protocol)
RSVP là giao thức bỏo hiệu đúng vai trũ quan trọng trong mạng MPLS, được sử dụng để đặt trước tài nguyờn cho một phiờn truyền trong mạng internet. nú cho phộp cỏc ứng dụng thụng bỏo về yờu cầu QoS với mạng và mạng sẽ đỏp ứng bằng thụng bỏo thành cụng hay thất bại.
RSVP được dựng để cung cấp khả năng vận hành bảo vệ bằng việc đặt trước nguồn tài nguyờn cần thiết tại mỗi mỏy tham gia việc hỗ trợ nguồn lưu lượng (vớ dụ như õm thanh hoặc hỡnh ảnh ). đối với giao thức IP, là giao thức khụng kết nối nú khụng hỗ trợ việc thiết lập cỏc đường cho luụng lưu lượng, trong khi RSVP được thiết kế để thiết lập cỏc đường truyền cũng như bảo vệ giải thụng trờn cỏc đường truyền.
RSVP yờu cầu cỏc mỏy nhận lưu lượng về yờu cầu chất lượng dịch vụ QoS cho luồng dữ liệu. cỏc ứng dụng tại mỏy trạm nhận phải quyết định cỏc thuộc tớnh QoS sẽ được truyền tới RSVP. sau khi phõn tớch cỏc yờu cầu này, RSVP được sử dụng để gửi cỏc bản tin tới tất cả cỏc nỳt cần truyền dữ liệu .
RSVP thao tỏc với cả thủ tục đơn hướng và đa hướng, việc liờn mạng ở thời điểm hiện tại là giao thức đa hướng.
RSVP phải mang cỏc thụng tin sau :
- thụng tin phõn loại, nhờ nú mà cỏc luồng lưu lượng với yờu cõu QoS cụ thể cú thể được nhận biểt trong mạng. thụng tin này bao gồm địa chỉ IP phớa người gửi và người nhận, số cổng UDP.
- chỉ tiờu kỹ thuật của luồng lưu lượng và cỏc yờu cầu QoS theo khuụn dạng Tspec và Rspec bao gồm cỏc dịch vụ yờu cầu .
RSVP phải mang thụng tin trờn từ mỏy chủ tới tất cả cỏc tổng đài chuyển mạch và cỏc bộ định tuyến dọc theo đường truyền từ bộ phỏt tới bộ thu . vỡ vậy tất cả cỏc thành phần mạng phải tham gia vào việc đảm bảo cỏc yờu cầu QoS của ứng dụng
RSVP sử dụng bản tin chao đổi tài nguyờn đặt trước qua mạng cho luồng IP.RSVP là giao thức riờng ở mức IP.nú sử dụng cỏc gúi dữ liệu IP hoặc UDP ở phần biờn của mạng để thụng tin giữa cỏc LSR đồng cấp .nú khụng đũi hỏi duy trỡ phiờn TCP, nhưng sau phiờn này nú phải xử lý mất mỏt cỏc bản tin điều khiển.
RSVP mang cỏc loại thụng tin trong hai loại bản tin cơ bản là PATH và RESV để xỏc định nguồn và cỏc yờu cầu QoS cho luồng. cỏc yờu cầu này chỉ ra dịch vụ được bảo vệ vớ dụ tốc độ cho luồng dữ liệu , kớch thước cụm…cỏc bản tin PATH truyền từ bộ phỏt tới một(hỗ trợ đơn hướng )hoặc nhiều (hỗ trợ đa hướng) bộ thu chứa Tspec và cỏc thụng tin về phõn loại cho bộ phỏt cung cấp.
Khoá Luận Tốt Nghiệp xxxi x
Khi bộ thu nhận được bản tin PATH, nú cú thể gửi bản tin RESV trở lại cho bộ phỏt, bản tin RESV dựng để xỏc nhận phiờn cú chứa thụng tin về số cổng dành riờng và Rspec xỏc nhận mức QoS mà bộ thu yờu cầu . nú cũng bao gồm một số thụng tin xem xột những bộ phỏt nào được phộp sử dụng tài nguyờn đang được cấp phỏt.
Khi cổng dành riờng được thiết lập, cỏc bộ định tuyến nằm giữa bộ phỏt và bộ thu sẽ xỏc định cỏc gúi tin thuộc cổng dành riờng nào nhờ kiểm tra 5 trường trong phần mào đầu IP và giao thức truyền tải , đú là: địa chỉ nguồn , số cổng nguồn , số giao thức (là UDP hay TCP … ), địa chỉ đớch, số cổng đớch. tập hợp cỏc gúi tin được nhận dạng theo cỏch này được gọi là luồng dành riờng . cỏc thụng ti trong luồng dành riờng được khống chế để đảm bảo khụng phỏt sinh lưu lượng vượt quỏ so với thụng bỏo Tspec và được xếp vào hàm đợi phự hợp theo yờu cầu về QoS.
Một đặc điểm nữa cần phải nhắc đến đối với giao thức này ,RSVP là giao tức “trạng thỏi mềm”. nú khỏc với cỏc loại giao thức khỏc là trạng thỏi sẽ tự động hết hiệu lực sau một thời gian trừ trường hợp nú được làn tươi theo định kỳ , tức là RSVP sẽ liờn tục gửi cỏc bản tin PATH và RESV để là tươi cỏc cổng dành riờng. nếu chuỳn khụng được gửi đi trong một khoảng thời gian nào đú thỡ cổng rành riờng tự động bị huỷ bỏ
• MPLS hỗ trợ RSVP
RSVP được sử dụng trong mạng MPLS để hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS và điều khiển lưu lượng .MPLS sử dụng RSVP để cho phộp cỏc LSR dựa vào việc phõn loại gúi tin theo nhón chứ khụng phai theo mào đầu IP để nhận biết cỏc gúi tin thuộc cỏc luồng của cụng dành riờng .vỡ vậy ,cần phải cú sự kết hợp phõn phối giữa cỏc luồng và cỏc nhón cho cỏc luồng và cổng dành riờng RSVP .ta cú thể xem một tập hợp cỏc gúi tin tạo bởi cổng dành riờng RSVP như là mot trường hợp riờng của FEC.
Chỳng ta định nghĩa một đối tượng RSVP mới là đối tượng LABEL được mang trong bản tin RSVP RESV .ki một LSR muốn gửi bản tin RESV cho một luụng RSVP mới, LSR cấp phỏt một nhón từ trong tập nhón rỗi, tại một lối vào trong LFIB của nú với nhón lối vào được đặt cho nhón cấp phỏt
Và gửi bản tin RESV cú chứa nhón này .
Khi nhận bản tin RESV chứa đối tượng LABEL, một LSR thiết lập LFIB của nú với nhón này là nhón lối ra . sau đú nú cấp phỏt một nhón để sử dụng như là nhón lối vào và chốn nú vào bản tin RESV trươc khi nú gửi đi.
Khi cỏc bản tin RESV truyền đến LSR ngược , LSP thiết lập dọc theo tuyến đường . khi cỏc nhón được cung cấp trong cỏc bản tin RESV , mỗi LSR cú thể rễ dàng kết hợp cỏc tài nguyờn QoS phự hợp với LSP. việc thiết lập cho một luồng dành riờng RSVP là chỉ cú bộ định tuyến đầu tiờn trong LSP liờn quan tới việc xem xột cỏc gúi tin thuộc luồng dành riờng nào . điều này cho phộp RSVP được ỏp dụng trong mụi trường MPLS theo cỏch mà nú khụng thể thực hiện được trong mạng IP truyền thống . theo quy ước thỡ cỏc cổng dành riờng RSVPchỉ cú thể tạo cho những luồng ứng dụng riờng lẻ ,
tức làn những luồng ứng dụng được xỏc định nhờ 5 trường mào đầu như đó đề cập ở trờn ,tuy nhiờn cung cú thể đặt cấu hỡnh của bộ định tuyến để chọn cỏc gúi dựa trờn một số tiờu chuẩn ,vớ dụ bộ định tuyến cú thể xem xột cỏc tiền tố ứng với cựng một đớch và đặt chỳng vào LSP. vỡ vậy thay vỡ cú một LSP cho mỗi luồng ứng dụng riờng, một LSP cú thể cung cấp QoS cho nhiều luồng lưu lượng . do vậy đặc tớnh này cú thể ỏp dụng cho khả năng cung cấp “đường ống” với băng thụng đảm bảo yờu cầu cho một đường thuờ bao thay vỡ phải sử dụng nhiều đường thuờ bao riờng để cú được cựng giải thụng như trờn.
Điều này là cú ớch cho cụng ty lớn muốn cú nhiều kết nối với cụng ty khỏc mà chỉ sử dụng một đường thuờ bao nhằm giảm bớt sự phức tạp trong việc quản lý cũng như điều khiển lưu lượng , đõy là một lưu lượng lớn cần phải gửi dọc theo cỏc LSP với băng thụng đủ để tải lưu lượng.
Để hỗ trợ một số cỏch sử dụng tăng cường của RSVP, MPLS định nghĩa một đối tượng RSVP mới cú thể mang trong bản tin PATH là đối tượng Label Request . bản tin này được đề cập trong phần loại bản tin trong LDP.
2.4.4. giao thức MPLS – BGP
MPLS mở rộng chức năng cho BGP để mang cỏc nhón trong giao thức cổng biờn BGP, MPLS-BGP cho phếp bộ định tuyến chạy BGP phõn phối nhón tới cỏc bộ định tuyến biờn khỏc một cỏch trực tiếp thụng qua bản tin cập nhật BGP. tiếp cận này đảm bảo cho quỏ trỡnh phõn phối nhón và cỏc thụng tin định tuyến ổn định và giảm bớt tiờu đề bản tin điều khiển xử lý .
2.5 Hoạt động của MPLS
2.5.1 Cỏc hoạt động của MPLS
Để gúi tin truyền qua mạng MPLS phải thực hiện cỏc bước sau: 1.Tạo và phõn phối nhón
2.Tạo bảng cho mỗi bộ định tuyến 3. Tạo đường chuyển mạch nhón 4.Gỏn nhón dựa trờn tra cứu bảng 5. Truyền gúi tin.
Nguồn gửi cỏc dữ liệu của nú tới đớch .trong mền MPLS, khụng phải tất cả cỏc lưu lượng nguồn cần thiết truyền qua cựng một đường. dựa trờn cỏc đặc tớnh lưu lượng, cỏc LSP khỏc nhau cú thể tạo cho cỏc gúi tin với cỏc yờu cầu CoS khỏc nhau.
Nguồn LSR 1 LER1 LER2 LER4 LER3 LSR 2 LSR 3 Đớch Yờu cầu nhón Phõn phối nhón Luồng dữ liệu
Hỡnh 21 -Tạo LSP và chuyển tiếp gúi tin thụng qua miền MPLS
Trong hỡnh 21, LER1 là lối vào và LER4 là lối ra.
bảng 2 mụ tả cỏc bước hoạt động của MPLS khi gúi dữ liệu truyền qua miền MPLS Bảng 2 : cỏc hoạt động MPLS hoạt động MPLS Miờu tả tạo và phõn phối nhón
- trước khi dữ liệu bắt đầu truyền , cỏc bộ định tuyến quyết định tạo ra liờn kết nhón tới cỏc FEC cụ thể và tạo bảng.
- Trong LDP, cỏc bộ định tuyến luồng xuống bắt đầu phõn phối nhón và gỏn nhón/FEC
- thờm vào đú cỏc đặc tớnh liờn quan đến lưu lượng và dung lượng MPLS được điều chỉnh thụng qua LDP.
- Giao thức bỏo hiệu nờn dựng giao thức vận chuyển cú thứ tự và đảm bảo tin cậy. LDP dựng TCP
Tạo bảng - khi chấp nhận cỏc liờn kết nhón mỗi LSR tạo ra mục trong bảng cơ sở dữ liệu (LIB).
- nội dung của bảng sẽ xỏc định mối liờn hệ giữa nhón và FEC, ỏnh xạ giữa cổng vào và bảng nhón vào đến cổng ra và bảng nhón ra.
- Cỏc mục được cập nhật bất kỳ khi việc gỏn nhón được điều chỉnh lại. tạo đường
chuyển mạch nhón
Như hỡnh 21 , cỏc LSP được tạo ra theo chiều ngược với cỏc mục trong cỏc LIB
Gỏn nhón / bảng tra cứu
- bộ định tuyến đầu tiờn (LER 1 trong hỡnh 21 )sử dụng bảng LIB để tỡm đường tiếp theo yờu cầu nhón cho FEC cụ thể.
- Cỏc bộ định tuyến tiếp theo sử dụng bảng để tỡm đường đi tiếp theo. - Khi gúi tin đến LSR lối ra (LER4),nhón được loại bỏ và gúi được
truyền tới đớch. chuyển
tiếp gúi tin Hỡnh 21 mụ tả đường đi của gúi tin khi nú được truyền từ nguồn tới đớch hay từ LER1,LSR lối vào đến LER 4 , LSR lối ra . - lần đầu tiờn của yờu cầu nhón, cỏc gúi tin khụng cú nhón tại LER1 trong mạng IP ,nú sẽ tỡm địa chỉ dài nhất để tỡm cỏc bước tiếp theo. LSR1 là bước tiếp theo của LER1.
- LER1 sẽ khởi phỏt cỏc yờu cầu nhón tới LSR1. yờu cầu này sẽ được phỏt trờn toàn mạng như hỡnh 21. LDP sẽ xỏc định đường dẫn ảo đảm bảo QoS, CoS.
- mỗi bộ định tuyến trung gian LSR2 và LSR3 sẽ nhận gúi tin gỏn nhón thay đổi nhón và truyền đi.
- Gúi tin truyền tới LER4 , loại bỏ nhón vỡ gúi ra khỏi miền hoạt động của MPLS và phõn phỏt tới đớch. đường truyền gúi tin được mụ tà hỡnh 21.
2.5.2 cỏc chế độ hoạt động của MPLS
Cú hai chế độ hoạt động đối với MPLS :
- Chế độ khung (Frame mode)
- Chế độ tế bào (cell mode)
2.5.2.1 chế độ hoạt động khung .
Chế độ này xuất hiện khi sử dụng MPLS trong mụi trường thiết bị định tuyến thuần điều khiển cỏc gúi IP điểm - điểm. Cỏc gúi dỏn nhón được chuyển tiếp trờn cơ sở khung lớp 2.
Cơ chế hoạt động của mạng MPLS trong chế độ này được mụ tả trong hỡnh 22 dưới đõy.
Bước 1:nhận gúi IP tại LSR
biờn
Bước 2 :kiẻm tra gúi lớp 3,gỏn nhón chuyển gúi IP đến LSR lừi 1
Bước 3:kiểm tra nhón,chuyển đổi nhón, chuyển gúi IP
đến LSR lừi 3
Bước 4:kiểm tra nhón chuyển đổi nhón chuyển gúi IP
độn LSR biờn 4
Bước 5:kiểm tra nhón, xoỏ nhón, chuyển gúi IP tới router ngoài tiếp theo
IP đớch 192.1.1.3 IP 192.1.1.3 LSR biờn1 PoP LSR biờn2 PoP LSR biờn3 PoP LSR biờn4 PoP LSR biờn5 PoP LSR lừi1 LSR lừi 3 LSR lừi 2 Gúi IP 37 Gúi IP 30 Gúi IP 28
Hỡnh 22 - Mạng MPLS trong chế độ hoạt động khung
•Cỏc hoạt động trong mảng số liệu :
Quỏ trỡnh chuyển tiếp gúi IP qua mạng MPLS được thực hiện qua một số cỏc bước cơ bản sau đõy :
- LSR biờn lối vào nhận gúi IP, phõn loại gúi vào nhúm chuyển tiếp tương đương FEC và gỏn nhón cho gúi với ngăn xếp nhón tương ứng với FEC đó xỏc định. Trong trường hợp định tuyến một địa chỉ đớch, FEC sẽ tương ứng với mạng con đớch và việc phõn lại gúi sẽ đơn giản là việc so sỏnh bảng định tuyến lớp 3 truyền thống. - LSR lừi nhận gúi tin cú nhón và sử dụng bảng chuyển tiếp nhón để thay đổi nhón lối
vào của gúi đến với nhón lối ra tương ứng cựng với FEC( trong trường hợp này là mạng con IP).
- Khi LSR biờn lối ra của vựng FEC nhận được gúi cú nhón, nú loại bỏ nhón và thực hiện chuyển tiếp gúi IP theo bảng định tuyến lớp 3 truyền thống.
•Mào đầu vào MPLS
Nhón MPLS được chốn trước số liệu cần gỏn nhón ở chế độ hoạt động khung . tức nhón MPLS được chốn vào giữa mào đầu lớp 2 và nội dung thụng tin lớp 3 của khung lớp 2, vị trớ của nhón MPLS trong khung lớp 2 được thể hiện như hỡnh 23 :
Khung lớp 2
Số liệu lớp 3 Nhón MPLS Mào đầu lớp 2 Gúi IP cú nhón trong khung lớp 2 Hỡnh 23 - Vị trớ nhón MPLS trong khung lớp 2
Do nhón MPLS đựơc chốn vào ở vị trớ như vậy nờn bộ định tuyến gửi thụng tin phải cú phương tiện gỡ đú thụng bỏo cho bộ định tuyến nhận biết rằng gúi đang được gửi đi khụng phải là gúi IP thuần mà là gúi cú nhón (gúi IP). để đơn giản chức năng này , một số dạng giao thức mới được định nghĩa trong lớp 2 như sau :
- trong mụi trường LAN cỏc gúi cú nhón truyền tải gúi lớp 3 đơn hướng hay đa hướng sử dụng giỏ trị 8847H và 8848H cho mạng Ethernet.cỏc giỏ trị này sử dụng trực tiếp trờn phương tiện Ethernet(bao gồm cả Fast Ethernet và Gigabit Ethernet)
- trờn kờnh điểm-điểm sử dụng giao thức ppp, sử dụng giao thức mới được gọi là MPLSCP (giao thức điều khiển MPLS). Cỏc gúi MPLS được đỏnh dấu bởi giỏ trị 8281H trong trường giao thức PPP.
- Cỏc gúi MPLS truyền qua dịch chuyển khung DLCI giữa một cặp thiết bị định tuyến được đỏnh dấu bởi nhận dạng giao thức SNAP của chuển dịch khung (NLPIN), tiếp theo mào đầu SNAP với giỏ trị 8847H cho Ethernet như trong mạng LAN.
•Chuyển mạch nhón trong chế độ khung
Ta xem xột quỏ trỡnh chuyển đổi nhón ( như hỡnh 22 ) trong mạng MPLS sau khi nhận được một gúi IP
- sau khi nhận khung PPP lớp2 từ bộ định tuyến biờn số 1,LSR lập tức nhận dạng gúi nhận được là gúi cú nhón dựa trờn giỏ trị trường giao thức PPP và thực hiện kiểm tra nhón trong cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhón .kết quả nhón vào là 30 được thay bằng nhón ra 28 tương ứng với việc gúi LSR lừi 3
- tại LSR lừi 3 ,nhón được kiển tra, nhón số 28 được thay bằng nhón sú 37 và cổng ra được xỏc định . gúi tin được chuỷen tiếp tới LSR biờn số 4
- tại LSR biờn số 4, nhón 37 bị loại bỏ và việc kiểm tra địa chỉ lớp 3 được thực hiện, gúi được chuyển tiếp đến bộ định tuyến tiếp theo ngoài mạng MPLS.
Quỏ trỡnh chuyển đổi nhón thực hiện trong cỏc LSR lừi dựa trờn bảng định tuyến nhón .bảng định tuýen này phải được cập nhật đầy đủ để đảm bảo mỗi LSR trong mạng MPLS cú đầy đủ thụng tin về tất cả cỏc hướng chuyển tiếp. quỏ trỡnh này sảy ra trước khi thụng tin được trưyền trong mạng và được gọi là quỏ trỡnh liờn kết nhón(Label binding).
• Quỏ trỡnh liờn kết và lan truyền nhón.
Khi xuất hiện một LSR mới trong mạng MPLS hay bắt đầu khởi tạo mạng