Đang tải... (xem toàn văn)
Mục lục 1. KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG (TRAFFIC ENGINEER ). 4 1.1 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng. 4 1.2 Hàng đợi lưu lượng. 5 1.3 Giải thuật thùng rò và thùng Token. 6 1.4 Giải pháp mô hình chồng phủ (Overlay Model). 8 2. MPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG. 9 2.1 Khái niệm trung kế lưu lượng (Traffic Trunk). 9 2.2 Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph). 10 2.3 Bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng. 10 3. TRUNG KẾ LƯU LƯỢNG VÀ CÁC THUỘC TÍNH. 11 3.1 Các hoạt động cở bản trên trung kế lưu lượng. 11 3.2 Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter). 11 3.3 Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường (Chính sách chọn đường). 12 3.4 Thuộc tính ưu tiên lấn chiếm (Priority Preemption). 13 3.5 Thuộc tính đàn hồi (Resilience). 14 3.6 Thuộc tính khống chế (Policing). 14 4. CÁC THUỘC TÍNH TÀI NGUYÊN. 14 4.1 Bộ nhân cấp phát cực đại (maximum allocation multiplier). 14 4.2 Lớp tài nguyên (Resource Class). 14 4.3 Metric TE. 15 5. TÍNH TOÁN ĐƯỜNG RÀNG BUỘC. 15 5.1 Quảng bá các thuộc tính của link. 15 5.2 Giao thức định tuyến Link State. 16 5.3 Tính toán LSP ràng buộc (CRLSP). 17 5.4 Giải thuật chọn đường. 17 5.5 Ví dụ về chọn đường cho trung kế lưu lượng. 18 5.6 Tái tối ưu hóa (Re optimization). 20 6 BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC ĐƯỜNG. 21 6.1 Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục. 22 6.2 Mô hình Makam (Bảo vệ toàn cục). 23 6.3 Mô hình Haskin (Reverse Backup). 24 6.4 Mô hình Hundessa. 24 6.5 Mô hình Shortest Dynamic. 25 6.6 Mô hình Simple Dynamic. 26 6.7 Mô hình Simple Static. 27 7. TỔNG KẾT. 27
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNTT VÀ TT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN o O o BÁO CÁO THẢO LUẬN Nhóm Đề tài: Kỹ thuật lưu lượng MPLS Giảng viên: Trịnh Văn Hà Sinh viên: Lưu Văn Đạt Trương Đức Minh Hạ Văn Hựu Phạm Minh Hiếu Đặng Thanh Hải Lớp: MMT&TT – K10A Thái Nguyên, 10/ 2014 Mục lục KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG (TRAFFIC ENGINEER ) Kỹ thuật lưu lượng (TE) trình điều khiển luồng lưu lượng qua mạng cho tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên hiệu mạng 1.1 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng 1.1.a Phân loại Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng phân chia thành hai hướng sau: - Hướng lưu lượng - Hướng tài nguyên Các mục tiêu hướng lưu lượng liên quan đến việc tăng cường QoS cho luồng lưu lượng, mục tiêu như: giảm thiểu độ trễ gói, tăng tối đa thơng lượng tn thủ hợp đồng mức dịch vụ Các mục tiêu hướng tài nguyên liên quan đến việc tối ưu hóa sử dụng tài nguyên Băng thông tài nguyên cốt yếu mạng, chức trọng tâm kỹ thuật lưu lượng quản lý hiệu tài ngun băng thơng 1.1.b Bài tốn nghẽn Nghẽn thường xảy theo hai hướng sau: - Khi thân tài nguyên mạng không đủ để cấp cho tải yêu cầu - Khi dòng lưu lượng ánh xạ không hiệu đến tài nguyên, làm cho số tập tài nguyên trở nên tải số khác nhàn Có thể giải tắc nghẽn cách: - Tăng dung lượng ứng dụng kỹ thuật điều khiển nghẽn như: giới hạn tốc độ, điều khiển luồng, quản trị hàng đợi, điều khiển lịch trình - Dùng kỹ thuật lưu lượng nghẽn cấp phát tài nguyên chưa hiệu Đối tượng giải kỹ thuật lưu lượng nghẽn kéo dài nghẽn thời bùng phát lưu lượng 1.2 Hàng đợi lưu lượng 1.2.a Hàng đợi FIFO (First-In,First-Out) Hàng đợi vào trước, trước chế mặc định cho gói tin vào nút mạng khơng có diện thuật tốn đặc biệt Trong hàng đợi FIFO gói tin xếp vào hàng đợi chuyển theo cách mà chúng xếp hàng đợi Ưu điểm hàng đợi FIFO tính đơn giản nó, khơng có giải thuật phức tạp thiết kế riêng cho FIFO Trong hàng đợi FIFO, gói tin đối xử Do hàng đợi dùng để sử dụng cho loại dịch vụ “nỗ lực tối đa” (BE) loại dịch vụ hỗ trợ mạng IP truyền thống 1.2.b Hàng đợi PQ (Priority Queuing) Hàng đợi theo độ ưu tiên cải tiến FIFO Trước đưa vào hàng đợi tương ứng, gói tin phải phân loại theo loại dịch vụ Các hàng đợi thiết kế theo độ ưu tiên loại gói tin mà phải chứa Các gói tin hàng đợi có độ ưu tiên thấp xử lý khơng cịn gói tin hàng đợi có độ ưu tiên cao PQ cho phép người quản lý mạng cấu hình bốn thuộc tính lưu lượng cao (high), thơng thường (normal), trung bình (medium) thấp (low) Lưu lượng đến gán vào bốn hàng đợi Trong thực tế người ta sử dụng hàng đợi PQ điều khiển tốc độ Với loại hàng đợi này, gói tin hàng đợi có độ ưu tiên cao xử lý tổng số gói tin hàng đợi nhỏ lượng xác định 1.2.c Hàng đợi WFQ (Weighted Fair Queuing) Băng thông rỗi chia cho hàng đợi tùy thuộc vào trọng số (weight) chúng Xét ví dụ: có 12 luồng lưu lượng A,B,C ,N trọng số chúng đánh số hình sau, đó: có bốn luồng (D,E,F,G) có trọng số 5, có hai luồng trọng số 4, cịn trọng số khác có luồng Hình 1: Nhiều luồng cho lớp lưu lượng Tổng trọng số: + + + 5*4 + 4*2 + + + = 55 Khi luồng có trọng số nhận 5/55 phần băng thơng, luồng có trọng số thấp (1) nhận 1/55 phần băng thơng luồng có trọng số cao (8) nhận 8/55 phần băng thơng Tượng tự cho luồng có trọng số khác 1.3 Giải thuật thùng rò thùng Token Thùng rò thùng Token chế thực chức giám sát nắn dạng lưu lượng để đo tốc độ nhận hay truyền liệu Giám sát loại bỏ gói dư thừa để đảm bảo tốc độ truyền khơng vượt tốc độ thỏa thuận Nắn dạng xếp gói dư thừa vào hàng đợi, hàng đợi tốc độ nắn dạng 1.3.a Giải thuật thùng rị (Leaky Bucket) Mơ hình thùng rị diễn tả hình tượng sau: bất chấp tốc độ nước đổ vào thùng bao nhiêu, tốc độ dịng chảy khơng thay đổi miễn thùng nước Một thùng đầy nước, lượng nước đổ thêm vào bị tràn Tương tự liệu tới router mạng hàng đợi đầy gói tin bị “drop” Các thông số cần ý mô hình thùng rị kích thước thùng tốc độ dịng chảy Hình 2: Giải thuật thùng rị Mơ hình áp dụng cho gói Bất kể lưu lượng tới có tốc độ biến động nào, lưu lượng có tốc độ không thay đổi 1.3.b Giải thuật thùng Token (Token Bucket) Thùng Token có kích thước B, gói tin chảy vào thùng gọi Token Tốc độ Token chảy vào thùng không đổi p Nếu số Token thùng vượt B, thùng tràn bị mất, B số lượng Token tối đa thùng Trong mơ hình thùng Token, Token cho phép truyền bit Mỗi lần truyền gói, sử dụng Token từ thùng Token để dành quyền truyền gói Nếu gói tin có độ dài 1000 bit 1000 Token lấy từ thùng Token Hình 3: Giải thuật thùng Token Gọi G kích thước gói đến, gói hợp lệ lượng Token thùng lớn hay G, đồng thời lượng Token thùng giảm G Ngược lại lượng Token thùng nhỏ kích thước gói, gói xem vượt mức hay khơng hợp lệ Tuỳ vào sách khác mà gói hợp lệ khơng hợp lệ xử lý khác Một điều cần lưu ý giải thuật thùng Token tốc độ chảy vào tốc độ chảy phải Thùng token cho phép liệu bùng phát mức định (kích thước B), không cho phép tốc độ chảy vào thùng vượt p khoảng thời gian định Giải thuật thùng Token dùng việc sửa dạng lưu lượng hay ứng dụng việc thực thi khống chế Trong việc sửa dạng lưu lượng, thuật tốn thùng Token cho phép bùng phát ngõ ra, điều khơng có thuật tốn thùng rị tốc độ đầu khơng đổi Như thùng Token cho đáp ứng tốt so với thùng rò Trong việc thực thi khống chế, thùng Token dùng độc lập hay dùng phối hợp 1.4 Giải pháp mơ hình chồng phủ (Overlay Model) Một cách tiếp cận phổ biến đề bù đắp thiếu sót giao thức IGP (Interior Gateway Protocol) sử dụng mơ hình chồng phủ (IP over ATM hay IP over FR) Tất giao thức lớp kết nối trực tiếp với mạng lưới full-mesh mạng ảo VC Kỹ thuật lưu lượng thực lớp (ATM hay FR) Nhưng nói chung mơ hình có nhiều nhược điểm sau đây: - Tốn thêm nhiều thiết bị (đòi hỏi nhiều chuyển mạch ATM hay FR) - Quản lý mạng phức tạp: Mạng lớp có cộng cụ quản lý riêng với nhiều tác vụ hỗ trợkỹ thuật lưu lượng Đồng thời router lớp với giao thức IGP phải quản lý Việc quản lý lớp mạng khơng tích hợp - Phát sinh nhiều vấn đề mở rộng IGP số lượng lớn neighbor kết nối full-mesh để tận dụng tiện ích cung cấp lớp - Tốn thêm băng thông cho lượng overhead ATM FR (cell tax) - Không hỗ trợ dịch vụ phân biệt (Diffserv) Mọi dịch vụ phân biệt IP đưa xuống (PPP Frame AAL5 ATM) trở thành “best-effort” Hình 4: Mơ hình chồng phủ (overlay model) MPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG MPLS có ý nghĩa chiến lược kỹ thuật lưu lượng cung cấp hầu hết chức có mơ hình chồng phủ theo cách thích hợp với chi phí thấp Điều quan trọng MPLS đề xuất khả tự động hóa chức kỹ thuật lưu lượng 2.1 Khái niệm trung kế lưu lượng (Traffic Trunk) MPLS giới thiệu khái niệm trung kế lưu lượng để thực mục tiêu TE Đặc tính LSR cho phép tập hợp đặc tính luồng liệu mạng tốc độ cực đại, tốc độ trung bình kích cỡ bùng nổ (burst) cực đại Những đặc tính vốn có tất luồng liệu, vào mạng MPLS nhờ có trung kế lưu lượng khối thu gom (aggregate) luồng lưu lượng trongmạng, đặt bên LSP mà liệu quản lý hiệu Trung kế lưu lượng thu gom luồng liệu lớp (đơn lớp) hay đa lớp - Trong mơ hình dịch vụ đa lớp, trung kế lưu lượng đóng gói tồn lưu lượng router lối vào router lối Trong trường hợp phức tạp hơn, lưu lượng lớp dịch vụ phân biệt (DiffServ) với đặc tính lựa chọn QoS cho gói tin, ấn định vào trung kế lưu lượng riêng biệt - Trung kế lưu lượng đối tượng định tuyến - Trung kế lưu lượng phân biệt với LSP đường cho trung kế xuyên qua Trong bối cảnh hoạt động, trung kế lưu lượng chuyển từ LSP sang LSP mới, hay nhiều trung kế lưu lượng chung LSP - Trung kế lưu lượng đơn hướng 2.2 Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph) Đồ hình nghiệm suy gần giống topo ảo mơ hình chồng phủ Nó ánh xạ lên mạng vật lý thông qua việc lựa chọn đường LSP cho trung kế lưu lượng Một đồ hình nghiệm suy gồm nhóm nút LSR kết nối luận lý với LSP Khái niệm quan trọng tốn quản lý băng thơng miền MPLS đặt làm để ánh xạ hiệu đồ hình nghiệm suy lên mạng topo mạng vật lý Đồ hình nghiệm suy cơng thức hóa sau: Đặt G = ( V, E, C ) đồ hình mơ tả topo vật lý mạng Trong đó, V tậphợp nút mạng, E tập hợp đường link, C tập hợp khả ràng buộc cho E V (như độ trễ, dung lượng ) Ta coi G topo sở Đặt H = ( U, F, D) đồ hình MPLS nghiệm suy Trong đó, U tập V gồm nhóm LSR đầu LSP F tập hợp LSP Tham số D tập hợp yêu cầu chế tài cho F Như H đồ hình trực tiếp phụ thuộc vào đặc tính truyền tải G 2.3 Bài tốn kỹ thuật lưu lượng Có ba vấn đề liên quan đến kỹ thuật lưu lượng MPLS là: - Ánh xạ gói tin lên lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) - Ánh xạ FEC lên trung kế lưu lượng (traffic trunk) - Ánh xạ trung kế lưu lượng lên topo mạng vật lý thông qua LSP Các phần sau chương tập trung vào vấn đề thứ ba, tức tính tốn đường tốt qua mạng cho trung kế lưu lượng cho mạng hoạt động hiệu tin cậy Đây tốn ánh xạ đồ hình nghiệm suy H lên topo mạng sở G TRUNG KẾ LƯU LƯỢNG VÀ CÁC THUỘC TÍNH Để xây dựng trì trung kế lưu lượng, người ta tìm cách mơ hình hóa tham số Một thuộc tính tham số gán có ảnh hưởng đến đặc trưng hành vi trung kế lưu lượng Các thuộc tính gán cụ thể thông qua hành động quản trị hay gán ngầm ẩn giao thức bên gói tin phân loại ánh xạ vào FEC lối vào miền MPLS Thực tế, trung kế lưu lượng đặc trưng hóa bởi: - LSR lối vào LSR lối trung kế lưu lượng - Tập FEC ánh xạ vào trung kế - Một tập thuộc tính nhằm xác định đặc trưng hành vi trung kế Hai vấn đề có ý nghĩa đặc biệt là: Tham số hóa trung kế lưu lượng quy luật đặt, trì đường dẫn cho trung kế lưu lượng 3.1 Các hoạt động cở trung kế lưu lượng Đây tiến trình khác xảy thời gian tồn trung kế lưu lượng: - Establish: Thiết lập, tạo trung kế lưu lượng cách định LSP, gán nhãn MPLS quan trọng gán tài nguyên cho trung kế - Activate: Hoạt động, làm cho trung kế lưu lượng bắt đầu chuyển liệu cách dùng số chức định tuyến để đưa lưu lượng vào trung kế - Deactivate: Ngừng hoạt động, trung kế lưu lượng ngưng chuyển liệu cách dùng chức định tuyến để dừng việc đưa lưu lượng vào trung kế - Modify Attributes: Thay đổi đặc tính, thay đổi đặc trưng trung kế lưu lượng, chẳng hạn băng thông khả dụng - Reroute: Tái định tuyến, chọn đường cho trung kế lưu lượng (thường cố mạng hay khôi phục xong cố mạng) - Destroy: Hủy bỏ, loại bỏ hoàn toàn trung kế lưu lượng khỏi mạng thu hồi tồn tài ngun cấp cho 3.2 Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter) Thuộc tính tham số lưu lượng đặc tả băng thơng địi hỏi trung kế lưu lượng với đặc trưng lưu lượng khác tốc độ đỉnh, tốc độ trung bình, 10 3.5 Thuộc tính đàn hồi (Resilience) Thuộc tính đàn hồi xác định hành vi trung kế lưu lượng tình xảy cố theo chế sau: - Không tái định tuyến trung kế lưu lượng - Tái định tuyến qua đường khả thi có đủ tài nguyên - Tái định tuyến qua đường khả dụng bất kỳ, bất chấp ràng buộc tài nguyên - Tổ hợp chế nói 3.6 Thuộc tính khống chế (Policing) Thuộc tính khống chế xác định hoạt động thực trung kế lưu lượng không tuân thủ mức dịch vụ đặc tả tham số lưu lượng Nó cho biết cách xử lý số lưu lượng vượt mức dịch vụ (ví dụ hủy gói hay truyền theo kiểu best-effort) Nói chung, nên ln ln khống chế lối vào mạng để cưỡng tuân thủ hợp đồng mức dịch vụ giảm thiểu việc khống chế bên lõi mạng CÁC THUỘC TÍNH TÀI NGUYÊN 4.1 Bộ nhân cấp phát cực đại (maximum allocation multiplier) Là lượng băng thông dự trữ khả dụng tối đa link (một liên kết trực tiếp hai router) cấp phát ứng với mức ưu tiên thiết lập (setup priority) trung kế lưu lượng 4.2 Lớp tài nguyên (Resource - Class) Thuộc tính lớp tài nguyên link chuỗi gồm 32 bit dùng kết hợp với thuộc tính tương đồng Affinity trung kế lưu lượng để bao gồm hay loại trừ link đường trung kế Thuộc tính loại bỏ đường khơng thích hợp cho trung kế danh sách đề cử 13 Hình 5: Minh họa cách dùng bit Affinity Resource-Class Trong minh họa đơn giản trên, lớp tài ngun có thuộc tính Affinity bit 0000, bit mặt nạ (mask) 0011 Trên đường đi, so sánh bit Affinity với Resource-Class link Nó kiểm tra hai bit cuối Resource-Class trùng liên kết gom vào cho tuyến đường trung kế Nếu khơng trùng liên kết bị loại (ví dụ 0010 có hai bit cuối khác 0000) 4.3 Metric TE Mỗi link có chi phí cost metric để tính tốn định tuyến hoạt động IGP Metric TE thông số quản trị gán cho link để tính tốn LSP cho trung kế lưu lượng Giá trị Metric TE mặc định cost IGP link Router đầu nguồn sử dụng Metric TE để định tuyến ràng buộc Thông số Metric TE tổng hợp hay nhiều thuộc tính kể Việc hình thành thơng số quan trọng việc đảm bảo quản lý phân luồng cho mạng, đặc biệt đáp ứng định tuyến dựa chất lượng dịch vụ QoS TÍNH TỐN ĐƯỜNG RÀNG BUỘC 5.1 Quảng bá thuộc tính link Router đầu nguồn trung kế phải nắm thơng tin thuộc tính tài ngun tất link mạng để tính tốn đường LSP Điều đặt cách sử dụng giao thức định tuyến trạng thái liên kết Link-State (như IS-IS hay OSPF) Vì có kiểu giao thức quảng bá thông tin tất link đến tất router Vì vậy, OSPF IS-IS mở rộng để hỗ trợ MPLS14 TE Một router đầu nguồn nhận thơng báo khơng biết topology mạng mà cịn biết thơng tin tài ngun khả dụng link Điều cần thiết để tính tốn đường để thỏa mãn địi hỏi trung kế lưu lượng Hình 6: Băng thơng khả dụng ứng với mức ưu tiên Các giao thức IGP quảng bá thuộc tính tài nguyên điều kiện hay kiện như: - Khi link thay đổi trạng thái (ví dụ up, down ) - Khi lớp tài nguyên link thay đổi tái cấu hình - Theo định kỳ (dựa vào timer), router kiểm tra thuộc tính tài ngun quảng bá cập nhật thơng tin - Khi tham gia thiết lập đường LSP thất bại 5.2 Giao thức định tuyến Link - State Quá trình hình thành TE-LSP dựa điều kiện ràng buộc ban đầu Do cần phải có giao thức thích hợp để quảng bá thơng tin tồn mạng Những thơng tin ràng buộc là: - Băng thơng cần thiết cho kênh truyền liệu - Các tính chất (color) kênh truyền Các tính chất đặc trưng cho gói liệu chuyển qua đường dẫn tương ứng - Các thông số metric người quản trị gán cho đường link - Số lượng hop mà gói tin truyền qua 15 - Thơng số độ ưu tiên thiết lập dành cho kênh truyền Các thông số chia làm hai loại: - Đặc trưng cho đường link như: băng thơng, tính chất đường truyền (color) thông số metric - Đặc trưng cho LSP như: Số lượng hop LSP thông số độ ưu tiên Việc quảng bá thông tin ràng buộc thực cách mở rộng giao thức định tuyến OSPF IS-IS 5.3 Tính tốn LSP ràng buộc (CR-LSP) LSP cho trung kế lưu lượng khai báo tĩnh tính tốn động Việc tính tốn xem xét tài nguyên khả dụng, thuộc tính link trung kế khác (vì việc tính tốn bị ràng buộc) Kết việc tính tốn tìm chuỗi địa IP đại diện cho hop đường LSP đầu nguồn đầu đích trung kế lưu lượng Sau thực báo hiệu LSP hoàn thành việc thiết lập đường giao thức báo hiệu cho MPLS RSVP-TE Tiến trình tính tốn đường ràng buộc ln ln thực đầu nguồn trung kế lưu lượng kích hoạt do: - Một trung kế xuất - Một trung kế tồn thiết lập LSP thất bại - Tái tối ưu hóa trung kế tồn 5.4 Giải thuật chọn đường Việc chọn đường cho trung kế lưu lượng sử dụng trọng số quản trị (TE cost) link riêng biệt Giải thuật chọn đường ràng buộc theo bước sau: - Cắt bỏ link có lớp tài nguyên Resource-Class bị loại phép tính tương đồng Affinity khỏi topo mạng - Cắt bỏ link khơng có đủ băng thông dự trữ theo yêu cầu trung kế - Chạy giải thuật Dijktra để tìm đường có tổng TE-cost nhỏ Sau thực bước mà nhiều đường ứng cử cho LSP (nhiều đường có tổng số metric TE) tiêu chuẩn thứ tự chọn đường sau: - Đường có băng thơng tối thiểu cao 16 - Đường có số hop nhỏ - Chọn lựa ngẫu nhiên Khi đường LSP tính xong, RSVP dùng để dành trước băng thông thực sự, để phân phối nhãn cho đường hoàn thành việc thiết lập đường LSP 5.5 Ví dụ chọn đường cho trung kế lưu lượng Chúng ta xét ví dụ chọn đường LSP cho trung kế lưu lượng thiết lập R1 (đầu nguồn) R6 (đầu đích) mơ hình Yêu cầu trung kế lưu lượng sau: - Băng thơng địi hỏi mức ưu tiên 30 Mbps - Các bit Affinity lớp tài nguyên 0010, có bit mặt nạ mask 0011 Hình 7: Mơ hình ví dụ chọn đường cho trung kế lưu lượng Link R4-R3 cần loại trừ khỏi đường LSP, chuỗi bit lớp tài nguyên Resource-Class link đặt 0011 Khi bit Affinity lớp tài nguyên trung kế lưu lượng so với bit Resource-Class không trùng nên link R4-R3 bị loại 17 Hình 8: Xem xét ràng buộc khống chế Tham số kiểm tra q trình tính tốn đường ràng buộc cost link mà đường LSP có khả qua Nếu khơng xét tài ngun đường R1-R4-R6 có tổng cost thấp 30 Tất đường khả thi khác có tổng cost cao Khi tài ngun đưa vào tính tốn, ta thấy tuyến đường ngắn không đủ băng thông thỏa mãn đòi hỏi trung kế lưu lượng (băng thông yêu cầu 30M link R4-R6 đáp ứng 20M khả dụng) Kết link R4-R6 bị loại khỏi phép tính đường LSP Hình 9: Xem xét tài nguyên khả dụng Sau loại bỏ link khơng thỏa mãn địi hỏi trung kế lưu lượng, kết hai đường LSP là: R1-R2-R3-R6 R1-R5-R6 Cả hai đường có tổng cost 40, để chọn đường phải giải luật “tie-break” 18 Trước tiên, băng thông tối thiểu đường so sánh Sau so sánh, cịn hai đường chúng cung cấp 50 Mbps băng thông Tiếp theo luật số hop nhỏ đường LSP tính đến Vì đường R1-R5-R6 có số hop nên chọn q trình tính tốn ràng buộc kết thúc Hình 10: Đường tốt chọn 5.6 Tái tối ưu hóa (Re - optimization) Các đặc trưng trạng thái mạng biến động theo thời gian Ví dụ, tài nguyên trở nên khả dụng, tài nguyên cũ bị lỗi tái kích hoạt, tài nguyên cấp phát thu hồi lại Do vậy, đường trung kế lưu lượng thiết lập tối ưu trước khơng cịn tối ưu Để trì mạng ln ln tình trạng tối ưu nhất, trung kế lưu lượng phải tái tối ưu hóa Tái tối ưu hóa thực theo chu kỳ Sau khoảng thời gian định, MPLS-TE thực kiểm tra đường LSP tối ưu đường dành cho trung kế lưu lượng Nếu xuất đường cho LSP tốt thì: - Trước tiên, router đầu nguồn cố gắng báo hiệu thiết lập LSP tốt - Nếu thành cơng thay đường LSP cũ đường LSP tốt Tái tối ưu hóa phải khơng gây sai hỏng dịch vụ Để thực điều này, đường LSP có phải trì LSP thiết lập xong 19 chuyển trung kế lưu lượng từ đường cũ sang đường Sau LSP cũ giải tỏa Khái niệm gọi “make before break” - thiết lập trước hủy BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC ĐƯỜNG Các chế bảo vệ khôi phục đường MPLS cung cấp dịch vụ tin cậy cho việc chuyển tải lưu lượng mạng MPLS tái định tuyến lưu lượng qua đường chuyển mạch nhãn LSP Nếu có cố xảy nơi mạng, luồng liệu chuyển từ nơi có cố mạng sang vị trí khác Ba ràng buộc việc thời gian khơi phục, đảm bảo tối ưu mạng tính ổn định luồng liệu Để khôi phục thành công xảy cố, mạng cần phải có khả sau Trước tiên mạng phải có khả phát lỗi Thứ hai, nút mạng mà phát lỗi phải thơng báo cố đến nút mạng Nút thơng báo cịn tuỳ thuộc vào mơ hình khơi phục ứng dụng Thứ ba, mạng phải tính tốn lại đường nút thông báo Và thứ tư luồng liệu phải chuyển qua đường tính lại thay đường cũ bị hư Khi mạng có cố khơi phục xảy tượng luồng liệu bị gián đoạn Sự gián đoạn gây thời gian phát lỗi, thời gian thông báo lỗi cho nút cần thiết, thời gian tính đường khơi phục Trong phần này, ta có vài khái niệm sau: - Working Path-Primary Path, đường làm việc đường chuyển tải trung kế lưu lượng chưa có cố Nếu có chế bảo vệ đường ta gọi đường đường làm việc bảo vệ - Recovery Path-Backup Path, đường khôi phục đường mà trung kế lưu lượng chuyển từ đường làm việc sang có cố xuất - PSL (Path Switch LSR) LSR phía trước vị trí lỗi đường làm việc chịu trách nhiệm chuyển mạch tái tạo lưu lượng sang đường khôi phục - PML (Path Merge LSR) LSR chịu trách nhiệm nhận lưu lượng đường khôi phục hợp lưu lượng trở đường làm việc, chuyển lưu lượng khỏi miền MPLS thân đích 20 - POR (Point of Repair) LSR đảm nhận việc sửa chữa LSP bị cố POR PSL PML - Bypass Tunnel đường khơi phục có PSL PML với đường làm việc - MPLS Protection Domain miền MPLS mà LSR thiết lập chế bảo vệ - Revertive Mode chế độ hoạt động mà đường làm việc sử dụng lại phục hồi - Fault Indication Signal (FIS) tín hiệu báo hiệu từ điểm phát lỗi đến LSR Upstream Downstream mạng đến POR mạng - Fault Recovery Signal (FRS) tín hiệu báo hiệu đường khơi phục trở lại 6.1 Phân loại chế bảo vệ khơi phục 6.1.a Sửa chữa tồn cục sửa chữa cục Sửa chữa toàn cục loại bảo vệ mà LER phía nguồn đóng vai trị PSL POR, nhận tín hiệu FIS từ nút phát lỗi Đường phục hồi đường trường hợp tách biệt hoàn toàn Sửa chữa cục loại bảo vệ mà điểm phát lỗi đóng vai trị PSL cũng POR cấu hình tương ứng Có hai loại sửa chữa cục sửa chữa liên kết sửa chữa nút - Khôi phục liên kết loại bảo vệ mà PSL PML hai nút đầu cuối liên kết bị hư PML LER phía đích - Khơi phục nút loại bảo vệ mà PSL PML hai nút Upstream Downstream gần với nút bảo vệ Đường bảo vệ phải cách ly hoàn toàn với nút bảo vệ liên kết chung với 6.1.b Tái định tuyến chuyển mạch bảo vệ Tái định tuyến bảo vệ chế độ mà phát lỗi xảy nhờ vào FIS, POR tìm đường nhờ vào giao thức định tuyến Sau tìm đường xong, PSL chuyển lưu lượng sang đường Chuyển mạch bảo vệ có chế hoạt động gần giống với tái định tuyến bảo vệ khác chỗ đường bảo vệ tính tốn trước Chính điều làm 21 cho phương pháp tốn thời gian để khơi phục phương pháp tái định tuyến bảo vệ 6.2 Mơ hình Makam (Bảo vệ tồn cục) Đây mơ hình bảo vệ khôi phục MPLS đề xuất đơn giản nhất, đường khơi phục tính toán trước (nếu sử dụng chế bảo vệ), tính giao thức định tuyến LER lối vào nhận FIS Đường làm việc đường khôi phục tách rời về link nút Nếu đường tính tốn từ trước thiết lập đường bảo vệ thơng qua đối tượng ERO có chứa thơng tin đường khơi phục tín hiệu thiết lập (CR-LDP) Path Message (RSVPTE) thông báo cho LSR biết thông tin thiết lập lên đường khơi phục Hình 11: Mơ hình Makam Ưu điểm: tốn tài ngun đường khơi phục dùng dự trữ cho trường hợp lỗi khác xảy link thuộc đường hoạt động Nhược điểm: liên kết bị lỗi xa LER lối vào làm cho q trình khơi phục chậm cần chờ tín hiệu báo hiệu FIS trở Ngoài ra, hàng đợi LSR thuộc đường cũ cịn chứa gói tin nên bị gói tin chuyển hướng sang đường bảo vệ Để tránh gói tin trên, cần phải khôi phục lại đường cũ lỗi khắc phục, nhiên ta gặp phải vấn đề gói sai thứ tự Cách nên dùng trường hợp lỗi sửa chữa nhanh hàng đợi phía LER lối đủ lớn 22 6.3 Mơ hình Haskin (Reverse Backup) Mơ hình khắc phục điểm yếu thứ hai mơ hình Makam mà khơng cần phải phục hồi lại đường cũ Bằng cách thiết lập đường dự phòng đảo nút phát lỗi, đường dự phòng đảo thành lập với chiều lưu lượng ngược với chiều đuờng cũ Tuy nhiên mơ hình có nhược điểm hao tốn tài nguyên phải dùng đường dự phòng đảo, đường cũ bị hư liệu chạy qua đường cũ gặp phải nút phát lỗi quay trở để chuyển mạch sang đường khơi phục tồn cục Một cải tiến khác giúp trình diễn nhanh gửi kèm thơng tin FIS gói tin gửi ngược từ đường dự phòng đảo Cách giúp chuyển mạch LER lối vào nhanh mà không cần chờ tín hiệu FIS tới nhận liệu từ đuờng dự phòng đảo Tuy nhiên, gói khơng quản lý thứ tự nên tượng gói sai thứ tự xảy Hình 12: Mơ hình Haskin 6.4 Mơ hình Hundessa Mơ hình khắc phục nhược điểm mơ hình Haskin thơng qua việc kiểm sốt số thứ tự gói gửi từ đuờng dự phòng đảo Khi nhận FIS từ nút phát lỗi, lúc PSL (LER lối vào) đánh dấu gói cuối mà truyền vào đường cũ, sau ngưng truyền Đợi tới gói truyền ngược từ nút phát lỗi lúc LER lối vào chuyển sang đường khơi phục tồn cục truyền tiếp tục liệu theo đường 23 6.5 Mơ hình Shortest - Dynamic Đây mơ hình bảo vệ cục bộ, mơ hình có đường làm việc thiết lập Khi nút phát cố link phải tính tốn báo hiệu thiết lập đường LSP ngắn từ đến nút phía bên link bị cố sau chuyển mạch lưu lượng (bằng cách xếp chồng nhãn để luồn đường làm việc chui qua đường LSP tránh lỗi này) Trong mơ hình PML LSR Downstream kế cận với link LSR bị sai Do đường khơi phục trường hợp cịn gọi đường vòng Bypass Tunnel Đường bảo vệ thường tính tốn trước phần lớn người ta dùng giao thức báo hiệu RSVP-TE để thiết lập đường bảo vệ Chế độ khơi phục có khơi phục link khôi phục nút Nếu nút phát lỗi khơng có đường bảo vệ dự trữ (chế độ chuyển mạch bảo vệ) khơng có khả tìm đường tới đích dựa vào giao thức định tuyến (chế độ tái định tuyến) LSR hết phiên làm việc LSR Upstream kế cận đảm nhận vai trò PSL Cơ chế giống với chế bảo vệ cho LSP “bảo vệ nút” Hình 13: Mơ hình Shortest-Dynamic (khơi phục link) 24 Hình 14: Mơ hình Shortest-Dynamic (khơi phục nút) 6.6 Mơ hình Simple - Dynamic Giống mơ hình Shortest-Dynamic, chế cục Khi phát liên kết với bị lỗi, LSR tính đường ngắn tới PML Với mơ hình PML bắt buộc phải LER lối Đường dự phịng thiết lập tường minh (dựa vào giao thức báo hiệu CR-LDP RSVP- TE) tái định tuyến nhờ giao thức báo hiệu Mơ hình hỗ trợ hai chế khôi phục nút khơi phục link Simple Dynamic có ưu điểm đường tái định tuyến ln đường ngắn tới đích (loại trừ đường bị hư) nhiên việc tính tốn tái định tuyến khơng thể kiểm sốt tài nguyên mạng gây ảnh hưởng đến LSP khác mạng, điều tuyệt đối nên tránh trường hợp thực MPLS có hỗ trợ QoS 25 Hình 15: Mơ hình Simple-Dynamic (khơi phục link) 6.7 Mơ hình Simple - Static Ý tưởng giống với chế Simple-Dynamic, với đường khôi phục tính tốn trước xảy lỗi Một điều cần lưu ý hai mơ hình (Simple Shortest ) hai mơ hình LER lối vào khơng nhận đuợc tín hiệu FIS, khơng thể biết có cố mạng gửi liệu bình thường, tức phiên hoạt động LSP bị cố trì TỔNG KẾT Kỹ thuật lưu lượng vần đề quan trọng mạng IP Trong bối cảnh mạng Internet ngày phát triển, vấn đề dành sựquan tâm đặc biệt Đã có nhiều giải pháp cơng nghệ nâng cấp, phát triểnnhằm tối ưu hóa khả sử dụng mạng Cho đến nay, công nghệ MPLS chuyểnmạch nhãn đa giao thức thể vượt trội so với cơngnghệ chuyển mạch truyền thống khác ATM Ở chương trên, tìm hiểu số vấn đề liên quan đến kỹ thuật lưu lượng, khái niệm, khảnăng giao thức, chế thực kỹ thuật lưu lượng MPLS Bài toán MPLS-TE ánh xạ đồ hình nghiệm suy (induced graph) lên trêntopology mạng cách hiệu MPLS cung cấp chế bảo vệ vàkhôi phục lưu lượng miền MPLS cách tin cậy 26 ... thực kỹ thuật lưu lượng MPLS Bài toán MPLS- TE ánh xạ đồ hình nghiệm suy (induced graph) lên trêntopology mạng cách hiệu MPLS cung cấp chế bảo vệ vàkhôi phục lưu lượng miền MPLS cách tin cậy 26 ... hop đường LSP đầu nguồn đầu đích trung kế lưu lượng Sau thực báo hiệu LSP hoàn thành việc thiết lập đường giao thức báo hiệu cho MPLS RSVP-TE Tiến trình tính tốn đường ràng buộc ln ln thực đầu... nút mạng mà phát lỗi phải thông báo cố đến nút mạng Nút thơng báo cịn tuỳ thuộc vào mơ hình khơi phục ứng dụng Thứ ba, mạng phải tính tốn lại đường nút thông báo Và thứ tư luồng liệu phải chuyển