Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Đại học dân lập Thăng Long Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Khoa Toán-Tin Độc lập - Tự - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP THĂNG LONG KHOA TOÁN-TIN -0O0 - 0O0 Đồ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên: Cao Chí Công Lớp : TC18-A08691 Khoá : 2005-2010 Tên đề tài: ĐỒ ÁN ĐỊNH TUYẾN ĐIÊU KHIÊN LƯU LƯỢNG TRONG TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MẠNG MPLS ĐỊNH TUYỂN ĐIÈU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG MPLS Ngày giao đề tài: /, Giáo viên hướng dẫn : ThS Hoàng Trọng Minh Ngày tháng năm Sinh viên thực : dẫn Cao Chí Công Giáo viên hướng Lóp : TC18-A08691 ThS Iloàng Trọng Minh Hà Nội, tháng 04/2010 Cao Chí Công, TC18 Page Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Điểm: (Bằng chữ: .) Ngày Tháng Năm ThS Hoàng Trọng Minh Cao Chí Công, TC18 Page Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Điểm: (Bằng chữ: .) Ngày Tháng Năm Cao Chí Công, TC18 Page Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS LỜI MỞ ĐẦU Khi mạng Internet ngày phát triển, số lượng khách hàng sử dụng ngày tăng lên cách mạnh mẽ Hơn nữa, nhu cầu dịch vụ đa phương tiện tăng lên, yêu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS trễ gói, lỗi tốc độ, băng tần tối thiểu Mạng Internet truyền thống đáp úng yêu cầu khách hàng dựa dịch vụ IP nỗ lực tối đa “best - effort”, dịch vụ chế điều khiển lưu lượng Cùng với phát triển mạng IP, nhà nghiên cứu cố gắng tìm phương pháp điều khiển lưu lượng mạng cách tối ưu để đáp ứng nhu cầu người sử dụng Các phương pháp điều khiển lưu lượng truyền thống IP, ATM phần giải toán lưu lượng mạng IP, nhiên phương pháp biểu lộ số hạn chế định Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, công nghệ chuyển mạch nhãn định hướng kết nối cung cấp khả mạng IP, khả điều khiển lưu lượng đề cập đến cách cho phép thực chế điều khiển lưu lượng cách tinh xảo MPLS không thay cho định tuyến IP, hoạt động song song với phương pháp định tuyến tồn công nghệ định tuyến tương lai với mục đích cung cấp tốc độ liệu cao định tuyến chuyển mạch nhãn LSP đồng thời với việc hạn chế băng tần luồng lưu lượng với yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS khác Để tìm hiểu kỹ kỹ thuật lưu lượng mạng MPLS, em chọn đề tài “Định tuyến điều khiển lưu lưọng mạng MPLS” bao gồm nội dung sau : Chương 1: Tổng quan mạng MPLS Chương : Tổng quan kỹ thuật lưu lượng Chương : Định tuyến lưu lương mạng MPLS Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS Hoàng Trọng Minh tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đề tài tốt nghiệp Cao Chí Công, TC18 Page Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC CHÚ GIẢI THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT MỤC LỤC HÌNH VẼ 10 MỤC LỤC BẢNG 11 CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS 12 1.1 K HÁI NIỆM Cơ BẢN VỀ MPLS 12 1.2 CÁC THÀNH PHẦN BẢN CỦA MPLS 13 1.2.1 Các khái niệm chuyển mạch nhãn 14 1.3 KIÊU NODE MẠNG MPLS 16 1.4 CÁC GIAO THỨC BẢN CỦA MPLS 17 1.4.1 Điều khiển nhãn độc lập theo yêu cầu 17 1.4.2 Ph át chống vòng lặp 19 1.4.3 Các chế phân bổ nhãn 20 1.4.4 Chế độ trì nhãn 21 1.4.5 Phát hành sử dụng nhãn 22 1.5 CÁC CHẾ Độ HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS 23 1.5.1 Chế độ khung 23 1.5.2 Chế độ hoạt động tế bào MPLS .25 1.6 TỔNG KẾT CHƯƠNG 29 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG 30 2.1 K HÁI NIỆM KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG 30 2.2 V ẤN ĐỀ LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG IP 30 2.2.1 Xu hướng phát triển mạng IP 30 2.2.2 B ài toán lưu lượng 31 2.3 KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG IP 35 Cao Chí Công, TC18 Page S-IS Chuyên Chuyên đềđề tốttốt nghiệp nghiệp Định Định tuyến tuyến điều điều khiển khiển lưulưu lượng lượng trong mạng mạng MPLS MPLS 2.5.2 CHÚ Cơ chếGIẢI điều khiển lưu lượng mạng 43 THUẬT NGỮ VÀ TỪMPLS VIẾT TẤT 2.5.3 Cá c giao thức phân bổ nhãn 47 2.5.3.1 Gi ao thức phân bổ nhãn LDP (Label Distribution Protolcol) 47 2.5.3.2 Gi ao thức dự trữ tài nguyên RSVP 52 2.5.3.3 Gi ao thức BGP với việc phân bổ nhãn .53 2.6 TỔNG KẾT CHƯƠNG 54 CHƯƠNG 3: ĐỊNH TUYẾN LUƯ LƯỢNG TRONG MẠNG MPLS .55 3.1 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MPLS 55 3.1.1 Định tuyến dựa ràng buộc 56 3.1.1.1 Định tuyến trạng thái IGP mở rộng (Enhanced Link-State IGP) 57 3.1.1.2 Giải pháp kỹ thuật lưu lượng 58 3.1.2 Giao thức phân phối nhãn định tuyến dựa ràng buộc 59 Intermediate System System 3.1.2.1 Thiết lập trì CR-LDP 60 Giao thức định tuyến Cisco IS-IS to intermediate 3.1.2.2 Gi ao thức định tuyến cưỡng CR-LDP .62 3.2 KỸ THUẬT ĐIỀU KHIÊN TẮC NGHẼN FA 66 3.2.1 Phương pháp FA 67 Cao Chí Công, TC18 Cao Chí Công, TC18 Page Page 78 RSVP-TE Wavelength Resvation ProtocolTraffic Engineering Cao Chí Công, TC18 Giao thức đặt trước tài nguyên có kỹ thuật lưu lượng Page Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS MỤC LỤC HÌNH VỄ Hình 1.1 Định dạng cấu trúc nhãn 14 Hình 1.2 Ngăn xếp nhãn .15 Hình 1.3 Minh họa lớp chuyển tiếp tương đương 16 Hình 1.4 Các kiểu node MPLS .17 Hình 1.5 Điều khiển độc lâp 18 Hình 1.6 Điều khiển theo yêu cầu 18 Hình 1.7 Các kịch phân bổ nhãn 21 Hình 1.8 Thủ tục LSR hướng xuống(downstream) .22 Hình 1.9 Vị trí nhãn MPLS khung lớp .24 Hình 1.10 Cơ cấu trao đổi thông tin .26 Hình 1.11 Cơ chế thiết lập kênh ảo điều khiển MPLS 27 Hình 2.1 Mô hình mạng đơn giản 31 Hình 2.2 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến tĩnh 32 Hình 2.3 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến OSPF 33 Hình 2.4 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến RIP 34 Hình 2.5 Phân chia lưu lương dựa theo định tuyến tĩnh 35 Hình 2.6 Chia lưu lượng thành hai phần 36 Hình 2.7 Phân loại lưu lượng dựa địa nguồn 37 Hình 2.8 Phân loại lưu lượng dựa ToS kích cỡ gói PS 38 Hình 2.9 The fish problem 39 Hình 2.10 Xây dựng PVC 40 Hình 2.11 So sánh chuyển tiếp MPLS chuyển tiếp IP .43 Hình 2.12 Tắc nghẽn gây kỹ thuật chọn đường ngắn 45 Hình 2.13 Giải pháp cho vấn đề sử dụng kỹ thuật lưu lượng 46 Hình 2.14 Giao thức LDP với giao thức khác 48 Hình 2.15 Thủ tục phát LSR lân cận .50 Hình 2.16 Sự mở rộng cho RSVP để thiết lập ER-LDP 52 Hình 3.1 Định tuyến dựa ràng buộc 57 Hình 3.2 Tránh tắc nghẽn .58 Hình 3.3 Sự chia sẻ tải 59 Hình 3.4 Thiết lập đường dẫn CR-LDP 60 Hình 3.5 Ví dụ CSPF .65 Hình 3.6 Sự thiết lập lưu lượng 68 Hình 3.7 Lưu lượng nội thêm vào nguyên nhân xác xuất tổn thất tới giá trị ngưỡng cho đệm 69 Cao Chí Công, TC18 Page 10 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Hình 3.8 Cấu hình đệm dọc theo LSP .69 Hình 3.9 Cấu hình đệm dọc theo LSP .69 Hình 3.10 Lưu lượng truyền tải nguồn phát nguồn đích 69 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1 Các loại LSR mạng MPLS 17 Bảng 3.1 Định dạng tin Label Request CR-LDP 61 Cao Chí Công, TC18 Page 11 Chuyên đề tốt nghiệp CHƯƠNG 1: Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS TỎNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS 1.1 KHÁI NIỆM Cơ BẢN VÈ MPLS Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS kết trình phát triển nhiều giải pháp chuyển mạch IP, công nghệ chuyển mạch đưa IETF nhận quan tâm đặc biệt từ nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP MPLS công nghệ tích hợp tốt khả để phân phát gói tin từ nguồn tới đích qua mạng Internet Có thể định nghĩa MPLS tập công nghệ mở dựa vào chuẩn Internet mà kết họp chuyển mạch lóp định tuyến lóp để chuyển tiếp gói tin cách sử dụng nhãn ngắn có chiều dài cố định MPLS cho phép ISP họp mạng sử dụng công nghệ khác vào mạng nhất, đặc biệt quan trọng cho nhà ISP đạt việc điều khiển lưu lượng cách xác lóp IP MPLS sử dụng định tuyến cưỡng để xác định đường mà luồng lưu lượng ngang qua xác định đích tới gói chuyển mạch nhãn sử dụng đường xác định trước Bằng cách sử dụng giao thức điều khiển định tuyến Internet, MPLS cung cấp chuyển mạch hướng kết nối ảo qua tuyến Internet cách sử dụng nhãn trao đổi nhãn MPLS bao gồm việc thực đường chuyển mạch nhãn LSP, cung cấp thủ tục giao thức cần thiết để phân phối nhãn chuyển mạch định tuyến Nghiên cún MPLS thực bảo trợ nhóm làm việc MPLS IETF MPLS phát triển tưong đối mới, tiêu chuẩn hoá theo Internet vào đầu năm 2001 Sử dụng MPLS để trao đổi khe thời gian TDM, chuyển mạch không gian bước sóng quang phát triển mói Các nỗ lực gọi GMPLS (Generalized MPLS) ❖ Nhóm làm việc MPLS đưa danh sách với bước yêu cầu để xác định MPLS, Cao Chí Công, TC18 Page 12 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Hình 3.3 Sự chia sẻ tải MPLS cung cấp ưu điểm sau điều khiển lưu lượng: Định tuyến tường minh Ers (Explicit Routes) đặc trưng cho LSPs Nhà quản lý mạng sử dụng định tuyến tường minh cho điều khiển luồng lưu lượng cách xác LSP dự phòng sử dụng trường hợp Router hay liên kết bị lỗi Per-LSP tĩnh cung cấp cách xác maừic lưu lượng end-to-end để tạo kế hoạch mạng thực mạng IP mà không với việc sử dụng kỹ thuật connection-oriented 3.1.2 Giao thức phân phối nhãn định tuyến dựa ràng buộc CR-LDP có tảng giao thức LDP tồn tại, mở Cao Chí Công, TC18 Page 59 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Hình 3.4 Thiết lập đường dẫn CR-LDP 3.1.2.1 Thiết lập trì CR-LDP Tương tự cấu trúc liệu sử dụng việc thiết lập trì, LSP sử dụng việc thiết lập CR-LSP Các luồng lưu lượng đến đích cụ thể gán cho FEC mà mã hoá LSP đưa chuỗi nhãn Một nhãn nhận đầu vào xem nhận gói mà không yêu cầu ràng buộc cụ thể Yêu cầu LSR đầu vào để thiết lập CR-LSP bắt nguồn từ việc Cao Chí Công, TC18 Page 60 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Bảng 2.1 Định dạng tin Label Request CR-LDP Label Request (0x401) Message Length Message IU Length FEC (0x100) Pretix (2) Address Family PreLen LSP ID-chỉ số nhận dạng CR-LSP mạng MPLS Bao gồm ID định tuyến đầu vào ID CR-LSP tới LSR Preíix LSP-ID (0x321) Reserved Acttlag Length -ocal CR-LSP ID LSR nhận tin ngress LSR-Router ID ER-TLV Length tR Rop (0x301) Length Reserved PreLen Pv4 Address Traf Param (0x310) Flag Freq Actflag-CỜ hoạt động mà hoạt động nên đưa có LSP tồn ER-hop-địa IP LSR, L bít đay có phải bước truyền không xác hay không Length V/VelghtFlag-trường Reserved bít tham số lưu lượng có thương luợng hay không PeaK Data Rate (PDR) Freq-trễ mà đưa Peak Burst Size (PBS) Committed Data Rate (CDR) Committed Burst Rate (CBS) Excess Burst Size (EBS) Route Pinmng (0x323) Length Weight-quyết định chia xẻ cân xứng độ rộng băng tần vượt khả tốc độ cam kết Reserved 0 Rescls (0x322) Length Rescls SetupPrio HoldpPrio Reserved Peak Rate-tốc độ tối đa lưu luọng gửi tới CR-LSP, xác định giới hạn PDR+PBS Tuyến cho LSP định tuyến rõ ràng mà cụ thể tin Label Request, cho phép thông tin định tuyến thực dọc theo node mà tin Label Request qua, từ LER đầu vào tới LER đầu CR-LSP định rõ Cao Chí Công, TC18 Page 61 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS kiểm soát người khai thác mạng ứng dụng quản lý mạng trực tiếp tới lưu lượng mạng mà không phụ thuộc vào cấu hình lóp Bảng 3.1 mô tả định dạng tin Label Request sử dụng để thiết lập CR-LSP Khi LSR nhận tin Label Request chứa tuyến rõ ràng (Explicit Route-ER), phải xác định bước truyền cho đường dẫn Sự chọn lựa bước truyền bao gồm việc chọn lựa từ tập họp khả khác LSR nhận tin Label Request phải đánh giá bước truyền ER Neu L bit thiết lập bước truyền ER LSP không chặt chẽ (nghĩa bước truyền theo định tuyến chặt chẽ) Nếu node phần node trừu tượng (node trừu tượng tập họp node mô tả node đặc trưng) đưa bước truyền ER đầu tiên, tức nhận tin lỗi quay trở lại lỗi Bad-InitialER-HOP Neu L bit thiết lập node nội phần node trừu tượng miêu tả ER-hop đầu tiên, node lựa chọn bước truyền dọc theo đường dẫn tới Node trừu tượng mô tả ER-HOP Neu bước truyền ER đầu tiên, tin không lỗi hệ thống không quay trở lại lỗi Bad-Explicit Routing Neu bước truyền ER thứ hai, kết thúc định tuyến rõ ràng Việc định tuyến rõ ràng TLV bị xoá từ tin Khi node nhận thấy đầu cho CR-LSP, phải gửi trả tin Label Mapping, tin ngang qua đường dẫn tin LSR hướng đối diện LSR nhận tin để xác định trả lời tới tin Label Request chưa định Một tin Label Request phát gửi tới LSR đường lên Khi node đầu vào nhận Label Mapping CR-LSP thiết lập Cao Chí Công, TC18 Page 62 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Thuật toán định tuyến cưỡng hức Định tuyến cưỡng phải tính toán xác định đường thoả mãn điều kiện sau: V Tối ưu theo tiêu chuẩn (ví dụ đường ngắn số chặng nhất) V Thoả mãn điều kiện ràng buộc Thuật toán “đường ngắn đầu tiên” (SPF) thường sử dụng để tìm đường tối ưu theo tiêu chuẩn Các mạng IP truyền thống sử dụng thuật toán để tìm đường tối ưu theo tiêu chuẩn (chẳng hạn: số hop ) mà không tính tới yếu tố bổ sung trễ, biến thiên trễ Để thoả mãn điều kiện ràng buộc thuật toán SPF cần phải thay đổi để bao gồm điều kiện ràng buộc Thuật toán gọi SPF cưỡng (CSPF) Trước hết tìm hiểu hoạt đông thuật toán SPF Thuật toán SPF hoạt động khởi đầu nút gọi gốc bắt đầu tính toán xây đường ngắn ứng với gốc nút Tại vòng thuật toán có danh sách nút “ứng cử” không thiết phải ngắn Tuy nhiên ứng với nút “ứng cử” kề nút gốc đường nối tới nút phải ngắn Vì vòng, thuật toán tách nút có đường ngắn tới nút gốc từ danh sách nút “ứng cử” Nút bổ sung vào đường ngắn nhất, nút không nằm đường ngắn liền kề nút kiểm tra để bổ sung sửa đổi danh sách nút “ứng cử” Sau thuật toán lại thực lặp lại Trong trường hợp tìm đường ngắn từ gốc đến tất nút khác mạng thuật toán dừng danh sách nút “ứng cử” rồng Trong trường họp tìm đường ngắn từ gốc đến nút cụ thể thuật toán dừng lại nút bổ sung vào đường ngắn Thuật toán SPF để tính toán xác định đường ngắn từ nút SPF (nguồn) đến số nút (đích) mô tả dạng bước sau: Cao Chí Công, TC18 Page 63 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Bước 2b: Trong trường họp ngược lại (W không nằm danh sách đường ngắn nhất) tính độ dài đường nối từ gốc đến nút w (độ dài tổng độ dài đường nối từ gốc đến nút V cộng với độ dài từ nút V đến nút W) Nếu w không nằm danh sách nút “ứng cử” giá trị độ dài đường thời lớn hon giá trị độ dài đường tính gán giá trị độ dài đường từ gốc đến nút độ dài tính w Bước 3: Trong danh sách nút “ứng cử”, tìm nút với độ dài đưòng ngắn Bổ sung nút vào đường ngắn xoá nút khỏi danh sách nút “ứng cử” Neu nút nút D thuật toán kết thúc ta đường ngắn từ nút nguồn SPF đến nút đích D Neu nút chưa phải nút D quay trở lại bước Từ bước thuật toán SPF đon giản đây, dễ dàng sửa đổi trở thành CSPF Tất phải làm sửa đổi bước thực bổ sung sửa đổi danh sách nút “ứng cử” Cụ thể bước 2, kiểm tra kênh nối với nút V, kênh trước hết kiểm tra xem kênh có thoả mãn điều kiện ràng buộc không? Chỉ điều kiện thoả mãn, sau kiểm tra nút w đầu kênh Thông thường hay gặp toán tìm đường từ s đến D thoả mãn số điều kiện ràng buộc Cl, C2, , Cn, bước kiểm tra tất kênh nối với nút V, kênh trước hết kiểm tra xem có thoả mãn điều kiện Cl, C2, , Cn Chỉ kênh thoả mãn tất điều kiện ràng buộc kiểm tra nút w phía đầu kênh tổng quát, thủ tục kiểm tra xem kênh có thoả mãn điều kiện ràng buộc cụ thể đặc điểm định tuyến cưỡng Ví dụ điều kiện ràng buộc cần thoả mãn độ rộng băng tần khả dụng, cần kiểm tra độ rộng băng tần khả dụng kênh có lớn giá trị độ rộng băng tần điều kiện ràng buộc; thoả mãn kiểm tra nút w đầu kênh Để kiểm tra kênh có thoả mãn điều kiện ràng buộc cụ thể phải biết trước thông tin kênh tương ứng có liên quan đến điều kiện ràng Cao Chí Công, TC18 Page 64 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS IS-IS, OSPF) Còn giao thức định tuyến theo vector khoảng cách (ví dụ RIP) không hỗ trợ định tuyến cưỡng LSR LSR Hình 3.5 Ví dụ CSPF Đe minh hoạ cho CSPF, xem xét ví dụ hình 3.5 Chúng ta giả sử độ dài tất kênh có giá trị Chúng ta giả sử tất kênh có độ rộng băng tần khả dụng 150 Mb/s, ngoại trừ kênh nối từ LSR2 đến LSR4 có độ rộng băng tần khả dụng 45Mb/s Nhiệm vụ tìm đường từ LSR1 đến LSR6 cho có độ dài ngắn độ rộng băng tần khả dụng phải lớn hon lOOMb/s điều kiện ràng buộc cần thoả mãn độ rộng băng tần khả dụng Khởi đầu đường ngắn (có gốc LSR1) có nút LSR1 Tiếp theo kiểm tra hai nút bên cạnh LSR1 LSR2 LSR3 với lưu ý độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR1-LSR2) (LSR1-LSR3) lớn hon giá trị cần thiết lOOMb/s Ket luận không kênh vi phạm điều kiện ràng buộc, bổ sung LSR2 LSR3 vào danh sách “úng cử” Tiếp theo tìm nút có khoảng cách ngắn đến LSR1 danh sách nút “ứng cử” Nút LSR2 (ở hai nút LSR2 LSR3 có khoảng cách đến LSR1 chọn ngẫu nhiên LSR2), bổ sung vào đường ngắn (LSR1, LSR2) xoá khỏi danh sách nút “ứng cử” Ket thúc vòng thuật toán Vòng thứ hai kiểm tra nút cạnh nút LSR2 LSR4 Với nút thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR2-LSR4) nhỏ hon độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh không thoả mãn diều kiện ràng buộc không Cao Chí Công, TC18 Page 65 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Tại vòng thứ thuật toán, kiểm tra cạnh nút LSR3 nút LSR5 Với nút thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR3-LSR5), lớn độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh thoả mãn điều kiện ràng buộc ta bổ sung vào danh sách nút “ứng cử” Tiếp theo tìm danh sách nút “ứng cử” nút có khoảng cách ngắn tới LSR1 nút LSR5 Vì ta bổ sung LSR5 vào đường ngắn (LSR1, LSR3, LSR 5) xoá LSR5 khỏi danh sách “ứng cử” Ket thúc vòng thứ thuật toán Tại vòng thứ thuật toán, ta kiểm tra nút cạnh nút LSR5 LSR4 Với nút thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR5-LSR4) lớn hon độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh thoả mãn điều kiện ràng buộc ta bổ sung vào danh sách nút “ứng cử” Tiếp theo tìm danh sách nút “ứng cử” nút có khoảng cách ngẵn tới LSR1 nút LSR4 Vì ta bổ sung LSR5 vào đường ngắn (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4) xoá LSR4 khỏi danh sách “ứng cử” Ket thúc vòng thứ tư thuật toán Tại vòng thứ thuật toán, ta kiểm tra nút cạnh nút LSR5 LSR6 LSR7 Với nút thấy độ rộng băng tần khả dụng kênh (LSR4-LSR6) (LSR4-LSR7) lớn độ rộng băng tần yêu cầu Vì kênh thoả mãn điều kiện ràng buộc ta bổ sung LSR6 LSR7 vào danh sách nút “ứng cử” Tiếp theo nhận thấy danh sách nút “ứng cử” có nút LSR6 có khoảng cách ngắn tới LSR1 Vì ta bổ sung LSR6 vào đường ngắn (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6) xoá LSR6 khỏi danh sách “ứng cử” Tại nhận thấy đường ngắn có nút LSR6 nút đích đường cần tìm Vì thuật toán kết thúc Ket đường ngắn tử LSR1 đến LSR6 (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6) Chúng ta nhận thấy đường khác với đường xác định theo thuật toán SPF (LSR1, LSR2, LSR4, LSR6) 3.2 KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TẲC NGHẼN FA Trong mạng IP hoạt động, khó khăn việc kết hợp chặt chẽ trình điều khiển lưu lượng cách có hiệu dựa vào khả công Cao Chí Công, TC18 Page 66 Chuyên đề tốt nghiệp 3.2.1 Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Phưong pháp FA Hiện mạng có lớp dịch vụ nỗ lực tối đa (best effort) đon Đối với lớp dịch vụ đon tất luồng lun lưọng coi nhận dạng, mức dịch vụ ưu tiên kể có yêu cầu lưu lượng Sử dụng phưong pháp FATE, chế lập biểu dịch vụ lập trình sẵn ứng với lớp dịch vụ dựa vào đệm tốc độ tương ứng với tải đệm cụ thể cưỡng nhận dạng QoS Cơ chế lập biểu tạm thời lập trình theo ngưỡng xác suất lỗi đặt trước đệm theo ngưỡng tải Trong trạng thái, tải lưu lượng qua đệm tăng lên, lúc chức quản lí phải có khả thay đổi tạm thời chế lập biểu yêu cầu Và khoảng thời gian mà xác suất lỗi xảy đệm ghi lại, chí trường hợp xác suất lỗi vượt qua ngưỡng định trước chức quản lí phải có khả định thay đổi tạm thời chế lập biểu Phương pháp không áp dụng trường họp có tải thay đổi bất thường Phương pháp FATE đưa cung cấp phương tiện việc tái phân phối luồng đường LSP động đệm đường luân phiên nhằm phản hồi nhanh tượng tắc nghẽn 3.2.2 Giám sát luồng lưu lưọng phát tắc nghẽn LSP Phương pháp giám sát xếp đường LSP vào đệm theo yêu cầu QoS cụ thể chúng tình trạng tải FATE cho phép đường LSP riêng biệt tái xếp động theo mức QoS đệm nhằm cung cấp mức dịch vụ cao hon đường qui định để phản hồi lại tình tắc nghẽn tức thời Phương pháp hình 3.6 Neu LSR khả tiếp cận yêu cầu QoS, phản hồi lại tin thông báo tới LER lối vào, LER tiếp nhận tin định yêu cầu mức dịch vụ cao lựa chọn phương pháp định tuyến luân phiên Cấu hình đệm trường hợp minh hoạ hình 3.7 Mỗi LSR có đệm để cung cấp xác suất lỗi nhỏ để qui định mức dịch vụ Nếu Cao Chí Công, TC18 Page 67 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Hỉnh 3.6 Sự thiết lập lưu lượng Như phương pháp đơn giản việc tiếp cận giám sát chất lượng QoS tắc nghẽn nội LSR trình tái xắp xếp đường LSP dọc theo toàn tuyến Tuy nhiên, trường hợp xuật nhiều tắc nghẽn nội LSR phương pháp nêu tính linh hoạt, trạng thái miêu tả hình 3.9 Khi lưồng lưu lượng xếp vào lớp dịch vụ tạm thời cao hon có nghĩa xuất tắc nghẽn tức thời Ket giúp giám sát chất lượng QoS cách chi tiết Hình 3.10 mô tả lưu lượng nguồn phát nguồn đích hai đệm LSR, đệm phục vụ cho truyền tải lưu lượng ưu tiên mức cao (các ứng dụng với khắt khe lỗi) lại dùng cho mức ưu tiên thấp (lưu lượng best effort) Tại thời điểm lưu lượng tăng lên LSR 1, bắt đầu xuất gói từ dịch vụ nỗ lực tối đa (best - effort) Theo định kì, LSR tính toán gói tùng đường LSP riêng biệt qua đầu vào đệm Nếu giá trị vượt Cao Chí Công, TC18 Page 68 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS LSR2 m'4 LER đẩu vào -4 LSR m4 LER đẩu -4 Hình 3.7 Lưu lượng nội thêm vào nguyên nhân xác xuất tôn thất tới giá trị ngưỡng cho đệm b) LER đấu vào -4 10 LSR |„4 LSR ,o'4 LER dâu -4 Hình 3.8 Cấu hình đệm dọc theo LSP c) 4 LER -4 LSR m LSR 10' LER -— - 10 — - 1U — 1U - 10 -4 Hình 3.9 Cấu hình đệm dọc theo LSP Bộ đệm ưu tiên - — LSP nồ lực lớn Gói mãt Tắc nghẽn Hình 3.10 Lưu lượng truyền tải nguồn phát nguồn đích Cao Chí Công, TC18 Page 69 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Phương pháp FATE cung cấp phương tiện để tái phân phối luồng LSP động hoạt động đệm đường luân phiên để phản hồi tượng tắc nghẽn thòi điểm nhanh Phương pháp MPLS cho phép điều khiển tắc nghẽn LSR giúp giám sát chất lượng QoS cách cao hon 3.3 TỔNG KÉT CHƯƠNG Chương trình bày phương pháp định tuyến MPLS phương pháp điều khiến tắc nghẽn Trong tìm hiếu kỹ định tuyến dựa ràng buộc, đồng thời đưa giải pháp điều khiến lưu lượng Phương pháp tránh tắc nghẽn MPLS đưa phương thức FATE cho phép giải vẩn đề liên quan đến việc quản lí luồng lưu lượng động qua mạng cách tải cân Cao Chí Công, TC18 Page 70 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS KẾT LUẬN Kĩ thuật lưu lượng kĩ thuật tuông đối khó, việc tìm hiểu vấn đề kĩ thuật lưu lượng đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng lâu dài Công việc nghiên cứu kĩ thuật lưu lượng tổ chức tiếp tục nghiên cứu, phát triển hoàn thiện Việc hoàn thiện tối ưu phương pháp điều khiển lưu lượng có vai trò quan trọng nhà cung cấp mạng người sử dụng Sau thời gian thực hiện, chuyên đề giải sổ vấn đề sau: Tổng quan MPLS: Giới thiệu khái niệm MPLS, thành phần MPLS phương thức hoạt động MPLS Tổng quan kỹ thuật lun lượng: Khái quát kỹ thuật lưu lượng đặc điểm Trình bày phương pháp điều khiển lưu lượng mạng IP bao gồm điều khiển lưu lượng dựa IP, điều khiển lưu lượng dựa ATM điều khiển lưu lượng dựa MPLS Định tuyến lưu lượng MPLS: Trình bày phương pháp định tuyến MPLS đưa phương thức FA nhằm giải vấn đề quản lý luồng Cao Chí Công, TC18 Page 71 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS TÀI LIỆU THAM KHẢO ThS Hoàng Trọng Minh, “Công nghệ chuyển mạch IP MPLS”, Học viện công nghệ bưu viễn thông, Năm 2008 IETF, “RFC 3036 - LDP Speciíication” Vasu Jolly, An Overview of MPLS and constraint based routing Eric Osbome, Ajay Simha, Traffic Engineering with MPLS, Cisco press, Cao Chí Công, TC18 Page 72 Chuyên đề tốt nghiệp Cao Chí Công, TC18 Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS Page 73 [...]... luồng lưu lượng vẫn dựa trên phân tích cảm tính lưu lượng tại thời điểm tức thời Cần có sự thống nhất về chính sách trên toàn mạng “Tính động” trong điều khiển lưu lượng hầu như không có Nó chỉ có ưu điểm hơn định tuyến tĩnh là khả năng nhận biết thay đổi topo mạng 2.4 KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG ATM Cao Chí Công, TC18 Page 38 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS Hỉnh... lưu lượng trong mạng MPLS trong mạng IP Không phải bây giờ mạng IP mới cần giải quyết vấn đề lưu lượng Cùng vói sự phát triển của giao thức định tuyến, với chức năng chính là định tuyến đường đi tốt nhất cho các gói tin IP Bên cạnh đó, định tuyến cũng để lại vấn đề lưu lượng Tuy nhiên, người ta cũng đã chứng minh được rằng có thể sử dụng định tuyến như một kĩ thuật để điều khiển lưu lượng trong mạng. .. phưong pháp điều khiển lưu lượng khác nhau, nếu căn cứ vào mức xử lý các gói tin tại các nút, có thể phân thành 3 phương pháp kĩ thuật lưu lượng, đó là: Cao Chí Công, TC18 Page 34 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS hơn giải pháp kia, thường thì việc lựa chọn giải pháp điều khiển lưu lượng được áp dụng trong từng trường hợp cụ thể 2.3 KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG IP Đây... dụng một trong các giải pháp định tuyến sau đây: Thứ nhất là sử dụng định tuyến tĩnh Với giải pháp này, một đường đi sẽ được Cao Chí Công, TC18 Page 31 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS R2 R3 I’(D) Định As^ Tuyến tĩnh n(S) Hình 2.2 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến tĩnh Thứ hai là sử dụng định tuyến động Đó là sử dụng một trong các giao thức định tuyến IGP... trong mạng MPLS được đưa ra là một trong Cao Chí Công, TC18 Page 29 Chuyên đề tốt nghiệp CHƯƠNG 2: Định tuyến điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS TỔNG QUAN VÈ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG 2.1 KHÁI NIỆM KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG Khi đối mặt với sự phát triển và mở rộng mạng có hai vấn đề kỹ thuật cần quan tâm: kỹ thuật mạng (network engineering) và kỹ thuật lưu lương (Traffic Engineering) Kỹ thuật mạng là tổ chức mạng. .. lượng từ các liên kết bị đầy sang các liên kết rỗi Kỹ thuật lưu lượng có thể được bổ sung: IP metric trên giao diện, chạy một mắc ưới ATM PVC và xác định lại đường PVC dựa trên yêu cầu về lưu lượng đi qua nó Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS nhằm đạt đến kỹ thuật điều khiển lưu lượng hướng kết nối tốt nhất và kết họp với định tuyến IP 2.2 VẤN ĐỀ LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG IP 2.2.1 Xu hướng phát triển trong mạng. .. và tính năng Hình 2.7 Phân loại lưu lượng dựa trên địa chỉ nguồn Cao Chí Công, TC18 Page 37 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS Hình 2.8 Phân loại lưu lượng dựa trên ToS và kích cỡ gói PS Nhận xét: Kỹ thuật điều khiển lưu lượng dựa trên IP thực chất vẫn dựa trên các chính sách định tuyến bổ xung Các nút mạng vẫn phải xử lý thông tin trong phần tiêu đề của gói tin IP... LSR phía trước tới LSR phía sau nhãn được gán và phân phối trong các node mạng MPLS, MPLS hỗ trợ hai kiểu điều Hình 1.6 Điều khiến theo yêu cầu khiển gán nhãn vào lớp chuyển tiếp tương đương FEC: điều khiển gán nhãn độc lập và Cao Chí Công, TC18 Page 18 17 16 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS Phương pháp điều khiển gán nhãn theo yêu cầu đảm bảo chắc chắn rằng tất cả... để điều khiển lưu lượng trong mạng IP Phương pháp này phần nào khắc phục được tồn tại mà kế hoạch định tuyến để lại Kĩ thuật lưu lượng dựa trên chính sách định tuyến IP vẫn là phương pháp khá phổ biến, nhưng đây không phải là phương pháp tối ưu Phương thức chủ yếu để điều khiển hướng lưu lượng IP đi qua mạng là sự thay đổi giá trị (cost) trên một liên kết riêng biệt Không có cách họp lí để điều khiển. .. cấu hình mạng nhưng lại tốn một lượng băng thông cho việc trao đổi thông tin định tuyến Thường thì định tuyến động được áp dụng cho mạng IP cỡ lớn Việc lựa chọn định tuyến động cho mạng IP cỡ lớn đồng nghĩa với việc sử dụng một trong các giao thức định tuyến Giao thức định tuyến có chức năng là tìm ra đường đi ngắn nhất cho các gói tin IP từ một bộ định tuyến tới đích Đoạn đường từ mỗi bộ định tuyến tới ... TC18 Page 54 Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS CHƯƠNG 3: ĐỊNH TUYẾN LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG MPLS 3.1 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MPLS Trong mạng MPLS LSP thường thiết lập cách... THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG IP 35 Cao Chí Công, TC18 Page S-IS Chuyên Chuyên đềđề tốttốt nghiệp nghiệp Định Định tuyến tuyến điều điều khiển khiển lưulưu lượng lượng trong mạng mạng MPLS MPLS... Chuyên đề tốt nghiệp Định tuyến điều khiển lưu lượng mạng MPLS mạng IP Không phải mạng IP cần giải vấn đề lưu lượng Cùng vói phát triển giao thức định tuyến, với chức định tuyến đường tốt cho