Slide về kĩ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.Giúp các bạn hệ thống hóa được các kiến thức liên quan về MPLS,giúp ích các sinh viên ngành kĩ thuật có khả năng nắm vững các kiến thức và khái quat được các tài liệu liên quan
Trang 1Chuyển mạch nhãn
đa giao thức
(MPLS)
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 3
Trang 2MPLS - TRAFFIC ENGINEERING ĐƯỜNG HẦM TRONG MPLS HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG MPLS MPLS VÀ CÁC THÀNH PHẦN
Mục Lục
TỐNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHẪN ĐA GIAO THỨC MPLS
MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
Trang 3MPLS - TRAFFIC ENGINEERING ĐƯỜNG HẦM TRONG MPLS HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG MPLS MPLS VÀ CÁC THÀNH PHẦN
Mục Lục
TỐNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHẪN ĐA GIAO THỨC MPLS
MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
Trang 4Nhu cầu về một phương thức chuyển tiếp đơn giản mà các đặc tính quản lý lưu lượng và chất lượng với phương thức định tuyến, chuyển tiếp thông minh là một yêu cầu cấp thiết Tất cả các yêu cầu đó có thể được đáp ứng bởi chuyển mạch nhãn đa
giao thức (MPLS - Multi Protocol Label Switching)
Giới thiệu
Trang 5MPLS là gì?
- Là một framework do IETF đưa ra, cung cấp thiết kế hiệu quả cho việc định tuyến, chuyển tiếp, chuyển mạch cho luồng lưu lượng qua mạch
- Thực hiện những chức năng sau:
• Định quá trình quản lý lưu 1 lượng luồng của các mạng khác nhau, như luồng giữa các máy, phần cứng khác nhau hoặc thậm chí luồng giữa các ứng dụng khác nhau
• Duy trì sự độc lập của giao thức lớp 2 và lớp 3
• Cung cấp cách thức để ánh xạ các địa chỉ IP thành các nhãn đơn giản có độ dài không đổi được sử dụng bởi các công nghệ chuyển tiếp gói
và chuyển mạch gói khác nhau
• Giao diện chung đối với các giao thức định tuyến như RSVP và OSFP
• Hỗ trợ IP, ATM, Frame Relay
Trang 6MPLS - TRAFFIC ENGINEERING ĐƯỜNG HẦM TRONG MPLS HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG MPLS
MPLS VÀ CÁC THÀNH PHẦN
Mục Lục
TỐNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHẪN ĐA GIAO THỨC MPLS
MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
Trang 7MPLS và các thành phần
Một node của MPLS gồm 2 thành phần :
- Thành phần chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu)
- Thành phần điểu khiển (mặt phẳng điều khiển)
Cấu trúc cơ bản của 1 node MPLS
Hình 1.1 Cấu trúc node MPLS.
Trang 8Lợi ích của MPLS
• Kỹ thuật lưu lượng
• Cung cấp IP dựa trên các mạng riêng ảo
• Loại bỏ cấu hình đa lớp
• Độ tin cậy cao hơn
• Hỗ trợ hiệu quả cho Mulicast và RSVP
• Sự đo lường và quản lí VPN
• Giảm tải trên mạng lõi
Trang 9MPLS và các thành phần
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (label switch Router)
Thiết bị trong giao thức MPLS có thể được phân loại thành LERs và LSRs
Ingress-LER (LER lối vào) Egress-LER (LER lối ra) Intermediate-LSRs (LSR trung gian)
Hình 1.3: Vị trí LSR và LER trong mạng MPLS
Trang 10Lớp chuyển tiếp tương đương FEC
Là khái niệm được dùng để chỉ một nhóm các gói tin được đối xử như nhau qua mạng MPLS Các gói tin thuộc cùng 1 FEC thì sẽ có cùng nhãn như nhau, nhưng các gói tin có cũng nhãn chưa chắc đã thuộc 1 FEC, bởi vì giá trị trường EXP trong nhãn gói tin khác nhau, gói tin sẽ được đối
xử khác nhau Bộ định tuyến có thể quyết định việc nhóm các gói tin lại thành 1 EEC là Ingress LSRs
Trang 11Nhãn là 1 trường gồm 32 bit có cấu trúc xác định:
Hình 1.5: Định dạng chung của nhãn
Trang 12Mô hình giao thức phân bổ nhãn
Hình 1.4: Mô hình Giao thức phân bổ nhãn
Trang 13- Chất lượng dịch vụ (QoS- Quality of Service)
Gán nhãn có thể được quyết định dựa trên tiêu chuẩn chuyền tiếp như:
- Định tuyến đơn hướng
- Công nghệ điều khiển lưu lượng (TE)
- Multicast
Nhãn có thể được nhúng trong tiêu đề của lớp liên kết dữ liệu (ATM VCI/VPI (hình 1.6) và Frame Relay DLCI (hình 1.7) hoặc chèn giữa tiêu đề lớp 2 và lớp 3 (hình 1.8)
Trang 15Tạo nhãn: Có một vài phương pháp để
tạo nhãn:
− Phương pháp dựa trên giao thức (topology - base method) sử dụng quá trình của giao thức định tuyến (như OSPF & BGP)
− Phương pháp dựa trên yêu cầu ( Request - base method ) sử dụng quá trình yêu cầu dựa trên điều khiển chèn
− Phương pháp dựa trên lưu lượng (traffic - base method ) sử dụng một gói để kích hoạt sự gán & phản hồi nhãn
Phân phối nhãn:
+ Yêu cầu xuôi dòng (Downstream on demand) + Tự nguyện xuôi dòng (Unsolicited downstream)
Trang 16Không gian nhãn: Là nhãn được sử dụng bởi 1 LSR theo công thức: Nhãn + FEC
Được chia làm 2 loại:
Trang 18Đường chuyển mạch nhãn (LSPs)
- Định tuyến chặng tiếp chặng (hop-by-hop)
- Định tuyến hiện (Explicit Routing)
Giao thức phân phối nhãn (LDP)
LDP là một giao thức mới cho việc phân phối thông tin ràng buộc nhãn tới các LSR trong mạng MPLS Nó được sử dụng như ánh xạ FEC tới nhãn, tạo các LSP
Những đặc tính cơ bản cuả giao thức LDP:
• Cung cấp kỹ thuật giúp cho các LSR có kết nối trực tiếp nhận ra nhau và thiết lập liên kết cơ chế khám phá (discovery mechanism)
• Có 4 loại bản tin
• Thiếp lập kết nối TCP để trao đổi các bản tin (ngoại trừ bản tin Discovery)
• Các bản tin là tập hợp những thành phần có cấu trúc <type,length,value>
Trang 19MPLS - TRAFFIC ENGINEERING ĐƯỜNG HẦM TRONG MPLS
HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG MPLS
MPLS VÀ CÁC THÀNH PHẦN
Mục Lục
TỐNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHẪN ĐA GIAO THỨC MPLS
MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
Trang 20BẢNG 3.1: Các bước hoạt động
Tạo nhãn và phân phối nhãn
- Trước khi bắt đầu truyền bất cứ lưu lượng nào Router tạo quyết định ràng buộc nhãn với một FEC nhất định cả xây dựng bang của nó.
- Trong LDP, luồng xuống Router khởi phát sự phân bố nhãn và ràng buộc FEC nhãn
- Ngoài ra các đặc tính liên quan tới lưu lượng và khả năng của MPLS được dàn xếp để sử dụng LDP.
- Một giao thức truyền tải tin cậy và trật tự được sử dụng để làm giao thức báo hiệu LDP sử dụng TCP.
Tạo bảng
- Khi nhãn được rằng buộc nhãn, mỗi một LSRS tạo các đầu vào trong bảng cơ sở dữ liệu nhãn.
- Nội dung của bảng sẽ xác định ánh xạ giữa nhãn và FEC, ánh xạ giữa cổng vào và bảng nhãn đầu vào tới cổng đầu ra và bảng nhãn đầu ra.
- Các lối vào được cập nhật bất cứ khi nào nhận ra có rằng buộc nhãn xảy ra.
Tạo tuyến chuyển mạch nhãn
- Như đường đứt đoạn trong hình 1.9, các LSP được tạo theo hướng ngược lại với sự tạo ra các lối vào trong LIB.
Trang 21Chèn nhãn / Tìm kiếm bảng
- Router đầu tiên ( LER1 trong hình 1.9 ) sử dụng bảng LIB đề tìm chặng tiếp theo theo yêu cầu nhãn với một FEC nhất định.
- Chuỗi Router còn sử dụng nhãn để tìm chặng tiếp theo.
- Khi một gói tới LSP biên lối ra ( LSR4) nhân sẽ bị bỏ và gói được cấp tới đích.
Chuyền gói
- Từ hình 1.9: Chúng ta hãy xem con đường một gói tin khi nó đi từ LSR1 tới LSR4 LER1 có thể không có bất kỳ nhãn nào cho gói này khi có yêu cầu lần đầu tiên Trong mạng IP, nó sé tìm ra địa chỉ dài nhất để tìm các bước tiếp theo.
- LER1 sẽ khởi phát các yêu cầu nhãn tới LSR1, yêu cầu này sẽ được phát trên toàn bộ mạng như hình 1.9 LDP
sẽ xác định đường dẫn ảo đảm bảo QoS và CoS.
Một bộ định tuyến trung gian LSR2 & LSR3 sẽ nhận gói tin gán nhãn thay đổi nhãn và truyền đi.
- Gói tin đến LER4 loại bỏ nhãn vì gói ra khỏi miền hoạt động của MPLS và phân phát tới đích Đường truyền gói tin được chỉ ra trên hình 1.9.
BẢNG 3.1: Các bước hoạt động
Trang 22Hình 1.9: Tạo LSP và chuyển tiếp gói tin qua miền MPLS
Trang 23MPLS - TRAFFIC ENGINEERING
ĐƯỜNG HẦM TRONG MPLS
HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG MPLS MPLS VÀ CÁC THÀNH PHẦN
Mục Lục
TỐNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHẪN ĐA GIAO THỨC MPLS
MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
Trang 24Đường hầm trong MPLS
Đặc tính duy nhất của MPLS là có thể điều khiển toàn bộ đường truyền gói tin mà không cần xác định cụ thể các bộ định tuyến trung gian Điều đó được tạo ra bởi các đường hầm thông qua các bộ định tuyến Khái niệm này được sử dụng trong VPN dựa hên MPLS
Khảo sát hình 1.10
Trang 25Đường hầm trong
MPLS
Hình 1.10: Đường hầm trong MPLS.
Trang 26MPLS - TRAFFIC ENGINEERING
ĐƯỜNG HẦM TRONG MPLS HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG MPLS MPLS VÀ CÁC THÀNH PHẦN
Mục Lục
TỐNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHẪN ĐA GIAO THỨC MPLS
MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
Trang 27MPLS - TRAFFIC ENGINEERING
MPLS – TE là kỹ thuật cho phép điểu khiển đường đi của các gói tin bên trong mạng Nhằm để tối ưu việc sử dụng tài nguyên mạng, tránh trường hợp nghẽn các đường truyền, trong khi có 1 số đường truyền không được sử dụng Nói cách khác kỹ thuật lưu lượng là kỹ thuật điểu khiển lưu lượng để phù hợp với khả năng đáp ứng của mạng
H1.11.Tổng quan về hoạt động của MPLS- TE
Trang 28MPLS - TRAFFIC ENGINEERING
MPLS- TE thiết lập mục tiêu hướng tới gồm 2 chức năng hoạt động:
− Định hướng lưu lượng
− Định hướng tài nguyênMPLS-TE là kỹ thuật định tuyến, điều hướng lưu lượng dựa trên các ràng buộc về tài nguyên, hay có sự đảm bảo về tài nguyên dự trữ ( Routing with Resource Reservation )
Hoạt động của MPLS TE gồm 3 quá trình:
- Sự phân phối thông tin tài nguyên hiện có (Information distribution )
- Tính toán và thiết lập đường truyền ( Path calculation and setup )
- Chuyển tiếp lưu lượng vào một đường hầm ( Forwarding traffic down a tunnel )
Trang 29MPLS - TRAFFIC ENGINEERING ĐƯỜNG HẦM TRONG MPLS HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG MPLS MPLS VÀ CÁC THÀNH PHẦN
Mục Lục
TỐNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHẪN ĐA GIAO THỨC MPLS
MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
Trang 30MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
Hình 1.12: Mô hình các thành phần MPLS VPN
Trang 31MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
VPN là mạng ảo riêng, Virtual Private Network, là một công nghệ mạng giúp tạo kết nối mạng an toàn khi tham gia vào mạng công cộng như Internet hoặc mạng riêng do một nhà cung cấp dịch vụ sở hữu Các tập đoàn lớn, các cơ sở giáo dục và cơ quan chính phủ sử dụng công nghệ VPN để cho phép người dùng từ xa để kết nối đến mạng riêng cho cơ quan mình
MPLS- VPN được coi là sự kết hợp các ưu điểm của hai mô hình mạng riêng ảo chồng lấn và ngang hàng
Có 2 mô hình triển khai mạng riêng phổ biến hiện nay là: Mạng riêng ảo lớp 3 (L3VPN) , mạng riêng ảo lớp 2 (L2VPN)
Trang 32MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
Trang 33MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS
Hoạt động của MPLS VPN:
- Mặt phẳng điều khiển trong MPLS VPN chứa mọi thông tin định tuyến lớp 3 và các tiến trình trao đổi thông tin của các IP prefix được gán
và phân phối nhãn bằng LDP
- Mặt phẳng dữ liệu thực hiện chức năng chuyển tiếp các gói IP được gán nhãn đến trạm kế tiếp
Trang 34Any questions?
You can find me at @uzunar & user@nqthai271097