Tài liệu Báo cáo chuyên đề mpls đề tài kỹ thuật lưu lượng trong mpls te

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MPLS ĐỀ TÀI: KỸ THUẬT LƢU LƢỢNG TRONG MPLS TE Nhóm : Nhóm 8 – Lớp Đ10CQVT01-N Giảng viên : Ths. Nguyễn Xuân Khánh Các thành viên trong nhóm : 1. Nguyễn Quang Đức N102101015 2. Phạm Thanh Long N102101038 3. Phạm Văn Nam N102101042 4. Nguyễn Văn Cần N102101004 5. Bùi Vũ Xuân Thông N102101067 6. Võ Kiên Bình N102101003 7. Lƣu Vĩnh Phục 409160025 8. Nguyễn Tấn Tài 408160090 9. Nguyễn Văn Ngọc Trung N102101117 Đ10VTA1 Đ10VTA1 Đ10VTA1 Đ10VTA1 Đ10VTA1 Đ10VTA1 Đ10VTA1 Đ08VTA1 Đ10VTA2 MỤC LỤC CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MPLS TE ............................................................... 1 1.1. Kỹ thuật lƣu lƣợng ............................................................................................. 1 1.2 Kỹ thuật lƣu lƣợng trƣớc khi xuất hiện MPLS TE & Sự cần thiết của MPLS TE 1 1.3 Kỹ thuật điều khiển lƣu lƣợng MPLS-TE .............................................................. 2 CHƢƠNG 2 : PHÂN PHỐI THÔNG TIN TRONG MPLS TE ................................ 5 2.1 Những yêu cầu cho IGP trong MPLS TE .............................................................. 5 2.2 Phần mở rộng OSPF cho TE ..................................................................................5 2.3 . Phần mở trộng IS-IS cho TE ................................................................................8 2.4. Truyền thông tin bằng IGP....................................................................................9 2.5. Định tuyến và chi phí của TE LSP ......................................................................10 2.5.1 Thuộc tính của liên kết TE.............................................................................10 2.5.2. Thuộc tính MPLS TE tunnel.........................................................................11 CHƢƠNG 3: THIẾT LẬP VÀ TÍNH TOÁN ĐƢỜNG ĐI TRONG MPLS TE ...13 3.1 Thuật toán PCALC ............................................................................................... 13 3.1.1 Các bƣớc thực hiện thuật toán CSPF nhƣ sau: ..............................................13 3.1.2 Các phƣơng pháp quyết định trong CSPF (Tiebreakers in CSPF): ...............14 3.2. Giao thức RSVP ..................................................................................................15 Chƣơng IV: CHUYỂN TIẾP LƢU LƢỢNG VÀO MPLS TE TUNNEL ..............25 4.1. Định tuyến tĩnh .....................................................................................................25 4.2. Định tuyến theo chính sách ..................................................................................25 4.3. Định tuyến tự động bằng cách thông báo ............................................................. 25 4.4. Lân cận chuyển tiếp .............................................................................................. 25 4.5. Ghép trực tiếp lƣu lƣợng của AtoM trên các TE Tunnel: ....................................26 4.6. Lựa chọn các Class-based Tunnel ........................................................................27 CHƢƠNG 5 : MÔ PHỎNG ........................................................................................ 28 I.MÔ PHỎNG ............................................................................................................28 II. CÁC CÂU LỆNH CƠ BẢN ĐỂ TẠO MỘT ĐƢỜNG HẦM TUNNEL .............28 1. Cách thiết lập 1 LSP: .......................................................................................... 28 2. Để giải ph ng 1 LSP: .......................................................................................... 28 3. Để thay đ i thuộc t nh của LSP : ........................................................................28 III. CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH TRONG BÀI MÔ PHỎNG ..................................29 1. Tái định tuyến Fast Reroute .............................................................................29 2. Cấu hình tuyến tƣờng minh cho 1 LSP và thiết lập thứ tự những con đƣờng vật lý hỗ trợ cho 1 LSP: ................................................................................................ 33 3. Cho phép hoặc không cho phép tái tối ƣu một lsp đang hoạt động:...................33 4. Chỉ ra những lớp tài nguyên đƣợc bao gồm hoặc loại trừ trong thiết lập một đƣờng vật lý cho một LSP : ....................................................................................36 5. Thiết LSP theo thứ tự ƣu tiên và xác định sự lấn chiếm dựa vào độ ƣu tiên của LSP: ........................................................................................................................ 41 IV. PHÂN TÍCH CÁC BẢN TIN RIB,LIB VÀ LFIB: .............................................44 1. Xem bản tin LIB : ............................................................................................... 44 2. Xem bản tin RIB : ............................................................................................... 44 3. Xem bản tin LFIB : ............................................................................................. 44 4. Mối tƣơng quan giữa RIP,LIB,FLIB: .................................................................45 DANH MỤC HÌNH Hình 1.3 : T ng quan về hoạt động của MPLS TE: ........................................................3 Hình 3.1 Thành phần Label Object trong bản tin RESV...............................................19 Hình 3.2 : Mô tả quá trình xây dựng tuyến. ..................................................................20 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 : Cấu trúc của LSA ........................................................................................... 6 Bảng 2.2: Trƣờng Option ................................................................................................ 7 Bảng 2.3 : Cấu trúc của TLV........................................................................................... 7 Bảng 2.4 : OSPF Link TLV Sub-TLV ............................................................................7 Bảng 2.5. Bảng phần mở rộng IS-IS cho TE ...................................................................9 Bảng 3.1 liệt kê các thuộc t nh đƣờng đi. ......................................................................15 Bảng 3.2 : Liệt kê chín loại thông điệp RSVP khác nhau đƣợc định nghĩa ..................16 Bảng 3.3 : Định dạng 1 thành phần phụ ERO ............................................................... 18 Chƣơng 1. T ng quan về MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MPLS TE (Kỹ thuật lƣu lƣợng trong MPLS) 1.1. Kỹ thuật lƣu lƣợng Khi đối mặt với sự phát triển và mở rộng mạng có hai vấn đề kỹ thuật cần quan tâm: kỹ thuật mạng (network engineering) và kỹ thuật lƣu lƣợng (traffic engineering). Kỹ thuật mạng là t chức mạng phù hợp với lƣu lƣợng. Ban đầu phải có sự dự đoán tốt nhất về lƣu lƣợng trên mạng để sử dụng các mạch và các thiết bị mạng (router, switch …) th ch hợp. Kỹ thuật mạng phải đảm bảo hiệu quả về sau này vì thời gian lắp đặt mạng có thể diễn ra lâu dài. Kỹ thuật lƣu lƣợng là điều khiển lƣu lƣợng để phù hợp với khả năng đáp ứng của mạng. Dù có cố gắng đến đâu thì lƣu lƣợng mạng cũng không bao giờ đƣợc đáp ứng hoàn toàn (100%) so với dự tính. Giữa thập niên 90 sự tăng trƣởng lƣu lƣợng vƣợt quá mọi dự tính và không thể nâng cấp mạng kịp thời đƣợc. Đôi khi một sự kiện n i bật (sự kiện thể thao, vụ bê bối chính trị, một trang web ph biến,…) làm đầy lƣu lƣợng trên mạng, điều này không thể t nh toán trƣớc đƣợc. Do đ c thể tại một nơi nhu cầu băng thông quá nhiều nhƣng đồng thời c các đƣờng liên kết (link) khác chƣa đƣợc sử dụng. Kỹ thuật lƣu lƣợng là một “nghệ thuật” chuyển lƣu lƣợng từ các liên kết bị đầy sang các liên kết rỗi. Kỹ thuật lƣu lƣợng có thể đƣợc b sung: IP metric trên giao tiếp,chạy một mắc lƣới ATM PVC và xác định lại đƣờng PVC dựa trên yêu cầu về lƣu lƣợng đi qua n . Kỹ thuật lƣu lƣợng trong MPLS nhằm đạt đến kỹ thuật điều khiển lƣu lƣợng hƣớng kết nối tốt nhất và kết hợp với định tuyến IP. 1.2 Kỹ thuật lƣu lƣợng trƣớc khi xuất hiện MPLS TE & Sự cần thiết của MPLS TE Kỹ thuật lƣu lƣợng IP thì ph biến nhƣng chất lƣợng khá kém. Cách điều khiển đơn giản chủ yếu của IP là thay đ i COST trên một liên kết cụ thể. Đƣờng đi nào c cost thấp nhất sẽ đƣợc chọn và đƣa vào bảng định tuyến, để phục vụ cho việc chuyển tiếp gói tin. Bên cạnh đ , các g i tin IP đƣợc chuyển tiếp tại mỗi node (router) chỉ dựa trên địa chỉ đ ch và n hoàn toàn độc lập với các g i tin đƣợc chuyển tiếp trƣớc cũng nhƣ sau đ . Do vậy, một router có thể tiếp tục chuyển tiếp lƣu lƣợng IP vào một liên kết, mặc dù liên kết đ đã bị mất gói dữ liệu do thiếu băng thông. Kết quả là một số liên kết có thể quá tải, gây nghẽn trong mạng, trong khi các liên kết khác có thể không đƣợc sử dụng đúng mức. Ngƣợc lại, ATM giúp ta thay thế các PVC trên mạng từ nguồn đến đ ch của traffic. Nghĩa là đạt đƣợc quyền điều khiển tốt hơn trên các luồng lƣu lƣợng. Chuyển Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 1 Chƣơng 1. T ng quan về MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh mạch ATM cung cấp các giao tiếp tốc độ cao băng thông lớn từ đ loại bỏ các điểm c chai trong mạng lõi. Cho phép thống kê lƣu lƣợng trên các PVC tạo điều kiện giám sát các mẫu lƣu lƣợng để tối ƣu việc quản lý và bố trí các PVC. Khả năng xây dựng địa hình mạng ảo trên đia hình vật lý, trong đ các PVC đƣợc định tuyến để phân bố lƣu lƣợng đồng đều qua các liên kết. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ lớn trên thế giới sử dụng ATM để quản lý lƣu lƣợng trên mạng của họ bằng cách xây dựng mạng lƣới đầy đủ (full-mesh) các ATM PVC giữa các router, tái định k ch thƣớc và vị trí các ATM PVC một cách định kì dựa trên thông tin lƣu lƣợng do các router cung cấp nhƣng một vấn đề xảy ra đối với sơ đồ full-mesh là flooding O(N2) khi một link down và O(N3) khi một router ngƣng hoạt động, gây tràn ngập mạng. Ngoài ra, điểm hạn chế của ATM là yêu cầu quản lý 2 mạng khác nhau, hạ tầng ATM và chồng lắp IP luận lý, gấp đôi COST rất khó kết hợp giữa kỹ thuật lƣu lƣợng và định tuyến. Các giao tiếp router ATM không theo kịp tốc độ băng thông quang. Gánh nặng header của cell ATM trung bình 20%. Mạng mắc lƣới đầy đủ các PVC ATM không phù hợp với mạng lớn. Tăng độ phức tạp trong giải thuật tính toán tuyến trên một địa hình mạng gồm một số lƣợng lớn các liên kết luận lý. Chính vì những hạn chế trên, kỹ thuật điều khiển lƣu lƣợng MPLS-TE chính là giải pháp, bởi vì:  MPLS TE mang đến đƣờng truyền hiệu quả qua mạng, tránh việc làm quá tải các liện kết hay lãng phí liên kết  MPLS TE điểu khiển dữ liệu qua liên kết có băng thông đã đƣợc định trƣớc.  MPLS TE có thể định thuộc tính của liên kết (khẩn cấp, trì hoãn…)  MPLS TE thích ứng tự động để thay đ i băng thông và thuộc tính của liên kết.  Định tuyến dựa vào nguồn đƣợc áp dụng vào điều khiển lƣu lƣợng sẽ hoạt động chống lại định tuyến IP dựa vào điểm đ ch 1.3 Kỹ thuật điều khiển lƣu lƣợng MPLS-TE MPLS là một công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp ba và chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt ở mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label). MPLS là một phƣơng pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn đƣợc gắn với mỗi gói IP, tế bào ATM, hoặc frame lớp hai. Phƣơng pháp chuyển mạch nhãn giúp các Router và MPLS-enable ATM switch ra quyết định theo nội dung nhãn tốt hơn việc định tuyến phức tạp theo địa chỉ IP đ ch. MPLS kết nối tính thực thi và khả năng chuyển mạch lớp hai với định tuyến lớp ba, cho phép các ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau mà không cần phải bỏ đi cơ sở hạ tầng sẵn có. Cấu trúc MPLS có tính mềm dẻo trong bất kỳ sự phối hợp với công nghệ lớp hai nào. MPLS hỗ trợ mọi giao thức Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 2 Chƣơng 1. T ng quan về MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch vụ IP trên một mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và đ ch trên một đƣờng trục Internet. TE (traffic engineering), điều khiển lƣu lƣợng, là khả năng điều hƣớng lƣu lƣợng qua một mạng, đã c từ lâu đời mà cụ thể là trong ATM hoặc mạng Frame Delay. Nguyên tắc hoạt động của TE là điều khiển cho lƣu lƣợng truyền trong mạng với con đƣờng tối ƣu nhất. Trong những mạng này, những đƣờng đi ảo sẽ đƣợc đặt ra để mang lƣu lƣợng từ những điểm trong mạng đến chuyển mạch ATM hoặc Frame Relay. Luồng lƣu lƣợng site-to-site đƣợc hoạch định cẩn thận và đƣợc ánh xạ đến những đƣờng đi ảo. Ngày nay, giao thức mạng chủ đạo là IP. Mặc dù những mạng IP ban đầu đƣợc b sung Frame Relay hay ATM, ngày càng nhiều những mạng hiện nay sử dụng IP đơn thuần hay hoặc IP có sử dụng MPLS. Vì vậy, TE là một giải pháp cần thiết cho mạng IP. MPLS TE kết hợp khả năng điều khiển lƣu lƣợng của ATM với sự mềm dẻo của IP và sự phân biệt các lớp dịch vụ (CoS). MPLS cho phép xây dựng các con đƣờng chuyển mạch nhãn ( LSP- Label Switch Path) trong mạng để giảm lƣu lƣợng chuyển tiếp. MPLS TE dùng một đƣờng hầm TE điều khiển lƣu lƣợng từ nguồn xác định đến một đ ch cụ thể. Phƣơng pháp này mềm dẻo hơn kĩ thuật lƣu lƣợng chuyển tiếp chỉ dựa trên địa chỉ d ch. MPLS TE cũng tránh đƣợc flooding O(N 2 ) và O(N 3 ) trong ATM. Nó sử dụng cơ chế gọi là định tuyến động (auto-route) để xây dựng bảng định tuyến bằng MPLS TE LSP mà không cần mạng lƣới đầy đủ các láng giềng (neighbor). MPLS TE dự trữ băng thông khi xây dựng LSP. Hình 1.3 : Tổng quan về hoạt động của MPLS TE: Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 3 Chƣơng 1. T ng quan về MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh MPLS TE là kĩ thuật định tuyến, điều hƣớng lƣu lƣợng dựa trên các ràng buộc về tài nguyên, hay có sự đảm bảo về tài nguyên dự trữ ( Routing with Resource Reservation). Các ràng buộc ở đây là băng thông đƣờng truyền hoặc một số thông số khác của kết nối ( TE (link) attributions). Đầu tiên, các thuộc tính của đƣợc cấu hình trên các liên kết đƣợc sẽ đƣợc các LSR quảng bá cho nhau thông qua giao thức trạng thái đƣờng link ( link state protocol). Các giao thức link state nhƣ OSPF và IS-IS đƣợc mở rộng để thực hiện nhiệm vụ này. Một Head end LSR ( LSR đƣợc thiết lập TE tunnel với địa chỉ LSR đ ch đến và các ràng buộc đƣợc đảm bảo) dựa trên các thông tin quảng bá trên để xây dựng một cơ sở dữ liệu TE. Từ đ , n sử dụng thuật toán t nh toán đƣờng PCALC hoặc CSPF để tìm ra tuyến (LSP) ngắn nhất từ nguồn xác dịnh ( Head end LSR) đến một đ ch cụ thể ( Tail end LSR) mà vẫn thỏa mãn các ràng buộc. Việc tính toán này đƣợc thực hiện trên HE ( Head end LSR) và hoàn toàn độc lập với các LSR khác. Do hoạt động trong môi trƣờng nhãn (MPLS) nên trên mỗi LSP ứng với Tunnel nhất định, các LSR chuyển tiếp ( Intermediate LSR) cần biết đƣợc nhãn tới cũng nhƣ là nhãn ra để thực hiện việc hoán đ i nhãn. Để các Intermediate LSR (INTER) có thể học đƣợc nhãn thì giữa chúng và HE cần phải có một giao thức báo hiệu. Giao thức RSVP ( Resource Reservation Protocol) đƣợc phát triển và mở rộng, cho phép mang thông tin nhãn MPLS và một số thông tin TE khác ( nhƣ Explicit Route, Record Route object…). RSVP thực hiện báo hiệu xuyên suốt trên LSP nhằm lấy thông tin về nhãn cũng nhƣ là kiểm tra xem tại các node các tài nguyên c còn đáp ứng cho Tunnel hoạt động đƣợc hay không? (do sự thay đ i thông tin TE ở các liên kết không phải lúc nào cũng đƣợc OSPF hoặc IS-IS quảng bá kịp thời), từ đ mà HE c thể tối ƣu, chọn lại tuyến khác. Việc này đƣợc thực hiện thông qua gửi các bản tin RSVP PATH message, RSVP RESV message hoặc các thông điệp RSVP khác, sẽ đƣợc trình bày ở các chƣơng sau. Khi nghiên cứu về kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS TE ta cần quan tâm đến 3 vấn đề chính: (1) Sự phân phối thông tin ( Information distribution). (2) Tính toán và thiết lập tuyến ( Path calculation and setup). (3) Chuyển tiếp lƣu lƣợng vào một đƣờng hầm (Forwarding traffic down a tunnel). Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 4 Chƣơng 2. Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh CHƢƠNG 2 : PHÂN PHỐI THÔNG TIN TRONG MPLS TE Một trạng thái của liên kết cần phải đƣợc truyền qua liên kết trong mạng đến tất cả cac router đang sử dụng kỹ thuật lƣu lƣợng TE. Trong phần này, ta sẽ thấy những thông tin liên kết nào giao thức định tuyến cần phải truyền đi và cách OSPF và IS-IS đƣợc mở rộng để mang thông tin TE 2.1 Những yêu cầu cho IGP trong MPLS TE IGP cần phải gửi thông tin topo mạng cũng nhƣ thuộc tính của các liên đến tất cả các router khác trong một vùng, nhƣ vậy mỗi router trong vùng có thể tính toán đƣợc những tuyến đi khả thi. Trong IGP, chỉ giao thức link state có thể thực hiện nhiệm vụ này khi có triển khai kỹ thuật lƣu lƣợng, vì nó gửi tràn trạng thái tất cả các liên kết của một router đến toàn bộ các router khác trong một vùng. Do đ , mỗi router trong vùng biết đƣợc tất cả các đƣờng có thể đi đến đ ch. Giao thức định tuyến distance vector không thể dùng khi triển khai kỹ thuật lƣu lƣợng . Vì n đƣợc thiết kế để chỉ gửi thông tin những tuyến mà nó cho là tốt nhất, do đ thông tin về những tuyến khả thi khác bị bỏ sót. Các giao thức định tuyến dạng Link-State (OSPF và IS-IS) đƣợc mở rộng cho MPLS-TE không chỉ quảng bá các thông tin về liên kết thông thƣờng mà nó còn mang thêm thông tin ràng buộc của các liên kết đ trong miền MPLS nhƣ :  TE Metric: là một thông số sử dụng cho việc xây dựng topo TE, do ngƣời quản trị đặt và mặc định TE metric bằng với IGP metric.  Băng thông lớn nhất: là t ng băng thông đƣợc dùng cho liên kết trên một hƣớng truyền. Trong Cisco tham số này là giá trị vật lý hoặc là giá trị đƣợc thiết lập liên kết.  Băng thông dành riêng tối đa : là băng thông dành riêng tối đa trên liên kết,thƣờng giá trị mặc định nên là giá trị Maximum Bandwidth, đơn vị là byte/s. Có thể cài đặt thông số này bằng lệnh “ip rsvp bandwidth”  Unreserved Bandwidth: phần băng thông khả dụng còn lại trên liên kết.  Administrative Group: là một vùng 32 bit không có cấu trúc cụ thể. Ngƣời điều khiển có thể cài đặt riêng rẽ từng bit trong vùng này để mang một ý nghĩa do ngƣời đ tự chọn. 2.2 Phần mở rộng OSPF cho TE OSPF mở rộng cho phép mang thêm thông tin thuộc tính của liên kết đƣợc cấu hình trên một router. Các thông tin đƣợc cung cấp bởi phần mở rộng có thể đƣợc sử dụng để xây dựng một cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết mở rộng, giống nhƣ cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết. Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 5 Chƣơng 2. Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh Sự khác biệt là cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết đƣợc mở rộng (còn đƣợc gọi là cơ sở dữ liệu kỹ thuật lƣu lƣợng) có thêm các thuộc tính liên kết. Ngƣời ta có thể sử dụng cơ sở dữ liệu kỹ thuật lƣu lƣợng để:  Giám sát các thuộc tính liên kết.  Định tuyến nguồn dựa vào các ràng buộc. Phần mở rộng này gồm 3 dạng bản tin Opaque LSA là loại 9, loại 10 và loại 11, chúng khác nhau ở phạm vi lan truyền:  Loại 9: chỉ quảng bá trong phạm vi nội bộ (link-local).  Loại 10: quảng bá trong phạm vi mạng diện rộng và dừng lại ở các router biên.  Loại 11: quảng bá khắp miền OSPF. Bảng 2.1 : Cấu trúc của LSA LSA ID của 1 opaque LSA đƣợc định nghĩa gồm có 8 bit mô tả kiểu dữ diệu (Opaque type) và 24 bit mô tả dữ liệu cụ thề (Opaque ID). Trong kỹ thuật lƣu lƣợng LSA có opaque type là 1. Còn lại 24 bit là trƣờng đối tƣợng, là một giá trị tùy ý dùng để duy trì nhiều LSA TE. Giá trị lớn nhất của LSAs TE la 16777216. Trong trƣờng Option có thêm một bit mới là O-bit, bit này để chỉ ra một router có khả năng truyền và nhận các Opaque LSA hay không. Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 6 Chƣơng 2. Phân phối thông tin trong MPLS TE * O DC EA N/P GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh MC E * Bảng 2.2: Trƣờng Option TLV Header: TE LSA là một bản tin opaque LSA loại 10 có thể mang theo một hoặc nhiều Type Length Values (TVL). Một TLV cho phép OSPF mang dữ liệu một cách linh hoạt. Cấu trúc của TLV: Bảng 2.3 : Cấu trúc của TLV Những TLV này mang theo dữ liệu MPLS TE cụ thể. TLV chứa Router Address TLV và Link TLV:  Router Address TLV:Chỉ ra một địa chỉ IP n định của router quảng bá mà luôn cóthể kết nối nếu có bất kì một kết nối nào tới n và thƣờng dùng một địa chỉ loopback. Trong các giao thức khác, Router Address đƣợc xem nhƣ một Router ID.  Link TLV: Link TLV mô tả một liên kết đơn, đƣợc xác định bởi môt tập các subTLV,các sub-TLV này mới thực sự mang thông tin thuộc tính của liên kết. Chỉ có một link TLV đƣợc mang trong một LSA. Mô tả sub-TLV: STT Tên Sub-TLV Độ dài (Octet) 1 Link Type 1 2 Link ID 4 3 Local Interface IP Address 4 4 Remote Interface IP Address 4 5 Traffic Engineering Metric 4 6 Maximum Bandwidth 4 7 Maximum Reservable Bandwidth 4 8 Unreserved Bandwidth 32 9 Administrative Group 4 Bảng 2.4 : OSPF Link TLV Sub-TLV Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 7 Chƣơng 2. Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh Link Type (loại liên kết) : Chỉ ra liên kết này là liên kết điểm-điểm hay liên kết điểm-đa điểm. Link ID (ID liên kết) : Xác định đầu cuối của liên kết (router ID): với liên kết điểm-điểm thì đ là router ID của neighbor, với liên kết đa điểm thì đ là địa chỉ interface của router đƣợc chỉ định. Local Interface IP Address(đỉa chỉ IP nội bộ) : địa chỉ interface tƣơng ứng của liên kết tại router. Remote Interface IP Address (đỉa chỉ IP tƣ xa): địa chỉ IP của interface neighbor tƣơng ứng trên liên kết Unreserved Bandwidth(băng thông còn lại): Phần băng thông khả dụng còn lại chƣa đƣợc sử dụng tại mỗi cấp độ trong 8 cấp độ ƣu tiên. Giá trị đúng của băng thông đƣợc thiết lập theo 8 cấp độ ƣu tiên từ cao tới thấp theo thứ tự từ 0-7, TE-LSP c độ ƣu tiên cao hơn c thể chiếm giữ băng thông của độ ƣu tiên thấp hơn nhƣng ngƣợc lại thì không. Giá trị của nó nhỏ hơn hoặc bằng giá trị của Maximum Reservable Bandwidth, ban đầu đƣợc thiết lập bằng giá trị của Maximum Reservable Bandwidth. 2.3 . Phần mở trộng IS-IS cho TE RFC3784 mô tả các phần mở rộng làm IS-IS có thể mang các thông tin điều khiển lƣu lƣợng MPLS TE. Hai loại IS-IS TLV đã đƣợc định nghĩa. Chúng cho phép thông tin điều khiển lƣu lƣợng MPLS có thể đƣợc mang bởi IS-IS. Tuy nhiên, cùng một lúc, một số những thay đ i tạo ra bởi các TLV, nhƣ là mở rộng metric của liên kết từ giá trị lớn nhất là 63 đến giá trị mới lớn hơn là 224-1 Có ba loại TLV mới: Đầu tiên là mở rộng IS Reachability TLV hoặc TLV type 22: N là đƣợc xây dựng từ TLV type 2 (IS Reachability TLV), mô tả những IS-IS neighbor của nó, mang theo các sub-TLV cần thiết cho MPLS TE. Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 8 Chƣơng 2. Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh Bảng 2.5. Bảng phần mở rộng IS-IS cho TE Độ dài STT Tên sub 0-2 Unassigned - Administrative group 4 Unassigned - 6 IPv4 interface address 4 7 Unassigned - 8 IPv4 neighbor address 4 9 Maximum 4 3 4-5 Link Bandwidth 10 Reservable Link Bandwidth 4 11 Unreserved Bandwidth 32 12-17 18 19-254 255 Unassigned - TE metric 3 Unassigned - Reserved - Thông số bandwidth c đơn vị là byte/ giây. Unreserved Bandwidth dành 32 octet trong khi các tham số băng thông khác chỉ có 4 octet. Trên thực tế thì Unreserved Bandwidth biểu thị mỗi cấp độ ƣu tiên trên 4 octet. C 8 cấp độ ƣu tiên từ 0 đến 7. TLV mới thứ hai là mở rộng IP Reachability TLV (TLV type 135): Nó là sự kế thừa từ TLV type 128 và 130. TLV 134 - TE Router ID TLV: TLV này miêu tả MPLS router ID với 4 octet. 2.4. Truyền thông tin bằng IGP IGP truyền thông tin trong những trƣờng hợp:  Trạng thái liên kết thay đ i  Cấu hình thay đ i  Lan truyển theo chu kỳ  Băng thông dành riêng thay đ i  Thiết lập tunnel thất bại Giống nhƣ định tuyến IP, truyền thông tin bằng OSPF bằng cách truyền LSA hay IS-IS khi trạng thái (up hoặc down) của kết nối thay đ i hay khi một thiêt lập nào đ thay đ i thông số của kết nối cho IGP. OSPF và IS-IS cũng c những cách truyền Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 9 Chƣơng 2. Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh thông tin theo kỹ thuật tuần hoàn. Với OSPF, cách truyền này xảy ra mỗi 30 phút. Với IS-IS, truyền tuần hoàn xẩy ra mỗi 15 phút theo mặc định. Khi thiết lập thất bại một đƣờng hầm: Khi Headend-LSR cố gắng thiết lập một tuyến LSP mà n đã t nh toán bằng bản tin RSVP, nhƣng việc thiết lập này có thể thất bại nếu có một đƣờng TE-LSP khác chiếm băng thông của liên kết mà tuyến TE ban đầu đi qua nên sẽ không đủ băng thông cần thiết cho nó. Mà sự thay đ i băng thông này không đƣợc thông báo do chƣa vƣợt ngƣỡng, vì vậy khi việc thiết lập thất bại router trung gian đ sẽ lan truyền thông tin mới và Headend-LSR sẽ cập nhật dữ liệu và tính toán một đƣờng đi khác nhờ CSPF. 2.5. Định tuyến và chi phí của TE LSP Khi đƣờng dẫn cho một TE tunnel đƣợc tính toán, một số thành phần sẽ hoạt đồng. Kết quả của sự t n toán là đƣờng đi ngắn nhất có thể từ tất cả những đƣờng đi mà thông số của liên kết phu hợp với những thông số cần thiết của TE tunnel. Những thông số này là nguồn tài nguyên sẽ đƣợc đề cập sau đây : 2.5.1 Thuộc tính của liên kết TE Mỗi liên kết trong mạng MPLS sử dụng kỹ thuật điều khiển lƣu lƣợng T có thể có những thông số cần phải đƣợc truyền đi đê router c thể tìm ra TE tunnel có thể sử dụng liên kết đặc biệt. Một liên kết sử dũng kỹ thuật lƣu lƣợng TE có những thông số sau :      Maximum reservable bandwidth (Băng thông dành riêng lớn nhất) Attribute flags (Cờ thuộc tính) TE metric (trọng số quản trị) Shared risk link groups (nhóm liên kết chia sẻ rủi ro) Maximum reservable sub-pool bandwidth (Băng thông sub-pool dành riêng lớn nhất) Maximum reservable bandwidth: là băng thông dành riêng lớn nhất trong phần dùng chung, phần mà các đƣờng TE thông thƣờng có thể sử dụng. Affinity flag : chỉ ra lớp tài nguyên, khả năng hay ch nh sách quản trị của liên kết. Cờ thuộc tính Affinity gồm 32 bit, mỗi bit có thể đƣợc thiết lập theo mục đ ch của ngƣời quản trị. Ví dụ bít này có thể chỉ liên kết này c độ trễ nhỏ hơn 100ms, còn bit khác chỉ liên kết có tốc độ cao,… TE metric: MPLS TE sử dụng TE metric của liên kết để định tuyến TE-LSP và mặc định TE metric bằng IGP metric. Có thể thay đ i TE metric khác với IGP metric để có chính sách chọn đƣờng tốt hơn. V dụ: IGP metric dùng để phản ánh những Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 10 Chƣơng 2. Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh tuyến đƣờng đi c băng thông lớn phù hợp với lƣu lƣợng dữ liệu, còn TE metric phản ánh những tuyến đƣờng c độ trễ thấp phù với với lƣu lƣợng voice. Shared Risk Link Groups: chỉ định những liên kết c dùng chung đƣờng truyền vật lý (ví dụ cáp quang). Nếu đƣờng truyền này bị đứt thì sẽ những liêt kết này bị ảnh hƣởng cùng thời điểm. SRLG đƣợc sử dụng cho trƣờng hợp dự phòng FRR Maximum Reservable Sub-Pool Bandwidth: là băng thông dành riêng cho những dịch vụ phân biệt (DiffServ-aware). Nó là một phanh mảnh của băng thông dùng chung. 2.5.2. Thuộc tính MPLS TE tunnel TE tunnel có những thuộc tính sau  Địa chỉ đích của tunnel: Là địa chỉ mà LSP sẽ đƣợc kết nối đến, hay n i đúng hơn là địa chỉ RouterID của router tail end.  Băng thông mong muốn: Giá trị băng thông cho kết nối, chỉ những liên kết nào trên mạng c băng thông dành riêng cực đại lớn hơn hoặc bằng giá trị băng thông mong muốn này khi đ LSP mới có thể đƣợc thiết lập qua liên kết đ .  Cờ thuộc tính của LSP (Affinity): Hay còn gọi là màu của LSP, n tƣơng đƣơng với attribute flag trên liên kết.Gồm 2 phần Affinity bit và mask. Mỗi phần là một giá trị 32 bit. Cờ thuộc tính làm gì khi thiết lập 1 tunnel? Khi cấu hình thiết lập 1 tunnel, tại router head end ta phải cấu hình thông số “Affinity bit” và ”mask”. Vậy làm sao để biết liên kết nào thỏa mãn yêu cầu này? Đầu tiên giá trị mask đƣợc AND với cờ thuộc tính Attribute Flag của liên kết, kết quả đem so sánh với Affinity Flag của tunnel, nếu là giống nhau thì ta nói liên kết thỏa mãn yêu cầu về màu của tunnel và LSP và ngƣợc lại liên kết không thỏa mãn yêu cầu của LSP.  Tùy chọn thiết lập đường đi: C 2 phƣơng pháp để thiết lập đƣờng đi cho 1 LSP: tĩnh (explicit) hay động (dynamic). a.Thiết lập đƣờng tĩnh: Câu lệnh: Router(config-if)#Tunnel mpls traffic-eng path-option {preference} explicit name {name}. preference là 1 số có thể lấy từ 1 đến 1000, nếu 1 tunnel có nhiều số preference đầu tiên sẽ thiết lập tunnel có preference nhỏ nhất, nếu yêu cầu này thiết lập không thành công sẽ chuyển qua thiết lập tunnel có số preference cao hơn. Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 11 Chƣơng 2. Phân phối thông tin trong MPLS TE GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh Tiếp theo thực hiện kích hoạt tuyến tĩnh bằng lệnh: Router(config)#ip explicit-path name {name} enable Router(cfg-ip-expl-path)#next-address x.x.x.x Router(cfg-ip-expl-path)#next-address x.x.x.x … ở đây x.x.x.x c thể là địa chỉ routerID của LSR hoặc địa chỉ IP của liên kết. b.Thiết lập đƣờng động: Chỉ cần cấu hình theo câu lệnh: Router(config-if)#Tunnel mpls traffic-eng path-option {preference} dynamic Khi đ LSR sẽ tự động t nh toán và đƣa ra con đƣờng tối ƣu nhất.  Độ ưu tiên: 1 LSP c 2 độ ƣu tiên đ là ƣu tiên cài đặt (giá trị từ 0-7) và ƣu tiên nắm giữ (07). Mỗi tunnel c 1 độ quan trọng khác nhau và thông số độ ƣu tiên cho phép những tunnel có thông số này nhỏ hơn c thể lấn chiếm các tunnel có giá trị lớn hơn. Các tunnel đƣợc thiết lập sau sẽ so sánh độ ƣu tiên thiết lập của mình với độ ƣu tiên nắm giữ của tunnel trƣớc. Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 12 Chƣơng 3. Thiết lập và t nh toán đƣờng đi GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh CHƢƠNG 3: THIẾT LẬP VÀ TÍNH TOÁN ĐƢỜNG ĐI TRONG MPLS TE 3.1 Thuật toán PCALC PCALC là một thuật toán SPF đặc biệt mà MPLS TE sử dụng. SPF là thuật toán mà OSPF và IS-IS sử dụng để đ nh toán đƣờng đi ngắn nhất. Một cách ngắn gộn, SPF chạy trên mỗi router và sử dựng dữ liệu đƣợc tạo ra bởi OSPF hoặc IS-IS đủ rút ra một bảng định tuyến. Tiêu chuẩn duy nhất quan trọng với SPF là cost nhò nhất cho mỗi mạng IP. Với kỹ thuật điều khiển lƣu lƣợng, những tiêu chuẩn khác cũng c vai trò quan trọng : tài nguyên hoa75c liên kết bị hạn chế. Bởi vì OSPF và IS-IS cũng đã đƣợc mở rộng để phân phối những nguồn tài nguyên, PCALC có thể t nh toán đƣờng đi không chỉ dựa vào đƣờng đi ngắn nhất mà còn dựa vào những tài nguyên này nữa. SPF trờ thành thuật toán CSPF. Về cơ bản, những liên kết không c đủ băng thông hoặc không c đúng tài nguyên sẽ đựa cắt bớt khi mà SPF đang xây dựng. Một sự khác nhau khác so với SPF là PCALC hay CSPF có thể chạy khi đƣợc yêu cầu khi ta cấu hình một TE tunnel. Kết quả của tính toán CSPF không phải bảng định tuyến mà là một đƣờng dẫn. Đƣờng dẫn này là một định tuyến rõ ràng PCALC xây dựng cho TE tunnel, chỉ 1 đƣờng dẫn. Tóm lại PCALC ngoài quan tâm đến cost, còn quan tâm đến:  Băng thông  Thuộc tính liên kết  Trọng số quản trị  4 thuộc tính trong danh sách path/tent (link, cost, next hop, available bandwidth) 3.1.1 Các bƣớc thực hiện thuật toán CSPF nhƣ sau: Bƣớc 1: Một nút tự đƣa thông tin của chính mình vào danh sách PATH với cost = 0, next hop là chính nó và thiết lập băng thông = N/A. Bƣớc 2: Xem xét nút vừa vào danh sách PATH, và gọi nó là nút PATH. Kiểm tra danh sách các nút láng giềng của nó. Thêm mỗi láng giềng vào danh sách TENT với một next hop của nút PATH, trừ khi nút láng giềng đã c c danh sách TENT hoặc PATH với chi phí thấp hơn. Không thêm đƣờng đi này vào TENT trừ khi n đƣợc cấu hình ràng buộc cho đƣờng hầm – băng thông (bandwidth) và quan hệ (affinity). Nếu nút vừa đƣợc thêm vào danh sách TENT đã c trong danh sách, nhƣng với một chi phí cao hơn hoặc thấp hơn băng thông tối thiểu, thay thế đƣờng đi c chi ph cao hơn bằng đƣờng hiện tại. Bƣớc 3: Tìm láng giềng trong danh sách TENT với chi phí thấp hơn, thêm láng giềng đ vào danh sách PATH, và lặp lại bƣớc 2. Nếu TENT rỗng hoặc trên PATH còn lại nút ở cuối đƣờng hầm thì dừng. Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 13 Chƣơng 3. Thiết lập và t nh toán đƣờng đi GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh Trong thực tế việc tính toán phức tạp hơn nhiều. CSPF phải lƣu giữ mọi nút trên đƣờng đi, không chỉ là nút kế tiếp. Cũng nhƣ, không chỉ quan tâm đến băng thông mà còn xem xét đến các thuộc tính kết nối và các phƣơng pháp quyết định (tiebreakers). 3.1.2 Các phƣơng pháp quyết định trong CSPF (Tiebreakers in CSPF): SPF thông thƣờng (dùng trong OSPF, IS-IS) có thể sử dụng nhiều đƣờng đi đến đ ch c cùng chi ph . Điều này thỉnh thoảng đƣợc gọi là Nhiều đƣờng đi cùng chi ph (ECMP – Equal-Cost MultiPath), và nó rất hữu dụng trong giao thức định tuyến nội (IGP – Interior Gateway Protocol). Tuy nhiên trong CSPF, không đƣợc tính mọi đƣờng đi tốt nhất đến mọi đ ch c thể. Đây là các phƣơng pháp quyết định đƣờng đi c cùng chi ph :  Chọn đƣờng đi c băng thông c sẵn tối thiểu rộng nhất.  Nếu vẫn chƣa đƣợc, chọn đƣờng đi c hop count thấp nhất (số lƣợng bộ định tuyến trong đƣờng đi).  Nếu vẫn chƣa thõa, chọn đƣờng đi ngẫu nhiên. Ghi chú:  Mọi thứ không thực sự là “ngẫu nhiên”. Khi xem xét xa hơn trong quá trình quyết định, ta chọn đƣờng đi trên cùng (top path) trong PATH. Không “ngẫu nhiên” khi mọi đƣờng đi c thể có một cơ hội đƣợc lựa chọn, nhƣng chọn ngẫu nhiên với đƣờng đi cuối cùng của PATH có cấu trúc độc lập và đƣợc thực thi độc lập.  Các phƣơng pháp này đƣa ra cho một nút trong TENT. Tại một thời điểm nào đ , một nút chỉ nên đƣợc liệt kê một lần trong TENT. Đây là sự khác biệt với IGP SPF – có thể chọn nhiều đƣờng cho một nút và chia tải giữa chúng. ví dụ, trong mạng hình bên dƣới muốn tạo một đƣờng hầm từ RtrA tới RtrZ với băng thông 10 Mbps. Mỗi đƣờng đi trong mạng này phù hợp với mô tả đ . Khi đ ta chọn đƣờng nào. Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 14 Chƣơng 3. Thiết lập và t nh toán đƣờng đi GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh C 5 đƣờng có thể đi từ A đến Z, gọi là P1 đến P5 (từ trên xuống dƣới). Bảng 3.1 liệt kê các thuộc tính đƣờng đi. Tên đƣờng Các router trên đƣờng đi Chi phí Băng thông tối thiểu P1 RtrA→RtrL1→RtrR1→RtrZ 21 100 P2 RtrA→RtrL2→RtrR2→RtrZ 19 81 P3 RtrA→RtrL3→RtrM3→RtrR3→RtrZ 19 90 P4 RtrA→RtrL4→RtrR4→RtrZ 19 90 P5 RtrA→RtrL5→RtrR5→RtrZ 19 90 Ta lựa chọn một trong những đƣờng sau: P1 không đƣợc sử dụng vì có chi phí đƣờng đi cao hơn các đƣờng khác. P2 không đƣợc chọn vì c băng thông tối thiểu là 80 Mbps, thấp hơn băng thông tối thiểu của những đƣờng khác. P3 không chọn vì có hop count = 5, các đƣờng khác có hop count = 4. RtrA chọn P4 hay P5 ở phía trên của TENT. 3.2. Giao thức RSVP RSVP là một cơ chế báo hiệu dùng để dành riêng tài nguyên trên một mạng. RSVP không phải là một giao thức định tuyến. Việc quyết định tuyến do IGP (gồm cả các mở rộng TE) và CSPF. Công việc của RSVP là báo hiệu và duy trì tài nguyên dành riêng qua một mạng. Trong MPLS TE, RSVP dự trữ băng thông tại mặt phẳng điều khiển (control-plane layer); không c ch nh sách lƣu lƣợng trên mặt phẳng chuyển tiếp (forwarding-plane). Khi sử dụng cho các mục đ ch khác (nhƣ VoIP hay Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 15 Chƣơng 3. Thiết lập và t nh toán đƣờng đi GVHD :ThS. Nguyễn Xuân Khánh DLSW+reservations), RSVP có thể đƣợc dùng để dành riêng không gian hàng đợi công bằng có trọng số (WFQ – Weighted Fair Queuing) hay xây dựng các ATM SVC. RSVP có ba chức năng cơ bản: - Thiết lập và duy trì đƣờng đi (Path setup and maintenance). - Hủy đƣờng đi (Path teardown). - Báo lỗi (Error signalling). RSVP là một giao thức trạng thái mềm (soft-state protocol). Nghĩa là cần tái báo hiệu trên mạng để làm tƣơi định kỳ cho nó. Với RSVP, một yêu cầu bị hủy nếu n đƣợc chỉ định xóa khỏi mạng bằng RSVP hay hết thời gian dành riêng (reservation times out). Bảng 3.2 : Liệt kê chín loại thông điệp RSVP khác nhau đƣợc định nghĩa Loại thông điệp Mô tả Path Dùng để thiết lập và duy trì sự dành riêng Resv Gửi hồi đáp cho các thông điệp Path để thiết lập và suy trì sự dành riêng PathTear Tƣơng tự các thông điệp Path, nhƣng đƣợc dùng để hủy sự dành riêng ra khỏi mạng ResvTear Tƣơng tự các thông điệp Resv, nhƣng đƣợc dùng để hủy sự dành riêng ra khỏi mạng PathErr Đƣợc gửi bởi phía nhận thông điệp Path, báo rằng phát hiện ra một lỗi trong thông điệp đ ResvErr Đƣợc gửi từ phía nhận thông điệp Resv, báo rằng phát hiện ra một lỗi trog thông điệp đ ResvConf Đƣợc gửi từ phía nhận thông điệp Resv để báo rằng tài nguyên dành riêng đƣa ra đã đƣợc thiết lập ResvTearConf Một thông diệp riêng của Cisco tƣơng tự nhƣ ResvConf, để báo rằng sự dành riêng đã bị hủy khỏi mạng Hello Một sự mở rộng đƣợc xác định trong RFC 3209 cho phép kết nối cục bộ ( link-local) đƣợc duy trì giữa 2 láng giềng RSVP kết nối trực tiếp Nhóm 8 – Lớp D10CQVT01-N Trang: 16