MPLS và kỹ thuật lưu lượng

. NEXT-HOP nhận diện địa chỉ IP của router biên cần dùng để tìm đến NLRI. BGP có một số tham số tùy chọn có thể thực hiện một dạng cân bằng tải: LOCALPREF và MED. LOCALPREF cho phép AS đầu gởi chỉ định một sự ưu tiên (preference) định tuyến lưu lượng đi ra trên nhiều liên kết đến AS khác; trong khi MED (multiple exit discriminator) cho phép một AS phía nhận chỉ định một ưu tiên cho lưu lượng đến từ một AS khác. RFC 2283 định nghĩa các mở rộng đa giao thức cho BGP để phân phối nhãn MPLS nằm trong một phần của NLRI. Các BGP peer thương lượng hỗ trợ cho khả năng tùy chọn này vào lúc thiết lập phiên. Thủ tục cơ bản là “ký sinh” việc phân phối nhãn theo kiểu không cần yêu cầu song song khi thực hiện phân phối tuyến BGP. 2.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ Hình 2.21 : BGP phân phối nhãn qua nhiều Autonomous System BGP có thể dùng để thiết lập phân phối nhãn cho các LSP đi xuyên qua các mạng của nhiều nhà cung cấp khác nhau. Xét ví dụ như hình 2.21 trên: Hình trên gồm 3 hệ tự trị là A, B và C. AS A cấp phát cho khách hàng prefix địa chỉ (FEC) “a.b/16”. Router C3 quảng bá nó như một NLRI cho AS-A và AS-B bằng bản tin BGP UPDATE có chứa next-hop và ASPATH. Bản tin UPDATE được gởi bởi C3 đến A3 còn mang một ánh xạ từ FEC “a.b/16” sang nhãn L. Router A3 trong AS A thu thập tất cả các thông cáo này vào trong bảng RIB của nó, thí dụ thông qua một lưới các phiên iBGP hoặc một “route reflector”. Nhằm tìm cách tốt nhất để chuyển tiếp các gói đến prefix “a.b/16”, A1 có thể xác định rằng đường AS ngắn nhất là qua hop kế A3 sử dụng nhãn L. Nhờ định tuyến nội và giao thức phân phối nhãn của mình, router A1 cũng biết rằng tuyến tốt nhất để đến A3 là đi qua A2 sử dụng nhãn M. Kết quả là khi chuyển gói đến prefix “a.b/16”, router A1 push nhãn L lên gói rồi push tiếp nhãn M trên đỉnh stack. Như vậy, một LSP được chui bên trong một đường hầm LSP khác. LSP1 bên ngoài kéo dài từ A1 đến A3. Trong khi đó, LSP2 kéo dài từ AS A đến AS C và có một đoạn chui bên trong LSP1. 2.7. So sánh CR-LDP và RSVP Sự khác biệt cơ bản giữa hai giao thức trên nằm ở độ tin cậy của giao thức tải tin và phụ thuộc vào việc dự trữ tài nguyên được thực hiện theo chiều thuận hay ngược. Bảng 2.3 : Mô tả một số khác biệt cơ bản giữa hai giao thức CR-LDP và RSVP Tiêu chí CR-LDP RSVP Truyền tải TCP IP thuần Bảo an Có Có (không có khả năng sử dụng IPSec) Đa điểm-điểm Có Có Hỗ trợ Multicast Không Không Hợp nhất LSP Có Có Trạng thái LSP Cứng Mềm Làm tươi LSP Không cần Chu kỳ, từ nút đến nút Khả dụng cao Không Có Định tuyến lại Có Có Định tuyến hiện Chặt chẽ Chặt chẽ Giữ tuyến Có Có, bằng ghi đường Giữ trước LSP Có, trên cơ sở độ ưu tiên Có, trên cơ sở độ ưu tiên Bảo vệ LSP Có Có Chia sẻ dự trữ trước Không Có Trao đổi tham số lưu lượng Có Có Điều khiển lưu lượng Đường đi Đường về Điều khiển điều khoản ẩn Hiện Chỉ thị giao thức lớp 3 Không Có Cưỡng bức loại tài nguyên Có Không Tổng kết chương Trong chương này trình bày các chức năng định tuyến và báo hiệu cơ bản trong mặt phẳng điều khiển MPLS để hỗ trợ tự động hóa việc cấu hình của mặt phẳng chuyển tiếp. Kiến trúc định tuyến IP được bổ sung chức năng báo hiệu để thực hiện định tuyến cưỡng bức. Chương này đã giới thiệu một số giao thức báo hiệu MPLS thực hiện phân phối nhãn theo các đặc tính chung như tuyến tường minh hay tuyến từng chặng, phân phối nhãn theo yêu cầu hay không cần yêu cầu, điều khiển phân phối nhãn độc lập hay theo trình tự. Một số ví dụ trực quan minh họa hoạt động định tuyến và báo hiệu có thể dùng cho kỹ thuật lưu lượng hoặc thiết lập kết nối MPLS liên mạng qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 3.1. Kỹ thuật lưu lượng (traffic engineering) Kỹ thuật lưu lượng (TE) là quá trình điều khiển cách thức các luồng lưu lượng đi qua mạng sao cho tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và hiệu năng của mạng. Nó ứng dụng các nguyên lý khoa học công nghệ để đo lường, mô hình hóa, đặc trưng hóa và điều khiển lưu lượng nhằm đạt được các mục tiêu khác nhau. Khái niệm TE phân biệt với khái niệm kỹ thuật mạng (Network Engineering). Kỹ thuật mạng liên quan đến việc thiết kế xây dựng topology của mạng sao cho phù hợp với lưu lượng. 3.1.1. Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng 3.1.1.1. Phân loại Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng có thể phân theo hai hướng sau: - Hướng lưu lượng (traffic oriented) - Hướng tài nguyên (resource oriented) Các mục tiêu hướng lưu lượng liên quan đến việc tăng cường QoS cho các luồng lưu lượng. Trong mô hình đơn lớp (dịch vụ best-effort), các mục tiêu này gồm: giảm thiểu mất gói và trễ, tăng tối đa thông lượng (throughput) và tuân thủ các hợp đồng mức dịch vụ (SLA)... Các mục tiêu hướng lưu lượng bị chặn thống kê (như thay đổi độ trễ gói đỉnh-đỉnh, tỷ lệ mất gói, trễ truyền tối đa) cũng rất hữu ích trong mô hình dịch vụ phân biệt (Diffserv). Các mục tiêu hướng tài nguyên liên quan đến việc tối ưu hóa sử dụng tài nguyên. Băng thông là một tài nguyên cốt yếu của mạng, do đó chức năng trọng tâm của kỹ thuật lưu lượng là quản lý hiệu quả tài nguyên băng thông. 3.1.1.2. Bài toán nghẽn Nghẽn thường xảy ra theo hai cách như sau: - Khi bản thân các tài nguyên mạng không đủ để cấp cho tải yêu cầu. - Khi các dòng lưu lượng được ánh xạ không hiệu quả lên các tài nguyên, làm cho một số tập con tài nguyên trở nên quá tải trong khi số khác nhàn rỗi. Có thể giải quyết nghẽn bằng các cách: - Tăng dung lượng hoặc ứng dụng các kỹ thuật điều khiển nghẽn cổ điển (giới hạn tốc độ, điều khiển luồng, quản trị hàng đợi, điều khiển lịch trình…) - Dùng kỹ thuật lưu lượng nếu nghẽn là do cấp phát tài nguyên chưa hiệu quả. Đối tượng giải quyết của kỹ thuật lưu lượng là nghẽn kéo dài chứ không phải nghẽn nhất thời do bùng phát lưu lượng. 3.1.2. Các lớp dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS và các lớp lưu lượng Lưu lượng có thể được tổ chức xoay quanh một khái niệm gọi là các lớp dịch vụ (service classes). Các lớp lưu lượng này được định nghĩa theo những hoạt động sau: - Quan hệ đồng bộ giữa đầu phát và đầu thu: ám chỉ biến động trễ có thể chấp nhận được trên một kết nối. - Tốc độ bit: cố định hay biến đổi - Loại dịch vụ: hướng kết nối hay không kết nối - Các hoạt động điều khiển luồng - Số thứ tự cho thông tin người sử dụng - Phân đoạn và tái hợp các PDU (Protocol Data Unit) của người dùng Bảng 3.1 : Các lớp dịch vụ kĩ thuật lưu lượng Lớp Đặc điểm Lớp A Tốc độ bit cố định Định hướng kết nối (connection-oriented) Cần có sự quan hệ về định thời giữa phát và thu Cho phép một ít mất mát Lớp B Tốc độ bit thay đổi Định hướng kết nối Cần có quan hệ về định thời giữa phát và thu Cho phép một ít mất mát Lớp C Tốc độ bit thay đổi Định hướng kết nối Không đòi hỏi sự quan hệ về định thời giữa phát và thu Không cho phép mất mát Lớp D Tốc độ bit thay đổi Không kết nối (connectionless) Không đòi hỏi sự quan hệ về định thời giữa phát và thu Không cho phép mất mát 3.1.3. Hàng đợi lưu lượng Nhiều hệ thống (đặc biệt là router) hỗ trợ một số dạng hàng đợi thông dụng, ví dụ một số hàng đợi sau: 3.1.3.1. Hàng đợi FIFO (First-in, First-out) Hàng đợi này truyền gói theo thứ tự, gói đến trước sẽ được truyền trước. 3.1.3.2 Hàng đợi WFQ (Weighted Fair Queuing) Băng thông rỗi được chia cho các hàng đợi tùy thuộc vào trọng số (weight) của chúng. 6 8 5 4 1 7 Luồng A Luồng B Luồng C Luồng D,E,F và G Luồng H và I Ingress LSR v. v Lưu lượng Xét ví dụ sau: có 12 luồng lưu lượng A,B,.. N và trọng số của chúng được đánh số như hình dưới đây, trong đó: có bốn luồng (D, E, F, G) có trọng số 5, có hai luồng có trọng số 4, còn ở các trọng số khác chỉ có một luồng. Các trọng số WFQ Hình 3.1 : Nhiều luồng cho mỗi lớp lưu lượng Trong ví dụ này, tổng trọng số các luồng: 8 + 7 + 6 + 5(4) + 4(2) + 3 + 2 +1 = 55 Khi đó mỗi luồng có trọng số 5 sẽ nhận được 5/55 băng thông, luồng có trọng số thấp nhất (trọng số 1) sẽ nhận được 1/55 băng thông và luồng có trọng số cao nhất (trọng số 8) nhận được 8/55 băng thông. Tương tự cho các luồng có trọng số khác. 3.1.3.3. Hàng đợi CQ (Custom Queuing) Hình 3.2 : Hàng đợi CQ CQ cho phép các user chỉ ra phần trăm băng thông khả dụng cho một giao thức đặc biệt nào đó. Có thể định nghĩa tối đa đến 16 hàng đợi. Mỗi hàng đợi được phục vụ một cách tuần tự theo phương thức round-robin, truyền phần trăm lưu lượng trên mỗi hàng đợi trước khi chuyển đến hàng đợi kế. 3.1.3.4. Hàng đợi PQ (Priority Queuing) Hình 3.3 : Hàng đợi PQ Tất cả các gói thuộc lớp có mức ưu tiên cao hơn sẽ được truyền trước bất kỳ gói nào thuộc lớp có mức ưu tiên thấp hơn. PQ cho phép người quản lý mạng cấu hình bốn thuộc tính lưu lượng là cao (high), thông thường (normal), trung bình (medium) và thấp (low). Lưu lượng đến được gán vào một trong 4 hàng đợi. 3.1.4. Giải thuật thùng rò và thùng token 3.1.4.1. Giải thuật thùng rò (Leaky Bucket) Mô hình thùng rò có thể được diễn tả như sau: bất chấp tốc độ nước được đổ vào thùng là bao nhiêu, tốc độ dòng nước chảy ra là không đổi miễn là trong thùng còn nước. Một khi thùng đầy, lượng nước được đổ thêm vào sẽ bị tràn và mất. Các thông số cần chú ý trong mô hình thùng rò là kích thước của thùng và tốc độ dòng chảy ra. Mô hình trên có thể áp dụng cho gói. Bất kể lưu lượng tới có tốc độ biến động như thế nào, lưu lượng ra đều có tốc độ không đổi. Hình 3.4 : Giải thuật thùng rò 3.1.4.2. Giải thuật thùng token (Token Bucket) Hình 3.5 : Giải thuật thùng token Thùng token có kích thước B, tốc độ token “chảy” vào thùng không đổi là p, nghĩa là trong một giây sẽ có thêm p token mới chảy vào thùng. Số lượng token trong thùng không vượt quá B hay nói cách khác, B là số lượng token tối đa trong thùng. Khi có gói đến, G là kích thước của gói, gói được xem là “phù hợp” khi lượng token trong thùng lớn hơn hay bằng G, đồng thời lượng token trong thùng được giảm đi G. Ngược lại, khi lượng token trong thùng nhỏ hơn kích thước gói, gói được xem là vượt mức hay không hợp lệ. Tùy thuộc vào các chính sách khác nhau mà các gói vượt mức (hay không hợp lệ) được xử lý khác nhau. Giải thuật thùng token có thể được dùng trong việc sửa dạng lưu lượng (shaping) hay được ứng dụng trong việc thực thi khống chế (policing). Trong sửa dạng lưu lượng, thuật toán thùng token cho phép một ít bùng phát ở ngõ ra, điều này không có ở thuật toán thùng rò khi mà tốc độ ra là không đổi. Như vậy thùng token cho đáp ứng ra tốt hơn so với thùng rò. Trong việc thực thi khống chế, thùng token có thể được dùng độc lập hay được dùng phối hợp. 3.1.5. Giải pháp mô hình chồng phủ (Overlay Model) Hình 3.6 : Mô hình chồng phủ (Overlay Model) Một cách tiếp cận phổ biến để bù đắp các thiếu sót của các giao thức IGP (Interior Gateway Protocols) là sử dụng mô hình chồng phủ (ví dụ như IP over ATM hoặc IP over Frame Relay). Tất cả các router lớp 3 được kết nối trực tiếp với nhau bằng một lưới full-mesh các mạch ảo VC. Kỹ thuật lưu lượng được thực hiện ở lớp 2 (ATM hoặc Frame Relay). Tuy nhiên, mô hình này có nhiều nhược điểm sau đây: - Tốn kém thêm nhiều thiết bị (các chuyển mạch ATM hoặc FR). - Quản lý mạng phức tạp hơn: Mạng lớp 2 có các công cụ quản lý riêng với nhiều tác vụ hỗ trợ kỹ thuật lưu lượng. Đồng thời mạng các router lớp 3 với giao thức IGP cũng phải được quản lý. Việc quản lý 2 lớp mạng này không tích hợp được. - Phát sinh nhiều vấn đề mở rộng đối với IGP do số lượng quá lớn các neighbor khi kết nối full-mesh để tận dụng các tiện ích cung cấp bởi lớp 2. - Tốn thêm băng thông cho lượng overhead của ATM hoặc FR (cell tax). - Không hỗ trợ dịch vụ phân biệt (Diffserv). Mọi dịch vụ phân biệt của IP đưa xuống (qua AAL5 của ATM) đều trở thành “best-effort” 3.2. MPLS và kỹ thuật lưu lượng MPLS có ý nghĩa chiến lược đối với kỹ thuật lưu lượng vì nó có thể cung cấp hầu hết các chức năng hiện có ở mô hình chồng phủ nhưng theo cách tích hợp với chi phí thấp. Điều quan trọng là MPLS còn đề xuất khả năng tự động hóa các chức năng kỹ thuật lưu lượng. 3.2.1. Khái niệm trung kế lưu lượng (traffic trunk) MPLS giới thiệu khái niệm trung kế lưu lượng để thực hiện các mục tiêu TE. Trung kế lưu lượng là một khối thu gom (aggregate) các luồng lưu lượng thuộc cùng lớp, được đặt bên trong một LSP. Trong một số hoàn cảnh có thể nới lỏng định nghĩa này để cho phép trung kế lưu lượng thu gom lưu lượng đa lớp. Hình 3.7 : Các trung kế lưu lượng - Trong mô hình dịch vụ đơn lớp, một trung kế lưu lượng có thể đóng gói toàn bộ lưu lượng giữa một bộ định tuyến ngõ vào (ingress-router) và một bộ định tuyến ngõ ra (egress-router). Trong trường hợp phức tạp hơn, lưu lượng của các lớp dịch vụ phân biệt được ấn định vào các trung kế lưu lượng riêng biệt với các đặc tính khác nhau. - Trung kế lưu lượng là đối tượng có thể định tuyến (tương tự như ATM VC). - Trung kế lưu lượng phân biệt với LSP là đường cho trung kế đi xuyên qua. Trong bối cảnh hoạt động, một trung kế lưu lượng có thể chuyển từ LSP này sang một LSP mới, hoặc nhiều trung kế lưu lượng cùng đi chung trên một LSP. - Trung kế lưu lượng là đơn hướng. 3.2.2. Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph) Đồ hình nghiệm suy gần giống như topology ảo trong mô hình chồng phủ. Nó được ánh xạ trên mạng vật lý thông qua việc lựa chọn các LSP cho các trung kế lưu lượng. Một đồ hình nghiệm suy gồm một nhóm các nút LSR được kết nối luận lý với nhau bằng các LSP. Khái niệm này rất quan trọng vì bài toán quản lý băng thông cơ bản trong một miền MPLS đặt ra chính là làm thế nào để ánh xạ hiệu quả đồ hình nghiệm suy lên trên topology mạng vật lý. Đồ hình nghiệm suy được công thức hóa như sau: Đặt G = (V, E, C) là một đồ hình mô tả topology vật lý của mạng. Trong đó, V là tập hợp các nút mạng, E là tập hợp các đường link, C là tập hợp các khả năng và ràng buộc cho E và V. Ta coi G là topology cơ sở. Đặt H = (U, F, D) là đồ hình MPLS nghiệm suy, trong đó U là tập con thuộc V gồm một nhóm LSR tại các đầu của LSP. F là tập hợp các LSP. Tham số D là tập hợp các yêu cầu và chế tài cho F. Như vậy, H là một đồ hình trực tiếp và phụ thuộc vào các đặc tính chuyển tải của G. 3.2.3. Bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng trên MPLS Có ba vấn đề cơ bản liên quan đến kỹ thuật lưu lượng trên MPLS là: - Ánh xạ các gói lên các lớp chuyển tiếp tương đương (FEC). - Ánh xạ các FEC lên các trung kế lưu lượng (traffic trunk). - Ánh xạ các trung kế lưu lượng lên topology mạng vật lý thông qua các LSP. Các phần sau của chương sẽ tập trung vào vấn đề thứ ba, tức là tính toán đường đi tốt nhất qua mạng cho các trung kế lưu lượng sao cho mạng hoạt động hiệu quả và tin cậy. Đây chính là bài toán ánh xạ đồ hình nghiệm suy H lên topology mạng cơ sở G. 3.3. Trung kế lưu lượng và các thuộc tính Để xây dựng và duy trì trung kế lưu lượng, người ta tìm cách mô hình hóa nó bằng các tham số. Một thuộc tính là một tham số được gán và có ảnh hưởng đến các đặc trưng hành vi của trung kế lưu lượng. Các thuộc tính có thể được gán cụ thể thông qua hành động quản trị hoặc được gán ngầm ẩn bởi các giao thức bên dưới khi các gói được phân loại và ánh xạ vào FEC tại lối vào miền MPLS. Thực tế, một trung kế lưu lượng có thể đặc trưng hóa bởi: - Ingress-LSR và egress-LSR của trung kế lưu lượng - Tập các FEC được ánh xạ vào trung kế lưu lượng - Một tập các thuộc tính nhằm xác định các đặc trưng hành vi của trung kế. Hai vấn đề cơ bản có ý nghĩa đặc biệt là: (1) Tham số hóa các trung kế lưu lượng và (2) những quy luật sắp đặt và duy trì đường dẫn cho các trung kế lưu lượng. 3.3.1 Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng là các tiến trình khác nhau xảy ra trong thời gian sống của một trung kế lưu lượng: - Establish : Tạo ra một trung kế lưu lượng bằng cách quyết định một LSP, gán các nhãn MPLS và quan trọng nhất là gán tài nguyên cho trung kế đó. - Activate : Làm cho trung kế lưu lượng bắt đầu chuyển dữ liệu bằng cách dùng một số chức năng định tuyến để đưa lưu lượng vào trung kế. - Deactivate : Làm cho trung kế lưu lượng ngưng chuyển dữ liệu cũng bằng cách dùng một chức năng định tuyến để dừng việc đưa lưu lượng vào trung kế. - Modify Attributes : Thay đổi các đặc trưng của trung kế lưu lượng, chẳng hạn như băng thông khả dụng. - Reroute : Chọn một đường mới cho trung kế lưu lượng (thường là do một số sự cố trong mạng hoặc khi khôi phục xong sự cố). - Destroy : Loại bỏ hoàn toàn một trung kế lưu lượng khỏi mạng và thu hồi tất cả các tài nguyên đã cấp phát cho nó. 3.3.2. Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter) Thuộc tính tham số lưu lượng đặc tả băng thông đòi hỏi bởi trung kế lưu lượng cùng với các đặc trưng lưu lượng khác như tốc độ đỉnh, tốc độ trung bình, kích thước bùng phát cho phép, v.v... Dưới góc độ kỹ thuật lưu lượng, các tham số lưu lượng rất quan trọng vì chúng chỉ thị các yêu cầu về tài nguyên của trung kế lưu lượng. 3.3.3. Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường (chính sách chọn đường) Là các tiêu chuẩn lựa chọn và duy trì đường dẫn cho trung kế lưu lượng. Con đường thực sự được chọn xuyên qua mạng có thể được cấu hình tĩnh bởi nhà điều hành hoặc được gán động do mạng dựa vào các thông tin từ IGP (như IS-IS hoặc OSPF). Các thuộc tính cơ bản và các đặc trưng hành vi liên quan đến chọn đường và quản lý đường cho trung kế lưu lượng được mô tả sau đây: 3.3.3.1. Đường tường minh đặc tả quản trị Đường tường minh đặc tả quản trị cho một trung kế lưu lượng được cấu hình bởi nhà điều hành. Một đường gọi là đặc tả toàn bộ nếu chỉ ra tất cả các hop yêu cầu giữa hai endpoint. Đặc tả một phần là nếu chỉ có một tập con các hop trung gian được chỉ thị. Thuộc tính "path preference rule" là một biến nhị phân chỉ thị đường tường minh được cấu hình là bắt buộc hay không bắt buộc. 3.3.3.2. Phân cấp các luật ưu tiên cho đa đường Trong một số hoàn cảnh thực tế, khả năng chỉ định một tập hợp các đường tường minh đề cử cho một trung kế lưu lượng và định nghĩa phân cấp các quan hệ ưu tiên giữa các đường. Khi thiết lập đường, các luật ưu tiên được áp dụng để chọn ra đường thích hợp từ danh sách đề cử. Trong các tình huống sự cố thì các luật ưu tiên này cũng được dùng để chọn một đường thay thế từ danh sách đề cử. 3.3.3.3. Thuộc tính Affinity lớp tài nguyên (Resource Class Affinity) Thuộc tính này cho phép operator áp đặt các chính sách chọn đường bằng việc bao gồm hay loại trừ một số link nào đó. Mỗi link được gán một thuộc tính lớp tài nguyên (Resource-Class). Thuộc tính Affinity lớp tài nguyên có dạng chuỗi bit như sau: Affinity(32-bit), Mask(32-bit) Mặt nạ lớp tài nguyên chỉ thị các bit nào trong lớp tài nguyên cần được kiểm tra. Link được bao hàm khi chọn đường nếu chuỗi Affinity trùng với Resource-Class sau khi cùng thực hiện phép AND với mặt nạ. Giá trị default của mặt nạ là 0x0000FFFF. 3.3.3.4. Thuộc tính thích ứng (Adaptivity) Trong nhiều tình huống cần thiết phải thay đổi động các đường dẫn của trung kế lưu lượng để đáp ứng với việc thay đổi trạng thái mạng (chủ yếu thay đổi tài nguyên khả dụng). Quá trình này được gọi là tái tối ưu hóa (re-optimization). Thuộc tính thích ứng cho biết một trung kế lưu lượng được phép tái tối ưu hóa hay không. Nếu tái tối ưu hóa bị cấm thì trung kế lưu lượng coi như được “ghim” vào đường đã thiết lập của nó và không thể tái định tuyến (re-route) khi có thay đổi trạng thái mạng. 3.3.3.5. Phân phối tải qua nhiều trung kế song song Khi lưu lượng thu gom giữa hai nút quá lớn không thể tải hết trên một đường, MPLS có thể tạo ra nhiều trung kế lưu lượng giữa hai nút sao cho mỗi trung kế chuyển một phần của lưu lượng thu gom. Khi đó cần có một số thuộc tính cho biết tỉ lệ tương đối của lưu lượng được mang bởi mỗi trung kế. Các giao thức bên dưới sẽ ánh xạ tải lên các trung kế lưu lượng theo các tỉ lệ được cho. 3.3.4. Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priority/Preemption) Thuộc tính ưu tiên có 8 mức (giảm dần từ 0 đến 7) xác định thứ tự thực hiện chọn đường cho các trung kế lưu lượng. Độ ưu tiên cũng rất quan trọng khi triển khai cơ chế lấn chiếm (preemption) vì nó có ảnh hưởng đến thứ tự thiên vị. Mỗi trung kế lưu lượng được gán một giá trị ưu tiên thiết lập (setup priority) và một giá trị ưu tiên cầm giữ (holding priority). Khi thiết lập trung kế mới hoặc tái định tuyến, một trung kế có độ ưu tiên thiết lập cao sẽ chèn lấn một trung kế khác có độ ưu tiên cầm giữ thấp hơn “bật” ra khỏi đường nếu chúng cạnh tranh tài nguyên. Ngược lại, việc thiết lập một trung kế mới có thể thất bại nếu băng thông mà nó yêu cầu đang bị chiếm giữ bởi các trung kế khác có độ ưu tiên cầm giữ cao hơn. 3.3.5. Thuộc tính đàn hồi (Resilience) Thuộc tính đàn hồi xác định hành vi của trung kế lưu lượng trong tình huống xảy ra sự cố theo các cơ chế sau: - Không tái định tuyến trung kế lưu lượng. - Tái định tuyến qua một đường khả thi có đủ tài nguyên. - Tái định tuyến qua đường khả dụng bất kỳ bất chấp các ràng buộc tài nguyên. - Tổ hợp của các cơ chế nói trên. 3.3.6. Thuộc tính khống chế (Policing) Thuộc tính khống chế xác định những hoạt động được thực hiện khi một trung kế lưu lượng không tuân thủ mức dịch vụ đã đặc tả ở các tham số lưu lượng. Nó cho biết cách xử lý đối với lượng traffic vượt mức dịch vụ (ví dụ hủy gói hay truyền theo kiểu best-effort). Nói chung, nên luôn luôn khống chế ở lối vào của mạng để cưỡng bức tuân thủ các hợp đồng mức dịch vụ và giảm thiểu việc khống chế bên trong lõi mạng. 3.4. Các thuộc tính tài nguyên 3.4.1. Bộ nhân cấp phát cực đại (maximum allocation multiplier) Là lượng băng thông dự trữ khả dụng tối đa của một link có thể cấp phát ứng với từng mức ưu tiên thiết lập (setup priority) của các trung kế lưu lượng. Hình 3.8 : Một ví dụ băng thông dự trữ cho từng mức ưu tiên 3.4.2 Lớp tài nguyên (Resource Class) Thuộc tính lớp tài nguyên của một link là một chuỗi 32 bit được dùng kết hợp với thuộc tính Affinity của trung kế lưu lượng để bao gồm hay loại trừ các link nào đó trên đường của trung kế. Hình dưới đây là một ví dụ Affinity và lớp tài nguyên 4 bit để tránh một link được đặc tả. Hình 3.9 : Minh họa cách dùng bit Affinity và Resource-Class 3.4.3. TE Metric Mỗi link có một cost hoặc metric để tính toán định tuyến trong hoạt động của IGP. TE metric là một trọng số quản trị được gán cho các link để tính toán LSP cho các trung kế lưu lượng. Giá trị TE metric mặc định là bằng IGP cost của link. Router đầu nguồn (head-end) sử dụng các TE metric để định tuyến cưỡng bức. 3.5. Tính toán đường cưỡng bức 3.5.1. Quảng bá các thuộc tính của link Router tại đầu nguồn (head-end) của một trung kế phải nắm được thông tin thuộc tính tài nguyên của tất cả các link trong mạng để tính toán đường LSP. Điều này chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng các giao thức định tuyến Link-State (như IS-IS hay OSPF) vì chỉ có kiểu giao thức này mới quảng bá thông tin về tất cả các link đến tất cả các router. Vì vậy, OSPF và IS-IS được mở rộng để hỗ trợ MPLS-TE: IS-IS có các trường Type-Length-Value mới (kiểu 22 TLV) để đính kèm các thông tin này trong các thông cáo PDU Link-State của nó. OSPF có các định nghĩa thông cáo Link-State mới (kiểu 10 LSA). Một khi router đầu nguồn nhận được các thông cáo này thì nó không chỉ biết được topology mạng mà còn biết được các thông tin tài nguyên khả dụng của từng link. Điều này rất cần thiết để tính toán các đường thỏa mãn các đòi hỏi của trung kế lưu lượng. Các giao thức IGP sẽ quảng bá các thuộc tính tài nguyên khi dưới các điều kiện hoặc sự kiện nào đó như: Khi link thay đổi trạng thái (ví dụ up, down…) Khi lớp tài nguyên của link thay đổi do tái cấu hình nhân công hoặc trong trường hợp băng thông khả dụng biến động qua các mức ngưỡng đặt trước. Theo định kỳ (dựa vào một timer), router sẽ kiểm tra các thuộc tính tài nguyên và quảng bá cập nhật thông tin. Khi tham gia thiết lập một đường LSP nhưng thất bại. Hình 3.10 : Băng thông khả dụng ứng với từng mức ưu tiên 3.5.2. Tính toán LSP cưỡng bức (CR-LSP) LSP cho một trung kế lưu lượng có thể được khai báo tĩnh hoặc tính toán động. Việc tính toán sẽ xem xét các tài nguyên khả dụng, các thuộc tính link và cả các trung kế khác (vì vậy được gọi là tính toán đường cưỡng bức). Kết quả của việc tính toán này là tìm ra một chuỗi các địa chỉ IP đại diện cho các hop trên đường LSP giữa đầu nguồn và đầu đích của trung kế lưu lượng. Sau đó, thực hiện báo hiệu LSP và hoàn thành việc thiết lập đường bằng các giao thức báo hiệu cho MPLS như RSVP-TE. Tiến trình tính toán đường cưỡng bức luôn luôn được thực hiện tại đầu nguồn trung kế lưu lượng và được kích hoạt do: Một trung kế mới xuất hiện Một trung kế đang tồn tại nhưng thiết lập LSP thất bại Tái tối ưu hóa một trung kế đang tồn tại. 3.5.3. Giải thuật chọn đường Việc chọn đường cho một trung kế lưu lượng sử dụng trọng số quản trị (TE cost) của mỗi link riêng biệt. Trọng số quản trị này mặc nhiên là bằng metric IGP của link. Giải thuật chọn đường cưỡng bức theo các bước sau: - Cắt bỏ các link có resource-class bị loại do phép tính Affinity ra khỏi topology. - Cắt bỏ các link không có đủ băng thông dự trữ theo yêu cầu của trung kế. - Chạy giải thuật Dijktra để tìm ra đường có tổng TE-cost nhỏ nhất trên phần topology còn lại. - Sau khi thực hiện các bước trên mà vẫn còn nhiều đường ứng cử cho LSP (nhiều đường có cùng tổng TE metric) thì tiêu chuẩn thứ tự chọn lựa như sau: - Đường có băng thông tối thiểu cao nhất - Đường có số hop nhỏ nhất - Chọn lựa ngẫu nhiên Khi đường LSP được tính xong, RSVP được dùng để dành trước băng thông thực sự, để phân phối các nhãn cho đường và hoàn thành việc thiết lập đường LSP. Ví dụ về chọn đường cho trung kế lưu lượng: Xét ví dụ chọn đường LSP cho một trung kế lưu lượng (tunnel) thiết lập giữa R1 (đầu nguồn) và R6 (đầu đích). Yêu cầu của trung kế lưu lượng như sau: Băng thông đòi hỏi ở mức ưu tiên 3 là 30 Mbps Các bit Affinity lớp tài nguyên là 0010 với mặt nạ là 0011, tức là chỉ thực hiện kiểm tra trên hai bit thấp. Link R4-R3 cần được loại trừ khỏi đường LSP, do vậy chuỗi bit resource-class của link này sẽ được đặt là 0011. Khi các bit Affinity lớp tài nguyên của trung kế lưu lượng được so sánh với các bit resource-class là không trùng nên link R4-R3 bị loại (hình 3.9 dưới đây). Hình 3.11 : Xem xét các ràng buộc khống chế Tham số tiếp theo được kiểm tra trong quá trình tính toán đường cưỡng bức là TE cost (trọng số quản trị) của mỗi link mà đường hầm khả năng đi qua. Nếu không xét tài nguyên thì đường R1-R4-R6 có tổng cost thấp nhất là 30. Tất cả các đường khả thi khác đều có tổng cost cao hơn. Khi tài nguyên được đưa vào tính toán, thấy rằng trên đường ngắn nhất không có đủ băng thông thỏa mãn các đòi hỏi của trung kế lưu lượng (đòi hỏi 30 Mbps trong khi chỉ có 20 Mbps khả dụng). Kết quả là link R4-R6 cũng bị loại khỏi phép tính đường LSP. Hình 3.12 : Xem xét tài nguyên khả dụng Sau khi loại bỏ các link không thỏa mãn các đòi hỏi của trung kế lưu lượng, kết quả có hai đường LSP là: R1-R2-R3-R6 và R1-R5-R6. Cả hai đường đều có tổng cost là 40, để chọn một đường phải giải quyết bằng luật “tie-break”. Trước tiên, băng thông tối thiểu trên đường được so sánh. Sau khi so sánh, vẫn còn cả hai đường vì chúng đều cung cấp ít nhất 50 Mbps băng thông. Tiếp theo, luật số hop nhỏ nhất trên đường LSP được áp dụng. Vì đường R1-R5-R6 có hop-count nhỏ hơn nên cuối cùng nó được chọn và quá trình tính toán cưỡng bức kết thúc. Hình 3.13 : Chọn đường tốt nhất 3.5.4. Tái tối ưu hóa (Re-optimization) Các đặc trưng và trạng thái mạng biến động theo thời gian. Ví dụ, các tài nguyên mới trở nên khả dụng, các tài nguyên bị lỗi được tái kích hoạt, các tài nguyên đã cấp phát được thu hồi lại. Do vậy, các đường của trung kế lưu lượng đã thiết lập tối ưu trước đó có thể không còn tối ưu nữa. Để duy trì mạng luôn luôn ở trạng thái tối ưu nhất, các trung kế lưu lượng phải được tái tối ưu hóa (re-optimization). Tái tối ưu hóa được thực hiện theo chu kỳ. Sau những khoảng thời gian nhất định, MPLS-TE thực hiện kiểm tra đường tối ưu nhất cho các đường hầm LSP. Nếu xuất hiện đường cho LSP tốt hơn đường hiện dùng thì: Trước tiên, router đầu nguồn cố gắng báo hiệu thiết lập LSP mới tốt hơn. Nếu thành công, thay thế đường LSP cũ bằng đường LSP mới tốt hơn. Tái tối ưu hóa phải không được gây ra sai hỏng dịch vụ. Để thực hiện điều này, đường LSP hiện có phải được duy trì cho đến khi LSP mới được thiết lập xong và chuyển trung kế lưu lượng từ đường cũ sang đường mới. Sau đó, đường LSP cũ mới được giải tỏa. Khái niệm này gọi là “make before break” 3.6. Bảo vệ và khôi phục đường Các cơ chế bảo vệ và khôi phục đường trong MPLS cung cấp một dịch vụ tin cậy cho việc chuyển tải lưu lượng trong mạng MPLS và tái định tuyến lưu lượng qua một đường chuyển mạch nhãn LSP. Trong phần này, ta có một vài khái niệm sau: Đường làm việc: Là đường chuyển tải trung kế lưu lượng trước khi xảy ra lỗi. Đây là đường được bảo vệ bởi cơ chế khôi phục. Đường khôi phục: Là đường mà trung kế lưu lượng sẽ được tái định tuyến sau khi xảy ra lỗi, được thiết lập để bảo vệ cho đường làm việc. PSL (Path Switch LSR): Là LSR đứng trước vị trí lỗi trên đường làm việc chịu trách nhiệm chuyển mạch hoặc tái tạo lưu lượng sang đường khôi phục. PML (Path Merge LSR): Là LSR chịu trách nhiệm nhận lưu lượng trên đường khôi phục, và sẽ: hoặc hợp nhất lưu lượng trở về đường làm việc, hoặc chuyển lưu lượng ra khỏi miền MPLS nếu bản thân nó là đích. POR (Point of Repair): POR là một LSR chịu trách nhiệm sửa chữa một LSP, nó có thể là một PSL hoặc PML tùy theo cơ chế khôi phục nào được dùng. FIS (Fault Indication Signal): Là bản tin chỉ thị có lỗi xảy ra trên đường, được chuyển tiếp bởi các LSR trung gian cho tới khi nó đến được POR. FIS được phát đi theo chu kỳ bởi các nút cận kề vị trí lỗi. FRS (Fault Recovery Signal): Là bản tin chỉ thị một lỗi trên đường làm việc đã sửa chữa xong. FRS được chuyển tiếp cho tới khi nó đến được một LSR đảm nhận việc chuyển trả lại đường nguyên thủy. 3.6.1. Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục 3.6.1.1. Sửa chữa toàn cục và sửa chữa cục bộ Sửa chữa toàn cục là bảo vệ khi có sự cố ở bất kỳ vị trí nào trên đường làm việc. Điểm sửa chữa POR (ở đây chính là ingress-LSR) thường cách xa vị trí lỗi và cần được thông báo bằng tín hiệu FIS. Việc khôi phục đường là end-to-end, trong đó đường làm việc và đường bảo vệ tách rời nhau (disjoint) hoàn toàn. Sửa chữa cục bộ cũng nhằm bảo vệ khi có sự cố link hoặc nút nhưng khôi phục nhanh hơn do việc sửa chữa được thực hiện cục bộ tại thiết bị phát hiện sự cố. Nút nằm kề trực tiếp trước vị trí lỗi sẽ đóng vai trò là PSL khởi tạo công tác khôi phục. Sửa chữa cục bộ có thể được thiết lập theo hai trường hợp: Khôi phục link: để bảo vệ một link trên đường làm việc. Nếu một lỗi xảy ra trên link này thì đường khôi phục sẽ nối liền giữa PSL và PML ở hai đầu link lỗi. Đường khôi phục và đường làm việc tách rời nhau đối với link được bảo vệ. Khôi phục nút: để bảo vệ một nút trên đường làm việc. Đường khôi phục và đường làm việc phải tách rời nhau đối với nút được bảo vệ và các link có nối vào nút này. PML có thể là nút trên đường làm việc nằm kề sau nút được bảo vệ, hoặc PML là egress-LSR. 3.6.1.2. Tái định tuyến và chuyển mạch bảo vệ Đối với khôi phục bằng tái định tuyến (re-route), đường khôi phục được thiết lập theo yêu cầu sau khi xảy ra sự cố. Khi phát hiện sự cố trên đường làm việc, một LSR đứng trước vị trí lỗi có vai trò là POR mới bắt đầu báo hiệu một đường khôi phục đi vòng qua điểm lỗi và nối (merge) vào một nút nào đó nằm sau điểm lỗi trên đường làm việc. Đường khôi phục này có thể được tính toán sẵn trước hoặc tính toán sau khi phát hiện sự cố. Khi đường khôi phục được thiết lập xong, PSL bắt đầu chuyển lưu lượng trên đường này. Trong chuyển mạch bảo vệ thì đường khôi phục được tính toán và thiết lập trước khi xảy ra sự cố trên đường làm việc. PSL được cấu hình để chuyển mạch lưu lượng sang đường khôi phục ngay khi nó biết có lỗi trên đường làm việc (trực tiếp phát hiện lỗi hoặc nhờ nhận được FIS). Vì đường khôi phục đã thiết lập trước nên chuyển mạch bảo vệ nhanh hơn so với khôi phục bằng tái định tuyến. 3.6.1.3. Ba cách khôi phục bảo vệ tái định tuyến Phục hồi liên kết: Giải pháp khắc phục liên kết tìm ra một đường thay thế giữa hai LSR được nối với nhau trực tiếp. Mặc dù trong hình chỉ minh họa một FEC gặp sự cố nhưng tất cả các FEC qua liên kết bị hỏng sẽ phải định tuyến lại cùng lúc và được phân bổ trên các đường dự phòng khác nhau để cân bằng tải lưu lượng. Quá trình khôi phục cho từng FEC được thực hiện theo các bước sau : Yêu cầu phục hồi : Sau khi phát hiện liên kết giữa LSR 2 và LSR 3 bị hỏng, LSR 3 phải kiểm tra đường dự phòng được chọn trước còn đủ tài nguyên để đảm bảo QoS của FEC cần phục hồi không bằng cách gửi thông báo Restoration Request sẽ chiếm giữ tài nguyên và chuyển sang bước tiếp theo. Định tuyến lại FEC cần phục hồi lên đường dự phòng đó. Với phương pháp này rất hiệu quả khi một liên kết bị hỏng. Tuy nhiên, nó không thể sử dụng cho trường hợp nhiều liên kết xảy ra hay sự cố xảy ra ở nút mạng. Hình 3.14 : Khắc phục liên kết Phục hồi một phần đường LSP: Phục hồi một phần là tìm ra một đường thay thế từ LSR 3 đến LSR đầu vào của FEC cần phục hồi trong miền MPLS. Các bước phục hồi được tiến hành như trường hợp trên. Khi một lỗi xuất hiện LSR3 sẽ phát hiện và gửi thông điệp thiết lập đường dự phòng đến LSR1. Mặc dù phục hồi một phần khắc phục được sự cố ở nút nhưng có thể rất chậm nếu LSR phát hiện (LSR3) nằm ở gần LSR lối ra và phức tạp hơn vì FEC bị ảnh hưởng có thể thuộc nhiều LSR đầu vào khác nhau. Hình 3.15 : Phục hồi một phần đường LSP Phục hồi toàn bộ đường liên kết: Phục hồi toàn bộ đường đi là thực hiện định tuyến lại toàn bộ đường đi từ LSR đầu vào tới LSR đầu ra. Khi lỗi xảy ra , LSR3 thông báo cho LSR đầu ra, LSR này sẽ thiết lập một LSP dự phòng theo các bước đã nêu trong phần trước từ LSR đầu vào đến LSR đầu ra. Cách này linh hoạt hơn cả hai cách trên nhưng thời gian phục hồi lại rất chậm, nhất là khi lỗi xuất hiện tại gần LSR đầu vào. Hình 3.16 : Phục hồi toàn bộ đường LSP 3.6.2. Mô hình Makam Đây là mô hình khôi phục MPLS đầu tiên được đề xuất. Nó cung cấp bảo vệ toàn cục cho một LSP bằng cách thiết lập đường khôi phục giữa ingress-LSR và egress-LSR. Đường làm việc và khôi phục tách rời nhau (disjoint) cả về link và nút. Khi phát hiện lỗi ở bất kỳ vị trí nào trên đường làm việc, tín hiệu FIS được dùng để chuyển thông báo lỗi về cho ingress-LSR (là PSL). Ingress-LSR sẽ thực hiện chuyển mạch lưu lượng sang đường khôi phục. Mô hình này hỗ trợ cả đường khôi phục thiết lập sẵn (chuyển mạch bảo vệ) và đường khôi phục thiết lập động (tái định tuyến). Hình 3.17 : Mô hình Makam Ưu điểm: Chỉ cần một đường dự phòng cho mọi sự cố trên đường làm việc và chỉ cần một LSR có chức năng làm PSL. Nhược điểm: Mô hình này có một khoảng thời gian trễ để tín hiệu FIS truyền ngược về tới PSL. Trong thời gian này, lưu lượng trên đường làm việc bị mất. 3.6.3. Mô hình Haskin (Reverse Backup) Mô hình này khắc phục nhược điểm mất gói ở mô hình Makam. Ngay khi một LSR phát hiện sự cố trên đường làm việc, nó chuyển hướng lưu lượng đến trên đường làm việc sang một đường dự phòng đảo đi ngược về PSL. Khi quay trở về đến PSL, lưu lượng được chuyển sang đường khôi phục toàn cục. Đường dự phòng đảo và đường khôi phục phải thiết lập sẵn nên cách này tốn kém tài nguyên. Hình 3.18 : Mô hình Haskin Một cải tiến khác cho phép PSL chuyển trực tiếp lưu lượng sang đường khôi phục toàn cục ngay khi nó thấy đường dự phòng đảo được dùng. Các gói đầu tiên trong phần lưu lượng được đảo chiều có tác dụng như tín hiệu FIS. Cách này tối ưu hơn vì đường đi của lưu lượng được bảo vệ ngắn hơn. Tuy nhiên trong thời gian đầu, lưu lượng mới chuyển đi trên đường khôi phục sẽ trộn lẫn với phần lưu lượng được đảo chiều làm thay đổi thứ tự gói ban đầu. 3.6.4. Mô hình Hundessa Mô hình Hundessa giống như mô hình Haskin cải tiến nhưng khắc phục được vấn đề xáo trộn thứ tự gói. Khi gói đầu tiên quay trở về PSL trên đường dự phòng đảo có tác dụng như tín hiệu FIS báo cho PSL biết đã có lỗi. PSL đánh dấu gói cuối cùng truyền ra đường làm việc (đang có lỗi) bằng cách đặt một bit trong trường EXP của nhãn, sau đó ngưng đẩy gói ra đường lỗi. Khi gói được đánh dấu quay trở về PSL trên đường đảo, PSL mới tiếp tục chuyển các gói mới trực tiếp ra đường khôi phục. 3.6.5. Mô hình Shortest-Dynamic Trong mô hình này chỉ có đường làm việc được thiết lập. Khi một nút phát hiện sự cố link thì nó phải tính toán rồi báo hiệu thiết lập một đường hầm LSP ngắn nhất đi từ nó đến nút ở phía bên kia link bị sự cố và sau đó chuyển mạch lưu lượng (bằng cách xếp chồng nhãn để “luồn” đường làm việc chui qua đường hầm tránh lỗi này). Hình 3.19 : Mô hình Shortest-Dynamic 3.6.6. Mô hình Simple-Dynamic Giống như Shortest-Dynamic, cơ chế này cũng là một cơ chế cục bộ. Nút phát hiện sự cố link sẽ chuyển mạch lưu lượng. Sự khác nhau giữa hai cơ chế này là nút cuối cùng của đường làm việc phải là PML. Sau đó, đường khôi phục sẽ là từ nút phát hiện sự cố đến nút PML. Trong trường hợp này không tính toán trước đường LSP khôi phục. Hình 3.20 : Mô hình Simple-Dynamic 3.7. Vấn đề triển khai MPLS tại Việt Nam Tại Việt nam, MPLS hiện đang được xúc tiến xây dựng trong mạng truyền tải của Tổng công ty BCVT Việt nam (VNPT). Với dự án VoIP hiện đang triển khai, VNPT đã thiết lập mạng trục MPLS với 3 LSR lõi. Các LSR biên sẽ được tiếp tục đầu tư và mở rộng tại các địa điểm có nhu cầu lớn như Hải Phòng, Quảng Ninh ở phía Bắc, Đà Nẵng, Khánh Hoà... ở miền Trung, Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa - Vũng Tàu... ở miền Nam. Hiện nay VNPT cung cấp dịch vụ MEGA-WAN với các loại hình dịch vụ VPN MPLS như sau. - VNPT MPLS VPN lớp 2 với đặc trưng là kết nối point – point với lớp truyền giữa là ATM, Ethernet, FR. Triển khai là các dịch vụ ADSL, G.SHDSL kéo từ mạng của VNPT tới các CE và khách hàng tự quản lý việc định tuyến. Ưu điểm của VPN lớp 2 là: không yêu cầu bất cứ một sự thay đổi nào từ phía mạng hiện có của khách hàng; Mức độ riêng tư phụ thuộc vào policy của khách hàng; Khách hàng tự quản lý việc định tuyến từ PCE – PCE; Các giao thức hỗ trợ cho cả Unicast và Multicast. Loại này phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ, có mô hình mạng không phức tạp. Ít khả năng mở rộng và chỉ là công nghệ lớp 2 (ATM, FR, Ethernet trong suốt trên MPLS). Hình 3.21 : Mạng MPLS cho dịch vụ tài chính - VNPT MPLS VPN lớp 3: Công nghệ truyền dẫn vẫn là ADSL và G.SHDSL qua các DSLAM. Topo mạng là Full-Mesh. Trong dịch vụ này VNPT sẽ quản lý việc định tuyến, còn người dùng chỉ việc phó mặc việc đó cho VNPT. VPN lớp 3 của VNPT sử dụng giao thức định tuyến tĩnh, RIPv2, OSPF, BGP. Dịch vụ này có chi phí khá thấp vì chỉ cần một thiết bị định tuyến và không cần trình độ quản lý cao, do nhà cung cấp dịch vụ đã quản lý hộ người dùng. Tuy nhiên dịch vụ này cũng có một số giới hạn đó là người dùng không có khả năng tự quản lý định tuyến được như dịch vụ Wan lớp 2. Các chính sách bảo mật như firewall hoặc mã hoá được đặt ở CPE chứ không phải ở PE, do đó người dùng phải có kiến thức về bảo mật. Hình 3.22 : Các kết nối văn phòng ở xa và các phòng ban bộ phận - Các dịch vụ an ninh, bảo đảm cho VPN: Sử dụng IPsec cho việc đảm bảo an ninh trên MPLS. Bảo mật ở cả lớp 2 và lớp 3 trong mô hình OSI. Cam kết về chất lượng các ứng dụng và kết nối toàn cầu. Người dùng tuỳ biến cấu hình bảo mật. Cấu hình điểm-điểm cho 3 điểm đường trục là Hà Nội, Đà Nẵng và Hồ Chí Minh sử dụng đóng gói ATM. Mạng DSLAM cung cấp kết nối truy nhập xDSL pvca602 pvca601 pvca605 pvca600 pvca603 pvca602 Hình 3.23 : VNPT MPLS VPN lớp 2 Cấu hình Full-Mesh cho 4 điểm ở bất kỳ vị trí nào. Mạng DSLAM cung cấp truy nhập xDSL đến các điểm. VNPT quản lý định tuyến – khách hàng định tuyến mặc định đến VNPT. Hình 3.24 : VNPT MPLS VPN Lớp 3 3.8. Nhận xét Như vậy, với mạng riêng dựa trên MPLS các doanh nghiệp, tổ chức hoàn toàn có thể đạt được các mục tiêu của mình như: điều khiển nhiều hơn trên hạ tầng mạng, có được dịch vụ hiệu năng và độ tin cậy tốt hơn, cung cấp đa lớp dịch vụ tới người sử dụng, mở rộng an toàn, đảm bảo hiệu năng đáp ứng theo yêu cầu của ứng dụng, hỗ trợ hội tụ đa công nghệ và đa kiểu lưu lượng trên cùng một mạng đơn. Nhờ ưu điểm vượt trội của chất lượng dịch vụ qua mạng IP và là phương án triển khai VPN mới khắc phục được nhiều vấn đề mà các công nghệ ra đời trước nó chưa giải quyết được, MPLS thực sự là một lựa chọn hiệu quả trong triển khai hạ tầng thông tin doanh nghiệp. Tổng kết chương Chương này trình bày tập hợp các yêu cầu cho kỹ thuật lưu lượng qua MPLS. Nhiều khả năng đã được mô tả tập trung vào việc tăng cường tính ứng dụng của MPLS đối với kỹ thuật lưu lượng. MPLS traffic engineering kết hợp những lợi điểm của ATM TE với tính linh hoạt, mềm dẻo của mạng IP cho phép xây dựng đường chuyển mạch nhãn LSP (còn gọi là TE tunnel) để truyền lưu lượng. MPLS TE tránh được vấn đề flooding mà ATM gặp phải do MPLS TE sử dụng cơ chế gọi là autoroute để xây dựng bảng định tuyến thông qua các tunnel mà không cần dựa vào full-mesh of routing như ATM.  Bài toán cơ bản của MPLS-TE là làm sao ánh xạ đồ hình nghiệm suy (induced graph) lên trên topology vật lý của mạng một cách hiệu quả nhất. MPLS cũng cung cấp các cơ chế bảo vệ và khôi phục lưu lượng ở lớp MPLS một cách tin cậy. MPLS là một hướng mới cho công nghệ truyền tải mạng lõi, trên các đường trục MAN/WAN, nó được coi là một tập của các công nghệ hoạt động với nhau để việc phân phát gói tin được kiểm soát và hiệu quả. CHƯƠNG 4: Chương trình mô phỎng vỀ kỸ thuẬt lưu lưỢng 4.1. Lý thuyết chung Các bước cấu hình định tuyến cho một Router như sau: - Các phương thức cấu hình (Router modes) - Cách thức cấu hình toàn cục (Entering global configuration mode) - Khi cấu hình một Router cần đưa ra các đặc tính: + Tên router cần cấu hình (name) + Các mật khẩu (passwords) + Các tên giao diện (Interface names) + Cấu hình giao diện serial + Cấu hình giao diện Fast Ethernet + Thiết lập địa chỉ IP + Bộ định thời (clock time) + Lưu cấu hình + Xóa dòng lệnh - Trình diễn để kiểm tra lại cấu hình 4.1.1. Router modes Router> User mode Router# Privileged mode (also known as EXEC-level mode) Router(config)# Global configuration mode Router(config-if)# Interface mode Router(config-subif)# Subinterface mode Router(config-line)# Line mode Router(config-router)# Router configuration mode 4.1.2. Cách thức cấu hình chính (Entering global configuration mode) Router> Giới hạn quan sát của cấu hình. Không thể thay đổi trong chế độ này. Router# Có thể nhìn thấy cấu hình và làm thay đổi cấu hình. Router#configure terminal Router(config)# Di chuyển tới chế độ cấu hình chính. Dấu nhắc này cho ta thấy chúng ta co thể bắt đầu làm thay đổi cấu hình. 4.1.3. Cấu hình cho tên một Router Router(config)#hostname Cisco Cisco(config)# Có thể đặt bất kỳ tên nào cũng được. 4.1.4. Cấu hình cho các mật khẩu (Configuring Passwords) Router(config)#enable password cisco Kích hoạt mật khẩu Router(config)#enable secret class Đặt mật khẩu tối mật Router(config)#line console 0 Chế độ đường vào bảng điều khiển Router(config-line)#password console Đặt mật khẩu để vào chế độ bảng điều khiển Router(config-line)#login Kiểm tra mật khẩu để đăng nhập Router(config)#line vty 0 4 Vào chế độ vty line cho cả 5 vty lines Router(config-line)#password telnet Đặt mật khẩu cho dịch vụ telnet Router(config-line)#login Kiểm tra mật khẩu để đăng nhập 4.2. Mô phỏng bài Lab về kỹ thuật lưu lượng trong MPLS (MPLS TE) Yêu cầu để cấu hình MPLS TE: - Router và IOS có hỗ trợ MPLS TE. - Mạng có hỗ trợ Cisco Express Forwarding (CEF). - Giao thức định tuyến link-state: OSPF hay IS-IS - Kích hoạt traffic engineering ở global mode và ở interface mode Router(config)#mpls traffic-eng tunnels Router(config-if)#mpls traffic-eng tunnels - Interface loopback để làm routerID (RID) trong MPLS TE int lo0 ip address 10.1.1.1 255.255.255.255 - Cấu hình TE tunnel, ví dụ: int Tunnel0 ip unnumbered Loopback0 tunnel mode mpls traffic-eng tunnel destination  …  Các lệnh cấu hình chính: Router>enable Chế độ ưu tiên đầu tiên Router>#configure terminal Chế độ cấu hình toàn cục Router(config)#hostname R0 Đặt tên cho Router R0(config)#interface loopback 0 Giao diện chế độ cấu hình R0(config-if)#description simulated address representing remote website Sets the locally significant interface description R0(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 Đặt địa chỉ IP (IP address) và địa chỉ mặt nạ mạng con (netmask address) R0(config-if)#interface serial 0/1/0 Moves to interface configuration mode (Giao diện chế độ cấu hình) R0(config-if)#description WAN link to the Corporate Router Sets the locally significant interface description R0(config-if)#ip address 192.31.7.5 255.255.255.252 Assigns the IP address and netmask (Đặt địa chỉ IP và địa chỉ mặt nạ mạng con) R0(config-if)#clock rate 56000 Assigns a clock rate to the interface—the DCE cable is plugged into this interface R0(config-if)#no shutdown R0(config-if)#interface fasthernet0/0 R0(config-if)#ip address 192.168.10.2 255.255.255.0 R0(config-if)#no shutdown Enables the interface (cho phép vào giao diện đã thiết lập) Moves to interface configuration mode (Giao diện chế độ cấu hình) R0(config-if)#exit Returns to global configuration mode R0 (config-if)#router eigrp 10 Creates Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) routing process 10 R0 (config-router)#network 192.133.219.0 Advertises directly connected networks (classful address only) R0(config-router)#network 192.31.7.0 Advertises directly connected networks (classful address only) R0 (config-router)#no auto- summary Disables auto summarization (ngắt vào tự động) R0 (config-router)#exit Returns to global configuration mode (quay lại chế độ cấu hình trước đó) R0 (config)#exit Returns to privileged mode (trở lại chế độ ưu tiên) R0#copy running-config startup- config Saves the configuration to NVRAM (lưu cấu hình tới NVRAM) Bài Lab 1: Bài lab 2: Bài Lab 3: Nhận xét: - Trong bài Lab 1, được chia làm 5 vùng mạng: (Router1 và PC1), (Router2 và Router1), (Router2 và Router3), (Router2 và Router4), (Router4 và PC2, server-PT). Các gói tin được truyền theo từng kênh riêng biệt theo những lưu lượng khác nhau. Các gói tin, thông tin có thể truyền bất kỳ giữa các vùng mạng với nhau hoặc cùng mạng với nhau. - Trong bài Lab 2: mô hình gồm nhiều vùng mạng với các kết nối bằng giao thức đã được router định tuyến. Có thể truyền tin theo ý muốn của người quản trị hoặc có thể tự động truyền tin bằng các cổng đã được mở của Router. Khi truyền các gói tin qua các vùng mạng khác nhau thì nó sẽ được kiểm tra địa chỉ đích cần gửi dựa vào IP và nhãn của gói tin. - Trong bài Lab 3: có thêm thiết bị chuyển mạch Switch và cơ chế truyền gói tin cũng giống như bài Lab 1 và Lab 2. Trong các bài Lab này, ưu điểm là truyền từng kênh theo ý muốn của nhà quản trị mạng để truyền lưu lượng một cách hợp lý và hiệu quả. KẾT LUẬN VÀ hưỚng phát triỂn đỀ tài Hiện nay MPLS là một giải pháp hàng đầu để giải quyết nhiều vấn đề trong mạng như: tốc độ, khả năng mở rộng mạng (scalability), quản lý QoS và điều phối lưu lượng. MPLS là một công nghệ kết hợp tốt nhất giữa định tuyến lớp 3 và chuyển mạch lớp 2 cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở mạng biên bằng cách dựa vào nhãn. Có nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam đã và đang triển khai công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS được coi là công nghệ ưu việt này. Đề tài đã trình bày được những khái niệm cơ sở sử dụng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức, từ đó nghiên cứu những nguyên lý hoạt động cơ bản của MPLS và khả năng thực hiện kỹ thuật lưu lượng của nó. Đặc biệt, đề tài tập trung nhiều vào các khía cạnh như: - Các yêu cầu của kỹ thuật lưu lượng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức. - Các cơ chế bảo vệ và khôi phục lưu lượng sử dụng trong MPLS. - Xây dựng các kịch bản mô phỏng từ các khái niệm ban đầu đến các cơ chế được áp dụng trong kỹ thuật lưu lượng nhằm đưa ra các đánh giá dựa trên các số liệu cụ thể. Điều này đặc biệt hữu ích khi sinh viên chưa có điều kiện để tiếp cận và kiểm chứng trên hệ thống mạng trục IP/MPLS thực đang hoạt động. Tuy nhiên, kỹ thuật lưu lượng là một lĩnh vực rộng, đây cũng là bài toán khó đặt ra cho bất kỳ một công nghệ truyền dẫn hoặc chuyển mạch mới nào. Qua đề tài này, em mong muốn nắm bắt được nền tảng kiến thức về công nghệ MPLS, đặc biệt là ứng dụng của nó trong lĩnh vực kỹ thuật lưu lượng. Hiện tại, MPLS vẫn thuộc loại chuyển mạch điện. Tuy nhiên, hướng phát triển tiếp theo của MPLS là GMPLS (Generalized MPLS), trong đó áp dụng ý tưởng chuyển mạch nhãn vào chuyển mạch quang, xem các bước sóng quang như là nhãn. Công nghệ mới luôn luôn phát triển không ngừng và có tính kế thừa, vì vậy việc nghiên cứu, cập nhật kiến thức để làm chủ tương lai là hết sức cần thiết. Việc nghiên cứu đề tài đã giúp em thu được một số kết quả nhất định. Tuy nhiên do thời gian và sự hiểu biết có hạn nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ‎ý của quý Thầy Cô và các bạn để có thể hoàn thiện hơn trong việc tìm hiểu về công nghệ này. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1]. GS. TS. Đỗ Trung Tá, ThS. Nghiêm Phú Hoàn, KS. Lê Đắc Kiên, KS. Nguyễn Đức Trung (1998), Công nghệ ATM giải pháp cho mạng viễn thông băng rộng, Nhà xuất bản Bưu Điện, Hà Nội. [2]. ThS. Hoàng Trọng Minh (2003), Định tuyến trong chuyển mạch IP, Tạp chí Bưu chính viễn thông. [3]. Mạng riêng ảo - Nhà xuất bản Bưu Điện [4]. TS. Lê Hữu Tập, ThS. Hoàng Trọng Minh (2003), Công nghệ chuyển mạch IP và MPLS, Trung tâm đào tạo Bưu chính-viễn thông I. Tài liệu tiếng Anh [1]. BruceDavie and Yakov Rekhter (2000),"MPLS Technology and Applications", Morgan Kaufmann Pulishers. [2]. Bruce Davie, Paul Doolan, Yakov Rekhter (1998), "Switching In IP Networks IP Switching, Tag Switching and Related Technologies", Morgan Kaufmann Pulishers. [3]. Ivan Pepelnjak, Jim Guichard (2001), "MPLS and VPN Architectures", Cissco Press.