KỸ THUẬT TÁI ĐỊNH TUYẾN NHANH FRR TRONG MẠNG MAN-E VNPT ĐÀ NẴNG
3.4 KỸ THUẬT TÁI ĐỊNH TUYẾN NHANH FRR
3.4.1 Kỹ thuật bảo vệ với FRR
Những đặc tính của MPLS TE FRR đưa ra hai kỹ thuật bảo vệ đó là:
- Dự phòng one-to-one - Dự phòng many-to-one 3.4.1.1 Dự phòng one-to-one
Hình 3.5. Dự phòng one-to-one với FRR
Dự phòng one-to-one không dùng label stacking, mỗi TE LSP được bảo vệ yêu cầu một TE LSP dự phòng riêng hay còn gọi là một LSP vòng được tính cho mỗi LSR trong một đường dẫn được bảo vệ. Các LSPs dự phòng được thiết lập để sử dụng cho việc khôi phục node nếu có thể hoặc khôi phục link. Để bảo vệ hoàn toàn một LSP đi qua N nút, có thể cần đến N-1 đường dự phòng.
Trong hình trên các LSP được bảo vệ (1, 2, 3, 4, 5) có 4 LSPs đường vòng.
Các đường vòng 1 đến 3 sử dụng để bảo vệ node, đường vòng 4 dùng để bảo vệ link. Nếu lỗi xảy ra ở bất cứ nơi nào dọc theo đường dẫn được bảo vệ thì LSP phát hiện lỗi luôn luôn có thể chuyển lưu lượng vào đường vòng cục bộ mà không cần phải gửi FIS ngược dòng trước khi bắt đầu khôi phục. Do đó, các hoạt động khôi phục trở thành một quyết định cục bộ đối với LSP phát hiện lỗi. Các đường vòng được thiết lập dùng cách ghép nối vì vậy độ sâu của ngăn xếp nhãn không tăng khi một đường vòng được sử dụng. Việc sử dụng ghép nối làm cho đường dẫn khôi phục chỉ có dành sẵn đối với LSP cụ thể mà nó được thiết lập để bảo vệ. Trong mô hình này có một số phần mở rộng trong giao thức RSVP-TE được đề nghị, giúp cho việc tự động tìm thấy và thiết lập những đường vòng đó tại lúc thiết lập đường làm việc.
Trong hình 3.5 ta có thể thấy rằng, việc sử dụng bảo vệ cục bộ cho mỗi LSR trong đường làm chiếm giữ rất nhiều tài nguyên dành sẵn cho mục đích dự phòng.
Mặc dù chỉ có một đường dẫn làm việc trong mạng ví dụ này, có một số liên kết
dành sẵn 2 đường cho mục đích dự phòng. Điều này là không cần thiết khi chỉ một đường làm việc và cả hai đường dành sẵn đó không thể được sử dụng cùng một lúc nếu chỉ có duy nhất một lỗi xảy ra trên đường làm việc. Điều này liên quan đến hai đường dành sẵn từ SR7 đến LSR 8 và LSR9 đến LSR 5 và giữa LSR3 và LSR 8 khi những đường dành sẵn này thực hiện theo các hướng ngược nhau. Để ngăn chặn việc dành sẵn đôi như vậy, việc sáp nhập có thể được sử dụng để chia sẻ những đường dành sẵn đó. Chỉ có thể sáp nhập nếu hai hoặc nhiều hơn hai đường là những đường dự phòng cho cùng một đường làm việc có cùng chặng xuôi dòng kế tiếp trong đường đi vòng.
* Những quy tắc sau được sử dụng cho việc sáp nhập tài nguyên dành sẵn:
Đối với tất cả cỏc đường dành sẵn chia sẻ cựng một giao diện ở ngừ ra và LSR chặng kế tiếp thì tài nguyên dành sẵn sẽ chỉ được thực hiện trên đường dẫn làm cho đường vòng đó là đường dẫn ngắn nhất đến ER của LSP được bảo vệ.
Nếu những đường dẫn có cùng số chặng thì đường đi ngang qua các node mà các nút khác muốn tránh nên loại bỏ. Trong ví dụ trên, điều này có nghĩa trên link từ LSR7 đến LSR8, đường dự phòng của LSR1 sẽ được sáp nhập với đường dự phòng của LSR2 tại LSR7. Điều này là bởi vì đường dự phòng thứ hai có một đường ngắn hơn để đến ER (8, 4, 5 thay vì của 8, 3, 4, 5).
LSR9 cũng sẽ sáp nhập đường tài nguyên dành sẵn từ LSR3 và LSR4 trên đường link từ LSR8 đến LSR 9, trong trường hợp này số lượng hop để đi đến egress-Router là 1 cho cả 2 đường vòng. Đường vòng từ LSR3 được thiết lập để bỏ qua LSR4, vì vậy đường vòng từ LSR3 sẽ làm đường dành sẵn cuối cùng. Trong trường hợp này được minh họa trong hình 3.6.
Hình 3.6. Hoạt động sáp nhập trong dự phòng one-to-one
Lúc này đường dẫn từ LSR7 đến LSR4 được sử dụng cho cả đường dự phòng của LSR1 và LSR2 và đường dẫn từ LSR9 đến LSR5 được sử dụng cho cả đường dự phòng của LSR3 và LSR4.
Với kỹ thuật sáp nhập chúng ta có thể thấy rằng với 12 đường dành sẵn ban đầu đã được giảm xuống còn 9 đường.
3.4.1.2 Dự phòng many-to-one
Trong kỹ thuật tái định tuyến nhanh dùng many-to-one, chỉ một LSP duy nhất được tạo ra để sử dụng dự phòng cho một tập các LSPs thay vì sử dụng một đường vòng riêng biệt cho mỗi LSP được bảo vệ. Điều này buộc tập các LSPs được bảo vệ thông qua tunnel dự phòng cho những đường đó đi qua một LSR xuôi dòng chung. Tất cả các LSPs đi qua một điểm sửa chữa và qua LSR chung này có thể được bảo vệ bởi tunnel vòng. Điều này có nghĩa rằng đường dự phòng trong kỹ thuật dự phòng many-to-one sử dụng n-to-1 đường dẫn ánh xạ .
Dự phòng many-to-one dùng cách xếp chồng nhãn để định tuyến lại nhiều TE LSP được bảo vệ chỉ dùng một TE LSP dự phòng. Bởi vì khi nhiều LSPs được bảo vệ bằng một tunnel dự phòng, phải có cách để tách trở lại các LSPs khác nhau khi lưu lượng từ tunnel dự phòng đến tại PML.
Hình 3.7. Dự phòng many-to-one với FRR
Trong hình 3.7 có ba LSPs được bảo vệ bởi một tunnel dự phòng. Như chúng ta thấy, trong hình vẽ này, tunnel dự phòng sử dụng phục hồi cục bộ để bảo vệ node. Trong trường hợp này, LSR 3 là node được bảo vệ cho 3 LSP được bảo vệ.
Nếu kỹ thuật one-to-one được sử dụng thì sẽ có sẽ có đến ba đường vòng được thiết lập để bảo vệ node LSR 3, một đường cho mỗi LSP được bảo vệ. Chú ý kỹ thuật many-to-one không được sử dụng để chia sẻ bảo vệ. Thậm chí mặc dù nhiều LSPs có thể chia sẻ cùng một tunnel dự phòng thì tài nguyên cũng không được chia sẻ. Mỗi LSP được bảo vệ phải thêm một đường dành sẵn nếu nó sẽ sử dụng tunnel.
Do đó, kỹ thuật many-to-one được sử dụng để nhỏ hóa lưu lượng điều khiển.
3.4.1.3 Điều chỉnh đối với bảo vệ dự phòng được chia sẻ
Để sử dụng bảo vệ được chia sẻ như được giải thích trong phần trên, một số điều chỉnh phải được thực hiện đối với giao thức báo hiệu thiết lập đường khôi phục. Như đã giải thích ở trên, chia sẻ tài nguyên bảo vệ có thể được thực hiện nếu trước đó đường dẫn khôi phục được thiết lập và một đường khôi phục mới chia sẻ một đoạn của đường dẫn được sử dụng cho việc khôi phục. Các LSR và link mà đường dẫn này bảo vệ trong hai đường làm việc khác nhau thì không nằm trong cùng một SRG.
Điều này có nghĩa rằng khi một đường khôi phục được báo hiệu thì cần thực hiện kiểm tra tại mỗi LSR trong đường khôi phục, kiểm tra xem có thể chia sẻ tài nguyên được dành sẵn trước đó hay không.
Để có thể làm kiểm tra này thì thông tin về đường dẫn làm việc, đường khôi phục nào được thiết lập để bảo vệ cần được lưu tại mỗi LSR trong đường khôi phục.
Khi một LSP được thiết lập với RSVP-TE thì việc xác định router trong LSP này được thu thập bởi Record Route-Object mà đối tượng này được thực hiện bởi các bảng tin PATH và RESV. Khi con đường khôi phục được thiết lập cho LSP này thì danh sách xác định router này cần được gộp vào với bảng tin được gửi để thiết lập con đường khôi phục. Nếu danh sách xác định router này được lưu một cách cục bộ tại mỗi LSR trong đường khôi phục thì kiểm tra SRG có thể được thực hiện khi một đường dẫn khôi phục mới được thiết lập trên cùng đoạn.
Trong khi một vài sự chia sẻ băng thông bảo vệ có thể được thực hiện với những phần mở rộng đối với RSVP-TE, lượng băng thông dành sẵn cho việc khôi phục là best effort và có thể không được tối thiểu. Bởi vì không thể biết được tiềm năng chia sẻ trước khi việc lựa chọn đường khôi phục được thực hiện bởi PSL, mà PSL không biết về tiềm năng chia sẻ trong những đường khôi phục có thể. PSL chọn một đường khôi phục dựa trên tiêu chí khác như cân trọng link và đường dẫn ngắn nhất giống như trong thiết lập đường làm việc. Trong trường hợp này, có thể sử dụng các phần mở rộng đối với RSVP-TE để tính toán một cách cục bộ, tại mỗi LSR dọc theo đường khôi phục, lượng băng thông bảo vệ được chia sẻ yêu cầu trên mỗi một link trong đường dự phòng.
Nếu PSL có thể lựa chọn đường dự phòng tối ưu cho bảo vệ dự phòng được chia sẻ thì nó phải có một cơ sở dữ liệu mà mở rộng cơ sở dữ liệu trạng thái link được sử dụng để tìm đường dẫn trong mạng. Cơ sở dữ liệu này cần có các mục của mỗi link chứa thông tin (băng thông, xác định link) về tất cả các link trong mạng mà một link có thể cung cấp khả năng khôi phục. Bằng cách đó, một đường dự phòng cũng có thể được lựa chọn dựa trên tiêu chí sử dụng lượng băng thông dành sẵn mới tối thiểu. Một đề nghị đối với mở rộng giao thức định tuyến nội OSPF-TE cho phép việc tính toán lượng băng thông dành sẵn mới tối thiểu được đưa ra.
3.4.1.4 Mở rộng RSVP đối với FRR
MPLS TE FRR đưa ra một số mở rộng đối với RSVP trong vấn đề báo hiệu TE LSP được bảo vệ [11] như sau :
Bảng 3.2. RSVP Object
- FAST_REROUTE OBJECT: Xác định những đặc tính đối với TE LSP dự phòng. Những đặc tính này bao gồm: Mức ưu tiên (thiết lập và nắm giữ), giới hạn chặng, băng thông và các thuộc tính.
IR sẽ chèn FAST_REROUTE OBJECT vào bảng tin Path của mỗi LSP được bảo vệ.
Hình 3.8. Fast Reroute_ Object
- Đối tượng được mở rộng RECORD_ROUTE: Chỉ thị độ khả dụng bảo vệ tại mỗi chặng và loại của nó (bảo vệ link, node hay bandwidth).
- Đối tượng được mở rộng SESSION_ATTRIBUTE chỉ thị TE LSP có mong muốn bảo vệ hay không và loại của nó (bảo vệ link, node hay băng thông) .
Đối với kỹ thuật dự phòng one-to-one có thêm DETOUR_OBJECT trong bảng tin RSVP.
Sau khi các Router dọc theo đường dẫn ấn định tài nguyên cho LSP thì mỗi Router sẽ phát ra một bản tin Path cho đường vòng và trong bản tin này cũng sẽ được chèn thêm Detour_Object.
Hình 3.9. Detour_Object
Detour_Object cho phép các Router dọc theo đường vòng kết hợp nhiều đường vòng có phiên RSVP giống nhau. Detour_Object bao gồm thông tin về IR của đường vòng và node mà đường vòng tránh.
Các điểm sáp nhập đường vòng sẽ thực hiện việc kết hợp các đường vòng lại với nhau.
Hình 3.10. Điểm sáp nhập đường vòng
Router ở giữa thực hiện kết hợp tất cả các đường vòng thành một detour duy nhất.
MPLS TE FRR có thể dùng phương pháp cục bộ hoặc toàn cục để khôi phục TE LSP được bảo vệ sau khi xảy ra lỗi mạng.
Phương pháp khôi phục toàn cục dựa vào Router đầu vào định tuyến lại cho TE LSP được bảo vệ. Khi lỗi xảy ra, PLR gởi bảng tin PathErr theo hướng head-end Router của TE LSP được bảo vệ. Ngoài bảng thông báo RSVP, Router đầu có thể cũng biết về điều kiện lỗi từ cập nhật IGP nếu lỗi xảy ra trên cùng một khu vực IGP. Khi Router đầu vào nhận thông báo lỗi, nó có thể định tuyến lại TE LSP được bảo vệ quanh vùng lỗi một cách vĩnh cửu. Khi một PLR dùng khôi phục cục bộ thay thế thì nó định tuyến lại TE LSPs được bảo vệ thông qua đường dự phòng khi lỗi vẫn còn. Khi thiết bị hoạt động trở lại, PLR báo hiệu lại cho TE LSP được bảo vệ thông qua đường dẫn ban đầu của nó. Khôi phục toàn cục được ưa chuộng hơn khi nó dựa vào Router đầu vào để tối ưu lại TE LSP được bảo vệ vì thường thì node đó có một cái nhìn hoàn chỉnh về tài nguyên mạng và những ràng buộc TE LSP.