Báo cáo chuyên đề MPLS đề tài: kỹ thuật lưu lượng trong MPLS TE

Báo cáo chuyên đề MPLS đề tài: kỹ thuật lưu lượng trong MPLS TE

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

1 Nguyễn Quang Đức N102101015 Đ10VTA1

5 Bùi Vũ Xuân Thông N102101067 Đ10VTA1

9 Nguyễn Văn Ngọc Trung N102101117 Đ10VTA2

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MPLS TE 1

1.1 Kỹ thuật lưu lượng 1

1.2 Kỹ thuật lưu lượng trước khi xuất hiện MPLS TE & Sự cần thiết của MPLS TE 1 1.3 Kỹ thuật điều khiển lưu lượng MPLS-TE 2

CHƯƠNG 2 : PHÂN PHỐI THÔNG TIN TRONG MPLS TE 5

2.1 Những yêu cầu cho IGP trong MPLS TE 5

2.2 Phần mở rộng OSPF cho TE 5

2.3 Phần mở trộng IS-IS cho TE 8

2.4 Truyền thông tin bằng IGP 9

2.5 Định tuyến và chi phí của TE LSP 10

2.5.1 Thuộc tính của liên kết TE 10

2.5.2 Thuộc tính MPLS TE tunnel 11

CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP VÀ TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ĐI TRONG MPLS TE 13

3.1 Thuật toán PCALC 13

3.1.1 Các bước thực hiện thuật toán CSPF như sau: 13

3.1.2 Các phương pháp quyết định trong CSPF (Tiebreakers in CSPF): 14

3.2 Giao thức RSVP 15

Chương IV: CHUYỂN TIẾP LƯU LƯỢNG VÀO MPLS TE TUNNEL 25

4.1 Định tuyến tĩnh 25

4.2 Định tuyến theo chính sách 25

4.3 Định tuyến tự động bằng cách thông báo 25

4.4 Lân cận chuyển tiếp 25

4.5 Ghép trực tiếp lưu lượng của AtoM trên các TE Tunnel: 26

4.6 Lựa chọn các Class-based Tunnel 27

CHƯƠNG 5 : MÔ PHỎNG 28

I.MÔ PHỎNG 28

II CÁC CÂU LỆNH CƠ BẢN ĐỂ TẠO MỘT ĐƯỜNG HẦM TUNNEL 28

1 Cách thiết lập 1 LSP: 28

2 Để giải ph ng 1 LSP: 28

3 Để thay đ i thuộc t nh của LSP : 28

2 Cấu hình tuyến tường minh cho 1 LSP và thiết lập thứ tự những con đường vật

lý hỗ trợ cho 1 LSP: 33

3 Cho phép hoặc không cho phép tái tối ưu một lsp đang hoạt động: 33

4 Chỉ ra những lớp tài nguyên được bao gồm hoặc loại trừ trong thiết lập một đường vật lý cho một LSP : 36

5 Thiết LSP theo thứ tự ưu tiên và xác định sự lấn chiếm dựa vào độ ưu tiên của LSP: 41

IV PHÂN TÍCH CÁC BẢN TIN RIB,LIB VÀ LFIB: 44

1 Xem bản tin LIB : 44

2 Xem bản tin RIB : 44

3 Xem bản tin LFIB : 44

4 Mối tương quan giữa RIP,LIB,FLIB: 45

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.3 : T ng quan về hoạt động của MPLS TE: 3

Hình 3.1 Thành phần Label Object trong bản tin RESV 19

Hình 3.2 : Mô tả quá trình xây dựng tuyến 20

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 : Cấu trúc của LSA 6

Bảng 2.2: Trường Option 7

Bảng 2.3 : Cấu trúc của TLV 7

Bảng 2.4 : OSPF Link TLV Sub-TLV 7

Bảng 2.5 Bảng phần mở rộng IS-IS cho TE 9

Bảng 3.1 liệt kê các thuộc t nh đường đi 15

Bảng 3.2 : Liệt kê chín loại thông điệp RSVP khác nhau được định nghĩa 16

Bảng 3.3 : Định dạng 1 thành phần phụ ERO 18

Chương 1 T ng quan về MPLS TE GVHD :ThS Nguyễn Xuân Khánh

Kỹ thuật lưu lượng là điều khiển lưu lượng để phù hợp với khả năng đáp ứng của mạng

Dù có cố gắng đến đâu thì lưu lượng mạng cũng không bao giờ được đáp ứng hoàn toàn (100%) so với dự tính Giữa thập niên 90 sự tăng trưởng lưu lượng vượt quá mọi dự tính và không thể nâng cấp mạng kịp thời được Đôi khi một sự kiện n i bật (sự kiện thể thao, vụ bê bối chính trị, một trang web ph biến,…) làm đầy lưu lượng trên mạng, điều này không thể t nh toán trước được Do đ c thể tại một nơi nhu cầu băng thông quá nhiều nhưng đồng thời c các đường liên kết (link) khác chưa được sử dụng

Kỹ thuật lưu lượng là một “nghệ thuật” chuyển lưu lượng từ các liên kết bị đầy sang các liên kết rỗi Kỹ thuật lưu lượng có thể được b sung: IP metric trên giao tiếp,chạy một mắc lưới ATM PVC và xác định lại đường PVC dựa trên yêu cầu về lưu lượng đi qua n Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS nhằm đạt đến kỹ thuật điều khiển lưu lượng hướng kết nối tốt nhất và kết hợp với định tuyến IP

1.2 Kỹ thuật lưu lượng trước khi xuất hiện MPLS TE & Sự cần thiết của MPLS

TE

Kỹ thuật lưu lượng IP thì ph biến nhưng chất lượng khá kém Cách điều khiển đơn giản chủ yếu của IP là thay đ i COST trên một liên kết cụ thể Đường đi nào c cost thấp nhất sẽ được chọn và đưa vào bảng định tuyến, để phục vụ cho việc chuyển tiếp gói tin Bên cạnh đ , các g i tin IP được chuyển tiếp tại mỗi node (router) chỉ dựa trên địa chỉ đ ch và n hoàn toàn độc lập với các g i tin được chuyển tiếp trước cũng như sau đ Do vậy, một router có thể tiếp tục chuyển tiếp lưu lượng IP vào một liên kết, mặc dù liên kết đ đã bị mất gói dữ liệu do thiếu băng thông Kết quả là một số liên kết có thể quá tải, gây nghẽn trong mạng, trong khi các liên kết khác có thể không được sử dụng đúng mức

Ngược lại, ATM giúp ta thay thế các PVC trên mạng từ nguồn đến đ ch của traffic Nghĩa là đạt được quyền điều khiển tốt hơn trên các luồng lưu lượng Chuyển

mạch ATM cung cấp các giao tiếp tốc độ cao băng thông lớn từ đ loại bỏ các điểm c chai trong mạng lõi Cho phép thống kê lưu lượng trên các PVC tạo điều kiện giám sát các mẫu lưu lượng để tối ưu việc quản lý và bố trí các PVC Khả năng xây dựng địa hình mạng ảo trên đia hình vật lý, trong đ các PVC được định tuyến để phân bố lưu lượng đồng đều qua các liên kết Nhiều nhà cung cấp dịch vụ lớn trên thế giới sử dụng ATM để quản lý lưu lượng trên mạng của họ bằng cách xây dựng mạng lưới đầy đủ (full-mesh) các ATM PVC giữa các router, tái định k ch thước và vị trí các ATM PVC một cách định kì dựa trên thông tin lưu lượng do các router cung cấp nhưng một vấn

đề xảy ra đối với sơ đồ full-mesh là flooding O(N2

) khi một link down và O(N3) khi một router ngưng hoạt động, gây tràn ngập mạng

Ngoài ra, điểm hạn chế của ATM là yêu cầu quản lý 2 mạng khác nhau, hạ tầng ATM và chồng lắp IP luận lý, gấp đôi COST rất khó kết hợp giữa kỹ thuật lưu lượng

và định tuyến Các giao tiếp router ATM không theo kịp tốc độ băng thông quang Gánh nặng header của cell ATM trung bình 20% Mạng mắc lưới đầy đủ các PVC ATM không phù hợp với mạng lớn Tăng độ phức tạp trong giải thuật tính toán tuyến trên một địa hình mạng gồm một số lượng lớn các liên kết luận lý

Chính vì những hạn chế trên, kỹ thuật điều khiển lưu lượng MPLS-TE chính là giải pháp, bởi vì:

 MPLS TE mang đến đường truyền hiệu quả qua mạng, tránh việc làm quá tải các liện kết hay lãng phí liên kết

 MPLS TE điểu khiển dữ liệu qua liên kết có băng thông đã được định trước

 MPLS TE có thể định thuộc tính của liên kết (khẩn cấp, trì hoãn…)

 MPLS TE thích ứng tự động để thay đ i băng thông và thuộc tính của liên kết

 Định tuyến dựa vào nguồn được áp dụng vào điều khiển lưu lượng sẽ hoạt động chống lại định tuyến IP dựa vào điểm đ ch

1.3 Kỹ thuật điều khiển lưu lượng MPLS-TE

MPLS là một công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp ba và chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt ở mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label) MPLS là một phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn được gắn với mỗi gói IP, tế bào ATM, hoặc frame lớp hai Phương pháp chuyển mạch nhãn giúp các Router và MPLS-enable ATM switch ra quyết định theo nội dung nhãn tốt hơn việc định tuyến phức tạp theo địa chỉ IP đ ch MPLS kết nối tính thực thi và khả năng chuyển mạch lớp hai với định tuyến lớp ba, cho phép các ISP cung cấp nhiều dịch vụ

Chương 1 T ng quan về MPLS TE GVHD :ThS Nguyễn Xuân Khánh

lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch vụ IP trên một mạng chuyển mạch IP MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và đ ch trên một đường trục Internet

TE (traffic engineering), điều khiển lưu lượng, là khả năng điều hướng lưu lượng qua một mạng, đã c từ lâu đời mà cụ thể là trong ATM hoặc mạng Frame Delay Nguyên tắc hoạt động của TE là điều khiển cho lưu lượng truyền trong mạng với con đường tối ưu nhất Trong những mạng này, những đường đi ảo sẽ được đặt ra để mang lưu lượng từ những điểm trong mạng đến chuyển mạch ATM hoặc Frame Relay Luồng lưu lượng site-to-site được hoạch định cẩn thận và được ánh xạ đến những đường đi ảo Ngày nay, giao thức mạng chủ đạo là IP Mặc dù những mạng IP ban đầu được b sung Frame Relay hay ATM, ngày càng nhiều những mạng hiện nay sử dụng

IP đơn thuần hay hoặc IP có sử dụng MPLS Vì vậy, TE là một giải pháp cần thiết cho mạng IP

MPLS TE kết hợp khả năng điều khiển lưu lượng của ATM với sự mềm dẻo của

IP và sự phân biệt các lớp dịch vụ (CoS) MPLS cho phép xây dựng các con đường chuyển mạch nhãn ( LSP- Label Switch Path) trong mạng để giảm lưu lượng chuyển tiếp MPLS TE dùng một đường hầm TE điều khiển lưu lượng từ nguồn xác định đến một đ ch cụ thể Phương pháp này mềm dẻo hơn kĩ thuật lưu lượng chuyển tiếp chỉ dựa trên địa chỉ d ch MPLS TE cũng tránh được flooding O(N 2 ) và O(N 3 ) trong ATM Nó sử dụng cơ chế gọi là định tuyến động (auto-route) để xây dựng bảng định tuyến bằng MPLS TE LSP mà không cần mạng lưới đầy đủ các láng giềng (neighbor) MPLS TE dự trữ băng thông khi xây dựng LSP

Hình 1.3 : Tổng quan về hoạt động của MPLS TE:

MPLS TE là kĩ thuật định tuyến, điều hướng lưu lượng dựa trên các ràng buộc về tài nguyên, hay có sự đảm bảo về tài nguyên dự trữ ( Routing with Resource Reservation) Các ràng buộc ở đây là băng thông đường truyền hoặc một số thông số khác của kết nối ( TE (link) attributions)

Đầu tiên, các thuộc tính của được cấu hình trên các liên kết được sẽ được các LSR quảng bá cho nhau thông qua giao thức trạng thái đường link ( link state protocol) Các giao thức link state như OSPF và IS-IS được mở rộng để thực hiện nhiệm vụ này Một Head end LSR ( LSR được thiết lập TE tunnel với địa chỉ LSR

đ ch đến và các ràng buộc được đảm bảo) dựa trên các thông tin quảng bá trên để xây dựng một cơ sở dữ liệu TE Từ đ , n sử dụng thuật toán t nh toán đường PCALC hoặc CSPF để tìm ra tuyến (LSP) ngắn nhất từ nguồn xác dịnh ( Head end LSR) đến một đ ch cụ thể ( Tail end LSR) mà vẫn thỏa mãn các ràng buộc Việc tính toán này được thực hiện trên HE ( Head end LSR) và hoàn toàn độc lập với các LSR khác

Do hoạt động trong môi trường nhãn (MPLS) nên trên mỗi LSP ứng với Tunnel nhất định, các LSR chuyển tiếp ( Intermediate LSR) cần biết được nhãn tới cũng như

là nhãn ra để thực hiện việc hoán đ i nhãn Để các Intermediate LSR (INTER) có thể học được nhãn thì giữa chúng và HE cần phải có một giao thức báo hiệu Giao thức RSVP ( Resource Reservation Protocol) được phát triển và mở rộng, cho phép mang thông tin nhãn MPLS và một số thông tin TE khác ( như Explicit Route, Record Route object…) RSVP thực hiện báo hiệu xuyên suốt trên LSP nhằm lấy thông tin về nhãn cũng như là kiểm tra xem tại các node các tài nguyên c còn đáp ứng cho Tunnel hoạt động được hay không? (do sự thay đ i thông tin TE ở các liên kết không phải lúc nào cũng được OSPF hoặc IS-IS quảng bá kịp thời), từ đ mà HE c thể tối ưu, chọn lại tuyến khác Việc này được thực hiện thông qua gửi các bản tin RSVP PATH message, RSVP RESV message hoặc các thông điệp RSVP khác, sẽ được trình bày ở các chương sau

Khi nghiên cứu về kỹ thuật lưu lượng MPLS TE ta cần quan tâm đến 3 vấn đề chính:

(1) Sự phân phối thông tin ( Information distribution)

(2) Tính toán và thiết lập tuyến ( Path calculation and setup)

(3) Chuyển tiếp lưu lượng vào một đường hầm (Forwarding traffic down a tunnel)

Chương 2 Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS Nguyễn Xuân Khánh

CHƯƠNG 2 : PHÂN PHỐI THÔNG TIN TRONG MPLS TE

Một trạng thái của liên kết cần phải được truyền qua liên kết trong mạng đến tất

cả cac router đang sử dụng kỹ thuật lưu lượng TE Trong phần này, ta sẽ thấy những thông tin liên kết nào giao thức định tuyến cần phải truyền đi và cách OSPF và IS-IS được mở rộng để mang thông tin TE

2.1 Những yêu cầu cho IGP trong MPLS TE

IGP cần phải gửi thông tin topo mạng cũng như thuộc tính của các liên đến tất

cả các router khác trong một vùng, như vậy mỗi router trong vùng có thể tính toán được những tuyến đi khả thi

Trong IGP, chỉ giao thức link state có thể thực hiện nhiệm vụ này khi có triển khai kỹ thuật lưu lượng, vì nó gửi tràn trạng thái tất cả các liên kết của một router đến toàn bộ các router khác trong một vùng Do đ , mỗi router trong vùng biết được tất cả các đường có thể đi đến đ ch

Giao thức định tuyến distance vector không thể dùng khi triển khai kỹ thuật lưu lượng Vì n được thiết kế để chỉ gửi thông tin những tuyến mà nó cho là tốt nhất, do

đ thông tin về những tuyến khả thi khác bị bỏ sót

Các giao thức định tuyến dạng Link-State (OSPF và IS-IS) được mở rộng cho MPLS-TE không chỉ quảng bá các thông tin về liên kết thông thường mà nó còn mang thêm thông tin ràng buộc của các liên kết đ trong miền MPLS như :

 TE Metric: là một thông số sử dụng cho việc xây dựng topo TE, do người quản trị đặt và mặc định TE metric bằng với IGP metric

 Băng thông lớn nhất: là t ng băng thông được dùng cho liên kết trên một hướng truyền Trong Cisco tham số này là giá trị vật lý hoặc là giá trị được thiết lập liên kết

 Băng thông dành riêng tối đa : là băng thông dành riêng tối đa trên liên kết,thường giá trị mặc định nên là giá trị Maximum Bandwidth, đơn vị là byte/s

Có thể cài đặt thông số này bằng lệnh “ip rsvp bandwidth”

 Unreserved Bandwidth: phần băng thông khả dụng còn lại trên liên kết

 Administrative Group: là một vùng 32 bit không có cấu trúc cụ thể Người điều khiển có thể cài đặt riêng rẽ từng bit trong vùng này để mang một ý nghĩa do người đ tự chọn

2.2 Phần mở rộng OSPF cho TE

OSPF mở rộng cho phép mang thêm thông tin thuộc tính của liên kết được cấu hình trên một router Các thông tin được cung cấp bởi phần mở rộng có thể được sử dụng để xây dựng một cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết mở rộng, giống như cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết

Sự khác biệt là cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết được mở rộng (còn được gọi là

cơ sở dữ liệu kỹ thuật lưu lượng) có thêm các thuộc tính liên kết Người ta có thể sử dụng cơ sở dữ liệu kỹ thuật lưu lượng để:

 Giám sát các thuộc tính liên kết

 Định tuyến nguồn dựa vào các ràng buộc

Phần mở rộng này gồm 3 dạng bản tin Opaque LSA là loại 9, loại 10 và loại 11, chúng khác nhau ở phạm vi lan truyền:

 Loại 9: chỉ quảng bá trong phạm vi nội bộ (link-local)

 Loại 10: quảng bá trong phạm vi mạng diện rộng và dừng lại ở các router biên

 Loại 11: quảng bá khắp miền OSPF

Bảng 2.1 : Cấu trúc của LSA

LSA ID của 1 opaque LSA được định nghĩa gồm có 8 bit mô tả kiểu dữ diệu (Opaque type) và 24 bit mô tả dữ liệu cụ thề (Opaque ID) Trong kỹ thuật lưu lượng LSA có opaque type là 1 Còn lại 24 bit là trường đối tượng, là một giá trị tùy ý dùng

để duy trì nhiều LSA TE Giá trị lớn nhất của LSAs TE la 16777216

Trong trường Option có thêm một bit mới là O-bit, bit này để chỉ ra một router

có khả năng truyền và nhận các Opaque LSA hay không

Chương 2 Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS Nguyễn Xuân Khánh

Bảng 2.3 : Cấu trúc của TLV

Những TLV này mang theo dữ liệu MPLS TE cụ thể

TLV chứa Router Address TLV và Link TLV:

 Router Address TLV:Chỉ ra một địa chỉ IP n định của router quảng bá mà luôn cóthể kết nối nếu có bất kì một kết nối nào tới n và thường dùng một địa chỉ loopback Trong các giao thức khác, Router Address được xem như một Router ID

 Link TLV: Link TLV mô tả một liên kết đơn, được xác định bởi môt tập các TLV,các sub-TLV này mới thực sự mang thông tin thuộc tính của liên kết Chỉ có một link TLV được mang trong một LSA

sub-Mô tả sub-TLV:

3 Local Interface IP Address 4

4 Remote Interface IP Address 4

5 Traffic Engineering Metric 4

Link Type (loại liên kết) : Chỉ ra liên kết này là liên kết điểm-điểm hay liên kết điểm-đa điểm

Link ID (ID liên kết) : Xác định đầu cuối của liên kết (router ID): với liên kết điểm-điểm thì đ là router ID của neighbor, với liên kết đa điểm thì đ là địa chỉ interface của router được chỉ định

Local Interface IP Address(đỉa chỉ IP nội bộ) : địa chỉ interface tương ứng của liên kết tại router

Remote Interface IP Address (đỉa chỉ IP tư xa): địa chỉ IP của interface neighbor tương ứng trên liên kết

Unreserved Bandwidth(băng thông còn lại): Phần băng thông khả dụng còn lại chưa được sử dụng tại mỗi cấp độ trong 8 cấp độ ưu tiên

Giá trị đúng của băng thông được thiết lập theo 8 cấp độ ưu tiên từ cao tới thấp theo thứ tự từ 0-7, TE-LSP c độ ưu tiên cao hơn c thể chiếm giữ băng thông của độ

ưu tiên thấp hơn nhưng ngược lại thì không

Giá trị của nó nhỏ hơn hoặc bằng giá trị của Maximum Reservable Bandwidth, ban đầu được thiết lập bằng giá trị của Maximum Reservable Bandwidth

2.3 Phần mở trộng IS-IS cho TE

RFC3784 mô tả các phần mở rộng làm IS-IS có thể mang các thông tin điều khiển lưu lượng MPLS TE Hai loại IS-IS TLV đã được định nghĩa Chúng cho phép thông tin điều khiển lưu lượng MPLS có thể được mang bởi IS-IS Tuy nhiên, cùng một lúc, một số những thay đ i tạo ra bởi các TLV, như là mở rộng metric của liên kết

từ giá trị lớn nhất là 63 đến giá trị mới lớn hơn là 224-1

Có ba loại TLV mới:

Đầu tiên là mở rộng IS Reachability TLV hoặc TLV type 22: N là được xây dựng từ TLV type 2 (IS Reachability TLV), mô tả những IS-IS neighbor của nó, mang theo các sub-TLV cần thiết cho MPLS TE

Chương 2 Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS Nguyễn Xuân Khánh

Bảng 2.5 Bảng phần mở rộng IS-IS cho TE

0-2 Unassigned -

3 Administrative group 4 4-5 Unassigned -

6 IPv4 interface address 4

TLV mới thứ hai là mở rộng IP Reachability TLV (TLV type 135): Nó là sự kế thừa từ TLV type 128 và 130

TLV 134 - TE Router ID TLV: TLV này miêu tả MPLS router ID với 4 octet

2.4 Truyền thông tin bằng IGP

IGP truyền thông tin trong những trường hợp:

 Trạng thái liên kết thay đ i

 Cấu hình thay đ i

 Lan truyển theo chu kỳ

 Băng thông dành riêng thay đ i

 Thiết lập tunnel thất bại

Giống như định tuyến IP, truyền thông tin bằng OSPF bằng cách truyền LSA hay IS-IS khi trạng thái (up hoặc down) của kết nối thay đ i hay khi một thiêt lập nào

đ thay đ i thông số của kết nối cho IGP OSPF và IS-IS cũng c những cách truyền

thông tin theo kỹ thuật tuần hoàn Với OSPF, cách truyền này xảy ra mỗi 30 phút Với IS-IS, truyền tuần hoàn xẩy ra mỗi 15 phút theo mặc định

Khi thiết lập thất bại một đường hầm: Khi Headend-LSR cố gắng thiết lập một tuyến LSP mà n đã t nh toán bằng bản tin RSVP, nhưng việc thiết lập này có thể thất bại nếu có một đường TE-LSP khác chiếm băng thông của liên kết mà tuyến TE ban đầu đi qua nên sẽ không đủ băng thông cần thiết cho nó Mà sự thay đ i băng thông này không được thông báo do chưa vượt ngưỡng, vì vậy khi việc thiết lập thất bại router trung gian đ sẽ lan truyền thông tin mới và Headend-LSR sẽ cập nhật dữ liệu

và tính toán một đường đi khác nhờ CSPF

2.5 Định tuyến và chi phí của TE LSP

Khi đường dẫn cho một TE tunnel được tính toán, một số thành phần sẽ hoạt đồng Kết quả của sự t n toán là đường đi ngắn nhất có thể từ tất cả những đường đi

mà thông số của liên kết phu hợp với những thông số cần thiết của TE tunnel Những thông số này là nguồn tài nguyên sẽ được đề cập sau đây :

2.5.1 Thuộc tính của liên kết TE

Mỗi liên kết trong mạng MPLS sử dụng kỹ thuật điều khiển lưu lượng T có thể có những thông số cần phải được truyền đi đê router c thể tìm ra TE tunnel có thể sử dụng liên kết đặc biệt Một liên kết sử dũng kỹ thuật lưu lượng TE có những thông số sau :

 Maximum reservable bandwidth (Băng thông dành riêng lớn nhất)

 Attribute flags (Cờ thuộc tính)

 TE metric (trọng số quản trị)

 Shared risk link groups (nhóm liên kết chia sẻ rủi ro)

 Maximum reservable sub-pool bandwidth (Băng thông sub-pool dành riêng lớn nhất)

Maximum reservable bandwidth: là băng thông dành riêng lớn nhất trong phần dùng chung, phần mà các đường TE thông thường có thể sử dụng

Affinity flag : chỉ ra lớp tài nguyên, khả năng hay ch nh sách quản trị của liên kết Cờ thuộc tính Affinity gồm 32 bit, mỗi bit có thể được thiết lập theo mục đ ch của người quản trị Ví dụ bít này có thể chỉ liên kết này c độ trễ nhỏ hơn 100ms, còn bit khác chỉ liên kết có tốc độ cao,…

TE metric: MPLS TE sử dụng TE metric của liên kết để định tuyến TE-LSP và mặc định TE metric bằng IGP metric Có thể thay đ i TE metric khác với IGP metric

để có chính sách chọn đường tốt hơn V dụ: IGP metric dùng để phản ánh những

Chương 2 Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS Nguyễn Xuân Khánh

tuyến đường đi c băng thông lớn phù hợp với lưu lượng dữ liệu, còn TE metric phản ánh những tuyến đường c độ trễ thấp phù với với lưu lượng voice

Shared Risk Link Groups: chỉ định những liên kết c dùng chung đường truyền vật lý (ví dụ cáp quang) Nếu đường truyền này bị đứt thì sẽ những liêt kết này bị ảnh hưởng cùng thời điểm SRLG được sử dụng cho trường hợp dự phòng FRR

Maximum Reservable Sub-Pool Bandwidth: là băng thông dành riêng cho những dịch vụ phân biệt (DiffServ-aware) Nó là một phanh mảnh của băng thông dùng chung

2.5.2 Thuộc tính MPLS TE tunnel

TE tunnel có những thuộc tính sau

 Địa chỉ đích của tunnel:

Là địa chỉ mà LSP sẽ được kết nối đến, hay n i đúng hơn là địa chỉ RouterID của router tail end

 Băng thông mong muốn:

Giá trị băng thông cho kết nối, chỉ những liên kết nào trên mạng c băng thông dành riêng cực đại lớn hơn hoặc bằng giá trị băng thông mong muốn này khi đ LSP mới có thể được thiết lập qua liên kết đ

 Cờ thuộc tính của LSP (Affinity):

Hay còn gọi là màu của LSP, n tương đương với attribute flag trên liên kết.Gồm

2 phần Affinity bit và mask Mỗi phần là một giá trị 32 bit

Cờ thuộc tính làm gì khi thiết lập 1 tunnel? Khi cấu hình thiết lập 1 tunnel, tại router head end ta phải cấu hình thông số “Affinity bit” và ”mask” Vậy làm sao để biết liên kết nào thỏa mãn yêu cầu này? Đầu tiên giá trị mask được AND với cờ thuộc tính Attribute Flag của liên kết, kết quả đem so sánh với Affinity Flag của tunnel, nếu

là giống nhau thì ta nói liên kết thỏa mãn yêu cầu về màu của tunnel và LSP và ngược lại liên kết không thỏa mãn yêu cầu của LSP

 Tùy chọn thiết lập đường đi:

C 2 phương pháp để thiết lập đường đi cho 1 LSP: tĩnh (explicit) hay động (dynamic)

Tiếp theo thực hiện kích hoạt tuyến tĩnh bằng lệnh:

Router(config)#ip explicit-path name {name} enable

Chỉ cần cấu hình theo câu lệnh:

Router(config-if)#Tunnel mpls traffic-eng path-option {preference} dynamic

Khi đ LSR sẽ tự động t nh toán và đưa ra con đường tối ưu nhất

Chương 3 Thiết lập và t nh toán đường đi GVHD :ThS Nguyễn Xuân Khánh

CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP VÀ TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ĐI TRONG MPLS TE 3.1 Thuật toán PCALC

PCALC là một thuật toán SPF đặc biệt mà MPLS TE sử dụng SPF là thuật toán mà OSPF và IS-IS sử dụng để đ nh toán đường đi ngắn nhất Một cách ngắn gộn, SPF chạy trên mỗi router và sử dựng dữ liệu được tạo ra bởi OSPF hoặc IS-IS đủ rút ra một bảng định tuyến Tiêu chuẩn duy nhất quan trọng với SPF là cost nhò nhất cho mỗi mạng IP Với kỹ thuật điều khiển lưu lượng, những tiêu chuẩn khác cũng c vai trò quan trọng : tài nguyên hoa75c liên kết bị hạn chế Bởi vì OSPF và IS-IS cũng đã được mở rộng để phân phối những nguồn tài nguyên, PCALC có thể t nh toán đường

đi không chỉ dựa vào đường đi ngắn nhất mà còn dựa vào những tài nguyên này nữa SPF trờ thành thuật toán CSPF Về cơ bản, những liên kết không c đủ băng thông hoặc không c đúng tài nguyên sẽ đựa cắt bớt khi mà SPF đang xây dựng Một sự khác nhau khác so với SPF là PCALC hay CSPF có thể chạy khi được yêu cầu khi ta cấu hình một TE tunnel Kết quả của tính toán CSPF không phải bảng định tuyến mà

là một đường dẫn Đường dẫn này là một định tuyến rõ ràng PCALC xây dựng cho TE tunnel, chỉ 1 đường dẫn Tóm lại PCALC ngoài quan tâm đến cost, còn quan tâm đến:

3.1.1 Các bước thực hiện thuật toán CSPF như sau:

Bước 1: Một nút tự đưa thông tin của chính mình vào danh sách PATH với cost

= 0, next hop là chính nó và thiết lập băng thông = N/A

Bước 2: Xem xét nút vừa vào danh sách PATH, và gọi nó là nút PATH Kiểm tra danh sách các nút láng giềng của nó Thêm mỗi láng giềng vào danh sách TENT với một next hop của nút PATH, trừ khi nút láng giềng đã c c danh sách TENT hoặc PATH với chi phí thấp hơn Không thêm đường đi này vào TENT trừ khi n được cấu hình ràng buộc cho đường hầm – băng thông (bandwidth) và quan hệ (affinity) Nếu nút vừa được thêm vào danh sách TENT đã c trong danh sách, nhưng với một chi phí cao hơn hoặc thấp hơn băng thông tối thiểu, thay thế đường đi c chi ph cao hơn bằng đường hiện tại

Bước 3: Tìm láng giềng trong danh sách TENT với chi phí thấp hơn, thêm láng giềng đ vào danh sách PATH, và lặp lại bước 2 Nếu TENT rỗng hoặc trên PATH còn lại nút ở cuối đường hầm thì dừng

Trong thực tế việc tính toán phức tạp hơn nhiều CSPF phải lưu giữ mọi nút trên đường đi, không chỉ là nút kế tiếp Cũng như, không chỉ quan tâm đến băng thông

mà còn xem xét đến các thuộc tính kết nối và các phương pháp quyết định (tiebreakers)

3.1.2 Các phương pháp quyết định trong CSPF (Tiebreakers in CSPF):

SPF thông thường (dùng trong OSPF, IS-IS) có thể sử dụng nhiều đường đi đến

đ ch c cùng chi ph Điều này thỉnh thoảng được gọi là Nhiều đường đi cùng chi ph (ECMP – Equal-Cost MultiPath), và nó rất hữu dụng trong giao thức định tuyến nội (IGP – Interior Gateway Protocol)

Tuy nhiên trong CSPF, không được tính mọi đường đi tốt nhất đến mọi đ ch c thể

Đây là các phương pháp quyết định đường đi c cùng chi ph :

 Chọn đường đi c băng thông c sẵn tối thiểu rộng nhất

 Nếu vẫn chưa được, chọn đường đi c hop count thấp nhất (số lượng bộ định tuyến trong đường đi)

 Nếu vẫn chưa thõa, chọn đường đi ngẫu nhiên

 Các phương pháp này đưa ra cho một nút trong TENT Tại một thời điểm nào đ , một nút chỉ nên được liệt kê một lần trong TENT Đây là sự khác biệt với IGP SPF – có thể chọn nhiều đường cho một nút và chia tải giữa chúng

ví dụ, trong mạng hình bên dưới muốn tạo một đường hầm từ RtrA tới RtrZ với băng thông 10 Mbps Mỗi đường đi trong mạng này phù hợp với mô tả đ Khi đ ta chọn đường nào

Chương 3 Thiết lập và t nh toán đường đi GVHD :ThS Nguyễn Xuân Khánh

C 5 đường có thể đi từ A đến Z, gọi là P1 đến P5 (từ trên xuống dưới)

Bảng 3.1 liệt kê các thuộc tính đường đi

Tên

đường Các router trên đường đi Chi phí

Băng thông tối thiểu

3.2 Giao thức RSVP

RSVP là một cơ chế báo hiệu dùng để dành riêng tài nguyên trên một mạng RSVP không phải là một giao thức định tuyến Việc quyết định tuyến do IGP (gồm cả các mở rộng TE) và CSPF

Công việc của RSVP là báo hiệu và duy trì tài nguyên dành riêng qua một mạng Trong MPLS TE, RSVP dự trữ băng thông tại mặt phẳng điều khiển (control-plane layer); không c ch nh sách lưu lượng trên mặt phẳng chuyển tiếp (forwarding-plane) Khi sử dụng cho các mục đ ch khác (như VoIP hay

DLSW+reservations), RSVP có thể được dùng để dành riêng không gian hàng đợi công bằng có trọng số (WFQ – Weighted Fair Queuing) hay xây dựng các ATM SVC

RSVP có ba chức năng cơ bản:

- Thiết lập và duy trì đường đi (Path setup and maintenance)

- Hủy đường đi (Path teardown)

- Báo lỗi (Error signalling)

RSVP là một giao thức trạng thái mềm (soft-state protocol) Nghĩa là cần tái báo hiệu trên mạng để làm tươi định kỳ cho nó Với RSVP, một yêu cầu bị hủy nếu n được chỉ định xóa khỏi mạng bằng RSVP hay hết thời gian dành riêng (reservation times out)

Bảng 3.2 : Liệt kê chín loại thông điệp RSVP khác nhau được định nghĩa Loại thông

điệp

Mô tả

Path Dùng để thiết lập và duy trì sự dành riêng

Resv Gửi hồi đáp cho các thông điệp Path để thiết lập và suy trì sự

dành riêng PathTear Tương tự các thông điệp Path, nhưng được dùng để hủy sự

dành riêng ra khỏi mạng ResvTear Tương tự các thông điệp Resv, nhưng được dùng để hủy sự

dành riêng ra khỏi mạng PathErr Được gửi bởi phía nhận thông điệp Path, báo rằng phát hiện

ra một lỗi trong thông điệp đ ResvErr Được gửi từ phía nhận thông điệp Resv, báo rằng phát hiện ra

một lỗi trog thông điệp đ ResvConf Được gửi từ phía nhận thông điệp Resv để báo rằng tài

nguyên dành riêng đưa ra đã được thiết lập ResvTearConf Một thông diệp riêng của Cisco tương tự như ResvConf, để

báo rằng sự dành riêng đã bị hủy khỏi mạng Hello Một sự mở rộng được xác định trong RFC 3209 cho phép kết

nối cục bộ ( link-local) được duy trì giữa 2 láng giềng RSVP

Chương 3 Thiết lập và t nh toán đường đi GVHD :ThS Nguyễn Xuân Khánh

3.2.1 Thiết lập và duy trì đường đi

Thiết lập đường đi: Sau khi đầu đường hầm hoàn thành CSPF cho một đường hầm cụ thể, nó gửi một thông điệp Path đến nút kế tiếp dọc theo đường đi đã t nh toán đến đ ch LSR gửi thông điệp được gọi là LSR ngược dòng và LSR nhận thông điệp được gọi là LSR xuôi dòng hay trạm trước đ Sau khi LSR xuôi dòng nhận xong một thông điệp Path, nó kiểm tra đinh dạng của thông điệp sau đ kiểm tra lượng băng thông mà thông điệp yêu cầu Tiến trình này được gọi là điều khiển chấp nhận Nếu việc kiểm tra này thành công và thông điệp Path được dành riêng băng thông như n yêu cầu, LSR xuôi dòng tạo một thông điệp Path mới và gửi đến nút kế tiếp trong đối tượng tuyến tường minh (ERO- Explicit Route Object) Thông điệp Path tiếp tục được chuyển đi đến khi nào chúng đến được nút cuối cùng trong ERO đuôi đường hầm MPLS TE.Đuôi đường hầm thực hiện điều khiển chấp nhận trên thông điệp Path giống như các LSR xuôi dòng khác.Khi nó nhận ra rằng n là đ ch đến của thông điệp Path

nó trả lời lại bằng thông điệp Resv Resv đ ng vai trò như là một ACK báo về cho LSR ngược dòng Resv chứa một thông báo rằng thỏa mãn sự dành riêng đến cuối đường hầm và thông tin nhãn đến đ ch

Ở phần này, ta tập trung đi phân t ch các bản tin PATH và RESV cũng như các đối tượng đi kèm với các thông điệp này, nhằm làm rõ quá trình thiết lập và duy trì đường đi

a Bản tin PATH: Với giao thức RSVP mở rộng, bản tin PATH có thêm một thành phần

mới:

ERO ( explicit route object) Sau đây, chúng ta tìm hiểu về ba thành phần chính của bản tin PATH:

 Thành phần yêu cầu nhãn( Label request object)

 Thành phần định tuyến xác định( Explicit route object)

 Thành phần định tuyến mảnh tin ( Record route object)

Thành phần yêu cầu nhãn ( LQO) : Igress LSR yêu cầu ấn định nhãn cho LSP cần xử

lý, ngoài ra thành phần còn mang giá trị mã nhận dạng giao thức lớp mạng L3PID ( Layer 3 protocol identifier) để xác định giao thức lớp mạng sử dụng Như ta đã biết, có 3 loại nhãn được sử dụng:

 Nếu giao thức lớp 2 không có cấu trúc xác định thì nhãn có dạng là nhãn chèn thêm (shim label) nằm giữa tiêu đề lớp 2 và lớp 3

 Nếu giao thức lớp 2 là ATM thì giá trị nhãn chứa trong vùng thông tin VCI và VPI

 Nếu giao thức lớp 2 là Frame Relay thì nhãn được chứa trong vùng DLCI

 Khi nhận được bản tin PATH, các LSR sẽ giữ lại trong khối trạng thái đường

dẫn (Path State Block) dành cho LSP này Nếu xách định được loại nhãn thì

sẽ tiến hành quá trình ấn định nhãn

Các lỗi có thể xảy ra:

 LSR nhận được bản tin PATH nhưng không ấn định được nhãn thì nó sẽ gửi bản tin PATH Error để báo với igress LSR biết xảy ra lỗi định tuyến hoặc lỗi của ấn định giá trị nhãn

 Nếu LSR nhận được không hỗ trợ L3PID thì sẽ gửi PATH Err cho igress LSR Lỗi này xảy ra sẽ kết thúc quá trình khởi tạo LSP

 Nếu nhận được bản tin này mà không nhận ra được thành phần yêu cầu nhãn (Label request object) thì cũng gửi PATH Err và kết thúc khởi tạo LSP

Thành phần định tuyến xác định ( ERO):

Thông tin trong thành phần này là đường đi của bản tin PATH trong mạng Các LSR căn cứ vào thành phần này để chuyển bản tin đến đ ch nhận tiếp theo trong mạng ERO chỉ sử dụng unicast và chỉ khi tất cả các bộ định tuyến trên toàn tuyến đều hỗ trợ RSVP và ERO

Cấu trúc của ERO gồm một chuỗi các thành phần phụ Mỗi thành phần này xác định một nhóm các nút mạng hay chỉ là một nút mạng trên đường định tuyến hoặc chỉ ra một thao tác trên tuyến Mỗi thành phần phụ như thế được gọi là abstract node và nếu chỉ có duy nhất một nút mạng thì gọi là Simple Abstract Node Các thành phần phụ trong một ERO có thể là những chỉ số AS ( Autonomous System), trong mỗi AS có thể có nhiều nút mạng nhưng chúng hoàn toàn trong suốt đối với igress LSR Dưới đây là định dạng của một thành phần phụ trong ERO:

Bảng 3.3 : Định dạng 1 thành phần phụ ERO

Bit L =1: là một ghép lỏng ( loose hop)

L =0: là một ghép chặt (strict hop) trên đường định tuyến xác định ( explicit route)

Có 4 loại thành phần phụ (subobject) được định nghĩa:

 Ipv4: các nút mạng trong abstract node c địa chỉ IP thuộc phiên bản 4 Mỗi địa chỉ có 32 bit

 Ipv6: địa chỉ của mỗi nút mạng thuộc phiển bản 6, 128 bit

Bit L Loại Độ dài Nội dung thành

phần phụ

Chương 3 Thiết lập và t nh toán đường đi GVHD :ThS Nguyễn Xuân Khánh

Thành phần định tuyến mảnh tin ( RRO):

Với thành phần này trong bản tin PATH, LSR sẽ biết được tất cả các LSR nằm trên đường đi của bản tin PATH ( cũng ch nh là LSP) từ igress LSR đến egress LSR Khi igress LSR xây dựng một LSP, đầu tiên, nó sẽ gửi đi bản tin PATH có chứa thành phần Label object và cả thành phần RRO Thông tin chứa trong RRO lúc này chỉ c địa chỉ IP của igress LSR

Khi một LSR trung gian nhận được bản tin này, LSR sẽ sao lại thành phần RRO trong khối trạng thái đường dẫn ( Path state block) và thêm địa chỉ IP của nó vào trong thành phần RRO Riêng egress LSR khi nhận được bản tin PATH sẽ hồi đáp lại bằng bản tin RESV Bản tin này sẽ sao lại thành phần RRO của bản tin PATH Như vậy, sau quá trình trao đ i bản tin PATH và RESV, mỗi LSR sẽ biết được toàn bộ LSR thuộc LSP này Điều này rất hữu ích cho công việc quản trị mạng

b Bản tin RESV:

Bản tin này dược egress LSR gửi đi trả lời bản tin PATH Bản tin RESV mang thông tin

về giá trị nhãn được ấn định cũng như tài nguyên mạng được dành cho LSP này Trong phần này, chúng ta chỉ xem xét thành phần chính nhãn ( Label object)

Hình 3.1 Thành phần Label Object trong bản tin RESV

Khi nhận được một bản tin RESV, LSR sẽ kiểm tra xem bản tin này tương ứng với bản tin PATH nào và LSR gửi có phải là nút mạng kế tiếp thuộc LSP hay không Khi tất cả đều hợp lệ thì LSR sẽ ấn định giá trị nhãn trong bản tin RESV cho vùng nhãn đầu ra Đồng thời LSR cũng gửi đi bản tin RESV với giá trị nhãn sử dụng cho LSP này tới LSR ngược dòng

Như vậy khi igress LSR nhận được bản tin RESV, luồng lưu lượng đã xác định được LSP dành cho nó Quá trình ấn định nhãn cho LSP được thực hiện dưới hình thức downstream on demand

c Quá trình xây dựng LSP:

Hình 3.2 : Mô tả quá trình xây dựng tuyến

Quá trình gửi bản tin PATH:

Tại PE1-AS1 (LSR 1): LSR gửi đi bản tin PATH và ba thành phần chính trong bản tin

PATH:

 Explicit route: mô tả đường đi của bản tin PATH trong mạng để xây dựng LSP và dành sẵn tài nguyên mạng trên LSP này

 Label request: đưa ra yêu cầu về giá trị nhãn dành cho LSP

 Record route: thành phần này trong bản tin giúp igress LSR c được thông tin chính xác về LSP như địa chỉ của các LSR thuộc LSP Thành phần này rất thiết