Chương 2: Tổng quan về IP/MPLS
2.4.1 Giaothức phân phối nhãn LDP
Hình 2.2 Các giao thức phân bố nhãn
Giao thức phân bố nhãn là một thiết lập các thủ tục bởi một LSR cho biết một LSR khác nhãn sử dụng để chuyển hướng lưu lượng giữa và qua chúng LDP có thể hoạt động giữa các LSR kết nối trực tiếp hay không được kết nối trực tiếp. Các LSR sử dụng LDP để hoán đổi thông tin ràng buộc FEC và nhãn được gọi là các thực thể đồng cấp LDP, chúng hoán đổi thông tin này bằng việc xây dựng các phiên LDP
Các loại bản tin LDP:
LDP định nghĩa 4 loại bản tin đó là: Bản tin thăm dò, Bản tin phiên, Bản tin phát hành, Bản tin thông báo. Bốn loại bản tin này cũng nói lên chức năng mà nó thực hiện
•Bản tin thăm dò (Discovery): dùng để thông báo và duy trì sự có mặt của 1 LSR trong mạng. Theo định kỳ, LSR gửi bản tin Hello qua cổng UDP với địa chỉ multicast của tất cả các router trên mạng con
•Bản tin phiên (Session): dùng để thiết lập, duy trì, và xoá các phiên giữa các LSR. Hoạt động này yêu cầu gửi các bản tin Initialization trên TCP. Sau khi hoạt động này hoàn thành các LSR trở thành các đối tượng ngang cấp LDP
•Bản tin phát hành (Advertisement): dùng để tạo, thay đổi và xoá các ràng buộc nhãn với các FEC. Những bản tin này cũng mang trên TCP. Một LSR có thể yêu cầu 1 ánh xạ nhãn từ LSR lân cận bất cứ khi nào nó cần. Nó cũng phát hành các ánh xạ nhãn bất cứ khi nào nó muốn một đối tượng ngang cấp LDP nào đó sử dụng ràng buộc nhãn
•Bản tin thông báo (Notification): dùng để cung cấp các thông báo lỗi, thông tin chẩn đoán, và thông tin trạng thái. Những bản tin này cũng mang trên TCP
Tiêu đề bản tin LDP:Mỗi một bản tin LDP được gọi là đơn vị dữ liệu giao thức PDU, được bắt đầu bằng tiêu đề bản tin và sau đó là các bản tin LDP như đã trình bày trên đây. Hình sauchỉ ra các trường chức năng của tiêu đề LDP và các trường này thực hiện các chức năng sau:
Hình 2.3 Tiêu đề LDP
-Phiên bản: Số phiên bản của giao thức, hiện tại là phiên bản 1
Độ dài PDU: Tổng độ dài của PDU tính theo octet, không tính trường phiên bản và trường độ dài
-Nhận dạng LDP: Nhận dạng không gian nhãn của LSR gửi bản tin này. Bốn octet đầu tiên chứa địa chỉ IP được gán cho LSR: nhận dạng bộ định tuyến. Hai octet cuối nhận dạng không gian nhãn bên trong LSR.Với LSR có không gian nhãn lớn, trường này có giá trị bằng 0.
Tất cả các bản tin LDP có khuôn dạng sau:
Hình 2.4 Khuôn dạng các bản tin LDP
Bit U: bit bản tin chưa biết. Nếu bit này bằng 1 thì nó không thể được thông dịch bởi phía nhận, lúc đó bản tin bị bỏ qua mà không có phản hồi
Kiểu bản tin: Chỉ ra kiểu bản tin là gì
Chiều dài bản tin: Chỉ ra chiều dài của các phần nhận dạng bản tin, các thông số bắt buộc, và các thông số tuỳ chọn
Nhận dạng bản tin: là một số nhận dạng duy nhất bản tin. Trường này có thể được sử dụng để kết hợp các bản tin Thông báo với một bản tin khác
Thông số bắt buộc, và Thông số tuỳ chọn tuỳ thuộc vào từng bản tin LDP
2.4.2 Giao thức dự trữ tài nguyên RSVP
RSVP cổ điển cho phép các bộ định tuyến hoạt động mềm dẻo để lưu giữ lại trạng thái truyền dẫn kết nối của chúng, tất nhiên RSVP sẽ tăng sự phân phát khi số lượng các phiên tăng dần trong mạng. Để làm cho RSVP có thể triển khai trong phạm vi môi trường MPLS, giao thức hiện nay cần phải tăng thêm
Các bản tin giao thức RSVP được tăng lên với một đối tượng mới để cung cấp sự cấp phát nhãn, sự phân phối và sự ràng buộc, dọc theo các bộ định tuyến rõ ràng. Sự thay đổi đáng kể được giới thiệu tới cơ sở giao thức RSVP hiện nay là bao gồm việc làm giảm đi cơ cấu “soft state”, trong đó các bản tin được gửi đi một cách định kỳ để duy trì đường dẫn và làm mới cơ cấu giữa các cơ cấu khác để cho phép RSVP có thể cung cấp ER-LSP. Hình sau mô tả luồng của bản tin RSVP trong việc thiết lập một LSP:
Hình 2.5 Sự mở rộng cho RSVP để thiết lập một ER-LDP
Như tên gọi của nó, giao thức dành trước tài nguyên RSVP dùng để dành trước các tài nguyên cho một phiên làm việc (dòng lưu lượng) trong mạng Internet. Khía cạnh này của Internet là khác so với dự định thiết kế hệ thống nằm bên dưới ban đầu là chỉ dùng để hỗ trợ các dịch vụ nỗ lực tối đa mà không xem xét đến các yêu cầu được xác định trước về chất lượng dịch vụ hay đặc tính lưu lương của người sử dụng
RSVP được dự tính để đảm bảo hiệu năng bằng việc dành trước các tài nguyên cần thiết tại mỗi node tham gia trong việc hỗ trợ dòng lưu lượng (chẳng hạn như hội nghị video hay audio). Cần nhớ rằng IP là giao thức không hướng kết nối, nó không thiết lập trước đường đi cho các dòng lưu lượng, trong khi đó RSVP thiết lập trước những đường đi này và đảm bảo cung cấp đủ băng tần cho đường đi đó RSVP không cung cấp các hoạt động định tuyến mà sử dụng IPv4 hay IPv6 như là cơ chế truyền tải giống như cách mà giao thức bản tin điều khiển Internet (ICMP) và giao thức bản tin nhóm Internet (IGMP) hoạt động
RSVP yêu cầu phía thu đưa ra tham số QoS cho dòng lưu lượng. Các ứng dụng phía thu phải xác định bản ghi QoS và chuyển tới RSVP. Sau khi phân tích các yêu cầu này, RSVP gửi các yêu cầu tới tất cả các node tham gia trong việc vận chuyển dòng lưu lượng
Các khía cạnh của RSVP liên quan tới MPLS
RSVP là một giao thức báo hiệu được sử dụng để thiết lập các yêu cầu dành trước tài nguyên nhằm đảm bảo QoS trong Internet.Chất lượng dịch vụ của một dòng lưu lượng nào đó được thực hiện bằng các kỹ thuật gọi là điều khiển lưu lượng. Những kỹ thuật này bao gồm (1) Một bộ phân loại gói (2) Điều khiển chấp nhận kết nối (3) Một bộ lập lịch gói và (4) Điều khiển chính sách
Các phiên: RSVP xác định phiên là một dòng lưu lượng với một địa chỉ đích IP và giao thức lớp vận chuyển nào đó. Một phiên RSVP được xác định bởi địa chỉ đích
IP DestAddress), nhận dạng giao thức IP (ProtocolId), và nhận dạng cổng đích (DestPort). Địa chỉ đích IP của gói dữ liệu có thể là địa chỉ đơn hướng hay đa hướng. ProtocolId là nhận dạng giao thức IP. Tham số chức năng DestPort là một “cổng đích đã được tổng quát hóa”. DestPort có thể được xác định bởi trường cổng đích UDP/TCP, hay bởi một trường tương đương trong giao thức vận chuyển khác
Các bản tin chính của giao thức RSVP: RSVP yêu cầu phía thu đưa ra các tham số QoS cho dòng lưu lượng. Các ứng dụng tiếp nhận dòng lưu lượng đến phải xác định bản ghi QoS (chứa các tham số QoS) rồi chuyển tới RSVP. Sau khi phân tích yêu cầu này, RSVP gửi các bản tin yêu cầu tới tất cả các node tham gia vào việc vận chuyển dòng lưu lượng. Như được biểu diện trong hình 2.6, các hoạt động được bắt đầu bằng bản tin Path RSVP. Nó được sử dụng bởi phía gửi để thiết lập một đường đi cho phiên (dòng lưu lượng)
Hình 2.6 Các bản tin Path và Reservation
Điều khiển chấp nhận và Điều khiển chính sách: Nhìn vào hình 2.6 chúng ta thấy được quá trình RSVP chuyển các yêu cầu tới điều khiển chấp nhận và điều khiển chính sách. Nếu sự kiểm tra xảy ra một trong hai điều khiển đó không thành công, sự dành trước tài nguyên sẽ bị huỷ bỏ và quá trình RSVP trả lại bản tin thông báo lỗi tới phía nhận tương ứng. Nếu cả hai sự kiểm tra trong hai điều khiển này
thành công thì node sẽ cho phép bộ phân loại gói lựa chọn các gói dữ liệu - như được xác định bởi filterspec và tương tác với lớp liên kết dữ liệu tương ứng để đạt được QoS mong đợi - như được xác định bởi flowspec. Trong phần tới chúng ta sẽ tìm hiểu về filterspec và flowspec
Định tuyến hiện: Sự mở rộng của RSVP cũng hỗ trợ định tuyến hiện, thường được biết như là định tuyến cưỡng bức trong các miền MPLS. Hoạt động này được thực hiện bằng việc đặt đối tượng EXPLICIT_ROUTE vào trong bản tin Path
Xác định các node lối vào và các node lối ra: Đối tượng Session, như được biểu diễn trong hình 2.7 là một trường hữu ích với các nhà quản lý mạng muốn điều khiển các node lối vào và các node lối ra của LSP mà không cần phải điều khiển mỗi node từ lối vào đến lối ra. Để thực hiện chức năng này đối tượng Session phải chứa địa chi IP của node lối ra
Các mức độ ưu tiên của phiên: Một trường khác được định nghĩa trong RSVP mở rông là Session Attibute. Nó được sử dụng bởi các node RSVP/MPLS để nhận ra độ ưu tiên của dòng lưu lượng (LSP trong MPLS) tương ứng với quyền được sử dụng tài nguyên tại các node đó. Ngoài ra nó cũng được sử dụng để quyết định xem một phiên (dòng lưu lượng) nào đó có thể được ưu tiên hơn phiên khác hay không
2.4.3 Giao thức BGP
Giao thức cổng đường biên cũng đã được tăng cường để hỗ trợ việc phân bổ nhãn. Trong phần này chúng ta chỉ tổng kết ngắn gọn các ý chính trong các bản thảo liên quan đến công việc này
BGP được sử dụng để phân bổ một tuyến đường nào đó nó cũng có thể được sử dụng phân bổ một nhãn được ràng buộc với tuyến đường đó. Thông tin rang buộc nhãn của một tuyến đường nào đó được mạng cùng với bản tin Update BGP, bản tin này dùng để phân bổ tuyến đường
Các hoạt động BGP khá giống với hoạt động ngăn xếp nhãn MPLS thông thường. Chẳng hạn, nếu router A bên ngoài cần gửi một gói tới đích D và nếu chặng kế tiếp BGP của A là một router B bên ngoài và nếu B đã ràng buộc nhãn L với D; lúc đó đầu tiên A sẽ đặt nhãn L vào ngăn xếp nhãn của gói, sau đó nó sử dụng IGP để tìm chặng kế tiếp tới B - gọi là C. Nếu C đã phân bổ cho A một nhãn MPLS, thì A có thể đặt nhãn này lên ngăn xếp nhãn của gói và sau đó gửi gói tới C
Nếu một tập các node BGP đang hoán đổi các thông tin định tuyến qua một bộ phản hồi thông tin định tuyến, lúc đó nếu phân bổ nhãn được mạng cùng với phân bổ thông tin định tuyến, bộ phản hồi thông tin định tuyến cũng có thể phân bổ nhãn. Điều này cải thiện đáng kể khả năng mở rộng mạng
Phân bổ nhãn có thể được mang cùng trong bản tin Update BGP thông qua mở rộng đa giao thức BGP-4 (xem RFC 2283). Lúc này, nhãn được mã hóa vào trong trường thuộc tính NLRI, và trường SAFI(Subsequent Address Family Identifier) chỉ ra rằng NLRI chứa một nhãn. Một node BGP có thể không sử dụng BGP để gửi nhãn tới một đối tượng ngang cấp BGP khác, trừ khi đối tượng ngang cấp BGP đó chỉ ra rằng nó có thể xử lý các bản tin Update với trường SAFI đã được xác định (thông qua thoả thuận khả năng BGP) .
Ngoài việc sử dụng BGP với việc phân bổ nhãn, nó cũng đóng vai trò quan trọng trong các mạng riêng ảo.
Tổng Kết Chương :
Chương 2 đã đưa ra một cách nhìn khái quát về MPLS. Việc tìm hiểu MPLS bao gồm tìm hiểu về khái niệm MPLS, phương thức hoạt động của MPLS và các thành phần trong MPLS.
KẾT LUẬN
Qua một thời gian học tập và tìm hiểu tại khoa Công Nghệ Điện Tử /Truyền Thông – Đại học Công Nghệ Thông Tin-Truyền Thông được sự giảng dạy và giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo. Đến nay em đã kết thúc khóa học và nhận đề tài tốt nghiệp. Với sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Nguyễn Thị Ngân, các thầy giáo cô giáo trong khoa CNDT-TT và cố gắng của bản thân em đã hoàn thành đồ án Từ những kết quả đã đạt được, bản đồ án này có thể đi sâu và tiếp tục nghiên cứu chi tiết hơn về các giải pháp, mô hình mạng để quy hoạch đưa ra giải pháp khai thác và xây dựng mạng hiệu quả hơn
Do thời gian nghiên cứu chưa dài và nhận thức còn nông cạn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em xin trân trọng cảm ơn và tiếp thu mọi ý kiến đóng góp, sửu chữa của các Thầy cô giáo và các bạn để em có thể tiếp tục hoàn thiện nghiên cứu và mở rộng đề tài này một cách toàn diện.