Bài giảng MPLS

Nội dung CĂN BẢN VỀ MPLS Giới thiệu MPLS Hạn chế của mô hình truyền dẫn cổ điển MPLS và các thành phần Hoạt động của MPLS CÁC CHỦ ĐỀ NÂNG CAO Cơ chế gán và phân phối nhãn VPN/MPLS Cơ chế điều khiển lưu lượng trong MPLS Giới thiệu về MPLS  MPLS: MultiProtocol Label Switching MPLS là gì ? Đáp ứng yêu cầu dịch vụ Giải quyết bài toán tối ưu tài nguyên mạng Thành phần cốt lõi của NGN MPLS là một công nghệ đột phá trong lĩnh vực truyền dẫn và mạng máy tính, giải quyết được các vấn đề kỹ thuật mà hiện nay đang mắc phải: tốc độ, độ linh động, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS), quản lý lưu lượng. Là một trong những công nghệ nền tảng của mạng NGN. Thỏa mãn các yêu cầu đặt ra khi chuyển từ xu hướng Network-driven sang Service-Driven. Thỏa mãn yêu cầu của các dịch vụ mới: voice, video,.. Hỗ trợ QoS mềm dẽo, tương thích với các giao thức truyền dẫn khác. Có cơ chế phân bố lưu lượng dựa trên loại hình dịch vụ MPLS là sự kết hợp tuyệt vời từ khả năng chuyển mạch tốc độ cao của ATM và khả năng định tuyến thông minh của IP Nội dung CĂN BẢN VỀ MPLS Giới thiệu MPLS Hạn chế của mô hình truyền dẫn cổ điển MPLS và các thành phần Hoạt động của MPLS CÁC CHỦ ĐỀ NÂNG CAO Cơ chế gán và phân phối nhãn VPN/MPLS Traffic Engineering in MPLS Mô hình hệ thống truyền dẫn cổ điển: Switching – Routing Switching: truyền tải point-to-point, chức năng layer-2 Routing: truyền tải end-to-end, chức năng layer-3 Hệ thống truyền dẫn (1) Tất cả các router đều thực hiện thao tác tra địa chỉ IP Tất cả các router đều phải thực hiện việc tra địa chỉ IP cho hơn 100.000 route Update: 10.0.0.0/8 Update: 10.0.0.0/8 10.1.1.1 10.1.1.1 10.1.1.1 10.1.1.1 Routing lookup Routing lookup Routing lookup Nguyên lý định tuyến cổ điển* IP over ATM Do hạn chế về số lượng kênh ảo nên sãy ra hiện tượng sub-optimal path và tăng thông lượng trên 1 đường truyền dẫn. Các ATM Switch không có thông tin định tuyến của layer-3 nên các kênh ảo phải được thiết lập bằng tay.. 10.1.1.1 10.1.1.1 10.1.1.1 10.1.1.1 10.1.1.1 10.1.1.1 10.1.1.1 10.1.1.1 10.1.1.1 Cơ chế điều khiển luồng Với nguyên lý của các cơ chế định tuyến hiện nay đẫn đến các traffic sẽ đi chủ yếu trên đường OC-192 Policy-Routing có thể giải quyết bài toán này tuy nhiên nó không mang tính tổng quá và phải thực hiện toàn bộ quá trình đó bằng tay. Primary OC­192 link Large Site A Large Site B Small Site C BackupOC­48 link Nội dung CĂN BẢN VỀ MPLS Giới thiệu MPLS Hạn chế của mô hình truyền dẫn cổ điển MPLS và các thành phần Hoạt động của MPLS CÁC CHỦ ĐỀ NÂNG CAO Cơ chế gán và phân phối nhãn VPN/MPLS Traffic Engineering in MPLS MPLS MPLS là cơ chế chuyển mạch nhãn do IETF phát triển, hỗ trợ khả năng chuyển mạch, định tuyến luồng thông tin một cách hiệu quả Nhãn (label) có thể được được xác định dựa trên địa chỉ IP Label có thể được được xác định dựa dịch vụ chứa trong gói tin Label có thể được được xác định dựa trên các tham số khác như là QoS, Source-address,.. Kiến trúc, thành phần cấu tạo MPLS Kiến trúc, thành phần cấu tạo MPLS Kiến trúc MPLS LSRs và LERs FEC, LFIB, LIB LSP MPLS chia thành 2 mặt phẳng Control plane: trao đổi thông tin định tuyến và label Data plane: chuyển tiếp gói tin dựa trên label Data Plane Control Plane OSPF: 10.0.0.0/8 LDP: 10.0.0.0/8 Label 17 OSPF LDP LFIB LDP: 10.0.0.0/8 Label 4 OSPF: 10.0.0.0/8 Labeled packet Label 4 Labeled packet Label 17 MPLS Example* MPLS giải quết được vấn đề tốc độ mạng MPLS giảm tải cho các router core L=5 L=3 10.1.1.1 10.1.1.1 Routing lookup and label assignment 10.0.0.0/8  L=5 Label swapping L=5  L=3 MPLS vs IP over ATM Thiết bị ở layer-2 có khả năng chuyển mạch thông minh như thiết bị ở layer-3 Không cần thiết phải thiết lập VC MPLS cung cấp full-mesh topology 10.1.1.1 L=5 L=3 L=17 10.1.1.1 Layer 2 devices run a Layer 3 routing protocol and establish virtual circuits dynamically based on Layer 3 information Traffic Engineering với MPLS Lưu lượng có thể được chuyển tiếp/định tuyến dựa trên các tham số khác (QoS, Services,…) Có thể load-sharing giữa các đường. Primary OC­192 link Large Site A Large Site B Small Site C SecondaryOC­48 link Nội dung CĂN BẢN VỀ MPLS Giới thiệu MPLS Hạn chế của mô hình truyền dẫn cổ điển MPLS và các thành phần Hoạt động của MPLS CÁC CHỦ ĐỀ NÂNG CAO Cơ chế gán và phân phối nhãn VPN/MPLS Traffic Engineering in MPLS Cấu trúc khung của label LABEL EXP S TTL 0 19 22 23 31 20 24 Label (20 bit): số hiệu nhãn EXP = Experiment Field (3 bit): Có chức năng như trường CoS S (1 bit): stack indicator. TTL (8 bit): Time To Live Chế độ hoạt động MPLS hỗ trợ hầu hết các giao thức ở layer-2 Frame mode Cell mode Frame mode: MPLS over Ethernet; MPLS over Frame Relay Cell mode: MPLS over ATM Hoạt động trong chế độ frame-mode Label switch router (LSR): làm nhiệm vụ chuyển tiếp gói tin băng cách swapping labels. Edge LSR: Gán nhãn cho gói tin IP và chuyển tiếp chúng vào MPLS domain; Tách nhãn và chuyển tiếp gói tin sau khi tách nhãn ra khỏi MPLS Domain MPLS Domain Edge LSR LSR 10.1.1.1 L=3 L=5 L=43 L=31 20.1.1.1 10.1.1.1 20.1.1.1 Cơ chế hoạt động của LSR* LSR Control Plane Data Plane OSPF: RT: LIB: FIB: LFIB: OSPF: 10.0.0.0/8 10.0.0.0/8  1.2.3.4 10.0.0.0/8  1.2.3.4 LDP: 10.0.0.0/8, L=3 10.0.0.0/8  Next-hop L=3, Local L=5 LDP: 10.0.0.0/8, L=5 Hoạt động trong chế độ cell-mode ATM LSR Chỉ có chức năng chuyển tiếp cells ATM edge LSR Chia các packet thành từng cell và chuyển tiếp các cell này vào trong miền MPLS ATM domain; hoặc nối các cell thành packet và chuyển ra ngoài vùng MPLS ATM domain MPLS Domain ATM Edge LSR ATM LSR 10.1.1.1 L=1/3 L=1/6 20.1.1.1 10.1.1.1 20.1.1.1 L=1/3 L=1/3 L=1/5 L=1/5 L=1/5 L=1/6 L=1/6 L=1/9 L=1/9 L=1/9 Nội dung CĂN BẢN VỀ MPLS Giới thiệu MPLS Hạn chế của mô hình truyền dẫn cổ điển MPLS và các thành phần Hoạt động của MPLS CÁC CHỦ ĐỀ NÂNG CAO Cơ chế gán và phân phối nhãn VPN/MPLS Traffic Engineering in MPLS Gán và phân phối nhãn trong chế độ frame-mode Phương thức gán và phân tán nhãn gồm những bước như sau: Step 1: Giao thức định tuyến xây dựng bảng IP table Step 2: Các LSR lần lượt gán 1 nhãn cho một dest-IP trong bảng IP Table một cách độc lập Step 3: LSR lần lượt phân tán nhãn cho tất cả các router LSR kế cận Step 4: Tất cả các LSR xây dựng các bảng LIB, LFIB, FIB dựa trên label nhận được Step 1: Xây dựng bảng định tuyến Network X Step 2: gán nhãn trên từng route Network X Network X Step 3: Phân phối nhãn Router phân tán nhãn 25 cho tất cả các router LSR kế cận nó với ý nghĩa “Nếu bạn muốn đến X thì hãy gán nhãn 25 rồi gửi đến tôi” Step 4: Xây dựng các bảng Các router LSR nhận được nhãn được từ router hàng xóm sẽ cập nhập vào bảng LIB Edge LSRs sẽ cập nhập vào bảng FIB X = 25 X = 25 A B C D E X = 25 Network X Step 3: Phân phối nhãn “Tất cả các router MPLS sẽ tự gán 1 nhãn cho 1 địa chỉ đích một cách độc lập” Network X Step 4: Cập nhập các bảng Network X Step 4 (cont.): Cập nhập bảng LFIB Label Action Next hop 25 47 C LFIB on B A B C D E Network X Truyền packet IP: X IP: X Lab: 25 Lab: 47 Exam Hãy mô tả toàn bộ quá trình gán và trao đổi nhãn với topo mạng như trên. Chú ý 2 thiết bị mạng ở core là các ATM Switch. Yêu cầu chia nhóm, mỗi nhóm có 4-5 người, và 10’ thảo luận đưa ra giải pháp. Network X C D MPLS trong môi trường cell-mode Trong phần tiếp theo chúng ta sẽ đề cập đến các vấn đề sau: Tìm hiểu các điều kiện cho việc triển khai MPLS trên nền cell-mode (ATM) Mô tả cách thức trao đổi nhãn trong môi trường cell-mode. Vấn đề 1 Một nhãn MPLS được ánh xạ bởi 1 cặp giá trị VPI/VCI trong ATM Mà mỗi cặp VPI/VCI đặc trưng cho 1 kênh ảo. Số lượng kênh ảo trong ATM khá hạn chế. Giải quyết ??? Phương thức phân phối nhãn trong chế độ cell-mode Nhẫn được phân phối theo yêu cầu, không như trong chế độ frame-mode Network X ATM Switch chỉ có thể chuyển tiếp gói tin nếu nó đã tồn tại ánh xạ RQ X RQ X C D Chu trình tạo nhãn Router biên sau khi nhận xong yêu cầu nhãn, sẽ tự gán 1 nhãn (vci/vpi) gửi về cho ATM-SW yêu cầu ATM LSR sẽ tạo ra một cặp vci/vpi sau khi nó đã nhận được label (vci/vpi) từ router E gửi về Network X C D RQ X RQ X RQ X X=1/37 X=2/82 X=1/56 Vấn đề 2 Các giao thức routing có chức năng tạo lên bảng Routing Bảng RT chỉ được xây dựng khi mã các ATM Switch có hỗ trợ IP. Các packets không được gán nhãn sẽ không chuyển qua các giao diện LC-ATM đuợc Các bảng chuyển tiếp gói tin sẽ không được xây dựng Network X C D Cách thức phân phối nhãn trong môi trường cell-mode Phiên giao dịch IP sẽ được thiết lập qua một kênh ảo VPI/VCI = 0/32. Kênh ảo này được dùng để truyền thông tin định tuyến và chuyển tiếp nhãn. OSPF OSPF OSPF OSPF LDP LDP LDP LDP LFIB LFIB LFIB LFIB VSI VSI 0/32 0/32 0/32 Doing a Test :D 10 English-questions in 5’ Answers E B B A C C C F B C