Tweet
1. Khái niệm trung kế lưu lượng
MPLS giới thiệu khái niệm trung kế lưu lượng để thực hiện các mục tiêu TE. Trung kế lưu lượng là một khối thu gom (aggregate) các luồng lưu lượng thuộc cùng lớp, được đặt bên trong một LSP.
Trong một số hoàn cảnh có thể nới lỏng định nghĩa này để cho phép trung kế lưu lưu lượng thu gom lưu lượng đa lớp.
Trong mô hình dịch vụ đơn lớp, một trung kế lưu lượng có thể đóng gói toàn bộ lưu lượng giữa một ingress - router và một egress - router.
Trong trường hợp phức tạp hơn, lưu lượng của các lớp dịch vụ phân biệt được ấn định vào các trung kế lưu lượng riêng biệt với các đặc tính khác nhau. Trung kế lưu lượng là đối tượng có thể định tuyến (tương tự như ATM VC).
Trung kế lưu lượng phân biệt với LSP là đường cho trung kế đi xuyên qua. Trong bối cảnh hoạt động, một trung kế lưu lượng có thể chuyển từ LSP này sang một LSP mới, hoặc nhiều trung kế lưu lượng cùng đi chung trên một LSP.
Trung kế lưu lượng là đơn hướng.
2. Trung kế lưu lượng và các thuộc tính
Để xây dựng và duy trì trung kế lưu lượng, người ta tìm cách mô hình hóa nó bằng các tham số. Một thuộc tính là một tham số được gán và có ảnh hưởng đến các đặc trưng hành vi của trung kế lưu lượng. Các thuộc tính có thể được gán cụ thể thông qua hành động quản trị hoặc được gán ngầm ẩn bởi các giao thức bên dưới khi các gói được phân loại và ánh xạ vào FEC tại lối vào miền MPLS.
Thực tế, một trung kế lưu lượng có thể đặc trưng hóa bởi:
- Ingress-LSR và egress-LSR của trung kế lưu lượng.
- Tập các FEC được ánh xạ vào trung kế lưu lượng.
- Một tập các thuộc tính nhằm xác định các đặc trưng hành vi của trung kế.
Hai vấn đề cơ bản có ý nghĩa đặc biệt là:
(1) Tham số hóa các trung kế lưu lượng và (2) những quy luật sắp đặt và duy trì đường dẫn cho các trung kế lưu lượng.
2.1 Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng.
Là các tiến trình khác nhau xảy ra trong thời gian sống của một trung kế lưu lượng:
Establish: Tạo ra một trung kế lưu lượng bằng cách quyết định một LSP, gán các nhãn MPLS và quan trọng nhất là gán tài nguyên cho trung kế đó.
Activate: Làm cho trung kế lưu lượng bắt đầu chuyển dữ liệu bằng cách dùng một số chức năng định tuyến để đưa lưu lượng vào trung kế.
Deactivate: Làm cho trung kế lưu lượng ngưng chuyển dữ liệu bằng cách dùng một số chức năng định tuyến để đưa lưu lượng vào trung kế.
Modify Attributes: Thay đổi các đặc trưng của trung kế lưu lượng, chẳng hạn như băng thông khả dụng.
Reroute: Chọn một đường mới cho trung kế lưu lượng (thường là do một số sự cố trong mạng hoặc khi khôi phục xong sự cố).
Destroy: Hủy một đường cho trung kế lưu lượng (thường là do một số sự cố trong mạng hoặc khi khôi phục xong sự cố).
2.2 Thuộc tính tham số lưu lượng.
Thuộc tính tham số lưu lượng đặc tả băng thông đòi hỏi bởi trung kế lưu lượng cùng với các đặc trưng lưu lượng khác như tốc độ đỉnh, tốc độ trung bình, kích thước bùng phát cho phép, v.v... Dưới góc độ kỹ thuật lưu lượng, các tham số lưu lượng rất quan trọng vì chúng chỉ thị các yêu cầu về tài nguyên của trung kế lưu lượng.
2.3 Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường (chính sách chọn đường).
Là các tiêu chuẩn lựa chọn và duy trì đường dẫn cho trung kế lưu lượng. Con đường thực sự được chọn xuyên qua mạng có thể được cấu hình tĩnh bởi nhà điều hành hoặc được gán động do mạng dựa vào các thông tin từ IGP (như IS -IS hoặc OSPF). Các thuộc tính cơ bản và các đặc trưng hành vi liên quan đến chọn đường và quản lý đường cho trung kế lưu lượng được mô tả sau đây.
- 2.3.1 Đường tường minh đặc tả quản trị.
Đường tường minh đặc tả quản trị cho một trung kế lưu lượng được cấu hình bởi nhà điều hành. Một đường gọi là đặc tả toàn bộ nếu chỉ ra tất cả các hop yêu cầu giữa hai endpoint. Đặc tả một phần là nếu chỉ có một tập con các hop trung gian được chỉ thị. Thuộc tính "path preference rule" là một biến nhị phân chỉ thị đường tường minh được cấu hình là bắt buộc hay không bắt buộc.
- 2.3.2 Phân các luật ưu tiên cho đa đường.
Trong một số hoàn cảnh thực tế, khả năng chỉ định một tập hợp các đường tường minh đề cử cho một trung kế lưu lượng và định nghĩa phân cấp các quan hệ ưu tiên giữa các đường. Khi thiết lập đường, các luật ưu tiên được áp dụng để chọn ra đường thích hợp từ danh sách đề cử. Trong các tình huống sự cố thì các luật ưu tiên này cũng được dùng để chọn một đường thay thế từ danh sách đề cử.
- 2.3.3 Thuộc tính Affinity lớp tài nguyên.
Thuộc tính này cho phép operator áp đặt các chính sách chọn đường bằng việc bao gồm hay loại trừ một số link nào đó. Mỗi link được gán một thuộc tính lớp tài nguyên (Resource-Class). Thuộc tính Affinity lớp tài nguyên có dạng chuỗi bit như sau: Affinity(32-bit), Mask(32-bit). Mặt nạ lớp tài nguyên chỉ thị các bit nào trong lớp tài nguyên cần được kiểm tra.
Link được bao hàm khi chọn đường nếu chuỗi Affinity trùng với Resource - Class sau khi cùng thực hiện phép AND với mặt nạ. Giá trị default của mặt nạ là 0x0000FFFF.
- 2.3.4 Thuộc tính thích ứng.
Trong nhiều tình huống cần thiết phải thay đổi động các đường dẫn của trung kế lưu lượng để đáp ứng với việc thay đổi trạng thái mạng (chủ yếu thay đổi tài nguyên khả dụng). Quá trình này gọi là tái tối ưu hóa. Thuộc tính thích ứng cho biết một trung kế lưu lượng được ghép tái tối ưu hóa hay không. Nếu tái tối ưu hóa bị cấm thì trung kế lưu lượng coi như được ghim vào đường đã thiết lập nó và không thể tái định tuyến khi có thể thay đổi trạng thái mạng.
- 2.3.5 Phân phối tải qua nhiều trung kế song song.
MPLS có thể tạo ra nhiều trung kế lưu lượng giữa hai nút sao cho mỗi trung kế tương đối của lưu lượng được chuyển một phần của lưu lượng thu gom. Khi đó cần có một số thuộc tính cho biết tỉ lệ mang bởi mỗi trung kế. Các giao thức bên dưới sẽ ánh xạ tải lên các trung kế lưu lượng theo các tỉ lệ được cho.
2.4 Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priority/Preemption).
Thuộc tính ưu tiên có 8 mức (giảm dần từ 0 đến 7) xác định thứ tự thực hiện chọn đường cho các trung kế lưu lượng. Độ ưu tiên cũng rất quan trọng khi triển khai cơ chế lấn chiếm (preemption) vì nó có ảnh hưởng đến thứ tự thiên vị. Mỗi trung kế lưu lượng được gán một giá trị ưu tiên thiết lập (setup priority) và một giá trị ưu tiên cầm giữ (holding priority).
Khi thiết lập trung kế mới hoặc tái định tuyến, một trung kế có độ ưu tiên thiết lập cao sẽ chèn lấn một trung kế khác có độ ưu tiên cầm giữ thấp hơn “bật” ra khỏi đường nếu chúng cạnh tranh tài nguyên. Ngược lại, việc thiết lập một trung kế mới có thể thất bại nếu băng thông mà nó yêu cầu đang bị chiếm giữ bởi các trung kế khác có độ ưu tiên cầm giữ cao hơn.
2.5 Thuộc tính đàn hồi (Resilience).
Thuộc tính đàn hồi xác định hành vi của trung kế lưu lượng trong tình huống xảy ra sự cố theo các cơ chế sau:
- Không tái định tuyến trung kế lưu lượng.
- Tái định tuyến qua một đường khả thi có đủ tài nguyên.
- Tái định tuyến qua đường khả dụng bất kỳ bất chấp các ràng buộc tài nguyên.
- Tổ hợp của các cơ chế nói trên.
2.6 Thuộc tính khống chế (Policing).
Thuộc tính khống chế xác định những hoạt động được thực hiện khi một trung kế lưu lượng không tuân thủ mức dịch vụ đã đặc tả ở các tham số lưu lượng. Nó cho biết cách xử lý đối với lượng traffic vượt mức dịch vụ (ví dụ hủy gói hay truyền theo kiểu best-effort).
Nói chung, nên luôn luôn khống chế ở lối vào của mạng để ràng buộc tuân thủ các hợp đồng mức dịch vụ và giảm thiểu việc khống chế bên trong lõi mạng.
MPLS giới thiệu khái niệm trung kế lưu lượng để thực hiện các mục tiêu TE. Trung kế lưu lượng là một khối thu gom (aggregate) các luồng lưu lượng thuộc cùng lớp, được đặt bên trong một LSP.
Trong một số hoàn cảnh có thể nới lỏng định nghĩa này để cho phép trung kế lưu lưu lượng thu gom lưu lượng đa lớp.
Trong mô hình dịch vụ đơn lớp, một trung kế lưu lượng có thể đóng gói toàn bộ lưu lượng giữa một ingress - router và một egress - router.
Trong trường hợp phức tạp hơn, lưu lượng của các lớp dịch vụ phân biệt được ấn định vào các trung kế lưu lượng riêng biệt với các đặc tính khác nhau. Trung kế lưu lượng là đối tượng có thể định tuyến (tương tự như ATM VC).
Trung kế lưu lượng phân biệt với LSP là đường cho trung kế đi xuyên qua. Trong bối cảnh hoạt động, một trung kế lưu lượng có thể chuyển từ LSP này sang một LSP mới, hoặc nhiều trung kế lưu lượng cùng đi chung trên một LSP.
Trung kế lưu lượng là đơn hướng.
Ví dụ về các đường hầm trong miền MPLS
2. Trung kế lưu lượng và các thuộc tính
Để xây dựng và duy trì trung kế lưu lượng, người ta tìm cách mô hình hóa nó bằng các tham số. Một thuộc tính là một tham số được gán và có ảnh hưởng đến các đặc trưng hành vi của trung kế lưu lượng. Các thuộc tính có thể được gán cụ thể thông qua hành động quản trị hoặc được gán ngầm ẩn bởi các giao thức bên dưới khi các gói được phân loại và ánh xạ vào FEC tại lối vào miền MPLS.
Thực tế, một trung kế lưu lượng có thể đặc trưng hóa bởi:
- Ingress-LSR và egress-LSR của trung kế lưu lượng.
- Tập các FEC được ánh xạ vào trung kế lưu lượng.
- Một tập các thuộc tính nhằm xác định các đặc trưng hành vi của trung kế.
Hai vấn đề cơ bản có ý nghĩa đặc biệt là:
(1) Tham số hóa các trung kế lưu lượng và (2) những quy luật sắp đặt và duy trì đường dẫn cho các trung kế lưu lượng.
2.1 Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng.
Là các tiến trình khác nhau xảy ra trong thời gian sống của một trung kế lưu lượng:
Establish: Tạo ra một trung kế lưu lượng bằng cách quyết định một LSP, gán các nhãn MPLS và quan trọng nhất là gán tài nguyên cho trung kế đó.
Activate: Làm cho trung kế lưu lượng bắt đầu chuyển dữ liệu bằng cách dùng một số chức năng định tuyến để đưa lưu lượng vào trung kế.
Deactivate: Làm cho trung kế lưu lượng ngưng chuyển dữ liệu bằng cách dùng một số chức năng định tuyến để đưa lưu lượng vào trung kế.
Modify Attributes: Thay đổi các đặc trưng của trung kế lưu lượng, chẳng hạn như băng thông khả dụng.
Reroute: Chọn một đường mới cho trung kế lưu lượng (thường là do một số sự cố trong mạng hoặc khi khôi phục xong sự cố).
Destroy: Hủy một đường cho trung kế lưu lượng (thường là do một số sự cố trong mạng hoặc khi khôi phục xong sự cố).
2.2 Thuộc tính tham số lưu lượng.
Thuộc tính tham số lưu lượng đặc tả băng thông đòi hỏi bởi trung kế lưu lượng cùng với các đặc trưng lưu lượng khác như tốc độ đỉnh, tốc độ trung bình, kích thước bùng phát cho phép, v.v... Dưới góc độ kỹ thuật lưu lượng, các tham số lưu lượng rất quan trọng vì chúng chỉ thị các yêu cầu về tài nguyên của trung kế lưu lượng.
2.3 Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường (chính sách chọn đường).
Là các tiêu chuẩn lựa chọn và duy trì đường dẫn cho trung kế lưu lượng. Con đường thực sự được chọn xuyên qua mạng có thể được cấu hình tĩnh bởi nhà điều hành hoặc được gán động do mạng dựa vào các thông tin từ IGP (như IS -IS hoặc OSPF). Các thuộc tính cơ bản và các đặc trưng hành vi liên quan đến chọn đường và quản lý đường cho trung kế lưu lượng được mô tả sau đây.
- 2.3.1 Đường tường minh đặc tả quản trị.
Đường tường minh đặc tả quản trị cho một trung kế lưu lượng được cấu hình bởi nhà điều hành. Một đường gọi là đặc tả toàn bộ nếu chỉ ra tất cả các hop yêu cầu giữa hai endpoint. Đặc tả một phần là nếu chỉ có một tập con các hop trung gian được chỉ thị. Thuộc tính "path preference rule" là một biến nhị phân chỉ thị đường tường minh được cấu hình là bắt buộc hay không bắt buộc.
- 2.3.2 Phân các luật ưu tiên cho đa đường.
Trong một số hoàn cảnh thực tế, khả năng chỉ định một tập hợp các đường tường minh đề cử cho một trung kế lưu lượng và định nghĩa phân cấp các quan hệ ưu tiên giữa các đường. Khi thiết lập đường, các luật ưu tiên được áp dụng để chọn ra đường thích hợp từ danh sách đề cử. Trong các tình huống sự cố thì các luật ưu tiên này cũng được dùng để chọn một đường thay thế từ danh sách đề cử.
- 2.3.3 Thuộc tính Affinity lớp tài nguyên.
Thuộc tính này cho phép operator áp đặt các chính sách chọn đường bằng việc bao gồm hay loại trừ một số link nào đó. Mỗi link được gán một thuộc tính lớp tài nguyên (Resource-Class). Thuộc tính Affinity lớp tài nguyên có dạng chuỗi bit như sau: Affinity(32-bit), Mask(32-bit). Mặt nạ lớp tài nguyên chỉ thị các bit nào trong lớp tài nguyên cần được kiểm tra.
Link được bao hàm khi chọn đường nếu chuỗi Affinity trùng với Resource - Class sau khi cùng thực hiện phép AND với mặt nạ. Giá trị default của mặt nạ là 0x0000FFFF.
- 2.3.4 Thuộc tính thích ứng.
Trong nhiều tình huống cần thiết phải thay đổi động các đường dẫn của trung kế lưu lượng để đáp ứng với việc thay đổi trạng thái mạng (chủ yếu thay đổi tài nguyên khả dụng). Quá trình này gọi là tái tối ưu hóa. Thuộc tính thích ứng cho biết một trung kế lưu lượng được ghép tái tối ưu hóa hay không. Nếu tái tối ưu hóa bị cấm thì trung kế lưu lượng coi như được ghim vào đường đã thiết lập nó và không thể tái định tuyến khi có thể thay đổi trạng thái mạng.
- 2.3.5 Phân phối tải qua nhiều trung kế song song.
MPLS có thể tạo ra nhiều trung kế lưu lượng giữa hai nút sao cho mỗi trung kế tương đối của lưu lượng được chuyển một phần của lưu lượng thu gom. Khi đó cần có một số thuộc tính cho biết tỉ lệ mang bởi mỗi trung kế. Các giao thức bên dưới sẽ ánh xạ tải lên các trung kế lưu lượng theo các tỉ lệ được cho.
2.4 Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priority/Preemption).
Thuộc tính ưu tiên có 8 mức (giảm dần từ 0 đến 7) xác định thứ tự thực hiện chọn đường cho các trung kế lưu lượng. Độ ưu tiên cũng rất quan trọng khi triển khai cơ chế lấn chiếm (preemption) vì nó có ảnh hưởng đến thứ tự thiên vị. Mỗi trung kế lưu lượng được gán một giá trị ưu tiên thiết lập (setup priority) và một giá trị ưu tiên cầm giữ (holding priority).
Khi thiết lập trung kế mới hoặc tái định tuyến, một trung kế có độ ưu tiên thiết lập cao sẽ chèn lấn một trung kế khác có độ ưu tiên cầm giữ thấp hơn “bật” ra khỏi đường nếu chúng cạnh tranh tài nguyên. Ngược lại, việc thiết lập một trung kế mới có thể thất bại nếu băng thông mà nó yêu cầu đang bị chiếm giữ bởi các trung kế khác có độ ưu tiên cầm giữ cao hơn.
2.5 Thuộc tính đàn hồi (Resilience).
Thuộc tính đàn hồi xác định hành vi của trung kế lưu lượng trong tình huống xảy ra sự cố theo các cơ chế sau:
- Không tái định tuyến trung kế lưu lượng.
- Tái định tuyến qua một đường khả thi có đủ tài nguyên.
- Tái định tuyến qua đường khả dụng bất kỳ bất chấp các ràng buộc tài nguyên.
- Tổ hợp của các cơ chế nói trên.
2.6 Thuộc tính khống chế (Policing).
Thuộc tính khống chế xác định những hoạt động được thực hiện khi một trung kế lưu lượng không tuân thủ mức dịch vụ đã đặc tả ở các tham số lưu lượng. Nó cho biết cách xử lý đối với lượng traffic vượt mức dịch vụ (ví dụ hủy gói hay truyền theo kiểu best-effort).
Nói chung, nên luôn luôn khống chế ở lối vào của mạng để ràng buộc tuân thủ các hợp đồng mức dịch vụ và giảm thiểu việc khống chế bên trong lõi mạng.