CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS
3.5. Tính toán đường cưỡng bức
3.5.1. Quảng bá các thuộc tính của link
Router tại đầu nguồn (head-end) của một trung kế phải nắm được thông tin thuộc tính tài nguyên của tất cả các link trong mạng để tính toán đường LSP. Điều này chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng các giao thức định tuyến Link-State (như IS-IS hay OSPF) vì chỉ có kiểu giao thức này mới quảng bá thông tin về tất cả các link đến tất cả các router. Vì vậy, OSPF và IS-IS được mở rộng để hỗ trợ MPLS- TE:
• IS-IS có các trường Type-Length-Value mới (kiểu 22 TLV) để đính kèm các thông tin này trong các thông cáo PDU Link-State của nó.
• OSPF có các định nghĩa thông cáo Link-State mới (kiểu 10 LSA).
Một khi router đầu nguồn nhận được các thông cáo này thì nó không chỉ biết được topology mạng mà còn biết được các thông tin tài nguyên khả dụng của từng link. Điều này rất cần thiết để tính toán các đường thỏa mãn các đòi hỏi của trung kế lưu lượng.
Các giao thức IGP sẽ quảng bá các thuộc tính tài nguyên khi dưới các điều kiện hoặc sự kiện nào đó như:
• Khi link thay đổi trạng thái (ví dụ up, down…)
• Khi lớp tài nguyên của link thay đổi do tái cấu hình nhân công hoặc trong trường hợp băng thông khả dụng biến động qua các mức ngưỡng đặt trước.
• Theo định kỳ (dựa vào một timer), router sẽ kiểm tra các thuộc tính tài nguyên và quảng bá cập nhật thông tin.
• Khi tham gia thiết lập một đường LSP nhưng thất bại.
Hình 3.10 : Băng thông khả dụng ứng với từng mức ưu tiên 3.5.2. Tính toán LSP cưỡng bức (CR-LSP)
LSP cho một trung kế lưu lượng có thể được khai báo tĩnh hoặc tính toán động. Việc tính toán sẽ xem xét các tài nguyên khả dụng, các thuộc tính link và cả các trung kế khác (vì vậy được gọi là tính toán đường cưỡng bức). Kết quả của việc tính toán này là tìm ra một chuỗi các địa chỉ IP đại diện cho các hop trên đường LSP giữa đầu nguồn và đầu đích của trung kế lưu lượng. Sau đó, thực hiện báo hiệu LSP và hoàn thành việc thiết lập đường bằng các giao thức báo hiệu cho MPLS như RSVP-TE.
Tiến trình tính toán đường cưỡng bức luôn luôn được thực hiện tại đầu nguồn trung kế lưu lượng và được kích hoạt do:
• Một trung kế mới xuất hiện
• Một trung kế đang tồn tại nhưng thiết lập LSP thất bại
• Tái tối ưu hóa một trung kế đang tồn tại.
3.5.3. Giải thuật chọn đường
Việc chọn đường cho một trung kế lưu lượng sử dụng trọng số quản trị (TE cost) của mỗi link riêng biệt. Trọng số quản trị này mặc nhiên là bằng metric IGP của link. Giải thuật chọn đường cưỡng bức theo các bước sau:
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 80 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
- Cắt bỏ các link có resource-class bị loại do phép tính Affinity ra khỏi topology.
- Cắt bỏ các link không có đủ băng thông dự trữ theo yêu cầu của trung kế.
- Chạy giải thuật Dijktra để tìm ra đường có tổng TE-cost nhỏ nhất trên phần topology còn lại.
- Sau khi thực hiện các bước trên mà vẫn còn nhiều đường ứng cử cho LSP (nhiều đường có cùng tổng TE metric) thì tiêu chuẩn thứ tự chọn lựa như sau:
- Đường có băng thông tối thiểu cao nhất - Đường có số hop nhỏ nhất
- Chọn lựa ngẫu nhiên
Khi đường LSP được tính xong, RSVP được dùng để dành trước băng thông thực sự, để phân phối các nhãn cho đường và hoàn thành việc thiết lập đường LSP.
Ví dụ về chọn đường cho trung kế lưu lượng:
Xét ví dụ chọn đường LSP cho một trung kế lưu lượng (tunnel) thiết lập giữa R1 (đầu nguồn) và R6 (đầu đích). Yêu cầu của trung kế lưu lượng như sau:
Băng thông đòi hỏi ở mức ưu tiên 3 là 30 Mbps
Các bit Affinity lớp tài nguyên là 0010 với mặt nạ là 0011, tức là chỉ thực hiện kiểm tra trên hai bit thấp.
Link R4-R3 cần được loại trừ khỏi đường LSP, do vậy chuỗi bit resource- class của link này sẽ được đặt là 0011. Khi các bit Affinity lớp tài nguyên của trung kế lưu lượng được so sánh với các bit resource-class là không trùng nên link R4-R3 bị loại (hình 3.9 dưới đây).
Hình 3.11 : Xem xét các ràng buộc khống chế
Tham số tiếp theo được kiểm tra trong quá trình tính toán đường cưỡng bức là TE cost (trọng số quản trị) của mỗi link mà đường hầm khả năng đi qua. Nếu không xét tài nguyên thì đường R1-R4-R6 có tổng cost thấp nhất là 30. Tất cả các đường khả thi khác đều có tổng cost cao hơn.
Khi tài nguyên được đưa vào tính toán, thấy rằng trên đường ngắn nhất không có đủ băng thông thỏa mãn các đòi hỏi của trung kế lưu lượng (đòi hỏi 30 Mbps trong khi chỉ có 20 Mbps khả dụng). Kết quả là link R4-R6 cũng bị loại khỏi phép tính đường LSP.
Hình 3.12 : Xem xét tài nguyên khả dụng
Sau khi loại bỏ các link không thỏa mãn các đòi hỏi của trung kế lưu lượng, kết quả có hai đường LSP là: R1-R2-R3-R6 và R1-R5-R6. Cả hai đường đều có tổng cost là 40, để chọn một đường phải giải quyết bằng luật “tie-break”.
Trước tiên, băng thông tối thiểu trên đường được so sánh. Sau khi so sánh, vẫn còn cả hai đường vì chúng đều cung cấp ít nhất 50 Mbps băng thông. Tiếp theo, luật số hop nhỏ nhất trên đường LSP được áp dụng. Vì đường R1-R5-R6 có hop- count nhỏ hơn nên cuối cùng nó được chọn và quá trình tính toán cưỡng bức kết thúc.
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 82 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
Hình 3.13 : Chọn đường tốt nhất 3.5.4. Tái tối ưu hóa (Re-optimization)
Các đặc trưng và trạng thái mạng biến động theo thời gian. Ví dụ, các tài nguyên mới trở nên khả dụng, các tài nguyên bị lỗi được tái kích hoạt, các tài nguyên đã cấp phát được thu hồi lại. Do vậy, các đường của trung kế lưu lượng đã thiết lập tối ưu trước đó có thể không còn tối ưu nữa. Để duy trì mạng luôn luôn ở trạng thái tối ưu nhất, các trung kế lưu lượng phải được tái tối ưu hóa (re- optimization).
Tái tối ưu hóa được thực hiện theo chu kỳ. Sau những khoảng thời gian nhất định, MPLS-TE thực hiện kiểm tra đường tối ưu nhất cho các đường hầm LSP. Nếu xuất hiện đường cho LSP tốt hơn đường hiện dùng thì:
• Trước tiên, router đầu nguồn cố gắng báo hiệu thiết lập LSP mới tốt hơn.
• Nếu thành công, thay thế đường LSP cũ bằng đường LSP mới tốt hơn.
Tái tối ưu hóa phải không được gây ra sai hỏng dịch vụ. Để thực hiện điều này, đường LSP hiện có phải được duy trì cho đến khi LSP mới được thiết lập xong và chuyển trung kế lưu lượng từ đường cũ sang đường mới. Sau đó, đường LSP cũ mới được giải tỏa. Khái niệm này gọi là “make before break”