Định tuyến IP trong một mạng MPLS

MPLS sử du ̣ng các giao thức đi ̣nh tuyến IP thông thường (OSPF, IS-IS,vv) để xác định đường cho giao thông IP và LVC . Tất cả LSR dùng các giao thức đi ̣nh tuyến IP thông thường giống như các router IP.

Mô ̣t sự liên quan quan tro ̣ng là OSPF (hoă ̣c IS -IS) nhìn thấy m ạng MPLS y hệt như mô ̣t ma ̣ng đi ̣nh tuyến thông thường . Có thể có nhiều cách nhìn nhận khác nhau đối với cùng một mạng ATM MPLS :

 Về mă ̣t vâ ̣t lý : Thể hiê ̣n các thiết bi ̣ vâ ̣t lý và liên kết trong mô ̣t m ạng, trình bày trong hình 2-6(a).

 Về mă ̣t chức năng: Nếu mô ̣t sản phẩm có vài chức năng khác nhau , thì được thể hiê ̣n riêng biê ̣t. Ví dụ, trong mỗi MGX 8850 có hai LSR biên riêng, đươ ̣c thể hiê ̣n riêng rẽ trong hình 8. Hơn nữa, ta nên xem chức năng chuyển mac h PVC của MGX 8850 là tách riêng khỏi chức năng chuyển mạch MPLS . Đôi khi ta cũng có thể coi chức năng LSC trong mô ̣t LSR ATM tách riêng khỏi chức năng chuyển ma ̣ch . Điều này hoàn toàn đúng nếu như LSC cũng được dùng làm LSR biên.

 Về mă ̣t đi ̣nh tuyến : Thể hiê ̣n ma ̣ng như nó được thấy bởi giao thức đi ̣nh tuyến IP, trình bày trong hình 2-7(a) và (b).

o Chuyển ma ̣ch PVC lớp hai và chức năng chuyển ma ̣ch PVC vô hình với đi ̣nh tuyến IP. Nếu như mô ̣t khách hàng kết nối tới mô ̣t router qua mô ̣t PVC, thì PVC đó là kết nối trực tiếp một bước mạnh theo khía cạnh định tuyến IP.

o Mô ̣t bô ̣ điều khiển chuyển ma ̣ch nhãn và mô ̣t bô ̣ chuyển ma ̣ch kết hơ ̣p thành mô ̣t nút đi ̣nh tuyến đơn

Thiết kế đi ̣nh tuyến IP trong mô ̣t ma ̣ng MPLS gần như giống hê ̣t trong mô ̣t ma ̣ng IP thông thường. Nhìn về mặt định tuyến , mô ̣t ma ̣ng có thể chia thành nhiều vùng khác nhau. [2]

Hình 2-7 : IP trong mạng ATM MPLS: định tuyến

2.5.1. Các vấn đề đối với định tuyến IP cho MPLS

 Giao thức đi ̣nh tuyến bên trong dùng trong xương sống MPLS nên là OSPF hoă ̣c IS-IS. EIGRP cũng có thể dùng , nhưng nó không hoa ̣t đô ̣ng với chức năng kiểm soát giao thông IP dựa trên MPLS nâng cao , gọi là Routing with Resource Reservations (RRR). RRR yêu cầu một giao thức đi ̣nh tuyến trang thái liên kết , mà có thể là OSPF hoặc IS -IS. Vì EIGRP là giao thức định tuyến vector khoảng cách, nó không hoạt động với RRR . IGRP và RIP cũng hoa ̣t đô ̣nh với MPLS nhưng không hoa ̣t đô ̣ng với RRR, nên không được khuyến cáo.

 Sử du ̣ng các liên kết IP không đánh số nếu có thể , nhằm giảm số đích IP mà các router biết, dẫn đến giảm bớt số lượng LVC cần dùng trong ma ̣ng.

 Tổng kết đi ̣nh tuyến không đươ ̣c thực hiê ̣n trên LSR ATM . Nhiều khu vực OSPF hoă ̣c IS-IS có thể dùng trong mô ̣t ma ̣ng ATM MP LS, trình bày trong hình 2-8. Một LSR ATM có thể dùng là Area Borde r Router (ABR), nhưng chỉ khi không có tổng kết nào được thực hiê ̣n trên các ABR

 Điều trên cũng được áp du ̣ng đối với Autonomous System và BGP 4. Mô ̣t LSR ATM không thể làm BGP Autonomous System Boundary Router , nhưng một LSR biên ATM thì có thể.

 RRR hoa ̣t đô ̣ng tốt nhất trong xương sống chứa mô ̣t khu vực OSPF hoă ̣c IS -IS. RRR không thể dùng trong ma ̣ng có nhiều khu vực và ABR là LSR ATM .

 Tổng kết đi ̣nh tuyến không đươ ̣c làm bên trong mô ̣t ma ̣ng VPN MPLS . Bên trong mô ̣t mạng MPLS hỗ trợ VPN có thẻ có nhiều khu vực OSPF hoặc IS -IS, nhưng tổng kết không đươ ̣c dùng.

Viê ̣c ha ̣n chế sử du ̣ng tổng kết đi ̣nh tuyến do tổng kết đi ̣nh tuyến ngăn trở mô ̣t số kiểu đường chuyển ma ̣ch nhãn.

Ví dụ, giả sử có một ABR tổng kết khả năng đạt tới 1.1.1.0/24, 1.1.2.0/24 và 1.1.3.0/24 với mô ̣t đường đơn cho 1.1.0.0/16. Lại giả sử có một gói tin với địa chỉ IP 1.1.1.23 đến với nhãn cho 1.1.0.0/16. ABR không thể chuyển ma ̣ch nhãn gói tin n ày. Nó phải nhìn qua nhãn và kiểm tra đi ̣a chỉ IP và thấy rằng gói tin phải đi tới 1.1.1.0/24.

Do LSR ATM không thể kiểm tra đi ̣a chỉ IP , chúng không thể thực hiện tổng kết định tuyến IP. Mô ̣t vài LSR ATM, ví dụ BPX 8650, có khả năng hạn chế để kiểm tra địa chỉ IP bằng cách gửi gói tin tới chức năng LSR biên trong bô ̣ điều khiển chuyển ma ̣ch nhãn của chúng . Tuy nhiên nó chỉ có thể thực hiê ̣n đối với mô ̣t phần nhỏ của giao thông đi qua LSR ATM. [2]

Hình 2-8 : Định tuyến IP trong MPLS

2.6. Xác định kích cỡ không gian VC nhãn MPLS

Chưong này sẽ trình bày những vấn đề trong thiết kế ma ̣ng MPLS cũng tương tu ̣ như thiết kế ma ̣ng IP bình thư ờng. Mô ̣t ngoa ̣i lê ̣ quan tro ̣ng là viê ̣c xá c đi ̣nh kích cỡ LVC MPLS yêu cấu trên từng liên kết. Vấn đề này được minh ho ̣a trong hình 2-9. Để hoàn thiê ̣n thiết kế mô ̣t mạng ATM MPLS , ta phải đảm bảo đủ số lượng VC để dùng làm LVC cho mỗi liên kết . Đây thực sự là vấn đ ề vì bất kỳ chuyển mạch ATM nào chỉ có thể hỗ trợ một số lượng cụ thể các VC hoa ̣t đô ̣ng . Điều này đ ặc biê ̣t quan

trọng nêu có nhiều dịch vụ ATM (MPLS, PNNI, vv) cùng chia sẻ tài nguyên các liên kết cho mô ̣t ma ̣ng IP+ATM.

Vấn đề thiết kế là ta phải quyết định số lượng LVC cần đến. Số lươ ̣ng LVC cần thiết phu ̣ thuô ̣c vào:

 Số lươ ̣ng đích IP trong ma ̣ng  Mối quan hê ̣ giữa các đích và LVC  VC Merge có được dùng hay không

 Các đường được chọn bởi định tuyến IP [2]

Hình 2-9: Kích cỡ LVC MPLS

2.6.1. Đích

Số lươ ̣ng LVC dùng trong mô ̣t khu vực cu ̣ thể của mô ̣t ma ̣ng phu ̣ thuô ̣c vào số lươ ̣ng tiền tố đích IP trong khu vực đó . Điều này tuân theo những quy luâ ̣t bình thường của một mạng IP:

 Tiền tố đi ̣a chỉ subnet của bất kỳ liên kết điểm -điểm có đánh số nào, hoă ̣c bất kỳ subnet khác, là một tiền tố đích . Vì thế, tốt nhất là sử du ̣ng các liên kết không đánh số trong ma ̣ng MPLS.

 Mọi tiền tố địa chỉ khác được đưa vào khu vực này cũng phải được tính tới . Chú ý rằng trong mạng VPN MPLS , điều này không áp du ̣ng cho các đi ̣a chỉ của khách hàng VPN . Các tiền tố đích của khách hàng không được đua vào lõi của mạng. Đây là mô ̣t trong những điểm then chốt về khả năng linh hoa ̣t của VPN MPLS. Nếu nhiều địa chỉ được tổng kết vào trong mô ̣t đi ̣a chỉ đơn ta ̣i ABR , thì nó được tính là một tiền tố đích duy nhất. [2]

Hình 2-10 : Tiền tố đích trong mạng MPLS (bất kỳ mạng IP nào khác)

2.6.2. LVC đƣợc dùng cho tƣ̀ng liên kết và VC Merge

Mỗi LSR biên ATM và mỗi bô ̣ điều khiển chuyển ma ̣ch nhãn , sẽ hỏi nút MPLS bên ca ̣nh về LVC về những tiền tố đích mà nó biết . Nếu như MPLS Class of Service đươ ̣c sử du ̣ng, nó có thể hỏi tới bốn LVC cho mỗi tiền tố đích.

là trên từng liên kết có tối đa là một LVC cho mỗi đích trong một khu vực, trình bày trong hình 2-11.

Nếu MPLS Class of Service đươ ̣c sử du ̣ng, thì con số này được nhân với số lượng của class. Nếu không dù ng VC Merge, sẽ cần hơn rất nhiều LVC. [2]

Hình 2-11 : Các LVC đến mỗi đích

2.6.3. Tính toán thiết kế: LSR biên

Đối với các LSR biên ATM , số lươ ̣ng LVC dùng cho mỗi liên kết phu ̣ thuô ̣c vào VC Merge đươ ̣c dùng trong ma ̣ng hay không.

Gọi d là số tiền tố đích đã biết trong một khu vực , và c là số lượng Class of Service dùng trong mạng . Nếu VC Merge đươ ̣c sử du ̣ng , thì số lượng LVC dùng cho mỗi liên kết l thỏa mãn:

l ≤ cd

Đẳng thức 2

Nếu VC Merge không đươ ̣c dùng, có ba phụ thuộc:  Số lươ ̣ng LSC trong khu vực

 Số lươ ̣ng LSR biên trong khu vực

 Số đích được nối trực tiếp qua LSR biên

Gọi de là số đích có thể tới qua một LSR biên ATM (thông thườ ng bằng 1, do tổng kết đi ̣nh tuyến) và tổng số LSR biên ATM với LSC trong khu vực là n , số lươ ̣ng LVC dùng cho mỗi liên kết thỏa mãn:

l ≤ c(d - de) + cnde

Đẳng thức 3

Mô ̣t đẳng th ức đơn giản hơn áp dụng cho trường hợp cụ thể với tất cả các điều kiện sau:

 VC Merge không sử du ̣ng

 Có một tiền tố đích cho mỗi LSR biên hoặc LSC  Tất cả các liên kết không được đánh số

 Không có tiền tố đi ̣a chỉ từ bên ngoài khu vực

Những điều kiê ̣n này thường được áp du ̣ng trong lõi của ma ̣ng MPLS hỗ trợ VPN , nhưng không dùng VC Merge.

Số lươ ̣ng LVC dùng cho mỗi liên kết trên LSR biên ATM trong trường hợp này thỏa mãn:

l < 2cn

Thiết bi ̣ Hoàn cảnh Tham số chính Đẳng thức LSR biên Mạng sử dụng VC

Merge

Số lượng các VC đang hoa ̣t đô ̣ng được hỗ trợ trên mỗi liên kết ATM

Đẳng thức 1

LSR biên Mạng không dùng VC Merge ; có một tiền tố đích mỗi LSR hoă ̣c LSR biên, mọi liên kết không được đánh số và không có đi ̣nh tuyến ra ngoài khu vực

Số lượng các VC đang hoa ̣t đô ̣ng được hỗ trợ trên mỗi liên kết ATM

Đẳng thức 3

LSR biên Mạng không dùng VC Merge , mọi các hoàn cảnh khác đều áp dụng

Số lượng các VC đang hoa ̣t đô ̣ng được hỗ trợ trên mỗi liên kết ATM

Đẳng thức 2

Bảng 2-6: LSR biên ATM và dung lươ ̣ng LVC Thiết bi ̣ Phần cứng giao

diê ̣n

Số lượng LVC được hỗ trợ

Nhâ ̣n xét 3600 NM-1A ATM Network Modules 1024 4700 NP-1A ATM Network Processor Module 1023

7200, 7500 PA-A1 or standard ATM port adaptor 2048 Catalyst 5500, 7200, 7500 PA-A3 ATM port adapter. 4046 6400 Node Route Processor (NRP)

2048 Dung lượng bi ̣ giảm bớt mô ̣t LVC cho mỗi PVC hoa ̣t đo ̣ng mà ngắt trên NRP MGX 8850, chuyển ma ̣ch IP+ATM Route Processor Module (RPM)

4096 Dung lượng bi ̣ giảm đi mô ̣t LVC cho mỗi PVC hoa ̣t đô ̣ng mà ngắt trên RPM. Thêm vào đó, PXM bi ̣ giới ha ̣n ở 16K LVC. Có lẽ không có vấn đề gì trừ khi ta dùng hơn 3 RPM trong mô ̣t MGX 8850.

12000 4xOC-3 ATM

Line Card

2047 2047 VC hoạt đo ̣ng được chia sẻ giữa cả bốn cổng . Dung lượng ma ̣ng bi ̣ giảm đi một tiền tố đích mỗi giây và đi ̣nh tuyến tiếp theo được cho ̣n ch o mỗi đích theo đi ̣nh tuyến nhiều đường chi phí bằng nhau , nếu các đường mở rô ̣ng trên cùng mô ̣t card.

12000 1xOC-12 ATM

line card

2057

2.6.3. Các ví dụ LSR biên

Xem xét mô ̣t ma ̣ng dùng VC Merge vá mô ̣t Class of S ervice. Nếu LSR biên đều là Router 7200 dùng cổng ghép nối PA-A3, thì có bao nhiêu tiền tố đích IP có thể được hỗ trơ ̣ mô ̣t cách an toàn trong khu vực này?

VC Merge đươ ̣c sử du ̣ng , nên bảng 2-5 cho thấy đẳng thức 1 được áp du ̣ng. Mô ̣t Class of Service được sử du ̣ng nên c = 1. Bảng 2-6 chỉ ra cổng ghép nối PA -A3 hỗ trợ 4096 LVC, vậy l = 4096. Thay vào đẳng thức 1 ta có :

4096 ≤ 1 d

Tương đương với: d ≥ 4096

Điều này nghĩa là có 4096 tiền tố đích được đảm bảo hỗ trợ trong khu vực này.

Xem xét mô ̣t ma ̣ng không dùng VC Merge , và dùng 4 Class of Service . Mạng này là lõi của một dịch vụ VPN MPLS , có một tiền tố đích mỗi LSR hoặc LSR biên . Tất cả các liên kết không được đánh số . Không có đi ̣nh tuyến ở ngoài khu vực nào . Các LSR biên là các router 7200 và 7500 dùng cổng ghép nối PA-A1 và PA-A3 ATM.

Tính số lượng LSR lớn nhất có thể được dùng nếu như mạng chỉ gồm một khu vực ? Coi như các LSR ATM hỗ trợ mô ̣t số lượng đủ lớn các LVC.

Theo các điều kiê ̣n được đưa ra , bảng 2-5 cho biết đẳng thức 3 được áp du ̣ng . Bồn Class of Service đươ ̣c sử du ̣ng , nên c = 4. Bảng 3-6 chỉ ra các giao tiếp ATM hỗ trợ 2048 và 4096 LVC. Giao tiếp vớ i 2048 LVC có điều kiê ̣n chă ̣t chẽ hơn , nên l = 2048. Thay vào đẳng thức 3 ta có:

2048 < 2(4)n

Tương đương với: n > 256

Điều này nghĩa là tối đa 256 LSR có thể dùng trong khu vực này. Xem xét mô ̣t ma ̣ng như sau:

 Không dùng VC Merge  Dùng bốn Class of Service

 Mạng là lõi của một dịch vụ VPN MPLS

 Có một tiền tố đích mỗi LSR ATM hoặc LSR biên  Tất cả các liên kết không đáng số

 Mạng có nhiều khu vực mà mỗi khu vực có tối đa 100 LSR  Tất cả các cổng ghép nối của LSR biên là PA-A3

 LSR ATM hỗ trơ ̣ mô ̣t số lươ ̣ng đủ lớn LVC Có bao nhiêu LSR có thể dùng trong cả mạng?

Có nhiều khu vực và các định tuyến ngoài khu vực ở mỗi nơi . Bảng 2-5 cho biết đẳng thức 2 được áp du ̣ng cho trường hợp này . Bốn Class of Se rvice được dùng nên c = 4. Từ bảng 2-6 ta biết l = 4096. Có tối đa 100 LSR mỗi khu vực nên n = 100.

Nhâ ̣n thấy rằng có mô ̣t đi ̣nh tuyến cho LSR biên . Trong trường hợp xấu nhất tất cả các đi ̣nh tuyến ra ngoài khu vực đều được truy c ập qua một LSR đơn - nó tập trung các yêu cầu LVC trên các liên kết tới mô ̣t LSR đơn . Trong trường hợp đó , de = d-100 . Thay vào đẳng thức 2 ta có:

4096 ≤ 4 (100) + 4 (100) (d - 100) (d - 100) ≥ 3096 / 400

Tương đương với : d ≥ 109

Điều này nghĩa là chỉ có thể 109 LSR đươ ̣c dùng trong ma ̣ng này.

So sánh các ví du ̣ trên , chúng ta có thể thấy việc sử dụng nhiều khu vực có bất lợi lớn trong ma ̣ng ATM MPLS không có VC Merge . Các ví dụ chỉ ra rằng LSR ATM không có VC Merge nhìn chung không thể dùng trong ma ̣ng có nhiều hơn vài trăm nút . Mô ̣t giải pháp thay thế để khắc phục những giới hạn này là vẫn dùng các chuyển mạch như vâ ̣y, nhưng sử du ̣ng MPLS-over-PVC thay cho ATM MPLS.

2.6.4. Các tính toán thiết kế: các ATM LSR với VC Merge

Với VC Merge , các LVC đến mỗi đích sẽ được hợp nhất tại mỗi ATM LSR . Điều này có nghĩa là hầu như có mô ̣t LVC trên mỗi đích cho mỗi kết nối , như trình bày trên hình 2-11 (a). Nếu MPLS Class of service được sử du ̣ng rồi thì điều này làm cho số lươ ̣ng các class tăng gấp bô ̣i.

Đẳng thức 4

l < cd

Đẳng thức 5

Mô ̣t điều quan tro ̣ng khác trong các chuyển ma ̣ch hỗ trợ VC Merge là số các LVC phải đươ ̣c kêt hơ ̣p cùng với nhau trên chuyển ma ̣ch , m. Điều này phu ̣ thuô ̣c số đường kết nối trong chuyển mạch k . Giớ i ha ̣n là:

m < c d (k-1)

Những đẳng thức này được sử du ̣ng để kiểm tra xem số các LVC đủ khá năng có sẵn trên thết bi ̣, như trình bày trong bảng 2-7. Cả hai đẳng thức này phải được kiểm tra.

Bảng 2-7: Kiểm tra các giới ha ̣n LVC của LSR ATM với VC Merge

Thiết bi ̣ Tham số chính Kiểm tra la ̣i

LSR ATM với VC Merge

1. Số lượng các VC được hỗ trợ trên mỗi kết