Hình 36: BGP phađn phôi nhãn qua nhieău Autonomous System
BGP có theơ dùng đeơ thiêt laơp phađn phôi nhãn cho các LSP đi xuyeđn qua các máng cụa nhieău nhà cung câp khác nhau. Hình tređn goăm 3 heơ tự trị là A, B và C. AS A câp phát cho khách hàng prefix địa chư (FEC) “a.b/16”. Router C3 quạng bá nó như moơt
UPDATE: NLRI: a.b/16, Next Hop: C3, ASPATH = C AS B B3 A3 AS C A1 A2 AS A C3 In Lbl NHLFE M Pop 1
FEC Out IF NHLFE
a.b/16 1 Push L,M A3 1 Push M
L a.b.c.d M L a.b.c.d
FEC Next Hop AS Path Label
a.b/16 A3 C L a.b/16 A3 B-C - A3 A2 - M A1 RIB, LIB UPDATE: NLRI: a.b/16, Next Hop: B1, ASPATH = B-C A1 FIB A3 LFIB UPDATE: NLRI: a.b/16 Next Hop: C3 ASPATH = C, LABEL = L FEC a.b/16 B1 LSP1 LSP2
NLRI cho AS-A và AS-B baỉng bạn tin BGP UPDATE có chứa next-hop và ASPATH. Bạn tin UPDATE được gởi bởi C3 đên A3 còn mang moơt ánh xá từ FEC “a.b/16” sang nhãn L. Router A3 trong AS A thu thaơp tât cạ các thođng cáo này vào trong bạng RIB cụa nó, thí dú thođng qua moơt lưới các phieđn iBGP hoaịc moơt “route reflector”. Nhaỉm tìm cách tôt nhât đeơ chuyeơn tiêp các gói đên prefix “a.b/16”, A1 có theơ xác định raỉng đường AS ngaĩn nhât là qua hop kê A3 sử dúng nhãn L. Nhờ định tuyên noơi và giao thức phađn phôi nhãn cụa mình, router A1 cũng biêt raỉng tuyên tôt nhât đeơ đên A3 là đi qua A2 sử dúng nhãn M. Kêt quạ là khi chuyeơn gói đên prefix “a.b/16”, router A1 push nhãn L leđn gói roăi push tiêp nhãn M tređn đưnh stack. Như vaơy, moơt LSP được chui beđn trong moơt đường haăm LSP khác. LSP1 beđn ngoài kéo dài từ A1 đên A3. Trong khi đó, LSP2 kéo dài từ AS A đên AS C và có moơt đốn chui beđn trong LSP1.
2.7 Toơng kêt chương
Trong chương này trình bày các chức naíng định tuyên và báo hieơu cơ bạn trong maịt phẳng đieău khieơn MPLS đeơ hoê trợ tự đoơng hóa vieơc câu hình cụa maịt phẳng chuyeơn tiêp. Kiên trúc định tuyên IP được boơ sung chức naíng báo hieơu đeơ thực hieơn định tuyên ràng buoơc. Chương này đã giới thieơu moơt sô giao thức báo hieơu MPLS thực hieơn phađn phôi nhãn theo các đaịc tính chung như tuyên tường minh hay tuyên từng chaịng, phađn phôi nhãn theo yeđu caău hay khođng caăn yeđu caău, đieău khieơn phađn phôi nhãn đoơc laơp hay theo trình tự. Moơt sô ví dú trực quan minh hĩa hốt đoơng định tuyên và báo hieơu có theơ dùng cho kỹ thuaơt lưu lượng hoaịc thiêt laơp kêt nôi MPLS lieđn máng qua nhieău nhà cung câp dịch vú khác nhau.
Chương 3:
KỸ THUAƠT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 3.1 Kỹ thuaơt lưu lượng (Traffic Engineering)
Kỹ thuaơt lưu lượng (TE) là quá trình đieău khieơn cách thức các luoăng lưu lượng đi qua máng sao cho tôi ưu hóa vieơc sử dúng tài nguyeđn và hieơu naíng cụa máng. Nó ứng dúng các nguyeđn lý khoa hĩc cođng ngheơ đeơ đo lường, mođ hình hóa, đaịc trưng hóa và đieău khieơn lưu lượng nhaỉm đát được các múc tieđu khác nhau. Khái nieơm TE phađn bieơt với khái nieơm kỹ thuaơt máng (Network Engineering). Kỹ thuaơt máng lieđn quan đên vieơc thiêt kê xađy dựng topology cụa máng sao cho phù hợp với lưu lượng.
3.1.1 Các múc tieđu trieơn khai kỹ thuaơt lưu lượng
3.1.1.a Phađn lối
Các múc tieđu trieơn khai kỹ thuaơt lưu lượng có theơ phađn theo hai hướng sau:
§ Hướng lưu lượng (traffic oriented)
§ Hướng tài nguyeđn (resource oriented)
Các múc tieđu hướng lưu lượng lieđn quan đên vieơc taíng cường QoS cho các luoăng lưu lượng. Trong mođ hình đơn lớp (dịch vú best-effort), các múc tieđu này goăm: giạm thieơu mât gói và treê, taíng tôi đa thođng lượng (throughput) và tuađn thụ các hợp đoăng mức dịch vú (SLA)... Các múc tieđu hướng lưu lượng bị chaịn thông keđ (như thay đoơi đoơ treê gói đưnh-đưnh, tỷ leơ mât gói, treê truyeăn tôi đa) cũng rât hữu ích trong mođ hình dịch vú phađn bieơt (Diffserv).
Các múc tieđu hướng tài nguyeđn lieđn quan đên vieơc tôi ưu hóa sử dúng tài nguyeđn. Baíng thođng là moơt tài nguyeđn côt yêu cụa máng, do đó chức naíng trĩng tađm cụa kỹ thuaơt lưu lượng là quạn lý hieơu quạ tài nguyeđn baíng thođng.
3.1.1.b Bài toán nghẽn
Nghẽn thường xạy ra theo hai cách như sau:
§ Khi bạn thađn các tài nguyeđn máng khođng đụ đeơ câp cho tại yeđu caău.
§ Khi các dòng lưu lượng được ánh xá khođng hieơu quạ leđn các tài nguyeđn, làm cho moơt sô taơp con tài nguyeđn trở neđn quá tại trong khi sô khác nhàn roêi.
Có theơ giại quyêt nghẽn baỉng các cách:
§ Taíng dung lượng hoaịc ứng dúng các kỹ thuaơt đieău khieơn nghẽn coơ đieơn (giới hán tôc đoơ, đieău khieơn luoăng, quạn trị hàng đợi, đieău khieơn lịch trình…)
§ Dùng kỹ thuaơt lưu lượng nêu nghẽn là do câp phát tài nguyeđn chưa hieơu quạ. Đôi tượng giại quyêt cụa kỹ thuaơt lưu lượng là nghẽn kéo dài chứ khođng phại nghẽn nhât thời do bùng phát lưu lượng.
3.1.2 Các lớp dịch vú dựa tređn nhu caău QoS và các lớp lưu lượng
Lưu lượng có theơ được toơ chức xoay quanh moơt khái nieơm gĩi là các lớp dịch vú (service classes). Các lớp lưu lượng này được định nghĩa theo những hốt đoơng sau:
§ Quan heơ đoăng boơ giữa đaău phát và đaău thu: ám chư biên đoơng treê có theơ châp nhaơn được tređn moơt kêt nôi.
§ Tôc đoơ bit: cô định hay biên đoơi
§ Lối dịch vú: hướng kêt nôi hay khođng kêt nôi
§ Các hốt đoơng đieău khieơn luoăng
§ Sô thứ tự cho thođng tin người sử dúng
§ Phađn đốn và tái hợp các PDU (Protocol Data Unit) cụa người dùng
Lớp Đaịc đieơm
Lớp A
Tôc đoơ bit cô định
Định hướng kêt nôi (connection-oriented) Caăn có sự quan heơ veă định thời giữa phát và thu Cho phép moơt ít mât mát
Lớp B
Tôc đoơ bit thay đoơi Định hướng kêt nôi
Caăn có quan heơ veă định thời giữa phát và thu Cho phép moơt ít mât mát
Lớp C
Tôc đoơ bit thay đoơi Định hướng kêt nôi
Khođng đòi hỏi sự quan heơ veă định thời giữa phát và thu Khođng cho phép mât mát
Lớp D
Tôc đoơ bit thay đoơi
Khođng kêt nôi (connectionless)
Khođng đòi hỏi sự quan heơ veă định thời giữa phát và thu Khođng cho phép mât mát
Các lớp dịch vú kỹ thuaơt lưu lượng
3.1.3 Hàng đợi lưu lượng
Nhieău heơ thông (đaịc bieơt là router) hoê trợ moơt sô dáng hàng đợi thođng dúng sau:
3.1.3.a Hàng đợi FIFO (First-in, First-out)
Hàng đợi này truyeăn gói theo thứ tự, gói đên trước sẽ được truyeăn trước.
3.1.3.b Hàng đợi WFQ (Weighted Fair Queuing)
Baíng thođng roêi được chia cho các hàng đợi tùy thuoơc vào trĩng sô (weight) cụa chúng. Xét ví dú sau: có 12 luoăng lưu lượng A,B,.. N và trĩng sô cụa chúng được đánh sô như hình 37, trong đó: có bôn luoăng (D, E, F, G) có trĩng sô 5, có hai luoăng có trĩng sô 4, còn ở các trĩng sô khác chư có moơt luoăng.
Hình 37: Nhieău luoăng cho moêi lớp lưu lượng
Toơng trĩng sô: 8 + 7 + 6 + 5(4) + 4(2) + 3 + 2 +1 = 55. Khi đó moêi luoăng có trĩng sô 5 sẽ nhaơn được 5/55 baíng thođng, luoăng có trĩng sô thâp nhât (trĩng sô 1) sẽ nhaơn được 1/55 baíng thođng và luoăng có trĩng sô cao nhât (trĩng sô 8) nhaơn được 8/55 baíng thođng. Tương tự cho các luoăng có trĩng sô khác.
3.1.3.c Hàng đợi CQ (Custom Queuing)
Interface Hardware Ethernet Frame Relay ATM Serial Link Etc. Traffic Destined for Interface Interface Buffer Resources Q Length Deferred by Queue Limit Up to 16 3/10 1/10 Weighted Round Robin Scheduling (byte count) Classification by:
Protocol (IP, IPX, AppleTalk, SNA, DecNet, Bridge, etc.)
Incoming interface (EO, SO, S1, etc.)
Allocate Proportion of Link Bandwidth) Classify Classify 2/10 3/10 2/10 Link Utilization Ratio Transmit Queue Output Line Interface Hardware Ethernet Frame Relay ATM Serial Link Etc. Traffic Destined for Interface Interface Buffer Resources Q Length Deferred by Queue Limit Up to 16 3/10 1/10 Weighted Round Robin Scheduling (byte count) Classification by:
Protocol (IP, IPX, AppleTalk, SNA, DecNet, Bridge, etc.)
Incoming interface (EO, SO, S1, etc.)
Allocate Proportion of Link Bandwidth) Classify Classify 2/10 3/10 2/10 Link Utilization Ratio Transmit Queue Output Line Traffic Destined for Interface Interface Buffer Resources Q Length Deferred by Queue Limit Up to 16 3/10 1/10 Weighted Round Robin Scheduling (byte count) Classification by:
Protocol (IP, IPX, AppleTalk, SNA, DecNet, Bridge, etc.)
Incoming interface (EO, SO, S1, etc.)
Allocate Proportion of Link Bandwidth) Classify Classify 2/10 3/10 2/10 Link Utilization Ratio Transmit Queue Output Line Hình 38: Hàng đợi CQ
CQ cho phép các user chư ra phaăn traím baíng thođng khạ dúng cho moơt giao thức đaịc bieơt nào đó. Ta có theơ định nghĩa tôi đa đên 16 hàng đợi. Moêi hàng đợi được phúc vú moơt cách tuaăn tự theo phương thức round-robin, truyeăn phaăn traím lưu lượng tređn moêi hàng đợi trước khi chuyeơn đên hàng đợi kê.
3.1.3.d Hàng đợi PQ (Priority Queuing)
Traffic Destined for Interface
Classification by:
Protocol (IP, IPX, AppleTalk, SNA, DecNet, Bridge, etc.)
Incoming Interface (EO, SO, S1, etc.)
Interface Buffer Resources Transmit Queue Output Line Interface Hardware Ethernet Frame Relay ATM Serial Link Etc. High Medium Normal Low Q Length Defined by Q Limit Classify Classify Absolute Priority Scheduling Hình 39: Hàng đợi PQ
Tât cạ các gói thuoơc lớp có mức ưu tieđn cao hơn sẽ được truyeăn trước bât kỳ gói nào thuoơc lớp có mức ưu tieđn thâp hơn. PQ cho phép người quạn lý máng câu hình bôn thuoơc tính lưu lượng là cao (high), thođng thường (normal), trung bình (medium) và thâp (low). Lưu lượng đên được gán vào moơt trong 4 hàng đợi.
3.1.4 Giại thuaơt thùng rò và thùng token
3.1.4.a Giại thuaơt thùng rò (Leaky Bucket)
Mođ hình thùng rò có theơ được dieên tạ như sau: bât châp tôc đoơ nước được đoơ vào thùng là bao nhieđu, tôc đoơ dòng nước chạy ra là khođng đoơi mieên là trong thùng còn nước. Moơt khi thùng đaăy, lượng nước được đoơ theđm vào sẽ bị tràn và mât. Các thođng sô caăn chú ý trong mođ hình thùng rò là kích thước cụa thùng và tôc đoơ dòng chạy ra.
Mođ hình tređn có theơ áp dúng cho gói. Bât keơ lưu lượng tới có tôc đoơ biên đoơng như thê nào, lưu lượng ra đeău có tôc đoơ khođng đoơi.
Hình 40: Giại thuaơt thùng rò
3.1.4.b Giại thuaơt thùng token (Token Bucket)
Thùng token có kích thước B, tôc đoơ token “chạy” vào thùng khođng đoơi là p, nghĩa là trong moơt giađy sẽ có theđm p token mới chạy vào thùng. Sô lượng token trong thùng khođng vượt quá B hay nói cách khác, B là sô lượng token tôi đa trong thùng.
p Tokens p Tokens B B Overflow Tokens Packets Arriving Packets
Arriving ConformConform
Exceed Exceed
B - Burst Size p - Rate Limit
Tokens Extracted for Packets
Khi có gói đên, G là kích thước cụa gói, gói được xem là “phù hợp” khi lượng token trong thùng lớn hơn hay baỉng G, đoăng thời lượng token trong thùng được giạm đi G. Ngược lái, khi lượng token trong thùng nhỏ hơn kích thước gói, gói được xem là vượt mức hay khođng hợp leơ. Tùy thuoơc vào các chính sách khác nhau mà các gói vượt mức (hay khođng hợp leơ) được xử lý khác nhau.
Giại thuaơt thùng token có theơ được dùng trong vieơc sửa dáng lưu lượng (shaping) hay được ứng dúng trong vieơc thựcthi không chê (policing). Trong sửa dáng lưu lượng, thuaơt toán thùng token cho phép moơt ít bùng phát ở ngõ ra, đieău này khođng có ở thuaơt toán thùng rò khi mà tôc đoơ ra là khođng đoơi. Như vaơy thùng token cho đáp ứng ra tôt hơn so với thùng rò. Trong vieơc thực thi kh ng ch , thùng token có theơ được dùng đoơc laơp hay được dùng phôi hợp.
3.1.5 Giại pháp mođ hình choăng phụ (Overlay Model)
Hình 42: Mođ hình choăng phụ (Overlay Model)
Moơt cách tiêp caơn phoơ biên đeơ bù đaĩp các thiêu sót cụa các giao thức IGP (interior gateway protocols) là sử dúng mođ hình choăng phụ (như IP over ATM hoaịc IP over FR). Tât cạ các router lớp 3 được kêt nôi trực tiêp với nhau baỉng moơt lưới full-mesh các mách ạo VC. Kỹ thuaơt lưu lượng được thực hieơn ở lớp 2 (ATM hoaịc FR).
Tuy nhieđn, mođ hình này có nhieău nhược đieơm sau đađy:
§ Tôn kém theđm nhieău thiêt bị (các chuyeơn mách ATM hoaịc FR).
§ Quạn lý máng phức táp hơn: Máng lớp 2 có các cođng cú quạn lý rieđng vớiù nhieău tác vú hoê trợ kỹ thuaơt lưu lượng. Đoăng thời máng các router lớp 3 với giao thức IGP cũng phại được quạn lý. Vieơc quạn lý 2 lớp máng này khođng tích hợp được.
§ Phát sinh nhieău vân đeă mở roơng đôi với IGP do sô lượng quá lớn các neighbor khi kêt nôi full-mesh đeơ taơn dúng các tieơn ích cung câp bởi lớp 2.
§ Tôn theđm baíng thođng cho lượng overhead cụa ATM hoaịc FR (cell tax).
§ Khođng hoê trợ dịch vú phađn bieơt (Diffserv). Mĩi dịch vú phađn bieơt cụa IP đưa xuông (qua AAL5 cụa ATM) đeău trở thành “best-effort”
L3 L3 L3 L3 L3 L3 L3 L2 L2 L2 L2 L2 L2 L3 L3 L3 L3 L3
3.2 MPLS và kỹ thuaơt lưu lượng
MPLS có ý nghĩa chiên lược đôi với kỹ thuaơt lưu lượng vì nó có theơ cung câp haău hêt các chức naíng hieơn có ở mođ hình choăng phụ nhưng theo cách tích hợp với chi phí thâp. Đieău quan trĩng là MPLS còn đeă xuât khạ naíng tự đoơng hóa các chức naíng kỹ thuaơt lưu lượng.
3.2.1 Khái nieơm trung kê lưu lượng (traffic trunk)
MPLS giới thieơu khái nieơm trung kê lưu lượng đeơ thực hieơn các múc tieđu TE.
Trung kê lưu lượng là moơt khôi thu gom (aggregate) các luoăng lưu lượng thuoơc cùng lớp, được đaịt beđn trong moơt LSP. Trong moơt sô hoàn cạnh có theơ nới lỏng định nghĩa này đeơ cho phép trung kê lưu lưu lượng thu gom lưu lượng đa lớp.
§ Trong mođ hình dịch vú đơn lớp, moơt trung kê lưu lượng có theơ đóng gói toàn boơ lưu lượng giữa moơt ingress-router và moơt egress-router. Trong trường hợp phức táp hơn, lưu lượng cụa các lớp dịch vú phađn bieơt được ân định vào các trung kê lưu lượng rieđng bieơt với các đaịc tính khác nhau.
§ Trung kê lưu lượng là đôi tượng có theơ định tuyên (tương tự như ATM VC).
§ Trung kê lưu lượng phađn bieơt với LSP là đường cho trung kê đi xuyeđn qua. Trong bôi cạnh hốt đoơng, moơt trung kê lưu lượng có theơ chuyeơn từ LSP này sang moơt LSP mới, hoaịc nhieău trung kê lưu lượng cùng đi chung tređn moơt LSP.
§ Trung kê lưu lượng là đơn hướng.
Hình 43: Các trung kê lưu lượng
3.2.2 Đoă hình nghieơm suy (Induced Graph)
Đoă hình nghieơm suy gaăn giông như topology ạo trong mođ hình choăng phụ. Nó được ánh xá tređn máng vaơt lý thođng qua vieơc lựa chĩn các LSP cho các trung kê lưu lượng.
Moơt đoă hình nghieơm suy goăm moơt nhóm các nút LSR được kêt nôi luaơn lý với nhau baỉng các LSP. Khái nieơm này rât quan trĩng vì bài toán quạn lý baíng thođng cơ bạn trong moơt mieăn MPLS đaịt ra chính là làm thê nào đeơ ánh xá hieơu quạ đoă hình nghieơm suy leđn tređn topology máng vaơt lý. Đoă hình nghieơm suy được cođng thức hóa như sau:
TT 1 TT 2 R2 R1 R3 R4 TT 3
Đaịt G = (V, E, C) là moơt đoă hình mođ tạ topology vaơt lý cụa máng. Trong đó, V là taơp hợp các nút máng, E là taơp hợp các đường link, C là taơp hợp các khạ naíng và ràng buoơc cho E và V. Ta coi G là topology cơ sở.
Đaịt H = (U, F, D) là đoă hình MPLS nghieơm suy, trong đó U là taơp con thuoơc V goăm moơt nhóm LSR tái các đaău cụa LSP. F là taơp hợp các LSP. Tham sô D là taơp hợp các yeđu caău và chê tài cho F. Như vaơy, H là moơt đoă hình trực tiêp và phú thuoơc vào các đaịc tính chuyeơn tại cụa G.
3.2.3 Bài toán cơ bạn cụa kỹ thuaơt lưu lượng tređn MPLS
Có ba vân đeă cơ bạn lieđn quan đên kỹ thuaơt lưu lượng tređn MPLS là:
§ Ánh xá các gói leđn các lớp chuyeơn tiêp tương đương (FEC).
§ Ánh xá các FEC leđn các trung kê lưu lượng (traffic trunk).
§ Ánh xá các trung kê lưu lượng leđn topology máng vaơt lý thođng qua các LSP. Các phaăn sau cụa chương sẽ taơp trung vào vân đeă thứ ba, tức là tính toán đường đi tôt nhât qua máng cho các trung kê lưu lượng sao cho máng hốt đoơng hieơu quạ và tin