Chuyển mạch MPLS

ột LSR trong mạng. LSR gửi định kì một bản tin Hello qua cổng UDP với địa chỉ đa hướng của các router trên mạng con này. - Bản tin Session được dùng để thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các phiên giữa các LDP ngang cấp (LSR). Hoạt động này đòi hỏi việc gửi một bản tin khởi tạo qua TCP. Sau khi hoạt động này kết thúc, hai LSR sẽ là LDP ngang cấp. - Bản tin Advertisement được dùng để thiết lập, thay đổi và huỷ bỏ các trao đổi nhãn cho FEC. Các bản tin này cũng được truyền qua TCP. Một LSR có thể yêu cầu một trao đổi nhãn với một LSR bên cạnh khi nó muốn. Nó cũng có thể quảng báo các trao đổi nhãn khi nó muốn một LDP ngang cấp dùng một trao đổi nhãn. - Bản tin Notification cũng được gửi qua TCP và được dùng để cung cấp các thông tin về tình trạng, biểu hiện và thông tin về lỗi. 5.1.2. Các FEC, không gian nhãn và định danh Như đã biết, FEC có thể được thiết lập bởi các địa chỉ, chỉ số cổng hoặc PID. LDP có một cái nhìn hạn chế về các yếu tố của FEC và hai định nghĩa: tiền tố địa chỉ IP và địa chỉ host. Các quy tắc được thiết lập cho việc trao đổi của gói đặc trưng tới LSP đặc trưng. Mỗi quy tắc được áp dụng cho tới khi gói được trao đổi tới LSP. - Nếu có chính xác một LSP có một địa chỉ host môi trường FEC được định danh tới địa chỉ đích của gói thì gói đó được trao đổi tới LSP đó. - Nếu có nhiều LSP, mỗi LSP chứa một địa chỉ host môi trường FEC được định danh tới địa chỉ đích của gói thì gói đó sẽ được trao đổi tới một LSP trong số đó. Thủ tục để lựa chọn một LSP trong số đó không được định nghĩa bởi LDP. - Nếu một gói phù hợp với một LSP, gói đó được trao đổi tới LSP này. - Nếu một gói phù hợp với nhiều LSP thì nó sẽ trao đổi tới LSP giống prefix dài nhất. Nếu không có LSP nào như vậy, gói sẽ trao đổi tới một LSP giống prefix dài hơn các LSP khác. Thủ tục lựa chọn một trong các LSP này không được định nghĩa bởi LDP. - Như đã biết, một gói phải đi qua một router lối ra đặc biệt và có một LSP có tiền tố địa chỉ môi trường FEC (là địa chỉ router đó) thì gói được trao đổi tới router đó. Thủ tục này không được định nghĩa bởi LDP. Không gian nhãn và định danh LSR A LSR B LSR B1, 1-500 LSR B2, 1-500 Hình 5.2. Không gian đa nhãn Không gian nhãn trong LDP tương tự các định nghĩa trong MPLS, có tên là không gian nhãn giao diện và không gian nhãn nền. Một không gian nhãn được chỉ định với bộ nhận dạng LDP 6 octet, 4 bít đầu tiên nhận dạng một LSR và phải là giá trị toàn cầu duy nhất giống như địa chỉ IP. Hai octet cuối nhận dạng không gian nhãn trong LSR. Các octet này được đặt từ 0 cho không gian nhãn mở rộng nền. Nếu LSR dùng nhiều không gian nhãn, nó liên kết mỗi không gian nhãn với một LDP khác nhau. Không gian đa nhãn có thể được thiết lập trong các mạng ATM mà trong đó hai chuyển mạch ATM có nhiều liên kết để kết nối chúng và có thể dùng lại các nhãn trên mỗi giao diện. Với điều này, một không gian nhãn và LSR của nó luôn được nhận biết nếu bộ nhận dạng LDP kèm thêm một bản tin LDP. Trong ví dụ này, các nhãn từ 1 đến 500 được sử dụng 2 lần và các bộ nhận dạng LDP giữ nhận dạng duy nhất không gian nhãn. 5.1.3. Phiên LDP Các LSR thiết lập các phiên giữa chúng để quảng báo và thay đổi nhãn. Mỗi quảng báo và thay đổi không gian nhãn yêu cầu một phiên LDP riêng. Phiên LDP chạy trên TCP. Các phiên giữa các LSR kết nối không trực tiếp Hình 5.3 chỉ ra cách các LSR kết nối không trực tiếp quảng báo các nhãn. Giả sử LSR A và LSR D muốn thiết lập một LSP giữa chúng, LSR B và LSR C là các LSR trung gian. LSR A đặt 2 nhãn trên LSP về phía LSR D, nhãn 33 và 21. A B C D Bước 21 Từ D Stack là 21 1 33 Từ B 2 3 IP 21 33 Stack là 33, 21 4 5 Hình 5.3. Phân bổ nhãn giữa các LSR lân cận và không lân cận Bước 1, LSR A nghiên cứu nhãn 21 từ LSR D. Bước 2, LSR A đẩy nhãn 21 vào ngăn xếp nhãn. Bước 3, LSR A nghiên cứu nhãn 33 từ LSR B. Bước 4, LSR A đẩy nhãn 33 vào ngăn xếp nhãn. Bước 5, khi LSR A gửi lưu lượng tới LSR D, nó gộp nhãn 33 và 21 vào mào đầu gói. Nhãn 33 được dùng giữa LSR A và LSR B, nhãn 21 được dùng giữa LSR A và LSR D. Các nhãn được dùng giữa B, C, D không được chỉ ra trong hình vẽ. Cách các LSR nhận biết các LSR khác Các LSR nhận biết LSR khác theo 2 cách. Kỹ thuật phát hiện cơ sở được sử dụng khi các LSR lân cận được kết nối trực tiếp bởi một liên kết. Một LSR định kì gửi bản tin Hello LDP ra ngoài giao diện của nó. Các bản tin Hello này được gửi qua UDP, với một địa chỉ đa hướng của tất cả các router trên mạng con này. Bản tin Hello chứa bộ nhận dạng LDP. Phương pháp thứ hai là kỹ thuật phát hiện mở rộng. LSR phải gửi một bản tin Hello gọi là targeted Hello tới các LSR với một địa chỉ IP riêng, bản tin chứa bộ nhận dạng LDP. Các địa chỉ targeted được biết bởi các giao thức định tuyến quy ước. 5.1.4. Quản lý và phân bổ nhãn Phần này giải thích các quy ước LDP cho quản lý và phân bổ nhãn. Một LSR có thể phân bổ một liên kết nhãn FEC để chịu trách nhiệm một yêu cầu dứt khoát từ LSR khác. Điều này được biết như là phân bổ nhãn dòng xuống dựa trên yêu cầu. Nó cũng cho phép một LSR phân bổ liên kết nhãn tới các LSR không có yêu cầu rõ ràng. Hình 5.4 trình bày hoạt động dòng xuống yêu cầu và dòng xuống không yêu cầu. LSR Ru LSR Rd FEC F Yêu cầu L1 a. Dòng xuống dựa trên yêu cầu LSR Ru LSR Ru FEC F L1 b. Dòng xuống không yêu cầu Hình 5.4. Dòng xuống dựa trên yêu cầu và không yêu cầu Điều khiển phân bổ nhãn Việc thiết lập các LSP được quyết định bởi điều khiển LSR hoạt động độc lập hoặc được chỉ dẫn. Khi dùng điều khiển LSP độc lập, mỗi LSR có thể quảng báo các trao đổi nhãn tới các LSR lân cận ở bất cứ thời điểm nào nó muốn. Ví dụ, khi hoạt động độc lập trong dòng xuống dựa trên yêu cầu, một LSR có thể trả lời các yêu cầu việc trao đổi nhãn ngay lập tức mà không phải đợi một trao đổi nhãn từ hop bên cạnh như hình 5.5a. LSR Ru LSR Rd LSR Rd2 Yêu cầu Không gửi Quảng báo a. Điều khiển độc lập Bước 2 Bước 1 LSR Rd2 LSR Rd LSR Ru FEC FEC b. Điều khiển được chỉ dẫn Hình 5.5. Ví dụ Modun điều khiển Khi hoạt động trong chế độ dòng xuống độc lập không yêu cầu, một LSR có thể quảng bá một trao đổi nhãn cho FEC tới các LSR lân cận khi nó sẵn sàng chuyển mạch nhãn FEC đó. Kết quả của việc dùng chế độ độc lập là một nhãn dòng lên có thể được quảng bá trước khi một nhãn dòng xuống được nhận Khi dùng điều khiển chỉ dẫn LSR, một LSR có thể khởi tạo truyền dẫn một trao đổi nhãn chỉ cho một FEC mà nó có một trao đổi nhãn với FEC của hop lân cận, hoặc cho LSR là lối ra, hình 5.5b. Với mỗi FEC mà LSR không phải lối ra hoặc không tồn tại trao đổi, LSR phải đợi cho đến khi một nhãn từ một LSR dòng xuống được nhận trước khi trao đổi FEC này và chuyển các nhãn tương ứng tới các LSR dòng lên. 5.1.5. Bản tin LDP Bản tin LDP được định nghĩa trong khuôn dạng phương tiện độc lập. Mục đích này để các bản tin có thể kết hợp trong một dữ liệu, 11 bản tin được sử dụng trong LDP. 5.1.5.1. Mào đầu LDP 0 1-14 15 16-30 31 Version PDU Length LDP Identifier Hình 5.6. Mào đầu LDP Mỗi bản tin LDP bắt đầu với một mào đầu LDP, theo sau bởi một hoặc nhiều bản tin LDP. Các trường trong mào đầu LDP thực hiện các chức năng sau: - Version : Chỉ số phiên bản của giao thức. - Độ dài PDU : tổng độ dài của PDU trong các octet bao gồm phiên bản và trường độ dài. - LDP ID : Bộ nhận dạng không gian nhãn của LSR gửi bản tin. Bốn octet đầu chứa địa chỉ IP phân cho LSR và nó là ID của router. Hai octet cuối nhận dạng một không gian nhãn trong LSR. Với không gian nhãn mở rộng nền thì các trường này có thể là 0. 5.1.5.2. Mã hoá mã hoá độ dài kiểu (TLV) LDP dùng kỹ thuật mã hoá giá trị độ dài kiểu (TLV) để mã hoá nhiều thông tin được mang trong bản tin LDP. Như hình 5.7, TLV của LDP được mã hoá bởi 2 octet trong đó 14 bit để chỉ rõ kiểu và 2 bít để chỉ rõ cách hoạt động khi một LSR không nhận ra kiểu này. Tiếp theo là 2 octet trường độ dài và trường giá trị độ dài biến thiên. 0 1 2-14 15 16 17-30 31 U F Type Length Value Hình 5.7. Mã hoá TLV Dựa trên công thức của TLV chưa xác định, nếu bit U được lập là 0, một thông báo phải được gửi lại bộ khởi tạo bản tin và toàn bộ bản tin phải bị huỷ bỏ. Nếu bit U lập là 1, TLV chưa xác định sẽ phớt lờ và phần còn lại của bản tin được xử lý như không có sự tồn tại của TLV. Bit chuyển tiếp TLV không xác định được dùng khi bit U được lập và bản tin LDP bao hàm TLV không xác định được chuyển tiếp. Nếu F bị xoá (=0), TLV không xác định sẽ không chuyển tiếp bản tin bao hàm. Nếu F được lập (=1), TLV không xác định sẽ chuyển tiếp bản tin bao hàm. 5.1.5.3. Khuôn dạng bản tin LDP Tất cả các bản tin LDP đều có cùng khuôn dạng (hình 5.8). Các trường trong bản tin thực hiện các chức năng sau: 0 1-14 15 16-30 31 U Message Type Message Length Message ID Mandatory Parameters Option Parameters 0 0ll;ljk 0 Hình 5.8. Khuôn dạng bản tin LDP - Bit U : bit bản tin không xác định. Nếu bit này là 1 và không xác định (bản tin không thể giải nghĩa) thì bản tin bị bỏ đi. - Message Type : trường này nhận dạng các kiểu bản tin. - Message length : độ dài của bản tin ID, tham số bắt buộc và tham số lựa chọn. - Message ID : nhận dạng đơn của bản tin. Nó có thể dùng để liên kết các bản tin thông báo với các bản tin khác. - Mandatory parameter : thiết lập các tham số bắt buộc. - Optional parameter : thiết lập các tham số lựa chọn. Theo nguyên lý, mọi thứ trong một bản tin LDP có thể được mã hoá như một TLV nhưng không phải lúc nào LDP cũng dùng kỹ thuật TLV. Nó sẽ dùng khi cần thiết để tránh lãng phí tài nguyên. 5.1.5.4. Khuôn dạng và chức năng TLV - FEC : TLV mang FEC được thay đổi giữa các LSR. MPLS và LDP chỉ dùng địa chỉ cho một FEC mà không có chỉ số cổng hoặc PID. FEC có thể là tiền tố địa chỉ hoặc địa chỉ host đầy đủ. Nó có thể chứa địa chỉ gắn với mạng khác (như IPX) nhưng nhỏ hơn bất cứ địa chỉ nào trong IP. - Address list : Danh sách địa chỉ TLV xuất hiện trong bản tin thu hồi địa chỉ. - Hop count : TLV này xuất hiện trong bản tin thiết lập LSP. Nó đếm số hop LSR dọc theo một LSP từ khi LSP bắt đầu được thiết lập. Nó có thể được dùng cho phát hiện vòng. - PATH vector : TLV này cũng được dùng cho phát hiện vòng với TLV Hop count trong bản tin yêu cầu nhãn và bản tin trao đổi nhãn. Nó dùng trong bản tin yêu cầu nhãn để ghi lại các tuyến của LSR mà yêu cầu đi qua. - Generic label : TLV này chứa các nhãn để dùng cho các liên kết mà các giá trị là độc lập của kỹ thuật liên kết cơ bản như PPP và các liên kết Ethernet. - ATM label : Nếu ATM được dùng như một dịch vụ mang thì TLV này chứa các giá trị ATM VPI/VCI. - FR label : Nếu FR được dùng như một dịch vụ mang thì TLV này chứa các giá trị FR DLCI. - Status : TLV này được dùng cho mục đích phán đoán giống như thành công hoặc thất bại của hoạt động. - Extended Status : TLV này mở rộng trạng thái TLV bằng việc cung cấp các byte truyền thống cho thông tin trạng thái. - Returned PDU : TLV này có thể hoạt động với TLV trạng thái. Một LSR dùng tham số này để gửi lại LDP PDU cho LSR đã gửi nó. Giá trị của TLV này là mào đầu PDU và càng nhiều mào đầu theo sau dữ liệu PDU càng thích hợp cho điều kiện bắt đầu tín hiệu bởi bản tin Notification. - Returned massega : TLV này có thể được dùng với TLV trạng thái. Một LSR dùng tham số này để gửi lại phần bản tin LDP tới LSR đã gửi nó. - Common Hello parameters : Nhắc nhở các LSR lân cận có thể định kì gửi bản tin Hello tới mỗi LSR khác để chắc chắn chúng đang chạy. TLV này chứa các tham số chung để quản lý hoạt động này như các bản tin Hello có thường xuyên được gửi và nhận không và có bao nhiêu bản tin được gửi và nhận trong thời gian này. - IPv6/IPv4 transport address : Nếu địa chỉ IPv6 được sử dụng, TLV này cho phép một IPv6 được dùng khi TCP mở cho một phiên LSP. Nếu nó không được dùng thì địa chỉ nguồn trong mào đầu IP được sử dụng. Với IPv4 cũng tương tự. - Common session parameters : TLV này chứa các giá trị được đưa ra bởi việc gửi cho LSR các tham số được dùng cho mọi phiên LDP. Các tham số đó là: a. Label advertisement discipline : dòng xuống không yêu cầu và dòng xuống dựa trên yêu cầu. b. Keep alive time : chỉ định lượng thời gian lớn nhất trôi qua khi nhận thành công các PDU từ LDP ngang cấp trên phiên kết nối TCP. Keep alive time được cài đặt lại mỗi khi PDU đến đích. c. Loop detection : chỉ thị nếu phát hiện vòng là được phép hoặc không được phép. d. PATH vector limit : chỉ thị độ dài vector đường dẫn dài nhất. e. Maximum PDU length : chỉ thị độ dài tối đa của LDP PDU. - ATM session parameters : TLV này chỉ rõ dung lượng ATM merge của ATM-LSR. Các lựa chọn là: a. merge không được hỗ trợ b. VP merge được hỗ trợ c. VC merge được hỗ trợ d. VC và VP được hỗ trợ TLV này cung cấp thông tin về VC trực tiếp, nghĩa là dùng một VCI trong một hướng hoặc cả 2 hướng trên liên kết. Nó cũng chứa một trường chỉ rõ phạm vi các nhãn ATM được hỗ trợ bởi việc gửi LSR. - FR session parameters : TLV chứa kiểu thông tin giống như ATM session parameters, ngoại trừ FR gắn với các DLCI. - Label Request message ID : giá trị của tham số này là ID của bản tin Label Request tương ứng. - Private : Các TLV cá nhân và các bản tin được dùng để truyền thông tin cá nhân giữa các LSR. 5.1.5.5. Khuôn dạng và chức năng các bản tin LDP LDP có 11 bản tin : - Notification - Hello - Initialization - KeepAlive - Address - Address Withdraw - Label Mapping - Label Request - Label Abort Request - Label Withdraw - Label Release - Bản tin Notification : được dùng bởi một LSR để thông báo cho các LSR ngang cấp của nó các quy định về lỗi và các điều bất thường. Các quy định đó là: không nhận biết quá trình gửi, các sai lầm, bản tin dị tật, sự kết thúc của thời gian tồn tại, giải phóng bởi một nút, lỗi của khởi tạo phiên LSP. Trong một vài trường hợp, LSR có thể kết thúc phiên LDP (đóng kết nối TCP). Khuôn dạng bản tin được chỉ ra trong hình 5.9. 0 1-14 15 16-30 31 0 Notification (0×0001) Message Length Message ID Status(TLV) Option Parameters Hình 5.9. Bản tin Notification Một ID bản tin chỉ nhận dạng một bản tin. Nó được mã hoá trong tất cả các bản tin. Trạng thái TLV chỉ ra trạng thái của kết quả. Các tham số lựa chọn là : trạng thái mở rộng, trạng thái trở lại, bản tin trở lại. Khi một LSR nhận một bản tin Notification mang mã trạng thái chỉ ra một lỗi không thể tránh được, nó huỷ bỏ phiên LDP này ngay lập tức bởi việc đóng phiên kết nối TCP và loại bỏ tất cả các liên kết với phiên bao gồm cả các liên kết nhãn - FEC vừa được lập thông qua phiên - Bản tin Hello : bản tin này được thay đổi giữa 2 LDP ngang cấp trong một phiên phát hiện LDP. Khuôn dạng bản tin như hình vẽ. 0 1-14 15 16-30 31 0 Hello (0×0001) Message Length Message ID Common Hello parameter(TLV) Option Parameters Hình 5.10. Bản tin Hello 0 1 2-14 15 16 17-30 31 0 0 Common Hello Parm(0×0400) Length Hold Time T R Reserved Hình 5.11. Tham số TLV Hello chung Một LSR lưu giữ bản ghi của các bản tin Hello được gửi từ các LSR ngang cấp tiềm năng. Bản tin Hello giữ thời gian chỉ rõ thời gian mà LSR bên gửi lưu trong bản ghi của nó từ LSR bên nhận mà không cần biên nhận của bản tin Hello khác. Một cặp LSR thương lượng thời gian lưu trữ, chúng dùng cho các bản tin Hello từ các LSR khác. Mỗi cặp đề nghị một thời gian lưu trữ. Thời gian lưu trữ được dùng là nhỏ nhất được đề nghị trong các bản tin Hello. Bit T được gọi là Targeted Hello. T=1 chỉ ra rằng bản tin Hello là Targeted Hello. T=0 chỉ ra rằng bản tin Hello là một liên kết. Bit R được gọi là yêu cầu gửi Targeted Hello. R=1 thì yêu cầu bên nhận định kì gửi Targeted Hello tới nguồn của bản tin Hello này. R=0 thì không có yêu cầu nào cả. Tham số lựa chọn là các TLV địa chỉ truyền giao IPv4, IPv6 và một dãy số các hình mà được dùng bởi LSR bên gửi để phát hiện hình thay đổi ở bên gửi. - Bản tin Initialization : bản tin này được thay đổi khi các LDP ngang cấp muốn thiết lập một phiên LDP. Trong thủ tục này, các LSR thương lượng các tham số như Keep alive timer, các kiểu quảng báo sẽ được hỗ trợ (dòng xuống không yêu cầu và dòng xuống dựa trên yêu cầu). Nếu các nhãn FR hoặc ATM được sử dụng trong phiên, các quy định dùng cho các nhãn này cũng được thương lượng. Khuôn dạng bản tin được chỉ ra trong hình 5.12. 0 1-14 15 16-30 31 0 Initialization (0×0200) Message Length Message ID Common Session parameter(TLV) Option Parameters Hình 5.12. Bản tin Initialization Các tham số phiên chung TLV đã được giải thích trong phần trước. Các tham số lựa chọn là các tham số phiên ATM và FR. - Bản tin KeepAlive : được thay đổi giữa các LDP ngang cấp để yêu cầu giám sát tính nguyên vẹn của kết nối TCP hỗ trợ phiên LDP. Không có tham số lựa chọn trong bản tin này. 0 1-14 15 16-30 31 0 KeepAlive (0×0201) Message Length Message ID Option Parameters Hình 5.13. Bản tin KeepAlive 0 1-14 15 16-30 31 0 Address (0×0300) Message Length Message ID Address List(TLV) Option Parameters Hình 5.14 Bản tin Address - Bản tin Address : được gửi bởi một LSR tới LDP ngang cấp của nó để quảng báo các địa chỉ giao diện của nó. Một LSR nhận một bản tin địa chỉ dùng địa chỉ nó biết để lưu trữ cơ sở dữ liệu cho trao đổi giữa các bộ nhận diện LDP ngang cấp và các địa chỉ hop tiếp theo. 0 1-14 15 16-30 31 0 Address (0×0300) Message Length Message ID Address List(TLV) Option Parameters Hình 5.14 Bản tin Address Danh sách địa chỉ TLV là danh sách của các địa chỉ giao diện IP được quảng báo bởi LSR bên gửi. Không có tham số lựa chọn cho bản tin này. - Bản tin Address Withdraw : tháo bỏ bản tin địa chỉ và rút ra một địa chỉ giao diện quảng báo trước đó hoặc các địa chỉ. 0 1-14 15 16-30 31 0 Address Withdraw (0×0301) Message Length Message ID Address List(TLV) Option Parameters Hình 5.15. Bản tin Address Withdraw Danh sách địa chỉ TLV chứa danh sách các địa chỉ được rút ra bởi LSR bên gửi bản tin này. - Bản tin Label Mapping : được dùng để quảng báo một LDP ngang cấp các liên kết nhãn FEC. Nếu một LSR phân bố một trao đổi cho một FEC tới nhiều LDP ngang cấp, đây là vấn đề nội bộ hoặc nó trao đổi một nhãn đơn tới FEC và phân bổ sự trao đổi này tới tất cả các peer của nó hoặc dùng các trao đổi khác nhau cho mỗi peer của nó Cũng vậy, một LSR nhận một bản tin trao đổi nhãn từ LSR dòng xuống với một tiền tố hoặc địa chỉ host FEC, và không nên dùng nhãn cho chuyển tiếp nếu bảng định tuyến của nó không chứa một cổng phù hợp với giá trị FEC. 0 1-14 15 16-30 31 0 Label Mapping (0×0400) Message Length Message ID FEC TLV Label TLV Option Parameters Hình 5.16. Bản tin Label Mapping Dĩ nhiên, bản tin này phải chứa các địa chỉ IP và các liên kết nhãn của nó. FEC TLV chỉ rõ phần FEC của trao đổi nhãn-FEC được quảng báo. Nhãn TLV chỉ rõ phần nhãn của trao đổi nhãn-FEC. Các TLV lựa chọn là ID bản tin yêu cầu nhãn, số lượng hop và vector tuyến. 0 1-14 15 16-30 31 0 Label Request (0×0401) Message Length Message ID FEC TLV Option Parameters Hình 5.17. Bản tin Label Request - Bản tin Label Request : được dùng bởi một LSR để yêu cầu LDP peer đó cung cấp một liên kết nhãn cho một FEC. Một LSR có thể truyền một bản tin Request dưới bất cứ điều kiện nào sau đây: + LSR nhận ra một FEC mới thông qua bản chuyển tiếp và hop bên cạnh là một LDP peer, và LSR không có trao đổi từ hop bên cạnh đó đối với FEC được nhận ra. + Hop tiếp theo thay đổi FEC, và LSR không có trao đổi từ hop bên cạnh đó đối với FEC được nhận ra. + LSR nhận một yêu cầu nhãn cho một FEC từ peer LDP dòng lên, FEC của hop tiếp theo là một peer LDP, và LSR không có trao đổi từ hop bên cạnh. FEC TLV nhận dạng giá trị nhãn được yêu cầu. Các TLV lựa chọn là số lượng hop và vector tuyến. - Bản tin Label Withdraw : hủy bỏ một trao đổi giữa FEC và nhãn. Nó gửi một LDP peer để thông báo cho nút đó không tiếp tục dùng liên kết nhãn-FEC đặc trưng mà LSR đã quảng báo trước đó. LSR truyền bản tin Label Withdraw dưới các điều kiện sau: LSR không nhận ra một FEC được nhận biết trước đó mà nó quảng báo một nhãn. LSR quyết định không nhãn nào chuyển FEC với trao đổi nhãn đang bị huỷ bỏ. 0 1-14 15 16-30 31 0 Label Withdraw (0×0402) Message Length Message ID FEC TLV (optional) Label TLV Option Parameters Hình 5.18. Bản tin Label Withdraw FEC TLV chỉ rõ FEC cho các nhãn bị huỷ bỏ. Nếu không có nhãn TLV theo sau FEC, tất cả các nhãn liên kết với FEC bị huỷ bỏ. Mặt khác, chỉ có nhãn được chỉ rõ trong nhãn TLV lựa chọn bị huỷ bỏ. LSR nhận một bản tin Label Request phải trả lời lại với bản tin Label Release. - Bản tin Label Release : thông báo cho peer LDP bên gửi về LSR không dài hơn cần các liên kết nhãn-FEC đặc trưng. Một LSR phải truyền một bản tin Label Release dưới các điều kiện sau: 0 1-14 15 16-30 31 0 Label Release (0×0403) Message Length Message ID FEC TLV Label TLV (optional) Option Parameters Hình 5.19. Bản tin Label Release LSR gửi trao đổi nhãn không dài hơn hop tiếp theo cho việc trao đổi nhãn và LSR là hình thể cho sự duy trì hoạt động. LSR nhận một trao nhãn từ một LSR không phải là hop tiếp theo đối với FEC và LSR là hình thể cho sự duy trì hoạt động. LSR nhận một bản tin Label Withdraw . - Bản tin Label Abort Request : kết thúc bản tin Label Request nổi bật. Có rất nhiều lý do khác nhau cho việc đưa ra bản tin Abort như quảng báo tiền tố OSPF và BGP để thay đổi hoạt động yêu cầu nhãn. 0 1-14 15 16-30 31 0 Label Request (0×0401) Message Length Message ID FEC TLV LSPID TLV (CR-LDP, mandatory) ER-TLV (CR-LDP, optional) Traffic TLV (CR-LDP, optional) Pinning TLV (CR-LDP, optional) Hình 5.20 Bản tin Label Abort Request 5.2 Giao thức dành trước tài nguyên (RSVP) và phân bổ nhãn Như tên của mình, RSVP được dùng để dành trước tài nguyên cho một phiên trong mạng Internet. Khía cạnh này của Internet là khá khác so với mục đích thiết kế của hệ thống được thiết lập để hỗ trợ dịch vụ best-effort và không quan tâm tới xác định trước thiết bị được sử dụng cho ứng dụng người dùng. RSVP mục đích để cung cấp cách thực hiện có lợi bởi việc dành trước tài nguyên khi cần thiết tại mỗi nút tham gia vào việc hỗ trợ luồng của lưu lượng. Cần nhớ IP là giao thức phi kết nối tức không thiết lập kết nối, trong khi RSVP được thiết kế để thiết lập các tuyến này cũng như đảm bảo băng tần cho các tuyến. RSVP không cung cấp hoạt động định tuyến nhưng dùng IPv4 và IPv6 như kỹ thuật truyền dẫn trong kiểu giống nhau như ICMP và IGMP. RSVP yêu cầu nhận lưu lượng để yêu cầu QoS cho luồng. Các ứng dụng host bên nhận phải quyết định sơ lược QoS, mà sau đó chuyển tới RSVP. Sau khi phân tích yêu cầu này, RSVP được dùng để gửi bản tin yêu cầu tới tất cả các nút tham gia vào luồng dữ liệu. RSVP hoạt động với các thủ tục đơn hướng và đa hướng và liên kết với các giao thức đa hướng hiện tại. Bản tin được dùng bởi server để thiết lập tuyến cho một phiên. Bản tin tuyến khởi tạo và được gửi tới các đối tượng tiềm năng của phiên. Bản tin dành trước (RESV) được gửi để đáp lại bản tin tuyến (PATH). Bản tin PATH và RESV chứa thông tin có thẩm quyền nhận dạng một luồng và các thiết bị QoS cho luồng. Các thiết bị này biểu thị một dịch vụ đảm bảo như tốc độ đỉnh của luồng lưu lượng, kích thước burst, các tham số được giải thích trong chương. Để đảm bảo dịch vụ, hoạt động điều khiển tải có thể được dùng. Với cách này, mạng nỗ lực điều chỉnh luồng lưu lượng giống như một luồng không được làm giảm QoS của luồng khác. RSVP có thể dùng để thiết lập một tuyến và dành trước các nhãn MPLS tại các nút giữa các nhóm truyền thông. Sự mở rộng RSVP cho dịch vụ này là các đối tượng RSVP đặc biệt, là các trường nằm trong bản tin RSVP Bản tin RSVP được truyền lại theo cùng tuyến mà bản tin PATH quan hệ của nó đã đưa ra. Chức năng của luồng bản tin này hoàn thành một định tuyến MPLS giữa các người dùng. Các nhãn được phân và bảng nhãn được tạo ra ở mỗi nút 5.3. Giao thức định tuyến cổng miền (BGP) và phân bổ nhãn BGP cũng nâng cao việc hỗ trợ phân bổ nhãn. Khi BGP được dùng để phân bổ một tuyến đặc biệt, nó cũng có thể dùng để phân bổ nhãn MPLS mà được trao đổi với tuyến đó. Thông tin trao đổi nhãn cho tuyến đặc biệt giúp đỡ bản tin cập nhật BGP tương tự mà được dùng để phân bổ tuyến của chính nó. Hoạt động của BGP khá đơn giản tương đương với hoạt động ngăn xếp nhãn MPLS. Ví dụ, một router A bên ngoài cần gửi một gói tới đích D và hop tiếp theo BGP của A đối với D là router ngoài B. B trao đổi nhãn L tới D thì đầu tiên A đẩy L vào ngăn xếp nhãn của gói. Sau đó, A tra cứu IGP của mình để tìm hop tiếp theo tới B, gọi nó là C. Nếu C phân bổ tới A một nhãn MPLS cho tuyến tới B, thì A có thể đẩy nhãn này vào ngăn xếp nhãn của gói và gửi gói tới C. Nếu việc lập các bộ thuyết minh BGP đang thay đổi các tuyến thông qua bộ phản xạ tuyến, thì bởi việc giúp đỡ sự phân bổ nhãn trên các phân bổ tuyến, bộ phản xạ tuyến cũng có thể phân bổ nhãn. Điều này cải thiện tính chất vô hướng. Phân bổ nhãn có thể hỗ trợ bản tin cập nhật BGP bởi việc dùng thuộc tính mở rộng đa giao thức BGP-4. Nhãn này được mã hoá trong trường NLRI của thuộc tính và trường SAFI dùng để chỉ ra việc NLRI chứa một nhãn. Bộ thuyết minh BGP có thể không dùng để gửi nhãn tới peer BGP đặc biệt trừ khi peer đó chỉ thị, thông qua sự thương lượng vô hướng BGP nó có thể xử lý các bản tin cập nhật với trường SAFI đặc biệt. CHƯƠNG 6. KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG Chương này thảo luận 2 khía cạnh của MPLS. Khía cạnh, đầu tiên đề cập đến kỹ thuật để cung cấp dịch vụ hiệu quả tới khách hàng của nó. Thứ hai là cách MPLS đưa ra một quy tắc để hỗ trợ các dịch vụ này. Trong đó, giải thích các lớp lưu lượng và các công cụ kỹ thuật lưu lượng để quản lý các lớp này, bao gồm việc kiểm soát token và gáo rò (leaky bucket), điều chỉnh lưu lượng với các thuật toán phục vụ hàng đợi khác nhau. 6.1. Định nghĩa kỹ thuật lưu lượng (TE) TE giải quyết vấn đề hoạt động của mạng trong việc hỗ trợ người dùng mạng và QoS nó cần. Hoạt động chủ yếu của TE đối với các mạng MPLS là đo lường lưu lượng và điều khiển lưu lượng. Hoạt động sau cùng giải quyết vấn đề đảm bảo cho mạng có một nguồn tài nguyên để hỗ trợ yêu cầu QoS của người dùng. Nhóm làm việc Internet [AWGU99] đã thiết lập RFC 2702. Thông tin RFC này định nghĩa một cách nói chung yêu cầu của kỹ thuật lưu lượng qua MPLS. 6.1.1. Hoạt động định hướng lưu lượng và định hướng tài nguyên Kỹ thuật lưu lượng trong môi trường MPLS thiết lập mục tiêu hướng tới 2 chức năng hoạt động : (a) Định hướng lưu lượng và (b) định hướng tài nguyên. Hoạt động định hướng lưu lượng hỗ trợ hoạt động QoS của lưu lượng người dùng. Trong một phân lớp đơn, mô hình dịch vụ Internet nỗ lực tối đa, hoạt động định hướng lưu lượng then chốt với mục đích cung cấp tổn thất lưu lượng nhỏ nhất, trễ nhỏ nhất, độ thông qua lớn nhất, nỗ lực của các hiệp thoả thuận lớp dịch vụ (SLA). Hoạt động định hướng tài nguyên mục đích giải quyết tài nguyên mạng như các liên kết truyền thông, các router và các server là các thực thể góp phần vào sự thực hiện mục đích định hướng lưu lượng. Quản lý năng lực của những tài nguyên này vấn đề sống còn đối với thành công của các mục đích hoạt động định hướng tài nguyên. Băng tần sử dụng là vấn đề đầu tiên, không có băng tần thì bất cứ hoạt động nào của TE đều là vô nghĩa. Việc quản lý năng lực của băng tần sử dụng là đặc trưng của TE. 6.1.2 Tắc nghẽn nhỏ nhất Bất cứ mạng quản lý lưu lượng và người dùng trên cơ sở yêu cầu phải giải quyết vấn đề tắc nghẽn. Việc quản lý tất cả lưu lượng của người dùng để ngăn chặn tắc nghẽn là khía cạnh quan trọng của bức tranh QoS. Tắc nghẽn làm giảm thông lượng và làm tăng độ trễ. Tắc nghẽn là hồi chuông báo tử của hiệu quả QoS. Hầu hết các mạng cung cấp các quy tắc truyền dẫn cho người dùng của nó. Bao gồm sự thoả thuận lượng lưu lượng có thể gửi tới mạng trước khi luồng lưu lượng bị điều chỉnh (điều khiển luồng). Điều khiển luồng là một thành phần đặc trưng để ngăn chặn tắc nghẽn trong mạng. Thật dễ dàng để hiểu sự lo lắng của các nhà quản lý mạng khi gặp phải tắc nghẽn, bởi vì nó có thể dẫn đến sự suy giảm gay gắt của các hoạt động mạng cả độ thông qua và độ đáp ứng thời gian. Khi lưu lượng trong mạng đến một điểm nào đó, sự tắc nghẽn nhẹ bắt đầu xảy ra, với sự giảm sút trong thông lượng. Hình 6.1 chỉ ra vấn đề này. Nếu điều này tiếp diễn như đường tuyến tính, thì nó sẽ không phải là vấn đề quá phức tạp. Tuy nhiên, tại một thời điểm khi hoạt động của mạng đạt đến một cấp độ nào đó thì thông lượng sẽ tụt xuống theo đường thẳng bởi vì sự tắc nghẽn nghiêm trọng và sự tích tụ lại các gói tại hàng đợi. Do đó, các mạng phải cung cấp một vài kỹ thuật để thông báo các node mắc phải trong mạng khi tắc nghẽn xảy ra và cung cấp kỹ thuật điều khiển luồng trên thiết bị người dùng bên ngoài mạng. Hai kịch bản của tắc nghẽn Tắc nghẽn tối thiểu là một trong các mục đích hoạt động định hướng tài nguyên và lưu lượng quan trọng nhất. Hình 6.1 chỉ ra việc tắc nghẽn diễn ra trong một thời gian dài. Với sự giả sử này, tắc nghẽn có thể được miêu tả bởi 2 cách. Cách thứ nhất, đơn giản là không có đủ tài nguyên để cung cấp cho lưu lượng người dùng. Cách thứ 2, phức tạp hơn, có đủ tài nguyên mạng để hỗ trợ QoS của người dùng nhưng các dòng lưu lượng không được sắp xếp hợp lý khi vào mạng. Do đó, một vài phần của mạng không được dùng đến trong khi các phần khác thì bị chất đầy bởi lưu lượng người dùng. Thông lượng Ít tắc nghẽn Tắc nghẽn nghiêm trọng Yêu cầu sửa chữa Lưu lượng Hình 6.1 Các vấn đề tắc nghẽn tiềm tàng Vấn đề đầu tiên được giải quyết bởi việc xây dựng các mạng với băng tần rộng hơn. Vấn đề này có thể được giúp đỡ bởi việc ứng dụng các kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn như hoạt động điều khiển cửa sổ lưu lượng với thông báo tắc nghẽn và “receive not ready”. Vấn đề chủ yếu đối với băng tần rộng hơn là sự sử dụng nghèo nàn tài nguyên mạng trong khoảng thời gian có ít lưu lượng. Nó hơi giống cách xây dựng một hệ thống giao thông tự do mà chấp nhận lưu lượng dồn dập tất cả các giờ trong khi tại 2 giờ sáng thì tất cả các đường đều trống rỗng. Vấn đề thứ hai, chỉ định tài nguyên không hiệu qủa, thường xuyên được gửi thông qua kỹ thuật lưu lượng. Với tất cả điều này, tài nguyên là sẵn có trong mạng. Vấn đề chỉ là tìm chúng và hướng lưu lượng người dùng tới nó. Nói chung, kết quả việc tắc nghẽn từ chỉ định tài nguyên không hiệu quả có thể giảm đi bởi việc làm theo các hoạt động xử lý cân bằng tải trọng, đó là hướng lưu lượng tới các liên kết và các node hiệu dụng. Ý tưởng này là tắc nghẽn lớn nhất là nhỏ nhất bởi việc tránh đường cong không mong muốn (như hình 6.1). Hiển nhiên, kết quả là thông lượng tăng lên, giảm việc mất và trễ lưu lượng. 6.2. Dịch vụ liên kết dựa trên QoS và phân lớp dịch vụ Lưu lượng có thể được nhận ra xung quanh khái niệm gọi là phân lớp dịch vụ được chỉ ra trong bảng 6.1. Những phân lớp lưu lượng này tương tự như những phân lớp được dùng trong các mạng ATM. Các phân lớp này được định nghĩa với chú ý tới các hoạt động sau: - Điều chỉnh thời gian giữa phía gửi và phía nhận. - Tốc độ bit (biến đổi hoặc hằng số) - Các phiên kết nối có hướng và phi kết nối giữa bên gửi và bên nhận - Sự liên tục của tải trọng người dùng. - Hoạt động điều khiển luồng. - Tính toán lưu lượng người dùng. - Sự phân chia và tái hợp của các PDU. Lớp Đặc điểm Lớp A Tốc độ bít cố định (CBR), cơ sở TDM, hướng kết nối, yêu cầu định thời, điều khiển luồng là tối thiểu, tổn thất nhỏ được phép. Lớp B Tốc độ bít thay đổi (VBR), cơ sở STDM, hướng kết nối, yêu cầu định thời, điều khiển luồng là tối thiểu, tổn thất nhỏ được phép. Lớp C VBR, cơ sở STDM, không yêu cầu định thời, hướng kết nối, điều khiển luồng cho phép, không cho phép tổn thất Lớp D VBR, cơ sở STDM, không kết nối, không yêu cầu định thời, điều khiển luồng cho phép, không cho phép tổn thất. Bảng 6.1. Các lớp lưu lượng 6.3. Kỹ thuật lưu lượng và sự sắp đặt lưu lượng Trong dạng đơn giản nhất của nó, kỹ thuật lưu lượng nỗ lực chiếm lấy nhu cầu QoS của người dùng bởi việc tạo ra tài nguyên mạng tốt nhất để hỗ trợ những nhu cầu này. Dĩ nhiên, tài nguyên mạng là hạn chế. Do đó, với một mạng mà không có đủ băng tần (tốc độ liên kết và công suất xử lý LSR) để hỗ trợ các yêu cầu QoS của người dùng ở mọi thời điểm trong ngày, hoạt động kỹ thuật lưu lượng phải sắp xếp lưu lượng người dùng. Điều này nghĩa là các kỹ thuật phải đưa ra quyết định cách thức hỗ trợ các phân lớp khác nhau của lưu lượng người dùng. Như miêu tả trong hình 6.2, việc sắp xếp sẽ xảy ra tại lối vào LSR và phải thiết lập hàng đợi và hoạt động trên phân công ưu tiên lớp lưu lượng. Trong ví dụ này, mỗi lớp lưu lượng được phân vào một hàng đợi khác nhau và lưu lượng báo hiệu được đưa vào trước các lớp lưu lượng khác, đó là nguyên lý hoạt động chung. LSR lối vào Báo hiệu 1 Lớp/FEC A 2 Lớp/FEC B 3 Lớp/FEC C 4 Lớp/FEC D 5 Lưu lượng Liên kết vào mạng n Quyền được đi trước Hình 6.2. Sắp xếp lưu lượng tại LSR lối vào 6.3.1. Hàng đợi lưu lượng Nhiều hệ thống ngày nay, đặc biệt là router hỗ trợ nhiều loại hàng đợi. Các loại thường thấy là: - Hàng đợi FIFO: Truyền dẫn các gói được dựa trên yêu cầu đến của chúng. MPLS dùng phương pháp này cho việc đưa ra một FEC. - Hàng đợi ngang bằng khối lượng (WFQ): bằng tần khả dụng dọc theo hàng đợi của lưu lượng được chia ra dựa trên khối lượng. Đưa ra lưu lượng của nó, mỗi lớp lưu lượng được xử lý ngang bằng nhau. Điều này thường được dùng khi toàn bộ lưu lượng là sự hoà hợp của nhiều lớp lưu lượng. Lưu lượng lớp A được hoà hợp với khối lượng lớn hơn tức là lưu lượng lớp D. WFQ phù hợp với việc quản lý luồng MPLS. - Hàng đợi theo yêu cầu (CQ): Băng tần được phân cân xứng cho mỗi lớp lưu lượng. Nó đảm bảo mức dịch vụ tới tất cả các lớp dịch vụ. - Hàng đợi ưu tiên (PQ): Tất cả các gói thuộc lớp ưu tiên cao được truyền trước bất cứ lớp có độ ưu tiên nào thấp hơn. Do đó, một vài lưu lượng được truyền do lưu lượng khác chịu phí tổn. 6.3.2. Hoạt động định tuyến hiện nay Host Tôi là 2 tới G D G Tôi ở bên cạnh G F Tôi là 1 tới G E Tôi là 2 tới G C A Tôi là 4 tới G B Tôi là 3 tới G qua B Tôi là 5 tới G qua B Tôi là 3 tới G Trong các mạng Internet hiện tại, các tuyến giữa bên gửi và bên nhận được thiết lập bởi các phân bổ định tuyến như OSPF và BGP. Những giao thức này không phải thiết kế cho tuyến và tài nguyên, khi chúng dựa trên cơ sở đường ngắn nhất (số lượng hop nhỏ nhất). Chúng xây dựng một tuyến dựa trên cấu hình của mạng mà không dựa trên băng tần của mạng. Thêm vào đó, chúng không quan tâm đến lớp lưu lượng trong các tuyến thiết lập này. Do đó, nhiều mạng phải đáp ứng kỹ thuật để tải các liên kết cân bằng và các node mà không được chọn bởi các giao thức định tuyến. Hình 6.3. Phương thức tiếp cận hiện tại Ví dụ trong hình 6.3, router A được thông báo bởi giao thức định tuyến để nó có thể đến được host G thông qua 2 đường dẫn khả thi, một là tới C đầu tiên và một là tới B đầu tiên. Với giao thức định tuyến điển hình, tuyến đường sẽ được đi qua C bởi tuyến đường này có số lượng hop ít nhất để tới đích. Tuyến đường này có thể tốt hơn tuyến khác. Nhưng nếu liên kết giữa router A và C bị tắc nghẽn hoặc nếu liên kết này không phải là liên kết dung lượng cao thì lưu lượng sẽ được tập trung vào tuyến A – B còn tuyến A – C không dùng. Tất nhiên, ta có thể đo lường sức mạnh lưu lượng tới các phần của mạng mà không sử dụng. Nhưng hầu hết các liên kết truyền thông của các mạng làm thay đổi dung lượng của chúng và đó là nhiệm vụ lớn để dùng các kỹ thuật định tuyến IP quy ước để khắc phục vấn đề sử dụng hay không sử dụng các phần của mạng. Trong mạng phức tạp Internet, IP và giao thức định tuyến Internet chứng minh đầy đủ nhiệm vụ này. 6.4. Trung kế lưu lượng, luồng lưu lượng và tuyến chuyển mạch nhãn Một khía cạnh quan trọng của kỹ thuật lưu lượng MPLS (MPLS TE) là sự phân biệt các trung kế lưu lượng, luồng lưu lượng và các LSP. Một trung kế lưu lượng là sự tập hợp các luồng lưu lượng của cùng một phân lớp được đặt trong một LSP. Một trung kế lưu lượng có thể có liên kết riêng với nó (các địa chỉ, chỉ số cổng). Một trung kế lưu lượng có thể được định tuyến bởi nó là một bộ phận của LSP. Do đó, tuyến đường mà các luồng trung kế lưu lượng có thể bị thay đổi. MPLS TE liên quan đến việc trao đổi trung kế lưu lượng tới các liên kết vật lý của mạng thông qua các tuyến chuyển mạch nhãn 6.4.1. Sự thu hút của MPLS đối với kỹ thuật lưu lượng Một số khái niệm cơ bản được giải thích, nó có thể được nhận ra khi mạng cơ sở MPLS gửi nó tới hoạt động TE bởi vì: - Chuyển mạch nhãn không bị cưỡng ép bởi sự ra lệnh của chuyển tiếp IP quy ước do có các giao thức định tuyến IP cơ sở. - Trung kế lưu lượng có thể trao đổi các tuyến chuyển mạch nhãn. - Các thuộc tính có thể được liên kết với các trung kế lưu lượng. - Chuyển tiếp IP cho phép tập hợp các địa chỉ trong khi đó MPLS có thể cho phép tập hợp hoặc không. - Định tuyến cơ sở cưỡng ép liên quan dễ dàng tới sự hoạt động này - MPLS có thể hoạt động với giá thấp hơn ATM. 6.4.2. Dung lượng liên kết MPLS TE nhận ra thực tế rằng băng tần dung lượng của các liên kết trong một mạng là ngưòi phân xử cuối cùng cho việc quyết định kỹ thuật lưu lượng. Để giải thích điều này, xem xét một SONET OC-3 liên kết với một dung lượng 155,52 Mbit/s có thể chấp nhận lớn nhất 353207 tế bào ATM trên một giây. Không nhiều hơn 353 nghìn tế bào trên một giây có thể được đặt vào liên kết vật lý này. Kết quả, nó là nhiệm vụ của kỹ thuật lưu lượng để tạo ra hiệu quả cho việc dùng liên kết này với các hoạt động sau: loại bỏ lưu lượng đi từ giao diện liên kết nếu tốc độ lưu lượng là vượt quá tốc độ băng tần liên kết hoặc đặt thêm lưu lượng vào lưu lượng liên kết nếu tốc độ lưu lượng nhỏ hơn tốc độ băng tần liên kết. 6.4.3. Phân bổ tải trọng Trong nhiều trường hợp, nó tạo ra hoạt động để phân bổ lưu lượng dọc theo các trung kế lưu lượng song song hoặc trong một vài trường hợp dọc theo các tuyến khác nhau và các LSR trong mạng vật lý. Đối với hoạt động đầu tiên, nhiều trung kế lưu lượng được thiết lập giữa các node lân cận (liên kết giữa các LSR A - F), cho phép mỗi trung kế lưu lượng mang một phần của tổng tải lưu lượng. Phương pháp này là khá phổ biến và ngày nay được thực hiện trong nhiều mạng như là SS7. B C E A F D Trung kế lưu lượng Hình 6.4 Phân bổ tải trọng Hoạt động thứ hai, việc phân bổ các tải lưu lượng vào vào các trung kế khác nhau và các node khác nhau trong mạng. Đây là vấn đề khá phức tạp. 6.4.4. Các thuộc tính trung kế lưu lượng MPLS TE thiết lập các thuộc tính sau cho các trung kế lưu lượng : - Sự phù hợp với ý tưởng về lớp tương đương chức năng (FEC), một trung kế lưu lượng là một sự hoà hợp của các luồng lưu lượng thuộc về cùng một lớp. Ví dụ nó có thể muốn đặt các lớp lưu lượng khác nhau vào một FEC nếu bản chất lưu lượng là không cần thiết. - Một trung kế lưu lượng có khả năng đóng gói một FEC giữa bất cứ LSR lối vào và LSR lối ra nào. - Các trung kế lưu lượng thông qua nhãn FEC là khả năng định tuyến. - Một trung kế lưu lượng có thể được di chuyển từ một đường tới đường khác điều này có nghĩa nó khác biệt LSP mà nó đi qua. - Một trung kế lưu lượng là không định hướng nhưng trong thực tế 2 trong các trung kế này có thể liên kết với nhau miễn là chúng được tạo ra và huỷ bỏ đồng thời. Sự kết hợp này được gọi là một trung kế lưu lượng hai chiều (BTT). Hai BTT không phải đi qua các tuyến vật lý giống nhau mặc dù nó muốn làm điều đó nếu hai luồng là cặp chặt chẽ đối với vấn đề ảnh hưởng thời gian thực. Ví dụ, nếu một trung kế lưu lượng đi qua nhiều LSR hơn đối tác của nó, nó có thể ảnh hưởng tới chất lượng của sự tác động qua lại. Trong bất cứ, trường hợp nào, một BTT được gọi là cấu hình đối xứng nếu các trung kế lưu lượng nằm trên cùng tuyến vật lý, và gọi là cấu hình bất đối xứng nếu chúng được định tuyến qua các tuyến vật lý khác nhau. Thuộc tính của trung kế lưu lượng đối với kỹ thuật lưu lượng Một trung kế lưu lượng có các tham số để nhận diện các thuộc tính của nó. Lần lượt, các thuộc tính này ảnh hưởng tới đặc trưng hoạt động của nó, đó là cách lưu lượng được xử lý bởi mạng. Giá trị thuộc tính được phân bởi quản lý mạng hoặc bởi phần mềm có khả năng tự động kiểm tra FEC tiêu chuẩn (các địa chỉ, chỉ số cổng và PID) và thiết lập các tham số. Các thuộc tính quan trọng của trung kế lưu lượng đối với kỹ thuật lưu lượng được liệt kê ở đây. - Thuộc tính tham số lưu lượng. - Thuộc tính hợp đồng. - Thuộc tính lựa chọn và duy trì tuyến. - Thuộc tính ưu tiên. - Thuộc tính dành riêng trước. - Thuộc tính đàn hồi. Tham số lưu lượng và thuộc tính hoạt động Hai thuộc tính này được nhóm cùng nhau bởi vì mối quan hệ đóng của chúng. Chúng tương tự như điều khiển tham số sử dụng (UPC) của ATM. Cả MPLS TE và ATM UPC đều chiếm lấy FEC của lưu lượng, lưu lượng điều khiển và giám sát, và kiểm tra giá trị của lưu lượng đi vào mạng tại node lối vào. ATM UPC lưu giữ toàn bộ mạng và tạo nên sự chắc chắn để chỉ các giá trị VPI và VCI được đi vào mạng. Đối với MPLS, hoạt động tương đương này đòi hỏi việc giám sát các FEC và liên kết các nhãn. Một vài đặc điểm khác cần thiết đối với các thuộc tính này: - Khả năng phát hiện từ chối lưu lượng. - Khả năng với các tham số thay đổi được kiểm tra. - Một đáp ứng nhanh chóng tới các người dùng đang vi phạm thoả thuận của họ. - Giữ các hoạt động của người dùng từ chối trong suốt tới người dùng từ chối. Thuật toán tốc độ gói và gói chung (GC/PRA) Nhiều hoạt động dùng thuật toán tốc độ gói chung ATM cho hoạt động hợp đồng thực hiện. Hình 6.5 chỉ ra 2 thuật toán khả thi đối với GC/PRA được thực hiện như một thuật toán thời gian ảo hoặc thuật toán leaky bucket trạng thái tiếp diễn. Hai thuật toán phục vụ cùng mục đích : tạo ra sự chắc chắn để các tế bào làm theo (đến trong giới hạn thời gian đến mong đợi) hoặc không làm theo (đến sớm hơn giới hạn thời gian đến mong đợi). Thuật toán ứng dụng cho các tế bào, các gói, các khung các khối dữ liệu giao thức riêng biệt. Hai định nghĩa cần giải thích là: đầu tiên, thời gian tới lý thuyết (TAT) là thời gian tới danh nghĩa của tế bào từ nguồn, giả sử nguồn gửi các tế bào với khoảng cách ngang nhau. Thứ hai, tham số k là tế bào thứ k trong một dòng tế bào trên cùng kết nối kênh ảo. TAT<Ta(k) ? TAT >Ta(k)+L ? TAT=Ta(k) TAT=TAT+I Tế bào hợp lệ Tế bào không hợp lệ Thuật toán thời gian ảo Tế bào đến tại thời điểm Ta(k) yes no yes no X’>L ? X’<0 ? X’=X-Ta(k)-LCT X’=0 X=X+I ; LCT=Ta(k) Tế bào hợp lệ Tế bào khônng hợp lệ Tế bào đến tại thời điểm Ta(k) no no yes yes Thuật toán gáo rò trạng thái tiếp diễn Hình 6.5 Thuật toán tốc độ tế bào chung (GCRA) Đưa ra hai định nghĩa này, thuật toán thời gian ảo hoạt động như sau: - Sau khi, tế bào đầu tiên Ta(1) đến, TAT khởi tạo thời gian hiện thời. - Sau đó, nếu thời gian đến của tế bào thứ k (Ta(k)) là trễ hơn giá trị hiện tại của TAT, (trong lưu đồ thuật toán là TAT < Ta(k)) thì tế bào là phù hợp và TAT được cập nhật Ta(k), cộng thêm số gia I. - Nếu thời gian đến của tế bào thứ k (Ta(k)) là nhỏ hơn TAT và lớn hơn hoặc bằng TAT – L (trong lưu đồ thuật toán là TAT > Ta(k) + L) thì tế bào cũng phù hợp và TAT được cộng thêm số gia I. - Tế bào không phù hợp nếu thời gian đến của tế bào thứ k là nhỏ hơn TAT – L, trong trường hợp này TAT không thay đổi. Thuật toán tiếp theo là thuật toán gáo rò (leaky bucket) được xem như một cái gáo có dung tích hạn chế mà bị chảy ra ngoài liên tục với tốc độ là một đơn vị dung tích trên một đơn vị thời gian. Dung tích của nó được tăng lên bởi việc cộng thêm số gia I đối với mỗi tế bào hợp lệ. Ở trạng thái bình thường, nếu tế bào đến, dung lượng của gáo là nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn L thì tế bào là hợp lệ. Còn với các trường hợp còn lại nó không hợp lệ. Dung tích gói là L + I (vượt qua giới hạn bộ đếm). Thuật toán gáo rò hoạt động như sau: - Khi tế bào đầu tiên Ta(1) đến, dung tích của gáo X được lập là 0 và thời gian hợp lệ cuối cùng là Ta(1). - Tại thời điểm tế bào thứ k (Ta(k)) đến, dung tích gáo được cập nhật là X’. Với sự cập nhật này, sau khi tế bào hợp lệ cuối cùng đến, X’ bằng dung tích gáo X trừ đi dung tích gáo bị chảy ra từ khi tế bào hợp lệ cuối cùng đến. Trong lưu đồ thuật toán là: X’=X-Ta(k)-LCT. - Dung tích của gáo không được phép từ chối khi X’=0. Trong lưu đồ thuật toán là X’<0. - Nếu X’ nhỏ hơn hoặc bằng giá trị giới hạn L thì tế bào là hợp lệ và dung tích gáo X được thiết lập là X’+I cho tế bào hiện thời và LCT được thiết lập tới thời gian hiện tại là Ta(k). - Nếu X’ lớn hơn L thì tế bào là không hợp lệ và giá trị của X và LCT không thay đổi. Thuộc tính quản lý và lựa chọn tuyến chung Thuộc tính này liên quan tới sự lựa chọn tuyến được mang bởi trung kế lưu lượng và quy tắc lưu trữ các tuyến đã được thiết lập. Các tuyến này được lấy từ giao thức định tuyến quy ước, như OSPF và BGP. Đối với mạng MPLS, một quy tắc ưu tiên tuyến được liên kết với một tuyến chỉ rõ quản lý và được thiết lập như sự bắt buộc hoặc không bắt buộc. Thuộc tính quan hệ lớp tài nguyên liên kết với một trung kế lưu lượng có thể được dùng để chỉ rõ lớp của tài nguyên mà hiện bao gồm hoặc không chứa tuyến của trung kế lưu lượng. Các thuộc tính hoạt động này có thể được dùng để bắt buộc thêm các tuyến đi ngang được đưa ra bởi trung kế lưu lượng. Tham số lớp tài nguyên nhận dạng lớp tài nguyên mà một mối quan hệ được định nghĩa với sự chú ý tới trung kế lưu lượng. Tham số quan hệ chỉ định mối quan hệ, đó là liệu các thành viên của lớp tài nguyên có chứa hay không chứa tuyến trung kế lưu lượng. Tham số quan hệ có thể là một biến nhị phân mang một trong hai giá trị sau: bao hàm hiện và loại trừ hiện. Thuộc tính đáp ứng là một phần của tham số lưu trữ tuyến liên kết với các trung kế lưu lượng. Thuộc tính đáp ứng liên kết với một trung kế lưu lượng để chỉ ra xem liệu trung kế có là mục tiêu để tin tưởng lại. Thuộc tính đáp ứng là một biến nhị phân mang một trong hai giá trị : cho phép tin tưởng và không thể tin tưởng. Thuộc tính ưu tiên Thuộc tính này được dùng để định nghĩa mối quan hệ quan trọng của trung kế lưu lượng và khá quan trọng nếu định tuyến cơ sở cưỡng ép được dùng trong mạng. Thuộc tính ưu tiên trước Thuộc tính ưu tiên trước quyết định liệu một trung kế lưu lượng có thể được ưu tiên trước một trung kế lưu lượng khác từ một tuyến được đưa ra và liệu một trung kế khác có thể dành trước một trung kế lưu lượng hay không. Sự dành trước được dùng cho cả hai mục đích hoạt động hướng lưu lượng và hướng tài nguyên. Sự ưu tiên trước đảm bảo rằng trung kế lưu lượng ưu tiên cao có thể được định tuyến thông qua các tuyến có lợi trong môi trường các dịch vụ khác nhau. Sự ưu tiên trước cũng có thể được dùng để thực hiện các chính sách phục hồi ưu tiên khác nhau sau các lỗi. Các khái niệm MPLS khá giống SS7 về khía cạnh các quy tắc lựa chọn liên báo hiệu. Với MPLS, thuộc tính ưu tiên trước có thể được dùng để chỉ rõ 4 kiểu ưu tiên đối với một trung kế lưu lượng : (1) ưu tiên trước cho phép, (2) không ưu tiên trước, (3) có khả năng ưu tiên trước, (4) không có khả năng ưu tiên trước. Một trung kế lưu lượng cho phép ưu tiên trước có thể ưu tiên trước các trung kế lưu lượng ưu tiên thấp được chỉ định như có khả năng ưu tiên. Một lưu lượng chỉ ra khi không có khả năng ưu tiên trước thì không thể được ưu tiên bởi bất cứ trung kế khác bất chất các ưu tiên quan hệ. Một trung kế lưu lượng chỉ định khi có khả năng ưu tiên có thể được ưu tiên bởi các trung kế ưu tiên cao hơn mà có khả năng ưu tiên. Một vài kiểu ưu tiên là loại trừ nhau. Dùng kỹ thuật đánh số để miêu tả điều trên, sự kết hợp phương thức ưu tiên khả thi với một trung kế lưu lượng được đưa ra như sau: (1,3), (1,4), (2,3), (2,4). Sự kết hợp (2,4) đã trở thành mặc định. Một trung kế lưu lượng, gọi là A có thể ưu tiên một trung kế ưu tiên khác gọi là B, chỉ khi cả 5 điều kiện sau được thoả mãn: A có ưu tiên cao hơn B A tranh giành một tài nguyên được dùng bởi B Tài nguyên này không thể hoà hợp A và B dựa trên tiêu chuẩn quyết định chắc chắn. A là ưu tiên cho phép. B có khả năng ưu tiên Thuộc tính đàn hồi Thuộc tính đàn hồi quyết định hoạt động của một trung kế lưu lượng dưới các tình trạng lỗi. Đó là, khi xảy ra một lỗi dọc theo tuyến mà trung kế lưu lượng đi qua. Cơ sở của các vấn đề này là cần chỉ định các tình huống giống như là: (1) phát hiện lỗi, (2) khai báo lỗi, (3) khôi phục và sửa chữa dịch vụ. KẾT LUẬN Qua các chương đã trình bày của đồ án, em đã thu được một số kiến thức về lĩnh vực nghiên cứu của mình như sau: 1. Công nghệ IP truyền thống không thể đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao về chất lượng, dịch vụ của mạng thế hệ sau NGN. Có rất nhiều công nghệ được sử dụng cho mạng NGN nhưng chỉ có MPLS là công nghệ phù hợp nhất hiện nay. 2. Khái niệm của chuyển mạch nhãn, quá trình phát triển của MPLS và các ưu điểm của chuyển mạch nhãn so với các công nghệ khác. 3. Các khái niệm cơ bản về các thành phần trong chuyển mạch nhãn và hoạt động của chúng. Sự phân chia các hoạt động chuyển mạch và chuyển tiếp trong mạng chuyển mạch nhãn cũng như hoạt động của từng lớp trong mô hình phân chia. 4. Hoạt động phân bổ nhãn của chuyển mạch nhãn, khuôn dạng của các bản tin và cơ chế hoạt động của chúng. 5. Đặc biệt là các kỹ thuật lưu lượng được sử dụng trong chuyển mạch nhãn với các thành phần sử dụng trong đó như phần cứng (là các trung kế lưu lượng) và phần mềm (là thuật toán định thời hay gáo rò). Hiện nay, MPLS đã được triển khai trong thiết bị chuyển mạch lõi hiQ 9200 của chuyển mạch mềm Siemen do VTN quản lý. Việc nghiên cứu đề tài này đã giúp em hiểu sâu hơn về MPLS, tạo điền đề cho công việc của em trong tương lai sau khi ra trường. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Quý Minh Hiền (2002), “Mạng thế hệ sau NGN”, Nhà xuất bản Bưu điện Hà Nội. TS Phùng Văn Vận, KS. Đỗ Mạnh Quyết (2003), “Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS”, Nhà xuất bản Bưu điện Hà Nội. Tiếng Anh Uyless (2002), MPLS and Label Switching Networks, Prentice Hall PTR, Upper Saddle River, New Jersey Antti Kankkunen (2000), MPLS and Next Generation Access Networks, Integral Access Inc.