Kĩ thuật lưu lượng trong mạng IP

VCNBCVT . 53 9 Nhận dạng LDP: Nhận dạng không gian nhãn của LSR gửi bản tin này. Bốn octet đầu tiên chứa địa chỉ IP được gán cho LSR: nhận dạng bộ định tuyến. Hai octet cuối nhận dạng không gian nhãn bên trong LSR.Với LSR có không gian nhãn lớn, trường này có giá trị bằng 0. Khuôn dạng bản tin LDP Tất cả các bản tin LDP có khuôn dạng sau: Hình 3.17 Khuôn dạng các bản tin LDP 9 Bit U: bit bản tin chưa biết. Nếu bit này bằng 1 thì nó không thể được thông dịch bởi phía nhận, lúc đó bản tin bị bỏ qua mà không có phản hồi. 9 Kiểu bản tin: Chỉ ra kiểu bản tin là gì. 9 Chiều dài bản tin: Chỉ ra chiều dài của các phần nhận dạng bản tin, các thông số bắt buộc, và các thông số tuỳ chọn. 9 Nhận dạng bản tin: là một số nhận dạng duy nhất bản tin. Trường này có thể được sử dụng để kết hợp các bản tin Thông báo với một bản tin khác. 9 Thông số bắt buộc, và Thông số tuỳ chọn tuỳ thuộc vào từng bản tin LDP. 3.4.3.2 Giao thức dự trữ tài nguyên RSVP RSVP cổ điển cho phép các bộ định tuyến hoạt động mềm dẻo để lưu giữ lại trạng thái truyền dẫn kết nối của chúng, tất nhiên RSVP sẽ tăng sự phân phát khi số lượng các phiên tăng dần trong mạng. Để làm cho RSVP có thể triển khai trong phạm vi môi trường MPLS, giao thức hiện nay cần phải tăng thêm. Các bản tin giao thức RSVP được tăng lên với một đối tượng mới để cung cấp sự cấp phát nhãn, sự phân phối và sự ràng buộc, dọc theo các bộ định tuyến rõ ràng. Sự thay đổi đáng kể được giới thiệu tới cơ sở giao thức RSVP hiện nay là bao gồm việc làm giảm đi cơ cấu “soft state”, trong đó các bản tin được gửi đi một cách định kỳ để duy trì đường dẫn và làm mới cơ cấu giữa các cơ cấu khác để cho phép Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 54 RSVP có thể cung cấp ER-LSP. Hình 3.18 mô tả luồng của bản tin RSVP trong việc thiết lập một LSP. Hình 3.18 Sự mở rộng cho RSVP để thiết lập một ER-LDP Như tên gọi của nó, giao thức dành trước tài nguyên RSVP dùng để dành trước các tài nguyên cho một phiên làm việc (dòng lưu lượng) trong mạng Internet. Khía cạnh này của Internet là khác so với dự định thiết kế hệ thống nằm bên dưới ban đầu là chỉ dùng để hỗ trợ các dịch vụ nỗ lực tối đa mà không xem xét đến các yêu cầu được xác định trước về chất lượng dịch vụ hay đặc tính lưu lương của người sử dụng. RSVP được dự tính để đảm bảo hiệu năng bằng việc dành trước các tài nguyên cần thiết tại mỗi node tham gia trong việc hỗ trợ dòng lưu lượng (chẳng hạn như hội nghị video hay audio). Cần nhớ rằng IP là giao thức không hướng kết nối, nó không thiết lập trước đường đi cho các dòng lưu lượng, trong khi đó RSVP thiết lập trước những đường đi này và đảm bảo cung cấp đủ băng tần cho đường đi đó. RSVP không cung cấp các hoạt động định tuyến mà sử dụng IPv4 hay IPv6 như là cơ chế truyền tải giống như cách mà giao thức bản tin điều khiển Internet (ICMP) và giao thức bản tin nhóm Internet (IGMP) hoạt động. RSVP yêu cầu phía thu đưa ra tham số QoS cho dòng lưu lượng. Các ứng dụng phía thu phải xác định bản ghi QoS và chuyển tới RSVP. Sau khi phân tích các yêu cầu này, RSVP gửi các yêu cầu tới tất cả các node tham gia trong việc vận chuyển dòng lưu lượng. Các khía cạnh của RSVP liên quan tới MPLS Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 55 Hình 3.19 Các thực thể hoạt động RSVP Trong phần này chúng ta sẽ tóm tắt ngắn gọn các đặc trưng RSVP, những đặc trưng này có liên quan đến việc sử dụng RSVP với MPLS. RSVP là một giao thức báo hiệu được sử dụng để thiết lập các yêu cầu dành trước tài nguyên nhằm đảm bảo QoS trong Internet. Như biểu diễn trong hình 3.19, chất lượng dịch vụ của một dòng lưu lượng nào đó được thực hiện bằng các kỹ thuật gọi là điều khiển lưu lượng. Những kỹ thuật này bao gồm (1) Một bộ phân loại gói (2) Điều khiển chấp nhận kết nối (3) Một bộ lập lịch gói và (4) Điều khiển chính sách. Bộ phân loại xác định các lớp QoS (và có thể là các đường đi) cho mỗi gói, dựa trên sự kiểm tra tiêu đề lớp vận chuyển và lớp IP. Với mỗi giao diện đầu ra, bộ lập lịch gói hay một cơ chế phụ thuộc lớp liên kết dữ liệu nào khác sẽ đạt được giá trị QoS như đã cam kết. Bộ lập lịch gói thực hiện các mô hình dịch vụ QoS đã được định nghĩa bởi nhóm làm việc các dịch vụ được tích hợp (IntServ). Trong suốt quá trình thiết lập việc dành trước tài nguyên, một yêu cầu QoS RSVP được chuyển tới hai modul quyết định tại chỗ là: điều khiển chấp nhận và điều khiển chính sách. Điều khiển chấp nhận xác định xem node có đủ tài nguyên để cung cấp cho dòng lưu lượng với mức QoS được yêu cầu hay không. Điều khiển chính sách xác định xem một dòng lưu lượng nào đó có được cho phép theo các quy tắc quản lý hay không, chẳng hạn như các địa chỉ IP nào đó được hay không được cho phép dành trước băng tần, nhận dạng (ID) giao thức nào đó là được hay không được cho phép dành trước băng tần… Các phiên: RSVP xác định phiên là một dòng lưu lượng với một địa chỉ đích IP và giao thức lớp vận chuyển nào đó. Một phiên RSVP được xác định bởi địa chỉ đích IP (DestAddress), nhận dạng giao thức IP (ProtocolId), và nhận dạng cổng đích (DestPort). Địa chỉ đích IP của gói dữ liệu có thể là địa chỉ đơn hướng hay đa Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 56 hướng. ProtocolId là nhận dạng giao thức IP. Tham số chức năng DestPort là một “cổng đích đã được tổng quát hóa”. DestPort có thể được xác định bởi trường cổng đích UDP/TCP, hay bởi một trường tương đương trong giao thức vận chuyển khác. Các bản tin chính của giao thức RSVP: RSVP yêu cầu phía thu đưa ra các tham số QoS cho dòng lưu lượng. Các ứng dụng tiếp nhận dòng lưu lượng đến phải xác định bản ghi QoS (chứa các tham số QoS) rồi chuyển tới RSVP. Sau khi phân tích yêu cầu này, RSVP gửi các bản tin yêu cầu tới tất cả các node tham gia vào việc vận chuyển dòng lưu lượng. Như được biểu diện trong hình 3.20, các hoạt động được bắt đầu bằng bản tin Path RSVP. Nó được sử dụng bởi phía gửi để thiết lập một đường đi cho phiên (dòng lưu lượng). Hình 3.20 Các bản tin Path và Reservation Hình 3.20 cũng chỉ ra rằng các bản tin Reservation được gửi bởi phía nhận và chúng cho phép phía gửi cũng như các node trung gian biết các yêu cầu của phía nhận. Đường đi của bản tin Reservation là giống với đường đi của bản tin Path, nhưng ở phương ngược lại. Điều khiển chấp nhận và Điều khiển chính sách: Nhìn vào hình 3.20 chúng ta thấy được quá trình RSVP chuyển các yêu cầu tới điều khiển chấp nhận và điều khiển chính sách. Nếu sự kiểm tra xảy ra một trong hai điều khiển đó không thành công, sự dành trước tài nguyên sẽ bị huỷ bỏ và quá trình RSVP trả lại bản tin thông báo lỗi tới phía nhận tương ứng. Nếu cả hai sự kiểm tra trong hai điều khiển này thành công thì node sẽ cho phép bộ phân loại gói lựa chọn các gói dữ liệu – như được xác định bởi filterspec và tương tác với lớp liên kết dữ liệu tương ứng để đạt được QoS mong đợi – như được xác định bởi flowspec. Trong phần tới chúng ta sẽ tìm hiểu về filterspec và flowspec. Bộ mô tả dòng lưu lượng. Một bản tin dành trước tài nguyên RSVP đơn giản chứa một flowspec và một filterspec, hai thành phần này kết hợp với nhau được gọi là một bộ mô tả dòng lưu lượng. Xem hình 3.21. Flowspec xác định tham số QoS được yêu cầu. Filterspec, cùng với các tham số đặc tả dòng lưu lượng khác, xác định nên một tập các gói dữ liệu - dòng lưu lượng để nhận được mức QoS như đã được xác định trong flowspec. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 57 Flowspec thiết lập các tham số ở trong bộ lập lịch gói hay ở trong các cơ chế lớp liên kết dữ liệu khác và filterspec thiết lập các tham số ở trong bộ phân loại gói. Các gói dữ liệu được đánh địa chỉ cho một dòng lưu lượng nào đó nhưng không phù hợp với mọi filterspec cho dòng lưu lượng (phiên) đó được xử lý như là dòng lưu lượng của dịch vụ “nỗ lực tối đa”. Flowspec trong bản tin yêu cầu dành trước tài nguyên thường bao gồm một lớp dịch vụ và hai tập các tham số có tính chất con số: (1) Rspec (R-Reserve) dùng để xác định mức QoS mong muốn và (2) Tspec (T-Traffic) dùng để mô tả dòng lưu lượng. Khuôn dạng và nội dung của các Tspec và Rspec được xác định bởi các mô hình dịch vụ được tích hợp (xem RFC 2210). Các trường bên trong các bản tin RSVP được gọi là các đối tượng. Từ khi RSVP ra đời, nhiều đối tượng đã liên tục được bổ sung. Chúng ta sẽ đề cập đến những đối tượng trong các bản tin RSVP liên quan đến MPLS trong phần tiếp theo. Xử lý RSVP Bộ phân loại Bộ lập lịch gói Điều khiển chính sách Điều khiển chấp nhận Xử lý định tuyến Các bản tin RSVP filterspec flowspec Bộ mô tả luồng: flowspec & filterspec Hình 3.21 Bộ mô tả lưu lượng Sự liên quan giữa các khái niệm trong MPLS và RSVP Sự mở rộng của RSVP dùng để hỗ trợ MPLS trong việc thiết lập các LSP bằng cách sử dụng hay không sử dụng việc đặt trước tài nguyên. Những mở rộng này cũng dùng để tái định tuyến LSP, cân bằng tải, định tuyến cưỡng bức và phát hiện lặp vòng. Những mở rộng này của RSVP phản ánh nhiều hoạt động trong LDP như đã nói ở trên. Các host và các router hỗ trợ cả RSVP và MPLS có thể kết hợp các nhãn và các dòng lưu lượng RSVP. Mỗi lần một LSP được thiết lập, lưu lượng đi qua đường dẫn này được xác định bởi giá trị nhãn đã được gắn vào gói tại lối vào Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 58 của LSP. Tập các gói được ấn định cùng giá trị nhãn thuộc về cùng một FEC và cũng giống như tập các giá trị nhãn ấn định cho dòng lưu lượng cho RSVP. Khi các nhãn được kết hợp với các dòng lưu lượng, thì router có thể nhận ra các trạng thái dành trước RSVP tương ứng cho mỗi gói, dựa trên giá trị nhãn của gói. Mô hình RSVP/MPLS sử dụng phân bổ nhãn theo yêu cầu đường xuống. Trong hình 3.20, chúng ta thấy rằng các node đường lên yêu cầu một ràng buộc nhãn (A tới B, B tới C…). Một yêu cầu để ràng buộc nhãn với một đường hầm LSP được khởi tạo bởi node lối vào (node A trong hình 3.20), thông qua bản tin Path RSVP, bản tin này chứa một đối tượng LABEL_REQUEST. Đối tượng này chứa các giá trị nhãn được gợi ý, có thể bao gồm các số kênh ảo ATM và FR (nếu cần). Các nhãn được chỉ định từ các router đường xuống và được phân bổ ngược trở lại đường lên bởi các bản tin Reservation. Để thực hiện mục đích này, bản tin Reservation RSVP được mỏ rộng với một đối tượng LABEL. Đối tượng này chứa nhãn được sử dụng giữa các node lân cận. Chẳng hạn, trong hình 3.21, bản tin Path giữa các node B và C chứa đối tượng LABEL_REQUEST và bản tin Reservation chứa đối tượng LABEL. Đối tượng LABEL được chèn vào bên trong danh sách filterspec ngay sau filterspec mà nó liên quan. Sự tiếp nhận nhãn cho phép node cập nhật ILM (Ánh xạ nhãn lối vào) của nó. Định tuyến hiện: Sự mở rộng của RSVP cũng hỗ trợ định tuyến hiện, thường được biết như là định tuyến cưỡng bức trong các miền MPLS. Hoạt động này được thực hiện bằng việc đặt đối tượng EXPLICIT_ROUTE vào trong bản tin Path. Trong hình 3.22 các node D, J, E và F được thiết lập cho LSP. Đối tượng Explicit Route chứa các chặng cho các LSP được định tuyền hiện. Các đường đi được định tuyến hiện có thể được cấu hình bởi nhà quản trị hay được tính toán tự động bằng một thực thể phù hợp dựa trên các yêu cầu QoS và chính sách, có tính cả trạng thái mạng hiện thời, nhưng RSVP không xác định đường đi định tuyến hiện được quyết định như thế nào. Tuy nhiên, các chặng của đường đi định tuyến hiện được nhận ra bởi (a) tiền tố địa chỉ IPv4, (b) tiền tố địa chỉ IPv6 hay (c) số của hệ thống tự quản. Ngoài ra, định tuyến hiện cho phép sử dụng định tuyến chặt hay lỏng. Chức năng của nó là tương tự như các chức năng của định tuyển nguồn IP (việc này hiếm khi được sử dụng). Định tuyến lỏng là một tập các chặng được gợi ý và định tuyến chặt là một tập các chặng được yêu cầu. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 59 Hình 3.22 Đối tượng Session và Explicit Route Xác định các node lối vào và các node lối ra: Đối tượng Session, như được biểu diễn trong hình 3.22 là một trường hữu ích với các nhà quản lý mạng muốn điều khiển các node lối vào và các node lối ra của LSP mà không cần phải điều khiển mỗi node từ lối vào đến lối ra. Để thực hiện chức năng này đối tượng Session phải chứa địa chi IP của node lối ra. Các mức độ ưu tiên của phiên: Một trường khác được định nghĩa trong RSVP mở rông là Session Attibute. Nó được sử dụng bởi các node RSVP/MPLS để nhận ra độ ưu tiên của dòng lưu lượng (LSP trong MPLS) tương ứng với quyền được sử dụng tài nguyên tại các node đó. Ngoài ra nó cũng được sử dụng để quyết định xem một phiên (dòng lưu lượng) nào đó có thể được ưu tiên hơn phiên khác hay không. 3.4.3.3 Giao thức BGP với việc phân bổ nhãn Giao thức cổng đường biên cũng đã được tăng cường để hỗ trợ việc phân bổ nhãn. Trong phần này chúng ta chỉ tổng kết ngắn gọn các ý chính trong các bản thảo liên quan đến công việc này. BGP được sử dụng để phân bổ một tuyến đường nào đó nó cũng có thể được sử dụng phân bổ một nhãn được ràng buộc với tuyến đường đó. Thông tin rang buộc nhãn của một tuyến đường nào đó được mạng cùng với bản tin Update BGP, bản tin này dùng để phân bổ tuyến đường. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 60 Các hoạt động BGP khá giống với hoạt động ngăn xếp nhãn MPLS thông thường. Chẳng hạn, nếu router A bên ngoài cần gửi một gói tới đích D và nếu chặng kế tiếp BGP của A là một router B bên ngoài và nếu B đã ràng buộc nhãn L với D; lúc đó đầu tiên A sẽ đặt nhãn L vào ngăn xếp nhãn của gói, sau đó nó sử dụng IGP để tìm chặng kế tiếp tới B - gọi là C. Nếu C đã phân bổ cho A một nhãn MPLS, thì A có thể đặt nhãn này lên ngăn xếp nhãn của gói và sau đó gửi gói tới C. Nếu một tập các node BGP đang hoán đổi các thông tin định tuyến qua một bộ phản hồi thông tin định tuyến, lúc đó nếu phân bổ nhãn được mạng cùng với phân bổ thông tin định tuyến, bộ phản hồi thông tin định tuyến cũng có thể phân bổ nhãn. Điều này cải thiện đáng kể khả năng mở rộng mạng. Phân bổ nhãn có thể được mang cùng trong bản tin Update BGP thông qua Mở rộng đa giao thức BGP-4 (xem RFC 2283). Lúc này, nhãn được mã hóa vào trong trường thuộc tính NLRI, và trường SAFI (Subsequent Address Family Identifier) chỉ ra rằng NLRI chứa một nhãn. Một node BGP có thể không sử dụng BGP để gửi nhãn tới một đối tượng ngang cấp BGP khác, trừ khi đối tượng ngang cấp BGP đó chỉ ra rằng nó có thể xử lý các bản tin Update với trường SAFI đã được xác định (thông qua thoả thuận khả năng BGP). Ngoài việc sử dụng BGP với việc phân bổ nhãn, nó cũng đóng vai trò quan trọng trong các mạng riêng ảo. 3.4.4 Định tuyến trong mạng MPLS Trong mạng MPLS các LSP thường được thiết lập bằng một trong 3 cách sau: 9 Control driven (hop-by-hop) 9 Explicitly routed (ER-LSP) 9 Constraint Routed (CR-LSP) Định tuyến từng chặng (hop-by-hop): Phương pháp này là tương đương với phương pháp được sử dụng hiện nay trong các mạng IP truyền thống. Các giao thức định tuyến truyền thống chẳng hạn như OSPF, BGP được sử dụng để thăm dò địa chỉ IP. Trong phương pháp này mỗi LSR lựa chọn một cách độc lập tuyến kế tiếp với một FEC cho trước. Mỗi node MPLS xác định nội dung của LIB bằng việc tham chiếu tới bảng định tuyến IP của nó. Với mỗi lối vào trong bảng định tuyến, mỗi node sẽ thông báo 1 ràng buộc (chứa 1 địa chỉ mạng và 1 nhãn) tới các node lân cận. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 61 Định tuyến hiện (ER-LSP): Định tuyến hiện tương tự với định tuyến nguồn. Trong phương pháp này không một node nào được cho phép lựa chọn chặng kế tiếp. Thay vào đó một LSR được lựa chọn trước, thường là LSR lối vào hay LSR lối ra, sẽ xác định danh sách các node mà ER-LSP đi qua. Đường dẫn đã được xác định có thể là không tối ưu. Dọc đường dẫn các tài nguyên có thể được đặt trước để đảm bảo QoS cho lưu lượng dữ liệu. Điều này làm cho kĩ thuật lưu lượng thực hiện dễ dàng hơn các dịch vụ được phân biệt có thể được cung cấp bằng cách sử dụng các luồng dựa trên các chính sách hay các phương pháp quản lý mạng. Định tuyến cưỡng bức (CR-LSP): CR tính cả các tham số chẳng hạn như các đặc tính tuyến (băng tần, trễ…), hop count và QoS. Các LSP được thiết lập có thể là các CR-LSP, trong đó các ràng buộc có thể là các chặng định tuyến hiện hay các yêu cầu QoS. Các chặng định tuyến hiện chỉ ra đường đi nào được dùng. Các yêu cầu QoS chỉ ra các tuyến và các cơ chế xếp hàng hay lập lịch nào được sử dụng cho luồng lưu lượng. Khi sử dụng CR, có thể một đường đi có cost tổng cộng lớn hơn nhưng chịu tải ít hơn sẽ được lưu chọn. Tuy nhiên, trong khi CR gia tăng hiệu năng mạng, thì nó cũng cũng bổ sung thêm độ phức tạp trong việc tính toán định tuyến vì đường dẫn được lựa chọn phải thoả mãn các yêu cầu QoS của LSP. CR có thể được sử dụng cùng với MPLS để thiết lập các LSP. IETF đã định nghĩa thành phần CR-LDP để làm cho việc thiết lập đường đi dựa trên các ràng buộc trở nên thuận tiện hơn. 3.4.4.1 Định tuyến dựa trên sự ràng buộc Constraint-Based Routing có hai thành phần cơ bản: Route Optimzation và Route Placement. Route Optimization phải chịu trách nhiệm đối với việc chọn lựa bộ định tuyến cho lưu lượng để yêu cầu vấn đề này phải đưa ra thiết lập bởi Constraint. Khi bộ định tuyến được quyết định, bộ định tuyến sẽ sắp đặt việc thực hiện những bộ định tuyến trong mạng để những luồng lưu lượng sẽ đi theo chúng. Constraint-based Routing sẽ tính toán định tuyến là vấn đề nào phải ràng buộc (giống như là băng thông) và quản lý chính sách (policy). Vì Constraint_based Routing xem xét các thừa số nhiều hơn topo mạng trong việc tính toán định tuyến, nên nó có thể tìm ra một đường dài hơn nhưng đường dẫn có tải trọng nhẹ thì hơn là đường dẫn có tải trọng nặng. Do đó, lưu lượng mạng được phân phối đều hơn và tài nguyên mạng được tận dụng hiệu quả hơn. Ví dụ, hình sau mô tả kỹ thuật đường dẫn ngắn nhất giữa Router A và Router C được truyền qua Link A-C với IGP metric m=1. Nhưng bởi vì dự trữ băng thông trên đường dẫn ngắn nhất chỉ là 622 – 600 = 22 Mbit/s, nó không thể thoả mãn yêu Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 62 cầu băng thông (40 Mbit/s) của LSP mới đó. Constraint-Based routing sẽ chọn lựa đường dẫn A-B-C dài hơn thay thế, bởi vì đường dẫn ngắn nhất không thể có băng thông cưỡng bức. Nó sẽ thông báo là băng thông dự trữ của một link là bằng với băng thông dự trữ lớn nhất được tạo ra bởi nhà quản lý mạng, ngoại trừ tổng số băng thông dự trữ bởi LSP đi qua link đó. Nó không phụ thuộc vào số thực tế băng thông sẵn có trên link đó. Ví dụ, nếu độ rộng băng thông dự trữ lớn nhất của một link là 155 Mbit/s, tổng số độ rộng băng thông dự trữ của LSP là 50 Mbit/s, độ rộng băng thông dự trữ của link đó là 105 Mbit/s, xem xét là có hay không link đó thực tế mang được 50 Mbit/s của lưu lượng hay không. Constraint-Based routing có thể hoạt động trực tuyến hay không trực tuyến. Với Constraint-Based Routing không trực tuyến, một Server không trực tuyến sẽ tính toán đường dẫn cho LSp một cách định kỳ. LSP sẽ được định hình để đưa ra cách tính toán đường dẫn. Với Constraint-based Routing, các bộ định tuyến có thể tính toán các đường dẫn cho LSP tại một vài khoảng thời gian không cố định. 3.4.4.1.1 Enhanced Link-State IGP Trong thứ tự để Constraint-Based Routing tính toán vấn đề đường dẫn LSP để cưỡng bức, Enhanced Link-State IGP phải sử dụng thuộc tính phổ biến link trong việc thêm vào thông tin Nomal Link-State. Thuộc tính Link chung bao gồm: 9 Reservable bandwidth. 9 Link Affinity (color) : Quản lý đặc trưng thuộc tính của Link đó. Enhanced Link-State IGP sẽ làm tràn thông tin liên tục hơn Normal IGP bởi vì sự thay đổi trong độ rộng băng thông dự trữ hoặc link affinity có thể gây enhanced IGP tới tràn thông tin. Cho nên việc thoả hiệp phải được tạo ra giữa các yêu cầu để làm chính xác thông tin và để tránh tràn quá mức. Khi Enhanced Link- State đó dựng nên một bảng truyền dẫn LSP, nó sẽ xem xét lại LSP ban đầu nhờ LSR, để LSP thực tế có thể được dùng để mang lưu lượng. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 63 Hình 3.23 Định tuyến dựa trên sự ràng buộc 3.4.4.1.2 Giải pháp kỹ thuật lưu lượng Hình 3.24 Tránh tắc nghẽn Cùng với sự giúp đỡ của MPLS, Constraint-Based Routing và Enhanced IGP thì việc điều khiển lưu lượng có thể được thực hiện hiệu quả hơn. Hai vấn đề được thảo luận tại điểm bắt đầu của hình dưới đã được giải quyết. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 64 Đầu tiên, đối với việc thiết lập độ rộng băng thông dự trữ lớn nhất của mỗi link và cho mỗi LSP, Constraint-Based Routing sẽ tự động tránh những nơi có quá nhiều LSP trên một link. Giải pháp này là giải pháp thứ nhất. Ví dụ, ở hình 3.24, Constraint-Based Routing sẽ tự động chọn LSP B –> E trên một đường dẫn dài hơn để tránh tắc nghẽn trong đường link C –> E thông qua LSP sử dụng kỹ thuật đường dẫn ngắn nhất. Thứ hai, nếu lưu lượng từ Router C1 tới Router B1 vượt quá dung lượng của bất kỳ đường dẫn đơn nào từ C1 –> B1, trong khi một đường dẫn dài hơn lại chưa được sử dụng hết như chỉ ra ở hình 3.25. Nhiều LSP có thể được định hình từ C1 –> B1 để sử dụng tài nguyên LSP chưa hết đó và để có thể đưa ra được tỉ lệ của hai LSP đặc trưng đó như trong thiết kế, tất nhiên tải trọng có thể được phân chia tối ưu. Phương pháp này được gọi là Load Sharing. Nó giải quyết được hai vấn đề. Ví dụ, nếu tổng lưu lượng từ Router C1 tới Router B1 là 160 Mbit/s. Hai LSP có thể được định hình từ C1 đến B1. Nếu Router LSP có thể cung cấp đủ độ rộng băng thông, thì Load Sharing có thể được thực hiện giữa nhiều đường dẫn có các chi phí khác nhau, và tỉ lệ tải trọng thì như là mô tả. MPLS còn cung cấp các ưu điểm sau trong điều khiển lưu lượng: 9 Explicit Routes (ERs) có thể được đặc trưng cho LSPs. Nhà quản lý mạng có thể sử dụng ERs cho điều khiển luồng lưu lượng một cách chính xác. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 65 9 LSP dự phòng có thể được sử dụng trong trường hợp Router hay Link bị lỗi. 9 Per-LSP tĩnh có thể cung cấp một cách chính xác matric lưu lượng end- to-end để tạo ra kế hoạch mạng thực hiện được trong một mạng IP mà không cùng với việc sử dụng kỹ thuật connection-oriented. 3.4.4.2 Giao thức phân phối nhãn định tuyến dựa trên sự ràng buộc CR-LDP có nền tảng của nó trong giao thức LDP đang tồn tại, và nó được mở rộng để kết hợp chặt chẽ với thông tin định tuyến rõ ràng. Một định tuyến rõ ràng được đưa ra trong bản tin Label Request bao gồm một danh sách của các node dọc theo một định tuyến dựa trên sự ràng buộc. Nếu đường dẫn yêu cầu là thoả mãn yêu cầu về tài nguyên, các nhãn được cấp phát bởi bản tin Label Mapping. Hình 3.26 minh họa luồng của các bản tin khi CR-LDP được sử dụng để thiết lập một LSP. 1. Bản tin yêu cầu nhãn. Chứa đựng định tuyến ER 2. Bản tin Request được xử lý và quyết định node kế tiếp. Danh sách đường dẫn được chỉnh sử thành 3. Bản tin Request kết thúc 5. LSR C thu nhãn để sử dụng trong việc gửi dữ liệu tới LER D. Bảng nhãn là được cập nhật 4. Nhãn xắp xếp tới bản tin bắt đầu 6. Khi LER A nhận sự xắp xếp nhãn định tuyến ER là được thiết lập LER Ađầu vào LER D đầu raLSR B LSR C Hình 3.26 Thiết lập đường dẫn CR-LDP 3.4.4.2.1 Sự thiết lập và duy trì CR-LDP Tương tự như cấu trúc dữ liệu sử dụng trong việc thiết lập và duy trì, LSP cũng sử dụng trong việc thiết lập CR-LSP. Các luồng lưu lượng đến một đích cụ thể được gán cho một FEC mà được mã hoá như một LSP đã đưa ra một chuỗi các nhãn. Một nhãn được nhận ở đầu vào thì xem như đã nhận được một gói mà không yêu cầu một sự ràng buộc cụ thể nào. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 66 Yêu cầu của LSR đầu vào để thiết lập một CR-LSP có thể bắt nguồn từ việc quản lý hệ thống hay ứng dụng, các chi tiết có thể được thực hiện cụ thể. LSR đầu vào sử dụng thông tin được cung cấp từ ứng dụng hay hệ thống quản lý, đồng thời với thông tin từ dải dữ liệu định tuyến “Routing Database”, nhằm tính toán chính xác định tuyến và tạo ra bản tin Label Request. CR-LSP được bắt đầu bởi LSR đầu vào dọc theo đường dẫn đã xác định từ trước. Tuyến cho LSP được định tuyến rõ ràng mà được cụ thể trong bản tin Label Request, cho phép thông tin bộ định tuyến được thực hiện dọc theo các node mà bản tin Label Request đi qua, từ LER đầu vào tới LER đầu ra. CR-LSP có thể được định rõ và được kiểm soát bởi người khai thác mạng hoặc các ứng dụng quản lý mạng trực tiếp tới lưu lượng mạng mà không phụ thuộc vào cấu hình lớp 3. Hình 3.27 mô tả định dạng bản tin Label Request khi nó được sử dụng để thiết lập một CR-LSP. Khi một LSR nhận một bản tin Label Request chứa một tuyến rõ ràng (Explicit Route-ER), nó phải xác định bước truyền kế tiếp cho đường dẫn này. Sự chọn lựa bước truyền kế tiếp có thể bao gồm việc chọn lựa từ một tập hợp những khả năng khác. LSR nhận bản tin Label Request thì đầu tiên phải đánh giá bước truyền ER đầu tiên. Nếu L bit được thiết lập trong bước truyền ER đầu tiên chỉ ra đây là một LSP không chặt chẽ (nghĩa là bước truyền kế tiếp không phải theo một định tuyến chặt chẽ). Nếu node không phải là phần của node trừu tượng (node trừu tượng là một tập hợp của các node được mô tả bởi một node đặc trưng) được đưa ra bởi bước truyền ER đầu tiên, thì tức là nó đã nhận được một bản tin lỗi và sẽ quay trở lại lỗi Bad-Initial- ER-HOP. Nếu L bit được thiết lập và node nội bộ không phải là một phần của node trừu tượng được miêu tả bởi ER-hop đầu tiên, các node lựa chọn một bước truyền kế tiếp đi dọc theo đường dẫn tới Node trừu tượng mô tả bởi ER-HOP đầu tiên. Nếu đó không phải là bước truyền ER đầu tiên, bản tin không lỗi thì hệ thống không quay trở lại lỗi Bad-Explicit Routing. Nếu đó không phải là bước truyền ER thứ hai, nó sẽ chỉ ra cái kết thúc của bộ định tuyến rõ ràng. Việc định tuyến rõ ràng TLV có thể bị xoá từ bản tin. Khi node nhận thấy chính nó là đầu ra cho CR-LSP, nó sẽ phải gửi trả một bản tin Label Mapping, bởi bản tin này sẽ đi ngang qua một đường dẫn ở bản tin LSR trong hướng đối diện. LSR nhận bản tin này để xác định trả lời của nó tới bản tin Label Request vẫn chưa được quyết định đó. Một bản tin Label Request được phát ra và gửi đi tới LSR đường lên kế tiếp. Khi node đầu vào nhận một Label Mapping thì một CR-LSP được thiết lập. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 67 Hình 3.27 Định dạng bản tin Label Request CR-LDP 3.4.4.2.2 Định tuyến hiện (ER) và định tuyến cưỡng bức (CR) LSP ID-chỉ số nhận dạng duy nhất của một CR-LSP trong một mạng MPLS. Bao gồm ID của bộ định tuyến đầu vào và ID CR-LSP tới LSR đó. Actflag-Cờ chỉ hoạt động mà chỉ ra rằng hoạt động nên được đưa ra nếu có LSP tồn tại trên LSR nhận bản tin. ER-hop-địa chỉ IP của LSR, L bít chỉ ra rằng đay có phải là một bước truyền không chính xác hay không. Flag-trường 8 bít chỉ ra rằng những tham số lưu lượng có được thương luợng hay không. Freq-trễ mà có thể được đưa ra. Weight-quyết định sự chia xẻ cân xứng của độ rộng băng tần vượt quá khả năng trên tốc độ đã cam kết của nó. Peak Rate-tốc độ tối đa của lưu lưọng được gửi tới CR-LSP, xác định trong giới hạn của PDR+PBS. Committed Rate-tốc độ mà miền MPLS cam kết là có sẵn tới CR-LSP, xác định trong giới hạn của CDR+CBS. Excess Burst Rate-sử dụng để đo tốc độ của lưu lượng gửi trên một CR-LSP mà vượt qua tốc độ cam kết. Route Pining-có thể ứng dụng tới những đoạn của một LSP mà được định tuyến không chính xác, được chỉ ra bởi L bít, thiết lập P=1, chỉ ra mấu chốt định tuyến là được yêu cầu. Rescls-người khai thác mạng có thể phân loại tài nguyên mạng theo những cách khác nhau. Những lớp này được nhận ra bằng mầu hoặc nhóm quản lý. Khi CR-LSP được thiết lập, sự cần thiết của nó là chỉ ra lớp tài nguyên nào mà CR-LSP có thể lấy từ đó. SetupPrio/HoldPrio chỉ rõ mức ưu tiên của Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 68 Định tuyến hiện (ER) là thành phần không thể thiếu của định tuyến cưỡng bức. Các đường đi được thiết lập tại biên của mạng, thoả mãn với các tiêu chuẩn QoS và thông tin định tuyến. Hình 3.28 biểu diễn ví dụ về định tuyến hiện. Hình 3.28 Định tuyến hiện Các đường đi trong định tuyến hiện bắt đầu tại router lối vào A và đi tới B, sau đó D, và ra tại router F. Các đường đi trong định tuyến hiện không được phép đi qua các LSR C và E. Các đường đi được phép có thể được thiết lập bằng việc sử dụng các bản tin LDP. Các đường đi trong định tuyến hiện được mã hoá trong bản tin yêu cầu nhãn. bản tin này chứa 1 danh sách các node (hay nhóm các node) dùng để tạo nên đường đi CR. Sau khi CR-LSP đã được thiết lập, tất cả tập con các node trong nhóm có thể được sử dụng thiết lập LSP. 3.4.4.2.3 LDP và định tuyến cưỡng bức (CR) Nếu một LDP được sử dụng cho định tuyến cưỡng bức, đường đi được định tuyến cưỡng bức được mã hoá như là một chuỗi liên tiếp các chặng ER chứa trong bản tin LDP. Mỗi chặng ER có thể nhận ra một nhóm các node trên đường đi được định tuyến cưỡng bức, và cũng có các TLV để mô tả các tham số lưu lượng, chẳng hạn như là tốc độ đỉnh và tốc độ cam kết. Một đường đi được định tuyến cưỡng bức là một đường dẫn bao gồm tất cả nhóm các node được nhận dạng theo thứ tự như chúng xuất hiện trong TLV. 3.4.4.2.4 Thuật toán định tuyến cưỡng bức Định tuyến cưỡng bức phải tính toán xác định đường đi thoả mãn các điều kiện sau: 9 Tối ưu theo một tiêu chuẩn nào đó (ví dụ đường ngắn nhất hoặc số chặng ít nhất) Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 69 9 Thoả mãn các điều kiện ràng buộc. Thuật toán “đường ngắn nhất đầu tiên” (SPF) thường được sử dụng để tìm đường tối ưu theo tiêu chuẩn nào đó. Các mạng IP truyền thống sử dụng thuật toán này để tìm đường tối ưu theo tiêu chuẩn nào đó (chẳng hạn: số hop…) mà không tính tới các yếu tố bổ sung như trễ, biến thiên trễ…Để thoả mãn cả các điều kiện ràng buộc thì thuật toán SPF cần phải thay đổi để bao gồm các điều kiện ràng buộc. Thuật toán mới này gọi là SPF cưỡng bức (CSPF). Trước hết chúng ta tìm hiểu hoạt đông của thuật toán SPF. Thuật toán SPF hoạt động khởi đầu tại một nút được gọi là gốc và bắt đầu tính toán xây đường ngắn nhất ứng với gốc là nút đó. Tại mỗi vòng của thuật toán sẽ có một danh sách các nút “ứng cử” không nhất thiết phải là ngắn nhất. Tuy nhiên ứng với nút “ứng cử” ở ngay kề nút gốc thì đường nối tới nút này phải là ngắn nhất. Vì vậy tại mỗi vòng, thuật toán sẽ tách nút có đường ngắn nhất tới nút gốc từ danh sách nút “ứng cử”. Nút này sẽ được bổ sung vào cây đường ngắn nhất, thì các nút không nằm trên cây đường ngắn nhất nhưng liền kề ngay nút này cũng được kiểm tra để bổ sung hoặc sửa đổi danh sách nút “ứng cử”. Sau đó thuật toán lại được thực hiện lặp lại. Trong trường hợp tìm đường ngắn nhất từ một gốc đến tất cả các nút khác trong mạng thì thuật toán sẽ dừng khi nào danh sách các nút “ứng cử” là rỗng. Trong trường hợp tìm đường ngắn nhất từ một gốc đến một nút cụ thể thì thuật toán sẽ dừng lại khi nào nút đó được bổ sung vào cây đường ngắn nhất. Thuật toán SPF để tính toán xác định đường ngắn nhất từ nút SPF (nguồn) đến một số nút (đích) có thể được mô tả dưới dạng các bước như sau: 9 Bước 1 (khởi tạo): Đặt danh sách các nút “ứng cử” bằng rỗng. Đặt cây đường ngắn nhất chỉ có gốc S. Đối với mỗi nút liền kề gốc đặt độ dài đường bằng độ dài kênh giữa gốc và nút. Đối với tất cả các nút khác, đặt độ dài này bằng vô cùng. 9 Bước 2: Đặt tên nút bổ sung vào cây đường ngắn nhất là V. Đối với mỗi kênh nối vào nút này, kiểm tra các nút phía còn lại của kênh. Đánh dấu các nút này là W. Bước 2a: Nếu như nút W này đã có trong danh sách cây đường ngắn nhất thì kiểm tra tiếp với các kênh còn lại nối với nút V. Bước 2b: Trong trường hợp ngược lại (W không nằm trong danh sách cây đường ngắn nhất) thì tính độ dài của đường nối từ gốc đến nút W (độ dài này bằng tổng độ dài của đường nối từ gốc đến nút V cộng với độ dài từ nút V đến nút W). Nếu như W không nằm trong danh sách Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 70 các nút “ứng cử” thì giá trị độ dài đường hiện thời lớn hơn giá trị độ dài đường mới tính và gán giá trị độ dài đường từ gốc đến nút W bằng độ dài mới tính. 9 Bước 3: Trong danh sách nút “ứng cử”, tìm một nút với độ dài đường ngắn nhất. Bổ sung nút này vào cây đường ngắn nhất và xoá nút này khỏi danh sách nút “ứng cử”. Nếu nút này là nút D thì thuật toán kết thúc và ta được cây đường ngắn nhất từ nút nguồn SPF đến nút đích D. Nếu như nút này chưa phải là nút D thì quay trở lại bước 2. Từ các bước của thuật toán SPF đơn giản trên đây, chúng ta dễ dàng sửa đổi nó trở thành CSPF. Tất cả chúng ta phải làm đó là sửa đổi bước thực hiện bổ sung sửa đổi danh sách nút “ứng cử”. Cụ thể là bước 2, khi chúng ta kiểm tra các kênh nối với nút V, đối với mỗi kênh trước hết chúng ta kiểm tra xem kênh đó có thoả mãn điều kiện ràng buộc không? Chỉ khi điều kiện này được thoả mãn, sau đó chúng ta mới kiểm tra nút W ở đầu kia của kênh. Thông thường chúng ta hay gặp bài toán tìm đường từ S đến D thoả mãn một số điều kiện ràng buộc là C1, C2,…, Cn, khi đó tại bước 2 chúng ta sẽ kiểm tra tất cả các kênh nối với nút V, đối với mỗi kênh trước hết chúng ta kiểm tra xem nó có thoả mãn điều kiện C1, C2,.., Cn. Chỉ khi kênh thoả mãn tất cả các điều kiện ràng buộc thì chúng ta mới kiểm tra nút W ở phía đầu kia của kênh. Về tổng quát, thủ tục kiểm tra xem kênh có thoả mãn một điều kiện ràng buộc cụ thể là đặc điểm của định tuyến cưỡng bức. Ví dụ như nếu điều kiện ràng buộc cần thoả mãn là độ rộng băng tần khả dụng, khi đó chúng ta cần kiểm tra độ rộng băng tần khả dụng của kênh có lớn hơn một giá trị độ rộng băng tần được chỉ ra trong điều kiện ràng buộc; chỉ khi thoả mãn chúng ta mới kiểm tra nút W ở đầu kia của kênh. Để kiểm tra kênh có thoả mãn một điều kiện ràng buộc cụ thể nào đó thì chúng ta phải biết trước các thông tin của kênh tương ứng có liên quan đến điều kiện ràng buộc. Ví dụ như khi điều kiện ràng buộc cần thoả mãn là độ rộng băng tần khả dụng thì thông tin cần có là độ rộng băng tần khả dụng của từng kênh. Lưu ý rằng thuật toán tính toán xác định đường sử dụng trong CSPF, yêu cầu bộ định tuyến thực hiện việc tính toán xác định đường phải có các thông tin về tất cả các kênh trong mạng. Điều đó có nghĩa là chỉ một số loại giao thức định tuyến có thể hỗ trợ định tuyến cưỡng bức đó là giao thức định tuyến theo trạng thái kênh (ví dụ như IS-IS, OSPF). Còn các giao thức định tuyến theo vector khoảng cách (ví dụ như RIP) không hỗ trợ định tuyến cưỡng bức. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 71 Hình 3.29 Ví dụ về CSPF Để minh hoạ cho CSPF, chúng ta hãy xem xét ví dụ trên hình 3.29. Chúng ta giả sử rằng độ dài tất cả các kênh đều bằng nhau và có giá trị là 1. Chúng ta cũng giả sử rằng tất cả các kênh đều có độ rộng băng tần khả dụng là 150 Mb/s, ngoại trừ kênh nối từ LSR2 đến LSR4 có độ rộng băng tần khả dụng là 45Mb/s. Nhiệm vụ của chúng ta là tìm đường từ LSR1 đến LSR6 sao cho có độ dài ngắn nhất và độ rộng băng tần khả dụng phải lớn hơn hoặc bằng 100Mb/s. ở đây điều kiện ràng buộc cần thoả mãn là độ rộng băng tần khả dụng. Khởi đầu cây đường ngắn nhất (có gốc là LSR1) chỉ có nút LSR1. Tiếp theo chúng ta kiểm tra hai nút bên cạnh LSR1 đó là LSR2 và LSR3 với lưu ý rằng độ rộng băng tần khả dụng của kênh (LSR1-LSR2) và (LSR1-LSR3) đều lớn hơn giá trị cần thiết là 100Mb/s. Kết luận không kênh nào vi phạm điều kiện ràng buộc, vì vậy chúng ta bổ sung LSR2 và LSR3 vào danh sách “ứng cử”. Tiếp theo chúng ta tìm nút có khoảng cách ngắn nhất đến LSR1 trong danh sách các nút “ứng cử”. Nút này là LSR2 (ở đây cả hai nút LSR2 và LSR3 đều có khoảng cách như nhau đến LSR1 vì vậy có thể chọn ngẫu nhiên là LSR2), chúng ta bổ sung nó vào cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR2) và xoá nó khỏi danh sách các nút “ứng cử”. Kết thúc vòng một của thuật toán. Vòng thứ hai chúng ta kiểm tra nút cạnh nút LSR2 là LSR4. Với nút này chúng ta thấy rằng độ rộng băng tần khả dụng trên kênh (LSR2-LSR4) nhỏ hơn độ rộng băng tần yêu cầu. Vì vậy kênh này không thoả mãn điều kiện ràng buộc và chúng ta không bổ sung LSR4 vào danh sách nút “ứng cử”. Chúng ta vẫn còn LSR3 trong danh sách nút “ứng cử”, vì vậy ta bổ sung nó vào cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR3) và xoá nó khỏi danh sách “ứng cử”. Kết thúc vòng thứ hai của thuật toán. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 72 Tại vòng thứ 3 của thuật toán, chúng ta kiểm tra cạnh nút LSR3 là nút LSR5. Với nút này chúng ta thấy độ rộng băng tần khả dụng trên kênh (LSR3-LSR5), lớn hơn độ rộng băng tần yêu cầu. Vì vậy kênh này thoả mãn điều kiện ràng buộc và ta bổ sung nó vào danh sách nút “ứng cử”. Tiếp theo chúng ta tìm trong danh sách các nút “ứng cử” nút có khoảng cách ngắn nhất tới LSR1 là nút LSR5. Vì vậy ta bổ sung LSR5 vào cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR3, LSR 5) và xoá LSR5 khỏi danh sách “ứng cử”. Kết thúc vòng thứ 3 của thuật toán. Tại vòng thứ 4 của thuật toán, ta kiểm tra nút cạnh nút LSR5 là LSR4. Với nút này chúng ta thấy rằng độ rộng băng tần khả dụng trên kênh (LSR5-LSR4) lớn hơn độ rộng băng tần yêu cầu. Vì vậy kênh này thoả mãn điều kiện ràng buộc và ta bổ sung nó vào danh sách nút “ứng cử”. Tiếp theo chúng ta tìm trong danh sách các nút “ứng cử” nút có khoảng cách ngẵn nhất tới LSR1 là nút LSR4. Vì vậy ta bổ sung LSR5 vào cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4) và xoá LSR4 khỏi danh sách “ứng cử”. Kết thúc vòng thứ tư của thuật toán. Tại vòng thứ 5 của thuật toán, ta kiểm tra nút cạnh nút LSR5 là LSR6 và LSR7. Với nút này chúng ta thấy rằng độ rộng băng tần khả dụng trên các kênh (LSR4-LSR6) và (LSR4-LSR7) lớn hơn độ rộng băng tần yêu cầu. Vì vậy kênh này thoả mãn điều kiện ràng buộc và ta bổ sung LSR6 và LSR7 vào danh sách nút “ứng cử”. Tiếp theo chúng ta nhận thấy rằng trong danh sách các nút “ứng cử” có nút LSR6 có khoảng cách ngắn nhất tới LSR1. Vì vậy ta bổ sung LSR6 vào cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6) và xoá LSR6 khỏi danh sách “ứng cử”. Tại đây chúng ta nhận thấy cây đường ngắn nhất đã có nút LSR6 là nút đích của đường cần tìm. Vì vậy thuật toán kết thúc ở đây. Kết quả đường ngắn nhất tử LSR1 đến LSR6 là (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6). Chúng ta có thể nhận thấy đường này khác với đường được xác định theo thuật toán SPF có thể là (LSR1, LSR2, LSR4, LSR6). 3.4.4.3 So sánh giữa RSVP và CR-LDP CR-LDP là một phần của LDP và sử dụng cùng các cấu trúc và các bản tin như là LDP: cho sự phát hiện, lập phiên, thiết lập, duy trì, phân phối nhãn và xử lý lỗi. Nó cho phép LDP/CR-LDP cung cấp tới các nhà cung cấp mạng cùng với sự phân phối thống nhất và kiểu thiết lập đường dẫn cho MPLS, do đó nó đạt được tối đa hiệu quả khai thác. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 73 LSR 1 LSR 2 LSR 1 LSR 2 PATH RESV PATH RESV PATH RESV PATH RESV Request Mapping Dữ liệu yêu cầu được làm mới liên tục. Dải dữ liệu trên những kết nối bị trượt được bỏ đi một cách dễ dàng Sự thiết lập đường dẫn được ghi lại như “hard state” trong dải dữ liệu chuyển tiếp. Điều này dẫn tới bản tin ít đi nhưng yêu cầu dải dữ liệu được dọn dẹp khi kết nối hỏng xảy ra. RSVP LDP CR-LDP Hình 3.30 So sánh RSVP và CR-LDP RSVP với sự mở rộng thích hợp, có thể khai thác trong luồng xuống dựa vào nhu cầu kiểu cấp phát nhãn. Tuy nhiên, nếu các kiểu MPLS khác được yêu cầu, tức là luồng xuống được cấp đi một cách tự nguyện, thì sau đó cả hai giao thức LDP và RSVP đều phải được đưa ra trong mạng. Việc này gây ra sự phức tạp và tác động phử định trong chi phí để đưa ra kế hoạch và khai thác. Khuyết điểm khác của giải pháp này là cần thiết phải quản lý nhiều hơn một mạng, do đó không phù hợp với mục đích MPLS đề ra. CR-LDP sử dụng sự truyền dẫn tin cậy của TCP, nên các bản tin thông báo lỗi được phát đi theo kiểu có thứ tự. RSVP chạy trên truyền tải IP thô và không thể bảo vệ được thông báo lỗi nhanh, và kết quả là luồng lưu lượng này không thể được định tuyến lại cho tới khi khoảng thời gian ‘clean up timeout’ hết. CR-LDP sử dụng “Hard state” để kiểm soát đường dẫn tốt khi số lượng ER- LSP tăng lên trong mạng đó. Lý do này không giống trường hợp “Soft state”, một đường dẫn được cài đặt ở đó một lần và không có bản tin bổ sung nào cần để duy trì đường dẫn, giữ lại số bản tin cần được thiết lập, duy trì và giải phóng ER-LSP tới mức nhỏ nhất. Tóm lại, CR-LDP là một giao thức mở chuẩn, đưa ra và được công nhận bởi nhóm IETF. Nó không phụ thuộc vào các giao thức khác ở phía ngoài sự sắp xếp của MPLS WG, do đó nó có một số ưu điểm. Nó có thể được nâng cao để nhận ra yêu cầu mới của mạng. Trong giới hạn của kỹ thuật điều khiển lưu lượng, cả CR- LDP và RSVP đều cung cấp các chức năng báo hiệu giống nhau. Sự sửa đổi chính Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 74 để làm cho RSVP có thể ứng dụng vào điều khiển lưu lượng đã làm giảm đi tính khả thi trong mạng MPLS. Hình 3.30 đưa ra khác nhau về mặt nguyên lý giữa RSVP và CR-LDP. 3.4.5 Kĩ thuật điều khiển tắc nghẽn FATE Trong các mạng IP đang hoạt động, sẽ rất khó khăn trong việc kết hợp chặt chẽ quá trình điều khiển lưu lượng một cách có hiệu quả dựa vào các khả năng của công nghệ IP. Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đề xuất các khả năng mới đối với các cơ chế điều khiển lưu lượng. Phương thức FATE cho phép giải quyết các vấn đề liên quan đến việc quản lí các luồng lưu lượng động qua mạng bằng cách tái cân bằng các luồng lưu lượng trong khoảng thời gian mạng bị tắc nghẽn. 3.4.5.1 Phương pháp FATE Hiện tại mạng có một lớp dịch vụ best effort đơn. Đối với lớp dịch vụ đơn này thì tất cả các luồng lưu lượng coi như đã được nhận dạng, do đó sẽ không có mức dịch vụ ưu tiên kể cả khi có các yêu cầu về lưu lượng. Sử dụng phương pháp FATE, cơ chế lập biểu dịch vụ đã được lập trình sẵn ứng với từng lớp dịch vụ dựa vào bộ đệm tại tốc độ tương ứng với tải của bộ đệm cụ thể và cưỡng bức nhận dạng QoS của nó. Cơ chế lập biểu tạm thời được lập trình theo ngưỡng xác suất lỗi được đặt trước đối với từng bộ đệm theo từng ngưỡng tải. Trong trạng thái, khi tải lưu lượng qua bộ đệm tăng lên, lúc đó chức năng quản lí phải có khả năng thay đổi tạm thời cơ chế lập biểu nếu được yêu cầu. Và khoảng thời gian mà xác suất lỗi xảy ra trong mỗi bộ đệm sẽ được ghi lại, thậm chí trong trường hợp xác suất lỗi vượt qua ngưỡng định trước thì chức năng quản lí cũng phải có khả năng quyết định thay đổi tạm thời cơ chế lập biểu. Phương pháp này không áp dụng đối với các trường hợp có tải thay đổi bất thường. Phương pháp FATE đưa ra ở trên cung cấp các phương tiện trong việc tái phân phối các luồng trên các đường LSP động giữa bộ đệm hoặc đường luân phiên nhằm phản hồi nhanh nhất các hiện tượng tắc nghẽn. 3.4.5.2 Giám sát luồng lưu lượng và phát hiện tắc nghẽn trong LSP Phương pháp giám sát cơ bản đã được sắp xếp đường LSP vào các bộ đệm theo yêu cầu QoS cụ thể của chúng và tình trạng tải. FATE cho phép từng đường LSP riêng biệt được tái sắp xếp động theo các mức QoS của các bộ đệm nhằm cung cấp mức dịch vụ cao hơn trong đường đã được qui định để phản hồi lại các tình huống tắc nghẽn tức thời. Phương pháp này được chỉ ra trong hình 3.31. Nếu LSR 5 không có khả năng tiếp cận các yêu cầu QoS, nó sẽ phản hồi lại một bản tin thông báo tới LER lối vào, tại đây LER này sẽ tiếp nhận một bản tin và sẽ hoặc quyết định yêu cầu mức dịch vụ cao hơn hoặc lựa chọn phương pháp định Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 75 tuyến luân phiên. Cấu hình bộ đệm trong trường hợp này được minh hoạ như hình 3.32.a. Mỗi một LSR sẽ có một bộ đệm để cung cấp xác suất lỗi nhỏ nhất để qui định mức dịch vụ. Nếu LSR 3 nhận yêu cầu gán nhãn (Label Request) với yêu cầu xác suất lỗi nhưng nó không thể phục vụ tạm thời tại lớp dịch vụ ưa thích nhưng có thể thoả mãn tại lớp dịch vụ cao hơn, thì nó bắt buộc phải loại bỏ yêu cầu này. Trạng thái này được chỉ ra trong hình 3.32.b Hình 3.31 Sự thiết lập lưu lượng . Như vậy phương pháp sẽ rất đơn giản trong việc tiếp cận giám sát chất lượng QoS đối với tắc nghẽn nội bộ tại LSR 3 trong quá trình tái xắp xếp đường LSP dọc theo toàn bộ tuyến. Tuy nhiên, trong trường hợp này khi xuật hiện nhiều tắc nghẽn nội bộ tại LSR thì phương pháp nêu trên không có tính linh hoạt, trạng thái đó được miêu tả trong hình 3.32.c. Khi đó lưồng lưu lượng sẽ được sắp xếp vào một lớp dịch vụ tạm thời cao hơn có nghĩa là chỉ xuất hiện tắc nghẽn tức thời. Kết quả này giúp giám sát chất lượng QoS một cách chi tiết hơn. Hình 3.33 mô tả lưu lượng giữa nguồn phát và nguồn đích giữa hai bộ đệm tại mỗi LSR, một bộ đệm phục vụ cho truyền tải lưu lượng ưu tiên mức cao (các ứng dụng với khắt khe về lỗi) bộ còn lại dùng cho mức ưu tiên thấp (lưu lượng best effort). Tại thời điểm khi lưu lượng tăng lên trong LSR 1, khi đó sẽ bắt đầu xuất hiện mất gói từ dịch vụ best – effort. Theo định kì, mỗi LSR sẽ tính toán mất gói trong từng đường LSP riêng biệt đi qua mỗi đầu vào bộ đệm. Nếu giá trị này vượt quá ngưỡng đã qui định trước, có nghĩa là vượt quá xác xuất lỗi được gán trước tại từng bộ đệm, khi đó nó sẽ được gán giá trị ngưỡng tại đó có thể gây nên tắc nghẽn trong bộ đệm thuộc LSR đó và sau đó sử dụng cấu hình bộ đệm. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 76 a) Lưu lượng nội bộ thêm vào là nguyên nhân của xác xuất tổn thất đi tới giá trị ngưỡng cho bộ đệm b) Hình 3.32 Cấu hình các bộ đệm dọc theo LSP c) Hình 3.32 Cấu hình các bộ đệm dọc theo LSP Hình 3.33 Lưu lượng truyền tải giữa nguồn phát và nguồn đích Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 77 Phương pháp FATE cung cấp phương tiện để tái phân phối các luồng LSP động đang hoạt động giữa bộ đệm hoặc đường luân phiên để phản hồi các hiện tượng tắc nghẽn trong thời điểm nhanh nhất. Phương pháp này trong MPLS cho phép điều khiển tắc nghẽn trong LSR và giúp giám sát chất lượng QoS một cách cao hơn. 3.5 Tổng kết chương Khái quát về kĩ thuật lưu lượng và đặc điểm. Trình bày các phương pháp điều khiển lưu lượng trong mạng IP bao gồm điều khiển lưu lượng dựa trên IP, điều khiển lưu lượng dựa trên ATM và điều khiển lưu lượng dựa trên MPLS. Trong đó nhấn mạnh phương pháp điều khiển lưu lượng dựa trên MPLS và ưu điểm vượt trội của nó so với các phương pháp khác. Điều khiển lưu lượng dựa trên MPLS được thực hiện thông qua các giao thức phân bổ nhãn và hoạt động định tuyến riêng. Đây là cơ sở để khẳng định MPLS TE là một kĩ thuật lưu lượng hiện đang được sử dụng phổ biến. Đồ án tốt nghiệp Kết luận Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 78 KẾT LUẬN Sau một thời gian nghiên cứu, đồ án đã giải quyết được một số vấn đề sau: ™ Tổng quan về mạng IP: Chỉ ra mô hình TCP/IP và chức năng các lớp, các công nghệ lớp truy nhập mạng, vai trò của địa chỉ IP và định tuyến IP. ™ Tổng quan về MPLS: Giới thiệu các khái niệm cơ bản về MPLS, thành phần của MPLS và phương thức hoạt động của MPLS. ™ Kĩ thuật lưu lượng: Khái quát về kĩ thuật lưu lượng và đặc điểm. Trình bày các phương pháp điều khiển lưu lượng trong mạng IP bao gồm điều khiển lưu lượng dựa trên IP, điều khiển lưu lượng dựa trên ATM và điều khiển lưu lượng dựa trên MPLS. Trong đó nhấn mạnh phương pháp điều khiển lưu lượng dựa trên MPLS và ưu điểm vượt trội của nó so với các phương pháp khác. Công việc nghiên cứu về kĩ thuật lưu lượng vẫn đang được các tổ chức tiếp tục nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện. Việc hoàn thiện tối ưu một phương pháp điều khiển lưu lượng nào đó có vai trò quan trọng đối với các nhà cung cấp mạng cũng như người sử dụng. Tuy nhiên, do sự hạn chế về kiến thức đồ án của em vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô và các bạn. Em xin gửi lời cám ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Viễn thông I, đặc biệt thầy Nguyễn Đình Long - người đã nhiệt tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án. Đồ án tốt nghiệp Tài liệu tham khảo Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. IETF, “RFC 3031 - Multiprotocol Label Switching Architecture”. 2. IETF, “RFC 3036 - LDP Specification”. 3. Vasu Jolly, An Overview of MPLS and constraint based routing. 4. Johan Martin Olof Petersson, MPLS Based Recovery Mechanisms. 5. Eric Osborne, Ajay Simha, Traffic Engineering with MPLS, Cisco press, 2002. 6. Jeff Doyle, CCIE Professional Development: Routing TCP/IP, Volume I, cisco press, 1998. 7. Uyless Black, “MPLS & Label Switching Networks”, Prentice Hall PTR, 2nd Edition, 2002. 8. TS. Phùng Văn Vận, KS. Đỗ Mạnh Quyết, “Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS”, Nhà xuất bản Bưu Điện, 2003.