3.1.3.1. Lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng – FEC.
FEC (Forwarding Equivalence Class) là một nhóm gói lớp mạng được chuyển tiếp trên cùng một con đường đi với cùng một cách thức qua mạng. Một FEC được định nghĩa là một tập các luật xác định một nhóm các gói lớp mạng cụ thể sẽ được chuyển tiếp theo cùng một cách thức như nhau quan mạng. FEC dùng để phân biệt các luồng thông tin có đặc tính nào đó khác nhau. Với mỗi nút MPLS, tất cả các đích đến có thể đến được sẽ được phân ra thành các nhóm đích đến nhỏ hơn, mỗi nhóm này được gọi là một FEC. Tất cả các gói trong cùng một FEC sẽ được chuyển tiếp trên cùng một đường đi với một cách thức truyền giống nhau. Sau khi nút MPLS phân loại gói nhận được vào các FEC, nó sẽ ánh xạ mỗi FEC vào một chặng kế tiếp thích hợp, do đó việc chuyển tiếp các gói này sẽ được thực hiện một cách chính xác. Đây là điểm nổi bật của MPLS so với định tuyến IP, việc phân tích thông tin định tuyến lớp 3 chỉ được thực hiện một lần khi gói dữ liệu đi vào vùng MPLS ngay tại router biên vào (Ingress LSR), trong vùng MPLS việc định tuyến đơn giản là việc trao đổi các nhãn có sẵn. Điều này làm giảm thời gian trì hoãn gói dữ liệu khi truyền trên mạng.
(1) Ingress LSR (1..n) Transit LSR (1) Egress LSR
IPv4 MPLS domain IPv4
Hình 3.6. Mô hình vùng MPLS.
Hình 3.6 mô tả sơ đồ chức năng tổng quát của một vùng MPLS. Mỗi LSR (Label Switch Router) là một nút mạng, có thể là một bộ định tuyến IP hoặc một bộ chuyển mạch ATM có phần mềm và phần cứng hỗ trợ MPLS. Chức năng của phần
mềm và phần cứng hỗ trợ MPLS này là nhận biết được các thủ tục điều khiển MPLS, hoạt động của một hoặc nhiều thủ tục định tuyến lớp 3 và các thao tác nhãn MPLS (chuyển tiếp và chuyển mạch). Node mạng tại điểm vào của vùng MPLS được gọi là LSR biên vào (Ingress LSR). Các gói dữ liệu thuộc lớp mạng đi vào sẽ được phân loại vào các đường đi qua vùng MPLS bằng cách gán nhãn. Các nhãn này được chứa trong bảng, dựa vào bảng đó các node MPLS trung gian trong vùng MPLS chuyển tiếp các gói đến điểm ra thích hợp. LSR tại điểm ra được gọi là Egress LSR. Tại đây header MPLS sẽ được gỡ bỏ và gửi gói IP ra ngoài dựa vào thông tin định tuyến trong header lớp mạng.
Incoming Packet Incoming Interface Incoming Packet Partioning Process Set of All Possible Incoming Packets FEC #1 FEC #2 …... FEC #n Outgoing Packet Mapping Process Outgoing Interface Outgoing Packet
Hình 3.7. Hoạt động chọn chặng kế cho gói MPLS.
Hình 3.7 trình bày hoạt động của một LSR ở lối vào mạng, hoạt động chính của LSR là chọn chặng kế tiếp cho bất kỳ một gói nào tới node này bằng cách xác định loại FEC của gói tới, sau đó nó dựa vào bảng ánh xạ FEC (bảng kết hợp giữa FEC và giá trị nhãn) để chọn một nhãn thích hợp cho gói MPLS tương ứng với FEC đã ấn định và chuyển tiếp chúng ra giao tiếp thích hợp.
Trước khi chuyển tiếp các gói MPLS, mỗi LSR lối vào phải tạo ra bảng ánh xạ FEC riêng của nó bằng cách thực hiện phân định luồng gói tới.
Bảng 3.1. Ánh xạ FEC:
FEC #1- Tập các qui luật xác định các nhóm gói lớp mạng cụ thể này sẽ được chuyển tiếp trong cùng một cách thức
Sử dụng nhãn - 1
--- ---
FEC #n- Tập các qui luật xác định các nhóm gói lớp mạng cụ thể này sẽ được chuyển tiếp trong cùng một cách thức.
Sử dụng nhãn -n
Một trong những thuận lợi lớn của MPLS đó là tập các luật cho một tư cách thành viên của FEC có thể được cấu hình và nó không bị ràng buộc với một giải thuật định tuyến sử dụng trong một thủ tục định tuyến nội tại nào đó.
3.1.3.2. Cấu trúc và chức năng LSR. 10.1.1.1 20.1.1.1 L=31 L=21 L=25 10.1.1.1 20.1.1.1 L=43 Edge LSR LSR MPLS domain
Hình 3.8. Hoạt động của LSR trong vùng MPLS.
Cấu trúc và chức năng của LSR tùy thuộc vào vị trí của nó trong vùng MPLS. Dựa vào sơ đồ vùng hoạt động MPLS trên hình 3.9 ta thấy LSR có 2 chức năng chính.
LSR biên (Edge LSR): Là router chỉ có một vài giao tiếp tham gia hoạt động MPLS. Edge LSR chuyển tiếp gói IP dựa vào địa chỉ đích của gói IP và các giá trị nhãn đã có theo 3 trường hợp có thể xảy ra:
- Nhận 1 gói IP và chuyển tiếp dựa trên địa chỉ IP để gửi gói đi như một gói IP bình thường.
- Nhận 1 gói IP, chuyển tiếp dựa trên địa chỉ đích gởi gói đi với một giá trị nhãn.
- Nhận một gói đã gán nhãn, chuyển tiếp dựa trên giá trị nhãn đã có, đổi giá trị nhãn chặng tiếp theo và gởi gói ra ngoài.
- Một số gói bị loại bỏ ra ngoài trong các trường hợp sau:
- Một gói đến đã được gán nhãn, nhưng nếu giá trị nhãn không có trong bẳng LFIB, ngay cả khi địa chỉ IP vẫn tồn tại trong bảng định tuyến IP (bảng FIB).
- Một gói IP đến, nếu địa chỉ đích đến không tìm thấy trong bảng FIB.
Routing protocol IP Routing table LDP IP Forwarding Table Edge LSR Control plane Data plane Exchange of routing inforomation Exchange of label Incoming Labeled packet outgoing IP packet Label Forwarding Table outgoing Labeled
packet Incoming IP packet
Hình 3.9. Cấu trúc của LSR biên.
LSR: Được gọi là Router chuyển tiếp, là router có tất cả các giao tiếp đều hoạt động MPLS, chức năng cơ bản của nó là nhận các gói MPLS, chuyển đổi nhãn cho chặng tiếp theo, và gửi gói đến LSR tiếp theo (Downstream LSR), LSR tiếp theo có thể là một router biên hoặc một
router chuyển tiếp khác. Vì thế mỗi LSR cần một giao thức định tuyến lớp 3 như OSPF, EIGRP, IS-IS và một giao thức phân phối nhãn như LDP, TDP. Cấu trúc của một LSR như sau:
Routing protocol IP Routing table
LDP
Label Forwarding Table LSR Control plane Data plane Exchange of routing inforomation Exchange of label Incoming Label packet outgoing Label packet Hình 3.10. Cấu trúc của LSR.
3.1.3.3. Cấu trúc các bảng định tyến trong LSR. 1. LIB – Label Information Base:
Bảng 3.2. Bảng LIB.
Network LSR Label
x.x.x.x
A 25
Local 24
Bảng LIB thuộc mặt phẳng điều khiển, có nhiệm vụ chỉ định một giá trị nhãn nội bộ cho một địa chỉ IP, giá trị nhãn nội bộ này sẽ ánh xạ với nhãn của chặng tiếp theo (next-hop) được cập nhật từ thiết bị downstream kế cận. Cấu trúc bảng LIB gồm có 3 trường:
Trường Network: chứa địa chỉ IP của mạng đích.
Trường LSR: Chứa tên của LSR đã phát sinh ra giá trị nhãn tương ứng. Nếu giá trị nhãn do chính LSR phát sinh thì có giá trị Local.
Trường label: chứa giá trị nhãn.
2. LFIB – Label Forwarding Information Base:
Bảng 3.3. Bảng LFIB:
Label Action Nexthop
25 47 C
24 Pop D
Bảng LFIB nằm trong mặt phẳng dữ liệu, dùng để chuyển tiếp các gói đã được gán nhãn. Bảng LFIB gồm có 3 trường:
Trường Label: chứa giá trị nhãn dùng để so sánh với giá trị nhãn của gói đến.
Trường action: nếu bộ định tuyến là LSR thì action sẽ chứa giá trị nhãn của chặng tiếp theo. Nếu bộ định tuyến là LSR thì action sẽ chứa giá trị nhãn của chặng tiếp theo. Nếu bộ định tuyến là LSR biên thì trường action có giá trị “pop”, khi đó gói sẽ được gỡ bỏ nhãn trên cùng trong chồng nhãn MPLS.
Trường Next-hop: chứa tên của LSR kế tiếp.
3. FIB – Forwarding Information Base:
Bảng 3.4. Bảng FIB:
Network Nexthop Label
X B 25
Y C 24
Bảng FIB nằm trong mặt phẳng dữ liệu, dùng để chuyển những gói IP chưa được gán nhãn. Một gói chuyển tiếp sẽ được gán nhãn nếu nhãn của chặng tiếp theo được xác định sẵn cho địa chỉ IP đích. Ngược lại gói chuyển tiếp sẽ không được gán nhãn. Bảng FIB có 3 trường:
Trường network: chứa địa chỉ IP mạng đích. Trường next-hop: chứa tên của LSR kế tiếp. Trường Label : chứa giá trị nhãn chặng tiếp theo.
3.2. Các dịch vụ trền nền MEN [5,9].
Trong các chương trước chúng ta đã nhắc đến một số các dịch vụ chạy trên nền mạng MEN. Tuy nhiên trong trường này chúng ta xem xét một cách tổng quan các dịch vụ và phân loại chúng khi triển khai trên nền MEN. Các dịch vụ MEN có thể bản chất giống nhau nhưng tên gọi theo các hãng và các tổ chức khác nhau lại khác nhau. Ở đây ta xem xét chuẩn và cách gọi tên dịch vụ MEN.
3.2.1. Đặt tên và các chuẩn của dịch vụ MEN.
Bảng 3.5. Đặt tên các dịch vụ MEN:
Cisco Service Name IETF Metro Ethernet Forum
Ethernet Private Line
Virtual Private Wire
E-Line Service EPLS
Ethernet Relay Service E-Line Service Virtual Private Line
Ethernet Line Service E-Line Service
Transparent LAN
Ethernet Multipoint
Service Virtual Private LAN Service
E-LAN Service
Ethernet Relay
Multipoint Service E-LAN Service
Bảng trên so sánh tên gọi dịch vụ của Cisco, IETF và MEF (Metro Ethernet Forum). Nhìn bảng trên ta thấy có 2 loại dịch vụ trên nền Ethernet đó là Point–to–
Point hay là E-Line với các dịch vụ như là Ethernet Private Line, Ethernet Relay Service, hay Ethernet Line Service và dịch vụ Multipoint–to-Multipoint hay là E- Lan với các dịch vụ như Ethernet Multipoint Service và Ethernet Relay Multipoint Service.
Một số dịch vụ thường gặp:
Internet connectivity.
Transparent LAN service (LAN to LAN).
L2VPN. L3VPN. V.v... 3.2.2. Dịch vụ E-Line (Point-to-Point). Hình 3.11. Dịch vụ E-Line Trong đó :
CE có thể là Router hay Switch. UNI (User Network Interface).
- Chuẩn IEEE 802.3 Ethernet PHY and MAC. - 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps hay 10Gbps. - Class of Service (CoS).
EVC (Ethernet Virtual Circuit).
- Một EVC là một kết nối giữa 2 hay nhiều UNI.
- EVC giả lập kết nối Ethernet (giống như Frame Relay và ATM PVC).
- Đối với E-Line thì EVC là Point-to-Point. Dịch vụ Point-to-Point bao gồm một số dịch vụ cơ bản sau:
- Ethernet Private Line. - Ethernet Wire Service. - Ethernet Relay Service.
3.2.2.1. Ethernet Private Line.
Hình 3.12. Dịch vụ Ethernet Private Line
Đây là dịch vụ point-to-point. Không ghép kênh dịch vụ. Trong suốt với khách hàng.
Kiểu dịch vụ này có thể được triển khai khi khách hàng có yêu cầu dung lượng cả đường dây của giao diện Ethernet. Dịch vụ này được định nghĩa rằng CE kết nối trực tiếp tới một trong nhiều thiết bị và EVC có thể là một mạch SONET hoặc một bước sóng. EPL có thể dùng thay cho các dịch vụ WAN truyền thống như BRI/PRI, T1, T3, v.v... Nhà cung cấp có thể cung cấp dịch vụ cho khách hàng theo nhu cầu, có thể lên đến 1Gbps hay thập chí 10Gbps. Thiết bị đầu cuối của khách hàng có thể là router, Switch hay thậm chí là PC. Nhà cung cấp có thể lựa chọn để triển khai EPL qua SONET/SDH, CDWM hay DWDM. Việc này trong suốt với người dùng cuối. EPL rất hữu dụng cho những ứng dụng quan trọng như lưu trữ backup tại một vị trí khác để khôi phục nếu có thảm họa v.v..
3.2.2.2. Ethernet Wire Service.
Đây là dịch vụ cung cấp các kết nối điểm nối điểm giữa 2 site của khách hàng cho cả dữ liệu và thông tin điều khiển ở lớp 2. Các site của khách hàng xem như trên cùng một mạng LAN. EWS là một tập con được định nghĩa bởi IETF VPWS (Internet Engineering Task Force – Virtual Private Wire Service). Tất cả khung dữ liệu được đóng gói vào 802.1q tag để truyền trong suốt qua mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Ở dịch vụ này không có sự ghép kênh ở giao tiếp UNI, do đó sẽ cung cấp EVC (Ethernet Virtual Connection) cho mỗi UNI.
Với dịch vụ này, nhà cung cấp dịch vụ sẽ cấp cho khách hàng một VLAN ID duy nhất. VLAN ID này có thể khác nhau trên 2 phía của mạng Core, dữ liệu của khách hàng sẽ được chuyển tiếp (relay) thông qua hệ thống MPLS bằng kỹ thuật EoMPLS.
Hình 3.13. Dịch vụ Ethernet Wire Service.
3.2.2.3. Ethernet Relay Service.
ERS là dịch vụ cung cấp cho khách hàng các kết nối điểm nối điểm giữa 2 site của khách hàng. Nhưng ở đây khác với dịch vụ EWS là chỉ chuyển dữ liệu, không chuyển các khung PDU điều khiển của CE (Customer Equiment). ERS cũng là một tập con được định nghĩa bởi IETF VPLS. Dịch vụ này tương tự như dịch vụ Frame Relay, trong đó ERS dùng các VLAN ID được dùng để xác định các mạch ảo. Mỗi mạch ảo có thể kết thúc ở một điểm đầu xa khác. Nhiều mạch ảo có thể tạo trên cùng một cổng vật lý (UNI). Tuy VLAN ID được dùng để xác định mạch ảo, nhưng nó chỉ có giá trị nội bộ, không yêu cầu phải giống VLAN ID ở phía xa.
3.2.3. Dịch vụ E-LAN (Multipoint-to-Multipoint).
Hình 3.15. Mô hình dịch vụ E-LAN.
Đây là mô hình kết nối đa điểm- nối đa điểm hay các LAN – to – LAN. Các dịch vụ cơ bản của E-LAN là EMS và ERMS.
3.2.3.1. Dịch vụ EMS (Ethernet Multipoint Service).
EMS cung cấp dịch vụ VPN lớp 2, trong đó bao gồm nhiều site kết nối với nhau. Các site ở các địa điểm vật lý khác nhau tham gia vào cùng một mạng LAN. Đây là dịch vụ băng thông cao tương thích với các ứng dụng yêu cầu băng thông từ trung bình đến cao. Cisco cung cấp EMS thông qua lõi 802.1q (Switched LAN) hoặc IP/MPLS.
Hình 3.16. Dịch vụ EMS.
3.2.3.2. Dịch vụ ERMS (Ethernet Relay Multipoint Service).
Dịch vụ này có các đặc tính tương tự như ERS. Dịch vụ ERMS bao gồm 2 loại dịch vụ P2MP (Point to Multipoint) và MP2MP (Multipoint to Multipoint) sử dụng cấu trúc VPLS. Các PDU điều khiển của CE không được chuyển tiếp qua mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Nhiều CE-VLAN có thể dùng ánh xạ tới một UNI. Tuy nhiên, các CE-VLAN không trong suốt mà nó được định nghĩa bởi nhà cung cấp dịch vụ.
Hình 3.17. Dịch vụ ERMS
Kết luận: Hầu hết các dịch vụ trong mô hình mạng MEN đều chạy trên nền MPLS vì vậy chương này tác giả đề cập một cách tổng quan nhất về MPLS và cơ chế hoạt động của MPLS. Bên cạnh đó cũng giới thiệu và phân nhóm các dịch vụ chạy trên nền mạng MEN, cũng như các ưu nhược điểm và mô hình triển khai của từng dịch vụ.
CHƢƠNG IV: NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI MẠNG METRO ETHERNET NETWORK TẠI BƢU ĐIỆN HÀ NỘI.
4.1. Hiện trạng mạng tại Bƣu điện Hà Nội [3].
4.1.1. Truyền dẫn.
Mạng nội tỉnh thường được cấu thành từ các tuyến truyền dẫn quang. Truyền dẫn quang đang ngày càng phát triển và mở rộng. Đối với các trung tâm cấu hình lớn cấu hình mạng thường là các vòng RING SDH. Dung lượng hệ thống điển hình ở mức STM-4/16 đối với lưu lượng trung kế liên đài. Và ở mức STM1/4 đối với mạng truy nhập quang với mức độ truy nhập hạn chế, chủ yếu là hệ thống DLC hay FTTO truyền dẫn giữa CO và RSU.
Theo cấu trúc phân cấp của lớp chuyển mạch, mạng truyền dẫn quang nội tỉnh được chia thành 2 cấp:
Cấp 1: Cấp trung kế liên đài, kết nối các tổng đài host và tandem nội hạt, cấu hình RING tốc độ STM-4/16 với các thiết bị của Lucent, AT&T, Fujitsu, Alcatel và Siemens.
Cấp 2: Truy cập quang, kết nối giữa tổng đài Host với RSU chủ yếu sử dụng cấu hình RING điểm - điểm công nghệ SDH tốc độ STM-1/4.
Do quy mô và mẫu lưu lượng phân tán khác nhau và do đặc điểm về địa lý và khai thác, quản lý mà các hệ thống truyền dẫn quang ở hai cấp này thường độc lập với nhau và được kết nối với nhau chủ yếu nhờ lớp chuyển mạch thông qua giao diện E1. Hà Nội là khu vực có quy mô và mật độ lưu lượng lớn vì thế mạng truyền dẫn quang được tổ chức theo cấu trúc đa RING, Mesh và điểm - điểm với tốc độ STM-16. Mạng truy nhập quang (cấp 2) chủ yếu được triển khai để kết nối giữa