Tài liệu công nghệ chuyển mạch MPLS, chương 3 ppt

CHƯƠNG 3:
CHUYỂN MẠCH
NHÃN
Chương này giải thích tại sao mạng chuyển mạch nhãn và
chuy
ển mạch nhãn đa giao thức trở thành chìa khoá cho mạng
Internet đa dịch vụ hiện nay. Nó giải thích các vấn đề kết hợp các
thủ tục định tuyến IP quy ước và giới thiệu các khái niệm của sự
lựa chọn một trong hai chuyển mạch nhãn. Chương này cũng giới
thiệu ý kiến về chất lượng dịch vụ và giải thích sự quan trọng của
nó cũng như sự quan trọng của chuyển mạch nhãn đối với QoS.
Chương này gồm một ví dụ về chuyển mạch nh
ãn và QoS hoạt
động mạng tại bộ định tuyến chuyển mạch nh
ãn (LSR).
2.1. Khái niệm chuyển mạch nhãn
Khái niệm cơ bản của chuyển mạch nhãn rất đơn giản. Để chỉ
ra lý do, chúng ta giả sử một lưu lượng người sử dụng (lời nói, tin
nhắn) được chuyển từ máy tính người sử dụng đến máy tính người
nhận. Những mạng Internet truyền thống (không sử dụng chuyển
mạch nhãn) thì phương pháp chuyển thư điện tử tương tự như
chuyển thư bưu chính: một địa chỉ đích được kiểm tra bởi một thực
thể chuyển tiếp (trong lĩnh vực của chúng ta là router, với dịch vụ
bưu chính là người đưa thư). Địa chỉ n
ày quyết định xem router
hay người đưa thư sẽ chuyển gói dữ liệu hay phong bì thư tới
người nhận cuối c
ùng.
Chuy
ển mạch nhãn thì khác. Thay cho việc dùng địa chỉ đích
để định t

uyến thì một số (hay nhãn) được gắn vào một gói dữ liệu.
Tương tự trong dịch vụ bưu chính, giá trị nh
ãn là địa chỉ trên
phong bì
để dựa vào đó chuyển thư tới người nhận. Trong mạng
máy tính, nhãn được đặt ở đầu gói được dùng như một địa chỉ
(thường là địa
chỉ IP) và nhãn được dùng chuyển thẳng lưu lượng
tới đích của nó.
2.2. Lý do dùng chuyển mạch nhãn
2.2.1. T
ốc độ và độ trễ
Việc chuyển tiếp trên phần mềm truyền thống là quá chậm để
tải một lưu lượng lớn từ Internet. Thậm chí với kỹ thuật tiên tiến,
như
là sử dụng bảng tìm kiếm nhanh dữ liệu thì router vẫn phải
hoạt động nhiều hơn khả năng làm việc của nó. Kết quả là mất lưu
lượng, mất kết nối và vượt quá khả năng ngh
èo nàn của mạng IP
cơ bản.
Chuyển mạch nhãn trái ngược với chuyển tiếp trong IP nó
cung cấp một giải pháp hiệu quả cho vấn đề này. Lý do chuyển
mạch nhãn nhanh hơn là bởi giá trị nhãn được đặt trong mào đầu
gói và được dùng để truy cập bảng chuyển tiếp trong router. Nh
ãn
là danh sách trong b
ảng. Sự tìm kiếm này chỉ yêu cầu một truy cập
tới bảng, ngược lại bảng định tuyến truyền thống có thể đòi hỏi
hàng ngàn tìm kiếm.
Kết quả của sự vận hành hiệu quả này là lưu lượng của người

sử dụng trong gói được gửi qua mạng nhanh hơn nhiều so với
chuyển tiếp IP truyền thống, độ trễ và độ đáp ứng thời gian giảm đi
do sự thoả thuận giữa các người sử dụng.
Rung sai
Đối với mạng máy tính, tốc độ và độ trễ có cấu thành khác
nhau. Nó là s
ự thay đổi độ trễ của lưu lượng người sử dụng do việc
chuyển gói tin qua nhiều nút trong mạng để tới đích của nó. Nó
cũng tích luỹ sự thay đổi độ trễ này khi gói tin thực hiện hành trình
t
ừ người gửi đến người nhận. Tại từng nút, địa chỉ đích trong gói
phải được kiểm tra và so sánh với danh sách địa chỉ đích khả dụng
trong bảng định tuyến của nút (thường là router).
Khi m
ột gói đi qua các nút này, nó gặp cả độ trễ và biến thiên
độ trễ phụ thuộc vào số lượng gói và khoảng thời gian mà bảng tìm
ki
ếm phải xử lý trong một khoảng thời gian quy định. Kết quả cuối
cùng tại nút nhận là Jitter (rung sai) là tổng cộng tất cả các biến
thiên độ trễ tại mỗi nút giữa bên gửi và bên thu. Tình trạng này gây
phi
ền hà với gói thoại vì làm cho cuộc nói chuyện thất thường,
cuộc thoại bị mất đi tính liên tục.
Do đó, vận hành chuyển mạch nhãn hiệu quả hơn do bởi lưu
lượng người sử dụng được gửi qua
mạng nhanh hơn và ít Jitter so
với định tuyến IP truyền thống.
2.2.2. Khả năng đáp ứng
Tất nhiên, tốc độ là một khía cạnh quan trọng của chuyển
mạch nhãn và việc xử lý lưu lượng nhanh trong mạng là rất quan

trọng. Nhưng đó không phải là tất cả những gì chuyển mạch nhãn
có th
ể cung cấp. Nó có thể cung cấp khả năng đáp ứng cho mạng.
Khả năng đáp ứng chỉ ra năng lực và sự bất lực của hệ thống, với
mạng Internet là sự điều tiết sự phát triển độ lớn và số lượng người
sử dụng Internet. Hàng nghìn người dùng (và các nút trợ giúp cũng
như router hay server) đang đăng kí hoà mạng mỗi ng
ày. Hãy
tưởng tượng nhiệm vụ của một router khi nó phải lưu giữ dấu hiệu
của tất cả các người dùng. Chuyển mạch nhãn đưa ra giải pháp đối
với sự phát triển nhanh chóng và rộng lớn của mạng bằng cách cho
phép một lượng lớn địa chỉ IP được liên kết với một hoặc một vài
nhãn. Cách này làm t
ăng độ rộng bảng địa chỉ (thực tế là nhãn) và
cho phép router ph
ục vụ nhiều người dùng hơn.
2.2.3. Tính đơn giản
Một khía cạnh hấp dẫn khác của chuyển mạch nhãn đó là nó
là cơ sở của giao thức chuyển tiếp, chuyển tiếp một gói dựa tr
ên
nhãn c
ủa nó. Cách xác định chính xác nhãn là vấn đề hoàn toàn
khác đó là cách cơ chế điều khiển được thực thi để tương quan
giữa nhãn với lưu lượng người sử dụng riêng và không liên quan
t
ới chuyển tiếp thực sự của lưu lượng. Cơ chế điều khiển thì phức
tạp nhưng không làm ảnh hưởng tới hiệu quả của luồng dữ liệu
người sử dụng.
Nhiều phương pháp được dùng để thiết lập một liên kết nhãn
v

ới lưu lượng người sử dụng. Nhưng sau khi liên kết nhãn hoàn
thành thì vi
ệc vận hành chuyển mạch nhãn để chuyển tiếp lưu
lượng l
à rất đơn giản. Vận hành chuyển mạch nhãn có thể thực
hiện trong phần mềm, trong ASIC hoặc trong bộ xử lý chuyên môn
hoá.
2.2.4. Sử dụng tài nguyên
Cơ chế điều khiển thiết lập nhãn phải không là gánh nặng đối
với mạng. Chúng không tiêu tốn tài nguyên. Nếu chúng sử dụng
nhiều tài nguyên thì hiệu quả của chúng sẽ bị phủ nhận.Tuy nhiên,
m
ạng chuyển mạch nhãn không cần nhiều tài nguyên mạng để thực
hiện cơ chế điều khiển là thiết lập đường chuyển mạch nhãn cho
lưu lượng người dùng.
2.2.5. Điều khiển tuyến
Định tuyến trong Internet được thực hiện bởi việc sử dụng
địa chỉ IP đích (hoặc trong LAN với địa chỉ MAC đích). Tất nhi
ên,
nhi
ều sản phẩm cũng rất khả dụng khi dùng các thông tin khác ví