- Tách biệt lỗi trong miền quang
PHỤ LỤC A: ỨRỈG DỤNG CÍIA MPLS •
A.2.2. Các dạng phát triển và tích họp của IP trên ATM
Sự phức tạp trong liên tác IP, ATM là do chúng khác nhau bởi hai điểm cơ bản sau: ATM hoạt động ở chế độ cĩ kết nối và việc định tuyến thực hiện dựa trên các yêu cầu về chất lượng dịch vụ. Trong khi DP hoạt động theo kiểu khơng kết nổi và định tuyến dựa vào địa chỉ đích. Cĩ hai mơ hình chính trong việc phối hợp giữa IP và ATM là mơ hình ngang cấp và mơ hình xếp chồng.
Trong mơ hình ngang cấp, ATM được xem như ngang cấp với tầng mạng và dùng cách đánh địa chỉ như IP cho những hệ thống đầu cuối của ATM. Các yêu cầu báo hiệu ATM chứa địa chỉ IP và các chuyển mạch ũxing gian sẽ định tuyến cho các yêu cầu này bằng các giao thức định tuyến sẵn cĩ như OSPF. Mơ hình này cĩ ưu điểm là đom giản hố việc đánh địa chỉ cho các hệ thống cuối. Tuy nhiên, các chuyển mạch ATM phải được gắn thêm chức năng của bộ định tuyến IP.
M ơ hình thứ hai là mơ hình xếp chồng, xem ATM là lớp liên kết dữ liệu của IP. Lúc này, mạng ATM vẫn dùng cách đánh địa chỉ riêng và dùng các giao thức địiứi tuyến riêng. Khơng gian địa chỉ ATM khơng thể hồ hợp vĩi khơng gian địa chỉ IP và khơng cĩ cách ánh xạ giữa chúng. M ỗi hệ thống cuối phải duy trì cả địa chỉ ATM và địa chi IP.
Mơ hình xểp chồng cĩ hai dạng là dạng truyền thống và dạng LANE. Trong mơ hình xếp chồng truyền thống, các hệ thống cuối ữong cùng một mạng con luận lí sẽ truyền thơng với nhau thơng qua một kết nối ATM từ đầu cuối đến đầu cuối. M ột server A RP sẽ chuyển đổi địa chỉ IP thành địa chì ATM. Tuy nhiên, các hệ thống khơng cùng mạng con luận lí phải đi qua router mặc dù chúng cùng mạng ATM. Khi đĩ ta sẽ dùng giao thức phân giải địa
Phụ lục A: ứ n g dụng của MPLS 243
chỉ chặng kế NHRP để phân giải địa chỉ của mạng con kliác này và thiết lập một kết nối ATM từ đầu cuối đến đầu cuối gọi là đưịng tắt. Trong LANE, mạng ATM được dùng để mơ phỏng các giao thức LAN phổ biến như Ethernet. Do đĩ, các ứng dụng IP hiện tại cĩ thể chạy trên mạng ATM mà khơng phải sửa đổi lại.
Với các cách tiếp cận trên, ATM vẫn dùng giao thức định tuyến PNNI và IP vẫn dùng giao thức định tuyến IP bình thưỊTig, tức hoạt động chung với nhau mà khơng cần thay đổi giao thức. Ta sẽ xét việc mở rộng theo mơ hình xếp chồng. Điều quan trọng là phải làm ATM trong suốt đối với IP và các router. Xét mạng trục ATM như hình A.3. Các chuyển mạch ATM sẽ khởi tạo các kênh ảo giữa chúng và các router để tạo thành một mạng router dạng mắt lưới đầy đủ (fully meshed) tuy nhiên mắt lưới này là luận lí. Và các chuyển mạch ATM trong đường trục (backbone) sẽ làm nhiệm vụ chuyển tiếp lưu lượng. Ý tưởng trên được minh hoạ trong hình A.4. Tuy nhiên, với n router, ta cĩ nx (n-l)/2 cặp ngang cấp trong việc định tuyến và quảng bá định tuyến. Ví dụ trong hình ta cĩ 6 router nên cĩ 15 mối liên hệ ngang hàng cĩ thể. Khái niệm ngang cấp (peer) dùng để chỉ các router láng giềng và các router kế cận lẫn nhau. Trong định tuyến internet, các router láng giềng trao đổi thơng tin với nhau về các địa chi mà chúng biết. Nếu thơng tin định tuyến được gửi giữa các router thơng qua các kênh ảo thì việc cập nhật các thơng tin định tuyến sẽ tốn rất nhiều băng thơng mạng.
H ìn h A.3: Các bộ định tuyển IP và ATM.
H ình A.4: Dạng m ắt lưới đầy đủ.
Trong hình A.5, bốn chuyển mạch ATM được nối lẫn nhau và nối với một vài router. Chuyển mạch ATM A được nối tới router 1, 2. Chuyển mạch ATM B được nối tới router 4, 6. Chuyển mạch ATM c được nối tới router 3. Chuyển mạch ATM D được nối tới router 5. Các tiếp cận này cĩ thể mở rộng quy mơ dễ dàng do các chuyển mạch ATM hiện giờ đang
244 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
dùng các giao thức định tuyến IP. Định tuyến kề bây giờ chỉ là vấn đề của chuyển mạch ATM và router mà nĩ kết nối trực tiếp.
H ình A.5; Thực hiện IP trong các chuyển mạch ATM.
A.2.3. Đ ặc dicin thích h ọ p của A TM cho M PLS
Các kênh ảo
Một nhiệm vụ của ATM là thiết lập kênh ảo ngang qua mạng giữa các máy người dùng, ATM nối các mạch vật lí eiữa các người dùng vào một kênh ảo. Mỗi kênh vật lí là một phần của kênh ào thì được gọi là đoạn kênh ảo.
H ình A.6: Các kênh ảo ATM.
Kênh ảo
Kênh vật lý
V P l và VCI
Một kết nối ATM được xác định qua 2 nhãn, gọi là nhận dạng đường ảo VPI (Virtual Path Identifier) và nhận dạng kênh ảo VCI (Virtual Channel Identifier), ở một giao diện cho trước, các đường ảo khác nhau được ATM ghép lại thành một kênh vật lí. VPI và VCI xác
Phụ lục A: ứ n g dụng của MPLS 245
định các kết nối được ghép này. Việc định tuyến trong mạng ATM được thực hiện bởi các chuyển mạch ATM kiểm tra cả hai ừường VCI và VPI trong tế bào hoặc chỉ kiểm tra trường VPI. Điều này tùy thuộc vào mạag chuyển mạch được thiết kế như thế nào và liệu rằng các VPI cĩ kết thúc trong mạng hay khơng. Các trưỊTig V P W C I cĩ thể được sử dụng cho kết nổi điểm-điẻm hoặc điểm-đa điểm, được thiết lập trước (PVC) hoặc theo yêu cầu (SVC) phù hợp với thủ tuc báo hiệu, niiư giao thức lớp mạng B-ISDN (khuyến nghị Q.2931). Giá trị được ấn định cho VCI tại giao diện người dùng-mạng (UNI) cĩ thể được gán bởi mạng, người dùng hoặc sự thương thuyết giữa người dùng và mạng.
M ột cách ngắn gọn, lớp ATM cĩ hai cấp ghép: kênh ảo và đưỊTig ảo. Xét hình A.6, kênh vật lí là một bĩ các đường ảo VPI, VPI là một bĩ các kênh ảo VCI. Mỗi bĩ cĩ cùng các điểm cuối. M ục đích của VPI là xác định một nhĩm các kết nối kênh ảo. Cách tiếp cận này cho phép các VCI được giữ suốt (nailed-up) đầu cuối đến đầu cuối để hỗ trợ các kết nối bán thưỊTig trực, hỗ trợ một lượng lớn các phiên người dùng.
H ình A.7: Nhận dạng kết nối ATM.
Tiêu đề tế bào A T M H ìn h A .8 : Tế bào ATM. UNI GFC VPI VPI VCI VCI VCI 1 PTI |c HEC NNl 1 bit 1 bit VP I VPI VCI VC I VCI PTI c HEC
Đơn vi dữ liệu giao thức ATM là tế bào, dài 53 byte, trong đĩ 5 byte là tiêu đề ATM và 48 byte là AAL (ATM Adapted Layer) và tải người dùng. Như trên liình A.8, tế bào ATM cĩ cấu trúc hoi khác cho giao diện ngưịi dùng-mạng UNI (giao diện giữa người dùng và chuyển mạch ATM) so với giao diện mạng-nút NNI (giao diện giữa các chuyển mạch ATM). Vì điều khiển luồng, các hoạt động, quản trị và bảo dưõTig thực hiện tại giao diện người dùng-mạng, chứ khơng phải tại giao diện mạng-nút. Trường điều khiển dịng được
246 Chúyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
gọi là ưưỊTig điều khiển luồng chung GFC (Generic Flow Control). Nếu trường này khơng dùng, 4 bit của nĩ đặt về 0.
Ta cần chú ý rằng cĩ sự khác biệt giữa V P W C I của ATM và các nhãn của MPLS là ATM khơng hỗ txợ ngăn xếp nhãn với sự phân cấp nhãn. Trường PTI xác định loại lưu lượng trong tế bào. Tế bào cĩ thể chứa lưu lượng người dùng hoặc lưu lượng quản lí/điều khiển. Các trưỊTig điều khiển dịng cũng được chứa trong trưỊTig PTI. TrưỊTig “độ ưu tiên tổn thất tế bào” cĩ giá trị 1 bit. Nấu c lập lên 1, tế bào dễ bị loại bỏ hơn. Việc loại bỏ này
tùy thuộc vào điều kiện của mạng và chính sách của nhà quản trị mạng, c bằng 0 chi rằng tế bào cĩ độ ưu tiên cao hơn.
Trường điều khiển lỗi tiêư đề (HEC) kiểm tra lỗi và cĩ khả năng sửa được một lỗi. Nĩ chỉ được tính dựa ữên 5 byte tiêu đề ATM. ATM cĩ cơ chế phát hiện/sửa lỗi thích ứng với HEC.
N h ũ n g trường quan trọng khác trong tế bào A T M
ATM cung cấp một số đặc tính hấp dẫn được dùng cho bản tin yêu cầu kết nối. Như trong hình A.9, ta thấy cĩ địa chỉ nơi gọi và nơi nhận, loại lưu lượng là A (nếu kết nối cho phép) cĩ tốc độ bit khơng đổi như các ứng dụng về thoại hay video. Loại AAL5 thơng báo cho mạng biết người dùng sẽ bọc gĩi và định dạng 48 byte tải trong 53 byte tế bào. Hai trường kế mơ tả chất lượng dịch vụ cần thiết cho kết nối này gồm thơng lượng tế bào truiỊg bình là 5207 tế bào trong một giây và độ biến động trễ rất bé là 0,000192 giây.
H ình A.9: Cung cấp thơng tin cho kết nối.
Khi mỗi nút tham gia thiết lập kết nối, sẽ giữ lại giá trị V C W P I cho mỗi kết nối. Vĩi một giá trị VP17VCI xác định, một nút sẽ chọn ra một giá trị V P W C I chưa dùng cho cổng xuất. Nút kế tiếp sẽ nhận giá trị này, xác định con đường và chọn giá trị V P W C I cho cổng xuất, cứ thế tiếp tục cho đến khi kết thúc tại phía người dùng cuối. Cơng việc của mạng -là chọn ra giá trị V P W C I cịn ữống trên một giao tiếp vật lí và do đĩ các giá trị V P W C I này cĩ thể được dùng lại.
Phụ lục A: ứ n g dụng của MPLS 247
Những điểm giống và khác nhau giữa ATM và MPLS
Hình A.IO cho thấy rằng vái khái niệm của ATM vừa khác vừa tưong tự với MPLS. Các mũi tên từ 1 đcii 4 mơ tả yêu cầu thiết lập kênh ảo, và từ 5 đến 8 mơ tả sự xác nhận thiết lập. Sự kiện 1 xảy ra khi một người dùng yêu cầu kết nối. Trong MPLS, người dùng khơng yêu cầu thiết lập con đường chuyển mạch nhãn. Một LSP được tạo thành nếu bảng định tuyến DP thấy rằng một FEC cĩ “bước nhảy kế” là địa chỉ IP đích.
H ình A.IO: Ẩ n định VCI.
• Các họạt động đầu cuối đến đầu cuối của MPLS và ATM.
Nút M PLS xác định mối quan hệ của nĩ với các nút lân cận. Giả sử tại một nút MPLS định tuyến dựa trên IP, nếu LSP khơng được thiết lập vì bất cứ lí do nào, nút MPLS sẽ sử dụng việc định tuyến IP ưuyền thống.
Các nút ATM cũng liên quan với các nút lân cận, trong đĩ V P W C I được lập giữa các nút này. Tuy nhiên, tuần tự các sự kiện ttong hình A.IO cho thấy sự phụ thuộc giữa các nút. Ví dụ sự kiện 1 và 8 cĩ ý nghĩa cục bộ giữa hai nút ATM, nhưng chúng khơng thể xảy ra trừ khi các sự kiện 2-7 cũng xảy ra giữa các nút.
Sự phụ thuộc bên trong các nút trong mạng MPLS khơng xảy ra nếu mạng sử dụng sự gán nhãn độc lập. Nếu một LSR trong vùng MPLS phát một bản tin quảng cáo, bản tin này được chấp nhận hay khơng là tùy vào mối quan hệ của LSR như là chặng kế tiếp trên đường đến địa chi đích. M ột mạng ATM được tổ chức tốt cĩ khả năng co dãn như mạng MPLS. Các kênh ảo dự phịng cĩ thể được cấu hình trước hoặc thiết lập lúc cần, như trong MPLS. Tuy nhiên, các đặc tính tổng thể của MPLS là cao cấp hơn ATM.
• Cấp phát V P W C I ngược dịng.
Khác với sự cấp phát xuơi dịng, độc lập của MPLS, ATM dùng sự cấp phát điều khiển theo yêu cầu, ngược dịng. Các sự kiện từ 1 đến 8 trong hình A.IO cĩ nghĩa nút ATM ngược dịng đang gán một nhãn hoặc yêu cầu gán nhãn từ nút xuơi dịng. Thủ tục này là cái MPLS gọi là “xuơi dịng theo yêu cầu” (downstream on demand): một nhãn được gán từ nút ngược dịng đến nút xuơi dịng.
248 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Sau khi kết nối được thiết lập, khơng cần địa chỉ đích trong mạng mà chỉ cần giá trị V P W C I. Điều này cũng tương tự như MPLS (hình A .ll). Các chuyền mạch ATM dùng cổng vào và giá trị VPFVCI đến như là một chỉ mục (index) vào bảng kết nối chéo, từ đĩ truy ra ngõ ra và giá trị V P W C I ra. Vì vậy, nếu một hoặc nhiều nhãn đượe mã hĩa trực tiếp trong các ưường mà được truy cập bởi các chuyển mạch kế thừa, các chuyển mạch này cĩ thể dùng như LSR bằng cách nâng cấp một số phần mềm phù hợp. Ta gọi những thiết bị này là ATM-LSR.
H ình A A l: Tạo bảng kết nối chéo.