Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin: Kỹ thuật điều khiển lưu lượng mạng trên hệ thống IP sử dụng công nghệ MPLS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> NGUYỄN VĂN TÂN<br /> <br /> KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG MẠNG TRÊN<br /> HỆ THỐNG IP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MPLS<br /> <br /> Ngành: Công nghệ thông tin<br /> Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính<br /> Mã số:<br /> <br /> LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN<br /> <br /> HÀ NỘI - 2018<br /> <br /> Chương 1: Tìm hiểu về MPLS<br /> 1.1 Tổng quan<br /> Chuyển mạch nhãn đa giao thức kết hợp giữa lợi ích của<br /> chuyển mạch gói dựa trên chuyển mạch lớp 2 với định tuyến<br /> lớp 3. Tương tự như các mạng lớp 2 ( Frame relay hay ATM),<br /> MPLS là một phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên<br /> mạng bằng cách gán nhãn cho các gói IP, tế bào ATM hoặc<br /> frame lớp 2. Cơ chế chuyển tiếp qua mạng như thế được gọi là<br /> đổi nhãn (Label Swapping), trong đó các đơn vị dữ liệu (ví dụ<br /> như gói hoặc tế bào) mang một nhãn ngắn có chiều dài cố định<br /> để tại các node các gói được xử lý và chuyển tiếp.<br /> 1.2 Kiến trúc mạng MPLS<br /> 1.2.1<br /> <br /> Miền MPLS (MPLS Domain)<br /> <br /> Miền MPLS được chia thành 2 phần: Phần mạng lõi<br /> (core) và phần mạng biên (edge). Các nút thuộc miền MPLS<br /> được gọi là router chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch<br /> Router). Các nút ở phần mạng lõi được gọi là transit-LSR hay<br /> core-LSR (thường gọi tắt là LSR). Các nút ở biên được gọi là<br /> router biên nhãn LER (Label Edge Router). [3]<br /> 1.2.2 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR-Label<br /> Switching Router)<br /> LSR (Label Switching Router) là thiết bị thực hiện quá<br /> trình chuyển gói dữ liệu trong mạng bằng kỹ thuật chuyển<br /> mạch nhãn: gỡ nhãn cũ và gắn nhãn mới cho gói. [3]<br /> 1.2.3<br /> <br /> FEC (Forwarding equivalence class)<br /> <br /> FEC là biểu diễn một nhóm các gói chia sẻ những yêu cầu<br /> như nhau về việc truyền tải. [3]<br /> 1.2.4 Giao thức phân bố nhãn (LDP-Label Distribution<br /> Protocol)<br /> Khái niệm về LDP<br /> 1<br /> <br /> Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong quá trình<br /> gán nhãn cho các gói thông tin yêu cầu. Giao thức LDP là giao<br /> thức điều khiển tách biệt được các LSR sử dụng để trao đổi và<br /> điều phối quá trình gán nhãn - FEC. [3]<br /> 1.2.5 Đường chuyển mạch nhãn (LSP-Label Switch<br /> Path)<br /> Đường chuyển mạch nhãn này được thiết lập từ igress<br /> LSR đến Egress LSR để chuyển gói trong mạng bằng kỹ thuật<br /> chuyển mạch nhãn. Các LSP được thiết lập từ thông tin định<br /> tuyến IGP hay từ sự lựa chọn con đường đến đích tốt nhất của<br /> định tuyến IGP. [3]<br /> 1.2.6<br /> <br /> Nhãn<br /> <br /> [3]<br /> Một nhãn MPLS là một trường 32 bit cố định với cấu trúc<br /> xác định. Nhãn được dùng để xác định một FEC.<br /> 1.2.7<br /> <br /> Ngăn xếp nhãn<br /> <br /> Những bộ định tuyến MPLS tốt (capable) cần nhiều hơn 1<br /> nhãn ở trên mỗi gói để định tuyến gói này trong mạng MPLS.<br /> Việc này được thực hiện bởi việc đặt nhãn trong một ngăn<br /> xếp. Nhãn đầu tiên trong ngăn xếp được gọi là nhãn đỉnh và<br /> nhãn cuối cùng được gọi là nhãn đáy. Ở giữa ngăn xếp có thể<br /> có nhiều nhãn. [3]<br /> 1.2.8<br /> <br /> Cơ sở dữ liệu nhãn (Label Information Base – LIB)<br /> <br /> Cơ sở dữ liệu nhãn là bảng kết nối trong LSR có chứa giá<br /> trị nhãn/FEC được gán vào cổng ra cũng như thông tin về<br /> đóng gói phương tiện truyền. [2]<br /> 1.2.9 Bảng chuyển tiếp mạch nhãn (LSFT – Label<br /> Switching Forwarding Table)<br /> Chứa thông tin về nhãn đầu vào, nhãn đầu ra, giao diện<br /> đầu ra và địa chỉ nút tiếp theo. [2]<br /> 1.2.10 Hoán đổi nhãn (Label Swapping)<br /> 2<br /> <br /> Là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói có nhãn, LSR<br /> kiểm tra nhãn trên đỉnh stack và dùng ánh xạ ILM (Incoming<br /> Label Map) để ánh xạ nhãn này tới một entry chuyển tiếp nhãn<br /> NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry). Sử dụng thông<br /> tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói và<br /> thực hiện một tác vụ trên stack nhãn. Rồi nó mã hoá stack<br /> nhãn mới vào gói và chuyển gói đi.<br /> Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy<br /> ra ở ingress-LER, LER phải phân tích header lớp mạng để xác<br /> định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC-to-NHLFE) để ánh xạ<br /> FEC vào một NHLFE.<br /> 1.2.11<br /> <br /> Mặt phẳng chuyển tiếp và mặt phẳng điều khiển<br /> <br /> [5]<br /> Một nút của MPLS có hai mặt phẳng: mặt phẳng chuyển<br /> tiếp MPLS và mặt phẳng điều khiển MPLS. Nút MPLS có thể<br /> thực hiện định tuyến lớp ba hoặc chuyển mạch lớp hai.<br /> 1.2.12 Thuật toán chuyển tiếp nhãn (Label Forwarding<br /> Algorithm)<br /> Bộ chuyển nhãn sử dụng một thuật toán chuyển tiếp dựa<br /> vào việc hoán đổi nhãn. Nút MPLS lấy giá trị trong nhãn của<br /> gói vừa đến làm chỉ mục đến LFIB. Khi giá trị nhãn tương ứng<br /> được tìm thấy, MPLS sẽ thay thế nhãn trong gói đó bằng nhãn<br /> ra (outgoing label) từ mục con (subentry) và gửi gói qua giao<br /> tiếp ngõ ra tương ứng đến trạm kế đã được xác định. [3]<br /> 1.3 Phương thức hoạt động<br /> 1.3.1<br /> <br /> Hoạt động cơ bản của mạng MPLS<br /> <br /> MPLS thực hiện bốn bước như minh họa trong hình để<br /> chuyển gói qua một miền MPLS.<br /> Bước 1- Báo hiệu: Với bất kì loại lưu lượng nào vào<br /> mạng MPLS, các bộ định tuyến sẽ xác định một liên kết giữa<br /> một nhãn ứng với mức ưu tiên FEC của loại lưu lượng đó. Sau<br /> 3<br /> <br /> khi thực hiện thủ tục liên kết nhãn như trên, mỗi bộ định tuyến<br /> sẽ tạo các mục trong bảng cơ sở dữ liệu thông tin nhãn (LIBLabel Information Base). Tiếp đó, MPLS thiết lập một đường<br /> chuyển mạch nhãn LSP và các tham số về QoS của đường đó.<br /> Bước 2 - Dán nhãn (push): Khi một gói đến LER đầu<br /> vào, LER sau khi xác định các tham số QoS sẽ phân gói này<br /> vào một loại FEC, tương ứng với một LSP nào đó. Sau đó,<br /> LER gán cho gói này một nhãn phù hợp vào chuyển tiếp gói<br /> dữ liệu vào trong mạng. Nếu LSP chưa có sẵn thì MPLS phải<br /> thiết lập một LSP mới như ở bước 1.<br /> Bước 3 - Vận chuyển gói dữ liệu: Sau khi đã vào trong<br /> mạng MPLS, tại mỗi LSR, gói dữ liệu sẽ được sử lý như sau:<br /> <br /> <br /> Bỏ nhãn các gói đến và gán cho gói đó một nhãn<br /> mới ở đầu ra (đổi nhãn).<br /> <br /> <br /> <br /> Chuyển tiếp gói dữ liệu đến LSR kế tiếp dọc theo<br /> LSP.<br /> <br /> Bước 4 - Tách nhãn (pop): LER ở đầu ra sẽ cắt bỏ<br /> nhãn, phân tích tiêu đề IP (hoặc xử lý nhãn tiếp theo trong<br /> stack) và vận chuyển gói dữ liệu đó đến đích.<br /> 1.3.2<br /> <br /> Chế độ hoạt động<br /> <br /> Sử dụng với các mạng IP thông thường, trong cơ chế này<br /> nhãn của MPLS là nhãn thực sự được thiết kế và gán cho các<br /> gói tin, trong mặt phẳng Control plane sẽ đảm nhiệm vai trò<br /> gán nhãn và phân phối nhãn cho các route giữa các router chạy<br /> MPLS, và trong cơ chế này các router sẽ kết nối trực tiếp với<br /> nhau qua 1 giao diện Frame mode như là PPP, các router sẽ sử<br /> dụng địa chỉ IP thuần túy để trao đổi thông tin cho nhau như<br /> là: Thông tin về nhãn và bảng định tuyến routing table.<br /> 1.4 Các ứng dụng của MPLS<br /> Mạng MPLS có nhiều ứng dụng trong đó có 3 ứng dụng<br /> chủ yếu: [1]<br /> 4<br /> <br />