạng thái mặt phẳng liệu 110 3.8.5 Quản lý LSP bị chia cắt mặt phẳng điều khiển 111 3.8.6 Kết luận chương 118 KẾT LUẬN 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 iii THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT AB Available Bandwidth Băng thông sẵn sàng ABR Area Border Router Bộ định tuyến vùng biên ANSI American National Standards Institute Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ AS Autonomous System Hệ thống tự trị ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng BLSR Bidirectional Line Switched Ring Vòng chuyển mạch đường dây hai chiều CBR Constraint Based Routing Định tuyến theo ràng buộc CLI Command-Line Interface Giao diện dòng lệnh CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect Đa truy cập nhận biết sóng mang phát xung đột ERO Explicit Route Object Đối tượng tuyến tường minh FEC Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương FIB Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp FIS Fault Indication Signal Tín hiệu thị hỏng hóc FRR Fast Re-route Tái định tuyến nhanh FRS Fault Restoration Signal Tín hiệu khôi phục lỗi FSC Fiber-Switch Capable Khả chuyển mạch sợi GMPLS Generalized Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc trách kỹ thuật Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức nội vùng IP Internet Protocol Giao thức Internet ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế iv L2SC Layer-2 Switch Capable Khả chuyển mạch lớp LAN Local Area Network Mạng nội LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LFIB Label Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn LMP Link Management Protocol Giao thức quản lý kết nối LSA Link-State Advertisement Quảng bá trạng thái liên kết LSC Lambda Switch Capable Khả chuyển mạch bước sóng LSP Label Switched Path Tuyến chuyển mạch nhãn LSR Label Switched Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MB Maximum Bandwidth Băng thông tối đa MN Merge Node Nút nối MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPλS Multiprotocol Lamda Switching Chuyển mạch bước sóng đa giao thức NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng OSC Optical Supervisory Channel Kênh giám sát quang PCX Photonic Cross-connect Thiết bị chuyển mạch đấu nối chéo quang tử PDU Protocol Data Unit Đơn vị liệu giao thức PLR Point of Local Repair Điểm sửa chữa cục PSC Packet Switch Capable Khả chuyển mạch gói PVC Permanent Virtual Circuit Mạch ảo cố định QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RIB Routing Information Base Cơ sở thông tin định tuyến RRO Recorded Route Object Đối tượng ghi lưu tuyến đường v RSVP Resource ReSerVation Protocol Giao thức đặt trước tài nguyên SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng SRLG Shared Risk Link Group Nhóm liên kết chia sẻ rủi ro TDM Time-DivisionMultiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian TE Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng TED Traffic Engineering Database Cơ sở liệu kĩ thuật lưu lượng VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng WRT Wait-to-Restore Timer Bộ định thời chờ để khôi phục vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Chèn nhãn Hình 1.2: Nhãn MPLS Hình 1.3: Ngăn xếp nhãn MPLS Hình 1.4: Các thành phần Mặt phẳng điều khiển Mặt phẳng liệu Hình 1.5: Thiết lập phiên LDP Hình 1.6: Các nhãn đặc biệt Hình 1.7: Quá trình gán nhãn phân phối nhãn Hình 1.8: Quá trình đổi nhãn 10 Hình 1.9: Mạng IP truyền thống 12 Hình 1.10: MPLS TE 12 Hình 1.11: Bản tin RSVP PATH RESERVATION 14 Hình 1.12: Bản tin RSVP PATH/RESERVATION giá trị Object 16 Hình 1.13: OSPF TLV/Sub-TLV TE Extensions 20 Hình 1.14: Unequal Cost Load Balancing 20 Hình 1.15: MPLS TE tái định tuyến nhanh 21 Hình 1.16: Mạng truyền tải cung cấp kết nối cho mạng người dùng độc lập 22 Hình 1.17: Cấu tạo khung TDM 23 Hình 1.18: Mạng vòng đơn 25 Hình 1.19: Mạng vòng hai hướng bảo vệ 25 Hình 1.20: Mạng liên vòng 26 Hình 1.21: Mạng lưới vòng 26 Hình 1.22: Mạng kết nối điểm – điểm 26 Hình 1.23: Mạng dạng lưới 27 Hình 1.24: Phân bậc loại chuyển mạch 32 Hình 2.1: Các cấu hình điều khiển báo hiệu chuyển mạch liệu 34 Hình 2.2 Trao đổi thông điệp để thiết lập tháo bỏ LSP 45 Hình 3.1: Bảo vệ chặng 67 Hình 3.2: SONET BLSR bốn sợi quang 77 Hình 3.3 Miền khôi phục tuyến 78 Hình 3.4: Bảo vệ + toàn tuyến 81 vii Hình 3.5 Bảo vệ 1:N toàn tuyến có hỗ trợ lưu lượng phụ 82 Hình 3.6 Tái định tuyến hoạch định trước 84 Hình 3.7 Tái định tuyến toàn 87 Hình 3.8 Khôi phục đoạn 94 Hình 3.9 Khôi phục đoạn chồng lấn 95 Hình 3.10 Các miền khôi phục đoạn nối nhau, chồng lấn lồng 96 Hình 3.11 Kết hợp khôi phục toàn tuyến khôi phục đoạn 98 Hình 3.12 Bảo vệ FRR với đường hầm NHOP 101 Hình 3.13 Bảo vệ FRR với đường hầm NNHOP 102 Hình 3.14 Bảo vệ FRR với đường hầm đổi lộ trình NHOP 102 Hình 3.15 Bảo vệ FRR với đường hầm bỏ qua phần tử NHOP 103 Hình 3.16: LSP với điều khiển trạng thái hỏng hóc 112 viii đạt tác vụ khôi phục kích hoạt thông điệp thông báo hỏng hóc Do trường hợp cần cân nhắc 3.8.1 Các hỏng hóc mặt phẳng điều khiển Mặt phẳng điều khiển mạng truyền tải thông minh tập điều khiển mạng liên kết nối thông qua kênh kiểm soát, điều khiển mạng (hay gọi đơn giản điều khiển) thực thể thực hóa thông minh mặt phẳng điều khiển (chẳng hạn thông báo cho giao thức báo hiệu định tuyến, tính toán tuyến, ứng dụng kỹ thuật lưu lượng), kênh kiểm soát thực thể trừu tượng biểu thị đặc điểm tài nguyên mạng cần thiết cho việc chuyển giao thông điệp mặt phẳng điều khiển điều khiển liền kề Điểm khác biệt quan trọng mạng truyền tải mạng chuyển mạch gói kênh kiểm soát mạng truyền tải biệt lập mặt khái niệm với liên kết TE mà chúng quản lý, chúng dùng chung cáp quang Tương tự, điều khiển mạng truyền tải biệt lập mặt logic với chuyển mạch liệu mà chúng quản lý, điều khiển chuyển mạch bố trí nằm thiết bị vật lý Mặt phẳng điều khiển biết hỏng hóc mặt phẳng liệu thông qua kiện báo hỏng hóc sinh mặt phẳng liệu Trong đó, hỏng hóc mặt phẳng điều khiển phát điều khiển Các hỏng hóc mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu xảy đồng thời số trường hợp Chẳng hạn, việc cắt cáp quang khiến cho kênh giám sát quang (OSC-Optical Supervisory Channel) ngưng phục vụ làm ngắt tất kênh liệu hai nút liền kề Tuy nhiên, nói chung hỏng hóc mặt phẳng liệu hỏng hóc mặt phẳng điều khiển biệt lập với Một hỏng hóc mặt phẳng điều khiển hỏng hóc điều khiển hay kênh kiểm soát Rất nhiều kiện gây hỏng hóc mặt phẳng điều khiển: lỗi cấu hình (chẳng hạn giao diện kiểm soát bị loại bỏ, giao thức quan trọng chưa cho phép khả dụng (chưa enable)), lỗi phần mềm (một thành phần phần mềm dành cho điều khiển nâng cấp lên phiên mới, phiên chưa thử nghiệm kỹ lưỡng), hỏng hóc phần cứng (hỏng hóc xử lý dạng giá, card Ethernet, điều khiển OSC), vv 106 Một trường hợp đặc biệt hỏng hóc mặt phẳng điều khiển hỏng hóc điều khiển, tức hỏng hóc việc nâng cấp phần mềm điều khiển Để khai thác tính bổ sung phần sửa chữa lỗi, phần mềm điều khiển mạng phải nâng cấp lên phát hành Thông thường, có số dịch vụ hoạt động (active) ánh xạ đến LSP liên kết chuyển mạch liệu quản lý điều khiển cần nâng cấp Hiển nhiên, việc nâng cấp lý làm gián đoạn dịch vụ Nó phải tiến hành cho ảnh hưởng tối thiểu (nếu có) đến lưu lượng người dùng Trong nâng cấp, phần mềm tải xuống điều khiển điều khiển khởi động lại, điều khiến cho hành vi điều khiển giống với việc khôi phục sau hỏng hóc nút (chẳng hạn cố sụp đổ phần mềm) Bộ điều khiển cố gắng nối kết lại với mạng tái đồng hóa trạng thái LSP mà phiên trước có liên đới việc chuẩn bị dự phòng Xét mặt đó, việc xử lý tác vụ cập nhật phần mềm có phần đơn giản việc xử lý cố sụp đổ, công việc đầu có tính dự báo trước lên kế hoạch trước Tuy nhiên, việc nâng cấp có rắc rối riêng Chẳng hạn, phát hành không tương thích ngược 100% với cũ, tiến hành nâng cấp tất điều khiển lúc, nên luôn có khả xảy thêm hỏng hóc mặt phẳng điều khiển số điều khiển cài xong phần mềm mới, kích hoạt số điều khiển khác lại chưa Việc khôi phục mặt phẳng điều khiển không đơn loại trừ điều kiện gây hỏng hóc Nó bao gồm tiến trình tái đồng hóa trạng thái mặt phẳng điều khiển cho tất LSP tồn mặt phẳng liệu Một trạng thái mặt phẳng điều khiển LSP hồ sơ LSP Hồ sơ chứa đựng thông số chuẩn bị dự phòng, ví dụ, tuyến ưa thích tuyến thay thế, băng thông, yêu cầu khôi phục nhận, gửi từ đến điều khiển lân cận nằm phía xuôi chiều, ngược chiều Nó chứa thông tin động mà biết LSP, chẳng hạn, tuyến thực mà LSP chọn, cảnh báo phát liên kết TE cục xa Trạng thái LSP cho biết trạng thái LSP có liên quan hay LSP đồng phụ thuộc Chẳng hạn, điều khiển tình cờ PLR cho LSP, trạng thái LSP bao gồm trỏ đến trạng 107 thái LSP bảo vệ liên đới Sau cùng, trạng thái LSP chứa ghi ghi nhận danh tính trạng thái tất tài nguyên mạng cấp phát cho LSP đó, danh tính thực thể quản lý vốn sở hữu LSP (nghĩa thực thể kích hoạt thiết lập LSP chịu trách nhiệm việc hủy nó) Đó tất thông tin quan trọng cho việc vận hành quản lý đắn LSP Một thông tin bị mất, khó (nếu không muốn nói không thể) chỉnh sửa động LSP hay chí hủy LSP, chưa nói đến việc tiến hành thủ tục chuyển mạch để bảo vệ Do vậy, điều quan trọng hỏng hóc mặt phẳng điều khiển sửa chữa điều khiển bị ảnh hưởng khởi động lại nối kết lại với mạng, tài nguyên cấp phát đòi lại trạng thái khôi phục cho tất LSP, điều chắn LSP hoạt động, tốt với LSP giai đoạn thiết lập hay hủy 3.8.2 Tái đồng hóa mặt phẳng điều khiển thông qua báo hiệu Giao thức báo hiệu GMPLS RSVP-TE linh hoạt Một tính đáng ý giao thức cho phép điều khiển, vốn khôi phục sau hỏng hóc mặt phẳng điều khiển, khai thác mạnh việc cộng tác với điều khiển khác mạng, tái đồng hóa trạng thái LSP mà trước xảy hỏng hóc có liên đới Cụ thể, giai đoạn tái thiết lập quan hệ liền kề mặt báo hiệu với phần tử lân cận (thông qua việc trao đổi thông điệp Hello GMPLS RSVP), điều khiển khôi phục báo hiệu sẵn sàng cho việc tái đồng hóa trạng thái LSP Đối với LSP vậy, phần tử lân cận báo hiệu ngược trở lại điều khiển khôi phục để cung cấp tất thông tin vốn gửi đến nhận lại từ điều khiển giai đoạn chưa xảy hỏng hóc (nghĩa trước điều khiển khởi động lại) Các thông tin bao gồm thông số chuẩn bị dự phòng (băng thông, yêu cầu khôi phục, ) tuyến tuyến dự phòng (có thể điều khiển khôi phục tính toán động trước đó), báo động mặt phẳng liệu phát cục bộ, ) Một có sẵn thông tin này, việc trở nên đơn giản với điều khiển Nó đối chiếu thông tin với ghi mặt phẳng liệu cục bộ, tái cấp phát tài nguyên sử dụng LSP tích cực, tái tạo trạng thái LSP có liên quan, giải phóng tài nguyên mà mạng rõ đích cấp phát 108 Do chất liền kề (nghĩa theo bước nhảy) RSVP-TE, thủ tục đồng hóa khôi phục mô tả mang lại kết hai phần tử lân cận điều khiển khôi phục hoạt động đầy đủ Nếu phần tử lân cận có mặt phẳng điều khiển bị hỏng hóc, điều khiển khôi phục buộc phải chờ phần tử lân cận khôi phục hoàn tất việc tái đồng hóa toàn diện tất LSP 3.8.3 Sửa chữa mặt phẳng điều khiển sở liệu cục Một cách khác để khôi phục trạng thái mặt phẳng điều khiển trở lại trước hỏng hóc lưu chúng vào sở liệu cục có khả bảo toàn liệu sau tác vụ khởi động lại Các cài đặt mặt phẳng điều khiển áp dụng phương pháp lưu lại tất thay đổi trạng thái quan trọng LSP, để sau khởi động lại, điều khiển khôi phục trạng thái cách đọc chúng từ sở liệu Các cài đặt gặp nhiều vấn đề nghiêm trọng hai lý do: Không biết trước xảy hỏng hóc, trạng thái, luôn có số thông tin bị mất, đơn vấn đề liên quan đến thời gian hỏng hóc gây Hai lý khiến việc tái đồng hóa sở liệu ghi nhận đầy đủ trạng thái trở nên kiểm thử được, phải có số lượng lớn khủng khiếp trường hợp kiểm thử khác Một phương pháp đơn giản dễ đoán trước lưu dạng nén thông điệp gửi hay nhận điều khiển vào sở liệu Sau khởi động lại, điều khiển cần chạy lại thông điệp lưu, thể vừa nhận chúng từ mạng Phương pháp có lợi chỗ thông điệp có sẵn bị mất, RSVP-TE giỏi việc khôi phục thông điệp bị Việc thử nghiệm đầy đủ kỹ thuật nhằm bảo đảm đáng tin cậy đòi hỏi công sức nhiều Cách giải có ưu điểm dễ dàng tích hợp với việc tái đồng hóa qua tín hiệu Nó khiến cho việc thông điệp tái đồng hóa nhận từ phần tử lân cận hay chạy lại từ sở liệu khác biệt Bất kỳ phát sai lệch trạng thái lưu trạng thái mạng, trạng thái mạng 109 Các phương pháp dựa việc tái đồng hóa sở liệu có điểm bất lợi chỗ chúng đòi hỏi thêm công việc xử lý, bước bình thường việc quản lý LSP Công việc xử lý bao gồm việc ghi vào nhớ không khả biến (tương đối chậm), kiểu bảo vệ chống hỏng hóc mặt phẳng điều khiển làm chậm đáng kể tiến trình thiết lập LSP 3.8.4 Sửa chữa mặt phẳng điều khiển trạng thái mặt phẳng liệu Có thể xảy tình hai phương pháp mô tả hai phần dùng để sửa chữa trạng thái mặt phẳng điều khiển Chẳng hạn, xét trường hợp điều khiển mạng phải trải qua đợt nâng cấp phần mềm quy mô lớn, phần mềm không tương thích với phiên trước Thông thường trường hợp này, phần mềm tải điều khiển, toàn chúng ngưng phục vụ, sau chúng khởi động lại sở liệu cục xóa đi, điều cần thiết sở liệu cục cũ khó hiểu phiên phần mềm Trong trường hợp vậy, cách để khôi phục trạng thái mặt phẳng điều khiển lợi dụng thông tin LSP mặt phẳng liệu cục cung cấp Một điều khiển truy vấn nối kết chéo cục bộ, card kết nối, cổng tương tác khách hàng , nhận thấy sử dụng để quản lý đầu nguồn LSP cụ thể Sử dụng thông tin băng thông LSP, kiểu mã hóa liệu có sẵn từ trạng thái mặt phẳng liệu, bắt đầu xây dựng thông điệp Setup LSP (RSVP Path) Lưu ý điều khiển cách nhận diện đích đến LSP hay tuyến mà LSP chọn, không cần phải làm điều Tất cần làm xác định ID liên kết danh tính điều khiển quản lý đầu bên liên kết Các thông tin lấy từ LMP trích từ sở liệu TE Sau nhận diện điều khiển bước nhảy kế tiếp, đầu nguồn gửi thông điệp Setup LSP cho phần tử lân cận phía xuôi chiều, phần tử nhận (có thể nhờ việc xem xét đối tượng Session việc phát giá trị đặc biệt vị trí đích đến LSP) thông điệp Setup LSP bình thường Bộ điều khiển láng giềng xác nhận thông tin mã hóa bên thông điệp quán với thông tin cung cấp mặt phẳng liệu nó, sau nhận diện điều khiển xuôi chiều 110 chuyển tiếp thông điệp cho Tiến trình lặp lại tất điều khiển nằm dọc theo tuyến thông điệp Setup LSP tới điều khiển quản lý đầu cuối LSP Bộ điều khiển kích hoạt thông điệp Accept LSP theo hướng ngược chiều Lưu ý thông điệp chấp nhận chứa địa đích đến LSP thích hợp, tất điều khiển dọc theo tuyến hoàn tất việc sửa chữa trạng thái mặt phẳng điều khiển LSP Rõ ràng khôi phục tất chi tiết trạng thái trước theo cách Các chi tiết quan hệ LSP khó khôi phục, nơi có cài cấu bảo vệ 1+1, mặt phẳng liệu cung cấp đầy đủ thông tin Việc khôi phục toàn mối quan hệ LSP cần thêm can thiệp thủ công 3.8.5 Quản lý LSP bị chia cắt mặt phẳng điều khiển Một nút có mặt phẳng điều khiển hỏng hóc ngưng đáp trả thông điệp kiểm soát phần tử lân cận gửi tới, ngưng việc phát sinh thông điệp Các LSP ngang qua nút (được chuẩn bị dự phòng trước hỏng hóc) hoạt động bình thường (nghĩa chúng hoạt động hoàn toàn bình thường mặt phẳng liệu) Tuy nhiên, LSP trở nên không quản lý nút chưa trải qua hỏng hóc mặt phẳng điều khiển Chẳng hạn, xét mạng biểu diễn Hình 3.16 Giả sử LSP ngang qua nút A-G-F-E chuẩn bị dự phòng động trước điều khiển nút G gặp cố Ta giả sử thực thể quản lý đầu nguồn LSP (nút A) định hủy LSP Thông điệp Tear LSP (RSVP PathTear) không bỏ qua nút G để đến nút F E chất nhảy bước giao thức RSVP Do trạng thái mặt phẳng điều khiển không bị loại bỏ nút này, quan trọng hơn, tài nguyên cấp phát cho LSP không phóng thích, không khả dụng cho dịch vụ khác Một vấn đề tương tự nảy sinh có cố gắng tái định tuyến LSP lên tuyến thay (ví dụ A-B-C-D-E): Ngay tác vụ thành công, tài nguyên nút F E mắc kẹt tình trạng cấp phát cho LSP RSVP-TE cung cấp chế đặc biệt thiết kế riêng để khôi phục gặp kiểu vấn đề Các cấu trạng thái mềm thiết kế để định thời 111 trạng thái LSP, thông điệp làm trạng thái không nhận quãng thời gian thích hợp Khi thực thể mặt phẳng điều khiển lân cận gặp cố, điều chắn xảy ra, nút F phải có khả xác định hỏng hóc giải phóng trạng thái Hình 3.16: LSP với điều khiển trạng thái hỏng hóc Tuy nhiên, thông thường mong muốn mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu hoạt động độc lập mạng truyền tải Nghĩa hỏng hóc mặt phẳng điều khiển không làm gián đoạn hoạt động bình thường mặt phẳng liệu Đặc biệt mặt phẳng điều khiển lân cận ngưng đáp trả thông điệp Hello RSVP-TE, thông điệp làm trạng thái không quan tâm Do đó, khả đề kháng mạnh mẽ mặt phẳng liệu trước hỏng hóc mặt phẳng điều khiển khiến hủy LSP sau mặt phẳng liệu nút G gặp cố Có thể phải thời gian dài để khôi phục hỏng hóc mặt phẳng điều khiển, chẳng hạn, không đơn giản khởi động lại, mà có phải chờ nhà cung cấp gửi card CPU điều khiển Do vậy, tình làm nảy sinh nhu cầu thực tập tối thiểu tác vụ quản lý LSP có nhiều điều khiển không hoạt động bình thường, tức LSP bị chia cắt mặt phẳng điều khiển Tập tác vụ phải bao gồm: Khả thực tác vụ khôi phục mặt phẳng liệu, nghĩa chuyển giao thông điệp thông báo hỏng hóc cho PLR/MN, thông điệp đồng hóa chuyển mạch PLR MN 112 Khả phát tán thông tin cảnh báo mặt phẳng liệu Khả xóa LSP Khả tái định tuyến LSP khỏi nút có mặt phẳng điều khiển hỏng hóc Nhận thấy trường hợp không gặp vấn đề gì, tất nhiên miễn mặt phẳng điều khiển PLR MN hoạt động bình thường Điều cấu báo hiệu thông báo hỏng hóc đồng hóa chuyển mạch nhận thấy thông qua cấu báo hiệu mặt phẳng liệu, qua việc sử dụng thông điệp Notify GMPLS RSVP vốn gửi trực tiếp đến nơi nhận tuyến không cần phải theo tuyến LSP (không thông điệp báo hiệu GMPLS khác) Ví dụ, nút F Hình 3.16 phát cục hỏng hóc mặt phẳng liệu, thông điệp tín hiệu thị hỏng hóc (FIS) gửi tới PLR (nút A) tuyến F-E-D-C-B-A Tuy nhiên, lưu ý tuyến tuyến ngắn mạng việc chuyển giao thông điệp thành công đòi hỏi sở liệu giao thức định tuyến thống hỏng hóc nút G, dạng tuyến tường minh sử dụng để định tuyến tín hiệu thị hỏng hóc (FIS) Nếu cần phải hủy hay sửa đổi LSP, báo hiệu cảnh báo mặt phẳng liệu vừa phát hiện, giao thức đòi hỏi việc sử dụng thông điệp (cụ thể RSVP PathTear, Path, Resv) vốn sử dụng loạt nhảy bước để dịch chuyển mạng Do đó, LSP bị chia cắt mặt phẳng điều khiển, phải cần tới kỹ thuật đường hầm để chuyển giao thông điệp đến nút nằm phía bên điểm hỏng hóc mặt phẳng điều khiển Chẳng hạn, ví dụ muốn hủy LSP A-G-F-E, cần tìm cách thức để chuyển giao thông điệp hủy LSP (RSVP PathTear) từ nút A đến nút F Một giải pháp đưa sử dụng thông điệp Notify GMPLS RSVP có đích đến sửa đổi đôi chút, dùng cho mục đích báo hiệu không liền kề Cách xử lý có số ưu điểm quan trọng so với kỹ thuật đường hầm khác - Có sẵn cấu để điều khiển quảng bá mục tiêu thông báo (thông qua đối tượng NotifyRequest nằm thông điệp RSVP Path Resv) Điều khiến việc nhận diện đầu xa đường hầm dễ dàng 113 - Kỹ thuật tích hợp sẵn giao thức báo hiệu Do không cần hạ tầng bên để quản lý đường hầm - Thông điệp Notify GMPLS RSVP chuyển giao đáng tin cậy Không cần phải bận tâm việc thất lạc thông điệp - Thông điệp Notify GMPLS RSVP cho phép gộp nhóm thông tin báo hiệu liên quan đến nhiều LSP miễn chúng có chung mục tiêu thông báo Đây tính chất hữu ích tình mạng mặt phẳng điều khiển có nhiều hỏng hóc hay nhiều điều khiển Để thông điệp Notify GMPLS RSVP hữu ích cho việc báo hiệu không liền kề, cần phải sửa đổi sau - Bổ sung thêm khả mã hóa danh sách cảnh báo mặt phẳng liệu (cả cảnh báo phát cục lẫn cảnh báo biết nút xa gửi tới) thông điệp Notify theo cách giống làm thông điệp Path Resv GMPLS RSVP - Đưa vào khái niệm thông điệp Notify không cần yêu cầu Nghĩa thông điệp Notify gửi đến địa vốn không quảng bá thông qua đối tượng NotifyRequest, địa biết nhờ vào phương thức đó, chẳng hạn thông qua việc phân tích RRO thông qua việc xem xét sở liệu kỹ thuật lưu lượng cục - Đưa vào kiểu thông điệp Notify mới: Delete Request, Delete Response, Alarms, Alarms Response Các kiểu bổ sung thêm cho kiểu thông điệp Notify dành cho tín hiệu thị hỏng hóc (FIS), FRS, Switchover Request, Switchover Response, Switchback Request, Switchback Response * Hủy LSP bị chia cắt mặt phẳng điều khiển Các thủ tục cho phép hủy LSP bị chia cắt mặt phẳng điều khiển theo hướng xuôi chiều cách sử dụng phần mở rộng đề xuất cho thủ tục Notify sau - Khi điều khiển vốn xử lý thông điệp Tear LSP (RSVP PathTear) nhận thấy phần tử lân cận gần phía xuôi chiều gặp cố, không chuyển tiếp thông điệp thường làm (dù thông điệp 114 bị mất) Thay vào đó, gửi thông điệp Notify Delete Request cho địa tìm thấy đối tượng NotifyRequest thông điệp Accept LSP nhận trước (RSVP Resv) Ngoài ra, gửi yêu cầu Notify cho điều khiển nằm xuôi chiều gần tính từ phần tử lân cận bị hỏng hóc Tác vụ sau cần thiết cho việc xử lý trường hợp LSP bị chia cắt mặt phẳng điều khiển nhiều nơi, trường hợp không tìm thấy đối tượng NotifyRequest thông điệp Accept LSP (trường hợp xảy LSP không bảo vệ, đích đến LSP đảm nhiệm trường hợp này) - Một nơi nhận thông điệp Notify Delete Request xác nhận việc nhận thông điệp cách gửi trở lại thông điệp Notify Delete Response, kích hoạt tác vụ hủy LSP theo hai chiều theo cách thông thường cách gửi thông điệp PathTear PathErr kèm theo cờ loại bỏ trạng thái đến phần tử lân cận xuôi chiều ngược chiều gần Ví dụ, xét trường hợp LSP không bảo vệ A-G-F-E (Hình 3.16) hủy từ đầu nguồn LSP Nút A phát mặt phẳng điều khiển nút G không hoạt động bình thường (nút G không đáp trả thông điệp Hello RSVP sau khoảng thời gian) Do đó, thay gửi PathTear cho nút G, nút A gửi thông điệp Notify Delete Request trực tiếp đến nút F, nút F hoàn tất việc giải phóng LSP Nút A biết địa mà thông điệp Notify cần gửi tới cách xem RRO thông điệp Accept LSP mà nhận cho LSP Một LSP bị chia cắt mặt phẳng điều khiển hủy theo chiều ngược chiều theo cách tương tự - Khi điều khiển vốn xử lý tác vụ giải phóng ngược chiều cho LSP (PathErr RSVP kèm theo cờ loại bỏ trạng thái đặt) phát hỏng hóc phần tử lân cận gần phía ngược chiều, gửi thông điệp Notify Delete Request đến địa tìm thấy đối tượng NotifyRequest thông điệp Setup LSP nhận trước (RSVP Path) Ngoài ra, gửi yêu cầu đến điều khiển nằm ngược chiều gần tính từ phần tử lân cận bị hỏng hóc, tới đầu nguồn LSP 115 - Một nơi nhận thông điệp Notify Delete Request xác nhận việc nhận thông điệp cách gửi trở lại thông điệp Notify Delete Response, kích hoạt tác vụ hủy LSP theo hai chiều theo cách thông thường cách gửi thông điệp PathTear PathErr RSVP kèm theo cờ loại bỏ trạng thái đến phần tử lân cận xuôi chiều ngược chiều gần Do vậy, chẳng hạn, LSP không bảo vệ A-G-F-E (Hình 3.16) hủy đầu cuối (nút E), gửi thông điệp PathErr kèm theo cờ loại bỏ trạng thái đặt Thông điệp nút F xử lý thành công, xác định mặt phẳng điều khiển nút G không hoạt động bình thường, gửi thông điệp Notify Delete Request trực tiếp đến nút A Nút A đáp trả yêu cầu Notify loại bỏ trạng thái dành cho LSP *Tái định tuyến LSP bị chia cắt mặt phẳng điều khiển Đôi có tình cần tái định tuyến LSP bị chia cắt mặt phẳng điều khiển khỏi điều khiển bị hỏng hóc Việc hiển nhiên đòi hỏi việc tái định tuyến LSP mặt phẳng liệu Tác vụ tái định tuyến thực dễ dàng miễn có cách thức để hủy LSP Chẳng hạn, LSP A-G-F-E (Hình 3.16) tái định tuyến lên tuyến A-B-C-D-E theo phương pháp tạo trước phá hủy (make-before-break) thông thường: Trước hết, LSP tạo ra, sau đó, LSP cũ hủy theo cách vừa mô tả *Phát tán Thông tin cảnh báo Trên LSP bị Chia cắt Mặt phẳng điều khiển Muốn dò hỏng hóc mặt phẳng liệu hiểu hoạt động LSP, cần có cách nhìn quán tất cảnh báo mặt phẳng liệu hoạt động báo cáo dọc theo tuyến LSP Điều thực cách cho phép điều khiển gộp thông tin cảnh báo phát thông điệp mặt phẳng điều khiển mà chuyển tới phần tử lân cận xuôi chiều ngược chiều Tuy nhiên, phương pháp dựa vào chế báo hiệu nhảy bước giả sử tất điều khiển hoạt động bình thường Cụ thể, tất cảnh báo phát cục mã hóa đối tượng Alarm-Spec bổ sung thêm vào thông điệp Path Resv RSVP Hiển nhiên cách xử lý tác dụng LSP bị chia cắt mặt phẳng điều 116 khiển, cảnh báo cần phải lan truyền qua nút có mặt phẳng điều khiển gặp cố Vấn đề giải nhờ sử dụng thông điệp Notify Alarms/Alarms Response theo cách sau - Khi điều khiển biết cảnh báo cục bộ, thông thường bổ sung thêm thông tin cảnh báo vào thông điệp Path RSVP gửi Tuy nhiên, phát mặt phẳng điều khiển phần tử lân cận gần phía xuôi chiều gặp cố, đưa thông điệp Notify Alarms, bổ sung thêm vào thông điệp thông tin tất cảnh báo phát tất cảnh báo biết từ điều khiển phía ngược chiều, gửi thông điệp đến địa tìm thấy đối tượng NotifyRequest thông điệp Resv RSVP nhận trước Ngoài ra, gửi thông điệp cho điều khiển nằm xuôi chiều gần tính từ phần tử lân cận bị hỏng hóc - Khi điều khiển nhận thông điệp Path RSVP kèm theo danh sách không rỗng chứa đối tượng Alarm-Spec vốn bị thay đổi kể từ lần xác lập cuối mà điều khiển nhận được, thông thường bổ sung thêm cảnh báo cục riêng chuyển tiếp thông điệp theo hướng xuôi chiều Tuy nhiên, phát phần tử lân cận gần phía xuôi chiều gặp cố, đưa thông điệp Notify Alarms, chép vào đối tượng Alarm-Spec, bổ sung thêm đối tượng Alarm-Spec dành cho cảnh báo phát cục riêng nó, gửi thông điệp tới địa tìm thấy đối tượng NotifyRequest thông điệp Resv RSVP nhận trước Ngoài ra, gửi thông điệp cho điều khiển nằm xuôi chiều gần tính từ phần tử lân cận bị hỏng hóc - Trong tất trường hợp, nơi nhận thông điệp Notify Alarms xác nhận việc nhận thông điệp cách gửi trở lại thông điệp Alarms Response, phát tán thông tin cảnh báo mã hóa theo hai chiều thường lệ (nghĩa bên thông điệp Path Resv RSVP) *Gộp nhóm thông điệp báo hiệu không liền kề Các thông điệp Notify thuộc kiểu liên quan đến LSP khác gộp chung, miễn thông điệp có chung mục tiêu thông báo Giả sử có hai LSP, A-G-F-E A-G-F, thiết lập mạng biểu diễn 117 Hình 3.16 Giả sử nút A phát hỏng hóc mặt phẳng điều khiển nút G định hủy hai LSP Trong trường hợp này, gửi thông điệp Notify Delete Request đến nút F yêu cầu giải phóng hai LSP 3.8.6 Kết luận chương Sự cố, hỏng hóc luôn vấn đề mà nhà cung cấp dịch vụ phải đối mặt Đảm bảo tính tồn mạng lưới, đảm bảo chất lượng dịch vụ cam kết với khách hàng phải tối ưu chi phí xây dựng, vận hành quản lý hạ tầng toán mà nhà cung cấp dịch vụ có cách giải khác Nội dung chương nội dung đồ án đưa chu trình khôi phục dịch vụ mạng GMPLS xảy cố, hỏng hóc, đưa giải pháp bảo vệ khôi phục khác theo mức khác theo chặng, theo đoạn, theo tuyến mặt phẳng liệu giải pháp khôi phục cho mặt phẳng điều Đây sở kỹ thuật để đưa cách giải cụ thể cho toán cụ thể nhà cung cấp dịch vụ 118 KẾT LUẬN 5.1 Kết đạt Được giúp đỡ thầy cô, bạn bè đặt biệt TS Trần Thị Ngọc Lan, em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Về bản, đề tài đáp ứng yêu cầu đặt ban đầu đạt kết sau: - Nghiên cứu chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS); ứng dụng công nghệ MPLS phát triển mạng lưới nhà cung cấp dịch vụ - Nghiên cứu trình chuyển đổi từ MPLS đến GMPLS - Nghiên cứu giao thức báo hiệu, định tuyến mạng GMPLS đặc biệt tập trung nghiên cứu biện pháp bảo vệ khôi phục mạng GMPLS 5.2 Hướng phát triển đồ án Do thời gian kiến thức hạn chế, nên đồ ánkhông tránh khỏi số sai sót Em tiếp tục nghiên cứu đề tài để hoàn chỉnh nội dung đề tài kiến thức thu nhận Hướng nghiên cứu là: Nghiên cứu, tìm hiểu chuẩn GMPLS IETF ITU ban hành; tiến trình triển khai GMPLS thực tế giới đánh giá hiệu mạng GMPLS cách chi tiết thông qua mô hình, công thức nhiều nhà nghiên cứu GMPLS đưa Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn TS Trần Thị Ngọc Lan huớng dẫn, giúp đỡ emthực đồ án tốt nghiệp Cảm ơn thầy cô, bạn bè đóng góp ý kiến để Đồ án hoàn thiện 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lancy Lobo - CCIE No 4690, Umesh Lakshman (2005),MPLS Configuration on Cisco IOS Software, Cisco Press [2] Ivan Pepelnjak CCIE #1354, Jim GuichardCCIE #2069 (2002), MPLS andVPN Architectures,CCIP™Edition, Cisco Press [3] Jean-Philippe Vasseur, Mario Pickavet, Piet Demeester (2004), Network Recovery - Protection and Restoration of Optical, SONET-SDH, IP, and MPLS, Morgan Kaufmann [4]Adrian Farrel, Igor Bryskin (2006), GMPLS-Architecture and Applications, Morgan Kaufmann [5]Daisaku Shimazaki, Eiji Oki, Kohei Shiomoto and Naoaki Yamanaka, “GMPLS and IP+MPLS Interworking Technologies- Routing and Signaling”, High Performance Switching and Routing, 2004 HPSR 2004 Workshop on,IEEE, pp.2731, 2004 [6]Walter Colitti, Kris Steenhaut, and Ann Nowe (2007), “QoS in GMPLS based IP/DWDM MetroNetworks”, Local & Metropolitan Area Networks, 2007 LANMAN 2007 15th IEEE Workshop on,IEEE, pp.84-89, June 2007 [7] Ning Zhang, Hong Bao (2009), “GMPLS Technology and Its Application in WDM Optical Network”, Networking and Digital Society, 2009 ICNDS '09 International Conference on,IEEE, vol.2, pp 48 – 51, May 2009 [8] Ning Zhang, Hong Bao (2009), “Research on WDM Optical Transport Network with GMPLS Technology”,Computer Science and Information Technology, 2009 ICCSIT 2009 2nd IEEE International Conference on,IEEE, pp.323 – 326, Aug 2009 [9] Marc Ruiz, Jordi Perelló, Luis Velasco, Salvatore Spadaro, Jaume Comellas, and Gabriel Junyent (2010), “GMPLS Control Plane Network DesignWith Resilience Guarantees”, Lightwave Technology, Journal of , IEEE, vol 29, pp 37 – 47, Dec 2010 [10] Raimena Veisllaril, Norvald Stoll, Steinar Bjornstadl) (2012), “GMPLS-based Multi-Region Control Plane forIntegrated Hybrid Optical Networks”, High Capacity Optical Networks and Enabling Technologies (HONET), 2012 9th International Conference on,IEEE, pp 256 – 260, Dec 2012 120 ... định tuyến mạng GMPLS 54 2.4.6 Các phần mở rộng giao thức cụ thể 55 2.5 Kết luận chương 56 CHƯƠNG III:CÁC BIỆN PHÁP KHÔI PHỤC VÀ BẢO VỆ TRONG GMPLS 58 3.1 Các cố mạng truyền...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ THẾ DŨNG CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC TRONG MẠNG GMPLS Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền... 3.2 Các định nghĩa tính tồn mạng lưới 59 3.3 Chu trình khôi phục dịch vụ 60 3.4 Các lớp phục hồi dịch vụ 63 3.5 Các mức phạm vi khôi phục 63 3.6 Khôi phục