Định tuyến và tái định tuyến multicast trên MPLS

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VŨ THANH ĐỊNH TUYẾN VÀ TÁI ĐỊNH TUYẾN MULTICAST TRÊN MPLS Chuyên ngành : Kỹ thuật vô tuyến -điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2006 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Hồng Liên Cán chấm nhận xét : PGS.TS Lê Tiến Thường Cán chấm nhận xét : TS Đỗ Hồng Tuấn Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠCSĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 28 tháng 12 năm 2006 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 28 tháng 12 năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Vũ Thanh Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/08/1980 Nơi sinh: Quảng Nam Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến-điện tử MSHV:01404349 I- TÊN ĐỀ TÀI: ‘Định tuyến tái định tuyến Multicast MPLS’ II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu giả lập mô mơ hình định tuyến tái định tuyến Multicast MPLS III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 1/4/2006 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/12/2006 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS TS Phạm Hồng Liên CÁN BỘ HƯỚNG DẪN QL CHUYÊN NGÀNH CN BỘ MÔN Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Lời cảm ơn Tơi xin kính gởi đến TS Phạm Hồng Liên lời trân trọng tri ân với lòng biết ơn sâu sắc Cô trực tiếp hướng dẫn, tạo điều thuận lợi tài liệu cho tơi lời khun bổ ích, giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Bách khoa, người truyền đạt kiến thức, định hướng nghiên cứu từ năm đại học sau này, năm sau đại học Cuối xin cảm ơn gia đình bạn bè giúp đỡ, động viên suốt trình học tập nghiên cứu qua TP Hồ Chí Minh ngày 28 tháng 12 năm 2006 Học Viên CHK15 Nguyễn Vũ Thanh Tóm tắt Tóm tắt Đề tài liên quan đến việc nghiên cứu chế định tuyến tái định tuyến Multicast MPLS Sự bùng nổ mạng Internet năm gần thúc đẩy phát triển mặt kỹ thuật giúp mạng IP truyền thống hỗ trợ khả điều khiển lưu lượng cách hiệu MPLS giải pháp linh hoạt để giải vấn đề mà mạng ngày phải đối mặt: tốc độ, khả mở rộng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS), kỹ thuật lưu lượng MPLS bật lên giải pháp phù hợp với việc quản lý băng thông, đáp ứng dịch vụ theo yêu cầu cho mạng đường trục IP hệ sau MPLS tồn mạng ATM Frame Relay Định tuyến Multicast mạng MPLS mặt làm giảm lưu lượng, mặt khác làm tăng tốc độ đáp ứng dịch vụ theo yêu cầu mạng Dựa vào phân bố nhóm multicast, giao thức multicast khác xuất Và thực thi Multicast mạng MPLS thực cách độc lập tương ứng với giao thức cụ thể Luận văn tìm hiểu lý thuyết IP Multicast, MPLS nghiên cứu cách kết hợp chúng lại (dùng kỹ thuật tập hợp Multicast, giao thức PIM-SM chuyển mạch lớp MPLS) nhằm làm tăng hiệu khả thực thi mạng Luận văn đưa mơ hình tái định tuyến AMFM (Aggregated MPLS-based Fault-tolerant Multicast) áp dụng cho Multicast có hỗ trợ MPLS có lỗi đường truyền xảy Toàn hoạt động giả lập mô NS2 (Network Simulator) chạy Red Hat Linux i Mục lục nội dung Mục lục nội dung Chương 1: 1.1 1.2 1.3 1.4 GIỚI THIỆU Tổng quan Mục đích - Đối tượng - Phạm vi nghiên cứu Bố cục đề tài Ý nghĩa đề tài Chương 2: MPLS .4 2.1 Giới thiệu 2.2 Kiến trúc mạng MPLS 2.2.1 Các thành phần MPLS 2.2.2 Quản lí điều khiển phân phối nhãn 2.3 Giao thức phân phối nhãn (LDP-Label Distribution Protocol) 13 2.3.1 Phát lân cận (neighbor discovery) 14 2.3.2 Thiết lập trì session 16 2.3.3 Quảng bá nhãn 17 2.3.4 Thông báo 19 2.4 Mô MPLS 19 2.4.1 MPLS NS 19 2.4.2 Sự phân phối nhãn 22 2.4.3 Thực mô 22 Chương 3: MULTICAST 28 3.1 Giới thiệu 28 3.2 Các khái niệm Multicast 30 3.2.1 Unicast một-đến-tất-cả (one-to-all unicast) 30 3.2.2 Multicast cấp độ ứng dụng (application-level multicast) 30 3.2.3 Multicast tường minh (explicit multicast) 31 3.3 Nhóm Multicast địa Multicast 32 3.4 Định tuyến Multicast 33 3.4.1 Cây group-shared 33 3.4.2 Các source-based 35 3.4.3 DVMRP: Distance Vector Multicast Routing Protocol 37 3.4.4 PIM: Protocol Independent Multicast 38 3.5 Giao thức PIM-SM 39 3.5.1 Giới thiệu 39 3.5.2 Mô tả chi tiết giao thức 40 3.6 Mô Multicast 51 3.6.1 Các giao thức multicast NS 51 3.6.2 Mô so sánh cách hoạt động PIM-DM PIM-SM 52 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS 57 4.1 Giới thiệu 57 4.2 Tập hợp Multicast (Aggregated Multicast) 58 4.3 Các thuộc tính PIM-SM MPLS 59 4.3.1 Tính rẽ nhánh (branching) 59 4.3.2 Các Source/Shared Tree 59 4.4 Các kiểu kích LSP cho IP Multicast 60 4.4.1 Request Driven 61 ii Mục lục nội dung 4.4.2 Topology Driven 61 4.4.3 Traffic Driven 62 4.5 Phương pháp Piggybacking để phân phối nhãn 62 4.5.1 Tổng quan 62 4.5.2 Các quy tắc 62 4.5.3 Biến đổi định dạng gói PIM-SM Join/Prune 64 4.6 AMFM (Aggregated MPLS-based Fault-tolerant Multicast) 65 4.6.1 Giới thiệu 65 4.6.2 Các kiểu bảo vệ cho Multicast 66 4.6.3 Cấu trúc chức AMFM 67 4.7 Mô 70 4.7.1 PIM-SM MPLS 70 4.7.2 Tái định tuyến Multicast MPLS 78 Chương 5: Kết luận hướng phát triển 81 Tài liệu tham khảo .82 Lý lịch trích ngang .84 iii Mục lục bảng Mục lục bảng Bảng 3-1 Kịch mô so sánh hoạt động PIM-DM PIM-SM 53 Bảng 3-2 Chuỗi hình vẽ so sánh hoạt động PIM-DM PIM-SM 53 Bảng 4-1 Kết mô PIM-SM MPLS 76 Bảng 4-2 Mô tái định tuyến .78 iv Mục lục hình Mục lục hình Hình 2-1 Tổng quan mạng MPLS Hình 2-2 So sánh IP MPLS Hình 2-3 Kiến trúc mạng MP LS .6 Hình 2-4 Label Switched Path Hình 2-5 FEC Hình 2-6 Nhãn MPLS Hình 2-7 DoD DoU .9 Hình 2-8 Ngăn xếp nhãn 10 Hình 2-9 Hoạt động chuyển gói core router 11 Hình 2-10 Hoạt động chuyển gói qua đường hầm .12 Hình 2-11 Giao thức LDP 13 Hình 2-12 Định dạng tổng quát LDP PDU header .13 Hình 2-13 Định dạng thơng điệp LDP tổng quát 14 Hình 2-14 Định dạng LDP TLV 14 Hình 2-15 Định dạng thơng điệp LDP Hello 15 Hình 2-16 Các thơng điệp Hello gửi hai LSR kế cận phiên LDP 16 Hình 2-17 Định dạng tổng quát thông điệp thiết lập phiên LDP 16 Hình 2-18: Định dạng thơng điệp LDP Address 17 Hình 2-19 Định dạng thơng điệp Label Request 18 Hình 2-20 Định dạng thơng điệp Label Mapping 18 Hình 2-21 Định dạng thơng điệp LDP Notification .19 Hình 2-22 Định dạng trường Status Code 19 Hình 2-23 Kiến trúc node MPLS NS-2 20 Hình 2-24 Cấu trúc bảng MPLS .21 Hình 2-25 Cấu hình mạng mơ .23 Hình 2-26 Mô MPLS t=0s 25 Hình 2-27 Mô MPLS t=0.08s .26 Hình 2-28 Mô MPLS t=1s 26 Hình 3-1 So sánh Multicast Unicast 28 Hình 3-2 Mơ hình Multicast 29 Hình 3-3 One-to-all unicast 30 Hình 3-4 Application-level multicast 31 Hình 3-5 Explicit multicast 31 Hình 3-6 Địa Multicast 32 Hình 3-7 Nhóm Multicast 32 Hình 3-8 Cây group-shared 33 Hình 3-9 Xây dựng center-based tree .34 Hình 3-10 Cây source-based 35 Hình 3-11 Reverse path forwarding .36 Hình 3-12 Kiểm tra RPF RPT SPT 40 Hình 3-13: Một ví dụ PIM Join 42 Hình 3-14: Q trình tham gia nhóm receiver thiết lập shared tree 43 v Mục lục hình Hình 3-15: Ví dụ gói register 44 Hình 3-16: Ví dụ gói Register-Stop 45 Hình 3-17: Một host gửi liệu vào group 46 Hình 3-18: Ví dụ trình pruning 47 Hình 3-19: Quá trình chuyển đổi từ RP-Tree sang SP-Tree 48 Hình 4-1 Khái niệm Aggregated Multicast 58 Hình 4-2 Shared tree 60 Hình 4-3 Hai Source tree 60 Hình 4-4: Request driven trigger 61 Hình 4-5: Piggybacking thơng điệp quảng bá nhãn thông điệp điều khiển 62 Hình 4-6: Quy tắc 1: Tạo LSP cho shared tree .63 Hình 4-7: Quy tắc 1: Hợp LSP (*, G) vào (S,G) .63 Hình 4-8: Quy tắc 2: Tạo LSP cho source tree .64 Hình 4-9: Nhãn piggybacked gói Join/Prune .65 Hình 4-10 Các kiểu bảo vệ cho Multicast thông dụng 66 Hình 4-11 Tổng quan AMFM 68 Hình 4-12 BTRR 69 Hình 4-13 Các entry MPLS MRT cho (S1,G1) R6 tham gia (S1,G1) .70 Hình 4-14 Các entry MPLS MRT cho (S1,G1) R9 tham gia (S1,G1) .71 Hình 4-15 Cấu trúc bảng cho việc chuyển gói multicast MPLS 73 Hình 4-16 Mơ hình ví dụ PIM-SM MPLS 75 Hình 4-17 Mơ hình mơ tái định tuyến .78 vi Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS Dựa vào đồ thị ta thấy bt lớn số multicast (có áp dụng mơ hình AMFM) giảm đáng kể Trong khn khổ luận văn, ta áp dụng mơ hình cho việc tái định tuyến với phương án chuẩn bị dự phịng trước (Pre-planned backup Path) 4.7 Mơ 4.7.1 PIM-SM MPLS Trên sở thuộc tính tập hợp Multicast, ta mô giao thức PIMSM Multicast mạng MPLS với cách thức đơn giản Ý tưởng router nhánh (branching router), thay ánh xạ vào , việc ánh xạ thực cho nhiều outgoing Interface ứng với phân bố thành viên nhóm Khi gói liệu đến, thay thực lần chuyển nhãn (label switching), gói liệu tạo (replicated), ứng với gói việc chuyển nhãn thực [1] Các truyền outgoing interface thích hợp S1 I.L.=-1, I.I.=-1 O.L.=3, O.I.=R2 (S1,G1) R1 I.L.=3, I.I.=R1 O.L.=5, O.I.=R3 (S1,G1) R2 I.L.=5, I.I.=R2 O.L.=6, O.I.=R4 (S1,G1) I.L.=4, I.I.=R4 O.L.=4, O.I.=R5 O.L.=5, O.I.=R6 Incoming Label Incoming Interface Outgoing Label Outgoing Interface R3 R4 I.L.=6, I.I.=R3 I.L : I.I : O.L : O.I : R8 (S1,G1) (S1,G1) R5 R9 I.L.=5, I.I.=R5 O.L.=-1, O.I.=-1 (S1,G1) R6 R7 Hình 4-13 Các entry MPLS MRT cho (S1,G1) R6 tham gia (S1,G1) 70 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS S1 I.L.=-1, I.I.=-1 O.L.=3, O.I.=R2 (S1,G1) R1 I.L.=3, I.I.=R1 O.L.=5, O.I.=R3 (S1,G1) R2 I.L.=5, I.I.=R2 O.L.=6, O.I.=R4 R4 I.L.=6, I.I.=R3 I.L.=4, I.I.=R4 O.L.=4, O.I.=R5 O.L.=5, O.I.=R6 R8 (S1,G1) (S1,G1) Incoming Label Incoming Interface Outgoing Label Outgoing Interface R3 (S1,G1) O.L.=4, O.I.=R8 I.L : I.I : O.L : O.I : I.L.=4, I.I.=R3 O.L.=2, O.I.=R9 I.L.=2, I.I.=R8 R5 (S1,G1) O.L.=-1, O.I.=-1 (S1,G1) R9 I.L.=5, I.I.=R5 O.L.=-1, O.I.=-1 (S1,G1) R6 R7 Hình 4-14 Các entry MPLS MRT cho (S1,G1) R9 tham gia (S1,G1) Hình 4-13 Hình 4-14 minh họa hai thành viên R6 R9 muốn tham gia vào nhóm (S1,G1) với S1 nguồn R1 G1 địa nhóm Đầu tiên, R6 tham gia vào nhóm, việc đóng nhãn tương tự cách thức sử dụng unicast với khác biệt: nhãn định phải liên kết với entry (S1,G1) với FEC unicast Việc đóng nhãn thực từ thành viên phía (downstream) nguồn (Hình 4-13) Khi R9 tham gia vào nhóm (S1,G1), việc đóng nhãn thực với cách thức từ thành viên hướng phía nguồn Khi thơng điệp nhãn đến node (tree node) (một node tồn entry (S1,G1)), khơng chuyển tiếp node trở thành node nhánh (branching node) Một node nhánh chứa ánh xạ đến nhiều Trong ví dụ này, việc đóng nhãn lên phía thực từ thành viên R9 đến router R3 Router R3 node cho nhóm (S1,G1) (ứng với thành viên R6), vậy, ta khơng cần thực việc đóng nhãn lên phía R3 trở thành node nhánh (branching node) cho nhóm (S1,G1) (Hình 4-14) Việc chuyển liệu thực tương tự mode unicast Khi nguồn S1 muốn truyền liệu đến nhóm G1, tra bảng thơng tin (information base) nó, tìm nhãn tương ứng với nhóm (S1,G1), dán nhãn gói liệu truyền chúng outgoing interface Tất router trung gian (intermediate router) hoạt động nhãn, chuyển gói liệu, giống unicast Trong trường hợp node nhánh (branching node), router tạo gói nhiều lần ứng với số outgoing interface liên kết với incoming label bảng thơng tin nó, 71 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS gói liệu sao, router thực việc chuyển nhãn (label swapping) truyền outgoing interface tương ứng Việc gỡ bỏ (pruning) thực từ thành viên muốn rời nhóm hướng lên phía nguồn Tại node, việc giải phóng nhãn (label deallocation) thực đến nguồn node nhánh Nếu đến node nhánh, có tương ứng gỡ bỏ node nhánh trở thành node (tree node) Tất ý tưởng cho việc đóng nhãn multicast truyền liệu multicast MPLS đòi hỏi hai điều kiện chính: Tất node mạng phải hỗ trợ PIM-SM MPLS Ta xem xét lưu lượng source tree (S, G) 4.7.1.1 Biến đổi MPLS NS để hỗ trợ PIM-SM Mã MPLS NS [Ahn-Chun] khơng hỗ trợ tìm đường multicast vì: Khơng có chế thiết lập nhãn cho nhóm multicast Khơng có lặp multicast (multicast replicator) để hoạt động chung với MPLS classifier Mã MPLS header chứa trỏ (pointers) làm việc với lặp multicast Trong phần này, ta mô tả biến đổi cần thiết NS nhằm cho phép truyền gói multicast mạng MPLS mà không cần thực giao thức Ba điểm cần xem xét: Bảng thơng tin node MPLS Truyền gói multicast Phân bố nhãn, giải phóng nhãn sử dụng Join/Prune Mục tiêu ta thực việc mô PIM-SM MPLS sử dụng NS mà không cần phải thay đổi lớn mã MPLS unicast NS nhằm bảo đảm tương thích node 4.7.1.2 Biến đổi bảng thông tin node MPLS Như đề cập chương Mô MPLS, MPLS node chứa ba bảng thông tin: LIB, PFT ERB Để áp dụng PIM-SM MPLS, bên cạnh việc ánh xạ trạng thái (S, G) vào , ta cần phải xem xét việc ánh xạ vào nhiều Vì vậy, bảng thơng tin node MPLS cần phải biến đổi 72 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS A packet arrived Labeled Packet? Multicast Destination Address No Yes No Yes Look up S If the multicast label exists incoming interface G Look up incoming label One Swap/Pop Operation LSG FEC Push Operation PHB LIBptr PFT Push Operation No Yes Repetitive Swap/Pop Operation incoming interface incoming label outgoing interface outgoing label LIBptr LIB Push Operation LSPID FEC LIBptr ERB Hình 4-15 Cấu trúc bảng cho việc chuyển gói multicast MPLS Đối với ánh xạ đầu tiên, ta định nghĩa bảng Label for Source and Group (LSG) Bảng bao gồm bốn trường (field): Incoming label, Incoming interface, Source Group (Hình 4-15) Khi thành viên tham gia vào nhóm (S, G), nhãn cấp phát (allocate) lên phía điền vào bảng LSG node Đối với ánh xạ thứ hai, ánh xạ vào nhiều node nhánh (branching node), ta không cần tạo bảng Bảng LIB điền vào nhiều lần với khác 4.7.1.3 Truyền gói multicast Hình 4-15 minh họa cách ứng xử router gói liệu đến Bảng LSG sử dụng ứng với gói liệu tới khơng có nhãn (unlabeled) có địa đích địa Multicast Khi đó, router tìm kiếm bảng LSG entry ứng với địa nhóm G địa nguồn S Nếu entry tồn tại, giá trị dùng làm định danh để xác định cho gói bảng LIB Lúc gói push nhãn vào chuyển outgoing interface Ở node phía (downstream), gói xử lý gói có nhãn (labeled packet) thơng qua việc chuyển nhãn dựa vào bảng LIB tương tự gói unicast 73 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS Ứng với gói có nhãn (labeled packet), việc xác định gói multicast hay unicast thực thơng qua việc tìm kiếm bảng LSG cặp Nếu kết trả âm nghĩa gói gói unicast xử lý theo thủ tục bình thường unicast Nếu kết trả dương nghĩa gói gói multicast node node nhánh (branching node) bảng LIB chứa nhiều entry outgoing Trong trường hợp này, thay truy xuất bảng LIB lần, ta phải tìm kiếm nhiều entry Đối với entry, gói tạo ra, sau nhãn đổi (swapped) với outgoing label tương ứng truyền outgoing interface Ta cần ý khơng có lặp (replicator) thật định nghĩa node Thay vào đó, việc tạo gói thực theo cách thức ảo Ứng với entry outgoing bảng LIB (cho incoming interface incoming label), việc chuyển đổi nhãn thực với gói đó, sau gửi outgoing interface Nhìn vào sơ đồ Hình 4-15 ta thấy có thay đổi bảng việc thay đổi khơng làm ảnh hưởng đến việc chuyển gói unicast Nói cách khác, gói unicast chuyển đồng thời với gói multicast MPLS Chú ý node khác muốn tham gia rời bỏ nhóm, chúng phải xác định (S, G) với S địa nguồn G địa group Ta thực địa group đơn giản số nguyên 4.7.1.4 Phân bố nhãn, giải phóng nhãn sử dụng Join/Prune Việc cấp phát nhãn thực từ node muốn tham gia nhóm hướng phía nguồn Giải thuật join-group kiểm tra xem node có tồn trạng thái (S, G) hay chưa Nếu trạng thái (S, G) tồn tại, ta khơng cần thiết thực q trình join Ngược lại, giải thuật tạo cho node tìm kiếm node (next-hop) hướng phía nguồn Nó thêm vào bảng LIB entry với tương ứng vừa tạo liên kết với node tham gia nhóm Nó thêm vào bảng LSG entry với tương ứng liên kết với trạng thái (S, G) Tiếp theo, node trở thành cho node (next-hop) hướng phía nguồn Nếu node tồn trạng thái cho phiên (S, G), giải thuật tìm kiếm bảng LSG (liên kết với phiên (S, G)) cho node thêm vào bảng LIB entry với vừa tìm liên kết với tính từ node phía Q trình lặp lại node hướng phía nguồn đến 74 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS nguồn đến node tồn trạng thái cho (S, G) Ta cần ý nguồn khơng cần có incoming interface incoming label Khi node muốn rời bỏ khỏi (S, G), nhãn phải giải phóng (deallocation) Việc giải phóng nhãn xử lý node đường từ node muốn rời nhóm hướng phía nguồn Việc giải phóng nhãn ngừng lại hai trường hợp, đến node nguồn, đến node nhánh tồn trạng thái cho (S, G) Việc giải phóng nhãn xóa entry (S, G) tương ứng từ bảng LSG LIB Tại node nhánh, giải thuật xóa entry tương ứng bảng LIB node nhánh cần entry LSG để gửi gói liệu đến nhánh khác 4.7.1.5 Mơ PIM-SM MPLS Hình 4-16 minh họa một ví dụ cho việc mơ giao thức PIM-SM MPLS Source LSR5 LSR4 LSR3 LSR2 LSR1 LSR0 Hình 4-16 Mơ hình ví dụ PIM-SM MPLS Trong ví dụ, LSR5 nguồn địa nhóm Group = Vì vậy, ta cần định nghĩa địa nhóm source agent, sau đặt giá trị địa đích nguồn địa nhóm lệnh set Group set Src [new Agent/CBR] $ns attach-agent $LSR5 $Src $Src set packetSize_ 200 $Src set Interval_ 0.08 $Src set dst_addr_ $Group $Src set dst_port_ Ta giả sử LSR0 LSR1 tham gia vào (S, G) trước nguồn bắt đầu truyền liệu Vì vậy, hai node cần thực thi hàm join-group đây: $ns at 0.5 "[$LSR0 get-module "MPLS"] join-group $LSR5 $Group" $ns at 0.5 "[$LSR1 get-module "MPLS"] join-group $LSR5 $Group" 75 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS Việc đóng nhãn MPLS thực tự động tất bảng thông tin điền đầy đủ thơng tin tìm đường Tại thời điểm T0, nguồn bắt đầu truyền gói unicast multicast $ns at 0.7 "$Src start" Trong nguồn truyền gói, LSR0 rời nhóm thời điểm T1 cách thực thi chức rời nhóm (prune-group), T2, LSR2 tham gia vào nhóm (S, G) Nguồn ngừng việc gửi liệu multicast thời điểm T3 $ns at 1.2 "[$LSR0 get-module "MPLS"] prune-group $LSR5 $Group" $ns at 1.3 "[$LSR2 get-module "MPLS"] join-group $LSR5 $Group" $ns at 2.0 "$Src stop" Cũng unicast, để theo dõi (trace) thông tin nhãn, ta sử dụng chức dump LSGdump Cần ý bảng LIB sử dụng cho truyền unicast truyền multicast 4.7.1.6 Kết mô Bảng 4-1 Kết mô PIM-SM MPLS t = 0.00s Cấu hình mạng với node hỗ trợ MPLS PIMSM Nguồn LSR5, đường liên kết (1Mb, 10ms) t = 0.27s t = 0.52s Các thơng điệp DV thơng điệp đóng nhãn tự động gửi nhằm xây dựng LSP cho FEC LSR0 LSR1 tham gia vào nhóm multicast ứng với nguồn LSR5 Nguồn chưa gửi liệu 76 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS t = 0.75s t = 1.21s t = 1.30s Các gói liệu gửi từ node nguồn LSR5 đến thành viên nhóm LSR0 LSR1 LSR0 rời khỏi nhóm Các gói liệu gửi từ node nguồn LSR5 đến thành viên LSR1 LSR2 tham gia nhóm Các gói liệu gửi từ node nguồn LSR5 đến thành viên LSR1 LSR2 4.7.1.7 Nhận xét Trong chương này, ta đề xuất mơ cho việc tìm đường multicast mạng MPLS cách mở rộng MPLS network simulator (MNS) Ý tưởng trì mã cho việc mô truyền unicast sử dụng MNS Việc phân bố nhãn unicast, việc xây dựng LSP chuyển mạch L2 hoạt động cách tương tự Ta tập trung vào nghiên cứu hoạt động giao thức PIM-SM (mode xác định nguồn) mạng MPLS giao thức tìm đường multicast phổ biến mạng việc nghiên cứu áp dụng cho giải thuật tìm đường multicast khác Bộ mô dựa vào đề xuất phương pháp Piggybacking chương trước Trong đó, nhãn cõng (piggybacked) thông điệp điều khiển Join/Prune PIM-SM Hiện thực giao thức PIM-SM (cây xác định nguồn – source specific tree) mạng MPLS thực biến đổi mã MPLS unicast NS Một bảng LSG tạo để ánh xạ incoming label vào trạng thái (S, G) Cấu trúc gói liệu multicast giống cấu trúc gói unicast MPLS node sử dụng bảng LSG để tra địa IP đích để xem gói có phải gói multicast hay không Ta điền entry LSG node MPLS bỏ chúng thành viên tham gia vào nhóm rời bỏ nhóm (S, G) Bảng LIB giữ nguyên không thay đổi ánh xạ vào Tại node nhánh multicast, ánh xạ vào nhiều Việc chuyển nhãn L2 77 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS thực với cách thức tương tự truyền MPLS unicast, có khác biệt node nhánh node MPLS tạo nhiều gói chuyển outgoing label thích hợp gói truyền node liên kết với outgoing interface Vẫn cịn nhiều chức thêm vào mở rộng mô việc mở rộng sang giao thức tìm đường multicast khác, chức xây dựng multicast sử dụng tuyến tường minh (explicit routes), hỗ trợ QoS node Bộ mơ hữu dụng nhà nghiên cứu để mô đánh giá kỹ thuật MPLS multicast liên quan 4.7.2 Tái định tuyến Multicast MPLS Như ta xây dựng chế truyền gói Multicast MPLS với giao thức PIM-SM thuộc tính tập hợp Multicast Phần đưa chế tái định tuyến gọi AMFM để tạo dự phịng cho Multicast MPLS Khi có liên kết hỏng xảy ra, phần quản lý (tree manager) chuyển đường lưu lượng sang đường dự phòng để trì lưu lượng multicast đến node mà bị ảnh hưởng liên kết hỏng Một cách sâu hơn, bảng LSG LIB router có liên quan (các router nằm đường dự phòng) cập nhật có liên kết hỏng Cụ thể mơ hình mơ đề nghị cho Hình 4-17 Hình 4-17 Mơ hình mơ tái định tuyến Trên Hình 4-17, link 4-7 link bảo vệ Node nguồn phát Các q trình mơ cho Bảng 4-22 Bảng 4-2 Mô tái định tuyến 78 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS Tại t=0.1s: Giao thức phân phối nhãn thiết lập node Tại t=1.5s: Source bắt đầu trình truyền liệu, ban đầu nhóm Multicast có thành viên node 1, Tại t=1.7s: thêm hai node tham gia vào group Tại t=1.8s: link 4-7 fail, ta thấy xuất packet bị bỏ (drop packet), đồng thời thông báo link fail xuất gởi đến cho tất thành viên có liên quan 79 Chương 4: MULTICAST TRÊN MPLS Tại t=1.85s: đường dự phòng 3-6-7 thiết lập để bảo vệ lưu lượng qua liên kết 4-7 (switchover) Tại t=2.0s: Liên kết 4-7 khôi phục, thơng báo gởi đến node có liên quan Tại t=2.05s: Lưu lượng thiết lập lại ban đầu (switchback) 80 Kết luận hướng phát triển Chương 5: Kết luận hướng phát triển Luận văn đưa mơ hình định tuyến tái định tuyến cho việc truyền gói Multicast MPLS Bản thân MPLS có ưu điểm riêng, MPLS dựa vào chuyển mạch nhãn dùng shim header can thiệp packet “lớp 2.5” (giữa lớp lớp 3), tốc độ xử lý router tăng lên đáng kể Còn Multicast, dĩ nhiên, ln phương thức truyền theo nhóm tin cậy, nhiên ưu điểm lớn Multicast tiết kiệm tối đa băng thơng đường truyền Do đó, đánh giá cách khách quan : tốc độ xử lý router bên mạng core MPLS hẳn mạng chuyển gói IP thơng thường, cịn Multicast lại hẳn Unicast tiết kiệm băng thông, luận văn khơng sâu vào việc so sánh này, nhiệm vụ luận văn nghiên cứu cách kết hợp hai công nghệ để giữ ưu điểm phần Kết hợp hai cơng nghệ lại có nghĩa phải tìm cho cách thức “đi” packet qua node mạng: vấn đề định tuyến tái định tuyến Mục tiêu luận văn đạt được, nhiên việc mô dừng mức trực quan, chưa phân tích sâu vào cấu hình mạng phức tạp Một số hướng phát triển cho đề tài: Vấn đề điều khiển tắt nghẽn việc kết hợp Multicast MPLS: ta biết tập hợp (aggregated tree) thực với giả thuyết băng thông đủ, nhiên thực tế khơng vậy, vấn đề ta phải tìm đường hợp lý để thực việc tập hợp lưu lượng từ triển khai chung hai cơng nghệ Xây dựng giải thuật hoàn chỉnh & tối ưu cho việc tính tốn đường tái định tuyến Giải thuật hoạt động mạng có kết hợp Multicast MPLS Thực IPV6 MPLS Triển khai Multicast MPLS VPN 81 Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo [1] Ali Boudani et al, Multicast Routing Simulator over MPLS Networks, Technical report 1493, IRISA, October 2002 [2] Jean-Philippe Vasseur, Mario Pickavet, Piet Demeester, Network Recovery – Protection and Restoration of Optical, SONET-SDH, IP, and MPLS, Morgan Kaufmann, chapter 5, pp 297-422 [3] Arup Acharya et al, IP Multicast Support in MPLS Networks, Internet Draft, February 1999, pp 6-7 [4] Dino Farinacci et al, Using PIM to Distribute MPLS Labels for Multicast Routes, Internet Draft, November 2000 [5] D Ooms, B Sales, W Livens, A Acharya, F Griffoul, F Ansari, Overview of IP Multicast in a Multi-Protocol Label Switching (MPLS) Environment, RFC 3353, August 2002 [6] G Ahn and W Chun, Architecture of MPLS network simulator (MNS) for the setup of CR-LDP, http://flower.ce.cnu.ac.kr/fog1/mns, 2001 [7] Eitan Altman and Tania Jiménez, NS Simulator for beginners, Lecture notes [8] Estrin, D., Farinacci, D., Helmy, A., Thaler, D., Deering, S., Handley, M., Jacobson, V., Liu, C., Sharma, and L Wei, Protocol Independent Multicast Sparse Mode (PIM-SM): Protocol Specification, RFC 2362, June 1998 [9] Jun-Hong Cui, An Architecture for Scalable, Efficient, and Fast Fault-Tolerant Multicast Provisioning, IEEE paper, March/April 2004 [10] Ina Minei and Julian Lucek, MPLS-Enabled Applications Emerging Developments and New Technologies, John Wiley & Sons, chapter 3, pp 69110, 2005 [11] The Network Simulator - ns-2, http://www.isi.edu/nsnam/ns/, June 2005 [12] E Rosen, A Viswanathan, R Callon, Multiprotocol Label Switching Architecture, RFC 3031, January 2001, pp 1-47 [13] E Rosen, D Tappan, G Fedorkow et al, MPLS Label Stack Encoding, RFC 3032, January 2001 [14] Andersson, L., Doolan, P., Feldman, N., Fredette, A and R Thomas, LDP Specification, RFC 3036, January 2001, pp 1-84 [15] Brian Adams, Ed Cheng, Tina Fox, Andy Kessler, Mark Manzanares, Bryan Mclaughlin, Jim Rushton, Beverly Tai, Kevin Tran, Interdomain Multicast Solutions Guide, (ebook version), Cisco Press, chapter1, July 2002 82 Tài liệu tham khảo [16] D Waitzman, S Deering, C Partridge, Distance Vector Multicast Routing Protocol, RFC 1075, Nov 1988 [17] Deering, S., Estrin, D., Farinacci, D., Jacobson, V., Liu, C., Wei, L., Sharma, P., and A Helmy, Protocol Independent Multicast (pim): Motivation and Architecture, Work in Progress [18] Ali Boudani and Bernard Cousin, Multicast Tree in MPLS Network using MMT and MMT2, White paper, Jan 2005 [19] The International Engineering Consortium, Switching(MPLS), Trillium, http://www.iec.org 83 Multiprotocol Label Lý lịch trích ngang Lý lịch trích ngang Họ tên: NGUYỄN VŨ THANH Ngày sinh: 15/08/1980 Lý lịch: • Nguyên quán : Tam Thanh, Tam Kỳ, Quảng Nam • Nơi sinh : Tam Thanh, Tam Kỳ, Quảng Nam • Thường trú : 14B Nguyễn Văn Trỗi, Tam Kỳ, Quảng Nam • Dân tộc : Kinh Tơn giáo: Khơng • Điện thoại : 0905.310.380 Email: thanhnv1@vms.com.vn Quá trình đào tạo: Đại học • Chế độ học: Chính quy • Thời gian học: Từ 5/9/1998 đến 23/1/2003 • Nơi học: Trường Đại học Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh • Ngành học: Điện tử-Viễn thơng Cao học • Chế độ học: Chính quy • Thời gian học: Từ 5/9/2004 đến • Nơi học: Trường Đại học Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh • Ngành học: Kỹ thuật Vơ tuyến-Điện tử Q trình cơng tác • • 05/2003 – 08/2006: Làm việc công ty TNHH ATVN, Tp HCM 11/2006 – nay: Làm việc Trung Tâm Thông Tin Di Động KVIII, Tp Đà Nẵng 84 ... get-module get-module get-module "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] "MPLS" ] pft-dump" lib-dump" erb-dump"... thuật vô tuyến- điện tử MSHV:01404349 I- TÊN ĐỀ TÀI: ? ?Định tuyến tái định tuyến Multicast MPLS? ?? II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu giả lập mơ mơ hình định tuyến tái định tuyến Multicast MPLS III-... địa hoàn toàn độc lập với địa multicast group mà máy host tham gia vào Hình 3-7 Nhóm Multicast 32 Chương 3: MULTICAST 3.4 Định tuyến Multicast Mục tiêu định tuyến Multicast tìm (tree) liên kết