Khóa luận Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS

Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 1 Trường ĐH Công Nghệ 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 trục 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 vận hành và bảo dưỡng mạng MPLS 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. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 2 Trường ĐH Công Nghệ LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Th.S Nguyễn Quốc Tuấn – Phó chủ nhiệm khoa Điện tử viễn thông kiêm Chủ nhiệm bộ môn Hệ thống viễn thông, khoa Điện tử viễn thông – Trường ĐH Công nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội, người thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em thực hiện bài khóa luận này. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong trường ĐH Công nghệ, đến tất cả những người thân trong gia đình và toàn thể bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong quá trình thực hiện bài khóa luận. Cuối cùng em xin gửi lời chúc tới thầy Nguyễn Quốc Tuấn, các thầy cô giáo trong khoa Điện tử viễn thông nói riêng và tòan thể các thầy cô trong trường luôn luôn mạnh khỏe, công tác tốt. Hà nội, ngày 28/05/2008 Sinh viên Nhâm Đức Long Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 3 Trường ĐH Công Nghệ MỤC LỤC Lời mở đầu 1 Lời cảm ơn 2 Các thuật ngữ viết tắt 7 Chương 1: Cơ sở hình thành của công nghệ MPLS 9 1.1 Xu hướng hội tụ của mạng viễn thông 9 1.2 Thực trạng của mạng IP truyền thống 10 1.3 Công nghệ ATM-mô hình hướng kết nối 11 1.4 Sự hình thành công nghệ MPLS 12 Chương 2: Tổng quan về công nghệ MPLS 14 2.1 Tổng quan 14 2.1.1 Tính thông minh phân tán 14 2.1.2 MPLS và mô hình OSI 14 2.2 Các khái niệm cơ bản trong MPLS 15 2.2.1 Miền MPLS (MPLS domain) 15 2.2.2 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 15 2.2.3 Nhãn và stack nhãn 16 2.2.4 Hoán đổi nhãn (Label Swapping) 16 2.2.5 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) 17 2.3 Mã hóa nhãn và các chế độ đóng gói nhãn MPLS 17 2.3.1 Mã hóa stack nhãn 17 2.3.2 Chế độ Frame 18 2.3.3 Chế độ Cell 19 2.4 Cấu trúc chức năng của MPLS 20 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 4 Trường ĐH Công Nghệ 2.4.1 Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR) 20 2.4.2 Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu) 21 2.4.3 Mặt phẳng điều khiển 23 2.5 Hoạt động chuyển tiếp MPLS 24 2.5.1 Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp 24 2.5.2 Gỡ nhãn ở hop áp cuối PHP (Penultimate Hop Popping) 25 2.6 Ưu điểm và ứng dụng của MPLS 25 2.6.1 Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp 25 2.6.2 Kỹ thuật lưu lượng 25 2.6.3 Định tuyến QoS từ nguồn 25 2.6.4 Mạng riêng ảo VPN 26 2.6.5 Chuyển tiếp có phân cấp (Hierachical Forwarding) 26 2.6.6 Khả năng mở rộng (Scalability) 26 Chương 3: Định tuyến và báo hiệu trong MPLS 27 3.1 Định tuyến trong MPLS 27 3.1.1 Định tuyến ràng buộc (Constrain based Routing) 27 3.1.2 Định tuyến tường minh (Explicit Routing) 28 3.2 Các chế độ báo hiệu trong MPLS 28 3.2.1 Chế độ phân phối nhãn 28 3.2.2 Chế độ duy trì nhãn 29 3.2.3 Chế độ điều khiển LSP 30 3.2.4 Các giao thức phân phối nhãn MPLS 31 3.3 Giao thức LDP (Label Distribution Protocol) 32 3.3.1 Hoạt động của LDP 32 3.3.2 Cấu trúc thông điệp LDP 34 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 5 Trường ĐH Công Nghệ 3.3.3 Các bản tin LDP 35 3.3.4 LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu 36 3.4 Giao thức CR-LDP (Constrain based Routing LDP) 37 3.4.1 Mở rộng cho định tuyến ràng buộc 38 3.4.2 Thiết lập một CR- LSP (Constrain based routing LSP) 38 3.4.3 Tiến trình dự trữ tài nguyên 39 3.5 Giao thức RSVP-TE (RSVP Traffic Engineering) 40 3.5.1 Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP 40 3.5.2 Các bản tin Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE 41 3.5.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuận tự theo yêu cầu 42 3.5.4 Giảm lượng overhead làm tươi RSVP 43 3.6 Giao thức BGP 44 3.6.1 BGPv4 và mở rộng cho MPLS 44 3.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ. 45 Chương 4: Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 47 4.1 Giới thiệu 47 4.2 Các yêu cầu của OAM MPLS 47 4.2.1 Phát hiện và chẩn đóan các lỗi của mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điểu khiển. 48 4.2.2 Phát hiện lỗi trong một đường chuyển mạch nhãn (LSP) 48 4.2.3 Các gói OAM di chuyển trên cùng một tuyến như là lưu lượng dữ liệu MPLS 49 4.2.4 Mô tả đặc điểm của tuyến. 49 4.2.5 Đo đạc các SLA 50 4.2.6 Sự ảnh hưởng lẫn nhau của OAM 50 4.2.7 Các MIB 50 4.2.8 Việc tính toán. 51 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 6 Trường ĐH Công Nghệ 4.3 Vận hành và bảo dưỡng trên MPLS 51 4.3.1 LSP connectivity 51 4.3.1.1 Connectivity Verification (CV) 53 4.3.1.2 Chỉ thị lỗi chuyển tiếp gói tin (FDI) 54 4.3.1.3 Chỉ thị lỗi ngược (BDI) 55 4.3.2 Defect type codepoint 57 4.3.3 Tùy chọn cảnh báo router và nhãn cảnh báo router 61 4.3.3.1 Tùy chọn cảnh báo router 61 4.3.3.2 Nhãn cảnh báo router 62 4.3.4 Ping LSP MPLS 64 4.3.4.1 Các chi tiết Ping LSP 64 4.3.4.2 Điều hành Ping MPLS 69 4.3.4.3 Ping MPLS trong IOS Cisco. 70 4.3.5 Traceroute LSP MPLS 71 4.3.6 VCCV 72 4.3.7 IP Service Level Agreement 74 VRF – aware IP SLA 75 4.3.8 Netflow Accounting 76 4.3.9 SNMP/MIBs 78 4.3.9.1 Context – Based Access for SNMP over MPLS VPN 81 4.3.9.2 Các MIB VPN MPLS. 82 4.3.10 Syslog 82 * Ánh xạ thông điệp OAM (OAM Message Mapping) 83 4.3.11 Chuyển mạch bảo vệ (protection switching) 85 4.3.12 Định tuyến lại nhanh (Fast rerouting) 87 4.3.13 MPLS và kĩ thuật lưu lượng 88 Kết luận 91 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 7 Trường ĐH Công Nghệ CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AS Automonuos System – Hệ 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 Hop tiếp theo. MPLS Multi Protocol Label Switching – Chuyển mạch nhãn đa giao thức. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 8 Trường ĐH Công Nghệ 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 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 9 Trường ĐH Công Nghệ Chương 1 CÔNG NGHỆ MPLS 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 Xu hướng hội tụ của mạng viễn thông Trong mạng điện thoại, các điện thoại thông thường chỉ được sử dụng để kết nối với một phía đối diện tương ứng nhằm thiết lập một cuộc gọi. Trong truyền số liệu, các đường dây chuyên dụng dùng cho một lượng hạn chế các thuê bao cũng được sử dụng. Ngoài ra các mạng lưới điện tín hiện nay cũng đang hoạt động như các mạng độc lập với các hệ thống thông tin khác. Mạt khác tầm quan trọng của việc đảm bảo các phương tiện thích hợp để trao đổi thông tin ngày càng tăng khi xã hội hiện đại ngày càng tiến gần đến thời đại thông tin. Để đương đầu với những thay đổi này các hệ thống chuyển mạch điện tử đang được tích hợp với những đặc điểm mới đang đươc phát triển. Thêm nữa việc nghiên cứu các dịch vụ mới hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu của người sử dụng cũng đang được tiến hành. Gần đây các cố gắng nhằm kết hợp các hình thức khác nhau của các hệ thống thông tin đang được thực thi nhằm tạo được hiệu quả cao khác nhau của các hệ thống thông tin đang được thực thi nhằm tạo được hiệu quả cao hơn, chi phí thấp hơn. Nói chung mục tiêu cơ bản của truyền thông có thể coi như là quá trình gửi và nhận các thông tin cần thiết qua các lọai phương tiện truyền thông khác nhau. Đồng thời sự giao tiếp máy – máy được sử dụng để xử lý các số liệu cũng như điều khiển các tín hiệu. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 10 Trường ĐH Công Nghệ Những dịch vụ kể trên có thể phân lọai theo chức năng thành các dịch vụ chuyển mạhc điện thoại, video và thông tin số liệu. Tùy theo dạng thông tin được xử lý mà các phương pháp phục vụ, các đặc tính lưu lượng, độ rộng các dải tần tryền dẫn và các đặc tính của các thiết bị đầu cuối sẽ được xắc định. Do vậy, để thỏa mãn nhu cầu ngày càng tăng, mạng viễn thông đòi hỏi có cấu trúc hiện đại, linh hoạt, cho phép kêt hợp các phưong tiện và nhất là phải thỏa mãn nhu cầu về truyền tải đa dịch vụ, đa phương tiện nhưng đồng thời cũng phải tận dụng được cơ sở hạ tầng của mạng viễn thông truyền thống và phải được chuẩn hóa trên toàn cầu để phá vỡ tính độc quyền. Nếu một mạng lưới thông tin với mục đích đặc biệt và dễ thiết kế đứợc thiết lập nó có thể sẽ không đủ linh hoạt để đáp ứng những đòi hỏi mới một cách có hiệu quả. Ngược lại nếu nhiều loại dịch vụ thông tin được két hợp lại thành một mạng lưới duy nhất để hoạt động thì mạng lưới đó cho dù hơi kém nhiệu quả đôi chút nhưgn nó vẫn có thể dễ dàng vận hành, thay đổi và mở rộng. Ngoài ra các tổng đài như vậy sẽ dễ dàng điều khiển. Điều này đồng nghĩa với xu thế phát triển của các hệ thống viễn thông là hội tụ về một mạng viễn thôgn duy nhất đáp ứng được các đặc điểm kể trên đó chính là mạng IP. 1.2 Thực trạng của mạng IP truyền thống. Mô hình TCP/IP vẫn có một số hạn chế nhất định đó là trong vấn đề định tuyến IP từ khả năng mở rộng cho đến việc quản lý lưu lượng của mạng. Với việc xét các trường địa chỉ cho mỗi lần định tuyến, nếu mạng mở rộng càng lớn thì việc định tuyến sẽ hết sức khó khăn. - Thứ nhất là vấn đề tốc độ và độ trễ, chuyển tiếp dựa trên IP cổ điển quá chậm để có thể điều khiển các đường truyền có lưu lượng lớn trên Internet. Tuy đã xuất hiện các phương pháp để nâng cao tốc độ như sử dụng bảng định tuyến nhanh cho các gói tin quan trọng, tuy nhiên các gói đến router vẫn lớn hơn so với khả năng xử lý của router do các giao thức đinh tuyến thường hướng lưu lượng vào cùng một số các kết nối nhất định vì vậy dẫn đến tình trạng mất gói, mất kết nối… - Thứ hai là khả năng mở rộng của mạng. Với mạng internet hiện nay, số lượng người dùng ngày càng tăng, thiết bị thêm vào mạng ngày càng nhiều Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 11 Trường ĐH Công Nghệ đồng nghĩa với việc các router core phải hoạt động nhiều hơn và việc mở rộng mạng là khó khăn. - Thứ ba là khả năng tích hợp các kĩ thuật của các lớp với nhau. Như ta đã biết trong mô hình TCP/IP các lớp được phân ra khá cụ thể và rõ ràng về các chức năng vì vậy mà việc tích hợp kĩ thuật mạng lớp 2 và lớp 3 là tương đối khó khăn. 1.3 Công nghệ ATM – Mô hình hướng kết nối. ATM là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối, tức là kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin được gởi đi. Việc tạo kết nối mạch ảo có thể đạt hiệu quả trong mạng nhỏ, nhưng đối với mạng lớn thì những vấn đề có thể xảy ra: Mỗi khi một router mới đưa vào mạng lõi WAN thì mạch ảo phải được thiết lập giữa router này với các router còn lại để đảm bảo việc định tuyến tối ưu. Điều này lưu lượng định tuyến trong mạng tăng. Thông thường việc thiết lập kết nối này được thực hiện bởi giao thức báo hiệu. Giao thức này cung cấp các thông tin trạng thái liên quan đến kết nối cho các chuyển mạch nằm trên đường đã định tuyến. Chức năng điều khiển chấp nhận kết nối CAC (Connection Admission Control) đảm bảo rằng các tài nguyên liên quan đến kết nối hiện tại sẽ không được đưa vào để sử dụng cho các kết nối mới. Điều này buộc mạng phải duy trì trạng thái của từng kết nối (bao gồm thông tin về sự tồn tại của kết nối và tài nguyên mà kết nối đó sử dụng) tại các node có dữ liệu đi qua. Việc lựa chọn tuyến được thực hiện dựa trên các yêu cầu về QoS đối với kết nối và dựa trên khả năng của thuật toán định tuyến trong việc tính toán các tuyến có khả năng đáp ứng các yêu cầu QoS đó. Do khả năng nhận dạng mạng, khả năng cô lập từng kết nối với các tài nguyên liên quan đến kết nối trong suốt thời gian tồn tại của kết nối mà môi trường hướng kết nối có thể đảm bảo chất lượng cho từng luồng thông tin. Mạng sẽ giám sát từng kết nối, thực hiện định tuyến lại trong trường hợp có sự cố và việc thực hiện định tuyến lại này cũng phải thông qua báo hiệu. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 12 Trường ĐH Công Nghệ Từ cơ chế truyền tin ta thấy mạng hướng kết nối thích hợp với : - Các ứng dụng yêu cầu phải đảm bảo QoS một cách nghiêm ngặt. - Các ứng dụng có thời gian kết nối lớn. Đối với các ứng dụng có thời gian kết nối ngắn thì môi trường hướng kết nối dường như lại không thích hợp do thời gian để thiết lập kết nối cũng như tỉ lệ phần thông tin header lại quá lớn. Với các loại lưu lượng như vậy thì môi trường phi kết nối với phương thức định tuyến đơn giản, tránh phải sử dụng các giao thức báo hiệu phức tạp sẽ phù hợp hơn. 1.4 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 páht 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 chuyên tải lớn, hỗ trợ các giải pháp tích hợp, chuyển mạch đa lớp cho mạng đường trục Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 13 Trường ĐH Công Nghệ 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 mạhc 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). Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 14 Trường ĐH Công Nghệ Chương 2 CÁC ĐẶC TÍNH MẠNG MPLS 2.1 TỔNG QUAN 2.1.1 Tính thông minh phân tán Trong mạng chuyển mạch kênh, tính thông minh chủ yếu tập trung ở mạng lõi (core). 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 (edge), 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 (label) 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. 2.1.2 MPLS và mô hình tham chiếu OSI Nguyên lý của MPLS là tất cả các gói IP sẽ được gắn nhãn và chuyển tiếp theo một đường dẫn LSP (Label Switched Path). Các router trên đường dẫn chỉ căn cứ vào nội dung của nhãn để thực hiện quyết định chuyển tiếp gói tin mà không cần phải kiểm tra IP. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 15 Trường ĐH Công Nghệ 2.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS 2.2.1 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 (core) và phần mạng biên (edge). 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 (ingress-LER), còn nếu là nút cuối cùng thì nó được gọi là LER lối ra(egress-LER). 2.2.2 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: Hình 2.1. Lớp chuyển tiếp tương đương Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 16 Trường ĐH Công Nghệ 2.2.3 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 (index) 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 (Label Stack). 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 2.2: 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. 2.2.4 Hoán đổi nhãn (Label Swapping) Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuỷên 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. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 17 Trường ĐH Công Nghệ Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy ra ở ingress-LER. LER phải phân tích header lớp mạng để xắc định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC to NHLFE) để ánh xạ FEC vào một NHLFE. 2.2.5 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 2.3: Đường chuyển mạch nhãn LSP 2.3 Mã hóa nhãn và chế độ đóng gói nhãn 2.3.1 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. Hình 2.4: Định dạng một entry trong stack nhãn Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 18 Trường ĐH Công Nghệ 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 Công thức để dán nhãn gói tin là: Network Layer Packet + MPLS Label Stack Label Spaces: chia làm 2 loại Per-Platform Label Space: các interface dùng chung giá trị nhãn. Per-Interface Label Space: mỗi interface mang giá trị nhãn riêng 2.3.2 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 2.5 : Shim header được chêm vào giữa header lớp 2 và lớp 3 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 19 Trường ĐH Công Nghệ Roưter 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 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 2.3.3 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 2.6 : 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) [4]. 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 2.7 : 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 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 20 Trường ĐH Công Nghệ 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. 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. 2.4 CHỨC NĂNG MPLS 2.4.1 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 2.8 : Cấu trúc của LER và transit LSR Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 21 Trường ĐH Công Nghệ 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 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. 2.4.2 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. 2.4.2.1. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB Trong mạng IP, quyết định chuyển tiếp gói được xắc lập bằng cách thực hiện tra cứu địa chỉ đích trong bảng FIB để xắc 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 xắc 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 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 22 Trường ĐH Công Nghệ Hình 2.9 : 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 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. 2.4.2.2. 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. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 23 Trường ĐH Công Nghệ Hình 2.10 : Qúa 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. 2.4.2.3. 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. 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. 2.4.3 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. Trong hình 14 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. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 24 Trường ĐH Công Nghệ 2.5 CHUYỂN TIẾP MPLS 2.5.1 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 mạtch” 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. Hình 2.11: Bên trong mặt phẳng chuyển tiếp MPLS Với các ví dụ về hoạt động LFIB ở hình trên, phần ILM của LFIB thao tác trên một gói có nhãn và ánh xạ một nhãn vào (incoming label) tới một tập các entry NHLFE. ILM được thể hiện trong hình bởi các cột IN-IF và IN-LBL, nhưng cũng có thể là một bảng riêng rẽ cho một giao tiếp. FTN (FEC to NHLFE) của FIB ánh xạ một FEC tới một tập hợp gồm môt hoặc nhiều NHLFE. Như ví dụ trong hình, nhãn A được đẩy (push) lên các gói IP thưộc FEC “d.e/16”. Lưu ý ILM hoặc FTN có thể ánh xạ tới nhiều NHLFE, chẳng hạn để dùng trong cân bằng tải. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 25 Trường ĐH Công Nghệ 2.5.2 Gỡ nhãn ở hop áp cuối PHP (Penultimate Hop Popping) Một tối ưu hóa quan trọng mà MPLS hỗ trợ là tránh việc tra cứu nhãn (label lookup) phải xứ lý o ử egress-LER trong trường hợp một gói đi trên một LSP mà yêu cầu tra cứu IP (IP lookup) tiếp ngay sau đó. Trong hình 2.11 một gói đến có nhãn A được gỡ nhãn và chuyển sang FIB để tra cứu tiếp trên header IP. Để tránh việc xử lý phát sinh thêm này, MPLS định nghĩa một tiến trình gọi là gỡ nhãn ở hop áp cuối PHP, trong đó router áp cuối trên LSP sẽ gỡ nhãn thay vì egress-LER phải làm việc này. Nhờ vậy cắt giảm được việc xử lý ở router cuối cùng trên LSP. 2.6 ƯU ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA MPLS 2.6.1 Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp MPLS sử dụng cơ chế chuyển tiếp căn cứ vào nhãn có độ dài cố định nên quyết định chuyển tiếp có thể xắc định ngay chỉ với một lần tra cứu chỉ mục trong LFIB. Cơ chế này đơn giản và nhanh hơn nhiều so với giải thuật “longest prefix match” dùng trong chuyển tiếp gói datagram thông thường. 2.6.2 Kỹ thuật lưu lượng Ưu điểm lớn nhất cua MPLS là khả năng thực hiện kỹ thuât lưu lượng (TE- Traffic Engineering), nó đảm bảo lưu lượng được định tuyến đi qua một mạng theo một cách thức tin cậy và hiệu quả nhất. Kỹ thuật lưu lượng cho phép các ISP định tuyến lưu lượng theo cách họ có thể cung cấp dịch vụ tốt nhất cho khách hàng ở khía cạnh thông lượng và độ trễ. MPLS – TE cho phép lưu lượng đựoc phân bố hợp lý qua toàn bộ hạ tầng mạng. Tối ưu hóa hiệu suất sử dụng mạng. 2.6.3 Định tuyến QoS từ nguồn Định tuyến QoS từ nguồn là một cơ chế trong đó các LSR được xác định trước ở nút nguồn (LSR lối vào) dựa vào một thông tin về độ khả dụng tài nguyên trhogn mạng cũng như yêu cầu QoS của luồng lưu lượng. Nói cách khác, nó là một giao thức định tuyến có mở rộng chỉ tiêu chọn dường để bao gồm các tham số như băng thông khả Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 26 Trường ĐH Công Nghệ dụng, việc sử dụng link và đường dẫn end to end, độ chiếm dụng tài nguyên của nút, độ trễ và biến động trễ. 2.6.4 Mạng riênng ảo VPN VPN là cho phép khách hàng thiết lập mạng riêng giống như thuê kênh riêng nhưng với chi phí thấp hơn bằng cách sử dụng mạng hạ tầng công cộng dùng chung. Kiến trúc MPLS đáp ứng tất cả các yêu cầu cần thiết để hỗ trợ VPN bằng cách thiết lập các đường hầm LSP sử dụng định tuyến tường minh. Do đó, MPLS sử dụng các đường hầm LSP cho phép nhà khai thác cung cấp dịch vụ VPN théo cách tích hợp trên cùng hạ tầng mà họ cung cấp dịch vụ Internet. Hơn nữa, cơ chế xếp chồng nhãn cho phép cấu hình nhiều VPN lồng nhau trên cùng hạ tầng mạng. 2.6.5 Chuyển tiếp có phân cấp (Hiearchical Forwarding) Thay đổi đáng kể nhất được MPLS đưa ra không phải ở kiến trúc định tuyến mà là kiến trúc chuyển tiếp. Sự cải tiến trong kiến trúc chuyển tiếp có tác độngđáng kể đến khả năng cung cấp chuyển tiếp phân cấp. Chuyển tiếp phân cấp cho phép lông một LSP vào trong một LSP khác (xếp chồng nhãn hay còn gọi là điều khiển gói đa cấp). Thực ra chuyển tiếp phân cấp không phải là kĩ thuật mới; ATM đã cung cấp cơ chế chuyển tiếp 2 mức với khái niệm đường ảo (VP) và kênh ảo (VC). Tuy nhiên MPLS cho phép các LSP được lồng nhau một cách tùy ý, cung cấp điều khiển gói đa cấp cho việc chuyển tiếp. 2.6.6 Khả năng mở rộng Scalability Chuyển mạch nhãn cung cấp một sự tách biệt tòan diện hơn giữa định tuyến liên miền (inter domain) và định tuyến nội miền (intra domain) điều này cải thiện đáng kể khả năng mở rộng của các tiến trình định tuyến. Hơn nữa khả năng mở rông của MPLS còn nhờ vào FEC (thu gom luồng) và xếp chồng nhãn để hợp nhất (merging) hoặc lồng nhau (nesting) các LSP. Ngòai ra nhiều LSP liên kết với các FEC khác nhau có thể được trộn vào cùng một LSP. Sử dụng các LSP lồnhg nhau cũng cải thiện khả năng mở rộng của MPLS. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 27 Trường ĐH Công Nghệ Chương 3: ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU TRONG MPLS 3.1 ĐỊNH TUYẾN TRONG MPLS MPLS hỗ trợ cả hai kĩ thuật định tuyến: định tuyến từng chặng hop by hop và định tuyến ràng buộc (constrain based routing). Định tuyến từng chặng cho phép mỗi nút nhận dạng các FEC và chọn hop kế cho mỗi FEC một cách độc lập, giống như định tuyến trong mạng IP. Tuy nhiên nếu muốn triển khai kĩ thuật lưu lượng vói MPLS bắt buộc phải sử dụng kiểu định tuyến ràng buộc . 3.1.1 Định tuyến ràng buộc Định tuyến ràng buộc là một phương tiện để thực hiện xử lý tự động hóa kĩ thuật lưu lượng, khắc phục đựoc các hạn chế của định tuyến theo đích (destination based routing). Khắc phục được các hạn chế của định tuyến theo đích (thuật toán chọn đường ngắn nhất OSPF) mà còn sử dụng các metric đặc thù khác như băng thông, trễ, cost và biến động trễ. Giải thuật chọn đường có khả năng tối ưu hóa theo một hoặc nhiều metric này, thông thường người ta sử dụng metric dựa trên số lượng hop và băng thông. Để đường được chọn có số lượng hop nhỏ nhất nhưng phải đảm bảo băng thông khả dụng trên tất cả các chặng liên kết, quyết định cơ bản như sau: chọn đượng ngắn nhất trong số tất cả các đường có băng thông khả dụng thỏa mãn yêu cầu. Hình 3. 1 : Một ví dụ về định tuyến ràng buộc Định tuyến ràng buộc có 2 kiểu online và offline. Kiểu online cho phép các router tính đường cho các LSP bất kì lúc nào. Trong kiểu offline, một server tính đường Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 28 Trường ĐH Công Nghệ cho các LSP theo định kì (chu kì có thể đựoc chọn bởi nhà quản trị, thừờng là vài giờ hoặc vài ngày). Các LSP được báo hiệu thiết lập theo các đường đã chọn. 3.1.2 Định tuyến tường minh Định tuyến tường minh (Explicit Routing) là một tập con của định tuyến ràng buộc, trong đó sự ràng buộc là đối tượng tuyên tường minh ER. Tuyến tường minh là một danh sách các nút trừu tượng (abstract node) mà một đường chuyển mạch nhãn ràng buộc CR-LSP phải đi qua. Nút trừu tượng có thể là một nút địa chỉ IP hoặc một nhóm nút (như IP prefix hoặc một AS). Nếu ER chỉ quy định một nhóm trong số các nút mà CR-LSP đi qua thì nó được gọi là tuyến tường minh thả lỏng (loose ER). Ngược lại nếu ER quy định toàn bộ các nute trên CR-LSP thì được gọi là tuyến tường minh ngiêm ngặt (strict ER). CR-LSP được mã hóa như là một chuỗi các ER-hop (chặng tường minh) chứa trong một cấu trúc Type-Length-Value ràng buộc (contraint based route TLV). Mỗi ER- hop có thể xắc định một nhóm các nút. CR-LSP khi đó bao gồm tất cả các nhóm nút đã được xắc định theo thứ tự xuất hiện trong cấu trúc TLV. 3.2 CÁC CHẾ ĐỘ BÁO HIỆU MPLS 3.2.1 Chế độ phân phối nhãn MPLS cho phép hai chế độ hoạt động của các LSR để phân phối các ánh xạ nhãn, đó là phân phối không cần yêu cầu (downstream unsolicited) và phân phối theo yêu cầu (downstream on demand). Thuật ngữ downstream ở đây ngụ ý rẳng phía downstream sẽ thực hiện gán kết nhãn và thông báo gán kết đó cho phía upstream. 3.2.1.a Phân phối nhãn không cần yêu cầu (downstream unsolicited) Downstream-LSR phân phối các gán kết nhãn đến upstream-LSR mà không cần có yêu cầu thực hiện việc kết nhãn.Nếu downstream-LSR chính là hop kế đối với định tuyến IP cho một FEC cụ thể thì upstream-LSR có thể sử dụng kiểu kết nhãn này để chuyển tiếp các gói trong FEC đó đến downstream-LSR. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 29 Trường ĐH Công Nghệ Hình 3.2 : Phân phối nhãn không theo yêu cầu 3.2.1.b Phân phối nhãn theo yêu cầu Upstream-LSR phải yêu cầu rõ ràng một gán kết cho một FEC cụ thể thì downstream-LSR mới phân phối. Trong phương thức này, downstream-router không nhất thiết phải là hop kế đối với định tuyến IP co FEC đó, điều này rất quan trọng đối với các LSP định tuyến tường minh. Hình 3.3 : Phân phối nhãn theo yêu cầu 3.2.2 Chế độ duy trì nhãn Một upstream-LSR có thể nhận các gán kết nhãn cho cùng một FEC X từ nhiều downstream-LSR. Có hai chế độ duy trì các gán kết nhãn nhận được là duy trì nhãn tự do (liberal label retention) và duy trì nhãn bảo thủ (conservative label retention). 3.2.2.a Duy trì nhãn tự do Phía upstream (LSR1) lưư trữ tất cả các gán kết nhãn nhận được, bất chấp việc downstream-LSR có phải là hop kế đối với định tuyến IP hay không. Ưu điểm chính của duy trì nhãn tự do là hop kế đối với định tuyến Ip hay không. Ưu điểm chính của duy trì nhãn tự do là có thể phản ứng nhanh với sự thay đổi định tuyến vì các gán kết nhãn đã có sẵn. Nhược điểm là LSR phải duy trì nhiều gán kết nhãn không dùng và có thể gây ra loop định tuyến tạm thời khi thay đổi định tuyến. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 30 Trường ĐH Công Nghệ Hình 3.4 : Duy trì nhãn tự do 3.2.2.b Duy trì nhãn bảo thủ Upstream-LSR hủy tất cả các gán kết nhãn khác, chỉ giữ lại gán kết nhãn gởi từ downstream-LSR đang là hop kế hiện hành. Chế độ này có ưu điểm là LSR chỉ cần duy trì số gán kết FEC nhãn ít hơn, nhưng đáp ứng chậm khi thay đổi định tuyến vì gán kết nhãn mới phải được yêu cầu và phân phối lai. Đây là chế độ thích hợp cho các LSR chỉ hỗ trợ một số lượng nhãn hạn chế (như các chuyển mạch ATM). Hình 3.5 : Duy trì nhãn bảo thủ. 3.2.3 Chế độ điều khiển LSP Khi một FEC ứng với một prefix địa chỉ được phân phối định tuyến IP, việc thiếp lập mối kết hợp giữa các gán kết nhãn tại một LSR có thể thực hiện theo hai cách sau: 3.2.3.a Điều khiển độc lập Khi mỗi LSR nhận dạng ra một FEC thì nó quyết định gán kết ngay một nhãn cho FEC đó và công bố luôn gán kết đó cho các đối tác phân phối nhãn (label distribution peers). Điều này tương tự như định tuyến IP thông thường, ở đó mỗi router ra quyết định độc lập về nơi cần chuyển gói tin đi. Điều khiển độc lập có ưu điểm là thiết lập LSP nhanh vì việc kết nhãn diễn ra song song giữa nhiều cặp LSR và dòng lưu Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 31 Trường ĐH Công Nghệ lượng có thể bắt đầu truyền mà không cần đợi cho tất cả các gán kết nhãn thiết lập xong. Hình 3.6 : Điều khiển độc lập. 3.2.3.b Điều khiển tuần tự Một downstream-LSR thực hiện kết nhãn cho một FEC và thông báo gán kết đó chỉ nếu nó là LSR lối ra hoặc nếu nó đã nhận được một gán kết nhãn cho FEC đó từ router hướng downstream của nó. Việc thiết lập LSP tuần tự bắt đầu ở LSR lối ra và diễn ra nối tiếp theo hướng ngược về LSR lối vào. Các LSP định tuyến tường minh bắt buộc phải sử dụng kiểu điền khiển tuần tự và quá trình phân phối nhãn theo chuỗi có thứ tự sẽ tạo ra thời gian trễ trước khi dòng lưu lượng đi trên LSP có thể bắt đầu. Tuy nhiên điều khiển tuần tự cung cấp phương tiện tránh loop và đạt được mức độ thu gom chắc chắn hơn. Hình 3.7 : Điều khiển tuần tự. 3.2.4 Các giao thức phân phối nhãn MPLS Giao thức phân phối nhãn là một tập hợp các thủ tục mà nhờ nó một LSR có thể thông báo cho một LSR khác biết về các mối gán kết nhãn FEC mà nó đã tiến hành. Kiến trúc MPLS không chỉ định một giao thức phân phối nhãn duy nhất nào, do đó có thể có nhiều lựa chọn, mỗi giao thức có ưu điểm và nhược điểm riêng. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 32 Trường ĐH Công Nghệ 3.3 Giao thức LDP (Label Distribution Protocol) LDP được chuẩn hóa trong RFC 3036, nó được thiết kế để thiết lập và duy trì các LSP định tuyến không ràng buộc (unconstraint routing). Vùng hoạt động của LDP có thể là giữa các LSR láng giềng trực tiếp hoặc gián tiếp. Hình 3.8 : Vùng hoạt động của LDP. 3.3.1 Hoạt động của LDP LDP có 4 chức năng chính là phát hiện LSR láng giềng (neighbor discovery), thiết lập và duy trì phiên, quảng bá nhãn (label advertisement) và thông báo (notification), tương ứng với các chức năng trên, có 4 lớp thông điệp LDP sau đây: - Discoverry: Để trao đổi định kì bản tin hello nhằm loan báo và kiểm tra một LSR kết nối gián tiếp hoặc trực tiếp. - Session: Để thiết lập thương lượng các thông số cho việc khởi tạo, duy trì và chấm dứt các phiên ngang hàng LDP. Nhóm này bao gồm bản tin Initialization, keepalive. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 33 Trường ĐH Công Nghệ - Advertisement: Để tạo ra , thay đổi hoặc xóa các ánh xạ FEC tới nhãn. Nhóm này bao gồm bản tin Label Mapping, Label Withdrawal, Label Release, Label Request, Label Request Abort. - Notification: Để truyền đạt các thông tin trạng thái, lỗi hoặc cảnh báo. Các thông điệp discovery được trao đổi trên UDP. Các kiểu thông điệp còn lại đòi hỏi phát tin cậy nên dùng TCP. Trường hợp hai LSR có kết nối lớp 2 trực tiếp thì thủ tục phát hiện neighbor trực tiếp như sau: - Một LSR định kì gửi đi bản tin hello tới các cổng UDP 646 địa chỉ multicast (tất cả các router trong subnet) - Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin hello này trên cổng UDP. Đến một thời điểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có kết nối trực tiếp. - Khi LSR nhận biết đựoc địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó sẽ thiết lập kết nối TCP đến LSR đó. Khi đó phiên LDP được thiết lập giữa 2 LSR. Phiên LDP là phiên song hướng nên mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi liên kết nhãn. Hình 3.9 : Trao đổi thông điệp LDP. Trong trường hợp hai LSR không có kết nối lớp 2 trực tiếp (neighbor gián tiếp) thì LSR định kì gửi bản tin hello đến cổng UDP đã biết tại địa chỉ IP xắc định được khai báo khi lập cấu hình. Đầu nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin hello khác và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 34 Trường ĐH Công Nghệ 3.3.2 Cấu trúc thông điệp LDP Trao đổi thông điệp LDP thực hiện bằng cách gửi các LDP-PDU thông qua các phiên LDP trên kết nối TCP. Mỗi LDP-PDU có thể mang một hoặc nhiều thông điệp và các thông điệp này không nhất thiết phải có liên quan với nhau. 3.3.2.a LDP PDU Mỗi PDU của LDP bao gồm một header LDP và theo sau là một hoặc nhiều thông điệp LDP. Phần header LDP có dạng như sau: LDP header. - PDU Length (2octet): số nguyên chỉ chiều dài của PDU theo octet, không tính trường - Version và PDU Length. - LDP Identifier (6octet): xác định không gian nhãn được cấp phát. Bốn octet đầu là giá trị duy nhất toàn cục nhận dạng LSR, như địa chỉ IP (router ID) được gán cho LSR. Hai octets sau xắc định một không gian nhãn bên trong LSR. Hai octets này được set vè 0 cho không gian nhãn “ per platform”. 3.3.2.b Định dạng thông điệp LDP Tất cả các thông điệp LDP có cùng format như sau: Format thông điệp LDP. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 35 Trường ĐH Công Nghệ Bít U: bít “unknown”, luôn là 0 vì đặc tả LDP không có kiểu bản tin unknown. Bảng sau là các giá trị định nghĩa trường message type: Message Length: Chiều dài của các trường sau Message Length tính theo octet (gồm Message ID, các tham số bắt buộc và tùy chọn). Message ID đôi khi được dùng để liên kết một số bản tin với các bản tin khác, ví dụ như một bản tin đáp ứng sẽ có cùng Message ID với bản tin yêu cầu tương ứng. Các tham số bắt buộc và tùy chọn phụ thuộc vào các loại bản tin được gửi, chúng thường dùng kiểu mã hóa TLV (Type Length Value). Nói chung mọi thứ xuất hiện trong một thông điệp LDP có thể được mã hóa kiểu TLV, tuy nhiên đặc tả LDP không phải lúc nào cũng sử dụng lươc đồ TLV. 3.3.3 Các bản tin LDP - Hello: được trao đổi trong suốt quá trình hoạt động LDP như trình bày trên hình. - Initialization: được gửi đi khi bắt đầu một phiên LDP giữa 2 LSR để trao đổi các tham số, các tùy chọn cho phiên. Các tham số này bao gồm: + Chế độ phân bổ nhãn. + Các gía trị bộ định thời. + Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa 2 LSR đó. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 36 Trường ĐH Công Nghệ Cả 2 LSR đều có thể gửi các bản tin Initialization và LSR nhận được sẽ trả lời bằng Keepalive nếu các tham số được chấp nhận. Nếu có một tham số nào đó không được chấp nhận thì LSR trả lời thông báo có lỗi và phiên kết thúc. - Keepalive: Được gửi định kì khi không còn bản tin nào cần gửi để đảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khác đang họat động tốt. trường hợp không xuất hiện bản tin Keepalive hay một số bản tin LDP khác trong khoảng thời gian nhất định thì LSR sẽ xắc định đối tác LDP hỏng hoặc kết nối có sự cố và phiên LDP chấm dứt. - Label Mapping: được sử dụng để quảng bá gán kết giữa FEC và nhãn. - Label Withdrawal: Thực hiện quá trình ngược lại với bản tin Label Mapping, nó được sử dụng để xóa bỏ gán kết đã thực hiện trong label mapping. Bản tin này được sử dụng trong trường hợp: + Khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến (thay đổi Prefix địa chỉ), lúc đó LSR không còn nhận ra FEC này nữa. + Thay đổi trong cấu hình LSR làm tạm dừng việc chuyển nhãn các gói trong FEC đó. - Label Release: được sử dụng bởi LSR khi nhận được chuyển đổi nhãn mà nó không cần thiết nữa. Điều đó thừong xảy ra khi LSR giải phóng nhận thấy nút tiếp theo cho FEC không phải là LSR quảng bá liên kết nhãn/ FEC đó. - Label Request: Sử dụng trong chế độ hoạt động gán nhãn theo yêu cầu, LSR sẽ yêu cầu gán nhãn từ LSR kế cận phía downstream bằng bản tin này. - Label Request Abort: Nếu bản tin Label Request cần phải hủy bỏ trước khi được chấp nhận (do nút kế tiếp trong FEC yêu cầu đã thay đổi), thì LSR yêu cầu sẽ loại bỏ yêu cầu trước đó bằng bản tin Label Request Abort. 3.3.4 LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu. Ví dụ dưới đây minh họa việc sử dụng bản tin Label Request và Label Mapping trong chế độ công bố nhãn theo yêu cầu và điều khiển LSP độc lập. Trình tự thời gian trao đổi các bản tin LDP giữa các đối tác (peer) thiết lập một LSP từ router lối vào R1 qua R2 rồi đến router lối ra R3 cho một FEC có Prefix “a.b/16”, R1 khởi tạo tiến trình bằng cách yêu cầu một nhãn cho FEC “a.b/16” từ hop kế của nó là R2. Vì sử dụng điều khiển độc lập nên R2 trả ngay một ánh xạ nhãn về cho R1 là R2. Vì sử dụng điều khiển độc lập nên R2 trả ngay một ánh xạ nhãn về R1 trước khi R2 nhận được ánh xạ nhãn từ Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 37 Trường ĐH Công Nghệ phía downstream là R3. Cả R2 và R3 đáp ứng bằng bản tin Label Mapping, kết quả là trong FIB của R1 và LFIB của R2 và R3 có các entry gán kết nhãn hình thành nên đường chuyển mạch nhãn LSP. Hình 3.10 : Ví dụ LDP chế độ điều khiển độc lập theo yêu cầu. LDP còn hỗ trợ các chế độ phân phối nhãn khác. Khi cấu hình ở chế độ công bố không cần yêu cầu (downstream unsolicited 0, các router sẽ không dùng bản tin Label Request. Nếu điều khiển tuận tự (ordered control) được cấu hình trên mỗi giao diện, các yêu cầu nhãn sẽ làm cho các bản tin Label Mapping được trả về theo thứ tự từ R3 đến R2 rồi từ R2 về R1. Tổng quát, trong chế độ phân phối theo yêu cầu điều khiển tuần tự, ánh xã nhãn diễn ra đầu tiên ở router lối ra, rồi sau đó lẫn lườt ngược về đến router lối vào 3.4 Giao thức CR-LDP (Constrain based routing LDP) CR-LDP là giao thức mở rộng từ LDP (RFC 3212) nhằm hỗ trợ đặc biệt cho định tuyến ràng buộc, kỹ thuật lưu lượng (TE) và các họat độgn dự trữ tài nguyên. Các khả năng cảu CR-LDP tùy chọn bao gồm thương lượng các tham số lưu lượng như cấp phát băng thông, thiết lập và cầm giữ quyển ưu tiên.. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 38 Trường ĐH Công Nghệ 3.4.1 Mở rộng cho định tuyến ràng buộc CR-LDP bổ sung thêm các đối tượng Type Length Value mới sau đây (RFC 3212): + Tuyến tường minh ER (explicit Route) + Chặng từờng minh ER-hop (Explicit route hop) + Các tham số lưu lượng + Sự lấn chiếm (preemptions) + Nhận diện LSP (LSPID) + Ghim tuyến (routing Pinning) + Lớp tài nguyên (resource class) + CR – LSP FEC Một số thủ tục mới cũng được bổ sung để hỗ trợ các chức năng cần thiết như: + Báo hiệu đường (Path signalling) + Định nghĩa các tham số lưu lượng + Quản lý LSP (quyền ưu tiên, cam kết quản trị,…) CR-LDP sử dụng cơ chế gán nhãn theo yêu cầu và điều khiển tuần tự. Một LSP được thiết lập khi một chuỗi các bản tin Label Request lan truyền từ ingress-LSP đến egress-LSR, và nếu đường được yêu cầu thỏa mãn các ràng bụộc (ví dụ đủ băng thông khả dụng), thì các nhãn mới được cấp phát và phân phối bởi một chuỗi các bản tin Label Mapping lan truyền ngược về igress-LSR..Việc thiết lập một CR-LSP có thể thất bại vì nhiều lý do khác nhau và các lỗi sẽ được báo hiệu bằng bản tin Notification. 3.4.2 Thiết lập một CR-LSP (constrain based routing LSP) Để thiết lập một LSP theo một con đường định trứơc, CR-LDP sử dụng đối tượng tuyến tường minh ER (explicit route). ER được chứa trong các bản tin Label. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 39 Trường ĐH Công Nghệ Hình 3.11 : Thiết lập LSP với CR-LDP. 3.4.3 Tiến trình dự trữ tài nguyên Hình 3.12 : Tiến trình dự trữ tài nguyên. Tiến trình dự trữ tài nguyên như trong hình . Khi một nút CD-LDP nhận được một bản tin Label Request, nó gọi Admission Control để kiểm tra xem nút này có các tài nguyên được yêu cầu không. Nếu có đủ tài nguyên khả dụng, Admission Cotrol dự trữ nó bằng cách cập nhật bảng định Resource. Sau đó bản tin Label Request được chuyển tiếp đến nút MPLS kề sau. Khi nút CR-LDP nhận bản tin Label Mapping, nó lưu thông tin nhãn và giao diện vào bảng LIB, lưu thông tin CR-LSP được yêu cầu vào bảng cơ sở thôgn tin tuyến tường minh ERB (explicit route information base). Rồi nó gọi resource manager để tạo một hàng đợi phục vụ cho CR-LSP được yêu cầu,và lưư Service ID của nó vào bảng ERB. Cuối cùng, nó chuyển tiếp bản tin LSP Mapping tới nút MPLS kề trước. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 40 Trường ĐH Công Nghệ 3.5 GIAO THỨC RSVP-TE RSVP có một số cơ chế cần thiết để thực hiện báo hiệu phân phối nhãn nhằm ràng buộc định tuyến. IETF đã chuẩn hóa phần mở rộng kĩ thuật lưu lượng RSVP-TE , định nghĩa các ứng dụng của RSVP-TE như hỗ trợ phân phối nhãn theo yêu cầu để cấp phát tài nguyên cho các LSP định tuyến tường minh. Tổng kết cách dùng RSVP-TE để hỗ trợ tái định tuyến “make before break”, theo dõi đường thực sự được chọn qua chức năng ghi tuyến cũng như hỗ trợ ưu tiện và lấn chiếm. Nguyên lý chức năng của RSVP là thiết lập các dự trữ cho luồng gói đơn hướng. các bản tin RSVP thường đi theo con đường hop by hop của định tuyến Ip nếu không hiện diện tùy chọn tuyến tường minh. Các router hiểu RSVP dọc theo đường có thể chặn và xử lý bất cứ bản tin nào. RFC 2205 định ngĩa 3 kiểu bản tin RSVP: thiết lập dữ trữ (reservation setup), tear down, và error. RSVP-TE cũng định nghĩa thêm bản tin hello. 3.5.1 Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP RSVP sử dụng khái niệm dự trữ ở đầu nhận. Trước tiên đầu gửi phát ra một bản tin Path nhận diện một luồng và các đặc tíh lưư lượng của nó. Bản tin Path chứa một session –ID, sender-template, label request, sender Tspec và tùy chọn là đối tượng tuyến tường minh ERO (explicit route object), session ID chứa một địa chỉ IP đích đi kèm một nhận dạng hầm 16 bit (tunnel ID) để nhận diện một đường hầm LSP. Như đã trình bày ở chương trước, chỉ có ingress LSP mới cần biết về FEC được gán vào một đường hầm LSP. Do đó, không giống như LDP, FEC ánh xạ vào đường hầm LSP không bao gồm trong bất kì bản tin RVSP nào. Đối tượng label request hỗ trợ chế độ công bố nhãn theo yêu cầu. sender template chứa địa chỉ IP của đầu gởi đi kèm với một LSP ID có hỗ trợ phương thức “ make before break” khi thay đổi đường đi của một đường hầm LSP. Đặc tính lưu lượng Tspec sử dụgn tốc độ đỉnh (peak rate), thùgn token (token bucket) để định nghĩa tốc độ và kích cỡ bùng phát, đơn vị khống chế tối thiểu (minimum policed unit) và kích thước gói tối đa. Khi bản tin Path đi đến đích, bên nhận đáp ứng bằng một bản tin RESV néu nó đồng ý khởi tạo việc gán kết nhãn được yêu cầu trong bản tin Path. Bản tin RESV được Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 41 Trường ĐH Công Nghệ truyền về theo đường ngược chiều với bản tin Path bằng cách dùng thông tin hop kế trước trong bản tin Path. RESV cũng chứa cùng session ID như ở bản tin Path tương ứng, đối tượng ghi tuyến tùy chọn (route record) và thông tin lệ thuộc kiểu dự trữ (reservation style). Kiểu FF (fixed filter) có một nhãn và Tspec được ấn định cho mỗi cặp sender receiver. Kiểu SE (shared explicit) ấn định một nhãn khác nhau cho mỗi sender, nhưng tất cả chúng phải áp dụng cùng một dự trữ luồng rõ ràng. Đối tượng record route ghi nhận tuyến đường thực tế được chọn bỏi LSP bắt đầu từ egress dẫn ngược về ingress. Nó có thể được một router dùng để ghim một tuyến tường minh thả lỏng bằng cách copy tuyến ghi được trong bản tin RESV sang đối tượng tuyến tường minh ERO trong một bản tin Path được gửi theo chiều ngược lại. 3.5.2 Các bản tin Tear down , error và hello của RSVP-TE RSVP-TE định nghĩa 2 bản tin dành cho việc giải tỏa LSP là Path Tear và RESV Tear. Hai bản tin này được gửi theo chiều ngược với bản tin Path và RESV tương ứng.Bản tin Tear xóa bỏ bất kì trạng thái đã cài đặt liên quan đến bản tin Path hay RESV. Các bản tin Tear cũng có thể dùng để xóa các trạng thái đáp ứng cho một lỗi ở bước đầu tiên trong họat động tái định tuyến. Có các bản tin thông báo lỗi cho bản tin Path và RESV cũng như bản tin RESV Confirmation tùy chọn. các bản tin lỗi cho biết có sự vi phạm chính sách, mã hóa bản tin hoặc một số sự cố khác. Ví dụ, khi một LSP thấy rằng nó không thể hỗ trợ Tspec đặc tả trong một bản tin RESV, nó sẽ không chuyển tiếp bản tin RESV về cho phía upstream, thay vào đó nó tạo ra một bản tin RESVERR gửi cho phía downstream để xóa bỏ nỗ lực thiếp lập LSP. Tuyến tường minh và các tùy chọn record route của RSVP TE có một số các mã lỗi để phục vụ cho việc debug. RFC 3209 định nghĩa bản tin hello tùy chọn cho RSVP TE, nó cho phép một LSR phát hiện một neigbor bị lỗi nhanh hơn khi so với RSVP làm tươi tình trạng hoặc phát hiện lỗi đường truyền bằng một giao thức định tuyến IP. Điều này khá hữu ích trong việc tái định tuyến nhanh. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 42 Trường ĐH Công Nghệ 3.5.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tự theo yêu cầu. Hình trên ví dụ việc trao đổi bản tin RSVP-TE sử dụng đối tượng tuyến tường miinh ERO (explicit route object) để cài đặt một LSP đi qua một con đường không phải là ngắn nhất. router R1 xắc định rằng nó sẽ ấn định FEC “a.b/16” cho một đường hầm LSP, và nó tính ra một tuyến tường minh R4-R5-R3 để đi đến hop kế cho FEC đó. R1 khởi tạo việc thiết lập LSP này bằng cách phát ra một bản tin Path đến R4 với một ERO, Tspec, sender template (có chứa địa chỉ của sender) và một đối tượng label request. Mỗi bản tin RESV liên quan đến đường hầm LSP này đều mang session ID và filter spec nguyên thủy của sender R1 để giữ mối tương quan với nhau. Tiếp theo, R4 tiếp nhận yêu cầu này và gửi bản tin Path đến router kế tiếp ghi trong ERO lầ R5. đến lượt mình, R5 gửi bản tin này đến egress-router R3. Tại đích đến của bản tin Path, R3 xắc định rằng liên kết chặng R3-R5 có thể hỗ trợ cho yêu cầu và đó là hop cuối cùng trên đường dẫn cho FEC”a.b/16”.R3 đáp ứng bằng bản tin RESV có chứa ERO, Tspec của dung lượng dự trữ, một filter spec thỏa mãn bên gửi, và gán một nhãn null ngầm (implicit null) cho chặng liên kết này. Theo RFC 3031, nhãn null là một quy ước được dùng trong phân phối nhãn cho phép egress router (R3) báo hiệu cho đối tác upstream của nó biết rằng đây là hop áp cuối (penultimate hop) của LSP, do vậy cần gỡ nhãn đỉnh của stack (xem LFIB của nhãn LSR R5). Tiếp theo, R5 thu nạp bản tin RESV yêu cầu cho chặng R5-R4 ấn định nhãn B và gởi bản tin RESV đến router kề trước trong ERO là R4. cuối cùng R4 chấp nhận yêu cầum ấn định nhãn A và gửi bản tin RESV ngược về R1. Đến lúc này, đường LSP được thiết lập xong và các gói tin có nhãn cho FEC “a.b/16” được chuyển tiếp qua đường hầm. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 43 Trường ĐH Công Nghệ Hình 3.13 : Thiết lập LSP với RSVP-TE Khác với giao thức LDP, các bản tin RSVP-TE không mang FEC vì chỉ duy nhất có R1 cần biết về ánh xạ giữa FEC và đường hầm LSP. 2.1.1 Giảm lượng overhead làm tươi RSVP RSVP là giao thức trạng thái mềm (soft-state), tiến trình phát một bản tin Path và bản tin RESV hồi đáp tương ứng phải được định kì làm tươi, thứờng khoảng 30s một lần. Phương pháp làm tươi này đề phòng các bản tin bị mất và trong trường hợp định tuyến từng chặng sẽ tự động chuyển dữ trữ tài nguyên sang đường mới khi có bất kì thay đổi định tuyến IP. Tất nhiên, việc xử lý dành cho khởi tạo các bản tin Path và RESV lớn hơn nhiều so với việc làm tươi trạng thái một bản tin đã nhận trước đó, tuy nhiên với một số lượng lớn các LSP thì việc xử lý làm tươi có ảnh hưởng đáng kê đến hiệu năng. Một cách để giải quyết là tăng chu kì làm tươi, nhưng cũng sẽ làm tăng độ trễ báo hiệu khi mất bản tin. RFE 2961 đặc tả một giải pháp cho hạn mức xử lý và vấn đề trễ báo hiệu. Cơ chế này bao gồm việc bó gọn bản tin để giảm tải xử lý, cũng như các cách để router dễ dàng nhận dạng một bản tin không thay đổi hơn. Việc hồi báo bản tin cũng được bổ sung để chuyển tải tin cậy bản tin RSVP và xử lý trường hợp mất các bản tin Path Tear và RESV tear vì hai bản tin này không được làm tươi trong hoạt động RSVP. Cuối cùng giải pháp này định nghĩa một bản tin tổng kết (summary)để làm tươi Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 44 Trường ĐH Công Nghệ trạng thái mà không yêu cầu truyền toàn bộ bản tin làm tươi. Các cải tiến này nhằm giảm lượng overhead làm tươi của RSVP trong mạng MPLS. 3.6 GIAO THỨC BGP 3.6.1 BGPv4 và mở rộng cho MPLS BGPv4 (Border Gateway Protocol) là một giao thức định tuyến để gắn kết tập hợp các mạng cung cấp dịch vụ trên internet. Vì nó chỉ là giao thức sử dụng giữa các nhà cung cấp, RFC 2107 đã mở rộng BGP hỗ trợ phân phối nhãn MPLS để có thể thiết lập các LSP riêng. BGP có một tập thuật ngữ riêng. Một khái niệm quan trọng là số AS duy nhất (Autonomous System), được định nghĩa là một tập hợp các router thực hiện một chính sách định tuyến ngoại thống nhất có thể nhận thấy đối với router của AS khác. BGP không truyền các thôgn tin topology nội giữa các AS, nó chỉ cung cấp các thông tin về các prefix địa chỉ mà có thể tìm đến hoặc đi quá giang qua đó. Sử dụng BGP giữa các router biên (border) nộ trong một AS được gọi là BGP nội (iBGP), còn sử dụng BGP giữa các router trong các AS khác nhau được gọi là BGP ngọai (eBGP). BGP chạy trên một phiên TCP vì nó cần độ tin cậy, phân phát đúng thứ tự. Nó có 3 phase hoạt động: thiết lập phiên, trao đổi bản tin cập nhật, và chấm dứt phiên. Trong thiết lập phiên, các đối tác BGP (BGP peer) trong các AS lân cận trao đổi các bản tin OPEN có chứa AS number, một giá trị keep-alive timeout, và các tham số tùy chọn như nhận thực. các BGP peer định kì trao đổi bản tin keep alive, nếu phát hiện timeout sẽ chấm dứt phiên. Sau khi thiết lập phiên, các BGP peer trao đổi các bản tin UPDATE có chứa các prefix địa chỉ có thể đến được hiện hành (reachability), được gọi là NLRI (Network Layer Reachability Information). Sau khi trao đổi đồng bộ khởi tạo, các thay đổi định tuyến gia tăng được liên lạc bằng bản tin UPDATE. Nội dung bản tin BGP UPDATE gồm 3 phần: các tuyến thu hồi (withdrawn route), một danh sách các prefix địa chỉ NLRI, và một danh sách tùy chọn các thuộc tính liên quan. Các BGP ngang hàng tạo quyết định chính sách cục bộ khi xem xét công bố một NLRI với các thuộc tính đường được chọn hay thu hồi thông cáo trước đó. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 45 Trường ĐH Công Nghệ Chính sách thường dùng là chọn NLRI có Prefix địa chỉ đặc tả so trùng nhất, chọn một đường có số hop AS ít nhất. Hình 3.14 : Nội dung bản tin BGP update. Khi bản tin UPDATE chứa thông tin NLRI, một số thưộc tính đường là bắt buộc trong khi một số khác là tùy chọn. các thuộc tính đường bắt buộc là : ORIGIN, AS- PATH, và NEXT-HOP. ORIGIN nhận diện nguồn gốc của NLRI, thí dụ nó được học qua giao thức định tuyến nội hay ngoại. AS-PATH liệt kê một path-vector gồm một tập AS-PATH thường là yếu tố quyết định chọn một tuyến, nên BGP được gọi là giao thức định tuyến path-vector. Các router sử dụng AS-PATH để tránh loop bằng cách không chuyển tiếp các thông cáo tuyến có chứa số AS của chúng. NEXT-HOP nhận diện địa chỉ IP của router biên cần dùng để tìm đến NLRI. BGP có một số tham số tùy chọn có thể thực hiện một dạng cân bằng tải: LOCALPREF và MED. LOCALPREF cho phép AS đầu gửi chỉ định một sự ưu tiên (preference) định tuyến lưu lượng đi ra trên nhiều liên kết đến AS khác; trong khi MED (multiple exit discriminator) cho phép một AS phía nhận chỉ định một ưu tiên cho lưu lượng đến từ một AS khác. RFC 2283 định nghĩa các mở rộng đa giao thức cho BGP để phân phối nhãn MPLS nằm trong một phần của NLRI. Các BGP thương lượng hỗ trợ cho khả năng tùy chọn này vào lúc thiết lập phiên. Thủ tục cơ bản là “kí sinh” việc phân phối nhãn theo kiểu không cần yêu cầu song song khi thực hiện phân phối tuyên BGP. 3.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ. BGP có thể dùng để thiết lập phân phối nhãn cho các LSP đi xuyên qua các mạng của nhiều nhà cung cấp khác nhau. Hìh 3 trên gồm 3 hệ tự trị là A,B,C. AS A cấp phát cho khách hàng Prefix địa chỉ (FEC)”a.b/16”. Router C3 quảng bá nó như một NLRI cho AS-A và AS-B bằng bản tin BGP UPDATE có chứa Next-hop và ASPATH. Bản tin update được gủi bởi C3 đến A3 còn mang một ánh xạ từ FEC “route reflector”. Nhằm Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 46 Trường ĐH Công Nghệ tìm cách tốt nhất để chuyền tiếp các gói đến prefix “a.b/16”, A1 có thể xác định rằng đường AS ngắn nhất là qua hop kế A3 sử dụng nhãn L. nhờ định tuyến nội và giao thức phân phối nhãn của mình, router A1 cungc biết rằng tuyến tốt nhất để đến A3 là đi qua A2 sử dụng nhãn M. Kết quả là khi chuyển gói đến prefix “a.b/16”, router A1 push nhãn L lên gói rồi push tiếp nhãn M trên đỉnh stack . như vậy, một LSP được chui bên trong một đường hầm LSP khác. LSP1 bên ngòai kéo dài từ A1 đến A3. Trong khi đó, LSP 2 kéo dài từ AS A đến AS C và có một đoạn chui bên trong LSP1. Hình 3.15 : BGP phân phối nhãn qua nhiều Autonomous System. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 47 Trường ĐH Công Nghệ Chương 4: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG TRONG MPLS 4.1 GIỚI THIỆU Chúng ta có thể sử dụng vận hành và bảo dưỡng MPLS (MPLS Operation and Maintenance – OAM) để phát hiện các lỗi vận hành, cho việc tính toán và đo đạc hiệu suất trong mạng MPLS. Các vấn đề trên mặt phẳng điều khiển có thể được báo cáo bởi các bẫy (traps) hoặc thấy được bởi sự lựa chọn (polling) cơ sở thông tin quản trị (Management Information Base – MIB). Điều này có thể đáp ứng nhu cầu cho các mạng IP, nhưng là khó khăn hơn để phát hiện các vấn đề ở trong mằt phẳng dữ liệu khi mạng chạy MPLS. OAM MPLS là một tập hợp các giao thức được dùng để phát hiện các vấn đề trong mạng MPLS một cách dễ dàng, nhanh chóng hơn và giữ lại dấu vết (keeps track) của kết quả đo đạc là quan trọng trong các mạng mà có những thỏa thuận (aggreements) ở mức dịch vụ (SLAs) với các khách hàng hoặc các công ty khác. Mục tiêu của OAM MPLS là để phát hiện, báo cáo, và vá lại vấn đề trước khi một người dùng gọi nó lên (user calls it in). 4.2 Các yêu cầu của OAM - MPLS Các yêu cầu của OAM MPLS được liệt kê dưới đây: - Phát hiện và chẩn đoán (diagnosis) các lỗi của mặt phẳng điều khiển cũng như mặt phẳng dữ liệu. - Phát hiện lỗi trong một đường chuyển mạch nhãn (LSP). - Các gói OAM di chuyển trên cùng một tuyến như là lưu lượng dữ liệu MPLS. - Mô tả đặc điểm của tuyến (path characterization). - Đo đạc các SLA - Sự ảnh hưởng lẫn nhau của OAM. - Các MIB - Tính toán. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 48 Trường ĐH Công Nghệ 4.2.1 Phát hiện và chẩn đoán các lỗi của mặt phẳng dữ liệu và điều khiển Các vấn đề thông thường trong các mạng MPLS là việc nhận các gói tại một router chuyển mạch nhãn (label switching router – LSR) với một đỉnh nhãn đặc trưng cho nơi mà LSR không có thông tin chuyển tiếp hoặc thông tin chuyển tiếp không chính xác.Vấn đề này có thể được phát hiện bởi thông tin điều khiển mà giao thức phân bố nhãn (Label Distribution Protocol-LDP), giao thức ReserVation tài nguyên (RSVP), giao thức định tuyến IP, bảng định tuyến, cơ sở thông tin nhãn (LIB), và cở sở thông tin chuyển tiếp nhãn (LFIB) cung cấp. Tuy nhiên, vấn đề chỉ trở nên rõ ràng nếu lưu lượng thực tế là đang lưu chuyển và bị lỗi tại LSR nào đó. Tinh vi hơn và khó khăn để phát hiện là một LSR nào đó, nơi mà thông tin mặt phẳng điều khiển là chính xác nhưng thông tin mặt phẳng dữ liệu lại bị lỗi. Phần mêm mặt phẳng điều khiển có thể cho phép sửa lại cho đúng, với các vấn đề mà không được phát hiện ra bởi các câu lệnh SHOW trên router, trong khi mạt phẳng dữ liệu làm rơi (drops) hoặc ngược đãi (mistreats) các gói, nơi mà kết quả có thể trong một lỗi chuyển tiếp. 4.2.2 Sự phát hiện ra lỗi trong một tuyến chuyển mạch nhãn (LSP). Một vấn đề thông thường là lỗi hoặc một quảng bá nhãn giữa hai LSR. Ví dụ, LDP hàng xóm ngang hàng có thể bị down giữa hai LSR, nơi gây ra cho các gói bị rớt hoặc chuyển tiếp đi không có nhãn. Nếu MPLS vận chuyển lưu lượng lớp 2 mà trở nên không có nhãn trên một router nhà cung cấp, nó sẽ bị rớt. Tương tự, nêu lưu lượng Ipv4 trở nên không có nhãn, nó có thể bị chuyển tiếp đi đến bảng định tuyến toàn cầu. Nếu không tồn tại tuyến nào cho địa chỉ IP đích, gói sẽ bị bỏ đi. Nếu một entry định tuyến tồn tại, gói được chuyển tiếp đi. Trong trường hợp này, hai vấn đề có thể xảy ra là: gói có thể được chuyển tiếp tới đúng đích, hoặc nó có thể được chuyển đi đến đích không đúng. Một vấn đề thông thường khác có thể thấy trong các mạng MPLS là các vấn đề về MTU. Bởi vì chồng nhãn được thêm vào, kích thước của gói sẽ giảm đi n lần trong 4 bytes với n là số nhãn trong chồng nhãn. Nếu từ điều khiển xuất hiện giữa stack nhãn và Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 49 Trường ĐH Công Nghệ tải trọng MPLS, 4 bytes khác được thêm vào. Điều này có thể gây nên vấn đề về MTU trên một router nào đó, bởi vì chúng không hỗ trợ kích thước lớn hơn của MTU hoặc bởi vì lỗi trong cấu hình. Trong trường hợp khác, miễn là các gói nhỏ hơn được chuyển đi, sẽ không phát hiện được vấn đề xảy ra. Vấn đề chỉ được phát hiện lần đầu khi các gói lớn hơn đựơc phát đi. Trong các mạng mà có nhiều tuyến có cost là như nhau (Equal Cost Multi Paths- ECMP), một vài vấn đề không ai để ý có thể đến một tuyến của các tuyến ECMP không được sử dụng. Tuy nhiên, ngay lập tức lưu lượng lưu chuyển ngang qua một tuyến bị lỗi. Sẽ là tốt nhất nếu phát hiện các vấn đề trước khi một khách hàng thông báo về chúng. OAM MPLS được phát triển với ý định này. 4.2.3 Các gói OAM lưu chuyển dữ liệu MPLS. Đó là điều quan trọng vì các gói OAM di chuyển trên cùng một tuyến như là dữ liệu người dùng để phát hiện các lỗi trong mặt phẳng dữ liệu của LSR. Bởi vậy, lưu lượng OAM MPLS là lưu lượng giao thức đơn vị dữ liệu người dùng (User Datagram Protocol – UDP) và không phải là một kiểu dữ liệu mà các router có thể đối xử khác. Để lấy ví dụ, lưu lượng giao thức thông điệp điều khiển internet (Internet Control Message Protocol – ICMP) sẽ được chuyển đi theo một cách khác trên các router so với lưu lượng TCP hay UDP thông thường. Một vài phần cứng chuyển tiếp gói phụ thuộc vào kiểu của lưu lượng. 4.2.4 Path Characterization. Lưu lượng OAM có thể chỉ ra các đặc trưng tuyến của lưu lượng MPLS. Các đặc trưng này có thể bao gồm các vấn đề sau: - Xử lý chất lượng của dịch vụ (Quality of Service – QoS). - Xử lý thời gian sống của gói (Time To Live – TTL) - Sự âm ỷ (latency) - Hiệu ứng jitter - Trạng thái ECMP (ECMP behavior) - Đơn vị phát tối đa (Maximum transmission unit – MTU) dọc theo tuyến. - Mất mát gói. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 50 Trường ĐH Công Nghệ Điều này là quan trọng khi nhìn vào sự xử lý lưu lượng dọc theo một LSP hoặc lưu lượng thuộc về một lớp chuyển tiếp tương đương (Forwarding Equivalence Class – FEC) mà bạn đo đạc các đặc tính chính xác. Để lấy ví dụ, lưu lượng tiếng nói có một sự âm ỷ nhỏ (latency) và giá trị jitter dọc theo tuyến, nhưng trái lại, thông số này là không quan trọng trong lưu lượng dữ liệu Internet. Một công cụ tuyệt vời để đăc trưng hóa tuyến dữ liệu là SLA IP, sẽ đựợc thảo luận sau đây. 4.2.5 Sự đo đạc các SLA Nếu các SLA áp dụng cho mạng MPLS, các đặc trưng của các LSP sẽ phủ hợp (correspond) với các SLA tiền định nghiã (predefined). Ví dụ, OAM MPLS sẽ cung cấp các kĩ thuật để đo đạc các đăc trưng của các LSP. Cho các SLA, latency, jitter, round trip time (RTT), và mất gói là các đặc trưng quan trọng để đo đạc cho mỗi LSP. Bạn có thể thấy trong thông tin MIB để thu đựợc điều này, hoặc có thể tiến hành đo đạc nó bằng cách gửi đi các thăm dò vào trong các LSP. SLA IP có thể gửi đi các gói thăm dò (probes) để đo đạc hiệu suất của mạng đặc biệt hoặc gửi đi theo các khoảng thường xuyên (regular). 4.2.6 OAM Interworking Khi bạn chuyển phát các frames lớp 2 qua đám mây MPLS (AtoM), mỗi router biên của nhà cung cấp biên (PE) có các mạch gắn thêm vào (AC). Các AC này có thể có các giao thức lớp 2 với các thông điệp OAM của chúng và các gói lỗi. OAM MPLS phải hỗ trợ việc chuyển sang hoặc ánh xạ của giao thức lớp 2, nơi sinh ra các thông điệp OAM (hoặc một tập hợp con tối thiểu của chúng) vào trong các thông điệp OAM MPLS được định nghiã mới. Trong cách ngược lại, các trạng thái lỗi đặc trưng MPLS mà áp dụng pseudowires phải được ánh xạ đến nơi sinh ra các thông điệp OAM của các giao thức AC trên các router PE. 4.2.7 Các MIB Việc quản trị luôn luôn đóng một vai trò hết sức quan trọng trong networking. Điều này là không khác cho các mạng MPLS. Quản trị và các MIB đóng một vai trò quan trọng trong việc ghi lại dấu vết trạng thái của một mạng và cung cấp một cảch báo Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 51 Trường ĐH Công Nghệ sớm khi có một vài sự kiện không đúng xảy ra. Các MIB đặc trưng cho MPLS đã và đang được phát triển. 4.2.8 Việc tính toán (accounting) Việc tính toán là quan trọng cho các công việc đo đạc mạng và các mục đích tính cước (billing purposes). Lưu lượng (netflow) mạng có thể cung cấp việc tính toán trong IOS Cisco. Netflow tạo ra cho MPLS aware để tính toán lưu lượng đã được đóng gói trên LSP và (and even finer than that) bởi vì nhiều nhãn trong stack nhãn có thể để lại dấu vết. Netflow sẽ được giải thích sau. 4.3 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MPLS. 4.3.1 LSP connetivity (liên kết LSP) Các công cụ OAM của mặt phẳng người dùng yêu cầu xắc minh rằng các LSP được kết nối chính xác, và vì vậy có năng lực để phân phối dữ liệu khách hàng đến đích theo yêu cầu, có giá trị và bảo đảm chất lượng của dịch vụ QoS (Quality of Service), đem lại trong các SLA (Service Level Agreements). Một số các yêu cầu mà chúng phải được hỗ trợ bởi các chức năng OAM MPLS là: - Cả hai, theo yêu cầu và sự xắc minh kết nối liên tục của LSP để chắc chắn rằng các sai sót không tồn tại trên các LSP đến đích. - Một sai sót xuất hiện trong một tầng đã cho không nên gây ra các báo động nhiều lần (to be raised simultaneously), hoặc là gây nên các hành động thiếu chính xác không cần thiết được thực hiện trong các tầng client. Tầng client là tầng ở trên hệ thống cấp bậc nhãn (label hierarchy) sử dùng tầng hiện hành như là một tầng server. - Khả năng để đo đạc tính sẵn sàng và sự thực hiện (hay kết quả) chất lượng dịch vụ (QoS) của một LSP. - Các lỗi tối thiểu sau đây của mặt phẳng người dùng MPLS phải được phát hiện : + Mất kết nối của LSP đến một tầng server bị mất hoặc một sự mất kết nối bên trong tầng MPLS. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 52 Trường ĐH Công Nghệ + Swapped LSP trails. + Sự tái tạo lại LSP không được định trước của một lưu lượng của LSP vào lưu lượng của một LSP khác. + Sự tái tạo lại bản thân nó không định trước (unintended self-replication) 16 giá trị của 20 bít của trường Label được dự trữ trong tiêu đề của nhãn cho các chức năng đặc biệt, nhưng không phải tất cả đều được chỉ rõ. Một trong các chức năng này được đưa ra là nhãn cảnh báo OAM (OAM Alert Label) và được mang đến giá trị số của 14. Hình 4.1 : gói OAM MPLS. Có các loại tải trọng khác nhau phụ thuộc vào chức năng của OAM chứa trong các gói, nhưng vẫn có một cấu trúc chung cho các kiểu tải trọng. Từ lúc bắt đầu, một gói có một trường kiểu chức năng OAM để chỉ rõ loại chức năng nào của tải trọng . Trong mỗi một gói cũng chỉ rõ dữ liệu loại chức năng của OAM và ở cuối của mỗi gói chứa một bit (Bit Interleaved Parity – BIP16) kĩ thuật phát hiện lỗi. Số dư BIP16 được tính toán qua tất cả các trường của tải trọng OAM bao gồm cả kiểu chức năng OAM và các vị trí BIP16 mà nó được đặt trước tới giá trị zero. Tải trọng phải có độ dài tối thiểu là 44 octet bởi vì sẽ trở nên dễ dàng trong quá trình xử lý cũng như để hỗ trợ yêu cầu gói có kích thước nhỏ nhất trên các công ngệ lớp 2. Điều này đạt được bằng cách đệm các trường dữ liệu kiểu OAM chỉ định rõ với tất cả các bít là 0 khi cần thiết. Các gói OAM được làm cho trở nên khác nhau từ lưu lượng mặt phẳng người dùng thông thường bằng việc giảm một đi trong độ sâu của chồng nhãn tại một mức LSP đã cho tại vị trí mà chúng được chèn vào [21]. Để chắc chắn rằng các gói OAM có một Per Hop Behavior (PHB), phải chắc chắn rằng xắc suất mất gói là thấp nhất, ta mã hóa trường EXP theo một cách chắc chắn. Trường EXP nên được đặt tất cả là 0 trong tiêu đề OAM Alert Labeled và dù thể nào thì xắc suất mất gói thấp nhất PHB là ở trước tiêu đề chuyển tiếp mặt phẳng người dùng thông thường cho các LSP này [21].. Label Header Layer 2 Header OAM Payload (44 octets →) Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 53 Trường ĐH Công Nghệ Trường TTL nên được đặt hòan toàn là 1 trong tiêu đề OAM Alert Labeled. Một lí do cho điều này là các gói OAM đó sẽ không bao giờ di chuyển vượt xa hơn (the LSP trail termination sink point at the LSP level they were originally generate). Điều này là có thể bởi vì các tiêu đề không được xem xét bởi các LSR tráo đổi nhãn trung gian, và chỉ được quan sát tại các điểm chìm LSP (at LSP sink – points). Vào tháng 5 năm 2002, được đề ngị 6 kiểu khác nhau của các chức năng OAM và (these have the codepoints) được chỉ ra trên hình 4.2 và xa hơn trong các giới thiệu là có sự hỗ trợ cho các LSP đa điểm đến điểm, các LSP đơn hop (single-hop) và lấy nhãn ra ở hop áp chót. Hình 4.2 : OAM Function Type Codepoints Ta có thể chắc chắn rằng các gói CV OAM được phát ra trên tất cả các LSP theo thứ tự để phát hiện ra tất cả các sai sót và cung cấp khả năng bảo vệ để chống lại sự rò ri lưu lượng ở cả trong và ngòai các LSP. Nó cũng được giới thiệu các gói FDI OAM được sử dụng để chặn các báo động một cách ồ ạt. Các gói BDI là một công cụ hữu ích cho việc định lượng đơn điểm cuối (single-ended) của tất cả các hướng và trong cả một số trường hợp chuyển mạch bảo vệ. Tuy nhiên, chỉ các giới thiệu (recommendations) và các nhà quản trị (điều hành mạng- operators) mới có thể chọn để sử dụng một vài hoặc tất cả các gói OAM khi họ cảm thấy đó là hợp lý. 4.3.1.1 Connectivity Verification (CV) thẩm tra tính liên kết Chức năng xác minh tính kết nối (CV) được sử dụng để phát hiện và chẩn đoán tất cả các loại lỗi kết nối của LSP có nguồn gốc dưới đây hoặc bên trong các mạng lớp Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 54 Trường ĐH Công Nghệ MPLS. Dòng CV được phát ra tại các ingress LSR của LSP với một tần số quy định của một gói trên một giây và phát tới các egress LSR của LSP. Các gói CV OAM là trong suốt (transparent) đối với các transit LSR, có nghiã là các gói là không bị nhận thấy bởi các LSR này. Gói CV bao gồm đối tượng nhận dạng mạng duy nhất (network-unique identifier) Trail Termination Source Identifier – TTSI và đối tượng nhận dạng này được sử dụng để phát hiện tất cả các kiểu lỗi đã được giải thích trong chương 0. Điều này đạt được bằng việc egress LSR kiểm tra các gói CV đến trên LSP. Một LSP đi vào một trạng thái lỗi khi mà một trong các lỗi được miêu tả trong hình 4.2 . Kiến trúc của LSP TTSI được định nghiã bằng cách sử dụng một địa chỉ 16 octet LSR ID Ipv6 theo sau bởi một ID LSP Tunel dài 4 octet. ID LSP Tunel này được xây dựng lên bởi Local LSP_ID cho các đường hầm CR-LDP hoặc ID đường hầm (Tunel ID) cho các đường hầm RSVP. Nó cũng có thể được cấu hình bằng tay. 16 bit đâu tiên (2 octets) là các bit quan trọng nhất của ID LSP Tunel được độn vào với tất cả các bit là 0 để cho phép tăng một số đặc tính trong trường ID Tunel. Để cho LSR không hỗ trợ việc đánh địa chỉ Ipv6, một địa chỉ Ipv4 có thể được sử dụng cho ID LSR sử dụng định dạng được miêu ta trong, kiến trúc việc đánh địa chỉ IP phiên bản 6 : Hình 4.3 : Kiến trúc của tải trọng CV (CV payload) 4.3.1.2 Dấu hiệu lỗi chuyển tiếp gói tin (Forward Deflect Indication – FDI) Dấu hiệu lỗi chuyển tiếp (FDI) được phát ra bởi một egress LSR phát hiện lỗi. Khi egress LSR phát hiện ra một lỗi, nó tạo ra một gói FDI và trace nó theo và hướng lên theo suốt một chồng LSP được đặt vào, chúng ta cũng biết rằng theo hệ thống thứ tự nhãn thì các gói FDI OAM được phát ra trên một danh nghĩa. Mục đích ban đầu của các gói FDI là để chặn các báo động trong các mạng theo lớp ở trên của lớp xuất hiện các lỗi. Để có thể gửi các gói FDI đi lên, điều này là quan trọng rằng điểm lún LSP (the LSP sink point) ghi nhớ một vài ánh xạ nhãn LSP server- client mà trong sự tồn tại trước sự xuất hiện của lỗi. Theo cách này, khi các LSP mức cao hơn phát hiện sự mất của luồng CV nguyên nhân do các lỗi trên các LSP mức thấp Function Type Reserved LSP TTSI Padding BIP16 1 octet 3 octets 20 octets 18 octets 2 octets Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 55 Trường ĐH Công Nghệ hơn, chúng ta thu được sự nhận dạng chính xác của nguồn mà thực sự có các lỗi xảy ra. Các client ở các lớp cao hơn có thể không trong cùng một vùng quản trị như là nguồn lỗi ban đầu. Nó bao gồm các trường để chỉ ra bản chất của các lỗi và vị trí của chúng. Khi một FDI không đi qua được từ một LSP lớp server đến các LSP lớp client của chúng, thì vị trí của lỗi (Defect Location) và trường kiểu lỗi (Deflect Type field) sẽ được copy từ FDI LSP lớp server vào trong FDI LSP lớp client. Hình 4.4 (31): FDI và kiến trúc tải trọng của BDI Trong hình 31, trường kiểu lỗi (Defect Type field) rộng 2 bytes và giá trị của trường này có thể được liệt kê ra. Vị trí của lỗi (Defect Location) sẽ chứa nhận dạng của mạng mà tại đó lỗi được phát hiện thấy. Nhận dạng sẽ ở trong hình thái của một số của hệ tự trị (Autonomuos System – AS). 4.3.1.3 Chỉ thị lỗi ngược (Backward Deflect Indication – BDI) Mục đích của chức năng OAM BDI là thông tin tới upstream end của một LSP một lỗi downstream. BDI được phát ra tạ một điểm nguồn giới hạn của lối trở lại (at a return path’s trail termination source point) trong sự đáp lại của một lỗi được phát hiện tại một điểm chìm giới hạn đuôi của một LSP (at a LSP trail termination sink point) trong hướng chuyển tiếp. Để có thể gửi BDI (cũng là LB-Rsp) upstream, nó yêu cầu có một tuyến trở lại. Một tuyến trở lại có thể là: a. Một LSP dành cho sự trở lại (a dedicated return LSP). b. Một LSP trở lại chia sẻ, nói chia sẻ là ở giữa nhiều LSP chuyển tiếp. c. Một tuyến trở lại không MPLS, ví dụ như một đường ngòai dải IP. Tùy chọn này có (has potential security issues). Ví dụ đường trở lại có thể được giới hạn trên một giao diện LSR khác, và một người dùng hiểm độc tiềm năng có thể phát ra một BDI và gứi nó đến ingress LSR. Bởi vậy khả năng từ chối tấn công từ dịch vụ (DoS attack), các tiêu chuẩn về bảo mật phải được tăng thêm vào. Function Type Reserved 1 octet 1 octet LSP TTSI 20 octets 2 octets Defect Type Padding BIP16 14 octets 2 octets Defect Location 4 octets Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 56 Trường ĐH Công Nghệ Gói BDI được gửi một cách tuần hoàn bởi một gói trên giây trở lại theo (LSP trail termination sink point) mức ngang hàng của nó trong hướng ngược lại và xa hơn là đi lên qua một vài (nested LSP stack). BDI được gửi như một hình ảnh trung thực (phản ảnh – mirror) của FDI thích hợp (dành riêng – appropriate). Appropriate FDI là FDI được phát ra trên lớp thấp nhất nơi mà lỗi được phát hiện. Vị trí của lỗi (Defect Location) và các trường kiểu lỗi (Defect Type fields) là một ánh xạ trực tiếp của những kết quả này từ FDI appropriate và có các định dạng đồng nhất như được mô tả trước cho gói OAM FDI. Hình 4.5 minh họa 2 điều mà kết nối LSP quan tâm. Hai vùng màu xám trong phần A0 mô tả cách mà các gói OAM CV được phân bổ từ ingress đến egress trên các LSP khác nhau và độ sâu của chồng nhãn. A) miêu tả làm thế nào các gói CV được gửi đi bằng cách sử dụng mức độ sâu 1 và 2 trong hệ thống thứ bậc nhãn (label hierachy). B) miêu tả điều gì xảy ra khi mà một lỗi được phát hiện ra, nói mà LSR phát hiện ra lỗi và nó thông báo như thế nào đến các LSR về các lỗi được phát hiện. Các LSR là họ hàng (belongings to) với các LSP khác và sử dụng một hệ thống thứ bậc nhãn (label hiararchy) để hướng từ ingress đến egress LSR. Hình 4.5 : Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 57 Trường ĐH Công Nghệ Giả định tên của 3 LSP trong hình 4.5 là A, B, C. Ta có trong LSP A giữa LSR4 và LSR5 được chêm nhãn mức độ 1 (stack depth of one). LSP B từ LSR2 qua LSR3 và qua LSP A đến LSR6 chêm nhãn mức 2, và cuối cùng LSP C từ LSR1 qua LSP B qua LSR7 đến LSR8 chêm nhãn mức 3. Xem xét một lỗi được phát hiện giữa LSR2 và LSR3. Điều này sẽ có các hệ quả (tầm quan trọng - consequences) cho cả LSP B và LSP C. Cả LSR6 và LSR8 sẽ phát hiện ra rằng một lỗi đã xuất hiện khi lỗi thực sự là tại LSP B. Để ngăn cản các báo động cho LSP C tại LSR8, LSR6 thông báo cho router này bằng cách gửi các gói FDI theo cùng một đường như là LSP C sẽ sử dụng trước khi lỗi xuất hiện. Nó không chỉ cần thiết (to inform the downstream egress LSRs, LSR6 have to inform LSR2), các ingress LSR của LSP B, nơi mà trong sự quay về của nó sẽ cung cấp tin tức cho LSR1 về lỗi tốt như việc sử dụng các gói BDI. Cách mà các gói BDI được gửi đi, ví dụ như tìm kiếm một tuyến về thay đổi, sẽ được thảo luận ở dưới. 4.3.2 Defect type codepoint Mã của kiểu lỗi (Defect type code) được mã hóa trong 2 octets. Octet đầu tiên chỉ ra lớp và octet thứ 2 chỉ ra bản chất của lỗi (nature of the defect). Để có thể phát hiện được các lỗi này chúng ta cần một thiết bị trạng thái sãn sàng trên LSP (LSP availability state machine – ASM) trên cả các ingress LSR và egress LSR của LSP. Tại ingress LSR (do we have the LSP Trail Far – End Defect State and for the egress LSR the LSP Trail Sink Near-End Defect State).[21]. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 58 Trường ĐH Công Nghệ Defect Type (DT) DT code (Hex) Description dServer 01 01 Any server layer defect arising below the MPLS layer network dLOCV 02 01 Simple Loss of Connectivity Verification. dTTSI_Mismatch 02 02 Trail Termination Source Identifier Mismatch defect. dTTSI_Mismerge 02 03 Trail Termination Source Identifier Mismerge defect. dExcess 02 04 Increased rate of CV OAM packets with the expected TTSI above the nominal rate of one per second. dUnknown 02 FF Unknown defect detected in the MPLS layer. None 00 00 Reserved None FF FF Reserved Hình 4.6 : các codepoint của kiểu lỗi trong các gói OAM FDI./BDI [21a] Trong hình 33 có 4 lỗi trên mặt phẳng người dùng MPLS: dLOCV, dTTSI_Mismatch, dTTSI_Mismerge and dExcess. Khi một trong số các lỗi này xuất hiện, thì ASM đi vào trong LSP Trail Sink Near-End Defect State nơi mà trong sự quay trở lại của nó, khi các gói BDI đi đến được ingress LSR, nó sẽ làm cho ingress LSR đi vào Trail Far-End Defect State. 2 kiểu lỗi khác phân phối (deals) với các lỗi từ bên ngoài của lớp MPLS và không nhận biết được các lỗi. Mội hành động mà được cầu khẩn sử dụng khi quá trình đi vào LSP Trail Sink Near-End Defect State bị ngừng lại khi LSP Sink Near- End Defect State được thoát ra . Mô tả ý nghiã của một số loại lỗi: - dServer : một vài lỗi xuất hiện ở lớp server bên dưới mạng của lớp MPLS là một lỗi dServer. Chức năng này chỉ ra rằng chỉ có một lỗi trên các lớp bên dưới MPLS, nhưng không có thông tin gì về loại của lỗi được tìm thấy. Lỗi Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 59 Trường ĐH Công Nghệ này không được phát ra bởi các kĩ thuật OAM MPLS, nó là đầu ra cho OAM MPLS từ lớp server. - dLOCV : sự mất mát đơn (Simple Loss) của lỗi xắc minh kết nối xuất hiện khi không có các gói OAM CV được mong đợi với đối tượng xem xét TTSI được mong đợi (expected TTSI observed) trong một vài chu kĩ của 3 giây liên tiếp nhau (period of three consecutive seconds). Nếu nguyên nhân của dLOCV là tại lớp server và cũng có một tín hiệu FDI đến từ lớp server, sau đó codepoint DT cho dServer được sử dụng. Codepoint của dLOCV chỉ được sử dụng khi các lỗi kết nối đơn giản lớp MPLS xuất hiện trong các LSP của bản thân nó. - dTTSI_Mismatch : lỗi Trail Termination Source Identifier Mismatch xuất hiện khi có một vài gói OAM được xem xét trong một vài chu kĩ của 3 giây liên tiếp (period of three consecutive seconds) với một TTSI không được mong đợi và không có gói OAM CV (observed 0 với một TTSI được mong chờ trong cũng một chu kì. Các lỗi này làm mất cấu hình kết nối. Điều kiện của lỗi này mang đến quyền được ưu tiên cả trên lỗi dLOCV và điều kiện dTTSI-Mismerge trong những trường hợp khi mà chúng cũng xuất hiện. Điều này xuất hiện khi mà các LSP A và B trao đổi nhãn, nó thay thế cho quá trình của A1->A2 và B1->B2, chúgn ta chuyển A1->B2 và B1->A2. (Đó là thay vì A1- >A2 và B1->B2, chúng ta có A1->B2 và B1->A2). Trong trường hợp này chúng ta lấy một TTSI không được mong đợi tại sink point LSP và không có TTSI được mong đợi tại sink point. - dTTSI_Mismerge : lỗi Trail Termination Source Identifier Mismerge xuất hiện khi có một vài các gói OAM CV với một TTSI không được mong đợi và không có một gói OAM CV nào mà có một TTSI được mong đợi xem xét (an expected TTSI observed) trong một vài chu kì của 3 giây liên tiếp. Các lỗi này bao gồm cả lỗi nhánh (misbranching) và thay thế các lỗi không dự tính trước. Theo Neil Harrison từ British Telecom lỗi mất nhánh là sự thay thế không dự tính trước của một vệt đuôi (of a trail) và trường hợp nơi một vệt đuôi đơn (single trail) có thể không dự tính trước lỗi nhánh trở lại trên bản thân nó (ví dụ như bị vòng lặp – looping). Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 60 Trường ĐH Công Nghệ Các lỗi thay thế không dự tính trước xuất hiện khi nói LSP B (gets unintentionlly replicated, or let say duplicated, into say LSP A). trong cách này cả LSP A và B sẽ vận chuyển lưu lượng trên LSP B. Misbranching được hiểu như là LSP B bị mất tuyến và trộn vào trong LSP A và không bao giờ đến được sink point trên LSP B. Neil Harrison nói rằng các lỗi mất trộn (mismerge) này xuất hiện trong 2 trường hợp + Khi LSP B không bao giờ đi đến tại B2, nhưng đến một cách không dự tính trước tại A2. Điều này có thể được minh họa bởi A1+B1->A2, và 0->B2. Ở đây A2 sẽ lấy cả TTSI được mong đợi cho LSP A và một TTSI không được mong đợi cho LSP B tại sink point của LSP A. Trong các giới hạn của các lỗi, LSP A chỉ ra một lỗi mất trộn và ở đây LSP B chỉ ra một lỗi dLOCV từ B2 không bao giờ lấy một vài TTSI (never gets some TTSIs). + Khi LSP B vẫn đến tại B2, nhưng đến A2 một cách không dự tính trước được. Điều này có thể được hiểu như là A1+B1->A2, và B1- >B2. Ở đây A2 sẽ lấy cả một TTSI được mong đợi cho LSP A và lấy một TTSI không được mong đợi cho LSP B tại sink point của LSP A. Điều này là tương tự như kịch bản được nêu ra ở trên, Trong các giới hạn của các lỗi, LSP A chỉ ra một lỗi mismerge nhưng LSP B không chỉ ra lỗi. - dExcess : một lỗi dExcess xuất hiện khi có một sự tăng về tốc độ, 5 gói hoặc nhiều hơn của các gói OAM CV với TTSI được mong đợi bên trong một chu kì của 3 giây liên tiếp. Điều này có thể mang lại một ví dụ cho cho bản thân lỗi mismerging, một nguồn LSR có lỗi, tấn công từ chối dịch vụ (DoS attack). - dUnknown: không nhận biết được lỗi phát hiện trong lớp MPLS. Điều này được mong đợi để sử dụng cho các lỗi trên nút MPLS mà được phát hiện bên trong node (hầu như chắc chắn bởi người chủ) và tác động đến lưu lượng mặt phẳng người dùng. Chú ý rằng lỗi này không được phát hiện bởi các OAM MPLS, xa hơn nó là một đầu ra đến OAM MPLS. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 61 Trường ĐH Công Nghệ 4.3.3 Tuỳ chọn cảnh báo router và nhãn cảnh báo router. 4.3.3.1 Tùy chọn cảnh báo router Các gói IP có thể có một tùy chọn cảnh báo router được thêm vào header IP. Tùy chọn này là một tùy chọn IP cho phép router có thể kiểm tra gói xa hơn khi quá trình chuyển tiếp gói, dù là gói không có địa chỉ trực tiếp đến router. Router không nên chỉ chuyển gói bằng cách kiểm duyệt qua IP, nhưng router sẽ kiểm tra kỹ hơn trước khi chuyển nó đi. Sự kiểm tra này không được định nghĩa, và phụ thuộc vào sự bổ sung phần mềm trong router. Tùy chọn cảnh báo router là một tùy chọn IP như là các tùy chọn Timestanp, Loose Source Route, và Strict Source Route. Mỗi tùy chọn IP được mã hóa như là một giá trị trường kiểu (Type Length Value – TLV). Nhìn vào hình 4.7 để thấy định nghiã kiểu của một tùy chọn IP. Hình 4.7 : định nghiã kiểu tùy chọn IP Hình 4.8 chỉ ra tùy chọn IP với các giá trị cho tùy chọn cảnh báo router IP. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 62 Trường ĐH Công Nghệ Tùy chọn cảnh báo router làm việc chỉ khi gói là một gói IP. Nếu gói được đóng nhãn và như là toàn bộ được chuyển đi bởi LFIB trên LSR, LSR sẽ không biết rằng gói có trình diện tùy chọn cảnh báo router. Tất nhiên, bạn có thể lập trình cho LSR để thi hành kiểm tra gói sâu (deep packet inspection) và luôn luôn nhìn vào thông tin tiêu đề IP của các gói đã được đóng nhãn để chỉ ra dù không biết tùy chọn cảnh báo router được trình bày. Tuy nhiên, điều này có thể dẫn đầu tới một hiệu suất chuyển tiếp đông đặc ngiêm trọng (a serious forwarding performance impact) trên LSR, vì vậy nó không phải là giải pháp tốt nhất. Nó có thể không khả thi để thực hiện việc này trong các phương tiện phần cứng chuyển tiếp gói, hoặc nó có thể là quá đắt. Một giải pháp tốt hơn để sử dụng một nhãn MPLS đặc biệt như đỉnh nhãn trong stack nhãn của các gói mà các LSR cần để ngiên cứu. Nhãn đặc biệt này là một nhãn MPLS, được gọi là nhãn cảnh báo Router. 4.3.3.2 Nhãn cảnh báo router. Nhãn cảnh báo router có một giá trị của 1 (has a value of 1), và nó có thể xuất iện tại một nơi nào đó trong stack nhãn trừ tại vị trí bottom. Khi một LSR nhận một gói với nhãn l như là đỉnh nhãn