Luận án thạc sỹ: Cơ chế khắc phục lỗi kênh khi kết nối Multicast trong mạng MPLS

Multicast trong m ng IP ..... Switchover và Switchback.... Tri n khai MPLS-Linux Unicast .... Tri n khai MPLS-Linux Multicast.... Switchover và switchback ..... DANH SÁCH HÌNH V Hình I-1

H C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG

-

NGUY N VI T C NG

C CH KH C PH C L I KÊNH KHI K T N I MULTICAST TRONG M NG MPLS

TÓM T T

L i kênh là m t trong nh ng nguyên nhân ch y u gây ra hi n t ng gián đo n d ch

v trong m ng vi n thông Khi m t kênh trong m ng b l i thì t t c các d ch v truy n thông s d ng kênh l i đó s b gián đo n t m th i Ph ng pháp th ng

đ c s d ng đ h n ch h u qu c a l i ph n c ng trong m ng là đ nh tuy n l i

l u l ng đang truy n trên kênh l i sang kênh khác Khi đ c th c hi n t i các l p

th p thì vi c đ nh tuy n l i di n ra nhanh tuy nhiên nó đòi h i ph i đ u t b sung

ph n c ng d phòng Vi c đ nh tuy n l i c ng có th đ c th c hi n t i các l p cao

h n d a trên c ch đi u khi n ph n m m, tuy nhiên gi i pháp này ch m H n n a

h u h t các c ch đ nh tuy n l i không đ c t i u cho các ng d ng k t n i

Multicast ch ng h n nh h i ngh t xa trong đó m t phía g i ph i g i thông tin cho nhi u phía nh n

Internet là m ng chuy n m ch gói Datagram trong đó d li u đ c t i trong các gói tin IP G n đây chuy n m ch nhãn đa giao th c (MPLS) đ c đ a vào s d ng đ

t i các gói IP trên các kênh o, MPLS đã k t h p đ c các u đi m c a chuy n

m ch gói Datagram và chuy n m ch kênh o Trong lu n v n này, chúng tôi đi vào

nghiên c u gi i pháp b o v các k t n i Multicast trong m ng MPLS khi x y ra

hi n t ng l i kênh Lu n v n c ng đ a ra thu t toán l a ch n kênh d phòng trong

m t cây đ nh tuy n Multicast đang t i l u l ng Multicast Tuy n d phòng ph i

ch n sao cho s l ng nút nh n b tách r i kh i m t k t n i Multicast là nh nh t

khi m t kênh trong cây b l i Lu n v n c ng đ a ra thu t toán đ nh tuy n l i nhanh

đ i v i k t n i Multicast trong m ng MPLS, đây là m t c ch m ng MPLS s

d ng đ đ nh tuy n l i lu ng l u l ng sang tuy n d phòng khi có l i m t kênh

trong k t n i Multicast

M C L C

DANH SÁCH HÌNH V V DANH SÁCH B NG VII

T VI T T T VIII

CH NG I GI I THI U 1

I.1 Các công ngh chuy n m ch 2

I.1.1 Chuy n m ch kênh 2

I.1.2 Chuy n m ch gói Datagram 4

I.1.3 Chuy n m ch gói kênh o 5

I.1.4 MPLS 8

I.2. Multicast 13

I.2.1 C u trúc cây đ nh tuy n Multicast 14

I.2.2 Multicast trong m ng IP 16

I.2.3 Multicast trên n n ATM 18

I.2.4 Multicast trên n n MPLS 19

I.3 óng góp c a lu n v n 20

CH NG II. TÍNH “ ÀN H I” VÀ B O V TRONG M NG 23

II.1 T ng quan v đ nh tuy n l i 24

II.2 B o v t i l p MAC và l p v t lý - vòng Ring t h i ph c 26

II.3 B o v t i l p m ng 29

II.4. nh tuy n l i nhanh k t n i Unicast trong m ng MPLS 30

II.5. H i ph c khi l i k t n i Multicast 32

CH NG III THU T TOÁN S A L I CÂY NH TUY N MULTICAST 35

III.1 Mô hình hoá v n đ 36

III.2 C c đ i đ “đàn h i” c a cây v i m t đ ng d phòng 44

III.2.1 Thu t toán chính 44

III.2.2 Phiên b n m r ng 48

III.3 Tính toán các đ i l ng 51

CH NG IV. INH TUY N L I NHANH MPLS MULTICAST 54

IV.1 T ng quan 54

IV.2 Phát hi n l i kênh và h i ph c 58

IV.3 Thông báo l i và h i ph c 62

IV.4. Switchover và Switchback 64

CH NG V TRI N KHAI NH TUY N MULTICAST TRONG MPLS 69

V.1. Multicast MPLS-Linux 69

V.1.1 Tri n khai MPLS-Linux Unicast 69

V.1.2 Tri n khai MPLS-Linux Multicast 74

V.1.3 Giao di n l p trình ng d ng (API) qu n lý FIB 77

V.2 Giao th c MulTreeLDP 79

V.2.1 nh tuy n hi n Multicast 81

V.2.2 Phát hi n kênh l i và kênh ph c h i 87

V.2.3 Thông báo kênh l i và kênh h i ph c 87

V.2.4 Switchover và switchback 90

CH NG VI TH NGHI M 92

CH NG VII K T LU N 93

VII.1 Các đóng góp c a lu n v n 94

VII.2 nh h ng nghiên c u trong t ng lai 95

DANH SÁCH HÌNH V

Hình I-1 c đi m chuy n m ch kênh 2

Hình I-2 c đi m chuy n m ch gói Datagram 5

Hình I-3 c đi m chuy n m ch gói kênh o 6

Hình I-4 V trí c a ng n x p mào đ u MPLS 8

Hình I-5 Chuy n ti p các gói tin MPLS 9

Hình I-6 X p ch ng các mi n MPLS 11

Hình I-7 Các ch đ phân ph i nhãn trên Downstream 12

Hình I-8 Th c hi n k t n i Multicast thông qua các k t n i Unicast 13

Hình I-9 Cây đ ng ng n nh t 15

Hình I-10 Cây nút c s 16

Hình I-11 ng d phòng đ nh tr c trong cây đ nh tuy n Multicast 16

Hình I-12 Cây đ nh tuy n MPLS Multicast 22

Hình II-1 Khái ni m đ nh tuy n l i 25

Hình II-2 Vòng Ring chuy n m ch m t h ng (UPSR) 27

Hình II-3 Vòng Ring chuy n m ch hai h ng (BLSR) 28

Hình II-4 Chuy n m ch b o v thông minh trong RPR 29

Hình II-5 C ch đ nh tuy n l i nhanh MPLS Unicast 32

Hình III-1 M ng và mô hình nhóm Multicast 35

Hình III-2 Tr ng s t c đ l i kênh 38

Hình III-3 B o v cây đ nh tuy n b ng m t đ ng d phòng khi l i m t kênh 41

Hình III-4 Giá tr w, tdrop và adrop c a các kênh c a m t cây 42

Hình III-5 Ch ng minh thu t toán 47

Hình III-6 S thay đ i c u trúc cây khi m t nút “lá” r i b ho c gia nh p nhóm 48

Hình III-7 Tính đ i l ng Rd(A;B) 52

Hình IV-1 Ví d đ ng chuy n m ch nhãn (LSP) Multicast 56

Hình IV-2 nh tuy n l i nhanh MPLS Multicast 57

Hình IV-3 C ch phát hi n l i kênh 60

Hình IV-4 Hám m t đ xác su t c a th i gian phát hi n kênh l i 60

Hình IV-5 C ch phát hi n kênh đ c s a 61

Hình IV-6 Hàm m t đ xác su t c a th i gian phát hi n kênh đ c s a 62

Hình IV-7 C ch thông báo kênh l i 63

Hình IV-8 “ánh x ” nhãn d phòng 65

Hình IV-9 ng truy n gói do J g i đi sau khi Switchover 66

Hình IV-10 Nh n l p l i gói tin trong quá trình Switchback 68

Hình V-1 X lý gói tin t i l p MPLS trong MPLS-Linux Unicast 71

Hình V-2 X lý gói tin t i l p MPLS trong MPLS-Linux Multicast 72

Hình V-3 Chuy n ti p h n h p L2/L3 77

Hình V-4 nh d ng b n tin MulTreeLDP 80

Hình V-5 Bi u di m m t cây d ng File và d ng Cây tuy n hi n TLV 82

Hình V-6 Thông báo cây đ nh tuy n Multicast 84

Hình V-7 nh d ng b n tin ki m tra phát hi n kênh l i và kênh h i ph c 87

Hình V-8 Thông báo l i và h i ph c 90

Hình V-9 S a đ i b ng chuy n ti p t i m t PSL trong Switchback và Switchover 91

DANH SÁCH B NG

B ng V-1 Các l nh c a MPLS-Linux Unicast 70

B ng V-2 Th c hi n các ho t đ ng MPLS d a trên các l nh c a MPLS-Linux 70

B ng V-3 T ng quan v hai l nh MPLS-Linux Multicast 74

B ng V-4 Tri n khai các ho t đ ng MPLS Multicast 75

B ng V-5 Các File /proc d ng Text có liên quan đ n MPLS FIB 77

B ng V-6 Hàm Netlink và C API t ng ng đ t o lu t chuy n ti p MPLS 78

B ng V-7 Các API thao tác v i FIB 79

T VI T T T

AAL5 ATM Adaptation Layer Five L p t ng thích ATM lo i 5

APS Automatic Protection Switching T đ ng chuy n m ch b o v

ARP Address Resolution Protocol Giao th c phân tích đ a ch

ATM Asynchronous Transfer Mode Ch đ chuy n giao không đ ng b BLSR Bidirectional Link-Switched Ring Vòng Ring chuy n m ch hai h ng

BUS Broadcast and Unknown Server Máy ch truy n thông qu ng bá

CR-LDP Constraint Routing LDP nh tuy n c ng b c LDP

DVMRP Distance Vector Multicast Routing

Protocol

Giao th c đ nh tuy n Multicast vector kho ng cách

FDDI Fiber Distributed Data Interface

FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo t n s FEC Forwarding Equivalence Class L p chuy n ti p t ng đ ng

FIB Forwarding Information Base C s d li u chuy n ti p thông tin

IGMP Internet Group Management Protocol Giao th c qu n lý nhóm Internet

IP Internet Protocol Giao th c Internet

IPS Intelligent Protection Switching Chuy n m ch b o v thông minh

LDP Label Distribution Protocol Giao th c phân ph i nhãn

LER Label Edge Router B đ nh tuy n biên nhãn

LSR Label Switching Router B đ nh tuy n chuy n m ch nhãn MAC Media Access Control i u khi n truy nh p môi tr ng MARS Multicast Address Resolution Server Máy ch phân tích đ a ch Multicast

MCS Multicast Server model Mô hình máy ch Multicast

mLSP Multicast Label Switched Path ng chuy n m ch nhãn Multicast

MOSPF Multicast extention to OSPF M r ng Multicast cho OSPF

MPLS Multiprotocol Label Switching Chuy n m ch nhãn đa giao th c MTBF Mean Time Between Failures Th i gian trung bình gi a các l i MulTreeLDP MULticast TREe rEpair Label

Distribution Protocol

Giao th c phân ph i nhãn s a cây

đ nh tuy n Multicast

RSVP ReSource ReserVation Protocol Giao th c d tr tài nguyên

TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo th i gian TLV Type-Length-Value

UDP User Data Protocol Giao th c trao đ i d li u đ i t ng

s d ng UPSR Unidirectional Path-Switched Ring Vòng Ring chuy n m ch m t h ng

VCI Virtual Circuit Identifier Nh n d ng kênh o

VPI Virtual Path Identifier Nh n d ng đ ng o

Ch ng I Gi i thi u

c đi m chính c a m ng chuy n m ch là vào ph ng th c truy n d li u Trong

m ng chuy n m ch ra đ i s m nh t, lu ng bit thông tin đ c truy n liên t c trên kênh v t lý và đ c g i là chuy n m ch kênh, nó phù h p đ truy n tín hi u tho i

ho c d li u th i gian th c k t n i đi m - đi m (truy n thông Unicast) Tuy nhiên

n u có l i m t kênh v t lý trong m ng chuy n m ch kênh s d n đ n gián đo n toàn

b các d ch v truy n thông đ c t i trên kênh l i M ng chuy n m ch gói

Datagram (ví d nh m ng Internet) đã kh c ph c đ c h n ch này b ng cách chia

d li u thành các ph n nh h n và truy n đi trong các gói tin Trong m ng chuy n

m ch gói Datagram, hai gói tin liên t c t m t ngu n tin đ c m ng x lý đ c l p

v i nhau Khi m t kênh l i thì các gói tin tr c đó đ c g i trên kênh l i s đ c

đ nh tuy n l i tránh kênh l i và do v y truy n thông không b gián đo n M ng

chuy n m ch gói Datagram có tính “đàn h i” (là kh n ng duy trì cung c p d ch v

trong tr ng h p l i kênh) đ i v i l i kênh vì các đ i t ng s d ng không nh n

bi t đ c hi n t ng l i kênh Tuy nhiên đ c đi m này l i d n đ n m t h n ch c a

m ng chuy n m ch gói Datagram đó là r t khó qu n lý lu ng d li u End-to-End

C ch chuy n m ch gói kênh o đ c s d ng trong X.25, ATM và g n đây là MPLS đã k th a các u đi m c a c chuy n m ch kênh l n chuy n m ch gói

Datagram b ng cách g i các gói tin trên các kênh o (VC) thay vì thành lu ng bit

liên t c Tuy nhiên chuy n m ch gói kênh o c ng th a h ng nh c đi m c a

chuy n m ch kênh là không có tính “đàn h i” đ i v i hi n t ng l i kênh H n n a

các công ngh đ c phát tri n đ u chú tr ng vào vi c t ng kh n ng “đàn h i” c a các truy n thông Unicast trên m ng chuy n m ch gói Datagram, chúng không áp

d ng đ c v i các truy n thông Multicast trong đó m t hay nhi u phía g i truy n

thông tin cho m t hay nhi u phía nh n Lu n v n này đ a ra m t gi i pháp nh m

m c đích t ng kh n ng “đàn h i” c a các truy n thông Multicast trong m ng

chuy n m ch gói kênh o

I.1 Các công ngh chuy n m ch

Ti p theo trong m c này, ta l n l t đ c p đ n ba c ch chuy n m ch đ c s

d ng trong m ng đó là: chuy n m ch kênh, chuy n m ch gói Datagram và chuy n

m ch gói kênh o

I.1.1 Chuy n m ch kênh

Chuy n m ch kênh đ c s d ng t th k 19 trong nh ng m ng truy n thông đ u tiên c đi m c b n c a chuy n m ch kênh đó là ph i thi t l p k t n i gi a hai phía tr c khi trao đ i thông tin Khi thi t l p ph i c p phát tài nguyên s d ng đ

k t n i gi a ch g i và b g i Tài nguyên đây là kho ng t n s trong ghép kênh phân chia theo t n s (FDM) ho c là khe th i gian trong ghép kênh phân chia theo

th i gian (TDM) T p h p tài nguyên c p phát cho m t k t n i đ c g i là m t kênh và đ c th hi n trên Hình I-1 Kênh này không đ i trong su t kho ng th i gian k t n i t n t i và tài nguyên s đ c thu h i khi k t n i gi i phóng

Hình I-1 c đi m chuy n m ch kênh

Trong chuy n m ch kênh, tài nguyên đ c c p phát trong su t phiên trao đ i thông tin b t đ u t sau khi thi t l p k t n i đ n khi k t thúc trao đ i thông tin Tài nguyên

gi nguyên tr ng thái b n ngay c khi không có thông tin nào đ c truy n trên kênh vì v y gây lãng phí b ng thông H qu c a v n đ này là các kênh đang đ c thi t l p mang l u l ng ít h n so v i kh n ng có th d n đ n c n ki t tài nguyên

và m ng tr ng thái bão hoà Khi đó không th thi t l p thêm k t n i m i vì không còn tài nguyên và d n đ n hi n t ng ngh n trong m ng

c đi m th hai c a chuy n m ch kênh liên quan đ n th i gian c n thi t đ thi t

l p k t n i Trong m ng, truy n thông nói chung không ph thu c c ch chuy n

m ch, các nút m ng bao gi c ng ph i tìm thông tin trong b ng chuy n ti p đ xác

đ nh kênh và chuy n thông tin đ n t kênh vào sang kênh ra t ng ng Vi c tìm

ki m thông tin trong b ng chuy n ti p và chuy n d li u t các lu ng đ n đ c g i

là quá trình đ nh tuy n Trong m ng chuy n m ch kênh, quá trình đ nh tuy n đ c

th c hi n cho m i k t n i trong giai đo n thi t l p kênh Khi thi t l p kênh, các nút

và kênh n m trên đ ng gi a phía g i và phía nh n đ c xác đ nh và các b n tin

đ c trao đ i trên t t c các kênh gi a hai nút m ng ngu n và đích đ th c hi n

vi c c p phát tài nguyên i v i chuy n m ch kênh, b ng chuy n ti p đ c xây

d ng d a trên ph n c ng t c đ cao và vi c chuy n ti p d li u t i m i nút di n ra

g n nh t c th i Vì v y chuy n m ch kênh thích h p nh t v i các k t n i trong đó

th i gian thi t l p kênh yêu c u th i gian chuy n ti p th p

Nh n d ng kênh (d i t n s trong FDM ho c khe th i gian trong TDM) thay đ i t i

m i nút chuy n m ch trong kho ng th i gian chuy n ti p vì v y các nút chuy n

m ch không c n bi t toàn b thông tin c a t t c các kênh đã đ c thi t l p trong

m ng mà nó ch c n bi t nh n d ng các kênh n i b kh d ng do nó qu n lý Vi c

s d ng nh n d ng n i b thay vì nh n d ng toàn m ng cho phép m ng có th x lý

m t s l ng l n các kênh

K thu t l u l ng (TE) có nhi m v t i u hoá vi c c p phát tài nguyên trong

m ng thông qua ch n đ ng cho lu ng d li u d a trên các ràng bu c t nh ho c

đ ng [39] M c tiêu chính c a k thu t l u l ng đó là cân b ng t i trong m ng, có ngh a là ng n ng a vi c x y ra hi n t ng ngh n m t kênh trong khi các kênh khác

ch a s d ng h t kh n ng Do chuy n m ch kênh c p phát đ ng c đ nh cho m i

lu ng nên các kênh có th đ c thi t l p d a trên các thu t toán k thu t l u l ng

M t khác, m ng chuy n m ch kênh không t đ ng kích ho t l i khi Topo m ng thay đ i Ch ng h n nh khi m t lu ng l i thì t t các kênh trên đó s b khoá và

vi c truy n thông b gián đo n K thu t l u l ng có th làm gi m b t h u qu c a

l i lu ng thông qua vi c s a l i đ nh tr c s d ng kênh d phòng Kênh d phòng

có th đ c thi t l p cùng th i đi m ho c sau khi thi t l p kênh s c p và khi lu ng

t i kênh s c p l i thì l u l ng s đ c đ nh tuy n l i sang kênh d phòng M ng chuy n m ch kênh r t nh y c m v i l i lu ng và vi c đ nh tuy n l i ph i đ c th c

hi n d a trên d a trên s h tr c a các c ch trong k thu t l u l ng

I.1.2 Chuy n m ch gói Datagram

Ra đ i vào n m 1960, chuy n m ch gói là công ngh tiên ti n h n so v i chuy n

m ch kênh, nó gi i quy t đ c h n ch c a chuy n m ch kênh là ph i c p phát tài nguyên cho m i kênh và lãng phí tài nguyên b ng thông khi không có thông tin truy n trên kênh C ch chuy n m ch gói đã s d ng ý t ng chia thông tin thành các gói và truy n trong m ng mà không c n ph i c p phát tài nguyên, t i th i đi m phía g i không có thông tin g i đi thì s không có gói tin nào đ c truy n đi trong

m ng và không gây lãng phí tài nguyên Chuy n m ch gói là tên g i chung c a hai công ngh khác nhau đó là: chuy n m ch gói Datagram và chuy n m ch gói kênh

o Ph n này trình bày các đ c đi m chính c a chuy n m ch gói Datagram

Khác v i chuy n m ch kênh, chuy n m ch gói Datagram không yêu c u ph i thi t

l p kênh tr c khi truy n thông tin và hu b kênh khi k t thúc truy n thông tin Các nút chuy n m ch còn đ c g i là các b đ nh tuy n s tìm ki m thông tin đ nh tuy n trong b ng chuy n ti p còn đ c g i là b ng đ nh tuy n cho m i gói tin đ n

B ng đ nh tuy n có ch a thông tin ánh x gi a đ a ch đích cu i cùng c a gói tin

v i lu ng ra trên đ ng t i đích B ng đ nh tuy n có th có kích th c r t l n vì nó

ch a đ a ch c a t t c các đích trong m ng vì v y vi c tìm ki m và tính toán đ nh tuy n yêu c u x lý l ng thông tin r t l n Do đó x lý chuy n ti p ch m h n nhi u so v i chuy n m ch kênh Trong m ng chuy n m ch gói, m i gói tin ph i

ch a đ a ch đích và đây chính là thông tin quy t đ nh đ chuy n ti p gói tin Các b

đ nh tuy n không c n ph i thay đ i đ a ch đích c a gói tin khi chuy n ti p chúng

Hình I-2 c đi m chuy n m ch gói Datagram

Do m i gói tin đ c b đ nh tuy n x lý đ c l p, nên không có gì đ m b o t t c các gói tin đ c g i t ngu n đ n đích đ u đi trên cùng m t kênh v t lý N u nh thu t toán đ nh tuy n thay đ i n i dung b ng đ nh tuy n gi a kho ng th i gian g i hai gói tin thì các gói tin s đ c g i trên các đ ng khác nhau và th m chí có th

đ n đích không đúng trình t Ví d nh trong Hình I-2, các gói tin truy n t thuê bao 1 đ n thuê bao 5 trên hai đ ng khác nhau i m khác bi t th hai đó là khi Topo m ng thay đ i (ví d nh l i m t kênh) thì giao th c đ nh tuy n s t đ ng tính toán l i b ng đ nh tuy n xây d ng Topo m ng m i tránh không truy n thông tin trên kênh l i Còn v i chuy n m ch kênh thì không c n có m t thu t toán k thu t l u l ng nào đ đ nh tuy n l i l u l ng

Các b đ nh tuy n th c hi n vi c đ nh tuy n ch d a vào thông tin đ a ch c a gói tin mà không ph thu c vào gói tin đó đang đ c truy n trên lu ng nào Và do công ngh k thu t l u l ng ph thu c nhi u vào vi c đi u khi n tuy n l u l ng, vì

v y k thu t l u l ng trong m ng chuy n m ch gói th c hi n khó h n nhi u so v i chuy n m ch kênh

I.1.3 Chuy n m ch gói kênh o

Chuy n m ch gói kênh o (chuy n m ch VC) là m t công ngh chuy n m ch gói,

nó k t h p các u đi m c a chuy n m ch gói Datagram và chuy n m ch kênh Chuy n m ch VC là m t bi n th c a chuy n m ch gói Datagram trong đó các gói

đ c g i trên các kênh logic mà không c n c p phát tài nguyên v t lý là các t n s

ho c khe th i gian (xem Hỡnh I-3) M i gúi mang m t nh n d ng kờnh cú ý ngh a

n i b trong lu ng và nh n d ng kờnh này s đ c c p nh t t i m i nỳt chuy n

m ch trờn đ ng gúi đi t ngu n đ n đớch M t kờnh o (VC) đ c đ nh ngh a thụng qua ỏnh x gi a lu ng t i cỏc gúi tin và nh n d ng c a gúi tin đ c truy n trờn lu ng VC đ c kh i t o trong giai đo n thi t l p k t n i và nh n d ng kờnh s

đ c thu h i khi k t thỳc k t n i

Kê nh ảo Thuê bao 3

Thuê bao 4

Thuê bao 5 Thuê bao 1

Thuê bao 2

Tổng đài Luồng

Cá c gói tin

Hỡnh I-3 c đi m chuy n m ch gúi kờnh o

Chỳng ta đó đ c p đ n m i t ng quan gi a th i gian thi t l p k t n i và th i gian

chuy n ti p trong cỏc cụng ngh chuy n m ch kờnh và chuy n m ch gúi Datagram

i v i chuy n m ch VC, đ nh tuy n đ c th c hi n trong kho ng th i gian thi t

l p k t n i cho phộp chuy n ti p gúi tin nhanh M t u đi m khỏc c a chuy n m ch

VC đú là k t h p đ c tớnh n ng k thu t l u l ng t ng đ ng v i chuy n m ch

kờnh và s d ng tài nguyờn hi u qu h n gi ng v i chuy n m ch gúi Datagram

Tuy nhiờn chuy n m ch VC cú nh c đi m v tớnh thớch ng khi Topo m ng thay

đ i M ng chuy n m ch gúi Datagram s t đ ng tớnh l i b ng đ nh tuy n khi Topo

m ng thay đ i cũn đ i v i chuy n m ch VC thỡ t t c cỏc kờnh o t i trờn kờnh l i

s b ng t Vỡ v y đ nh tuy n l i trong chuy n m ch VC ph thu c vào cỏc cụng ngh k thu t l u l ng

Cỏc m ng chuy n m ch VC đ c tri n khai trong th c t đú là: X.25 [70], ATM [6]

và MPLS [50] M ng Internet ngày nay ch y u bao g m cỏc m ng mỏy tớnh và

vi c trao đ i thụng tin gi a chỳng ch y u d a trờn giao th c Internet (IP) đ đ nh

tuy n cỏc gúi tin t nỳt m ng này đ n nỳt m ng khỏc Vỡ IP đúng vai trũ r t quan

tr ng trong m ng IP, nên trong ph n ti p theo ta đi vào v n đ t ng tác gi a ATM

và MPLS v i IP

1.2 Chuy n m ch gói kênh o v i giao th c IP

Trong mô hình 7 l p, l p m ng có ch c n ng chính là đ nh tuy n các gói d li u t nút này đ n nút khác Trong m ng Internet, IP là giao th c l p m ng duy nh t đ c

s d ng đ đ nh tuy n gói tin Hi n t i có hai phiên b n c a giao th c IP đó là: IPv4 [59] s d ng đ a ch có đ dài 32 bit và IPv6 [22] s d ng đ a ch có chi u dài 128 bit

Sau đây ta t p trung vào IPv4 là phiên b n giao th c IP đ c s d ng ph bi n

trong m ng Internet hi n nay Do các u đi m c a chuy n m ch gói VC và s phát

tri n bùng n c a m ng IP, r t nhi u nhà cung c p d ch v Internet s d ng VC đ

t i các gói tin IP Công ngh chuy n m ch gói kênh o đ c s d ng ph bi n trong

m ng đ ng tr c Internet là ATM và g n đây là MPLS

1.2.1 IP qua ATM

ATM là công ngh chuy n m ch VC đ c chu n hoá vào cu i nh ng n m 1980 Trong ATM, thông tin đ c truy n trong các t bào ATM có đ dài c đ nh là 53 byte trong đó ph n d li u đ dài 48 byte và ph n mào đ u đ dài 5 byte Trong s

40 bit mào đ u thì 28 bit đ c s d ng đ nh n d ng kênh o t ng ng v i t bào

Tr ng nh n d ng này đ c ký hi u là VCI/VPI (nh n d ng kênh o/nh n d ng

đ ng o) Tr ng VCI/VPI đ c c p nh t t i m i nút chuy n m ch

V n đ đ u tiên đ t ra đ t i các gói tin IP trong kênh o ATM đó là c n ph i đ nh ngh a ph ng th c đóng gói các gói IP trong t bào ATM, ngh a là làm th nào đ

đ t các d li u IP trong các t bào ATM Vi c đóng gói đ c th c hi n t i l p

t ng thích ATM nh đ c trình bày trong [6] H n n a h u h t các gói IP đ u l n

h n r t nhi u so v i 53 byte là đ dài t bào ATM Vì v y các gói tin IP ph i đ c chia thành các ph n nh h n đ c g i là đo n tr c khi đóng gói vào t bào ATM

B đ nh tuy n cu i cùng trên đ ng truy n các gói tin IP ph i ghép l i các đo n đ

khôi ph c các gói tin IP ban đ u Phân đo n và gi i phân đo n (SAR) là m t quá

trình x lý ph c t p và t n th i gian

T i l u l ng IP trên n n ATM là m t quá trình ph c t p [19] Không ch ph i gi i quy t v n đ đ t ra khi l i kênh đ i v i chuy n m ch VC, đ có th truy n IP qua ATM yêu c u ph i có thi t b k t h p b đ nh tuy n IP và chuy n m ch ATM

I.1.4 MPLS

Chuy n m ch nhãn đa giao th c (MPLS) là công ngh chuy n m ch IP trên kênh

o, nó có các c ch giao ti p v i IP t t h n so v i ATM MPLS có th ch y trên nhi u ph n c ng m ng s n có ch ng h n nh Ethernet [38] th m chí ngay c trên ATM h tr chuy n ti p các gói tin IP trên các kênh o MPLS có th đ c tri n khai trong các b đ nh tuy n IP

Hình I-4 V trí c a ng n x p mào đ u MPLS

Trong MPLS, m i gói tin mang m t nh n d ng kênh o đ c g i là nhãn ví d nh

tr ng Shim header đ c chèn vào gi a mào đ u IP và mào đ u l p MAC/link c a gói tin M t gói tin có th ch a m t hay nhi u Shim header T p h p t t c các mào

đ u trong m t gói tin đ c g i là m t ng n x p MPLS Hình I-4 bi u di n m t ng n

x p mào đ u MPLS và v trí c a ng n x p MPLS trong mào đ u c a gói tin

C ch MPLS x lý các nhãn gi ng h t nh c ch x lý nh n d ng kênh o c a các công ngh chuy n m ch kênh o khác Xét m t gói tin IP g i t máy ch A đ n

máy ch B trên Hình I-5 Gói tin đ c g i chuy n ti p qua m ng MPLS gi a A và

B, khi t i b đ nh tuy n MPLS đ u tiên hay còn đ c g i là b đ nh tuy n nhãn biên (LER) c ng vào c a mi n MPLS, đ a ch IP ngu n và đích c a gói tin s đ c

x lý và gói tin s đ c phân lo i theo m t l p chuy n ti p t ng đ ng (FEC) T t

c các gói tin thu c m t FEC s s d ng cùng m t kênh o còn đ c g i là đ ng chuy n m ch nhãn (LSP) Gi s nh m t kênh o đã đ c thi t l p cho m t FEC

c a m t gói tin truy n t A đ n B, khi đó LER c ng vào s chèn mào đ u MPLS vào gói tin (L1 trên hình v ) Sau đó các b đ nh tuy n trong m ng MPLS s c p

nh t mào đ u MPLS b ng cách tráo đ i nhãn (L1 thay b ng L2, L2 thay b ng L3)

n b đ nh tuy n cu i c a LSP còn đ c g i là LER c ng ra, mào đ u MPLS s b

lo i b (L3 trên hình) ti p theo các gói tin có th đ c x lý b i các b đ nh tuy n

IP ho c máy ch không có tính n ng MPLS

LER chÌ n L1

Hình I-5 Chuy n ti p các gói tin MPLS

Các b đ nh tuy n MPLS chèn, tráo đ i và lo i b các mào đ u MPLS theo các lu t

có trong b ng đ nh tuy n hay còn đ c g i là c s d li u chuy n ti p thông tin

(FIB) riêng c a m i b đ nh tuy n MPLS FIB có th có 3 lo i ph n t thông tin khác nhau:

1 Nhãn chuy n ti p t i nút ti p theo (NHLFE) ch a thông tin c n thi t đ chuy n

ti p gói tin v i m t nhãn đã đ c n đ nh M t NHLFE bao g m hai ph n t thông tin đó là: đ a ch nút ti p theo và thông tin tráo đ i ho c lo i b mào đ u

MPLS N u nh mào đ u MPLS c a gói tin c n đ c tráo đ i thì NHLFE ch a

c nhãn m i c a gói tin

2 Ánh x nhãn đ n (ILM) ch a thông tin ánh x gi a các nhãn c a gói tin đ n và

các ph n t NHLFE

3 Ánh x FEC-to-NHLFE (FTN) có ch a thông tin ánh x gi a các FEC c a gói

tin đ n và các ph n t NHLFE

Các b đ nh tuy n MPLS s d ng FIB c a chúng nh sau Khi m t gói tin không

ch a nhãn đ n b đ nh tuy n MPLS, tr c h t b đ nh tuy n s xác đ nh FEC c a gói tin sau đó nó tìm ki m trong FIB đ xác đ nh FTN t ng ng v i FEC c a gói tin FTN này s có ch a nhãn và m t NHLFE đ xác đ nh nút ti p theo cho gói tin

B đ nh tuy n MPLS s chèn mào đ u MPLS v i nhãn có trong FTN và chuy n

ti p gói tin này theo các thông tin có trong NHLFE N u m t gói tin có ch a nhãn

đ n b đ nh tuy n MPLS, tr c h t b đ nh tuy n s tìm ki m trong FIB xác đ nh

m t ILM phù h p v i nhãn c a gói tin và đ c thông tin NHLFE t ng ng NHLFE

s ch ra r ng mào đ u MPLS c n đ c tráo đ i b ng nhãn m i hay lo i b N u

c n tráo đ i thì b đ nh tuy n MPLS s tráo đ i mào đ u MPLS và chuy n ti p gói tin t i nút ti p theo đ c xác đ nh trong NHLFE N u c n lo i b thì b đ nh tuy n MPLS s lo i b nhãn và chuy n ti p gói tin t i nút ti p theo đ c xác đ nh trong NHLFE

Mào đ u MPLS có đ dài 32 bit và các nhãn ch chi m 20 bit trong s này, 12 bit còn l i đ c s d ng nh sau (1) MPLS s d ng 3 bit đ phân lo i ch t l ng d ch

v (t ng ng v i 8 m c QoS) (2) MPLS cho phép x p ch ng các mi n: khi m t gói tin t i m t mi n MPLS n m trong m t mi n MPLS khác thì gói tin s đ c g n thêm m t nhãn m c dù tr c đó nó đã có m t nhãn t o thành m t ng n x p nhãn

Nh ví d đ c trên Hình I-6 th hi n vi c x p ch ng các mi n MPLS M t bit ch

th cu i ng n x p (bos) đ c s d ng đ ch th xem nhãn đó là nhãn cu i cùng

trong ng n x p hay ch a (3) MPLS s d ng 8 bit còn l i ch th th i gian s ng

(TTL), TTL đ c kh i t o t i LER c ng vào và c m i l n đi qua m t nút thì giá tr

c a nó l i gi m đi 1 đ n v Gói tin s b lo i b khi tr ng TTL có giá tr b ng 0

C ch này đ c s d ng đ ng n x y ra hi n t ng truy n vòng vô t n các gói tin

trong m ng trong tr ng h p l i khi t o kênh o C u trúc và v trí 4 tr ng trong mào đ u MPLS đ c th hi n trên Hình I-4

Hình I-6 X p ch ng các mi n MPLS

i m quan tr ng nh t khi s d ng FEC trong MPLS đó là kh n ng phân lo i và t p

h p trong k thu t l u l ng T t c các gói tin t các ngu n khác nhau nh ng n u

đi vào mi n MPLS trên cùng m t LER và có cùng c ng ra LER thì s có cùng m t FEC và vì v y s đ c truy n trên cùng m t VC Nói cách khác là không c n thi t

l p m t kênh o m i đ i v i m i c p (đích - ngu n) có trong các mào đ u c a các gói tin đ n Khi LER c ng vào xác đ nh đ c FEC c a gói tin, nó s gán m t kênh

o vào gói tin thông qua m t nhãn FEC không nh ng đ c s d ng đ phân lo i gói tin IP theo đích mà nó còn có th phân lo i theo ngu n Hai gói tin đi vào mi n MPLS qua cùng m t c ng vào LER và đ n cùng m t đích có th đ c truy n trên hai nhóm kênh khác nhau và vì v y có th cân b ng t i trong m ng b ng cách chia

đ u l u l ng trên t t c các kênh FEC c ng có th ph thu c vào tham s b sung

ch ng h n nh bit lo i d ch v (ToS) trong mào đ u IP đ cung c p các d ch v khác nhau cho lu ng l u l ng IP [23]

Trong m ng MPLS giao th c báo hi u th c hi n các ch c n ng thi t l p kênh o và

ánh x ho c liên k t gi a các FEC v i FIB t i m i b đ nh tuy n MPLS C u trúc

chuy n m ch MPLS [62] không s d ng giao th c báo hi u riêng mà nó ch yêu c u

m i kênh t ng ng v i m t LSP, các nhãn đ c n đ nh b i các nút trên

Downstream và thông báo cho các nút trên Upstream Có hai ch đ trao đ i thông

tin nhãn trên Downstream đó là t nguy n (unsolicited) và theo yêu c u (on demand) đ c th hi n trên Hình I-7 Trong ch đ phân ph i thông tin nhãn t nguy n, m t nút n m trên Downstream c a m t FEC s g i b n tin liên k t nhãn cho nút n m trên Upstream c a FEC đó Nút n m trên Downstream t g i b n tin liên k t nhãn mà không c n có kích ho t t nút n m trên Upstream Trái l i, trong

ch đ phân ph i nhãn theo yêu c u, nút n m trên Upstream nh n th y c n m t b n tin liên k t nhãn ng v i m t FEC thì nó s yêu c u nút n m trên Downstream g i

b n tin liên k t nhãn này

Hình I-7 Các ch đ phân ph i nhãn trên Downstream

M c dù các chu n MPLS không yêu c u giao th c báo hi u riêng bi t nào, tuy nhiên có hai giao th c báo hi u đ c phát tri n đ s d ng trong m ng MPLS Th

nh t là giao th c RSVP-TE [8] đ c xây d ng d a trên giao th c giành tr c tài nguyên trong m ng Internet (RSVP) [13] có b sung thêm kh n ng thông báo LSP

Th hai là giao th c phân ph i nhãn (LDP) [3] đ c đ nh ngh a ngay t khi MPLS

m i đ c xây d ng Giao th c LDP sau đó đ c m r ng thành đ nh tuy n c ng

b c LDP (CR-LDP) [41] thông qua vi c b sung các đ c đi m quan tr ng h tr k thu t l u l ng vào LDP M t trong các m r ng quan tr ng c a CR-LDP đó là h

tr đ nh tuy n hi n (Explicit Routing) trong đó m t nút ho c m t máy ch không

tr c tuy n (offline) tính tr c đ ng thông qua đ nh ngh a và thông báo các LSP

i m khác nhau gi a hai giao th c báo hi u đ c trình bày trong [14]

Cho đ n th i đi m này MPLS v n là m t công ngh m i ch a đ c s d ng ph

bi n Cho đ n n m 1996 ng i ta nh n th y c n có m t công ngh chuy n m ch VC

m i đ i v i các gói IP đ thay th IP qua ATM và vi c chu n hoá MPLS đ c b t

đ u t n m 1997 [62] Hi n nay vi c chu n hoá v n đang đ c ti p t c và m t trong

nh ng công vi c v n còn đang đ c nghiên c u đó là k t n i Multicast trong m ng

MPLS và đây c ng là n i dung chính đ c đ c p trong lu n v n này

Tr c đây chúng ta ch y u t p trung vào truy n thông đi m-đi m hay Unicast,

trong đó m t ngu n ch g i d li u cho m t phía nh n Tuy nhiên r t nhi u ng

d ng yêu c u d li u đ c g i đ ng th i t i nhi u phía nh n mà m t trong nh ng ví

d đi n hình là h i ngh t xa gi a m t nhóm 3 ng i ho c nhi u h n Khi m t thành viên c a nhóm nói thì tín hi u tho i đó s ph i đ c truy n t i t t c các thành viên khác trong nhóm; đây đ c g i là truy n thông đi m-đa đi m hay

Multicast

Hình I-8 Th c hi n k t n i Multicast thông qua các k t n i Unicast

M t gi i pháp đ n gi n nh t đ thi t l p truy n thông Multicast đó là g i cùng m t

d li u l n l t cho t t c các thành viên khác c a h i ngh Nói m t cách khác là ta

có th th c hi n truy n thông đi đa đi m thông qua nhi u truy n thông đi

m-đi m Tuy nhiên gi i pháp này có nh c m-đi m là s d ng b ng thông không hi u

qu : cùng m t thông tin ph i g i n-1 l n n u nh h i ngh t xa có n thành viên, vì

v y gây lãng phí b ng thông Trong ví d trên Hình I-8 nút A g i cùng m t d li u

3 l n và gây lãng phí 2/3 b ng thông trên kênh k t n i t nút A M t ph ng th c

hi u qu h n đ thi t l p truy n thông Multicast đó là thi t l p cây đ nh tuy n

Multicast trong đó các thi t b chuy n m ch đóng vai trò nh nút c a cây và các kênh đóng vai trò nh nhánh c a cây M i thi t b chuy n m ch n m đi m r nhánh c a cây s nhân b n gói tin và chuy n ti p m i gói cho m t kênh ra B ng cách chuy n ti p gói tin theo c u trúc hình cây và nhân b n gói tin t i các nút trung gian, cùng m t thông tin ch đ c g i m t l n trên m i kênh c a cây và vì v y ti t

ki m đ c b ng thông so v i gi i pháp trên Có hai c u trúc đ c s d ng trong cây

đ nh tuy n Multicast đó là: cây đ ng ng n nh t và cây nút c s Trong m c ti p

theo chúng ta s xem xét đ c đi m c a t ng c u trúc này

I.2.1 C u trúc cây đ nh tuy n Multicast

i v i c u trúc cây đ ng ng n nh t, m i m t ngu n c a nhóm Multicast là g c

c a cây riêng bi t Các nhánh c a cây chính là các kênh, nút chính là các b đ nh

tuy n và các thành viên c a nhóm Multicast là “lá” c a cây N u nh nhóm có th

có n ngu n thì ph i thi t l p n cây M t cây đ ng ng n nh t đ c thi t l p b ng

cách tính đ ng ng n nh t (d a trên “giá” c a t ng kênh) gi a ngu n và các thành

viên khác trong nhóm Ví d trên Hình I-9 th hi n các cây đ ng ng n nh t có g c

xu t phát t hai nút khác nhau trong m t nhóm Multicast g m 4 nút (xem Hình I-9 (a)) Hai cây đ ng ng n nh t không s d ng cùng m t nhóm kênh tuy nhiên t t c

các đ ng t nút A đ n các nút khác (Hình I-9(b)) và t nút B đ n các nút khác đ u

s d ng s l ng kênh nh nh t

i v i đ nh tuy n Multicast theo c u trúc cây nút c s , t t c các thành viên đ u

là “lá” c a m t cây dùng chung duy nh t T t c l u l ng do nhóm Multicast t o

ra đ u đi qua m t nút đ c g i là nút c s ho c nút trung tâm nh đ c th hi n trên Hình I-10 Trong c u trúc này, đ ng gi a hai nhóm thành viên ch a ch c đã là

ng n nh t khác v i c u trúc cây đ ng ng n nh t Ch ng h n nh trong ví d trên

Hình I-10, d li u do nút A g i đi ph i đi qua 5 kênh m i đ n đ c nút C trong khi

đó đ ng ng n nh t t nút A đ n nút C ch đi qua 3 kênh M t trong các cây nút c

s có tên là cây Steiner [30] đ t đ c t i u v ph ng di n s d ng b ng thông

Hình I-9 Cây đ ng ng n nh t

i v i truy n thông Unicast, khi m t kênh l i thì l u l ng này đ c đ nh tuy n

l i sang đ ng khác tránh kênh l i Trong chuy n m ch gói Datagram, đ nh tuy n

l i đ c th c hi n t đ ng sau khi x y ra l i kênh trong khi đó v i k thu t l u

l ng cho phép đ nh tr c đ ng d phòng cho các công ngh chuy n m ch kênh

và chuy n m ch kênh o M t thành viên c a nhóm Multicast đ c coi là b cô l p

kh i nhóm Multicast khi thành viên này không th k t n i t i nút c s ho c ngu n

c a cây b o v cây đ nh tuy n Multicast kh i hi n t ng l i m t kênh thì h

th ng ph i có kh n ng đ nh tr c đ ng d phòng gi a các thành viên và nút ngu n ho c nút c s c a cây đ nh tuy n Multicast Ch ng h n nh trong ví d trên

Hình I-11(a), cây đ nh tuy n v i nút trung tâm C và 3 thành viên c a nhóm là A, B

và D đ c b o v hoàn toàn b i 3 đ ng d phòng đ nh tr c N u nh b t k m t kênh nào trong cây l i thì k t n i gi a C và thành viên b cô l p s đ c khôi ph c

b ng cách đ nh tuy n l i l u l ng qua đ ng d phòng Tuy nhiên vi c đ nh tr c

đ ng d phòng yêu c u c n có các tính toán b sung liên quan đ n thông báo kênh

và giành tr c tài nguyên trên đ ng d phòng đ đ m b o vi c đ nh tuy n l i l u

l ng không gây ra quá t i trên đ ng d phòng Vì v y s l ng đ ng d phòng

đ nh tr c trong m ng là h n ch Trong ví d trên Hình I-11(b), m ng ch yêu c u

2 đ ng d phòng đ b o v cây đ nh tuy n Multicast khi x y ra l i b t c kênh

nào N u nh kênh CA l i thì l u l ng gi a A và C s đ c đ nh tuy n l i qua kênh d phòng bên trái N u nh kênh CB l i thì l u l ng Multicast v n có th

đ n nút B thông qua nút D và đ ng d phòng bên ph i ng d phòng này v n

đ c s d ng khi kênh CD l i và vì v y nút D v n đ c k t n i v i các thành viên

khác c a cây đây ta nh n th y m t đ ng d phòng có th đ c s d ng đ b o

v cây đ nh tuy n Multicast khi các kênh khác nhau b l i

Hình I-10 Cây nút c s

I.2.2 Multicast trong m ng IP

Truy n thông Multicast trong m ng IP đã đ c nghiên c u t n m 1988 [21] và m t kho ng đ a ch IP (t t c các đ a ch b t đ u b ng 4 bit 1110 ho c bi u di n d i

Hình I-11 ng d phòng đ nh tr c trong cây đ nh tuy n Multicast

M t cây đ nh tuy n Multicast có th m r ng bao ph toàn m ng Internet, vì v y

vi c thi t l p cây đ nh tuy n Multicast và sau đó là đ nh tuy n các gói tin Multicast

là hai v n đ chính đ t ra đ i v i truy n thông Multicast trong m ng IP M t v n đ

khác đ t ra đó là r t ít b đ nh tuy n trong m ng Internet có kh n ng x lý các gói tin Multicast Truy n thông IP Multicast đ c th c hi n d a trên hai giao th c

Th nh t đó là giao th c qu n lý nhóm Internet (IGMP) [20] [29] là giao th c báo

hi u gi a máy ch và các b đ nh tuy n đ th c hi n vi c qu n lý nhóm máy ch

thành viên Nhóm Multicast có đ c đi m là m và đ ng gia nh p m t nhóm

Multicast, máy ch c n ph i bi t đ a ch IP c a nhóm và g i đi m t b n tin IGMP

t i b đ nh tuy n nút li n k ; máy ch c ng có th r i nhóm t i b t c th i đi m nào b ng cách g i đi b n tin IGMP t ng ng

Th hai đó là giao th c đ nh tuy n Multicast gi a các b đ nh tuy n đ t o và qu n

lý cây đ nh tuy n Multicast R t nhi u giao th c đ nh tuy n Multicast đã đ c xây

d ng trong m i n m g n đây Giao th c đ nh tuy n Multicast Vector kho ng cách (DVMRP) [67] thi t l p cây s d ng giao th c Vector kho ng cách trong đó m i b

đ nh tuy n có kh n ng xác đ nh kênh ra c a gói tin ch d a trên thông tin n i b MOSPF [48] là giao th c m r ng c a giao th c đ nh tuy n Unicast là OSPF Do

OSPF là giao th c đ nh tuy n d a trên tr ng thái kênh, m i b đ nh tuy n OSPF

bi t toàn b Topo c a m ng Vì v y, MOSPF có th thi t l p cây đ ng ng n nh t

d a trên thu t toán tìm đ ng ng n nh t đ c s d ng ph bi n là Dijkstra [24]

M t giao th c khác c ng hay đ c s d ng là CBT đó là giao th c cây nút c s

[9] Cu i cùng là giao th c PIM [27] có th thi t l p c hai lo i cây Trong tr ng

h p nhóm Multicast có nhi u thành viên (PIM m t đ cao), PIM s thi t l p cây

đ ng ng n nh t Còn đ i v i nhóm ít thành viên (PIM m t đ th p) thì PIM s thi t l p cây nút c s

Cu i cùng nh ng không kém ph n quan tr ng đó là các b đ nh tuy n IP ph i có

kh n ng nhân b n gói tin Các b đ nh tuy n v i 3 kênh ho c nhi u h n n m trong cây đ nh tuy n Multicast thì các gói tin ph i đ c nhân b n tr c khi chúng đ c

g i đ ng th i trên các kênh

M c dù IP Multicast đã đ c xây d ng và chu n hoá, tuy nhiên nó không đ c tri n

khai r ng rãi trong m ng Internet [26], nguyên nhân chính là do kh n ng m r ng

c a giao th c đ nh tuy n Multicast đang đ c s d ng Trong hai m c ti p theo là I.2.3 và I.2.4 s trình bày vi c h tr truy n thông Multicast trong các công ngh chuy n m ch kênh o (VC) là ATM và MPLS

I.2.3 Multicast trên n n ATM

Truy n thông Multicast trong m ng ATM có th đ c th c hi n theo m t trong 3

ph ng th c Th nh t đó là s d ng các kênh o đi m-đa đi m đ t i l u l ng

Multicast [2], yêu c u thi t b chuy n m ch nhân b n các t bào và có giao th c báo

hi u riêng bi t đ thông báo các kênh o đi m-đa đi m Các công ngh khác nhau

đ th c hi n vi c nhân b n t bào ng v i các ph n c ng c th đ c trình bày trong [32] Tuy nhiên chu n giao th c báo hi u ATM hi n đang đ c s d ng không h tr thi t l p trên ph n c ng các kênh o k t n i đi m-đa đi m [7] H n

n a nh chúng ta đã bi t, các thi t b chuy n m ch ATM th c hi n vi c đóng gói và

gi i đóng gói đ t i các gói tin IP trên các t bào ATM i v i AAL5 [36] là l p thích ng ATM đ c tri n khai ph bi n trong m ng ATM, các t bào đ n thi t b chuy n m ch đích ch đ c nh n d ng d a trên s kênh o Thi t b chuy n m ch

ATM nh n các t bào Multicast s không có thông tin đ xác đ nh đi m xu t phát

c a t bào Vì v y các t ng đài ATM không th ghép l i các ph n c a gói tin IP có trong các t bào xu t phát t các ngu n khác nhau đ c chèn vào m ng ATM [18] Hai ph ng th c còn l i đ h tr Multicast trong m ng ATM là thi t l p kênh o

k t n i đi m-đa đi m d a trên các kênh o đi m-đi m [25] Trong mô hình kênh o

Multicast k t n i d ng l i, t t c các thành viên c a nhóm Multicast s thi t l p

kênh o đi m-đi m t i t t c các thành viên khác c a nhóm Ph ng th c ti p c n

này có h n ch v kh n ng m r ng thành viên c a nhóm Multicast Th c v y khi

m t nút mu n gia nh p ho c r i b nhóm thì t t c các thành viên khác ph i thi t

l p ho c hu b kênh o k t n i đ n thành viên đó Th ba đó là mô hình máy ch Multicast (MCS) trong đó m t máy ch trung tâm ch u trách nhi m x lý l u l ng

Multicast Ch ng h n nh trong LANE [65], t t c l u l ng Multicast trong m ng

ATM đ u đ c g i t i m t máy ch truy n thông qu ng bá (BUS), máy ch này

thi t l p các kênh o đi m-đi m t i t t c các thành viên trong nhóm M c dù mô hình MCS không g p ph i h n ch v vi c m r ng nh trong mô hình k t n i d ng

l i kênh o, tuy nhiên trong tr ng h p BUS m t đi m l i có th gây ng n trong

m ng

i v i c u trúc máy ph phân tích đ a ch Multicast (MARS) [5] s d ng c hai

mô hình k t n i l i kênh o và MCS, các thành viên c a nhóm Multicast ph i liên

l c v i máy ch MARS đ gia nh p ho c r i kh i nhóm Sau đó máy ch MARS s đóng vai trò nh máy ch ARP và thi t l p kênh o k t n i đi m-đi m t thành viên

m i t i t t c các thành viên khác trong nhóm, ho c đóng vai trò nh nút trung tâm

c a mô hình cây nút c s và t o các đ ng Unicast t i t t c các thành viên c a

nhóm đ thay th kênh o k t n i đi m-đa đi m b ng các kênh o k t n i di m

đi m Nói tóm l i hi n t i các k t n i Multicast đ c tri n khai trên n n ATM đ u

d a trên các kênh o Unicast và vì v y không h tr truy n thông Multicast m t

cách có hi u qu

I.2.4 Multicast trên n n MPLS

M c dù ngay t đ u khi thi t k , MPLS đã h tr k t n i Multicast, tuy nhiên MPLS Multicast v n không đ c chú ý nhi u và cho đ n hi n nay nó v n đang

d ng b c đ xu t [56] [71]

L u l ng Multicast và Unicast yêu c u các x lý khác nhau t i các b đ nh tuy n

Ch ng h n nh trong m ng IP, các gói tin Multicast đ c xác đ nh d a trên kho ng

đ a ch Multicast i v i MPLS, các gói tin Unicast và Multicast đ c n đ nh lo i

mã khác nhau trong mào đ u l p liên k t d li u [61] Vì v y các b đ nh tuy n MPLS xác đ nh đ c gói tin đó thu c lu ng l u l ng Unicast hay Multicast

V c b n MPLS Multicast khác v i ATM Multicast Th nh t các b đ nh tuy n MPLS không c n thi t ph i th c hi n vi c phân chia và gi i phân chia các gói tin, vì

v y không x y ra hi n t ng chèn khung (frame interleaving) Th hai là các b

đ nh tuy n MPLS ch y u d a trên các b đ nh tuy n IP m r ng h tr MPLS C

ch nhân b n gói tin s d ng trong các b đ nh tuy n IP đ h tr IP Multicast c ng

có th đ c s d ng đ nhân b n gói tin MPLS Các b đ nh tuy n MPLS n m t i

đi m r nhánh c a cây đ nh tuy n Multicast s nhân b n gói tin và g i chúng trên các kênh ra M i b n c a gói tin MPLS Multicast đ c gán nhãn khác nhau tr c

khi chúng đ c chuy n ti p trên kênh ra H n n a khi m t gói tin đ c nhân b n,

m t b n c a gói tin có th đ c chuy n ti p s d ng MPLS (nhãn c a gói tin đ n

đ c tráo đ i sau đó đ c g i đ n b đ nh tuy n MPLS khác) và m t b n khác có

th đ c g i s d ng IP (nhãn c a gói tin đ n b lo i b sau đó đ c chuy n ti p

đ n b đ nh tuy n IP) Vì v y m t b đ nh tuy n MPLS Multicast có th đ ng th i đóng vai trò LSR và LER đ i v i m t kênh o Multicast

M i thành viên c a nhóm Multicast có th thi t l p cây đ ng ng n nh t là m t

đ ng chuy n m ch nhãn (LSP) Multicast t i t t c các thành viên khác Bên c nh

đó t t c các thành viên c a m t nhóm có th là nút “lá” c a m t cây nút c s v i

nút c s có th là b t c nút nào trong m ng Giao th c báo hi u thi t l p ho c hu

b m t LSP Multicast theo m t trong hai ph ng th c là Online ho c Offline MPLS có th d a trên m t giao th c đ nh tuy n IP Multicast đ xây d ng cây đ nh

tuy n m t cách Online r i sau đó t o LSP Multicast phù h p v i cây đ nh tuy n IP Multicast M t ph ng án khác đó là s d ng m t máy ch dành riêng đ thi t l p

LSP MPLS Multicast m t cách Online Máy ch dành riêng tính toán cây đ nh

tuy n Multicast sau đó s d ng các b n tin c a giao th c báo hi u đ thông báo LSP

Multicast (mLSP) ây là ph ng th c đ nh tuy n trong đó m t LSP đ c m t nút trong m ng đ nh ngh a hoàn toàn sau đó thông báo cho các nút khác và đ c g i là

đ nh tuy n hi n (Explicit Routing) nh tuy n hi n là m t công ngh k thu t l u

l ng, đây là m t u th c a MPLS so v i ATM Tuy nhiên v n đ chính c a

MPLS Multicast đó là hi n t i ch a có giao th c báo hi u nào h tr các (mLSP)

Khác v i chuy n m ch gói Datagram, các công ngh chuy n m ch gói kênh o (ví

d nh MPLS) yêu c u ph i có các c ch k thu t l u l ng đ tính toán đ ng d

phòng và th c hi n đ nh tuy n l i khi kênh l i Lu n b n này gi i quy t v n đ ph c

h i nhanh cây đ nh tuy n Multicast sau khi x y ra l i kênh

Xét m t m ng MPLS trong đó đã thi t l p m t cây đ nh tuy n Multicast nh đ c

th hi n trên Hình I-12 M ng MPLS nh n l u l ng t các máy ch Multicast k t

n i v i các b đ nh tuy n MPLS ho c t các m ng chuy n ti p l u l ng Multicast

t các máy ch Multicast khác Khi m t kênh c a cây đ nh tuy n Multicast l i thì

m t s máy ch Multicast k t n i tr c ti p v i cây ho c k t n i thông qua m ng khác s b tách r i kh i nhóm Multicast Trong lu n v n này chúng tôi xây d ng

m t thu t toán l a ch n đ ng d phòng cho m t cây đ nh tuy n Multicast s n có

đ làm t ng đ “đàn h i” c a cây khi m t kênh b l i ng d phòng đ c xác

đ nh theo m c tiêu là t i thi u s l ng thành viên b tách r i kh i nhóm Multicast

khi l i m t kênh

óng góp th hai c a lu n v n là m r ng truy n thông Multicast cho MPLS ch y

trên h đi u hành Linux MPLS đã đ c tri n khai ch y trên h đi u hành Linux,

tuy nhiên nó ch d ng l i các k t n i Unicast còn k t n i Multicast m i ch d ng

l i tiêu chu n đây chúng tôi đã đ a ra đ nh ngh a và th nghi m giao th c báo

hi u s d ng đ thi t l p các đ ng chuy n m ch nhãn Multicast (mLSP) trong

m ng MPLS Giao th c báo hi u này s d ng đ nh tuy n hi n đ thi t l p mLSP

óng góp th ba c a lu n v n đó là xây d ng và th nghi m c ch đ nh tuy n l i

đ i v i cây đ nh tuy n MPLS Multicast nh tuy n l i nhanh MPLS Multicast là s

m r ng c a đ nh tuy n l i nhanh MPLS [34] (ch h tr k t n i Unicast) Chúng

tôi đ a ra đ c đi m c ng nh ph ng th c th c hi n c ch đ nh tuy n l i nhanh MPLS Multicast và các m r ng c n thi t đ i v i giao th c báo hi u đ nó h tr c

ch đ nh tuy n l i nhanh

Mạ ng MPLS Mạ ng LAN

Bộ định tuyến MPLS

Bộ định tuyến

Hỡnh I-12 Cõy đ nh tuy n MPLS Multicast

Ph n cũn l i c a lu n v n bao g m cỏc n i dung sau Ch ng 2 trỡnh bày cỏc c ch

b o v m ng ch ng l i l i kờnh đ c tri n khai cỏc l p khỏc nhau t l p v t lý cho đ n cỏc l p cao h n Trong ch ng 3 trỡnh bày thu t toỏn đ th đ xõy d ng

đ ng d phũng đ m b o t i thi u hoỏ s l ng thành viờn b tỏch r i kh i nhúm

Multicast khi cú l i m t kờnh Ch ng 4 đ a ra c ch đ nh tuy n l i nhanh MPLS Multicast Fast Reroute, nú th c hi n đ nh tuy n l i đ i v i cõy đ nh tuy n Multicast

s d ng đ ng d phũng đó đ c xỏc đ nh ch ng 3 Trong ch ng 5 chỳng tụi

đ a ra ph ng th c b sung k t n i Multicast đ i v i MPLS Unicast ch y trờn PC

s d ng h đi u hành Linux Sau đú chỳng tụi cú đ a ra đ nh ngh a giao th c bỏo

hi u c n thi t đ th c hi n đ nh tuy n l i nhanh MPLS

Ch ng II Tính “ đàn h i” và b o v trong m ng

Tính “đàn h i” ám ch kh n ng m ng duy trì cung c p d ch v ngay c khi có l i

trong m ng L i có th sinh ra do nhi u nguyên nhân nh ng trong lu n v n này ta

ch t p trung vào l i sinh ra do đ t cáp ho c đ t kênh khi đó s gây ra vi c m t toàn

b l u l ng đ c truy n trên kênh l i t kênh là l i r t hay x y ra Theo công trình c a Kuhn [44] cho th y cáp đ t là nguyên nhân gây ra 25% th i gian m t liên

l c trong m ng đi n tho i

M ng có tính “ đàn h i” h i ph c t l i d a trên ph ng th c t đ ng s a l i C

th h n là h i ph c khi có l i đ t đ c b ng cách đ nh tuy n l i lu ng l u l ng t

ph n m ng l i sang ph n khác c a m ng Vi c đ nh tuy n l i ph i tho mãn m t s yêu c u Ng i s d ng đ u cu i mong mu n vi c đ nh tuy n l i ph i đ c th c

hi n nhanh sao cho th i gian gián đo n d ch v do l i kênh không đ c nh n bi t

ho c t i thi u Tuy n m i đ c s d ng đ đ nh tuy n l i l u l ng có th đ c xác

đ nh t i th i đi m x y ra l i ho c c ng có th đ c xác đ nh t tr c, tr ng h p

th hai đ c g i là đ nh tuy n l i đ nh tr c Khác v i c ch h i ph c không s

d ng đ nh tuy n l i đ nh tr c, c ch đ nh tuy n l i đ nh tr c cho phép gi m th i gian gián đo n d ch v tuy nhiên nó đòi h i ph i b sung ph n c ng d phòng trong

m ng và tiêu t n tài nguyên ch ng h n nh các chu k l nh đ tính toán đ ng d phòng Các công ngh khác nhau đ c trình bày trong ch ng này ch y u t p trung vào m i quan h gi a th i gian h i ph c và giá ph i tr đ th c hi n đ nh

tr c

Trong ch ng này chúng ta s s qua các công ngh hi n đang đ c s d ng đ

nâng cao kh n ng “ đàn h i” c a m ng Tr c h t m c II.1 trình bày t ng quan v

đ nh tuy n l i và cách tính t ng th i gian s a l i đ i v i m ng s d ng c ch đ nh tuy n l i l u l ng sau khi x y ra l i kênh Trong m c II.2, trình bày các công ngh

đ nh tuy n l i l p th p (l p v t lý và l p đi u khi n truy nh p môi tr ng MAC)

Các công ngh đ nh tuy n l i l p th p đ c th c hi n ch d a trên ph n c ng và

vì v y chúng là các công ngh đ nh tuy n l i nhanh nh t Tuy nhiên chúng đòi h i

ph i có ph n c ng d phòng Trong m c II.3 chúng ta đi so sánh đ nh tuy n l i

l p th p v i đ nh tuy n l i l p m ng không có đ c tính đ nh tr c nh tuy n l i

l p m ng đ c th c hi n d a trên ph n m m và vì v y ch m h n so v i đ nh tuy n l i các l p th p h n Tuy nhiên đ nh tuy n l i l p m ng không s d ng c

ch đ nh tr c vì v y ti t ki m chi phí ph n c ng d phòng Th c hi n đ nh tuy n

l i t i gi a các l p th p h n và l p m ng d a trên n n ATM và MPLS t o ra s cân

b ng gi a t c đ h i ph c và giá ph i tr cho vi c đ nh tuy n l i đ nh tr c Trong

m c II.4, trình bày t ng quan v thu t toán đ nh tuy n l i nhanh k t n i Unicast

trong m ng MPLS Nh đã đ c trình bày trong m c I.2.1, vi c s d ng Topo hình cây đ đ nh tuy n trong các nhóm Multicast s ti t ki m chi phí nh s d ng b ng

t n có hi u qu Có nhi u công ngh đ c phát tri n đ x lý l u l ng Multicast

M c II.5 s l n l t trình bày s qua các công ngh đ nh tuy n l i Multicast này

M c này trình bày khái ni m chung và các thu t ng đ c s d ng trong đ nh tuy n

l i nh tuy n l i là công ngh đ c s d ng trong các m ng chuy n m ch kênh

c ng nh chuy n m ch gói Khi m t kênh trong m ng l i thì l u l ng đ c t i trên kênh l i ph i thay đ i đ ng đ đ n đ c đích c th là đ nh tuy n l i t đ ng s

c p sang đ ng d phòng ng s c p và đ ng d phòng có th tách r i hoàn toàn ho c c ng có th chung nhau m t ph n Ví d trên Hình II-1 th hi n vi c nút ngu n A g i l u l ng đ n nút đích F và m t kênh trên đ ng s c p l i Ph n còn

l i c a m c này s d a trên ví d này đ minh ho vi c đ nh tuy n l i Công ngh

đ nh tuy n l i hoàn ch nh di n ra theo 7 b c B n b c đ u tiên lên quan đ n vi c

đ nh tuy n l i sau khi kênh l i b ng cách chuy n l u l ng t đ ng s c p sang

đ ng d phòng, ba b c sau cùng liên quan đ n vi c đ nh tuy n l i sau khi kênh

l i đã đ c s a đ chuy n l u l ng t i trên đ ng d phòng tr l i đ ng s c p

Hình II-1 Khái ni m đ nh tuy n l i

u tiên m ng ph i có kh n ng phát hi n l i kênh Vi c phát hi n l i kênh có th

đ c th c hi n d a trên ph n c ng dành riêng ho c ph n m m t i các nút C và D là nút cu i c a kênh l i Th hai là nút phát hi n kênh l i ph i thông báo l i này cho các nút đ nh tr c trong m ng Cách th c thông báo l i cho các nút ph thu c vào công ngh đ nh tuy n l i Th ba là tính toán đ ng d phòng Trong ph ng th c

đ nh tuy n l i đ nh tr c thì b c này đ c th c hi n tr c khi phát hi n kênh l i

Th t thay vì g i l u l ng trên đ ng s c p đang b l i, m t nút đ c g i là nút chuy n m ch đ ng s g i l u l ng trên đ ng d phòng B c này trong quá

trình x lý đ nh tuy n l i đ c g i là Switchover, đây là b c k t thúc vi c s a l i

c a m ng sau khi phát hi n l i kênh

Khi kênh l i đ c s a v m t v t lý, thì l u l ng có th đ c đ nh tuy n tr l i kênh s c p ho c gi nguyên truy n trên kênh d phòng Trong tr ng h p sau thì quá trình đ nh tuy n l i ch bao g m 4 b c trình bày trên, còn trong tr ng h p

đ u thì c n th c hi n 3 b c sau đây đ hoàn thành vi c đ nh tuy n l i

u tiên ph i có ph ng th c đ phát hi n kênh s c p đã đ c s a Th hai là các nút m ng ph i đ c thông báo v vi c h i ph c và th ba là nút chuy n m ch

đ ng ph i truy n l u l ng tr l i trên đ ng s c p và đ c g i là b c Switchback.

Chúng ta hãy xét m t truy n thông Unicast Khi m t kênh n m trên đ ng gi a phía g i và phía nh n b l i, thì d ch v cung c p cho đ i t ng s d ng s b gián

đo n cho đ n khi kênh đ c s a Kho ng gián đo n d ch v là kho ng th i gian

gi a hai s ki n: th nh t là bit cu i cùng đi qua kênh s c p tr c khi phát hi n kênh l i và th hai là bit d li u đ u tiên đ c truy n trên kênh d phòng t i phía

nh n Ta ký hi u là th i gian phát hi n l i, là th i gian thông báo,

là th i gian Switchover và là t ng c a tr chuy n m ch (queing delay)

và tr truy n d n (transmission delay) c n thi t đ truy n m t bit d li u gi a hai

nút i và j Khi đó nh trong ví d trên Hình II-1 t ng th i gian gián đo n d ch v là

Detect Service T T T d d d d

i l ng (d BE +d EF) (− d DE +d EF) không ph thu c vào công ngh đ nh tuy n l i

mà ph thu c vào v trí l i Vì v y ta đ nh ngh a th i gian s a l i ch ph thu c vào c ch đ nh tuy n l i đ c tính theo công th c:

Repair

T

Switchover Notif

Detect T T T

Th i gian s a l i là th i gian c n thi t đ c ch đ nh tuy n l i khôi ph c truy n thông sau khi x y ra l i kênh và nó chính là m t ph n c a th i gian gián đo n d ch

v

II.2 B o v t i l p MAC và l p v t lý - vòng Ring t h i ph c

M ng vòng Ring là m t Topo m ng trong đó t t c các nút m ng n i vào cùng m t nhóm kênh v t lý M i kênh t o thành m t vòng i v i Topo vòng Ring có s

d ng b đ m, t t c các kênh là không đ nh h ng và l u l ng truy n theo m t

h ng trên m t n a kênh và l u l ng đ c truy n theo h ng ng c l i trên n a còn l i Vòng Ring t h i ph c là ví d đi n hình c a m ng vòng Ring s d ng b

đ m trong đó đ nh tuy n l i đ c th c hi n nh sau Khi ho t đ ng bình th ng,

l u l ng đ c truy n t ngu n đ n đích ch theo m t h ng N u nh m t kênh

l i thì s s d ng h ng khác đ k t n i t i đích và vì v y gi i quy t đ c v n đ

l i kênh Vòng Ring t h i ph c yêu c u s d ng các ph n c ng đ t ti n chuyên

d ng và gây lãng phí m t n a b ng t n kh d ng đ d phòng toàn b Tuy nhiên các c ch b o v l p th p là các c ch đ nh tuy n l i nhanh nh t, ch ng h n nh vòng Ring t h i ph c có th đ nh tuy n l i l u l ng trong kho ng th i gian nh

h n 50 ms Trong m c này l n l t trình bày 4 c ch đ nh tuy n l i t i l p MAC

và l p v t lý d a trên Topo vòng Ring có s d ng b đ m đó là: SONET UPSR, SONET BLSR, FDDI và RPR

SONET là công ngh l p v t lý s d ng trong truy n d n quang [11] [12] Trong SONET, b o v v i vòng Ring t h i ph c đ c g i là “t đ ng chuy n m ch b o

v ” (APS) [10] và nó có hai c u trúc Th nh t đó là c u trúc vòng Ring chuy n

m ch m t h ng (UPSR) xem Hình II-2, s d ng c ch b o v 1+1 v i 2 vòng

Ring Nút ngu n truy n đi cùng l u l ng trên hai vòng Ring ng c h ng nhau, nút đích nh n đ c d li u gi ng nhau trên m i vòng Ring nh ng ch quan tâm đ n

l u l ng trên m t vòng Ring Khi xu t hi n l i kênh, phía nh n phát hi n vi c t ng

t l l i bit ho c không có l u l ng trên m t Ring và nó quy t đ nh chuy n sang

l u l ng truy n trên vòng Ring kia Các chu n SONET quy đ nh r ng th i gian gián đo n d ch v không đ c v t quá 50 ms là kho ng th i gian đ nh đ đ i

t ng s d ng không nh n bi t đ c khi truy n các cu c tho i trên m ng SONET

M c dù đ t đ c yêu c u th i gian khôi ph c d ch v nh h n 50 ms, nh ng SONET UPSR yêu c u các tài nguyên d phòng dành riêng (m t n a s kênh ch

đ c s d ng cho m c đích h i ph c khi có l i)

Hình II-2 Vòng Ring chuy n m ch m t h ng (UPSR)

Th hai đó là c u trúc vòng Ring chuy n m ch hai h ng (BLSR) xem Hình II-3 s

d ng c ch b o v 1:1 Trong đó t t c các kênh có th t i đ ng th i l u l ng thông th ng và l u l ng d phòng vì v y không yêu c u có kênh d phòng dành

riêng Khi m t kênh l i thì nút h ng lên c a kênh l i s tráo đ i l u l ng t vòng Ring này sang vòng Ring khác có h ng ng c l i và vì v y l u l ng v n có th

đ n đ c đích BLSR có t c đ h i ph c nhanh t ng t nh UPSR và ti t ki m tài nguyên h n vì nó không s d ng kênh s c p và kênh d phòng dành riêng [11]

Hình II-3 Vòng Ring chuy n m ch hai h ng (BLSR)

L p MAC cung c p ph ng ti n đ truy n các gói tin IP trong m ng LAN FDDI thi t l p c ch b o v t i l p MAC [4] t ng t nh c ch đ c s d ng trong SONET BLSR FDDI ch y trên c hai vòng Ring s d ng b đ m Khi ho t đ ng bình th ng, l u l ng ch đ c truy n trên m t vòng Ring T ng t nh BLSR, FDDI tráo đ i đ ng khi phát hi n l i kênh và nó s d ng vòng Ring th hai nh là vòng Ring d phòng Vì v y FDDI s d ng c ch b o v 1+1 và yêu c u d phòng toàn b kênh

Vòng Ring gói “đàn h i” (RPR) là giao th c MAC đ c thi t k đ ch y trên nhi u

vòng Ring s d ng b đ m (xem Hình II-4(a)) [37] RPR s d ng c ch chuy n

m ch b o v thông minh (IPS) nó có th đ c xem là s m r ng c a SONET BLSR Th c v y khi xu t hi n l i kênh, đ u tiên l u l ng đ c tráo đ i t ng t

nh trong SONET BLSR (Hình II-4(b)) Nút ngu n s đ c thông báo v l i kênh

và chuy n vòng Ring đang truy n l u l ng (Hình II-4(c)) ng truy n gói tin

m i vì v y s ng n h n so v i đ ng tráo đ i và k t qu là tr truy n d n gói tin

nh h n và vì v y s d ng b ng t n kh d ng hi u qu h n

M ng chuy n m ch gói ch ng h n nh m ng Internet v n d đã có tính ch t “đàn

h i” đ i v i hi n t ng l i kênh Các giao th c đ nh tuy n [35] [46] [49] [57] [60] [63] khi thay đ i Topo (ch ng h n nh khi l i kênh) s tính toán l i b ng đ nh tuy n theo thu t toán đ ng ng n nh t Khi t t c các b ng đ nh tuy n trong m ng đã

đ c tính l i và đã “h i t ” thì t t c các đ ng tr c đây s d ng kênh l i s đ c

đ nh tuy n l i sang kênh khác Tuy nhiên vi c “h i t ” di n ra ch m thông th ng

ph i m t hàng ch c giây ây chính là lý do đ giao th c đ nh tuy n s d ng b

đ nh th i phát hi n l i c 1 giây đ đ i l ng T Detect trong công th c (II.2) l n so

v i c ch đ nh tuy n l i l p th p V n đ n a là t t c các b đ nh tuy n trong

m ng đ u ph i đ c thông báo v l i Th i gian c n đ truy n các b n tin thông báo trong m ng là kho ng 10 ms vì v y có đ l n không đáng k so v i vì các b đ nh tuy n ch chuy n ti p các b n tin này mà không x lý gì thêm Cu i cùng các b ng đ nh tuy n ph i đ c tính toán l i tr c khi các đ ng đ c chuy n

Vi c tính toán l i các b ng đ nh tuy n do các CPU th c hi n d a trên thu t toán

trong công th c (II.2) Tr c h t s d ng b đ nh th i phát hi n l i có giá tr

b ng ph n nh c a 1 giây Th hai tác gi cho chúng ta th y s h i t đ nh tuy n

di n ra ch m là do b n ch t các thu t toán tìm đ ng ng n nh t đ c s d ng trong các giao th c đ nh tuy n hi n t i, th i gian đ tình l i các b ng đ nh tuy n có th

gi m xu ng đáng k khi s d ng các thu t toán m i h n Tóm l i th i gian đ nh tuy n l i t i l p m ng có th gi m xu ng còn nh h n 1 giây th m chí là c ms

b ng cách s a đ i giao th c báo hi u Tuy nhiên đ đ t đ c đi u này thì ph i s a

đ i thu t toán đ nh tuy n và các b đ nh tuy n

Detect

T T Switchover

Detect

T

nh tuy n l i các l p MAC và l p v t lý có u đi m là nhanh tuy nhiên chúng đòi h i ph i có ph n c ng dành riêng nh tuy n l i IP có nh c đi m là ch m

nh ng nó không yêu c u Topo riêng bi t nào và đ c tri n khai trong t t c các b

đ nh tuy n trong m ng Internet MPLS đ c tri n khai gi a l p IP và l p MAC h

tr c ch đ nh tuy n l i cân b ng gi a hai y u t là t c đ s a ch a và chi phí tri n khai

Có r t nhi u ph ng th c đ c đ xu t đ đ nh tuy n l i l u l ng Unicast trong

m ng MPLS [58] đây chúng ta đi vào tìm hi u c ch đ nh tuy n l i nhanh nh t

đ c s d ng trong m ng MPLS đó là đ nh tuy n l i nhanh MPLS [34] Các c ch

ch m và ít ph c t p h n có th xem trong [64] Thông tin so sánh gi a các c ch

đ nh tuy n l i trong m ng MPLS có th xem trong [28]

nh tuy n l i nhanh s d ng c ch đ nh tr c có yêu c u tính tr c và thông báo

đ ng d phòng tr c khi kênh l i có th đ c s a Hình II-5 minh ho đ nh tuy n

l i nhanh Unicast L u l ng đi t c ng vào LER t i c ng ra LER c a m t mi n

MPLS trên LSP s c p (a, b, c, d, e) và LSP d phòng đã đ c thi t l p là (f, g, h, i) B đ nh tuy n đ u tiên c a đ ng d phòng đ c g i là LSR chuy n m ch đ ng

(PSL) và b đ nh tuy n cu i c a đ ng d phòng đ c g i là LSR h p nh t đ ng (PML) N u nh kênh c l i thì b đ nh tuy n Upstream c a kênh c là U s phát hi n

l i kênh và g i các gói tin đúng ra là ph i g i đ n b đ nh tuy n c ng ra tr l i b

đ nh tuy n c ng vào Khi gói tin đ u tiên trong s này đ n PSL thì b đ nh tuy n này bi t đã xu t hi n l i ho c c ng có th là b đ nh tuy n U g i đi b n tin thông

báo l i cho PSL Sau đó PSL s chuy n ti p trên đ ng d phòng các gói tin đ n t

U C ch này đ m b o r ng không có gói tin nào b m t sau khi U phát hi n l i

trong b c thông báo c a c ch đ nh tuy n l i B c Switchover di n ra t c th i vì

PSL ch c n b t đ u chuy n ti p các gói tin đ n t LSR c ng vào t i LSR c ng ra trên đ ng d phòng thay vì trên đ ng s c p M t h n ch c a đ nh tuy n l i nhanh đó là các gói tin g i trong quá trình di n ra b c thông báo s đ n đích không đúng trình t Bên c nh đó m t gói tin có th đ c g i đi g i l i 3 l n trên

đ ng gi a b đ nh tuy n c ng vào đ n b đ nh tuy n c ng ra n u nh PSL là nút vào, PML là nút ra và kênh l i là kênh cu i cùng trên đ ng s c p tr c b đ nh tuy n PML u đi m chính c a đ nh tuy n l i nhanh MPLS unicast đó là vi c đ nh tuy n l i đ c th c hi n nhanh và không có gói tin nào b m t sau khi phát hi n l i Khi kênh l i đ c s a ch a xong, nút U s g i b n tin thông báo t i PSL đ yêu c u

chuy n l u l ng đang t i trên đ ng d phòng tr l i t i trên đ ng s c p t i

b c Switchback C ng t ng t nh Switchover b c Switchback đ c th c hi n ngay l p t c