ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM “KĨ THUẬT LƯU
LƯƠNG IP/WDM”

CHƯƠNG IV PHẦN MỀM XỬ LÍ LƯU LƯỢNG IP/WDM
4.1 Phần mềm kĩ thuật lưu lượng IP/WDM
Như đã trình bày ở trên, kĩ thuật lưu lượng có thể được xây dựng theo hai xu
hướng, chồng lấn và tích hợp. Mặc dù các thành phần chức năng cơ bản của chúng
là giống nhau nhưng kiến trúc phần mềm của chúng là khác nhau đôi chút. Xu
hướng chống lấn có đặc điểm của mối quan hệ khách – chủ, cấu hình trong đó tầng
IP đòi hỏi các dịch vụ truyền dẫn từ tầng WDM. Kết quả là kĩ thuật lưu lượng được
thực hiện ở mỗi tầng một cách riêng rẽ. Do đó, tại mỗi tầng cũng có các thành phần
điều khiển mạng và kĩ thuật lưu lượng riêng. Hai khối chức năng kĩ thuật lưu lượng
tại tầng IP và tầng WDM được kết nối thông qua một giao diện đặc biệt để trao đổi
thông tin cần thiết. Xu hướng tích hợp hình thành mối quan hệ ngang hàng trong
đó mỗi node mạng bao gồm một bộ định tuyến IP và một ma trận chuyển mạch.
Xu hướng này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển. Trong một ví dụ,
bộ định tuyến IP (hay chức năng điều khiển IP) chỉ cung cấp mặt phẳng điều khiển
và các dòng lưu lượng dữ liệu đi qua các ma trận chuyển mạch toàn quang trực
tiếp. Trong một ví dụ khác, bộ định tuyến IP được mở rộng với ma trận chuyển
mạch WDM (thường sử dụng ma trận chuyển mạch O-E-O) do đó bộ định tuyến IP
có giao diện nhiều bước sóng. Cuối cùng, cũng có các nhóm nghiên cứu làm việc
với các bộ định tuyến gói tin toàn quang, trong đó họ cố gắng triển khai các chức
năng điều khiển IP (ví dụ như xử lí mào đầu) trong miền toàn quang. Trong kĩ
thuật lưu lượng tích hợp, mỗi bộ định tuyến/chuyển mạch WDM là một thiết bị có
thể đánh địa chỉ IP và mỗi node mạng cần được trang bị một thực thể kĩ thuật lưu
lượng.
4.2 Kiến trúc phần mềm cho kĩ thuật lưu lượng chồng lấn
Hình 4.1 miêu tả các thành phần và giao diện cho xu hướng kĩ thuật lưu lượng
chồng lấn. Tầng IP thể hiện một mô hình ảo mà chính là sự trừu tượng hoá của các
kết nối mạng vật lí. Tầng WDM quản lí mô hình vật lí mà các kết nối của chúng
dựa trên các bước sóng và các sợi quang. Phần điều khiển kĩ thuật lưu lượng trong

Kĩ thuật lưu lượng IP có ba thành phần chức năng chính là thuật toán tái cấu
hình, thu thập và phân tích dữ liệu thống kê và lập thời gian biểu dịch chuyển.
Khối thu thập dữ liệu thống kê có trách nhiệm giám sát mạng để thu thập các dữ
liệu thống kê về lưu lượng và thiết lập ngưỡng hiệu năng; khối phân tích dữ liệu
thống kê có khả năng truy tìm nguồn gốc kiểu lưu lượng và dự đoán lưu lượng
trong tương lai. Trong triển khai, người ta có thể sử dụng giao thức SNMP để giám
sát các bộ định tuyến IP cho việc đo đạc lưu lượng, và thu thập dữ liệu từ các bộ
định tuyến IP. Cũng có thể có phần mềm thứ ba cho việc thu thập dữ liệu thống kê,
ví dụ như libcap.
Thuật toán tái cấu hình lấy thông tin đầu vào từ khối thu thập và phân tích dữ
liệu thống kê và mô hình hiện thời từ giao thức định tuyến. Nó sẽ đưa ra một mô
hình mới cho khối lập thời gian biểu dịch chuyển. Thuật toán tái cấu hình được
thiết kế như là một tập các kinh nghiệm trong việc hỗ trợ các mục tiêu tái cấu hình
khác nhau ví dụ như là tối thiểu hoá trễ mạng. Các mục tiêu tối ưu hoá có thể được
chỉ định từ GUI. Khối lập thời gian biểu dịch chuyển sẽ tính toán các thứ tự bước
dịch chuyển để giảm thiểu các ảnh hưởng của hoạt động tái cấu hình lên lưu lượng
người sử dụng. Tồn tại nhiều chiến lược khác nhau cho việc lập thời gian biểu dịch
chuyển. Trước tiên, lập thời gian biểu có thể được thực hiện với hiểu biết tối thiểu
về tầng WDM. Với chiến lược này, các điều kiện ràng buộc cho việc lập thời gian
biểu được định nghĩa trước, bởi thế chuỗi dịch chuyển có vẻ như được thực hiện ở
tầng WDM. Một ví dụ tiêu biểu của các điều kiện ràng buộc như vậy hoàn toàn
được chứa trong các tài nguyên WDM (nghĩa là số lượng các đường đi ngắn nhất)
giới hạn trong mỗi bước dịch chuyển. Kết quả của khối lập thời gian biểu dịch
chuyển sẽ là một chuỗi các bước. Mỗi bước là một hoạt động thiết lập hoặc loại bỏ
một đường đi ngắn nhất duy nhất. Thứ hai, lập thời gian biểu có thể thực hiện với
hiểu biết đầy đủ về tầng WDM. Với chiến lược như thế, kết quả dịch chuyển được
đảm bảo để thực hiện trong tầng WDM. Cái giá phải trả cho một chuỗi dịch
chuyển không nghẽn là khối lập thời gian biểu dịch chuyển phải thu thập các thông
tin trạng thái tầng WDM. Tương ứng, một chuỗi dịch chuyển đơn giản có thể được
chỉ định từ GUI.

Định tuyến bước sóng (bao gồm LMP trong trường hợp các kênh điều khiển
riêng rẽ so với các kênh dữ liệu) cho phép tất cả các node mạng thiết lập một cái
nhìn thống nhất về mạng, và kết hợp các quyết định định tuyến bước sóng để làm
thuận tiện các kết nối đường đi ngắn nhất yêu cầu. Các chức năng cụ thể bao gồm
phát hiện mô hình mạng ảo/vật lí, phổ biến và duy trì thông tin trạng thái tuyến nối
(sợi, bước sóng và đường đi ngắn nhất) và định tuyến nỗ lực tối đa mặc định. Các
chức năng định tuyến bước sóng có thể được hỗ trợ thông qua các giao thức trạng
thái tuyến nối tăng cường, chẳng hạn như OSPF mở rộng. Thông tin trạng thái
tuyến nối liên quan tới WDM có thể được triển khai theo cơ sở dữ liệu TE riêng rẽ
hoặc được tích hợp vào cơ sở dữ liệu trạng thái tuyến nối bộ định tuyến tiêu chuẩn.
Thông tin yêu cầu cho kĩ thuật lưu lượng có thể được thu thập thông qua tràn ngập
LSA mờ OSPF.

Hình 4.2 Kiến trúc phần mềm cho kĩ thuật lưu lượng tích hợp trong mạng IP/WDM
Báo hiệu bước sóng có thể hoàn thành các quyết định định tuyến bước sóng
bằng cách triển khai ít nhất một trong số các chức năng sau: gán bước sóng, quyết
định độ ưu tiên đường đi ngắn nhất, bước sóng đã được làm rỗng từ trước, bảo
vệ/tái tạo đường đi ngắn nhất, và thiết lập/loại bỏ đấu chéo. Một chức năng cơ bản
được hỗ trợ bởi báo hiệu là thiết lập và loại bỏ đấu chéo. Gán bước sóng đòi hỏi
giao thức báo hiệu cục bộ phải có hiểu biết nhất định về sự sử dụng bước sóng và
các điều kiện ràng buộc tính liên tục. Một chức năng tiên tiến của giao thức báo
hiệu là hỗ trợ khái niệm các đường đi ngắn nhất đã được gán ưu tiên. Trong trường
hợp như vậy, báo hiệu bước sóng có trách nhiệm phân xử tài nguyên nếu như xảy
ra trường hợp hai đường đi ngắn nhất cùng muốn một bước sóng trong cùng một
sợi quang. Hơn nữa, nó cũng có thể làm rỗng từ trước một bước sóng đang được sử
dụng bởi một đường đi ngắn nhất có độ ưu tiên thấp để hỗ trợ đường đi ngắn nhất
mới có độ ưu tiên cao hơn. Hơn thế, báo hiệu cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ
QoS thích ứng trong quá trình thiết lập đường đi ngắn nhất. Ví dụ như khi một
phần của đường định tuyến lambda không hỗ trợ tốc độ bit yêu cầu, các vấn đề về
QoS có thể được đàm phán nhờ việc sử dụng một giao thức báo hiệu bước sóng.

liệu thống kê từ mỗi bộ định tuyến. Thông tin tóm tắt định tuyến bao gồm các mô
tả chi tiết về mỗi bộ định tuyến biên IP và tất cả các giao diện IP của nó mà có thể
kết nối tới một thiết bị cạnh mạng WDM. Các thuộc tính ví dụ của một cơ sở dữ
liệu tóm tắt định tuyến là:
 ID bộ định tuyến
 ID giao diện
 Địa chỉ IP giao diện (nếu có)
 Địa chỉ cho điểm neo móc WDM (nếu có)
 Bước sóng hay sử dụng
 Các khuôn dạng tín hiệu được hỗ trợ
 Băng thông được hỗ trợ
Trên đây là các thuộc tính cơ bản tương ứng với một giao diện IP. Có thể có
các thông số liên quan tới dịch vụ và các thông số hướng chính sách nữa được xem
xét. Khi một bộ định tuyến IP đã được kết nối với một bộ định tuyến IP khác thông
qua mạng WDM mà mạng WDM này tham gia vào một mạng ảo IP được xử lí kĩ
thuật lưu lượng thì khối kĩ thuật lưu lượng cần biết thông tin về các kết nối đang
tồn tại. Tuy nhiên trong một vòng điều khiển đóng, cố định, hiểu biết đầy đủ về mô
hình ảo IP hiện tại không dựa vào bất cứ một thực thể nào nằm ngoài khối kĩ thuật
lưu lượng. Có điều này là bởi vì mô hình hiện tại là kết quả cuối cùng của thuật
toán thiết kế mô hình. Các liên lạc giữa khối kĩ thuật lưu lượng và các bộ định
tuyến IP có thể tuân theo SNMP.
Kĩ thuật lưu lượng IP cũng cần giao tiếp với các node cạnh WDM hoặc thực
thể kĩ thuật lưu lượng WDM. Khối kĩ thuật lưu lượng IP sẽ gửi các bản tin UNI
thay mặt cho các bộ định tuyến IP tới các node cạnh WDM khác nhau theo một trật
tự được xác định bởi khối lập thời gian biểu dịch chuyển. Các bản tin UNI này
hoặc là sẽ dùng để xoá một đường đi ngắn nhất hoặc là sẽ tạo một đường đi ngắn
nhất. Vì các mạng IP truyền thống đòi hỏi kết nối hai hướng giữa các bộ định
tuyến liền kề và tầng máy khách là IP nên các hoạt động đối với đường đi ngắn
nhất được yêu cầu bởi các bản tin UNI sẽ luôn áp dụng đối với một cặp đường đi
ngắn nhất. Hai đường đi ngắn nhất đơn hướng của một cặp đường đi ngắn nhất


2

3

4

5

6

7

0
1

2

3

4

5

6

7

0


mào đầu. Trường này sử dụng hai octet.
 Message type: trường này xác định kiểu bản tin và sử dụng hai octet.
IP TECP đã định nghĩa các kiểu bản tin sau:
 InventoryReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu lượng
IP tới một bộ định tuyến để truy vấn tóm tắt bộ định tuyến.
 InventoryResp: Loại bản tin được gửi bởi một bộ định tuyến tới
khối kĩ thuật lưu lượng IP tương ứng với một bản tin InventoryReq
và để thông báo thông tin tóm tắt của bộ định tuyến gửi nó đi.
 TrafficReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu lượng IP
tới bộ định tuyến để truy vấn nhu cầu lưu lượng bộ định tuyến.
 TrafficResp: Loại bản tin này được gửi bởi một bộ định tuyến tới
khối kĩ thuật lưu lượng tương ứng với một TrafficReq và để thông
báo thông tin nhu cầu lưu lượng của bộ định tuyến gửi nó đi.
 ConnectionReq: Loại bản tin này được gửi bởi khối kĩ thuật lưu
lượng tới một bộ định tuyến để truy vấn kết nối ảo hiện tại.
 ConnectionResp: Loại bản tin này được gửi bởi bộ định tuyến tới
khối kĩ thuật lưu lượng tương ứng với ConnectionReq và để thông
báo thông tin kết nối ảo hiện tại của bộ định tuyến gửi nó đi.
 ID giao dịch: trường này chỉ ra một bộ nhận dạng đặc biệt thể hiện sự
quản lí để kết hợp các đáp ứng cho các yêu cầu tương ứng của chúng.
Trường này sử dụng sáu octet.
 ID phía gửi: trường này chỉ ra nhận dạng của phía gửi bản tin. Nó sử
dụng bốn octet.
 ID phía thu: trường này chỉ ra nhận dạng của phía nhận bản tin. Nó
cũng sử dụng bốn octet.
Bản tin yêu cầu tóm tắt và bản tin trả lời
0

1


1

2

3

4

5

6

70

1

2

3

4

5ID giao diện
Địa cấu hình IP giao diện

 ID lambda cận dưới: trường này cùng với trường trên chỉ ra dải bước
sóng ưa thích. Nó chỉ ra giới hạn dưới của dải nhờ sử dụng nhận dạng
lambda. Nó gồm hai octet.
Bản tin yêu cầu dữ liệu thống kê lưu lượng
0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4



4

567

Loại thống kê
T
ốc
đ
ộ lấy mẫu

Cửa sổ trung bình
Khoảng thời gian báo cáo
Hình 4.6 Khuôn dạng bản tin cho các bản tin yêu cầu dữ liệu thống kê lưu lượng
Mã của loại bản tin này là TrafficReq. Khuôn dạng phần thân tải tin của bản
tin này được vẽ trên hình 4.6. Các trường trong bản tin này được định nghĩa như
sau:
 Trường thống kê: trường này chỉ ra cho phía nhận biết thứ cần giám
sát bằng cách chỉ định kiểu thống kê. Nó có thể là mật độ lưu lượng
tổng hoặc mật độ lưu lượng được ưu tiên khi diffserv được hỗ trợ.
Trường gồm có hai octet.
 Tốc độ lấy mẫu: trường này cho phía thu biết phương thức thu thập các
dữ liệu thống kê bằng cách chỉ ra một tốc độ lấy mẫu khuyến cáo. Phía
thu có thể chọn bất cứ một tốc độ lấy mẫu nào không thô hơn tốc độ

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5


Các dữ liệu thống kê

Hình 4.7 Khuôn dạng bản tin cho các bản tin trả lời dữ liệu thống kê lưu lượng