I s s É nhà xuất bản t h ỏn g tin và truyền thông chuyển mạch nhãN
tải về 7.1 Mb. Chế độ xem pdf
|
RSP1Adatasheetv1.9
| CHƯƠNG 1: GIỜI THIỆU
Internet là một môi trường khá lý tường cho những phát minh về kỹ thuật mới. Khi những kỹ thuật về mạng mới ra đời thì có một vài ý tưởng hấp dẫn đổi với các nhà nghiên cứu và đầu tư. Kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) là một trong những kỳ thuật đó. Chúng ta sẽ khảo sát sơ lược về kỹ thuật MPLS và trả lởi một số câu hỏi về kỹ thuật này, như là, MPLS là gì? nó hoạt động như thế nào? và nó sẽ mang lại những lợi ích gì? MPLS được phát triển từ những kỹ thuật tương tự đã được nghiên cứu giữa thập niên 90 của thế kỷ 20. Trong đó, kỹ thuật được biết đến nhiều nhất là chuyển mạch IP (IP Switching) do các kỹ sư của công ty Ipsilon nghiên cứu, nhưng trước đó Toshiba đã mô tả một cách thức tương tự từ nghiên cứu bộ định tuyến chuyển mạch tế bào CSR (Cell Switching Router) của họ và nhiều nghiên cứu khác đã được công bố, đáng chú ý là chuyển mạch thẻ (Tag Switching) của Cisco và chuyển mạch ỈP dựa trên định tuyến tổng hợp ARỈS (Aggregate Route-based IP Switching) của IBM. Tất cả các nghiên cứu trên có vài đặc điểm chung là họ đều sử dụng kỹ thuật trao đổi nhãn để định hướng dữ liệu, dùng những mẫu điều khiển của bộ giao thức Internet. Nghĩa là, họ sử dụng địa chi IP và các giao thức chuẩn định hướng dữ liệu dùng ừong Internet như OSPF và BGP. Tuy nhiên, những nghiên cứu đó khác nhau chủ yếu ờ mục đích của nó cũng như chi tiết xây dựng tạo thành. Với các hoạt động như vậy, DETF (Internet Engineering Task Force) đã thành lập một nhóm nghiên cứu để chuẩn hóa những kết quả chung dựa trên những ý tưởng trên. Vì không muốn trùng tên với các sản phẩm của các công ty, IETF đã đặt tên cho nhóm là MPLS (Multiprotocol Label Switching). Kỹ thuật MPLS dần đang trở thành một chuẩn công nghiệp. Chủng ta sẽ nghiên cứu tổng quan và phân tích về kỹ thuật MPLS cũng như những vấn đề liên quan. Để dễ dàng hơn trong quá trình tìm hiểu, chúng ta sẽ làm rõ vài thuật ngữ được sừ dụng thường xuyên: • Chuyển tiếp (forwarding): là hoạt động chuyển (switch) và định tuyến (route) một gói (packet): nhận gói ở một ngõ vào, xác định nó cần đi đến đâu bằng cách xem xét trường thông tin trong nỏ và gửi nó ra đúng ngõ ra thích hợp. • Nhãn (label): đơn giản là một khung nhận dạng ngắn, có chiều dài cổ định được dùng để định tuyến các gói. Giá trị của nhãn thường được gắn với 1 liên kết đơn (single link). Nhãn không có cấu trúc, nghĩa là nó không bao gồm những thành phần phân biệt. Một thiết bị chuyển mạch nhãn sẽ thay nhãn trong một gói bằng một giá trị mới trước khi chuyển tiếp nó tới điểm tiếp theo, do đó chúng ta gọi thuật toán định tuyến là thuật toán trao đổi nhãn. Ngoài ra chúng ta còn định nghĩa một thiết bị chuyển mạch nhãn là Bộ định tuyến chuyển mạch nhàn LSR (Label Switching Router), dùng nhừng giao thức điều khiển IP chuẩn (ví dụ giao thức định tuyến RSVP) để xác đinh phải chuyển tiếp gói đi đâu. 14 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Chúng ta cùng sẽ khảo sát những kỹ thuật có trước MPLS, các kỹ thuật này đều là kỹ thuật chuyển mạch nhãn, nhưng môi cái có cách thực hiện riêng. Những tên khác được các nhà nghiên cứu đặt cho LSR là Bộ định tuyến chuyển mạch tế bào CSR (Cell Switching Router), chuyển mạch IP (IP Switching), Bộ định tuyến chuyển mạch thẻ TSR (Tag Switching Router) hay chuyển mạch thẻ (Tag Switch) và Bộ định tuyến chuyển mạch tích hợp ISR (Integrated Switch Router). Ngoài ra còn có nhiều nghiên cứu khác mà chúng ta không đề cập ờ đây vì nó không khác bốn nghiên cứu ừên lắm. Chúng ta cũng không xét đến các bộ định tuyến dựa ữên chuyển mạch (Switch-based Routers), có hoạt động giống một router bình thường nhưng được làm bên trong một Switch hỗn hợp. Những thiết bị đó là những thiết bị hữu dụng nhưng dùng để giải quyết các vấn đề khác chứ không phải là LSR- Trước khi xem xét chi tiết các nghiên cứu trên, chúng ta cần nên biết qua một số yếu tố sau: 1.1. CÁC YÉU TỐ DÂN ĐÉN VIỆC NGHIÊN c ứ u CHUYÊN MẠCH NHÃN CÓ nhiều yếu tố dẫn đến sự phát triển của chuyển mạch nhãn. Trước kia người ta chi quan tâm đến một yếu tổ, đó là yêu cầu có những bộ định tuyến IP giá rê, nhưng tốc độ nhanh. Nó có thể đúng cho một hoặc hai nghiên cứu trước MPLS, chúng ta sẽ đề cập ở phần sau, nói chung chuyển mạch nhãn được thúc đẩy phát triển bởi nhiều yếu tố khác hơn là yêu cầu về tốc độ. Trong phần sau, ta sẽ đề cập đến tầm quan trọng của từng yếu tố trong sự phát ứiển của chuyển mạch nhãn. Tuy nhiên, sự kết hợp của tất cả các yếu tố đó lại sẽ cho ta thấy tại sao MPLS dường như chắc chắn là một phần của công nghệ về mạng trong hiện tại và tương lai. 1.1.1. Sự phát triển của Internet Internet rõ ràng đang phát triển không ngừng, và chính sự phát triển này đã cho thấy các điểm yếu của các kỹ thuật cũ. Sự gia tăng cả về số lượng người dùng đã làm tăng yêu cầu về băng thông được cung cấp từ các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Để thỏa mãn yêu cầu về băng thông, các ISP cần có những sản phâm chuyên mạch và định tuyến có hiệu quà cao. Chúng ta sẽ thảo luận về ảnh hường và hiệu quả trong phần kế tiếp. Khi phát triển nhanh, các mạng phải đối mặt với sự gia tăng số lượng nút mạng, sổ lượng router trong các bảng định tuyến, số lượng các luồng đi qua một nút mạng,... Nhìn chung, các nhà cung cấp mạng cần quan tâm đến vấn đề khả năng phát triển, nghĩa là khả năng phát triển ở mọi hướng. Chuyển mạch nhãn được thúc đẩy một phần cũng do nhu cầu của vấn đề phát triển. Nhưng có lẽ yếu tố quan trọng nhất là nhu cầu đa dạng chức năng định tuyến của Internet và của mạng IP (IP Network) nói chung. Sự phát triển của Internet liên tục đăt ra những yêu cầu mới cho các giao thức định tuyến. Trước kia, các chức năng định tuyến khó có thể đa dạng, một phần lý do là sự giống nhau giữa vấn đề định tuyến và chuyển tiep trong mạng IP. Ví dụ, xem xét quá trinh xử lý trong việc sử dụng định tuyến liên miền không phân lớp CIDR (Classless Interdomain Routing). Sự ảnh hường của CIDR là để nói về tien tổ mạng IP, trước kia là 8, 16 hay 24 bit, giờ có thể lấy tùy ỷ. Sự mờ rộng này cho phép mờ rộng địa chỉ và thông tin định tuyến. Tuy nhiên, thực hiện thay đổi này cũng yêu cầu thay Chương 1: Giới thiệu 15 trị nào. Những giải thuật này đã được thực hiện ở cả phần cứng lẫn phần mềm, do đó việc thay đổi nó không phải là chuyện đơn giản. Một trong những điểm thú vị của chuyển mạch nhãn là giải thuật định tuyến thì cố định và những cách điều khiển mới có thể sử dụng mà không cần phải thay đổi nó, và chúng ta sẽ thấy trong các phần tiếp là các cách điều khiên khác nhau có thể được sử dụng để điều khiển quá trinh chuyển mạch nhãn và chúng hầu như sử dụng chung giải thuật định tuyến. Do đó, có thể đưa toàn bộ việc thực hiện giải thuật định tuyến bằng phần cứng hay bằng một phần mềm có tốc độ cao mà không quan tâm đến việc phải tối ưu lại nó mồi khi triển khai một chức năng định tuyến mới. Nó hứa hẹn hấp dẫn trong việc phát triển và triển khai những chức năng mới trong mạng IP. Và đây cỏ thể chính là lợi ích lớn nhất của chuyển mạch nhãn và kết quả ỉà chuyển mạch nhãn dường như thực hiện nền móng cho thế hệ tiếp theo của kiến trúc định tuyến. 1.1.2. Giá cả và hiệu quả Trong bất kì mạng nào mà dựa trên bộ giao thức của Internet, thì một trong các thành phần quan trọng là bộ định tuyến (router). Nhiệm vụ cơ bản nhất của một router là định tuyến các gói IP (hoặc datagram) qua mạng. Ngoài ra, router còn thực hiện các chức năng khác như là lọc ra một luồng của các gói từ những phần khác nhau của mạng. Thật sự, tính chất quan trọng nhất của một router cho nhiều ứng dụng không phải là tốc độ mà là sự đa dạng về chức năng mà nó cung cấp. Một bộ phận quan trọng khác trong mạng đó là chuyển mạch (switch). Trong khi router là thiết bị lớp 3 (nó định tuyến các gói IP) thì switch là thiết bị lớp 2 (nó định tuyến các gói của giao thức lớp 2). So sánh với router thì switch đơn giản hơn, nó chi cung cấp một số lượng rất giới hạn các giao thức và các kiểu giao tiếp, còn router thường cung cấp một lượng lớn các giao thức, nhiều kiểu giao tiếp và tốc độ. Giải thuật định tuyến của switch thì đơn giản và ít thay đổi, nhiều kiểu chuyển mạch (switch) như chuyển mạch ATM (ATM switch) hay chuyển mạch Frame Relay (Frame Relay switch) sử dụng giải thuật định tuyến dựa trên việc trao đổi nhãn. Với sự khác nhau như vậy giữa switch và router, thì đương nhiên có sự khác nhau về giá cả / hiệu quả giữa chúng. Nhưng trước hết chúng ta phải xem hiệu quả là gì trong trường hợp này, việc này khá phức tạp vì bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, tuy nhiên thông thường nó được tính là số lượng gói mà thiết bị có thể định tuyến trong 1 giây giữa ngõ vào và ngõ ra trên tổng dung lượng băng thông của nó. Khi chúng ta xem xét giá cả / hiệu quả của switch và router, ta thấy switch thường trội hơn. Nghĩa là, với một mức hiệu quả định trước, giá của một router thường cao hom giá của một switch tương đương, ngược lại, với một chi phí cho trước, một switch thường cho hiệu quả cao hơn một router vì ta thấy router phải định tuyến gói và thực hiện các dịch vụ khác trong khi đó switch chi định tuyến gói. v ấn đề mà chúng ta bàn đến ờ đây nhằm mục đích chi ra là switch thường có hiệu quả cao hom router. Switch dẫn ra một số yếu tố thúc đẩy đưa ra chuyển mạch nhãn. Chúng ta có thể xây dựng một thiêt bị mà có thể thực hiện hầu hết các công việc của một router mà sử dụng phần cứng giống một switch. Khi quy mô Internet được mờ rộng và IP là giao thức duy nhất được sử dụng thì việc định tuyến IP ở mức giá cả / hiệu quả của một switch quả là hấp dẫn. 16 Chuyển mạch nhãn da giao thức MPLS 1.1.3. Sự tích họp IP trên ATM Chúng ta biết rằng kiến trúc của ATM rất khác với kiến trác của IP trong khi IP phân phối các datagram và sử dụng kiểu không kết nối thì ATM dựa trên kiểu huớng kết nối hay kết nối ảo. ATM và IP cũng hoàn toàn khác nhau trong cách đánh địa chi các host. Những sự khác nhau này đã đua ra nhiều thách thức lớn, chuyển mạch nhân ra đời cũng nhằm đáp ứng các thách thức nảy. Với những ưu điểm của ATM và sự phát triển ngày càng lớn của Internet đã đua ra vấn đề làm sao đưa kiến trúc IP vào mạng ATM. Sự khác nhau về hiệu quả giữa các chuyển mạch ATM và các router hiện tại đã làm cho vấn đề thêm phức tạp. Phần lớn mạng hôm nay được xây dựng theo kiểu là các router tốc độ chậm bao xung quanh các chuyển mạch ATM (ATM switch) như hình 1.1. tải về 7.1 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|