Khi gói tin đến Egress LSR gỡ nhãn MPLS, Chuyển gói đi tiếp dựa trên địa chỉ đích và chuyển đến đích cần đến.
3.5. VÍ DỤ VỀ CHUYỂN GĨI TIN TRONG MPLS
Hình 3.6 mơ tả một gói tin đi vào, chuyển tiếp và ra khỏi mạng MPLS như thế
nào. Mỗi gói tin có địa chỉ đến là B, C, D và E được chuyển đến từ mạng IP (mạng A) đi vào đầu tiên tại chuyển mạch nhãn lối vào (Ingress LSR) LSR1. Tại LSR1 nhãn thuộc cùng một FEC được gán cho mỗi gói. Các gói tin được gán MPLS
51
Header mới và được gửi đến nút mạng tiếp theo trong mạng như là một gói MPLS.
Trong ví dụ này tất cả các gói đều được gửi đến LSR2.
Tại LSR2 quyết định chuyển tiếp gói MPLS dựa trên nhãn trên cùng.
Mỗi LSR duy trì một cơ sở dữ liệu (Database) cho phép thực hiện gán (Mapping) FEC đến nhãn. Việc này giúp LRS chuyển tiếp giữa các giao tiếp (Interface) của chúng. LSR1 FEC3 FEC2 FEC1 C D A Intf 0 Intf 1 LSR2 LSR3 LSR4 FEC trong LSR1 Đích Nhãn ra B 1 C 9 D 8 E 3 Đích: B Đích: C Đích: D Đích: E B E Đích: B Đích: C Đích: D 1 9 8 FEC4 Đích: E 3 Hình 3.6. Gán FEC vào nhãn
52
Hình 3.7. Chuyển tiếp nhãn
Tiếp theo sử dụng nhãn trên cùng tìm thấy trong MPLS Header, LSR2 tìm
kiếm các thơng tin chuyển tiếp nhãn của nó. Nếu xác định được nhãn ra và cổng ra cho nhãn vào tương ứng, nó sẽ thay thế nhãn trên cùng trong MPLS Header bằng nhãn mới và chuyển gói tin đến cổng ra tương ứng để đến nút LSR tiếp theo. Trong ví dụ đang xét ở Hình 3.5 ta thấy LSR2 chuyển gói tin có nhãn 1 và 9 đến LSR3 sử
53
dụng nhãn 5 và 7. Tương tự, khi nhận gói có nhãn trên cùng là 3 và 8 LSR2 sẽ chuyển đến LSR4 với nhãn 1 và 6.
Điều quan trọng là giá trị của nhãn thay đổi từ nút này sang nút khác, nhãn chỉ có ý nghĩa giữa hai LSR. Ngoại trừ trường hợp MPLS đa điểm (Multicast
MPLS).
Hình 3.8. Gỡ bỏ nhãn MPLS ở LSR lối ra
Ở Hình 3.8, LSR3 và LSR4 đóng vai trị LSR hướng ra (Egress). Chúng có tên như thế là vì chức năng cơ bản của chúng là gỡ bỏ nhãn MPLS trước khi gói tin ra khỏi mạng MPLS. Gói tin đã được gỡ bỏ nhãn được chuyển tiếp sử dụng công
54
nghệ định tuyến nằm dưới nhãn MPLS. Ví dụ ở đây sau khi gỡ bỏ nhãn LSR hướng ra sẽ kiểm tra IP Header và thu thập thông tin địa chỉ IP đích và các thơng tin định tuyến IP liên quan khác. Sau đó sử dụng các thơng tin định tuyến IP để quyết định chuyển gói tin đến đích IP cuối cùng A, B, C và E. Chúng ta thấy hai quá trình định tuyến ở đây khác với quá trình định tuyến đơn trong các bộ chuyển mạch nằm
trong lõi của MPLS Domain. Đầu tiên là q trình định tuyến dựa trên thơng tin
nhãn (LFIB) và sau đó gói tin được chuyển sang q trình định tuyến thứ hai. Quá trình thứ hai trong trường hợp này là quá trình xử lý định tuyến IP truyền thống.
Trên thực tế một thiết bị tại LSR tại biên của mạng MPLS thường thực hiện đồng thời chức năng LSR lối vào và LSR lối ra và được gọi là LSR biên (Edge
LSR). 200.3.2.1 3 6 2 2 3 2 5 1
Destination Next hop 134.5/16 200.3.2/24 134.5.6.1 200.3.2.1 134.5.6.1 200.3.2.7 0 200.3.2.7 9 200.3.2.7 200.3.2.7
Egress Routing Table
Destination Next hop 134.5/16
200.3.2/24
(2, 8) (3, 9)
200.3.2.7 7
Ingress Routing Table
In Out (1,9) (2,7) In Out (3,7) (5,0) In Out (2,8) (6,0) MPLS Table MPLS Table MPLS Table Hình 3.9.LSR biên
3.6. GIAO THỨC BÁO HIỆU CHO MPLS (MPLS SIGNALING
PROTOCOL)
Mạng MPLS không bắt buộc một phương thức báo hiệu đơn nào cho việc phân phối nhãn. Các giao thức định tuyến như BGP ( giao thức cổng biên ) có thể dùng giao thức dành trước tài nguyên RSVP mở rộng để hỗ trợ trao đổi nhãn.
55
Nhưng IETF cũng xác định một giao thức mới được biết đến như giao thức phân phối nhãn –LDP ( Lable Distribution Protocol ) để làm rõ hơn về báo hiệu và quản lý không gian nhãn. Sự mở rộng của giao thức LDP cơ sở cũng được xác định để hỗ trợ định tuyến liên vùng dựa trên các yêu cầu về QoS. Những mở rộng này cũng được áp dụng trong việc xác định giao thức định tuyến ràng buộc ( CR-LDP ). Ở trong phạm vi đồ án này chỉ nghiên cứu về hai giao thức đó là giao thức phân phối nhãn LDP và giao thức báo hiệu việc dành sẵn tài nguyên RSVP:
- LDP: chỉ ra các đích IP vào trong các bảng.
- RSVP, CR-LDP sử dụng cho kỹ thuật lưu lượng và dành trước tài nguyên
3.7. GIAO THỨC PHÂN PHỐI NHÃN (LDP)
Giao thức phân phối nhãn được nhóm nghiên cứu MPLS của IETF xây dựng và ban hành có tên là RFC 3036. Phiên bản mới nhất được công bố năm 2001 đưa ra những định nghĩa và nguyên tắc hoạt động của giao thức LDP.
Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong q trình gán nhãn cho các gói tin. Giao thức LDP là giao thức điều khiển tách biệt được các LSR sử dụng để trao đổi và điều phối quá trình gián nhãn/ FEC. Giao thức này là một tập hợp thủ tục trao đổi các nhãn bản tin cho phép các LSR sử dụng giá trị nhãn thuộc FEC nhất định để truyền gói tin.
Một kết nối TCP được thiết lập giữa các LSR đồng cấp để đảm bảo các bản tin LDP được truyền theo đúng thứ tự. Các bản tin LDP có thể xuất phát từ bất kỳ một LSR (điều khiển đường chuyển mạch LSP độc lập ) hay từ LSR biên lối ra (điều khiển LSP theo lệnh ) và chuyển từ LSR phía trước đến LSR phía sau cận kề
Việc trao đổi các bản tin LDP có thể được khởi phát bởi sự xuất hiện của luồng số liệu đặc biệt, bản tin lập dự trữ RSVP hay cập nhật thông tin định tuyến. Khi một cặp LSR đã trao đổi bản tin LDP cho một FEC nhất định thì một đường chuyển mạch LSP từ đầu vào đến đầu ra được thiết lập sau khi mỗi LSR ghép nhãn đầu vào nới đầu ra tương ứng trong LIB của nó.
Phát hiện LSR lân cận: Thủ tục LSR lân cận của LDP chạy trên UDP và thực hiện như sau (minh hoạ hình vẽ dư ới ).
56
Một LSR định kỳ gửi bản tin Hello tới tất cả giao diện của nó. Những bản tin này được gửi trên UDP, với địa chỉ multicast của tất cả router trên mạng con.
Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP. Như vậy, tại một thời điểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có kết nối trực tiếp.
Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó sẽ thiết lập kết nối TCP đến LSR đó.
Khi đó phiên LDP được thiết lập giữa 2 LSR. Phiên LDP là phiên hai chiều có nghĩa là mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi ràng buộc nhãn. Trong trường hợp các LSR không kết nối trực tiếp trong một mạng con, người ta sử dụng một cơ chế bổ sung như sau:
LSR định kỳ gửi bản tin Hello trên UDP đến địa điạ chỉ IP đã được khai báo khi lập cấu hình. Phía nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin HELLO khác truyền ngược lại đến LSR gửi và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên.
57 UDP Hello UDP Hello TCP Open Initialization Label Request Label Mapping IP Hình 3.10. Thủ tục phát hiện LSR lân cận
Thông thường trường hợp này hay được áp dụng khi giữa hai LSR có một đường LSP cho điều khiển lưu lượng và nó yêu cầu phải gửi các gói có nhãn qua đường LSP đó.
Các bản tin LDP
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
3.10 chỉ ra các trường chức năng của tiêu đề LDP và các trường này thực hiện các
chức năng sau:
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, khơng tính trường phiên bản và trường độ dài.
Nhận dạng LDP: Nhận dạng không gian nhãn của LSR gửi bản tin này.
58
tuyến. Hai octet cuối nhận dạng khơng gian nhãn bên trong LSR.Với LSR có khơng gian nhãn lớn, trường này có giá trị bằng 0.
.
0 15 31
Phiên bản Đ ộ dài PDU
NhËn d¹ ng LDP NhËn d¹ ng LDP
Hình 3.11. Tiêu đề LDP Mã hoá TLV
LDP sử dụng lược đồ mã hoá kiểu-độ dài-giá trị để mã hố các thơng tin mang trong bản tin LDP. Như chỉ ra trên hình 2.22, LDP TVL được mã hoá thành một trường 2 octet trong đó sử dụng 14 bít để xác định kiểu, và 2 bit xác định cách hành động cho trường hợp LSR không nhận ra được kiểu; 2 octet tiếp theo xác định trường độ dài và trường giá trị có độ dài thay đổi.
Trường kiểu qui định các mà trường giá trị được dịch.
Trường độ dài xác định độ dài của trường giá trị.
Trường giá trị có thể chứa các TLV khác.
0 15 31
KiĨu § ộ dài
Giá trị U F
Hình 3.12. Mã hố TLV
Dựa trên bản tin nhận được, khi bit U có giá trị 0, LSR sẽ gửi thông báo
ngược lại nơi gửi và toàn bộ bản tin sẽ được bỏ qua. Nếu U có giá trị 1, LSR sẽ bỏ qua bản tin chưa biết kiểu đó mà khơng gửi thơng báo lại phía gủi và phần cịn lại của bản tin vẫn được xử lý như thể là bản tin chưa biết kiểu này không tồn tại.
59
Bit F chỉ được sử dụng khi bit U = 1 và bản tin LDP chứa bản tin chưa biết kiểu này được truyền đi. Nếu bít F bằng 0 thì bản tin chưa biết kiểu sẽ không chuyển đi cùng bản tin LDP chứa nó và nếu bit F=1 thì bản tin chưa biết kiểu sẽ chuyển đi cùng bản tin LDP chứa nó.
Khuôn dạng bản tin LDP
Tất cả các bản tin LDP có khn dạng sau:
Hình 3.13. Khn dạng các bản tin LDP
Bit U: bit bản tin chưa biết. Nếu bit này bằng 1 thì nó khơng thể được thơng dịch bởi phía nhận, lúc đó bản tin bị bỏ qua mà khơng 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.
Về mặt nguyên lý, mọi thứ xuất hiện trong bản tin LDP có thể được mã hố theo TLV, nhưng các đặc tả LDP không phải luôn luôn sử dụng lược đồ TLV. Nó khơng được sử dụng khi nó khơng cần thiết và sự sử dụng của nó sẽ gây lãng phí khơng gian. Chẳng hạn khơng cần thiết phải sử dụng khuôn dạng TLV nếu chiều dài của giá trị là cố định hay kiểu của giá trị được biết và không phải chỉ định một nhận dạng kiểu
ID bản tin Thông số bắt Thông số tuỳ chọn
60
Các bản tin và chức năng của bản tin trong LDP:
Bao gồm 11 bản tin LDP : Bản tin Notification. Bản tin Hello. Bản tin Initialization. Bản tin KeepAlive. Bản tin Address.
Bản tin Address Withdraw.
Bản tin Lable Mapping.
Bản tin Lable Request.
Bản tin Lable Abort Request
Bản tin Lable Withdraw.
bản tin Lable Release.
1-Bản tin thông báo ( Notification Message ): Bản tin này được sử dụng bởi
một LSR để thông báo với các LSR đồng cấp khác về trạng thái mạng là đang trong điều kiện bình thường hay bị lỗi. Khi LSR nhận được một bản tin thông báo về một lỗi, nó sẽ ngắt phiên truyền ngay lập tức bằng việc đóng phiên kết nối TCP lại và xố bỏ các trạng thái liên quan đến phiên truyền này. Ví dụ về lỗi: hỏng sự khởi động phiên LSP, các bản tin xấu….
2-Bản tin Hello: Bản tin này dùng để trao đổi giữa 2 LDP đồng cấp.
3-Bản tin Initilization: Các bản tin thuộc loại này được gửi khi bắt đầu một
phiên LDP giữa 2 LSR để trao đổi các tham số, các đại lượng tuỳ chọn cho phiên. Các tham số này bao gồm:
Chế độ phân phối nhãn Các giá trị định thời
Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa 2 LSR đó
Cả hai LSR đều có thể gửi các bản tin Initilization và LSR nhận sẽ nhận trả lời bằng Keep Alive nếu các tham số được chấp nhận. Nếu có một tham số nào đó khơng được chấp nhận thì LSR trả lời thơng báo và phiên kết thúc.
61
4-Bản tin Keep Alive: Bản tin này dùng để trao đổi giữa các thực thể đồng
cấp để giám sát tính ổn định và liên tục của việc hỗ trợ của một kết nối TCP trong một phiên LDP. Các bản tin này được gửi định kỳ khơng có bản tin nào được gửi để đảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khác đang hoạt động tốt. Trong trường hợp không xuất hiện bản tin Keep Alive hay một số bản tin khác của LDP trong khoảng thời gian nhất định thì LSR sẽ cho rằng kết nối bị hỏng và phiên truyền sẽ bị dừng
5-Bản tin Address: Bản tin này được gửi đi bởi một LSR tới các LDP đồng
cấp để thơng báo các địa chỉ giao diện của nó. Một LSR khác nhận bản tin mang địa chỉ này để duy trì cơ sở dữ liệu để ánh xạ trường nhận dạng và các địa chỉ chặng tiếp theo giữa các LDP đồng cấp.
6-Bản tin Address Withdraw ( Bản tin huỷ bỏ địa chỉ ): Bản tin này dùng
để xố địa chỉ đã được thơng báo trước đó. Danh sách địa chỉ LTV chứa một loạt các địa chỉ đang được yêu cầu cần xoá bỏ bởi LSR.
7-Bản tin Lable Mapping ( Bản tin ánh xạ nhãn ): Các bản tin ánh xạ nhãn được sử dụng để quảng bá liên kết giữa FEC ( tiền tố địa chỉ ) và nhãn giữa các thực thể đồng cấp. Bản tin này được sử dụng khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến ( thay đổi tiền tố địa chỉ ) hay thay đổi trong cấu hình LSR tạm dừng việc chuyển nhãn các gói trong FEC đó.
Nếu một LSR phân phối một ánh xạ đối với một FEC tới nhiều thực thể đồng cấp LDP, vấn đề cục bộ được đặt ra là liệu nó ánh xạ một nhãn đơn tới FEC này và phân phối sự ánh xạ này tới tất cả các thực thể LDP đồng cấp của nó hay sử dụng các ánh xạ khác nhau cho từng LDP khác nhau.
62 LSR/LER Khám phá Thiết lập kết nối truyền dẫn Khởi tạo phiên Phân phối nhãn Hello TCP-Ack LDP Initializtion LDP Keepalive
Label Request Label request
Label Mapping Label Mapping
LSR/LER
Hello
TCP-Syn
TCP-Syn/Ack
Hình 3.14. Quá trình xây dựng một LSP
8-Bản tin Lable Withdraw: Bản tin này có nhiệm vụ ngược lại so với bản
tin ánh xạ địa chỉ, được sử dụng để xoá bỏ các kiên kết giữa các FEC và các nhãn vừa thực hiện. Bản tin này được gửi tới một thực thể đồng cấp để thông báo rằng nút khơng cịn tiếp tục sử dụng các liên kết nhãn-FEC mà LSR đã gửi trước đó
9-Bản tin Lable Request: Bản tin yêu cầu nhãn được LSR sử dụng để yêu cầu một LDP đồng cấp cung cấp một sự kết hợp nhãn ( Binding ) cho một FEC. Một LSR có thể phát bản tin yêu cầu nhãn dưới bất kỳ một trong những trường hợp
sau:
- LSR nhận ra một FEC mới thông qua bảng chuyển tiếp và Hop tiếp theo là
một thực thể LDP đồng cấp nhưng LSR khơng có ánh xạ từ Hop tiếp theo cho FEC đã cho.
- Có sự thay đổi FEC của chặng tiếp theo nhưng LSR khơng có sự ánh xạ từ