Chuyên Đề Kỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS

Lời nói đầu


Sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ IP và sự bùng bổ Internet đã dẫn đến một
loạt sự thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai thác. Giao thức IP
thống trị toàn bộ các giao thức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển
công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ cho IP. Nhu cầu thị trường cấp bách cho mạng tốc
độ cao với chi phí thấp là cơ sở cho một loạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có
MPLS.

Trong khoảng thời gian gần đây, công nghệ MPLS đã chứng minh được tính
ứng dụng thực tiễn các tính năng vượt trội của nó so với các công nghệ chuyển
mạch truyền thống khác như ATM. Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một
công nghệ chuyển mạch nhãn định hướng kết nối cung cấp các khả năng mới trong
các mạng IP, trong khi khả năng điều khiển lưu lượng được đề cập đến bằng cách
cho phép thực hiện các cơ chế điều khiển lưu lượng một cách tinh xảo. MPLS
không thay thế cho định tuyến IP, nhưng nó sẽ hoạt động song song với các
phương pháp định tuyến khác nhằm mục đích cung cấp tốc độ dữ liệu cao giữa các
bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSP đồng thời với việc hạn chế băng tần của các
luồng lưu lượng với các yêu cầu chất lượng dich vụ QoS khác nhau.

Một trong những ưu điểm lớn nhất của công nghệ MPLS là khả năng thực hiện
kỹ thuật lưu lượng. Đây cũng là đối tượng tìm hiểu chính của chuyên đề tốt nghiệp
này .

Chuyên đề tốt nghiệp có 3 chương với các nội dung chính như sau:
ã Chương I Chuyển mạch nhãn đa giao thức : Giới thiệu tổng quát về
công nghệ MPLS, các khái niệm cơ bản, cơ chế hoạt động chung của
MPLS. Xây dựng một cái nhìn tổng quát về mô hình MPLS.
ã Chương II Định tuyến và báo hiệu MPLS : Trình bầy các kỹ thuật định
tuyến được hỗ trợ bởi MPLS, các chế độ báo hiệu và một số giao thức phân
phối nhãn của MPLS.
ã Chương III Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS : Trình bầy các khái niệm
và mục tiêu của kỹ thuật lưu lượng, khả năng và các cơ chế thực hiện kỹ
thuật lưu lượng của MPLS. Các vấn đề trong bảo vệ khôi phục đường ! một
trong những nhiệm vụ của kỹ thuật lưu lượng cũng được trình bầy trong
chương này.

Kỹ thuật lưu lượng là một kỹ thuật tương đối khó, việc tìm hiểu về các vấn đề
của kỹ thuật lưu lượng đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng và lâu dài. Do vậy,
chuyên đề tốt nghiệp không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê
bình, ý kiến đánh giá và góp ý của thầy cô và các bạn.
Xin gửi lời cảm ơn trân thành tới Thầy giáo Hoàng Trọng Minh, người đã tận
tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm chuyên đề tốt nghiệp này.
Xin trân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp tôi trong
thời gian qua.
Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân ! những người giúp đỡ, động
viên trong suốt quá trình học tập.


MỤC LỤC.
Các thuật ngữ viết tắt .vii
Danh mục hình vẽ ix
Danh mục bảng .x
CHƯƠNG I CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC 1
1.1 TỔNG QUAN .1
1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS 2
1.2.1 Miền MPLS .2
1.2.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switch Path) .2
1.2.3 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 3
1.2.4 Nhãn và stack nhãn .3
1.2.5 Hoán đổi nhãn (Label Swapping) .4
1.2.6 Chuyển gói qua miền MPLS 4
1.3 MÃ HÓA NHÃN VÀ CÁC CHẾ ĐỘ ĐÓNG GÓI NHÃN .5
1.3.1 Mã hóa stack nhãn 5
1.3.2 Các chế độ đóng gói trong MPLS .5
1.4 CẤU TRÚC NÚT MPLS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
1.5 HOẠT ĐỘNG CHUYỂN TIẾP TRONG MPLS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
1.5.1 Quá trình hình thành cơ sở dữ liệu .8
1.5.2 Quá trình hình thành bảng định tuyến 9
1.5.3 Gán nhãn Local cho desIP tương ứng .9
1.5.4 Thiết lập bảng LIB và LFIB 9
1.5.5 Quảng bá nhãn nội bộ!local cho toàn mạng .10
1.5.6 Cập nhật thông tin quảng bá .11
1.5.7 PHP .12
1.5.8 Xử lý thông tin quảng bá 13
1.5.9 Hình thành bảng LFIB trong toàn mạng .14
1.5.10 Hội tụ gói tin qua mạng MPLS .15
1.6 TỔNG KẾT 15
CHƯƠNG II : ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU MPLS .17
2.1 ĐỊNH TUYẾN TRONG MPLS .17
2.1.1 Định tuyến từng chặng ( Hop ! by ! Hop ) 17
2.1.2 Định tuyến ràng buộc (Constrain – based Routing) .17
2.1.3 Định tuyến tường minh (Explicit Routing) .18
2.2 CHẾ ĐỘ BÁO HIỆU MPLS 19
2.2.1 Chế độ phân phối nhãn .19
2.2.1.a Phân phối không cần yêu cầu .19
2.2.1.b Phân phối theo yêu cầu 19
2.2.2 Chế độ duy trì nhãn 19
2.2.2.a Duy trì nhãn tự do .19
2.2.2.b Duy trì nhãn bảo thủ .20
2.2.3 Chế độ điều khiển LSP .20
2.2.3.a Điều khiển độc lập (Independent Control) 20
2.2.3.b Điều khiển tuần tự (Odered Control) 21
2.3 GIAO THỨC LDP (Label Distribution Protocol) 21
2.3.1 Hoạt động của LDP 22
2.3.2 Cấu trúc bản tin LDP 23
2.3.2.a LDP!PDU .23
2.3.2.b Định dạng bản tin LDP .23
2.3.3 Các bản tin LDP 24
2.3.4 LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu .25
2.4 GIAO THỨC CR!LDP (Contrain!based Routing LDP) 26
2.4.1 Mở rộng cho định tuyến ràng buộc .26
2.4.2 Thiết lập một CR!LSP (Constrain!based Routing LSP) 27
2.4.3 Tiến trình dự trữ tài nguyên 28
2.5 GIAO THỨC DỰ TRỮ TÀI NGUYÊN RSVP ! TE 29
2.5.1 Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP 30
2.5.2 Các bản tin Tear Down, Error và Hello của RSVP ! TE 31
2.5.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tự theo yêu cầu .31
2.5.4 Cơ chế “Make!before!break” 33
2.5.5 Giảm lượng overhead làm tươi RSVP 35
2.6 GIAO THỨC BGP (Bored Gateway Protocol) 35
2.6.1 Giao thức BGP 35
2.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ .36
2.7 KHÁI NIỆM DỊCH VỤ TÍCH HỢP VÀ DỊCH VỤ PHÂN BIỆT .37
2.7.1 Khái niệm dịch vụ tích hợp (Intserv) 37
2.7.2 Khái niệm dịch vụ phân biệt (Diffserv) 38
2.8 TỔNG KẾT 39
CHƯƠNG III : KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 40
3.1 KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG (Traffic Engineer) .40
3.1.1 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng 40
3.1.1.a Phân loại 40
3.1.1.b Bài toán nghẽn 40
3.1.2 Hàng đợi lưu lượng .40
3.1.2.a Hàng đợi FIFO (First ! In , First ! Out) 40
3.1.2.b Hàng đợi PQ (Priority Queuing) 41
3.1.2.c Hàng đợi WFQ (Weighted Fair Queuing) 41
3.1.3 Giải thuật thùng rò và thùng Token 42
3.1.3.a Giải thuật thùng rò (Leaky Bucket) 42
3.1.3.b Giải thuật thùng Token (Token Bucket) .42
3.1.4 Giải pháp mô hình chồng phủ (Overlay Model) .43
3.2 MPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG 44
3.2.1 Khái niệm trung kế lưu lượng (Traffic Trunk) 44
3.2.2 Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph) 45
3.2.3 Bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng 45
3.3 TRUNG KẾ LƯU LƯỢNG VÀ CÁC THUỘC TÍNH .46
3.3.1 Các hoạt động cở bản trên trung kế lưu lượng .46
3.3.2 Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter) 46
3.3.3 Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường 47
3.3.3.a Đường tường minh đặc tả quản trị .47
3.3.3.b Phân cấp các luật ưu tiên cho đa đường .47
3.3.3.c Thuộc t ính tương đồng lớp tài nguyên (Resource Class
Af f i n i t y) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7
3.3.3.d Thuộc tính thích ứng (Adaptivity) 47
3.3.3.e Phân phối tải qua nhiều trung kế song song .47
3.3.4 Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priority / Preemption) 48
3.3.5 Thuộc tính đàn hồi (Resilience) 48
3.3.6 Thuộc tính khống chế (Policing) 48
3.4 CÁC THUỘC TÍNH TÀI NGUYÊN 49
3.4.1 Bộ nhân cấp phát cực đại (maximum allocation multiplier) .49
3.4.2 Lớp tài nguyên (Resource ! Class) .49
3.4.3 Metric TE .49
3.5 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG RÀNG BUỘC .50
3.5.1 Quảng bá các thuộc tính của link .50
3.5.2 Giao thức định tuyến Link!State 50
3.5.3 Tính toán LSP ràng buộc (CR!LSP) .51
3.5.4 Giải thuật chọn đường 51
3.5.5 Ví dụ về chọn đường cho trung kế lưu lượng 52
3.5.6 Tái tối ưu hóa (Re ! optimization) 54
3.6 BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC ĐƯỜNG .55
3.6.1 Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục .56
3.6.1.a Sửa chữa toàn cục và sửa chữa cục bộ 56
3.6.1.b Tái định tuyến và chuyển mạch bảo vệ 56
3.6.2 Mô hình Makam (Bảo vệ toàn cục) 56
3.6.3 Mô hình Haskin (Reverse Backup) .57
3.6.4 Mô hình Hundessa 58
3.6.5 Mô hình Shortest!Dynamic .58
3.6.6 Mô hình Simple!Dynamic 60
3.6.7 Mô hình Simple!Static 60
3.7 TỔNG KẾT 61
TỔNG KẾT 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO .63