Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
MỤC LỤC.
Các thuật ngữ viết tắt.vii
Danh mục hình vẽ.ix
Danh mục bảng.x
CHƯƠNG I CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC.1
1.1 TỔNG QUAN.1
1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS.2
1.2.1 Miền MPLS.2
1.2.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switch Path) .2
1.2.3 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) .3
1.2.4 Nhãn và stack nhãn .3
1.2.5 Hoán đổi nhãn (Label Swapping).4
1.2.6 Chuyển gói qua miền MPLS.4
1.3 MÃ HÓA NHÃN VÀ CÁC CHẾ ĐỘ ĐÓNG GÓI NHÃN.5
1.3.1 Mã hóa stack nhãn.5
1.3.2 Các chế độ đóng gói trong MPLS.5
1 . 4 C Ấ U T R Ú C N Ú T M P L S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5 HOẠT ĐỘNG CHUYỂN TIẾP TRONG MPLS. .8
1.5.1 Quá trình hình thành cơ sở dữ liệu.8
1.5.2 Quá trình hình thành bảng định tuyến.9
1.5.3 Gán nhãn Local cho desIP tương ứng.9
1.5.4 Thiết lập bảng LIB và LFIB.9
1.5.5 Quảng bá nhãn nội bộ-local cho toàn mạng.10
1.5.6 Cập nhật thông tin quảng bá.11
1.5.7 PHP.12
1.5.8 Xử lý thông tin quảng bá.13
1.5.9 Hình thành bảng LFIB trong toàn mạng.14
1.5.10 Hội tụ gói tin qua mạng MPLS.15
1.6 TỔNG KẾT.15
CHƯƠNG II : ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU MPLS.17
2.1 ĐỊNH TUYẾN TRONG MPLS.17
2.1.1 Định tuyến từng chặng ( Hop - by - Hop ).17
2.1.2 Định tuyến ràng buộc (Constrain – based Routing).17
2.1.3 Định tuyến tường minh (Explicit Routing).18
2.2 CHẾ ĐỘ BÁO HIỆU MPLS.19
2.2.1 Chế độ phân phối nhãn.19
2.2.1.a Phân phối không cần yêu cầu.19
2.2.1.b Phân phối theo yêu cầu.19
2.2.2 Chế độ duy trì nhãn.19
2.2.2.a Duy trì nhãn tự do.19
2.2.2.b Duy trì nhãn bảo thủ.20
2.2.3 Chế độ điều khiển LSP.20
2.2.3.a Điều khiển độc lập (Independent Control).20
2.2.3.b Điều khiển tuần tự (Odered Control).21
2.3 GIAO THỨC LDP (Label Distribution Protocol).21
2.3.1 Hoạt động của LDP.22
2.3.2 Cấu trúc bản tin LDP.23
2.3.2.a LDP-PDU.23
2.3.2.b Định dạng bản tin LDP.23
2.3.3 Các bản tin LDP.24
2.3.4 LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu.25
2.4 GIAO THỨC CR-LDP (Contrain-based Routing LDP).26
2.4.1 Mở rộng cho định tuyến ràng buộc.26
2.4.2 Thiết lập một CR-LSP (Constrain-based RoutingLSP).27
2.4.3 Tiến trình dự trữ tài nguyên.28
2.5 GIAO THỨC DỰ TRỮ TÀI NGUYÊN RSVP - TE.29
2.5.1 Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP.30
2.5.2 Các bản tin Tear Down, Error và Hello của RSVP - TE.31
2.5.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tựtheo yêu cầu.31
2.5.4 Cơ chế “Make-before-break”.33
2.5.5 Giảm lượng overhead làm tươi RSVP.35
2.6 GIAO THỨC BGP (Bored Gateway Protocol) .35
2.6.1 Giao thức BGP.35
2.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ.36
2.7 KHÁI NIỆM DỊCH VỤ TÍCH HỢP VÀ DỊCH VỤ PHÂN BIỆT.37
2.7.1 Khái niệm dịch vụ tích hợp (Intserv).37
2.7.2 Khái niệm dịch vụ phân biệt (Diffserv).38
2.8 TỔNG KẾT.39
CHƯƠNG III : KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS.40
3.1 KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG (Traffic Engineer).40
3.1.1 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng.40
3.1.1.a Phân loại.40
3.1.1.b Bài toán nghẽn.40
3.1.2 Hàng đợi lưu lượng.40
3.1.2.a Hàng đợi FIFO (First - In , First - Out).40
3.1.2.b Hàng đợi PQ (Priority Queuing).41
3.1.2.c Hàng đợi WFQ (Weighted Fair Queuing).41
3.1.3 Giải thuật thùng rò và thùng Token.42
3.1.3.a Giải thuật thùng rò (Leaky Bucket).42
3.1.3.b Giải thuật thùng Token (Token Bucket).42
3.1.4 Giải pháp mô hình chồng phủ (Overlay Model).43
3.2 MPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG.44
3.2.1 Khái niệm trung kế lưu lượng (Traffic Trunk).44
3.2.2 Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph).45
3.2.3 Bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng.45
3.3 TRUNG KẾ LƯU LƯỢNG VÀ CÁC THUỘC TÍNH.46
3.3.1 Các hoạt động cở bản trên trung kế lưu lượng.46
3.3.2 Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter).46
3.3.3 Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường.47
3.3.3.a Đường tường minh đặc tả quản trị.47
3.3.3.b Phân cấp các luật ưu tiên cho đa đường.47
3 . 3 . 3 . c T h u ộ c t í n h t ư ơ n g đ ồ n g l ớp t à i n g u yê n ( R e s o u r c e C l a s s
A f f i n i t y ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7
3.3.3.d Thuộc tính thích ứng (Adaptivity).47
3.3.3.e Phân phối tải qua nhiều trung kế song song.47
3.3.4 Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priority / Preemption).48
3.3.5 Thuộc tính đàn hồi (Resilience).48
3.3.6 Thuộc tính khống chế (Policing).48
3.4 CÁC THUỘC TÍNH TÀI NGUYÊN.49
3.4.1 Bộ nhân cấp phát cực đại (maximum allocation multiplier).49
3.4.2 Lớp tài nguyên (Resource - Class).49
3.4.3 Metric TE.49
3.5 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG RÀNG BUỘC.50
3.5.1 Quảng bá các thuộc tính của link.50
3.5.2 Giao thức định tuyến Link-State.50
3.5.3 Tính toán LSP ràng buộc (CR-LSP).51
3.5.4 Giải thuật chọn đường.51
3.5.5 Ví dụ về chọn đường cho trung kế lưu lượng.52
3.5.6 Tái tối ưu hóa (Re - optimization).54
3.6 BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC ĐƯỜNG.55
3.6.1 Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục.56
3.6.1.a Sửa chữa toàn cục và sửa chữa cục bộ.56
3.6.1.b Tái định tuyến và chuyển mạch bảo vệ.56
3.6.2 Mô hình Makam (Bảo vệ toàn cục).56
3.6.3 Mô hình Haskin (Reverse Backup).57
3.6.4 Mô hình Hundessa.58
3.6.5 Mô hình Shortest-Dynamic.58
3.6.6 Mô hình Simple-Dynamic.60
3.6.7 Mô hình Simple-Static.60
3.7 TỔNG KẾT.61
TỔNG KẾT.62
TÀI LIỆU THAM KHẢO.63
Sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ IP và sự bùng bổ Internet đã dẫn đến một
loạt sự thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai thác. Giao thức IP
thống trị toàn bộ các giao thức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển
công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ cho IP. Nhu cầu thị trường cấp bách cho mạng tốc
độ cao với chi phí thấp là cơ sở cho một loạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có
MPLS.
Trong khoảng thời gian gần đây, công nghệ MPLS đã chứng minh được tính
ứng dụng thực tiễn các chức năng vượt trội của nó so với các công nghệ chuyển
mạch truyền thống khác như ATM. Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một
công nghệ chuyển mạch nhãn định hướng kết nối cung cấp các khả năng mới trong
các mạng IP, trong khi khả năng điều khiển lưu lượng được đề cập đến bằng cách
cho phép thực hiện các cơ chế điều khiển lưu lượng một cách tinh xảo. MPLS
không thay thế cho định tuyến IP, nhưng nó sẽ hoạt động song song với các
phương pháp định tuyến khác nhằm mục đích cung cấp tốc độ dữ liệu cao giữa các
bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSP đồng thời với việc hạn chế băng tần của các
luồng lưu lượng với các yêu cầu chất lượng dich vụ QoS khác nhau.
Một trong những ưu điểm lớn nhất của công nghệ MPLS là khả năng thực hiện
kỹ thuật lưu lượng. Đây cũng là đối tượng tìm hiểu chính của chuyên đề tốt nghiệp
này .
Chuyên đề tốt nghiệp có 3 chương với các nội dung chính như sau:
• Chương I - Chuyển mạch nhãn đa giao thức : Giới thiệu tổng quát về
công nghệ MPLS, các khái niệm cơ bản, cơ chế hoạt động chung của
MPLS. Xây dựng một cái nhìn tổng quát về mô hình MPLS.
• Chương II - Định tuyến và báo hiệu MPLS : Trình bầy các kỹ thuật định
tuyến được hỗ trợ bởi MPLS, các chế độ báo hiệu và một số giao thức phân
phối nhãn của MPLS.
• Chương III - Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS : Trình bầy các khái niệm
và mục tiêu của kỹ thuật lưu lượng, khả năng và các cơ chế thực hiện kỹ
thuật lưu lượng của MPLS. Các vấn đề trong bảo vệ khôi phục đường - một
trong những nhiệm vụ của kỹ thuật lưu lượng cũng được trình bầy trong
chương này.
Kỹ thuật lưu lượng là một kỹ thuật tương đối khó, việc tìm hiểu về các vấn đề
của kỹ thuật lưu lượng đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng và lâu dài. Do vậy,Kỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. Lời nói đầu.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - ii - Phạm Đức Hòa - A10121
chuyên đề tốt nghiệp không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê
bình, ý kiến đánh giá và góp ý của thầy cô và các bạn.
Chương I :CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC.
1.1 TỔNG QUAN.
MPLS là viết tắt của “ Multi – Protocol Label Switching ”. Thuật ngữ Multiprotocol để nhấn mạnh rằng cộng nghệ này có thể được áp dụng cho nhiều các
giao thức lớp mạng chứ không riêng IP. MPLS cũng hoạt động tốt trên bất kì các
giao thức lớp liên kết. Đây là công nghệ lai kết hợp những đặc tính tốt nhất của
định tuyến lớp 3 (Layer 3 routing) và chuyển mạch lớp 2 (Layer 2 switching).
Trong mạng chuyển mạch kênh, tính thông minh chủ yếu tập trung ở mạng lõi
(core). Tất cả các thiết bị thông minh đều đặt trong mạng lõi như các tổng đài, toll,
transit, MSC... Các thiết bị kém thông minh hơn thì đặt ở mạng biên (edge), ví dụ
như các tổng đài nội hạt, truy cập... Quan điểm của MPLS là tính thông minh càng
đưa ra biên thì mạng càng hoạt động tốt. Lý do là những thành phần ở mạng lõi
phải chịu tải rất cao. Thành phần mạng lõi nên có độ thông minh thấp và năng lực
chuyền tải cao. MPLS phân tách hai chức năng định tuyến và chuyển mạch: Các
router ở biên thực hiện định tuyến và gắn nhãn (label) cho gói, các router ở mạng
lõi chỉ tập trung làm nhiệm vụ chuyển tiếp gói tốc độ cao dựa vào nhãn. Tính
thông minh được đẩy ra ngoài biên là một trong những ưu điểm lớn nhất của
MPLS.
Mô hình tham chiếu của MPLS trên mô hình OSI :
Hình 1.1: MPLS và mô hình tham chiếu OSI.
MPLS được xem như một công nghệ lớp đệm (shim layer), nó nằm trên lớp 2
nhưng dưới lớp 3, vì vậy đôi khi người ta vẫn gọi là lớp 2,5.
Nguyên lý của MPLS là tất cả các gói IP sẽ được gắn nhãn (label) và chuyển
tiếp theo một đường dẫn LSP (Label Switching Path). Các router trên đường dẫn
chỉ căn cứ vào nội dung của nhãn để thực hiện quyết định chuyển tiếp gói mà
không cần kiểm tra header IP.Kỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. ChươngI:Chuyển mạch nhãn đa giao thức.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - 2 - Phạm Đức Hòa - A10121
1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS.
1.2.1 Miền MPLS.
Miền MPLS (MPLS domain) là một tập hợp các nút mạng thực hiện hoạt động
định tuyến và chuyển tiếp MPLS. Một miền MPLS thường được quản lý và điều
khiển bởi một nhà quản trị.
Hình 1.2 : Miền MPLS.
Miền MPLS được chia thành 2 phần: phần mạng lõi (core) và phần mạng biên
(edge). Các nút thuộc miền MPLS được gọi là router chuyển mạch nhãn LSR
(Label Switch Router). Các nút phần mạng lõi được gọi là transit-LSR hay coreLSR (thường gọi tắt là LSR). Các nút phần mạng biên được gọi là router biên nhãn
LER ( Label Edge Router).
Nếu một LER là nút đầu tiên trên đường đi của gói tin xuyên qua miền MPLS
thì nó được gọi là LER lối vào (ingress-LER), còn nếu là nút cuối cùng thì nó
được gọi là LER lối ra (egress-LER). Các thuật ngữ này được áp dụng còn tùy
theo hướng đi vào của luồng lưu lượng trong mạng, do đó một LER có thể vừa là
ingres-LER vừa là egress-LER tùy theo các luồng lưu lượng đang xét.
Các thuật ngữ upstream-LSR và downstream-LSR là các khái niệm then chốt để
hiểu hoạt động của sự phân phối nhãn và chuyển phát dữ liệu trong MPLS. Dữ
liệu mà Router định gửi đi cho một mạng xác định gọi là downstream, còn việc
cập nhập thông tin (giao thức định tuyến hay phân phối nhãn, LDP/TDP) gắn liền
với một tiền tố gọi là upstream. Có thể hiểu là thông tin về nhãn của một Router
được chính nó gửi đi cho các LSR kế cận được gọi là downstream. Còn thông tin
định tuyến thì gọi là upstream.
1.2.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switch Path).
Đường chuyển mạch nhãn LSP là một đường nối giữa router ngõ vào và router
ngõ ra, được thiết lập bởi các nút MPLS để chuyển gói tin qua mạng. Đường dẫn
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiKỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. ChươngI:Chuyển mạch nhãn đa giao thức.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - 3 - Phạm Đức Hòa - A10121
của một LSP qua mạng được định nghĩa bởi sự chuyển đổi các giá trị nhãn ở các
LSR dọc theo LSP bằng các thủ tục hoán đổi nhãn. Khái niệm LSP tương tự như
khái niệm mạch ảo (VC) trong ATM.
1.2.3 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC).
Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equivalence Class) là một tập
hợp các gói được đối xử như nhau bởi một LSR. Như vậy, FEC là một nhóm các
gói IP được chuyển tiếp trên cùng một đường chuyển mạch nhãn LSP, được đối
xử theo cùng một cách thức và có thể ánh xạ vào một nhãn bởi một LSR cho dù
chúng có thể khác nhau về thông tin header lớp mạng.
1.2.4 Nhãn và stack nhãn.
Nhãn được RFC 3031 định nghĩa là: “một bộ nhận dạng có độ dài ngắn và cố
định, mang ý nghĩa cục bộ dùng để nhận biết một FEC.” Nhãn được dán lên một
gói để báo cho LSR biết gói này cần đi đâu. Nhãn không trực tiếp mã hoá thông
tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng. Nhãn được gán vào một gói tin
cụ thể sẽ thay mặt cho một FEC mà gói tin đó được ấn định. Thường thì một gói tin
được ấn định cho một FEC (hoàn toàn hay một phần) dựa trên địa chỉ đích lớp
mạng của nó. Tuy nhiên nhãn không bao giờ là mã hoá của địa chỉ đó. Phần nội
dung nhãn có độ dài 20 bit, như vậy số giá trị nhãn có thể có là 220 giá trị. Giá trị
nhãn định nghĩa chỉ mục để dùng trong bảng chuyển tiếp.
Mỗi gói lại có thể dán chồng nhiều nhãn, các nhãn này chứa trong một nơi gọi
là stack nhãn. Stack nhãn là một tập hợp gồm một hay nhiều entry nhãn được tổ
chức theo nguyên tắc LIFO. Tại mỗi hop trong mạng chỉ xử lý nhãn hiện hành
nằm trên đỉnh stack. Chính nhãn này được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói.
Hình 1.3: Stack nhãn.
Nếu gói tin chưa có nhãn thì stack nhãn là rỗng. Nếu chiều sâu stack nhãn là d
thì mức 1 (bit S) ở đáy nhãn đặt lên 1 và mức d là đỉnh stack nhãn. Một entry nhãn
có thể được đặt thêm vào (push) hay có thể lấy ra (pop) khỏi stack.Kỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. ChươngI:Chuyển mạch nhãn đa giao thức.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - 4 - Phạm Đức Hòa - A10121
1.2.5 Hoán đổi nhãn (Label Swapping).
Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói. Để chuyển tiếp gói
có nhãn, LSR kiểm tra nhãn trên đỉnh stack và dùng ánh xạ ILM (Income Label
Map) để ánh xạ nhãn này tới một entry chuyển tiếp nhãn NHLFE (Next Hop Label
Forwarding Entry). Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định nơi chuyển
tiếp gói và thực hiện một tác vụ trên stack nhãn. Rồi nó mã hóa stack mới vào gói
và chuyển đi.
Chuyển tiếp gói tin chưa có nhãn cũng tương tự nhưng chỉ xảy ra ở ingressLER. LER chỉ phân tích header lớp mạng để xác định FEC rồi dùng ánh xạ FTN
(FEC-To-NHLFE) để ánh xạ một FEC vào NHLFE.
1.2.6 Chuyển gói qua miền MPLS.
Sau đây là ví dụ đơn giản minh họa quá trình chuyển gói IP đi qua miền MPLS.
Gói tin IP đi từ ngoài mạng vào trong miền MPLS có router R4 là ingress-LER và
router R1 là egress-LER, hai router lõi R3, R2.
.
3.6.6 Mô hình Simple - Dynamic.
Giống như mô hình Shortest-Dynamic, đây cũng là một cơ chế cục bộ. Khi phát
hiện liên kết với mình bị lỗi, LSR này sẽ tính đường ngắn nhất tới PML. Với mô
hình này PML bắt buộc phải là LER lối ra. Đường dự phòng này có thể được thiếtKỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. ChươngIII:Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - 60 - Phạm Đức Hòa - A10121
lập tường minh (dựa vào giao thức báo hiệu CR-LDP hay RSVP- TE) hay được
tái định tuyến nhờ các giao thức báo hiệu.
Mô hình này cũng hỗ trợ hai cơ chế khôi phục nút và khôi phục link.
Simple Dynamic có ưu điểm là đường tái định tuyến luôn là đường ngắn nhất
tới đích (loại trừ đường bị hư) tuy nhiên việc tính toán tái định tuyến sẽ không thể
kiểm soát được tài nguyên mạng và sẽ có thể gây ảnh hưởng đến các LSP khác
trong mạng, điều này tuyệt đối nên tránh trong trường hợp thực hiện MPLS có hỗ
trợ QoS.
Hình 3.15: Mô hình Simple-Dynamic (khôi phục link).
3.6.7 Mô hình Simple - Static.
Ý tưởng này là giống với cơ chế Simple-Dynamic, nhưng với đường khôi phục
đã được tính toán trước khi xảy ra lỗi.
Một điều cần lưu ý trong cả hai mô hình trên (Simple và Shortest ) là trong cả
hai mô hình LER lối vào đều không hề nhận đuợc tín hiệu FIS, do đó nó không thể
biết được có sự cố trong mạng và vẫn gửi dữ liệu như bình thường, tức phiên hoạt
động của LSP bị sự cố vẫn được duy trì.
3.7 TỔNG KẾT.
Kỹ thuật lưu lượng là một trong những vần đề quan trọng trong mạng IP. Trong
bối cảnh mạng Internet ngày càng phát triển, đây là một vấn đề luôn dành được sự
quan tâm đặc biệt. Đã có rất nhiều giải pháp công nghệ được nâng cấp, phát triển
nhằm tối ưu hóa khả năng sử dụng mạng. Cho đến nay, công nghệ MPLS chuyển
mạch nhãn đa giao thức đã thể hiện được sự vượt trội của mình so với các công
nghệ chuyển mạch truyền thống khác như ATM. Ở chương trên, chúng ta đã tìm
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiKỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. ChươngIII:Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - 61 - Phạm Đức Hòa - A10121
hiểu được một số vấn đề liên quan đến kỹ thuật lưu lượng, như các khái niệm, khả
năng và các giao thức, cơ chế thực hiện kỹ thuật lưu lượng của MPLS. Bài toán cơ
bản của MPLS-TE là làm sao ánh xạ đồ hình nghiệm suy (induced graph) lên trên
topology mạng một cách hiệu quả. MPLS cũng cung cấp các cơ chế bảo vệ và
khôi phục lưu lượng ở miền MPLS một cách tin cậy
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỤC LỤC.
Các thuật ngữ viết tắt.vii
Danh mục hình vẽ.ix
Danh mục bảng.x
CHƯƠNG I CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC.1
1.1 TỔNG QUAN.1
1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS.2
1.2.1 Miền MPLS.2
1.2.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switch Path) .2
1.2.3 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) .3
1.2.4 Nhãn và stack nhãn .3
1.2.5 Hoán đổi nhãn (Label Swapping).4
1.2.6 Chuyển gói qua miền MPLS.4
1.3 MÃ HÓA NHÃN VÀ CÁC CHẾ ĐỘ ĐÓNG GÓI NHÃN.5
1.3.1 Mã hóa stack nhãn.5
1.3.2 Các chế độ đóng gói trong MPLS.5
1 . 4 C Ấ U T R Ú C N Ú T M P L S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5 HOẠT ĐỘNG CHUYỂN TIẾP TRONG MPLS. .8
1.5.1 Quá trình hình thành cơ sở dữ liệu.8
1.5.2 Quá trình hình thành bảng định tuyến.9
1.5.3 Gán nhãn Local cho desIP tương ứng.9
1.5.4 Thiết lập bảng LIB và LFIB.9
1.5.5 Quảng bá nhãn nội bộ-local cho toàn mạng.10
1.5.6 Cập nhật thông tin quảng bá.11
1.5.7 PHP.12
1.5.8 Xử lý thông tin quảng bá.13
1.5.9 Hình thành bảng LFIB trong toàn mạng.14
1.5.10 Hội tụ gói tin qua mạng MPLS.15
1.6 TỔNG KẾT.15
CHƯƠNG II : ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU MPLS.17
2.1 ĐỊNH TUYẾN TRONG MPLS.17
2.1.1 Định tuyến từng chặng ( Hop - by - Hop ).17
2.1.2 Định tuyến ràng buộc (Constrain – based Routing).17
2.1.3 Định tuyến tường minh (Explicit Routing).18
2.2 CHẾ ĐỘ BÁO HIỆU MPLS.19
2.2.1 Chế độ phân phối nhãn.19
2.2.1.a Phân phối không cần yêu cầu.19
2.2.1.b Phân phối theo yêu cầu.19
2.2.2 Chế độ duy trì nhãn.19
2.2.2.a Duy trì nhãn tự do.19
2.2.2.b Duy trì nhãn bảo thủ.20
2.2.3 Chế độ điều khiển LSP.20
2.2.3.a Điều khiển độc lập (Independent Control).20
2.2.3.b Điều khiển tuần tự (Odered Control).21
2.3 GIAO THỨC LDP (Label Distribution Protocol).21
2.3.1 Hoạt động của LDP.22
2.3.2 Cấu trúc bản tin LDP.23
2.3.2.a LDP-PDU.23
2.3.2.b Định dạng bản tin LDP.23
2.3.3 Các bản tin LDP.24
2.3.4 LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu.25
2.4 GIAO THỨC CR-LDP (Contrain-based Routing LDP).26
2.4.1 Mở rộng cho định tuyến ràng buộc.26
2.4.2 Thiết lập một CR-LSP (Constrain-based RoutingLSP).27
2.4.3 Tiến trình dự trữ tài nguyên.28
2.5 GIAO THỨC DỰ TRỮ TÀI NGUYÊN RSVP - TE.29
2.5.1 Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP.30
2.5.2 Các bản tin Tear Down, Error và Hello của RSVP - TE.31
2.5.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tựtheo yêu cầu.31
2.5.4 Cơ chế “Make-before-break”.33
2.5.5 Giảm lượng overhead làm tươi RSVP.35
2.6 GIAO THỨC BGP (Bored Gateway Protocol) .35
2.6.1 Giao thức BGP.35
2.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ.36
2.7 KHÁI NIỆM DỊCH VỤ TÍCH HỢP VÀ DỊCH VỤ PHÂN BIỆT.37
2.7.1 Khái niệm dịch vụ tích hợp (Intserv).37
2.7.2 Khái niệm dịch vụ phân biệt (Diffserv).38
2.8 TỔNG KẾT.39
CHƯƠNG III : KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS.40
3.1 KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG (Traffic Engineer).40
3.1.1 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng.40
3.1.1.a Phân loại.40
3.1.1.b Bài toán nghẽn.40
3.1.2 Hàng đợi lưu lượng.40
3.1.2.a Hàng đợi FIFO (First - In , First - Out).40
3.1.2.b Hàng đợi PQ (Priority Queuing).41
3.1.2.c Hàng đợi WFQ (Weighted Fair Queuing).41
3.1.3 Giải thuật thùng rò và thùng Token.42
3.1.3.a Giải thuật thùng rò (Leaky Bucket).42
3.1.3.b Giải thuật thùng Token (Token Bucket).42
3.1.4 Giải pháp mô hình chồng phủ (Overlay Model).43
3.2 MPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG.44
3.2.1 Khái niệm trung kế lưu lượng (Traffic Trunk).44
3.2.2 Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph).45
3.2.3 Bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng.45
3.3 TRUNG KẾ LƯU LƯỢNG VÀ CÁC THUỘC TÍNH.46
3.3.1 Các hoạt động cở bản trên trung kế lưu lượng.46
3.3.2 Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter).46
3.3.3 Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường.47
3.3.3.a Đường tường minh đặc tả quản trị.47
3.3.3.b Phân cấp các luật ưu tiên cho đa đường.47
3 . 3 . 3 . c T h u ộ c t í n h t ư ơ n g đ ồ n g l ớp t à i n g u yê n ( R e s o u r c e C l a s s
A f f i n i t y ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7
3.3.3.d Thuộc tính thích ứng (Adaptivity).47
3.3.3.e Phân phối tải qua nhiều trung kế song song.47
3.3.4 Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priority / Preemption).48
3.3.5 Thuộc tính đàn hồi (Resilience).48
3.3.6 Thuộc tính khống chế (Policing).48
3.4 CÁC THUỘC TÍNH TÀI NGUYÊN.49
3.4.1 Bộ nhân cấp phát cực đại (maximum allocation multiplier).49
3.4.2 Lớp tài nguyên (Resource - Class).49
3.4.3 Metric TE.49
3.5 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG RÀNG BUỘC.50
3.5.1 Quảng bá các thuộc tính của link.50
3.5.2 Giao thức định tuyến Link-State.50
3.5.3 Tính toán LSP ràng buộc (CR-LSP).51
3.5.4 Giải thuật chọn đường.51
3.5.5 Ví dụ về chọn đường cho trung kế lưu lượng.52
3.5.6 Tái tối ưu hóa (Re - optimization).54
3.6 BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC ĐƯỜNG.55
3.6.1 Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục.56
3.6.1.a Sửa chữa toàn cục và sửa chữa cục bộ.56
3.6.1.b Tái định tuyến và chuyển mạch bảo vệ.56
3.6.2 Mô hình Makam (Bảo vệ toàn cục).56
3.6.3 Mô hình Haskin (Reverse Backup).57
3.6.4 Mô hình Hundessa.58
3.6.5 Mô hình Shortest-Dynamic.58
3.6.6 Mô hình Simple-Dynamic.60
3.6.7 Mô hình Simple-Static.60
3.7 TỔNG KẾT.61
TỔNG KẾT.62
TÀI LIỆU THAM KHẢO.63
Sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ IP và sự bùng bổ Internet đã dẫn đến một
loạt sự thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai thác. Giao thức IP
thống trị toàn bộ các giao thức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển
công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ cho IP. Nhu cầu thị trường cấp bách cho mạng tốc
độ cao với chi phí thấp là cơ sở cho một loạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có
MPLS.
Trong khoảng thời gian gần đây, công nghệ MPLS đã chứng minh được tính
ứng dụng thực tiễn các chức năng vượt trội của nó so với các công nghệ chuyển
mạch truyền thống khác như ATM. Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một
công nghệ chuyển mạch nhãn định hướng kết nối cung cấp các khả năng mới trong
các mạng IP, trong khi khả năng điều khiển lưu lượng được đề cập đến bằng cách
cho phép thực hiện các cơ chế điều khiển lưu lượng một cách tinh xảo. MPLS
không thay thế cho định tuyến IP, nhưng nó sẽ hoạt động song song với các
phương pháp định tuyến khác nhằm mục đích cung cấp tốc độ dữ liệu cao giữa các
bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSP đồng thời với việc hạn chế băng tần của các
luồng lưu lượng với các yêu cầu chất lượng dich vụ QoS khác nhau.
Một trong những ưu điểm lớn nhất của công nghệ MPLS là khả năng thực hiện
kỹ thuật lưu lượng. Đây cũng là đối tượng tìm hiểu chính của chuyên đề tốt nghiệp
này .
Chuyên đề tốt nghiệp có 3 chương với các nội dung chính như sau:
• Chương I - Chuyển mạch nhãn đa giao thức : Giới thiệu tổng quát về
công nghệ MPLS, các khái niệm cơ bản, cơ chế hoạt động chung của
MPLS. Xây dựng một cái nhìn tổng quát về mô hình MPLS.
• Chương II - Định tuyến và báo hiệu MPLS : Trình bầy các kỹ thuật định
tuyến được hỗ trợ bởi MPLS, các chế độ báo hiệu và một số giao thức phân
phối nhãn của MPLS.
• Chương III - Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS : Trình bầy các khái niệm
và mục tiêu của kỹ thuật lưu lượng, khả năng và các cơ chế thực hiện kỹ
thuật lưu lượng của MPLS. Các vấn đề trong bảo vệ khôi phục đường - một
trong những nhiệm vụ của kỹ thuật lưu lượng cũng được trình bầy trong
chương này.
Kỹ thuật lưu lượng là một kỹ thuật tương đối khó, việc tìm hiểu về các vấn đề
của kỹ thuật lưu lượng đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng và lâu dài. Do vậy,Kỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. Lời nói đầu.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - ii - Phạm Đức Hòa - A10121
chuyên đề tốt nghiệp không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê
bình, ý kiến đánh giá và góp ý của thầy cô và các bạn.
Chương I :CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC.
1.1 TỔNG QUAN.
MPLS là viết tắt của “ Multi – Protocol Label Switching ”. Thuật ngữ Multiprotocol để nhấn mạnh rằng cộng nghệ này có thể được áp dụng cho nhiều các
giao thức lớp mạng chứ không riêng IP. MPLS cũng hoạt động tốt trên bất kì các
giao thức lớp liên kết. Đây là công nghệ lai kết hợp những đặc tính tốt nhất của
định tuyến lớp 3 (Layer 3 routing) và chuyển mạch lớp 2 (Layer 2 switching).
Trong mạng chuyển mạch kênh, tính thông minh chủ yếu tập trung ở mạng lõi
(core). Tất cả các thiết bị thông minh đều đặt trong mạng lõi như các tổng đài, toll,
transit, MSC... Các thiết bị kém thông minh hơn thì đặt ở mạng biên (edge), ví dụ
như các tổng đài nội hạt, truy cập... Quan điểm của MPLS là tính thông minh càng
đưa ra biên thì mạng càng hoạt động tốt. Lý do là những thành phần ở mạng lõi
phải chịu tải rất cao. Thành phần mạng lõi nên có độ thông minh thấp và năng lực
chuyền tải cao. MPLS phân tách hai chức năng định tuyến và chuyển mạch: Các
router ở biên thực hiện định tuyến và gắn nhãn (label) cho gói, các router ở mạng
lõi chỉ tập trung làm nhiệm vụ chuyển tiếp gói tốc độ cao dựa vào nhãn. Tính
thông minh được đẩy ra ngoài biên là một trong những ưu điểm lớn nhất của
MPLS.
Mô hình tham chiếu của MPLS trên mô hình OSI :
Hình 1.1: MPLS và mô hình tham chiếu OSI.
MPLS được xem như một công nghệ lớp đệm (shim layer), nó nằm trên lớp 2
nhưng dưới lớp 3, vì vậy đôi khi người ta vẫn gọi là lớp 2,5.
Nguyên lý của MPLS là tất cả các gói IP sẽ được gắn nhãn (label) và chuyển
tiếp theo một đường dẫn LSP (Label Switching Path). Các router trên đường dẫn
chỉ căn cứ vào nội dung của nhãn để thực hiện quyết định chuyển tiếp gói mà
không cần kiểm tra header IP.Kỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. ChươngI:Chuyển mạch nhãn đa giao thức.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - 2 - Phạm Đức Hòa - A10121
1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS.
1.2.1 Miền MPLS.
Miền MPLS (MPLS domain) là một tập hợp các nút mạng thực hiện hoạt động
định tuyến và chuyển tiếp MPLS. Một miền MPLS thường được quản lý và điều
khiển bởi một nhà quản trị.
Hình 1.2 : Miền MPLS.
Miền MPLS được chia thành 2 phần: phần mạng lõi (core) và phần mạng biên
(edge). Các nút thuộc miền MPLS được gọi là router chuyển mạch nhãn LSR
(Label Switch Router). Các nút phần mạng lõi được gọi là transit-LSR hay coreLSR (thường gọi tắt là LSR). Các nút phần mạng biên được gọi là router biên nhãn
LER ( Label Edge Router).
Nếu một LER là nút đầu tiên trên đường đi của gói tin xuyên qua miền MPLS
thì nó được gọi là LER lối vào (ingress-LER), còn nếu là nút cuối cùng thì nó
được gọi là LER lối ra (egress-LER). Các thuật ngữ này được áp dụng còn tùy
theo hướng đi vào của luồng lưu lượng trong mạng, do đó một LER có thể vừa là
ingres-LER vừa là egress-LER tùy theo các luồng lưu lượng đang xét.
Các thuật ngữ upstream-LSR và downstream-LSR là các khái niệm then chốt để
hiểu hoạt động của sự phân phối nhãn và chuyển phát dữ liệu trong MPLS. Dữ
liệu mà Router định gửi đi cho một mạng xác định gọi là downstream, còn việc
cập nhập thông tin (giao thức định tuyến hay phân phối nhãn, LDP/TDP) gắn liền
với một tiền tố gọi là upstream. Có thể hiểu là thông tin về nhãn của một Router
được chính nó gửi đi cho các LSR kế cận được gọi là downstream. Còn thông tin
định tuyến thì gọi là upstream.
1.2.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switch Path).
Đường chuyển mạch nhãn LSP là một đường nối giữa router ngõ vào và router
ngõ ra, được thiết lập bởi các nút MPLS để chuyển gói tin qua mạng. Đường dẫn
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiKỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. ChươngI:Chuyển mạch nhãn đa giao thức.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - 3 - Phạm Đức Hòa - A10121
của một LSP qua mạng được định nghĩa bởi sự chuyển đổi các giá trị nhãn ở các
LSR dọc theo LSP bằng các thủ tục hoán đổi nhãn. Khái niệm LSP tương tự như
khái niệm mạch ảo (VC) trong ATM.
1.2.3 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC).
Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equivalence Class) là một tập
hợp các gói được đối xử như nhau bởi một LSR. Như vậy, FEC là một nhóm các
gói IP được chuyển tiếp trên cùng một đường chuyển mạch nhãn LSP, được đối
xử theo cùng một cách thức và có thể ánh xạ vào một nhãn bởi một LSR cho dù
chúng có thể khác nhau về thông tin header lớp mạng.
1.2.4 Nhãn và stack nhãn.
Nhãn được RFC 3031 định nghĩa là: “một bộ nhận dạng có độ dài ngắn và cố
định, mang ý nghĩa cục bộ dùng để nhận biết một FEC.” Nhãn được dán lên một
gói để báo cho LSR biết gói này cần đi đâu. Nhãn không trực tiếp mã hoá thông
tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng. Nhãn được gán vào một gói tin
cụ thể sẽ thay mặt cho một FEC mà gói tin đó được ấn định. Thường thì một gói tin
được ấn định cho một FEC (hoàn toàn hay một phần) dựa trên địa chỉ đích lớp
mạng của nó. Tuy nhiên nhãn không bao giờ là mã hoá của địa chỉ đó. Phần nội
dung nhãn có độ dài 20 bit, như vậy số giá trị nhãn có thể có là 220 giá trị. Giá trị
nhãn định nghĩa chỉ mục để dùng trong bảng chuyển tiếp.
Mỗi gói lại có thể dán chồng nhiều nhãn, các nhãn này chứa trong một nơi gọi
là stack nhãn. Stack nhãn là một tập hợp gồm một hay nhiều entry nhãn được tổ
chức theo nguyên tắc LIFO. Tại mỗi hop trong mạng chỉ xử lý nhãn hiện hành
nằm trên đỉnh stack. Chính nhãn này được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói.
Hình 1.3: Stack nhãn.
Nếu gói tin chưa có nhãn thì stack nhãn là rỗng. Nếu chiều sâu stack nhãn là d
thì mức 1 (bit S) ở đáy nhãn đặt lên 1 và mức d là đỉnh stack nhãn. Một entry nhãn
có thể được đặt thêm vào (push) hay có thể lấy ra (pop) khỏi stack.Kỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. ChươngI:Chuyển mạch nhãn đa giao thức.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - 4 - Phạm Đức Hòa - A10121
1.2.5 Hoán đổi nhãn (Label Swapping).
Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói. Để chuyển tiếp gói
có nhãn, LSR kiểm tra nhãn trên đỉnh stack và dùng ánh xạ ILM (Income Label
Map) để ánh xạ nhãn này tới một entry chuyển tiếp nhãn NHLFE (Next Hop Label
Forwarding Entry). Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định nơi chuyển
tiếp gói và thực hiện một tác vụ trên stack nhãn. Rồi nó mã hóa stack mới vào gói
và chuyển đi.
Chuyển tiếp gói tin chưa có nhãn cũng tương tự nhưng chỉ xảy ra ở ingressLER. LER chỉ phân tích header lớp mạng để xác định FEC rồi dùng ánh xạ FTN
(FEC-To-NHLFE) để ánh xạ một FEC vào NHLFE.
1.2.6 Chuyển gói qua miền MPLS.
Sau đây là ví dụ đơn giản minh họa quá trình chuyển gói IP đi qua miền MPLS.
Gói tin IP đi từ ngoài mạng vào trong miền MPLS có router R4 là ingress-LER và
router R1 là egress-LER, hai router lõi R3, R2.
.
3.6.6 Mô hình Simple - Dynamic.
Giống như mô hình Shortest-Dynamic, đây cũng là một cơ chế cục bộ. Khi phát
hiện liên kết với mình bị lỗi, LSR này sẽ tính đường ngắn nhất tới PML. Với mô
hình này PML bắt buộc phải là LER lối ra. Đường dự phòng này có thể được thiếtKỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. ChươngIII:Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - 60 - Phạm Đức Hòa - A10121
lập tường minh (dựa vào giao thức báo hiệu CR-LDP hay RSVP- TE) hay được
tái định tuyến nhờ các giao thức báo hiệu.
Mô hình này cũng hỗ trợ hai cơ chế khôi phục nút và khôi phục link.
Simple Dynamic có ưu điểm là đường tái định tuyến luôn là đường ngắn nhất
tới đích (loại trừ đường bị hư) tuy nhiên việc tính toán tái định tuyến sẽ không thể
kiểm soát được tài nguyên mạng và sẽ có thể gây ảnh hưởng đến các LSP khác
trong mạng, điều này tuyệt đối nên tránh trong trường hợp thực hiện MPLS có hỗ
trợ QoS.
Hình 3.15: Mô hình Simple-Dynamic (khôi phục link).
3.6.7 Mô hình Simple - Static.
Ý tưởng này là giống với cơ chế Simple-Dynamic, nhưng với đường khôi phục
đã được tính toán trước khi xảy ra lỗi.
Một điều cần lưu ý trong cả hai mô hình trên (Simple và Shortest ) là trong cả
hai mô hình LER lối vào đều không hề nhận đuợc tín hiệu FIS, do đó nó không thể
biết được có sự cố trong mạng và vẫn gửi dữ liệu như bình thường, tức phiên hoạt
động của LSP bị sự cố vẫn được duy trì.
3.7 TỔNG KẾT.
Kỹ thuật lưu lượng là một trong những vần đề quan trọng trong mạng IP. Trong
bối cảnh mạng Internet ngày càng phát triển, đây là một vấn đề luôn dành được sự
quan tâm đặc biệt. Đã có rất nhiều giải pháp công nghệ được nâng cấp, phát triển
nhằm tối ưu hóa khả năng sử dụng mạng. Cho đến nay, công nghệ MPLS chuyển
mạch nhãn đa giao thức đã thể hiện được sự vượt trội của mình so với các công
nghệ chuyển mạch truyền thống khác như ATM. Ở chương trên, chúng ta đã tìm
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiKỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS. ChươngIII:Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS.
GVHD: Ths.Hoàng Trọng Minh. - 61 - Phạm Đức Hòa - A10121
hiểu được một số vấn đề liên quan đến kỹ thuật lưu lượng, như các khái niệm, khả
năng và các giao thức, cơ chế thực hiện kỹ thuật lưu lượng của MPLS. Bài toán cơ
bản của MPLS-TE là làm sao ánh xạ đồ hình nghiệm suy (induced graph) lên trên
topology mạng một cách hiệu quả. MPLS cũng cung cấp các cơ chế bảo vệ và
khôi phục lưu lượng ở miền MPLS một cách tin cậy
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links