- Ưu điểm của cỏc dịch vụ Ethernet:
2.4.1. Tổng quan về cụng nghệ [4]
Sự phỏt triển đa dạng của cỏc ứng dụng dựa trờn cụng nghệ gúi, điển hỡnh là giao thức IP, đó kộo theo sự bựng nổ lưu lượng cú nguồn gốc phi thoại trong những năm qua và làm thay đổi bản chất lưu lượng truyền tải trờn mạng.
Vài năm trước đõy, định tuyến IP đó phỏt triển thờm tớnh năng mới dưới ảnh hưởng của một cụng nghệ mới, đú là chuyển mạch nhón đa giao thức (MPLS) và cụng việc hiện tại là hướng MPLS thành một mảng điều khiển khụng chỉ đơn thuần sử dụng cho bộ định tuyến mà cũn với thiết bị cũ như SDH và thiết bị mới như OXC. Những nỗ lực này đó tạo ra mảng điều khiển chung chuẩn hoỏ, một phần tử thiết yếu trong sự phỏt triển của mạng quang mở và tương hợp. Trước hết, một mảng điều khiển chung sẽ làm đơn giản hoỏ hoạt động khai thỏc và bảo dưỡng, do đú giảm được chi phớ vận hành mạng. Tiếp đến, mảng điều khiển chung cung cấp một loạt kịch bản phỏt triển từ mụ hỡnh xếp chồng đến mụ hỡnh đồng cấp, ở đõy mụ hỡnh xếp chồng được thực hiện bằng cỏch sử dụng tập hợp con tớnh năng của mụ hỡnh đồng cấp. Để thực hiện ý tưởng trờn, một số sửa đổi và thờm tớnh năng vào giao thức định tuyến và bỏo hiệu MPLS để thớch ứng với đặc tớnh riờng của chuyển mạch quang cần được thực hiện. Những cụng việc này được đảm nhiệm bởi tổ chức IETF (Internet Engineering Task Force). GMPLS (Generalized MPLS) là tờn gọi mới của
giao thức MPLS đó được mở rộng thành mảng điều khiển chung cho mạng truyền tải thế hệ sau.
Hỡnh 2.17 Mụ hỡnh kiến trỳc giao thức MPLS/GMPLS
MPLS là giải phỏp hướng đến việc xử lý định tuyến ở Lớp 2, nghĩa là thực hiện “điều khiển chuyển mạch” thay vỡ “định tuyến” trong mạng IP và đang được IETF chuẩn hoỏ cho vấn đề này. Khỏi niệm “Nhón” ở đõy tương ứng với một số thứ tự được gỏn cho bộ định tuyến IP ở biờn của miền MPLS hoặc chuyển mạch nhón xỏc định tuyến qua mạng để cỏc gúi được định tuyến một cỏch nhanh chúng khụng cần phải tỡm kiếm địa chỉ đớch trong gúi IP. Nhón này cú thể gắn thờm vào gúi IP hoặc ghi trong khung gúi khi tồn tại trường phự hợp. MPLS khụng giới hạn ở bất kỳ lớp tuyến nào và cú thể sử dụng chức năng phỏt chuyển từ cỏc thiết bị ATM hoặc chuyển tiếp khung.
Trong MPLS cỏc gúi IP được phõn thành cỏc lớp phỏt chuyển tương ứng (Forwarding Equivalence Classes-FEC) ở lối vào miền MPLS. FEC là một nhúm cỏc gúi IP được phỏt chuyển trờn cựng tuyến và được xử lý theo cựng một cỏch. Việc gỏn này cú thể dựa trờn địa chỉ host hoặc “phự hợp dài nhất” tiền tố địa chỉ đớch của gúi IP. Nhờ FEC mà cỏc gúi IP được gỏn và mó hoỏ với nhón cú độ dài cố định và ngắn.
Tại cỏc nỳt mạng MPLS cỏc gúi được đỏnh nhón phỏt chuyển theo mụ hỡnh trao đổi nhón. Điều này cú nghĩa là nhón kết hợp với gúi IP được kiểm tra tại mỗi Bộ định
tuyến chuyển mạch nhón (LSR) và được sử dụng như là một chỉ số trong Cơ sở thụng tin nhón (LIB). Nhón được gắn lối vào phỏt chuyển nhón hop kế tiếp trong bảng này mà xỏc định ở đõu gúi phỏt chuyển tới. Nhón cũ được hay thế bằng nhón mới và gúi được phỏt chuyển tới hop kế tiếp của nú. Do đú, khi gúi IP nằm trong địa phận MPLS thỡ phần mào đầu mạng khụng phải là đối tượng phõn tớch kỹ hơn trong cỏc hop MPLS tiếp sau.
I-LSR
LSR
LSR
E-LSRFEC FEC
Hỡnh 2.18: Cơ chế duy trỡ tuyến LSP
Nhằm thiết lập và duy trỡ tuyến ứng với thụng tin thu thập từ giao thức định tuyến, LSR dọc theo tuyến này phải gỏn và phõn bổ nhón cho những nỳt lõn cận. Kốm theo đú là một Tuyến chuyển mạch nhón (LSP) được tạo ra giữa lối vào và lối ra của địa phận MPLS. LSP được tạo ra bằng việc múc nối một hoặc nhiều bộ định tuyến chuyển mạch nhón cho phộp phỏt chuyển gúi bằng cỏch trao đổi nhón. Sự phõn bổ nhón cho phộp LSR thụng tin tới LSR khỏc của một liờn kết FEC/nhón đó được thiết lập. Với liờn kết này thỡ LIB trong cỏc LSR được sử dụng trong quỏ trỡnh trao đổi nhón nhằm duy trỡ cho số liệu. Sự phõn bổ cỏc liờn kết FEC/nhón trong số cỏc LSR tham gia nhằm thiết lập LSP nhờ Giao thức phõn bổ nhón (LDP).
Chuyển mạch nhón đa giao thức (MPLS) là một cụng nghệ mới xuất hiện nhưng đó chiếm được lũng tin của người sử dụng, nhờ sự tớch hợp mụ hỡnh phỏt chuyển trao đổi nhón với định tuyến lớp mạng. Những nỗ lực ban đầu của MPLS tập trung vào IPv4 để hỗ trợ cỏc giao thức định tuyến IP tỡm đường kết nối trong mạng. Tuy nhiờn, MPLS cũng cung cấp khả năng thiết kế lưu lượng: chuyển luồng lưu lượng từ cỏc tuyến ngắn nhất được xỏc định theo thuật toỏn của giao thức định tuyến đến tuyến cú tiềm ẩn nghẽn thấp nhất qua mạng.
Cỏc gúi IP đi vào trong mạng MPLS được gắn vào FEC xỏc định ở bộ định tuyến chuyển mạch nhón lối vào (LSR). FEC là một nhúm gúi lớp 3 mà cú cựng cỏch xử lý phỏt chuyển (vớ dụ như đớch, QoS). LSR lối vào sẽ gỏn một nhón cho gúi dựa trờn FEC mà nú yờu cầu và phỏt chuyển tới nỳt kế tiếp trong luồng chuyển mạch nhón (LSP). LSP cú tớnh năng hoàn toàn tương tự như một kờnh ảo bởi vỡ nú định nghĩa tuyến lối vào-lối ra qua mạng để toàn bộ cỏc gúi thuộc về một FEC nào đú được chuyển qua mạng.
Trong mạng lừi, cỏc gúi được gỏn nhón được truyền qua LSP theo cỏch phỏt chuyển nhón. Ở đõy, LSR chỉ đơn giản thực hiện phỏt chuyển gúi. Khi gúi được gỏn nhón rời LSR lối ra, LSR sẽ huỷ nhón và phỏt chuyển gúi sử dụng phỏt chuyển dựa trờn IP truyền thống (longest-match).
Một LSR cũng cú khả năng thực hiện xỏt nhập nhón. Điều này liờn quan tới trường hợp nhiều phõn đoạn LSP hướng tới LSR cựng đớch được xỏt nhập thành một LSP đi. Chỉ LSP cú cựng cỏch phỏt chuyển là được xỏt nhập với nhau.
MPLS trong vai trũ cụng nghệ đường trục phải được cung cấp dịch vụ thớch hợp cho lưu lượng mạng bao gồm bảo vệ lưu lượng mang trờn LSP. Chuyển mạch bảo vệ MPLS liờn quan đến khả năng lớp MPLS khụi phục nhanh chúng và hoàn toàn lưu lượng trước những thay đổi trạng thỏi của lớp MPLS. Thời gian bảo vệ lớp MPLS phải so sỏnh được với thời gian bảo vệ của lớp SDH. Cần phải tỏi định tuyến lớp MPLS do:
Tỏi định tuyến trong lớp IP là rất chậm, nú được tớnh theo giõy.
trong một số phần mạng lớp SDH và quang thường bị giới hạn trong topo ring và khụng gồm bảo vệ mesh.
Cơ chế bảo vệ của lớp mạng quang và SDH cú thể khụng đủ hiệu quả để bảo vệ cho hoạt động lớp cao hơn. Điều này cú nghĩa là khi cung cấp chức năng bảo vệ tuyến thỡ chỳng khụng dễ cung cấp bảo vệ luồng MPLS.
MPLS cung cấp đặc tớnh hạt băng tần nhỏ cho bảo vệ và cho phộp thực hiện sự phõn biệt giữa cỏc kiểu lưu lượng được bảo vệ.
Chuyển mạch bảo vệ cần được thiết kể sao cho cung cấp độ mềm dẻo cho nhà khai thỏc mạng để họ cú những giải phỏp khỏc khi quyết định kiểu bảo vệ gỡ cho LSP MPLS.
Phỏt chuyển hiệu quả: do sử dụng nhón nờn cỏc bộ định tuyến lừi/LSR khụng cần thực hiện việc tỡm kiếm tuyến trong cỏc bảng định tuyến lớn mà chỉ cần thực hiện trong LIB nhỏ hơn;
Dịch vụ phõn biệt: cỏc tuyến hoặc FEC cú thể được gỏn cho CoS khỏc nhau. Sử dụng nhón kết hợp với cỏc tham số CoS cho phộp dễ dàng nhận diện dũng lưu lượng như vậy;
Mạng riờng ảo MPLS: VPN cú thể được thiết lập bằng cỏch tương đối đơn giản. Thờm nữa sử dụng cỏc nhón (khỏc nhau), lưu lượng riờng cú thể tỏch ra trong mạng cụng cộng;
Thiết kế lưu lượng: bởi vỡ cỏc tuyến MPLS dựa trờn topo và sử dụng nhón để nhận diện chỳng nờn tuyến dễ dàng được định tuyến lại. Lại một lần nữa nhón được sử dụng để thực hiện điều này.
Do cú thể thực hiện trờn cỏc phần tử chuyển mạch ATM nờn phỏt chuyển gúi cú thể đạt đến tốc độ đường truyền.
Bờn cạnh một số những ưu điểm trờn cũng cũn tồn tại một số nhược điểm:
Tớnh hạt: MPLS chỉ quan tõm đến lưu lượng tổng thể và như vậy thỡ rất khú hiện thực cỏc luồng nhỏ. Chỳ ý cú thể gỏn nhón cho mỗi luồng nhưng sẽ khụng thể mở rộng trong mạng lừi do số lượng luồng là rất lớn;
Topo định hướng: do MPLS là topo định hướng nờn nhón cần được gỏn cho mỗi tuyến. Đõy lại trở thành điểm yếu của MPLS khi tuyến khụng sử dụng thỡ coi như lóng phớ nhón;
Thực thi thuộc tớnh ưu tiờn: mặc dự về cơ bản cú thể hài lũng về MPLS nhưng cỏc đặc tớnh tiờn tiến như VPN và thiết kế lưu lượng hiện vẫn đang cũn nhiều tranh luận. Việc thực thi cỏc đặc tớnh này là hoàn toàn đỳng đắn tuy nhiờn rất cú thể sẽ khụng liờn kết hoạt động với những cụng nghệ khỏc.
GMPLS chủ yếu tập trung vào mảng điều khiển để thực hiện quản lý kết nối cho mảng số liệu (lưu lượng số liệu thực tế) cho cả giao diện chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi. Mảng điều khiển này đảm nhiệm bốn chức năng cơ bản sau:
Điều khiển định tuyến: cung cấp chức năng định tuyến, thiết kế lưu lượng và khỏm phỏ topo
Khỏm phỏ tài nguyờn: cung cấp cơ chế lưu vết tài nguyờn khả dụng của hệ thống như băng tần, dung lượng ghộp kờnh và cổng lưu lượng
Quản lý kết nối: cung cấp dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối cho dịch vụ khỏc. Chức năng này gồm tạo, thay đổi, chất vấn và xoỏ kết nối.
Khụi phục kết nối: cung cấp mức độ bảo vệ phụ cho mạng.