Giao thức quản lý luồng Ipsilon IFMP (Ipsilon Flow Management Protocol) chạy trín liín kết điểm nối điểm giữa hai chuyển mạch EP lăm nhiệm vụ phđn bố thông tin kết hợp nhên giữa chúng. Giao thức năy sử dụng kết hợp nhên xi dịng. Mặc dù điểm xi dịng chịu ttâch nhiệm việc cấp vă quảng bâ nhên. Quyết định khi năo vă như thế năo để gân một nhên lă một vấn đề chính sâch nội bộ.
IFMP lă một giao thức ttạng thâi mềm (soft State), nghĩa lă trạng thâi mă nó căi đặt sẽ tự động time out (nghĩ lă bị xoâ sau 1 khoảng thời gian) ữừ khi được lăm tươi (refresh).
Trong trưỊTig hợp của IFMP, có nghĩa lă thông tin kết hợp nhên có khoảng thịi gian sống giới hạn một khi nó được biết bỏi chuyển mạch ngược dòng vă phải được lăm tươi ngay khi được ỹíu cầu.
Giâ trị VPI/ VCI được gắn cho gói sẽ do chuyển mạch BP đích ấn định vă giâ trị năy sẽ được thông bâo cho chuyển mạch IP nguồn biết. Giao thức IFMP được sử dụng giữa 2 chuyển mạch IP hoăn toăn độc lập với hoạt động của câc chuyển mạch IP khâc.
Có hai thănh phăn của IFMP, một giao thức gần kề (adjency protocol), một giao thức định tuyến lại.
2.7.3.1. Giao thứ c gần k ề của IF M P
Giao thức gần kề lă câc giao thức được dùng để giao tiếp vă phât hiện thông tin về câc lâng giềng (neighbor) trực tiếp. Nó cịn được dùng để dảm bảo rằng một lâng giềng không biến liiất một câch thầm lặng bời vì hư đường kết nối hay hệ thống bị reboot, hay ít nhất dùng để nhận biết sự có mặt của lâng giềng.
Chuyển mạch IP dựa trín sự cùng hợp tâc giữa câc chuyển mạch. Nó cần có sự nhất quân về trạng thâi của nhên được duy trì giữa -câc chuyển mạch, câc giao thức gần kề của IFMP cho phĩp câc chuyển mạch cùng hợp tâc ưao đổi câc thơng tin khởi tạo để nó đủ u cầu về ừạng thâi chung để có thể bắt đầu trao đổi nhên.
Câc giao thức gần kề của IFMP cho phĩp câc chuyển mạch tại cuối câc kết nối biết được đặc tính của câc chuyển mạch khâc. Bản tin ADJACENCY được gói văo một datagram IP vă gửi broadcast bằng địa chỉ giới hạn. Trong IP truyền ứiống, địa chỉ giới hạn (255.255.255.255) được lắng nghe bởi tất cả câc host ữín một mạng. Khi một chuyển mạch IP nhận một bản tin ADJACENCY từ một lâng giềng của nó, nó suy diễn ra đặc tính của chuyển mạch IP từ xa bằng câch kiểm tra ư-ường địa chì nguồn trong đóng gói IP của bản tin ADJACENCY. Với kiểu trạng thâi mềm, câc bản tin gần kề được gửi đi một câch tuần hoăn.
2.7.3.2. Giao thức định tuyến tại của IF M P
Có 5 loại bản tin được xâc định trong giao thức định tuyến lại của IFMP. Tất cả đều có cùng một khng dạng trong hình 2.26 vă tất cả đều được đóng gói văo IP datagram mă được gửi đến địa chỉ IP unicast của hệ thống ngang cấp, được học qua câc bản tin của giao
thức gần kề. Bản thđn băn tin có thể có chứa hcm một thănh phần bản tin, nhưng tất cả nếu căng loại phải có cùng trường Opcode trong tiíu đề. Năm bản tin đó lă:
• REDIRECT: Bản tin dùng để kết hợp một nhên cho một luồng vă định tuyến lại cho chuyển mạch.
RECLAEVI: Bản tin cho phĩp một nhên được thâo ra để dùng lại.
RECLAIM ACK: Phúc đâp rằng bản tin RECLAIM đê được nhận vă xử lý.
• LABEL RANGE: Cho phĩp một dêy có thể chấp nhận cùa nhên cho một chuyển mạch để có thể giao tiếp với lâng giềng của nó.
• ERROR: Dùng để thơng bâo câc lỗi xảy ra.
H ình 2.26: Định dạng bản tin giao thức REDIRECT của IFMP.
Phiín băn (Version) Opcode Kiểm tra tổng (Checksum) (Sender instance) (Peer instance) Số thức tự (Sequence number)
Thđn bản tin: độ dăi thay đổi (Message body: variable length)
Tín câc tnrdmg ưong bản tin đê có thề tự giải thích ý nghĩa của chúng. Chúng ta chi sẽ tìm hiểu về bản tin REDIRECT (những bản tin khâc có thể tìm thấy trong RFC 1953) vì đđy lă bản tin trung tđm của chuyển mạch IP.
Khuôn dạng của thđn bản tín REDIRECT được chỉ ra ttong hình 2.27. Xem xĩt trong bản tin năy chúng ta sẽ thấy kiểu luồng (flow type) vă nhận dạng luồng (flow indentifier). ở phần đầu chúng ta đê chỉ ra có hai loại luồng trong chuyển mạch IP vă nhận dạng luồng của nó.
H ình 2.27: Thđn bản tin REDIRECT cùa IFMP.
Kiểu luống (Flow type)
Chiều dăi mă nhận dạng luồng (Flow ID Length)
Thời gian tồn tại (Lie time)
. Nhên (Label)
Nhận dạng luồng (Flow Identifier)
Chưorng 2; Lý thuyết cơ bản của chuyển mạch nhên 55
• Flow Type: xâc định luồng loại 1 hay loại 2.
• Flow ID length: chiều dăi của Flow Identifier (mê nhận dạng luồng). • Lifetime: thời gian tồn tại của bản tin định hướng lại trong mạng. • Label: 32 bit, giâ trị VPI vă V Cĩ.
• Flow Identifier: chỉ ra luồng mă sẽ được gắn với nhên.
H ình 2.28: Nhên IFMP cho liín kết dữ liệu A TM.
Dănh trước (4) VPI (12) VCI (16)
Sau khi nhận được bản tin REDIRECT của BFMP nếu lihư chuyển mạch IP nguồn khơng có khả năng chuyển gói với nhên mă chuyển mạch iP đích ấn định, nó gửi trả về bản tin LABEL RANGE. Bản tin LABEL RANGE thông bâo cho chuyển mạch IP đích biết những giâ u-ị nhên hợp lệ.
Trường hợp xảy ra lỗi trong bản tin REDIRECT thì chuyển mạch IP nguồn sẽ gửi đi bản tin ERROR. Mặc khâc, để ngừng việc gắn nhên (V PW C I) cho gói, 1 bản tin RECLAIM sẽ được tạo ra. Bản tũi RECLAIM chứa câc thông tin: flow type, flow id length label vă flow identifier.
Bản tin RECLAIM ACK được gửi trả về thông bâo cho việc đê được thực hiện thănh công, việc ngừng cấp phât nhên cho gói của luồng dữ liệu được chi định.
2.7.3.3. Đóng gói cho luồng
Chuyển mạch IP hỗ trợ nhiều kiểu đóng gói cho vận chuyển IP ữín liín kĩt dữ liệu ATM như trong RFC 1954. Đóng gói được sử dụng tùy thuộc văo thơng tin kiểu luồng chứa trong bản tin định hướng lại IFMP của chuyển mạch IP đích. Đóng gói mặc định cho những gói IP đi trín mạch ảo mặc định được chỉ ra như trong hình 2.29. Nó dựa văo kỹ thuật đóng gói LLC/SNAP trong RFC 1483.
H ình 2.29: Đóng gói IP trín vc mặc định.
LLC (AA-AA-03)
SNAP (00-00-Ĩ0-08-00)
Gói tin IPv4
Phần đệm (0-47)
Phần đuôi AAL5 (AAL5 trailer)
Một chi tiết khâ quan trọng lă khi dữ liệu được gửi trín một v c định hướng lại thì được đóng gói khâc với câc dữ liệu gửi trín v c mặc định. Sự khâc nhau quan trọng giữa hai kiểu đóng gói khi một luồng được chuyển từ v c mặc định đến v c định tuyển lại lă:
• Trường LLC vă SNAP biến mất.
• Tiíu đề EP (Header IP) được chuyển thănh tiíu đề (header) của luồng IFMP.
Việc chuyển đổi tiíu đề IP vă TCP/UDP khâ phức tạp vă thú vị, tiíu đề thật sự đê được nĩn lại, do đó văi trường đê được bỏ đi. Hình 2.30 cho thấy chi tiết sự chuyển đổi năy, hình cho thấy tiíu đề IPv4 chuẩn, mê nhận dạng luồng(flow identifier) loại 2 vă đóng gói của luồng loại 2 trín một v c được định tuyến.
H ình 2.30: Nĩn tiíu đề IPv4: (a) Nhận dạng ỉuồng IFMP loại; (b) Đóng gói luồng loại 2;
' (c) Nhận dạng vă đóng gói luồng cùng với tất că câc trường trong tiíu đề IP [I].
Phiín bản IHL ToS Độ dải tổng
Nhận diện Cờ 1 Cờ phđn đoạn
TTL Giao thức Kiểm tra tiíu đề
Địa chỉ nguồn
Địa chỉ đích
Dữ liệu
(a)
Phiín bản I IHL I Dănh trước TTL Dănh trước
Địa chỉ IP nguồn
Địa chỉ IP đích
(b)
Dănh trước 1 ToS Độ dăi tổng
Nhận diện Cờ 1 . Cờ phđn đoạn
Dănh trưởc 1 Giao thức Kiểm tra tiíu đề
Dữ liệu
(c)
Ta có nhận xĩt câc trưịrng trong tiíu đề gói IP được bao gồm trong tiíu đề của mê nhận dạng luồng (flow identifier) vă tiíu đề đóng gói luồng. Sử dụng nhên của ba phần trong hình 2.30 ta có thể thấy rằng (a) = (b) +(c). Chúng ta xeni xĩt mục đích của điều năy
trong thực tế. ,
Nhắc lại rằng một chuỗi câc sự kiện dẫn đến sự xuất hiện luồng được định hướng lại trín một v c như sau:
Chương 2: Lý thuyết cơ bản của chuyển mạch nhên 57
• Một chuyển mạch IP lựa một luồng tìm kiếm tiíu đề IP của nó (hình 2.30.a).
• Switch gửi một bản tin REDIRECT chứa một mê nhận dạng luồng (flow identifier) (hình 2.30.C) vă một V C W P I để sử dụng cho luồng được lựa chọn đến chuyển mạch ngược dịng (upstream switch).
• • Chuyển mạch IP ngược dịng gửi luồng trín v c chứa trong bảng tin REDIRECT mă nó nhận được vă luồng năy được đóng gói tùy theo kiểu của nó (trong hình 2.30.b lă luồng loại 2).
Bđy giờ xem xĩt một chuyển mạch IP nhận một luồng đê được định tuyến lại. Luồng đến tì-ín V C W P I nằm trong bản tin REDIRECT mă đê được chuyển mạch năy gửi đi,' chuyển mạch năy luôn giữ lại bảng copy của tất cả bảng tin REDIRECT mă nó đê gửi. Do đó, nó có thể sử dụng trường V C W P I của luồng đến để tìm ra mê nhận dạng luồng (flow identifier) tương ứng. Vă bđy giờ nó có cả hai, flow identifier vă bản thđn luồng đang đến, nó có thể tạo íại tiíu đề IPv4 gốc từ hai thănh phần trín.
Mặc dù nĩn được sử dụng để tiết kiệm băng thông, trong trường họp năy nó cịn dùng để chống lại sự ttuy cập khơng được phĩp trín mạng. Ngoăi ra, vì nhiều ttường ttong tiíu đề IP giống nhau cho tất cả câc gói trong luồng, chúng ta có thể gửi cặc trường năy một lần, trong trưÒTig flow identifier, hơn lă gửi chúng trong tất cả câc gói.
2.7.4. Giao thức quản lý chuyển mạch chung GSMP
H ình 2.31: Định dạng cùa bản tin GSMP.
LLC (AA-AA-03)
SNAP (00-00-00-08-0C)
Phiín bản Kiểu bản tin Kết quả Mê hóa
Nhận dặng đường truyền
Bản tin GSMP
Phần đệm (0-47)
Phần đuôi AAL5 (AAL5 trailer)
Chúng ta giới thiệu Giao thức quản lý chuyển mạch chung GSMP (General Switch Management ProtcKol) ờ đđy vì nó được tạo ra như lă một phần của toăn bộ kiến trúc chuyển mạch IP. Tuy nhiín, phải thấy rằng, từ câc kỹ thuật trước, chuyển mạch IP có thể độc lập với GSMP vă ngược lại. GSMP được sử dụng độc nhất để điều kỉiiển chuyển mạch ATM vă những kết nối v c trong nó. Chúng ta có thể tạo một chuyển mạch IP không sử dụng GSMP vă có thể sừ dụng GSMP để điều khiển chuyển mạch'ATM mă không phải tạo
một chuyển mạch IP. Ví dụ, chúng ta có thể xđy dựng một bộ diều khiển mă được tạo thănh từ bâo hiệu chuẩn ATM (như Q.2931) hay câc nghiín cứu chuyển mạch nhên khâc có thể dùng GSMP để điều khiển một chuyển mạch. Do đó chúng ta phải phđn biệt giữa hai giao thức: IFMP rõ răng lă thănh phần chính trong kiến trúc chuyển mạch EP, còn GSMP như lă sự tạo thănh tối ưu.
GSMP lă giao thức hoạt động bín trong một chuyển mạch IP, giữa bộ điều khiển chuyển mạch IP vă chuyển mạch ATM, ừong đó bộ điều khiển chuyển mạch IP đóng vai trị chủ, còn chuyển mạch ATM lă tớ. Bộ điều khiển chuyển mạch IP vă chuyển mạch ATM sẽ trao đổi với nhau câc bản tin GSMP. Qua đó, bộ điều khiển chuyển mạch IP sẽ thiết lập vă giải tỏa kết nối trong chuyển mạch ATM.
Bản tin GSMP đi trín một v c điều khiển chuẩn (VP17VCI = 0/15) để ứiiết lập giữa bộ điều khiển chuyển mạch IP vă chuyển mạch ATM.
Cấu trúc của bản tin GSMP trín hình 2.31.
2.7.4.1. Câc kiểu bản tin G SM P
Có 5 loại bản tin: quăn lý kết nối, quản lý port, thống kí, cấu hình vă sự kiện.
Quăn lý kết nổi
Được sử dụng trong quâ trình thiết lập, xơ bỏ, điều chinh vă kiểm soât kết nối trong chuyển mạch ATM. Khi nhận được câc tế băo dữ liệu ùrín v c khơng mặc định, bộ điều khiển chuyển mạch IP kiểm tra xem luồng dữ liệu năy có được gắn nhên hay khơng. Nếu có, bộ điều khiển chuyển mạch IP sẽ gửi đi một lệnh Add Branch đến chuyển mạch ATM để tạo một kết nối giữa VCI đầu văo vă VCI đầu ra.
Như vậy, câc tế băo dữ liệu chỉ cần được xử lý tại lớp 2. Đặc biệt GSMP không phđn biệt giữa unicast vă multicast. Để thiết lập kết nối điểm - điểm (unicast) hay thím 1 kết nối văo liín kết điểm - đa điểm (multicast) đều sử dụng lệnh Add Branch. V ă mọi bản tin quản lý kết nối (ngoại trừ Move Branch) chỉ có chiều dăi bằng 1 cell ATM nín thời gian xử lý rất nhanh (hay nói câch khâc tíiời gian thiết lập một kết nối ữong chuyển mạch ATM rất nhanh)
Bảng 2.2: Câc loại bản tin quản lý kết nổi
Loại bản tin quản lỷ kỉt nối Chú thích
Add Branch Thiết lập kĩt nối hoặc thỗm nhânh phụ văo kểt nối điếm-đa điếm.
Delete Branch Xoâ một nhânh của kết nối điếm-đa điếm hoặc trong trường hợp
nhânh đơn/nhânh cuối thì xơ kết nối.
Delete Tree Xoâ toăn bộ kết nối.
Verify Tree Kiệm tra số nhânh trong một kết nối.
Delete All Xoâ tât cả kết nối ở ngõ văo cống Switch.
Move Branch Di chuyển một nhầnh ờ cổng raA/PI/VCl hiện tại đến cỗing
raA/PI/VCI mới.
Quản lý port
Bản tin dùng để kích hoạt một cổng chuyển mạch (Switch port), ngừng hoạt động cùa port, kiểm tra hopback vă reset nó. Khi q trình năy được thực hiện, mọi kết nối đến port năy đều bị xoâ vă một chi số port session mới được tạo ra. Chi sổ năy bao gồm 32 bit được tạo ra một câch ngẫu nhiín mỗi khi port được kích hoạt. Mọi yíu cầu GSM P buộc phải sử dụng chỉ số mới năy, nếu khơng u cầu sẽ khơng được thực hiện. Sau khi switch port được
kích hoạt lại thì trạng thâi của port lă hoạt động (active). Chỉ số port session cho phĩp bộ điều khiển chuyển mạch IP đồng bộ hóa với trạng thâi hoạt động hiện tại của port cũng như hủy bỏ những lệnh hết hiệu dụng.
Thống kí:
Bản tin thống kí cho phĩp bộ điều khiển chuyển mạch IP yíu cău vă nhận tính tơn thống kí liín quan đến port vă kết nối.
Cấu hình:
Bản tin năy cho phĩp bộ điều khiển chuyển mạch IP biết được dung lượng vă chức năng của chuyển mạch ATM: Switch name, Switch type, số version của firmware, ngoăi ra cho phĩp được những thông tin của một port, những V P W C I mă nó có thể cung cấp, tốc độ cực đại của cell, trạng thâi, loại giao diện vă port có thể ưu tiín.
Sự kiện:
Chuyển mạch ATM sử dụng bản tin năy thông bâo cho bộ điều khiển chuyển mạch IP những sự kiện như port up, port down.
Z7.4.2. G SM P V.2
GSMP V l . l (RFC 1987) cho phĩp bộ điều khiển chuyển mạch IP quản lý dễ dăng vă nhanh chóng kết nối vă trạng thâi của port trong chuyển mạch ATM vă tiếp nhận thông tin về port. Switch vă trạng thâi câc kết nối.
GSMP V2 lă câc version mới của GSMP (RFC 2297). GSMP hỗ trợ QoS. Nhờ đó bộ điều khiển chuyển mạch IP sẽ chia VPC (Virtual Path Connection) vă v c c (Virtual Channel Connection) thănh từng lớp QoS gồm có 4 thănh phần chính: bộ phđn loại (classifier), bộ chính sâch (policer), bộ điều chinh (regulator) vă lập kể hoạch (scheduler).
Mỗi lóp QoS sẽ bao gồm một số cặp V P W C I vă nhiệm vụ đó được bộ phđn loại (classifier) thực hiện. Bộ chính sâch (Policer) có nhiệm vụ gắn nhên cho tế băo (cell) hoặc loại bỏ tế băo.
Regulator có hai chức năng lă chức năng giâm sât vă chức năng chinh dạng.
• Chức năng giâm sât: kiểm tra xem tốc độ của tế băo có thích ứng với những thơng số regulator. Với những tế băo khơng thích ứng với tốc độ được chỉ định thì có thể bị đânh dấu hay bị loại bỏ.
• Chức năng chinh dạng: đặt những tế băo ra tại một tốc độ xâc định do thông số trong regulator định trước.
Ngoăi hỗ trợ QoS, GSMP V2 côn hỗ trợ câc tiện ích khâc như'bản tin QoS, chuyển mạch V P,...
2.7.5. Thực tế
Những sản phẩm chuyển mạch IP xuất hiện văo năm 1996. Họ sản phẩm của Ipsilon sử dụng PC - Pentium chạy Free BSD (UNIX) cho bộ điều khiển chuyển mạch. Ipsilon cũng đưa ra một số chuyển mạch ATM được điều khiển bởi bộ điều khiển chuyển mạch. Ngoăi ra những chuyển mạch ATM chuẩn được sử dụng như câc thiết bị ở rìa cho phĩp Ethernet vă FDDI LANs có thể kết nối với chuyển mạch IP đường trục (backbone IP Switching).
Sau đó có một số câc nhđn tố đê lăm cho câc sản phẩm chuyển mạch IP ít thănh cơng ưín thị trường. Một trong câc nhđn tố đó lă hiệu quả của việc kết họp nhên dùng hướng dữ liệu không cao. Một nhđn tố khâc lă sự ra đời của MPLS, đđy lă một chuẩn quốc tế được