- Có nhiều điểm tương tự như khi triển khai mạng X.25; - Có cơ chế kiểm tra lỗi nhưng khơng có cơ chế khắc phục lỗi; - Tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 1.54 Mbit/s;
- Có thể kết nối như một kết nối đường trục tới mạng LAN;
- Có thể triển khai qua nhiều loại đường kết nối khác nhau (56K, E1,E3); - Hoạt động tại lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu trong mơ hình OSI.
Khi đăng ký sử dụng dịch vụ Frame Relay, bạn được cam kết về tốc độ truyền dữ liệu CIR (Committed Information Rate). CIR là tốc độ truyền dữ liệu tối đa được cam kết bạn nhận được trên một mạng Frame Relay. Tuy nhiên, khi lưu lượng trên mạng thấp, bạn có thể gửi dữ liệu ở tốc độ nhanh hơn CIR. Khi lưu lượng trên mạng cao, ưu tiên sẽ dành cho những khách hàng có mức CIR cao.
f. Công nghệ ATM
ATM (Asynchronous Transfer Mode – Chế độ truyền khơng đồng bộ) là hệ thống chuyển mạch gói tiên tiến, có thể truyền đồng thời dữ liệu, âm thanh và hình ảnh số hố trên cả mạng LAN và mạng WAN.
Đây là một trong những phương pháp kết nối mạng WAN tốc độ lớn, tốc độ đạt từ 155 Mbit/s đến 622 Mbit/s. Trên thực tế, theo lý thuyết nó có thể hỗ trợ tốc độ cao hơn khả năng hiện thời của các phương tiện truyền dẫn hiện nay. Tuy nhiên, tốc độ cao có nghĩa là chi phí cũng cao hơn.
Hình 2.9: Truyền thơng qua ATM
Các đặc trưng của ATM bao gồm:
- Sử dụng gói dữ liệu (cell) nhỏ, có kích thước cố định (53 byte), dễ xử lý hơn so với các gói dữ liệu có kích thước thay đổi trong X.25 và Frame Relay;
- Chất lượng cao gần như không cần đến việc kiểm tra lỗi;
- Có thể sử dụng với nhiều phương tiện truyền dẫn vật lý khác nhau (cáp đồng trục, cáp dây xoắn, cáp sợi quang);
- Có thể truyền đồng thời nhiều loại dữ liệu.
2.3.2 Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLSa. Giới thiệu chung a. Giới thiệu chung
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là kết quả của quá trình phát triển nhiều giải pháp chuyển mạch IP, được chuẩn hố bởi IETF. Tên gọi của nó bắt nguồn từ thực tế đó là hốn đổi nhãn được sử dụng như là kỹ thuật chuyển tiếp nằm ở bên dưới. Sự sử dụng từ “đa giao thức” trong tên của nó có nghĩa là nó có thể hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng, khơng chỉ riêng IP. Ngồi ra các nhà cung cấp mạng có thể cấu hình và chạy MPLS trên các cơng nghệ lớp 2 khác nhau như PPP, Fram Relay… chứ không chỉ riêng ATM. Về mặt kiến trúc điều này là đúng, nhưng trong thực tế MPLS thường tập trung vào việc vận chuyển các dịch vụ IP trên ATM.
MPLS là giải pháp nhằm liên kết định tuyến lớp mạng và cơ chế hoán đổi nhãn thành một giải pháp đơn nhất để đạt được các mục tiêu sau:
- Cải thiện hiệu năng định tuyến;
- Cải thiện tính mềm dẻo của định tuyến trên các mơ hình xếp chồng truyền thống;
- Tăng tính mềm dẻo trong q trình đưa vào ứng dụng và phát triển các loại hình dịch vụ mới.
Mạng MPLS có khả năng chuyển các gói tin tại lớp 3 bằng việc xử lý từng gói và chuyển tiếp gói tin tại lớp 2 sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn. MPLS dựa trên mơ hình ngang cấp, vì vậy mỗi một thiết bị MPLS chạy một giao thức định tuyến IP, trao đổi thông tin định tuyến với các thiết bị lân cận, và chỉ duy trì một khơng gian cấu hình mạng và một khơng gian địa chỉ.
MPLS chia bộ định tuyến làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Phần chức năng chuyển gói tin sử dụng cơ chế hốn đổi nhãn. Kỹ thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm chặng kế tiếp của gói tin trong một bảng chuyển tiếp nhãn, sau đó thay thế giá trị nhãn của gói rồi chuyển ra cổng ra của bộ định tuyến. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin thơng thường và do vậy tăng cường khả năng của thiết bị. Các bộ định tuyến sử dụng thiết bị này gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR – Label Switch Router). Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin định tuyến giữa các LSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến
thành bảng định tuyến chuyển mạch nhãn. MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet như OSPF và BGP hay PNNI của ATM.
Khi một gói tin vào mạng MPLS, các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn khơng thực hiện chuyển tiếp theo từng gói mà thực hiện phân loại gói tin vào trong các lớp tương đương chuyển tiếp FEC. Sau đó, các nhãn được ánh xạ vào trong các FEC. Một giao thức phân bổ nhãn LDP được xác định và chức năng của nó là để ấn định và phân bổ các ràng buộc FEC/nhãn cho các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR. Khi LDP hồn thành nhiệm vụ của nó, một đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP được xây dựng từ lối vào tới lối ra. Khi các gói vào mạng, LSR lối vào kiểm tra nhiều trường trong tiêu đề gói để xác định xem gói thuộc về FEC nào. Nếu đã có một ràng buộc nhãn/FEC thì LSR lối vào gắn nhãn cho gói và định hướng nó tới giao diện đầu ra tương ứng. Sau đó gói được hốn đổi nhãn qua mạng cho đến khi nó đến LSR lối ra, lúc đó nhãn bị loại bỏ và gói được xử lý tại lớp 3. Hiệu năng đạt được ở đây là nhờ việc đưa quá trình xử lý lớp 3 tới biên của mạng và chỉ thực hiện 1 lần tại đó thay cho việc xử lý tại từng node trung gian như của IP. Tại các node trung gian việc xử lý chỉ là tìm sự phù hợp giữa nhãn trong gói và thực thể tương ứng trong bảng kết nối LSR và sau đó hốn đổi nhãn- quá trình này thực hiện bằng phần cứng.
Mặc dù hiệu năng và hiệu quả là quan trọng, song chúng khơng phải là các lợi ích duy nhất mà MPLS cung cấp. Đối với những nhà cung cấp các mạng lớn, thì khả năng để thực hiện kỹ thuật lưu lượng tiên tiến mà không phải trả giá về hiệu năng của MPLS được quan tâm đặc biệt.
b. Các loại thiết bị trong mạng MPLS
Các thiết bị tham gia trong một mạng MPLS có thể được phân loại thành các bộ định tuyến biên nhãn (LER) và các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR).
LSR ingress LSR egress ATM-LSR ATM-LSR ATM-LSR 15 IP IP 12 IP 10 IP IP
Hình 2.10: Các kiểu node trong mạng MPLS
LSR là thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của mạng MPLS, nó tham gia
việc sử dụng giao thức báo hiệu nhãn thích ứng và thực hiện chuyển mạch lưu lượng dữ liệu tốc độ cao dựa trên các đường dẫn được thiết lập.
LER là thiết bị hoạt động tại biên của mạng truy nhập và mạng lõi MPLS. Các
LER hỗ trợ đa cổng được kết nối tới các mạng không giống nhau (chẳng hạn FR, ATM và Ethernet ). LER đóng vai trị quan trọng trong việc chỉ định và huỷ bỏ nhãn, khi lưu lượng vào trong hay đi ra khỏi mạng MPLS. Sau đó, tại lối vào nó thực hiện việc chuyển tiếp lưu lượng vào mạng MPLS sau khi đã thiết lập LSP nhờ các giao thức báo hiệu nhãn và phân bổ lưu lượng trở lại mạng truy nhập tại lối ra.
Ngoài ra khi MPLS được xếp chồng trên ATM, các chuyển mạch ATM được điều khiển bởi mặt bằng điều khiển MPLS, và lúc đó các chuyển mạch ATM được gọi là các ATM-LSR. Tương ứng chúng ta có 2 loại thiết bị là ATM-LSR hoạt động trong lõi, và ATM-LSR biên hoạt động ở biên mạng hay còn gọi là ATM-LER.
ATM-LSR là các chuyển mạch ATM có thể thực hiện chức năng như LSR. Các
ATM-LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mặt bằng điều khiển và chuyển tiếp số liệu theo cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mặt phẳng chuyển tiếp. Như vậy các tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp phần mềm MPLS để thực hiện chức năng của LSR.
Các thiết bị biên khác với các thiết bị lõi ở chỗ là: ngoài việc phải chuyển tiếp lưu lượng nó cịn phải thực hiện việc giao tiếp với các mạng khác đó là chỉ định hay loại bỏ nhãn. c. Các chế độ hoạt động của MPLS MPLS có thể hoạt động trong 2 chế độ đó là: - Chế độ khung - Chế độ tế bào Chế độ khung
Chế độ khung là thuật ngữ được sử dụng khi chúng ta chuyển tiếp một gói với một nhãn được đính vào gói trước tiêu đề lớp 3 (chẳng hạn tiêu đề IP). Trong chế độ này một tiêu đề nhãn được bổ sung vào giữa gói tin lớp 3 và tiêu đề lớp 2.
RFC 3031, “Kiến trúc MPLS”, định nghĩa nhãn như “là một thực thể vật lý có chiều dài cố định, được sử dụng để nhận dạng 1 FEC, thường chỉ có ý nghĩa cục bộ”.
Nói một cách đơn giản, nhãn là một giá trị được bổ sung cho một gói, nó cho mạng biết nơi nào gói đi qua. Nhãn có độ dài 20bit, nghĩa là có 220 giá trị nhãn có thể.
Một gói có thể có nhiều nhãn, được mang trong ngăn xếp nhãn. Tại mỗi chặng trong mạng, chỉ các nhãn bên ngoài được kiểm tra. LSR sử dụng nhãn để chuyển tiếp
các gói trong mặt phẳng dữ liệu, các nhãn này trước đó được chỉ định và phân bổ trong mặt phẳng điều khiển. Khuôn dạng tiêu đề nhãn có dạng như hình 2.11.
Tiêu đề lớp
liên kết MPLS SHIM Tiêu đề lớp mạng Dữ liệu và tiêu đề các lớp khác
Nhãn Exp BS TTL 32 bit
20 bit 3 bit 1 bit 8 bit
Hình 2.11: Khn dạng tiêu đề nhãn
Ngoài 20 bit giá trị nhãn như đã biết, 12 bit cịn lại có ý nghĩa như sau:
- Exp (Experimental): Các bit Exp được dự trữ về mặt kỹ thuật cho sử dụng
thực tế. Chẳng hạn Cisco sử dụng những bit này để giữ bộ chỉ thị QoS - thường là một bản sao trực tiếp của các bit chỉ thị độ ưu tiên trong gói IP. Khi các gói MPLS bị xếp hàng, có thể sử dụng các bit Exp như cách sử dụng các bit chỉ thị độ ưu tiên IP.
- BS (Bottom of stack): Có thể có hơn 1 nhãn với 1 gói. Bit này dùng để chỉ
thị cho nhãn ở cuối ngăn xếp nhãn. Nhãn ở đáy của ngăn xếp nhãn có giá trị BS bằng 1. Các nhãn khác có giá trị bit BS bằng 0.
- TTL (Time To Live): Thông thường các bit TTL là một bản sao trực tiếp của
các bit TTL trong tiêu đề gói IP. Chúng giảm giá trị đi 1 đơn vị khi gói đi qua mỗi chặng để tránh lặp vịng vơ hạn. TTL cũng có thể được sử dụng khi các nhà điều hành mạng muốn dấu cấu hình mạng nằm bên dưới.
Chế độ tế bào
Chế độ tế bào là thuật ngữ được sử dụng khi chúng ta có 1 mạng các chuyển mạch ATM hay mạng FR sử dụng MPLS trong mặt phẳng điều khiển để hốn đổi thơng tin VCI/VPI thay cho việc sử dụng báo hiệu ATM hay báo hiệu FR.
Tiêu đề IP Dữ liệu
Tiêu đề IP Dữ liệu Tiêu đề Shim
Dữ liệu
DLCI DLCI Dữ liệu
Gói IP
Tạo nhãn
Các khung FR ...
Trong chế độ tế bào, nhãn dược mã hoá trong các trường VPI/VCI hay DLCI (xem hình 2.12 và hình 2.13). Sau khi q trình trao đổi thơng tin nhãn được thực hiện, router lối vào phân chia các gói vào trong các tế bào ATM, dán nhãn cho chúng và thực hiện truyền. Các ATM LSR trung gian xử lý các gói như một chuyển mạch ATM thơng thường – chúng chuyển tiếp tế bào dựa trên giá trị VPI/VCI và thông tin cổng vào. Cuối cùng, router lối ra tổng hợp các tế bào trở lại thành gói.
Tiêu đề IP Dữ liệu
Tiêu đề IP Dữ liệu Tiêu đề Shim
Dữ liệu
VPI/VCI VPI/VCI Dữ liệu
Gói IP
Tạo nhãn
Tế bào ATM ...
Hình 2.13: ATM tại lớp liên kết dữ liệu
Chế độ tế bào còn được gọi là ATM được điều khiển nhãn (LC-ATM).
d. Định tuyến trong mạng MPLS
Trong mạng MPLS các LSP thường được thiết lập bằng một trong 3 cách sau:
Định tuyến từng chặng: Phương pháp này là tương đương với phương pháp
được sử dụng hiện nay trong các mạng IP truyền thống. Các giao thức định tuyến truyền thống chẳng hạn như OSPF, BGP hay PNNI được sử dụng để thăm dò địa chỉ IP. Trong phương pháp này mỗi LSR lựa chọn một cách độc lập tuyến kế tiếp với một FEC cho trước. Mỗi node MPLS xác định nội dung của LIB bằng việc tham chiếu tới bảng định tuyến IP của nó. Với mỗi lối vào trong bảng định tuyến, mỗi node sẽ thông báo 1 ràng buộc (chứa 1 địa chỉ mạng và 1 nhãn) tới các node lân cận.
Định tuyến hiện (ER - Explicit Routing): Định tuyến hiện tương tự với định
tuyến nguồn. Trong phương pháp này không một node nào được cho phép lựa chọn chặng kế tiếp. Thay vào đó một LSR được lựa chọn trước, thường là LSR lối vào hay LSR lối ra, sẽ xác định danh sách các node mà ER-LSP đi qua. Đường dẫn đã được xác định có thể là khơng tối ưu. Dọc đường dẫn các tài nguyên có thể được đặt trước để đảm bảo QoS cho lưu lượng dữ liệu.
Định tuyến cưỡng bức (CR - Constrained Routing): CR tính cả các tham số
chẳng hạn như các đặc tính tuyến (băng tần, trễ, …), số chặng và QoS. Các LSP được thiết lập có thể là các CR-LSP, trong đó các ràng buộc có thể là các chặng định tuyến hiện hay các yêu cầu QoS. Các chặng định tuyến hiện chỉ ra đường đi nào được dùng. Các yêu cầu QoS chỉ ra các tuyến và các cơ chế xếp hàng hay lập lịch nào được sử dụng cho luồng lưu lượng.
Khi sử dụng CR, có thể một đường đi có giá tổng cộng lớn hơn nhưng chịu tải ít hơn sẽ được lựa chọn. Tuy nhiên, trong khi CR gia tăng hiệu năng mạng, thì nó cũng cũng bổ sung thêm độ phức tạp trong việc tính tốn định tuyến vì đường dẫn được lựa chọn phải thoả mãn các yêu cầu QoS của LSP. CR có thể được sử dụng cùng với MPLS để thiết lập các LSP. IETF đã định nghĩa thành phần CR-LDP để làm cho việc thiết lập đường đi dựa trên các ràng buộc trở nên thuận tiện hơn.
CHƯƠNG III
GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN OSPF
3.1 Giới thiệu chung
OSPF được phát triển bởi IETF (Internet Engineering Task Force – nhóm đặc trách kĩ thuật Internet). OSPF là giao thức định tuyến trạng thái liên kết sử dụng thuật toán ưu tiên đường đi ngắn nhất (SPF - Shortest Path First) của Dijkstra và là một giao thức mở nghĩa là nó hồn tồn mở, khơng có tính độc quyền.
Ưu điểm chính của OSPF so với các giao thức vector khoảng cách là khả năng đáp ứng nhanh theo sự thay đổi của hệ thống mạng, hoạt động tốt trong các mạng cỡ lớn và ít bị ảnh hưởng đối với các thông tin định tuyến saia.
Một số đặc điểm khác của OSPF là:
- Sử dụng giá làm thông số định tuyến để chọn đường đi trong mạng;
- Thực hiện cập nhật khi có mạng có sự thay đổi;
- Mọi Router sử dụng sơ đồ cấu trúc mạng của riêng nó để chọn đường;
- Hỗ trợ định tuyến liên miền không phân lớp (CIDR-Classless Interdomain Routing) và mặt nạ mạng con có chiều dài thay đổi (VLSM - Variable length subnetmask).
Hoạt động của OSPF được mô tả một cách tổng quát như sau:
1. Các Router OSPF gửi các gói Hello chào tất cả các giao diện chạy OSPF. Nếu hai Router chia sẻ một liên kết dữ liệu, cùng chấp nhận các tham số được chỉ ra trong gói Hello, chúng sẽ trở thành các hàng xóm của nhau.
2. Liên kết lân cận có thể coi như các liên kết ảo điểm - điểm, được hình thành