Theo phương pháp này, các thẻ được cấp phát bởi các thiết bị TSR downstream và chuyển thông báo đến TSR upstream gần nhất. Phương pháp này thực hiện theo các bước cơ bản sau đây:
Hình 4.7: Cấp phát thẻ theo phương pháp Downstream
- Với mỗi thực thể trong bảng định tuyến, thiết bị TSR downstream cấp phát một thẻ và cập nhật đến thực thể vào trong TIB. Sau đó, truyền một yêu cầu liên kết thẻ có dạng <địa chỉ đích, thẻ> đến thiết bị TSR upstream.
- Khi thiết bị TSR nhận được yêu cầu liên kết thẻ, nó xác định được chặng tiếp theo trên đường đến đích và TSR upstream sẽ đặt thẻ trên vào thực thể tương ứng ở vị trí thẻ ra.
4.4.2 Phương pháp downstream on demand
Cấp phát thẻ theo phương pháp Downstream on demand giống như phương pháp Downstream nhưng có sự khác biệt đó là quá trình gán thẻ chỉ được thực hiện khi có một yêu cầu cụ thể từ thiết bị TSR upstream. Kỹ thuật này phù hợp nhất cho các thiết bị TSR chứa các thành phần chuyển mạch ATM. Bởi vì chuyển mạch ATM có hỗ trợ một tập các thẻ (các giá trị VPI/VCI). Do vậy, sự thực hiện chuyển mạch thẻ trên môi trường ATM sẽ gần giống như chuyển mạch thẻ và các dịch vụ ATM nguyên bản. Điều này có nghĩa là toàn bộ thẻ VPI/VCI được phân chia giữa hai và giảm hơn nữa số thẻ sẵn có dành cho chuyển mạch. Bởi vậy, nó chỉ cấp phát thẻ chỉ khi thật sự cần thiết.
Các bước cơ bản của phương pháp cấp phát thẻ Downstream-on- demand được minh hoạ như hình vẽ sau:
- Với mỗi thực thể trong bảng định tuyến, thiết bị TSR upstream sinh ra một yêu cầu liên kết thẻ và truyền nó đến chặng tiếp theo trên đường đến đích.
- Khi một TSR downstream nhận được yêu cầu này, nó cấp phát một thẻ và cập nhật vào bảng TIB giá trị này ở vị trí trường thẻ vào sau đó nó truyền một bản tin có dạng <địa chỉ đích,thẻ> cho TSR upstream.
- Khi TSR upstream nhận được bản tin yêu cầu liên kết thẻ của TSR downstream nó đặt giá trị thẻ vào trường thẻ ra trong thực thể tương ứng của bảng TIB TSR upstream.
4.4.3 Phương pháp upstream
Trong phương pháp cấp phát thẻ upstream thì thẻ được cấp phát bởi thiết bị TSR upstream và được truyền qua liên kết điểm-tới-điểm đến thiết bị TSR downstream.
Hình 4.9: Cấp phát thẻ theo phương pháp Upstream
- Đối với mỗi thực thể trong bảng định tuyến có chứa địa chỉ đích của trạm kế tiếp có thể liên lạc được bằng liên kết điểm - điểm thì đầu tiên TSR upstream sẽ cấp phát một thẻ. Tiếp đến, nó cập nhật vào thực thể TIB thích hợp bằng cách thay thế thẻ vừa được cấp phát vào trường thẻ ra của thực thể với thông tin của từng lớp liên kết dữ liệu. Tiếp đến, nó tạo ra một yêu cầu gán thẻ có nội dung <địa chỉ đích, thẻ>.
- TSR upstream truyền yêu cầu liên kết thẻ tới TSR downstream là trạm tiếp theo trên đường tới đích.
- TSR downstream nhận được yêu cầu gán thẻ và đặt thẻ vào thực thể TIB đầu vào cho mạng đích.
4.5 Giao thức phân phối thẻ
Giao thức phân phối thẻ (TDP) là một trong những giao thức điều khiển được sử dụng trong cấu trúc chuyển mạch thẻ để mang thông tin liên kết thẻ giữa các thiết bị TSR tham gia chuyển mạch. Tuy nhiên các giao thức điều khiển được thiết kế cho các mục đích cụ thể. TDP hoạt động dựa trên các thiết bị TSR và TER nó kết hợp với các giao thức định tuyến đơn hướng và đa hướng thông thường. TDP hoạt động độc lập với sự kiện (các sự kiện) yêu cầu việc sinh ra và phân phối các thông tin về gán thẻ.
Khi có một cuộc gọi qua nó ,TDP có thể phân phối một cách có hiệu quả và tin cậy thông tin liên kết thẻ đến các thiết bị TSR.
4.5.1 Chức năng của TDP
Chức năng cơ bản của TDP là hỗ trợ cho sự phân phối thẻ, yêu cầu và giải phóng thông tin liên kết thẻ giữa các thiết bị TSR tham gia.
TDP hoạt động qua một kết nối TCP được thiết lập giữa các thiết bị TSR. TCP được sử dụng như một phương tiện vận chuyển vì các lý do sau đây:
Thứ nhất TDP hoạt động theo quan điểm là nó chỉ tăng cường cập nhật những trạng thái mới hoặc thay đổi trong quá trình chuyển tiếp gói tin. Điều này tương tự như khái niệm và hoạt động của OSPF và BGP. Với kiến trúc này thì thông tin phải được phân phát một cách tin cậy tới đích một cách thích hợp và theo đúng thư tự. TCP cung cấp khả năng này và vì thế tất cả các bản tin TDP được truyền qua một kết nối TCP.
Thứ hai TCP cung cấp một phương tiện vận chuyển tin cậy do đó không cần thiết phải thiết kế cho TDP để đảm bảo được tính năng này nên cấu trúc TDP đơn giản hơn nhiều.
Hai thiết bị TSR muốn trao đổi thông tin liên kết thẻ với nhau đầu tiên chúng phải thiết lập một kết nối TCP. Kết nối TCP này là song hướng vì vậy bản tin TDP có thể truyền trong mọi hướng. Mỗi bản tin TDP bao gồm độ dài tiêu đề cố định với một hay nhiều phần tử giao thức thông tin(PIE) với độ dài thay đổi. Một PIE bao gồm một hoặc nhiều trường TLV. Kiến trúc tổng quát của gói TAP và kiến trúc của hai PIE minh họa như hình vẽ:
Sau khi thiết lập một kết nối TCP, một chuỗi các bản tin khởi đầu được truyền đi để đặt các thiết bị TSR ngang hàng vào trong một trạng thái hoạt động. Bây giờ, các TSR mới bắt đầu dùng TDP để trao đổi các bản tin gán thẻ. Thông tin cho gán thẻ được đóng gói thành các cấu trúc TDP PIE và thành khung với một tiêu đề TDP cố định để truyền trên các kết nối TCP đã được thiết lập. Nếu kết nối TCP bị mất thì thông tin về gán thẻ bị loại bỏ và các thẻ phải được cấp phát lại.
4.5.2 Các kiểu đơn vị giao thức TDP
TDP PIE gồm các bản tin sau:
TDP_PIE_OPEN: Là PIE đầu tiên được một TSR gửi đi cho các TSR ngang hàng sau khi một kết nối TCP được thiết lập. Khi một TSR nhân được PIE này, nó sẽ ngay lập tức trả lời bằng TDP_PIE_KEEPALIVE hoặc TDP_PIE_NOTIFICATION.
TDP_PIE_BIND: Là PIE được một TSR gửi đi khi muốn gán thẻ cho một luồng lưu lượng nào đấy. Nó được sinh ra dựa vào một sự kiện (như cập nhật bảng định tuyến) hay đáp ứng thành phần TDP_REQUEST_BIND. Thông tin gán thẻ được chứa trong cấu trúc TLV và có thể chứa một giá trị thẻ, địa chỉ mạng hoặc độ dài. Cấu trúc của TDP_PIE_BIND được minh hoạ như hình vẽ 4.11.
Tiêu đề của TDP Tiêu đề của TDP TDP PIE TVL #1 TDP PIE TVL #1 TDP PIE TVL #2 TDP PIE TVL #2 Hình 4.10: Định dạng gói TDP
Hình 4.11: Định dạng TDP_PIE_BIND
Request ID: Được sử dụng để đáp ứng TDP_BIND_REQUEST AFAM: Xác định địa chỉ của lớp mạng chứa trong các yêu cầu gán thẻ. BLIST_TYPE: Xác định định dạng của thực thể BLIST trong
BINDING_LIST.
BLIST_LENGTH: Độ dài của danh sách liên kết
BINDING_LIST: Trường này có độ dài thay đổi chứa một hoặc nhiều thực thể BLIST được chỉ định trong kiểu BLIST_TYPE. Thực thể BLIST thông thường bao gồm một giá trị thẻ 32 bit và địa chỉ mạng đơn hướng hoặc nhóm địa chỉ đa hướng. Trong trường hợp lưu lượng đơn hướng, độ dài địa chỉ cũng phải được chỉ ra. Giá trị số chặng HC định nghĩa kiểu BLIST 5 và 6 được sử dụng để chỉ số chặng định tuyến mà một gói tin đã được gán thẻ được truyền đi qua đường chuyển mạch.
TDP_PIE_REQUEST_BIND: Được sử dụng để yêu cầu gán thẻ cho một địa chỉ mạng đích.
TDP_PIE_WITHDRAW_BIND: Được TSR dùng để thông báo rằng nó không còn sử dụng cơ chế gán thẻ nữa trong phiên làm việc đó.
TDP_PIE_KEEP_ALIVE: Được một TSR dùng để thông báo với cho các TSR khác chờ nó. Nếu quá thời gian định trước (time out) thì kết nối TCP bị mất.
Type(0x200) Độ dài Request ID
AFAM BLIST_TYPE
BLIST_LENGTH Binding List Binding List
TDP_PIE_NOTIIFICATION: Thông báo cho thiết bị TSR ngang hàng rằng có một sự kiện “đáng lưu ý”. Ví dụ như xảy ra lỗi làm thay đổi dung lượng của TSR cũng như trạng thái hoạt động.
CHƯƠNG 5
ỨNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP 5.1 Chuyển mạch IP hỗ trợ lưu lượng đa hướng
Các giải pháp chuyển mạch IP của bốn hãng đã xét ở chương trước đều nhằm mục đích chung là nâng cao hiệu quả của mạng, cố gắng thực hiện chuyển mạch các luồng lưu lượng IP thay vì định tuyến chúng trên cơ sở từng chặng thông thường. Nhiều giải pháp khác nhau cùng với các phiên bản giao thức nâng cấp đã khắc phục được các nhược điểm trong việc cung cấp dịch vụ của chuyển mạch IP như: Cung cấp dịch vụ trên cơ sở QoS, CoS, hỗ trợ đa hướng,… Trong chương này sẽ chỉ ra phương thức hỗ trợ lưu lượng đa hướng (multicast) của các giải pháp chuyển mạch IP.
5.1.1 IFMP hỗ trợ lưu lượng đa hướng
Hoạt động chuyển mạch IP hỗ trợ lưu lượng đa hướng cũng hoàn toàn tương tự như trong trường hợp hỗ trợ đơn hướng. Đối với giải pháp chuyển mạch IP của hãng Ipsilon thì các bản tin đổi hướng IFMP cũng truyền ngược từ các nhánh của cây phân phát để đối chiếu một luồng với một kết nối ảo mới. Chỉ có một sự khác biệt là địa chỉ đích của bộ nhận dạng luồng địa chỉ nhóm đa hướng: đó là địa chỉ của các điểm nhánh của cây phân phát. Hơn nữa, giao thức quản lý chuyển mạch chung (GSMP) sẽ phải tính toán nhiều thao tác thêm nhánh (ADD BRANCH) mà số thao tác này tùy thuộc vào số lượng các nhánh luồng xuống trong cây phân phát. Hình 5.1 chỉ ra một ví dụ mà IFMP hỗ trợ lưu lượng đa hướng:
5.1.2 CSR và Multicast
ARIS có thể hỗ trợ cho lưu lượng IP đa hướng. Trong mạng con ATM thì thiết bị CSR luồng lên có thể thiết lập liên kết điểm-điểm, hoặc liên kết điểm-đa điểm tới một hoặc nhiều thiết bị CSR luồng xuống (hoặc cây máy chủ). Các thiết bị CSR luồng xuống là thành viên của một nhóm đa hướng và là các nhánh trên môt cây phân phát đa hướng.
Cũng giống như trong trường hợp lưu lượng đơn hướng, khi thiết bị CSR phát hiện thấy một VC dành riêng đầu vào và một hay nhiều VC đầu ra dành riêng và các VC đầu ra này đều có cùng một bộ phận dạng luồng (một điạ chỉ nhóm đa hướng) thì CSR thực hiện tiến trình ghép nối VC, lúc đó đường tắt nội bộ trong CSR đó hình thành. Sau đó gói kích khởi (trigger) sẽ tạo nên các kết nối ảo điểm-đa điểm của cây phân phát dựa trên sự xuất hiện của dữ liệu đa hướng, cá bản tin PIM-JOIN, các báo cáo IGMP, hay các bản tin MARS JOIN nếu thiết bị CSR có một khách hàng MARS.
5.1.3 Hỗ trợ đa hướng trong chuyển mạch thẻ
Thêm vào việc hỗ trợ lưu lượng IP đơn hướng, chuyển mạch nhãn cũng có thể hỗ trợ lưu lượng đa hướng. Một cách đặc biệt, một nhãn được liên kết với một cây phân phát đa hướng.
Khi một gói tin thu nhận được từ một thiết bị TSR hướng lên thì nhãn sẽ được dùng để chỉ ra một hoặc nhiều khoản mục trong bảng TIB. Các khoản mục này liên kết với các nhánh xuống trên cây phân phát. Quá trình trao đổi nhãn được thực hiện và gói tin được truyền trực tiếp xuống cây phân phát. Nếu trong TIB không có một khoản mục nào trùng hợp thì gói tin sẽ bị đào thải. Phương thức chuyển tiếp đa hướng này của chuyển mạch nhãn rất đơn giản và đạt tốc độ cao. Cũng giống như trường hợp đơn hướng, chuyển mạch nhãn tiến hành dò tìm khoản mục thích hợp trong bảng TIB sau đó tiến hành tráo giá trị nhãn của các nhãn đó. Việc kiểm tra RPF (Reverse Path Forwarding – Chuyển tiếp đường ngược chiều) rất đơn giản – nếu không có giá trị thích hợp trong bảng TIB gói tin sẽ bị loại.
Quá trình phân phối các nhãn đại diện cho các nhóm đa hướng có thể do các thiết bị TSR luồng lên hoặc luồng xuống đảm nhận. Thông thường thiết bị TSR luồng lên lựa chọn nhãn và phát đa hướng tới các TSR lân cận theo hướng xuống trong mạng LAN.
Mặc dù đây là cách đơn giản nhất nhưng có một số điểm cần xem xét. Một thiết bị TSR hướng lên cũng có thể có nhiều nguồn đa hướng lên nữa, nên yêu cầu số nhãn nhiều hơn số nhãn được phân phát chung. Mặt khác nếu có sự thay đổi trong cấu hình mạng thì có thể dẫn tới việc xuất hiện thiết bị TSR hướng lên mới, do dod phải yêu cầu thực hiện quá trình gán lại nhãn. Nên quá trình phân bố và gán nhãn xuất phát từ luồng xuống là thuận lợi và thích hợp hơn, nó cũng hoàn toàn nhất quán với thông tin của các node thành viên nhóm đa hướng với quá trình phân phối, ấn định nhãn trong định tuyến đơn hướng. Phương pháp này cũng cho phép sử dụng các bản tin định tuyến đa hướng PIM để thêm phần thông tin của nhãn vào vì nó theo hướng luồng xuống. Quan trọng hơn là khi có sự thay đổi trong cấu hình mãng dẫn tới hình thành thiết bị TSR mới thì cũng không cần phải thực hiện quá trình gán lại nhãn.
5.1.4 ARIS và dịch vụ đa hướng
ARIS có thể thiết lập các đường chuyển mạch cho lưu lượng đa hướng. Quá trình thiết lập một cây phát điểm-đa điểm chuyển mạch có thể xuất phát tại gốc hay tại node đầu vào. Cây có các đường chuyển mạch mạng toàn bộ lưu lượng đa hướng từ thiết bị ISR đầu ào tới tất cả các các thiết bị ISR đầu ra đều sử dụng chuyển mạch trên cơ sở phần cứng trong các thiết bị ISR trung chuyển. Cơ chế sử dụng phần cứng cải thiện nhiều hơn so với định tuyến đa hướng trên cơ sở phần mềm của bộ định tuyến. ARIS độc lập với bất kỳ giao thức đinh tuyến đa hướng cơ bản nào. ARIS hỗ trợ cho cách thiết lập theo dữ liệu, mỗi cặp (nguồn, địa chỉ nhóm) trong cây phân phát có gốc tai nguồn yêu cầu như yêu cầu trong giao thức DVMRP và PIM DM (PIM-DM). AIRS cũng hỗ trợ cách thiết lập theo bên nhận, ở đó cây phân phát dùng chung đối lập với mỗi cặp (*, địa chỉ nguồn) như yêu cầu trong PIM-SM (PIM Sparse Mode)
5.2 Mạng chuyển mạch IP
Các giải pháp chuyển mạch IP đã xét ở chương 4 và chương 4 có đặc điểm khác nhau nên môi trường mạng có thể áp dụng cho các giải pháp chuyển mạch IP đó cũng khác nhau. Vấn đề là đưa mô hình nào vào cấu hình mạng nào để cho mạng phục vụ tốt nhất. Phần này sẽ chỉ ra một số môi trường có thể triển khai công nghệ chuyển mạch IP vào mạng.
5.2.1 Chuyển mạch IP của hãng Ipsilon
Chuyển mạch IP có thể hoạt động trong nhiều khung cảnh mạng khác nhau. Chuyển mạch IP cũng có thể chuyển lưu lượng IP sử dụng quá trình xử lý từng chặng chuẩn nên trong khía cạnh này nó hoàn toàn giống với các bộ định tuyến IP chuẩn. Tuy nhiên, mục đích của chuyển mạch IP là phải tăng tốc lưu lượng IP mà giải pháp này phải yêu cầu các tài nguyên chuyển mạch đủ cho mỗi luồng và các thiết bị cạnh tại đầu vào và đầu ra phải có khả năng hỗ trợ IFMP. Một khung cảnh mạng đưa ra là mạng IP của trường DH hay mạng IP của công ty nhỏ như chỉ ra trong hình 5.2:
Hình 5.2: Chuyển mạch IP trong một công ty
Trong môi trường này các nhóm làm việc trên cơ sở Ethernet gắn tới mạng xương sống gồm các chuyển mạch IP thông qua thiết bị cạnh hỗ trợ IFMP. Các server tốc đọ cao cũng có thể gắn trực tiếp tới mạng xương sống nhờ sử dụng một bộ thích ứng IFMP, và mạng lõi là các chuyển mạch IP tham