TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ MEN

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ MEN

1

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ MEN

MEN – METRO ETHERNET NETWORK

Giáo viên hướng dẫn: TS Phạm Thế Quế

Chuyên đề:

Nội dung chính của báo cáo

Kiến trúc mạng MEN

 Theo định nghĩa của Metro Ethernet Forum tại MEF4 - Metro

Ethernet Architecture Framework part 1, mạng Metro Ethernet

sẽ được xây dựng theo 3 lớp:

• Lớp truyền tải dịch vụ.

• Lớp dịch vụ Ethernet.

• Lớp dịch vụ ứng dụng.

Kiến trúc mạng MEN( tiếp)

 Lớp truyền tải dịch vụ:

Lớp truyền tải dịch vụ hỗ trợ kết nối giữa các phần tử của lớp ETH Có thể sử dụng nhiều công nghệ khác nhau dùng để thực hiện việc hỗ trợ kết nối.

Ví dụ: IEEE 802.1, ATM,PDH, MPLS…

Kiến trúc mạng MEN( tiếp)

Lớp dịch vụ Ethernet có chức năng truyền tải các dịch vụ hướng kết nối chuyển mạch dựa trên địa chỉ MAC Các bản tin Ethernet sẽ được truyền qua hệ thống thông qua các giao diện hướng nội bộ, hướng bên ngoài được quy định rõ ràng, gắn với các điểm tham chiếu

Lớp ETH cũng phải cung cấp được các khả năng về OAM, khả năng phát triển dịch vụ trong việc quản lý các dịch vụ Ethernet hướng kết nối Tại các giao diện hướng bên ngoài của lớp ETH, các bản tin bao gồm: Ethernet unicast, multicast hoặc broadcast, tuân theo chuẩn IEEE 802.3 – 2002.

Kiến trúc mạng MEN( tiếp)

Lớp dịch vụ ứng dụng hỗ trợ các dịch vụ sử dụng truyền tải trên nền mạng Ethernet của mạng MEN Có nhiều dịch vụ trong đó bao gồm cả các việc sử dụng lớp ETH như một

lớp TRAN cho các lớp khác như: IP, MPLS,

PDH …

Các điểm tham chiếu

 Các điểm tham chiếu trong MEN định nghĩa các điểm tại đó phân tách biên quản lý khi kết nối đi qua các giao diện trong MEN.

Các thành phần bên ngoài bao gồm: Kết nối từ thuê bao tới MEN, kết nối với MEN khác, kết nối với mạng khác không phải Ethernet.Thuê bao kết nối tới MEN qua giao diện UNI - User - Network Interface Các thành phần bên trong MEN kết nối với nhau qua giao diện NNI trong (Interal Network-to-Network Interface) Hai mạng MEN có thể kết nối với nhau qua giao diện NNI ngoài (External Network - to - Network

Interface)

Service Interworking NNI

Network Interworking NNI

Network Interworking NNI

Subscriber

UNI

Other L1 Transport Networks

(e.g., SONET, SDH, OTN)

Ethernet Wide Area Network

Service Provider X

External NNI

Subscriber

Subscriber

UNI

UNI

IEEE 802.1Qav Forwarding and Queing Enhancements

for for Time sensitive Streams 12/2010 (dự kiến)

IEEE 802.1Qay Provider Backbone Bridge Traffic

Engineering

12/2011 (dự kiến)

IEEE 802.3

IEEE 802.3 CSMA/CD (IEEE 802.3ae 10G Ethernet;

IEEE 802.3ah Ethernet in the First Mile)

12/2005

D ịch vụ E-LINE

 Dịch vụ E-LINE dựa trên một kết nối ảo (EVC) điểm - điểm Dịch vụ E-LINE

được sử dụng để cung cấp các dịch vụ Ethernet điểm - điểm.

- Dịch vụ E-LINE có thể cung cấp băng thông đối xứng cho dữ liệu gửi nhận

trên hai hướng

- E-LINE có thể cung cấp cam kết đảm bảo tốc độ.

- E-LINE cho phép ghép dịch vụ Việc ghép dịch vụ có thể diễn ra tại một hoặc hai UNI.

D ịch vụ E-LINE

 Dịch vụ E-LINE có thể được chia thành hai loại:

• Dịch vụ Ethernet Private Line (EPL)

• Dịch vụ Ethernet Virtual Private Line (EVPL)

D ịch vụ E-LINE(tiếp)

Dịch vụ EPL sử dụng một EVC điểm-điểm giữa hai UNI EPL cung cấp độ trong suốt của các khung dịch

vụ giữa các UNI tức là khi khung dịch vụ được truyền

đi thì mào đầu của khung dịch vụ và dữ liệu được chỉ

ra tại cả UNI nguồn và UNI đích.

 Dịch vụ EPL không cho phép ghép dịch vụ, một UNI chuyên dụng được sử dụng cho dịch vụ này.

D ịch vụ E-LINE(tiếp)

 Dịch vụ Ethernet Virtual Private Line (EVPL) :

Dịch vụ EVPL được sử dụng để cung cấp các dịch vụ tương tự như

dịch vụ EPL nhưng có một số điểm khác:

 Dịch vụ EVPL cho phép ghép dịch vụ tại UNI Điều đó nghĩa là hiều EVC được tạo ra tại UNI trong khi EPL không cho phép

 Một EVPL không cung cấp độ trong suốt khung dịch vụ cao như dịch vụ EPL

bởi vì khi ghép dịch vụ thì một số khung dịch vụ có thể được gửi tới một EVC trong khi một số khung dịch vụ khác có thể được gửi tới các EVC khác

DỊCH VỤ E-LAN

Các dịch vụ cung cấp kết nối Ethernet ảo, dạng đa điểm – đa điểm có thể được gọi là dạng Ethernet LAN (E-LAN) Kiểu dịch vụ Ethernet LAN cung cấp kết nối đa điểm, tức là nó có thể kết nối 2 hoặc hơn nhiều UNIs Dữ liệu của thuê bao được gửi từ một UNI có thể được nhận tại một hoặc nhiều dữ liệu của UNIs khác Mỗi UNI được kết nối với một multipoint EVC Khi những UNIs được thêm vào, chúng sẽ được liên kết với multipoint EVC nêu trên do vậy nên đơn giản hóa việc cung cấp và kích hoạt dịch vụ Dịch vụ ELAN làm cho MEN trông giống một mạng LAN ảo.Dịch vụ E-LAN có thể sử dụng để tạo một số lượng lớn các dịch vụ.

DỊCH VỤ E-LAN(tiếp)

 Dịch vụ E-LAN cũng có thể chia thành

2 loại:

• Dịch vụ Ethernet Private LAN (EP-LAN)

• Dịch vụ Ethernet Virtual Private LAN (EVP-LAN)

DỊCH VỤ E-LAN(tiếp)

 Dịch vụ EP-LAN được định nghĩa để cung cấp việc duy trì thẻ CE-VLAN và đường hầm của giao thức điều khiển lớp 2 Ưu điểm của việc này là thuê bao có thể cấu hình các VLAN ngang qua các vị trí

mà không cần phải phối hợp với các nhà cung cấp.

DỊCH VỤ E-LAN(tiếp)

 Dịch vụ EVP-LAN có thể cho phép thuê bao sử dụng dịch vụ E-LAN có thể kết nối các UNI của họ đến mạng đô thị trong khi tại cùng thời điểm đó từ một hoặc nhiều UNI của họ muốn truy cập tới các dịch vụ gia tăng khác ( vd Internet) khác

DỊCH VỤ E-TREE

 Các dịch vụ cung cấp kết nối Ethernet ảo, dạng điểm – đa điểm (định nghĩa theo MEF 10.1) có thể được gọi là dạng Ethernet Tree (E-Tree) Dịch vụ E-Tree có một điểm gốc và nhiều điểm “leaf UNI”nhận thông tin hoặc gửi thông tin từ gốc Mỗi “leaf UNI” chỉ có thể trao đổi với nút gốc UNI Các gói tin được gửi từ mỗi nút “leaf UNI” mà có địa chỉ thuộc về nút

“leaf UNI” khác sẽ không được truyền qua hệ thống (loại bỏ khi đi vào biên của mạng) Dịch vụ E-Tree thích hợp cho triển khai cung cấp truy nhập Internet hoặc video theo yêu cầu triển khai dạng Multicast hoặc Broadcast.

DỊCH VỤ E-TREE(tiếp)

 Một dạng mở rộng khác của dịch vụ E-Tree là có thể hỗ trợ

từ 2 hoặc nhiều hơn số lượng nút gốc UNI Trong trường

hợp này, mỗi nút leaf UNI vẫn chỉ có thể trao đổi dữ liệu với một nút gốc UNI Các nút gốc UNI có thể trao đổi dữ liệu với nhau để hỗ trợ khả năng dự phòng.

DỊCH VỤ E-TREE(tiếp)

 Dịch vụ E-Tree cũng có thể chia thành 2 loại:

- Dịch vụ Ethernet Private Tree - EP-Tree

- Dịch vụ Ethernet Virtual Private Tree - EVP-Tree

DỊCH VỤ E-TREE(tiếp)

 Dịch vụ Ethernet Private Tree - EP-Tree:

Thuê bao với nhiều site có thể có yêu cầu cung cấp kết nối giữa các site, cung cấp dịch vụ không chỉ theo hướng sử dụng LAN

Sẽ có một vài site là điểm gốc cung cấp dịch vụ, các site khác được giữ vai trò là điểm leaf UNI nhận dịch vụ Dịch vụ EP-Tree yêu cầu giữ nguyên thẻ VLAN của khách hàng và đóng gói các giao thức cơ bản lớp 2 Với tính năng này, khách hàng có thể tự cấu hình VLAN giữa các site mà không phải cần sự hỗ trợ từ nhà cung cấp dịch vụ Khả năng năng được thực hiện qua việc cấu hình mỗi giao diện có thể ghép dịch vụ

DỊCH VỤ E-TREE(tiếp)

Có các thuê bao có nhu cầu sử dụng dịch vụ được cung cấp dạng cây trong nội

bộ mạng Trong trường hợp này, mỗi điểm leaf UNI trong kết nối cây cần được gắn hoặc kết nối với một điểm leaf (hoặc) gốc cụ thể Mỗi giao diện UNI cũng có thể cung cấp dịch vụ khác như EVPL hoặc EVP-LAN Mô hình này gọi là mô hình dịch

vụ EVP-Tree, cây Ethernet riêng ảo.

Ví dụ Hình dưới đây mô tả cấu trúc của dịch vụ EVP-Tree.Trong ví dụ này, khách hàng có sử dụng dịch vụ EVP-LAN (đỏ) cho việc kết nối truyền dữ liệu giữa các UNI Dịch vụ EVP-Tree (xanh) sử dụng để cung cấp video dạng quảng bá trong nội bộ.

Các công nghệ chủ yếu thực hiện mang MEN

Công nghệ Ethernet

 Công nghệ Ethernet đã được xây dựng và chuẩn hoá để thực hiện các chức năng của lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu.

 Với công nghệ đóng gói VLAN (VLAN Stacking,

VLAN Tunneling) dữ liệu của khách hàng có thể được phân chia độc lập với những đối tượng dữ liệu khác.

 Hạn chế lớn nhất của hệ thống mạng Metro

Ethernet dựa trên VLAN (802.1q) là giới hạn 212

(4096) VLAN tag Nếu mỗi khách hàng sử dụng 1 VLAN-ID thì mỗi vùng mạng chỉ có thể cung cấp tối đa 4096 đường kết nối Với giải pháp Q-in-Q, khi chèn thêm một trường VLAN tag trong bản tin của nhà cung cấp, tối đa, có thể cung cấp tới 224

nhãn dịch vụ.

Công nghệ Ethernet

Định dạng gói tin 802.1q và 802.1ad

Công nghệ Ethernet

Đóng gói Q-in-Q

Việc đóng gói Q-in-Q có thể được thực hiện tại UPE - tại

DSLAM hoặc tại các thiết bị chuyển mạch Metro, tùy theo

từng cấu hình mạng Việc đóng gói này được chia làm 3 loại:

đóng gói tất cả các lưu lượng đến một cổng nào đó với thẻ VLAN bên ngoài Chế độ này không mềm dẻo

trên lưu lượng, thiết bị phân loại lưu lượng dữ liệu đến của một cổng nào đó Sau đó, nó quyết định dùng thẻ bên ngoài cho mỗi loại lưu lượng Trong chế độ này, QinQ được gọi là QinQ chọn lọc (selective QinQ)

Q-in-Q được thực hiện trên cổng chuyển mạch Kết cuối Q-Q-in-Q tại UPE (hỗ trợ chuyển tiếp gói tin IP, ARP, DHCP).Kết nối với mạng lõi IP/MPLS (hỗ trợ chuyển tiếp bản tin IP, định

tuyến giữa CE-PE)

Nhận xét về công nghệ Ethernet

 Ưu điểm :

 Ethernet được sử dụng phổ biến trong các hệ thống mạng LAN

 Chi phí đầu tư thấp, dễ nâng cấp mở rộng

 Hầu hết các giao thức, giao diện truyền tải Ethernet đã được chuẩn hoá, tương thích cao giữa thiết bị thuộc nhà sản xuất khác nhau

 Nhược điểm:

 Công nghệ Ethernet phù hợp với cấu trúc mạng theo kiểu Hub

 Không tối ưu với cấu trúc ring

 Khả năng bảo vệ phục hồi thấp

 Ethernet truyền thống không hỗ trợ truyền tải dịch vụ theo thời gian thực

Công nghệ PBB-TE(PBT)

PBT là một định hướng mới trong triển khai mạng Metro Ethernet.PBT sử dụng công nghệ Ethernet đã có lược bỏ những thành phần về chống lặp,truyền quảng bá Người quản

lý mạng sẽ trực tiếp cấu hình trên các hệ thống switch, chỉ rõ đường kết nối, truyền dữ liệu của từng switch Với các cải tiến

về thông số của frame truyền tin, PBT cho phép các hạ tầng mạng truyền tải có thể ứng dụng Ethernet như một phương tiện truyền tải hiệu quả

Các công nghệ cơ bản của PBT là Q-in-Q (IEEE 802.1 ad), MAC-IN-MAC (IEEE 802.1ah) và OAM (IEEE 802.1ag), bổ sung một số phương thức mở rộng cho việc bảo vệ đường truyền (ảo) dữ liệu

Đặc điểm công nghệ PBB/PBB-TE

 Chuẩn 802.1ah hay còn gọi là PBT Thay vì thêm một nhãn VLAN vào bản tin Ethernet, PBB sẽ đóng gói mào đầu của gói tin 802.1ad trong một mào đầu MAC khác Như vậy, bản tin sẽ có hai lớp địa chỉ MAC: địa chỉ MAC của Q-in-Q và địa chỉ MAC của lớp mạng cung cấp dịch vụ (Service Provider) – MAC-IN-MAC Trong bản tin MAC-IN- MAC, trường Service Instances có độ dài 24 bit sẽ dùng để định danh cho các dịch vụ tương ứng với VLAN, cho phép mở rộng khả năng của cung cấp dịch vụ lên tới 16 triệu VLAN

Công nghệ PBB-TE - Chuẩn IEEE 802.1ah

B-DA: Địa chỉ MAC nguồn và đích trong mạng PBB Với những bản tin chưa biết địa chỉ đích, bản tin đó

sẽ được gán địa chỉ MAC dạng Multicast với định dạng cho 3 byte đầu tiên trong 6 byte địa chỉ: 5E-0; phần tiếp theo là 23 bit địa chỉ lấy từ định danh I-SID.

01-00-B-TAG: bao gồm định danh Backbone VLAN, các thông tin liên quan đến dịch vụ của nhà cung cấp:

định dạng Ethernet, định dạng ưu tiên

I-TAG: bao gồm I-SID, các bit cho điều khiển luồng.

Công nghệ PBB-TE

 Có 2 cơ chế học địa chỉ MAC trong PBB:

B-VLAN

 Học địa chỉ MAC phía người dùng thực hiện qua các SID

I- Trong mạng nhà cung cấp – B-VLAN, các địa chỉ MAC

được học gọi là những địa chỉ B-MAC Các địa chỉ này về thực tế chính là các địa chỉ của các cổng switch trong

mạng PBB

 Qua các I-SID, có 2 trường hợp

 Các I-SID dạng điểm - điểm: Không thực hiện việc học địa chỉ MAC của khách hàng mà thực hiện chuyển tiếp gói tin ngay

 Các I-SID dạng đa điểm - đa điểm: Các địa chỉ MAC của khách hàng được học và lưu trữ tại những bảng MAC riêng biệt cho từng I-SID

Công nghệ PBB-TE

 Điều khiển lưu lượng trong PBB-TE

 PBB-TE sử dụng định dạng khung Ethernet 802.1ah Một đường truyền dữ liệu trong mạng (trunk) cung cấp dịch vụ được thiết lập bởi:

 - Địa chỉ đích – B-DA

 - Định danh B – VID

 Trên mỗi switch có đường trunk đi qua, hệ thống quản trị thiết lập các thông số

trong bảng chuyển tiếp gói tin, thông số về băng thông Bảng chuyển tiếp này có cấu trúc tương tự như những bảng chuyển tiếp trong các switch Ethernet thông

thường.Nếu một địa chỉ B-DA kết hợp với nhiều B-VID khác nhau thì sẽ tạo nhiều đường trunk để dự phòng Mỗi đường truyền dữ liệu cung cấp cho khách hàng sẽ bao gồm 2 đường trunk, một đường chính và một đường dự phòng, gọi là nhóm trunk Mỗi đường trunk có thể thuộc về nhiều nhóm trunk.

Đánh giá về sự phát triển của PBB/PBB-TE

mạng cỡ nhỏ, cung cấp các dịch vụ định hướng kết nối

nghệ đã và đang được hoàn thiện

tiêu xây dựng mạng ban đầu trước khi lựa chọn công nghệ áp dụng triển khai: PBB/MPLS?

chi phí Tuy nhiên cần phải xem xét khả năng triển

khai mạng với những mục tiêu triển khai đa dạng các loại hình dịch vụ - là xu hướng phát triển tất yếu hiện tại và trong tương lai

thương mại trong tương lai

Công nghệ MPLS

 MPLS là một phương thức được cải tiến cho việc chuyển

tiếp các gói tin trong mạng bằng cách sử dụng các nhãn

được gắn thêm vào trong các gói tin IP Các nhãn được

chèn vào giữa header của lớp 3 và header của lớp 2 trong trường hợp sử dụng kỹ thuật dựa trên khung lớp 2

 Trong mạng MPLS, các gói tin vào được gán nhãn bởi một

bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ở biên (Edge LSR) Các gói tin được gửi theo một đường chuyển mạch nhãn (LSP) LSP là con đường mà mỗi LSR sử dụng để chuyển tiếp dựa trên các đối xử riêng biệt cho từng nhãn Tại mỗi chặng, LSR gỡ bỏ các nhãn có sẵn và thêm vào một nhãn mới, sau

đó thông báo cho chặng kế tiếp để biết để chuyển tiếp gói tin Nhãn sẽ được gỡ bỏ tại LSR biên và gói tin sẽ tiếp tục được chuyển tiếp đến đích cần đến

Công nghệ MPLS

Mỗi tiêu đề nhãn gồm có 4 trường:

- Trường Label: 20 bit, chứa giá trị thật của nhãn MPLS.

- Trường CoS: 3 bit, ảnh hưởng đến hàng đợi và các thuật toán loại bỏ được áp dụng cho các gói tin khi được truyền trên mạng.

- Trường S: 1 bit, dùng để hỗ trợ các ngăn xếp nhãn được phân cấp.

- Trường TTL: 8 bit, xác định giới hạn bao nhiêu chặng (hop) mà một gói tin

MPLS có thể đi qua Giới hạn này là cần có vì trường IP TTL sẽ không được xem xét bởi các LSR nội bên trong một mạng MPLS.

Kiến trúc nút mạng MPLS - LSR

 Mỗi nút mạng trong mạng MPLS có 2 thành phần là mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu

 Mặt phẳng điều khiển được sử dụng để trao đổi và xây dựng thông tin định tuyến lớp 3 và thông tin về nhãn Các giao thức được sử dụng để trao đổi và xây dựng thông tin định tuyến ở lớp 3 là các giao thức định tuyến thông thường như OSPF Các giao thức được sử dụng để trao đổi thông tin về nhãn bao gồm giao thức phân phối nhãn như LDP (Label Distribution Protocol), RSVP – TE (Resoucce Reservation Protocol Traffic Engineering) và CR – LDP

(Constraint Based Routing Label Distribution Protocol)

 Mặt phẳng dữ liệu được xây dựng từ các thông tin của mặt phẳng điều khiển thu nhận được từ các LSR hàng xóm Mặt phẳng dữ liệu bao gồm bảng FIB (Forward Information Base) và bảng LFIB (Label Forward Information Base) được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói tin Bảng FIB được sử dụng để chuyển tiếp các gói tin IP thông thường còn bảng LFIB được sử dụng để chuyển tiếp gói tin được gán nhãn Các LSR ở biên sử dụng bảng FIB để gán nhãn khi gói tin được đi vào mạng MPLS và gỡ bỏ nhãn khi gói tin đi ra khỏi mạng MPLS Các LSR khác trong mạng MPLS sử dụng bảng LFIB chuyển tiếp gói tin và thay đổi nhãn của gói tin