Các thành phần của TE

Một phần của tài liệu Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) và khả năng ứng dụng trong mạng thế hệ mới (NGN) của VNPT (Trang 57)

Thành phần lựa chọn đƣờng (Path Selection Component):

Sau khi các thuộc tính liên kết và thông tin về tôpô mạng đƣợc thu thập bởi IGP và đƣợc lƣu vào trong TED, mỗi Router lối vào sử dụng TED để tính toán đƣờng đi cho tập hợp các LSPs của nó trong vùng định tuyến (routing domain). Đƣờng đi cho mỗi LSP đƣợc thể hiện bởi hoặc lộ trình rõ ràng(explicit route) loose hoặc lộ trình rõ

ràng strict. Lộ trình này là thứ tự các routers đƣợc thiết lập trƣớc nhƣ là một phần của đƣờng đi vật lý của LSP. Nếu Router lối vào chỉ ra tất cả các routers trong LSP thì LSP đó gọi là lội trình rõ ràng strict, còn nếu Router lối vào chỉ ra một số routers trong LSP thì LSP đó đƣợc mô tả nhƣ là lộ trình rõ ràng loose. Việc hỗ trợ hai loại lộ trình trên cho phép tiến trình xử lý lựa chọn đƣờng đƣợc mở rộng bất kỳ khi nào có thể, nhƣng bắt buộc khi cần thiết. Với thuật toán CSPF (Constrained Shortest Path First) tại Router lối vào thì LSP luôn tạo ra một lộ trình strict, giải thuật này sẽ trình bày cụ thể ở các phần tiếp theo.

Có hai phƣơng pháp chính để xác định con đƣờng vật lý cho LSPs và một phƣơng pháp kết hợp hai phƣơng pháp đó, cụ thể nhƣ sau.

Phƣơng pháp này cho phép ngƣời thiết kế mạng quyết định những đƣờng đi bắt buộc, nó cung cấp các giao tiếp mà trên cơ sở đó ngƣời thiết kế mạng biết chính xác đƣờng đi của các LSP, thêm vào đó, ngƣời này phải có hiểu biết về toàn bộ mạng MPLS.

+ Tính toán đƣờng đi online.

Router sẽ quyết định đƣờng đi nào mà nó cho là tốt nhất trên cơ sở những thông tin đƣợc lƣu trong TED. Rất dễ để cấu hình đƣờng đi online bởi vì tất cả các router đều hoạt động trên mạng, đƣờng đƣợc chọn là đƣờng tốt nhất hiện hành. Trong trƣờng hợp này ngƣời thiết kế mạng sẽ không biết đƣờng đi vật lý nào mà LSP lựa chọn.

+ Kết hợp hai phƣơng pháp trên

Ngƣời thiết kế mạng có thể sử dụng phƣơng pháp offline để tính toán cho những đƣờng hầm LSP quan trọng nhất hoặc tất cả đƣờng hầm. Sau đó, sử dụng thuật toán online CSPF để tính toán cho các đƣờng hầm còn lại hoặc đƣờng dự phòng.

Nhiều ISPs lớn xem xét lại mạng của họ theo chu kỳ nhất định và đƣa ra những quyết đinh sắp xếp lại nếu cần thiết.

Thành phần báo hiệu (Path Signalling Component):

Một LSP không thể coi là hoạt động cho đến khi nó thực sự đƣợc thành lập bởi thành phần báo hiệu. Thành phần này có trách nhiệm trong việc thành lập trạng thái LSP và phân phối nhãn trên cơ sở một số phần mở rộng của RSVP:

ERO (Explicit Route Object) cho phép gói tin RSVP Path truyền một tập rõ ràng thứ tự các routers mà độc lập với định tuyến IP trên cơ sở đƣờng ngắn nhất. Lộ trình này có thể là strict hoặc loose.

Đối tƣợng yêu cầu nhãn cho phép gói tin RSVP Path yêu cầu router cung cấp một nhãn ràng buộc cho LSP đang đƣợc thiết lập.

Đối tƣợng nhãn cho phép RSVP hỗ trợ phân phối nhãn mà không cần phải thay đổi cơ chế hiện tại. Do gói tin RSVP Resv theo đƣờng dự trữ của gói tin RSVP Path, đối tƣợng nhãn hỗ trợ phân phối nhãn từ những nodes xuôi dòng (downstream) tới những nodes ngƣợc dòng (upstream).

Thành phần chuyển tiếp gói tin (Packet-Forwarding Component):

Thành phần này chính là MPLS, đã trình bày ở các phần trên. 2.3.2.2. Điều khiển lƣu lƣợng trên cơ sở thuật toán CSPF.

Khả năng điều khiển các dòng lƣu lƣợng tăng lên đáng kể thông qua việc sử dụng thuật toán CSPF. Giải thuật này là sự điều chỉnh phiên bản của giải thuật SPF, sử dụng cơ sở dữ liệu trạng thái của OSPF và IS-IS, nó hoạt động với một cơ sở dữ liệu đặc biệt TED, đƣợc xây dựng thông qua việc mở rộng những giao thức Link-state, đề cập đến việc sử dụng TED bởi RSVP.

Giải thuật CSPF sử dụng những thông tin đầu vào sau: Thông tin về tôpô trạng thái liên kết lƣu trong TED; Những thuộc tính giao tiếp với trạng thái tài nguyên mạng

(nhƣ tổng số băng thông, băng thông sẵn có, băng thông dự trữ, màu của liên kêt (link color)) lƣu trong TED; Những thuộc tính quản trị: Do ngƣời dùng cấu hình nhƣ: băng thông yêu cầu, số lƣợng Hop lớn nhất, những chính sách yêu cầu thêm.

Toàn bộ tiến trình xử lý của CSPF bao gồm 6 phần: 1) lƣu thông tin tôpô mạng từ IGP, 2) lƣu thông tin trạng thái liên kết điều khiển lƣu lƣợng trong TED, 3) những thông tin bắt buộc từ ngƣời sử dụng, 4) thuật toán CSPF tìm đƣờng ngắn nhất mà phù hợp với yêu cầu bắt buộc của ngƣời sử dụng, 5) router chỉ ra một router rõ ràng từ danh sách địa chỉ IP mà đại diện cho đƣờng ngắn nhất, 6) router sử dụng ERO để xác định đƣờng chuyển tiếp cho gói tin RSVP Path. Sơ đồ dƣới đây thể hiện các tiến trình xử lý của CSPF.

\

Hình 2.17. Mô tả thuật toán CSPF

Extended IGP:

Có hai giao thức IGP đƣợc sử dụng là OSPF và IS-IS, TE báo IGP mang những thông tin CSPF update một khi mà RSVP đƣợc kích hoạt, những thông tin đó bao gồm: băng thông dự trữ lớn nhất, băng thông dự trữ còn lại trên mỗi mức ƣu tiên và nhóm quản trị liên kết (hay còn goi là link color). Theo mặc định của router Juniper, IGP sẽ gửi những thông tin update nếu băng thông sẵn có của liên kết thay đổi ít nhất 10%.

TED:

Ngoài việc sử đƣợc dụng để tính toán đƣờng đi nhƣ đã trình bày ở phần trƣớc, TED còn duy trì những thông tin học đƣợc từ Extended IGP, và vì thế nội dung của TED bao gồm những thông tin sau: thông tin update về tôpô mạng, băng thông dự phòng hiện tại của liên kết, thông tin về mức ƣu tiên của liên kết và link color.

User Constraints: Extende d IGP Routing Table TED CSPF User Constraints Explicit Route RSVP Signalling

Những thông tin bắt buộc mà ngƣời sử dụng định nghĩa để chọn đƣờng: Băng thông yêu cầu: dự trữ cho LSP, nó đƣợc tính toán lại dựa trên mỗi liên kết có sẵn băng thông, băng thông còn lại trên mỗi liên kết cũng sẽ đƣợc tính toán lại sau khi có những yêu cầu về băng thông đƣợc cung ứng hoặc loại bỏ; Giới hạn số lƣợng HOP (dùng cho fast reroute – sẽ trình bày sau); Link color: Đƣợc sử dụng để kiểm soát LSP mà đƣợc thành lập theo những liên kết mạng cụ thể, sau khi LSP đã đƣợc thiết lập, có thể dùng để điều khiển lƣu lƣợng theo những kết nối này. Mỗi một giao diện có thể cấu hình một hoặc nhiều hơn giá trị link color, nó đƣợc quảng bá thông qua IGP và lƣu tại TED, sự quảng bá này đƣợc mã hóa nhƣ là những bit riêng lẻ, sử dụng một hệ thống bit vector.

Ví dụ: Vector bit link color và cấu hình link color

Hình 2.18. Vector bit link color và cấu hình link color

user@Sherry> show configuration protocols mpls

admin-groups { Gold 2; Silver 15; Bronze 28; } interface all; interface at-0/1/0.0 { admin-group Silver; } interface ge-0/2/0.0 {

admin-group [ Gold Bronze ]; }

Để đảm bảo độ tin cậy, mỗi LSP có 2 giá trị ƣu tiên phân biệt: setup và hold, giá trị setup dùng để xác định xem có đủ băng thông sẵn có ở mức ƣu tiên

đó để thành lập LSP, giá trị hold đƣợc sử dụng bởi LSP đã đƣợc thiết lập để giữ băng thông của nó trên mạng lƣới.

Mỗi một giao diện của router thông báo giá trị băng thông có sẵn ở 8 mức ƣu tiên khác nhau, từ 0 đến 7 (mức độ ƣu tiên giảm dần), khi cấu hình một LSP cho việc dự trữ băng thông, thuật toán CSPF sẽ tham khảo giá trị băng thông có sẵn ở mức ƣu tiên đó, thông thƣờng tất cả các LSPs đều để mặc định giá trị ƣu tiên là 7 (mức thấp nhất), vì vậy giá trị băng thông ở mức thấp nhất đƣợc tham khảo. Việc để mặc định nhƣ vậy để chắc chắn rằng những LSP mới thành lập không tiêu tốn băng thông của LSP đã thành lập. Khi mà CSPF tìm một đƣờng qua mạng MPLS và tạo 1 strick-hop ERO, tiến trình xử lý báo hiệu RSVP sẽ thành lập đƣờng đi, gói tin RSVP Resv đƣợc gửi trở lại router lối vào, băng thông thực tế trên mỗi giao diện đƣợc giữ ở giá trị ƣu tiên hold của LSP, mặc đinh là 0, điều này để đảm bảo rằng, băng thông LSP đã thiết lập không bị lấy đi bởi LSP mới thiết lập. Sau khi băng thông dự phòng đƣợc chiếm trên mỗi router, thông tin update TED đƣợc tạo ra và đƣợc quảng bá trên mạng.

Ví dụ một đoạn cấu hình sau:

user@Sherry> show configuration protocols mpls

label-switched-path low-pri-LSP { to 192.168.32.1;

bandwidth 80m;

priority 3 3;

}

 Explicit route (strict hoặc loose):

Thuật toán CSPF: Bao gồm các bƣớc sau:

1) Khi băng thông dự trữ đƣợc yêu cầu cho một LSP nào đó, thuật toán sẽ hủy tất cả những liên kết mà không đủ băng thông phục vụ ở mức ƣu tiên của LSP đó. Nếu nhiều LSPs cùng yêu cầu một lúc thì sẽ phục vu LSP có mức ƣu tiên cao nhất.

2) Khi các LSP yêu cầu đƣờng đi mà các liên kết bao gồm trong cùng một nhóm quản trị (link color) thì nó sẽ loại bỏ tất cả các liên kết ngoài nhóm đó.

3) Khi các LSP yêu cầu đƣờng đi mà các liên kết mà không bao gồm trong cùng một nhóm quản trị (link color), thuật toán sẽ loại bỏ tất cả các liên kết mà hiện tại chứa các yêu cầu về nhóm quản trị.

4) Thuật toán sẽ tính toán đƣờng đi ngắn nhất sử dụng những thông tin trong cơ sở dữ liệu, khi một lộ trình rõ ràng đƣợc yêu cầu bởi ngƣời sử dụng, việc tính toán đƣờng đi ngắn nhất riêng biệt sẽ đƣợc thực hiện. Đầu tiên, thực hiện từ router lối vào tới Hop tiếp theo trên tuyến đƣờng, tiếp đến là HOP thứ nhất tới HOP

tiếp theo trong tuyến đƣờng nếu tồn tại. Quá trình xử lý đƣợc thực hiện từng bƣớc tại mỗi Node cho đến router lối ra.

5) Khi tồn tại nhiều đƣờng có cùng cost từ router lối vào đến router lối ra, con

đƣờng có địa chỉ giao diện ở HOP cuối cùng khớp với địa chỉ của router lối ra đƣợc chọn.

6) Nếu vẫn tồn tại nhiều đƣờng có cùng cost, chọn đƣờng có số lƣợng HOP ít

nhất.

7) Nếu vẫn tồn tại nhiều đƣờng có cùng cost, thuật toán chọn một trong số các đƣờng trên cơ sở cấu hình cân bằng tải của LSP: random, most-fill hay least- fill.

8) Thuật toán sẽ tạo ra một ERO chứa địa chỉ giao diện vật lý của mỗi Node dọc theo tuyến đƣờng từ lối vào đến lối ra. ERO này đƣợc sử dụng bởi tiến trình RSVP để báo hiệu và thành lập LSP.

RSVP Signalling: Sau khi thuật toán CSPF thực hiện xong, đối tƣợng ERO đƣợc

tạo ra, và đƣợc gửi đến RSVP Signalling, trên cơ sở đó RSVP Signalling báo hiệu để xây dựng các đƣờng LSP.

2.3.2.3. Bảo vệ lƣu lƣợng LSP (LSP Traffic Protection).

Khi một mạng bị lỗi, chính xác hơn, một số thành phần của mạng bị lỗi có thể kéo theo nhiều thứ cũng bị lỗi trong mạng. Có hai loại lỗi là: 1) lỗi đƣờng liên kết, 2) lỗi Node.

Để giảm những ảnh hƣởng của các lỗi trên nhƣ mất gói chẳng hạn, MPLS TE có các cơ chế để giảm thiểu sự mất mát của các gói tin đó là Primary, Secondary Path và

Fast Reroute. Những cơ chế này sẽ đƣợc trình bày ở các phần tiếp theo.

2.3.2.3.1. Con đƣờng chính LSP (Primary LSP Path)

Một LSP có thể có 1 hoặc không có con đƣờng chính (primary path). Giả sử rằng LSP đƣợc thiết lập trong mạng sử dụng một con đƣờng chính, tại một số điểm, một trong số các liên kết bị lỗi và LSP đƣợc chuyển đến đƣờng dự phòng trong mạng, khi con đƣờng chính khôi phục, LSP sẽ thiết lập lại con đƣờng đó. Khả năng sử dụng trở lại của con đƣờng chính đƣợc cấu hình bởi 2 tham số: retry-timer kiểm soát thời gian các router lối vào đợi để thành lập lại đƣờng chính và retry-limit kiểm soát số lần router lối vào nỗ lực thiết lập lại con đƣờng chính. Giá trị mặc định của retry-timer là 30s và có thể đặt lại từ 1 đến 600s. Sau khi con đƣờng chính đƣợc thiết lập lại, các router lối vào sẽ đợi hết thời gian trên trƣớc khi sử dụng con đƣờng chính, giá trị mặc định của retry-limit là 0, có nghĩa là router lối vào liên tục thiết lập lại con đƣờng chính, ngƣời dùng có thể đặt giới hạn cho tham số này, để khi vƣợt qua ngƣỡng đó, router lối vào ngừng việc thiết lập lại con đƣờng, lần sau muốn sử dụng lại con đƣờng chính thì ngƣời sử dụng phải xóa LSP trên router lối vào.

Mỗi LSP định nghĩa 0 hoặc nhiều con đƣờng phụ để chuyển tiếp lƣu lƣợng khi đƣờng chính bị lỗi. Khi router lối vào đƣợc thông báo con đƣờng chính lỗi (thông qua giao thức RSVP, cụ thể là bản tin ResvTear), nó sẽ xóa con đƣờng chính khỏi mạng, thuật toán CSPF sẽ tìm một tập những liên kết cung cấp bởi phần cấu hình con đƣờng phụ, kết quả ERO từ thuật toán CSPF sẽ đƣợc chuyển đến tiến trình xử lý RSVP và con đƣờng phụ đƣợc báo hiệu, khi con đƣờng phụ đƣợc thiết lập xong, lƣu lƣợng sử dụng lại LSP để chuyển tiếp trên toàn mạng.

Sau khi router lối vào xóa con đƣờng chính, sau thời gian retry-time nó sẽ sử dụng thuật toán CSPF để thiết lập lại con đƣờng chính, quá trình này sẽ lặp lại theo chu kỳ là retry-time, nếu giá trị retry-limit=0 thì nó sẽ thực hiện đến khi nào thiết lập lại đƣợc con đƣờng chính.

Thậm chí ngay cả khi con đƣờng chính trở lại trạng thái Up, con đƣờng phụ vẫn là con đƣờng dùng cho LSP, sau thời gian chờ đợi (retry-time), router lối vào mới chuyển đƣờng chính trở về trạng thái active cho LSP. Nhƣ vậy có thể thấy việc chuyển mạch giữa hai con đƣờng chính và phụ không đƣợc thực hiện đồng thời, và vì vậy, trong một số chu kỳ thời gian, router lối vào chuyển tiếp lƣu lƣợng thông qua bảng định tuyến IP của nó. Sự trì hoãn trên hoàn toàn có thể đƣợc loại bỏ nếu con đƣờng phụ đƣợc thành lập trƣớc khi con đƣờng chính bị lỗi, việc này sẽ đƣợc trình bày ở phần dƣới đây.

Dự phòng cho con đường phụ (Standby Secondary Path):

Bất kỳ hoặc tất cả con đƣờng phụ định nghĩa cho LSP có thể đƣợc báo hiệu và thiết lập sau khi con đƣờng chính hoạt động, điều này đƣợc thực hiện thông qua việc thực hiện lệnh standby với định nghĩa con đƣờng, nhƣ ví dụ đoạn cấu hình dƣới đây.

user@Sherry# show label-switched-path Sherry-to-Char

to 192.168.32.1; primary via-Chablis { bandwidth 20m; } secondary via-Chianti { bandwidth 10m; standby; }

Trong trƣờng hợp đặt lệnh standby, khi con đƣờng chính bị lỗi, do con đƣờng

phụ đã ở trạng thái Up nên router lối vào active con đƣờng đó cho LSP. Sau khi liên kết đã hoạt động trở lại, con đƣờng chính đƣợc báo hiệu và thiết lập lại nhƣng không đƣợc chọn là con đƣờng active cho LSP. Sau khi đợi cho con đƣờng duy trì ổ, router lối vào một lần nữa chọn nó làm con đƣờng active cho LSP, và hủy lựa chọn con đƣờng phụ, nhƣng con đƣờng phụ vẫn hoạt động do cấu hình dự phòng.

Trong trƣờng hợp này chỉ khai báo các con đƣờng phụ, các hoạt động giống nhƣ trƣờng hợp trên, tuy nhiên, sau khi liên kết đã hoạt động trở lại, không có cơ chế để LSP lựa chọn lại con đƣờng phụ thứ nhất mà chính con đƣờng phụ thứ 2 là đƣờng active cho LSP.

2.3.2.3.3. Fast Reroute (FRR)

Trong hai phần trên đã trình bày về các cơ chế bảo vệ LSP khi có sự cố xảy ra, các cơ chế này đã thực hiện tốt nhƣ các giải pháp mạng lâu dài, tuy nhiên vẫn chƣa giải quyết triệt để việc rớt gói. Cụ thể, các gói tin vẫn đƣợc đẩy vào LSP bởi router lối vào trong khoảng thời gian từ khi lỗi xảy ra đến khi router lối vào nhận đƣợc bản tin

Một phần của tài liệu Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) và khả năng ứng dụng trong mạng thế hệ mới (NGN) của VNPT (Trang 57)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(91 trang)