Kĩ thuật lưu lượng IP/WDM, chương 13

Chương 13: PHẦN MỀM XỬ LÍ LƯU LƯỢNG IP/WDM 4.1 Phần mềm kĩ thuật lưu lượng IP/WDM Như đã trình bày ở trên, kĩ thuật lưu lượng có thể được xây dựng theo hai xu hướng, chồng lấn và tích hợp. Mặc dù các thành ph ần chức năng cơ bản của chúng là giống nhau nhưng kiến trúc phần mềm của chúng là khác nhau đôi chút. Xu hướng chống lấn có đặc điểm của mối quan hệ khách – chủ, cấu hình trong đó tầng IP đ òi hỏi các dịch vụ truyền dẫn từ tầng WDM. Kết quả là kĩ thuật lưu lượng được thực hiện ở mỗi tầng một cách riêng rẽ. Do đó, tại mỗi tầng cũng có các thành phần điều khiển mạng và kĩ thuật lưu lượng ri êng. Hai khối chức năng kĩ thuật lưu lượng tại tầng IP và t ầng WDM được kết nối thông qua một giao diện đặc biệt để trao đổi thông tin cần thiết. Xu hướng tích hợp hình thành mối quan hệ ngang hàng trong đó mỗi node mạng bao gồm một bộ định tuyến IP và một ma trận chuyển mạch. Xu hướng này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển. Trong một ví dụ, bộ định tuyến IP (hay chức năng điều khiển IP) chỉ cung cấp mặt phẳng điều khiển và các dòng lưu lượng dữ liệu đi qua các ma trận chuyển mạch toàn quang trực tiếp. Trong một ví dụ khác, bộ định tuyến IP được mở rộng với ma trận chuyển mạch WDM (thường sử dụng ma trận chuyển mạch O-E-O) do đó bộ định tuyến IP có giao diện nhiều bước sóng. Cuối c ùng, cũng có các nhóm nghiên cứu làm việc với các bộ định tuyến gói tin toàn quang, trong đó họ cố gắng triển khai các chức năng điều khiển IP (ví dụ như xử lí mào đầu) trong miền toàn quang. Trong kĩ thuật lưu lượng tích hợp, mỗi bộ định tuyến/chuyển mạch WDM là một thiết bị có thể đánh địa chỉ IP và m ỗi node mạng cần được trang bị một thực thể kĩ thuật lưu lượng. 4.2 Kiến trúc phần mềm cho kĩ thuật lưu lượng chồng lấn Hình 4.1 miêu tả các thành phần và giao diện cho xu hướng kĩ thuật lưu lượng chồng lấn. Tầng IP thể hiện một mô hình ảo mà chính là s ự trừu tượng hoá của các kết nối mạng vật lí. Tầng WDM quản lí mô hình vật lí mà các kết nối của chúng dựa trên các bước sóng và các sợi quang. Phần điều khiển kĩ thuật lưu lượng trong t ầng WDM được cấy trên các chức năng quản lí hiệu năng và kết nối WDM. Kiến trúc phần mềm kĩ thuật lưu lượng chồng lấn sẽ bao gồm các thành phần mạng IP và các thành phần mạng WDM (xem hình 4.1). M ỗi tầng IP và WDM bao gồm các chức năng điều khiển mạng và kĩ thuật lưu lượng tương ứng. Điều khiển mạng IP bao gồm các giao thức định tuyến ví dụ như OSPF, các giao thức báo hiệu ví dụ như RSVP và một bộ quản lí giao diện; trong khi đó kĩ thuật lưu lượng IP bao gồm các bộ thu thập và phân tích dữ liệu thống kê, một thuật toán tái cấu hình và một khối sắp xếp thời gian biểu dịch chuyển. Khối mạng WDM trung tâm IP bao gồm các giao thức định tuyến, ví dụ như OSPF với các mở rộng cho quang, các giao thức báo hiệu ví dụ như RSVP có các mở rộng cho quang, LMP và OSCP; kĩ thuật lưu lượng WDM bao gồm các thuật toán kĩ thuật lưu lượng WDM ví dụ như CSPF. Kĩ thuật lưu lượng đối với giao thức điều khiển mạng (TECP) sẽ chỉ rõ giao diện giữa điều khiển mạng v à kĩ thuật lưu lượng. Trong kĩ thuật lưu lượng chồng lấn, TECP có hai nhóm các bản tin là IP TECP và WDM TECP. Khuôn dạng của các bản tin TECP sẽ được trình bày dưới đây. OSCP cung cấp giao diện giữa khối điều khiển mạng WDM và khối điều khiển chuyển mạch. Mô hình ảo IP Mô hình vật lí IP/WDM Lập thời gian biểu dịch chuyển Thuật toán tái cấu hình Thu thập và phân tích thống kê Quản lí giao diện OSPF RSVP Quản lí giao diện OSPF RSVP Quản lí giao diện OSPF RSVP MẠNG WDM . CSPF CSPF CSPF Kĩ thuật lưu lượng WDM LMP OSPF RSVP LMP OSPF RSVP LMP OSPF RSVP WDM TECP Điều khiển chuyển mạch Điều khiển chuyển mạch Điều khiển chuyển mạch OSCP GUI Kĩ thuật lưu lượng IP Mạng IP . Giao diện mạng-người sử dụng IP/WDM (UNI) Hình 4.1 Kiến trúc phần mềm cho kĩ thuật lưu lượng chồng lấn trong mạng IP/WDM Bộ quản lí giao diện IP có hai nhiệm vụ. Trước tiên, nó nhận lệnh từ khối kĩ thuật lưu lượng IP để cho phép hoặc không cho phép các giao diện bộ định tuyến phù hợp khi các đường đi ngắn nhất cơ sở đang được tái cấu hình. Thứ hai, nó có trách nhiệm liên k ết giữa giao diện bộ định tuyến và cổng xen/rẽ WDM và cung cấp chuyển đổi địa chỉ IP và WDM. Chuyển đổi địa chỉ IP/WDM cũng có thể được thực hiện nhờ sử dụng các máy chủ dành riêng ví dụ như ARP và RARP. Trong tr iển khai, bộ quản lí giao diện IP có thể đưa ra các lệnh SNMP tới các bộ định tuyến IP để truy vấn hoặc thay đổi trạng thái của các giao diện của nó. Hoặc nó cũng có thể được triển khai nhờ sử dụng ‘ipconfig’ để tái cấu hình trạng thái và cấu hình giao diện bộ định tuyến. Kĩ thuật lưu lượng IP có ba thành phần chức năng chính là thu ật toán tái cấu hình, thu thập và phân tích dữ liệu thống kê và l ập thời gian biểu dịch chuyển. Khối thu thập dữ liệu thống kê có trách nhi ệm giám sát mạng để thu thập các dữ liệu thống kê về lưu lượng v à thiết lập ngưỡng hiệu năng; khối phân tích dữ liệu thống kê có khả năng truy tìm nguồn gốc kiểu lưu lượng và dự đoán lưu lượng trong tương lai. Trong triển khai, người ta có thể sử dụng giao thức SNMP để giám sát các bộ định tuyến IP cho việc đo đạc lưu lượng, v à thu thập dữ liệu từ các bộ định tuyến IP. Cũng có thể có phần mềm thứ ba cho việc thu thập dữ liệu thống kê, ví dụ như libcap. Thu ật toán tái cấu hình lấy thông tin đầu vào từ khối thu thập và phân tích dữ liệu thống kê và mô hình hiện thời từ giao thức định tuyến. Nó sẽ đưa ra một mô h ình mới cho khối lập thời gian biểu dịch chuyển. Thuật toán tái cấu hình được thiết kế như là một tập các kinh nghiệm trong việc hỗ trợ các mục tiêu tái cấu hình khác nhau ví d ụ như là tối thiểu hoá trễ mạng. Các mục tiêu tối ưu hoá có thể được chỉ định từ GUI. Khối lập thời gian biểu dịch chuyển sẽ tính toán các thứ tự bước dịch chuyển để giảm thiểu các ảnh hưởng của hoạt động tái cấu h ình lên lưu lượng người sử dụng. Tồn tại nhiều chiến lược khác nhau cho việc lập thời gian biểu dịch chuyển. Trước tiên, lập thời gian biểu có thể được thực hiện với hiểu biết tối thiểu về tầng WDM. Với chiến lược này, các điều kiện ràng buộc cho việc lập thời gian biểu được định nghĩa trước, bởi thế chuỗi dịch chuyển có vẻ như được thực hiện ở tầng WDM. Một ví dụ tiêu biểu của các điều kiện ràng buộc như vậy hoàn toàn được chứa trong các tài nguyên WDM (nghĩa là số lượng các đường đi ngắn nhất) giới hạn trong mỗi bước dịch chuyển. Kết quả của khối lập thời gian biểu dịch chuyển sẽ là một chuỗi các bước. Mỗi bước là một hoạt động thiết lập hoặc loại bỏ một đường đi ngắn nhất duy nhất. Thứ hai, lập thời gian biểu có thể thực hiện với hiểu biết đầy đủ về tầng WDM. Với chiến lược như thế, kết quả dịch chuyển được đảm bảo để thực hiện trong tầng WDM. Cái giá phải trả cho một chuỗi dịch chuyển không nghẽn là khối lập thời gian biểu dịch chuyển phải thu thập các thông tin trạng thái tầng WDM. Tương ứng, một chuỗi dịch chuyển đơn giản có thể được chỉ định từ GUI. Trong mạng quang WDM truyền thống, các chức năng liên quan t ới kĩ thuật lưu lượng được cung cấp bởi các bộ quản lí kết nối và quản lí hiệu năng. Trong các mạng WDM trung tâm IP, OSPF và LMP cung cấp định tuyến mặc định, phổ biến thông tin, và phát hiện mô hình cũng như các node kế cận. Giống như trong mạng IP, định tuyến mặc định trong OSPF chỉ cung cấp đường trong sợi quang theo nỗ lực tối đa. Nó không tính đến độ sẵn sàng bước sóng cũng như các điều khiển ràng buộc tính liên tục bước sóng. Do đó, cần các thuật toán kĩ thuật lưu lượng WDM để tính toán đường đi ngắn nhất hiệu quả v à không nghẽn. Một thuật toán đơn giản trong các thuật toán kĩ thuật lưu lượng WDM l à CSPF. CSPF s ẽ càng phức tạp khi càng nhiều điều kiện ràng buộc được xem xét đến. CSPF có thể được t riển khai như một bộ quản lí định tuyến đường đi ngắn nhất tập trung. Để nâng cao độ sẵn sàng, CSPF có th ể được phân bố ở mỗi node. Sự triển khai phân tán của CSPF đ òi hỏi sự đồng bộ giữa các thực thể kĩ thuật lưu lượng WDM. Dựa trên các yêu cầu kĩ thuật lưu lượng, các đường đi ngắn nhất có thể được thiết lập hoặc loại bỏ nhờ sử dụng RSVP. Cuối cùng, để tiện lợi cho người sử dụng, IP/WDM GUI được thiết kế để quản lí mạng phân tầng. GUI sẽ cung cấp các giao diện cấu hình, kết nối, lỗi, và quản lí hiệu năng. Trong mạng IP/WDM chồng lấn, GUI cũng cung cấp tương quan giao thức. Ví dụ như, một đường đi ngắn nhất ảo trong mô hình IP được liên kết tới các bước sóng v à sợi quang tương ứng trong mô hình WDM vật lí. . rộng cho quang, LMP và OSCP; kĩ thuật lưu lượng WDM bao gồm các thuật toán kĩ thuật lưu lượng WDM ví dụ như CSPF. Kĩ thuật lưu lượng đối với giao thức điều. thể kĩ thuật lưu lượng. 4.2 Kiến trúc phần mềm cho kĩ thuật lưu lượng chồng lấn Hình 4.1 miêu tả các thành phần và giao diện cho xu hướng kĩ thuật lưu lượng