Tweet
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH LỊCH
Link bài trước: http://vnpro.org/forum/showthread.php/49846-Mpls-vpn
CHƯƠNG I: CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS
1.3 Cấu trúc chức năng MPLS
1.3.1 Mặt phẳng điều khiển:
Thực hiện chức năng liên quan đến việc nhận biết khả năng có thể đi đến được các mạng đích. Mặt phẳng điều khiển chứa tất cả thông tin định tuyến lớp 3 nhằm trao đổi thông tin để có thể đi được đến mạng đích.
Ví dụ điển hình về chức năng của mặt phẳng điều khiển thường là trao đổi thông tin của các giao thức định tuyến như OSPF và BGP…, các giao thức có thể đáp ứng cho việc trao đổi thông tin nhãn giữa các router láng giềng với nhau trong mặt phẳng điều khiển thông qua các giao thức phân phối nhãn.
Các modul điều khiển MPLS gồm:
HÌnh 1.7: Các modul điều khiển MPLS
1.3.2 Mặt phẳng chuyển tiếp (Forwarding Plane).
- LIB chứa tất cả các nhãn do node chứa LIB tạo ra và các nhãn nhận được từ các node láng giềng (MPLS neighbor) của nó.
- LFIB chỉ chứa một tập con các nhãn chứa trong LIB dùng cho hoạt động chuyển tiếp gói thật sự trên một LSP. LFIB tương ứng với bảng định tuyến trong IP.
Hình 1.8: Mặt phẳng chuyển tiếp.
Các nút MPLS sử dụng giá trị nhãn trong các gói đến làm chỉ mục để tra bảng LFIB. Khi tìm thấy entry tương ứng với nhãn đến, nút MPLS thay thế nhãn trong gói bằng nhãn ra được học từ giao thức phân phối nhãn, và gửi gói đi qua giao diện ra để đến
hop kế đã được chỉ định trong LFIB. Trường hợp nút MPLS duy trì mỗi LFIB riêng cho mỗi giao diện, nó sẽ dùng LFIB của giao diện mà gói đến để tra cứu và chuyển tiếp gói.
Hình 1.9: Chuyển gói đến hop kế tiếp
Nút MPLS có thể định vị lấy được thông tin chuyển tiếp cần thiết trong LFIB chỉ trong một lần truy xuất bộ nhớ, tốc độ thực thi rất cao.
1.4 Hoạt động cơ bản của MPLS
Một miền MPLS bao gồm các bộ định tuyến MPLS đặt kế tiếp nhau và liên tục. FEC cho một gói được xác định bằng một hoặc nhiều tham số do người quản trị mạng chỉ định. Cơ chế chuyển tiếp của MPLS được thực hiện bằng cách tra cứu trong một bảng LIB đã định nghĩa trước (ánh xạ giữa các giá trị nhãn và các địa chỉ của bước tiếp theo). Một PHB (Per Hop Behavior) có thể được xác định ở mỗi LSR cho một FEC nào đó. PHB xác định mức ưu tiên khi xếp hàng gói tương ứng với FEC và chính sách hủy gói (khi nghẽn mạch).
Các gói tin được gửi có thể có cùng LER vào và ra nhưng FEC khác nhau. Khi đó, chúng được đánh nhãn khác nhau, được xử lý theo PHB khác nhau ở các LSR, và có thể được vận chuyển qua mạng theo các LSP khác nhau.
Ba khái niệm cơ bản của MPLS là FEC, LSP và nhãn. Phần quan trọng nhất trong MPLS chính là quan hệ hoạt động của ba thành phần này. Về cơ bản, MPLS phân lưu lượng vào thành các loại FEC. Lưu lượng thuộc một FEC sẽ được chuyển qua miền MPLS theo một đường LSP. Từng gói dữ liệu sẽ được xem như thuộc một FEC bằng việc sử dụng các nhãn cục bộ. Một LSR phải biết rõ LSP cho một FEC, phải dành một nhãn đến cho LSP tương ứng và phải thông báo nhãn đó cho các LSR khác gửi gói thuộc FEC này.
MPLS thực hiện bốn bước như minh họa trên hình sau để chuyển gói tin qua một miền MPLS.
Hình 1.10: Hoạt động chuyển gói tin qua miền MPLS
Bước 1 – Báo hiệu
Với bất kì loại lưu lượng nào vào mạng MPLS, các bộ định tuyến sẽ xác định một liên kết giữa nhãn với lớp chuyển tiếp FEC của lưu lượng đó. Sau khi thực hiện thủ tục liên kết nhãn như trên, mỗi bộ định tuyến sẽ tạo các mục trong bảng cơ sở dữ liệu thông tin nhãn LIB. Tiếp đó, MPLS thiết lập một đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP và các tham số về QoS của đường đó.
Để thực hiện bước 1, cần phải có hai giao thức cho phép trao đổi thông tin giữa các bộ định tuyến là:
- Giao thức định tuyến bên trong một miền để trao đổi các thông tin về đường đi.
- Giao thức phân bổ nhãn.
Giao thức định tuyến cho phép xác định cấu trúc cũng như tình trạng hoạt động hiện thời của mạng. Dựa vào các thông tin đó, một LSP có thể được gán cho một FEC. Như vậy, giao thức định tuyến phải có khả năng thu thập và sử dụng thông tin để hỗ trợ các yêu cầu QoS của FEC.
Các nhãn được gán cho các gói ứng với FEC của nó. Vì giá trị của nhãn chỉ mang tính cục bộ giữa hai bộ định tuyến kề nhau nên cần phải có cơ chế đảm bảo tính xuyên suốt giữa các bộ định tuyến trên cùng LSP nhằm thống nhất về việc liên kết giá trị nhãn với FEC. Như vậy, cần có một giao thức để phân bổ nhãn giữa các LSR.
Bước 2 – Dán nhãn
Khi một gói đến bộ định tuyến LER đầu vào, LER sau khi xác định các tham số QoS sẽ phân gói này vào một loại FEC, tương ứng với một LSP nào đó. Sau đó, LER gán cho gói này một nhãn phù hợp và chuyển tiếp gói dữ liệu vào trong mạng. Nếu LSP chưa có sẵn thì MPLS phải thiết lập một LSP mới như ở bước 1.
Bước 3 – Vận chuyển gói dữ liệu
Sau khi đã vào trong mạng MPLS, tại mỗi LSR gói dữ liệu sẽ được xử lý như sau:
Bước 4 – Tách nhãn
Bộ định tuyến biên LER ở đầu ra của miền MPLS sẽ cắt bỏ nhãn, phân tích tiêu đề IP (hoặc xử lý nhãn tiếp theo trong ngăn xếp) và chuyển tiếp gói dữ liệu đó đến đích.
Link bài trước: http://vnpro.org/forum/showthread.php/49846-Mpls-vpn
CHƯƠNG I: CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS
1.3 Cấu trúc chức năng MPLS
1.3.1 Mặt phẳng điều khiển:
Thực hiện chức năng liên quan đến việc nhận biết khả năng có thể đi đến được các mạng đích. Mặt phẳng điều khiển chứa tất cả thông tin định tuyến lớp 3 nhằm trao đổi thông tin để có thể đi được đến mạng đích.
Ví dụ điển hình về chức năng của mặt phẳng điều khiển thường là trao đổi thông tin của các giao thức định tuyến như OSPF và BGP…, các giao thức có thể đáp ứng cho việc trao đổi thông tin nhãn giữa các router láng giềng với nhau trong mặt phẳng điều khiển thông qua các giao thức phân phối nhãn.
Các modul điều khiển MPLS gồm:
- Định tuyến Unicast (Unicast Routing).
- Định tuyến Multicast (Multicast Routing).
- Kỹ thuật lưu lượng (Traffic engineering).
- Mạng riêng ảo (Virtual private network).
- Chất lượng dịch vụ (Quality of service).
HÌnh 1.7: Các modul điều khiển MPLS
1.3.2 Mặt phẳng chuyển tiếp (Forwarding Plane).
- Mặt phẳng chuyển tiếp có chức năng hoán đổi nhãn, gán và loại bỏ nhãn, xử lý chồng nhãn, hay chuyển tiếp gói tin.
- Nó chuyển tiếp gói dựa vào giá trị nhãn và cơ sở dữ liệu thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB (Label Forwarding Information Base).
- Mỗi node MPLS duy trì hai bảng cho hoạt động chuyển tiếp cơ sở thông tin nhãn (LIB-Label Information Base) và LFIB.
- LIB chứa tất cả các nhãn do node chứa LIB tạo ra và các nhãn nhận được từ các node láng giềng (MPLS neighbor) của nó.
- LFIB chỉ chứa một tập con các nhãn chứa trong LIB dùng cho hoạt động chuyển tiếp gói thật sự trên một LSP. LFIB tương ứng với bảng định tuyến trong IP.
Hình 1.8: Mặt phẳng chuyển tiếp.
- Thuật toán chuyển tiếp nhãn
Các nút MPLS sử dụng giá trị nhãn trong các gói đến làm chỉ mục để tra bảng LFIB. Khi tìm thấy entry tương ứng với nhãn đến, nút MPLS thay thế nhãn trong gói bằng nhãn ra được học từ giao thức phân phối nhãn, và gửi gói đi qua giao diện ra để đến
hop kế đã được chỉ định trong LFIB. Trường hợp nút MPLS duy trì mỗi LFIB riêng cho mỗi giao diện, nó sẽ dùng LFIB của giao diện mà gói đến để tra cứu và chuyển tiếp gói.
Hình 1.9: Chuyển gói đến hop kế tiếp
1.4 Hoạt động cơ bản của MPLS
Một miền MPLS bao gồm các bộ định tuyến MPLS đặt kế tiếp nhau và liên tục. FEC cho một gói được xác định bằng một hoặc nhiều tham số do người quản trị mạng chỉ định. Cơ chế chuyển tiếp của MPLS được thực hiện bằng cách tra cứu trong một bảng LIB đã định nghĩa trước (ánh xạ giữa các giá trị nhãn và các địa chỉ của bước tiếp theo). Một PHB (Per Hop Behavior) có thể được xác định ở mỗi LSR cho một FEC nào đó. PHB xác định mức ưu tiên khi xếp hàng gói tương ứng với FEC và chính sách hủy gói (khi nghẽn mạch).
Các gói tin được gửi có thể có cùng LER vào và ra nhưng FEC khác nhau. Khi đó, chúng được đánh nhãn khác nhau, được xử lý theo PHB khác nhau ở các LSR, và có thể được vận chuyển qua mạng theo các LSP khác nhau.
Ba khái niệm cơ bản của MPLS là FEC, LSP và nhãn. Phần quan trọng nhất trong MPLS chính là quan hệ hoạt động của ba thành phần này. Về cơ bản, MPLS phân lưu lượng vào thành các loại FEC. Lưu lượng thuộc một FEC sẽ được chuyển qua miền MPLS theo một đường LSP. Từng gói dữ liệu sẽ được xem như thuộc một FEC bằng việc sử dụng các nhãn cục bộ. Một LSR phải biết rõ LSP cho một FEC, phải dành một nhãn đến cho LSP tương ứng và phải thông báo nhãn đó cho các LSR khác gửi gói thuộc FEC này.
MPLS thực hiện bốn bước như minh họa trên hình sau để chuyển gói tin qua một miền MPLS.
Hình 1.10: Hoạt động chuyển gói tin qua miền MPLS
Bước 1 – Báo hiệu
Với bất kì loại lưu lượng nào vào mạng MPLS, các bộ định tuyến sẽ xác định một liên kết giữa nhãn với lớp chuyển tiếp FEC của lưu lượng đó. Sau khi thực hiện thủ tục liên kết nhãn như trên, mỗi bộ định tuyến sẽ tạo các mục trong bảng cơ sở dữ liệu thông tin nhãn LIB. Tiếp đó, MPLS thiết lập một đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP và các tham số về QoS của đường đó.
Để thực hiện bước 1, cần phải có hai giao thức cho phép trao đổi thông tin giữa các bộ định tuyến là:
- Giao thức định tuyến bên trong một miền để trao đổi các thông tin về đường đi.
- Giao thức phân bổ nhãn.
Giao thức định tuyến cho phép xác định cấu trúc cũng như tình trạng hoạt động hiện thời của mạng. Dựa vào các thông tin đó, một LSP có thể được gán cho một FEC. Như vậy, giao thức định tuyến phải có khả năng thu thập và sử dụng thông tin để hỗ trợ các yêu cầu QoS của FEC.
Các nhãn được gán cho các gói ứng với FEC của nó. Vì giá trị của nhãn chỉ mang tính cục bộ giữa hai bộ định tuyến kề nhau nên cần phải có cơ chế đảm bảo tính xuyên suốt giữa các bộ định tuyến trên cùng LSP nhằm thống nhất về việc liên kết giá trị nhãn với FEC. Như vậy, cần có một giao thức để phân bổ nhãn giữa các LSR.
Bước 2 – Dán nhãn
Khi một gói đến bộ định tuyến LER đầu vào, LER sau khi xác định các tham số QoS sẽ phân gói này vào một loại FEC, tương ứng với một LSP nào đó. Sau đó, LER gán cho gói này một nhãn phù hợp và chuyển tiếp gói dữ liệu vào trong mạng. Nếu LSP chưa có sẵn thì MPLS phải thiết lập một LSP mới như ở bước 1.
Bước 3 – Vận chuyển gói dữ liệu
Sau khi đã vào trong mạng MPLS, tại mỗi LSR gói dữ liệu sẽ được xử lý như sau:
- Bỏ nhãn các gói đến và gán cho chúng một nhãn mới ở đầu ra (đổi nhãn);
- Chuyển tiếp gói dữ liệu đến LSR kế tiếp dọc theo LSP.
Bước 4 – Tách nhãn
Bộ định tuyến biên LER ở đầu ra của miền MPLS sẽ cắt bỏ nhãn, phân tích tiêu đề IP (hoặc xử lý nhãn tiếp theo trong ngăn xếp) và chuyển tiếp gói dữ liệu đó đến đích.