Giáo trình Mạng máy tính nâng cao: Phần 2 - PGS.TS. Trần Công Hùng

Giáo trình Mạng máy tính nâng cao: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Lý thuyết cơ bản của chuyển mạch nhãn; định tuyến; xây dựng mạng đường trục MPLS. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Mạng máy tính nâng cao: Phần 2 - PGS.TS. Trần Công Hùng PHẦN II MẠNG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC CHƯƠNG 8 LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA CHUYỂN MẠCH NHÃN 8.1. Tổng quan Khi mạng Internet ngày càng mở rộng cùng với sự phát triển của các dịch vụ gia tăng cũng như các yêu cầu về chất lượng dịch vụ và tính bảo mật, MPLS là một giải pháp tối ưu. Nó kết hợp các ưu điểm của IP và ATM mà chi phí triển khai cũng không quá đắt, có thể phối hợp và nâng cấp từ các mạng ATM hoặc Frame Relay đã có sẵn. Ngoài ra, MPLS còn là một giải pháp tối ưu cho dịch vụ VPN và các ứng dụng đòi hỏi về chất lượng dịch vụ và kỹ thuật lưu lượng. Hầu hết các mạng diện rộng ở Việt Nam đều được tổ chức với kết nối sử dụng dịch vụ thuê kênh riêng, X25 hoặc Frame Relay thông qua các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Hầu hết chúng đều hoạt động dựa trên định tuyến IP truyền thống với không ít nhược điểm, đáp ứng chậm khi có yêu cầu xử lý luồng lưu lượng lớn trên mạng, làm cho việc xử lý tại các router bị quá tải. Hậu quả là mất lưu lượng, mất kết nối và làm giảm đặc tính mạng. Ngoài ra, mỗi nút trong mạng đều phải thực hiện hai chức năng là định tuyến và chuyển tiếp. Quá trình chuyển tiếp chỉ dựa trên địa chỉ đích của gói mà không dựa trên các tham số chất lượng dịch vụ. MPLS được xem là giải pháp cho các vấn đề này. Điểm nổi bật của công nghệ MPLS là khả năng chuyển tiếp lưu lượng nhanh, đơn giản, điều khiển phân luồng, định tuyến linh hoạt và tận dụng tài nguyên mạng. Nó kết hợp 84 những đặc điểm tốt nhất của chuyển mạch kênh trong ATM và chuyển mạch gói trong IP, có khả năng chuyển tiếp gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến như bình thường ở mạng biên. Khi các gói đi vào miền MPLS, thường là mạng trục của nhà cung cấp dịch vụ, chúng được chuyển mạch đơn giản bằng chuyển mạch nhãn. Các nhãn còn giúp xác định chất lượng dịch vụ mà các gói nhận được. Khi chúng ra khỏi mạng thì các nhãn sẽ được cắt bỏ ở các router biên mạng và được định tuyến như thông thường. MPLS có một số ưu điểm hơn định tuyến IP như chuyển các gói qua mạng nhanh hơn router IP. Trong IP, việc định tuyến chỉ dựa vào tiêu đề của gói còn MPLS có thể phân biệt các giao diện khác nhau, các thông tin khác nhau để xác định chính sách xử lý thích hợp, đôi khi gói có thể được định tuyến theo một đường biết trước khi gói đi vào mạng. Ta xét qua hoạt động của các router hỗ trợ MPLS, gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router): Ở chặng đầu tiên trong mạng MPLS, router chuyển tiếp gói dựa vào địa chỉ đích (hoặc bất cứ thông tin nào ở phần tiêu đề theo chính sách cục bộ); sau đó nó xác định một nhãn thích hợp – giá trị này được xác định cho một lớp chuyển tiếp tương đương FEC – gán nhãn cho gói và chuyển nó tới nút tiếp theo. Ở chặng tiếp theo, router dùng giá trị của nhãn như một chỉ mục của một bảng để xác định nhãn mới. LSR gán nhãn mới rồi chuyển gói đến nút tiếp theo. Tuyến đường mà một gói gán nhãn đi qua được gọi là đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path). Do MPLS sử dụng nhãn để quyết định chặng tiếp theo nên router ít phải làm việc hơn và hoạt động gần giống với switch. Vì các nhãn thể hiện các tuyến đường đi trong mạng nên các nhà quản trị mạng có thể điều khiển chính xác hơn các quá trình xử lý lưu lượng trong mạng bằng cách dùng các chính sách nhãn. Khác với quá trình định tuyến và chuyển mạch thông thường của mạng IP là dựa trên tiêu đề của gói tin IP, trong mạng MPLS, quá trình chuyển mạch dựa trên một nhãn gắn thêm vào gói tin. Còn quá trình định tuyến thì không khác biệt nhiều lắm, tức vẫn dựa vào địa chỉ IP và các giao thức định tuyến để định tuyến. Tuy nhiên router còn phải nắm giữ sự thay đổi về nhãn của các gói tin khi đi các gói này được chuyển tiếp qua router. Như vậy, khác với router thông thường, các router trong mạng MPLS phải hiểu được các giao thức phân phối nhãn. (Tuy nhiên, với định tuyến ràng buộc, ta có thể chỉ định một con đường độc lập với các giao thức định tuyến). Để minh hoạ hoạt động của MPLS, ta hãy xét đường đi của một gói tin theo từng bước trong mạng sau. 85 Hình 8.1: Sơ đồ mạng IP 28 IP 27 IP 24 S0/1 S0/1 S0/0 S0/0 S0/1 S0/0 S0/1 S0/0 PE1 P1 P2 PE2 S0 S0 CE1 CE2 Thiết bị Serial 0/0 Serial 0/1 Loopback 0 PE1 192.168.1.10 192.168.1.1 P1 192.168.1.9 192.168.1.14 192.168.1.2 P2 192.168.1.13 192.168.1.18 192.168.1.3 PE2 192.168.1.17 192.168.1.4 Bảng 8.1: Địa chỉ IP các thiết bị Trước hết, các giao thức định tuyến như OSPF, IS-IS hoạt động để xây dựng những router kế cận trong bảng định tuyến của một router. (Router kế cận là router kế tiếp mà gói tin cần được truyền đến để đến được một đích nào đó). Ta có thể dùng lệnh: PE1#show ip route Kế đến, giao thức phân phối nhãn sẽ hoạt động để gán nhãn và ta sẽ có một sự tương ứng giữa một nhãn và một router kế cận cùng với cổng ngõ ra tương ứng. Trong mạng MPLS, bộ định tuyến ngoài rìa có 2 ngõ là ...