TÌM HIỂU CĂN BẢN VỀ MPLS

Một vài router gigabit yêu cầu tuỳ chọn ‘ đường dẫn chậm ’ dựa vào việc định tuyến của các gói IP!. Các phương thức phân bố nhãnPhân bố nhãn có thể sử dụng hai phương thức sau Downstre

Master Nguyen Duy Nhat Vien

! Tổng quan

! Các đóng gói nhãn

! Các giao thức phân bố nhãn

không yêu cầu theo hướng ngược lại.

•HOP BY HOP ROUTING: Yêu cầu liên lục qua

các chặng trung gian hướng đến B.

các node (hoặc các hop) để chỉ đến B.

Tên gọi khác của nhãn

! Nhãn là một giá trị có chiều dài ngắn và cố định, nhãn là định danh cục bộ để xác định một lớp chuyển tiếp tương đương.

! Nhiêàu ví dụ vêà phân bố nhãn đang được tồn tại và ở đó, người

ta gọi “ nhãn ” với những têân gọi khác nhau

! ATM – nhãn được gọi là VPI/VCI và được vâän chuyển với Cell.

! Frame Relay – nhãn được gọi là DLCI và vận chuyêån với

Frame.

! TDM – nhãn được gọi là một khe thời gian.

! X25 – nhãn là LCN

! …

MPLS là gì?

công nghệ kết hợp giữa chuyển mạch ở lớp 2 và định tuyến ở lớp 3.

! Các vấn đề đặt ra là:

! MPLS sử dụng định tuyến từng chặng hop) hay định tuyến nguồn (Source routing) để thiết lập các nhãn?

(Hop-by-! Nhãn sử dụng cho môi trường nào?

! Vận chuyển nhãn qua nhiều lớp như thế nào?

Định tuyến ở biên và chuyển mạch ở

trung tâm

Cơ chế làm việc của MPLS

UDP-Hello UDP-Hello

Tại sao lại là MPLS?

! MPLS mang năng lực của ATM

! MPLS chuyển tiếp cực nhanh

! Khả năng:

! Kỹ thuật lưu lượng IP

– Định tuyến cơ sở ràng buộc

! Mạng riêng ảo

– Cơ chế điều khiển đường hầm

! Voice/Video trên IP

– Độ trễ thay đổi + các ràng buộc

MPLS thích hợp cho cả IP lẫn ATM

PACKET

ROUTING

CIRCUIT

SWITCHING

•MPLS + IP là nền tảng trung gian kết hợp tốt cho IP và các

kỹ thuật chuyển mạch ở lớp 2.

•ATM và Frame Relay gặp rất nhiều khó khăn để trở thành

một lớp trung gian cho IP.

MPLS+IP

HYBRID

Các thuật ngữ chính trong MPLS

tương đương.

nhãn.

tiếp chặng tiếp theo.

Forwarding Equivalence Classes

! FEC = Là một tập con các gói mà được đối xử như nhau bởi

router.

! Nội dung của FEC cung cấp khả năng linh hoạt và co giãn lớn.

! Trong định tuyến thông thường, khi một gói được ấn định một

FEC tại mỗi chặng (tra bảng cho header L3) thì trong MPLS, việc này chỉ được tiến hành ở ngõ vào.

LSP

IP1 #L1 IP2 #L1

IP1 #L2 IP2 #L2

IP1 #L3 IP2 #L3

MPLS được xây dựng trên cơ sở IP

47.1

47.2 47.3

1 2 3

• Đich dựa vào các bảng chuyển tiếp như được xây dựng bởi OSPF, IS-IS, RIP

Chuyển tiếp IP sử dụng điều khiển từng

LabelIn

Dest Intf

Out

3 0.40 47.1 1

IntfIn

LabelIn

Dest Intf

Out

LabelOut

3 0.50 47.1 1 0.40

Phân bố nhãn

47.1

47.2 47.3

1 2

3

1

2 1

2 3

Request: 47.1

Mappin

g: 0.50 Request: 47

.1

Label Switched Path (LSP)

IntfIn

LabelIn

Dest Intf

Out

3 0.40 47.1 1

IntfIn

LabelIn

Dest Intf

Out

LabelOut

3 0.50 47.1 1 0.40

47.1 1

3

1 2

3 47.1 1 0.50

IP 47.1.1.1

Định tuyến tường minh Explicitly

Routed hay ER-LSP

LabelIn

Dest Intf

Out

3 0.40 47.1 1

IntfIn

LabelIn

Dest Intf

Out

LabelOut

3 0.50 47.1 1 0.40

47.1 1

3

1 2 3

Ưu điểm của ER-LSP

chính sách policy-based, cơ sở QoS

QoS-based)

dẫn ngắn nhất

trên các ràng buộc chính xác như theo cách của ATM dựa trên cơ sở dữ liệu đồ hình phân bố (kỹ thuật lưu lượng)

Đối thủ của ER-LSP

! Hai kiểu báo hiệu được đề xuất thành hai

chuẩn: CR-LDP và RSVP mở rộng:

-CR-LDP = LDP + Định tuyến tường minh

- RSVP mở rộng = RSVP truyền thống + Định tuyến tường minh + Các phần mở rộng

! Sự phát triển của chúng sẽ được thị trường

! Các đóng gói nhãn

! Các giao thức phân bố nhãn

! Kết luận

Đóng gói nhãn

Đóng gói MPLS được xác định qua nhiều môi

trường Các nhãn trên cùng có thể sử dụng dạng

L2

Label

IP | PAYLOAD

Các lớp tuyến trong MPLS

khác nhau

header

trong FR header

# PPP/LAN: sử dụng nhãn chèn giữa L2 và L3 headers

MPLS gọi là đa giao thức bởi lý do trên

Đóng gói MPLS - ATM

ATM LSR được ràng buộc bởi dạng thức cell của tiêu chuẩn ATM đang tồn tại

AAL 5 PDU Frame (nx48 bytes)

Generic Label Encap.

48 Bytes

48 Bytes

Label Label Option 1

Option 2 Combined Label Option 3 ATM VPI (Tunnel) Label

Đóng gói MPLS - FRAME RELAY

BE CN

D E

E A

Q.922

Header

Generic Encap.

(PPP/LAN Format) Layer 3 Header and Packet

DLCI Size = 10, 17, 23 Bits

! Các giá trị nhãn mang trong trường DLCI của Frame header Relay.

! Có thể sử dụng 2 đến 4 octet địa chỉ Q.922 (10, 17, 23 bytes).

! Đóng gói tổng quan chứa n nhãn cho stack có độ sâu n:

- Nhãn đỉnh chưa TTL (cho header FR thiếu TTL), giá trị nhãn ‘ không rõ ràng ’

Đóng gói MPLS - PPP & LAN ở lớp tuyến dữ liệu

Label Exp. S TTL

Label: Label Value, 20 bits (0-16 reserved) Exp.: Experimental, 3 bits (was Class of Service) S: Bottom of Stack, 1 bit (1 = last entry in label stack) TTL: Time to Live, 8 bits

Layer 2 Header (eg PPP, 802.3)

gói IP.

- Mọi datagram không dán nhãn có kích thước lớn hơn tham số này phải được

phân lại.

Label Stack Entry Format

! Tổng quan

! Các đóng gói nhãn

! Các giao thức phân bố

nhãn

! Định tuyến cơ sở ràng buộc với CR-LDP

! Kết luận

Các giao thức phân bố nhãn

! Tổng quan về định tuyến từng chặng và tường minh

! Label Distribution Protocol (LDP)

Hop-by-Hop và Explicit Routing

! Định tuyến nguồn của điều khiển lưu lượng.

! Xây dựng một đường dẫn từ nguồn đến đích

! Yêu cầu cung cấp nhân công hay tự động cho các cơ chế tự động tái định tuyến, LSP có thể sắp xếp để việc tái định tuyến trở nên nhanh chóng hoặc dự phòng

đường dẫn có thể được yêu cầu cho việc khôi phục nhanh.

! Hoạt động định tuyến linh hoạt (policy-based, QoS-based, thích hợp tốt với kỹ thuật lưu lượng

! Định tuyến phân bố điều khiển

lưu lượng

! Xây dựng một tập hợp các cây

phân chia bởi các phân tới hoặc

lùi tuỳ thuộc vào các thức hoạt

động.

! Tái định tuyến khó khăn bởi

thời gian hội tụ của giao thức

định tuyến.

! Các giao thức đang tồn tại là

dựa vào prefix của đích.

! Khó khăn tiến hành kỹ thuật

lưu lượng, định tuyến cơ sở

QoS.

Định tuyến tường minh hứa hẹn một kỹ thuật lưu lượng tốt hơn

Định tuyến tường minh MPLS với định

tuyến truyền thống

! Trạng thái không nối kết của IP bao hàm định tuyến dựa trên cơ sở

thông tin trong header mỗi gói.

! Định tuyến nguồn là có thể thực hiện được, nhưng đường dẫn phải được chứa trong header mỗi gói IP.

!Các đường dẫn dài làm tăng kích thước header IP, làm thay đổi kích

thước gói, làm tăng tổng phí.

! Một vài router gigabit yêu cầu tuỳ chọn ‘ đường dẫn chậm ’ dựa vào việc định tuyến của các gói IP.

!Định tuyến nguồn không được chấp nhận rộng rãi trong IP và dường

Các giao thức phân bố nhãn

! Tổng quan về định tuyến từng chặng và tường minh

! Label Distribution Protocol (LDP)

Mục đích của Label Distribution Protocol (LDP)

Phân bố nhãn đảm bảo rằng các router lân cận có

chung quan điểm về liên hệ FEC<->nhãn

Label Information Base:

Label-In FEC Label-Out

17 47.0.0.0/8 XX

Label Information Base:

Label-In FEC Label-Out

17 47.0.0.0/8 XX

Label Information Base:

Label-In FEC Label-Out

XX 47.0.0.0/8 17

Label Information Base:

Label-In FEC Label-Out

XX 47.0.0.0/8 17

Step 1: LSR creates binding between FEC and label value

Step 2: LSR communicates binding to adjacent LSR

Step 3: LSR inserts label

value into forwarding base

Common understanding of which FEC the label is referring to!

Các phương thức phân bố nhãn

Phân bố nhãn có thể sử dụng hai phương thức sau

Downstream Label Distribution

Label-FEC Binding

dòng xuống)

cho một FEC nào đó.

và báo liên kết này cho LSR1.

bảng chuyển tiếp của nó

thì LSR1 có thể sử dụng nhãn này và

các LSR là hiểu nhau

cho một liên kết nhãn - FEC.

chặng tiếp theo cho nó thì nó tạo một liên kết và phản hồi về LSR1

Request for Binding

Cả hai phương thức đều được hỗ trợ, thậm chí trong một mạng, ở cùng một thời điểm Với một hay nhiều lân cận, sự thoả thuận LDP phải tuân theo cùng một phương thức.

Kiểu phân bố nhãn dòng xuống lưu trữ

cây trong hệ thống

Kiểu dòng xuống theo yêu cầu lưu

trữ cây trong hệ thống

Điều khiển phân bố: Tuần tự và Độc lập

Chặng kế (for FEC)

Nhãn ra Nhãn vào

Đường dẫn MPLS liên kết giữa FEC và

chặng kế tiếp với nhãn vào và nhãn ra

!Mỗi LSR tiến hành quyết định độc lập khi tạo và truyền các nhãn với dòng lên ngang hàng.

!Việc truyền liên kết nhãn – FEC với LSR ngang hàng ở chặng kế được ghi nhận.

!LSP tiến hành nối nhãn vào và ra với nhau.

!Liên kết nhãn – FEC được truyền với LSR ngang hàng nếu

- LSR là một LSR ngõ ra của một FEC nào đó

- Liên kết nhãn được nhận bởi LSR dòng lên.

!Thông tin LSP ‘chảy’ từ ngõ ra đến ngõ vào.

Định nghĩa

So sánh !Nhãn được trao đổi với trễ nhỏ

nhất.

!Không phụ thuộc node ngõ ra.

!Phân mảnh không thích hợp qua các node khi bắt đầu.

!Yêu cầu nhiều trễ trước khi các gói có thể chuyển tiếp theo LSP.

!Phụ thuộc vào node ngõ ra.

!Cơ chế thích hợp phân mảnh và tự

do với vòng lặp.

Các phương thức dự trữ nhãn

Liên kết cho LSR5

Liên kết cho LSR5

Liên kết cho LSR5

Một LSR có thể nhận các liên

kết nhãn từ nhiều LSR khác.

Vài liên kết có thể đến từ các

LSR mà không thích hợp với

chặng tiếp theo của FEC đó.

LSR1

LSR2 LSR3

LSR4

Các liên kết

nhãn cho LSR5

Valid Next Hop

LSR4

Các liên kết nhãn cho LSR5

Valid Next Hop

LSR4 ’ s Label

LSR3 ’ s Label LSR2 ’ s Label

!LSR duy trì các liên kết nhận được từ

các LSR khác kể cả không thích hợp với

chặng tiếp theo của FEC.

!Nếu chặng tiếp theo thay đổi thì nó có

thể bắt đầu sử dụng các liên kết này

ngay lập tức.

Có thể cho phép thích hợp nhanh với sự

!LSR chỉ duy trì các liên kết nhận được từ chặng kế thích hợp.

!Nếu chặng kế là thay đổi thì liên kết phải được yêu cầu trở lại từ chặng kế mới.

!Hạn chế tương hợp với sự thay đổi định tuyến.

Kiểu dự trữ nhãn bảo thủ

#963

D D

Các giao thức phân bố nhãn

! Tổng quan về định tuyến từng chặng và tường minh

! Label Distribution Protocol (LDP)

! Constraint-based Routing LDP

(CR-LDP)

Thiết lập LSP cơ sở ràng buộc sử

dụng LDP

! Sử dụng các thông điệp LDP (request, map, notify).

! Chia xẻ nối kết TCP/IP với LDP.

! Có thể cùng tồn tại với LDP và cùng

hoạt động với chúng hoặc có thể cùng tồn tại như một thực thể của LDP.

! Đưa thêm dữ liệu vào các thông điệp

Thiết lập ER-LSP sử dụng CR-LDP

LER A

ER Label Switched Path

2 Thông điệp Request được tiến hành và node kế đã xác nhận Danh sách đường dẫn được hiệu chỉnh thành <C,D>

1 Thông điệp Label Request Nó chứa đường dẫn ER< B,C,D>

5 LSR C nhận nhãn để gởi dưa liệu đến LER D Cập nhật bảng nhãn (cơ sở dữ

liệu).

6 Khi LER A nhận

ánh xạ nhãn thì ER

được thiết lập

Các khái niệm LDP cơ bản

• LSPID: Bộ định danh đường hầm trong mạng MPLS.

• ER: Đường tường minh, thường là danh sách các địa chỉ IPV4 theo thông điệp label request (định tuyến nguồn).

• Resource Class (Color): Lớp tài nguyên để

ràng buộc đường với các tuyến cùng một “ sắc tố ” Cơ bản có 32 bits mặt nạ được sử dụng cho việc tính toán cơ sở ràng buộc.

• Traffic Parameters: Tham số lưu lượng, tương tự trong việc thiết lập cuộc gọi của ATM, đặc biệt trong đối xử nguồn và tài nguyên.

Sự ưu tiên CR-LDP

khác nhau Độ ưu tiên này có thể được

sử dụng để cho phép các LSP mới bơm

vào LSP đang tồn tại có độ ưu tiên thấp hơn để lấy tài nguyên của chúng.

cố và cho phép các LSP quan trọng

chiếm tài nguyên của các LSP ít quan

trọng hơn.

Sự ưu tiên CR-LDP

tiên thiết lập setupPriority của nó so sánh với độ ưu tiên đang giữ

holdingPriority của các LSP đang tồn tại, thì các holdingPriority thấp hơn có thể bị chiếm tài nguyên.

! Quá trình này có thể tiếp diễn theo hiệu ứng domino cho đến khi các LSP holdingPriority thấp nhất giải phóng hoặc các đường của chúng là quá xấu.

Các giao thức phân bố nhãn

! Tổng quan về định tuyến từng chặng và tường minh

! Label Distribution Protocol (LDP)

! Extensions to RSVP

Thiết lập ER-LSP sử dụng RSVP

LSR B LSR C LER D LER A

1 Thông điệp đường dẫn Path, chứa đường dẫn ER

< B,C,D>

2 Trạng thái đường dẫn mới.

Thông điệp đường dẫn Path gởi đến node tiếp theo

3 Tạo thông điệp Resv Chứa nhãn để sử dụng và yêu cầu tham số lưu lượng/QoS

4 Trạng thái dự trữ mới.

Thông điệp dự trữ Resv truyền đễn dòng lên

5 Khi LER A nhận

Resv thi ER được thiết

lập

Làm tươi từng chặng của thông điệp Path và Resv đến khi kết thúc

! Tổng quan

! Các đóng gói nhãn

! Các giao thức phân bố nhãn

! Định tuyến cơ sở ràng buộc với CR-LDP

! Kết luận

- Cực nhanh, chuyển tiếp đơn giản

- Theo cùng đường như đường dẫn dữ liệu IP thông thường

- Rất giống IP, LDP sẽ quá mức sử dụng đối với đường dẫn tốt nhất và dưới mức sử dụng đối với đường dẫn xấu hơn.

LDP HOP-BY-HOP

Hai kiểu đường dẫn chuyển mạch nhãn: Hai kiểu đường dẫn chuyển mạch nhãn:

• CR = “ Constraint ” based “ Routing ”

• Ví dụ: (Các tuyến với đầy đủ tài nguyên) AND (các tuyến ở dạng “ nhiều sắc tố ” ) AND (các tuyến có độ trễ nhỏ hơn 200 ms).

&

&

=

CR-LDP

1) Một cơ sở dữ liệu đồ hình cho biết thuộc tính các tuyến

2) Giao thức phân bố nhãn.

z

{a,b,c}

ANSWER: OSPF/ISIS + attribs{a,b,c}

ANSWER: LDP + Explicit Route{x,y,m,z}

z

{a,b,c}

Yêu cầu chắp nối cho định tuyến

cơ sở ràng buộc

! Tổng quan

! Các đóng gói nhãn

! Các giao thức phân bố nhãn

! Định tuyến cơ sở ràng buộc với CR-LDP

! Kết luận

Kết luận về động cơ MPLS

cố định

• - Đầu tiên, MPLS dựa trên chuyển mạch ATM nhưng nhanh và rẻ tiền.

- Tiến triển thuận lợi của các kỹ thuật định tuyến với phương thức chuyển tiếp cố định

- Chức năng định tuyến mới có thể được triển khai không có sự thay đổi về kỹ thuật chuyển tiếp mỗi router trong Internet.

- Cho phép mang sứa mạnh của các thiết bị của ATM

- Giới hạn các bài toán gần với lưới VC qua ATM.

- Có thể dễ dàng sử dụng cho định tuyến QoS quản lý lưu lượng.

- Di chuyển xử lý gói về biên, hạn chế chuyển tiếp gói trong trung tâm.

- Giúp duy trì linh hoạt các giao thức IP trong các mạng rộng

- Loại bỏ sự cần thiết của bảng định tuyến từ các router bên trong miền chuyển tiếp, chỉ có các router biên mới yêu cầu.

Áp dụng được cả lớp tế bào lẫn lớp tuyến (gói).

• MPLS là một công nghệ nổi trội hứa

hẹn môït tương lai cho truyền tin.

• Chức năng cơ bản (Đóng gói và phân bố nhãn) đã được định nghĩa bởi:

— Kỹ thuật lưu lượng thuận tiện.

— Mạng hội tụ ngày càng gần hơn.

Tổng kết