Chương 2.2: MultiProtocol Label Switching (tt)

Chương 2.2:
Multi-Protocol Label Switching
(tt)
ThS. NGUYỄN CAO ĐẠT
E-mail:

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
1


Nội dung
• Kỹ thuật giao thông(Traffic Engineering)

– Khái niệm về kỹ thuật giao thông
– Mô hình kỹ thuật giao thông với mô hình “overlay” tầng 2
– Mô hình kỹ thuật giao thông với tầng 3

– MPLS với kỹ thuật giao thông
– Ví dụ minh họa

• MPLS và mạng riêng ảo (Virtual Private Network)

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
2


Khái niệm về kỹ thuật giao thông
• Quá trình kiểm soát lưu lượng giao thông
thông qua một mạng lưới để nhằm sử dụng
hiệu quả các nguồn tài nguyên băng thông
mạng và nâng cao hiệu suất mạng.
• Sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên băng
thông mạng có nghĩa là một nhà cung cấp có
thể tránh được một số tình huống khi một phần
mạng lưới bị tắc nghẽn, một phần khác lại
không được sử dụng đúng mức.
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
3


Không có kỹ thuật giao thông

SFO-LAX

SAN-SMF

LAX-SFO

SMF-SAN

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
4


Có kỹ thuật giao thông

SFO-LAX

SAN-SMF

LAX-SFO

SMF-SAN

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
5

Định tuyến thông thường
R2

R3

R1

IGP: Định tuyến chi phí thấp nhất dựa trên đích đến
Đường đi từ R2 đến R3
Đường đi từ R1 đến R3
Đường thay thế chưa được khai thác
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
6


Định tuyến với kỹ thuật giao thông
R2
R3

R1

• Xây dựng các tuyến đường nhằm tận dụng hiệu quả các nguồn
tài nguyên băng thông mạng

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
7


Ví dụ

198.101.84.2
1

198.168.7.4

198.168.7.1

R3
198.168.7.5

R1

3

1
198.168.7.2

4

198.168.7.6

R2

5

198.100.9.7
198.100.9.1 5

6

128.84.x.x
128.84.73.1

128.72.x.x

DA
Host entry

Next hop
router
198.168.7.4 X

N/w
Int.
3

Host entry

198.168.7.1 198.168.7.5

1

Host entry

198.168.7.2 198.168.7.5

1

N/w entry

198.101.x.x 198.168.7.4

3

N/w entry

198.100.x.x 198.100.9.1

4

N/w entry

128.72.x.x

128.72.55.4

5

Default

x.x.x.x

128.84.73.1

6

Routing table (RT) at 198.168.7.6

198.100.x.x

R4
128.72.55.4

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
8


Ví dụ (tt)
Incoming
label
198.101.84.2
1

198.168.7.4

198.168.7.1

R3
198.168.7.5

R1
198.168.7.2

Address Prefix N/w
Int.
X
2
198.101.x.x

4

198.101.x.x

3

Label Forwarding Table at 198.168.7.6

3

1

Outgoing
label

4

198.168.7.6

R2

5

198.100.9.7
198.100.9.1 5

6
128.84.x.x
128.84.73.1

128.72.x.x

198.100.x.x

R4
128.72.55.4

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
9

Kỹ thuật giao thông với mô hình
“Overlay” tầng 2
L3

L3
L2

L3

L2

L2
L2

L3

L2

L2

L3

L3

L3

L3

L3

L3

L3

L3

Vật lý

Luận lý

• Chuyển mạch ở tầng 2 (ATM, FR) được dùng cho
kỹ thuật giao thông
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
10


Kỹ thuật giao thông với mô hình
“Overlay” tầng 2
R2
R3

R1

PVC cho R2 đến R3
PVC cho R2 đến R3

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
11


Nhược điểm của mô hình “Overlay”

• Thêm nhiều thiết bị mạng tầng 2
• Phức tạp hơn trong quản lý mạng

• Vấn đề trên các giao thức định tuyến IGP
• Tăng thêm chi phí băng thông
• Không có phân lớp dịch vụ

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
12


Kỹ thuật giao thông với mô hình
tầng 3
• Định tuyến tầng 3 thường dựa trên đích đến

(IGP) là không đủ
• Định tuyến từ nguồn thường không có trên hạ
tầng mạng của ISP

• Định tuyến tĩnh hoặc định tuyến dựa trên chính
sách thì không đáp ứng khả năng dự phòng và
tính khả mở không cao

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
13


Kỹ thuật giao thông với MPLS
R8
R3
R4
R2

R5

R1
R6

R7

MPLS LSP cho R8 đến R5
MPLS LSP cho R1 đến R5
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
14


Ví dụ
Find route & set-up tunnel for 20 Mb/s from POP1 to
POP4
Find route & set-up tunnel for 10 Mb/s from POP2
to POP4

WAN area

POP4

POP1
POP

POP2
POP

POP
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
15


Các thành phần của MPLS TE
• Gửi tràn thuộc tính liên kết
– Các giao thức IGP trạng thái liên kết được nâng cao
để quảng bá các thuộc tính tài nguyên liên kết

• Định tuyến dựa trên ràng buộc
– Constraint based Routing - CBR
– Thuật toán đường đi ngắn nhất (SPF) được nâng cao
để tính toán đường đi thỏa mãn các ràng buộc tài
nguyên (băng thông, chính sách) cho một đường hầm
TE

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
16


Các thành phần của MPLS TE
• Thiết lập đường hầm TE

 RSVP mở rộng/CR-LDP để thiết lập LSP dựa trên
đường đi đã được tính toán bởi CBR

• Chuyển tiếp MPLS
 Bảng thông tin nhãn (LIB, LFIB) chuyển tiếp như

bình thường

• Định tuyến qua đường hầm TE
 Định tuyến các gói IP vào trong các đường hầm
TE
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
17


Định tuyến dựa trên ràng buộc
• Một lớp của các hệ thống định tuyến tính toán đường đi
thông qua một mạng với một tập các ràng buộc và yêu
cầu

Định tuyến dựa trên

Định tuyến dựa trên

chất lượng dịch vụ (QoS)

chính sách

 Đường đị xác định bởi:
 Kiến thức về tài nguyên
sẳn có trong mạng

 Đường đi dựa trên chính
sách quản trị

 Các yêu cầu về chất lượng
dịch vụ
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
18


Định tuyến dựa trên ràng buộc
Resources

• Đầu vào
– Các thuộc tính về đường
– Các thuộc tính tài nguyên
– Đồ hình mạng và trạng thái

Attributes

Topology

Constraint-Based
Routing Process

• Đầu ra
– Đường khả thi tính toán được

Feasible Path
ERO {1,3,4,5}

– Lộ trình rõ ràng của đường đi

3
5
1
4
2

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
19


Tính toán đường đi trong thực tế

Đầu vào
– Các ràng buộc trên đường hầm TE
interface tunnel-te 1
destination 10.3.3.3
bandwidth 250
– Các thuộc tính tài nguyên trên mỗi liên kết
interface tunnel-te 1
destination 10.3.3.3
bandwidth 250
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
20


Tính toán đường đi trong thực tế
• Bỏ bớt các liên kết
– Tài nguyên không đủ
– Vi phạm ràng buộc, chính sách

• Tính toán đường đi ngắn nhất

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2

Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
21


Khôi phục nhanh khi có sự cố
R9

R8
R4
R2

R5

R1

R6

R7

Thiết lập đường bảo vệ cho liên kết R2->R4
Thiết lập đường đi (R1 -> R2 -> R4 -> R9)
Nhãn được thiết lập dựa trên thông điệp đặt chỗ
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
22

Khôi phục nhanh khi có sự cố
R9

R8
R4
R2

R5

R1

R6

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

R7

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
23


Ví dụ minh họa
• Đồ hình mạng
–URL: />
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính

© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
24


Ví dụ minh họa
• Thiết lập một đường hầm từ R0  R3:
mpls traffic-eng tunnels
interface Tunnel2
ip unnumbered Loopback0
tunnel destination 172.16.255.13
tunnel mode mpls traffic-eng
tunnel mpls traffic-eng autoroute announce tunnel mpls
traffic-eng priority 2 2
tunnel mpls traffic-eng bandwidth 158
tunnel mpls traffic-eng path-option 1 explicit name BOTTOM
tunnel mpls traffic-eng path-option 2 dynamic
ip explicit-path name BOTTOM enable
next-address 172.16.1.2
next-address 172.16.3.2
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
© 2014

Mạng máy tính 2
Chương 2: Multi-Protocol Label Switching(MPLS)
25