Như đã đề cập ở trên, kỹ thuật lưu lượng và các thông tin GMPLS bổ sung được sử dụng để xây dựng TED được chi phối bởi các giao thức định tuyến IP OSPF hoặc IS-IS. Cả hai giao thức này đều là các giao thức định tuyến trạng thái, điều này có nghĩa là mỗi một router sẽ chịu trách nhiệm thông báo thông tin về trạng thái của tất cả các liên kết mà nó kết cuối. Thêm vào đó, mỗi một router lại phân phối lại tất cả các thông tin mà nó thu được từ mỗi một router khác. Theo cách này, tất cả các router nhận thông tin về tất cả các liên kết trong mạng và có thể xây dựng chính xác một bảng các liên kết và router có sẵn.
Vì thế giao thức định tuyến có thể hoạt động theo cách: mỗi một router phải thiết lập kết nối với mỗi router bên cạnh. Quan hệđịnh tuyến kế cận là một quan hệ giao thức định tuyến giữa một cặp router và là các điều chỉnh về sự thay đổi thông tin trạng thái liên kết. Các giao thức định tuyến sẽ khám phá các router cạnh nó và thiết lập quan hệ kế cận bằng cách gửi bản tin “hello” và chúng tiếp tục gửi các bản tin này một cách định kỳđể xác định rằng các liên kết và các router kế cận là hoạt động bình thường. Bởi vì trong mạng gói MPLS và IP, kênh điều khiển thông qua các bản tin giao thức định tuyến được chuyển đổi trùng với kênh dữ liệu, sự tồn tại một quan hệ định tuyến kế cận tốt có thể được sử dụng như bằng chứng về sự tồn tại một kênh dữ liệu tốt.
Cần phải lưu ý rằng không phải tất cả các router kế cận về mặt vật lý đều thiết lập các quan hệđịnh tuyến kế cận. Cụ thể, nếu một số router được kết nối với nhau thông qua một mạng đa truy nhập thì chúng chỉ thiết lập quan hệ kế cận với Designated Router và Backup Designated Router. Điều này tạo ra một cấu trúc cận kề hub-and-spoke, điều này là có lợi nếu xem xét theo quan điểm mở rộng.
Khi một router bắt đầu hoạt động (hoặc một liên kết mới được thiết lập) nó phải sử dụng các giao thức định tuyến để phân phối thông tin về tất cả các liên kết mà nó kết cuối tới tất cả các router kế cận nó. Nó gửi ra ngoài các thông báo này một cách sớm nhất có thể, và nếu có bất kỳ một thay đổi nào trong trạng thái các liên kết của nó thì nó sẽ gửi bản tin thông báo cập nhật. Quá trình này là được giới
hạn tốc độ một cách cẩn thận để tránh sự mất ổn định của mạng, hoặc thông qua các bản tin điều khiển thừa hoặc thông qua các biến động nhanh của trạng thái mạng. Thêm vào đó, các router sẽ làm mới các thông báo về trạng thái của tất cả các liên kết theo chu kỳ vì thế giao thức này có thể phục hồi nhanh cho các bản tin đã mất và các router khác trong mạng có thể sử dụng timeout để xoá các bảng định tuyến cũ hoặc thông tin sai của chúng. Xuất phát từ việc làm mới không thường xuyên này, các router cũng có thể thu hồi các thông báo liên kết để chắc chắn việc loại bỏ trạng thái liên kết từ các bảng định tuyến trên các router khác được thực hiện nhanh chóng.
Bước cuối cùng của giao thức định tuyến là router cũng phải phân phối lại tất cả các thông báo mà nó nhận được từ các router kế cận. Trong một mạng được kết nối tốt thì điều này có thể mang ý nghĩa rằng có quá nhiều sự phân phối thông tin về trạng thái liên kết, nhưng có một quá trình xử lý đảm bảo rằng tất cả các thông tin về tất cả các liên kết trong mạng đến được các router. Quá trình này được gọi là flooding, và điều có lợi là nó đảm bảo độ tin cậy của phân phôi thông tin, và cũng không có lợi là nó yêu cầu sự tham gia của mọi router trong miền kể cả các router không hiểu và không cần các thông tin này.
2.1.4.1. Sự vận hành của các giao thức định tuyến trong các mạng GMPLS
Các mở rộng giao thức định tuyến GMPLS thúc đẩy chức năng của giao thức định tuyến IP được mô tả. Các yêu cầu về kỹ thuật lưu lượng và thông tin GMPLS về mọi liên kết TE được phân phối đến mọi router trên mạng và các giao thức thực hiện khá tốt việc này, nhưng nó không chỉ ra rằng tất cả router tham gia vào giao thức định tuyến cần hiểu kỹ thuật lưu lượng và thông tin GMPLS mà chỉ các router thực sự chịu trách nhiệm thông báo thông tin và những router biên soạn TED cần phải chủđộng thực hiện xử lý dữ liệu. Tuy nhiên, tất cả các router đều phải chuyển tiếp thông tin, chức năng này có thể thực hiện được bằng cách tạo cho TE và thông tin GMPLS một trạng thái “mờ”. Nghĩa là nó sẽđi xuyên qua các router với một chỉ thị là “Đây không phải là thông tin định tuyến cho bạn sử dụng trong định tuyến IP.
ứng dụng và chuyển đến hàng xóm của bạn”. Trong đó, “ứng dụng” được hiểu là kỹ thuật lưu lượng GMPLS.
Nhưđã biết, các mạng GMPLS hỗ trợ sự phân tách mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu nên chúng ta không thể thực hiện việc trao đổi các bản tin điều khiển trên cùng kênh dữ liệu (chính là liên kết TE) để thông báo thông tin. Vì thế, các liên kết TE phải được thông báo tương ứng với các kênh dữ liệu mà được sử dụng để tính toán đường đi của các LSP, nhưng các kênh điều khiển theo quan hệ định tuyến kế cận được hình thành mà không ảnh hưởng đến bất kỳ thành phần nào trong truyền tải dữ liệu, do đó nó không xuất hiện trong TED.
Sẽ không tồn tại bất kỳ mâu thuẫn nào trong việc phân tách giữa các liên kết TE và các quan hệ định tuyến kế cận, bởi vì các giao thức định tuyến được sử dụng để phân phối thông tin TE chứ không được sử dụng như các giao thức định tuyến để xác định đường đi. Trong thực tế, còn có một sự phân tách thứ hai giữa các mặt phẳng dữ liệu và điều khiển được xem xét đến (tương như bộ điều khiển báo hiệu mà ta đã đề cập ở phần trên) có thể có sự khác nhau về mặt vật lý giữa switch mặt phẳng dữ liệu, nên một bộ điều khiển định tuyến (một thành phần của mặt phẳng điều khiển chịu trách nhiệm thông báo thông tin định tuyến về các liên kết TE mà kết cuối trên switch mặt phẳng dữ liệu) có thểđược phân biệt với switch trong mặt phẳng dữ liệu. Hơn nữa, một bộ điều khiển định tuyến có thể chịu trách nhiệm thông báo thay cho nhiều switch dữ liệu. Dĩ nhiên, trong trường hợp này cần một số kênh truyền thông (có thể đang dùng cho một giao thức quản lý) để phối hợp giữa các switch trong mặt phẳng dữ liệu và các bộ điều khiển định tuyến trong mặt phẳng điều khiển.
Sự phân tách giữa mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu cũng hỗ trợ sự phân tách không gian địa chỉ. Các địa chỉ mà nhận dạng các liên kết, các switch trong mặt phẳng dữ liệu có thể đến từ một không gian khác với không gian được sử dụng bởi các bộ điều khiển định tuyến khi chúng truyền thông với nhau trong mặt phẳng điều khiển. Các không gian này thậm chí còn có thể chồng lấn lên nhau mặc dù điều này có thể dẫn đến sự xung đột đáng kể cho người vận hành, nó không tác
động đến việc hoạt động của mặt phẳng điều khiển, việc tính đường, hoặc báo hiệu LSP theo bất kỳ cách nào, bởi vì thông tin TE mà được thông báo bởi giao thức định tuyến được phân biệt với thông tin định tuyến mà được sử dụng đểđịnh tuyến các bản tin mặt phẳng điều khiển.
Tuy nhiên, có một sự liên hệ quan trọng giữa thông tin TE và thông tin mặt phẳng điều khiển. Khi một định tuyến rõ ràng của một LSP được tính toán (sử dụng thông tin TE), nó phải được báo hiệu qua mặt phẳng điều khiển. Định tuyến rõ ràng này cung cấp cho bộ điều khiển báo hiệu như một chuỗi địa chỉ điểm cuối liên kết TE. Tất cả các địa chỉ này đều là địa chỉ mặt phẳng dữ liệu, nhưng các bản tin báo hiệu phải được gửi đi trong mặt phẳng điều khiển: Nó phải tìm cách kích hoạt mỗi một bộ điều khiển báo hiệu mà chịu trách nhiệm chuyển mạch dữ liệu dọc theo LSP. Để làm được điều này, phải có một sự liên quan trong TED mà nó cho phép mặt phẳng điều khiển có thể ánh xạ từ các liên kết TE và các switch đến bộ điều khiển được thông báo sự tồn tại của chúng. Trong GMPLS điều này được thực hiện theo chỉ thị địa chỉ router, nó chính là ID của switch mặt phẳng dữ liệu và phải là địa chỉ có thểđịnh tuyến được trong mặt phẳng điều khiển (xem bảng 2.1).
2.1.4.2. Các mở rộng giao thức định tuyến.
a. OSPF:
OSPF là giao thức định tuyến dạng trạng thái liên kết dựa trên chuẩn mở được phát triển để thay thế phương thức Distance Vector (RIP). RIP là một giao thức định tuyến được chấp nhận trong những ngày đầu của mạng và Internet, nhưng do phụ thuộc vào số lượng hop mà router có thể đi được chỉ là 15 nên RIP nhanh chóng không thể chấp nhận được trong các mạng lớn hơn. Các mạng lớn hơn cần 1 giải pháp định tuyến mạnh mẽ hơn. OSPF là 1 giao thức định tuyến classless mà sử dụng khái niệm vùng cho khả năng mở rộng. Nó sử dụng thông số cost để tính đường đi tốt nhất. OSPF sử dụng băng thông như là thước đo chi phí.
OSPF giải quyết các vấn đề :
¾ Kích thước mạng có thể hỗ trợ lớn
¾ Chọn đường theo trạng thái đường link hiệu quả hơn distance vector
¾ Đường đi linh hoạt hơn.
¾ Hỗ trợ xác thực (Authenticate)
Nhưđã đề cập, TE và thông tin GMPLS cần được chuyển tiếp trên các router “mờ” nên các router đó không xử lý các thông tin đó như một phần của định tuyến IP của chúng, nhưng chúng sẽ gạt ra khỏi TED và chuyển tiếp nó đến các router khác. OSPF đã có thông báo trạng thái liên kết mờ (LSA mờ) để thực hiện mục đích này. LSA là một đơn vị cơ bản trong việc trao đổi thông tin trong OSPF, mỗi một LSA là một chỉ thị loại để thể hiện mục đích của nó. Khi chỉ thị là “mờ” thì các bộ định tuyến biết rằng thông tin đó không phải là một phần của định tuyến IP.
Trong LSA mờ cũng có thêm các chỉ thị kiểu khác để định nghĩa kiểu thông tin. Các giá trị mới được định nghĩa để bao gồm thông tin liên kết TE và GMPLS. Cần chú ý rằng các LSA mờ OSPF cũng có phạm vi tràn (flooding scope). Điều này nghĩa là mỗi một LSA mờ là được đánh nhãn để thông báo rằng nó sẽ gửi đến mọi router trong hệ thống, hoặc giới hạn cho mọi router trong vùng định tuyến, hoặc giữ chúng trong mạng nội bộ. Tất cả các LSA mờ của TE và GMPLS được gửi đến mọi router trong vùng định tuyến.
Minh hoạ giải thuật Dijsktra để tính toán cây đường đi:
Giao thức OSPF sử dụng giải thuật trạng thái liên kết, nó dùng thuật toán Dijkstra để tính đường đi ngắn nhất giữa hai điểm trên một mạng sử dụng đồ thị gồm các nút và cạnh. Thuật toán chia các nút làm hai loại : tạm thời và cốđịnh. Nó chọn các nút, đánh dấu chúng là tạm thời, kiểm tra các nút này, nếu chúng thoả mãn tiêu chuẩn thì đánh dấu chúng là cốđịnh.
Ví dụ minh hoạ việc áp dụng thuật toán Dijkstra để tính toán cây đường đi ngắn nhất của đồ thị Hình 2 cho Router A:
b. IS-IS
IS-IS là một giao thức định tuyến nội (IGP) được phát triển năm 1980 bởi Digital Equipment. Sau đó ISIS được công nhận bởi tổ chức ISO như là một giao thức định tuyến chuẩn. ISIS được tạo ra nhằm các mục đích sau:
¾ Xây dựng một giao thức định tuyến chuẩn.
¾ Có cơ chếđịnh vịđịa chỉ rộng lớn.
¾ Có cơ chếđịnh vị có cấu trúc.
¾ Hiệu quả, cho phép hội tụ nhanh và có phí tổn thấp.
Mục tiêu ban đầu của ISIS là tạo ra một giao thức mà tất cả các hệ thống có thể dùng. Tuy nhiên, để có thể đảm bảo một yếu tố thực sự mang tính mở (open), ISO đã cố gắng tích hợp mọi đặc điểm mang tính thuyết phục của các giao thức định tuyến khác vào ISIS. Kết quả là ISIS là một giao thức khá phức tạp. Phần lớn các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) dùng ISIS từ những năm ISIS được tạo ra. Điều này là do ISIS là một giao thức độc lập, có khả năng mở rộng và đặc biệt nhất là có khả năng định nghĩa “kiểu dịch vụ” trong quá trình routing (ToS routing).
Thành phần cơ bản của việc truyền tải thông tin trong IS-IS là một thông tin định tuyến TLV. Mỗi một TLV được mã hoá như một chỉ thị kiểu, một độ dài, một giá trị. Nhiều TLV có thểđược tập hợp cùng nhau vào trong các thành phần dữ liệu giao thức trạng thái liên kết để phân phối giữa các router, nhưng thành phần quan trọng của thông tin vẫn là TLV.
Sự phân phối thông tin TE và GMPLS trong IS-IS đạt được bằng cách sử dụng các định nghĩa TLV mới, và chúng mang thông tin giống hệt trong OSPF, đó
là tất cả các thông tin được mô tả trong phần 2.1.2 và2.1.3. Để thông tin này được nhóm lại với nhau và xử lý như một đơn vị, các TLV mới này được định nghĩa bao gồm các TLV nhỏ, mỗi TLV nhỏ mã hoá một phần nhỏ của thông tin.