Đồ án Kĩ thuật lưu lượng trong mạng IP

chuyển mạch mà sử dụng các nhãn đó để truyền lưu lượng đi được gọi là các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSRs. Đường chuyển mạch nhãn LSP là một đường cụ thể mà gói tin hoặc luồng lưu lượng truyền qua mạng dựa vào các nhãn đã được gán cho các gói tin hoặc luồng trước đó. MPLS mang lại những lợi ích to lớn hỗ trợ cho các phương pháp định tuyến đang tồn tại trong mạng được chỉ ra dưới đây: 9 Chuyển tiếp đơn giản: chuyển mạch nhãn cho phép chuyển tiếp gói tin một cách chính xác dựa trên sự tương hợp đối với từng nhãn có chiều dài cố định hiệu quả hơn so với dựa trên sự tương hợp về thuật toán áp dụng cho địa chỉ như đã được sử dụng trong cơ chế chuyển tiếp dữ liệu thông thường. 9 Khả năng định tuyến hiệu suất cao: MPLS cho phép bộ định tuyến hiện được thực hiện tại thời điểm mà đường chuyển tiếp nhãn được thiết lập và không áp dụng cho từng gói tin riêng biệt. 9 Điều khiển lưu lượng: MPLS có khả năng điều khiển tải dựa trên các đường truyền và các bộ định tuyến luôn cân bằng thông suốt trong mạng. Đây là chức năng quan trọng trong mạng MPLS, nơi đường truyền luân phiên luôn luôn khả dụng. 9 Sắp xếp các gói tin IP trong các lớp chuyển tiếp tương đương FEC: MPLS cho phép sắp xếp các gói tin IP trong các FEC chỉ thực hiện tại đầu vào của MPLS. Trong trường hợp định tuyến dữ liệu, các gói tin IP sẽ được sắp xếp theo mức dịch vụ và yêu cầu thâm nhập gói tin sẽ dựa trên địa chỉ nguồn và địa chỉ đích và giao diện phía đầu vào. 2.4.1.1 Nhãn Nhãn là một thực thể độ dài ngắn, cố định và không có cấu trúc bên trong. Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng. Nhãn được gán vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một FEC mà gói tin đó được ấn định. Thường thì một gói tin được ấn định cho một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của nó. Tuy nhiên nhãn không bao giờ là mã hoá của địa chỉ đó. Đồ án tốt nghiệp Chương 2 Tổng quan về MPLS Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 28 Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương tiện truyền mà gói tin được đóng gói. Ví dụ các gói ATM (tế bào) sử dụng giá trị VPI/VCI như nhãn, FR sử dụng DLCI làm nhãn. Đối với các phương tiện gốc không có cấu trúc nhãn, một đoạn đệm được chèn thêm để sử dụng cho nhãn. Khuôn dạng đoạn đệm 4 byte có cấu trúc như sau: Hình 2.5 Định dạng cấu trúc nhãn MPLS định nghĩa một tiêu đề có độ dài 32 bit và được tạo nên tại LSR vào. Nó phải được đặt ngay sau tiêu đề lớp 2 bất kì và trước một tiêu đề lớp 3, ở đây là IP và được sử dụng bởi LSR lối vào để xác định một FEC, lớp này sẽ được xét lại trong vấn đề tạo nhãn. Sau đó các nhãn được sử lí bởi LSR chuyển tiếp. Khuôn dạng và tiêu đề MPLS được chỉ ra trong hình 2.5. Nó bao gồm các trường sau: 9 Nhãn: Giá trị 20 bit, giá trị này chứa nhãn MPLS. 9 S: bit ngăn xếp, sử dụng để xắp xếp đa nhãn 9 TTL: Thời gian sống, 8bit, đặt ra một giới hạn mà các gói MPLS có thể đi qua. Đối với các khung PPP hay Ethernet giá trị nhận dạng giao thức P-ID (hoặc Ethertype) được chèn thêm vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung là MPLS unicast hay multicast. 2.4.1.2 Ngăn xếp nhãn Một tập hợp có thứ tự các nhãn gắn theo gói để truyền tải thông tin về nhiều FEC mà gói nằm trong đó để nói về các LSP tương ứng mà gói sẽ đi qua. Ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (một nhãn cho EGP và một nhãn cho IGP) và tổ chức đa LSP trong một trung kế LSP. Chuyển mạch nhãn được thiết kế để co dãn các mạng lớn và MPLS hỗ trợ chuyển mạch nhãn với hoạt động phân cấp, hoạt động phân cấp này dựa trên khả năng của MPLS có thể mang nhiều hơn một nhãn trong gói. Ngăn xếp nhãn cho phép thiết kế các LSR trao đổi thông tin với nhau và hành động này giống như việc Đồ án tốt nghiệp Chương 2 Tổng quan về MPLS Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 29 tạo đường viền node để tạo ra một miền mạng rộng lớn và các LSR khác. Có thể nói rằng các LSR này là các node bên trong một miền và không liên quan đến đường viền node. Sự xử lí một gói nhãn được hoàn thành độc lập với từng mức của sự phân cấp. 2.4.1.3 LSR Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn Là thiết bị (Bộ định tuyến hay Switch) sử dụng trong mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn. Có một số loại LSR cơ bản sau: LSR biên, ATM–LSR, ATM-LSR biên. 2.4.1.4 FEC Lớp chuyển tiếp tương đương Là khái niệm được dùng để chỉ một nhóm các gói được đối xử như nhau qua mạng MPLS ngay cả khi có sự khác biệt giữa các gói tin này thể hiện trong mào đầu lớp mạng. Thuật ngữ FEC được sử dụng trong hoạt động chuyển mạch nhãn. FEC được dùng để miêu tả sự kết hợp của các gói riêng biệt với một địa chỉ đích thường là điểm nhận lưu lượng cuối cùng chẳng hạn như một tổng đài host. FEC cũng có thể liên kết một giá trị FEC với một địa chỉ đích và một lớp lưu lượng. Lớp lưu lượng được liên kết với một chỉ số cổng đích. Tại sao phải dùng FEC? Thứ nhất, nó cho phép nhóm các gói vào các lớp. Từ nhóm này, giá trị FEC trong một gói có thể được dùng để thiết lập độ ưu tiên cho việc xử lý các gói. FEC cũng có thể được dùng để hỗ trợ hiệu quả hoạt động QoS. Ví dụ, FEC có thể liên kết với độ ưu tiên cao, lưu lượng thoại thời gian thực, lưu lượng nhóm mới ưu tiên thấp… Sự kết hợp một FEC với một gói được thực hiện bởi việc dùng một nhãn để định danh một FEC đặc trưng. Với các lớp dịch vụ khác nhau, phải dùng các FEC khác nhau và các nhãn liên kết khác nhau. Đối với lưu lượng Internet, các định danh sử dụng là các tham số ứng cử cho việc thiết lập một FEC. Trong một vài hệ thống, chỉ địa chỉ đích IP được sử dụng. FEC là một sự biểu diễn của nhóm các gói, các nhóm này chia sẻ cùng yêu cầu trong sự vận chuyển của chúng. Tất cả các gói trong một nhóm như vậy được cung cấp cùng một cách chọn đường tới đích. Ngược với chuyển tiếp IP truyền thống, trong MPLS việc gán một gói cụ thể vào một FEC cụ thể được thực hiện chỉ một lần khi các gói vào trong mạng. Các FEC dựa trên các yêu cầu dịch vụ đối với một tập các gói cho trước hay đơn giản chỉ là đối với địa chỉ cho trước. Mỗi LSR xây dựng một bảng để xác định xem gói được chuyển tiếp như thế nào. Bảng này Đồ án tốt nghiệp Chương 2 Tổng quan về MPLS Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 30 được gọi là bảng thông tin nhãn cơ bản LIB, nó là tổ hợp ràng buộc FEC với nhãn ( FEC- to- label). 2.4.1.5 Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn Label Switching Forwarding Table, là bảng chuyển tiếp nhãn có chứa thông tin về nhãn đầu vào, nhãn đầu ra, giao diện đầu ra và địa chỉ điểm tiếp theo. 2.4.1.6 Đường chuyển mạch nhãn LSP Là tuyến tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói của một FEC nào đó sử dụng cơ chế chuyển đổi nhãn (label-swapping forwarding). Đường đi qua một mạng chuyển mạch nhãn được quyết định bởi một trong hai cách. Thứ nhất, các giao thức định tuyến truyền thống (như OSPF hay BGP) được sử dụng để phát hiện các địa chỉ IP. Thông tin này, từ nút tiếp theo đến địa chỉ là tương đương với một nhãn, một đường chuyển mạch nhãn mềm dẻo. Thứ hai, LSP có thể được thiết lập dựa trên ý tưởng của định tuyến cưỡng bức. Cách này có thể dùng một giao thức định tuyến để hỗ trợ việc thiết lập LSP nhưng LSP cũng bị cưỡng bức bởi một số nhân tố khác như sự cần thiết phải cung cấp một mức độ QoS tốt. Thực vậy, lưu lượng nhạy cảm với thời gian thực là thử thách đầu tiên của định tuyến cưỡng bức 2.4.1.7 Cơ sở dữ liệu nhãn LIB Là bảng kết nối trong LSR có chứa các giá trị nhãn/FEC được gán vào cổng ra cũng như thông tin về đóng gói phương tiện truyền. 2.4.1.8 Gói tin dán nhãn Một gói tin dán nhãn là một gói tin mà nhãn được mã hoá. Trong một vài trường hợp, nhãn nằm trong mào đầu của gói tin dành riêng cho mục đích dán nhãn. Trong các trường hợp khác, nhãn có thể được đặt chung trong mào đầu lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu miễn là ở đây có trường có thể dùng được cho mục đích dãn nhãn. Công nghệ mã hoá được sử dụng phải phù hợp với cả thực thể mã hoá nhãn và thực thể giải mã nhãn. 2.4.1.9 Ấn định phân phối nhãn Trong mạng MPLS, quyết định để kết hợp một nhãn L cụ thể với một FEC F cụ thể là do LSR phía trước thực hiện. LSR phía trước sau khi kết hợp sẽ thông báo với LSR phía sau về kết hợp đó. Do vậy các nhãn được LSR phía trước ấn định và kết hợp nhãn được phân phối theo hướng từ LSR phía trước tới LSR phía sau. Đồ án tốt nghiệp Chương 2 Tổng quan về MPLS Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 31 2.4.2 Thành phần cơ bản củaMPLS Các thiết bị tham gia trong một mạng MPLS có thể được phân loại thành các bộ định tuyến biên nhãn LER và các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR. 2.4.2.1 Thiết bị LSR Thành phần quan trọng nhất của mạng MPLS là thiết bị định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch Router). Thiết bị này thực hiện chức năng chuyển tiếp gói thông tin trong phạm vi mạng MPLS bằng thủ tục phân phối nhãn. LSR là 1 thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của 1 mạng MPLS, nó tham gia trong việc thiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP bằng việc sử dụng giao thức báo hiệu nhãn thích ứng và thực hiện chuyển mạch tốc độ cao lưu lượng số liệu dựa trên các đường dẫn được thiết lập Căn cứ vào vị trí và chức năng của LSR có thể phân thành các loại chính sau đây: 9 LSR biên: nằm ở biên của mạng MPLS. LSR tiếp nhận hay gửi đi các thông tin từ hay đến mạng khác (IP, Frame Relay,…). LSR biên gán hay loại bỏ nhãn cho các gói thông tin đến hoặc đi khỏi mạng MPLS. Các LSR có thể là Ingress Bộ định tuyến (Bộ định tuyến lối vào ) hay Egress Bộ định tuyến (bộ định tuyến lối ra). 9 ATM-LSR: là các tổng đài ATM có thể thực hiện chức năng như LSR. Các ATM-LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mảng điều khiển và chuyển tiếp số liệu trên cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mảng số liệu. Như vậy các tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp phần mềm để thực hiện chức năng của LSR. Đồ án tốt nghiệp Chương 2 Tổng quan về MPLS Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 32 Hình 2.6 Cấu trúc hoạt động khung trong mạng MPLS Đồ án tốt nghiệp Chương 2 Tổng quan về MPLS Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 33 2.4.2.2 Thiết bị LER- Bộ định tuyến biên nhãn LER là một thiết bị hoạt động tại biên của mạng truy nhập và mạng MPLS. Các LER hỗ trợ các cổng được kết nối tới các mạng không giống nhau (như FR, ATM, và Ethernet ) và chuyển tiếp lưu lượng này vào mạng MPLS sau khi thiết lập LSP, bằng việc sử dụng các giao thức báo hiệu nhãn tại lối vào và phân bổ lưu lượng trở lại mạng truy nhập tại lối ra. LER đóng vai trò quan trọng trong việc chỉ định và huỷ nhãn, khi lưu lượng vào trong hay ra khỏi mạng MPLS. LER là nơi xảy ra việc gán nhãn cho các gói tin trước khi vào mạng MPLS. Ngoài ra khi MPLS được xếp chồng trên ATM, các chuyển mạch ATM được điều khiển bởi mặt phẳng điều khiển MPLS, và lúc đó các chuyển mạch ATM được gọi là các ATM-LSR. Tương ứng chúng ta có 2 loại thiết bị là ATM-LSR hoạt động trong lõi, và ATM-LSR biên hoạt động ở biên mạng hay còn gọi là ATM-LER. Các thiết bị biên khác với các thiết bị lõi ở chỗ là: ngoài việc phải chuyển tiếp lưu lượng nó còn phải thực hiện việc giao tiếp với các mạng khác đó là chỉ định hay loại bỏ nhãn. 2.5 Tổng kết chương Chương 2 đã đưa ra một cách nhìn khái quát về MPLS. Việc tìm hiểu MPLS bao gồm tìm hiểu về khái niệm MPLS, phương thức hoạt động của MPLS và các thành phần và các thiết bị trong MPLS. Đây chính là cơ sở cho việc tìm hiểu kĩ thuật lưu lượng được trình bày trong chương 3. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 34 CHƯƠNG 3 KĨ THUẬT LƯU LƯỢNG 3.1 Vấn đề lưu lượng trong mạng IP 3.1.1 Xu hướng phát triển mạng IP Xu hướng đang diễn ra với mạng truyền thông là IP hoá. IP hoá được hiểu trên hai khía cạnh. Thứ nhất, các luồng thông tin như dữ liệu, thoại, hình ảnh được tích hợp trên bộ giao thức TCP/IP. Nói cách khác bộ giao thức TCP/IP cho phép nhiều loại hình thông tin đi trên nó. Thứ hai, trước đây mạng viễn thông được xây dựng dựa trên các công nghệ TDM, X25, FR, ATM, còn TCP/IP được coi là thuộc phía khách hàng. Hay trước đây mạng viễn thông chỉ tạo ra các dịch vụ mạng WAN để kết nỗi các trụ sở của các nhà quản trị mạng IP. Thì từ khi mạng NGN, mạng hội tụ và mạng cộng hưởng ra đời thì các nhà quản trị mạng viễn thông không chỉ đơn thuần coi TCP/IP thuộc về phía khách hàng nữa. TCP/IP được coi là nền tảng của mạng Internet, nó có tính năng để đáp ứng yêu cầu của mạng viễn thông công cộng. Với xu hướng phát triển nói trên, một trong vấn đề cần được quan tâm với mạng IP đó là vấn đề về lưu lượng. Cụ thể là cần phải xem xét các kĩ thuật lưu lượng trong mạng IP. Không phải bây giờ mạng IP mới cần giải quyết vấn đề lưu lượng. Cùng với sự phát triển của giao thức định tuyến, với chức năng chính là định tuyến đường đi tốt nhất cho các gói tin IP. Bên cạnh đó, định tuyến cũng để lại vấn đề lưu lượng. Tuy nhiên, người ta cũng đã chứng minh được rằng có thể sử dụng định tuyến như một kĩ thuật để điều khiển lưu lượng trong mạng IP. Chúng ta sẽ xem xét bài toán lưu lượng bằng chính nhược điểm của định tuyến IP. 3.1.2 Bài toán lưu lượng Chúng ta xem xét một mạng đơn giản như hình 3.1. Mạng bao gồm các bộ định tuyến R1, R2, R3, R4, R5 cùng thuộc một miền quản trị. Các bộ định tuyến được kết nối với nhau như hình vẽ. Xét hai luồng lưu lượng I-I’, II-II’ vào R1 và ra R5. Theo hình vẽ dễ thấy có hai đường đi có thể lựa chọn cho hai luồng lưu lượng trên: 9 R1-R2-R3-R5 9 R1-R4-R5 Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 35 R1 R2 R3 R5 R4 I I’ II II’ 8Mbps 8Mbps 8Mbps 2Mbps 2Mbps Hình 3.1 Mô hình mạng đơn giản Với cấu hình này, nhà quản trị có thể sử dụng một trong các giải pháp định tuyến sau đây: Thứ nhất là sử dụng định tuyến tĩnh. Với giải pháp này, một đường đi sẽ được lựa chọn một cách nhân công. Hình 3.2 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến tĩnh Thứ hai là sử dụng định tuyến động. Đó là sử dụng một trong các giao thức định tuyến IGP như RIP, OSPF, IS-IS…Với giải pháp này, các bộ định tuyến tự động xây dựng và cập nhật bảng định tuyến của mình bằng cách trao đổi, thu thập thông tin định tuyến, tìm ra đường đi ngắn nhất. Hai phương pháp này có những ưu nhược điểm riêng. Định tuyến tĩnh không đòi hỏi việc trao đổi thông tin định tuyến nhưng có nhược điểm là không thích ứng với sự thay đổi cấu hình mạng. Sử dụng các giao thức định tuyến IGP cho phép thích ứng nhanh với sự thay đổi cấu hình mạng nhưng lại tốn một lượng băng thông cho việc trao đổi thông tin định tuyến. Thường thì định tuyến động được áp dụng cho mạng IP cỡ lớn. Việc lựa chọn định tuyến động cho mạng IP cỡ lớn đồng nghĩa với việc sử dụng một trong các giao thức định tuyến. Giao thức định tuyến có chức năng là tìm II(S) I’(D) II’(D) R1 R2 R3 R5 R4 10M 10M 10M 1M 1M Tuyến tĩnh I(S) Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 36 ra đường đi ngắn nhất cho các gói tin IP từ một bộ định tuyến tới đích. Đoạn đường từ mỗi bộ định tuyến tới các mạng đích được đo bằng tham số metric. Metric có thể dựa trên một đặc tính đơn của đường hay có thể tính toán dựa trên một vài đặc tính. Metric có thể tính toán theo các tham số sau: 9 Bandwidth: băng thông của các liên kết. 9 Delay: độ trễ (độ dài thời gian yêu cầu để chuyển một gói tin trên toàn liên kết từ nguồn tới đích. Độ trễ phụ thuộc vào băng thông của các liên kết trung gian, hàng cổng tại mỗi bộ định tuyến, tắc nghẽn mạng, khoảng cách vật lý). 9 Load: tải. 9 Rebility: độ khả dụng (thường cho phép tỉ lệ lỗi của mỗi liên kết). 9 Hop count: số trạm trung gian. Số các bộ định tuyến mà một gói tin phải đi qua trước khi tới đích. Khi dữ liệu đi qua một bộ định tuyến, đó là một hop. Nếu có nhiều đường cùng tới một đích, bộ định tuyến chọn đường với số hop là ít nhất. 9 Cost: thường dựa trên băng thông được gán bởi nhà quản trị mạng. Tuy nhiên, đối với mỗi giao thức định tuyến cụ thể, việc tính toán metric thường chỉ dựa vào một vài tham số hoặc chỉ dựa trên một tham số. Như với giao thức định tuyến RIP, việc tính toán quãng đường dựa trên tham số hop count. Giao thức định tuyến OSPF, thường áp dụng trong miền quản trị đơn, tính toán đường dựa trên tham số bandwidth. Điều này có nghĩa là khoảng cách ngắn nhất được giao thức định tuyến tính toán chỉ mang tính tương đối. Trong hình 3.1 nếu áp dụng giao thức định tuyến RIP thì cả hai luồng I-I’, II-II’ đi theo đường R1-R4-R5, nếu áp dụng giao thức định tuyến OSPF thì cả hai luồng lưu lượng này đi theo đường R1-R2-R3-R5. Với thuộc tính này có thể nói rằng giao thức định tuyến OSPF có ưu điểm hơn các giao thức định tuyến khác nếu đứng trên quan điểm phân bổ lưu lượng. Cho dù OSPF là một giao thức định tuyến đơn miền quản trị vượt trội nhất nhưng luôn tồn tại một vấn đề cần xem xét mà nhà quản trị phải tìm cách giải quyết. Đó là vấn đề lưu lượng tập trung qua cao trên đường R1-R2-R3-R5. Kể cả khi đường này có băng thông lớn hơn đường còn lại nhưng sự tập trung quá cao các luồng lưu lượng khiến đường này bị nghẽn cục bộ trong khi các tuyến đường khác vẫn còn dư thừa băng thông. Đây chính là bài toán đặt ra đối với kĩ thuật lưu lượng traffic engineering của mạng IP. Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 37 Hình 3.3 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến OSPF Hình 3.4 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến RIP Nhận xét: 9 Trong mạng IP thông thông thưòng, các router hướng (forward) các gói tin dựa trên địa IP chỉ đích. 9 Mỗi giao thức định tuyến đưa ra các tiêu trí riêng để tìm ra “quãng đường đi ngắn nhất”, các tham số lựa chọn để tính quãng đường là rất ít. 9 Trong mạng, một tuyến (liên kết và nút) có lưu lượng đi qua là rất lớn thậm trí có thể gây ra nghẽn cục bộ. Trong khi một số tuyến có rất ít lưu lượng đi qua nó. Có thể nói ngắn gọn, kĩ thuật lưu lượng trong mạng IP là tổng hợp nhiều kế hoạch và chính sách của nhà quản trị mạng để sao cho các liên kết được sử dụng một cách hiệu quả nhất, tránh hiện tượng tắc nghẽn cục bộ trên một vài liên kết trong khi các liên kết khác vẫn còn dư thừa. Có rất nhiều phương pháp điều khiển lưu lượng khác nhau, nếu căn cứ vào mức xử lý các gói tin tại các nút, có thể phân thành 3 phương pháp kĩ thuật lưu lượng, đó là: I(S) II(S) I’(D) II’(D) R2 R3 R5 R4 10M 10M 10M 1M 1M RIP I(S) II(S) I’(D) II’(D) R1 R2 R3 R5 R4 10M 10M 10M 1M 1M OSPF Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 38 9 TE dựa trên IP 9 TE dựa trên ATM 9 TE dựa trên MPLS Bài toán lưu lượng trong mạng IP xuất hiện rất sớm. Ngay từ khi mạng IP được hình thành thì người ta nhận thấy rằng tầm quan trọng của việc điều khiển lưu lượng. Qua một quá trình phát triển cho đến ngày nay, đã xuất hiện nhiều giải pháp đưa ra cho việc điều khiển lưu lượng. Nhưng cũng không thể khẳng định được giải pháp này hơn giải pháp kia, thường thì việc lựa chọn giải pháp điều khiển lưu lượng được áp dụng trong từng trường hợp cụ thể. Sau đây sẽ giới thiệu một số giải pháp điều khiển lưu lượng. 3.2 Điều khiển lưu lượng dựa trên IP Đây là một phương pháp được sử dụng đầu tiên để điều khiển lưu lượng trong mạng IP. Phương pháp này phần nào khắc phục được tồn tại mà kế hoạch định tuyến để lại. Kĩ thuật lưu lượng dựa trên chính sách định tuyến IP vẫn là phương pháp khá phổ biến, nhưng đây không phải là phương pháp tối ưu. Phương thức chủ yếu để điều khiển hướng lưu lượng IP đi qua mạng là sự thay đổi cost trên một liên kết riêng biệt. Không có cách hợp lí để điều khiển hướng mà lưu lượng chấp nhận trên cơ sở nơi mà lưu lượng đến từ đâu – mà chỉ là lưu lượng sẽ đi tới đâu. Sử dụng kĩ thuật lưu lượng IP phù hợp với nhiều mạng mạng lớn, tuy nhiên vẫn còn có một số vấn đề mà kĩ thuật lưu lượng IP không giải quyết được. Các phần tử trong mạng IP ứng xử với các gói tin bằng các phân tích thông tin mào đầu của gói tin IP (điều khiển hướng gói). Nếu mạng như hình 3.1 sử dụng phương pháp định tuyến tĩnh, việc chia lưu lượng đều trên hai đường đi có thể được thực hiện một cách dễ dàng bởi nhà quản trị. Ví dụ luồng lưu lượng I-I’ được áp đặt sử dụng đường R1-R2-R3-R5 còn luồng lưu lượng II-II’ được áp đặt đi trên đường còn lại R1-R4-R5. R1 R2 R3 R5 R4 I I’ II II’ 8Mbps 8Mbps 8Mbps 2Mbps 2Mbps Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 39 Hình 3.5 Phân chia lưu lượng dựa theo định tuyến tĩnh R1 R2 R3 R5 R4 I I’ II II’ 8Mbps 8Mbps 8Mbps 2Mbps 2Mbps Hình 3.6 Chia lưu lượng thành hai phần Hoặc cũng với ví dụ này, có thể chia mỗi luồng lưu lượng thành hai phần, mỗi phẫn sẽ được hướng tới một đường khác nhau. Rõ ràng việc thiết lập các tuyến tĩnh cũng có thể giúp cho mạng phân chi được tải. Tuy nhiên: 9 Không cho phép thích ứng khi topo mạng thay đổi. 9 Việc chia tải chỉ dựa trên địa chỉ đích nên chỉ mang tính hình thức. 9 Không cân bằng được tải trên các tuyến. 9 Phương pháp này rất ít được sử dụng. Dễ dàng thấy, với một cấu hình mạng cho trước như giả thiết, nếu sử dụng chính sách định tuyến này sẽ xuất hiện một vấn đề mới đó là tính chủ quan trong việc phân tải. Việc phân chia luồng lưu lượng đi trên các hướng chưa chắc đã triệt để. Có hai lí do. Thứ nhất, việc phân chia luồng lưu lượng trên các tuyến được thực hiện một cách cảm tính thiếu chính xác. Thứ hai, giả sử việc phân chia luồng lưu lượng một cách cảm tính là chính xác thì cũng chỉ chính xác tại một thời điểm nhất định chứ không phải là mãi mãi. Chúng ta tiếp tục xem xét trường hợp sử dụng một trong các giao thức định tuyến (như OSPF). Sẽ có hai giải pháp có thể áp dụng. Thứ nhất, kích hoạt tính năng chọn đa đường của giao thức định tuyến. Khi đó giao thức định tuyến không chỉ tìm ra một đường đi ngắn nhất mà là một tập các đường đi ngắn nhất. Trong trường hợp cụ thể này, chọn số đường đi ngắn nhất là 2. Nếu vậy, bộ định tuyến R1 sẽ sử dụng cùng một lúc hai đường đi cho các luồng lưu lượng. Cần chú ý rằng giao thức định tuyến OSPF không hỗ trợ cân bằng tải không đều mà chỉ hỗ trợ cân bằng tải đều. Muốn cân bằng tải kiểu không đều thì phải sử dụng giao thức định tuyến EIGRP. Thứ hai, có thể kết hợp giao thức định tuyến với ‘điều kiện mở rộng’ khi Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 40 quyết định hướng các gói tin theo các tuyến tới đích. Thông thường, để đưa ra ứng xử của mình với các gói tin, các bộ định tuyến chỉ cần phân tích thông tin về địa chỉ đích của gói tin IP đó. Khi áp dụng các ‘điều kiện mở rộng’ tại các bộ định tuyến, ngoài địa chỉ đích ra còn một số thông tin sau có thể xem xét khi đưa ra quyết định ứng xử: 9 Địa chỉ nguồn 9 Kích cỡ gói 9 Loại ứng dụng (căn cứ vào địa chỉ cổng ứng dụng) Một khi sử dụng phương pháp này không chỉ giải quyết vấn đề cân bằng tải mà còn giải quyết được phần nào vấn đề QoS. Khi đó, các phần tử của mạng được kích hoạt giao thức định tuyến và tính năng multipath để đảm bảo trong router bảng định tuyến mô tả nhiều đường đi tới mạng đích. Các tham số về địa chỉ nguồn, chiều dài gói, ToS được phân tích trước khi địa chỉ đích của gói tin IP được so sánh với các thực thể trong bảng định tuyến. Ngoài ra có thể sử dụng phương pháp áp đặt (thay đổi) tham số cost của các liên kết. Hình 3.7 Phân loại lưu lượng dựa trên địa chỉ nguồn I(S) II(S) I’(D) II’(D) R1 R2 R3 R5 R4 10M 10M 10M 1M 1M OSPF, IS-IS multipath I(S) I’(D) R1 R2 R3 R5 R4 10M 10M 10M 1M 1M OSPF, IS-IS multipath II(S) II’(D) Đồ án tốt nghiệp Chương 3 Kĩ thuật lưu lượng Vũ Văn Trung - Lớp D2002VT - HVCNBCVT . 41 Hình 3.8 Phân loại lưu lượng dựa trên ToS hoặc kích cỡ gói PS Nhận xét: 9 Kỹ thuật điều khiển lưu lượng dựa trên IP thực chất vẫn dựa trên các chính sách định tuyến bổ xung. 9 Các nút mạng vẫn phải xử lý thông tin trong phần tiêu đề của gói tin IP (hướng gói). 9 Nếu sử dụng PBR, thông tin cần phải xử lý các các nút nhiều hơn thông thường do cần phân tích các trường địa chỉ nguồn, ToS, PS. 9 Việc phân chia luồng lưu lượng vẫn dựa trên phân tích cảm tính lưu lượng tại thời điểm tức thời. 9 Cần có sự thống nhất về chính sách trên toàn mạng. 9 “Tính động” trong điều khiển lưu lượng hầu như không có. Nó chỉ có ưu điểm hơn định tuyến tĩnh là khả năng nhận biết thay đổi topo mạng. 3.3 Điều khiển lưu lượng dựa trên ATM Có thể nói ATM là một công nghệ lớp 2 có ưu điểm vượt trội so với X25 và FR mặc dù độ dài của từ tỉ lệ với mào đầu là 5/53. ATM không những được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông