đề tài kỹ thuật lưu lượng trong mạng mpls

TRƯỜNG ĐI HC SƯ PHM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG
Đ TI
GIO VIÊN HƯỚNG DN: ThS. ĐẬU TRNG HIỂN
SINH VIÊN THC HIỆN:
NGUYỄN THANH TÂM 06117061
NGUYỄN THANH TÂM 06117062
NI DUNG BO CO

 Đt vn đ
 Công nghệ MPLS
 Kỹ thuật lưu lượng trong mạng MPLS
 Mô phỏng
 Kết luận


ĐT VN Đ
Hiện nay, mạng Internet đang phát triển rất mạnh và nhu cầu sử dụng
những dịch vụ chất lượng cao ngày càng tăng. Lưu lượng trên toàn bộ hệ
thống mạng chủ yếu là lưu lượng IP. Giao thức IP thống trị toàn bộ tất cả
giao thức lớp mạng, nhưng nó còn bộc lộ một số hạn chế nên đòi hỏi một
công nghệ mạng mới với chi phí thấp hơn, chất lượng tốt hơn. Một trong
những công nghệ đó là công nghệ MPLS.

Công nghệ MPLS ra đời với những tính năng vượt trội hơn mạng IP,
trong đó nổi bật là khả năng điều khiển lưu lượng qua mạng để nhà cung cấp
dịch vụ có thể khai thác hiệu quả tài nguyên mạng, tránh được hiện tượng
nghẽn mạng ở một tuyến liên kết này trong khi các tuyến khác rãnh. Và đây

cũng chính là đối tượng nghiên cứu chính của đề tài.

Công Nghệ MPLS

Vì sao chuyển mạch nhãn ra đời ?
Chuyển mạch nhãn giải quyết được một số hạn chế trong
mạng IP :
-Tốc độ và độ trễ.
-Tài nguyên sử dụng.
-Tăng khả năng hệ thống
-Điều khiển định tuyến


Các khái niệm cơ bản trong mạng MPLS:

- Nhãn

- Ngăn xếp nhãn.


- Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR:
router có hỗ trợ MPLS: gỡ nhãn cũ và gán nhãn mới cho gói
- Đường chuyển mạch nhãn LSP
Intf
In
Label
In
Dest
Intf
Out

3 0.40
47.1
1
Intf
In
Label
In
Dest
Intf
Out
Label
Out
3 0.50
47.1
1 0.40
47.2
47.3
1
2
3
2
1
2
3
3
Intf
In
Dest
Intf
Out

Label
Out
3
47.1
1 0.50
1 47.1
IP 47.1.1.1
IP 47.1.1.1
Các gói tin đến với prefix khác nhau nhưng có thể gộp chung một FEC
LSR LSR
LER
LER
LSP
- Lớp chuyển tiếp nhãn tương đương FEC
IP1
IP2
IP1
IP2
IP1 #L1
IP2 #L1
IP1 #L2
IP2 #L2
IP1 #L3
IP2 #L3
- Cơ sở thông tin nhãn LIB :Là bảng kết nối trong LSR có
chứa giá trị nhãn/ FEC được gán vào cổng ra cũng như thông
tin về đóng gói dữ liệu truyền tin để xác định phương thức
một gói tin được chuyển tiếp.

Công Nghệ MPLS

Các thành phần trong mạng MPLS:

-Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ( Lable Switching
router-LSR ).
-ATM-LSR.
-Bộ định tuyến biên nhãn ( Lable Edge Router-LER )
-ATM-LSR biên.
Công Nghệ MPLS
Label Switching Routers (LSRs)
(ATM Switch or Router)
Label Edge Routers
Công Nghệ MPLS
Hoạt động cơ bản của MPLS
Để gói tin truyền qua mạng MPLS, mạng sẽ thực hiện các bước sau:
-Tạo và phân phối nhãn.
-Tạo bảng cho mỗi bảng định tuyến.
-Tạo đường chuyển mạch nhãn.
-Gán nhãn dựa trên tra cứu bảng.
-Truyền gói tin.






Tạo LSP và chuyển gói tin qua min MPLS
Các giao thức trong MPLS
 Giao thức phân phối nhãn LDP (Label Distribution Protocol)
Giao thức phân phối nhãn là một tập các thủ tục mà nhờ đó
một LSR có thể thông báo cho một LSR khác biết về mối liên

kết nhãn-FEC mà nó đã tiến hành.




Vùng hoạt động của LDP




Các giao thức trong MPLS
 Giao thức phân phối nhãn LDP (Label Distribution Protocol)
- Các bản tin LDP
• Bản tin Notification.
• Bản tin Hello.
• Bản tin Initialization.
• Bản tin KeepAlive.
• Bản tin Address.
• Bản tin Address Withdraw.

• Bản tin Lable Mapping.
• Bản tin Lable Request.
• Bản tin Lable Abort Request
• Bản tin Lable Withdraw.
• Bản tin Lable Release.


THỦ TỤC PHÁT HIỆN LSR LÂN CẬN
UDP-Hello
UDP-Hello

TCP-open
TIME
TIME
Label request
IP
Label mapping
#L2
Initialization(s)
Giao thức phân phối nhãn dựa trên ràng buộc
( CR-LDP )
•Sử dụng bản tin LDP (request, map, notify)
•Chia sẻ kết nối TCP/IP với LDP.
•Các bước hoạt động của CR-LDP:
1-Router ngõ vào tập hợp thông tin trạng thái mạng.
2-Một luồng yêu cầu tài nguyên đặt trước.
3-Router ngõ vào tính toán con đường cho luồng này.
4-Router ngõ vảo yêu cầu một LSP rõ ràng cho luồng
và ánh xạ nhãn cho con đường. Đây là chức năng của CR-
LDP.
5- Nếu thành công luồng sẽ sử dụng con đường
chuyển mạch nhãn này.


Giao thức dành trước tài nguyên RSVP
( Resource Reservation Protolcol )
•RSVP là giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng trong mạng MPLS,
được sử dụng để dành trước tài nguyên cho một phiên truyền trong mạng
Internet.
•RSVP được dùng để cung cấp khả năng vận hành được bảo vệ bằng việc đặt
trước tài nguyên cần thiết tại mỗi máy tham gia vào hỗ trợ luồng lưu lượng.

•RSVP phải mang các thông tin sau:
-Thông tin phân loại.
-Chỉ tiêu kỹ thuật của luồng lưu lượng và các yêu cầu QoS.
Trong đó có hai loại cơ bản là PATH và RESV (Resevation -Bản tin dành
trước) để xác định luồng và các QoS cho luồng.
R4
R5
R3 R2
R1
PATH
PATH
RESV
RESV
Host A
Host B

Định tuyến trong MPLS

 Định tuyến ràng buộc:
-Xác định các route không chỉ dựa trên mô hình mạng (thuật toán
SPF chọn đường ngắn nhất) mà còn sử dụng các metric đặc thù
khác như băng thông, trễ, cost và biến động trễ.
-Thông thường người ta dùng metric dựa trên số lượng hop và
băng thông.

Định tuyến trong MPLS

 Định tuyến tường minh ER (Explicit Route):
- Định tuyến tường minh ER (Explicit Route) là một tập
con của định tuyến ràng buộc, trong đó sự ràng buộc là đối

tượng của tuyến tường minh.

- Tuyến tường minh ER 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 (IP prefix hoặc
một AS).
Kỹ Thuật Lưu Lượng Trong MPLS
Kỹ thuật lưu lượng (TE) là quá trình điều khiển cách thức các
luồng lưu lượng đi qua mạng sao cho tối ưu hoá việc sử dụng
tài nguyên và hiệu năng của mạng.
Kỹ thuật lưu lượng MPLS được chia ra thành 3 quá trình:
+ Phân phối thông tin.
+ Tính toán và thiết lập đường đi cho đường hầm chuyển
mạch nhãn.
+ Chuyển tiếp lưu lượng xuống đường hầm.


Giải thuật thùng rò (Leaky bucket)
Mô hình thùng rò có đặc
điểm là tốc độ ra không
đổi bất chấp việc tốc độ
nước vào thùng là bao
nhiêu hay trong thùng
còn bao nhiêu nuớc. Nếu
thùng đầy mà lưu lượng
vẫn chảy vào thì thùng sẽ
đầy và tràn mất. Tương
tự cho dữ liệu khi tới một
router trong mạng nếu

hàng đợi đã đầy thì gói
tin sẽ bị “drop”.

Giải thuật thùng token
(token bucket)

Giải thuật thùng token có thể
được dùng trong việc sửa
dạng lưu lượng (shapping) ha
được ứng dụng trong việc
thực thi khống chế( policing).
Trung kế lưu lượng và các thuộc tính
 Trung kế lưu lượng là một
tập hợp các luồng dữ liệu
chia sẽ một số thuộc tính
chung nào đó.

Trung kế lưu lượng và các thuộc tính
 Các thuộc tính của trung kế lưu lượng:
- Thuộc tính tham số lưu lượng (traffic parameter)
- Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường
- Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Prority/Preemtion)
- Ưu tiên thiết lập (priority)
- Độ ưu tiên cầm giữ (holding priority)
- Thuộc tính đàn hồi
- Thuộc tính khống chế (Policing)
Các hoạt động trên trung kế lưu lượng
 Establish
 Activate
 Deactivate

 Modified Attributes
 Reroute
 Destroy
Tạo ra các trung kế lưu lượng bằng cách
lựa chọn LSP, chỉ định nhãn và quan trọng
nhất là chỉ định tài nguyên cho trung kế.

Làm cho trung kế lưu lượng bắt đầu hoạt
động bằng cách sử dụng một vài chức
năng định tuyến để đưa lưu lượng vào
trung kế.
Dừng chuyển dữ liệu bằng trung kế bằng
cách sử dụng chức năng định tuyến và
ngừng đưa dữ liệu vào trung kế.
Thay đổi các đặc điểm của trung kế lưu
lượng (ví dụ như băng thông khả dụng).

Chọn một con đường đi khác cho trung kế
lưu lượng.
Loại bỏ hoàn toàn trung kế lưu lượng và
thu hồi tất cả các tài nguyên được cấp phát
cho nó.


Tính toán LSP ràng buộc (CR-LSP)

 Việc tính toán LSP sẽ xem xét đến tài nguyên khả dụng,
các thuộc tính liên kết (link) và cả các trung kế khác vì vậy
nó có tên gọi là tính toán ràng buộc. Kết quả của việc tính
toán này là tìm ra một chuỗi các địa chỉ IP đại diện cho các

hop trên đường LSP giữa đầu đầu và đầu cuối của trung kế
lưu lượng.
 Tiến trình tính toán đường ràng buộc (CR-LSP) luôn luôn
được thực hiện tại đầu nguồn trung kế lưu lượng và nó
được kích hoạt là do những nguyên nhân như sau:
-Một trung kế lưu lượng mới xuất hiện.
-Một trung kế đang tồn nhưng thiết lập LSP thất bại.
-Tái tối ưu hóa một trung kế đang tồn tại.

Trình tự thực hiện giải thuật chọn đường
Giải thuật chọn đường ràng buộc được thực hiện theo các
bước sau:
 Cắt bỏ các liên kết có lớp tài nguyên (resource-class) bị
loại do phép tính Affinity ra khỏi mô hình mạng
(topology).
 Tiếp theo là cắt bỏ các liên kết có băng thông dự trữ
không đủ theo yêu cầu của trung kế.
 Thực hiện giải thuật tìm đường đi ngắn nhất (ví dụ thuật
toán tìm đường ngắn nhất Dijktra) để tìm đường có tổng
“TE cost” nhỏ nhất trên phần mạng còn lại sau khi đã cắt
bỏ các liên kết (link) không đạt yêu cầu.

Xem xét các ràng buộc khống chế
Xem xét tài nguyên khả dụng
Chọn đường tốt nht
Tái tối ưu hóa
 Các đặc trưng và trạng thái mạng biến động theo thời gian. Do
đó, các trung kế lưu lượng tối ưu được thiết lập trước đó có thể không
còn tối ưu nữa. Vì thế, muốn duy trì mạng luôn ở trạng thái tối ưu
nhất thì phải thực hiện tái tối ưu hóa (re-optimization).

 Để thực hiện việc tái tối ưu hóa LSP, có các trường hợp như sau:
- Tái tối ưu hóa nhân công (Manual reoptimization).
- Tái tối ưu hóa dựa trên timer định thời (Timer-based
reoptimization).
- Tái tối ưu hóa điều khiển theo sự kiện (Event-driven
reoptimization).




Tái tối ưu hóa
Tái tối ưu một LSP