Chuyên đề kỹ thuật lưu lượng với chuyển mạch nhãn đa giao thức

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS

MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT..............................................................................7

LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................9

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MPLS............................................................11

1.1 Tổng quan về mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức.....................................11

1.1.1 Định nghĩa...............................................................................................11

1.1.2 Lợi ích của MPLS....................................................................................11

1.1.3 Các ưu điểm của MPLS...........................................................................12

1.2 Các khái niệm cơ bản trong MPSL.................................................................15

1.3 Các thao tác nhãn...........................................................................................20

1.4 Kết luận chương.............................................................................................23

CHƯƠNG 2: HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA MPLS................................................24

2.1 Các thành phần của mạng chuyển mạch nhãn................................................24

2.1.1 Thành phần chuyển tiếp gói tin................................................................25

2.1.2 Thành phần điều khiển.............................................................................29

2.2 Các giao thức sử dụng trong MPLS................................................................32

2.2.1 Giao thức phân phối nhãn LDP...............................................................32

2.2.2 Giao thức CR-LDP..................................................................................35

2.3 Giao thức RSVP-TE.......................................................................................39

2.3.1 Các bản tin thiết lập dự trữ......................................................................40

2.3.2 Các bản tin Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE............................40

2.3.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tự theo yêu cầu....................41

2.3.4 Giảm lượng Overhead làm tươi RSVP.....................................................42

2.4 Giao thức cổng biên BGP...............................................................................43

2.4.1 BGPv4 và mở rộng cho MPLS.................................................................43

2.4.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ.......................................45

2.5 Kết luận chương.............................................................................................45

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS...........................................47

3.1 Kỹ thuật lưu lượng.........................................................................................47

3.1.1 Khái niệm kỹ thuật lưu lượng...................................................................47

3.1.2 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng..............................................47

GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 1 SVTH: Phạm Quang Trung

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS

3.1.3 Các lớp dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS và các lớp lưu lượng..................48

3.1.4 Hàng đợi lưu lượng.................................................................................49

3.1.5 Giải pháp mô hình chồng lớp (Overlay Model).......................................52

3.1.6 Những hạn chế của cơ chế điều khiển IGP hiện tại.................................53

3.2 Kỹ thuật lưu lượng trên MPLS.......................................................................53

3.2.1 Khái niệm trung kế lưu lượng (traffic trunk)............................................54

3.2.2 Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph)......................................................55

3.3 Trung kế lưu lượng và các thuộc tính.............................................................56

3.3.1 Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng........................................56

3.3.2 Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter)..................................57

3.3.3 Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường (chính sách chọn đường)............57

3.3.4 Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priorty/Preemption)...............................58

3.3.5 Thuộc tính đàn hồi (Resilience)...............................................................58

3.3.6 Thuộc tính chính sách (Policing).............................................................58

3.4 Các thuộc tính tài nguyên...............................................................................59

3.4.1 Bộ phân bổ lớn nhất.................................................................................59

3.4.2 Lớp tài nguyên (Resource-Class).............................................................59

3.4.3 TE Metric.................................................................................................60

3.5 Tính toán đường ràng buộc.............................................................................60

3.5.1 Quảng bá các thuộc tính của các liên kết................................................60

3.5.2 Tính toán LSP ràng buộc (CR-LSP).........................................................61

3.5.3 Giải thuật chọn đường.............................................................................62

3.5.4 Ví dụ về chọn đường cho trung kế lưu lượng...........................................62

3.5.5 Tái tối ưu hoá..........................................................................................64

3.6 Bảo vệ khôi phục đường.................................................................................65

3.6.1 Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục....................................................65

3.6.2 Mô hình Makam.......................................................................................66

3.6.3 Mô hình Haskin (Reverse Backup)...........................................................67

3.6.4 Mô hình Hundessa...................................................................................68

3.6.5 Mô hình Shortest-Dynamic......................................................................68

3.6.6 Mô hình Simple-Dynamic........................................................................68

GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 2 SVTH: Phạm Quang Trung

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS

3.6.7 Mô hình Simple-Static..............................................................................69

3.7 Phát hiện và phòng ngừa định tuyến vòng......................................................69

3.7.1 Chế độ khung...........................................................................................69

a) Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu.............................................................70

b) Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng dữ liệu điều khiển..........................................70

3.7.2 Chế độ tế bào...........................................................................................71

a) Phát hiện/ ngăn ngừa chuyển tiếp vòng thông tin điều khiển......................71

b) Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu.............................................................75

3.8 Kết luận chương.............................................................................................76

KẾT LUẬN................................................................................................................78

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................79

GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 3 SVTH: Phạm Quang Trung

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1: MPLS và mô hình tham chiếu OSI 1...........................................................11

Hình 1-2: Miền MPLS.................................................................................................15

Hình 1-3: Upstream và downstream LSR....................................................................16

Hình 1-4: Định dạng cấu trúc nhãn..............................................................................16

Hình 1-5: Ngăn xếp nhãn.............................................................................................17

Hình 1-6: Các kiểu node MPLS...................................................................................17

Hình 1-7: Lớp chuyển tiếp tương đương......................................................................18

Hình 1-8: Đường chuyển mạnh nhãn (LSP).................................................................19

Hình 1-9 : Điều khiển độc lập......................................................................................21

Hình 1-10: Điều khiển theo yêu cầu............................................................................21

Hình 1-11: Các ánh xạ hỗ trợ vận chuyển....................................................................22

Hình 2-1 : Entry trong bảng chuyển tiếp......................................................................25

Hình 2-2 : Nhãn trong ATM; SONET/SDH; Ethernet................................................26

Hình 2-3 : Mang nhãn trong tiêu đề “Shim”................................................................26

Hình 2-4 : Các chức năng định tuyến trong bộ định tuyến...........................................28

Hình 2-5 : Kiến trúc chuyển mạch nhãn......................................................................28

Hình 2-6 : Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn.................................................30

Hình 2-7 : Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn............................................30

Hình 2-8 : Liên kết nhãn downstream và upstream......................................................31

Hình 2-9: Vùng hoạt động của LDP............................................................................32

Hình 2-10 : Giao thức LDP với các giao thức khác....................................................33

Hình 2-11: Ví dụ về CSPF...........................................................................................38

Hình 2-12: Thiết lập LSP với RSVP-TE......................................................................42

Hình 2-13: Nội dung bản tin BGP Update...................................................................44

Hình 2-14: BGP phân phối nhãn qua nhiều hệ tự trị....................................................45

Hình 3-1: Nhiều luồng cho mỗi lớp lưu lượng.............................................................50

Hình 3-2: Hàng đợi CQ................................................................................................51

Hình 3-3: Hàng đợi PQ (Priority Queuing)..................................................................52

Hình 3-4: Mô hình chồng lớp (Overlay Model)...........................................................52

Hình 3-5: Các trung kế lưu lượng................................................................................55

GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 4 SVTH: Phạm Quang Trung

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS

Hình 3-6: Minh hoạ cách dùng bit Affinity và Resource-Class...................................60

Hình 3-7: Băng thông khả dụng ứng với từng mức ưu tiên..........................................61

Hình 3-8: Xem xét các ràng buộc khống chế...............................................................63

Hình 3-9: Xem xét tài nguyên khả dụng......................................................................63

Hình 3-10: Chọn đường tốt nhất..................................................................................64

Hình 3-11: Mô hình đường Makam.............................................................................67

Hình 3-12: Mô hình đường Haskin..............................................................................67

Hình 3-13: Mô hình Shortest-Dynamic........................................................................68

Hình 3-14: Mô hình Simple-Dynamic.........................................................................69

Hình 3-15: Ví dụ về cơ chế phát hiện dựa trên trường TTL trong mạng IP.................70

Hình 3-16: Nhu cầu trên luồng hướng về và chế độ điều khiển trình tự......................72

Hình 3-17: Cơ chế xử lý bộ đếm nút mạng TLV.........................................................73

Hình 3-18: Cơ chế ngăn ngừa chuyển tiếp vòng sử dụng vector đường TLV..............75

Hình 3-19: Trao đổi giá trị bộ đếm nút mạng giữa các ATM-LSR..............................75

Hình 3-20: Xử lý trường TTL của gói tin IP trước khi phân đoạn gói tin....................76

GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 5 SVTH: Phạm Quang Trung

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Các loại LSR trong mạng MPLS ................................................................. 19

Bảng 3-1: Các lớp dịch vụ kỹ thuật lưu lượng ............................................................. 50

GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 6 SVTH: Phạm Quang Trung

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt Chú giải tiếng Anh Chú giải tiếng Việt

AS Autonomous System Vùng tự trị

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không

đồng bộ

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên

CoS Class of Service Lớp dịch vụ

CR Cell Router Bộ định tuyến tế bào

CR-LDP Constraint Routing Label

Distribution Protocol

Định tuyến ràng buộc với giao

thức phân bổ nhãn

CSPF Constraint Shortest Path First

Định tuyến cưỡng bức đường đi

ngắn nhất

Diffserv Differentiated Services Dịch vụ phân biệt

DLCI Data Link Connection Identifier Trường nhận diện kết nối liên kết

dữ liệu.

EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên

FEC Forwarding Information Class Lớp chuyển tiếp tương đương

IETF Internet Engineering Task Force Ủy ban tư vấn kỹ thuật Internet

IGP Interior Gateway Protocol

Giao thức định tuyến trong phạm

vi miền

ILM Incoming Label Map Ánh xạ nhãn đầu vào

Intserv Integrated Service Dịch vụ tích hợp

LDP Label Distribution Protolcol Giao thức phân bổ nhãn

LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên chuyển mạch

nhãn

LIB Label Information Base Bảng cơ sở dữ liệu nhãn

LIS Logic IP Subnet Mạng con Logic IP

LSP Label Switch Path Đường chuyển mạch nhãn

GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 7 SVTH: Phạm Quang Trung

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS

LSR Label Switch Router

Bộ định tuyến chuyển mạch

nhãn

MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NHLFE Next Hop Label Forwarding

Entry Mục chuyển tiếp nhãn tiếp theo

PHB Per Hop Behavior Ứng xử theo từng chặng

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm

PVC Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ.

RFC Request For Comments Tài liệu chuẩn cho Internet

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên

TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối

TTL Time to Live Thời gian sống

VC Virtual Circuit Kênh ảo

VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo

VPI Virtual Path Identifier Trường nhận dạng đường ảo

MAM

Maximum allocation

multiplier Bộ phân bổ cực đại

ER Explicit route Định tuyến tường minh

ERB Explicit Route Information Base

Bảng cơ sở thông tin tuyến

tường minh

ERO Explicit route Object Đối tượng tuyến tường minh

NLRI

Network Layer Reachability

Information

GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 8 SVTH: Phạm Quang Trung