Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức

Bộ giáo dục đào tạo Tr-ờng đại học bách khoa Hà Nội Phạm đức thuận công nghệ chuyển mạch nhÃn đa giao thức Chuyên ngành : Điện tử viễn thông Luận văn thạc sỹ điện tử viễn thông Ng-ời h-ớng dẫn khoa học: TS Đỗ Hoàng Tiến Hà Nội-2004 Các từ viết tắt Viết tắt aal Tiếng Anh ATM Adaption Layer TiÕng ViƯt Líp thÝch øng ATM as Autonomous System HƯ thèng tù trÞ Atm Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng Bgp Boder Gateway Protocol Giao thức định tuyến biên cbr Contrain Based Routing Định tuyÕn Ðp buéc Dlci Data Link Circuit Identifier NhËn d¹ng kênh liên kết liệu egp Exterior Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng Fec Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp t-ơng đ-ơng Fib Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp Ftn FEC to NHLFE Map Sắp xÕp FEC vµo NHLFE Generalized Label Switched Path gmpls Generalized Multiprotocol Label Switching Internet Engineering Task ietf Force Interior Gateway Protocol Igp Income Label Map Ilm glsp Đ-ờng chuyển mạch nhÃn tổng quát Chuyển mạch nhÃn đa giao thức tổng quát Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật Internet Giao thức định tuyến cổng ánh xạ nhÃn đến Ip Internet Protocol Giao thøc Internet isp Internet Service Provider Nhµ cung cấp dịch vụ Internet lan Local Area Network Mạng cục bé Ldp Label Distribution Protocol Giao thøc ph©n phèi nh·n lfa lmp Label swaping Forwarding Alorithm Link Management Protocol ThuËt toán chuyển tiếp trao đổi nhÃn Giao thức quản lý liên kết lsdb Link State Database Cơ sở liệu trạng thái liên kết lsr Label Switched Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhÃn Lsp Label Switched Path Đ-ờng chuyển mạch nhÃn mpls Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhÃn đa giao thøc NGN Next Generation Network M¹ng thÕ hƯ sau ospf Open Shortest Path First Ppp Point to Point Protocol Giao thức định tuyến mở đ-ờng ngắn Giao thức điểm điểm PVC QoS Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định rip Quality of Service Routing Information Protocol Chất l-ợng dịch vụ Giao thức thông tin định tuyến rsvp Resouce Reservation Protocol Giao thức dành tr-ớc tài nguyên SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp số đồng Sonet Synchronous Optical Network Mạng quang đồng Svc Switched Virtual Circuit Kênh chuyển mạch ảo Svp Switched Virtual Path Đ-ờng chuyển mạch ảo te Traffic Engineering Kỹ thuật l-u l-ợng Tcp Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải Tdm Time Division Multiplexing tt Trafic Trunk Ghép kênh phân chia theo thêi gian Trung kÕ l-u l-ỵng Ttl Time to Live Thời gian sống Vc Virtual Circuit Kênh ảo Vp Virtual Path Đ-ờng ảo Vci Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo Vpi Virtual Path Identifier Nhận dạng đ-ờng ảo Danh mục hình vẽ bảng Hình 1.1 Hình 1.2 H×nh 1.3 H×nh 1.4 H×nh 1.5 H×nh 1.6 H×nh 2.1 H×nh 2.2 H×nh 2.3 H×nh 2.4 H×nh 2.5 H×nh 2.6 H×nh 3.1 H×nh 3.2 H×nh 3.3 H×nh 3.4 H×nh 4.1 H×nh 4.2 H×nh 4.3 H×nh 4.4 H×nh 4.5 H×nh 4.6 Hình 4.7 Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 4.1 Khối chức định tuyến: chuyển tiếp điều khiển Gói qua đ-ờng chuyển mạch nhÃn Mô hình IP over ATM Chuyển mạch đa lớp nh- định tuyến IP nhanh Giải pháp chuyển mạch đa lớp-Tích hợp định tuyến IP chuyển mạch ATM Chuyển mạch nhÃn đa giao thức Đóng gói MPLS Khuôn dạng nhÃn cho gói cấu trúc nhÃn gốc Sơ đồ chuyển tiếp Gộp VC không xáo trộn cell Thao tác ngăn xếp nhÃn Chuyển tiếp gói qua MPLS Tr-ờng DS (Differentiated Services) Khắc phục liên kết Phục hồi phần LSP Phục hồi toàn LSP Xu h-ớng phát triển mạng Phân cấp chuyển tiếp xếp lồng LSP từ giao diện có khả chuyển mạch khác Thông tin mang yêu cầu nhÃn tổng quát Yêu cầu nhÃn tổng quát với phạm vi nhÃn SDH/SONET Các nhÃn SDH SONET NhÃn chuyển mạch dải sóng Tập nhÃn Các loại thông điệp OSPF Các tin trao đổi định tuyến BGP So sánh số đặc tính GMPLS vµ kiÕn tróc ATM/SDH 12 14 16 17 19 22 26 26 31 38 39 47 53 74 75 75 78 82 90 91 92 94 96 10 101 Mục lục Danh mục từ viết tắt Danh mục hình vẽ bảng Lời nói đầu Ch-ơng tổng quan 1.1-Mở đầu 1.2-Các thuật toán giao thức định tuyến IP 1.2.1-Các thuật toán định tuyến 1.2.1.1-Thuật toán chọn đ-ờng tĩnh 1.2.1.2-Thuật toán chọn đ-ờng động 1.2.2-Các giao thức định tuyến 1.2.2.1-Giao thức định tuyến IGP 1.2.2.2-Giao thức định tuyến EGP 1.3-Sự phát triển chuyển mạch đa lớp 1.3.1- Cơ sở xây dựng khối chung chuyển mạch đa lớp 1.3.1.1-Phân tách khối điều khiển chuyển tiếp 1.3.1.2-Thuật toán chuyển tiếp trao đổi nhÃn 1.3.2-Mô hình IP over ATM 1.3.3-Sự giống giải pháp chuyển mạch đa lớp 1.3.4-Sự khác giải pháp chuyển mạch đa lớp 1.3.5-Vấn đề giải pháp chuyển mạch đa lớp 1.4-Chuyển mạch nhÃn đa giao thức 1.5-Kết luận Ch-ơng 2-chuyển mạch nhÃn đa giao thức 2.1- Các phận hệ thống MPLS 2.1.1-Gói đánh nhÃn 2.1.2-Bộ định tuyến chuyển mạch nhÃn 2.1.2.1-Cơ sở liệu chuyển tiếp 2.1.2.2- Khối xác định tuyến 2.1.2.3- Khối chuyển tiếp 2.1.3- Đ-ờng chuyển mạch nhÃn 2.2-Các chức hệ thống MPLS 2.2.1-Phân phối nhÃn 2.2.2- Gộp 2.2.3-Thao tác ngăn xếp nhÃn 2.2.4- Lựa chọn đ-ờng 2.3-Các chế độ hoạt động MPLS 2.3.1-Chế độ cấp phát nhÃn 2.3.2- Chế độ phân phối nhÃn 2.3.3-Các chế độ l-u giữ nhÃn 2.3.4-Chế độ điều khiÓn 3 4 5 11 12 12 13 15 17 20 21 22 24 25 25 25 28 29 30 30 31 33 33 36 38 40 41 41 41 42 44 2.3.5- Không gian nhÃn 2.3.6-Hoạt động chuyển gói qua MPLS Ch-ơng 3-Chất l-ợng dịch vụ kỹ thuật l-u l-ợng MPLS 3.1-Chất l-ợng dịch vụ 3.1.1-QoS mạng IP 3.1.1.1-IntServ 3.1.1.2-DiffServ 3.1.2-Chất l-ợng dịch vụ MPLS 3.1.2.1-Sử dụng mô hình IntServ 3.1.2.2-Sử dụng mô hình DiffServ 3.2-Kỹ thuật l-u l-ợng 3.2.1-Tổng quan 3.2.1.1-Đối t-ợng thực kỹ thuật l-u l-ợng 3.2.1.2- Điều khiển tài nguyên l-u l-ợng 3.2.1.3-Hạn chế chế điều khiển IGP 3.2.2-MPLS kỹ thuật l-u l-ợng 3.2.2.1-Vấn đề kỹ thuật l-u l-ợng sử dụng MPLS 3.2.2.2-Các khả tăng thêm cho kỹ thuật l-u l-ợng 3.2.2.3-Giao thức báo hiệu 3.2.2.4-Thay đổi tham số LSP 3.2.2.5-Khắc phục cố với LSP 3.2.2.6-Kết luận Ch-ơng 4-gmpls 4.1-Giới thiệu 4.2-GMPLS 4.2.1-Phân cấp chuyển mạch chuyển tiếp 4.2.2-Mảng điều khiển GMPLS 4.2.2.1-Phân tách mảng điều khiển liệu 4.2.2.2 Mảng điều khiển GMPLS 4.2.3-Mô hình địa định tuyến 4.2.4 Các định dạng liên quan ®Õn nh·n 4.2.5-LSP hai chiỊu 4.2.6 §iỊu khiĨn nh·n t-êng minh 4.2.7- GMPLS MPLS-TE 4.2.8 GMPLS mạng truyền tải 4.2.9 So sánh số đặc tính GMPLS kiến trúc ATM/SDH 4.2.10-Khả triển khai chuẩn hoá GMPLS 4.2.11-Kết luận Kết luận Tài liệu tham kh¶o 45 46 50 50 50 50 52 54 54 55 56 56 57 58 58 59 60 61 70 71 72 76 77 77 79 80 83 83 83 87 90 96 98 98 99 101 102 103 104 Lời nói đầu Trong năm gần đây, đà có thay đổi lớn mô hình l-u l-ợng liên mạng Đầu tiên, đà có bùng nổ Internet ph-ơng diện phạm vi dung l-ợng Thứ hai, đà có gia tăng số l-ợng ứng dụng thời gian thực đa ph-ơng tiện mạng Các thay đổi gây áp lực lên mạng nhằm hỗ trợ băng thông lớn cung cấp đảm bảo chất l-ợng dịch vụ Cho đến IP đà làm việc tốt ph-ơng diện mở rộng phạm vi chất không nối thông Tuy nhiên mô hình chuyển gửi liệu chặng IP có hạn chế nh-: phải dựa vào giao thức định tuyến để phân bố thông tin định tuyến, việc thực trình chuyển tiếp dựa địa đích gói tin mà dựa tham số chất l-ợng dịch vụ , nút phải thực việc tìm kiếm thông tin định tuyến Để đáp ứng yêu cầu mạng nh- giải hạn chế mạng IP nay, ngành công nghiệp viễn thông đà tìm ph-ơng thức chuyển mạch kết hợp -u điểm IP (nh- cấu định tuyến) ATM (thông l-ợng chuyển mạch), công nghệ chuyển mạch nhÃn đa giao thức (MPLS) kết kết hợp MPLS đ-a giải pháp nh- cầu nối cho tích hợp điều khiển định tuyến IP với đơn giản chuyển mạch lớp hai Công nghệ MPLS công nghệ chuyển mạch IP có triển vọng ứng dụng cao Nhờ đặc tính cấu định tuyến mình, MPLS có khả nâng cao chất l-ợng dịch vụ mạng IP truyền thống Bên cạnh thông l-ợng mạng đ-ợc cải thiện rõ rệt Hiện nay, nhiều nhà khai thác có định h-ớng đà triển khai mạng hệ sau sở công nghệ MPLS Việc tìm hiểu chất công nghệ nh- xu h-ớng phát triển khả ứng dụng công nghệ MPLS cần thiết Luận văn xin trình bày nội dung sau: - Quá trình hình thành phát triển MPLS - Các vấn đề MPLS - Chất l-ợng dịch vụ kỹ thuật l-u l-ợng MPLS - GMPS b-ớc phát triển mở rộng MPLS Vì thời gian trình độ có hạn, luận văn chắn nhiều sai sót Tôi mong nhận đ-ợc góp ý bảo thầy cô giáo, đồng nghiệp bạn bè để hoàn thiện Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sau sắc đến TS Đỗ Hoàng Tiến ng-ời đà tận tình h-ớng dẫn bảo quý báu để hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn ThS D-ơng Thanh Ph-ơng, cán Trung tâm đào tạo bồi d-ỡng sau đại học, thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè đà giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành luận văn Phạm Đức Thuận Ch-ơng tổng quan 1.1-Mở đầu Các nhà cung cấp dịch vụ Internet gặp phải thách thức thích ứng mạng để hỗ trợ phát triển nhanh chóng yêu cầu khách hàng cho dịch vụ tin cậy đa dạng Giữa năm 90, IP over ATM đà cung cấp cho nhà cung cấp dịch vụ giải pháp cho phân phát đ-ợc thực hiệu khả điều khiển l-u l-ợng Hơn nhà cung cấp thấy đ-ợc hiệu ghép l-u l-ợng Internet nh- nhiều dịch vụ đ-ợc mang mạng lõi ATM Ngày nay, phát triển dịch vụ Internet WDM cấp độ sợi quang đà cung cấp lựa chọn khác hiệu ATM cho ghép đa dịch vụ qua kênh riêng Thêm vào đó, chuyển mạch ATM băng nhanh cao nằm đáp ứng định tuyến x-ơng sống Internet MPLS đ-a chế đơn giản cho điều khiển l-u l-ợng h-ớng gói chức đa dịch vụ Trong tất ngành công nghệ có tính chất định cho hoạt động thành công tiếp tục phát triển Internet, tiến triển chức định tuyến thiết yếu MPLS b-ớc phát triển gần công nghệ định tuyến chuyển tiếp cho mạng lõi Internet MPLS đ-a giải pháp nhmột cầu nối cho tích hợp điều khiển định tuyến IP với đơn giản chuyển mạch lớp hai Hơn nữa, MPLS cung cấp sở để hỗ trợ cho việc triển khai dịch vụ định tuyến tiên tiến giải số vấn đề phức tạp nh- sau: - Địa MPLS đ-ợc kết hợp với triển khai chế ®é chång lÊp IP over ATM - MPLS t¹o ®iỊu kiện cho việc phân phát khả định tuyến để cải tiến kỹ thuật định tuyến IP truyền thống - MPLS giảm phức tạp hoạt động mạng - MPLS đ-a giải pháp tiêu chuẩn, thúc đẩy phối hợp hoạt động nhiều nhà sản xuất Để hiểu đầy đủ MPLS vai trò nó, xem xét phát triển chuyển mạch đa lớp chúng đ-ợc tích hợp vào MPLS nh- 1.2-Các thuật toán giao thức định tuyến IP Trong định tuyến truyền thống, gói đ-ợc chuyển tiếp qua mạng theo chặng sư dơng giao thøc IGP nh- RIP, OSPF hc EGP nh- BGP Mỗi định tuyến phân tích phần đầu gói liệu, định tuyến thực thuật toán định tuyến tầng mạng Mỗi định tuyến độc lập chọn chặng cho gói, dựa việc phân tích header gói kết thuật toán định tuyến 1.2.1-Các thuật toán định tuyến Chức tầng mạng dẫn đ-ờng gói liệu từ nguồn đến đích Trong đa số mạng con, gói theo hành trình chặng Chỉ ngoại trừ với mạng quảng bá, đ-ờng dẫn bao gồm nguồn đích không nằm mạng Thuật toán chọn đ-ờng cấu trúc liệu vấn đề thiết lập tầng mạng Thuật toán chọn đ-ờng phận phần mềm tầng mạng chịu trách nhiệm xác định đ-ờng gói liệu đến đ-ợc chuyển Nếu mạng sử dụng datagram bên trong, định phải đ-ợc làm với gói liệu đến Nếu mạng sử dụng kênh ảo, định chọn đ-ờng đ-ợc thực kênh ảo đ-ợc thiết lập, sau gói liệu theo đ-ờng thiết lập từ tr-ớc Tr-ờng hợp sau gọi chọn đ-ờng theo phiên, đ-ờng đ-ợc giữ nguyên tác dụng phiên thời ng-ời sử dụng Các thuật toán chọn đ-ờng nhóm thành hai loại : thuật toán chọn đ-ờng tĩnh động 92 tr-ờng hợp băng thông phần liên kết đạt đ-ợc phân chia băng thông theo thông số phần đ-ợc yêu cầu RNC thiết lập không không yêu cầu liên kết bó Mà hoá băng thông (32bit) Đ-ợc mang số 32 bít định dạng điểm lan truyền IETF (đơn vị byte giây) Với LSP phi gói, dùng giá trị riêng biệt để nhận dạng băng thông LSP 4.2.4.2-NhÃn tổng quát NhÃn tổng quát mở rộng nhÃn truyền thống cho phép đại diện không nhÃn băng kết hợp gói liệu mà nhÃn dạng khe thời gian, b-ớc sóng vị trí ghép kênh phân chia theo không gian NhÃn tổng quát mang nhÃn đại diện: - Một sợi đơn bó - Một băng sóng đơn sợi - Một b-ớc sóng đơn băng sóng (hoặc sợi) - Một khe thời gian mét b-íc sãng Nh·n tỉng qu¸t cịng mang nhÃn đại diện nhÃn MPLS chung, nhÃn Frame Replay, nhÃn ATM (VCI/VPI) Một nhÃn tổng quát không nhận dạng lớp mà nhÃn thuộc lớp Điều tuyệt đối khả ghép liên kết mà nhÃn đ-ợc sử dụng Một nhÃn tổng quát mang cấp nhÃn đơn Khi đa cấp nhÃn (LSP LSP) đ-ợc yêu cầu LSP phải đ-ợc thiết lập riêng Định dạng nhÃn tổng quát phụ thuộc vào kiểu liên kết mà nhÃn đ-ợc dùng Các nhÃn SDH SONET S U K L Hình 4.5-NhÃn SDH SONET S(16 bit): nhận dạng tín hiệu STM-1/STS-1 S=1đến N,S=0 lỗi M 93 U(4 bit ): xác định cho SDH phải bỏ qua với SONET Nó thị VC xác định STM-1 U=1 thị VC-4, U=2 đến chØ thÞ VC-3 STM-1 K(4 bit ): chØ xác định cho SDH phải bỏ qua với SONET Chỉ thị nhánh xác định VC-4 K=1 thị VC-4 không chia nhỏ chứa C-4 K=2 đến thị TUG-3 VC-4 K ý nghĩa STM-1 chia thành VC-3 (dễ dàng để đọc kiểm tra) L(4bit): Chỉ thị nhánh của TUG-3, VC-3 STS-1 SPE Nã kh«ng cã ý nghÜa cho VC-4 kh«ng cÊu tróc L=1 thị TUG3/VC3/STS-1SFE không chia nhỏ chứa VC-3/C-3 SDH t-ơng đ-ơng SONET L=2đến thị nhóm TUG-2/VT tín hiệu trật tự cao t-ơng ứng M(4bit): Chỉ thị nhánh cđa cđa mét nhãm TUG-2/VT Nã kh«ng cã ý nghÜa cho VC-4,TUG-3,VC-3 STS-1 không cấu trúc M=1 thị nhóm TUG-2/VT không chia nhỏ chứa mét VC-2/VT-6 M=2,3 chØ thÞ mét VC-3 nhãm VT t-ơng ứng, giá trị không sử dụng cho SDH t-ơng đ-ơng VT-3 với SDH M=4,5,6 thị VC12/VT-2 nhóm TUG-2/VT t-ơng ứng M=7 đến 10 thị VC-11/VT1.5 nhóm TUG-2/VT t-ơng ứng Chú ý M=0 có nghĩa VC4,VC-3 STS SPE không cấu trúc (dễ tìm kiếm loại bỏ lỗi ) NhÃn cổng b-ớc sóng Một số cấu hình chuyển mạch quang chuyển mạch lamda sử dụng đa kênh/ liên kết liệu điều khiển kênh điều khiển đơn Tr-ờng hợp nhÃn thị kênh/ liên kết liệu đ-ợc sử dụng cho LSP Độ dài nhÃn: 32 bit Nhận dạng Port/fiber lamda đ-ợc sử dụng Các giá trị sử dụng tr-ờng có ý nghĩa hai liền kề bên nhận cần chuyển đổi giá trị nhận đ-ợc thành giá trị có ý nghĩa cục Giá trị đ-ợc cấu hình xác định động sử dơng giao thøc nh- LMP 94 C¸c nh·n kh¸c NhÃn GMPLS nhÃn FramRelay đ-ợc mà hoá 32 bit NhÃn ATM đ-ợc mà hoá với VPI 0-15 VCI bit 16-31 4.2.4.3-Chuyển mạch dải sóng Đây tr-ờng hợp đặc biệt chuyển mạch b-ới sóng Một dải sóng đại diện tập b-ớc sóng liên tục, đ-ợc chuyển mạch với tới dải sóng Điều mong muốn nối chéo quang đến đa b-ớc sóng chuyển mạch quang nh- khối Điều giảm méo b-ớc sóng riêng cho phép phân tách chặt chẽ b-ớc sóng NhÃn dải sóng đ-ợc định nghĩa để hỗ trợ tr-ờng hợp đặc biệt Chuyển mạch dải sóng đ-a cấp độ khác phân cấp nhÃn dải sóng đ-ợc đối xử giống nh- tất nhÃn lớp khác đ-ợc đối xử Có khác nhÃn dải sóng b-ớc sóng ngoại trừ ngữ nghĩa dải sóng đ-ợc chia thành b-ớc sóng, b-ớc sóng chia theo thời gian nhÃn ghép kênh thống kê Chuyển mạch dải sóng sử dụng định dạng nh- nhÃn chung Trong nội dung chuyển mạch dải sóng, nhÃn đ-ợc định dạng: Wave band Id Start label End label Hình 4.6- NhÃn chuyển mạch dải sóng Wave band Id (32 bit): giá trị đ-ợc lựa chọn bên giữ sử dụng lại tất tin liên quan Start label (32 bit): nhận dạng kênh, từ ng-ời gửi, giá trị b-ớc sãng thÊp nhÊt cđa d¶i sãng End label (32 bit): nhận dạng kênh, từ ng-ời gửi, giá trị b-ớc sóng cao dải sóng 95 Nhận dạng kênh đ-ợc thiết lập cấu hình giao thức nhLMP Chúng đ-ợc sử dụng bình th-ờng tham số nhÃn nhÃn tổng quát PSC LSC 4.2.4.4-NhÃn đề nghị NhÃn đề nghị đ-ợc sử dụng để cung cÊp mét nót phÝa d-íi víi qun -u tiªn nhÃn nút phía Điều cho phép nút phía bắt đầu cấu hình phần cứng với nhÃn đề cử tr-ớc nhÃn đ-ợc thông tin bëi nót phÝa d-íi Nh- vËy cÊu h×nh sím giúp hệ thống tiết kiệm thời gian đáng kể ®Ĩ thiÕt lËp mét nh·n phÇn cøng NÕu mét nút phía d-ới chuyển phía nhÃn khác, LSR phía tự cấu hình lại để sử dụng nhÃn đ-ợc xác định nút phía d-ới, nhờ trì điều khiển phía d-ới nhÃn 4.2.4.5-Tập nhÃn Tập nhÃn đ-ợc sử dụng để giới hạn nhÃn chọn lùa cđa nót phÝa d-íi tíi mét tËp c¸c nh·n đ-ợc chấp nhận Giới hạn áp dụng sở chặng Có tr-ờng hợp tập nhÃn cần thiết miền quang: - Thiết bị đầu cuối có khả phát thu mét tËp d¶i sãng/ b-íc sãng nhá - Cã mét chuỗi giao diện hỗ trợ chuyển đổi b-ớc sóng yêu cầu b-ớc sóng đ-ợc sử dụng từ đầu cuối đến đầu cuối qua chuỗi chặng, chí toàn đ-ờng - Mong muốn hạn chế l-ợng chuyển đổi b-ớc sóng thực để giảm méo tín hiệu quang - Hai đầu cuối liên kết hỗ trợ tập b-ớc sóng khác Tập nhÃn đ-ợc sử dụng để hạn chế phạm vi nhÃn đ-ợc sử dụng cho LSP hai phần tử ngang hàng Sự tiếp nhận tập nhÃn phải hạn chế chọn lựa nhÃn cđa nã tíi mét nh·n tËp nh·n Gièng nh- nh·n mét tËp nh·n sÏ hiƯn diƯn qua nhiỊu chỈng Tr-ờng hợp nút phát tập nhÃn đầu nó, dựa tập nhÃn đầu vào dung l-ợng 96 phần cứng nút Tr-ờng hợp đ-ợc mong đợi để tiêu chuẩn cho nút với giao diện khả chuyển đổi b-ớc sóng Việc sử dụng tập nhÃn tuỳ chọn, tập nhÃn tất nhÃn phạm vi nhÃn hợp lệ đ-ợc sử dụng Một tập nhÃn bao gồm nhiều đối t-ợng nhÃn Mỗi đối t-ợng chứa nhiều phần tử tập nhÃn Mỗi phần tử đ-ợc xem nh- nhận dạng kênh định dạng nh- nhÃn Reserved Label Type Action Subchannel Subchannel Hình 4.7-Tập nhÃn Thông tin mang tập nhÃn là: - Label Type (8bit) thị kiểu định dạng nhÃn đ-ợc mang đối t-ợng Giá trị xác định giao thức báo hiệu - Action (8bit) - Subchannel: Subchannel đại diện cho nhÃn ( b-ới sóng,sợi ), điều đủ điều kiện cho cấp phát Tr-ờng có định dạng t-ơng tự nh- mô tả cho nhÃn mục Chú ý ánh xạ kênh với nhận dạng kênh cục vấn đề nội 4.2.5-LSP hai chiều GMPLS cho phép thiết lập LSP hai chiều đối xứng Sự hỗ trợ đ-ợc định nghĩa cho LSP có yêu cầu điều khiển l-u l-ợng bao gồm: chia xẻ tr-ớc, bảo vệ phục hồi, LSR, yêu cầu tài nguyên h-ớng Bình th-ờng để thiết lập LSP hai chiỊu sư dơng RSVP – TE hc CR LDP hai đ-ờng chiều đ-ợc thiết lập độc lập Cách tiếp cận có nhiều hạn chế Với LSP hai chiều hai đ-ờng liệu phía phía d-ới đ-ợc thiết lập sử dụng tập tin báo hiệu đơn Điều giảm nguy 97 thiết lập vòng quanh xử lý, giới hạn phần đầu điều khiển có số tin nh- LSP đơn h-ớng Cho LSP hai chiều, hai nhÃn phải đ-ợc cấp Thiết lập LSP hai chiều đ-ợc thị có mặt nhÃn phía tin báo hiệu thích hợp Giải vấn đề tranh dành LSP hai chiều Sự tranh dành xảy hai yêu cầu thiết lập LSP hai chiều theo hai h-ớng trái ng-ợc Sự tranh giành xảy hai cấp phát tài nguyên (cổng) thời gian Nếu ngăn cản cổng đ-ợc sử dụng cho LSP chiều có tài nguyên hai nút cho qua nhÃn phía khác tranh giành đ-ợc giải Tuy nhiên, có ngăn cản cổng đ-ợc sử dụng cho LSP hai chiều, tài nguyên cho phép tranh giành đ-ợc giải theo cách khác Báo hiệu GMPLS định nghĩa thủ tục giải vấn đề này: nút với ID nút cao chiến thắng phải phát tin Path Err/ NOTIFI CATION víi chØ thÞ “Routing problem/label allocation failure” Tiếp nhận nh- lỗi, nút cố gắng cấp phát nhÃn phía khác ( nhÃn đề nghị khác sử dụng) tới đ-ờng chiều Tuy nhiên, tài nguyên khác không sẵn có nút phải xử lý với cách lỗi tiêu chuẩn Để giảm khả tranh dành, nút với ID thấp không đề nghị nhÃn h-ớng xuôi dòng luôn chấp nhận nhÃn đề nghị từ nút phía với ID cao Hơn tập nhÃn đ-ợc trao đổi sử dụng LMP, sách cục đ-ợc Ðp bc r»ng ( víi khÝa c¹nh tËp nh·n cđa nút số hiệu cao hơn) nút đánh số cao cấp phát nhÃn từ phía cao phạm vi nhÃn nút đánh số thấp cấp phát nhÃn từ phía thấp phạm vi nhÃn Cơ cấu làm tăng thêm thuật toán đóng gói đ-ợc sử dụng cho tối -u băng thông Một tr-ờng hợp đặc biệt đ-ợc ý sử dụng RSVP hỗ trợ cách tiếp cận ID nút lân cận không đ-ợc biết gửi tin 98 khởi tạo đ-ờng Khi tr-ờng hợp xảy ra, nút đề nghị nhÃn đ-ợc lựa chọn ngẫu nhiên từ không gian nhÃn sẵn có 4.2.6-Điều khiển nhÃn t-ờng minh LSR khởi tạo LSP điều khiển nút đ-ợc sử dụng LSP đầu cuối LSP sử dụng tuyến t-ờng minh Để yêu cầu cách đối xử nút riêng, nút đ-ợc bao gồm tuyến t-ờng minh Để kết thúc LSP giao diện đầu riêng biệt LSR đầu ra, đầu cuối xác định địa IP nhận dạng giao diƯn cđa giao diƯn nh- phÇn tư ci cïng tuyến t-ờng minh, cung cấp điều giao diện có địa IP kết hợp Có tr-ờng hợp ngữ nghĩa tuyến t-ờng minh không đủ thông tin ®Ĩ ®iỊu khiĨn LSP tíi cÊp ®é mong mn §iỊu xảy tr-ờng hợp khởi đầu LSP mn lùa chän mét nh·n sư dơng trªn liªn kÕt VÝ dơ, ghÐp nèi hai LSP víi nhau, nghÜa cuối LSP thứ đ-ợc ghép với đầu LSP thứ Tr-ờng hợp giống nh- sử dơng líp non – PSC cđa liªn kÕt 4.2.7-GMPLS vµ MPLS-TE So víi MPLS – TE, GMPLS cã mét số mở rộng , mở rộng lợi GMPLS để điều khiển lớp TDM, LSC FSC: - Trong MPLS - TE, liên kết mà LSP qua bao gồm trộn lẫn liên kết với mà hóa nhÃn hỗn tạp (nh- liên kết định tuyến, liên kết định tuyến ATM LSR, liên kết ATM LSR) GMPLS mở rộng điều bao gồm mối liên kết mà nhÃn đ-ợc mà hãa nh- mét khe thêi gian, hc mét b-íc sãng, vị trí bên không gian vật lý thùc tÕ - Trong MPLS - TE, mét LSP mang IP phải bắt đầu kết thúc tuyến GMPLS mở rộng điều việc yêu cầu LSP bắt đầu kết thúc giao diện kiểu 99 - Kiểu tải đ-ợc mang GMPLS LSP đ-ợc mở rộng phép tải nh- SONET / SDH, 10 Gb Ethernet - ViƯc sư dơng c¸c liỊn kỊ chun tiÕp ( FA) cung cÊp mét c¬ chÕ cã thể cải thiện việc sử dụng băng thông Việc cấp phát băng thông thực khối tách biệt Nó đ-a chế kết gộp trạng thái chuyển tiếp , điều cho phép giảm số nhÃn đ-ợc yêu cầu - GMPLS cho phép đề nghị nhÃn nút phía để giảm bớt tiềm ẩn cài đặt - GMPLS mở rộng khái niệm hạn chế phạm vi nhÃn đ-ợc lựa chän bëi nót phÝa d-íi Trong GMPLS, nót phÝa trªn hạn chế nhÃn cho LSP dọc theo chặng đơn toàn đ-ờng LSP Đặc tính hữu ích mạng quang chuyển đổi b-ớc sóng - Trong tảng TE truyền thống, LSP đơn h-ớng, GMPLS hỗ trợ thiết lập LSP hai chiều - GMPLS hỗ trợ đầu cuối LSP cổng xác định, nghĩa lựa chọn cổng đích - GMPLS với RSVP - TE hỗ trợ chế RSVP cho thông báo lỗi nhanh Khác bịêt MPLS - TE GMPLS: - Với giao diện TDM, LSC FSC, cấp phát băng thông cho LSP đ-ợc thực khối riêng biệt - Các nhÃn liên kết TDM, LSC FSC liên kết PSC L2SC, nhÃn vật lý thay nhÃn logic 4.2.8-GMPLS mạng truyền tải Những chức nh- QoS , khôi phục VPN th-ờng đ-ợc cung cấp từ lớp ATM SDH đ-ợc thay GMPLS qua lớp IP WDM Nhu cầu VPN với QoS xác định đ-ợc thay QoS IP VPN IP T-ơng tự nhvậy chức bảo vệ ®-ỵc thùc hiƯn bëi SDH cịng ®-ỵc thay thÕ bëi 100 khôi phục quang IP Chúng ta kiểm chứng điều qua việc phân tích tính lớp IP WDM d-ới hỗ trợ công nghệ điều khiển mạng GMPLS QoS IP: QoS IP Đ-ợc sử dụng để đảm bảo truyền dẫn xác l-u l-ợng theo yêu cầu bắt buộc đà đ-ợc xác định nh- trễ Nó đ-ợc chia thành nội dung sau: - Phân lớp dịch vụ qua phần mô tả l-u l-ợng để phân loại gói thành nhóm tạo khả truy nhập cho sử lý QoS mạng - Quản lý nghẽn cách tạo hàng chờ, gán gói vào hàng chờ dựa phân loại gói lập kế hoạch truyền dẫn gói hàng chờ - Kỹ thuật tránh tắc nghẽn giám sát tải l-u l-ợng mạng để dự đoán tr-ớc tránh tắc nghẽn nút cổ chai mạng - Cả hai chế sách sửa dạng sử dụng phần mô tả l-u l-ợng gói để đảm bảo dịch vụ - Báo hiệu QoS dạng thông tin mạng, điều cung cấp cách cho nút mạng thông tin với với nút lân cận để yêu cầu xử lý đặc biệt cho l-u l-ợng VPN IP:VPN IP cung cấp dung l-ợng dành tr-ớc qua mạng với băng thông đảm bảo định tuyến đ-ợc phân cách tr-ớc Dịch vụ cung cấp số mức độ bảo mật với đảm bảo QoS nghiêm ngặt cho thông l-ợng, độ sẵn sàng, gói , trễ Khôi phục IP: Có số lợi ích rõ ràng từ khôi phục lớp IP tính mềm dẻo cao cung cấp đ-ờng khôi phục xác định cấp độ khôi phục Ví dụ, l-u l-ợng thoại nhạy với trễ jitter đ-ợc phân biệt khôi phục cấp độ Ng-ợc lại l-u l-ợng Internet đ-ợc khôi phục mức thấp dễ dàng đ-ợc l-u lại định tuyến lại qua mạng 101 Bảo vệ khôi phục quang: Chức khôi phục quang đ-ợc giới hạn kết nối điểm - điểm phân mạng ring Nguyên tắc bảo vệ quang mạng đa b-ớc sóng cung cấp kết nối điểm - điểm tin cậy dùng để liên kết nút lớp dịch vụ (IP) ITU-T đà định nghĩa lớp mạng quang theo ba phân lớp, bảo vệ quang cung đ-ợc áp dụng ba phân lớp - Bảo vệ đ-ờng truyền quang : cung cấp khả chống chọi với cố lớp đoạn truyền dẫn theo chế bảo vệ 1+1 1:1 - Bảo vệ kênh quang: cung cấp bảo vệ 1:1 cho kênh quanh dựa sở kênh đến kênh lớp kênh quang - Bảo vệ đoạn ghép quang: OADM cung cấp khả cấp phát kênh b-ớc sóng động chuyển mạch bảo vệ để bảo vệ kênh quang chống lại sai hỏng mạng 4.2.9-So sánh số đặc tính GMPLS kiến trúc ATM/SDH Đặc tính ATM/SDH GMPLS Chi phí Chi phí không hiệu để Cơ chế hiệu chi phí sử vận hành thiết lập mạng chuyển mạch dụng công cụ quản lý IP sẵn có tốc độ cao sử dụng mảng điều khiển chung cho quản lý mạng quang L-u l-ợng Không giới hạn gói đ-ợc Dành riêng luồng quang gửi thời điểm Không có khả xảy nghẽn Khả tắc nghẽn mạng gói cao Quản lý Yêu cầu tối -u sử dụng băng Dễ quản lý, băng tần rộng với sử dụng tần khả dự đoán tr-ớc cao hơn, băng tần điều khiển, QoS thoả thuận mức dịch vụ Bảng 4.1 So sánh số đặc tính GMPLS kiến trúc ATM/SDH GMPLS có số đặc tính khác nh- : 102 - Thúc đẩy cung cấp dịch vụ: Cơ chế báo hiệu GMPLS cung cấp cho kiểu dịch vụ thời điểm với cấp độ QoS độ sẵn sàng - Hiệu tính thông minh dịch vụ cao: GMPLS cho phép hệ thống mạng nhìn thấy toàn topo mạng, dung l-ợng chuyển mạch nút mạng, trạng thái tài nguyên mạng qua tất dịch vụ gói, TDM, b-ớc sóng Và nh- dịch vụ đ-ợc cung cấp thông minh tài nguyên đ-ợc sử dụng hiệu - Cho phép mạng hai lớp loại bỏ lớp mạng không cần thiết - Tăng tính linh động cách sử dụng tài nguyên mạng - Giảm méo tín hiệu quang sử dụng khái niệm tập nhÃn điều khiển nhÃn t-êng minh - Cho phÐp thiÕt lËp LSP hai chiÒu - Yêu cầu báo hiệu đạt đ-ợc phối hợp h-ớng luồng - Cho phép truyền tải dải rộng dòng liệu với l-u l-ợng lớn 4.2.10-Khả triển khai chuẩn hoá GMPLS GMPLS đ-ợc triển khai rộng khắp vài năm tới Có hai lý để tin vào điều Thứ nhất, nhìn lại công nghệ thời nh- ATM phải thời gian (khoảng năm ) để đ-ợc có đ-ợc chỗ đứng mạng nhà khai thác GMPLS ®i theo ®-êng ®ã Thø hai, kh«ng thĨ phèi hợp hoạt động sản phẩm đ-ợc thực thi theo cách riêng độc quyền hÃng Do GMPLS trở thành mảng điều khiển chuẩn rÊt quan träng HiƯn nhiỊu tỉ chøc c«ng nghiƯp nh- IETF OIF đà phối hợp với d-ới hỗ trợ mạnh mẽ từ nhà cung cấp dịch vụ truyền tải Internet IETF OIF nỗ lực chuẩn hoá GMPLS IETF tập trung vào xây dựng khung tổng thể giao thức OIF phát triển tính phối hợp cụ thể giao thức Một vài vấn đề mạng tính đặc tr-ng riêng 103 mạng quang đà đ-ợc kết hợp thảo tiêu chuẩn GMPLS thời Tuy nhiên nhiều việc cần làm để chuẩn hoá GMPLS 4.2.11-Kết luận GMPLS phần tách rêi triĨn khai m¹ng sè liƯu thÕ hƯ sau Công nghệ cung cấp cầu nối lớp mạng IP quang phép phát triển đồng thời khả mở rộng t-ơng hợp hai lớp mạng Với GMPLS khoảng trống hạ tầng truyền thống lớp IP đ-ợc thu hẹp, mở đ-ờng cho việc triển khai dịch vụ nhanh chóng hiệu Nhà cung cấp dịch vụ tích hợp giao thức báo hiệu GMPLS để thiết lập hạ tầng truyền tải dung l-ợng cao, xử lý l-u l-ợng lớn cách hiệu quả, nâng cao tốc độ dịch vụ giải đ-ợc ảnh h-ởng nghẽn mạng Trong vài năm tới GMPLS công nghệ thiếu hạ tầng mạng truyền tải hệ sau 104 Kết luận Công nghệ IP truyền thống đáp ứng đ-ợc yêu cầu ngày tăng dịch vụ, chất l-ợng dịch vụ mạng Có nhiều giải pháp để tăng c-êng cho giao thøc IP MPLS lµ mét nh-ng giải pháp tối -u Có thể khẳng định đ-ợc tính -u việt mà công nghệ MPLS đ-a lại so với ATM hay IP MPLS giải pháp đ-ợc nhiều hÃng cung cấp thiết bị lựa chọn cho mạng hệ sau Các sản phẩm hỗ trợ ATM cổng MPLS Việc thay đổi giao thức MPLS hay ATM đ-ợc thực nhờ thiết lập cấu hình Giao thức LDP đ-ợc sử dụng điều khiển phân phối nhÃn mạng MPLS Giao thức RSVP-TE CR-LDP sử dụng cho kỹ thuật l-u l-ợng MPLS GMPLS b-ớc phát triển MPLS cung cấp mảng điều khiển chung dựa sở IP cho tất lớp; sử dụng ph-ơng thức chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, chuyển mạch b-ớc sóng chuyển mạch cổng vật lý Điều dẫn đến cải tiến giao thức MPLS cho phù hợp giao thức báo hiệu gọi LMP đ-ợc đ-a GMPLS đảm nhận dàn xếp cho báo hiệu, định tuyến, quản lý liên kết điều khiển l-u l-ợng Luận văn đà trình bầy cụ thể trình hình thành phát triển từ IP truyền thống đến chuyển mạch đa lớp cuối MPLS, kiến trúc mạng MPLS, vấn đề chất l-ợng dịch vụ kỹ thuật l-u l-ợng MPLS, mở rộng MPLS đến GMPLS H-ớng phát triển luận văn nghiên cứu mạng riêng ảo MPLS ứng dụng MPLS mạng hệ sau Tài liệu tham kh¶o [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] Phùng văn Vận, Đỗ Mạnh Quyết ( 2003), Công nghệ chuyển mạch nhÃn đa giao thức, Nhà xuất b-u điện Nguyễn Thúc Hải, (1999), Mạng máy tính hệ thống mở, Nhà xuất giáo dục D Awduche, J Malcolm, J Agogbua, M O'Dell and J.McManus, (1999),Requirements For Traffic Engineering Over MPLS, RFC 2702 Ashwood-Smith, Berger, (2000) Generalized MPLS-Signaling Funtional Description, InternetDaft Eric Rosen, Arun Viswanathan, Ross Callon, (2001),Multiprotocol Label Switching Architecture, RFC 3031 Eric Rosen, Yakov Rekhter, Dan Tappen, G Fedorkow, Dino Farinacci, Tony Li, A Conta, (2001) MPLS Label Stack Encoding", RFC 3032 G Ash, Billel Jamoussi, Y Lee, Osama Aboul-Magd, (1999 ) QoS Resource Management in MPLS-Based Networks, draft-ash-qosrouting-00 Ayan banerjee, JohnDrake, Generalized Multiprotocol Label Switching: An Overview of Routing and Management Enhancements, IEEE Communications Magazine, January 2001,Trang 144 Avici System, (2000) Traffic Engineering With MPLS (www.avici.com) Juniper Networks, (2000) MPLS-Enhancing Routing in the New Public Network, www.juniper.net Eric W Gray, ( 2001), MPLS Implementing the Technology,AddisonWesley Kireeti Kompella, Yakov Rekhter, A Banerjee, John Drake, G Bernstein, D Fedyk, E Mannie, D Saha, V Sharma, ( 2000), OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS, draft-kompella-ospfgmpls-extensions-00 J.P Lang, K Mitra, John Drake, Kireeti Kompella, Yakov Rekhter, Lou Berger, Bala Rajagopalan, (2000), Link Management Protocol (LMP) draft-ietf-mpls-lmp-01, 00 Kompella, Yakov Rekhter, A Banerjee, John Drake, G Bernstein, D Fedyk, E Mannie, D Saha, V Sharma, (2000), IS-IS Extensions in Support of Generalized MPLS", draft-ietf-isis-gmpls-extensions-01, 00 Eric Mannie, (2003), Generalized Multi-Protocol Label Switching Architecture, draft-ietf-ccamp-gmpls-architecture-07.txt ... đổi nhÃn 1.3.2-Mô hình IP over ATM 1.3.3-Sự giống giải pháp chuyển mạch đa lớp 1.3.4-Sự khác giải pháp chuyển mạch đa lớp 1.3.5-Vấn đề giải pháp chuyển mạch đa lớp 1.4 -Chuyển mạch nhÃn đa giao thức. .. mạng IP nay, ngành công nghiệp viễn thông đà tìm ph-ơng thức chuyển mạch kết hợp -u điểm IP (nh- cấu định tuyến) ATM (thông l-ợng chuyển mạch) , công nghệ chuyển mạch nhÃn đa giao thức (MPLS) kết... Ilm glsp Đ-ờng chuyển mạch nhÃn tổng quát Chuyển mạch nhÃn đa giao thức tổng quát Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật Internet Giao thức định tuyến cổng ánh xạ nhÃn đến Ip Internet Protocol Giao thøc Internet