Sinh viên thực hiện
CHƯƠNG 1 CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS)(MPLS)
1.6. Hoạt động của MPLS
1.6.3. Chế độ hoạt động tế bào MPLS
Khi xem xét triển khai MPLS qua ATM cần phải giải quyết một số trở ngại sau đây :
- Hiện tại không tồn tại một cơ chế nào cho việc trao đổi trực tiếp các gói IP giữa 2 nút MPLS cận kề qua giao diện ATM. Tất cả các số liệu trao đổi qua giao diện ATM phải được thực hiện qua kênh ảo ATM.
- Các tổng đài ATM không thể thực hiện việc kiểm tra nhãn hay địa chỉ lớp 3. Khả năng duy nhất của tổng đài ATM đó là chuyển đổi VC đầu vào sang VC đầu ra của giao diện ra.
Hình 1.20 : Phân bổ nhãn trong mạng ATM-MPLS
Như vậy cần thiết phải xây dựng một số cơ chế để đảm bảo thực thi MPLS qua ATM như sau :
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 21 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
LSR biên 1 POP
LSR biên 2 POP
ATM-LSR lâi 2
ATM-LSR lâi 1
ATM- LSR lâi 3 Bước 1: gửi yêu
cầu nhãn X đến nút cần kề
Bước 6 : Giá trị VPI/VCI nội vùng đư
ợc gán bởi ATM-LSR lừi 1 gửi đến LSR biên 1 trả lời cho yêu cÇu
Bước 2 : ATM- LSR lừi 1 gửi yờu cầu giá trị nhãn X đến ATM-LSR lừi 3
Bước 3 : ATM- LSR lừi 3 gửi yờu cầu giá trị nhãn X đến LSR biên 4
LSR biên 3 POP
LSR biên 4 POP
LSR biên 5 POP Yêu cầu giá trị X
X=1/85
Yêu cầu giá trị X
X=1/241
Yêu cầu giá trị X
X=1/63
Bước 4: LSR biên 4 gán giá
trị VPI/VCI và gửi trả lời ATM-LSR lâi 3 Bước 5: LSR lừi 3 gỏn
giá trị VPI/VCI nội vùng, chuyển đổi VPI/VCI vào sang VPI/VCI ra và gửi giá
trị VPI/VCI mới đến ATM-LSR lâi 1
- Các gói IP trong mảng điều khiển không thể trao đổi trực tiếp qua giao diện ATM. Một kênh ảo VC phải được thiết lập giữa 2 nút MPLS cần kề để trao đổi gói thông tin điều khiển.
- Nhãn trên cùng trong ngăn xếp nhãn phải được sử dụng cho các giá trị VPI/VCI.
- Các thủ tục gán và phân phối nhãn phải được sửa đổi để đảm bảo các tổng đài ATM không phải kiểm tra địa chỉ lớp 3.
Trong phần tiếp theo một số thuật ngữ sau đây được sử dụng :
Kết nối trong mảng điều khiển qua giao diện LC-ATM:
Cấu trúc MPLS đòi hỏi liên kết thuần IP giữa các mảng điều khiển của các LSR cận kề để trao đổi liên kết nhãn cũng như các gói điều khiển khác. Cơ cấu trao đổi thông tin được thể hiện trong hình 1.21:
Hình 1.21 : Trao đổi thông tin giữa các LSR cận kề
Trong chế độ hoạt động MPLS khung yêu cầu này được đáp ứng một cách đơn giản bởi các Router có thể gửi, nhận các gói IP và các gói có nhãn qua bất cứ giao diện chế độ khung nào dù là LAN hay WAN. Tuy nhiên tổng đài ATM không
LSR LSR
Mảng số liệu Mảng điều khiển
Giao thức định tuyến IP
Bảng định tuyến IP
Giao thức báo hiệu MPLS
Bảng chuyển tiếp nhãn
Mảng số liệu Mảng điều khiển
Giao thức định tuyến IP Bảng định tuyến IP
Giao thức báo hiệu MPLS
Bảng chuyển tiếp nhãn Trao đổi thông
tin định tuyến
Trao đổi liên kết nhãn
Các gói nhãn Gói có nhãn
đến
có khả năng đó. Để cung cấp kết nối thuần IP giữa các ATM-LSR có hai cách sau đây :
- Thông qua kết nối ngoài băng như kết nối Ethernet giữa các tổng đài.
- Thông qua kênh ảo quản lý trong băng tương tự như cách mà giao thức của ATM Forum thực hiện. Phương án này có cấu trúc như hình dưới đây.
Kênh ảo điều khiển MPLS VC thông thường sử dụng giá trị VPI/VCI là 0/32 và bắt buộc phải sử dụng phương pháp bọc LLC/SNAP cho các gói IP theo chuẩn RFC 1483. Khi triển khai MPLS trong tổng đài ATM (ATM-LSR) phần điều khiển trung tâm của tổng đài ATM phải hỗ trợ thêm báo hiệu MPLS và giao thức thiết lập kênh VC. Hai loại giao thức này hoạt động song song (chế độ này được gọi là chế độ hoạt động con thuyền trong đêm (Ships-in-the-night). Một số loại tổng đài có khả năng hỗ trợ ngay cho những chức năng mới này (như của Cisco), một số loại khác có thể nâng cấp với phần sụn (firmware) mới. Trong trường hợp này, bộ điều khiển MPLS bên ngoài có thể được bổ sung vào tổng đài để đảm đương chức năng mới. Liên lạc giữa tổng đài và bộ điều khiển ngoài này chỉ hỗ trợ các hoạt động đơn giản như thiết lập kênh VC còn toàn bộ báo hiệu MPLS giữa các nút được thực hiện bởi bộ điều khiển bên ngoài.
Hình 1.22 : Cơ chế thiết lập kênh ảo điều khiển MPLS
Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR:
Việc chuyển tiếp các gói nhãn qua miền ATM-LSR được thực hiện trực tiếp qua các bước sau :
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 23 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
ATM-LSR Mảng điều khiển MPLS trong tổng đài
Mảng số liệu ATM
ATM switching
matrix
ATM-LSR Mảng điều khiển MPLS trong tổng đài
Mảng số liệu ATM
ATM switching
matrix ATM-LSR biên
Mảng điều khiển
MPLS
ATM-LSR biên Mảng điều khiển
MPLS Kênh ảo điều
khiển MPLS (0/32)
- ATM-LSR biên lối vào nhận gói có nhãn hoặc không nhãn, thực hiện việc kiểm tra cơ sở dữ liệu chuyển tiếp FIB hay cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn LFIB và tìm ra giá trị VPI/VCI đầu ra để sử dụng như nhãn lối ra. Các gói có nhãn được phân chia thành các tế bào ATM và gửi đến ATM-LSR tiếp theo. Giá trị VPI/VCI được gắn vào mào đầu của từng tế bào.
- Các nút ATM-LSR chuyển mạch tế bào theo giá trị VPI/VCI trong mào đầu của tế bào theo cơ chế chuyển mạch ATM truyền thống. Cơ chế phân bổ và phân phối nhãn phải bảo đảm việc chuyển đổi giá trị VPI/VCI nội vùng và ngoài vùng là chính xác.
- ATM-LSR biên lối ra (khỏi miền ATM-LSR) tái tạo lại các gói có nhãn từ các tế bào, thực hiện việc kiểm tra nhãn và chuyển tiếp tế bào đến LSR tiếp theo.
Việc kiểm tra nhãn dựa trên giá trị nhãn VPI/VCI của tế bào đến mà không dựa vào nhãn trên đỉnh của ngăn xếp trong mào đầu nhãn MPLS bởi vì ATM-LSR giữa các biên của miền ATM-LSR chỉ thay đổi giá trị VPI/VCI mà không thay đổi nhãn bên trong các tế bào ATM. Lưu ý rằng nhãn đỉnh của ngăn xếp được lập giá trị bằng 0 bởi ATM-LSR biên lối vào trước khi gói có nhãn được phân chia thành các tế bào.
Phân bổ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR:
Việc phân bổ và phân phối nhãn trong chế độ hoạt động này có thể sử dụng cơ chế giống như trong chế độ hoạt động khung. Tuy nhiên nếu triển khai như vậy sẽ dẫn đến một loạt các hạn chế bởi mỗi nhãn được gán qua giao diện LC-ATM tương ứng với một ATM VC. Vì số lượng kênh VC qua giao diện ATM là hạn chế nên cần giới hạn số lượng VC phân bổ qua LC-ATM ở mức thấp nhất. Để đảm bảo được điều đó, các LSR phía sau sẽ đảm nhận trách nhiệm yêu cầu phân bổ và phân phối nhãn qua giao diện LC-ATM. LSR phía sau cần nhãn đế gửi gói đến nút tiếp theo phải yêu cầu nhãn từ LSR phía trước nó. Thông thường các nhãn được yêu cầu dựa trên nội dung bảng định tuyến mà không dựa vào luồng dữ liệu, điều đó đòi hỏi nhãn cho mỗi đích trong phạm vi của nút kế tiếp qua giao diện LC-ATM.
LSR phía trước có thể đơn giản phân bổ nhãn và trả lời yêu cầu cho LSR phía sau với bản tin trả lời tương ứng. Trong một số trường hợp, LSR phía trước có thể phải cú khả năng kiểm tra địa chỉ lớp 3 (nếu nú khụng cừn nhón phớa trước yờu cầu cho đích). Đối với tổng đài ATM, yêu cầu như vậy sẽ không được trả lời bởi chỉ khi nào nó có nhãn được phân bổ cho đích phía trước thì nó mới trả lời yêu cầu.
Nếu ATM-LSR không có nhãn phía trước đáp ứng yêu cầu của LSR phía ssau thì nó sẽ yêu cầu nhãn từ LSR phía trước nó và chỉ trả lời khi đã nhận được nhãn từ LSR phía trước nó. Hình 1.20 mô tả chi tiết quá rình phân bổ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR.
Hợp nhất VC:
Vấn đề hợp nhất VC (gán cùng VC cho các gói đến cùng đích) là một vấn đề quan trọng cần giải quyết đối với các tổng đài ATM trong mạng MPLS. Để tối ưu hóa quá trình gán nhãn ATM-LSR có thể sử dụng lại nhãn cho các gói đến cùng đích. Tuy nhiên một vấn đề cần giải quyết là khi các gói đó xuất phát từ các nguồn khác nhau (các LSR khác nhau) nếu sử dụng chung một giá trị VC cho đích thì sẽ không có khả năng phân biệt gói nào thuộc luồng nào và LSR phía trước không có khả năng tái tạo đúng các gói từ các tế bào. Vấn đề này được gọi là xen kẽ tế bào. Để tránh trường hợp này, ATM-LSR phải yêu cầu LSR phía trước nó nhãn mới mỗi khi LSR phía sau nó đòi hỏi nhãn đến bất cứ đích nào ngay cả trong trường hợp nó đã có nhãn phân bổ cho đích đó. Một số tổng đài ATM với thay đổi nhỏ trong phần cứng có thể đảm bảo được rằng hai luồng tế bào chiếm cùng một VC không bao giờ xen kẽ nhau. Các tổng đài này sẽ tạm lưu các tế bào trong bộ đệm cho đến khi nhận được tế bào có bit kết thúc khung trong mào đầu tế bào ATM. Sau đó toàn bộ các tế bào này được truyền ra kênh VC. Như vậy bộ đệm trong các tổng đài này phải tăng thêm và một vấn đề mới xuất hiện đó là độ trễ qua tổng đài tăng lên. Quá trình gửi kế tiếp các tế bào kênh VC này được gọi là quá trình hợp nhất kênh ảo VC. Chức năng hợp nhất kênh ảo VC này giảm tối đa số lượng nhãn phân bổ trong miền ATM-LSR.