Hiện tượng vũng lặp cú thể xuất hiện trong bất kỳ loại mạng nào, hầu hết cỏc giao thức định tuyến đều cú thể gặp hiện tượng lặp vũng trong một điều kiện nào đú, cú thể khi mạng gặp sự cố và một tuyến liờn kết mạng bị hỏng. Chỳng ta thấy rằng cú hai cỏch cơ bản để ngăn chặn hiện tượng này:
• Ngăn ngừa vũng lặp: Ngăn ngừa cỏc thụng tin trờn tuyến vũng lặp trước khi gúi tin chuyển trờn đú.
• Giảm bớt hậu quả vũng lặp: Từng bước hạn chếảnh hưởng bất lợi do vũng lặp gõy ra.
Hầu hết cỏc giao thức định tuyến thuần IP đều khụng cú khả năng chống lại hiện tượng vũng lặp thời gian ngắn, chuyển tiếp IP sử dụng tiếp cận thứ 2 là giảm bớt sự bất lợi do vũng lặp gõy ra. Trường thời gian sống TTL trong gúi tin sẽ giảm dần từng bước cho đến khi bằng “0” thỡ gúi tin đú bị huỷ bỏ. Trong rất nhiều trường hợp, MPLS cú thể thực hiện chớnh xỏc cỏc giải phỏp của giao thức IP đưa ra vỡ trong gúi tin MPLS cú chứa trường chức năng TTL, nhưng cú trường hợp gúi tin khụng chứa trường chức năng TTL, thỡ giải phỏp được thực hiện tại LSR như trong chuyển mạch thẻ của Cisco thực hiện, TSR sử dụng một phần tài nguyờn cho theo dừi lưu lượng, ngăn chặn sự tăng đột biến lưu lượng khi xảy ra định tuyến lặp. TSR cú thể tớnh toỏn cỏc bước nhảy khi liờn kết nhón được phõn phối theo yờu cầu. Một trường tớnh toỏn bước nhảy cú trong giao thức phõn phối nhón. Yờu cầu liờn kết truyền theo hướng cỏc node ra của một tuyến chuyển mạch thẻ, nếu trong lỳc xử lý tớnh toỏn node cú giỏ trị bằng 0 thỡ cú nghĩa là yờu cầu liờn kết bị lỗi. Như vậy, giải phỏp được đưa ra thể hiện trờn chớnh kiến trỳc của mạng MPLS, nú sử dụng chỉđịnh vựng đệm như một dạng của giải phỏp hạn chếảnh hưởng mạch vũng. Rất nhiều trường chuyển mạch ATM cú khả năng giới hạn khụng gian bộđệm chuyển mạch cú thể sử dụng bởi một kờnh ảo VC, ứng dụng này trong mụi trường MPLS cú thểđiều khiển giảm bớt được cỏc thiệt hại do hiện tượng vũng lặp gõy nờn. Chỳ ý rằng, mục tiờu hạn chế vũng lặp là cho phộp định tuyến tỏi hội tụ, và đú được coi là cỏch tốt nhất đểđảm bảo rằng cỏc bộ định tuyến khụng bị quỏ tải với cỏc gúi tin chuyển tiếp vũng. Trong ATM-LSR, nếu cỏc gúi tin đang lặp vũng và chiếm một khụng gian bộ nhớđệm, thỡ cỏc chuyển mạch vẫn cú thể chuyển đi cỏc gúi tin cập nhật định tuyến, cỏc gúi tin này sẽđảm bảo cho cỏc tuyến được hội tụ. Thậm chớ nếu mạch vũng khụng phải là kiểu tạm thời (cú thể do nhầm lẫn khi cấu hỡnh hệ thống), thỡ ATM-LSR vẫn cũn chức năng xử lý gúi tin điều khiển và chuyển tiếp cỏc gúi tin khụng lặp vũng, nếu tài nguyờn chuyển mạch bị tiờu tốn cho vũng lặp cú giới hạn.
Kỹ thuật phỏt hiện mạch vũng trong MPLS được phỏt triển như một phần của kiến trỳc ARIS, dựa trờn ý tưởng gọi là vecto đường dẫn. Tớnh năng này là tuỳ chọn trong MPLS
và khụng ỏp dụng cho tất cả cỏc trường hợp, nhưng nú yờu cầu cỏc LSR phải cấu hỡnh được. Một vecto đường dẫn một danh sỏch cỏc LSP mà cú cỏc bản tin Label REQUEST và bản tin Label MAPPING được chuyển qua. Nếu cú hiện tượng mạch vũng xảy ra thỡ trờn chớnh cỏc LSR sẽ nhận thấy cỏc bản tin đi vũng, hoặc bản tin yờu cầu chứa đỳng địa chỉ của nú, vỡ vậy, mạch vũng sẽđược phỏt hiện và huỷ bỏ.
Cuối cựng, một tiếp cận ngăn ngừa mạch vũng được phỏt triển bởi chớnh MPLS dựa trờn khỏi niệm cỏc mạch mầu (colored threads), đõy là khỏi niệm hoàn toàn mới và chưa từng xuất hiện trong cỏc tiếp cận về chuyển mạch nhón trước đõy, tiếp cận này gắn với LSR-ATM nhưng nú cú thể hoạt động tốt với bất kỳ LSR nào, tiếp cận này yờu cầu cơ chếđiều khiển LSP. í tưởng của tiếp cận cỏc mạch mầu khỏ đơn giản, chỳng ta mụ hỡnh hoỏ cỏc tiến trỡnh xử lý thiết lập một LSP như một phần mở rộng của cỏc mạch mầu từ bộ định tuyến đầu vào tới đầu ra. Nếu mạch bị vũng lặp cỏc bộđịnh tuyến sẽ nhận thấy chỉ một mầu mà nú đó chọn trước và sau khi vũng lặp. Tại điểm này, nú sẽ ngắt xử lý thiết lập LSP cho đến khi mạch vũng bị bẻ gẫy.
a. Giao thức phõn phối nhón LDP
Giao thức phõn phối nhón được nhúm nghiờn cứu MPLS của IETF xõy dựng và ban hành dưới tờn RFC 3036 [19]. Phiờn bản mới nhất được cụng bố năm 2001 đưa ra những định nghĩa và nguyờn tắc hoạt động của giao thức LDP.
Sự phõn phối nhón là hoạt động cơ bản của MPLS. MPLS giỳp cỏc nhón nằm trờn đỉnh của cỏc giao thức khỏc. PIM được dựng để phõn phối cỏc nhón trong truờng hợp định tuyến multicast. Trong trường hợp unicast, MPLS dựng giao thức phõn phối nhón- Label Distribution Protocol (LDP) và Border Gateway Protocol (BGP) [16]. Giao thức phõn phối nhón được sử dụng trong quỏ trỡnh gỏn nhón cho cỏc gúi thụng tin yờu cầu. Giao thức LDP là giao thức điều khiển tỏch biệt được cỏc LSR sử dụng để trao đổi và điều phối quỏ trỡnh gỏn nhón/FEC. Giao thức này là một tập hợp cỏc thủ tục trao đổi cỏc bản tin cho phộp cỏc LSR sử dụng giỏ trị nhón thuộc FEC nhất định để truyền cỏc gúi thụng tin. Vị trớ của giao thức LDP và cỏc mối liờn kết chức năng cơ bản của LDP với cỏc bộ giao thức khỏc.
LDP cung cấp cỏc kỹ thuật phỏt hiện LSR để cho phộp LSR tỡm kiếm và thiết lập truyền thụng.
LDP định nghĩa 4 loại bản tin :
• Bản tin tỡm kiếm
• Bản tin liờn kết khởi tạo, giữ và đúng phiờn làm việc giữa cỏc lSR.
• Bản tin phỏt hành nhón thực hiện phỏt hành thụng tin gỏn nhón, yờu cầu, thu hồi và giải phúng nhón.
• Bản tin thụng bỏo sử dụng để cung cấp cỏc thụng tin giỏm sỏt và bỏo hiệu thụng tin lỗi.
LDP chạy trờn giao thức TCP để đảm bảo độ tin cậy của cỏc bản tin. (trừ bản tin phỏt hiện).
Hỡnh 4.16: Giao thức LDP với cỏc giao thức khỏc
LDP được thiết kếđể dễ dàng mở rộng, sử dụng kiểu bản tin đặc biệt để thu thập cỏc đối tượng mó hoỏ TVL (kiểu, độ dài, giỏ trị).
Một kết nối TCP được thiết lập giữa cỏc LSR đồng cấp để đảm bảo cỏc bản tin LDP được truyền một cỏch trung thực theo đỳng thứ tự. Cỏc bản tin LDP cú thể xuất
phỏt từ trong bất cứ một LSR để điều khiển đường chuyển mạch nhón LSP độc lập hay từ LSR biờn lối ra (điều khiển LSP theo lệnh) và chuyển từ LSR phớa trước đến LSR phớa sau cận kề. Việc trao đổi cỏc bản tin LDP cú thể được khởi phỏt bởi sự xuất hiện của luồng số liệu đặc biệt, bản tin lập dự trữ RSVP hay cập nhật thụng tin định tuyến. Khi một cặp LSR đó trao đổi bản tin LDP cho một FEC nhất định thỡ một đường chuyển mạch LSP từđầu vào đến đầu ra được thiết lập sau khi mỗi LSR ghộp nhón đầu vào với nhón đầu ra tương ứng trong LIB của nú.
b. Phỏt hiện LSR lõn cận
Thủ tục phỏt hiện LSR lõn cận của LDP chạy trờn UDP và thực hiện như sau (minh hoạ trờn hỡnh 4.16) :
• Một LSR định kỳ gửi đi bản tin HELLO tới cỏc cổng UDP đó biết trong tất cả cỏc bộđịnh tuyến trong mạng con của nhúm multicast.
• Tất cả cỏc LSR tiếp nhận bản tin HELLO này trờn cổng UDP. Như vậy, tại một thời điểm nào đú LSR sẽ biết được tất cả cỏc LSR khỏc mà nú cú kết nối trực tiếp.
• Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khỏc bằng cơ chế này thỡ nú sẽ thiết lập kết nối TCP đến LSR đú.
• Khi đú phiờn LDP được thiết lập giữa 2 LSR. Phiờn LDP là phiờn hai chiều cú nghĩa là mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều cú thể yờu cầu và gửi liờn kết nhón.
Trong trường hợp cỏc LSR khụng kết nối trực tiếp trong một mạng con (subnet) người ta sử dụng một cơ chế bổ sung như sau:
LSR định kỳ gửi bản tin HELLO đến cổng UDP đó biết tại điạ chỉ IP xỏc định được khai bỏo khi lập cấu hỡnh. Đầu nhận bản tin này cú thể trả lời lại bằng bản tin HELLO khỏc truyền một chiều ngược lại đến LSR gửi và việc thiết lập cỏc phiờn LDP được thực hiện như trờn.
Thụng thường trường hợp này hay được ỏp dụng khi giữa 2 LSR cú một đường LSP cho điều khiển lưu lượng và nú yờu cầu phải gửi cỏc gúi cú nhón qua đường LSP đú.
Hỡnh 4.17: Thủ tục phỏt hiện LSR lõn cận
Như chỳng ta đó biết, bản tin LDP được truyền trờn giao thức TCP, nhưng việc quyết
định sử dụng TCP để truyền cỏc bản tin LDP là một vấn đề cần xem xột. Yờu cầu vềđộ tin cậy là rất cần thiết: nếu việc liờn kết nhón hay yờu cầu liờn kết nhón được truyền một cỏch khụng tin cậy thỡ lưu lượng cũng khụng được chuyển mạch theo nhón. Một vấn đề quan trọng nữa đú là thứ tự cỏc bản tin phải bảo đảm đỳng. Như vậy liệu việc sử dụng TCP để
truyền LDP cú bảo đảm hay khụng và cú nờn xõy dựng luụn chức năng truyền tải này trong bản thõn LDP hay khụng? Việc xõy dựng cỏc chức năng bảo đảm độ tin cậy trong LDP khụng nhất thiết phải thực hiện toàn bộ cỏc chức năng của TCP trong LDP mà chỉ cần dừng lại ở những chức năng cần thiết nhất vớ dụ như chức năng điều khiển trỏnh tắc nghẽn được coi là khụng cần thiết trong LDP. Tuy nhiờn việc phỏt triển thờm cỏc chức năng đảm bảo độ
tin cậy trong LDP cũng cú nhiều vấn đề cần xem xột vớ dụ như cỏc bộđịnh thời cho cỏc bản tin ghi nhận và khụng ghi nhận, trong trường hợp sử dụng TCP chỉ cần một bộđịnh thời của TCP cho toàn phiờn LDP.
Thiết kế một giao thức truyền tải tin cậy là một vấn đề nan giải. Đó cú rất nhiều cố gắng
để cải thiện TCP nhằm làm tăng độ tin cậy của giao thức truyền tải. Tuy nhiờn vấn đề hiện nay vẫn chưa rừ ràng và TCP vẫn được sử dụng cho truyền tải LDP.
Cỏc bản tin LDP như phần đầu đó trỡnh bày cú 4 kiểu bản tin cơ bản được sử dụng trong giao thức phõn phối nhón LDP, cỏc bản tin thụng dụng là.
• Bản tin giữđường (KeepAlive)
• Bản tin gỏn nhón (Label Mapping)
• Bản tin giải phúng (Release)
• Bản tin Thu hồi nhón (Label Withdraw)
• Bản tin yờu cầu (Request)
• Bản tin huỷ bỏ yờu cầu (Request Abort)
Dạng bản tin Initialization:Cỏc bản tin thuộc loại này được gửi khi bắt đầu một phiờn LDP giữa 2 LSR để trao đổi cỏc tham số, cỏc tuỳ chọn cho phiờn. Cỏc tham số này bao gồm:
• Chếđộ phõn bổ nhón
• Cỏc giỏ trị bộđịnh thời
c. Phạm vi cỏc nhón sử dụng trong kờnh giữa 2 LSR đú
Cả 2 LSR đều cú thể gửi cỏc bản tin khởi tạo và LSR nhận sẽ trả lời bằng bản tin giữ đường nếu cỏc tham số được chấp nhận. Nếu cú một tham số nào đú khụng được chấp nhận thỡ LSR trả lời thụng bỏo cú lỗi và phiờn kết thỳc.
Dạng bản tin giữđường:Cỏc bản tin giữđường được gửi định kỳ khi khụng cú bản tin nào được gửi đểđảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khỏc đang hoạt động tốt. Trong trường hợp khụng xuất hiện bản tin giữ đường hay một số bản tin khỏc của LDP trong khoảng thời gian nhất định thỡ LSR sẽ xỏc định đối phương hoặc kết nối bị hỏng và phiờn LDP bị dừng.
Dạng bản tin gỏn nhón: Cỏc bản tin gỏn nhón được sử dụng để quảng bỏ liờn kết giữa FEC (Prefix điạ chỉ) và nhón. Bản tin thu hồi nhón thực hiện quỏ trỡnh ngược lại nú được sử dụng để xoỏ bỏ liờn kết vừa thực hiện. Bản tin này được sử dụng khi cú sự thay đổi trong bảng định tuyến (thay đổi sau địa chỉ) hay thay đổi trong cấu hỡnh LSR làm tạm dừng việc chuyển nhón cỏc gúi trong FEC đú.
Dạng bản tin Label Release: Bản tin này được sử dụng bởi LSR khi nhận được chuyển đổi nhón mà nú khụng cần thiết nữa. Điều đú thường xảy ra khi LSR giải
phúng nhận thấy node tiếp theo cho FEC đú khụng phải là LSR quảng bỏ liờn kết nhón/FEC đú.
Trong chế độ hoạt động gỏn nhón theo yờu cầu từ phớa trước, LSR sẽ yờu cầu gỏn nhón từ LSR lõn cận phớa trước sử dụng bản tin yờu cầu. Nếu bản tin yờu cầu cần phải huỷ bỏ trước khi được chấp nhận (do node kế tiếp trong FEC yờu cầu đó thay đổi), thỡ LSR yờu cầu sẽ loại bỏ yờu cầu với bản tin hủy bỏ yờu cầu.
d. Cỏc cơ chế phõn phối nhón
Vấn đề phõn phối nhón là một trong những vấn đề mấu chốt của cụng nghệ chuyển mạch nhón đa giao thức và chỳng ta cần phải tỡm hiểu kỹ hơn trong mục này.
Hỡnh 4.18: Cỏc kịch bản phõn phối nhón
Trước hết, chỳng ta cựng nhau xem xột phạm vi của khụng gian nhón trong cỏc bộ định tuyến chuyển mạch nhón, để rừ hơn về vấn đề này, chỳng ta xem một vớ dụ thể hiện trờn hỡnh 4.17.
Trờn hỡnh vẽ trờn Ru, và Rd tương ứng với upstream LSR và downstream LSR, cỏc kịch bản từ 1 tới 4 tương ứng như sau:
2. LSR Rd đúng gúi nhón L2 vào trong FEC F và phõn bổ tới LSR Ru2. 3. LSR Rd đúng gúi nhón L vào trong FEC F1 và phõn bổ tới LSR Ru1. 4. LSR Rd đúng gúi nhón L vào trong FEC F2 và phõn bổ tới LSR Ru2.
Đối với kịch bản 1 và 2, nú là vấn đề cục bộ nú buộc cú cựng FEC, tức là L1=L2, trong khi kịch bản 3 và 4 thỡ cần cú cỏc luật sau được ỏp dụng: Nếu Rd cú thể xỏc định, khi nú nhận gúi cú nhón L từ Ru1 hoặc Ru2 thỡ nú cũng khụng yờu cầu L1=L2. Vỡ vậy, với kịch bản 3 và 4 Rd sử dụng cỏc khụng gian nhón khỏc nhau để phõn bổ chỳng tới Ru1 và Ru2, đú là vớ dụ của khụng gian nhón tồn tại trờn cựng giao diện.
e. Chế độ duy trỡ nhón
Chuyển mạch nhón đa giao thức MPLS cú 4 chế độ để duy trỡ và loại bỏ một nhón:
• Một LSR Ru cú thể nhận thụng tin nhón cho một FEC từ Rd, thậm chớ khi Rd đú khụng phải là node kế tiếp cho FEC đú.
• Ru sẽ phải lựa chọn phương ỏn giữ hoặc huỷ bỏ thụng tin nhón đú.
• Nếu Ru giữ thụng tin liờn kết cỏc nhón này, nú cú thể dự phũng khi bước kế tiếp của FEC là Rd đó gửi thụng tin liờn kết nhón, nếu nú loại bỏ thỡ khi đú yờu cầu thụng tin liờn kết nhón phải được thực hiện lại.
• Nếu một LSR hỗ trợ phương thức duy trỡ nhón tiờn tiến, nú cú thể duy trỡ liờn kết nhón với cỏc FEC và sử dụng khi cần, việc này được thực hiện một cỏch tự động mà khụng cần đến bỏo hiệu LDP hay quỏ trỡnh phõn bổ nhón mới. Ưu điểm lớn nhất của chếđộ duy trỡ tiờn tiến đú là khả năng phản ứng nhanh hơn khi cú sự thay đổi định tuyến. Ngược lại nú tiờu tốn bộ nhớ và khụng gian nhón. Điều này đặc biệt quan trọng và cú ảnh hưởng rất lớn đối với những thiết bị lưu trữ bảng định tuyến trong phần cứng như ATM-LSR. Thụng thường chếđộ duy trỡ bảo thủ nhón được sử dụng trong cỏc ATM-LSR. Cũn nếu LSR được hỗ trợ phương thức duy trỡ bảo thủ thỡ cỏc liờn kết nhón này bị huỷ bỏ. Khi LSR hoạt động ở chế độ