GMPLS và kỹ thuật lưu lượng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

HUỲNH TUYẾT VY

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯNG
Chuyên Ngành: Kỹ Thuật Vô Tuyến – Điện Tử
Mã Số Ngành: 02.07.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, 07/2007


Trang 1

ABSTRACT
In order to manage the explosively increasing Internet traffic more effectively, various
traffic engineering and networking technologies have been proposed, developed and
implemented. With the recent developments in dense wavelength-division multiplexing
(DWDM) technology, all optical network offer an unlimited potential for bandwidth.
MPLS architecture, which had been basically designed upon packet switching capability,
recently has been generalized into GMPLS (Generalized MPLS) to include other switching
capability, such as TDM circuit switching, fiber/lamda switching with generalized label.
GMPLS supports not only devices that perfom packet swiching but also those that perfom
switching in the time, wavelength, space domain. The development of GMPLS requires
modifications tocurrent signaling and routing protocols.
This thesis, named “GMPLS và Traffic Engineering”, focuses on some modifications
and additions which are required extensions to the MPLS routing and signaling protocol to

satisfy GMPLS. It includes that overview GMPLS, a new Link management protocol
(LMP) designed to address issues related to the link management in optical network,
enhancements to OSPF routing protocol to advertise availability of optical resources,
enhancements to the RSVP, CR-LDP signaling protocol for traffic engineering purpose
that allow a LSP to be explicitly specified across the optical core.
This thesis chooses GLASS (GMPLS Lightwave Agile Switching Simulator)
simulator which is implemented with Jave programming language on the SSFNet to test
and evaluate the inter-operability and effectiveness of IP/MPLS layer and WDM layer.

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 2

TÓM TẮT
Một trong những yêu cầu quan trọng cho mạng thế hệ mới là kỹ thuật lưu lượng hiệu
quả để quản lý và đáp ứng lưu lượng Internet đang bùng nổ và cung cấp bảo đảm chất
lượng dịch vụ. Giao thức IP đã trở thành giao thức chuẩn phổ biến cho các dịch vụ mạng
mới, lưu lượng IP sẽ tăng nhanh và thay thế dần các loại giao thức khác. Cũng nhằm mục
đích cung cấp băng thơng u cầu hiệu quả cho nhiều dịch vụ, mạng quang DWDM được
phát triển và triển khai như mạng chuyển mạch xương sống. Cùng với sự phát triển của
truyền dẫn quang, công nghệ GMPLS ra đời cho phép linh hoạt kết nối hoạt động giữa
mạng IP/MPLS và mạng truyền dẫn quang. Bên cạnh đó, GMPLS ra đời như một quy luật
tất yếu để tạo ra một mặt phẳng điều khiển chung cho các thiết bị có khả năng chuyển
mạch khác nhau (chuyển mạch ghép kênh phân thời gian, chuyển mạch gói, chuyển mạch
bước sóng, chuyển mạch dãy bước sóng, chuyển mạch sợi quang). Trên mặt phẳng điều
khiển chung, các thiết bị sẽ trao đổi các thông tin điều khiển như thông tin quản lý lỗi và

giám sát liên kết (giao thức LMP), thông tin phân phối nhãn và quản lý đường dẫn (giao
thức báo hiệu GMPLS RSVP-TE hoặc GMPLS CR-LDP), thông tin phân phối trạng thái
và topo mạng (giao thức định tuyến GMPLS OSPF hoặc GMPLS IS-IS).
Ý tưởng mở rộng MPLS thành GMPLS để điều khiển mạng quang và ghép kênh
phân thời gian TDM trong SONET/SDH đã gặp khơng ít thách thức. Luận văn này tập
trung làm rõ một số vấn đề để giải quyết các thách thức đó:
•

Kỹ thuật phân cấp LSP cho phép nhiều LSP trong miền MPLS có thể được lồng
vào một LSP trong miền quang (GMPLS). Kỹ thuật này được giới thiệu trong
chương 2 của luận văn.

•

Kỹ thuật bó nhiều liên kết dữ liệu thành một bó liên kết (hay một liên kết lưu
lượng) để giảm kích thước cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết của giao thức định
tuyến. Kỹ thuật này được trình bày trong chương 2.

•

Q trình thiết lập, duy trì các kênh điều khiển và liên kết dữ liệu để hình thành
một liên kết lưu lượng trong miền quang thông qua giao thức LMP được trình
bày trong chương 6.

•

Một số mở rộng trong giao thức định tuyến OSPF-TE thành GMPLS OSPF-TE
để quảng bá một LSP trong miền quang như một kế cận chuyển tiếp (một loại

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 3
liên kết lưu lượng) và sử dụng trong giao thức định tuyến. Các mở rộng được
trình bày một phần trong chương 2 và một phần trong chương 4.
•

Một số mở rộng trong giao thức báo hiệu RSVP-TE thành GMPLS RSVP-TE
(hoặc CR-LDP thành GMPLS CR-LDP) để thiết lập các LSP xuyên qua miền
quang dựa trên kết quả của quá trình định tuyến. Các mở rộng được trình bày một
phần trong chương 2 và một phần trong chương 5.

•

Ngồi ra, luận văn còn đề cập đến cấu trúc hoạt động giữa mạng IP và quang
WDM được trình bày trong chương 3. Đặc biệt, luận văn tập trung vào mô phỏng
hoạt động của mơ hình chồng lớp (overlay) giữa mạng IP và quang. Cụ thể hơn
sẽ mơ phỏng q trình sử dụng tập giao thức GMPLS để phát hiện, khôi phục sự
cố trong miền quang cũng như mô phỏng định tuyến ràng buộc (ràng buộc trên
một số thông số lưu lượng) trong GMPLS.

Tóm tắt nội dung chính của luận văn gồm các chương sau:
Chương 1: IP/MPLS và WDM. Giới thiệu sơ lược về các giao thức định tuyến, báo hiệu
trong mạng IP/MPLS làm cơ sở để trình bày các nội dung liên quan đến GMPLS ở các
chương sau
Chương 2: GMPLS. Trình bày cấu trúc mạng cũng như các yêu cầu, thách thức đặt ra
trong miền GMPLS và cách giải quyết.

Chương 3: MPLamdaS. Trình bày sơ lược cấu trúc và hoạt động của IP trên quang.
Chương 4: Định tuyến trong GMPLS. Trình bày những cải tiến, mở rộng giao thức định
tuyến OSPF để giải quyết các yêu cầu đặt ra trong miền GMPLS.
Chương 5: Báo hiệu trong GMPLS. Trình bày những cải tiến, mở rộng giao thức báo hiệu
RSVP và CR-LDP để giải quyết các yêu cầu đặt ra trong miền GMPLS.
Chương 6: Giao thức LMP. Trình bày tính năng, cách hoạt động của giao thức LMP làm
chức năng quản lý trong GMPLS.
Chương 7: Mơ Phỏng. Tóm tắt sơ lược chức năng, cơng cụ phần mềm GLASS và một số
kết quả mô phỏng.

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang i

MỤC LỤC
™&˜

CHƯƠNG I: IP/MPLS và WDM................................................. 6
I/. Định Tuyến IP/MPLS:.................................................................................. 6
I.1/. Định tuyến IP cổ điển:........................................................................................ 6
I.2/. Định tuyến dựa trên các ràng buộc (Constraint-Based Routing) ........................ 10

II/. Báo hiệu (điều khiển) trong IP/MPLS: .....................................................23
II.1/. RSVP và RSVP-TE: ....................................................................................... 23
II.2/. CR-LDP.......................................................................................................... 28

III/. Chuyển mạch nhãn MPLS: ......................................................................30
III.1/. Ưu điểm của chuyển mạch nhãn: ................................................................... 30
III.2/. Cấu trúc một node MPLS: ............................................................................. 31
III.3/. Các khái niệm cơ bản trong MPLS: ............................................................... 32
III.4/. Phân phối (distribution) và liên kết (binding) nhãn:........................................ 35
III.5/. Trao đổi nhãn và chuyển tiếp lưu lượng: ........................................................ 35

IV/. Kỹ thuật lưu lượng IP/MPLS:..................................................................36
IV.1/. Định nghĩa Kỹ Thuật Lưu Lượng: ................................................................. 36
IV.2/. Kỹ Thuật Lưu Lượng Trong Mạng IP/MPLS:................................................ 37

V/. WDM: .........................................................................................................43
V.1/. Khái niệm ....................................................................................................... 43
V.2/. Ưu điểm: ........................................................................................................ 43
V.3/. Nhược điểm: ................................................................................................... 43
V.4/. Lịch sử phát triển: ........................................................................................... 44
V.5/. Một số khái niệm trong WDM: ....................................................................... 44

CHƯƠNG II: GMPLS ............................................................... 46
I/. Giới thiệu: ....................................................................................................46

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang ii

II/. Các thách thức đặt ra khi muốn sử dụng MPLS để điều khiển mạng

quang và mạng ghép kênh phân thời gian SONET/SDH: ..............................46
II.1/. Các thách thức: ............................................................................................... 46
II.2/. Cách giải quyết: .............................................................................................. 48

III/. Router chuyển mạch nhãn LSR và đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP
trong miền GMPLS:.........................................................................................49
IV/. “Bó liên kết” (link bundle) trong GMPLS:..............................................49
IV.1/. Liên kết (link) trong miền IP/MPLS: ............................................................. 49
IV.2/. Kế cận (Adjacencies) trong miền IP/MPLS: .................................................. 49
IV.3/. Liên kết lưu lượng (TE link) trong miền IP/MPLS:........................................ 50
IV.4/. Liên kết lưu lượng (TE link) trong miền GMPLS: ......................................... 50
IV.5/. “Bó liên kết” trong miền GMPLS: ................................................................. 51
IV.6/. Ràng buộc đối với liên kết thành phần khi tạo bó liên kết: ............................. 52
IV.7/. Định tuyến đối với bó liên kết:....................................................................... 53
IV.8/. Báo hiệu đối với bó liên kết: .......................................................................... 54
IV.9/. Các thơng số lưu lượng của bó liên kết: ......................................................... 54

V/. Phân cấp LSP trong GMPLS:....................................................................55
V.1/. Kế cận chuyển tiếp FA (Forwarding Adjacency) trong miền GMPLS: ............ 55
V.2/. Khía cạnh định tuyến liên quan đến kế cận chuyển tiếp FA:............................ 57
V.3/. Xác định biên của các đường dẫn chuyển mạch nhãn kế cận chuyển tiếp FALSP: ........................................................................................................................ 59
V.4/. Khía cạnh báo hiệu liên quan đến kế cận chuyển tiếp FA: ............................... 60

VI/. Các cải tiến trong giao thức định tuyến sang miền GMPLS:..................63
VI.1/. Hỗ trợ các liên kết (lưu lượng và thành phần) không được đánh số: ............... 63
VI.2/. Quảng bá thông tin về kiểu bảo vệ cho liên kết lưu lượng: ............................. 63
VI.3/. Quảng bá thông tin về nhóm liên kết có cùng mức độ rủi ro SRLG:............... 65
VI.4/. Quảng bá thông tin về khả năng chuyển mạch giao diện ISC (Interface
Switching Capability): ............................................................................................. 65

VII/. Các cải tiến trong giao thức báo hiệu sang miền GMPLS:....................68
GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang iii

VII.1/. Bản tin yêu cầu nhãn tổng quát:.................................................................... 68
VII.2/. Nhãn tổng quát:............................................................................................ 68
VII.3/. Báo hiệu cho chuyển mạch dãy bước sóng (waveband): ............................... 70
VII.4/. Nhãn đề nghị:............................................................................................... 70
VII.5/. Khơng gian nhãn: ......................................................................................... 71
VII.6/. LSP song hướng:.......................................................................................... 72
VII.7/. Xử lý nhãn tường minh: ............................................................................... 74
VII.8/. Báo hiệu về thông tin bảo vệ của LSP: ......................................................... 74
VII.9/. Báo hiệu thông tin trạng thái quản trị:........................................................... 75
VII.10/. Tách biệt giữa kênh điều khiển và kênh dữ liệu: ......................................... 75
VII.11/. Báo hiệu định danh giao diện (interface): ................................................... 76

CHƯƠNG III: MPLamdaS........................................................ 78
I/. MPLamdaS: .................................................................................................78
I.1/. Các mặt phẳng điều khiển và dữ liệu IP, MPLS và quang: ................................ 79
I.2/. Các mơ hình hoạt động:.................................................................................... 82
I.3/. Xếp chồng IP/MPLS/WDM: ............................................................................ 84

II/. Tương quan giữa mô hình mạng quang và kiến trúc MPLS: ..................89
II.1/. Sự tương đồng giữa OXC và LSR: .................................................................. 89
II.2/. Sự khác biệt giữa OXC và LSR:...................................................................... 89

II.3/. Sự tương đồng giữa LSP và OSP: ................................................................... 90
II.4/. Sự khác biệt giữa LSP vàOSP: ........................................................................ 90
II.5/. Yêu cầu chung cho mặt phẳng điều khiển của OXC: ....................................... 90
II.6/. Mặt phẳng điều khiển lưu lượng MPLS và OXC: ............................................ 92

CHƯƠNG IV: Định tuyến trong GMPLS ................................ 93
I/. Khác biệt giữa định tuyến IP và định tuyến trong miền quang: ...............93
II/. Cải tiến OSPF cho GMPLS: ......................................................................94
II.1/. Link Local/Remote Identifier: ......................................................................... 94
II.2/. Link Protection Type: ..................................................................................... 94
II.3/. Shared Risk Link Group (SRLG): ................................................................... 95
GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang iv

II.4/. Interface Switching Capability Descriptor:...................................................... 95

CHƯƠNG V: Báo hiệu trong GMPLS...................................... 98
I/. RSVP:...........................................................................................................98
I.1/. Bản tin Notify: ................................................................................................. 98
I.2/. Các thành phần bổ sung GMPLS RSVP-TE: .................................................... 98
I.3/. Tiến trình thiết lập kết nối trong GMPLS RSVP-TE:.......................................103
I.4/. Tiến trình xóa bỏ kết nối trong GMPLS RSVP-TE: .........................................104

II/. CR-LDP:...................................................................................................105
II.1/. Các vấn đề liên quan đến định dạng nhãn: ......................................................105

II.2/. LSP song hướng:............................................................................................106
II.3/. Thơng báo khi có lỗi nhãn:.............................................................................107
II.4/. Xử lý nhãn tường minh: .................................................................................107
II.5/. TLV bảo vệ:...................................................................................................108
II.6/. Thông tin trạng thái quản trị:..........................................................................108
II.7/. Tách biệt giữa kênh điều khiển và kênh dữ liệu:.............................................108
II.8/. Xử lý sự cố/lỗi: ..............................................................................................109

CHƯƠNG VI: Giao thức LMP Trong GMPLS ......................110
I/. Giới thiệu: ..................................................................................................110
II/. Tổng quan giao thức LMP:......................................................................113
III/. Quản lý kênh điều khiển: .......................................................................115
III.1/. Đàm phán thông số kết nối: ..........................................................................116
III.2/. Giao thức Hello: ...........................................................................................116

IV/. Mối tương quan tính chất liên kết:.........................................................118
V/. Kiểm tra kết nối liên kết: .........................................................................119
VI/. Quản lý, giám sát sự cố/lỗi:.....................................................................123
VI.1/. Phát hiện sự cố: ............................................................................................124
VI.2/. Cơ chế định vị sự cố/lỗi: ...............................................................................124
VI.3/. Ví dụ về cơ chế định vị sự cố:.......................................................................125
GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang v

CHƯƠNG VII: Mô phỏng ........................................................128

I/. Giới thiệu công cụ mô phỏng: ...................................................................128
I.1/. Một số công cụ mô phỏng mạng:.....................................................................128
I.2/. Tổng quan công cụ mô phỏng GLASS: ...........................................................129
I.3/. Kiến trúc thiết kế của công cụ mô phỏng GLASS:...........................................131
I.4/. Giao thức: .......................................................................................................136
I.5/. Khả năng mô phỏng sự kiện của GLASS:........................................................137
I.6/. Khả năng hỗ trợ GMPLS trên miền quang WDM của GLASS:........................138

II/. Bài tốn mơ phỏng cụ thể: .......................................................................140
II.1/. Mơ phỏng MPLS trên mạng tồn quang: ........................................................140
II.2/. Mơ phỏng kỹ thuật lưu lượng trên miền GMPLS:...........................................148

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 6

CHƯƠNG I: IP/MPLS và WDM
™&˜

I/. Định Tuyến IP/MPLS:
I.1/. Định tuyến IP cổ điển:
Định tuyến là tập hợp các giao thức họat động trên các thiết bị lớp 3, mô tả
cách thức hoạt động như trao đổi thơng tin, tính tóan quyết định đường đi và chuyển
tiếp các gói tin đến các đích mong muốn.
Các giao thức định tuyến IP hiện tại được chia làm 2 loại:
-

Giao thức định tuyến Vector: như giao thức RIP, RIPv2, RIPng,
IGRP, EIGRP và BGP.

-

Giao thức định tuyến trạng thái liên kết (link-state): như giao thức
OSPF và IS-IS.

Mục tiêu của giao thức định tuyến là tạo ra cho mỗi router trong mạng 1 cơ sở
dữ liệu các địa chỉ đích mà router có thể tiến đến để phục vụ cho chức năng chuyển
tiếp gói. Mỗi địa chỉ trong cơ sở dữ liệu gắn với interface gần đích đến nhất và địa
chỉ của router kế tiếp trên đường dẫn đến đích. Cơ cở dữ liệu này gọi là cơ sở dữ
liệu thông tin định tuyến RIB (Routing Information Database), hay còn gọi là bảng
định tuyến.
Mỗi giao thức định tuyến phải gồm 2 quá trình sau:
-

Quá trình trao đổi các địa chỉ đích và những thơng tin liên quan đến
chúng giữa các router trong mạng.

-

Thuật toán dùng các thơng tin chia sẻ để tính đường đi ngắn nhất
đến mỗi đích đến trong cơ sở dữ liệu.

Sự khác nhau giữa 2 loại giao thức định tuyến chính là điểm khác nhau giữa
cách hiện thực 2 quá trình trên.
I.1.1/. Giao thức định tuyến vector:

1 tuyến đường IP được xem như 1 vector (hướng, biên độ) với hướng là địa
chỉ nút mạng kế tiếp và tùy theo loại giao thức định tuyến mà biên độ có thể hiểu

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 7

theo nghĩa khác nhau (RIP – số nút router, BGP – số miền tự trị, IGRP/EIGRP –
tổng các đặc tính interface, OSPF/IS-IS – tổng metric của interface).
Giao thức định tuyến Vector tồn tại 2 nhược điểm chính:
• Thời gian hội tụ chậm
• Xảy ra hiện tượng loop
I.1.2/. Giao thức định tuyến Link-State (OSPF):

Khác với giao thức định tuyến Vector, giao thức định tuyến link-state không
sử dụng “hop count” làm tham số (metric) để tính tóan đường đi tối ưu mà sử dụng
một hoặc nhiều hơn các tham số gồm bandwidth, delay, load, reliability và MTU.
Link-state được đánh giá là giao thức định tuyến tốt hơn giao thức định tuyến
Vector. Trong phần này chỉ tập trung vào giao thức định tuyến OSPF.
I.1.2.1/. Đặc điểm:

• Quảng bá 1 lượng lớn thơng tin về topology tịan mạng.
• Các thơng tin quảng bá của 2 Router chạy cùng giao thức Link-state
gồm: network address, status và cost gắn với mỗi đường kết nối.
• Mỗi Router tự chạy thuật tóan để tính ra tuyến tốt nhất dựa trên dữ
liệu về Topology nhận được. Thuật tóan dựa trên thông tin về cost của

các đường link đến mạng đích, nếu có nhiều hơn 1 tuyến đến cùng 1
mạng đích thì nó sẽ chọn tuyến có cost nhỏ nhất.
I.1.2.2/. Các khái niệm trong OSPF:

Các bảng dữ liệu lưu trong OSPF:
Trên 1 Router bao gồm các bảng sau:
• Neighbor table: Bảng ID của các Router gần kề với router đó và chạy
cùng giao thức định tuyến.
• Topology Database: Thơng tin trạng thái của tòan mạng mà Router
nhận được từ các router khác chạy cùng giao thức.

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 8

• Routing table: Bảng định tuyến của router gồm các tuyến đến mạng
đích sau khi đã được tính tóan thông qua Distra dựa trên Topology đã
nhận được.
Các thông tin được trao đổi giữa các router chạy OSPF:
• Hello Packet: Bản tin xác nhận tình trạng của các router là neigbor với
nhau và được gửi theo chu kỳ.
• LSU (Link State Update): Bản tin routing update được gửi qua lại
giữa các router.
• LSA (Link State Advertisement): 1 thành phần trong LSU. 1 LSU
gồm nhiều LSA, mỗi LSA mang thông tin về 1 network gồm subnet
number và mask, cost (tương đương với metric) và các thơng tin khác

về subnet đó.
Các bước hoạt động của OSPF:
• Mỗi router tự phát hiện các router kế cận chạy cùng giao thức OSPF
trên các interface của nó. Danh sách các kế cận được lưu trong
Neighbor table.
• Ngay sau khi đã xác nhận về các router hàng xóm, mỗi router sẽ sử
dụng giao thức TCP để truyền LSU đến các router bên cạnh.
• Mỗi router đặt các Topology học được dựa vào topology database.
• Mỗi router tự chạy thuật tóan SPF dựa trên topology nhận được để
tính tuyến đường đi tốt nhất.
• Đặt tuyến tốt nhất vào bảng định tuyến.
Trạng thái hội tụ của OSPF:
• Trong quá trình hoạt động, các router tự gửi bản tin Hello đến các kế
cận để xác nhận tình trạng up hay down của kế cận. Chu kỳ mặc định
là 10s và thời gian này có thể cấu hình trên router.

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 9

• Khi khơng nhận được bản tin Hello trong khoảng 10s, đặt kế cận vào
trạng thái silent trong khoảng thời gian gọi là dead interval (thời gian
chết). Mặc định thời gian chết gấp 4 lần khoảng thời gian hello (40s).
• Trong khoảng thời gian chết, nếu nhận lại bản tin Hello packet thì
router đặt kế cận vào trạng thái bình thường như cũ.
• Nếu khơng nhận được thì nó loại router kế cận đó ra khỏi neighbor

table và chạy lại thuật tóan SPT để tính lại tuyến khác.
Chống Loop của OSPF:
OSPF không dùng các phương pháp chống loop như RIP hay IGRP mà cơ chế
chống loop được thực hiện (build in) ngay trong giải thuật SPF của nó.
Mơ hình phân cấp của OSPF:
Với 1 mạng lớn chạy OSPF thì khi 1 router trong mạng gặp sự cố (có thể từ
up-> down hoặc ngược lại) thì tịan bộ router trong mạng phải tự chạy lại giải thuật
OSPF đến mạng kết nối với router đó. Vấn đề này làm tốn tài nguyên CPU của
router dẫn đến ảnh hưởng thời gian hội tụ của mạng.
Để giải quyết, người ta đưa ra mô hình phân cấp của OSPF, theo đó các router
sẽ được chia thành các vùng area (có thể coi là chia để trị). Các router chỉ biết thông
tin trong vùng của mình (trừ ABR), do đó giảm được độ lớn của bảng Topology.
I.1.2.3/. Ưu điểm:

• Băng thơng dùng cho giao thức này rất nhỏ, vì nó chỉ truyền thơng tin
về sự thay đổi thay vì tịan bộ thơng tin của mạng. Các bản tin Hello
khơng phải là broadcast.
• Routing tin cậy và khả năng chống loop là buid in. Vì router nắm tịan
bộ topo mạng nên khi router chạy thuật tóan tìm đường đi SPF, sẽ xác
định đường đi ngắn nhất mà khơng xảy ra hiện tượng loop.
• Tốc độ hội tụ cao vì khi có sự thay đổi thì thơng tin cập nhật chỉ là
thông tin về sự thay đổi chứ khơng phải tịan bộ thơng tin của bảng
routing table.

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy

Trang 10

I.2/. Định tuyến dựa trên các ràng buộc (Constraint-Based Routing)
Tính tốn con đường đi của bất kỳ giao thức định tuyến nội IGP đều dựa vào
một thuật toán làm tối ưu một tham số vô hướng của con đường đó là metric. Trong
trường hợp của RIP, metric là số bước nhảy. Trong một tập các con đường đến đích
thì RIP sẽ chọn con đường mà có số bước nhảy nhỏ nhất. Trong trường hợp của
OSPF hay IS-IS, metric là do người quản trị quy định. Trong OSPF (hay IS-IS), nhà
quản trị mạng gắn mỗi đường truyền trong mạng một metric nào đó. Trong một tập
các con đường đến đích OSPF, dùng thuật toán đường đi ngắn nhất Dijkstra để tính
một con đường có metric nhỏ nhất, ở đây metric của con đường là tổng các metric
trên tất cả các đường truyền của con đường đó.
Điểm khác biệt cơ bản giữa định tuyến IP cổ điển và định tuyến dựa theo
ràng buộc là: định tuyến IP cổ điển tìm một con đường mà tối ưu một tham số
metric chính nào đó (ví dụ như có số bước nhảy ít nhất), trong khi thuật tốn định
tuyến ràng buộc cũng tìm một con đường mà tối ưu một tham số metric chính nào
đó và phải khơng vi phạm một tập các ràng buộc.
Một kiểu của ràng buộc là có thể tìm một con đường mà các đặc điểm chính
nào đó. Ví dụ, bạn có thể muốn tìm một con đường mà băng thông thoả mãn nhỏ
nhất. Trong trường hợp này, ràng buộc trong thuật tốn định tuyến là tìm con đường
phải có băng thông thoả mãn nhỏ nhất trên tất cả các đường truyền của con đường,
và thuộc tính của đường truyền chúng ta sử dụng là băng thơng có giá trị của đường
truyền. Chú ý rằng con đường khác nhau trên một mạng cho trước có thể có ràng
buộc về băng thông khác nhau.
Một kiểu ràng buộc khác là sự quản trị. Ví dụ, một nhà quản trị mạng có thể
muốn luồng lưu lượng nào đó di chuyển trên một đường truyền nhất định của mạng,
mà các đường truyền đó được chỉ định bởi một thuộc tính nào đó. Trong trường hợp
đó ràng buộc trong thuật tốn định tuyến là tìm con đường cho luồng lưu lượng mà
phải không đi qua các con đường khác ngoài các con đường đã được chỉ định.
Thuật tóan CSPF:

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 11

Định tuyến ràng buộc u cầu phải tính tốn một con đường mà thoả các yêu
cầu:
§ Tối ưu một vài metric chính (số bước nhảy)
§ Khơng vi phạm một tập các ràng buộc
Một cách để tính tốn con đường đó là dùng thuật tốn con đường ngắn nhất
đầu tiên (SPF). Thuật tốn SPF cổ điển tìm một con đường mà tối ưu một vài tham
số metric chính. Vì thế, để tính một con đường mà khơng vi phạm các ràng buộc,
chúng ta cần phải chỉnh sửa thuật toán để có thể thoả mãn thêm các ràng buộc.
Chúng ta gọi đây là thuật toán con đường đi ngắn nhất thoả ràng buộc(CSPF).
Để hiểu chúng ta phải thay đổi thuật toán SPF như thế nào, chúng ta phải
xem xét lại hoạt động của thuật toán SPF cổ điển. Thuật toán SPF cổ điển bắt đầu từ
một nút, gọi là gốc, và sau đó xây dựng một cây con đường ngắn nhất tại nút đó. Tại
mỗi vịng lặp của thuật tốn, có một danh sách các nút ứng cử (ban đầu, danh sách
này chỉ chứa đựng nút gốc). Tổng quát, các con đường từ danh sách ứng cử đến nút
gốc không nhất thiết là ngắn nhất. Tuy nhiên trong các danh sách ứng cử có tồn tại
một nút mà từ nó đến nút gốc là ngắn nhất. Vì vây tại mỗi vịng lặp thuật toán lấy từ
danh sách ứng cử nút mà có khoảng cách đến nút gốc là ngắn nhất. Nút này sau đó
được cộng vào cây đường đi ngắn nhất và loại nó ra khỏi danh sách ứng cử. Khi
một nút được cộng vào cây đường đi ngắn nhất, các nút mà khơng có trong cây đó
nhưng là láng giềng của nút đó sẽ được xem xét tiếp là có thể được thêm vào hay
thay đổi danh sách ứng cử. Thuật tốn sau đó lặp lại lần nữa. Nếu muốn tìm một

con đường ngắn nhất từ nút gốc đến tất cả các nút khác, thuật toán sẽ dừng khi danh
sách ứng cử trở nên trống. Nếu muốn tìm một con đường ngắn nhất từ nút gốc đến
một nút đặc biết, thuật toán sẽ kết thúc khi nút này được cộng vào cây đường đi
ngắn nhất.
Thuật tốn để tìm một con đường ngắn nhất từ nút S đến nút D có thể được
mô tả như sau
Ø Bước 1 (khởi động):

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 12

Thiết lập tập các nút ứng cử là trống. Thiết lập cây đường đi ngắn nhất chỉ là
nút gốc, S. Với mỗi nút láng giền của nút gốc, thiết lập metric con đường của nó
đến metric của đường truyền giữa nút gốc và nút đó. Với các nút khác, đặt metric là
vô cùng.
Ø Bước 2:
Định nghĩa nút được cộng vào cây con đường đi ngắn nhất là V. Với mỗi
đường dây gắn vào nút đó, phân tích nút ở đầu bên kia. Định nghĩa nút đó là W. Với
tất cả các nút W đó chúng ta làm như sau:
• Bước 2a:
Nếu W đã thực sự trong cây con đường đi ngắn nhất, phân tích nút tiếp theo
mà có nối với V.
• Bước 2b:
Ngược lại (W khơng trong cây đường đi ngắn nhất), tính tốn metric của con
đường từ gốc đến W (metric này là tổng của metric của con đường từ gốc đến V

cộng thêm metric của đường truyền từ V đến W). Nếu W khơng có trong danh sách
ứng cử, thì cộng W vào danh sách ứng cử và thiết lập metric của đường từ gốc đến
W là metric trên. Nếu W đã trong danh sách ứng cử, và metric con đường hiện tại là
lớn hơn metric mới tính đây thì thiết lập metric của W đến metric mới tính đây.
Ø Bước 3:
Trong số tất cả các nút trong danh sách ứng cử, tìm một nút có metric đường
đi ngắn nhất. Cộng nút này đến cây đường đi ngắn nhất, và loại nút này ra khỏi
danh sách ứng cử. Nếu nút này là D, chúng ta đã xong. Ngược lại, quay trở lại bước
2.
Với hoạt động như vậy, chúng ta sẽ dễ dàng thay đổi để thuật toán trở thành
CSPF. Tất cả chúng ta cần làm là thay đổi bước mà thêm vào danh sách ứng cử.
Đặc biệt, trong bước 2 khi chúng ta phân tích các đường truyền gắn vào nút V, với
mỗi đường truyền như thế, đầu tiên chúng ta kiểm tra đường truyền có thoả mãn các
ràng buộc hay khơng nếu và chỉ nếu nó thoả, thì chúng ta phân tích nút W là nút bên
kia đường truyền. Như bình thường, nếu chúng ta muốn tìm một con đường từ S
GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 13

đến D, thoả mãn một tập các ràng buộc C1, C2,...., Cn, thì trong bước 2 chúng ta
xem xét mỗi đường truyền gắn đến V, với mỗi đường truyền như thế chúng ta đầu
tiên kiểm tra đường truyền có thoả mãn C1, C2,...,Cn. Chỉ nếu đường truyền thoả
mãn tất cả các ràng buộc thì chúng ta mới xem xét nút W là nút đầu bên kia của
đường truyền.
Chú ý rằng, thuật toán mà chúng ta sử dụng cho việc tính tốn con đường,
CSPF, u cầu router mà thực hiện việc tính tốn con đường phải có thơng tin về tất

cả các đường truyền trong mạng. Đây chính là giới hạn của các giao thức định tuyến
IP cổ điển.
Để minh hoạ CSPF, xem xét một ví dụ trong Hình I.1. Giả sử rằng tất cả các
đường truyền đều có cùng khoảng cách và khoảng cách đó là 1. Giả sử rằng tất cả
các đường truyền, ngoại trừ đường truyền từ LSR2 đến LSR4, có giá trị băng thơng
là 150Mbs, trong khi đó đường truyền từ LSR2 đến LSR4 có giá trị là 45Mbs. Mục
đích của chúng ta là tìm một con đường từ LSR1 đến LSR6 mà có khoảng cách nhỏ
nhất và có ít nhất là 100Mbs băng thơng có giá trị. Ràng buộc này là ràng buộc về
băng thơng.

Hình I.1: Một ví dụ của thuật tốn CSPF

Ban đầu, cây con đường ngắn nhất (gốc là LSR1) chỉ bao gồm LSR1. Xem
xét 2 nút láng giềng của nó là LSR2 và LSR3, chúng ta chú ý rằng băng thơng có
giá trị trên các đường truyền (LSR1, LSR2) và (LSR1, LSR3) thì thoả mãn ràng
buộc về u cầu băng thơng của con đường (100Mbs). Vì vậy, chúng ta thấy khơng
GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 14

có đường nào vi phạm ràng buộc do đó chúng ta cộng LSR2 và LSR3 đến danh
sách ứng cử. Tiếp theo, chúng ta tìm trong danh sách ứng cử con đường đi từ gốc
đến nó là ngắn nhất(tức là từ LSR1). Hai nút LSR2 và LSR3 đều có cùng khoảng
cách đến LSR1 do đó ta chọn nút nào cũng được, giả sử ta chọn nút LSR2, vì thế ta
cộng nó vào cây đường đi ngắn nhất cùng với đường truyền (LSR1, LSR2) và bỏ
LSR2 ra khỏi danh sách ứng cử. Đến đây là hồn thành vịng lặp đầu tiên của thuật

tốn.
Tại vịng lặp thứ hai của thuật tốn, chúng ta xem xét các nút láng giềng của
LSR2 đó là LSR4. Với láng giềng này chúng ta chú ý rằng băng thơng trên đường
truyền LSR2 đến LSR4 ít hơn băng thơng u cầu của con đường. Vì thế, đường
truyền này vi phạm ràng buộc. Do đó tại thời điểm này chúng ta không cộng LSR4
vào trong danh sách ứng cử. Chúng ta vẫn còn LSR3 trong danh sách ứng cử, vì thế
chúng ta cộng nó vào trong cây đường ngắn nhất của LSR1 cùng với đường truyền
(LSR1, LSR3) và bỏ LSR3 ra khỏi danh sách ứng cử. Đến đây chúng ta hồn thành
vịng lặp thứ hai của thuật tốn.
Tại vịng lặp thứ ba của thuật toán, chúng ta xem xét các nút láng giềng của
nút LSR3. Với các láng giềng này, chúng ta chú ý rằng băng thông của đường
truyền LSR3 và LSR5 là lớn hơn băng thông yêu cầu. Do đó đường truyền khơng vi
phạm ràng buộc, vì thế chúng ta cộng LSR5 vào danh sách ứng cử. Tại thời điểm
này danh sách ứng cử chỉ có LSR5 do đó chúng ta cộng LSR5 vào trong cây đường
đi ngắn nhất cùng với đường truyền (LSR3, LSR5) và loại bỏ LSR5 ra khỏi danh
sách ứng cử. Đến đây hoàn thành vịng lặp thứ ba của thuật tốn.
Tại vịng lặp thứ tư của thuật toán, chúng ta xem xét các láng giềng của
LSR5 là LSR4. Chú ý rằng chúng ta chưa cộng LSR4 đến danh sách ứng cử vì có
sự vi phạm ràng buộc trên đường truyền (LSR2, LSR4). Bây giờ chúng ta có thể
cộng LSR4 đến danh sách ứng cử. Trong danh sách ứng cử chỉ có LSR4 do đó con
đường ngắn nhất từ LSR1 là LSR4. Vì vậy chúng ta cộng LSR4 và đường truyền
(LSR5, LSR4) đến cây đường đi ngắn nhất và loại bỏ LSR4 khỏi danh sách ứng cử.
Đến đây hồn thành vịng lặp thứ tư của thuật toán.
GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 15

Tại vịng lặp thứ năm của thuật tốn, chúng ta xem xét các láng giềng của
LSR4 đó là LSR6 và LSR7. vì cả hai đường truyền (LSR4, LSR6) và (LSR4, LSR7)
đều có băng thơng lớn hơn u cầu, do đó chúng ta cộng cả LSR6 và LSR7 đến
danh sách ứng cử. Chúng ta nhận xét rằng một nút trong danh sách ứng cử với
khoảng cách ngắn nhất từ LSR1 là LSR6. Do đó chúng ta cộng LSR6 và đường
truyền (LSR4, LSR6) đến cây đường đi ngắn nhất và bỏ LSR6 trong danh sách ứng
cử. Tại thời điểm này chúng ta chú ý rằng cây đường đi ngắn nhất đã có LSR6, và
đây cũng là nút đích của con đường cần tìm. Vì vậy, chúng ta kết thúc thuật tốn.
Kết quả con đường ngắn nhất thoả các ràng buộc từ LSR1 đến LSR6 là (LSR1,
LSR2, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6). Chú ý rằng con đường này khác với con đường
nếu tìm theo các giao thức định tuyến IP cổ điển là con đường (LSR1, LSR2, LSR4,
LSR6).
I.2.1/. Mở rộng OSPF cho kỹ thuật lưu lượng:

Giao thức định tuyến OSPF lựa chọn đường đi ngắn nhất dựa trên một số
tham số (metric) mà giá trị của nó được gán trên các giao diện. Các ứng dụng TE
linh hoạt và hiệu quả yêu cầu nhiều tham số để tính tóan và nhiều giá trị được gán
trên giao diện. Các tham số này bao gồm:
•

Maximum bandwidth (băng thông thực tế của giao diện hay được chỉ định
bởi người quản trị).

•

Maximum Reservable bandwidth (băng thơng để dành cho kết nối LSP).

•

Unreserved bandwidth (băng thơng để dành tối đa chưa được sử dụng bởi
LSP).

•

Traffic engineering metric (giá trị 24-bit được gán trên giao diện và được sử
dụng như một metric của giao thức định tuyến, cho phép thiết lập topo các
LSP dựa trên metric này. Topo LSP hòan tòan khác với Topo được thành lập
bởi giao thức định tuyến).

•

Admimistrative group (gán tối đa 32 nhóm quản trị trên một giao diện. Ví
dụ: có thể phân chia kết nối theo tốc độ thành các loại: kết nối vàng có tốc độ
lớn nhất, kết nối bạc có tốc độ trung bình và kết nối đồng có tốc độ thấp nhất.

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 16

Gán một số LSP được sử dụng kết nối vàng, một số LSP sử dụng kết nối bạc
và một số LSP sử dụng kết nối đồng. Hoặc có thể gán một số LSP không
được sử dụng kết nối vàng).
Ba tham số đầu để xác định băng thông sử dụng cho kênh chuyển mạch nhãn
LSP. Ví dụ: một kết nối LSP yêu cầu băng thông 10M. Khi LSP được thiết lập, lưu
lượng chỉ đi qua các kết nối có băng thông tối thiểu 10M từ đầu gửi đến đầu nhận

và 10M này được để dành chỉ cho LSP này. Nếu LSP cần băng thơng 10M đi qua
kết nối 15M thì kết nối này chỉ có 5M cịn trống cho các kết nối LSP khác. Nếu lúc
này một LSP khác cần băng thơng 10M thì kết nối này cũng khơng sẵn sàng và sẽ
tìm đường đi thay thế mới đảm bảo băng thơng u cầu. Nếu tiếp tục khơng có kết
nối nào đáp ứng đủ băng thơng 10M thì LSP khơng được thiết lập.
Việc tính tóan kỹ thuật lưu lượng chỉ diễn ra tại các Router biên ngõ vào.
Điều này yêu cầu các Router biên phải biết được các tham số TE gán trên tất cả các
giao diện MPLS trong mạng đồng thời các thơng tin phải có nơi để lưu trữ. Giao
thức OSPF mở rộng cho phép mang các tham số TE cùng với các tham số trạng thái
bình thường của OSPF. Các tham số băng thông giao diện, trạng thái, địa chỉ
IP...của giao thức đinh tuyến OSPF được lưu trong dữ liệu trạng thái kết nối. Các
tham số về kỹ thuật lưu lượng được lưu trong dữ liệu TED (traffic engineering
database). Các Router biên chạy thuật tóan định tuyến xác định đường đi ngắn nhất
đồng thời kết hợp các tham số ràng buột TE. Thuật tóan định tuyến sử dụng lúc này
là CSPF (đã được trình bày ở trên).
Mở rộng OSPF cho kỹ thuật lưu lượng:
Vai trò của giao thức OSPF-TE trong mạng MPLS có hỗ trợ TE là trao đổi
các tham số TE trong cùng một vùng để đồng bộ dữ liệu TE giữa các Router. Thực
chất, nó vẫn là giao thức định tuyến được mở rộng để hỗ trợ khả năng kỹ thuật lưu
lượng.
Các tham số TE được mang trong các Opaque LSA. Định dạng của Opaque
LSA được minh hoạ ở Hình I.2 :

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 17

Hình I.2: Traffic Engineering LSA

Việc báo hiệu các Oqaque LSA xảy ra trong quá trình trao đổi dữ liệu là các
tham số định tuyến thông thường với bit O trong trường Option của gói DD được
set lên.
Có ba loại Opaque LSA gồm: link-local Opaque LSA, Link-area Opaque
LSA và AS LSA.
Opaque LSA thực hiện chức năng tương tự như các Router LSA: xác định
Router gốc, các Router kế cận và các tham số TE kết nối của các Router kế cận này.
Phần tải trong định dạng của TE LSA có thể gồm một hay nhiều TLV và thơng
thường có hai loại TLV như sau:
•

Router Address TLV mang địa chỉ loopback dạng IPv4 của Router nguồn.
Địa chỉ này thông thường cũng là chỉ số (RID) của Router.

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 18

•

Link TLV mơ tả các tham số TE của kết nối đơn. Giá trị TLV này tập hợp
các TLV con (sub-TLV). Định dạng của các TLV con tương tự như TLV
chính được đặt trong vùng giá trị của TLV chính.

Có nhiều loại TLV con như sau:

•

Link Type: mang giá trị trong 1-byte xác định loại kết nối sử dụng là điểm
điểm (point to point) hay đa điểm (multi-access).

•

Link ID: tương tự như khái niệm Link ID trong LSA được dùng để xác định
Router chuyển mạch nhãn (LSR) tham gia trong kết nối. Nếu loại kết nối là
điểm điểm thì chỉ số kết nối là RID của kế cận. Nếu loại kết nối là đa điểm
thì chỉ số kết nối là địa chỉ giao diện của DR.

•

Local Interface IP address: xác định địa chỉ IP giao diện của Router gốc.
Loại TLV con này có thể mang nhiều địa chỉ IP nếu giao diện có nhiều hơn
một địa chỉ IP.

•

Remote Interface IP address: xác định một hay nhiều địa chỉ IP của giao diện
kế cận nếu kết nối là điểm điểm. Nếu kết nối là đa điểm thì TLV con này có
giá trị là 0.0.0.0 hoặc khơng có TLV con này.

•

Traffic Engineering Metric: gồm 4 byte mang các tham số kỹ thuật lưu lượng.

•

Maximum Bandwidth: mang thơng tin về tham số băng thơng tối đa cho mục
đích kỹ thuật lưu lượng. Giá trị 4-byte này xác định băng thơng có đơn vị
byte per second (Bps).

•

Maximum Reservable Bandwidth: mang thơng tin về tham số băng thơng dự
trữ tối đa cho mục đích kỹ thuật lưu lượng và cũng có giá trị 4-byte xác định
băng thơng có đơn vị byte per second (Bps).

•

Unreservable Bandwidth: mang thông tin về tham số băng thông không dự
trữ cho mục đích kỹ thuật lưu lượng cho tám mức ưu tiên từ 0-7.

•

Administrative Group: mang thơng tin về tham số nhóm quản trị cho mục
đích kỹ thuật lưu lượng. Tham số này có giá trị 32 bit đại diện cho 32 nhóm
quản trị, mỗi bit hiển thị cho 1 nhóm quản trị được gán vào kết nối. Bit có

GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 19

trọng số lớn nhất đại diện cho nhóm quản trị thứ 31 và bit có trọng số nhỏ
nhất đại diện cho nhóm quản trị thứ 0. Khi khơng có bit nào được set tức là
kết nối khơng thuộc nhóm quản trị nào.
Mỗi Link TLV phải gồm tối thiểu 2 TLV con là Link type, Link ID và có thể
có 1 hoặc nhiều hơn các TLV con khác.
I.2.2/. Kỹ thuật lưu lượng liên vùng (BGP-TE):

Trong định tuyến cổ điển, giao thức BGP-4 được sử dụng để thực hiện chức
năng định tuyến lớp 3 giữa các vùng AS. Các cải tiến để điều khiển lưu lượng, đảm
bảo hiệu quả tài nguyên mạng đã được đưa ra cho các giao thức định tuyến nội vùng
và kỹ thuật lưu lượng liên vùng cũng không là ngoại lệ, đang được nghiên cứu đề
xuất giải pháp và chuẩn hoá. Hiện tồn tại song song hai giải pháp như sau:
Giải pháp 1: Sử dụng các kỹ thuật lưu lượng nội vùng đã có như MPLS và
GMPLS áp dụng làm kỹ thuật lưu lượng liên vùng với giao thức BGP được điều
chỉnh để mang LSPs.
Giải pháp 2: bổ sung thêm thành phần thứ 3 BMP đặt tại biên của mỗi vùng
làm chức năng quản lý, kết nối liên mạng và giao thức báo hiệu SIBBS. Giải pháp
đề xuất này sẽ dần thay thế giao thức định tuyến liên vùng BGP. Tuy nhiên, giải
pháp này gặp khó khăn là sẽ thay đổi hòan tòan cấu trúc mạng Internet và có tác
động đến hoạt động của mạng hiện tại.
I.2.2.1/. Giải Pháp 1:

Hầu hết các nghiên cứu gần đây trong mạng kỹ thuật lưu lượng liên vùng đã
ứng dụng các kỹ thuật TE nội vùng lên cấu trúc mạng liên vùng. BGP, giao thức
định tuyến liên vùng được đề nghị phát triển để phân phối và kết nối các định tuyến,
trong khi đó MPLS vẫn là giao thức chính chuyển mạch gói. BGP/GMPLS là giải
pháp đề nghị để thiết lập các kênh chuyển mạch nhãn LSP giữa các AS với nhau.
Trong giải pháp này, phiên bản điều chỉnh BGP được dùng để trao đổi thông tin
mạng và giao thức báo hiệu GMPLS cũng được mở rộng cho kết nối liên vùng.

RFC 3107 xác định cách thức BGP được sử dụng để phân phối nhãn MPLS
bằng cách đặt thông tin nhãn vào đường định tuyến. Nếu 2 Router kế cận thuộc hai
GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 20

vùng AS khác nhau và cùng là các LSR thì khơng cần sử dụng thêm giao thức phân
phối nhãn. Thay vào đó, BGP sẽ đảm nhận ln chức năng phân phối nhãn. Đường
định tuyến mang thông tin nhãn sử dụng cùng gói tin BGP nhờ đặc tính mở rộng đa
giao thức BGP. Nhãn được mã hóa trong trường NLRI và trường SAFI được sử
dụng để chỉ nhãn chứa trong NLRI. Hai Router BGP không cần quảng bá khả năng
phân phối nhãn nếu khơng có đường chuyển mạch nhãn LSP nào giữa chúng.
Kỹ thuật GMPLS ứng dụng trong cấu trúc liên vùng hỗ trợ nhiều loại kết
cuối SONET/SDH, ATM và IP. Tập hợp các đặc tính CAG (Client Access Group)
được mã hóa trong trường BGP-NLRI. Địa chỉ CAG là duy nhất cho mỗi vùng và
được sử dụng để hỗ trợ nhiều loại kết cuối. Địa chỉ này là liên vùng và khác với địa
chỉ định tuyến nội mạng. Trong trường hợp này, BGP sẽ phân phối LSP và đặc tính
CAG đến những lân cận.
Giao thức BGP mở rộng:
Giao thức BGP được mở rộng sử dụng để mang thông tin nhãn được đặt trong
gói tin định tuyến trao đổi giữa các Router biên kết nối giữa các vùng AS. Việc các
BGP trao đổi nhãn MPLS được thực hiện trong các trường hợp sau:
-

Nếu hai LSR lân cận đồng thời cũng là các Router biên, không cần sử dụng bất
kỳ giao thức phân phối nhãn nào.

-

Giả sử mỗi vùng tồn tại 2 loại LSR: Router chuyển mạch nhãn biên (Edge
LSR) và Router chuyển mạch nhãn (LSR).

-

Giả sử LSR biên hỗ trợ thêm BGP. Khi các LSR biên phân phối nhãn được đặt
trong các đường định tuyến và các LSR cũng hỗ trợ MPLS thì sẽ khơng nhận
thêm bất kỳ thơng tin định tuyến BGP nào nữa.
Nhãn phân phối được mang trong gói tin BGP bằng cách sử dụng đặc tính mở

rộng đa giao thức BGP-4.
Nhãn được mã hóa trong trường NLRI và trường SAFI được dùng để xác định
trường NLRI đang mang nhãn.
Thơng thường có ba đặc tính được mang trong BGP-4: Next_Hop attribute,
Aggregator và NLRI và chỉ hỗ trợ định tuyến trong mạng IPv4. Một điều kiện bắt
GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy


Trang 21

buột của giao thức mở rộng BGP-4 là thiết bị Router biên phải có địa chỉ IPV4. Để
hỗ trợ định tuyến đa giao thức, 2 đặc tính mới được thêm vào trong cấu trúc BGP-4
thay thế 2 đặc tính Next_Hop và NLRI là MP_Reach_NLRI (Mulitprotocol
Reachable NLRI) và MP_UnReach_NLRI (Mulitprotocol UnReachable NLRI).

-

Đặc tính MP_Reach_NLRI: mang thơng tin đích đến và thơng tin node kế tiếp.
Đặc tính này liên hợp với giao thức định tuyến mạng để xác định thông tin của
node kế cận.
Đặc tính này được sử dụng cho các mục đích sau:
• Quảng bá đường định tuyến.
• Cho phép thiết bị Router biên quảng bá địa chỉ lớp mạng của node kế tiếp.
• Cho phép thiết bị Router báo cáo một vài hay tất cả SNPAs (Subnetwork
Points of Attachment).

-

Đặc tính MP_UnReach_NLRI: mang thơng tin của các đích đến khơng sẵn
sàng.
Cả hai đặc tính trên đều là tùy chọn. Nếu gói tin mang thơng tin BGP mở rộng

truyền đến thiết bị Router biên khơng hỗ trợ BGP mở rộng, thì bị từ chối và không
xử lý, không tiếp tục truyền đến các node kế cận.
I.2.2.2/. Giải pháp 2:

Thay vì sử dụng BGP để phân phối các đường chuyển mạch nhãn LSP giữa
các vùng mà chức năng này sẽ được đảm nhiệm bởi thành phần mới, thành phần thứ
3 được gọi là điểm quản lý băng thông BMP (Bandwidth Management Point) có
chức năng trao đổi mức độ sẵn sàng của tài nguyên giữa các AS và thiết lập đường
chuyển mạch nhãn LSP sử dụng MPLS over DS (Different Service)và giao thức
SIBBS (Simple Inter-domain Bandwidth Broker Signalling Protocol) cũng được sử
dụng như một giao thức báo hiệu liên vùng.
BMP:
BMP cấp phát và điều khiển băng thông chia sẻ giữa hai vùng AS và cung

cấp lớp dịch vụ DSCP. BMP tính tóan, cân đối giữa nhu cầu dịch vụ và nguồn tài
nguyên. BMP quyết định hay thiết lập chính sách để điều khiển, chỉ định nguồn tài
GMPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG

GVHD: PGS-TS. Phạm Hồng Liên
SVTH: Huỳnh Tuyết Vy