Tài liệu Traffic engineering với mpls

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HOC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ------------------------- Nguyễn Hoàng Nhật TRAFFIC ENGINEERING VỚI MPLS KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MẠNG VÀ TRUYỀN THÔNG Nha Trang, tháng 6/2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HOC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ------------------------- Nguyễn Hoàng Nhật TRAFFIC ENGINEERING VỚI MPLS KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MẠNG VÀ TRUYỀN THÔNG Cán bộ hướng dẫn: TH.S PHẠM VĂN NAM Nha Trang, tháng 6/2011 NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….…………………………………………………………………………………..………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….…………………………………………………………………………………..………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….…………………………………………………………………………………..………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….…………………………………………………………………………………..………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….…………………………………………………………………………………..………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………….…………………………………………………………………………………..………………………………………………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 9 Chương I: Tổng quan về các mạng IP............................................................................ 11 I.1. Chuyển tiếp IP và hạn chế của nó .................................................................... 11 I.2. Khái quát giao thức định tuyến IP .................................................................... 13 I.3. Phân loại định tuyến IP ..................................................................................... 14 I.4. Các thuật toán định tuyến động ........................................................................ 15 Chương II: Tìm hiểu về MPLS ...................................................................................... 19 II.1. Giới thiệu về giao thức định tuyến MPLS ........................................................ 19 II.2. Lợi ích của công nghệ MPLS ........................................................................... 19 II.3. Ưu điểm của MPLS so với mạng ATM ........................................................... 20 II.4. Kiến trúc của giao thức MPLS ......................................................................... 25 II.4.1. Nhãn ........................................................................................................... 25 II.4.2. Nhãn xếp chồng ......................................................................................... 25 II.4.4. Đường chuyển mạch nhãn - Label Switch Path(LSP) ............................... 27 II.4.5. Lớp chuyển tiếp tương đương - Forwarding Equivalence Class (FEC) .... 28 II.4.6. Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn - Label Switching Forwarding Table (LSFT) 28 II.4.7. Bảng cơ sở dữ liệu nhãn - Label Information Base (LIB) và Cơ sở dữ liệu nhãn chuyển tiếp – Label Forwarding Information Base (LFIB) ........................... 28 II.4.8. MPLS Payload ........................................................................................... 29 II.4.9. Không gian nhãn MPLS – MPLS Label Space ......................................... 30 II.5. Các hoạt động của MPLS ................................................................................. 30 II.5.1. Cách thức hoạt động của MPLS ................................................................ 30 II.5.2. Phân phối nhãn........................................................................................... 32 II.5.3. Kỹ thuật chuyển mạch CEF của Cisco ...................................................... 35 II.6. Giới thiệu các ứng dụng của MPLS ................................................................. 37 II.6.1. VPN MPLS ................................................................................................ 37 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỤC LỤC II.6.1.1. Giới thiệu ............................................................................................ 37 II.6.1.2. Cách thức hoạt động của MPLS VPN ................................................ 38 II.6.1.3. Ưu điểm của MPLS VPN.................................................................... 40 II.6.2. IP v6 và MPLS ........................................................................................... 41 II.6.2.1. Giới thiệu IP v6 ................................................................................... 42 II.6.2.2. So sánh giữa IP v4 và IP v6 ................................................................ 42 II.6.2.3. Cấu trúc địa chỉ IP v6 .......................................................................... 45 II.6.2.4. Phân loại địa chỉ IP v6 ........................................................................ 47 II.6.2.5. Thực hiện IP v6 trong mạng MPLS .................................................... 49 II.6.3. Any Transport over MPLS (AtoM) ........................................................... 52 II.6.4. Dịch vụ mạng LAN riêng ảo (VPLS) trên nền MPLS .............................. 53 II.6.5. MPLS QoS ................................................................................................. 58 II.6.5.1. Giới thiệu QoS .................................................................................... 58 II.6.5.2. DiffServ trong gói tin IP ..................................................................... 59 II.6.5.3. Cách hành xử đối với MPLS QoS trong hoạt động của Cisco IOS .... 61 II.6.5.4. Tổng quát về đường hầm DiffServ ..................................................... 62 Chương III : Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS (MPLS Traffic Engineering – MPLS TE) .................................................................................................................................. 65 III.1. Khái niệm về kỹ thuật lưu lượng................................................................... 65 III.2. Các kỹ thuật lưu lượng trước MPLS ............................................................. 66 III.3. Tổng quan kỹ thuật lưu lượng với MPLS (MPLS TE) ................................. 68 III.4. Sự phân phối thông tin của MPLS TE .......................................................... 69 III.4.1. Bắt đầu một MPLS TE............................................................................... 69 III.4.2. Các dạng thông tin được phân phối ........................................................... 71 III.4.4. Thông tin được phân phối như thế nào ? ................................................... 81 III.5. Tính toán và thiết lập đường đi trong MPLS TE .......................................... 82 III.5.1. Thuật toán SPF (Shorted path first) ........................................................... 83 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỤC LỤC III.5.2. Thuật toán CSPF ........................................................................................ 85 III.5.2.1. Giới thiệu ............................................................................................ 85 III.5.2.2. Các bước hoạt động của CSPF............................................................ 85 III.5.2.3. Các phương pháp quyết định trong CSPF (Tiebreakers in CSPF) ..... 87 III.5.2.4. Những yếu tố khác ảnh hưởng đến CSPF ........................................... 89 III.5.3. Tính toán lại đường đi trong MPLS TE (Tunnel reoptimization) ............. 90 III.5.4. Giao thức dành riêng tài nguyên (RSVP- Resource Reservation Protocol) 91 III.5.4.1. Tổng quan về RSVP ............................................................................ 91 III.5.4.2. Hoạt động của RSVP .......................................................................... 93 III.5.5. Đường hầm liên vùng (Interarea Tunnels) ................................................ 96 III.5.6. Quản lý các kết nối (Link Manager) .......................................................... 97 III.6. Chuyển tiếp lưu lượng vào một đường hầm – (Forwarding traffic down a tunnel) 98 III.6.1. Dùng định tuyến tĩnh để chuyển tiếp lưu lượng vào đường hầm .............. 98 III.6.2. Dùng định tuyến theo chính sách để đưa lưu lượng vào đường hầm ........ 99 III.6.3. Dùng định tuyến tự động để đưa lưu lượng vào đường hầm ..................... 99 III.6.4. Chia sẻ tải (Load Sharing) ....................................................................... 100 III.6.4.2. Chia sẻ tải không cân bằng ............................................................... 101 III.6.5. Chuyển tiếp liền kề (Forwarding Adjacency) .......................................... 102 III.6.6. Điều chỉnh băng thông tự động (Automatic Bandwidth Adjustment)..... 103 III.7. Chất lượng dịch vụ QoS với MPLS TE ...................................................... 103 III.7.1. DiffServ-Aware Traffic Engineering (DS-TE) ........................................ 103 III.7.2. Chuyển tiếp lưu lượng DS –TE xuống đường hầm ................................. 106 III.8. Bảo vệ và phục hồi ...................................................................................... 108 III.8.1. Tổng quát ................................................................................................. 108 III.8.2. Bảo vệ đường đi ....................................................................................... 108 III.8.3. Bảo vệ cục bộ (Local protection)............................................................. 109 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỤC LỤC III.8.3.1. Bảo vệ kết nối (Link protection) ....................................................... 109 III.9. Thiết kế mạng với MPLS TE ..................................................................... 118 III.9.1. Phân lọai thiết kế mạng TE :.................................................................... 118 III.9.2. Thiết kế mạng Tactical TE....................................................................... 119 III.9.3. Thiết kế mạng Online Strategic TE ......................................................... 120 III.9.4. Thiết kế mạng Offline Strategic TE......................................................... 121 III.10. Các vấn đề lưu ý khi triển khai mạng MPLS TE ........................................ 123 III.10.1. Đo lường băng thông và độ trễ ............................................................. 123 III.10.2. Các thông số để tinh chỉnh đường hầm MPLS TE............................... 124 III.10.3. TE và vấn đề đa hướng (Multicast) ...................................................... 126 III.10.4. Kết hợp MPLS TE và MPLS VPNs ..................................................... 128 Chương IV : Xử lý lỗi của MPLS TE .......................................................................... 130 IV.1. Vấn đề khi đường hầm ngừng hoạt động (Tunnel-Down Problems).......... 130 IV.2. Vấn đề khi đường hầm đã hoạt động .......................................................... 135 Chương V :Triển khai MPLS trên hạ tầng mạng Việt Nam ........................................ 137 V.1. Giới thiệu ........................................................................................................ 137 V.2. Triển khai dịch vụ mạng riêng ảo VPN/MPLS tại VDC ................................ 137 V.3. Những vấn đề cần giải quyết khi triển khai MPLS tại Việt Nam................... 139 Chương VI: Các ví dụ cấu hình MPLS và MPLS TE .................................................. 141 VI.1 Ví dụ cấu hình MPLS cơ bản dùng OSPF ...................................................... 141 VI.2 Ví dụ cấu hình QoS qua MPLS ...................................................................... 143 VI.3 Cấu hình MPLS VPN ..................................................................................... 145 VI.4 Câu hình Ipv6 Over MPLS ............................................................................. 146 VI.5 Cấu hình MPLS TE OSPF .............................................................................. 148 VI.6 Cấu hình VPN MPLS TE, DS-TE .................................................................. 150 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 152 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 153 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU Ngày nay mạng máy tính đã phát triển rộng khắp, đặc biệt là mạng Internet nó đã trở thành phổ biến trên toàn thế giới. Và nó đang phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng, bên cạnh việc tăng vọt số user trong mạng thì việc gia tăng dịch vụ cũng là vấn đề rất lớn, trước đây nếu như ta chỉ có nhu cầu truyền data thì bây giờ ta cần truyền cả tín hiệu thoại tín hiệu video và một số dịch vụ mở rộng khác, Với mạng Internet truyền thống thì nguồn tài nguyên về băng thông và tốc độ là hạn chế, vì vậy để thực hiện truyền tín hiệu thoại và video có chất lượng là không thể. Nhiều mạng thế hệ mới hơn đã ra đời như:Frame-Relay, ISDN, ATM, chúng đã giải quyết phần nào những yêu cầu trên nhưng vẫn còn nhiều hạn chế, theo đà phát triển của công nghệ mạng MPLS đã ra đời với ý tưởng dùng nhãn để chuyển mạch nó đã giải quyết và khắc phục những hạn chế mà các mạng trước đây vẫn còn tồn tại như: Tốc độ, băng thông không hữu ích, delay…. Mạng MPLS là sự kế thừa và kết hợp của định tuyến thông minh trong mạng IP và chuyển mạch tốc độ cao trong mạng ATM, có cả định tuyến ở lớp 3 (IP) và chuyển mạch ở lớp 2 (VPI/VCI của ATM). MPLS là cơ chế chuyển mạch nhãn do Cisco phát triển và được IETF chuẩn hóa, hỗ trợ khả năng chuyển mạch, định tuyến luồng thông tin một cách hiệu quả. MPLS là một công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp ba và chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt ở mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label). MPLS là một phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn được gắn với mỗi gói IP, tế bào ATM, hoặc frame lớp hai. Phương pháp chuyển mạch nhãn giúp các Router và MPLS-enable ATM switch ra quyết định theo nội dung nhãn tốt hơn việc định tuyến phức tạp theo địa chỉ IP đích. MPLS kết nối tính thực thi và khả năng chuyển mạch lớp hai với định tuyến lớp ba, cho phép các ISP cung cấp nhiều dịch vụ NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 9 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MỞ ĐẦU khác nhau mà không cần phải bỏ đi cơ sở hạ tầng sẵn có. Cấu trúc MPLS có tính mềm dẻo trong bất kỳ sự phối hợp với công nghệ lớp hai nào. MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch vụ IP trên một mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và đích trên một đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, các ISP có thể giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu quả khác nhau và đạt được hiệu quả cạnh tranh cao. Trong phạm vi kiên thức của mình, em sẽ trình bày những hiểu biết về kỹ thuật MPLS và MPLS TE trong đồ án này. NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 10 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP Chương I: Tổng quan về các mạng IP I.1. Chuyển tiếp IP và hạn chế của nó Như ta đã biết, Internet là một tập hợp các mạng kết nối với nhau dùng để chuyển tiếp gói tin giữa các host sử dụng IP. IP cung cấp dịch vụ đóng gói vô hướng, không có sự đảm bảo phân phối gói tin. Trong mô hình Internet các hệ thống dùng để chuyển tiếp gói tin gọi là Router dùng để chuyển tiếp gói tin đến đích. Để thực hiện điều này router cần xác định nexthop và interface ngõ ra để chuyển tiếp gói tin. Thông tin này có được thông qua các thông tin định tuyến được sử dụng để xây dựng bảng chuyển tiếp gói tin (Forwarding Information Base –FIB). Tiến trình chuyển tiếp gói tin gồm 3 hoạt động sau: + Tìm địa chỉ để xác định interface ngõ ra + Chuyển tiếp gói tin + Phân lịch. Hình I.1: Chuyển tiếp gói tin trong IP Tất cả tiến trình định tuyến và chuyển tiếp nói trên đây diễn ra ở lớp Network. Các router có thể kết nối trực tiếp với nhau theo mô hình điểm-điểm, hoặc là có thể kết nối với nhau bằng các switch mạng LAN hay mạng WAN (ví dụ mạng Frame Relay, ATM). NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 11 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP Hình I.2: Mạng Frame-relay Nhưng không may, các switch lớp 2 này không có khả năng nắm giữ thông tin định tuyến lớp 3 hoặc để chọn đường đi cho gói tin bằng cách phân tích địa chỉ đích lớp 3 của gói tin. Do đó, các switch lớp 2 không tham gia vào quá trình chuyển tiếp gói tin trong lớp 3, chúng chỉ chứa thông tin về MAC Address của đích đến. Các đường đi ở LAN lớp 2 được thiết lập khá đơn giản - tất cả LAN switch đều trong suốt với các thiết bị kết nối với chúng. Nhưng việc thiết lập đường đi trong mạng WAN lớp 2 lại phức tạp hơn nhiều. Đường đi của gói tin trong mạng WAN lớp 2 được thiết lập thủ công và chỉ được thiết lập khi có yêu cầu. Thiết bị định tuyến ở biên mạng lớp 2 (ingress router) muốn chuyển dữ liệu đến thiết bị ngõ ra (egress router) cần thiết lập hoặc là kết nối trực tiếp đến egress router (kết nối này được gọi là các kênh ảo VC) hoặc là gửi dữ liệu của nó đến một thiết bị khác để truyền dẫn đến đích. Để đảm bảo chuyển tiếp gói tin tối ưu trong mạng WAN lớp 2, các kênh ảo phải tồn tại giữa hai router bất kì kết nối vào mạng WAN đó. Điều này có vẻ đơn giản để xây dựng nó nhưng lại gặp một vấn đề khác là khả năng mở rộng bị hạn chế. Các vấn đề mà ta có thể gặp phải là: + Mỗi lần một router mới kết nối vào mạng WAN lõi, một kênh ảo phải được thiết lập giữa router này và router khác (nếu có nhu cầu cần chuyển tiếp gói tin tối ưu). + Với việc cấu hình giao thức định tuyến, mỗi router gắn vào mạng WAN lớp 2 (được xây dựng với các ATM hay Frame Relay switch) cần có một kênh ảo dành trước với mỗi router khác kết nối vào mạng lõi đó. Để đạt được độ dự phòng mong muốn, mỗi router cũng phải thiết lập mối quan hệ cận kề định tuyến với router khác. Kết quả là tạo ra mô hình mạng full-mesh, trong đó NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 12 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP bản thân mỗi router sẽ nắm giữ một số lượng lớn láng giềng có mối quan hệ cận kề về giao thức định tuyến, từ đó tạo ra lưu lượng định tuyến với số lượng lớn. + Khó mà biết chính xác bao nhiêu lưu lượng chạy giữa trên hai router trong mạng. Từ những hạn chế nói trên rõ ràng cần phải có một cơ chế khác để có thể trao đổi thông tin lớp mạng giữa các router và WAN switch, và để cho phép các switch tham gia vào tiến trình quyết định chuyển tiếp gói tin tức là không cần phải có các kênh ảo giữa các router biên nữa. Để đạt được sự chuyển tiếp như vậy thì trong bất kì môi trường mạng nào các thiết bị chuyển tiếp không nên phụ thuộc vào thông tin có trong phần đầu gói tin, thiết bị này chỉ cần chuyển mạch gói tin từ ingress router đến egress router mà không cần phân tích địa chỉ IP đích có trong gói tin. Do đó, đối với mỗi gói tin được chuyển tiếp sẽ có một nhãn được thêm vào, nhãn này sẽ đảm trách các vấn đề chuyển tiếp gói tin đến đích, các vấn đề về QoS, v.v... nghĩa là chuyển tiếp gói tin dựa trên nhãn. Bất kỳ sự thay đổi nào trong tiến trình quyết định sẽ được thông báo cho router khác trong mạng thông qua việc phân phối một nhãn mới. Đó là lý do ra đời của MPLS (Multiprotocol Label Switching) - công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức. Hình I.3 Mạng MPLS I.2. Khái quát giao thức định tuyến IP Định tuyến trên Internet được thực hiện dựa trên các bảng định tuyến (Routing table) được lưu tại các trạm (Host) hay trên các thiết bị định tuyến (Router). Thông tin trong các bảng định tuyến được cập nhật tự động hoặc do người dùng cập nhật. Các phạm trù dùng trong định tuyến là: NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 13 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP + Khả năng tiếp cận (Reachability) dùng cho các giao thức EGP như BGP. + Khoảng cách Vectơ (Vector-Distance) giữa nguồn và đích, dùng cho giao thức RIP. + Trạng thái kết nối (Link state) dùng cho OSPF. Hình I.4 Các loại định tuyến động I.3. Phân loại định tuyến IP Định tuyến tĩnh Ở phương pháp này, thông tin định tuyến được cung cấp từ nhà quản trị mạng thông qua các thao tác bằng tay vào trong cấu hình của Bộ định tuyến. Nhà quản trị mạng phải cập nhật bằng tay đối với các mục chỉ tuyến tĩnh này bất cứ khi nào topo liên mạng bị thay đổi. Định tuyến động Ở phương pháp này, thông tin định tuyến được cập nhật một cách tự động. Công việc này được thực hiện bởi các giao thức định tuyến được cài đặt trong Bộ định tuyến. Chức năng của giao thức định tuyến là định đường dẫn mà một gói tin truyền qua một mạng từ nguồn đến đích. Ví dụ giao thức thông tin định tuyến RIP, OSPF. NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 14 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC I.4. TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP Các thuật toán định tuyến động Định tuyến Vector khoảng cách Định tuyến vector khoảng cách dựa trên thuật toán định tuyến Bellman Ford là một phương pháp định tuyến đơn giản, hiệu quả và được sử dụng trong nhiều giao thức định tuyến như RIP, OSPF. Vector khoảng cách được thiết kế để giảm tối đa sự liên lạc giữa các Bộ định tuyến cũng như lượng dữ liệu trong bảng định tuyến. Bản chất của định tuyến vector khoảng cách là một bộ định tuyến không cần biết tất cả các đường đi đến các phân đoạn mạng, nó chỉ cần biết phải truyền một gói tin được gán địa chỉ đến một phân đoạn mạng đi theo hướng nào. Khoảng cách giữa các phân đoạn mạng được tính bằng số lượng bộ định tuyến mà dữ liệu phải đi qua khi được truyền từ phân đoạn mạng này đến phân đoạn mạng khác. Bộ định tuyến sử dụng thuật toán vector khoảng cách để tối ưu hoá đường đi bằng cách giảm tối đa số lượng thiết bị định tuyến mà dữ liệu đi qua. Tham số khoảng cách này chính là số chặng phải qua (hop count). Định tuyến vector khoảng cách dựa trên quan niệm rằng một bộ định tuyến sẽ thông báo cho các bộ định tuyến lân cận nó về tất cả các mạng nó biết và khoảng cách đến mỗi mạng này. Một bộ định tuyến chạy giao thức định tuyến vector khoảng cách sẽ thông báo đến các bộ định tuyến kế cận được kết nối trực tiếp với nó một hoặc nhiều hơn các vector khoảng cách. Một vector khoảng cách bao gồm một bộ (network, cost) với network là mạng đích và cost là một giá trị có liên quan nó biểu diễn số các bộ định tuyến hoặc link trong đường dẫn giữa bộ định tuyến thông báo và mạng đích. Do đó cơ sở dữ liệu định tuyến bao gồm một số các vector khoảng cách hoặc cost đến tất cả các mạng từ bộ định tuyến đó. Khi một bộ định tuyến thu được bản tin cập nhật vector khoảng cách từ bộ định tuyến kế cận nó thì nó bổ sung giá trị cost của chính nó (thường bằng 1) vào giá trị cost thu được trong bản tin cập nhật. Sau đó bộ định tuyến so sánh giá trị cost tính được này với thông tin thu được trong bản tin cập nhật trước đó. Nếu cost nhỏ hơn thì bộ định NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 15 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP tuyến cập nhật cơ sở dữ liệu định tuyến với các cost mới, tính toán một bảng định tuyến mới,nó bao gồm các bộ định tuyến kế cận vừa thông báo thông tin vector khoảng cách mới như next-hop. Hình I.5 Định tuyến véc tơ khoảng cách Bộ định tuyến C thông báo một vecto khoảng cách (net1,1hop) cho mạng đích net1 được nối trực tiếp với nó. Bộ định tuyến B thu được véc tơ khoảng cách này thực hiện bổ sung cost của nó (1hop) và thông báo nó cho bộ định tuyến A (net1,2hop). Nhờ đó bộ định tuyến A biết rằng nó có thể đạt tới net1 với 2 hop và qua bộ định tuyến B. Mặc dù định tuyến véc tơ khoảng cách đơn giản nhưng một số vấn đề phổ biến có thể xảy ra. Ví dụ liên kết giữa 2 bộ định tuyến B và C bị hỏng thì bộ định tuyến B sẽ cố gắng tái định tuyến các gói qua bộ định tuyến A vì bộ định tuyến A theo một đường nào đó thông báo cho bộ định tuyến B một véc tơ khoảng cách là (net1,4hop). Bộ định tuyến B sẽ thu véc tơ khoảng cách này và gửi ngược lại cho bộ định tuyến A véc tơ khoảng cách (net1,5hop). Đây là sự cố đếm vô hạn có thể làm cho thời gian cần thiết để hội tụ kéo dài hơn. Giải pháp cho sự cố này được gọi là “trượt ngang” với nguyên tắc: không bao giờ thông báo khả năng đạt tới một đích cho next-hop của nó. Như vậy bộ định tuyến A sẽ không bao giờ thông báo véc tơ khoảng cách (net1,4) cho bộ định tuyến B vì bộ định tuyến B là next-hop của net1. Định tuyến theo trạng thái liên kết Định tuyến vector khoảng cách sẽ không còn phù hợp đối với một mạng lớn gồm rất nhiều bộ định tuyến. Khi đó mỗi bộ định tuyến phải duy trì một mục trong bảng định tuyến cho mỗi đích, và các mục này chỉ đơn thuần chứa các giá trị vector và hop count. Bộ định tuyến cũng không thể tiết kiệm năng lực của mình khi đã biết nhiều về cấu trúc mạng. Hơn nữa, toàn bộ bảng giá trị khoảng cách và hop count phải được NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 16 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP truyền giữa các bộ định tuyến cho dù hầu hết các thông tin này không thực sự cần thiết trao đổi giữa các bộ định tuyến. Định tuyến trạng thái liên kết ra đời là đã khắc phục được các nhược điểm của định tuyến vector khoảng cách. Bản chất của định tuyến trạng thái liên kết là mỗi bộ định tuyến xây dựng bên trong nó một sơ đồ cấu trúc mạng. Định kỳ, mỗi bộ định tuyến cũng gửi ra mạng những thông điệp trạng thái. Những thông điệp này liệt kê những bộ định tuyến khác trên mạng kết nối trực tiếp với bộ định tuyến đang xét và trạng thái của liên kết. Các bộ định tuyến sử dụng bản tin trạng thái nhận được từ các bộ định tuyến khác để xây dựng sơ đồ mạng. Khi một bộ định tuyến chuyển tiếp dữ liệu, nó sẽ chọn đường đi đến đích tốt nhất dựa trên những điều kiện hiện tại. Giao thức trạng thái liên kết đòi hỏi nhiều thời gian xử lí trên mỗi bộ định tuyến, nhưng giảm được sự tiêu thụ băng thông bởi vì mỗi bộ định tuyến không cần gửi toàn bộ bảng định tuyến của mình. Hơn nữa, bộ định tuyến cũng dễ dàng theo dõi lỗi trên mạng vì bản tin trạng thái từ một bộ định tuyến không thay đổi khi lan truyền trên mạng (ngược lại, đối với phương pháp vector khoảng cách, giá trị hop count tăng lên mỗi khi thông tin định tuyến đi qua một bộ định tuyến khác). Định tuyến trạng thái liên kết làm việc trên quan điểm rằng một bộ định tuyến có thể thông báo với mọi bộ định tuyến khác trong mạng trạng thái của các tuyên được kết nối đến nó, cost của các tuyến đó và xác định bất kỳ bộ định tuyến kế cận nào được kết nối với các tuyến này. Các bộ định tuyến chạy một giao thức định tuyến trạng thái đường sẽ truyền bá các gói trạng thái đường LSP (Link State Paket) khắp mạng. Một LSP nói chung chứa một xác định nguồn, xác định kế cận và cost của tuyến giữa chúng. Các LSP được thu bởi tất cả các bộ định tuyến được sử dụng để tạo nên một cơ sở dữ liệu cấu hình của toàn bộ mạng. Bảng định tuyến sau đó được tính toán dựa trên nội dung của cơ sở dữ liệu cấu hình. Tất cả các bộ định tuyến trong mạng chứa một sơ đồ của cấu hình mạng và từ đó chúng tính toán đường ngắn nhất (least-cost path) từ NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 17 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP nguồn bất kỳ đến đích bất kỳ. Giá trị gắn với các link giữa các bộ định tuyến là cost của link đó. Các bộ định tuyến truyền bá các LSP đến tất cả các bộ định tuyến khác trong mạng, nó được sử dụng để xây dựng cơ sở dữ liệu trạng thái đường. Tiếp theo, mỗi bộ định tuyến trong mạng tính toán một cây bắt nguồn từ chính nó và phân nhánh đến tất cả các bộ định tuyến khác dựa trên tiêu chí đường ngắn nhất hay đường có chi phí ít nhất. Tuy nhiên, mục đích của việc định tuyến trong mạng IP là phân bố lưu lượng lưu thông trên mạng một cách hiệu quả nhưng việc định tuyến có thể gây ra tắc nghẽn cục bộ trên một số đường truyền. Để giải quyết hạn chế này, người ta đã áp dụng nhiều công nghệ mới trong việc điều khiển lưu lượng gói tin trên mạng IP mà chúng ta sẽ tìm hiểu trong những chương tiếp theo sau đây… NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 18 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÌM HIỂU MPLS Chương II: Tìm hiểu về MPLS II.1. Giới thiệu về giao thức định tuyến MPLS MPLS là viết tắt của công nghệ MultiProtocol Label Switching là giao thức chuyển mạch nhãn đa giao thức, đây là công nghệ được sử dụng trong 1 vài năm gần đây, là kết quả của quá trình phát triển nhiều giải pháp chuyển mạch IP, đây là công nghệ chuyển mạch được đưa ra bởi IETF và đã nhận được các quan tâm đặc biệt từ các nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP. MPLS là một công nghệ tích hợp tốt nhất các khả năng hiện tại để phân phát gói tin từ nguồn tới đích qua mạng Internet. Có thể định nghĩa MPLS là một tập các công nghệ mở dựa vào chuẩn Internet mà kết hợp chuyển mạch lớp 2 và định tuyến lớp 3 để chuyển tiếp gói tin bằng cách sử dụng các nhãn ngắn có chiều dài cố định. Nếu nhìn trong mô hình OSI, có thể xem giao thức MPLS nằm ở lớp 2,5. Lớp 2.5 : MPLS Hình II.1 Mô hình OSI Bằng cách sử dụng các giao thức điều khiển và định tuyến Internet, MPLS cung cấp chuyển mạch hướng kết nối ảo qua các tuyến Internet bằng cách sử dụng các nhãn và trao đổi nhãn. MPLS bao gồm việc thực hiện các đường chuyển mạch nhãn, nó cũng cung cấp các thủ tục và các giao thức cần thiết để phân phối các nhãn giữa các chuyển mạch và các bộ định tuyến . II.2. Lợi ích của công nghệ MPLS Các lợi ích của MPLS: - Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu như IP, ATM…. NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 19 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC - TÌM HIỂU MPLS Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác liên quan đến Internet. II.3. - Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol). - Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn (label) cho trước. - Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM). - Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp. - Có tính tương thích cao. Ưu điểm của MPLS so với mạng ATM Sự tích hợp: MPLS sát nhập tính năng của IP và ATM chứ không xếp chồng lớp IP trên ATM. MPLS giúp cho cơ sở hạ tầng ATM thấy được định tuyến IP và loại bỏ các yêu cầu ánh xạ giữa các đặc tính IP và ATM. MPLS không cần địa chỉ ATM và kỹ thuật định tuyến. Độ tin cậy cao hơn: Với tốc độ chuyển mạch, MPLS có khả năng cung cấp cho mạng sự an toàn và nhanh chóng, đảm bảo dữ liệu không bị thất thoát nhiều, ngoài ra còn có các cơ chế và các mode trong kĩ thuật MPLS giúp bảo mật cho thông tin khách hàng. Trực tiếp thực thi các loại dịch vụ: MPLS sử dụng hàng đợi và bộ đếm của ATM để cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau. Nó hỗ trợ quyền ưu tiên IP và loại dịch vụ (class of service–cos) trên chuyển mạch ATM mà không cần chuyển đổi phức tạp sang các lớp ATM Forum Service. Hỗ trợ hiệu quả cho Mulicast và RSVP: Khác với MPLS, xếp lớp IP trên ATM nảy sinh nhiều bất lợi, đặc biệt trong việc hỗ trợ các dịch vụ IP như IP muticast và RSVP( Resource Reservation Protocol RSVP). MPLS hỗ trợ các dịch vụ này, kế thừa thời gian và công việc theo các chuẩn và khuyến khích tạo nên ánh xạ xấp xỉ của các đặc trưng IP&ATM. NGUYỄN HOÀNG NHẬT - 49THMA 20