CCIP: Tổng quan MPLS

[Neo]

1. Sơ lược lịch sử MPLS

Điểm thành công của Internet ở chỗ các công nghệ của Internet được triển khai và phát triển theo nhu cầu của thị trường . Internet không đưa ra các tiêu chuẩn theo kiểu Recommendation như của ITU-T mà đưa ra các RFC(Request For Comments) với mục đích công bố các giải pháp công nghệ đã đạt được và thu thập những đóng góp thêm nhằm hoàn thiện, phát triển sản phẩm đó chứ không bắt buộc phải tuân thủ.

+ Khi mạng Internet phát triển và mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ. Các ISP xử lý bằng cách tăng dung lượng các kết nối và nâng cấp router nhưng vẫn không tránh khỏi nghẽn mạch. Lý do là các giao thức định tuyến thường hướng lưu lượng vào cùng một số các kết nối nhất định dẫn đến kết nối này bị quá tải trong khi một số tài nguyên khác không được sử dụng. Đây là tình trạng phân bố tải không đồng đều và sử dụng lãng phí tài nguyên mạng Internet.

+ Vào thập niên 90, các ISP phát triển mạng của họ theo mô hình chồng lớp (overlay) bằng cách đưa ra giao thức IP over ATM

. ATM là công nghệ connection-oriented, thiết lập các kênh ảo (Virtual Circuit), tuyến ảo (Virtual Path) tạo thành một mạng logic nằm trên mạng vật lý giúp định tuyến, phân bố tải đồng đều trên toàn mạng.

. Tuy nhiên, IP và ATM là hai công nghệ hoàn toàn khác nhau, được thiết kế cho những môi trường mạng khác nhau, khác nhau về giao thức, cách đánh địa chỉ, định tuyến, báo hiệu, phân bổ tài nguyên...

. Khi các ISP càng mở rộng mạng theo hướng IP over ATM, họ càng nhận rọ nhược điểm của mô hình này, đó là sự phức tạp của mạng lưới do phải duy trì hoạt động của hai hệ thống thiết bị.

Sự bùng nổ của mạng Internet dẫn tới xu hướng hội tụ các mạng viễn thông khác như mạng thoại, truyền hình dựa trên Internet, giao thức IP trở thành giao thức chủ đạo trong lĩnh vực mạng.

* Xu hướng của các ISP là thiết kế và sử dụng các router chuyên dụng, dung lượng chuyển tải lớn, hỗ trợ các giải pháp tích hợp, chuyển mạch đa lớp cho mạng trục Internet.

* Nhu cầu cấp thiết trong bối cảnh này là phải ra đời một công nghệ lai có khả năng kết hợp những đặc điểm tốt của chuyển mạch kênh ATM và chuyển mạch gói IP.

Công nghệ MPLS ra đời trong bối cảnh này đáp ứng được nhu cầu của thị trường đúng theo tiêu chí phát triển của Internet đã mang lại những lợi ích thiết thực, đánh dấu một bước phát triển mới của mạng Internet trước xu thế tích hợp công nghệ thông tin và viễn thông (ICT - Information Communication Technology) trong thời kỳ mới.

:D

[Neo]

2. Tổng quan MPLS

Định nghĩa

Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS - Multiprotocol Label Switching) là một công nghệ lai kết hợp những đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp 3 (layer 3 routing) và chuyển mạch lớp 2 (layer 2 switching) cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt ở các mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label).

Lợi ích của MPLS

- Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu.
- Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác liên quan đến Internet.
- Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol).
- Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn(label) cho trước.
- Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM).
- Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp.
- Có tính tương thích cao.

Đặc điểm mạng MPLS

- Không có MPLS API, cũng không có thành phần giao thức phía host.
- MPLS chỉ nằm trên các router.
- MPLS là một giao thức độc lập nên có thể hoạt động với các giao thức mạng khác IP như IPX, ATM, Frame-Relay, PPP hoặc trực tiếp với tầng Data Link.
- Định tuyến trong MPLS được dùng để tạo các luồng băng thông cố định tương tự như kênh ảo của ATM hay Frame Relay.
- MPLS đơn giản hoá quá trình định tuyến, đồng thời tăng cường tính linh động với các tầng trung gian.

Một số khái niệm thường gặp
- FEC (Forwarding Equivalence Class) là một nhóm các gói tin ở lớp mạng được dán nhãn giống nhau và gửi đi đồng nhất theo một đường đi xác định.

- LSR (Label Switching Router) là bộ định tuyến có hỗ trợ MPLS, bao gồm các giao thức điều khiển MPLS, các giao thức định tuyến lớp mạng và cách thức xử lý nhãn MPLS.

- LER( Label Edge Router) là các LSR ở biên mạng MPLS trong MPLS domain, gồm có LER vào (Ingress LER) và LER ra (Egress LER).

- LSP (Label Switching Path) là đường đi xuất phát từ một LSR và kết thúc tại một LSR khác. Tất cả các gói tin có cùng giá trị nhãn sẽ đi trên cùng một LSP.

- MPLS domain là tập các nút mạng MPLS.
:)

[Neo]

Kiến trúc MPLS

3. Kiến trúc MPLS

* Label: Nhãn được sử dụng trong tiến trình gửi gói tin sau khi đã thiết lập đường đi. MPLS tập trung vào quá trình hoán đổi nhãn (Label Swapping).

Một trong những thế mạnh của kiến trúc MPLS là tự định nghiã các chồng nhãn(label stack). Công thức để dán nhãn gói tin là: Network Layer Packet + MPLS Label Stack

Label Spaces: chia làm 2 loại
Per-Platform Label Space: các interface dùng chung giá trị nhãn.
Per-Interface Label Space: mỗi interface mang giá trị nhãn riêng.

Hoạt động của LSR:
- Ý tưởng chính của MPLS là sử dụng nhãn để quyết định chặn kế tiếp, nên router làm việc ít hơn và hoạt động gần giống như switch. Vì các nhãn thể hiện các tuyến đường trong mạng nên ta có thể điều khiển chính xác quá trình xử lý lưu lượng bằng cách dùng các chính sách gán nhãn.

+ Ở chặng router đầu tiên, router chuyển gói tin dựa vào địa chỉ đích, xác định nhãn thích hợp tùy vào FEC để gán nhãn cho gói & chuyển gói đi tiếp.
+ Ở chặng kế tiếp, LSR dùng giá trị nhãn để xác định nút tiếp theo cần chuyển gói, gán nhãn mới rồi chuyển gói đi tiếp.

Label Switch Path - LSP: LSP xác định đưởng đi gói tin MPLS, chia làm 2 loại: Hop by hop signaled LSP- xác định đường đi khả thi nhất (best-effort path) và Explicit route signaled LSP(ER-LSP) - xác định các tuyến đường đi bắt nguồn từ nút gốc.

ER-LSP có các ưu điểm sau: khả năng định tuyến linh hoạt, xác định nhiều đường đi đến đích, quản lý lưu lượng linh hoạt, việc tìm đường dựa trên quan hệ ràng buộc như mạng ATM.

Một số ứng dụng
-Các dịch vụ internet có thể chia làm 3 nhóm chính:voice, data, video với các yêu cầu khác nhau. Như voice yêu cầu độ trễ thấp, cho phép thất thoát dữ liệu để tăng hiệu quả. Video cho phép mất mác dữ liệu ở mức chấp nhận được, mang tính real time. Data yêu cầu độ bảo mật, độ chính xác cao...Việc triển khai công nghệ MPLS làm tăng hiệu quả khai thác các tài nguyên mạng sao cho hữu hiệu nhất.

Hiện có một số ứng dụng MPLS đang được triển khai là:
- MPLS Traffic Engineering
- MPLS VPN
- MPLS QoS
- MPLS Unicast/Multicast IP Routing
...

Nhận xét

Giải pháp chuyển mạch nhãn đa giao thức là một kỹ thuật mạng mới với mục tiêu kết hợp tính mềm dẻo của công nghệ IP và ATM.

MPLS bao gồm 3 thành phần chính:
- Giao thức định tuyến IP như OSPF, BGP tại biên mạng và lõi mạng để tìm kiếm các bộ định tuyến MPLS.
- Chuyển mạch gói tin dựa trên địa chỉ IP tại biên mạng.
- Gán nhãn và phân bố nhãn trong lõi mạng để gửi gói nhanh và hiệu quả nhất.

Phương pháp định tuyến trong MPLS hỗ trợ 2 dạng hop-by-hop(định tuyến từng bước) và explicit(định tuyến nguồn). Phương pháp định tuyến nguồn có tính động lớn hơn trên cơ sở yêu cầu QoS và các chính sách khác.

Quá trình phân phối nhãn là độc lập với quá trình truyền tin và thông qua giao thức phân phối nhãn. Quá trình gán nhãn và phân phối nhãn phụ thuộc rất nhiều vào topo mạng, lưu lượng điều khiển và lưu lượng số liệu.

Đối với nhà quản trị mạng sẽ quan tâm đến MPLS ở khía cạnh quản lý chính sách để quyết định nhãn nào dùng ở đâu, chứ không phải là các nhãn thực tế được phân phối như thế nào.
:roll: :shock: :roll:

[Neo]

Hi, bạn xem tiếp bài mpls

Trước đây, trong quá trình "thai nghén" ra MPLS, Cisco đưa ra công nghệ tag-switching và hỗ trợ trong từ IOS 11.1CT. MPLS được hỗ trợ bởi các router cisco từ IOS 12.1(3)T.

Tag-switching chính là tiền thân của mpls nên rất giống, chỉ có một số khác biệt như:
Giao thức sử dụng phân phối nhãn của tag-switching là TDP - sử dụng tcp/udp port 711, còn mpls là LDP sử dụng tcp/udp port /646.
Để cho phép chuyển mạch nhãn hoạt động thì IOS 11.1 là tag-switching ip, IOS 12.1 là mpls ip. Cú pháp lệnh tùy vào IOS :)

Trước xu thế tích hợp voice, video, data... như hiện nay, việc xây dựng hạ tầng mạng hỗ trợ ứng dụng multimedia là cấp thiết. Do đó, không phải ngẫu nhiên mà từ tháng 3/2003, Cisco đưa ra chứng chỉ CCIP gồm các môn thi như: Routing, MPLS, Multicast+QoS.

Rõ ràng, MPLS có thể chạy được trên nền IP truyền thống nên mang ý nghĩa rất lớn.

Cheers! ;)

[sinhvienngheo]

anh Neo,

em đã đọc bài viết của anh. rất hay. Tuy nhiên em có thắc mắc là khi nào thì kiểu label per-interface được dùng và khi nào thì kiểu label per-domain được dùng. Eem không hiểu router nào sẽ quyết định kiểu label. có phải là router đầu tiên không anh?

[Neo]

Per-platform label allocation advertise nhãn cho tất cả các router kế cận nó, bảng lưu thông tin nhãn LFIB không chứa interface. Three-party Router có thể gửi gói vào mạng ngay cả khi không nhận được nhãn ->insecurity. Thường dùng giữa các kết nối router-router.

Per-interface label allocation : mỗi interface gán nhãn khác nhau, LFIB có thêm thông tin về interface. Router chỉ nhận gói tin từ interface đã phân phối nhãn đi -> more security. Thường dùng trong các kết nối router-ATM switch.

[ppp]

Neo ơi !

Cho mình hỏi , MPLS có thể dùng được multicast hay không . Nếu có thể thì ta phải định tuyến multicast như thế nào ..

OSPF có hỗ trợ multicast . Vậy M-OSPF có thể đuọc dùng trong MPLS ?

Bài viết của Neo về MPLS rất hay , vậy Neo có thể tiếp tục những bài viết này được không ..

[lellen]

mình cũng cùng quan tâm như bạn ppp. lellen đang tìm hiểu về multicast trong MPLS network vậy nếu bạn nào có tài liệu về routing algorithm (unicast, multicast) trong traditional network, MPLS network có thể send cho lellen được không ? lellen123456@yahoo.com (mailbox 10mb, nếu tài liệu lớn hơn 10mb xin vui lòng để lại tin nhắn). tài liệu về routing algorithm trong MPLS thì lellen cũng có nhưng chỉ ở mức giới thiệu chung chung thôi còn mức analyze ip header để từ đó áp dụng cho các thuật toán sinh route thì không có :( mà mình thì đang muốn tìm hiểu về các thuật toán sinh route chứ mấy cái giới thiệu chung chung thì ... híc
cám ơn rất rất nhiều
lellen

[lellen]

tại Neo quen nhiều quá nên đi đâu cũng gặp toàn người quen :mrgreen:
vậy sau khi báo cáo xong có thể share được không ? :mrgreen: tiếng việt cũng được, chỉ có điều không hình dung được những cái đại loại như "traffic engineering" sẽ (bị :mrgreen: )dịch ra làm sao ! đó là luận văn của Neo à ? vậy thì càng cần phải coi :mrgreen:
yuna, chắc là skip luôn bước đại học ? không ngờ yuna cũng có hứng với VoIP, lellen cũng đang nhức đầu với nó nhưng mà tài liệu kiếm được academic quá, yuna có cái nào cool không cho xin miếng :mrgreen:

[TGA_Certificationteam]

Úi chòi :D

lellen 18 tuổi mà là nử kia đấy :D .
hhehehe

ok, nếu muốn đọc về VoIP,VoFr,VoATM, bạn có thể đọc tài liệu Voice Over IP, Frame-relay and ATM của Cisco Press. Nếu muốn nghiên cứu về IP Telephony bạn có thể đọc cuốn IP Telephony và CallManager Fundamental của Cisco Press. Nếu muốn tìm hiểu sơ về công nghệ, giải pháp cụ thể, sản phẩm của các công nghệ trên, bạn có thể tìm ở CCO.

[lellen]

hi vvluong,
Cám ơn bạn nhiều nhưng hic thú thật là lellen hông hạp với sách syngress, sybex, về hàm lượng kiến thức thì khó mà đánh giá được mỗi nhà xuất bản có 1 thế mạnh riêng, nhưng tính sư phạm thì ... Nhưng mà CIM thì very very welcome, vvluong có thể send cho lellen được không ?

hi Yuna,
Khi reg cái id này lellen đã hỏi đi hỏi lại chú Minh nhà mình có cách nào hide cái age và gender đi không câu trả lời là "i dunno !" hic, đi đến đâu cũng nghe "hơ, nữ ... " "hơ ... con nít" nghe rầu ghê :( ... mà lỡ reg rồi thôi để vậy luôn.
hic, VoIP đọc ít ít thôi chứ đọc quá trời vậy có mà die à :( mà mấy cuốn đó có ebook .pdf không ? hic .pdf hay cái gì cho in 1 lèo hết cuốn sách mới chơi chứ .chm thì thui, xá 3 xá vì in ra mất công khinh khủng(phải in từng chương một !!!) lellen không có thói quen đọc trực tiếp trên comp (đã 4 mắt rồi mà còn vậy nữa chắc die, cái notepad thì nặng quá vác như vác củi nên không mang theo thường xuyên được, đi học mà ngày nào cũng vác theo cái đó chắc xụm bài chè :( )vậy nếu yuna có, phiền yuna lựa ra 1 cuốn send cho lellen hen ? lellen123456@yahoo.com À, lellen biết yuna lâu rồi mà không contact chẳng qua là vì không có việc để contact, không có dịp để contact, vẫn theo dõi các bài yuna post bên ddth.com mà. (Neo cũng vậy đó, biết lâu rồi nhưng lúc đó phải đụng đến adsl nên mới contact)còn yuna chắc không biết lellen vì lellen hầu như chẳng là member của forum nào, ý là member của rất nhiều forum nhưng là member chìm B-) (nghỉm :mrgreen:)

to Neo,
hôm nay mới có đọc bài MPLS này :mrgreen: (mấy hôm trước làm biếng quá :mrgreen: ) thấy ngộ ra được nhiều điều mình không biết, như khái niệm LSP trước đây mình không biết phải hiểu ER-LSP sao cho hợp lý, nhất là mối liên hệ giữa ip, atm, mpls đọc bài này mới thấy "à thì ra !!!", bi giờ coi lại các tài liệu cũ thấy sáng ra nhiều. nhưng bài viết quá ngắn nên có nhiều điều theo lellen (chu quan) là hay mà chưa được đề cập đến đó là những bài học rút ra được từ sự ngộ nhận của bạn thân, những thắc mắc mà cũng phải hơi cực khổ để có câu trả lời, những điều hiển nhiên mà lellen không nghĩ đến ... những điều này có giá trị với bản thân lellen, có thể không có giá trị với các bạn. Lellen không biết nhiều, những gì biết nay xin cùng chia sẻ : (bài viết chỉ mang tính chất bổ sung)

lable, label stack và label hierachies :
khi đọc về MPLS mình tự hỏi khi nào thì stack có nhiều hơn 1 label ? các tài liệu mình có chuyên về MPLS không nói về vấn đề này, tình cờ đọc trong cuốn TCP/IP của IBM mình mới biết là cái hierarchy label stack này được dùng khi một MPSL node gởi pack tới 1 MPLS node khác mà 2 node đó không có physically là hop by hop node. Ví dụ trong label ghi forward từ R1-R2-R3-R4 mà thực tế giữa R2 và R3 có R2.1 và R2.2 tức là route thực tế là R1-R2-R2.1-R2.2-R3-R4 trong trường hợp này, để tránh tái cấu trúc lại label, thay vì bóc label cũ L1 đi R2 sẽ đặt nó xuống dưới label stack, reexam ip header, create label L2 valit trong khoảng R2-R2.1-R2.2-R3 và đặt nó lên trên, khi gói tin đến R3, R3 sẽ bóc L2 đi và xử lý tiếp L1 như bình thường, cái này được biết đến như là LSP tunnel(vì nó tạo ra 1 virtual tunnel giữa R2-R3). Va` cung chi'nh vi` va.y ma` mo.t so' ta`i lie.u no'i label stack co' ca'u tru'c FILO.

label và label pack :
có quá nhiều điều để nói về label/label pack mình chỉ xin nói những gì mình thấy hay. Như tất cả các bạn đều biết label đặt ở những vị trí khác nhau trong gói ip tùy thuộc vào layer 2 technology dùng trong transport. nếu layer2 có support label field thì MPLS label được đặt trong field đó(trong ATM network VPI/VCI được dùng để chứa MPLS label). vậy label sẽ ở đâu nếu layer2 không hỗ trợ label ? Trong tài liệu của IEC có nói, trong hoàn cảnh đó MPLS label sẽ resides vào 1 cái encapsulation header appended. cái MPLS header này nằm giữa layer2 header và ip header. đó là 1 cái header 32bit : 20bit dùng cho label, 3bit dùng cho CoS, 1bit dùng cho S(stack, dùng cho label hierarchical) và 8bit cho TTL.

next hop label forwarding entry(NHLFE) :
khái niệm được nhắc đến nhiều nhưng ít được mô tả kỹ, mình thấy rất có ích khi tìm hiểu sâu hơn về label stuff :mrgreen: các entry trong NHLFE là :
+ Pack's next hop address
+ Các policy để perform label stack (poping label, pushing label)
+ Data link encapsulation (optional)
+ Label stack encoding (optional)
+ Các info khác đảm bảo cho quá trình forward package
Do đó mỗi một FEC phải có ít nhất một NHLFE và mỗi node có nhiệm vụ bảo toàn info của các NHLFE này
NHLFE được dùng chủ yếu với incoming label map (ILM)(có cần nói về ILM không hen ? chắc không vì chỉ có lellen là thấy lạ chứ các bạn chắc biết hết rồi. có cái này lellen thấy hay là ILM có tác dụng trong loadbalance vì có thể map 1 label vào 1 group NHLFE và do vậy nó cung cấp chọn lựa giữ các paths có cost = nhau) và FEC-to-NHLFE map (FTN)

forwarding equivalency class(FEC) :
trước đây đo tìm hiểu ba chớp ba nháng mình không để ý FEC cứ nghĩ là mình biết rồi nhưng khi đọc đến RFC mới biết mình chẳng biết gì. trước đây mình nghĩ FEC là công nghệ mới, ra đời với mục đích dọn đường cho MPLS vì như tất cả chúng ta đều biết label gắn bó mật thiết với FEC nhưng thực ra FEC là công nghệ cũ. Ai cũng biết, trong tradistional network, next hop được quyết định độc lập bởi các router dựa vào packet header và routing algorithm, nhưng các thông tin chứa trong header thì nhiều hơn là nhu cầu đơn giản chọn next hop(chỉ việc dựa vào destination và rounting table) do vậy việc chọn next hop chia làm 2 function: 1 là partition set of ip pack vào set of FEC, 2 là map FEC vào next hop(và bây giờ mới có forwarding decision). Và FEC (không biết có ngẫu nhiên hay không) tỏ ra cực kỳ thích hợp để pigback label dùng trong MPLS network !

LER, LSR và label swapping :
LER chính là LSR ở biên của MPLS network và một số tài liệu không chia ra làm 2 loại như vậy mà chỉ coi chung là LSR. theo lellen thì sao cũng được, nếu không chia ra thì nói rõ bản chất router(2 cái là 1), chia ra thì nói rõ bản chất công việc của router. Có 1 cái rất hiển nhiên mà lellen không nghĩ đến chỉ vô tình đọc được là, nhu ca'c ba.n cũng biết, label được bóc đi khi nó reach Egress LER nhưng thực ra label đã hết nhiệm vụ khi nó đến node đứng ngay trước egress node(penultimate node)ví dụ .... Rn.3-Rn.2-Rn.1-Rn(egress LER) thì Rn.1 là penultimate node. khi đến penultimate node, router xem next hope info cua label (va` nhie.m vu. cua label done!) forward pack qua LER. rõ ràng egress LER không cần đến label nữa do vậy trong nhiều trường hợp label được bóc đi trước khi đến egress node. vậy đó là trườg hợp nào ?(đố vui có thưởng :mrgreen:)
to neo :
lellen vẫn còn stuck ở label merging(stream merging) giải thuật cụ thể như thế nào va^.y ? và neo có thể nói rõ hơn về label spaces (per platform/per interface) được không ?

to all :
lellen không biết trong đại học các bạn học gì, không biết chương trình ccxx ra sao mcse thế nào, lellen kho^n ho.c ma^'y ca'i do' nên những cái này là hay đối với lellen nhưng có thể các bạn biết hết rồi, nếu vậy thì đừng cười lellen nhé.
mong duo.c cu`ng trao doi

thân
lellen

[Neo]

Re: CCIP: Tổng quan MPLS

MPLS Traffic Engineering

I. Tổng quan về quản lý lưu lượng MPLS

Quản lý lưu lượng là quá trình điều khiển các tắt nghẽn trong mạng, xử lý, tính toán, kiểm soát lưu lượng, tối ưu hóa các tài nguyên mạng theo yêu cầu cho các mục đích khác nhau.

Trước khi MPLS ra đời, người ta thực hiện quản lý lưu lượng trên mạng IP và ATM.

IP traffic engineering điều khiển lưu lượng dựa trên đơn giá của đường truyền, không điều khiển được lưu lượng đến(traffic from), mà chỉ điều khiển được lưu lượng đi (traffic to).
ATM traffic engineering sử dụng các PVC để truyền cho phép quản lý lưu lượng tốt hơn. Tuy nhiên cần phải xây dựng full-mesh PVC và phải điều chỉnh kích cỡ, vị trí của các PVC tuỳ vào loại traffic tại mỗi thời điểm, khi một kết nối bị down sẽ tạo ra flooding rất lớn.

MPLS traffic engineering kết hợp những lợi điểm của ATM TE với tính linh hoạt, mềm dẻo của mạng IP cho phép xây dựng đường chuyển mạch nhãn LSP (còn gọi là TE tunnel) để truyền lưu lượng.

MPLS TE tránh được vấn đề flooding mà ATM gặp phải do MPLS TE sử dụng cơ chế gọi là autoroute để xây dựng bảng định tuyến thông qua các tunnel mà không cần dựa vào full-mesh of routing như ATM.

II. Yêu cầu để cấu hình MPLS TE

- Router và IOS có hỗ trợ MPLS TE.
- Mạng có hỗ trợ Cisco Express Forwarding(CEF).
- Giao thức định tuyến link-state: OSPF hay IS-IS
- Kích hoạt traffic engineering ở global mode và ở interface mode
Router(config)#mpls traffic-eng tunnels
Router(config-if)#mpls traffic-eng tunnels
- Interface loopback để làm routerID (RID) trong MPLS TE
int lo0
ip address 10.1.1.1 255.255.255.255
- Cấu hình TE tunnel, ví dụ:
int Tunnel0
ip unnumbered Loopback0
tunnel mode mpls traffic-eng
tunnel destination <địa chỉ IP đích>
…

III. Hoạt động của MPLS TE

Gồm 3 quá trình: Phân phối thông tin tài nguyên hiện có, thiết lập đường truyền và vận chuyển lưu lượng theo các tunnel.

1 Information Distribution
Ta cần giải quyết 3 vấn đề: thông tin gì được phân phối, khi nào thì thực hiện phân phối thông tin và thông tin được phân phối như thế nào? (What/When/How information is distributed)

1.1 What information is distributed?

MPLS TE sử dụng OSPF/IS-IS để phân phối thông tin về tài nguyên hiện có. Các thông tin phân phối bao gồm:
- Thông tin về băng thông hiện có trên interface
Router(config-if)# ip rsvp bandwidth <kbps>
- Độ ưu tiên của tunnel
Tunnel có priority mang giá trị từ 0 đến 7, giá trị càng thấp thì càng ưu tiên, chia làm 2 loại Setup priority và Holding Priority. Setup priority quyết định khi nào thì chấp nhận 1 tunnel. Setup priority của tunnel mới được dùng để so sánh với Hold Priority của tunnel cũ để ra quyết định sẽ chọn tunnel nào.
Router(config-if)# mpls traffic-eng priority 1 7
Ví dụ ta có tunnel1 và tunnel2 cùng yêu cầu sử dụng băng thông, cả 2 đều có SP = 1 và HP = 7. Khi đó:
1. Tunnel1 đến trước và chiếm dụng băng thông với HP=7.
2. Tunnel2 đến sau, so sánh SP của tunnel 2 (1) <HP của tunnel 1(7) nên sẽ ưu tiên cho tunnel2 và đẩy Tunnel1 ra khỏi đường truyền, tunnel2 chiếm dụng băng thông với HP=7.
3. Tunnel1 đến, so sánh SP> HP của tunnel 2 nên sẽ đẩy tunnel2 ra khỏi đường truyền và chiếm dụng băng thông với HP=7.
Quá trình lặp lại…

Recommend: Ta thường cấu hình giá trị Setup Priority > Hold Priority.


- Các thuộc tính cờ (attribute flags)
Attribute flag gồm 32 bit chỉ trạng thái, tính chất của đường truyền.
Router(config-if)#mpls traffic-eng attribute-flags 0x3
(Phần này chưa rõ lắm)

-Trọng số (administrative weight) của interface
Giải thuật SPF sử dụng cost để tính toán đường đi. Mặc định TE cost = IGP cost. Giả sử kết nối 2 router có TE metric = IGP metric = 1. Để thay đổi TE cost mà không đổi IGP cost ta sử dụng lệnh:
Router(config-if)# mpls traffic-eng administrative-weight 3
Khi đó TE metric = TE admin weight = 3, IGP metric = 1

Một vấn đề đặt ra là khi nào thì thông tin được phân phối?
1.2 When information is distributed?

Khi mạng không dùng MPLS TE, IGP sẽ flood các thông tin đường truyền khi: thay đổi trạng thái kết nối (a link goes up or down), khi cấu hình kết nối thay đổi (link cost is modified, or link’s configuration is changed,…), khi đến chu kỳ flooding dữ liệu.

MPLS TE có thêm 1 yếu tố nữa để ra quyết định flooding là khi băng thông thay đổi đáng kể. Tunnel được thiết lập hay loại bỏ dựa vào sự thay đổi băng thông dành trước trên interface. Nhưng khi nào thì router sẽ thông báo sự thay đổi băng thông này? Nếu router sẽ thông báo khi có sự thay đổi băng thông thì với số lượng lớn tunnel thay đổi, thông tin flooding này cũng sẽ chiếm đầy tài nguyên mạng chẳng khác gì so với IGP. Do đó ta phải định ra ngưỡng giới hạn để điều khiển quá trình này, có 3 cách xác định ngưỡng:

- Flood significant changes immediately
Router(config-if)#mpls traffic-eng flooding thresholds {up|down} <list of threshold percentages>
Percent là phần trăm băng thông dành cho kết nối.
Up/Down là nếu sử dụng băng thông vượt qua ngưỡng/thấp hơn ngưỡng thì sẽ thực hiện flooding.

- Flood insignificant changes periodically, but more often than the IGP refresh interval
Router(config)# mpls traffic-eng link-management timers periodic-flooding <0-3600s>
Mặc định, sau 3 phút sẽ kiểm tra TE Link Manager, nếu có sự thay đổi về yêu cầu dự trữ băng thông thì sẽ tiến hành flooding.

Recommend: Không nên thay đổi chu kỳ flooding, nếu ta thay đổi chu kỳ quá thấp như 1s thì router sẽ làm việc liên tục và hậu quả sẽ khó lường.

- If a change that has not yet been flooded is known to cause an error, flood immediately
Khi có error do RSVP gửi về khi thiết lập đường truyền thì sẽ tiến hành flooding thông tin đi để thông báo trạng thái.

Kế tiếp ta xem xét thông tin sẽ được phân phối như thế nào

1.3 How Information Is Distributed?
ở đây ta quan tâm đến MPLS TE trong OSPF.
Router ospf 1
Mpls traffic-eng router-id Loopback0
Mpls traffic-eng area 0
LSA mờ(opaque LSA – LSA type 10) định nghĩa thêm trường TLV (Type/Length/Variable) được sử dụng để trao đổi thông tin.

Quá trình phân phối thông tin sẽ được khảo sát kỹ trong phần kế tiếp.

[Neo]

Re: CCIP: Tổng quan MPLS

Vấn đề kế tiếp ta thảo luận là:
- Giải thuật SPF mà OSPF dùng để xây dựng bảng định tuyến trong mạng IP.
- Giải thuật Constrained SPF (CSPF) được sử dụng trong MPLS TE.
- Cơ chế xác định đường truyền sau khi tính toán CSPF.

1. How SPF Works

Giả sử ta có mạng như hình 1, khi tính toán SPF, mỗi router sẽ xây dựng 2 danh mục PATH list(chứa danh mục các shortest path để đến đích) và TENT list(chứa danh mục các next-hop trong quá trình tính toán). Trong đó, (node, cost, next-hop) sẽ biểu diễn kết quả tính toán trên mỗi router.

----------PATH list ---------TENT list-----
B1:.......(A,0,0)……………(empty)

B2:.......(A,0,0)……………(B,5,B), (C,10,C)

B3:.......(A,0,0)……………(C,10,C)
............(B,5,B)

B4:.......(A,0,0)
............(B,5,B)……………(C,8,B), (D,13,B)

B5:.......(A,0,0)…………….(D,13,B)
............(B,5,B)
............(C,8,B)

B6:.......(A,0,0)
............(B,5,B)……………(D,12,C)
............(C,8,B)

B7:.......(A,0,0)……………..(empty)
............(B,5,B)
............(C,8,B)
............(D,12,C)

Khi đó, bảng định tuyến trên router A là:
Node---------Cost---------Next Hop
A……………………0………………….Self
B……………………5………………….B (directly connected)
C……………………8………………….B
D…………………..12………………….C

Khi đó các đường đi xuất phát từ A là A—B, A—B—C, A—B—C—D

2. How CSPF Works

Đường đi ngắn nhất trong MPLS TE còn phải dựa vào các yếu tố về bandwidth, link attributes và administrative weight.

Giả sử băng thông cấp phát cho các kết nối như sau: A-B(100Mbps), A-C(100), B-C(50), B-D( 90), C-D(60). Xem hình 2

Khi đó đường đi từ A—B—C—D có cost là 12 sẽ chỉ cho phép băng thông cao nhất là 60Mbps.

Giải thuật CSPF có đưa tham số bandwidth để tính toán (node, cost, next-hop, bandwidth)

--------PATH list -----TENT list-----
B1:…(A,0,self,N/A)……(empty)

B2:…(A,0,self,N/A)……(B,5,B,100), (C,10,C,100)

B3:…(A,0,self, N/A)…(C,10,C,100)
………(B,5,B,100)………(D,13,B,90)

B4:…(A,0,self, N/A)……(D,13,B,90)
………(B,5,B,100)
………(C,10,C,100)

B5:…(A,0,self, N/A)…….(empty)
………(B,5,B,100)
………(C,10,C,100)
………(D,13,B,90)


Khi đó, bảng định tuyến trên router A là:
Node-------Cost--------Bandwidth---------Next Hop
A..............0..............N/A.....................Self
B..............5..............100................. ....B (directly connected)
C..............8..............100................. ....C
D..............12..............90................. ....B
Các đường đi xuất phát từ A: A—B, A—C, A—B—D

3. Resource Reservation Protocol (RSVP)

Sau khi tính toán xong đường đi bằng giải thuật CSPF sẽ thực hiện thiết lập đường truyền thông qua giao thức dự trữ tài nguyên RSVP.

Xét ví dụ hình 3, giả sử ta muốn dự trữ tài nguyên theo đường hầm R1-R2-R3-R5-R6-R7, các bước thực hiện như sau:

1. R1 gửi PATH message đến R2, R2 nhận thông điệp, kiểm tra định dạng thông điệp, kiểm tra trạng thái kết nối TE Link Manager để đảm bảo có đủ băng thông yêu cầu cấp phát. Nếu có sai sót, R2 sẽ gửi error message về lại R1. Nếu tất cả đều tốt, chuyển sang bước 2.
2. R2 gửi PATH mess đến R3, kiểm tra tương tự R1
3. R3 gửi PATH mess đến R5, kiểm tra tương tự
4. R5 gửi PATH mess đến R6, kiểm tra tương tự
5. R6 gửi PATH mess đến R7, kiểm tra tương tự
6. R7 là cuối tunnel, sẽ gửi RESV message về lại R6 báo rằng nhãn R7 sẽ cấp phát cho các gói trên đường truyền này là explicit-null.
7. R6 gửi RESV mess đến R5 và báo là muốn nhận nhãn đến mang giá trị 42. Nghĩa là trên đường truyền R5-R6, traffic sẽ nhận nhãn 42 và thực hiện loại bỏ nhãn tại R6 (label swaping) để gửi đến R7.
8. R5 gửi RESV mess đến R3, báo nhãn cho R3 là 10921.
9. R3 gửi RESV mess đến R2, báo nhãn cho R2 là 21.
10. R2 gửi RESV mess đến R1, báo nhãn cho R1 là 18.

Khi R1 nhận thông điệp RESV, đường hầm từ R1 đến R2 sẽ sẵn sàng và ta biết được giá trị nhãn sử dụng trong tunnel.

Còn rất nhiều các vấn đề khac như điều khiển lưu lượng đi qua tunnel dựa vào static route, policy routing, autoroute, vấn đề sử dụng chung băng thông, cân bằng tải và điều khiển metric trong đường hầm TE tunnel, vấn đề chất lượng dịch vụ trong MPLS TE, Fast Reroute (FRR)…

Cheers,

[R3]

Tiếp tục trong box CCNP Class:

http://vnpro.org/forum/viewtopic.php?t=3049

[ldkha1979]

Hi Neo, mình thấy bài của bạn rất hay. Khi nào thì bạn tiếp tục các bài về MPLS? Mình rất mong được đọc tiếp.