M160 là một router cho mạng trục, do đó yêu cầu về thời gian “chết” là tối thiểu. Juniper định nghĩa 3 mức sau sử dụng cho việc cài đặt và thay thế các thành phần trong M160:
• Thành phần cài đặt, tháo gỡ bất kì: ta có thể cài đặt hay tháo gỡ các thành phần này mà không cần tắt nguồn hay làm gián đoạn chức năng định tuyến
• Thành phần ảnh hưởng tương đối: ta có thể cài đặt hay tháo gỡ các thành phần này mà không cần tắt nguồn nhưng chức năng định tuyến của hệ thống sẽ bị gián đoạn khi thành phần này bị tháo gỡ.
• Thành phần ảnh hưởng tuyệt đối: ta phải ngắt nguồn khi muốn tháo gỡ thành phần này.
Bảng sau nêu rõ các thành phần trong M160 tương ứng với khả năng cài đặt thay thế của chúng:
Thành phần cài đặt,
tháo gỡ bất kì Thành phần ảnh hưởngtương đối Thành phần ảnh hưởngtuyệt đối
- Lọc không khí - Khay quạt - FPC - PIC - MCS - PCG - SFM - RE - CIP - Hộp ngắt điện
Bảng 3-4: Khả năng cài đặt thay thế của các thành phần trong M160 3.1.4. Phần mềm điều khiển JUNOS Internet
Phần mềm JUNOS Internet được thiết kế cho các mạng lớn (điển hình là hỗ trợ cho các ISP), kết hợp với các phần mềm định tuyến IP để quản lý các giao diện, các mạng và các thành phần của router. JUNOS Internet chạy trên cơ cấu định tuyến, bao gồm một số phần mềm xử lý để điều khiển chức năng router và một kernel để kết nối giao tiếp giữa các bộ xử lý, các phần mềm đó là:
- Phần mềm xử lý giao thức định tuyến. - Phần mềm xử lý các giao tiếp.
- Phần mềm xử lý MIB II (Management Information Base) và SNMP (Simple Network Management Protocol).
- Phần mềm xử lý điều khiển. - Kernel RE.
3.1.4.aPhần mềm xử lý giao thức định tuyến
Phần mềm này điều khiển giao thức định tuyến chạy trên router. Quá trình xử lý giao thức sẽ khởi động tất cả các giao thức định tuyến đã được cấu hình và xử
lý các bản tin định tuyến. Thông tin định tuyến sẽ được phần mềm cập nhật vào bảng định tuyến và xác định tuyến đường thích hợp cho một đích nào đó trong mạng, sau đó thì các tuyến này sẽ được khởi tạo trong bảng chuyển tiếp của cơ cấu định tuyến. Cuối cùng thì phần mềm sẽ triển khai các chính sách định tuyến do ta đặt ra để quyết định cách truyền thông tin định tuyến giữa giao thức định tuyến và bảng định tuyến.
Các giao thức định tuyến:
Phần mềm JUNOS Internet triển khai đầy đủ các chức năng của định tuyến IP, hỗ trợ cả IPv4 và IPv6, cung cấp khả năng điều khiển và mở rộng cho mạng trục Internet. Nó hỗ trợ các giao thức định tuyến và điều khiển lưu lượng sau:
Các giao thức định tuyến unicast :
o BGP (Border Gateway Protocol)—là một giao thức EGP dùng để truyền thông tin định tuyến giữa các vùng tự trị khác nhau.
o ICMP (Internet Control Message Protocol Router Discovery)—là một giao thức mà các host sử dụng để phát hiện địa chỉ của các router đang hoạt động trên một mạng con.
o IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System)—là một giao thức IGP dành cho các mạng IP sử dụng thuật toán SPF để định tuyến.
o OSPF (Open Shortest Path First)—một giao thức IGP cho mạng IP, là một giao thức trạng thái liên kết (link-state), đưa ra quyết định định tuyến dựa trên thuật toán SPF.
o RIP (Routing Information Protocol)—một giao thức IGP cho mạng IP, là một giao thức vector khoảng cách.
Các giao thức định tuyến multicast :
o DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)—là một giao thức vector khoảng cách dùng cho định tuyến multicast.
o IGMP (Internet Group Management Protocol)—giao thức được sử dụng để quản lý các thành viên trong nhóm multicast.
o MSDP (Multicast Source Discovery Protocol)—giao thức phát hiện tài nguyên ở các vùng multicast.
o PIM (Protocol-Independent Multicast)—giao thức dùng để định tuyến lưu lượng cho các nhóm multicast, nhờ đó có thể mở rộng và kết nối các domain liên mạng.
o SAP/SDP (Session Announcement Protocol/ Session Description Protocol)—các giao thức để thông báo và mô tả các phiên trong hội nghị.
Các giao thức điều khiển lưu lượng:
o LDP (Label Distribution Protocol)—là giao thức phân phối nhãn cho phép router thiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP-Label Switched Path) qua mạng bằng cách ánh xạ thông tin định tuyến lớp mạng (lớp 3) để hình thành các đường dẫn chuyển mạch nhãn ở lớp liên kết dữ liệu (lớp 2). Các LSP do LDP tạo ra vẫn có thể đi qua các LSP do RSVP tạo ra.
o MPLS (MultiProtocol Label Switching)—là giao thức cho phép cấu hình các LSP qua mạng để truyền lưu lượng đi, ta có thể định tuyến lưu lượng trực tiếp đến một đường dẫn nào đó mà không cần phải dựa trên các thuật toán của các giao thức IGP (tính toán dựa trên phí tổn thấp nhất để chọn ra một đường dẫn thích hợp).
o RSVP (Resource Reservation Protocol)—là giao thức dành riêng tài nguyên, cung cấp một phương pháp điều khiển lưu lượng mạng độc lập với các giao thức định tuyến. Bản thân RSVP không phải là một giao thức định tuyến mà nó được thiết kế để hoạt động cùng với các giao thức định tuyến unicast và multicast. Phần mềm JUNOS RSVP sẽ hỗ trợ báo hiệu cho các đường dẫn MPLS.
Các bảng chuyển tiếp và định tuyến
Chức năng cơ bản của phần mềm xử lý giao thức định tuyến là duy trì các bảng định tuyến và sử dụng thông tin trong bảng định tuyến để quyết định tuyến đường thích hợp đến các đích trong mạng. Thông tin này sẽ được copy vào bảng chuyển tiếp của Routing Engine và sau đó sẽ được JUNOS kernel copy đến Packet Forwarding Engine.
Mặc định thì bộ xử lý giao thức định tuyến duy trì các bảng định tuyến sau đây:
• Bảng định tuyến unicast—lưu trữ thông tin định tuyến của tất cả các giao thức định tuyến đang chạy trên router, gồm có BGP, OSPF, IS-IS và RIP. Từ bảng này ta có thể cấu hình thêm các tuyến khác chẳng hạn như cấu hình một tuyến cố định nào đó. Tất cả các giao thức định tuyến unicast đều sử dụng bảng này để quảng bá các thông tin định tuyến cho các láng giềng của nó.
• Bảng định tuyến multicast—lưu trữ thông tin định tuyến cho các giao thức định tuyến multicast đang chạy trên router gồm có giao thức DVMRP và PIM, ta cũng có thể cấu hình thêm các tuyến khác. Trong bảng này thì bộ xử lý giao thức định tuyến sử dụng luồng lưu lượng và một số thông số khác để chọn ra tuyến hoạt động thích hợp.
Chính sách định tuyến:
Chính sách định tuyến cho phép ta điều khiển các tuyến được nhập vào hay xuất ra từ bảng định tuyến đồng thời thiết lập thông tin đi kèm với các tuyến này. Nó được thực thi bằng một số các định nghĩa, chỉ rõ các điều kiện để thích ứng với các tuyến và khi thích ứng thì sẽ hoạt động như thế nào. Ví dụ như khi một bảng định tuyến nhập thông tin từ một giao thức định tuyến, chính sách định tuyến sẽ chỉnh sửa quyền ưu tiên của tuyến, đánh dấu tuyến để dễ dàng xác định nó khi vận dụng sau này, thậm chí có thể ngăn chặn tuyến này không cho nhập vào bảng định tuyến. Tương tự, khi bảng định tuyến xuất ra các tuyến đường đến một giao thức định tuyến, chính sách định tuyến có thể gán cho các tuyến này giá trị khoảng cách, bổ sung các thông tin về giao tiếp BGP, thêm vào các thông tin khác hay ngăn chặn không cho xuất tuyến này ra.
3.1.4.bPhần mềm xử lý các giao tiếp
Phần mềm này quản lý các thiết bị giao tiếp vật lý và các giao diện luận lý trên router, nó sẽ thực thi các lệnh CLI, các khai báo cấu hình mà ta đã chỉ định khi cấu hình các thuộc tính cho các giao diện (chẳng hạn như FPC được cắm vào slot nào, vị trí của PIC trên FPC, loại giao diện là gì, dạng đóng gói v..v..) Ta có thể cấu hình cho các giao diện đang hoạt động hoặc cấu hình sẵn các port dành cho các giao diện sẽ được sử dụng sau này. Phần mềm JUNOS này giao tiếp với bộ xử lý giao tiếp trong cơ cấu chuyển tiếp gói thông qua kernel JUNOS, cho phép phần mềm theo dõi trạng thái và điều kiện của các giao tiếp trên router .
3.1.4.cPhần mềm xử lý MIB II và SNMP
Phần mềm JUNOS Internet hỗ trợ giao thức SNMP, cung cấp một phương pháp để giám sát trạng thái của router, nó sẽ được điều khiển bởi phần mềm xử lý MIB II và SNMP (gồm một SNMP master và một MIB II).
3.1.4.dPhần mềm xử lý điều khiển
Phần mềm này sẽ khởi động tất cả các phần mềm JUNOS khác và tập lệnh CLI khi router M160 thực hiện boot. Sau đó nó sẽ giám sát việc chạy các phần mềm này và cố gắng khởi động lại bất cứ phần mềm xử lý nào bị ngừng hoạt động.
3.1.4.eKernel RE
Kernel RE cung cấp hạ tầng cơ sở cho tất cả các bộ xử lý phần mềm JUNOS, ngoài ra nó còn cung cấp các link giữa bảng định tuyến (do bộ xử lý giao
thức định tuyến quản lý và duy trì) và bảng chuyển tiếp (do cơ cấu định tuyến RE nắm giữ). Ngoài ra nó còn giao tiếp với cơ cấu chuyển tiếp gói PFE, thực hiện đồng bộ giữa bảng chuyển tiếp trong cơ cấu chuyển tiếp gói PFE với bảng master trong cơ cấu định tuyến RE.
Xử lý giao thức Xử lý
giao diện interface (CLI)Command-line khiển thiết bịXử lý điều
Bảng chuyển tiếp Kernel
định tuyến
Hình 3-18: Kernel giao tiếp giữa các phần mềm xử lý và bảng chuyển tiếp 3.2. Router ERX1410
3.2.1. Giới thiệu tổng quan hệ thống ERX1410
ERX là router biên thế hệ mới do Juniper sản xuất. Trong mạng NGN, ERX đóng vai trò là edge router và BRAS đặt ở các tỉnh thành nối tới mạng lõi 3 router M160. Hiện nay VTN2 đang dùng model ERX1410.
Một số đặc điểm của ERX1410:
o 1410 có nghĩa là hệ thống có 14 khe để điều khiển lưu lượng, và dùng module định tuyến chuyển mạch SRP (Switch Route Processor) tốc độ 10Gbps. Có thể cấu hình hệ thống để cho phép các line module hoạt động ở tốc độ tối đa mặc định hay hoạt động ở tốc độ phù hợp với tốc độ nguồn.
o Hỗ trợ phát dữ liệu tốc độ cao với mật độ port lớn, kết nối thuê bao dễ dàng.
o Cấu trúc hệ thống gồm 3 thành phần chính:
Một cơ cấu chuyển mạch chia sẻ hoạt động ở tốc độ 10Gbps. Các cơ cấu chuyển tiếp phân phối đến từng line module.
Một bộ xử lý định tuyến chất lượng cao đảm bảo cho việc duy trì bảng định tuyến và cấu hình hệ thống.
Phần mềm của hệ thống có khả năng hỗ trợ:
o Các giao thức định tuyến BGP, IS-IS, OSPF và RIP.
o Hỗ trợ định tuyến ở mức cao sử dụng MPLS.
o Điều khiển và áp dụng các chính sách QoS cho IP và ATM.
o Vận chuyển lưu lượng IP dưới nhiều dạng đóng gói.
o Hỗ trợ các đặc tính của BRAS.
Hình dạng của ERX1410:
Hình 3-19: Mặt trước ERX1410
Hình 3-20: Mặt sau ERX1410
Series ERX1400 là các router chuyên dùng cho các thiết bị yêu cầu tốc độ logic và vật lý cao, nó cho phép các nhà cung cấp dịch vụ phân phối các kết nối IP
tốc độ cao với nhiều dịch vụ đa dạng đến các thuê bao. Hình sau mô tả các line module nhận và chuyển tiếp lưu lượng ra khỏi hệ thống:
Hình 3-21: Hệ thống ERX hỗ trợ các loại lưu lượng đầu vào và đầu ra
ERX1410 tập trung nhiều chức năng như:
o Nhận lưu lượng vào, mở gói để phục hồi gói IP nguyên thủy hay nhận gói dữ liệu lớp 2 rồi đóng gói để truyền đi dưới dạng gói IP.
o Kiểm tra gói ở tốc độ lõi để áp dụng chất lượng dịch vụ QoS, VPN và các chính sách định tuyến khác.
o Thu thập thống kê chi tiết thông tin trên mỗi gói.
o Định tuyến gói IP trong mạng sử dụng BGP-4, IS-IS, OSPF, RIP, các tuyến tĩnh, MPLS hay đường hầm IP (L2TP, GRE).
Bảng 3-5: Các loại giao diện của ERX và giao thức hỗ trợ
Mỗi ERX1410 có thể cài đặt tối đa:
- 48 OC-3/STM-1 ATM/POS (Packet Over SONET) port
- 12 OC-12/STM-4 ATM/POS port
- 12 GE (Gigabit Ethernet) port
- 96 FE (Fast Ethernet) port
- 100 000 giao tiếp IP độc lập, cho phép nhà cung cấp vận hành hệ thống hỗ trợ nhiều thiết bị ứng dụng IP ví dụ như kết nối đến DSLAM cho dịch vụ truy cập băng rộng (vai trò BRAS).
3.2.2. Cấu trúc phần cứng ERX1410
Hệ thống ERX sử dụng module dạng lớp để chứa phần cứng. Nó bao gồm một plane giữa cố định, các line module (có thể tháo rời ở mặt trước) và các I/O module (ở ngõ vào ra mặt sau). Hệ thống có dành chỗ cho các module backup và có hỗ trợ chuyển nóng các line module từ backup lên master. Hình dưới đây là cấu trúc cơ bản của một ERX 1410:
Hình 3-22: Cấu trúc cơ bản ERX1410 3.2.2.aCác module trong hệ thống
Các module thông dụng trong hệ thống đều có chung các đặc tính sau đây: - Sự hiện diện của EPROM trên mỗi module cho phép xác định module đó và
các thông số kỹ thuật.
- Vị trí riêng biệt của các line module cho phép lưu trữ riêng biệt các boot image của chính nó (có thể hiểu boot image gần giống như một file chứa thông tin được load về từ PCMCIA, các phần mềm và thông tin hoạt động của chính line module đó).
- Mỗi module đều có bộ xử lý RISC (Reduced Instruction Set Computing) chuyên biệt, các thành phần chuyển tiếp, tìm kiếm riêng nên khả năng xử lý đảm bảo được tốc độ phân loại và chuyển tiếp các gói 40 byte thậm chí khi hệ thống hoạt động ở tải cao nhất.
Module SRP (Switch Route Processor):
Một hệ thống ERX phải chứa ít nhất một module SRP và module SRP I/O đi kèm với nó. Trong ERX1410 thì hai slot ở chính giữa dành cho lắp đặt các module SRP. Module SRP gồm hai board kết nối với nhau và đều kết nối đến midplane (nhìn bên ngoài không thể thấy). Hai board đó là:
• Fabric board—đóng vai trò như một server khung chuyển mạch nhằm sắp xếp các gói cho line module. Nó có một phần cứng sắp xếp tài nguyên linh
hoạt cho phép ứng dụng QoS đến từng giao tiếp vật lý và logic, cung cấp một lịch trình chặt chẽ ưu tiên cho việc phân phát gói.
• Processor board—là một board chuyên dùng để boot hệ thống, quản lý chẩn đoán (xem hệ thống có làm việc bình thường không) và hỗ trợ xử lý giao thức định tuyến.
Module SRP phải tồn tại thì hệ thống mới boot lên được. Lưu ý là không thể tháo gỡ SRP khi hệ thống đang hoạt động (trong trường hợp hệ thống chỉ có một module SRP). Dưới đây là cấu trúc chi tiết của một module SRP:
Hình 3-23: Cấu trúc chi tiết SRP
• PCMCIA card:
Ở mặt trước của mỗi SRP có một khe riêng để cắm card loại này. Nó giữ các thông tin cấu hình và phần mềm của cả hệ thống. Ta không thể tháo card này ra dù PCMCIA card cũng hoạt động ở chế độ backup bởi vì trong hệ thống cả hai card đều chạy, phòng khi có sự cố xảy ra với card master thì card backup có thể hỗ trợ ngay mà không cần reload. Muốn tháo card này ra ta chỉ có thể tháo luôn SRP dự phòng.
Khi bật nguồn hệ thống, module SRP sẽ thực thi mã khởi động (boot) từ PCMCIA. Nó cũng sẽ load phần mềm từ flash này vào SDRAM, sau đó triển khai các mã lấy từ SDRAM. Một khi đã khởi động xong, SRP sẽ load các image thực thi đến từng line module.
Khi các line module đã hoạt động, SRP giao tiếp với các line module này thông qua bus 150Mbps (nối qua cơ cấu chuyển mạch).
• SRP I/O module:
Chỉ có một loại SRP I/O module cho tất cả các model SRP. Trên mỗi SRP I/O module có hai khe để có thể hỗ trợ giao tiếp với hai SRP thông qua midplane. SRP I/O module có các port sau:
- 10/100Base-T—port hỗ trợ điều khiển quản lý bằng Ethernet