Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (mpls)

CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC 3 Một số vấn đề kỹ thuật của MPLS 4 Triển khai MPLS trong mạng thực tế... Nhu cầu phát triển MPLS  MPLS là giải pháp liên kết định tuyến lớp m

Trang 1

CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC

3

Một số vấn

đề kỹ thuật của MPLS

4 Triển khai MPLS trong mạng thực tế

Trang 2

Giới thiệu chung về MPLS

Trang 3

Nhu cầu phát triển MPLS

Trang 4

Nhu cầu phát triển MPLS

 MPLS là giải pháp liên kết định tuyến lớp mạng và cơ chế hoán đổi nhãn nhằm:

 Cải thiện hiệu năng định tuyến;

 Cải thiện tính mềm dẻo của định tuyến trên các mô hình

xếp chồng truyền thống;

 Tăng tính mềm dẻo trong quá trình đưa và phát triển các loại hình dịch vụ mới

Mục tiêu phát triển MPLS

Trang 5

Các khả năng của MPLS

 Hỗ trợ liên kết điểm-điểm và multicast;

 Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu;

 Tương thích với hầu hết các giao thức lớp mạng và công nghệ khác liên quan đến Internet;

 Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến và có khả năng tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn cho trước;

 Hỗ trợ định tuyến hiện;

 Có khả năng tạo các luồng băng thông cố định tương tự như kênh ảo của ATM hay Frame Relay;

 Cung cấp khả năng điều khiển lưu lượng và QoS;

 Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM);

 Hỗ trợ truy nhập máy chủ và VPN;

 Có thể hoạt động trong mạng phân cấp

Trang 6

Ưu nhược điểm của MPLS

Ưu điểm

• Tốc độ và độ trễ (cách thức xử lý gói)

• Khả năng mở rộng mạng (kết hợp nhãn)

• Tính đơn giản (liên kết nhãn, chồng nhãn)

• Sử dụng tài nguyên (kỹ thuật lưu lượng)

• Điều khiển định tuyến (hiện, ràng buộc)

• Sự phức tạp trong kết nối

• Khó hỗ trợ QoS xuyên suốt

• Không hiệu quả trong mạng quy mô nhỏ

Nhược điểm

Trang 7

Nguyên lý hoạt động của MPLS

2

Các khái niệm cơ bản

Kiến trúc nút chuyển mạch nhãn

Các hoạt động liên quan đến nhãn

Liên kết nhãn với FEC

Hoạt động của MPLS

Trang 8

Cỏc khỏi niệm và thuật ngữ cơ bản Cỏc phần tử trong MPLS

Thành phần chuyển tiếp MPLS

Bộ định tuyến biên (LER)

Thành phần điều khiển MPLS

Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR)

LSR

LER

LER LER

LER

• Chức năng định tuyến lớp 3

• Dán, tách nhãn

Trang 9

Nhón (label)

đề IP

Đệm MPLS Tiêu đề lớp 2

sở cho việc chuyển

tiếp gúi tin

Ngăn xếp nhón (Label Stack)

• Là tập cỏc nhón cú thứ tự được chỉ

định cho gúi

• Việc xử lý cỏc nhón trong ngăn xếp

tuõn theo một thứ tự nhất định

• Để đơn giản, quỏ trỡnh xử lý luụn

Cỏc khỏi niệm và thuật ngữ cơ bản

Trang 10

Đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP – Label Switching Path)

• Là đường đi để gói tin qua mạng chuyển mạch nhãn trọn vẹn từ điểm bắt đầu dán nhãn đến điểm nhãn bị loại bỏ

• Tất cả các gói tin có cùng giá trị nhãn sẽ đi trên cùng một đường Các LSP được thiết lập trước khi truyền dữ liệu

• Việc thiết lập LSP có thể được thực hiện bằng một trong ba cách là định tuyến từng chặng, định tuyến hiện hay định tuyến ràng buộc

Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC – Forwarding Equivalence Class)

• Là một nhóm các gói chia sẻ cùng yêu cầu chuyển tiếp qua mạng (được cung cấp cùng một cách chọn đường tới đích)

• Việc gán gói tin vào FEC chỉ được thực hiện một lần khi chúng vào mạng

• FEC phụ thuộc vào một số yếu tố (địa chỉ IP, kiểu lưu lượng, …)

• Dựa trên FEC, nhãn được thoả thuận giữa các LSR từ lối vào tới lối ra, sau

đó được sử dụng để chuyển tiếp lưu lượng qua mạng

Các khái niệm và thuật ngữ cơ bản

Trang 11

Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC)

Các khái niệm và thuật ngữ cơ bản

Trang 12

3

Một số vấn

4 Triển khai MPLS trong mạng NGN

Trang 13

Các thành phần MPLS

G¸n lu lîng vµo FEC

¸nh x¹ FEC Vµo LSP

ChuyÓn tiÕp trªn LSP

Thµnh phÇn ®iÒu khiÓn Thµnh phÇn chuyÓn tiÕp

Trang 14

Mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng chuyển tiếp

Giao thức định tuyến IP Giao thức phân bổ nhãn

Mặt phẳng điều khiển

Mặt phẳng chuyển tiếp

Trang 15

Thành phần chuyển tiếp

 Dùng nhãn chứa trong gói và thông tin lấy từ bảng cơ sở thông tin nhãn

LIB của từng thiết bị LSR để chuyển tiếp gói tin

 Bảng chuyển tiếp bao gồm một dãy các mục hay thực thể (entry)

 Mỗi mục gồm một nhãn đầu vào và nhiều mục phụ, trong mục phụ chứa một nhãn đầu ra, giao diện ra và địa chỉ bước kế tiếp

 Các mục phụ có thể có cùng hoặc khác nhãn đầu ra

Nhãn vào Subentry1 Subentry2

Nhãn vào Nhãn ra Nhãn ra Giao diện ra Giao diện ra Địa chỉ kế tiếp Địa chỉ kế tiếp

Trang 16

• Thành phần chuyển tiếp nhãn sử dụng thuật toán chuyển tiếp đơn dựa trên

hoạt động trao đổi nhãn;

• Nhãn trong gói tin mang cả ý nghĩa chuyển tiếp và dành trước tài nguyên;

• Thành phần chuyển tiếp nhãn có thể hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng cũng như

là giao thức lớp liên kết dữ liệu

Kiến trúc nút chuyển mạch nhãn Thành phần chuyển tiếp

Trang 17

Thành phần điều khiển

 Phân bổ thông tin định tuyến

 Chuyển đổi thông tin định tuyến vào bảng chuyển tiếp

 Tạo liên kết nhãn với lớp chuyển tiếp tương đương

 Phân bổ thông tin liên kết nhãn

Duy tr× b¶ng chuyÓn tiÕp Kiến trúc nút chuyển mạch nhãn

Trang 18

 Nhãn là “một thực thể có chiều dài cố định, được sử dụng để nhận dạng một FEC, thường chỉ có ý nghĩa cục bộ”

 Nhãn không có cấu trúc bên trong và không trực tiếp mã hóa thông tin của tiêu đề lớp mạng

 Nhãn được gắn vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho FEC mà gói tin đó

được ấn định

 Một gói có thể có nhiều nhãn, được mang trong ngăn xếp nhãn Tại mỗi

chặng trong mạng chỉ có nhãn trên cùng được kiểm tra

 Nhãn có thể được đặt trong gói tin theo nhiều cách tuỳ thuộc vào công nghệ lớp liên kết dữ liệu:

 ATM và Frame Relay có thể mang nhãn như một phần tiêu đề của lớp liên kết

 Thông qua một tiêu đề đệm nhỏ “shim”, được chèn vào giữa tiêu đề lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu, cho phép chuyển mạch nhãn hoạt động trên các công nghệ khác nhau như Ethernet, FDDI, Token Ring, PPP, v.v

Dán nhãn

Trang 19

Các hoạt động liên quan đến nhãn Tiêu đề đệm MPLS

Tiêu đề lớp LKDL MPLS shim Tiêu đề lớp mạng Dữ liệu lớp mạng

32 bit

Trang 20

Các hoạt động liên quan đến nhãn Các loại không gian nhãn

Trang 21

Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn

Trang 22

Sử dụng ngăn xếp nhãn

X

Miền A LSR biên

Y

Miền C LSR biên

Trang 23

Ví dụ sử dụng ngăn xếp nhãn

Ca b

cA

B

D e

d b

Hc

IN OUT a.21

b.42

c.push 33 c.push 33

IN OUT a.33 e.14

IN OUT b.14 s.pop

IN OUT b.21

b.42

d.70 c.61

Table Table Table Table

IP 21 IP 21 33 IP 21 14 IP 21

G

IP 70

Trang 24

 MPLS định nghĩa hai chế độ để duy trì nhãn:

 đầy đủ

• liên kết nhãn được lưu giữ trong cả nút đường lên và đường xuống

• chỉ lưu giữ liên kết nhãn tại nút đường xuống

Duy trì nhãn (Label Retention)

Hợp nhất nhãn (Label Merging)

C c a D e b E

IN OUT a.21

a.24 a.44

e.14 e.14 e.14

Trang 25

Tổ hợp FEC

Nút ra Bảng định tuyến

Trang 27

Intf In

Label In

Dest Intf

Out

3 0.40 47.1 1

Intf In

Label In

Dest Intf

Out

Label Out

3 0.50 47.1 1 0.40

47.1

47.2 47.3

Hoạt động phân bổ nhãn

Hoạt động của MPLS

Trang 28

Gói IP Gói IP dán nhãn

3

Hoạt động chuyển gói qua MPLS

Bước 1 – Báo hiệu

Bước 2 – Dán nhãn

Bước 3 – Vận chuyển gói dữ liệu

Bước 4 – Tách nhãn Hoạt động của MPLS

Trang 29

Intf In

Label In

Dest Intf

Out

3 0.40 47.1 1

Intf In

Label In

Dest Intf

Out

Label Out

3 0.50 47.1 1 0.40

47.1

47.2 47.3

Trang 30

Intf In

Label In

Dest Intf

Out

3 0.40 47.1 1

Intf In

Label In

Dest Intf

Out

Label Out

3 0.50 47.1 1 0.40

47.1

47.2 47.3

Trang 31

Chế độ tế bào

Các chế độ hoạt động

Trang 33

3

Một số vấn

4 Triển khai MPLS trong mạng NGN

Trang 34

Một số vấn đề kỹ thuật của MPLS

3

Giao thức phân bổ nhãn

Thµnh phÇn giao thøc MPLS Thµnh phÇn giao thøc non-MPLS

Mgr Qu¶n lý LDP Dscy B¶n tin ph¸t hiÖn Sess B¶n tin qu¶n lý phiªn Advt Ph¸t hµnh LDP Notf B¶n tin x¸c nhËn

Trang 36

• LSR2 phát hiện node kế tiếp cho FEC

• LSR2 tạo nhãn cho FEC gửi thông tin

• LSR1 coi LSR2 là bớc kế tiếp của FEC

• LSR1 yêu cầu LSR2 ghép nhãn vào

FEC

• Nếu LSR2 xác nhận là bớc kế tiếp của

FEC nó gửi thông tin tới LSR1

• Cả hai LSR đề rõ thông tin nhãn

Request for Binding

Trang 37

3

Trang 38

Binding for LSR5

Chế độ duy trì nhãn tiên tiến Chế độ duy trì nhãn bảo thủ

LSR1

LSR2 LSR3

LSR4

Label Bindings

for LSR5

Valid Next Hop

LSR4

Label Bindings for LSR5

Valid Next Hop

LSR4’s Label

LSR3’s Label LSR2’s Label

• Nếu thay đôi bớc kế tiếp, buộc có thủ tục

trao đổi thông tin nhãn

• Hạn chế tơng thích định tuyến động

• Số lợng nhãn ít

Trang 39

3

V V

V

V V

140.20.10.60

Giao diện cổng vào 3

Giao diện cổng

ra 6

Phân bổ nhãn theo CR-LDP

Trang 40

3

Giao thức RSVP trong MPLS

B¨ng th«ng cao B¨ng th«ng trung b×nh B¨ng th«ng thÊp

RSVP

øng dông §iÒu khiÓn

ChÝnh s¸ch

Trang 41

3

• Giao thức RSVP sử dụng trong MPLS làm báo hiệu

• Giao thức RSVP là giao thức trạng thái mềm

• Hỗ trợ Unicast và Multicast

• Phân loại gói tin

• Khả năng cung cấp đường ống (VPN, Tunnel)

Máy nhận Máy gửi

PATH LSR - R1 LSR – R2 LSR – R3

RESV Nhãn = M Nhãn = L

Trang 42

3

• §Þnh tuyÕn nguån theo lu lîng

Trang 44

3

Kỹ thuật lưu lượng MPLS

Báo hiệu để thiết

lập LSP trong mạng MPLS

Định tuyến dựa vào các ràng buộc

Giao thức định tuyến IGP mở rộng

Kỹ thuật điều khiển lưu lượng

trong mạng MPLS

Định hướng lưu lượng;

Định hướng tài nguyên

Trang 45

3

LSR lối vào

n

Sắp xếp lưu lượng tại LSR lối vào

Trang 48

3

Đặc điểm so sánh Tính toán trực tuyến Tính toán ngoại tuyến

So sánh tính toán trực tuyến và ngoại tuyến

Trang 50

3

KHẮC PHỤC SỰ CỐ VỚI ĐƯỜNG LSP

Trang 51

3

Phục hồi một phần đường LSP

Trang 52

Lưu lượng đến AS 100

30

LSP

Ví dụ thiết lập LSP với metric thích hợp để chia tải

Trang 53

3

Kết nối mắt lưới

Trang 54

3

Kỹ thuật điều khiển lưu lượng tự điều chỉnh cân bằng tải

Trang 55

3

TuyÕn c¬ së

Router chuyÓn m¹ch

nh·n

TuyÕn dù phßng

TuyÕn th«ng b¸o

Lçi liªn kÕt

LER lèi vµo

Trang 56

3

V V

V

V V

140.20.10.60

Giao diện cổng

ra 6

Trang 57

3

M¹ng truy nhËp

M¹ng truy nhËp LSR A

Mô hình chất lượng dịch vụ MPLS

Trang 58

3

Một số vấn

4 Triển khai MPLS trong mạng thực tế

Trang 59

Triển khai MPLS trong mạng NGN

Trang 60

Trang 61

4

Mụ hỡnh triển khai MPLS

Cơ cấu chuyển tiếp

Cơ cấu

định tuyến

điều khiển Gói

Cơ cấu phân tán điều khiển Chia sẻ tải trên các cơ cấu chuyển tiếp Các phần mềm điều khiển độc lập

Cơ cấu điều khiển định tuyến tiêu chuẩn

Bộ định tuyến M

Trang 62

4

Mô hình triển khai MPLS

C¬ chÕ chuyÓn tiÕp cña Juniper M

Trang 63

Hàng đợi ASIC

SWB SWB SWB SWB

Trờng chuyển mạch

Đầu vào cơ cấu chuyển tiếp

Trang 64

4

Mô hình triển khai MPLS

KÕt nèi giao diÖn

KÕt nèi trêng chuyÓn m¹ch

T640

T640 T640

> 10 Tbps

5 Tbps WAN + 5 Tbps LOCAL

Bộ định tuyến T

Tiêu đề	Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS)
Chuyên ngành	Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS)
Thể loại	Bài viết

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	6,82 MB