Mạng NGN của Cục Bưu điện Trung ương

Một phần của tài liệu Công nghệ MPLS và ứng dụng trong thiết kế mạng lõi (Trang 40)

Từ năm 2002, Cục Bưu điện Trung ương được Đảng, Nhà nước và Tổng công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam giao nhiệm vụ xây dựng dự án "Xây dựng mạng truyền số liệu chuyên dùng của các cơ quan Đảng và Nhà nước" với mục tiêu nhằm xây dựng một mạng đường trục truyền số liệu chuyên dùng thống nhất cho mạng tin học diện rộng cũng như cung cấp một số cổng thoại cho các cơ quan Đảng và Nhà nước. Mạng được xây dựng phải có tốc độ cao, dung lượng đủ lớn, dựa trên công nghệ IP, có kết nối với Internet. Đây chính là mạng viễn thông thế hệ sau của Cục Bưu điện Trung ương.

Hình 1-23: Sơđồ phân cấp mạng Cục bưu điện Trung ương

1.6Tổng kết chương

Trong các giao thức lớp mạng truyền thống, khi một gói đi từ một router đến hop kế tiếp thì quyết định chuyển tiếp phải được đưa ra độc lập ở mỗi hop. Việc chọn hop kế dựa trên việc phân tích header của gói và kết quả chạy giải thuật định tuyến. Một router xem hai gói là thuộc cùng một luồng nếu chúng có cùng prefix

địa chỉ mạng bằng cách áp dụng luật “longest prefix match” cho địa chỉ đích của từng gói. Khi gói di chuyển qua mạng, ở mỗi hop đến lượt mình sẽ lại kiểm tra gói và gán lại vào một luồng.

Công nghệ chuyển mạch nhãn cho phép thay thế chuyển tiếp gói truyền thống theo kiểu hop-by-hop dựa trên địa chỉ đích bằng kỹ thuật chuyển tiếp hoán

đổi nhãn.

Kỹ thuật này dựa vào các nhãn có độ dài cố định, cải thiện được năng lực

định tuyến lớp 3, đơn giản hóa việc chuyển gói, cho phép dễ dàng mở rộng và đặc biệt là hỗ trợ kỹ thuật lưu lượng.

Chương 2- ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU MPLS 2.1Định tuyến trong MPLS

MPLS hỗ trợ cả hai kỹ thuật định tuyến: định tuyến từng chặng (hop-by-hop) và định tuyến ràng buộc (constrain-based routing). Định tuyến từng chặng cho phép mỗi nút nhận dạng các FEC và chọn hop kế cho mỗi FEC một cách độc lập, giống như định tuyến trong mạng IP. Tuy nhiên, nếu muốn triển khai kỹ thuật lưu lượng với MPLS, bắt buộc phải sử dụng kiểu định tuyến ràng buộc.

2.1.1Định tuyến ràng buc (Constrain-based Routing)

Định tuyến ràng buộc là một phương tiện để thực hiện xử lý tự động hóa kỹ

thuật lưu lượng, khắc phục được các hạn chế của định tuyến theo đích (destination- based routing). Nó xác định các route không chỉ dựa trên topology mạng (thuật toán chọn đường ngắn nhất SPF) mà còn sử dụng các metric đặc thù khác như băng thông, trễ, cost và biến động trễ. Giải thuật chọn đường có khả năng tối ưu hóa theo một hoặc nhiều metric này, thông thường người ta dùng metric dựa trên số lượng hop và băng thông, Đểđường được chọn có số lượng hop nhỏ nhất nhưng phải đảm bảo băng thông khả dụng trên tất cả các chặng liên kết, quyết định cơ bản như sau: chọn đường ngắn nhất trong số tất cả các đường có băng thông khả dụng thỏa mãn yêu cầu.

Để minh họa hoạt động của định tuyến ràng buộc, xét cấu trúc mạng như

hình trên. Giả sử rằng định tuyến ràng buộc sử dụng số hop (hop-count) và băng thông khả dụng làm các metric. Lưu lượng 600 Kbps được định tuyến trước tiên, sau đó là lưu lượng 500 Kbps và 200 Kbps. Cả 3 loại lưu lượng này đều hướng đến cùng một egress-router. Ta thấy rằng:

- Vì lưu lượng 600 Kbps được định tuyến trước nên nó đi theo đường ngắn nhất là R8-R2-R3-R4-R5.Vì băng thông khả dụng là như nhau trên tất cả các chặng kênh (1 Mbps), nên lưu lượng 600 Kbps chiếm 60% băng thông.

- Sau đó, vì băng thông khả dụng của đường ngắn nhất không đủ cho cả 2 lưu lượng 600Kbps và 500 Kbps, nên lưu lượng 500 Kbps được định tuyến đi theo

đường mới qua R6 và R7 mặc dù nhiều hơn một hop so với đường cũ.

- Với lưu lượng 200 Kbps tiếp theo, vì vẫn còn băng thông khả dụng trên

đường gắn nhất nên đường này được chọn để chuyển lưu lượng 200 Kbps.

Định tuyến ràng buộc có 2 kiểu online và offline. Kiểu online cho phép các router ính đường cho các LSP bất kỳ lúc nào. Trong kiểu offline, một server tính

đường cho các LSP theo định kỳ (chu kỳ có thểđược chọn bởi nhà quản trị, thường là vài giờ hoặc vài ngày). Các LSP được báo hiệu thiết lập theo các đường đã được chọn.

2.1.2Định tuyến tường minh (Explicit Routing)

Định tuyến tường minh (Explicit Routing) là một tập con của định tuyến ràng buộc, trong đó sự ràng buộc là đối tượng tuyến tường minh ER (explicit route). Tuyến tường minh ER là một danh sách các “nút trừu tượng” (abstract node) mà một đường chuyển mạch nhãn ràng buộc CR-LSP phải đi qua. Nút trừu tượng có thể là một nút (địa chỉ IP) hoặc một nhóm nút (như IP prefix hoặc một AS). Nếu ER chỉ quy định một nhóm trong số các nút mà CR-LSP đi qua thì nó được gọi là tuyến tường minh thả lỏng (loose ER). Ngược lại, nếu ER quy định toàn bộ các nút trên CR-LSP thì được gọi là tuyến tường minh nghiêm ngặt (strict ER). CR-LSP được mã hóa như là một chuỗi các ER-Hop (chặng tường minh) chứa trong một cấu trúc

xác định một nhóm các nút. CR-LSP khi đó bao gồm tất cả các nhóm nút đã được xác định theo thứ tự xuất hiện trong cấu trúc TLV.

2.2Các chế độ báo hiệu MPLS

2.2.1Chếđộ phân phi nhãn

MPLS cho phép hai chế độ hoạt động của các LSR để phân phối các ánh xạ

nhãn, đó là phân phối không cần yêu cầu (Downstream Unsolicited) và phân phối theo yêu cầu (Downstream on Demand). Thuật ngữ downstream ở đây ngụ ý rằng phía downstream sẽ thực hiện gán kết nhãn và thông báo gán kết đó cho phía upstream.

2.2.1.1 Phân phối nhãn không cần yêu cầu (Downstream Unsolicited)

Downstream-LSR phân phối các gán kết nhãn đến upstream-LSR mà không

cần có yêu cầu thực hiện việc kết nhãn. Nếu downstream-LSR chính là hop kế đối với định tuyến IP cho một FEC cụ thể thì upstream-LSR có thể sử dụng kiểu kết nhãn này để chuyển tiếp các gói trong FEC đó đến downstream-LSR.

Hình 2-2: Phân phối nhãn không cần yêu cầu

2.2.1.2 Phân phối nhãn theo yêu cầu (Downstream on Demand)

Upstream-LSR phải yêu cầu rõ ràng một gán kết nhãn cho một FEC cụ thể

thì downstream-LSR mới phân phối. Trong phương thức này, downstream-router không nhất thiết phải là hop kếđối với định tuyến IP cho FEC đó, điều này rất quan trọng đối với các LSP định tuyến tường minh.

Hình 2-3:Phân phối nhãn theo yêu cầu

2.2.2 Chếđộ duy trì nhãn

Một upstream-LSR có thể nhận các gán kết nhãn cho cùng một FEC X từ

nhiều downstream-LSR. Có hai chếđộ duy trì các gán kết nhãn nhận được là duy trì nhãn tự do (liberal label retention) và duy trì nhãn bảo thủ (conservative label retention).

2.2.2.1 Duy trì nhãn tự do (liberal label retention)

Phía upstream (LSR1) lưu giữ tất cả các gán kết nhãn nhận được, bất chấp việc downstream-LSR có phải là hop kế đối với định tuyến IP hay không. Ưu điểm chính của duy trì nhãn tự do là có thể phản ứng nhanh với sự thay đổi định tuyến vì các gán kết nhãn đã có sẵn. Nhược điểm là LSR phải duy trì nhiều gán kết nhãn không dùng và có thể gây ra loop định tuyến tạm thời khi thay đổi định tuyến.

Hình 2-4: Duy trì nhãn tự do

2.2.2.2 Duy trì nhãn bảo thủ (conservative label retention)

Upstream-LSR hủy tất cả các gán kết nhãn khác, chỉ giữ lại gán kết nhãn gởi từ downstream-LSR đang là hop kế hiện hành. Chế độ này có ưu điểm là LSR chỉ

cần duy trì số gán kết FEC-nhãn ít hơn, nhưng đáp ứng chậm khi thay đổi định tuyến vì gán kết nhãn mới phải được yêu cầu và phân phối lại. Đây là chế độ thích

hợp cho các LSR chỉ hỗ trợ một số lượng nhãn hạn chế (như các chuyển mạch ATM).

Hình 2-5: Duy trì nhãn bảo thủ

2.2.3Chếđộđiu khin LSP

Khi một FEC ứng với một prefix địa chỉđược phân phối bởi định tuyến IP, việc thiết lập mối kết hợp giữa các gán kết nhãn tại một LSR có thể thực hiện theo hai cách sau đây:

2.2.3.1 Điều khiển độc lập (independent control)

Khi mỗi LSR nhận dạng ra một FEC thì nó quyết định gán kết ngay một nhãn cho FEC đó và công bố luôn gán kết đó cho các đối tác phân phối nhãn (label distribution peers). Điều này tương tự như định tuyến IP thông thường, ở đó mỗi router ra quyết định độc lập về nơi cần chuyển gói đi. Điều khiển độc lập có ưu

điểm là thiết lập LSP nhanh vì việc kết nhãn diễn ra song song giữa nhiều cặp LSR và dòng lưu lượng có thể bắt đầu truyền mà không cần đợi cho tất cả các gán kết nhãn thiết lập xong.

Hình 2-6: Điều khiển độc lập

2.2.3.2 Điều khiển tuần tự (odered control)

từ router hướng downstream của nó. Việc thiết lập LSP tuần tự bắt đầu ở LSR lối ra và diễn ra nối tiếp theo hướng ngược về LSR lối vào. Các LSP định tuyến tường minh bắt buộc phải sử dụng kiểu điều khiển tuần tự và quá trình phân phối nhãn theo chuỗi có thứ tự sẽ tạo ra thời gian trễ trước khi dòng lưu lượng đi trên LSP có thể bắt đầu. Tuy nhiên, điều khiển tuần tự cung cấp phương tiện tránh loop và đạt

được mức độ thu gom chắc chắn hơn.

Hình 2-7: Điều khiển tuần tự

2.2.4Các giao thc phân phi nhãn MPLS

Giao thức phân phối nhãn là một tập các thủ tục mà nhờ nó một LSR có thể

thông báo cho một LSR khác biết về các mối gán kết nhãn-FEC mà nó đã tiến hành. Kiến trúc MPLS không chỉ định một giao thức phân phối nhãn duy nhất nào, do đó có thể có nhiều lựa chọn, mỗi giao thức có ưu và nhược điểm riêng. Trong các phần tiếp theo sẽ giới thiệu một số giao thức phân phối nhãn được dùng phổ biến.

Bảng 2-1: Một số giao thức phân phối nhãn

Giao thức

Hỗ trợ các chếđộ LDP RSVP-TE CR-LDP BGP

Định tuyến từng chặng (hop-by-hop) 9 9 8 9(*)

Định tuyến tường minh 8 9 9 8

Phân phối không cần yêu cầu 9 8 8 9

Phân phối theo yêu cầu 9 9 9 8

Điều khiển độc lập 9 8 8 9

Điều khiển tuần tự 9 9 9 8

Point-to-point LSP 9 9 9 9

Multipoint-to-point LSP 9 9 8 8

2.3Giao thức LDP (Label Distribution Protocol)

LDP được chuẩn hóa trong RFC 3036, nó được thiết kếđể thiết lập và duy trì các LSP định tuyến không ràng buộc (unconstraint routing). Vùng hoạt động của LDP có thể là giữa các LSR láng giềng (neighbor) trực tiếp hoặc gián tiếp.

Hình 2-8: Vùng hoạt động của LDP

2.3.1Hot động ca LDP

LDP có 4 chức năng chính là phát hiện LSR láng giềng (Neighbor

discovery), thiết lập và duy trì phiên, quảng bá nhãn (label advertisement) và thông báo (Notification). Tương ứng với các chức năng trên, có 4 lớp thông điệp LDP sau đây:

- Discovery: Để trao đổi định kỳ bản tin Hello nhằm loan báo và kiểm tra một LSR kết nối gián tiếp hoặc trực tiếp.

- Session: Để thiết lập, thương lượng các thông số cho việc khởi tạo, duy trì và chấm dứt các phiên ngang hàng LDP. Nhóm này bao gồm bản tin Initialization, KeepAlive.

- Advertisement: Để tạo ra, thay đổi hoặc xóa các ánh xạ FEC tới nhãn.

Nhóm này bao gồm bản tin Label Mapping, Label Withdrawal, Label Release,

Label Request, Label Request Abort.

- Notification: Để truyền đạt các thông tin trạng thái, lỗi hoặc cảnh báo. Các thông điệp Discovery được trao đổi trên UDP. Các kiểu thông điệp còn lại đòi hỏi phân phát tin cậy nên dùng TCP. Trường hợp hai LSR có kết nối lớp 2 trực tiếp thì thủ tục phát hiện neighbor trực tiếp như sau:

- Một LSR định kỳ gửi đi bản tin Hello tới các cổng UDP 646 địa chỉ

multicast (tất cả các router trong subnet).

- Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP. Đến một thời

- Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó sẽ

thiết lập kết nối TCP đến LSR đó. Khi đó phiên LDP được thiết lập giữa 2 LSR. Phiên LDP là phiên song hướng nên mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi liên kết nhãn.

Hình 2-9: Trao đổi thông điệp LDP

Trong trường hợp hai LSR không có kết nối lớp 2 trực tiếp (neighbor gián tiếp) thì LSR định kỳ gửi bản tin Hello đến cổng UDP đã biết tại địa chỉ IP xác định

được khai báo khi lập cấu hình. Đầu nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin Hello khác và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên.

2.3.2Cu trúc thông đip LDP

Trao đổi thông điệp LDP thực hiện bằng cách gởi các LDP-PDU (Protocol Data Unit) thông qua các phiên LDP trên kết nối TCP. Mỗi LDP-PDU có thể mang một hoặc nhiều thông điệp, và các thông điệp này không nhất thiết phải có liên quan với nhau.

2.3.2.1 LDP và PDU

Hình 2-10: LDP Header

PDU Length (2 octet): số nguyên chỉ chiều dài của PDU theo octet, không tính trường Version và PDU Length. LDP Identifier (6 octet): xác định không gian nhãn được cấp phát. Bốn octet đầu là giá trị duy nhất toàn cục nhận dạng LSR, như địa chỉ IP (router ID) được gán cho LSR. Hai octets sau xác định một không gian

nhãn bên trong LSR. Hai octets này được set về 0 cho không gian nhãn “per-

platform”.

2.3.2.2 Định dạng thông điệp LDP

Tất cả các thông điệp LDP có cùng format như sau:

Hình 2-11: LDP Message

- Bit U: Bit “Unknown”, luôn là 0 vì đặc tả LDP không có kiểu bản tin Unknown.

Message ID đôi khi được dùng để liên kết một số bản tin với các bản tin khác, ví dụ một bản tin đáp ứng sẽ có cùng Message ID với bản tin yêu cầu tương

ứng. Các tham số bắt buộc và tùy chọn phụ thuộc vào các loại bản tin được gửi, chúng thường dùng kiểu mã hóa TLV (Type-Length-Value) . Nói chung, mọi thứ

xuất hiện trong một thông điệp LDP có thểđược mã hóa kiểu TLV, tuy nhiên đặc tả

LDP không phải lúc nào cũng sử dụng lược đồ TLV.

Message Length : Chiều dài của các trường sau Message Length tính theo octet (gồm Message ID, các tham số bắt buộc và tùy chọn).

Bảng 2-2: Các loại bản tin LDP

Tên bản tin Giá trị Message Type

Notification 0x0001 Hello 0x0100 Initialization 0x0200 Keepalive 0x0201 Address 0x0300 Address Withdraw 0x0301 Label Mapping 0x0400 Label Request 0x0401 Label Release 0x0403 Label Withdraw 0x0402

Label Abort Request 0x0404

2.3.2.3 Mã hóa LTV

LDP sử dụng lược đồ mã hóa kiểu - độ dài - giá trịđể mã hóa thông tin mang trong bản tin LDP.

Hình 2-12: Mã hóa LTV

- Bit U: "Unknown" bit - Bit F: forward unknown bit

- Type(14bit): Mã hóa để trường Value có thể hiểu được - Length(2 octets): Xác định độ dài của trường Value

- Value(octets): Chuỗi octets của trường độ dài có nhiệm vụ mã hóa thông tin

TLV được mã hóa thành một trường 2 octets sử dụng 14 bit đặc trưng cho kiểu, và 2 bit dự phòng cho trường hợp LSR không nhận ra được kiểu, 2 octets tiếp theo là trường độ dài và một trường giá trị có độ dài thay đổi.

Khi nhận được bit U có giá trị 0, LSR sẽ gửi thông báo ngược lại tới nơi phát và toàn bộ bản tin sẽ được bỏ qua. Nếu U có giá trị 1 thì mặc dù không nhận ra kiểu, LSR không cần gửi thông báo và vẫn xử lý phần còn lại của bản tin.

Bít F được sử dụng khi bit U được lập và bản tin không nhận dạng được kiểu

đã được truyền đi, nếu bit F bằng 0 thì TLV không nhận dạng sẽ không chuyển đi cùng bản tin và ngược lại.

Dưới đây là các tùy chọn cho tham số của TLV:

Bảng 2-3: Bảng tùy chọn cho tham số của TLV

Một phần của tài liệu Công nghệ MPLS và ứng dụng trong thiết kế mạng lõi (Trang 40)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(117 trang)