Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ khôi phục tuyến và triển khai đa dịch vụ trên mạng IP MPLS

5
4. Phương pháp nghiên cứu :
− Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế triển khai ña dịch
vụ trên mạng VN2.
− Đánh giá, phân tích các mô hình bảo vệ khôi phục tuyến
trong miền MPLS.
− Nghiên cứu cấu hình các thiết bị trong mạng VN2 ñể ñề
xuất và ứng dụng kỹ thuật bảo vệ khôi phục.
− Đo kiểm kết quả ñạt ñược thông qua một loại hình dịch vụ
hiện có trên mạng VN2 sau khi áp dụng kỹ thuật bảo vệ
khôi phục.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài :
− Hiện nay nhiều hãng sản xuất thiết bị viễn thông không
ngừng tập trung nghiên cứu các kỹ thuật ñể cải tiến các tính
năng của công nghệ MPLS như hỗ trợ LSP cho lưu lượng
multicast, ñịnh tuyến multicast thông qua dịch vụ VPRN
.v.v.v. Vấn ñề không ñơn giản chỉ dừng lại ở việc triển khai
mà còn tối ưu ñược tài nguyên hệ thống, do ñó việc nghiên
cứu các giao thức, kỹ thuật cung cấp dịch vụ trên mạng
IP/MPLS rất ñược quan tâm.
− Song song với việc xây dựng mạng IP/MPLS, nhà cung cấp
dịch vụ phải có các giải pháp ñể ñảm bảo an toàn cho mạng
lưới và cam kết dịch vụ của khách hàng. Do ñó vấn ñề
nghiên cứu các mô hình bảo vệ khôi phục ñể ứng dụng cho
mỗi mô hình mạng khác nhau cũng rất cần thiết.
6. K
ết cấu của luận văn :
Luận văn có cấu trúc gồm 4 chương:

6
− Chương 1 – Kỹ thuật chuyển mạch nhãn MPLS và cơ chế
bảo vệ khôi phục.
− Chương 2 – Các kỹ thuật triển khai dịch vụ trên nền
IP/MPLS.
− Chương 3 – Triển khai ña dịch vụ trên mạng VN2 của công
ty VTN.
− Chương 4 – Đề xuất, thử nghiệm và triển khai cơ chế bảo
vệ khôi phục trên mạng VN2 khu vực Đà Nẵng.

7
CHƯƠNG 1
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH NHÃN MPLS
VÀ CƠ CHẾ BẢO VỆ KHÔI PHỤC
1.1. Giới thiệu chương
Chương này trình bày tổng quan các khái niệm cơ bản về kỹ
thuật chuyển mạch nhãn MPLS và tập trung nghiên cứu các mô hình,
giải pháp bảo vệ khôi phục tuyến nhằm nâng cao ñộ ổn ñịnh, hội tụ
khi có sự cố trên mạng IP/MPLS.
1.2. Tổng quan về MPLS
1.2.1. Giới thiệu kỹ thuật chuyển mạch nhãn MPLS
1.2.2. MPLS và mô hình tham chiếu OSI
1.2.3. Các khái niệm cơ bản trong MPLS
1.2.4. Mặt phẳng ñiều khiển và mặt phẳng dữ liệu
1.3. Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS
1.3.1. Kỹ thuật lưu lượng là gì
Kỹ thuật lưu lượng là quá trình ñiều khiển cách thức các luồng
lưu lượng ñi qua mạng sao cho tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và
hiệu năng của mạng.
1.3.2. Trung kế lưu lượng trong MPLS
1.3.2.1. Khái niệm
Trung kế lưu lượng trong MPLS là một tập hợp các ñặc tính của
luồng dữ liệu trong mạng như tốc ñộ cực ñại, tốc ñộ trung bình và
kích thước cụm.
1.3.2.2. Các hoạt ñộng cơ bản của trung kế lưu lượng
1.3.2.3. Các thuộc tính của trung kế lưu lượng
1.3.3. Các ph
ương pháp ñịnh tuyến lưu lượng trong MPLS
1.3.3.1. Yêu cầu ñối với các thuật toán ñịnh tuyến

8
Yêu cầu cho việc phát triển các thuật toán ñịnh tuyến cao cấp là
phải ñảm bảo nhiều yêu cầu LSP cho ñịnh tuyến ñộng trong MPLS.
Trong khi ñó, thuật toán ñịnh tuyến của giao thức IP ñảm bảo giải
pháp tối ưu tại thời ñiểm hiện tại nhưng không ñảm bảo về khả năng
tắc nghẽn trong tương lai, do dó rất nhiều yêu cầu LSP trong tương
lai không thể ñược ñảm bảo. Nhà quản trị mạng thường tính toán giải
pháp tối ưu cho vấn ñề trên và cấu hình tĩnh trên router chạy MPLS.
Nhưng giải pháp này không hiệu quả với các mạng lớn với mô hình
ñịnh tuyến ñộng. Giao thức ñịnh tuyến nâng cao yêu cầu phải có giao
thức quảng bá mới ñể quảng bá không chỉ thông tin về metric, số
hop, ñộ trễ .v.v.v. mà còn bao gồm các thông tin về tài nguyên dự trữ
của mạng.
1.3.3.2. Định tuyến dựa trên chất lượng dịch vụ QoS
1.3.3.3. Định tuyến dựa trên lưu lượng
1.4. Bảo vệ và khôi phục tuyến trong MPLS
Nếu một sự cố xảy ra tại một nơi nào ñó trong mạng, luồng dữ
liệu sẽ chuyển từ nơi có sự cố trong mạng sang một vị trí khác. Ba
ràng buộc chính ñối với việc này là thời gian khôi phục, ñảm bảo tối
ưu mạng và tính ổn ñịnh của luồng dữ liệu.
Để khôi phục thành công khi xảy ra sự cố, mạng cần phải có các
khả năng sau. Trước tiên mạng phải có khả năng phát hiện lỗi. Thứ
hai, nút trong mạng phát hiện lỗi phải thông báo sự cố ñến một nút
nào ñó trong mạng. Nút nào ñược thông báo còn tuỳ thuộc vào mô
hình khôi phục ñược ứng dụng. Thứ ba, mạng phải tính toán lại
ñường ñi tại nút ñược thông báo. Và thứ tư là luồng dữ liệu phải
ñược chuyển qua ñường mới ñược tính lại thay vì ñường cũ ñã bị hư.
Khi mạng có sự cố và ñược khôi phục sẽ xảy ra hiện tượng
luồng dữ liệu bị gián ñoạn. Sự gián ñoạn này ñược gây ra bởi thời

9
gian phát hiện lỗi, thời gian thông báo lỗi cho nút cần thiết, thời gian
tính ñường khôi phục.
1.4.1. Phát hiện lỗi
1.4.2. Các thuật ngữ sử dụng trong bảo vệ khôi phục tuyến
1.4.3. Phân loại các cơ chế bảo vệ và khôi phục
1.4.3.1. Sửa chữa toàn cục và sửa chữa cục bộ
Sửa chữa toàn cục là bảo vệ khi có sự cố ở bất kỳ vị trí nào trên
tuyến làm việc. Điểm sửa chữa POR thường cách xa vị trí lỗi và cần
ñược thông báo bằng tín hiệu FIS. Việc khôi phục tuyến là end-to-
end, trong ñó ñường làm việc và bảo vệ tách rời nhau hoàn toàn.





Hình 1.8 Sửa chữa toàn cục
Sửa chữa cục bộ cũng nhằm bảo vệ khi có sự cố kết nối hoặc
nút nhưng khôi phục nhanh hơn do việc sửa chữa ñược thực hiện cục
bộ tại thiết bị phát hiện sự cố. Nút nằm kề trực tiếp trước vị trí lỗi sẽ
ñóng vai trò là PSL khởi tạo việc khôi phục.


10




Hình 1.10 Khôi phục nút cục bộ
1.4.3.2. Tái ñịnh tuyến và chuyển mạch bảo vệ
Tái ñịnh tuyến bảo vệ là chế ñộ mà khi phát hiện ñược lỗi xảy ra
nhờ vào FIS, POR sẽ tìm ñường mới nhờ vào các giao thức ñịnh
tuyến. Sau khi tìm ñược ñường ñi, PSL sẽ chuyển sang ñường mới.
Chuyển mạch bảo vệ có cơ chế hoạt ñộng gần giống với tái ñịnh
tuyến bảo vệ chỉ khác ở chỗ ñường bảo vệ ñã ñược tính toán trước
ñó. Chính vì ñiều này làm cho phương pháp tốn ít thời gian ñể khôi
phục hơn phương pháp tái ñịnh tuyến bảo vệ.
1.4.4. Các mô hình bảo vệ và khôi phục trong MPLS
1.4.4.1. Mô hình Makam

Hình 1.11 Mô hình Makam
1.4.4.2. Mô hình Haskin

11

Hình 1.12 Mô hình Haskin
1.4.4.3. Mô hình Hundessa
Mô hình này khắc phục nhược ñiểm của mô hình Haskin thông
qua việc kiểm soát số thứ tự các gói gửi về từ ñường dự phòng ñảo.
1.4.4.4. Mô hình Simple Dynamic

Hình 1.13 Mô hình Simple Dynamic
1.4.4.5. Mô hình Shortest Dynamic

Hình 1.14 Mô hình Shortest Dynamic
1.4.4.6. Tái
ñịnh tuyến nhanh

12
Kỹ thuật thiết lập trước các ñường khôi phục ñược sử dụng ñể
sửa chữa cục bộ gọi là tái ñịnh tuyến nhanh FRR. Kỹ thuật tái ñịnh
tuyến nhanh sử dụng cơ chế bảo vệ kết nối và nút bằng việc thiết lập
ñường khôi phục ñể chuyển mạch bảo vệ ñi vòng sang ñiểm hoặc kết
nối bị lỗi. Theo khuyến nghị (RFC4105), thời gian khôi phục yêu cầu
tối ña là 50ms và ñây là thời gian ñược chấp nhận dài nhất ñối với
gói tin thoại thường ñược dùng trong các mạng SONET/SDH.

Hình 1.16 Mô hình bảo vệ 1-1

Hình 1.18 Mô hình bảo vệ linh hoạt
1.5. Kết luận chương
Như ñã trình bày ở trên, hai mô hình Simple Dynamic và
Shortest Dynamic cung cấp khả năng chuyển mạch bảo vệ nhanh hơn
so v
ới các mô hình khác. Bên cạnh ñó, việc sử dụng cơ chế bảo vệ
Simple Dynamic chỉ áp dụng cho những mạng nhỏ, khi nhà quản trị

13
có thể thiết lập sẵn các ñường bảo vệ từ ñiểm lỗi ñến ñích cuối cùng
và xác xuất khả năng lấn chiếm tài nguyên cao hơn so với cơ chế
Shortest Dynamic. Trong phần sau cùng, tác giả trình bày cơ chế bảo
vệ khôi phục Fast Reroute là một dạng mở rộng của hai cơ chế trên,
các ñường bảo vệ ñược thiết lập sẵn nhưng không nhất thiết phải
theo một quy luật nhất ñịnh nhằm ñảm bảo thời gian chuyển mạch
bảo vệ là tối ưu.

14
CHƯƠNG 2
CÁC KỸ THUẬT TRIỂN KHAI DỊCH VỤ
TRÊN NỀN IP/MPLS
2.1. Giới thiệu chương
Chương 2 ñề cập các cơ chế ñể thiết lập mạng riêng ảo VPN
dựa trên cơ sở trao ñổi nhãn MPLS kết hợp với thuộc tính mở rộng
của giao thức MP-BGP và các kỹ thuật ñịnh tuyến IP multicast.
2.2. Mạng riêng ảo VPN/MPLS
2.2.1. Khái niệm mạng riêng ảo VPN
2.2.2. Phân loại các mô hình VPN
2.2.2.1. Mô hình chồng lấp
2.2.2.2. Mô hình ngang hàng
2.2.3. Mạng riêng ảo VPN/MPLS
2.2.3.1. Các khái niệm và thuật ngữ trong VPN/MPLS
2.2.3.2. Các kỹ thuật trong VPN/MPLS
Việc phân tách lưu lượng khách hàng ñược thực hiện bằng cách
sử dụng một bảng chuyển tiếp và ñịnh tuyến riêng gọi là bảng VRF.
Các thông tin về ñịa chỉ mạng trong VRF của các khách hàng khác
nhau ñược phân biệt thông qua ñịa chỉ VPNv4 bằng cách kết hợp 32
bit IPv4 với 64 bit RD và ñược trao ñổi thông qua giao thức MP-
BGP.
2.2.3.3. Xử lý thông tin ñịnh tuyến trong VPN/MPLS
2.2.3.4. Quá trình chuyển tiếp gói tin trong VPN/MPLS

Hình 2.8 Quá trình chuyển tiếp gói dữ liệu

Xem chi tiết: Nghiên cứu các giải pháp bảo vệ khôi phục tuyến và triển khai đa dịch vụ trên mạng IP MPLS