Công Nghệ Chuyển Mạch Nhãn Đa Giao Thức

Các yêu cầu đối với MPLS nh sau: MPLS phải lm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu MPLS phải thích ứng với các giao thức lớp mạng v các công nghệ IP liên quan MPLS cần hoạt độ

Ch ơng 4: Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức

4.1 giới thiệu chung

Trong ch ơng tr ớc chúng ta đ xem xét các khái niệm cơ bản về công nghệ chuyển mạch IP, các giải pháp ứng dụng v) mục tiêu cơ bản của giải pháp chuyển mạch

nh n đa giao thức MPLS Trong ch ơng n)y chúng ta sẽ tiếp cận sâu hơn về các kỹ thuật m) MPLS sử dụng cũng nh các dịch vụ m) MPLS có thể đáp ứng v) hỗ trợ Một lần nữa chúng ta cùng nhau xem lại một số yêu cầu tiêu chuẩn hoá MPLS do nhóm l)m việc MPLS đ a ra v)o năm 2001 Các yêu cầu đối với MPLS nh sau: MPLS phải l)m việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu

MPLS phải thích ứng với các giao thức lớp mạng v) các công nghệ IP liên quan MPLS cần hoạt động độc lập với giao thức định tuyến

MPLS phải hỗ trợ mọi khả năng chuyển tiếp của nh n bất kỳ

MPLS phải hỗ trợ chức năng vận h)nh quản lý v) bảo d ỡng

Chỉ rõ các giao thức đ ợc tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì v) phân phối nh n để hỗ trợ

định tuyến dựa theo đích, chuyển tiếp gói tin bằng ph ơng pháp trao đổi nh n.(Unicast v) multicast)

Chỉ rõ các giao thức tiêu chuẩn hỗ trợ định tuyến phân cấp

Chỉ rõ các giao thức duy trì v) phân phối nh n để hỗ trợ các đ ờng dẫn đảm bảo chất l ợng dịch vụ, hỗ trợ cho kỹ thuật l u l ợng

Các thủ tục đ ợc tiêu chuẩn hoá để mang thông tin của nh n trên các công nghệ lớp

Nh vậy, MPLS đ ợc đ a ra nh l) một h ớng cho công nghệ truyền tải tại mạng lõi, trên các đ ờng trục của mạng WAN/MAN, nó đ ợc coi l) một tập của các công nghệ hoạt động với nhau để phân phát gói tin đ ợc kiểm soát v) hiệu quả Một

h ớng tiếp cận khác cho rằng công nghệ MPLS l) công nghệ lớp 2.5 (xem trên hình 4.1), mô hình n)y chỉ ra rằng MPLS không phải l) lớp mới m) nó l) một phần ảo của mặt bằng điều khiển d ới lớp mạng v) trên lớp liên kết dữ liệu MPLS không phải l) giao thức lớp mạng mới bởi vì nó không có khả năng tự định tuyến hoặc có sơ đồ địa chỉ (điều kiện buộc phải có ở lớp 3) Đối với môi tr ờng ứng dụng IP, MPLS sử dụng cách đánh địa chỉ v) các giao thức định tuyến hiện có với sự điều chỉnh v) bổ sung

Lớp cao (4-7) Lớp mạng Lớp 2.5 MPLS Lớp liên kết dữ liệu Lớp vật lý

Hình 4.1 : Lớp chèn MPLS

MPLS không đơn thuần thuộc lớp 2 vì nó đ ợc thiết kế để hoạt động t ơng thích các yêu cầu của nhiều công nghệ mạng liên kết dữ liệu khác nhau Để rõ hơn về h ớngtiếp cận n)y, chúng ta xem xét vị trí của nh n trong gói tin nh hình 4.1 d ới đây Dạng của nh n phụ thuộc v)o ph ơng tiện truyền m) gói tin đ ợc đóng gói Ví dụ các gói ATM (tế b)o) sử dụng giá trị VPI/VCI nh nh n, FR sử dụng DLCI l)m

nh n Đối với các ph ơng tiện gốc không có cấu trúc nh n, một đoạn đệm đ ợcchèn thêm để sử dụng cho nh n Khuôn dạng đoạn đệm 4 byte có cấu trúc nhtrong hình sau[ROS200a][WOR2000]:

Hình 4.2 : Định dạng cấu trúc nh/n

Đối với các khung PPP hay Ethernet giá trị nhận dạng giao thức P-Id (hoặc Ethertype) đ ợc chèm thêm v)o tiêu đề khung t ơng ứng để thông báo khung l)MPLS unicast hay multicast

IP

Đệm MPLS Tiêu đề lớp 2

Nh n (20) COS (3) S (1) TTL (8)

Các h ớng tiếp cận trên sẽ đ ợc sáng tỏ qua các đặc điểm chi tiết về công nghệ MPLS sẽ đ ợc trình b)y d ới đây

4.2 Các thành phần cơ bản của MPLS

4.2.1 Các thuật ngữ

Trong ch ơng 2 tr ớc chúng ta đ xem xét các khái niệm về các th)nh phần của công nghệ chuyển mạch nh n, phần n)y chúng ta liệt kê một số thuật ngữ sử dụng trong công nghệ chuyển mạch nh n đa giao thức MPLS sẽ đ ợc sử dụng trong cuốn t)i liệu n)y

Kết hợp nh/n L) thủ tục thay thế các nh n đầu v)o th)nh một luồng FEC với một

nh n đầu ra

B3ớc chuyển mạch nh/n L) b ớc chuyển giữa hai node MPLS m) trên đó quá trình

chuyển tiếp gói tin đ ợc thực hiện thông qua nh n

Đ3ờng dẫn chuyển mạch nh/n L) đ ờng dẫn qua một hoặc nhiều LSR cho phép gói

tin chuyển qua mạng trên lớp chuyển tiếp t ơng đ ơng FEC

Ngăn xếp nh/n (Label stack) Một tập hợp có thứ tự các nh n gắn theo gói để truyền

tải thông tin về nhiều FEC m) gói nằm trong v) về các LSP t ơng ứng m) gói sẽ đi qua Ngăn xếp nh n cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (một nh n cho EGP v) một nh n cho IGP) v) tổ chức đa LSP trong một trung kế LSP Minh hoạ trên hình 4.3 sau đây

Hình 4.3: Ngăn xếp nh/n LSR: Label switch Router: l) thiết bị bộ định tuyến hoặc chuyển mạch sử dụng trong

mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nh n Có một số loại LSR cơ bản sau: LSR biên, ATM-LSR, ATM-LSR biên

FEC: Lớp chuyển tiếp t ơng đ ơng FEC (Forwarding Equivalence Classes) l) khái

niệm đ ợc dùng để chỉ một nhóm các gói đ ợc đối xử nh nhau qua mạng MPLS ngay cả khi có sự khác biệt giữa các gói tin n)y thể hiện trong tiêu đề lớp mạng Trong lớp chuyển tiếp t ơng đ ơng chứa 3 th)nh phần cơ bản : tiền tố địa chỉ, nhận

dạng bộ định tuyến v) đặc tính luồng Một nhóm gói tin IP có thể chuyển trên cùng một đ ờng LSP với cùng tiêu đề nh n Xem trên hình 4.4 d ới đây

IP IP ATM ATM PHY PHY

MPLS PHY PHY

MPLS PHY PHY

IP IP ATM ATM PHY PHY

LSR biên LSR lõi LSR lõi LSR biên

iP2

L1 L1

iP1 iP2

L2 L2

iP1 iP2

L3 L3

Hình 3.29 Minh hoạ lớp chuyển tiếp t3ơng đ3ơng Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nh/n: LSFT (Label Switching Forwarding Table)

chứa thông tin về nh n đầu v)o, nh n đầu ra, giao diện đầu ra v) địa chỉ nút tiếp theo

Cơ sở dữ liệu nh/n LIB LIB ( Label Information Base) l) bảng kết nối trong LSR có

chứa giá trị nh n/FEC đ ợc gán v)o cổng ra cũng nh thông tin về đóng gói ph ơng

tiện truyền

Gói tin dán nh/n Một gói tin dán nh n l) một gói tin m) nh n đ ợc m hoá trong

đó Trong một v)i tr ờng hợp, nh n nằm trong tiêu đề của gói tin d)nh riêng cho mục đích dán nh n Trong các tr ờng hợp khác, nh n có thể đ ợc đặt chung trong tiêu đề lớp mạng v) lớp liên kết dữ liệu miễn l) ở đây có tr ờng có thể dùng đ ợccho mục đích dán nh n Công nghệ m hoá đ ợc sử dụng phải phù hợp với cả thực thể m hoá nh n v) thực thể giải m nh n

ấn định vL phân phối nh/n Trong mạng MPLS, quyết định để kết hợp một nh n L

cụ thể với một FEC F cụ thể l) do LSR phía tr ớc thực hiện LSR phía tr ớc sau khi kết hợp sẽ thông báo với LSR phía sau về kết hợp đó Do vậy các nh n đ ợc LSR phía tr ớc ấn định v) các kết hợp nh n đ ợc phân phối theo h ớng từ LSR phía tr ớctới LSR phía sau

4.2.2 Kiểu của node MPLS

Căn cứ v o vị trí v chức năng của LSR có thể phân th nh các loại chính sau đây:

LSR biên: nằm ở biên của mạng MPLS LSR n)y tiếp nhận hay gửi đi các gói thông

tin từ hay đến mạng khác (IP, Frame Relay, ) LSR biên gán hay loại bỏ nh n cho các gói thông tin đến hoặc đi khỏi mạng MPLS Các LSR n)y có thể l) các bộ định tuyến lối v)o, hoặc các bộ định tuyến lối ra (xem trên hình 4.5 d ới đây)

LSR ingress

LSR egress ATM-LSR

ATM-LSR ATM-LSR

LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP v) gán nh n trong mảng điều khiển v)chuyển tiếp số liệu trên cơ chế chuyển mạch tế b)o ATM trong mảng số liệu Nhvậy các tổng đ)i chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp phần mềm để thực hiện chức năng của LSR Bảng 4.1 sau đây mô tả các loại LSR v) chức năng của chúng

LSR Chuyển tiếp gói có nh n

LSR biên Nhận gói IP, kiểm tra lại lớp 3 v) đặt v)o ngăn xếp nh n tr ớc

khi gửi gói v)o mạng LSR Nhận gói tin có nh n, loại bỏ nh n, kiểm tra lại lớp 3 v) chuyển tiếp gói IP đến nút tiếp theo

ATM-LSR Sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển để thiết lập

kênh ảo ATM Chuyển tiếp tế b)o đến nút ATM-LSR tiếp theo ATM-LSR biên Nhận gói có nh n hoặc không nh n, phân v)o các tế b)o ATM

v) gửi các tế b)o đến nút ATM-LSR tiếp theo

Nhận các tế b)o ATM từ ATM-LSR cận kề, tái tạo các gói từ các tế b)o ATM v) chuyển tiếp gói có nh n hoặc không nh n

Bảng 4.1 : Các loại LSR trong mạng MPLS

4.3 Các giao thức cơ bản của MPLS

4.3.1 Điều khiển gán nh&n độc lập v, theo yêu cầu

Để thực hiện chuyển tiếp gói tin qua mạng chuyển mạch nh n đa giao thức, nh n

đ ợc gán v) phân phối trong các node mạng MPLS, MPLS hỗ trợ hai kiểu điều khiển gán nh n v)o lớp chuyển tiếp t ơng đ ơng FEC: điều khiển gán nh n độc lập v) theo yêu cầu Hai ví dụ d ới đây mô tả kiểu điều khiển n)y Hình 4.5 v) hình 4.6

Trên hình 4.5, LSR-1 sử dụng OSPF để phát h)nh tiền tố địa chỉ 192.168/19 tới ATM-LSR, sau khi nhận đ ợc phát h)nh n)y LSR-ATM độc lập gán nh n v)o trong luồng FEC v) phát h)nh địa chỉ nh n n)y tới các LSR lân cận, các nh n l) các nh nrỗi lấy đ ợc lấy ra từ ngăn xếp nh n u điểm cơ bản của ph ơng pháp n)y l) các

nh n đ ợc gán chỉ khi có phát h)nh địa chỉ, giả thiết l) mạng có độ hội tụ định tuyến nhanh ( các bảng định tuyến trong miền định tuyến ổn định v) đồng bộ với các bộ định tuyến khác) thì b ớc liên kết gán nh n đ ợc thực hiện rất nhanh Tuy nhiên, các bộ định tuyến chuyển mạch nh n phải thiết lập thoả thuận với các LSR lân cận về lớp chuyển tiếp t ơng đ ơng sẽ sử dụng Nếu quyết định khác với lớp chuyển tiếp t ơng đ ơng, hoặc một số lớp chuyển tiếp t ơng đ ơng không có các

đ ờng dẫn chuyển mạch nh n liên kết với chúng, thậm chí có nh ng chúng không khả dụng thì quá trình gán nh n không đ ợc đảm bảo

1 OSPF 192.168/19 2 Liên kết

192.168/19 với nh/n 12 2a Liên kết

2 Liên kết 192.168/19 với nh/n 14

14

Hình 4.6: điều khiển theo yêu cầu

Ph ơng pháp điều khiển gán nh n theo yêu cầu đảm bảo chắc chắn rằng tất cả các LSR trên đ ờng dẫn chuyển mạch nh n sử dụng cùng FEC đ ợc khởi tạo gán nh n Mặt hạn chế của ph ơng pháp n)y l) thời gian thiết lập LSP, một số quan điểm cho rằng ph ơng pháp n)y có vẻ kém hiệu quả, một số khác lại cho rằng ph ơng pháp

điều khiển gán nh n theo yêu cầu sẽ hỗ trợ rất tốt cho vấn đề định tuyến r)ng buộc

Trên thực tế, công nghệ chuyển mạch nh n đa giao thức MPLS thực hiện cả hai

ph ơng pháp trên

4.3.2 Phát hiện v, chống vòng lặp

Hiện t ợng vòng lặp có thể xuất hiện trong bất kỳ loại mạng n)o, hầu hết các giao thức định tuyến đều có thể gặp hiện t ợng lặp vòng trong một điều kiện n)o đó, có thể khi mạng gặp sự cố v) một tuyến liên kết mạng bị hỏng Chúng ta thấy rằng có hai cách cơ bản để ngăn chặn hiện t ợng n)y:

• Ngăn ngừa vòng lặp Ngăn ngừa các thông tin trên tuyến vòng lặp tr ớc khi gói

tin chuyển trên đó

• Giảm bớt hậu quả vòng lặp Từng b ớc hạn chế ảnh h ởng bất lợi do vòng lặp

gây ra

Hầu hết các giao thức định tuyến thuần IP đều không có khả năng chống lại hiện

t ợng vòng lặp thời gian ngắn, chuyển tiếp IP sử dụng tiếp cận thứ 2 l) giảm bớt sự bất lợi do vòng lặp gây ra Tr ờng thời gian sống TTL trong gói tin sẽ giảm dần từng

b ớc cho đến khi bằng “0” thì gói tin đó bị huỷ bỏ Trong rất nhiều tr ờng hợp, MPLS có thể thực hiện chính xác các giải pháp của giao thức IP đ a ra vì trong gói tin MPLS có chứa tr ờng chức năng TTL, nh ng có tr ờng hợp gói tin không chứa

tr ờng chức năng TTL, thì giải pháp đ ợc thực hiện tại LSR nh trong chuyển mạch thẻ của Cisco thực hiện, TSR sử dụng một phần t)i nguyên cho theo dõi l u l ợng,ngăn chặn sự tăng đột biến l u l ợng khi xảy ra định tuyến lặp TSR có thể tính toán các b ớc nhảy khi liên kết nh n đ ợc phân phối theo yêu cầu Một tr ờng tính toán

b ớc nhảy có trong giao thức phân phối nh n Yêu cầu liên kết truyền theo h ớng các nút ra của một tuyến chuyển mạch thẻ, nếu trong lúc xử lý tính toán nút có giá trị bằng 0 thì có nghĩa l) yêu cầu liên kết bị lỗi Nh vậy, giải pháp đ ợc đ a ra thể hiện trên chính kiến trúc của mạng MPLS, nó sử dụng chỉ định vùng đệm nh một dạng của giải pháp hạn chế ảnh h ởng mạch vòng Rất nhiều tr ờng chuyển mạch ATM có khả năng giới hạn không gian bộ đệm chuyển mạch có thể sử dụng bởi một kênh ảo VC, ứng dụng n)y trong môi tr ờng MPLS có thể điều khiển giảm bớt đ ợccác thiệt hại do hiện t ợng vòng lặp gây nên Chú ý rằng, mục tiêu hạn chế vòng lặp l) cho phép định tuyến tái hội tụ, v) đó đ ợc coi l) cách tốt nhất để đảm bảo rằng các bộ định tuyến không bị quá tải với các gói tin chuyển tiếp vòng Trong ATM-LSR, nếu các gói tin đang lặp vòng v) chiếm một không gian bộ nhớ đệm, thì các chuyển mạch vẫn có thể chuyển đi các gói tin cập nhật định tuyến, các gói tin n)y sẽ

đảm bảo cho các tuyến đ ợc hội tụ Thậm chí nếu mạch vòng không phải l) kiểu tạm thời (có thể do nhầm lẫn khi cấu hình hệ thống), thì ATM-LSR vẫn còn chức

năng xử lý gói tin điều khiển v) chuyển tiếp các gói tin không lặp vòng, nếu t)inguyên chuyển mạch bị tiêu tốn cho vòng lặp có giới hạn

Kỹ thuật phát hiện mạch vòng trong MPLS đ ợc phát triển nh một phần của kiến trúc ARIS, dựa trên ý t ởng gọi l) vecto đ ờng dẫn Tính năng n)y l) tuỳ chọn trong MPLS v) không áp dụng cho tất cả các tr ờng hợp, nh ng nó yêu cầu các LSR phải cấu hình đ ợc Một vecto đ ờng dẫn một danh sách các LSP m) có các bản tin Label REQUEST v) bản tin Label MAPPING đ ợc chuyển qua Nếu có hiện t ợngmạch vòng xảy ra thì trên chính các LSR sẽ nhận thấy các bản tin đi vòng, hoặc bản tin yêu cầu chứa đúng địa chỉ của nó, vì vậy, mạch vòng sẽ đ ợc phát hiện v) huỷ

bỏ

Cuối cùng, một tiếp cận ngăn ngừa mạch vòng đ ợc phát triển bởi chính MPLS dựa

trên khái niệm colored threads (các mạch mầu), đây l) khái niệm ho)n to)n mới v)

ch a từng xuất hiện trong các tiếp cận về chuyển mạch nh n tr ớc đây, tiếp cận n)ygắn với LSR-ATM nh ng nó có thể hoạt động tốt với bất kỳ LSR n)o, tiếp cận n)yyêu cầu cơ chế điều khiển LSP ý t ởng của tiếp cận colored theads khá đơn giản, chúng ta mô hình hoá các tiến trình xử lý thiết lập một LSP nh một phần mở rộng của các mạch mầu từ bộ định tuyến đầu v)o tới đầu ra Nếu mạch bị vòng lặp các bộ

định tuyến sẽ nhận thấy chỉ một mầu m) nó đ chọn tr ớc v) sau khi vòng lặp Tại

điểm n)y, nó sẽ ngắt xử lý thiết lập LSP cho đến khi mạch vòng bị bẻ gẫy

4.3.3 Giao thức phân phối nh&n LDP

Giao thức phân phối nh n đ ợc nhóm nghiên cứu MPLS của IETF xây dựng v) ban h)nh d ới tên RFC 3036 Phiên bản mới nhất đ ợc công bố năm 2001 đ a ra những

định nghĩa v) nguyên tắc hoạt động của giao thức LDP

Sự phân phối nh n l) hoạt động cơ bản của MPLS MPLS giúp các nh n nằm trên

đỉnh của các giao thức khác PIM đ ợc dùng để phân phối các nh n trong truờng hợp định tuyến multicast Trong tr ờng hợp unicast, MPLS dùng giao thức phân phối nh n- Label Distribution Protocol (LDP) v) Border Gateway Protocol (BGP) Giao thức phân phối nh n đ ợc sử dụng trong quá trình gán nh n cho các gói thông tin yêu cầu Giao thức LDP l) giao thức điều khiển tách biệt đ ợc các LSR sử dụng

để trao đổi v) điều phối quá trình gán nh n/FEC Giao thức n)y l) một tập hợp các thủ tục trao đổi các bản tin cho phép các LSR sử dụng giá trị nh n thuộc FEC nhất

định để truyền các gói thông tin Vị trí của giao thức LDP v) các mối liên kết chức năng cơ bản của LDP với các bộ giao thức khác thể hiện trên hình 4.7 d ới đây Giao thức phân phối nh n LDP có các đặc tr ng cơ bản sau đây

LDP cung cấp các kỹ thuật phát hiện LSR để cho phép LSR tìm kiếm v) thiết lập truyền thông

LDP định nghĩa 4 loại bản tin

- bản tin tìm kiếm

- bản tin liên kết khởi tạo, giữ v) đóng phiên l)m việc giữa các lSR

- Bản tin phát h)nh nh n thực hiện phát h)nh thông tin gán nh n, yêu cầu, thu hồi v) giải phóng nh n

- Bản tin thông báo sử dụng để cung cấp các thông tin giám sát v) báo hiệu thông tin lỗi

LDP chạy trên giao thức TCP để đảm bảo độ tin cậy của các bản tin (trừ bản tin phát hiện)

LDP đ ợc thiết kế để dễ d)ng mở rộng, sử dụng kiểu bản tin đặc biệt để thu thập các đối t ợng m hoá TVL (kiểu, độ d)i, giá trị)

Th)nh phần giao thức MPLS Th)nh phần giao thức non-MPLS

Mgr Quản lý LDP Dscy Bản tin phát hiện Sess Bản tin quản lý phiên Advt Phát h)nh LDP Notf Bản tin xác nhận

Hình 4.7 Giao thức LDP với các giao thức khác

Một kết nối TCP đ ợc thiết lập giữa các LSR đồng cấp để đảm bảo các bản tin LDP đ ợc truyền một cách trung thực theo đúng thứ tự Các bản tin LDP có thể xuất phát từ trong bất cứ một LSR để điều khiển đ ờng chuyển mạch nh n LSP độc lập hay từ LSR biên lối ra (điều khiển LSP theo lệnh) v) chuyển từ LSR phía tr ớc đến LSR phía sau cận kề Việc trao đổi các bản tin LDP có thể đ ợc khởi phát bởi sự xuất hiện của luồng số liệu đặc biệt, bản tin lập dự trữ RSVP hay cập nhật thông tin

định tuyến Khi một cặp LSR đ trao đổi bản tin LDP cho một FEC nhất định thì một đ ờng chuyển mạch LSP từ đầu v)o đến đầu ra đ ợc thiết lập sau khi mỗi LSR ghép nh n đầu v)o với nh n đầu ra t ơng ứng trong LIB của nó

o Khi LSR nhận biết đ ợc địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế n)y thì nó sẽ thiết lập kết nối TCP đến LSR đó

o Khi đó phiên LDP đ ợc thiết lập giữa 2 LSR Phiên LDP l) phiên hai chiều

có nghĩa l) mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu v) gửi liên kết nh n.Trong tr ờng hợp các LSR không kết nối trực tiếp trong một mạng con (subnet)

ng ời ta sử dụng một cơ chế bổ sung nh sau:

LSR định kỳ gửi bản tin HELLO đến cổng UDP đ biết tại điạ chỉ IP xác định

đ ợc khai báo khi lập cấu hình Đầu nhận bản tin n)y có thể trả lời lại bằng bản tin HELLO khác truyền một chiều ng ợc lại đến LSR gửi v) việc thiết lập các phiên LDP đ ợc thực hiện nh trên

Thông th ờng tr ờng hợp n)y hay đ ợc áp dụng khi giữa 2 LSR có một đ ờng LSP cho điều khiển l u l ợng v) nó yêu cầu phải gửi các gói có nh n qua đ ờng LSP đó

Hình 4.8 Thủ tục phát hiện LSR lân cận

Nh chúng ta đ biết, bản tin LDP đ ợc truyền trên giao thức TCP, nh ng việc quyết

định sử dụng TCP để truyền các bản tin LDP l) một vấn đề cần xem xét Yêu cầu về

độ tin cậy l) rất cần thiết: nếu việc liên kết nh n hay yêu cầu liên kết nh n đ ợc

truyền một cách không tin cậy thì l u l ợng cũng không đ ợc chuyển mạch theo

nh n Một vấn đề quan trọng nữa đó l) thứ tự các bản tin phải bảo đảm đúng Nhvậy liệu việc sử dụng TCP để truyền LDP có bảo đảm hay không v) có nên xây dựng luôn chức năng truyền tải n)y trong bản thân LDP hay không? Việc xây dựng các chức năng bảo đảm độ tin cậy trong LDP không nhất thiết phải thực hiện to)n

bộ các chức năng của TCP trong LDP m) chỉ cần dừng lại ở những chức năng cần thiết nhất ví dụ nh chức năng điều khiển tránh tắc nghẽn đ ợc coi l) không cần thiết trong LDP Tuy nhiên việc phát triển thêm các chức năng đảm bảo độ tin cậy trong LDP cũng có nhiều vấn đề cần xem xét ví dụ nh các bộ định thời cho các bản tin ghi nhận v) không ghi nhận, trong tr ờng hợp sử dụng TCP chỉ cần 1 bộ định thời của TCP cho to)n phiên LDP

Thiết kế một giao thức truyền tải tin cậy l) một vấn đề nan giải Đ có rất nhiều

cố gắng để cải thiện TCP nhằm l)m tăng độ tin cậy của giao thức truyền tải Tuy nhiên vấn đề hiện nay vẫn ch a rõ r)ng v) TCP vẫn đ ợc sử dụng cho truyền tải LDP

Các bản tin LDP

Nh phần đầu đ trình b)y có 4 kiểu bản tin cơ bản đ ợc sử dụng trong giao thức phân phối nh n LDP, các bản tin thông dụng l)

o Bản tin khởi tạo (Initialization)

o Bản tin giữ đ ờng (KeepAlive)

o Bản tin gán nh n (Label Mapping)

o Bản tin giải phóng (Release)

o Bản tin Thu hồi nh n (Label Withdraw)

o Bản tin yêu cầu (Request)

o Bản tin huỷ bỏ yêu cầu (Request Abort)

Dạng bản tin Initialization Các bản tin thuộc loại n)y đ ợc gửi khi bắt đầu một

phiên LDP giữa 2 LSR để trao đổi các tham số, các tuỳ chọn cho phiên Các tham số n)y bao gồm:

Chế độ phân bổ nh n

Các giá trị bộ định thời

Phạm vi các nh n sử dụng trong kênh giữa 2 LSR đó

Cả 2 LSR đều có thể gửi các bản tin Initialization v) LSR nhận sẽ trả lời bằng KeepAlive nếu các tham số đ ợc chấp nhận Nếu có một tham số n)o đó không

đ ợc chấp nhận thì LSR trả lời thông báo có lỗi v) phiên kết thúc

Dạng bản tin KeepAlive Các bản tin KeeepAlive đ ợc gửi định kỳ khi không có bản

tin n)o đ ợc gửi để đảm bảo cho mỗi th)nh phần LDP biết rằng th)nh phần LDP

khác đang hoạt động tốt Trong tr ờng hợp không xuất hiện bản tin KeepAlive hay một số bản tin khác của LDP trong khoảng thời gian nhất định thì LSR sẽ xác định

đối ph ơng hoặc kết nối bị hỏng v) phiên LDP bị dừng

Dạng bản tin Label Mapping Các bản tin Label Mapping đ ợc sử dụng để quảng bá

liên kết giữa FEC (Prefix điạ chỉ) v) nh n Bản tin Label Withdrawal thực hiện quá trình ng ợc lại: nó đ ợc sử dụng để xoá bỏ liên kết vừa thực hiện Bản tin n)y đ ợc

sử dụng khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến (thay đổi Prefix địa chỉ) hay thay

đổi trong cấu hình LSR l)m tạm dừng việc chuyển nh n các gói trong FEC đó

Dạng bản tin Label Release Bản tin n)y đ ợc sử dụng bởi LSR khi nhận đ ợc

chuyển đổi nh n m) nó không cần thiết nữa Điều đó th ờng xảy ra khi LSR giải phóng nhận thấy nút tiếp theo cho FEC đó không phải l) LSR quảng bá liên kết

nh n/FEC đó

Trong chế độ hoạt động gán nh n theo yêu cầu từ phía tr ớc, LSR sẽ yêu cầu gán nh n từ LSR lân cận phía tr ớc sử dụng bản tin Label Request Nếu bản tin Label Request cần phải huỷ bỏ tr ớc khi đ ợc chấp nhận (do nút kế tiếp trong FEC yêu cầu đ thay đổi), thì LSR yêu cầu sẽ loại bỏ yêu cầu với bản tin Label Request Abort

Các cơ chế phân phối nh/n

Trong ch ơng 3 chúng ta đ đề cập tới kiểu liên kết nh n giữa các LSR, tuy nhiên vấn đề phân phối nh n l) một trong những vấn đề mấu chốt của công nghệ chuyển mạch nh n đa giao thức v) chúng ta cần phải tìm hiểu kỹ hơn trong mục n)y

Tr ớc hết, chúng ta cùng nhau xem xét phạm vi của không gian nh n trong các bộ

định tuyến chuyển mạch nh n, để rõ hơn về vấn đề n)y, chúng ta xem một ví dụ thể hiện trên hình 4.9 trên đây

Trên hình vẽ trên Ru, v) Rd t ơng ứng với upstream LSR v) downstream LSR, các kịch bản từ 1 tới 4 t ơng ứng nh sau:

1 LSR Rd đóng gói nh n L1 v)o trong FEC F v) phân bổ tới LSR Ru1

2 LSR Rd đóng gói nh n L2 v)o trong FEC F v) phân bổ tới LSR Ru2

3 LSR Rd đóng gói nh n L v)o trong FEC F1 v) phân bổ tới LSR Ru1

4 LSR Rd đóng gói nh n L v)o trong FEC F2 v) phân bổ tới LSR Ru2

Đối với kịch bản 1 v) 2, nó l) vấn đề cục bộ nó buộc có cùng FEC, tức l) L1=L2, trong khi kịch bản 3 v) 4 thì cần có các luật sau đ ợc áp dụng: Nếu Rd có thể xác

định, khi nó nhận gói có nh n L từ Ru1 hoặc Ru2 thì nó cũng không yêu cầu L1=L2 Vì vậy, với kịch bản 3 v) 4 Rd sử dụng các không gian nh n khác nhau để phân bổ chúng tới Ru1 v) Ru2, đó l) ví dụ của không gian nh n tồn tại trên cùng giao diện

Chế độ duy trì nh/n.

chuyển mạch nh n đa giao thức MPLS có 4 chế độ để duy trì v) loại bỏ một nh n:

Một LSR Ru có thể nhận thông tin nh n cho một FEC từ Rd, thậm chí khi Rd

đó không phải l) node kế tiếp cho FEC đó

Ru sẽ phải lựa chọn ph ơng án giữ hoặc huỷ bỏ thông tin nh n đó

Nếu Ru giữ thông tin liên kết các nh n n)y, nó có thể dự phòng khi b ớc kế tiếp của FEC l) Rd đ gửi thông tin liên kết nh n, nếu nó loại bỏ thì khi đó yêu cầu thông tin liên kết nh n phải đ ợc thực hiện lại

o Nếu một LSR hỗ trợ ph3ơng thức duy trì nh/n tiên tiến, nó có thể duy trì liên

kết nh n với các FEC v) sử dụng khi cần, việc n)y đ ợc thực hiện một cách

tự động m) không cần đến báo hiệu LDP hay quá trình phân bổ nh n mới

Ưu điểm lớn nhất của chế độ duy trì tiên tiến đó l) khả năng phản ứng nhanh hơn khi có sự thay đổi định tuyến Ng ợc lại nó tiêu tốn bộ nhớ v) khônggian nh n Điều n)y đặc biệt quan trọng v) có ảnh h ởng rất lớn đối với những thiết bị l u trữ bảng định tuyến trong phần cứng nh ATM-LSR Thông th ờng chế độ duy trì bảo thủ nh n đ ợc sử dụng trong các ATM-

LSR Còn nếu LSR đ ợc hỗ trợ ph3ơng thức duy trì bảo thủ thì các liên kết

nh n n)y bị huỷ bỏ Khi LSR hoạt động ở chế độ duy trì bảo thủ, nó sẽ chỉ giữ những giá trị Nh n/FEC m) nó cần tại thời điểm hiện tại

Phát hLnh vL sử dụng nh/n

Kỹ thuật phân phối nh n đ ợc sử dụng để phân phối v) phát h)nh nh n đ đ ợc mô tả trên đây, trong phần n)y chúng ta xem xét một số mô tả điều h)nh của quá trình n)y Hình 4.10 chỉ ra các thủ tục cơ bản của LSR downstream với các LSR khác

Ghép nh n v)o tiền tỗ X

(a) Đẩy không điều kiện

Bảng định tuyến tiền tố: X

Yêu cầu ghép nh n v)o tiền tỗ X

(b) Đẩy có điều kiện

Bảng định tuyến tiền tố: X

Yêu cầu ghép nh n v)o tiền tố x

(c) Kéo không điều kiện

Bảng định tuyến tiền tố: X

(d) Kéo có điều kiện

Bảng định tuyến tiền tố: X

Chế độ hoạt động nLy xuất hiện khi sử dụng MPLS trong môi tr3ờng các thiết bị

định tuyến thuần điều khiển các gói tin IP điểm- điểm Các gói tin gán nh/n đ3ợc chuyển tiếp trên cơ sở khung lớp 2 Quá trình chuyển tiếp một gói IP qua mạng MPLS đ3ợc thực hiện qua một số b3ớc cơ bản sau đây:

o LSR biên lối v)o nhận gói IP, phân loại gói v)o nhóm chuyển tiếp t ơng

đ ơng FEC v) gán nh n cho gói với ngăn xếp nh n t ơng ứng FEC đ xác

định Trong tr ờng hợp định tuyến một địa chỉ đích, FEC sẽ t ơng ứng với mạng con đích v) việc phân loại gói sẽ đơn giản l) việc so sánh bảng định tuyến lớp 3 truyền thống

o LSR lõi nhận gói có nh n v) sử dụng bảng chuyển tiếp nh n để thay đổi nh nlối v)o trong gói đến với nh n lối ra t ơng ứng cùng với vùng FEC (trong

tr ờng hợp n)y l) mạng con IP)

o Khi LSR biên lối ra của vùng FEC n)y nhận đ ợc gói có nh n, nó loại bỏ

nh n v) thực hiện việc chuyển tiếp gói IP theo bảng định tuyến lớp 3 truyền thống

Vì rất nhiều lý do nên nh n MPLS phải đ ợc chèn tr ớc số liệu đ ợc gán nh ntrong chế độ hoạt động khung Nh vậy nh n MPLS đ ợc chèn giữa tiêu đề lớp 2 v)nội dung thông tin lớp 3 của khung lớp 2 nh thể hiện trong hình 3.30 d ới đây:

Hình 3.30: Vị trí của nh/n MPLS trong khung lớp 2

Do nh n MPLS đ ợc chèn v)o vị trí nh vậy nên bộ định tuyến gửi thông tin phải có

ph ơng tiện gì đó thông báo cho bộ định tuyến nhận biết rằng gói đang đ ợc gửi đi khôngphải l) gói IP thuần m) l) gói có nh n (gói MPLS) Để đơn giản chức năng n)y, một số dạng giao thức mới đ ợc định nghĩa trên lớp 2 nh sau:

o Trong môi tr ờng LAN, các gói có nh n truyền tải gói lớp 3 unicast hay multicast sử dụng giá trị 8847H v) 8848H cho dạng ethernet Các giá trị n)y

đ ợc sử dụng trực tiếp trên ph ơng tiện ethernet (bao gồm cả fast ethernet v)Gigabit ethernet)

o Trên kênh điểm-điểm sử dụng tạo dạng PPP, sử dụng giao thức điều khiển mạng mới đ ợc gọi l) MPLSCP (giao thức điều khiển MPLS) Các gói MPLS

đ ợc đánh dấu bởi giá trị 8281H trong tr ờng giao thức PPP

o Các gói MPLS truyền qua chuyển dịch khung DLCI giữa một cặp router đ ợc

đánh dấu bởi nhận dạng giao thức lớp mạng SNAP của chuyển dịch khung (NLPID), tiếp theo tiêu đề SNAP với giá trị 8847H cho dạng ethernet

o Các gói MPLS truyền giữa một cặp router qua kênh ảo ATM Forum đ ợc

đóng gói với tiêu đề SNAP sử dụng giá trị cho dạng ethernet nh trong môi

tr ờng LAN

Khi xuất hiện một LSR mới trong mạng MPLS hay bắt đầu khởi tạo mạng MPLS, các th)nh viên LSR trong mạng MPLS phải có liên lạc với nhau trong quá trình khai báo thông

qua bản tin Hello Sau khi bản tin n)y đ ợc gửi một phiên giao dịch giữa 2 LSR đ ợc thực

hiện Thủ tục trao đổi l) giao thức LDP Ngay sau khi LIB (cơ sở dữ liệu nh n) đ ợc tạo ra trong LSR, nh n đ ợc gán cho mỗi FEC m) LSR nhận biết đ ợc Đối với tr ờng hợp chúng

ta đang xem xét (định tuyến dựa trên đích unicast) FEC t ơng đ ơng với prefix trong bảng

định tuyến IP Nh vậy, nh n đ ợc gán cho mỗi prefix trong bảng định tuyến IP v) bảng chuyển đổi chứa trong LIB Bảng chuyển đổi định tuyến n)y đ ợc cập nhật liên tục khi xuất hiện những tuyến nội vùng mới, nh n mới sẽ đ ợc gán cho tuyến mới

Do LSR gán nh n cho mỗi tiền tố IP trong bảng định tuyến của chúng ngay sau khi prefix xuất hiện trong bảng định tuyến v) nh n l) ph ơng tiện đ ợc LSR khác sử dụng khi gửi gói tin có nh n đến chính LSR đó nên ph ơng pháp gán v) phân phối nh n n)y đ ợcgọi l) gán nh n điều khiển độc lập với quá trình phân phối ng ợc không yêu cầu

Việc liên kết các nh n đ ợc quảng bá ngay đến tất cả các bộ định tuyến thông qua giao thức phân bổ nh n LDP Chi tiết hoạt động của LDP đ ợc mô tả trong phần sau

b) Chế độ hoạt động tế b o MPLS

Khi xem xét triển khai MPLS qua ATM cần phải giải quyết một số trở ngại sau đây:

o Hiện tại không tồn tại một cơ chế n)o cho việc trao đổi trực tiếp các gói IP giữa 2 nút MPLS cận kề qua giao diện ATM Tất cả các số liệu trao đổi qua giao diện ATM phải đ ợc thực hiện qua kênh ảo ATM

o Các tổng đ)i ATM không thể thực hiện việc kiểm tra nh n hay địa chỉ lớp 3 Khả năng duy nhất của tổng đ)i ATM đó l) chuyển đổi VC đầu v)o sang VC

đầu ra của giao diện ra

Nh vậy cần thiết phải xây dựng một số cơ chế để đảm bảo thực thi MPLS qua ATM nhsau:

o Các gói IP trong mảng điều khiển không thể trao đổi trực tiếp qua giao diện ATM Một kênh ảo VC phải đ ợc thiết lập giữa 2 nút MPLS cận kề để trao

đổi gói thông tin điều khiển

o Nh n trên cùng trong ngăn xếp nh n phải đ ợc sử dụng cho các giá trị VPI/VCI

o Các thủ tục gán v) phân phối nh n phải đ ợc sửa đổi để đảm bảo các tổng đ)iATM không phải kiểm tra địa chỉ lớp 3

Trong phần tiếp theo một số thuật ngữ của MPLS đ ợc sử dụng:

Giao diện ATM điều khiển chuyển mạch nh/n (LC-ATM) L) giao diện ATM trong

tổng đ)i hoặc trong Router m) giá trị VPI/VCI đ ợc gán bằng thủ tục điều khiển MPLS (LDP)

ATM-LSR: L) tổng đ)i ATM sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển v)

thực hiện chuyển tiếp MPLS giữa các giao diện LC-ATM trong mảng số liệu bằng chuyển mạch tế b)o ATM truyền thống

LSR dựa trên khung: L) LSR chuyển tiếp to)n bộ các khung giữa các giao diện của

nó Router truyền thống l) một ví dụ cụ thể của LSR loại n)y

Miền ATM-LSR: L) tập hợp các ATM-LSR kết nối với nhau qua các giao diện

LS-ATM

ATM-LSR biên: L) LSR dựa trên khung có ít nhất một giao diện LC-ATM

Kết nối trong mảng điều khiển qua giao diện LC-ATM