Tài liệu công nghệ chuyển mạch MPLS, chương 8 docx

Chương 8: thiết kế LSR lối vào chỉ ra cách một router chuyển mạch thẻ lối vào hoặc router chuyển mạch nhãn xử lý một dữ liệu IP đầu vào. Gói vào được lưu trữ trong hàng đợi để chờ xử lý. Khi bắt đầu xử lý, trường lựa chọn trong mào đầu IP được xử lý để quyết định nếu các sự lựa chọn nằm trong mào đầu. Mào đầu dữ liệu được kiểm tra đối với bất cứ sự thay đổi nào trong quá trình của nó tới nút IP này. Địa chỉ IP đích được kiểm tra. Nếu địa chỉ IP đích l à cục bộ, trường IP PID trong mào đầu được dùng để chuyển trường dữ liệu tới modun tiếp theo như TCP, UDP và ICMP. Nếu dữ liệu được quyết định chuyển tiếp truyền qua mạng ATM hoặc FR thì địa chỉ IP lớp 3 trong trường đích của dữ liệu IP sẽ tương đương với một thẻ hoặc một nhãn được lưu trữ trong bảng ở LSR. Sau đó, dữ liệu được đóng gói thành tế b ào ATM hoặc khung FR với mào đầu đóng gói gắn với dữ liệu. 4.2.2. LSR trung gian Lưu lượng được gửi tới giao diện đầu ra để truyền tới nút tiếp theo, mà ở đó một VCID của ATM hoặc FR hoặc một nhãn được kiểm tra để quyết định việc đảm nhiệm khối dữ liệu này. Việc này được chỉ ra trong hình 4.5. Router chuyển mạch nhãn hoặc chuyển mạch thẻ Yes No 1.Mở gói dữ liệu, xử lý mào đầu IP 2.Chuyển dữ liệu tới modun chuẩn 1. Ghi vào bảng nhãn Đầu vào: Đầu ra: Tế bào ATM/ Khung FR Tế bào ATM/ Khung FR Hình 4.5. Xử lý tại LSR trung gian hoặc LSR lối ra. Nhãn được kiểm tra để quyết định nó là cục bộ hay là liên kết tới nút tiếp theo. Nếu nó là cục bộ thì nó được mở gói thì mào đầu IP được dùng để xử lý lưu lượng th êm vào. Nếu nhãn chỉ định gói phải chuyển tới nút khác, nhãn sẽ dùng chỉ số trong bảng nhãn để tìm gói xử lý bao gồm độ ưu tiên của nó, nút tiếp theo và nhãn mới đó được thay thế cho nh ãn cũ. 4.2.3. LSR lối ra Cuối cùng một gói cũng được chuyển tới LSR cuối cùng. LSR quy ết định giao thức dữ liệu tại nút cuối này nhưng phải có phương pháp để quyết định nh ãn một nội bộ thuộc về LSR nội bộ. Xử lý liên kết nhãn nội bộ thực hiện trước khi việc truyền dữ liệu người d ùng xảy ra, LSR nội bộ truy cập bảng để định danh nhãn c ủa nó ở mỗi giao diện đầu vào. Do đó, khi tế bào hoặc khung tới, nhãn nhanh chóng quyết định được nh ãn có phải là cục bộ hay không, đó là nếu lưu lượng dừng lại tại nút mà không chuyển tiếp tới nút tiếp theo. Điều này được chỉ ra trong hình 4.5. Quá trình xử lý không phức tạp lắm. Mào đầu tế bào ATM ho ặc FR được xử lý rồi chuyển đi. Mào đầu đóng gói được xử lý để quyết định tương lai của gói người d ùng. Dựa vào giá trị của mào đầu đóng gói, gói được chuyển tới đúng modun trong LSR hoặc chuyển tới các thiết bị nôi bộ (như router, server hoặc host) để xử lý tiếp. 4.3. Chuyển mạch thẻ Như đã đề cập, chuyển mạch thẻ là một dạng của chuyển mạch nhãn. Chuyển mạch thẻ dựa trên cơ sở việc dùng một nhãn (th ẻ) đặt vào một địa chỉ cho quyết định chuyển mạch và được công bố trong RFC 2105. Đa giao thức trên ATM là một ví dụ điển hình của chuyển mạch thẻ. Nỗ lực của Cisco đã có kết quả trong nhóm làm việc MPLS nơi đang cho công bố giao thức chuyển mạch nhãn “vendor-neutral”. Nhiều khái niệm được giải thích trong phần này khá giống với MPLS và các hoạt động được giới thiệu ở chương 3. Chuyển mạch thẻ gồm có hai phần: chuyển tiếp và điều khiển. Thành phần chuyển tiếp dùng thông tin thẻ được mang bởi gói và thông tin chuyển tiếp thẻ được lưu trữ bởi chuyển mạch thẻ để thực hiện gói chuyển tiếp. Th ành phần điều khiển chịu trách nhiệm lưu giữ hiệu chỉnh thông tin chuyển tiếp thẻ giữa một nhóm kết nối chuyển mạch thẻ. 4.3.1. Thành phần chuyển tiếp Hoạt động chuyển tiếp thiết lập bởi chuyển mạch thẻ dựa trên s ự thay đổi nhãn. Khi một gói được nhận một thẻ từ chuyển mạch thẻ thì switch sử dụng thẻ như chỉ số cơ sở thông tin thẻ của nó (TIB). Mỗi lối vào TIB bao gồm một thẻ lối vào và một hoặc nhiều hơn các lối vào con (như thẻ đầu ra, giao diện đầu ra, thông tin li ên k ết đầu ra). Nếu switch tìm được một lối vào với thẻ đầu vào ngang b ằng với thẻ mang thì nó sẽ đặt thẻ vào gói với thẻ đầu ra và đặt thông tin liên kết vào trong gói với thông tin lớp liên kết đầu ra và chuyển tiếp gói qua giao diện đầu ra. Quyết định chuyển tiếp dựa trên thuật toán phù hợp dùng độ dài ngắn của thẻ như một chỉ số. Điều này cho phép thủ tục chuyển tiếp đơn giản được so sánh với chuyển tiếp truyền thống được dùng tại lớp mạng. Thủ tục chuyển tiếp là đơn giản đủ để cho phép thực hiện trên phần cứng. Quyết định chuyển tiếp phụ thuộc vào bản chất chuyển tiếp của thẻ. Ví dụ, thuật toán giống nhau áp dụng cho cả unicast và multicast. L ối vào một unicast sẽ là một lối vào con đơn (như thẻ đầu ra, giao diện đầu ra, thông tin li ên kết đầu ra), trong khi một lối vào multicast một hoặc nhiều hơn các lối vào con (như thẻ đầu ra, giao diện đầu ra, thông tin liên kết đầu ra). Thủ tục chuyển tiếp được tách ra từ th ành phần điều khiển của chuyển mạch thẻ. Chức năng định tuyến mới có thể triển khai m à không làm xáo trộn hoạt động chuyển tiếp. Đóng gói thẻ Thông tin về thẻ được mang trong một gói với nhiều cách khác nhau: - Như một phần nhỏ mào đầu thẻ được chèn giữa mào đầu lớp 2 và lớp 3. - Như một phần của mào đầu lớp 2, nếu mào đầu lớp 2 cung cấp đủ nghĩa. - Như một phần của mào đầu (trong trường luồng nhãn ở IPv6) Thành ph ần chuyển mạch thẻ là độc lập với lớp 3. Việc sử dụng thành phần điều khiển tiêu biểu tới giao thức riêng biệt cho phép dùng chuyển mạch thẻ với các giao thức lớp 3 khác nhau. 4.3.2. Thành phần điều khiển Thành phần điều khiển chịu trách nhiệm việc tạo ra các liên k ết thẻ và phân phối thông tin liên kết thẻ giữa các chuyển mạch thẻ. Thành phần điều khiển được tổ chức bộ sưu tập của các modun, mỗi thiết kế để hỗ trợ một chức năng định tuyến riêng biệt. Để hỗ trợ các chức năng định tuyến mới thì các modun mới có thể được th êm vào. Phần tiếp theo sẽ mô tả một vài modun trong số đó. Cơ sở định tuyến đích Để hỗ trợ định tuyến đích với việc chuyển mạch thẻ thì một thẻ chuyển mạch (giống như một router) sẽ tham gia vào hoạt động của giao thức định tuyến (như OSPF, BGP) và xây dựng thông tin chuyển tiếp thẻ (TFIB) bằng thông tin nhận được từ các giao thức này. Có 3 phương pháp để chỉ định thẻ và quản lý TFIB : Chỉ định thẻ dòng xuống, chỉ định thẻ dòng xuống dựa trên yêu cầu, chỉ định thẻ d òng lên. Trong cả 3 phương pháp, switch chỉ định các thẻ và liên kết chúng tới tiền tố địa chỉ trong TFIB của nó. Trong việc chỉ định dòng xuống, thẻ được mang trong một gói được tạo ra và liên k ết tới một tiền tố bởi một switch tại điểm cuối dòng xuống của liên kết. Trong chỉ định dòng lên, thẻ được chỉ định và liên kết tại điểm cuối dòng lên của liên kết. Chỉ định dựa trên yêu cầu nghĩa là các thẻ các thẻ sẽ chỉ được chỉ định và phân bố bởi chuyển mạch dòng xuống khi nó được yêu cầu bởi chuyển mạch dòng lên. a. Kỹ thuật chỉ định thẻ dòng xuống hoạt động như sau: với mỗi router trong TFIB của nó, switch chỉ định một thẻ, tạo ra một lối vào trong TFIB của nó với thẻ vào được đưa tới thẻ chỉ định. Sau đó, quảng báo li ên kết giữa thẻ vào và router tới chuyển mạch thẻ liền kề. Khi chuyển mạch thẻ nhận được thông tin liên kết thẻ cho một router và thông tin đó bắt nguồn từ hop bên cạnh router đó, chuyển mạch đó đặt thẻ (như một phần của thông tin li ên kết) vào thẻ lối ra của đầu vào TFIB liên kết với router đó. Việc này tạo ra liên kết thẻ lối ra và router. b. Kỹ thuật chỉ định thẻ dòng xuống dựa trên yêu cầu, với mỗi router trong TFIB của nó, switch sẽ định danh hop tiếp theo cho router. Sau đó, nó phát ra một y êu cầu thông qua một giao thức phân bố thẻ (TDP)để tới hop tiếp theo. Khi hop tiếp theo nhận được y êu cầu, nó chỉ định thẻ, tạo ra một lối vào trong TFIB của nó với thẻ vào được đưa tới thẻ chỉ định và sau đó truyền trở lại liên kết giữa thẻ đó và router tới switch đã gửi yêu cầu. Khi switch nh ận được thông tin liên kết, switch sẽ tạo ra một lối vào trong TFIB và đặt thẻ đầu ra vào trong lối vào đó. c. Kỹ thuật chỉ định thẻ dòng lên được sử dụng như sau. Nếu chuyển mạch thẻ có một hoặc nhiều hơn các giao diện point to point thì với mỗi router trong TFIB sẽ đến được hop tiếp theo thông qua một trong các giao diện này. Switch chỉ định một thẻ, tạo ra một lối vào trong TFIB của nó với thẻ đầu ra được đưa tới thẻ chỉ định. Sau đó, quảng báo liên kết giữa thẻ đầu ra và router t ới hop tiếp theo (thông qua TDP). Khi chuyển mạch thẻ tức là hop ti ếp theo nhận được thông tin liên kết thẻ, chuyển mạch đó đặt thẻ (như một phần của thông tin li ên kết) vào thẻ lối ra của đầu vào TFIB liên k ết với router đó. Khi một cổng TFIB được đặt cho cả thẻ lối vào và lối ra, chuyển mạch thẻ có thể chuyển tiếp gói cho router bằng thuật toán chuyển tiếp chuyển mạch thẻ. Khi một chuyển mạch thẻ tạo ra một liên kết giữa thẻ đầu ra và một router, switch sẽ cập nhật thông tin liên kết vào TFIB của nó. Một chuyển mạch thẻ sẽ cố gắng đặt TFIB của nó với các thẻ đầu vào và đầu ra cho tất cả các router có khả năng tới để tất cả các gói có thể được chuyển tiếp bởi việc trao đổi nhãn đơn giản. Việc dùng các thẻ liên kết với các router có nghĩa không cần thiết thực hiện các thủ tục phân lớp luồng cho tất cả các luồng để quyết định xem liệu là có cần phân thẻ tới luồng không. Chuyển mạch thẻ và đa hướng Bản chất của chuyển mạch đa hướng là khái niệm cây bao trùm. Thủ tục định tuyến đa hướng chịu trách nhiệm thiết lập các cây như vậy , trong khi chuyển tiếp đa hướng chịu trách nhiệm chuyển tiếp đa hướng các gói dọc theo cây. Để hỗ trợ chức năng chuyển tiếp đa hướng với chuyển mạch thẻ, mỗi chuyển mạch thẻ liên kết với cây đa hướng khi được phép. Khi một chuyển mạch thẻ tạo ra đường chuyển tiếp đa hướng và danh sách giao di ện đầu ra cho đường này, chuyển mạch này cũng tạo ra các thẻ nội bộ. Chuyển mạch này tạo ra một cổng trong TFIB và đặt thông tin cho mỗi giao diện đầu ra và đặt thẻ phát sinh cục bộ trong trường thẻ đầu ra. Điều này tạo ra một liên kết giữa cây đa hướng v à các thẻ. Khi đó, chuyển mạch quảng báo liên kết giữa thẻ và cây cho mỗi giao diện đầu ra. Khi một chuyển mạch thẻ nhận một liên kết giữa một cây đa hướng v à thẻ từ một chuyển mạch thẻ bên cạnh, chuyển mạch nội bộ đặt thẻ vào liên kết được mang tới thành phần thẻ đầu vào của cổng TFIB liên kết với cây. Khi các chuyển mạch thẻ được nối liền qua mạng con đa truy nhập, thủ tục chỉ định thẻ phải phối hợp các chuyển mạch. Trong các trường hợp khác, thủ tục chỉ định thẻ cho đa hướng có thể giống các thủ tục cho các thẻ được dùng trong định tuyến cơ sở đích. Định tuyến linh hoạt Một trong các đặc tính của định tuyến cơ sở đích là thông tin t ừ một gói được dùng để chuyển tiếp gói là địa chỉ đích. Đặc tính này cho phép định t uyến cân bằng, nó cũng hạn chế khả năng ảnh hưởng các tuyến đi của các gói. Điều n ày cũng hạn chế khả năng phân bố cân bằng lưu lượng giữa các đa liên kết, hạn chế việc lấy các liên kết có khả năng sử dụng tốt và chuyển đi các liên kết tồi. Đối với ISP, người cung cấp các lớp dịch vụ hỗ trợ khác nhau định tuyến cơ sở đích cũng hạn chế khả năng của họ trong việc tách riêng các dịch vụ khác nhau với các liên kết được dùng bởi các lớp này. Một vài ISP hiện nay dùng ATM hoặc FR để vượt qua sự hạn chế bởi định tuyến cơ sở nhãn. Bởi vì bản chất linh hoạt của thẻ, chuyển mạch thẻ có khả năng vượt qua sự hạn chế này mà không dùng c ả ATM lẫn FR. Để cung cấp chuyển tiếp dọc theo các tuyến khác nhau được quyết định bởi định tuyến cơ sở đích, thành phần điều khiển của chuyển mạch thẻ cho phép cài đặt liên kết thẻ trong chuyển mạch thẻ để không tương ứng với các tuyến định tuyến cơ sở đích. Tất nhiên, ý tưởng này cũng là một nguyên tắc của MPLS. Chuyển mạch thẻ với ATM Từ khi chuyển mạch thẻ dựa trên cơ sở trao đổi nhãn và chuy ển tiếp ATM cũng dựa trên trao đổi nhãn, công nghệ chuyển mạch nhãn có thể sẵn sàng áp dụng cho chuyển mạch ATM bởi việc sử dụng thành phần điều khiển của chuyển mạch thẻ. Thông tin thẻ cần thiết cho chuyển mạch thẻ được mang trong trường VCI. Nếu hai lớp thẻ là cần thiết thì trường VPI cũng được dùng cho dù kích thước của trường VPI hạn chế kích thước [...]... switch ATM Do đó, một switch ATM có thể hỗ trợ chuyển mạch thẻ nhưng là nhỏ nhất, nó cần thực hiện các giao thức định tuyến lớp 3 và thành phần điều khiển chuyển mạch trên một switch Nó cần thiết để hỗ trợ chuyển tiếp lớp mạng Hoạt động chuyển mạch thẻ trên một switch ATM đơn giản việc tích hợp các switch ATM và các router Khả năng một switch ATM của chuyển mạch thẻ xuất hiện như một router tới router... (OSPF, BGP) Nếu switch thực hiện sự kết hợp thông tin định tuyến rồi hỗ trợ định tuyến đơn hướng cơ sở đích, thì switch cũng thực hiện chuyển tiếp lớp 3 đối với một vài phần nhỏ lưu lượng Việc hỗ trợ chức năng định tuyến cơ sở đích với chuyển mạch thẻ trên một chuyển mạch ATM yêu cầu switch giữ không chỉ một mà một vài thẻ liên kết với một router (hoặc một nhóm router có cùng hop) Điều này cần thiết... mạch thẻ xuất hiện như một router tới router bên cạnh Chất lượng dịch vụ Hai kỹ thuật được sử dụng để cung cấp QoS cho việc chuyển gói qua một router hoặc chuyển mạch thẻ Thứ nhất, các gói được định danh như các lớp khác nhau Thứ hai, QoS thích hợp được cung cấp tới mỗi lớp Chuyển mạch thẻ cung cấp một cách thức dễ dàng để đánh dấu các gói thuộc về một lớp đặc biệt sau khi chúng được phân lớp lần đầu... được mang ở lớp 3 hoặc các mào đầu lớp cao hơn (khái niệm đã được giải thích như một FEC) Tương ứng một thẻ với một lớp kết quả được áp dụng đối với gói Các gói nhãn có thể được xử lý bởi các router chuyển mạch nhãn trong các tuyến của nó mà không cần phân lớp lại . dữ liệu này. Việc này được chỉ ra trong hình 4.5. Router chuyển mạch nhãn hoặc chuyển mạch thẻ Yes No 1.Mở gói dữ liệu, xử lý mào đầu IP 2 .Chuyển dữ liệu. thẻ lối vào và lối ra, chuyển mạch thẻ có thể chuyển tiếp gói cho router bằng thuật toán chuyển tiếp chuyển mạch thẻ. Khi một chuyển mạch thẻ tạo ra một liên