CHƯƠNG : CÔNG NGHỆ MPLS 2.1 Một số vấn đề 2.1.1 Các thuật ngữ, định nghĩa sử dụng MPLS Đường lên (Upstream): Hướng dọc theo đường dẫn từ đích đến nguồn Một router đường lên có tính chất tương đối so với router khác, nghĩa gần nguồn router nói đến dọc theo đường dẫn chuyển mạch nhãn Đường xuống (Downstream): Hướng dọc theo đường dẫn từ nguồn đến đích Một router đường xuống có tính chất tương đối so với router khác, nghĩa gần đích router nói đến dọc theo đường dẫn chuyển mạch nhãn Mặt phẳng điều khiển: Là nơi mà thông tin điều khiển thông tin nhãn định tuyến trao đổi với Mặt phẳng liệu/Mặt phẳng chuyển tiếp: Là nơi mà hoạt động chuyển tiếp thực thực Điều thực sau mặt phẳng điều khiển thiết lập Nhãn: Là thực thể có độ dài cố định dùng làm sở cho việc chuyển tiếp Thuật ngữ nhãn dùng ngữ cảnh khác Một thuật ngữ liên quan tới nhãn có độ dài 20 bit, ứng với việc MPLS triển khai công nghệ lớp sử dụng cấu trúc nhãn địa MAC, ATM, hay FR Thuật ngữ khác liên quan tới tiêu đề nhãn, có độ dài 32 bit, ứng với việc MPLS triển khai công nghệ lớp 2, mà địa MAC khơng có cấu trúc nhãn Chúng ta đề cập nhãn phần sau Một điểm cần ý MPLS nhãn có quan hệ với QoS Ràng buộc nhãn: Là kết hợp FEC với nhãn Ngăn xếp nhãn: Một tập nhãn có thự tự định cho gói Việc xử lý nhãn tuân theo thứ tự Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC): FEC nhóm gói, nhóm gói chia sẻ yêu cầu chuyển tiếp chúng qua mạng Tất gói nhóm cung cấp cách chọn đường tới đích Khác với chuyển tiếp IP truyền thống, MPLS việc gán gói cụ thể vào FEC cụ thể thực lần gói vào mạng MPLS khơng định chuyển tiếp với datagram lớp mà sử dụng khái niệm FEC FEC phụ thuộc vào số yếu tố, phụ thuộc vào địa IP phụ thuộc vào kiểu lưu lượng datagram (thoại, liệu, fax…) Sau dựa FEC, nhãn thoả thuận LSR lân cận từ lối vào tới lối vùng định tuyến Mỗi LSR xây dựng bảng để xác định xem gói phải chuyển tiếp Bảng gọi sở thông tin nhãn (LIB: Label Information Base), tổ hợp ràng buộc FEC với nhãn (FEC-to-label) Và nhãn lại sử dụng để chuyển tiếp lưu lượng qua mạng Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR): Thiết bị mạng MPLS thực chuyển tiếp gói dựa giá trị nhãn mà chúng mang theo Bộ định tuyến biên nhãn (LER): Là LSR thực thêm chức nhận gói chưa dãn nhãn (gói IP) định nhãn cho chúng lối vào LER thực loại bỏ nhãn lối Đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP): đường để gói tin qua mạng chuyển mạch nhãn trọn vẹn từ điểm bắt đầu dãn nhãn đến điểm nhãn bị loại bỏ khỏi gói tin Các LSP thiết lập trước truyền liệu LSP từ đầu tới cuối gọi đường hầm LSP, chuỗi liên tiếp đoạn LSP node kề Các đặc trưng đường hầm LSP, chẳng hạn phân bổ băng tần, xác định thoả thuận node, sau thoả thuận, node lối vào (bắt đầu LSP) xác định dịng lưu lượng việc chọn lựa nhãn Khi lưu lượng gửi qua đường hầm, node trung gian không kiểm tra nội dung tiêu đề mà kiểm tra nhãn Do đó, phần lưu lượng cịn lại xun hầm qua LSP mà khơng phải kiểm tra Tại cuối đường hầm LSP, node lối loại bỏ nhãn chuyển lưu lượng IP tới node IP Các đường hầm LSP sử dụng để thực sách kỹ thuật lưu lượng liên quan tới việc tối ưu hiệu mạng Chẳng han, đường hầm LSP di chuyển tự động hay thủ công khỏi vùng mạng bị lỗi, tắc nghẽn, node mạng bị nghẽn cổ chai Ngồi ra, nhiều đường hầm LSP song song thiết lập node, lưu lượng node chuyển vào đường hầm theo sách cục Trong mạng MPLS LSP thiết lập cách là: Định tuyến chặng, định tuyến (ER) định tuyến cưỡng (CR) Chúng ta đề cập đến giao thức chi tiết phần sau Cơ sở thông tin nhãn (LIB): Bảng chứa ràng buộc nhãn/FEC mà LSR nhận từ giao thức phân bổ nhãn Giao thức phân bổ nhãn (LDP): Một giao thức dùng để phân bổ nhãn LSR LSR lân cận Các cơng cụ phân bổ nhãn khác gồm có: RSVP dùng MPLS-TE MG-BGP sử dụng VPN LDP thường sử dụng với định tuyến chặng Giao thức đặt trước tài nguyên (RSVP): Giao thức khởi đầu dự định giao thức báo hiệu cho chất lượng dịch vụ dịch vụ tích hợp (IntServ), host u cầu mức QoS từ mạng Sự đặt trước bên mạng doanh nghiệp hay mạng toàn cầu RSVP với chút sửa đổi tương thích với MPLS để trở thành giao thức báo hiệu hỗ trợ MPLS-TE lõi RSVP mô tả chi tiết RFC 2205 RFC 3209 Định tuyến cưỡng bức-LDP (CR-LDP): Đây giải pháp khác với RSVP dùng giao thức báo hiều để thực MPLS-TE CR-LDP thường sử dụng để phân bổ nhãn với định tuyến định tuyến cưỡng 2.1.2 Một sồ vấn đề liên quan đến nhãn (Label) Khơng gian nhãn Nhãn ấn định LSR lấy từ khơng gian nhãn Có dạng khơng gian nhãn là: Khơng gian nhãn theo giao diện Không nhãn theo node (theo tất giao diện) Cả loại không gian nhãn minh hoạ hình 2.1 Dạng không gian nhãn thứ Không gian nhãn theo giao diện Nhãn kết hợp với giao diện LSR, chẳng hạn giao diện DS3 hay SONET Không gian nhãn thường sử dụng với mạng ATM FR, nhãn nhận dạng kênh ảo kết hợp với giao diện Không gian nhãn loại sử dụng thực thể đồng cấp kết nối trực tiếp giao diện, nhãn sử dụng để nhận dạng lưu lượng gửi giao diện Nếu LSR sử dụng giá trị giao diện để giữ ghi nhãn giao diện, giá trị nhãn tái sử dụng giao diện Theo nghĩa đó, nhận dạng giao diện trở thành nhãn bên LSR, khác với nhãn bên gửi LSR Không gian nhãn 1-5000 LSR a-giao diện b-giao diện Không gian nhãn 1-5000 Không gian nhãn theo giao diện LSR Không gian nhãn 1-5000 Tất giao diện Không gian nhãn theo node (tất giao diện) Hình 2.1 Các loại khơng gian nhãn Dạng không gian nhãn thứ Không gian nhãn theo node Trong không gian nhãn này, nhãn đến dùng chung với tất giao diện node Điều có nghĩa node (host hay LSR) phải ấn định nhãn tất giao diện Sự nhãn không gian nhãn Một yêu cầu cần thiết với nhãn nhãn phải nhận dạng FEC cho nhầm lẫn Điều nghe đơn giản không dễ để thực Chẳng hạn, node nhận nhãn giống từ node khác đến, hay ví dụ khác nhãn nhận từ node không kết nối trực tiếp Bất trường hợp xảy LSR khơng ràng buộc nhãn với FEC khác trừ có phương pháp để nhận biết gói đến LSR Vì vậy, MPLS có nhiều qui tắc việc ràng buộc nhãn với FEC, song ý tưởng phải nhớ là: LSR phải có khả hiểu thông dịch nhãn với FEC tương ứng Hình 2.2 đưa kịch việc MPLS thiết lập qui tắc tính nhãn không gian nhãn Trong kịch này, sử dụng kí hiệu Ru Rd cho LSR đường lên LSR đường xuống Hình 2.2 Sự nhãn khơng gian nhãn  Kịch 1: LSR Rd ràng buộc nhãn L1 với FEC F gửi ràng buộc tới LSR đồng cấp Ru1  Kịch 2: LSR Rd ràng buộc nhãn L2 với FEC F gửi ràng buộc tới LSR đồng cấp Ru2  Kịch 3: LSR Rd ràng buộc nhãn L với FEC F1 gửi ràng buộc tới LSR đồng cấp Ru1  Kịch 4: LSR Rd ràng buộc nhãn L2 với FEC F2 gửi ràng buộc tới LSR đồng cấp Ru2 Với kịch 2, vấn đề cục liệu L1 có L2 Với kịch 4, qui tắc sau áp dụng: Nếu Rd nhận gói mà nhãn L, Rd xác định liệu nhãn đặt vào Ru1 hay Ru2, lúc MPLS khơng u cầu F1 F2 Do đó, với kịch 4, Rd sử dụng không gian nhãn khác để phân bổ ràng buộc tới Ru1 Ru2, ví dụ việc sử dụng khơng gian nhãn theo giao diện Ngăn xếp nhãn Chuyển mạch nhãn thiết kế để mở rộng mạng lớn, MPLS hỗ trợ chuyển mạch nhãn với hoạt động phân cấp; hỗ trợ dựa khả MPLS mang nhiều nhãn gói Ngăn xếp nhãn cho phép LSR thiết kế để hốn đổi thơng tin với LSR khác tác động node biên miền mạng lớn LSR khác Cần ý LSR node bên khơng liên quan đến chúng với đường liên miền hay với nhãn kết hợp với tuyến đường Quá trình xử lý gói dãn nhãn độc lập hồn tồn với mức phân cấp; nghĩa là, mức nhãn không liên quan tới LSR để làm cho trình đơn giản, q trình xử lý ln dựa vào nhãn cùng, mà khơng xem xét đến khả là: số nhãn khác trước hay số nhãn khác bên lúc Nếu ngăn xếp nhãn gói có độ sâu m, nhãn đáy ngăn xếp xem nhãn mức 1, nhãn nhãn mức 2, nhãn nhãn mức m Trong hình 2.3, có LSR thành viên miền (miền B) LSR A LSR C LSR biên Ví dụ thừa nhận miền miền chuyển tiếp (nghĩa gói khơng bắt đầu hay kết thúc miền này) Người ta muốn cô lập LSR bên miền khỏi hoạt động LSR X LSR Y router biên thiết kế cho miền A miền C Để phát hành địa từ miền C, LSR Y phân phát thông tin tới LSR C, LSR C lại phân phát thơng tin đến LSR A, sau LSR A phân phát thông tin tới LSR X Thông tin không phân phát tới LSR B LSR B LSR bên Hình 2.3 Ngăn xếp nhãn cấu trúc phân cấp Hai mức nhãn sử dụng Khi lưu lượng qua miền B, mức nhãn thứ sử dụng nhãn liên quan đến hoạt động liên miền đẩy xuống ngăn xếp nhãn gói Hình 2.4 Ví dụ ngăn xếp nhãn: LSR E lấy nhãn khỏi ngăn xếp Hình 2.4 biểu diễn ví dụ ngăn xếp nhãn Các node A, B, G, H node bên (các LSR lối lối vào) miền bên gồm node C, D, E F Các bảng LSR node C F có ngăn xếp nhãn với độ sâu Các bảng LSR D LSR E có ngăn xếp nhãn với độ sâu Trong ví dụ này, khả MPLS mở rộng tới node A, B, G H Dó đó, đằng sau node node khơng có khả MPLS, chẳng hạn trạm làm việc hay server Node A gửi gói tới node C với nhãn 21 Node C hỏi bảng nhãn định nhãn đẩy xuống nhãn 33 sử dụng node C node D Gói gửi tới node D có nhãn, nhãn 21 không kiểm tra node D Bảng nhãn đạo hốn đổi nhãn 33 cho nhãn 14 chuyển tiếp gói giao diện e, tuyến nối đến node E Khi node E nhận gói này, bảng nhãn hướng dẫn node E lấy nhãn sau gửi gói tới giao diện s Bây có nhãn tiêu đề Tại node F, giá trị nhãn 21 giao diện b ràng buộc với nhãn 70 giao diện d, tuyến nối tới node G Ví dụ thứ hình 2.4 gói đến từ node B, với giá trị nhãn 42 Bảng nhãn node C nhãn đẩy vào ngăn xếp, nhãn 33 sử dụng nhãn bên ngồi Q trình xử lý sau giống ví dụ thứ gói đến node F Đến đây, nhãn 42 lấy ràng buộc với nhãn 61 giao diện c, tuyến nối đến node H Trong ví dụ này, ràng buộc nhãn cần LSR bên để xử lý nhãn bên Tất nhiên, ràng buộc hàng ngàn nhãn từ node bên tới ràng buộc nhãn bên miền G A IP 21 IP a b B IP C c 42 21 33 a IP OUT a.21 c.push 33 b.42 c.push 33 D e 42 33 Table IN IP 21 14 b IP a.33 E s 42 14 Table IN IP 21 12 b IP e.14 F 70 d c 42 12 IP 61 Table Table OUT IP IN OUT b.14 s.12 IN OUT b.12 b.12 d.pop c.pop Hình 2.5 Ví dụ ngăn xếp nhãn: LSR F lấy nhãn khỏi ngăn xếp Hình 2.5 biểu diễn ví dụ khác Trong ví dụ này, LSR F thực lấy nhãn khỏi ngăn xếp khơng phải LSR E làm điều LSR E xử lý nhãn bên LSR D làm Hình 2.6 Ví dụ ngăn xếp nhãn: nhãn lấy lần LSR E F H Hình 2.6 biểu diễn thêm ví dụ ngăn xếp nhãn Trong ví dụ này, node G H không LSR Chúng trạm đầu cuối, chẳng hạn router hay server, chúng khơng cấu hình để hỗ trợ hoạt động MPLS Có lấy nhãn ngăn xếp xảy ra, LSR E thứ hai LSR F Cả kịch ngăn xếp nhãn hình 2.4, 2.5 2.6 cho phép sử dụng mạng MPLS Sự trì nhãn MPLS định nghĩa chế độ để trì nhãn  Chế độ thứ chế độ trì đầy đủ Trong chế độ ràng buộc nhãn tiền tố địa lưu giữ node đường lên node đường xuống  Chế độ thứ hai chế độ trì nhãn hạn chế Trong chế độ LSR lưu trữ ràng buộc nhãn ấn định LSR đường xuống Để tóm tắt chế độ trì nhãn, đặc tả MPLS đưa phương pháp sau để trì hay huỷ bỏ nhãn  Một LSR Ru nhận ràng buộc nhãn với FEC từ LSR Rd, Rd không chặng Ru (hay khơng cịn chặng Ru) với FEC  Ru có lựa chọn liệu có giữ ghi ràng buộc vậy, loại bỏ ràng buộc  Nếu Ru giữ ghi ràng buộc vậy, sử dụng lại ràng buộc sau Rd trở thành chặng sau Nếu Ru loại bỏ ràng buộc sau Rd trở thành chặng kế tiếp, ràng buộc phải yêu cầu lại  Nếu LSR hỗ trợ “chế độ trì nhãn đầy đủ”, trì ràng buộc nhãn FEC nhận từ LSR khơng chặng FEC Nếu LSR hỗ trợ “chế độ trì nhãn hạn chế”, loại bỏ ràng buộc Tổng hợp FEC Một cách để phân chia lưu lượng vào FEC tạo FEC riêng biệt cho tiền tố địa xuất bảng định tuyến, biểu diễn hình 2.7(a) Giải pháp tạo tập FEC cho phép đường tới node lối Trong tình này, bên miền MPLS, FEC riêng biệt thực vơ ích Theo quan điểm MPLS, hợp FEC thành FEC Tình tạo lựa chọn: Ràng buộc nhãn riêng với FEC, hay ràng buộc nhãn với tổ hợp FEC sử dụng nhãn kết hợp cho tất lưu lượng bên tổ hợp, biểu diễn hình 2.7(b) (a) Các FEC riêng biệt cho tiền tố địa (b) Tổng hợp FEC Hình 2.7 Không tổng hợp tổng hợp FEC Thủ tục ràng buộc nhãn với tổ hợp FEC, để tạo thành FEC (trong miền MPLS), áp dụng nhãn cho tất lưu lượng tổ hợp FEC gọi tổng hợp (aggregation) Sự tổng hợp làm giảm số nhãn cần để xử lý tập gói giảm lưu lượng điều khiển phân bổ nhãn Một tập FEC (a) tổng hợp vào FEC nhất, (b) tổng hợp vào tập FEC, (c) hay không tổng hợp tý Đặc tả MPLS sử dụng thuật ngữ “hạt” để mô tả tổng hợp (ở hiểu khái niệm hạt liên quan đến kích thước mức mơ tả, phân biệt chi tiết dòng lưu lượng đến đâu, rõ ràng tổng hợp dịng lưu lượng nhỏ tạo thành dòng lưu lượng lớn nên tham số mơ tả dịng lớn khơng chi tiết, cụ thể dịng nhỏ - người ta nghĩ đến việc dịng lưu lượng lúc thơ hạt chảy), có kiểu hạt sau đây: (a) dạng hạt thô nhất, (b) dạng hạt mịn Hợp nhãn Với hợp nhãn, nhiều gói đến với nhãn khác áp nhãn giao diện lối (cùng giao diện) Ý tưởng minh hoạ hình 2.8 LSR C gửi gói tới LSR D, với nhãn 21, 24, 44 tiêu đề nhãn LSR D hợp nhãn vào nhãn 14 gửi gói tới LSR E Hình 2.8 Hợp nhãn MPLS hỗ trợ loại LSR, loại LSR thực hoạt động hợp LSR không hỗ trợ hoạt động hợp Những qui tắc cho loại LSR đơn giản: (a) LSR đường lên hỗ trợ hợp nhãn cần gửi nhãn cho FEC; (b) LSR đường lên không hỗ trợ hợp nhãn phải gửi nhãn cho FEC; (c) LSR đường lên không hỗ trợ hợp nhãn, phải u cầu nhãn cho FEC Nhiều kết xung quanh việc hợp nhãn giải vấn đề thực MPLS mạng ATM Do đó, nói vấn đề rõ phần ứng dụng MPLS – MPLS với mạng ATM 2.1.3 Một số vấn đề liên quan đến ràng buộc nhãn (FEC/Label) ... gian nhãn theo giao diện Ngăn xếp nhãn Chuyển mạch nhãn thiết kế để mở rộng mạng lớn, MPLS hỗ trợ chuyển mạch nhãn với hoạt động phân cấp; hỗ trợ dựa khả MPLS mang nhiều nhãn gói Ngăn xếp nhãn. .. Hợp nhãn Với hợp nhãn, nhiều gói đến với nhãn khác áp nhãn giao diện lối (cùng giao diện) Ý tưởng minh hoạ hình 2.8 LSR C gửi gói tới LSR D, với nhãn 21, 24, 44 tiêu đề nhãn LSR D hợp nhãn vào nhãn. .. C hỏi bảng nhãn định nhãn đẩy xuống nhãn 33 sử dụng node C node D Gói gửi tới node D có nhãn, nhãn 21 không kiểm tra node D Bảng nhãn đạo hốn đổi nhãn 33 cho nhãn 14 chuyển tiếp gói giao diện