Sự Phát Hiện Ra Lỗi Trong Một Tuyến Chuyển Mạch Nhãn (Lsp).

thức phân bố nhãn (Label Distribution Protocol-LDP), giao thức Reser Vation tài nguyên (RSVP), giao thức định tuyến IP, bảng định tuyến, cơ sở thông tin nhãn (LIB), và cở sở thông tin chuyển tiếp nhãn (LFIB) cung cấp.

Tuy nhiên, vấn đề chỉ trở nên rõ ràng nếu lưu lượng thực tế là đang lưu chuyển và bị lỗi tại LSR nào đó. Tinh vi hơn và khó khăn để phát hiện là một LSR nào đó, nơi mà thông tin mặt phẳng điều khiển là chính xác nhưng thông tin mặt phẳng dữ liệu lại bị lỗi. Phần mềm mặt phẳng điều khiển có thể cho phép sửa lại cho đúng, với các vấn đề mà không được phát hiện ra bởi các câu lệnh SHOW trên router, trong khi mạt phẳng dữ liệu làm rơi (drops) hoặc ngược đãi (mistreats) các gói, nơi mà kết quả có thể trong một lỗi chuyển tiếp.

2.2.2 Sự phát hiện ra lỗi trong một tuyến chuyển mạch nhãn (LSP).

Một vấn đề thông thường là lỗi hoặc một quảng bá nhãn giữa hai LSR. Ví dụ, LDP hàng xóm ngang hàng có thể bị down giữa hai LSR, nơi gây ra cho các gói bị rớt hoặc chuyển tiếp đi không có nhãn. Nếu MPLS vận chuyển lưu lượng lớp 2 mà trở nên không có nhãn trên một router nhà cung cấp, nó sẽ bị rớt. Tương tự, nêu lưu lượng Ipv4 trở nên không có nhãn, nó có thể bị chuyển tiếp đi đến bảng định tuyến toàn cầu. Nếu không tồn tại tuyến nào cho địa chỉ IP đích, gói sẽ bị bỏ đi. Nếu một entry định tuyến tồn tại, gói được chuyển tiếp đi. Trong trường hợp này, hai vấn đề có thể xảy ra là: gói có thể được chuyển tiếp tới đúng đích, hoặc nó có thể được chuyển đi đến đích không đúng.

Một vấn đề thông thường khác có thể thấy trong các mạng MPLS là các vấn đề về MTU. Bởi vì chồng nhãn được thêm vào, kích thước của gói sẽ giảm đi n lần trong 4 bytes với n là số nhãn trong chồng nhãn. Nếu từ điều khiển xuất hiện giữa stack nhãn và tải trọng MPLS, 4 bytes khác được thêm vào. Điều này có thể gây nên vấn đề về MTU trên một router nào đó, bởi vì chúng không hỗ trợ kích thước lớn hơn của MTU hoặc bởi vì lỗi trong cấu hình. Trong trường hợp khác, miễn là các gói nhỏ hơn được chuyển đi, sẽ không phát hiện được vấn đề xảy ra. Vấn đề chỉ được phát hiện lần đầu khi các gói lớn hơn đựơc phát đi.

Trong các mạng mà có nhiều tuyến có cost là như nhau (Equal Cost Multi Paths- ECMP), một vài vấn đề không ai để ý có thể đến một tuyến của các tuyến ECMP không được sử dụng. Tuy nhiên, ngay lập tức lưu lượng lưu chuyển ngang qua một tuyến bị lỗi. Sẽ là tốt nhất nếu phát hiện các vấn đề trước khi một khách hàng

thông báo về chúng. OAM MPLS được phát triển với ý định này.

2.2.3 Các gói OAM lưu chuyển dữ liệu MPLS.

Đó là điều quan trọng vì các gói OAM di chuyển trên cùng một tuyến như là dữ liệu người dùng để phát hiện các lỗi trong mặt phẳng dữ liệu của LSR. Bởi vậy, lưu lượng OAM MPLS là lưu lượng giao thức đơn vị dữ liệu người dùng (User Datagram Protocol – UDP) và không phải là một kiểu dữ liệu mà các router có thể đối xử khác. Để lấy ví dụ, lưu lượng giao thức thông điệp điều khiển internet (Internet Control Message Protocol – ICMP) sẽ được chuyển đi theo một cách khác trên các router so với lưu lượng TCP hay UDP thông thường. Một vài phần cứng chuyển tiếp gói phụ thuộc vào kiểu của lưu lượng.

2.2.4 Path Characterization.

Lưu lượng OAM có thể chỉ ra các đặc trưng tuyến của lưu lượng MPLS. Các đặc trưng này có thể bao gồm các vấn đề sau:

- Xử lý chất lượng của dịch vụ (Quality of Service – QoS).

- Xử lý thời gian sống của gói (Time To Live – TTL)

- Sự âm ỷ (latency)

- Hiệu ứng jitter

- Trạng thái ECMP (ECMP behavior)

- Đơn vị phát tối đa (Maximum transmission unit – MTU) dọc theo tuyến.

- Mất gói.

Điều này là quan trọng khi nhìn vào sự xử lý lưu lượng dọc theo một LSP hoặc lưu lượng thuộc về một lớp chuyển tiếp tương đương (Forwarding Equivalence Class

– FEC) mà bạn đo đạc các đặc tính chính xác. Để lấy ví dụ, lưu lượng tiếng nói có một sự âm ỷ nhỏ (latency) và giá trị jitter dọc theo tuyến, nhưng trái lại, thông số này là không quan trọng trong lưu lượng dữ liệu Internet. Một công cụ tuyệt vời để đăc trưng hóa tuyến dữ liệu là SLA IP, sẽ đựợc thảo luận sau đây.

2.2.5 Sự đo đạc các SLA

Nếu các SLA áp dụng cho mạng MPLS, các đặc trưng của các LSP sẽ phủ hợp (correspond) với các SLA tiền định nghĩa (predefined). Ví dụ, OAM MPLS sẽ cung cấp các kĩ thuật để đo đạc các đặc trưng của các LSP. Cho các SLA, latency, jitter, round trip time (RTT), và mất gói là các đặc trưng quan trọng để đo đạc cho mỗi LSP. Bạn có thể thấy trong thông tin MIB để thu đựợc điều này, hoặc có thể tiến hành đo

đạc nó bằng cách gửi đi các thăm dò vào trong các LSP. SLA IP có thể gửi đi các gói thăm dò (probes) để đo đạc hiệu suất của mạng đặc biệt hoặc gửi đi theo các khoảng thường xuyên (regular).

2.2.6 OAM Interworking

Khi bạn chuyển phát các frames lớp 2 qua đám mây MPLS (AtoM), mỗi router biên của nhà cung cấp biên (PE) có các mạch gắn thêm vào (AC). Các AC này có thể có các giao thức lớp 2 với các thông điệp OAM của chúng và các gói lỗi. OAM MPLS phải hỗ trợ việc chuyển sang hoặc ánh xạ của giao thức lớp 2, nơi sinh ra các thông điệp OAM (hoặc một tập hợp con tối thiểu của chúng) vào trong các thông điệp OAM MPLS được định nghiã mới. Trong cách ngược lại, các trạng thái lỗi đặc trưng MPLS mà áp dụng pseudowires phải được ánh xạ đến nơi sinh ra các thông điệp OAM của các giao thức AC trên các router PE.

2.2.7 Các MIB

Việc quản trị luôn luôn đóng một vai trò hết sức quan trọng trong networking. Điều này là không khác cho các mạng MPLS. Quản trị và các MIB đóng một vai trò quan trọng trong việc ghi lại dấu vết trạng thái của một mạng và cung cấp một cảch báosớm khi có một vài sự kiện không đúng xảy ra. Các MIB đặc trưng cho MPLS đã và đang được phát triển.

2.2.8 Việc tính toán (accounting)

Việc tính toán là quan trọng cho các công việc đo đạc mạng và các mục đích tính cước (billing purposes). Lưu lượng (netflow) mạng có thể cung cấp việc tính toán trong IOS Cisco. Netflow tạo ra cho MPLS aware để tính toán lưu lượng đã được đóng gói trên LSP và (and even finer than that) bởi vì nhiều nhãn trong stack nhãn có thể để lại dấu vết. Netflow sẽ được giải thích sau.

2.3 GIAO THỨC PHÁT HIỆN VÀ SỮA LỖI.

2.3.1 LSP connetivity (liên kết LSP)

Các công cụ OAM của mặt phẳng người dùng yêu cầu sác minh rằng các LSP được kết nối chính xác, và vì vậy có năng lực để phân phối dữ liệu khách hàng đến đích theo yêu cầu, có giá trị và bảo đảm chất lượng của dịch vụ QoS (Quality of Service), đem lại trong các SLA (Service Level Agreements).

Một số các yêu cầu mà chúng phải được hỗ trợ bởi các chức năng OAM MPLS

là:

- Cả hai, theo yêu cầu và sự sắc minh kết nối liên tục của LSP để chắc chắn rằng các sai sót không tồn tại trên các LSP đến đích.

- Một sai sót xuất hiện trong một tầng đã cho không nên gây ra các báo động nhiều lần (to be raised simultaneously), hoặc là gây nên các hành động thiếu chính xác không cần thiết được thực hiện trong các tầng client. Tầng client là tầng ở trên hệ thống cấp bậc nhãn (label hierarchy) sử dùng tầng hiện hành như là một tầng server.

- Khả năng để đo đạc tính sẵn sàng và sự thực hiện (hay kết quả) chất lượng dịch vụ (QoS) của một LSP.

- Các lỗi tối thiểu sau đây của mặt phẳng người dùng MPLS phải được phát hiện :

+ Mất kết nối của LSP đến một tầng server bị mất hoặc một sự mất kết nối bên trong tầng MPLS.

+ Swapped LSP trails.

+ Sự tái tạo lại LSP không được định trước của một lưu lượng của LSP vào lưu lượng của một LSP khác.

+ Sự tái tạo lại bản thân nó không định trước (unintended self-replication) 16 giá trị của 20 bít của trường Label được dự trữ trong tiêu đề của nhãn cho các chức năng đặc biệt, nhưng không phải tất cả đều được chỉ rõ. Một trong các chức năng này được đưa ra là nhãn cảnh báo OAM (OAM Alert Label) và được mang đến giá trị số của 14.

Layer 2 Header

Label Header

OAM Payload (44 octets →)

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 81 trang tài liệu này.

Hình 2.1 : Gói OAM MPLS.

Có các loại tải trọng khác nhau phụ thuộc vào chức năng của OAM chứa trong các gói, nhưng vẫn có một cấu trúc chung cho các kiểu tải trọng. Từ lúc bắt đầu, một gói có một trường kiểu chức năng OAM để chỉ rõ loại chức năng nào của tải trọng . Trong mỗi một gói cũng chỉ rõ dữ liệu loại chức năng của OAM và ở cuối của mỗi gói chứa một bit (Bit Interleaved Parity – BIP16) kĩ thuật phát hiện lỗi. Số dư BIP16 được tính toán qua tất cả các trường của tải trọng OAM bao gồm cả kiểu chức năng OAM và các vị trí BIP16 mà nó được đặt trước tới giá trị zero. Tải trọng phải có độ dài tối thiểu là 44 octet bởi vì sẽ trở nên dễ dàng trong quá trình xử lý cũng như để hỗ trợ yêu cầu gói có kích thước nhỏ nhất trên các công ngệ lớp 2. Điều này đạt được

bằng cách đệm các trường dữ liệu kiểu OAM chỉ định rõ với tất cả các bít là 0 khi cần thiết.

Các gói OAM được làm cho trở nên khác nhau từ lưu lượng mặt phẳng người dùng thông thường bằng việc giảm một đi trong độ sâu của chồng nhãn tại một mức LSP đã cho tại vị trí mà chúng được chèn vào. Để chắc chắn rằng các gói OAM có một Per Hop Behavior (PHB), phải chắc chắn rằng sác suất mất gói là thấp nhất, ta mã hóa trường EXP theo một cách chắc chắn. Trường EXP nên được đặt tất cả là 0 trong tiêu đề OAM Alert Labeled và dù thể nào thì sác suất mất gói thấp nhất PHB là ở trước tiêu đề chuyển tiếp mặt phẳng người dùng thông thường cho các LSP này.

Trường TTL nên được đặt hoàn toàn là 1 trong tiêu đề OAM Alert Labeled. Một lí do cho điều này là các gói OAM đó sẽ không bao giờ di chuyển vượt xa hơn. Điều này là có thể bởi vì các tiêu đề không được xem xét bởi các LSR tráo đổi nhãn trung gian, và chỉ được quan sát tại các điểm chìm LSP .

Vào tháng 5 năm 2002, được đề ngị 6 kiểu khác nhau của các chức năng OAM và được chỉ ra trên hình 2.2 và xa hơn trong các giới thiệu là có sự hỗ trợ cho các LSP đa điểm đến điểm, các LSP đơn hopbvà lấy nhãn ra ở hop áp chót.

Hình 2.2: OAM Function Type Codepoints

Ta có thể chắc chắn rằng các gói CV OAM được phát ra trên tất cả các LSP theo thứ tự để phát hiện ra tất cả các sai sót và cung cấp khả năng bảo vệ để chống lại sự rò ri lưu lượng ở cả trong và ngòai các LSP. Nó cũng được giới thiệu các gói FDI OAM được sử dụng để chặn các báo động một cách ồ ạt. Các gói BDI là một công cụ hữu ích cho việc định lượng đơn điểm cuối (single-ended) của tất cả các hướng và trong

cả một số trường hợp chuyển mạch bảo vệ. Tuy nhiên, chỉ các giới thiệu (recommendations) và các nhà quản trị (điều hành mạng- operators) mới có thể chọn để sử dụng một vài hoặc tất cả các gói OAM khi họ cảm thấy đó là hợp lý.

2.3.1.1 Connectivity Verification (CV) thẩm tra tính liên kết

Chức năng xác minh tính kết nối (CV) được sử dụng để phát hiện và chẩn đoán tất cả các loại lỗi kết nối của LSP có nguồn gốc dưới đây hoặc bên trong các mạng lớp MPLS. Dòng CV được phát ra tại các ingress LSR của LSP với một tần số quy định của một gói trên một giây và phát tới các egress LSR của LSP. Các gói CV OAM là trong suốt đối với các transit LSR, có nghiã là các gói là không bị nhận thấy bởi các LSR này. Gói CV bao gồm đối tượng nhận dạng mạng duy nhất Trail Termination Source Identifier – TTSI và đối tượng nhận dạng này được sử dụng để phát hiện tất cả các kiểu lỗi đã được giải thích trong chương 0. Điều này đạt được bằng việc egress LSR kiểm tra các gói CV đến trên LSP. Một LSP đi vào một trạng thái lỗi khi mà một trong các lỗi được miêu tả trong hình 2.2 .

Kiến trúc của LSP TTSI được định nghiã bằng cách sử dụng một địa chỉ 16 octet LSR ID Ipv6 theo sau bởi một ID LSP Tunel dài 4 octet. ID LSP Tunel này được xây dựng lên bởi Local LSP_ID cho các đường hầm CR-LDP hoặc ID đường hầm (Tunel ID) cho các đường hầm RSVP. Nó cũng có thể được cấu hình bằng tay. 16 bit đâu tiên (2 octets) là các bit quan trọng nhất của ID LSP Tunel được độn vào với tất cả các bit là 0 để cho phép tăng một số đặc tính trong trường ID Tunel. Để cho LSR không hỗ trợ việc đánh địa chỉ Ipv6, một địa chỉ Ipv4 có thể được sử dụng cho ID LSR sử dụng định dạng được miêu ta trong, kiến trúc việc đánh địa chỉ IP phiên bản 6:

Function

Type

Reserved

LSP TTSI

Padding

BIP16

1 octet 3 octets 20 octets 18 octets 2 octets

Hình 2.3 : Kiến trúc của tải trọng CV (CV payload)

2.3.1.2 Dấu hiệu lỗi chuyển tiếp gói tin (Forward Deflect Indication – FDI)

Dấu hiệu lỗi chuyển tiếp (FDI) được phát ra bởi một egress LSR phát hiện lỗi. Khi egress LSR phát hiện ra một lỗi, nó tạo ra một gói FDI và trace nó theo và hướng lên theo suốt một chồng LSP được đặt vào, chúng ta cũng biết rằng theo hệ thống thứ tự nhãn thì các gói FDI OAM được phát ra trên một danh nghĩa.

Mục đích ban đầu của các gói FDI là để chặn các báo động trong các mạng theo

lớp ở trên của lớp xuất hiện các lỗi. Để có thể gửi các gói FDI đi lên, điều này là quan trọng rằng điểm lún LSP (the LSP sink point) ghi nhớ một vài ánh xạ nhãn LSP server- client mà trong sự tồn tại trước sự xuất hiện của lỗi. Theo cách này, khi các LSP mức cao hơn phát hiện sự mất của luồng CV nguyên nhân do các lỗi trên các L SP mức thấp hơn, chúng ta thu được sự nhận dạng chính xác của nguồn mà thực sự có các lỗi xảy ra. Các client ở các lớp cao hơn có thể không trong cùng một vùng quản trị như là nguồn lỗi ban đầu. Nó bao gồm các trường để chỉ ra bản chất của các lỗi và vị trí của chúng.

Khi một FDI không đi qua được từ một LSP lớp server đến các LSP lớp client của chúng, thì vị trí của lỗi (Defect Location) và trường kiểu lỗi (Deflect Type field) sẽ được copy từ FDI LSP lớp server vào trong FDI LSP lớp client.

Function

Type

Reserved

Defect

Type

LSP

TTSI

Defect

Location

Padding

BIP16

1 octet 1 octet 2 octets 20 octets 4 octets 14 octets 2 octets

Hình 2.4: FDI và kiến trúc tải trọng của BDI

Trong hình 2.4, trường kiểu lỗi (Defect Type field) rộng 2 bytes và giá trị của trường này có thể được liệt kê ra. Vị trí của lỗi (Defect Location) sẽ chứa nhận dạng của mạng mà tại đó lỗi được phát hiện thấy. Nhận dạng sẽ ở trong hình thái của một số của hệ tự trị (Autonomuos System – AS).

2.3.1.3 Chỉ thị lỗi ngược (Backward Deflect Indication – BDI)

Mục đích của chức năng OAM BDI là thông tin tới upstream end của một LSP một lỗi downstream. BDI được phát ra tạ một điểm nguồn giới hạn của lối trở lại (at a return path’s trail termination source point) trong sự đáp lại của một lỗi được phát hiện tại một điểm chìm giới hạn đuôi của một LSP trong hướng chuyển tiếp.

Để có thể gửi BDI (cũng là LB-Rsp) upstream, nó yêu cầu có một tuyến trở lại. Một tuyến trở lại có thể là:

- Một LSP dành cho sự trở lại (a dedicated return LSP).

- Một LSP trở lại chia sẻ, nói chia sẻ là ở giữa nhiều LSP chuyển tiếp.

- Một tuyến trở lại không MPLS, ví dụ như một đường ngòai dải IP. Tùy chọn này có (has potential security issues). Ví dụ đường trở lại có thể được giới hạn trên một giao diện LSR khác, và một người dùng hiểm độc tiềm năng có thể phát ra một BDI và gứi nó đến ingress LSR. Bởi vậy khả năng từ chối tấn công từ dịch vụ (DoS

attack), các tiêu chuẩn về bảo mật phải được tăng thêm vào.

Gói BDI được gửi một cách tuần hoàn bởi một gói trên giây trở lại theo (LSP trail termination sink point) mức ngang hàng của nó trong hướng ngược lại và xa hơn là đi lên qua một vài (nested LSP stack). BDI được gửi như một hình ảnh trung thực (phản ảnh – mirror) của FDI thích hợp (dành riêng – appropriate). Appropriate FDI là FDI được phát ra trên lớp thấp nhất nơi mà lỗi được phát hiện. Vị trí của lỗi (Defect Location) và các trường kiểu lỗi (Defect Type fields) là một ánh xạ trực tiếp của những kết quả này từ FDI appropriate và có các định dạng đồng nhất như được mô tả trước cho gói OAM FDI.

Hình 2.5 minh họa 2 điều mà kết nối LSP quan tâm. Hai vùng màu xám trong phần A0 mô tả cách mà các gói OAM CV được phân bổ từ ingress đến egress trên các LSP khác nhau và độ sâu của chồng nhãn. A) miêu tả làm thế nào các gói CV được gửi đi bằng cách sử dụng mức độ sâu 1 và 2 trong hệ thống thứ bậc nhãn (label hierachy). B) miêu tả điều gì xảy ra khi mà một lỗi được phát hiện ra, nói mà LSR phát hiện ra lỗi và nó thông báo như thế nào đến các LSR về các lỗi được phát hiện. Các LSR là họ hàng (belongings to) với các LSP khác và sử dụng một hệ thống thứ bậc nhãn (label hiararchy) để hướng từ ingress đến egress LSR.

Hình 2.5: Minh họa kết nối LSP.