ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT VỀ MPLSTE

CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VỀ MPLSTE 4 I. GIỚI THIỆU MPLSTE 4 1. Giới thiệu về MPLS TE: 4 2. Lịch sử hình thành: 4 3. Đặc điểm mạng MPLS : 5 4. Một số khái niệm thường gặp: 5 5. Lợi ích của MPLS : 5 II. GIAO THỨC PHÂN PHỐI THÔNG TIN TRONG MPLSTE: 5 1. Cấu trúc của LSA: 6 2. Mô tả subTLV: 7 3. Ví dụ: 8 III. GIAO THỨC PHÂN PHỐI NHÃN RSVP: 10 1. Bản tin PATH: 11 a) Thành phần yêu cầu nhãn ( LQO) : 11 b) Thành phần định tuyến xác định ( ERO): 12 c) Thành phần định tuyến mảnh tin ( RRO): 12 2. Bản tin RESV: 12 3. Quá trình gửi bản tin PATH: 13 4. Quá trình gửi bản tin RESV: 14 IV. CÁC THUỘC TÍNH CỦA MỘT LIÊN KẾT TRONG MPLSTE: 14 1. Băng thông có sẵn (available bandwidth): 15 2. Độ ưu tiên đường hầm (Tunnel Priority): 15 a) Các mức độ ưu tiên (Priority Level): 15 b) Những cơ sở của sự ưu tiên (Preemption Basics): 15 c) Độ ưu tiên thiết lập và độ ưu tiên lưu giữ (Setup and Holding Priority): 15 3. Các cờ thuộc tính (Attribute Flags): 16 4. Trọng lượng quản trị (Administrative Weight): 17 5. Nhóm liên kết chia sẽ nguy cơ: 17 6. Băng thông subpool dành riêng lớn nhất: 17 V. CÁC THUỘC TÍNH CỦA TRUNG KẾ (TUNNEL) TRONG MPLSTE: 17 1. Địa chỉ đích của tunnel: 18 2. Băng thông mong muốn: 18 3. Cờ thuộc tính của LSP (Affinity): 18 4. Tùy chọn thiết lập đường đi: 18 5. Độ ưu tiên: 19 CHƯƠNG II: MÔ PHỎNG 20 1. Trước hết ta cấu hình địa chỉ loopback cho từng router ( Configure Loopback Interface for Tunnel Association ) : 20 2. Cấu hình TE trên các router và trên mỗi interface của nó. 20 3. Cấu hình các thông số băng thông RSVP. Ta cấu hình băng thông RSVP trên tất cả các interface của các Router với giá trị tối đa là 256 K. Các router khác cấu hình tương tự. 21 4. Cấu hình các thông số giao diện đường hầm trên headendrouter, với đích đến của R1 là địa chỉ loopback trên Router 5 (10.10.10.103), với đường hầm được cấu hình là dynamic, chỉ số ưu tiên của đường hầm xác định là 1, với băng thông yêu cầu là 100 K. 21 5. Configuring dynamic tunnel announcement into IGP 22 6. Cấu hình explicitpath tunnel. 1 đường hầm explicitpath tên LSP được cấu hình thông qua R2 giữa R1 và R5 , cấu hình được thao tác trên R1: 22 7. Cấu hình explicitpath với địa chỉ IP nexthop của các router trên LSP path: 22 8. Configuring Explicit tunnel announcement into IGP 23 9. Cấu hình cho phép giao thức IGP cho MPLS TE. Sự cấu hình này phải được thực hiện trên tất cả các router trên TE domain. Cấu hình trên R1, các Router khác tương tự 23

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI: MPLS-TE

Giảng viên : Nguyễn Xuân Khánh

Sinh viên thực hiện: Trương Công Hữu Đ10VTA1

Trần Quốc Đức Đ10VTA1 Lâm Nhựt Hào Đ10VTA1 Đinh Bá Huấn Đ10VTA1 Nguyễn Hữu Hiệu Đ10VTA1

Phùng Tấn Phi Đ10VTA1 Thái Phi Cường Đ10VTA1 Trần Văn Hùng Đ10VTA1 Nguyễn Hữu Tiến Đ10VTA2

Mục Lục

CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VỀ MPLS-TE 4

I GIỚI THIỆU MPLS-TE 4

1 Giới thiệu về MPLS TE: 4

2 Lịch sử hình thành: 4

3 Đặc điểm mạng MPLS : 5

4 Một số khái niệm thường gặp: 5

5 Lợi ích của MPLS : 5

II GIAO THỨC PHÂN PHỐI THÔNG TIN TRONG MPLS-TE: 5

1 Cấu trúc của LSA: 6

2 Mô tả sub-TLV: 7

3 Ví dụ: 8

III GIAO THỨC PHÂN PHỐI NHÃN RSVP: 10

1 Bản tin PATH: 11

a) Thành phần yêu cầu nhãn ( LQO) : 11

b) Thành phần định tuyến xác định ( ERO): 12

c) Thành phần định tuyến mảnh tin ( RRO): 12

2 Bản tin RESV: 12

3 Quá trình gửi bản tin PATH: 13

4 Quá trình gửi bản tin RESV: 14

IV CÁC THUỘC TÍNH CỦA MỘT LIÊN KẾT TRONG MPLS-TE: 14

1 Băng thông có sẵn (available bandwidth): 15

2 Độ ưu tiên đường hầm (Tunnel Priority): 15

a) Các mức độ ưu tiên (Priority Level): 15

b) Những cơ sở của sự ưu tiên (Preemption Basics): 15

c) Độ ưu tiên thiết lập và độ ưu tiên lưu giữ (Setup and Holding Priority): 15

3 Các cờ thuộc tính (Attribute Flags): 16

4 Trọng lượng quản trị (Administrative Weight): 17

5 Nhóm liên kết chia sẽ nguy cơ: 17

6 Băng thông sub-pool dành riêng lớn nhất: 17

V CÁC THUỘC TÍNH CỦA TRUNG KẾ (TUNNEL) TRONG MPLS-TE: 17

1 Địa chỉ đích của tunnel: 18

2 Băng thông mong muốn: 18

3 Cờ thuộc tính của LSP (Affinity): 18

4 Tùy chọn thiết lập đường đi: 18

5 Độ ưu tiên: 19

CHƯƠNG II: MÔ PHỎNG 20

1 Trước hết ta cấu hình địa chỉ loopback cho từng router ( Configure Loopback Interface for Tunnel Association ) : 20

2 Cấu hình TE trên các router và trên mỗi interface của nó 20

3 Cấu hình các thông số băng thông RSVP Ta cấu hình băng thông RSVP trên tất cả các interface của các Router với giá trị tối đa là 256 K Các router khác cấu hình tương tự 21

4 Cấu hình các thông số giao diện đường hầm trên headend-router, với đích đến của R1 là địa chỉ loopback trên Router 5 (10.10.10.103), với đường hầm được cấu hình là dynamic, chỉ số ưu tiên của đường hầm xác định là 1, với băng thông yêu cầu là 100 K 21

5 Configuring dynamic tunnel announcement into IGP 22

6 Cấu hình explicit-path tunnel 1 đường hầm explicit-path tên LSP được cấu hình thông qua R2 giữa R1 và R5 , cấu hình được thao tác trên R1: 22

7 Cấu hình explicit-path với địa chỉ IP next-hop của các router trên LSP path: 22

8 Configuring Explicit tunnel announcement into IGP 23

9 Cấu hình cho phép giao thức IGP cho MPLS TE Sự cấu hình này phải được thực hiện trên tất cả các router trên TE domain Cấu hình trên R1, các Router khác tương tự 23

CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VỀ MPLS-TE

I GIỚI THIỆU MPLS-TE

1 Giới thiệu về MPLS TE:

Multiple Protocol Lable Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS Multiprotocol Label Switching) là một công nghệ kết hợp những đặc điểm tốt nhất giữa địnhtuyến lớp 3 (layer 3 routing) và chuyển mạch lớp 2 (layer 2 switching) cho phép chuyển tảicác gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt ở các mạng biên (edge) bằng cáchdựa vào nhãn (label)

Định tuyến trong mạng IP được điều chỉnh bởi nhu cầu để có được lưu lượng truy cậptrên mạng lớn nhất có thể Đó là lý do tại sao định tuyến IP được dựa trên nguyên tắc địnhtuyến chi phí cơ bản thấp nhất Tất cả các định tuyến với giao thức IP có chi phí liên quan đếncác liên kết trong mạng Sự tích lũy của các chi phí tất cả các liên kết của một đường đi được

sử dụng để tính toán đường đi chi phí nhỏ nhất để chuyển tiếp lưu lượng truy cập thông quamạng Chi phí đó là một metric duy nhất được gán cho một liên kết

IP và ATM là hai công nghệ hoàn toàn khác nhau, được thiết kế cho những môi trườngmạng khác nhau, khác nhau về giao thức, cách đánh địa chỉ, định tuyến, báo hiệu, phân bổ tàinguyên

Khi các ISP càng mở rộng mạng theo hướng IP over ATM, họ càng nhận rọ nhược điểmcủa mô hình này, đó là sự phức tạp của mạng lưới do phải duy trì hoạt động của hai hệ thốngthiết bị Sự bùng nổ của mạng Internet dẫn tới xu hướng hội tụ các mạng viễn thông khác nhưmạng thoại, truyền hình dựa trên Internet, giao thức IP trở thành giao thức chủ đạo trong lĩnhvực mạng

Xu hướng của các ISP là thiết kế và sử dụng các router chuyên dụng, dung lượngchuyển tải lớn, hỗ trợ các giải pháp tích hợp, chuyển mạch đa lớp cho mạng trục Internet.Nhu cầu cấp thiết trong bối cảnh này là phải ra đời một công nghệ lai có khả năng kếthợp những đặc điểm tốt của chuyển mạch kênh ATM và chuyển mạch gói IP

Công nghệ MPLS ra đời trong bối cảnh này đáp ứng được nhu cầu của thị trường đúngtheo tiêu chí phát triển của Internet đã mang lại những lợi ích thiết thực, đánh dấu một bướcphát triển mới của mạng Internet trước xu thế tích hợp công nghệ thông tin và viễn thông(ICT - Information Communication Technology) trong thời kỳ mớicác ISP là thiết kế và sửdụng các router chuyên dụng, dung lượng chuyển tải lớn, hỗ trợ các giải pháp tích hợp,chuyển mạch đa lớp cho mạng trục Internet

Nhu cầu cấp thiết trong bối cảnh này là phải ra đời một công nghệ lai có khả năng kếthợp những đặc điểm tốt của chuyển mạch kênh ATM và chuyển mạch gói IP.

4 Một số khái niệm thường gặp:

FEC (Forwarding Equivalence Class) là một nhóm các gói tin ở lớp mạng được dánnhãn giống nhau và gửi đi đồng nhất theo một đường đi xác định

LSR (Label Switching Router) là bộ định tuyến có hỗ trợ MPLS, bao gồm các giao thứcđiều khiển MPLS, các giao thức định tuyến lớp mạng và cách thức xử lý nhãn MPLS

LER( Label Edge Router) là các LSR ở biên mạng MPLS trong MPLS domain, gồm cóLER vào (Ingress LER) và LER ra (Egress LER)

LSP (Label Switching Path) là đường đi xuất phát từ một LSR và kết thúc tại một LSRkhác Tất cả các gói tin có cùng giá trị nhãn sẽ đi trên cùng một LSP

MPLS domain là tập các nút mạng MPLS

5 Lợi ích của MPLS :

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

Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác liên quan đếnInternet

Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol)

Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn(label) cho trước

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

Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp

Có tính tương thích cao

II GIAO THỨC PHÂN PHỐI THÔNG TIN TRONG MPLS-TE:

Có 2 loại giao thức được mỡ rộng để phân phối thông tin trạng thái liên kết giữa cácrouter trong mạng MPLS-TE: OSPF mở rộng và IS-IS mở rộng Ở đây chỉ đề cập đến giaothức OSPF mở rộng được sử dụng trong phần mô phỏng của nhóm

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

“thông thường”, 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:

2 Giám sát các thuộc tính liên kết

3 Định tuyến nguồn dựa vào các ràng buộc

4 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: Không lan truyền ra ngoài subnet của nó (link-local)

 Loại 10: Quảng bá trong vùng của nó

 Loại 11: Bản tin loại này được lan truyền trên miền OSPF, hoạt động ở vùngchuyển tiếp nhưng không xuất hiện ở vùng gốc

1 Cấu trúc của LSA:

 LSA Header

LSA ID của 1 opaque LSA được định nghĩa gồm có 8 bit mô tả kiểu dữ diệu (Opaquetype) và 24 bit mô tả dữ liệu cụ thề (Opaque ID) Trong kỹ thuật lưu lượng LSA có opaquetype 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 khảnăng truyền và nhận các Opaque LSA hay không

TLV chứa Router Address TLV và Link TLV:

 Router Address TLV:Chỉ ra một địa chỉ IP ổn định của router quảng bá mà luôncóthể kết nối nếu có bất kì một kết nối nào tới nó 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 linkTLV được mang trong một LSA

sub-2 Mô tả sub-TLV:

3 Local Interface IP Address 4

4 Remote Interface IP Address 4

5 Traffic Engineering Metric 4

7 Maximum Reservable Bandwidth 4

Local Interface IP Address: địa chỉ interface tương ứng của liên kết tại router.

Remote Interface IP Address: địa chỉ IP của interface neighbor tương ứng trên liên kếtUnreserved Bandwidth: Phần băng thông khả dụng còn lại chưa được sử dụng tạimỗicấp 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 thấptheo thứ tự từ 0-7, TE-LSP có độ ưu tiên cao hơn có thể chiếm giữ băng thông của độ ưu tiênthấp 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

3 Ví dụ:

Ví dụ bên dưới cho thấy cấu hình cần thiết để kích hoạt MPLS TE cho OSPF Ta cần

phải kích hoạt MPLS trên toàn router bằng câu lệnh mpls traffic-eng tunnels Khi đó mỗi

liên kết được cấu hình với câu lệnh trên sẽ có thể mang tunnels

Hình 2: Cấu hình MPLS TE cho OSPF

Câu lệnh mpls traffic-eng router-idinterface-name cho phép cấu hình một IP tĩnh như

MPLS TE router ID (tương tự như OSPF router ID) Ta dùng địa chỉ loopback trên router vớimục đích này Ví dụ bên dưới cho thấy ta có thể xác nhận rằng OSPF đã được kích hoạt đểchạy MPLS TE ở area 0 và bản tin opaque LSAs loại 10 đã xuất hiện trong cơ sở dữ liệuOSPF

Hình 3: Xác nhận MPLS TE cho OSPF

Ở ví dụ tiếp theo, ta sẽ thấy được bản tin opaque LSA chi tiết Router quảng cáo là

router có OSPF router ID và MPLS TE ID là 10.200.254.2 Lưu ý rằng mặc dù lệnh ip rsvp bandwidth được biểu thị bằng đơn vị kilobit/s, băng thông lớn nhất và băng thông dự trữ lớn

nhất được biểu thị bằng đơn vị kilobytes/s ở đầu ra OSPF Metric của liên kết cũng chính là

TE metric của liên kết đó

Hình 4: Chi tiết bản tin OSPF Opaque LSA

III GIAO THỨC PHÂN PHỐI NHÃN RSVP:

Giao thức chiếm trước tài nguyên (RSVP - Resource Reservation Protocol)

RSVP là một cơ chế báo hiệu dùng để dành riêng tài nguyên trên một mạng RSVPkhông phải là một giao thức định tuyến Công việc của RSVP là báo hiệu và duy trì tàinguyên dành riêng qua một mạng

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 được sử dụng trong MPLS nhằm thiết lập dự phòng về chất lượng dịch vụ trongmạng Internet Router theo dõi và kiểm soát việc di chuyển của gói tin sau khi có sự thốngnhất về tài nguyên sử dụng giữa 2 router Gói tin được gởi đều đặn nhờ giao thức RSVP giữacác router Một cách đơn giản, giao thức RSVP thực hiện việc thiết lập và điều khiển quátrình chiếm giữ tài nguyên của các dịch vụ Giao thức RSVP có 2 bản tin cơ bản: bản tin Path

và bản tin Resv 2 router sẽ dựa vào các thông số trong 2 bản tin này để quyết định việc thiếtlập kết nối giữa chúng hay không

RSVP sử dụng hai bản tin PATH và RESV để xây dựng LSP với mực chất lượng dịch

vụ theo yêu cầu nhưng đường đi của bản tin PATH và RESV là đường định tuyến tường minh( explicit route)

1 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)

a) Thành phần yêu cầu nhãn ( LQO) :

Igress LSR yêu cầu ấn định nhãn cho LSP cần xử lý, ngoài ra thành phần còn mang giátrị mã nhận dạng giao thức lớp mạng L3PID ( Layer 3 protocol identifier) để xác định giaothức lớp mạng sử dụng 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 VPINếu 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 ( PathState Block) dành cho LSP này Nếu xách định được loại nhãn thì sẽ tiến hành quá trình ấnđịnh nhãn

Các lỗi có thể xảy ra:

- LSR nhận được bản tin PATH nhưng không ấn định được nhãn thì nó sẽ gửi bản tinPATH 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 Lỗinày 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 (Labelrequest object) thì cũng gửi PATH Err và kết thúc khởi tạo LSP

b) 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 cứvào thành phần này để chuyển bản tin đến đích nhận tiếp theo trong mạng ERO chỉ sử dụngunicast 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 ( subobject) Mỗi thành phần này xácđịnh một nhóm các nút mạng hay chỉ là một nút mạng trên đường định tuyến hoặc chỉ ra mộtthao tác trên tuyến Mỗi thành phần phụ như thế được gọi là abstract node và nếu chỉ có duynhất một nút mạng thì gọi là Simple Abstract Node Các thành phần phụ trong một ERO cóthể là những chỉ số AS ( Autonomous System), trong mỗi AS có thể có nhiều nút mạng nhưngchúng hoàn toàn trong suốt đối với igress LSR Dưới đây là định dạng của một thành phầnphụ trong ERO:

Bit L Loại

(Type)

Độ dài(Length)

Nội dung thành phần phụ( Subobject content)Trong đó

- 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 có 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

- Autonomous System Number: những nút mạng nằm trong abstract node cùng nằmtrong một AS

c) Thành phần định tuyến mảnh tin ( RRO):

Với thành phần này trong bản tin PATH, LSR sẽ biết được tất cả các LSR nằm trênđường đi của bản tin PATH ( cũng chính là LSP) từ igress LSR đến egress LSR Khi igressLSR 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 có địa chỉ IP của igress LSR.Khi một LSR trung gian nhận được bản tin này, LSR sẽ sao lại thành phần RRO trongkhối trạng thái đường dẫn ( Path state block) và thêm địa chỉ IP của nó vào trong thành phầnRRO Riêng egress LSR khi nhận được bản tin PATH sẽ hồi đáp lại bằng bản tin RESV Bảntin này sẽ sao lại thành phần RRO của bản tin PATH Như vậy, sau quá trình trao đổi bản tinPATH và RESV, mỗi LSR sẽ biết được toàn bộ LSR thuộc LSP này Điều này rất hữu ích chocông việc quản trị mạng

2 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

Thành phần chính nhãn ( Label object):