KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP:CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS

`Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức CHƯƠNG CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 1.1 Lịch sử hình thành phát triển MPLS 1.1.1 Giới thiệu Sự phát triển nhanh chóng dịch vụ IP bùng nổ Internet dẫn đến loạt thay đổi nhận thức kinh doanh nhà khai thác Giao thức IP thống trị toàn giao thức lớp Hệ tất xu hướng phát triển hướng vào IP, lưu lượng lớn mạng trục hầu hết lưu lượng IP, dẫn đến cơng nghệ lớp có xu hướng hỗ trợ dịch vụ IP Nhu cầu thị trường cấp bách cho mạng tốc độ cao chi phí thấp sở cho đời loạt cơng nghệ có MPLS MPLS phương thức cải tiến cho việc chuyển tiếp gói tin qua mạng sử dụng thơng tin chứa nhãn gán kèm với gói IP, ATM khung lớp Nhãn chèn vào mào đầu lớp lớp trường hợp chúng gói tin lớp 2, trường hợp gói ATM thi nhãn trường VPI (Virutal Path Indentifier) VCI (Virutal Circuit Indentifier) Công nghệ MPLS kết hợp kỹ thuật chuyển tiếp lớp kỹ thuật định tuyến lớp Mục tiêu MPLS tạo mạng linh động, cung cấp khả thực thi ổn định mạng Điều đáp ứng kỹ thuật lưu lượng (Traffic Engineering) mạng riêng ảo (Virtual Private Network) qua việc đề nghị chất lượng lớp dịch vụ Một nguyên tắc MPLS thay đổi thiết bị lớp mạng, thiết bị chuyển mạch mạng, thành định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switched Router) LSR xem kết hợp ATM thiết bị định tuyến truyền thống Chúng ta xét kỹ cấu trúc LSR phần sau đề tài Hình 1.1 sau mơ hình mạng MPLS: Hình 1.1 Cấu trúc mạng MPLS 1.1.2 Hạn chế IP truyền thống Sự phát triển nhanh chóng Internet q trình triển khai diện rộng mạng xây dựng giao thức Internet tạo hội Hiện mạng diện rộng Việt Nam hoạt động dựa cách thức Khóa luận tốt nghiệp `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức định tuyến IP, nút mạng phải thực hiên chức định tuyến (router) chuyển tiếp (forwarding) Việc hoạt động gặp phải số hạn chế sau: + Phải dựa vào giao thức để thực việc định tuyến + Việc thực trình chuyển tiếp dựa địa đích gói tin mà không để ý đến tham số chất lượng dịch vụ QoS + Mỗi node mạng phải thực việc tìm kiếm đường 1.1.3 MPLS cấu trúc mạng Internet Kể từ đời mạng ARPANET, tiền thân mạng Internet nay, kiến trúc mạng Internet khơng ngừng thay đổi Nó giải việc đáp ứng phát triển không ngừng kỹ thuật nhiều dịch vụ khác Và kiến trúc mạng Internet tồn cầu lại chứng kiến thêm thay đổi mới: bổ sung công nghệ MPLS Công nghệ MPLS tác động kỹ thuật chuyển tiếp việc xác định đường Điều đưa đến kết việc xây dựng lại kiến trúc mạng Internet Công nghệ MPLS làm đơn giản triển khai IPv6 thuật tốn chuyển tiếp sử dụng MPLS cho IPv4 áp dụng cho IPv6 với việc sử dụng giao thức định tuyến hỗ trợ cách đánh địa IPv6 MPLS triển khai mạng Internet đem lại lợi ích tức thời trực tiếp việc cung cấp băng thông mạng nhà cung cấp dịch vụ Internet, từ có khả để thực kỹ thuật lưu lượng (TE) Kỹ thuật lưu lượng cho phép nhà cung cấp giảm bớt tải mạng Kết nâng cao mức sử dụng tài nguyên giảm giá thành dịch vụ Ta biết mạng Internet sử dụng ứng dụng mạng riêng ảo kênh (tunnel) IP Sercurity qua mạng IP công cộng Trong mạng riêng ảo tồn nhiều mơ hình chống lấn (overlay) chậm Trong mạng MPLS-VPNs qua mạng Internet cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa đến cho khách hàng Internet - dựa mạng VPNs với băng thơng rộng dịch vụ cao cấp so sánh với dịch vụ ATM FR (Frame Relay) Một trở ngại kỹ thuật VPNs mạng IP truyền thống GRE (Generic Routing Escapsulation) IPSec Tunnels khơng có khả thay đổi IP VPN qua mạng xương sống (backbone) MPLS đề nghị giá thành thấp đến khách hàng so với dịch vụ truyền thống ATM VPN hay FR nhờ giá thành thấp cho dự phịng, phép tốn trì mạng MPLS VPNs 1.1.4 Ưu nhược điểm MPLS 1.1.4.1 Ưu điểm Các gói tín có gán nhãn cho phép khả định tuyến chuyển tiếp dựa vào giá trị nhãn gói tin, tốt phải định tuyến dựa vào tiến tố địa IP trường hợp mạng IP truyền thống Việc sử dụng mạng MPLS đem lại số lợi ích sau: - Khả tích hợp chức định tuyến, đánh địa chỉ, điều khiển… MPLS tránh phức tạp giao thức cũ NHRP (Next hop Resolution Protocol), MPoA, IPoA Khóa luận tốt nghiệp `Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức - Khả mở rộng đơn giản Khi mở rộng cần thêm LSR cần thiết - Tăng chất lượng mạng triển khai chức định tuyến mà công nghệ trước chưa thực định tuyến (phụ thuộc vào chất lượng dịch vụ có mạng) hay điều khiển vịng - Tích hợp IP ATM cho phép tận dụng toàn thiết bị mạng Hầu hết hãng truyền thông nhà cung cấp dịch vụ mơ hình chồng lên mạng MPLS ATM định vị lớp IP định vị lớp Việc tận dụng khả định tuyến lớp chuyển mạch lớp - Tách biệt đơn vị chuyển mạch đơn vị điều khiển cho phép MPLS hỗ trợ đồng thời MPLS B-ISDN (Integrated Service Digital Network) 1.1.4.2 Nhược điểm Bên cạnh ưu điểm nêu cơng nghệ MPLS có nhược điểm định Đó là: - Hổ trợ nhiều giao thức gặp vấn đề phức tạp kết nối - Khó hổ trợ QoS xuyên suốt - Hổ trợ kênh ảo (VC) cần phải nghiên cứu sâu để giải vấn đề xảy tình trạng trùng nhãn 1.1.5 Sự phát triển công nghệ MPLS Với hổ trợ nhiều công ty, năm 1996 tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế cho Internet-IETF triệu tập họp để chuẩn hoá MPLS Quá trình phát triển cơng việc nhóm làm việc MPLS IETF tóm lại sau: - Đầu năm 1997, hiến chương MPLS thông qua - Tháng năm 1997, nhóm làm việc MPLS tiến hành họp - Tháng 11/1997: tài liệu tiêu chuẩn MPLS ban hành - Tháng 7/1998: tài liệu cấu trúc MPLS ban hành - Trong tháng tháng năm 1998, 10 tài liệu Internet bổ sung ban hành, bao gồm MPLS LDP (Label Distrubition Protocol), Mark Encoding… Qua MPLS hình thành - IETF hoàn thiện tiêu chuẩn MPLS năm 1999 đưa tài liệu tiêu chuẩn IP IETF phát hành RFC (Request for Comment) Chúng ta thấy MPLS phát triển nhanh chóng hiệu Điều chứng minh yêu cầu cấp bách công nghiệp cho công nghệ 1.2 Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS 1.2.1 Cấu trúc cúa MPLS Khóa luận tốt nghiệp `Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Các nút MPLS chia thành phần: phần chuyển tiếp phần điều khiển Mỗi nút MPLS định tuyến lớp chuyển tiếp lớp nhờ việc bổ sung nhãn để chuyển tiếp gói tin Hình 1.2 sau biểu diễn cấu trúc đơn giản MPLS: Hình 1.2 Cấu trúc nút MPLS 1.2.2 Vùng chuyển tiếp - Forwarding Plane Vùng chuyển tiếp có nhiệm vụ chuyển tiếp gói tin dựa vào giá trị gắn đính kèm với Vùng chuyển tiếp sử dụng sở thông tin chuyển tiếp nhãn trì nút MPLS (LSR) để chuyển tiếp gói tin Thuật toán sử dụng việc hoán chuyển thành phần chuyển mạch nhãn dựa vào thông tin LFIB thông tin giá trị nhãn Với nút (LSR) chứa bảng: Cơ sở thông tin nhãn (LIB) sở liệu chuyển tiếp nhãn (LFIB) LIB chứa tất nhãn gán mạng MPLS cục nhãn ánh xạ chúng đến nút xung quanh LFIB chứa thông tin nhãn đầu vào, nhãn đầu ra, giao diện đầu địa điểm Sau khái niệm dùng vùng chuyển tiếp 1.2.2.1 Nhãn (Label) Nhãn thực thể có độ dài cố định thường có ý nghĩa cục Nhãn thường đính kèm với gói tin thường gán cho gói tin Nhãn gán vào gói tin cụ thể đại diện cho FEC mà gói tin ấn định Thường gói tin ấn định FEC (hồn tồn phần) dựa địa đích lớp mạng Tuy nhiên nhãn khơng mã hố địa Dạng nhãn phụ thuộc vào phương thức truyền tin mà gói tin đóng gói Trong trường hợp gói ATM (tế bào), nhãn đặt trường VCI VPI Còn với trường hợp khung Frame Relay nhãn cư ngụ trường DLCI nằm header Frame Relay Khóa luận tốt nghiệp `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Đối với công nghệ lớp Ethenet, Token ring, FDDI liên kết pointto-point nhãn chèn lớp (Data Link Layer) lớp (Network Layer) Cấu trúc tổng quát nhãn: Hình 1.3 Cấu trúc tổng qt nhãn Trong đó: + Label: có độ dài 20 bits Đây giá trị nhãn + CoS: Có độ dài bits, dùng để phân chia lớp dịch vụ + S: Có độ dài bit dùng để định nhãn cuối Label Stack Với nhãn cuối S = + TTL (Time to Live): Có độ dài bits Trường qui định thời gian tồn (tính giây) datagram liên mạng để tránh tình trạng datagram bị quẩn liên mạng Thời gian cho trạm gửi giảm (thường qui ước đơn vị) datagram qua router liên mạng Để nhận biết gói tin chuyển gói tin có gán nhãn (gói MPLS) khơng phải gói tin IP t người ta qui định số dạng giao thức định nghĩa lớp sau: + Trong mơi trường mạng LAN, gói có nhãn truyền tải gói lớp đơn hướng (unicast) hay đa hướng (multicast) sử dụng giá trị nhãn 8847H 8848H cho dạng Ethernet Các giá trị sử dụng trực tiếp phương tiện Ethernet (bao gồm Fast Ethernet Gigabit Ethernet) + Trong kênh điểm - điểm sử dụng tạo dạng PPP, sử dụng giao thức điều khiển mạng gọi MPLSCP (MPLS Control Protocol) Các gói MPLS đánh dấu giá trị 8281H trường giao thức PPP + Các gói MPLS truyền qua chuyển dịch khung DLCI (Data Link Connection Identifier) cặp thiết bị định tuyến đánh dấu nhận dạng giao thức lớp mạng SNAP (Service Node Access Point) chuyển dịch khung (NLPID), mào đầu SNAP với giá trị 8847H cho dạng Ethernet + Các gói MPLS truyền cặp thiết bị định tuyến qua kênh ảo ATM Forum đóng gói với mào đầu SNAP sử dụng giá trị cho dạng Ethernet môi trường mạng LAN 1.2.2.2 Ngăn xếp nhãn (Label Stack) Là tập hợp có thứ tự nhãn gắn theo gói để chuyển tải thơng tin nhiều FEC LSP tương ứng mà gói qua Ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (một nhãn cho EGP nhãn cho IGP) tổ chức đa LSP trung kế LSP Khóa luận tốt nghiệp `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức 1.2.2.3 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR - Label Switched Router) LSR thiết bị để thực thi việc điều khiển chuyển tiếp thành phần mạng MPLS Việc chuyển tiếp LSR gói tin dựa vào giá trị nhãn gói gọn gói tin Ngồi LSR chuyển tiếp gói tin lớp Dựa vào vị trí chức LSR phân thành loại chính: + LSR biên: nằm biên mạng MPLS LSR tiếp nhận hay gửi gói tin từ/đến mạng khác (IP, Frame Relay ) LSR biên gán hay loại bỏ nhãn cho gói thơng tin đến khỏi mạng MPLS Các LSR định tuyến lối vào (Ingress Router) hay định tuyến lối (Egress Router) + LSR lõi: LSR nằm bên MPLS domain, LSR định tuyến lõi (core router) nhà cung cấp dịch vụ Đối với mơ hình mạng ATM LSR lõi tổng đài ATM, thực chức LSR Các ATM – LSR thực chức định tuyến gói IP gán nhãn mảng điều khiển chuyển tiếp số liệu theo chế chuyển mạch tế bào ATM mạng số liệu Như tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống nâng cấp để trở thành ATM - LSR 1.2.2.4 Nhóm chuyển tiếp tương đương -FEC FEC khái niệm dùng để nhóm gói tin đối xử qua mạng MPLS dù chúng có khác mào đầu lớp mạng Trong gán gói tin vào FEC định tuyến xem xét mào đầu IP vài thông tin khác, chẳng hạn giao diện gói tin đến Những FEC cung cấp việc chuyển tiếp nhanh hay chậm dựa vào số lượng thông tin để cân nhắc cho việc thiết lập tương đương Sau vài ví dụ FEC: + Tập hợp gói tin đơn hướng mà địa đích chúng thuộc lớp có xác tiền tố địa + Tập hợp gói tin đơn hướng mà địa đích chúng có tiền tố địa IP cụ thể với loại dịch vụ + Tập hợp gói tin đơn hướng mà địa đích chúng có tiền tố địa IP cụ thể chúng có địa cổng đích + Tập hợp gói tin đa hướng có địa nguồn đích địa lớp mạng + Tập hợp gói tin đa hướng giống nguồn đích địa lớp mạng giống giao diện 1.2.2.5 Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn - LFIB LFIB trì nút MPLS chứa thông tin mục vào FEC khác Cấu trúc LFIB sau: Khóa luận tốt nghiệp `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Hình 1.4 Cấu trúc LFIB Mỗi mục nhập chứa thông tin về: nhãn đầu vào, nhãn đầu ra, giao diện đầu địa điểm Các mục khác có nhãn giống khác Chuyển tiếp đa hướng đòi hỏi mục nhập phải có nhiều nhãn ra, gói tin đến giao diện cần phải gởi nhiều giao diện khác 1.2.3 Phần điều khiển Phần điều khiển có nhiệm vụ nơi lưu trữ, đồng thời nơi điều khiển hoạt động LFIB Tất nút (LSR) MPLS phải sử dụng giao thức định tuyến IP chung để thay đổi thông tin định tuyến mạng Các giao thức định tuyến liên kết tĩnh OSPF hay IS-IS chọn chúng cung cấp cách tổng quát mục vào mạng Trong mạng MPLS bảng định tuyến IP cung cấp mạng đích tiền tố mạng để sử dụng cho việc lan truyền nhãn Việc lan truyền nhãn mạng sử dụng giao thức LDP Việc thay đổi nhãn với nút gần kề sử dụng để xây dựng bảng LFIB MPLS sử dụng mơ hình chuyển tiếp dựa vào việc hốn chuyển nhãn mà kết nối với module khác Mỗi modul có nhiệm vụ gán phân phối tập hợp nhãn trì thơng tin điều khiển có liên quan Các modul điều khiển dùng MPLS bao gồm:  Modul định tuyến đơn hướng  Modul định tuyến đa hướng  Modul kỹ thuật lưu lượng  Modul mạng riêng ảo  Modul chất lượng dịch vụ 1.3 Hoạt động MPLS 1.3.1 Quá trình liên kết lan truyền nhãn Khóa luận tốt nghiệp 10 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Khi mạng MPLS bắt đầu khởi tạo hay có LSR xuất mạng MPLS, thành viên mạng MPLS phải có liên lạc với cách gửi tin Hello Sau tin gửi, phiên giao dịch LSR bắt đầu thực Thủ tục trao đổi giao thức LDP Ngay sau LIB (cơ sở liệu nhãn) khởi tạo LSR, nhãn gán cho FEC mà LSR nhận biết Trong trường hợp định tuyến dựa đích đơn hướng (unicast) FEC tương đương với prefix bảng định tuyến IP bảng chuyển đổi chứa LIB Bảng chuyển đổi định tuyến cập nhập liên tục, xuất tuyến nội vùng mới, nhãn gán cho tuyến 1.3.2 Thiết lập LSP LSR LSP dùng để định cấu hình kết nối LSR với kỹ thuật chuyển mạch nhãn sử dụng cho việc chuyển tiếp gói tin Một LSP định điều tiết đường mạng MPLS Các LSP tạo giao thức LDP, CR-LDP, RSVP, phần mở rộng giao thức BGP Để thiết lập LSP có cách, là: + Điều khiển độc lập + Điều khiển thứ tự Điều khiển độc lập điều khiển thứ tự việc thiết lập LSP tồn chung mạng giống Phương thức điều khiển độc lập cung cấp hội tụ thiết lập nhanh cho LSP LSR thiết lập thơng báo liên kết nhãn thời điểm mà trì hỗn việc đợi gói tin để truyền tải từ cạnh sang cạnh khác mạng Còn phương thức điều khiển thứ tự việc liên kết nhãn quảng bá toàn mạng trước LSP thiết lập 1.3.2.1 Điều khiển độc lập Trong phương thức điều khiển độc lập LSR dành riêng tiền tố địa đích vào FEC Nhãn gán đến FEC liên kết nhãn thông báo đến LSR xung quanh Các LSR tạo LFIB sử dụng phép ánh xạ FEC hop chúng Trong LFIB chứa thông tin trường như: nhãn vào, nhãn ra, hop giao diện Với FEC LSR lựa chọn nhãn LIB sau cập nhập vào LFIB Nhãn LFIB chọn từ vùng nhãn hop địa lớp nút với FEC cụ thể đó, giao diện đường đến LSR Sau tạo xong nối kết cục bộ, LSR phân phối thông tin nối kết cục đến LSR xung quanh cách sử dụng giao thức LDP Thông tin chuyển đến LSR láng giềng bao gồm: tiền tố địa giá trị nhãn Ở tiền tố địa nhận dạng FEC giá trị nhãn giá trị tương ứng với FEC cụ thể mà LSR chọn để làm giao diện vào Khi nhận thông tin từ LSR gần kề LSR kiểm tra xem LFIB có thơng tin nối kết chưa Nếu có cập nhập nhãn cho entry FEC Lúc LSR sẵn sàng chuyển tiếp gói tin Khóa luận tốt nghiệp 11 `Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Chú ý có LSR ngược dịng (upstream) LSR lưu giữ thơng tin LSR xi dịng (downstream) Cịn LSR khác lựa chọn cách: lưu trữ thơng tin nối kết để dành cho tương lai loại bỏ Thơng thường LSR sử dụng giao thức định tuyến đơn hướng OSPF (Open Short Path First) hay IS-IS (Intermediate System-Intermediate System) sử dụng thông tin cung cấp giao thức để tạo FEC cho nút 1.3.2.2 Điều khiển thứ tự Trong phương thức điều khiển thứ tự việc thiết lập LSP, định tuyến vào chịu trách nhiệm thiết lập LSP Việc gán nhãn điều khiển để gán nhãn có thứ tự từ LSR vào đến LSR LSR có nhiệm vụ tạo LSP thực phân nhóm FEC tất LSR LSP sử dụng chung nhóm FEC Phương thức điều khiển thứ tự việc thiết lập kênh đòi hỏi phải trao đổi nhãn truyền qua tất LSR trước LSP thiết lập Việc làm chậm thời gian so với điều khiển độc lập Tuy nhiên giúp tránh tình trạng lặp LSP so với điều khiển độc lập Ví dụ: Chúng ta lấy ví dụ trường hợp điều khiển thứ tự Mơ hình mơ tả hình 1.5 Trong ví dụ LSR7 có nhiệm vụ thiết lập kênh LSP Sở dĩ có điều LSR7 kết nối trực tiếp đến định tuyến tiền tố địa chỉ: 192.168.0.0/16 Giả sử LSR7 gán nhãn với giá trị 66 cho 192.168.0.0/16 FEC Sau thông báo nhãn đến LSR6 LSR láng giềng Xác nhận thơng báo LSR6 gán giá trị 33 cho FEC thông báo đến LSR láng giềng LSR3 LSR5 Quá trình tiếp tục LSR cuối LSP LSR1 Mơ hình có sau : Hình 1.5 Ví dụ phương thức điều khiển thứ tự 1.4 Các chế độ hoạt động MPLS Có chế độ hoạt động với MPLS: chế độ khung (Frame – mode) chế độ tế bào (Cell – mode) Phần xét chi tiết chế độ hoạt động 1.4.1 Chế độ hoạt động khung MPLS Chế độ hoạt động xuất sử dụng MPLS môi trường thiết bị định tuyến điều khiển gói tin IP điểm - điểm Các gói tin gán nhãn sở khung lớp Khóa luận tốt nghiệp 12 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Q trình chuyển tiếp gói tin IP qua mạng MPLS thực qua số bước sau đây: + LSR biên lối vào nhận gói IP, phân loại gói vào nhóm chuyển tiếp tương đương FEC gán nhãn cho gói tin (theo chế độ độc lập hay thứ tự) với ngăn xếp nhãn tương ứng xác định + LSR lõi nhận gói có nhãn sử dụng sở liệu chuyển tiếp nhãn (LFIB) để thay đổi nhãn lối vào gói tin đến với nhãn lối tương ứng bảng + Khi LSR biên lối vùng FEC nhận gói tin có nhãn, loại bỏ nhãn thực chuyển tiếp gói tin IP theo bảng định tuyến lớp truyền thống Ví dụ: Xét mơ hình mạng MPLS hình 1.6: Khi host1 cần chuyển gói tin đến địa đích 192.168.1.4 (của host3), LSR1 biên vào nhận gói tin phân loại gói tin vào nhóm chuyển tiếp tương đương Sau thiết lập LSP cho FEC Giả sử LSP LSR1, LSR3, LSR5 Khi gói tin sẵn sàng chuyển qua mạng Tại LSR3 nhãn 44 thay nhãn 55 Cuối gói tin chuyển đến LSR5 (là LSR biên lối ra), gói tin thực loại bỏ nhãn chuyển tiếp gói tin đến địa đích cần thiết theo bảng định tuyến lớp truyền thống Hình 1.6 Chế độ hoạt động khung Như trình chuyển đổi nhãn thực LSR lõi dựa bảng định tuyến nhãn Bảng định tuyến phải cập nhật đầy đủ để đảm bảo LSR (hay định tuyến) mạng MPLS có đầy đủ thơng tin tất hướng chuyển tiếp Quá trình xảy trước thông tin truyền mạng thường gọi trình liên kết nhãn (label binding) 1.4.2 Chế độ hoạt động tế bào Khóa luận tốt nghiệp 13 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức + Bước (khởi tạo): Đặt danh sách nút ứng cử rỗng Đặt đường ngắt có nút gốc S Đối với nút liền kề gốc đặt độ dài đường độ dài kênh gốc nút Đối với tất nút khác đặt độ dài vô + Bước 2: Đặt tên nút bổ sung vào đường ngắn V Đối với kênh nối với nút phải kiểm tra nút lại kênh Đánh dấu nút W - Nếu nút W có danh sách đường ngắn kiểm tra kênh lại nối với nút V - Trong trường hợp ngược lại (W không nằm danh sách đường ngắn nhất) tính độ dài đường nối từ gốc đến nút W (độ dài tổng độ dài đường nối từ gốc đến nút V cộng với độ dài từ nút V tới nút W) Nếu W không nằm danh sách nút ứng cử bổ sung W vào danh sách gán độ dài đường từ gốc đến nút W khoảng cách Nếu W nằm danh sách nút ứng cử giá trị độ dài đường thời lớn giá trị độ dài đường tính gán độ dài từ gốc đến nút W độ dài tính + Bước 3: Trong danh sách nút ứng cử, tìm nút với độ dài đường ngắn Bổ sung nút vào đường ngắn xóa nút khỏi danh sách nút ứng cử Nếu nút nút D thuật tốn kết thúc ta đường ngắn từ nút nguồn S đến nút đích D Nếu nút chưa phải D quay trở lại bước Từ bước thuật toán SPF đơn giản đây, dễ dàng sửa đổi để trở thành CSPF Công việc phải làm thực việc bổ sung/sửa đổi danh sách nút ứng cử Cụ thể bước 2, kiểm tra kênh nối với nút V, kênh trước hết phải xem kênh có thỏa mãn điều kiện ràng buộc hay không? điều kiện thỏa mãn kiểm tra nút W đầu kênh Thơng thường hay gặp tốn tìm đường từ S đến D thỏa mãn số điều kiện ràng buộc C1,C2,…Cn Khi bước kiểm tra tất kênh nối với nút V Đối với kênh trước hết kiểm tra xem có thỏa mãn điều kiện C1, C2,…, Cn không Chỉ kênh thỏa mãn tất điều kiện ràng buộc kiểm tra nút W phía đầu kênh Về tổng quát thủ tục kiểm tra xem kênh có thỏa mãn điều kiện ràng buộc cụ thể đặc điểm định tuyến cưỡng hay khơng Ví dụ điều kiện ràng buộc cần thỏa mãn độ rộng băng tần khả dụng, cần kiểm tra độ rộng băng tần kênh có lớn giá trị độ rộng băng tần điều kiện ràng buộc hay không; thỏa mãn kiểm tra nút W đầu kênh Để kiểm tra kênh có thỏa mãn điều kiện cụ thể phải biết trước thơng tin kênh tương ứng có liên quan đến điều kiện ràng buộc Ví dụ điều kiện ràng buộc cần thỏa mãn độ rộng băng tần khả dụng thơng tin cần có độ rộng băng tần khả dụng kênh Lưu ý thuật tốn tính tốn xác định đường sử dụng CSPF, u cầu định tuyến thực tính tốn để xác định đường cần có thơng tin tất Khóa luận tốt nghiệp 25 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức kênh mạng Điều có nghĩa số loại giao thức định tuyến hỗ trợ giao thức định tuyến giao thức định tuyến theo trạng thái kênh (vd IS-IS, OSPF) giao thức định tuyến theo véc tơ khoảng cách (vd RIP) không hỗ trợ định tuyến cưỡng Hình 1.12 Ví dụ thuật toán CSPF Để minh họa cho CSPF xem xét ví dụ hình Giả sử độ dài tất kênh có giá trị tất kênh có độ rộng băng tần khả dụng 150Mbit/s, ngoại trừ kênh nối LSR2 đến LSR4 có độ rộng băng tần khả dụng 45 Mbit/s Nhiệm vụ tìm đường từ LSR1 đến LSR6 cho có độ dài ngắn độ rộng băng tần khả dụng phải lớn 100Mbit/s Ơ điều kiện ràng buộc cần thỏa mãn độ rộng băng tần khả dụng Khởi đầu đường ngắn (có gốc LSR1) có nút LSR1 Tiếp theo kiểm tra nút bên cạnh LSR1 LSR2 LSR3 với lưu ý ràng độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR1-LSR2) (LSR1-LSR3) lớn giá trị cần thiết 100Mbit/s Kết luận không kênh vi phạm điều kiện ràng buộc, bổ sung LSR2 LSR3 vào danh sách “ứng cử” Tiếp theo tìm nút có khoảng cách ngắn đến LSR1 danh sách nút ứng cử Nút LSR2 (ở hai nút LSR2 LSR3 có khoảng cách đến LSR1 Vì chọn ngẫu nhiên LSR2), bổ sung vào đường ngắn (LSR1, LSR2) xóa khỏi danh sách nút ứng cử kết thúc vịng thuật tốn Vịng thứ hai kiểm tra nút cận nút LSR2 LSR4 Với nút ta thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR2 – LSR4) nhỏ độ rộng băng tần u cầu Vì kênh khơng thỏa mãn điều kiện ràng buộc không bổ sung LSR4 vào danh sách nút ứng cử Chúng ta LSR danh sách nút ứng cử ta bổ sung vào đường ngắn (LSR1, LSR3) xóa khỏi danh sách ứng cử kết thúc vịng thứ hai thuật tốn Tại vịng thứ thuật tốn, kiểm tra nút cạnh nút LSR3 nút LSR5 Với nút thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh Khóa luận tốt nghiệp 26 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (LSR3-LSR5) lớn độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh thỏa mãn điều kiện ràng buộc ta bổ sung vào danh sách nút ứng cử Tiếp theo tìm danh sách nút ứng cử nút có khoảng cách ngắn tới LSR1 nút LSR5 Vì ta bổ sung nút LSR5 vào đường ngắn (LSR1, LSR3, LSR5) xóa LSR5 khỏi danh sách ứng cử Ta kết thúc vòng thứ thuật tốn Tại vịng thứ tư thuật tốn Ta kiểm tra nút cạnh LSR5 nút LSR4 Với nút thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR5-LSR4) lớn độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh thỏa mãn điều kiện ràng buộc ta bổ sung vào danh sách nút ứng cử Tiếp theo tìm danh sách nút ứng cử nút có khoảng cách ngắn tới LSR1 LSR4 Vì ta bổ sung LSR4 vào đường ngắn (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4) xóa LSR4 khỏi danh sách ứng cử kết thúc vịng thứ tư thuật tốn Tại vịng thứ thuật toán, ta kiểm tra nút cạnh nút LSR4 LSR6 LSR7 Với nút ta thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR4LSR6) (LSR4-LSR7) lớn độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh thỏa mãn điều kiện ràng buộc ta bổ sung LSR6, LSR7 vào danh sách nút ứng cử Tiếp theo, nhận thấy danh sách nút ứng cử có nút LSR6 có khoảng cách ngắn nhấn tới LSR1 Vì ta bổ sung LSR6 vào đường ngắn (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6) xóa LSR6 khỏi danh sách ứng cử Tại nhận thấy đường ngắn có chứa nút LSR6 nút đích đường cần tìm Vì thuật tốn kết thúc Kết ngắn từ LSR1LSR6 (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6) Chúng ta nhận thấy đường khác với đường xác định theo thuật toán SPF (LSR1, LSR2, LSR4, LSR6) 1.5.2.4 Các đặc trưng Một số tính giao thức CR-LDP mô tả sau: + Giao thức CR-LDP giao thức mở rộng giao thức LDP chạy giao thức đáng tin cậy TCP + CR-LDP không yêu cầu làm cách định kì + CR-LDP cho phép định tuyến hoàn toàn phần + CR-LDP cho phép thiết lập đường ưu tiên cách gán độ ưu tiên đến CR-LSP + Người điều hành mạng phân loại tài nguyên mạng thành lớp khác CR-LDP cho phép dẫn lớp tài nguyên mạng sử dụng thiết lập CR-LSP + CR-LDP cho phép đặc tả tham số lưu lượng CR-LSP tham số nên bảo đảm 1.5.2.5 Thủ tục thiết lập CR-LSP CR–LSP thiết lập cách sử dụng chế độ gán nhãn theo yêu cầu phía trước với phương thức điều khiển độc lập Như biết, chế độ theo yêu cầu phía LSR sinh nhãn FEC mà biết lưu trữ LFIB (đó nhãn vào FEC này) Tuy nhiên LSR Khóa luận tốt nghiệp 27 `Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức khơng thơng báo nhãn LSR láng giềng chế độ khơng u cầu phía trước Để thiết lập nhãn mạng LSR gửi yêu câu ánh xạ nhãn đến LSR xuôi chiều (downstream) Trong phương thức điều khiển thứ tự việc ánh xạ nhãn cho FEC thực giật lùi, từ LSR biên đến LSR biên vào Đặc biệt, LSR ánh xạ nhãn cho FEC LSR biên nhận nhãn sinh LSR ngược chiều (downstream) với Việc ánh xạ nhãn giao thức CR-LDP thực mơ hình sau: Hình 1.13 Ánh xạ nhãn giao thức CR-LDP Trong ví dụ LSR nhận yêu cầu thiết lập CR-LSP cho mạng đến LSR Khi yêu cầu thiết lập CR-LSP đến LSR tạo người quản lí hệ thống chương trình ứng dụng LSR tính tốn định tuyến thông tin cung cấp quản lí hệ thống chương trình ứng dụng bảng định tuyến để tạo tin Label Request Định tuyến trường hợp thực nút LSR2, LSR3,LSR4 Trong tin Label Request nút định tuyến có mang trường TLV đặc biệt gọi ER-TLV (Explicit router TLV) Khi LSR biên vào LSR1 gửi tin Label Request đến LSR2 (Đây LSR có mang trường CR_TLV tin Label Request) để đề nghị ánh xạ nhãn cho FEC để thiết lập CR-LSP Bởi cách gán nhãn theo điều khiển độc lập nên LSR ánh xạ nhãn cho FEC nhận ánh xạ nhãn tư LSR ngược chiều với (upstream) LSR giao thức CR-LDP hoạt động chế độ yêu cầu phía trước nên LSR không gửi ánh xạ nhãn cho LSR láng giềng (trong có LSR2) lúc khởi tạo phiên LSR chuyển gói tin Label Request đến LSR3 LSR3 chuyển đến LSR lí tương tự Sau LSR chuyển đến LSR Vì LSR5 LSR biên nên ánh xạ nhãn cho FEC Sau ánh xạ xong (tức gán nhãn vào LSR5 cho gói tin) LSR5 gửi tin Label Mapping cho LSR với nhãn định Tương tư LSR4 gửi tin Label Mapping cho LSR với nhãn định (là nhãn LSR 3) Quá trình lặp lại LSR nhận tin Label Mapping từ LSR Lúc q trinh thiết lập cho CR-LSP hồn tất sẵn sàng cho việc truyền gói tin 1.5.3 Giao thức RSVP Khóa luận tốt nghiệp 28 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Giao thức RSVP giao thức tín hiệu quan trọng mạng MPLS Nó sử dụng tin trao đổi để giành trước tài nguyên mạng cho luồng IP Việc mở rộng giao thức RSVP cho kênh LSP để thực việc phân phát nhãn mạng MPLS Giao thức RSVP tách rời mức IP Nó sử dụng gói liêu IP (hoặc UDP điểm biên mạng) để liên lạc cặp LSR Nó khơng u cầu trì kết nối phiên TCP kết phiên RSVP giao thức báo hiệu dịch vụ tích hợp mà cho phép ứng dụng thơng báo u cầu chất lượng dịch vụ QoS đến mạng mạng đáp ứng thông báo thành công hay thất bại Thông tin mà giao thức RSVP phải mang theo bao gồm: + Thông tin phân loại, nhờ mà luồng lưu lượng với yêu cầu QoS cụ thể nhận biết mạng Thơng tin bao gồm địa IP phí gửi phía nhận, số cổng UPD + Chỉ tiêu kĩ thuật luồng lưu luợng yêu cầu QoS theo khuôn dạng TSpec RSpec, bao gồm dịch vụ yêu cầu (có đảm bảo tải điều khiển) Các đặc trưng giao thức RSVP gồm có: + Giao thức RSVP hổ trợ ứng dụng đơn hướng đa hướng nhờ khả tự động thay đổi thay đổi thành viên nhóm thay đổi tuyến đường + Nó hệ đơn công nghĩa thực việc dự trữ cho luồng liệu theo hướng + Nơi nhận tạo trì tài nguyên dành riêng để sử dụng cho luồng liệu + Giao thức RSVP giao thức trạng thái mềm nghĩa giao thức tự động hết hiệu lực sau khoảng thời gian trừ làm tươi cách liên tục theo chu kỳ + Nó khơng phải giao thức định tuyến giao thức định tuyến sử dụng cho việc định tuyến tương lai + Nó vận chuyển trì tham số điều khiển lưu lượng sách + Giao thức cung cấp nhiều loại kiểu dáng dành riêng để phù hợp với nhiều loại ứng dụng khác + Giao thức thao tác thơng suốt mạng dù có hổ trợ hay khơng + Nó hổ trợ IPv4 IPv6 1.5.3.1 Định dạng tin Các tin RSVP bao gồm tin header chung theo sau nhiều đối tượng (objects) Mỗi đối tượng chứa nhóm tham số có liên quan chiều dài chúng thay đối Khóa luận tốt nghiệp 29 `Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Định dạng chung tin header sau: Hình 1.14 Bản tin Header giao thức RSVP Trong đó: + Trường Vers: Dài bit chưa phiên giao thức + Trường Flags: Dài bits sử dụng cho cờ + Trường MsgType: Dài bit , dùng để định loại tin mà mang theo Với: o 1: Bản tin Path o 2: Bản tin Resv o 3: Bản tin PathErr o 4: Bản tin ResvErr o 5: Bản tin PathTear o 6: Bản tin ResvTear o 7: Bản tin ResvConf + Trường RSVP checksum: Dài 16 bits tính tốn checksum dựa vào mục vào (entries) tin + Trường Send_TTL: Dài bits định giá trị TTL gói tin + Trường RSVP length: Dài bits chứa độ dài tổng cộng gói tin bao gồm phần header phần objects Đinh dạng tin objects sau : Hình 1.15 Cấu trúc tin objects giao thức RSVP Trong đó: + Length : Dài 16 bit chưa chiều dài objects byte + Class-num: Dài bit định lớp đối tượng + C-Type : Dài bits dùng để định nghĩa loại đối tượng Trong loại tin RSVP tin Path Resv quan trọng Chúng ta môt tả cụ thể phần sau a) Bản tin Path Bản tin Path chứa phần header tương tự phần header hình 1.14 Cịn đối tượng theo sau bao gồm: Khóa luận tốt nghiệp 30 `Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức + INTEGRITY (Tuỳ chọn): Mang mật mã liệu để xác thực nguồn gốc nút qua kiểm chứng nội dung tin + SESSION: Chứa địa IP đích, số giao thức và tuỳ chọn cổng đích + RSVP_HOP: Mang địa IP RSVP- có khả định tuyến để gửi tin Trong trường hợp tin Path thi đối tượng tương tự đối tượng PHOP (Previous HOP) + TIME_VALUE: Chứa giá trị làm tươi định kỳ sử dụng tức thời gian định kỳ để gửi gói tin Path để làm tươi + POLICI_DATA (Tuỳ chọn): mang thơng tin cho phép router có quản lí đường dành riêng hay không + Phần mô tả nơi gửi bao gồm: SENDER_TEMPLATE (xác định địa IP số cổng) SENDER_TSPEC (chứa đặc điểm lưu lượng luồng liệu nơi gửi) + ADSPEC (Tuỳ chọn): Mang thông tin quảng bá đường (OPWA) thông tin phân phát đến nơi nhận nơi sử dụng thơng in để tạo yều câu dành riêng Một máy chủ muốn yêu cầu dành riêng để truyền liệu gửi tin Path cho luồng liệu mà muốn truyền Bản tin Path chuyển tiếp từ router đến router mà router sử dụng thông tin bảng định tuyến để chuyển đến hop tới nơi nhận Tại router tạo tình trạng tuyến đường cho cặp (nơi gửi, nơi nhận) mà định nghĩa đối tượng SENDER_TEMPLATE SESSION Ngoài cịn có vài đối tượng khác như: POLICI_DATA, SENDER_TSPEC, ADSPEC lưu định tuyến Nếu xảy tình trạng lỗi tin PathErr gửi quay trở lại nơi gửi tin b) Bản tin Resv Khi nơi nhận nhận tin Path gửi tin Resv quay trở lại nơi gửi theo dọc tuyến đường mà tin Path Bản tin Resv qua nút (router) yêu cầu dành riêng tài nguyên cho luồng liệu Bản tin chứa phần header hình 1.14 theo sau đối tượng sau: + INDEGRITY (Tuỳ chọn) + SESSION + RSVP_HOP +TIME VALUE + POLICI_DATA Các đối tượng tương tự tin Path mơ tả Ngồi cịn có đối tượng khác : + RESV_CONFIRM: Mang địa IP nơi nhận (chính nơi gửi tin Path) mà yêu cầu xác nhận + SCOPE : Mang danh sách (dùng cho định tuyến hiện) host gửi dùng để chuyển tiếp gói tin Khóa luận tốt nghiệp 31 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức + STYLE: Định nghĩa tài nguyên dành riêng cộng với thông kiểu dáng định 1.5.3.2 Quá trinh thiết lập tài nguyên dành riêng RSVP mang thông tin hai loại tin là: PATH RESV Các tin PATH truyền từ gửi tới nhiều nhận có chứa TSpec thông tin phân loại gửi cung cấp Một lý cho phép có nhiều nhận RSVP thiết kế để hỗ trợ đa hướng Một tin PATH gửi tới địa gọi địa phiên, địa đơn hướng đa hướng Chúng ta thường xem phiên đại diện cho ứng dụng đơn, xác nhận địa đích số cổng đích sử dụng riêng cho ứng dụng Trong phần thấy khơng có lý để xem xét phiên theo cách hạn chế Khi nhận nhận tin PATH, gửi tin RESV trở lại cho gửi, tin RESV xác nhận phiên có chứa thơng tin số cổng dành riêng RSpec xác nhận mức QoS mà phận u cầu Nó bao gồm số thơng tin xem xét gửi phép sử dụng tài nguyên cấp phát Hình 1.16 biểu diễn trình tự tin trao đổi gửi nhận Ở lưu ý cổng dành riêng đơn công Nếu cần sử dụng cổng dành riêng song cơng (ví dụ phục vụ cho thoại truyền thống) phải có tin bổ sung theo chiều ngược lại Cũng ý tin nhận chuyển tiếp bới tất định tuyến dọc theo đường truyền thông tin, nên việc cấp phát tài nguyên thực tất nút mạng cần thiết Mô hình thiết lập sau : Hình 1.16 Gửi nhận tin PATH RESV Khi cổng dành riêng thiết lập, định tuyến nằm gửi nhận xác định gói tin thuộc cổng dành riêng nhờ kiểm tra trường phần mào đầu IP giao thức truyền tải là: Địa đích, Số cổng đích, Số giao thức (ví dụ UDP), địa nguồn cổng nguồn Chúng ta gọi tập gói tin nhận dạng theo cách gọi luồng dành riêng Các gói tin luồng dành riêng thường bị khống chế (đảm bảo cho luồng không phát sinh lưu lượng vượt so với thông báo TSpec) xếp vào hàng đợi phù hợp với yêu cầu QoS Ví dụ cách để có dịch vụ đảm bảo sử dụng hàng đợi có trọng số (WFQ), cổng dành riêng khác xem luồng hàng đợi, trọng số ấn định cho luồng phù hợp với tốc độ dịch vụ yêu cầu RSpec Khóa luận tốt nghiệp 32 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Đối với luồng đơn hướng RSVP đơn giản Nó phức tạp mơi trường đa hướng, có nhiều nhận dành riêng cổng cho phiên đơn hướng phận khác yêu cầu mức QoS khác Hiện MPLS chủ yếu tập trung vào ứng dụng đơn hướng RSVP, khơng sâu vào khía cạnh đa hướng RSVP Điểm cuối cần phải ý RSVP giao thức “trạng thái mềm” Đặc tính để phân biệt giao thức trạng thái mềm với giao thức loại khác trạng thái tự động hết hiệu lực sau khoảng thời gian trừ làm tươi liên tục theo chu kì Điều có nghĩa RSVP định kỳ gửi tin PATH RESV để làm tươi cổng dành riêng Nếu chúng không gửi khoảng thời gian xác định cổng dành riêng bị tự động hủy bỏ 1.5.3.3 MPLS hổ trợ RSVP Ở phần tập trung vào vai trò RSVP mạng MPLS khía cạnh hỗ trợ QoS, cịn vai trị điều khiển lưu lượng đề cập phần điều khiển lưu lượng Mục tiêu việc bổ sung hỗ trợ RSVP vào MPLS cho phép LSR dựa vào việc phân loại gói tin theo nhãn theo mào đầu IP nhận biết gói tin thuộc kluồng cổng dành riêng Nói cách khác cần phải tạo kết hợp phân phối luồng nhãn cho luồng có cổng dành riêng RSVP Chúng ta xem tập gói tin tạo cổng dành riêng RSVP trường riêng khác FEC Điều trở nên dễ dàng để kết hợp nhãn với luồng dành riêng RSVP với đơn hướng Chúng ta định nghĩa đối tượng RSVP đối tượng LABEL mang tin RSVP RESV Khi LSR muốn gửi tin RESV cho luồng RSVP mới, LSR cấp phát nhãn từ tập nhãn rỗi, lối vào LFIB với nhãn lối vào đặt cho nhãn cấp phát, gửi tin RESV có chứa nhãn Chú ý tin RESV truyền từ nhận tới gửi dạng nhãn xuôi Khi nhận tin RESV chứa đối tượng LABEL, LSR thiết lập LFIB với nhãn nhãn lối Sau cấp phát nhãn để sử dụng nhãn lối vào chèn vào tin RESV trước gửi Rõ ràng là, tin RESV truyền đến LSR ngược LSP thiết lập dọc theo tuyến đường Cũng ý là, nhãn cung cấp tin RESV, LSR dễ dàng kết hợp tài nguyên QoS phù hợp với LSP Hình 2.17 minh họa trình trao đổi Ở giả thiết máy chủ không tham dự vào việc phân phối nhãn LSR R3 cấp phát nhãn cho cổng dành riêng thông báo tới R2 R2 cấp phát nhãn cho cổng dành riêng thông báo tới R1 Bây có LSP cho luồng dành riêng từ R1 tới R3 Khi gói tin tương ứng với cổng dành riêng (ví dụ gói tin gửi từ H1 tới H2 với số cổng nguồn, đích thích hợp số giao thức giao vận thích hợp) tới R1 R1 phân biệt thơng tin mào đầu IP lớp truyền tải để tạo QoS thích hợp cho cổng dành riêng Ví dụ đặc điểm hàng đợi gói tin hàng đợi lối Nói cách khác, thực chức định tuyến tích hợp dịch vụ sử dụng RSVP Hơn nữa, R1 đưa mào đầu nhãn vào gói tin chèn giá trị nhãn lối trước chuyển tiếp gói tin tới R2 Khóa luận tốt nghiệp 33 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Hình 1.17 Nhãn phân phối tin RESV Khi R2 nhận gói tin mang nhãn 9, tìm kiếm nhãn LFIB tìm tất trạng thái liên quan đến QoS để xem việc kiểm sốt luồng, xếp hàng đợi gói tin … Điều tất nhiên không cần kiểm tra mào đầu lớp IP hay lớp truyền tải Sau R2 thay nhãn gói tin với nhãn lối từ LFIB (mang giá trị 5) gửi gói tin Lưu ý rằng, việc tạo nhãn kết hợp điều khiển tin RSVP nên việc kết hợp điều khiển môi trường khác MPLS Lưu ý ví dụ chứng tỏ việc mang thông tin kết hợp nhãn giao thức có sẵn khơng cần giao thức riêng LDP Một kết quan trọng việc thiết lập LSP cho luồng với cổng dành riêng RSVP có định tuyến LSP mà ví dụ R1 liên quan tới việc xem xét gói tin thuộc luồng dành riêng Điều cho phép RSVP áp dụng môi trường MPLS theo cách mà khơng thể thực mạng IP truyền thống Theo quy ước, cổng dành riêng RSVP tạo cho luồng ứng dụng riêng lẻ, tức luồng xác định nhờ trường mào đầu mô tả phần Tuy nhiên đặt cấu hình R1 để lựa chọn gói tin dựa số tiêu chuẩn Ví dụ R1 lấy tất gói tin có tiền tố ứng với đích đẩy chúng vào LSP Vì thay có LSP cho luồng ứng dụng riêng Một LSP cung cấp QoS cho nhiều luồng lưu lượng Một ứng dụng khả cung cấp “đường ống” với băng thông đảm bảo từ site công ty lớn đến site khác thay phải sử dụng đường thuê bao riêng site Khả hữu ích cho mục đích điều khiển lưu lượng Ở lưu lượng lớn cần gửi dọc theo LSP với băng thông đủ để tải lưu lượng Để hỗ trợ số cách sử dụng tăng cường RSVP, MPLS định nghĩa đối tượng RSVP mang tin PATH là: Đối tượng LABEL_REQUEST Đối tượng thực hai chức Thứ nhất, sử dụng để thơng báo cho LSR phía cuối LSP gửi tin RESV trở để thiết lập LSP Điều hữu ích cho việc thiết lập LSP site-to-site Thứ hai, LSP thiết lập cho tập gói tin, khơng luồng ứng dụng riêng, đối tượng chứa trường để xác định giao thức lớp cao sử dụng LSP Trường sử dụng giống trường EtherType tương tự mã phân kênh để xác định giao thức lớp cao (IPv4, IPX, ) Vì khơng có trường phân kênh mào đầu MPLS Do vậy, LSP Khóa luận tốt nghiệp 34 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức cần thiết lập cho giao thức lớp cao không giới hạn giao thức hỗ trợ Đặc biệt khơng u cầu gói tin mang LSP thiết lập sử dụng RSVP phải gói tin IP 1.5.4 So sánh RSVP CR-LDP Điểm khác biệt CR-LDP RSVP độ tin cậy giao thức truyền tải tin phụ thuộc vào việc dự trữ tài nguyên thực theo chiều thuận hay ngược Sau so sánh hai giao thức trên: Bảng 1.1 Bảng so sánh giao thức CR-LDP RSVP Đặc điểm Truyền tải Bảo mật TCP Có Đa điểm - điểm Có RSVP IP Có khơng có khả sử dụng IPSec Có Hổ trợ đa hướng Khơng Khơng Hợp LSP Có Có Trạng thái LSP Cứng Mềm Làm tươi LSP Không cần Khả dụng cao Khơng Chu kỳ từ nút đến nút Có Định tuyến lại Chặt chẽ Chặt chẽ Giữ tuyến Có Giữ trước LSP Bảo vệ LSP Có, dựa sở độ ưu tiên Có Có lưu giữ bảng ghi đường Có, dựa sở độ ưu tiên Có Chia dự trữ trước Khơng Có Trao đổi tham số lưu lượng Điều khiển lưu lượng Có Có Đường Đường Điều khiển sách Ẩn Hiện Chỉ thị giao thức lớp Khơng Có Ràng buộc loại tài ngun Có Khơng Khóa luận tốt nghiệp CR-LDP 35 `Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức 1.6 Những vấn đề kỹ thuật MPLS 1.6.1 Chất lượng dịch vụ Chất lượng dịch vụ QoS yếu tố thúc đẩy MPLS So sánh với yếu tố khác, quản lý lưu lượng hỗ trợ VPN QoS khơng phải lý quan trọng để triển khai MPLS Như thấy đây, hầu hết công việc thực MPLS QoS tập trung vào việc hỗ trợ thuộc tính IP QoS mạng Nói cách khác, mục tiêu thiết lập giống thuộc tính QoS IP MPLS, khơng phải làm cho MPLS QoS có chất lượng cao IP QoS Do có mối quan hệ gần gũi IP QoS MPLS QoS, nên phần xoay quanh thành phần IP QoS IP cung cấp hai mơ hình QoS: Dịch vụ tích hợp IntServ (sử dụng chế độ đồng với RSVP) dịch vụ DiffSer 1.6.1.1 Dịch vụ tích hợp IntServ Đứng trước nhu cầu ngày tăng việc cung cấp dịch vụ thời gian thực (thoại, video) băng thông cao (đa phương tiện) dịch vụ tích hợp IntServ đời Đây phát triển mạng IP nhằm đồng thời cung cấp dịch vụ truyền thống Best Effort dịch vụ thời gian thực IntServ cung cấp QoS xuyên suốt qua mạng giải cách gửi tín hiệu xun suốt hay trì trạng thái tĩnh (cho luồng dành riêng cho giao thức RSVP) điều khiển xác nhận (admission control) phần tử mạng IntServ định nghĩa đặc tả lưu lượng gọi TSpec mà định loại ứng dụng lưu lượng điểm vào mạng IntServ yêu cầu phần tử mạng định tuyến chuyển mạch phải thực chức sách (policing) xác minh để lưu lượng phù hợp với TSpec Nếu lưu lượng khơng tn theo giá trị TSpec gói tin bị huỷ bỏ IntServ định nghĩa định dành riêng gọi RSpec mà định mức QoS tài nguyên dành riêng mạng InServ yêu cầu phần tử mạng định tuyến chuyển mạch phải thực chức điều khiển xác nhận để kiểm tra xem có đủ tài nguyên dành riêng để thoả mãn yêu cầu QoS Nếu tài nguyên mạng không đáp ứng đủ yêu cầu yêu cầu QoS bị huỷ bỏ IntServ yêu cầu phần tử mạng thực việc phân loại gói tin Nó thực việc nhận dạng lựa chọn lớp dịch vụ dựa vào nội dung số trường định mào đầu gói tin IntServ cung cấp mức chất lượng dịch vụ là: + Dịch vụ bảo đảm (Guaranteed Service): định cho mạng có băng tần dành riêng, trễ có giới hạn khơng bị thất gói tin hàng Các ứng dụng cung cấp thuộc loại bao kể đến : hội nghị truyền hình chất lượng cao, tốn tài thời gian thực + Dịch vụ kiểm sốt tải (Control Load): Khơng đảm bảo băng tần hay trễ có giới hạn giảm chất lượng cách đáng kể tải mạng tăng lên Nó phù hợp cho ứng dụng khơng nhạy cảm với độ trễ hay gói tin truyền đa hướng âm hình ảnh với chất lượng trung bình Khóa luận tốt nghiệp 36 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức 1.6.1.2 Dịch vụ DiffServ Việc đưa mơ hình IntServ giải vấn đề liên quan đến QoS mạng IP Tuy nhiên thực tế, mơ hình không thực đảm bảo QoS xuyên suốt (end-to-end) Đã có nhiều cố gắng để thay đổi điều nhằm đạt mức QoS cao cho mạng IP Một cố gắng đời DiffServ DiffServ sử dụng đánh dấu gói xếp hàng theo loại để hỗ trợ dịch vụ ưu tiên qua mạng IP Hiện IETF có nhóm làm việc Diffserv để đưa tiêu chuẩn RFC DiffServ Nguyên tắc DiffServ sau :  Định nghĩa số lượng nhỏ lớp dịch vụ hay lớp ưu tiên Một lớp dịch vụ liên quan đến đặc tính lưu lượng (băng tần nhỏ nhất/lớn nhất, kích cỡ burst, thời gian kéo dài burst …)  Xếp loại đánh dấu gói riêng biệt biên mạng vào lớp dịch vụ  Các thiết bị chuyển mạch Bộ định tuyến mạng lõi phục vụ gói theo nội dung bit đánh dấu mào đầu gói Với nguyên tắc này, DiffServ có nhiều lợi so với IntServ:  Không yêu cầu báo hiệu cho luồng  Dịch vụ ưu tiên áp dụng cho số luồng riêng biệt lớp dịch vụ Điều cho phép nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng cung cấp số lượng nhỏ mức dịch vụ khác cho khách hàng có nhu cầu  Khơng u cầu thay đổi máy chủ hay ứng dụng để hỗ trợ dịch vụ ưu tiên Đây công việc thiết bị biên  Hỗ trợ tốt dịch vụ VPN Tuy nhiên nhận thấy DiffServ cịn có hạn chế qua số vấn đề :  Khơng có khả cung cấp băng tần độ trễ đảm bảo GS IntServ hay ATM  Thiết bị biên yêu cầu phân loại chất lượng cao cho gói giống mơ hình IntServ  Vấn đề quản lý trạng thái phân loại số lượng lớn thiết bị biên vấn đề không nhỏ cần quan tâm  Chính sách khuyến khích khách hàng sở giá cước cho dịch vụ cung cấp ảnh hưởng đến giá trị DiffServ 1.6.1.3 Mơ hình chất lượng dịch vụ Tương tự DiffServ, MPLS hỗ trợ chất lượng dịch vụ sở phân loại luồng lưu lượng theo tiêu chí độ trễ, băng tần, … biên mạng, luồng lưu lượng người dùng nhận dạng (bằng việc phân tích số trường mào đầu gói tin) chuyển luồng lưu lượng Khóa luận tốt nghiệp 37 `Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức LSP riêng với thuộc tính CoS hay QoS MPLS hỗ trợ dịch vụ không định trước qua LSP việc sử dụng kĩ thuật sau :  Bộ thị CoS truyền nhãn gắn liền với gói Bên cạnh việc chuyển mạch nhãn nút LSR, gói chuyển sang kênh dựa thuộc tính CoS Mào đầu đệm MPLS có chứa trường CoS xem hình 2.1  Trong trường hợp nhãn khơng chứa thị CoS giá trị CoS liên quan ngầm định với LSP cụ thể Điều địi hỏi LDP hay RSVP gán giá trị CoS khơng định danh cho LSP để gói xử lý phù hợp  Chất lượng dịch vụ QoS cung cấp LSP thiết lập sở báo hiệu ATM (trong trường hợp mạng MPLS mạng ATM-LSR) 1.6.2 Kỹ thuật lưu lượng (TE) 1.6.2.1 Các mục tiêu chất lượng TE Mục tiêu chất lượng TE phân thành loại sau đây: + Các mục tiêu định hướng lưu lượng nâng cao chất lượng QoS nhờ: giảm thiểu thất gói, giảm độ trễ, tăng tối đa băng thông bắt buộc thực thi thỏa thuận mức dịch vụ SLA + Các mục tiêu định hướng tài nguyên: tối ưu hoá sử dụng tài nguyên Băng thông coi tham số quan trọng tài nguyên mạng Vấn đề TE quản lý băng thông cách hiệu Hệ tất yếu mục tiêu giảm thiểu tắc nghẽn mạng 1.6.2.2 Quản lý lưu lượng MPLS MPLS công nghệ đóng vai trị quan trọng chiến lược cho quản lý lưu lượng có khả cung cấp đa số chức mơ hình xếp chồng (overlay) theo kiểu tích hợp giá thấp so với kỹ thuật khác Cũng quan trọng không MPLS cung cấp khả điều khiển tự động chức quản lý lưu lượng Đặc trưng MPLS-TE cho phép mạng MPLS tái tạo mở rộng khả kỹ thuật lưu lượng lớp mạng ATM mạng Frame Relay Việc sử dụng MPLS cho việc quản lý lưu lượng số thuộc tính hấp dẫn sau : + Các đường chuyển mạch nhãn khơng bị trói buộc với nguyên tắc định tuyến dựa địa đích tạo cách đơn giản nhân công hay tự động qua giao thức điều khiển + Trong mạng MPLS khả TE tích hợp vào lớp mà việc định tuyến tối ưu cho luồng IP đưa áp đặt ràng buộc dung lượng hình trạng mạng + MPLS-TE định tuyến luồng lưu lượng IP qua mạng dựa vào tài nguyên mà luồng lưu lượng yêu cầu tài nguyên khả dụng mạng Khóa luận tốt nghiệp 38 `Cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức + MPLS-TE sử dụng định tuyến ràng buộc mà đường cho luồng lưu lượng đường ngắn đồng thời phù hợp với tài nguyên yêu ràng buộc giới hạn băng thông yêu cầu, phương tiện truyền thông yêu cầu độ ưu tiên luồng lưu lượng + MPLS-TE tự động phục hồi liên kết nút bị hỏng cách thay đổi hình trạng mạng điều phối để thiết lập ràng buộc Những vấn đề cần giải quản lý lưu lượng qua MPLS là: + Làm để chuyển đổi từ gói thơng tin sang FEC + Làm để chuyển đổi FEC sang trung kế lưu lượng Ở trung kế lưu lượng phần luồng tải lưu lượng thuộc lớp đường chuyển mạch nhãn LSP + Làm để chuyển trung kế lưu lượng sang cấu trúc tôpô mạng vật lý qua LSP Khóa luận tốt nghiệp 39