intTypePromotion=1
ADSENSE

Đồ án Tốt nghiệp: Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức

Chia sẻ: Trạc Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

7
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sữa lỗi trong mạch chuyển nhãn đa giao thức" được tiến hành nghiên cứu nhằm cung cấp một một nền tảng mạng ổn định, có thể khai thác tối đa các lợi điểm của MPLS, nâng cao chất lượng dịch vụ. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án Tốt nghiệp: Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức

  1. LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cám ơn đên quý thầy cô Trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt – Hàn nói chung và các thầy cô bộ môn Tin học viễn thông nói riêng. Nhưng người đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt ba năm học qua. Đặc biệt em xin chân thành cám ơn cô Nguyễn Thị Huyền Trang, người đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Cuối cùng em xin gửi lời cám ơn tới gia đình đã hỗ trợ em không những về vật chất mà còn là nguồn động viên rất lớn trong suốt quá trình học tập, cùng bạn bè giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như thời gian hoàn thành đồ án này. Một lần nữa em xin chân thành cám ơn! Đà Nẵng, tháng 5 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Vũ Tài i
  2. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................i MỤC LỤC ..................................................................................................................... ii DANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................................v DANH MỤC BẢNG BIỂU ..........................................................................................vi CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ................................................................................ vii LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ MPLS VÀ CÁC ĐẶC TÍNH ........................................2 1.1 SỰ HÌNH THÀNH CÔNG NGHỆ MPLS .........................................................2 1.2 TỔNG QUAN CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MẠNG MPLS .....................................3 1.2.1 Tính thông minh phân tán ............................................................................3 1.2.2 MPLS và mô hình tham chiếu OSI ..............................................................4 1.3 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS .................................................4 1.3.1 Miền MPLS (MPLS domain) ......................................................................4 1.3.2 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) .........................................................4 1.3.3 Nhãn và stack nhãn......................................................................................5 1.3.4 Hoán đổi nhãn (Label Swapping) ...............................................................6 1.3.5 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) ...........................6 1.4 MÃ HÓA NHÃN VÀ CHẾ ĐỘ ĐÓNG GÓI NHÃN ........................................6 1.4.1 Mã hóa stack nhãn .........................................................................................6 1.4.2 Chế độ Frame ...............................................................................................7 1.4.3 Chế độ cell.....................................................................................................8 1.5 CHỨC NĂNG MPLS ......................................................................................9 1.5.1 Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR) ...................................................9 1.5.2 Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu) ...........................................10 1.5.2.1. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB ..............................................10 1.5.2.2. Thuật toán chuyển tiếp nhãn ...............................................................11 1.5.2.3. NHLFE (Next Hop Label Fơrwarding Entry) .....................................11 1.5.3 Mặt phẳng điều khiển ................................................................................12 1.6 CHUYỂN TIẾP MPLS ....................................................................................12 1.6.1 Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp .................................................12 1.6.2 Gỡ nhãn ở hop áp cuối PHP (Penultimate Hop Popping) ......................13 ii
  3. 1.7 ƯU ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA MPLS.......................................................13 1.7.1 Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp .......................................................13 1.7.2 Kỹ thuật lưu lượng.....................................................................................14 1.7.3 Định tuyến QoS từ nguồn ..........................................................................14 1.7.4 Mạng riêng ảo VPN ...................................................................................14 1.7.5 Chuyển tiếp có phân cấp (Hiearchical Forwarding) ..............................14 1.7.6 Khả năng mở rộng Scalability ..................................................................15 CHƯƠNG II: GIAO THỨC PHÁT HIỆN VÀ SỮA LỖI TRONG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC...............................................................................16 2.1 GIỚI THIỆU .....................................................................................................16 2.2 CÁC YÊU CẦU CỦA OAM - MPLS ..............................................................16 2.2.1 Phát hiện và chẩn đoán các lỗi của mặt phẳng dữ liệu và điều khiển...16 2.2.2 Sự phát hiện ra lỗi trong một tuyến chuyển mạch nhãn (LSP). ............17 2.2.3 Các gói OAM lưu chuyển dữ liệu MPLS. ................................................18 2.2.4 Path Characterization. ..............................................................................18 2.2.5 Sự đo đạc các SLA .....................................................................................18 2.2.6 OAM Interworking ....................................................................................19 2.2.7 Các MIB ......................................................................................................19 2.2.8 Việc tính toán (accounting) .......................................................................19 2.3 GIAO THỨC PHÁT HIỆN VÀ SỮA LỖI..................................................19 2.3.1 LSP connetivity (liên kết LSP) ..................................................................19 2.3.1.1 Connectivity Verification (CV) thẩm tra tính liên kết ...........................22 2.3.1.2 Dấu hiệu lỗi chuyển tiếp gói tin (Forward Deflect Indication – FDI) .............................................................................................................................22 2.3.1.3 Chỉ thị lỗi ngược (Backward Deflect Indication – BDI).......................23 2.3.2 Defect type codepoint.................................................................................25 2.3.3 Tuỳ chọn cảnh báo router và nhãn cảnh báo router. .............................28 2.3.3.1 Tùy chọn cảnh báo router ......................................................................28 2.3.3.2 Nhãn cảnh báo router. ...........................................................................29 2.3.4 Ping LSP MPLS. ........................................................................................31 2.3.4.1. Các chi tiết giao thức Ping LSP. ...........................................................33 2.3.4.2. Điều hành Ping LSP. ............................................................................36 iii
  4. 2.3.4.3. Ping MPLS trong IOS Cisco ................................................................37 2.3.5 Dấu vết tuyến LSP MPLS ...........................................................................38 2.3.6 VCCV ..........................................................................................................39 2.3.7 IP Service Level Agreement ......................................................................40 2.3.8 Net flow Accounting. .................................................................................43 2.3.9 SNMP/MIBs ...............................................................................................45 2.3.9.1 Context – Based Access for SNMP over MPLS VPN ...........................48 2.3.9.2 Các MIB VPN MPLS. ............................................................................48 2.3.10 Syslog...........................................................................................................49 2.3.11 Chuyển mạch bảo vệ (protection switching) ...........................................51 2.3.12 Định tuyến lại nhanh (Fast rerouting) .....................................................53 2.3.13 MPLS và kĩ thuật lưu lượng .....................................................................54 KẾT LUẬN ..................................................................................................................57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ix iv
  5. DANH MỤC HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình Trang 1.1 Mô hình tham chiếu của MPLS trong OSI. 4 1.1. Lớp chuyển tiếp tương đương 5 1.2 Stack nhãn 5 1.3 Đường chuyển mạch nhãn LSP 6 1.4 Định dạng một entry trong stack nhãn 7 1.5 Shim header được chêm vào giữa header lớp 2 và lớp 3 7 1.6 Nhãn trong chế độ Cell ATM 8 1.7 Đóng gói (encapsulation) gói có nhãn trên link ATM 8 1.8 Cấu trúc của LER và transit LSR 9 1.9 NHLFE 10 1.10 Quá trình chuyển tiếp một gói đên next hop 11 1.11 Bên trong mặt phẳng chuyển tiếp MPLS 13 2.1 Gói OAM MPLS. 20 2.2 OAM Function Type Codepoints 21 2.3 Kiến trúc của tải trọng CV (CV payload) 22 2.4 FDI và kiến trúc tải trọng của BDI 23 2.5 Minh họa kết nối LSP. 24 2.6 Định nghĩa kiểu tùy chọn IP 28 2.7 Chỉ ra tùy chọn IP với các giá trị cho tùy chọn cảnh báo router IP. 29 2.8 LSP bị gãy trong mạng AtoM 32 2.9 Định dạng gói echo MPLS 33 2.10 IP SLA cho VPN MPLS 42 2.11 Các router CE IP SLA vô hình (shadow) 43 2.12 Netflow trong các mạng MPLS. 43 2.13 Tổng quan về giao thức SNMP 45 2.14 OID của MPLS Tunel State Transitions 47 2.15 Ví dụ về kĩ thuật lưu lượng 55 2.16 BGP phân phối nhãn qua nhiều Autonomous System. 55 v
  6. DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng Trang 2.1 Các codepoint của kiểu lỗi trong các gói OAM FDI./BDI 25 2.2 Mode replyd 34 2.3 Các mã trở lại 35 2.4 Các TLV 36 2.5 Logging Priorities. 49 vi
  7. CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AS Automonuos System – Hệ thống tự trị ATM Asynchronous Transfer Mode – Chế độ truyền dẫn bất đồng bộ BGP Border Gateway Protocol – Giao thức cổng biên CAC Connection Admission Cotrol – Chức năng điều khiển chấp nhận kết nối CBR Constraint Based Routing – Định tuyến ràng buộc CR-LDP Constraint Routing Label Distribution Protocol – Định tuyến ràng buộc với giao thức phân phối nhãn. CoS Class of Service – Lớp dịch vụ CSPF Constraint Shortest Path First – Định tuyến ràng buộc với đường ngắn nhất. EGP Exterior Gateway Protocol – Giao thức cổng ngoài Egress LSR Egress Label Switching Router – Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn lối vào ER Explicit Routing – Định tuyến tường minh FEC Forwarding Equivalence Class – Lớp chuyển tiếp tương đương. FR Frame Relay – Một giao thức truyền tin FTN FEC to NHLFE IETF Internet Engineering Task Force – Nhóm làm việc về các cơ cấu trên Internet IGP Interior Gateway Protocol – Giao thức cổng nội Igress LSR Igress Label Switching Router – Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn lối ra ILM Incoming Label Map – Bảng ánh xạ nhãn đến. IP Internet Protocol – Giao thức Internet ISP Internet Service Provider – Nhà cung cấp dịch vụ Internet LDP Label Distribution Protocol – Giao thức phân phối nhãn. LER Label Edge Router – Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn biên LFIB Label Forwarding Information Base – Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LSP Label Switching Path – Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router – Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn NHLFE Next Hop Label Forwarding Switching Entry – Entry chuyển tiếp nhãn vii
  8. Hop tiếp theo. MPLS Multi Protocol Label Switching – Chuyển mạch nhãn đa giao thức. OSPF Open Shortest Path First – giao thức mở định tuyến theo đường ngắn nhất PHB Per Hop Behavior - Ứng xử theo từng chặng. PHP Penuntimate Hop Popping – Gỡ nhãn ở hop áp chót QoS Quality of Service – Chất lượng dịch vụ RIP Routing Information Protocol – Giao thức thông tin định tuyến RSPV Rersource Rersevation Protocol – Giao thức yêu cầu đặt trước các tài nguyên SE Shared Explicit – Chia sẻ tường minh TE Traffic Engineering – Kĩ thuật lưu lượng ToS Type of Service – Kiểu của dịch vụ TTL Time To Live – Thời gian sống của gói tin UDP User Datagram Protocol – Giao thức dữ liệu người dùng VC Virtual Circuit – Mạch ảo VCI Virtual Circuit Identifier – Nhận dạng kênh ảo VP Virtual Path – Tuyến ảo VPI Virtual Path Identifier – Nhận dạng tuyến ảo VPN Virtual Private Network – Mạng riêng ảo viii
  9. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức LỜI MỞ ĐẦU Xu hướng hội tụ các công nghệ mạng viễn thông và công nghệ thông tin tác động nhiều đến sự phát triển của mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng cũng như nâng cao hiệu quả khai thác. Internet đã phát triển rất nhanh và trở nên rất phổ biến trong thời gian qua. Hiện nay nó đã trở thành phương tiện thông tin rất hiệu quả và tiện lợi phục vụ cho mục đích giáo dục, thương mại, giải trí, thông tin giữa các cộng đồng. Khi mạng Internet ngày càng phát triển nhu cầu về lưu lượng mạng cũng như chất lượng dịch vụ, tính bảo mật, độ tin cậy ngày càng cao. Để đáp ứng được đòi hỏi này các nhà cung cấp dịch vụ Internet cần phải quan tâm đến 3 vấn đề kĩ thuật sau: đó là kiến trúc mạng, khả năng mở rộng mạng và kĩ thuật điều khiển lưu lượng. Chuyển mạch nhãn đa giao thức (Multi Protocol Label Switching-MPLS) là công nghệ xuất phát từ ý tưởng hợp nhất tốc độ chuyển mạch của ATM và tính năng kiểm soát của mạng dựa trên IP. MPLS cung cấp một nền tảng công nghệ mới cho quá trình tạo các mạng đa người dùng, đa dịch vụ với hiệu năng được cải tiến và đáp ứng được yêu cầu về chất lượng dịch vụ. MPLS là một trong những công nghệ nền tảng của mạng viễn thông thế hệ sau, nó cung cấp những ứng dụng quan trọng trong xử lý chuyển tiếp gói bằng cách đơn giản hóa quá trình xử lý đồng thời tích hợp với khả năng quản lý lưu lượng tạo ra môi trường đáp ứng cho yêu cầu của người sử dụng. Khi MPLS, với những ưu điểm của nó sẽ là một trong những giải pháp cho mạng đường trục thế hệ mới, hiện nay xu thế phát triển của MPLS là mọi lưu lượng trên MPLS (Any Traffic Over MPLS - ATOM) có khả năng đáp ứng bất kì loại dịch vụ nào: thoại, video, Fax, data… Chính vì vậy đề tài Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sữa lỗi trong mạch chuyển nhãn đa giao thức làm đề tài khóa luận tốt nghiệp cung cấp một một nền tảng mạng ổn định, có thể khai thác tối đa các lợi điểm của MPLS, nâng cao chất lượng dịch vụ. SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 1
  10. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ MPLS VÀ CÁC ĐẶC TÍNH Mô hình TCP/IP là nền tảng của mạng truyền thông Internet ngày nay,. Với TCP/IP cho phép hoạt động thông tin diễn ra trong bất kì một mạng nào trong liên mạng phù hợp tốt như trong hoạt động truyền tin cả ở WAN và LAN. Mô hình TCP/IP hướng đến tối đa độ linh hoạt tại lớp ứng dụng cho người phát triển phần mềm, với mô hình này sẽ không cần quan tâm đến ứng dụngnào yêu cầu dịch vụ mạng và không quan tâm đến giao thức vận chuyển nào đang được dùng, chỉ có một giao thức mạng là IP. TCP/IP sử dụng kĩ thuật chuyển tiếp gói IP cho phép phục vụ như một giao thức đa năng cho phép bất kì máy tính nào ở bất cứ đâu truyền dữ liệu vào bất cứ thời điểm nào. 1.1 SỰ HÌNH THÀNH CÔNG NGHỆ MPLS Định tuyến IP truyền thống có nhiều giới hạn, từ vấn đề khả năng mở rông cho đến việc quản lý lưu lượng và tích hợp mạng lớp 2 đã tồn tại trong mạng của các nhà cung cấp dịnh vụ lớn. đã họat động từ lâu. Nhưng với sự phát triển nahnh chóng của mạng internet và hầu hết trong các môi trường đều chọn IP là giao thức lớp 3 thì những nhược điểm của IP truyền thống ngày càng bộc lộ rõ, trong khi đó công nghệ ATM có tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời jan thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước. Hơn nữa các dịch vụ thông tin thế hệ sau được chia thành hai xu hướng phát triển chính là: hoạt động kết nối định hướng và hoạt động không kết nối. Hai xu hướng phát triển này dần tiệm cận và hội tụ nhau tiến tới ra đời công nghệ IP over ATM. Sự kết hợp IP với ATM có thể là giải pháp kì vọng cho mạng viễn thông trong tương lai. Tuy nhiên, IP và ATM là hai công nghệ hoàn toàn khác nhau, được thiết kế cho những môi trường mạng khác nhau về giao thức, cách đánh địa chỉ, định tuyến , báo hiệu, phân bổ tài nguyên…khi các ISP càng mở rộng mạng theo hướng IP/MLPS/ATM (IP over ATM), họ càng nhận rõ nhược điểm của mô hình này, đó là sự phức tạp của mạng lưới do phải duy trì hoạt động của hai hệ thống thiết bị. Sự bùng nổ của mạng Internet dẫn tới xu hướng hội tụ của mạng viễn thông khác như mạng thoại, truyền hình dựa trên Internet, giao thức IP trở thành giao thức chủ đạo trong lĩnh vực mạng. Xu hướng của các ISP là thiết kế và sử dụng các router chuyên dụng, dung lượng SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 2
  11. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức chuyên tải lớn, hỗ trợ các giải pháp tích hợp, chuyển mạch đa lớp cho mạng đường trục Internet. Nhu cầu cấp thiết trong bối cảnh này là phải ra đời một công nghệ lai có khả năng kết hợp các những đặc điểm tốt của chuyển mạch kênh ATM và chuyển mạch gói IP. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ra đời đã đáp ứng được những nhu cầu của thị trường đúng theo tiêu chí páht triển của Internet đã mang lại những lợi ích thiết thực, đánh giấu một bước phát triển mới của mạng Internet trước xu thế tích hợp công nghệ thông tin và viễn thông. MPLS liên kết các ưu điểm của định tuyến lớp 3 connectionless và chuyển mạch lớp 2 connection-oriented. MPLS là một phương thức được cải tiến cho việc chuyển tiếp các gói tin trong bằng cách sử dụng các nhãn được gán thêm vào trong các gói tin IP. Mục tiêu chính của MPLS là tạo ra một cấu trúc mạng mềm dẻo để cung cấp cho đặc tính mở rộng và ổn định mạng. Điều này bao gồm kĩ thuật điều khiển lưu lượng và khả năng hoạt động của VPN và có liên quan đến chất lượng dịch vụ (QoS) và nhiều lớp dịch vụ (CoS). 1.2 TỔNG QUAN CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MẠNG MPLS 1.2.1 Tính thông minh phân tán Trong mạng chuyển mạch kênh, tính thông minh chủ yếu tập trung ở mạng lõi. Tất cả những thiết bị thông minh nhất đều đặt trong mạng lõi như các tổng đài toll, transit, MSC…Các thiết bị kém thông minh hơn thì đặt ở mạng biên, ví dụ như các tổng đài nội hạt, truy nhập… Trong mạng gói IP, tính thông minh phân tán gần như chia đều cho các thiết bị trong mạng. Tất cả các router đều phải làm hai nhiệm vụ đó là định tuyến và chuyển mạch. Đấy là ưu điểm nhưng cũng là nhược điểm của mạng IP. Quan điểm của MPLS là tính thông minh càng đưa ra mạng biên thì mạng càng hoạt động tốt. Lý do là những thành phần ở mạng lõi phải chịu tải rất cao. Thành phần mạng lõi nên có độ thông minh thấp và năng lực chuyển tải cao. MPLS phân tách hai chức năng định tuyến và chuyển mạch: các router ở biên thực hiện định tuyến và gắn nhãn cho gói. Còn các router ở mạng lõi chỉ tập trung làm nhiệm vụ chuyển tiếp gói tin với tốc độ cao dựa vào các nhãn. Tính thông minh được đẩy ra ngòai biên là một trong những ưu điểm lớn nhất của MPLS. SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 3
  12. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức 1.2.2 MPLS và mô hình tham chiếu OSI Hình 1.1: Mô hình tham chiếu của MPLS trong OSI. MPLS được xem như là một công nghệ lớp đệm, nó nằm trên lớp 2 nhưng dưới lớp 3, vì vậy đôi khi người ta còn gọi là lớp 2,5. Nguyên lý của MPLS là tất cả các gói IP sẽ được gán nhãn và chuyển tiếp theo một đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Swiched Path). Các router trên đường dẫn chỉ căn cứ vào nội dun của nhãn để thực hiện quyết định chuyển tiếp gói mà không cần phải kiểm tra Header IP 1.3 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS 1.3.1 Miền MPLS (MPLS domain) Chuẩn RFC3031 mô tả miền MPLS là “một tập hợp các nút mạng thực hiện hoạt động định tuyến và chuyển tiếp MPLS”. Một miền MPLS thường được quản lý và điều khiển bởi một nhà quản trị. Miền MPLS được chia thành 2 phần: phần mạng lõi và phần mạng biên. Các nút thuộc miền MPLS được gọi là router chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch Router). Các nút ở phần mạng lõi được gọi là transit- LSR hay core-LSR, thường được gọi tắt là LSR. Các nút ở biên được gọi là router biên nhãn LER (Label Edge Router). Nếu một LER là nút đầu tiên trên đường đi của một gói xuyên qua miền MPLS thì nó được gọi là LER lối vào, còn nếu là nút cuối cùng thì nó được gọi là LER lối ra. 1.3.2 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equivalence Class) là một tập hợp các gói được đối xử như nhau bởi một LSR, như vậy FEC là một nhóm các gói IP được chuyển tiếp trên cùng một đường chủyển mạch nhẵn LSR cho dù chúng có thể khác nhau về thông tin header lớp mạng. Hình dưới cho thấy cách xử lý này: SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 4
  13. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức Hình 1.1. Lớp chuyển tiếp tương đương 1.3.3 Nhãn và stack nhãn RFC 3031 định nghĩa nhãn là “một bộ phận nhận dạng có độ dài ngắn và cố định mang ý nghĩa cục bộ dùng để nhận biết một FEC”. Nhãn được dán lên một gói để báo cho LSR biết gói này cần đi đến đâu. Phần nội dung nhãn có độ dài 20bit không cấu trúc, như vậy số giá trị nhãn có thể có là 2. Giá trị nhãn định nghĩa chỉ số để dùng trong bảng chuyển tiếp. Một gói lại có thể được “dán chồng” nhìều nhãn, các nhãn này chứa trong một nơi gọi là stack nhãn. Stack nhãn là một tập hợp gồm một hoặc nhiều lối vào nhãn tổ chức theo nguyên tác LIFO. Tại mỗi hop trong mạng chỉ xử lý nhãn hiện hành trên đỉnh stack. Chính nhãn này sẽ được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói tin. Hình 1.2: Stack nhãn Nếu gói tin chưa có nhãn thì stack nhãn là rỗng (độ sâu của stack nhãn bằng 0). Nếu stack có chiều sâu là d thì mức 1 sẽ ở đáy stack (bit S trong entry nhãn đặt lên là 1) và mức d sẽ ở đỉnh của stack. Một entry nhãn có thể được cất vào (push) hoặc lấy ra (pop) khỏi stack. SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 5
  14. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức 1.3.4 Hoán đổi nhãn (Label Swapping) Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói tin. Để chuyển tiếp gói có nhãn, LSR kiểm tra nhãn trên đỉnh stack và dùng ánh xạ ILM (Incoming Label Map) để ánh xạ nhãn này tới một entry chuyển tiếp nhãn NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry). Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói tin và thực hiện một tác vụ trên stack nhãn. Rồi nó mã hóa stack nhãn mới vào gói và chuyển gói đi. Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy ra ở ingress-LER. LER phải phân tích header lớp mạng để sác định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC to NHLFE) để ánh xạ FEC vào một NHLFE. 1.3.5 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) Đường chuyển mạch nhãn LSP là một đường nối giữa router ngõ vào và router ngõ ra, được thiết lập bởi các nút MPLS để chuyển các gói đi xuyên qua mạng. Đường dẫn của một LSP qua mạng được định nghĩa bởi sự chuyển đổi các giá trị nhãn ở các LSR dọc theo LSP bằng cách dùng thủ tục hoán đổi nhãn. Khái niệm LSP tương tự như khái niệm mạch ảo (VC) trong ATM. Hình 1.3: Đường chuyển mạch nhãn LSP 1.4 MÃ HÓA NHÃN VÀ CHẾ ĐỘ ĐÓNG GÓI NHÃN 1.4.1 Mã hóa stack nhãn Khi nhãn được gắn lên gói, bản thân giá trị nhãn là 20 bit sẽ được mã hóa cùng với một thông tin cộng thêm để phụ trợ trong quá trình chuyển tiếp gói để hình thành một entry nhãn. Hình minh họa một dịnh dạng một entry nhãn trong stack nhãn. SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 6
  15. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức Hình 1.4: Định dạng một entry trong stack nhãn Một chồng nhãn 32 bit bao gồm các trường sau: Nhãn: là nhãn thực sự, có chiều dài là 20 bit. Do đó ta có thể tạo ra được 220 giá trị nhãn khác nhau. Exp: trường Experimental có 3 bit, được dùng để định nghĩa lớp dịch vụ. S: bit S là bit bottom-of-stack (dưới cùng của chồng nhãn). Một gói tin có thể có nhiều nhãn, nếu nhãn thêm vào chồng nhãn là cuối cùng thì bit này được thiết lập lên 1. TTL: trường Time to live có 8 bit, trường này mang ý nghĩa giống như bên IP. Tức là nó sẽ giảm đi 1 khi qua mỗi hop để ngăn chặn routing loop 1.4.2 Chế độ Frame Các kĩ thuật lớp 2 như Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP không có trường nào phù hợp trong header của frame có thể mang nhãn. Vì vậy stack nhãn sẽ được chứa trong header chêm (shim header). Shim header được chêm vào giữa header lớp liên kết và header lớp mạng, như trong hình 11. Đỉnh stack nằm liền sau header lớp 2 và đáy stack nằm liền trước header lớp mạng. Hình 1.5 : Shim header được chêm vào giữa header lớp 2 và lớp 3 Router gửi frame phải có cách để báo cho router nhận biết rằng frame này có chứa shim header, cách thức này khác nhau giữa các kĩ thuật lớp 2. Ethernet sử dụng cặp giá trị ethertype 0x8847 và 0x8848 để chỉ thị frame đang mang gói MPLS SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 7
  16. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức unicast và multicast tương ứng. PPP sử dụng NCP (Network Control Program) sửa đổi gọi là MPLSCP (MPLS Control Protocol) và đánh dấu tất cả các gói có chứa shim header bằng giá trị 0x8281 trong trường PPP protocol 1.4.3 Chế độ cell Chế độ cell được dùng khi ta có một mạng gồm cá ATM-LSR (là các chuyển mạch ATM có hỗ trợ MPLS), trong đó nó sử dụng các giao thức phân phối nhãn MPLS để trao đổi thông tin VPI/VCI, trong VPI hoặc VCI của header cell ATM. Hình 1.6 : Nhãn trong chế độ Cell ATM Cell ATM gồm có 5 byte header và 48 byte payload. Để chuyển tải gói tin có kích thước lớn hơn 48 byte từ lớp trên đưa xuống, ATM phải gói tin thành nhiều phần nhỏ hơn, việc này gọi là phân đoạn (fragmentation) . Quá trình phân đoạn do lớp AAL (ATM Adaptation Layer) đảm trách. Cụ thể AAL 5 PDU sẽ đựợc chia thành nhiều đoạn 48byte, mỗi đoạn 48byte này được thêm header 5byte để tạo ra một cell ATM. Hình 1.7 : Đóng gói (encapsulation) gói có nhãn trên link ATM Khi đóng gói có nhãn MPLS trên ATM, toàn bộ stack nhãn được đặt trong AAL 5 PDU. Giá trị thực sự của nhãn đỉnh được đặt trong trường VPI/VCI, hoặc đặt trong trường VCI nếu 2 ATM-LSR kết nối nhau qua một đường ảo ATM (VP). Entry đỉnh stack nhãn phải chứa giá trị 0 (coi như entry giữ chỗ) và được bỏ qua khi nhận. SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 8
  17. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức Lý do các nhãn phải chứa ở cả trong AAL5 PDU và header ATM là để mở rộng độ sâu stack nhãn. Khi các cell ATM đi đến cuối LSP, nó sẽ được tái hợp lại. Nếu có nhiều nhãn trong stack nhãn, AAL5 PDU sẽ bị phân đoạn lần nữa và nhãn hiện hành trên đỉnh stack sẽ được đặt vào trường VPI/VCI. 1.5 CHỨC NĂNG MPLS 1.5.1 Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR) Hình dưới minh họa mặt phẳng điều khiển và chuyển tiếp của LSR và LER. Mặt phẳng điều khiển có chức năng định tuyến IP dùng để giao tiếp với các LSR, LER khác họăc các router IP thông thường bằng các giao thức định tuyyến IP. Kết quả là một cơ sở thông tin định tuyến RIB (Routing Information Base) được tạo lập gồm các thông tin miêu tả các route khả thi để tìm các prefix địa chỉ IP. LER sẽ sử dụng các thông tin này để xây dựng cơ sở thông tin chuyển tiếp FIB (Fơrwarding Information Base) trong mặt phẳng chuyển tiếp. Hình 1.8 : Cấu trúc của LER và transit LSR Mặt phẳng điều khiển còn có chức năng báo hiệu MPLS dùng để giao tiếp với các LSR khác bằng một giao thức phân phối nhãn. Kết quả là một cơ sở thông tin nhãn LIB (Label Information Base) gồm các thông tin liên quan đến các gán kết nhãn đã được thương lượng với các router MPLS khác. Thành phần báo hiệu MPLS nhận thông tin từ chức năng định tuyến IP và LIB để xây dựng cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB (Label Forwarding Information Base) trong mặt phẳng SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 9
  18. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức chuyển tiếp. Một LER có thể chuyển tiếp các gói IP, gắn nhẵn vào gói (Label Push), hoặc gỡ nhãn ra khỏi gói (Label pop) trong khi đó một transit – LSR chỉ có khả năng chuyển tiếp gói có nhãn thêm hoặc bỏ bớt nhãn. 1.5.2 Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu) Mặt phẳng chuyển tiếp MPLS chịu trách nhiệm chuyển tiếp dữ liệu của người dùng. Nó sử dụng LFIB để thực hiện chuyển tiếp các gói có gắn nhãn căn cứ vào giá trị của nhãn nằm trên đỉnh stack nhãn. 1.5.2.1. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB Trong mạng IP, quyết định chuyển tiếp gói được sác lập bằng cách thực hiện tra cứu địa chỉ đích trong bảng FIB để sác định hop kế tiếp và giao diện ra. Trong mạng MPLS mỗi LSR duy trì một bảng LFIB riêng rẽ và tách biệt với FIB. Bảng LFIB có hai loại entry là ILM và FTN (FEC to NHLFE). NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) là subentry chứa các trường như địa chỉ hop kế, các tác vụ stack nhãn, giao diện ra và thông tin header lớp 2, ILM ánh xạ một nhãn đến một hoặc nhiều NHLFE. Nhãn trong gói đến sẽ dùng để chọn ra một entry ILM cụ thể nhằm sác định NHLFE. Còn FTN ánh xạ mỗi FEC vào một hoặc nhiều NHLFE. Nhờ các entry FTN, gói chưa có nhãn được chuyển thành gói có nhãn FTN, ILM và NHLFE Hình 1.9 : NHLFE Như vậy khi một gói không nhãn thuộc một FEC đi vào miền MPLS, ingress- LER sẽ sử dụng một entry LFIB loại FTN để chuyển gói không nhãn thành gói có SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 10
  19. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức nhãn. Sau đó tại các transit-LSR sử dụng một entry LFIB loại ILM để hoán đổi nhãn vào bằng nhãn ra. Cuối cùng, tại egress-LER sử dụng một entry LFIB loại ILM để gỡ bỏ nhãn đến và chuyển tiếp gói không có nhãn đến router kế tiếp 1.5.2.2. Thuật toán chuyển tiếp nhãn Các nút MPLS sử dụng giá trị nhãn trong các gói đến là chỉ mục để tra bảng LFIB. Khi tìm thấy entry tương ứng với nhãn đến, nút MPLS thay thế nhãn trong gói bằng nhãn ra và gởi gói đi qua giao diện ra để đến hop kế được đặc tả trong subentry NHLFE. Nếu subentry có chỉ định hàng đợi ra, nút MPLS sẽ đặt gói trên hàng đợi đã chỉ định. Trường hợp nút MPLS duy trì một LFIB riêng cho mỗi giao diện nõ sẽ dùng LFIB của giao diện mà gói đến để tra cứu chuyển tiếp gói tin. Hình 1.10 : Quá trình chuyển tiếp một gói đên next hop Nút MPLS có thể lấy định vị được các thông tin chuyển tiếp cần thiết trong LFIB chỉ trong một lần truy xuất bộ nhớ, tốc độ thực thi rất cao nhờ các chip ASIC. 1.5.2.3. NHLFE (Next Hop Label Fơrwarding Entry) NHLFE là lối vào phụ của ILM hoặc FTN, nó chứa các thông tin sau: - Hop kế của gói - Tác vụ sẽ được tiến hành trên stack nhãn của gói như sau: - Swap : thay nhãn ở đỉnh stack nhãn bằng một nhãn mới được chỉ định - Pop : bóc một nhãn ra khỏi stack. - Pusch: chồng thêm một nhãn vào trong stack nhãn. SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 11
  20. Tìm hiểu các giao thức phát hiện và sửa lỗi trong mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức Một ví dụ NHLFE cũng có thể chứa những thông tin sau: - Đóng gói lớp datalink để sủ dụng khi truyền gói - Cách thức mã hóa stack nhãn khi truyền gói - Bất kì các thông tin khác cần thiết để xử lý gói một cách chính xác. 1.5.3 Mặt phẳng điều khiển Nhiệm vụ của các giao thức trong mặt phẳng điều khiển là phân phối cac thông tin cần thiết cho mỗi LER và LSR để cấu hình bảng FIB và LFIB. Một giao thức định tuyến sử dụng bảng thông tin định tuyến RIB hoạt động kết hợp với một giao thức báo hiệu MPLS sử dụng bảng thông tin nhãn LIB để phân phối các nhãn. Việc phân tách mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng chuyển tiếp cho phép cài đặt một giao thức điều khiển MPLS trên một ATM switch. Có vấn đề đặt ra là : Tại sao MPLS cần giao thức báo hiệu, trong khi router IP cổ điển chỉ cần định tuyến IP. Một lý do quan trọng phải dùng giao thức báo hiệu MPLS kêt hợp với một giao thức định tuyến xuất phát từ sự cần thiết phải thực hiện định tuyến ràng buộc của đường chuyển mạch nhãn MPLS. 1.6 CHUYỂN TIẾP MPLS 1.6.1 Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp FEC là một tập con các gói căn cứ theo một số thông tin trong header IP được dùng bởi FIB. Một FEC được dùng thường dựa theo luật “longest prefix match” trên địa chỉ IP đích. Ví dụ: các địa chỉ IP so trùng 16bit đầu có dạng “a.b.*.*” đựoc biểu diễn là a.b/16” cho entry FEC đầu tiên trong bảng FIB. FEC còn có thể căn cứ bổ sung theo các trường khác trong header IP như ToS hay Diffserv, FIB sử dụng FEC để xác định ra giao tiếp đi đến hop kế cho các gói tin IP, cách thực hiện giống các router cổ điển. SVTH: Nguyễn Vũ Tài – Lớp: CCVT03B 12
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2