Như đó trỡnh bày khỏi quỏt ở phần trước, trong mục “Cỏc giao thức cơ bản trong mạng MPLS”. Trong phần này, chỳng ta sẽ tỡm hiểu chi tiết hơn để thấy rừ hơn cỏc đặc tớnh kỹ thuật của thuật toỏn định tuyến này.
Định tuyến dựa trờn ràng buộc ( hay cũn gọi là định tuyến QoS ) được thiết kế để cung cấp một tuyến thụng qua mạng MPLS dựa trờn nhu cầu QoS của người dựng. Thuật toỏn này nhằm hướng tới việc hỗ trợ cỏc đường chuyển mạch nhón được định tuyến dựa trờn ràng buộc (CR-LSPs) bằng việc định nghĩa cỏc cơ cấu và cỏc trường TLV (trường Loại - Chiều dài – Giỏ trị) hoặc sử dụng cỏc giao thức đang tồn tại để hỗ trợ định tuyến dựa trờn ràng buộc.
CR cú thể được thiết lập như là một hoạt động đầu cuối, cú nghĩa là từ CR- LSR lối vào đến CR-LSR lối ra. í tưởng là để cho CR-LSR biờn lối vào thiết lập
cỏc ràng buộc, và cỏc ràng buộc này cú tỏc dụng đối với tất cả cỏc nỳt, nhằm đ ặt trước nguồn tài nguyờn bằng việc dựng LDP.
Điều khiển dựa trờn ràng buộc sẽ tỏc động đến phõn bổ trung kế lưu lượng và phõn bổ nguồn tài nguyờn mạng. Mỗi LSR tớnh toỏn một cỏch tự động một tuyến hiện cho mỗi trung kế lưu lượng dựa trờn cỏc yờu cầu của việc phõn bổ cỏc trung kế, mục đớch là ràng buộc nguồn tài nguyờn mạng và cỏc chớnh sỏch quản trị mạng đú.
Thuật ngữ ràng buộc như đó núi trước đõy, nhằm để chỉ ra cho mỗi tập hợp cỏc nỳt trong mạng, tồn tại một tập hợp cỏc ràng buộc phải thoả món cho cho một hay cỏc đường liờn kết giữa hai nỳt mạng, như băng thụng tối thiểu, đường đi ngắn nhất, số nỳt ớt nhất, trễ truyền ớt nhất, sai pha ớt nhất, độ bảo mật đường truyền cao nhất …
Cỏc mạng ATM và FrameRelay đang s ử dụng cỏc định tuyến dựa trờn ràng buộc. Cụng việc này hoạt động dưới hỡnh thức mở rộng cỏc khỏi niệm cho ho ạt động lớp 3, tập trung vào việc mở rộng OSPF và IS-IS để hỗ trợ định tuyến dựa trờn ràng buộc.
Định tuyến hiện (Explicit Routing : ER):
Định tuyến hiện bao gồm định tuyến dựa trờn ràng buộc. Định tuyến loại này được thiết lập ở biờn của mạng, dựa trờn cỏc tiờu chuẩn và thụng tin định tuyến. Định tuyến hiện được thiết lập nhờ sử dụng cỏc bản tin LDP. Nú được mó hoỏ trong bản tin yờu cầu nhón. Bản tin này chứa một danh sỏch cỏc nỳt ( một nhúm cỏc nỳt) được thiết lập cho tuyến ràng buộc. Sau khi một CR-LSP được thiết lập thỡ tất cả cỏc nỳt trong nhúm đều cú đường LSP đi qua.
Nếu LDP được sử dụng cho định tuyến dựa trờn ràng buộc, thỡ tuyến dựa trờn ràng buộc này sẽ được mó hoỏ như là một dóy cỏc chặng ER chứa đựng trường TLV. Mỗi chặng ER cú thể nhận biết được một nhúm cỏc nỳt trong tuyến ràng buộc, và cỏc trường TLV chứa đựng cỏc tham số lưu lượng như tốc độ đỉnh (Peak
Rate), ho ặc tốc độ bắt buộc(Commited Rate).Tuyến dựa trờn ràng buộc là một đường bao gồm tất cả nhúm cỏc nỳt đó được định nghĩa theo một thứ tự mà nú xuất hiện trong TLV.
CR-LDP chuyển tải nguồn tài nguyờn được yờu c ầu bởi một đường trờn mỗi chặng của tuyến. Nếu một tuyến với nguồn tài nguyờn yờu c ầu khụng tho ả món (khụng tỡm thấy) thỡ cỏc đường đang tồn tại cú thể được định tuyến lại để ấn định lại cỏc nguồn tài nguyờn cho đường mới. í tưởng này được gọi là “ quyền ưu tiờn đường truyền”(path pre-emption). Quyền ưu tiờn thiết lập CR-LSP mới và sự phõn bổ quyền ưu tiờn giữ CR-LSP đang tồn tại được sử dụng để xỏc định độ ưu tiờn. Cỏc giỏ trị cho việc thiết lập và giữ CR-LSP là trong khoảng từ 0 đến 7. Giỏ trị 0 cú nghĩa là cú độ ưu tiờn cao nhất, đường truyền mang giỏ trị này là quan trọng nhất, cũn mang giỏ trị 7 là kờnh ớt quan trọng nhất.
Cỏc bản tin định tuyến ràng buộc và cỏc trƣờng TLV:
Trong chương trước ta đó giải thớch về cỏc bản tin trong LDP một cỏch chi tiết về chức năng của cỏc bản tin. Ở đõy, ta sẽ đưa ra khuụn dạng của cỏc bản tin về cỏc tham số tuỳ chọn trong cỏc bản tin này .
1.Bản tin yờu c ầu nhón:
0 1 –14 16 17 18 –30 31
0 Label Request( 0x0401) Message Length Message ID FEC TLV LSPID TLV (CR-LDP, bắt buộc) ER-TLV(CR-LDP, tuỳ chọn) Traffic TLV (CR-LDP, tuỳ chọn) Pinning TLV ( CR-LDP, tuỳ chọn) Resource Class TV( CR-LDP, tuỳ chọn)
Pre- Emption TLV(CR-LDP, tuỳ chọn)
Hỡnh 30 - Bản tin yờu cầu nhón
Bản tin này được gửi bởi một LSR xuống tới một LSR lờn trong cỏc trường hợp sau :
- LSR là lối ra ở cuối CR-LDP và một ỏnh xạ của dũng lờn được yờu cầu - LSR nhận một ỏnh xạ từ một dũng xuống của LSR chặng kế tiếp cho một
CR-LSR đối với một yờu cầu dũng lờn vẫn đang xử lớ.
0 1 –14 1 6 1 7 18-30 3 1 0 Label Mapping( 0x0401) Message Length
Message ID FEC TLV Label TLV
Label Request Message TLV LSPID TLV (CR-LDP, tuỳ chọn) Traffic TLV (CR-LDP, tuỳ chọn)
Hỡnh 31 – Bản tin ỏnh xạ nhón
3.Bản tin thụng bỏo:
Cỏc bản tin thụng bỏo cú nhiệm vụ mang thụng tin về trạng thỏi TLV để xỏc định cỏc sự kiện đang được bỏo hiệu. Cỏc bản tin thụng bỏo được chuyển đi tới cỏc LSR tại mỗi chặng sau bản tin yờu cầu nhón.
0 1 –14 1 6 1 7 18-30 3 1 0 Notification ( 0x0001) Message Length
Message ID Status TLV Optional Pa ra meters
Hỡnh 32 – Bản tin thụng bỏo
4.Trƣờng TLV tuyến hiện (ER-TLV):
Trường này xỏc định đường đi được thiết lập bởi LSP. Nú cú thể bao gồm một hoặc nhiều trường TLV chặng hiện. Trường này được chỉ ra ở hỡnh 33
0 1 –14 1 6 1 7 18-30 3 1 0 ER-TLV ( 0x0800) Length ER- Hop1 ER-Hop2 ER-Hop3 Hỡnh 33 – Explicit routeTLV
5.Trƣờng TLV chặng định tuyến hiện (Explicit Route Hop TLV)
Trường này chứa đựng cỏc bộ nhận dạng chặng. Trường này được chỉ ra trong hỡnh 34
Trường ER-Hop-Type chứa đựng thụng tin về cỏc nội dung trường, chỉ ra rằng trường này là tiền tố Ipv4, tiền tố Ipv6, số hệ thố ng tự trị (AS) hay một LSP ID. Bớt L chỉ ra liệu nỳt hoặc một nhúm nỳt ho ạt động khụng tốt hay việc định tuyến đang khụng thực hiện được . Trường nội dung chứa đựng cỏc tiền tố hay bất cứ thứ gỡ đang được chứa trong trường TLV này.
0 1 2-14 1 6 1 7 18-30 3 1 L ER-Hop-Type Length Content
Hỡnh 34- The Explicit RouteHop TLV
6.Trƣờng cỏc tham số lƣu lƣợng TLV: 0 1 2 –14 1 6 1 7 18-30 3 1 0 0 Traffic Para meters TLV ( 0x0810) Length
Flags Frequency Reserved Weight
Peak Data Rate (PDR) Peak Burst Size ( PBS) Co mmitted Data Rate(CDR) Co mmitted Burst Size ( CBS )
Excess Burst Size( EBS)
Khuụn dạng của trường này được chỉ ra như hỡnh 35. Trường này dựng để chuyển tải cỏc tham số lưu lượng tới cỏc nỳt CR-LSR khỏc. Cỏc trường trong TLV thực hiện cỏc chức năng dưới đõy:
- Trường cờ thực hiện một số cỏc chức năng. Đầu tiờn là hai bớt được dự trữ cho việc sử dụng trong tương lai, 6 bớt cũn lại được định nghĩa như sau: Mỗi bớt cờ tương ứng với một tham số lưu lượng. Cờ “negotiable” mang giỏ trị 0 là khụng cú sự tho ả thuận nào, mang giỏ trị 1 là cú sự thoả thuận.
F1 – Tương ứng với PDR F2 – Tương ứng với PBS F4 – Tương ứng với CBS F5 – Tương ứng với EBS
F6 – Tương ứng với trọng số(Weight)
Trường “Frequency” được mó hoỏ với cỏc điểm mó tương ứng được định nghĩa như sau: 0 – Khụng xỏc định
1 – Thường xuyờn 2 – Rất thường xuyờn 3- 255 – Dự trữ
Trường “Weight” chỉ ra trọng số của CR-LSR. Cỏc giỏ trị trọng số hiện cú là từ 1- 255. Giỏ trị 0 cú nghĩa là trọng số khụng được ỏp dụng đối với CR- LSP.
Mỗi tham số lưu lượng được mó hoỏ như là một số 32 bớt. Cỏc giỏ trị PDR và CDR cú đơn vị là bytes/second. Cỏc giỏ trị PBS, CBS và EBS cú đơn vị là bytes.
7. Độ ƣu tiờn TLV: Gồm hai trường chớnh trong TLV, đú là :
- SetPrio(SetupPriority) : Trường này mang giỏ trị 0 nếu độ ưu tiờn thiết lập cho đường truyền được đặt là cao nhất, tức đường truyền này là quan trọng nhất, là 7 nếu đường ớt quan trọng nhất.
- HoldPrio(Holding Priority): Trường này mang giỏ trị 0 nếu độ ưu tiờn được ấn đinh cho đường quan trọng nhất, 7 là đường ớt quan trọng nhất.
0 1 2 –14 1 6 1 7 18-30 3 1 0 0 Pre Empt ion( 0x0820) Length
SetPrio HoldPrio Reserved
Hỡnh 36 - The PreEmption TLV 8. Trƣờng LSPID TLV: 0 1 2 –14 1 5 16 18-30 3 1 0 0 LSPID-TLV ( 0x0821) Length
Reserved ActFlg Local CR-LSP ID Ingress LSR Router ID
Hỡnh 37 – LSPID TLV
Nú là trường nhận dạng ID duy nhất của một CR-LSP, LSPID là tổng hợp của trường nhận dạng bộ định tuyến LSR lối vào và trường nhận dạng CR-LSP duy nhất cục bộ của LSR đú. LSPID r ất cú ớch cho việc quản trị mạng, sửa CR-LSP và trong việc sử dụng một CR-LSP đó được thiết lập như là một chặng trong ER-TLV. Cờ chỉ thị tỏc động được mang trong LSPID để chỉ ra tỏc động nờn làm nếu LSP đó tồn tại trờn LSR sẵn sàng nhận bản tin.
Sau khi một CR-LSP được thiết lập, việc đặt trước dải thụng là cần thiết để cú thể được thay đổi bởi nhà cung cấp mạng do cỏc yờu cầu mới đối với lưu lượng được lưu chuyển trờn CR-LSP này. Trường Action Indicator Flag được sử dụng để chỉ ra nhu cầu cần điều chỉnh dải thụng và cỏc tham số khỏc của một CR-LSP đó được thiết lập mà khụng cần ngắt dịch vụ.
Local LSP ID là một bộ nhận dạng của CR-LSP một cỏch cục bổtong phạm
vi một LSR lối vào đang khởi phỏt CR-LSP. Ingress LSR Router ID dựng để nhận dạng bộ định tuyến LSR lối vào
9.Trƣờng Resource Class TLV :
Trường này được sử dụng để xỏc định cỏc liờn kết cú thể được chấp nhận bởi CR-LSP này và để sửa cấu hỡnh mạng
0 1 2 –14 1 5 1 6 17-30 3 1 0 0 ResCls-TLV ( 0x0822) Length RsCls Hỡnh 38 – Resource Class TLV
Trường RsCls chỉ ra một trong 32 nỳt mà CR-LSPcú thể truyền.
10.Route Pinning TLV: 0 1 2 –14 1 5 1 6 17-30 3 1 0 0 0x823 Length Reserved
Hỡnh 39 – The Route Pinning TLV
Trường này được dựng để phõn đoạn một LSP mà nú được định tuyến tồi, cỏc phõn đoạn (segment) được xỏc định với chặng tiếp theo cựng với việc đặt bớt L. Một CR-LSP cú thể được thiết lập bằng cỏch dựng sự kết nối tuyến nếu việc thay đổi tuyến bởi một LSP là khú khăn ngay c ả khi chặng tiếp theo trở nờn khả dụng tại một vài LSR thuộc LSP đó được định tuyến hỏng.
Bớt P được đặt là 1 để chỉ ra rằng việc kết nối tuyến được yờu cầu, cũn được đặt là 0 nếu sự kết nối tuyến khụng được yờu cầu.
11.CR-LSP FEC TLV :
Một thành phần FEC mới được chỉ ra (như hỡnh 40) để hỗ trợ cỏc CR-LSP. Nú khụng loại trừ việc sử dụng cỏc thành phần FEC khỏc( Type = 0x01,0x02,0x03) được định nghĩa trong LDP Spec trong cỏc bản tin CR-LDP. Thành phần CR-LSP FEC là một FEC khụng rừ ràng, nú chỉ được sử dụng trong cỏc bản tin CR-LSP.
0 1 2 –14 1 5 1 6 17-30 3 1 0 0 FEC (0x0100) Length CR-LSP Hỡnh 40 - The CR – LSP FEC TLV
4.4 Chất lƣợng dịch vụ: [21],[24]
Chất lượng dịch vụ QoS là một trong những yếu tố thỳc đẩy sự phỏt triển của MPLS. Hầu hết cỏc cụng việc được thực hiện trong mạng MPLS QoS đều tập trung vào việc hỗ trợ cỏc thuộc tớnh c ủa IP QoS trong mạng. MPLS cú thể giỳp nhà cung c ấp đưa ra cỏc dịch vụ IP QoS hiệu quả hơn. Cũng như đối với IP, MPLS cũng cung cấp hai mụ hỡnh QoS: Dịch vụ tớch hợp IntServ và dịch vụ DiffServ.
Hiện nay, cỏc dịch vụ trờn mạng Internet thường sử dụng dịch vụ Best Effort (nổ
lực tối đa). Cỏc gúi thụng tin này được chuyển đi theo kiểu “đến trước được phục vụ trước” mà khụng quan tõm đến đặc tớnh lưu lượng của dịch vụ. Điều này khú khăn trong việc hỗ trợ cỏc dịch vụ đũi hỏi độ trễ thấp (như cỏc dịch vụ yờu cầu thời gian thực). Do vậy việc nghiờn c ứu một mụ hỡnh mới (IntServ và DiffServ) để thay thế mụ hỡnh cũ cũn cú nhiều hạn chế như đó núi ở trờn là rất cần thiết.
4.4.1 Mụ hỡnh dịch vụ tớch hợp (IntServ)
Dịch vụ này ra đời nhằm đỏp ứng nhu c ầu ngày càng tăng c ủa cỏc dịch vụ yờu cầu cao về thời gian thực và băng thụng. Cỏc nguyờn nhõn dẫn đến sự ra đời của dịch vụ này là:
- Dịch vụ Best Effort khụng cũn đủ khả năng đỏp ứng được đồng thời
nhiều ứng dụng khỏc nhau với cỏc luồng lưu lượng khỏc nhau
- Cỏc ứng dụng đa phương tiện ngày càng xuất hiện nhiều, mạng IP phải khụng chỉ cú khả năng hỗ trợ cỏc dịch vụ đơn mà cũn phải hỗ trợ được cỏc ứng dụng đa dịch vụ với nhiều luồng lưu lượng khỏc nhau.
- Tối ưu hoỏ hiệu suất sử dụng mạng và tài nguyờn mạng. Tài nguyờn mạng sẽ được dự trữ cho lưu lượng cú độ ưu tiờn cao hơn, phần cũn lại sẽ để dành cho số liệu dạng Best Effort
Trong mụ hỡnh IntServ cú một số thành phần sau:
Giao thức thiết lập: Thiết lập cho cỏc mỏy chủ và cỏc bộ định tuyến dự trữ động tài nguyờn trong mạng để xử lớ cỏc yờu cầu của cỏc luồng lưu lượng riờng. RSVP là một trong những giao thức đú
Đặc tớnh luồng: Xỏc định chất lượng dịch vụ QoS sẽ cung cấp cho luồng riờng biệt, đõy chớnh là băng t ần tối thiểu mà mạng bắt buộc phải cung c ấp để đảm bảo QoS cho luồng yờu cầu.
Điều khiển lưu lượng: Trong cỏc thiết bị mạng(mỏy chủ, bộ định tuyến, chuyển mạch) cú thành phần điều khiển và quản lớ tài nguyờn mạng để hỗ trợ QoS theo yờu c ầu.
Cỏc mức chất lượng dịch vụ được cung cấp bởi IntServ bao gồm:
Dịch vụ bảo đảm QoS về băng tần dành riờng, trễ cú giới hạn, khụng bị thất thoỏt gúi tin trong hàng. Cỏc ứng dụng cung c ấp thuộc loại này là hội nghị truyền hỡnh, khỏm bệnh từ xa và cỏc ứng dụng liờn quan đến ngành tài chớnh .
Dịch vụ kiểm soỏt tải: Khụng đ ảm bảo về băng tần hay trễ nhưng khụng giảm chất lượng một cỏch đỏng kể khi tải mạng tăng lờn. Dịch vụ loại này phự hợp với cỏc ứng dụng khụng yờu c ầu cao về độ trễ cũng như thời gian thực như truyền õm thanh và hỡnh ảnh chất lượng trung bỡnh.
4.4.2 Mụ hỡnh dịch vụ DiffServ
Mụ hỡnh IntServ tuy đó giải quyết được rất nhiều vấn đề liờn quan đến QoS
trong mạng IP nhưng trờn thực tế khụng thực sự đảm bảo được QoS xuyờn suốt. Dịch vụ DiffServ ra đời nhằm giải quyết vấn đề cũn tồn tại đú.
DiffServ sử dụng đỏnh dấu gúi và xếp hàng theo loại để hỗ trợ cỏc dịch vụ
ưu tiờn qua mạng IP.
Nguyờn tắc cơ bản của DiffServ như sau:
- Định nghĩa một số lượng nhỏ cỏc lớp dịch vụ hay mức ưu tiờn. Cỏc lớp dịch vụ này liờn quan đến cỏc đặc tớnh lưu lượng như băng tần nhỏ nhất/lớn nhất, kớch thước burst, thời gian kộo dài burst…
- Xếp loại và đỏnh dấu cỏc gúi riờng biệt tại biờn của mạng vào cỏc lớp dịch vụ
- Cỏc thiết bị định tuyến, chuyển mạch trong mạng lừi sẽ phục vụ cỏc gúi theo nội dung cỏc bớt đó được đỏnh dấu trong tiờu đề của gúi.
- Khụng cần bỏo hiệu cho từng luồng
- Dịch vụ ưu tiờn cú thể ỏp dụng cho một số luồng riờng biệt cựng một lớp dịch vụ. Điều này cho phộp nhà cung c ấp dịch vụ dễ dàng cung c ấp một số lượng nhỏ cỏc mức dịch vụ khỏc nhau cho khỏch hàng cú nhu cầu. - Khụng yờu cầu thay đổi tại cỏc mỏy chủ hay cỏc ứng dụng để hỗ trợ dịch
vụ ưu tiờn, vỡ cụng việc này được thực hiện bởi cỏc thiết bị biờn.