đồ án ;Chuyển mạch nhãn đa giao thức không dây WMPLS

MỤC LỤCMỤC LỤCiLỜI NÓI ĐẦUiiiTHUẬT NGỮ VIẾT TẮTvDANH MỤC HÌNH VẼviiiDANH MỤC BẢNG BIỂUxCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS11.1. Giới thiệu chung về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS11.1.1. Khái niệm MPLS11.1.2. Lý do ra đời11.1.3. Đặc điểm MPLS11.2. Các thành phần của MPLS31.2.1. Các thiết bị trong mạng31.2.2. Đường chuyển mạch nhãn LSP31.2.3. Nhãn và các vấn đề liên quan41.3. Hoạt động của MPLS71.3.1 Hoạt động cơ bản71.3.2. Định tuyến81.3.3. Các chế độ hoạt động101.4. Các giao thức trong MPLS121.4.1. Giao thức phân bổ nhãn LDP121.4.2. Giao thức dành trước tài nguyên RSVP191.5 Kết luận chương 124CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC KHÔNG DÂY WMPLS252.1. Giới thiệu chung về IP di động252.1.1. Xu hướng và thách thức252.1.2. Định tuyến trong các mạng IP di động262.2. Chuyển mạch nhãn đa giao thức không dây WMPLS292.2.1. Nhu cầu phát triển của WMPLS292.2.2. Cấu trúc gói tin WMPLS302.2.3. Giao thức sử dụng trong WMPLS312.2.4. Lựa chọn phổ tần cho WMPLS342.2.5. Kỹ thuật WMPLS372.2.6. Mạng MPLS di động392.3. Kết luận chương 242CHƯƠNG 3: QUẢN LÝ DI ĐỘNG CHO CÁC MẠNG WMPLS433.1. Giới thiệu433.2. Một số giải pháp liên quan443.3. Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS di động Micro463.3.1. Thủ tục đăng ký trong MPLS di động Micro463.3.2. Hỗ trợ chuyển giao trong MPLS di động Micro483.3.3. Các cơ chế chuyển giao trong MPLS di động Micro503.3.4. Phân tích và ước lượng hiệu suất553.4. Kết luận chương 367KẾT LUẬN68TÀI LIỆU THAM KHẢO69

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

LỜI NÓI ĐẦU iii

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC HÌNH VẼ viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 1

1.1 Giới thiệu chung về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 1

1.1.1 Khái niệm MPLS 1

1.1.2 Lý do ra đời 1

1.1.3 Đặc điểm MPLS 1

1.2 Các thành phần của MPLS 3

1.2.1 Các thiết bị trong mạng 3

1.2.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP 3

1.2.3 Nhãn và các vấn đề liên quan 4

1.3 Hoạt động của MPLS 7

1.3.1 Hoạt động cơ bản 7

1.3.2 Định tuyến 8

1.3.3 Các chế độ hoạt động 10

1.4 Các giao thức trong MPLS 12

1.4.1 Giao thức phân bổ nhãn LDP 12

Giao thức phân phối nhãn được nhóm nghiên cứu MPLS của IETF xây dựng và ban hành dưới tên RFC 3036 Phiên bản mới nhất được công bố năm 2001 đưa ra những định nghĩa và nguyên tắc hoạt động của giao thức LDP 12

Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong quá trình gán nhãn cho các gói thông tin Vị trí của giao thức LDP và các mối liên kết chức năng cơ bản của LDP với các giao thức khác thể hiện trên hình 1.7 Giao thức LDP là giao thức điều khiển tách biệt được các LSR sử dụng để trao đổi và điều phối quá trình gán nhãn/FEC Giao thức này là một tập hợp các thủ tục trao đổi các bản tin cho phép các LSR sử dụng giá trị nhãn thuộc FEC nhất định để truyền các gói thông tin 12

Một kết nối TCP được thiết lập giữa các LSR đồng cấp để đảm bảo các bản tin LDP được truyền một cách trung thực theo đúng thứ tự Các bản tin LDP có thể xuất phát từ bất cứ một LSR (điều khiển đường chuyển mạch nhãn LSR độc lập) hay từ LSR biên lối ra (điều khiển LSP theo lệnh) và chuyển từ LSR phía trước đến LSR phía sau cận kề Việc trao đổi các bản tin LDP có thể được khởi phát bởi sự phát hiện của luồng số liệu đặc biệt, bản tin lập dự trữ RSVP hay cập nhập thông tin định tuyến Khi một cặp LSR đã trao đổi bản tin LDP cho một FEC nhất định thì một đường chuyển mạch LSP từ đầu vào đến đầu ra được thiết lập sau khi mỗi LSR ghép nhãn đầu vào với nhãn đầu ra tương ứng trong LIB của nó LDP có thể hoạt động giữa các LSR kết nối trực tiếp hay không trực tiếp 12

1.4.2 Giao thức dành trước tài nguyên RSVP 19

1.5 Kết luận chương 1 24

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC KHÔNG DÂY WMPLS 25

2.1 Giới thiệu chung về IP di động 25

2.1.1 Xu hướng và thách thức 25

2.1.2 Định tuyến trong các mạng IP di động 26

2.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức không dây WMPLS 29

2.2.1 Nhu cầu phát triển của WMPLS 29

2.2.2 Cấu trúc gói tin WMPLS 30

2.2.3 Giao thức sử dụng trong WMPLS 31

2.2.4 Lựa chọn phổ tần cho WMPLS 34

2.2.5 Kỹ thuật WMPLS 37

2.2.6 Mạng MPLS di động 39

2.3 Kết luận chương 2 42

CHƯƠNG 3: QUẢN LÝ DI ĐỘNG CHO CÁC MẠNG WMPLS 43

3.1 Giới thiệu 43

3.2 Một số giải pháp liên quan 44

3.3 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS di động Micro 46

3.3.1 Thủ tục đăng ký trong MPLS di động Micro 46

3.3.2 Hỗ trợ chuyển giao trong MPLS di động Micro 48

3.3.3 Các cơ chế chuyển giao trong MPLS di động Micro 50

3.3.4 Phân tích và ước lượng hiệu suất 55

3.4 Kết luận chương 3 67

KẾT LUẬN 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của đất nước, ngành công nghiệp viễn thông cũng pháttriển không ngừng Số người sử dụng các dịch vụ mạng tăng đáng kể, theo dự đoáncon số này đang tăng theo hàm mũ Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượngdịch vụ cũng được yêu cầu cao hơn Trước tình hình này, các vấn đề về mạng bắt đầubộc lộ, các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã có nhiều nỗ lực đểnâng cấp cũng như xây dựng hạ tầng mạng mới Nhiều công nghệ mạng đã ra đờinhằm đáp ứng tốt nhất nhu cầu của khách hàng và giải quyết các vấn đề nảy sinh.Trong số đó chúng ta phải kể đến công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS

Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là kết quả phát triển củanhiều công nghệ chuyển mạch IP sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăngtốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP Bên cạnh

độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng hỗ trợ quản lý mạng dễ dàng và đơn giản hơn Bằngcách giám sát lưu lượng tại các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR), nghẽn lưulượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có thể được xác định nhanhchóng

Hiện nay, công nghệ mạng không dây đang có xu hướng phát triển rất mạnh

mẽ Do đó, việc mở rộng MPLS sang lĩnh vực không dây là một xu hướng tất yếu.Chuyển mạch nhãn đa giao thức không dây WMPLS đang là vấn đề được quan tâmnhiều hiện nay Đồ án của em sẽ trình bày các vấn đề liên quan đến WMPLS trong 3chương theo bố cục sau đây:

 Chương 1: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS

 Chương 2: Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức không dây WMPLS

 Chương 3: Quản lý di động cho các mạng WMPLS

Do công nghệ WMPLS còn tương đối mới, việc tìm hiểu các vấn đề WMPLSđòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng và lâu dài Do vậy đồ án không tránh khỏi những saisót Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy cô giáo và các bạn

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Lê Nhật Thăng đã tận tình hướng dẫn

em trong suốt quá trình làm đồ án

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ emtrong thời gian qua và xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân nhữngngười đã giúp đỡ động viên em trong quá trình học tập.

Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2006

Sinh viênĐào Thị Minh Ngọc

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ

ATM Asynchronous Transfer Mode Truyền dẫn không đồng bộ

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên

CMR Call-to-Mobility Ratio Tỉ số tốc độ gói đến và tốc độ di

động

CQR Classing-Queing-Scheduling Phân lớp-Hàng đợi và lập lịchCRC Cycle Redundant Check Kiểm tra dư chu trình

CR-LDP Constrained Routing - LDP Định tuyến cưỡng bức - LDP

CTMC Continuous-Time Markov Chain Chuỗi Markov thời gian liên tục

FCC Frequence Control Community Cục quản lý tần số

FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đươngFMIP Fast-handoff Mobile IP Cơ chế chuyển giao nhanh cho IP

di động

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet

Management Protocol

Giao thức quản lý nhóm Internet

LC-ATM Label Controlled-ATM ATM được điều khiển nhãn

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn

LFIB Label Forwarding Information

Base

Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn

LMDS Local Multipoint Distribution

System

Hệ thống phân bố đa điểm cục bộ

LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãnLSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn

MAC Media Access Controller Bộ điều khiển truy nhập

phương tiện

MIP-RR Mobile IP- Regional Registration Cơ chế cập nhật đăng ký cho IP

PNNI Pravite-Network-Network

Interface

Giao diện mạng riêng

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm

RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên SONET Synchronous Optical Network Mạng truyền dẫn quang đổng bộTCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫnTLV Type-Length-Value Kiểu mã hóa độ dài-giá trị

UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu

UMTS Universe-Mobile

Telecommunication System

Hệ thống thông tin di động toàncầu

UNII Unlicensed National Information

Infrastructure

Hệ thống thông tin quốc giakhông được cấp phép

VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo

VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WATM Wireless-ATM Phương thức truyền tải không

đồng bộ không dây

không dây

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 1: Khuôn dạng tiêu đề nhãn MPLS 4

Hình 1 2: Cấu trúc ngăn xếp nhãn 5

Hình 1.3: Định tuyến hiện 9

Hình 1 4: Khung MPLS với PPP/Ethernet là lớp liên kết dữ liệu 10

Hình 1 5: Khung MPLS với ATM là lớp liên kết dữ liệu 11

Hình 1 6: Khung MPLS với FR là lớp liên kết dữ liệu 11

Hình 1.7: Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS 13

Hình 1 8: Tiêu đề LDP 14

Hình 1 9: Mã hoá TLV 15

Hình 1 10: Khuôn dạng các bản tin LDP 15

Hình 1 11: Thủ tục phát hiện LSR lân cận 18

Hình 1.12: Các thực thể hoạt động RSVP 20

Hình 1 13: Các bản tin PATH và RESV 20

Hình 1 14: Nhãn phân phối trong bảng tin RESV 22

Hình 2.1: Chức năng cơ bản mạng IP di động 27

Hình 2.2a: Tiêu đề WMPLS khi không có trường Control và CRC 30

31

Hình 2.2b: Tiêu đề WMPLS có trường Control và CRC 31

Bảng 2.1 và 2.2 dưới đây chỉ ra ý nghĩa các bit trong tiêu đề WMPLS 31

Hình 2.3a: Mở rộng cho bản tin yêu cầu nhãn CR-LDP 32

Hình 2.3b: Mở rộng cho bản tin liên kết nhãn CR-LDP 32

Hình 2.4a: Khuôn dạng của bản tin PATH 33

Hình 2.4b: Khuôn dạng của bản tin RESV 33

Hình 2.5: Khuôn dạng của LABEL_REQUEST 33

Hình 2.6a: Thực thể SESSION trong đường hầm LSP_IPv4 34

Hình 2.6b: Thực thể SESSION trong đường hầm LSP_IPv6 34

Hình 2.7: Cấu trúc mạng MMDS với một anten bao phủ một vùng 35

Hình 2.8: Cấu trúc mạng LMDS với nhiều anten bao phủ một vùng 36

(có hơn một cột thu phát) 36

Hình 2.9: Kiến trúc lớp WMPLS 36

Hình 2.10: Thiết lập đường với thủ tục chuyển giao WMPLS 38

Hình 2.11: Mạng di động MPLS 39

Hình 2.12: Thiết lập đường chuyển mạch nhãn trong một mạng di động 40

Hình 3.1: Kiến trúc của một mạng truy nhập không dây MPLS di động Micro .46 Hình 3.2: Đăng ký nút di động trong MPLS Micro di động 47

Hình 3.3: Thủ tục chuyển giao ngoài LER trong MPLS Micro di động 50

Hình 3.4a: Hoạt động của FH-Micro trước chuyển giao 52

Hình 3.4b: FH-Micro trong quá trình chuyển giao 52

Hình 3.5: Hoạt động của FC-Micro 54

Hình 3.6: Cây nhị phân đầy đủ độ sâu ℓ của một mạng truy nhập 56

Hình 3.8: Chi phí sử dụng liên kết 63

Hình 3.9: Chi phí cập nhật đăng ký theo ℓ tại mỗi chuyển giao lớp 3 64

Hình 3.10: Ảnh hưởng của Lth đến chi phí cập nhật đăng ký trong FC-Micro .65

Hình 3.12: Tổng các gói tin bị mất trong một phiên liên lạc theo thời gian cư trú tại FA 67

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Giá trị các bit cờ trong tiêu đề gói tin WMPLS 31

Bảng 2.2: Các bit điều khiển báo nhận lỗi và điều khiển luồng trong tiêu đề WMPLS 31

Bảng 3.1: Bảng nhãn của LERG sau đăng ký 47

Bảng 3.2: Bảng nhãn của một LER/FA sau khi chuyển giao trong LER 49

Bảng 3.3: Bảng nhãn của LERG sau khi chuyển giao ngoài LER 50

Bảng 3.4: Thiết lập các tham số 62

Bảng 3.5: Thời gian chuyển giao trung bình của các cơ chế tính theo ms 66

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH

NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 1.1 Giới thiệu chung về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS

1.1.1 Khái niệm MPLS

MPLS là một giải pháp chuyển mạch IP và được chuẩn hoá bởi IETF

MPLS là viết tắt của cụm từ: chuyển mạch nhãn đa giao thức (MultiprotocolLabel Switching)

 Gọi là chuyển mạch nhãn vì nó sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn làm kỹ

thuật chuyển tiếp ở lớp bên dưới (lớp 2)

 Gọi là đa giao thức vì MPLS có thể hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng

(lớp 3), không chỉ riêng IP

1.1.2 Lý do ra đời

Với mục tiêu kết hợp hai kỹ thuật IP và ATM với nhau, cụ thể là kết hợp ưuđiểm của IP (ví dụ cơ cấu định tuyến) và của ATM (như phương thức chuyển mạch),MPLS gồm hai chức năng quan trọng sau:

 Chức năng chuyển tiếp gói tin: sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn Bản chất

là: tìm chặng kế tiếp của gói tin trong một bảng chuyển tiếp nhãn, sau đóthay thế giá trị nhãn của gói, rồi chuyển ra cổng ra của bộ định tuyến

 Chức năng điều khiển: gồm (a) các giao thức định tuyến lớp mạng có

nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR và (b) thủ tục gán nhãn đểchuyển thông tin định tuyến thành bảng định tuyến chuyển mạch nhãn

1.1.3 Đặc điểm MPLS

 Tốc độ và trễ: Với mạng chuyển mạch gói, các tham số hiệu năng cơ bản

là tốc độ, tỷ lệ mất gói, trễ và độ biến thiện trễ của lưu lượng người sửdụng Cơ chế chuyển tiếp IP truyền thống là quá chậm để xử lý tải lưulượng lớn trên mạng Internet toàn cầu hay trong các liên mạng Ngượclại với chuyển tiếp IP, chuyển mạch nhãn đạt được tốc độ cao vì giá trịnhãn nhỏ được đặt ở tiêu đề của gói và được sử dụng để truy nhập bảngchuyển tiếp tại bộ định tuyến, nghĩa là nhãn được sử dụng để tìm kiếmtrong bảng định tuyến Việc tìm kiếm này chỉ yêu cầu một lần truy nhậptới bảng, khác với truy nhập bảng định tuyến truyền thống, khi mà việc

tìm kiếm có thể cần đến hàng ngàn lần truy nhập Kết quả của hoạt độngnày là lưu lượng người sử dụng trong gói sẽ được chuyển qua mạngnhanh hơn nhiều, đồng thời sự tích lũy trễ cũng giảm được một cáchđáng kể so với trong mạng IP truyền thống

 Jitter: Là sự thay đổi độ trễ của lưu lượng người sử dụng do việc chuyển

gói tin qua nhiều node trong mạng để chuyển tới đích của nó Tại từngnode, địa chỉ đích trong gói phải được kiểm tra và so sánh với danh sáchđịa chỉ đích khả dụng trong bảng định tuyến của node, do đó trễ và biếnthiên trễ phụ thuộc vào số lượng gói và khoảng thời gian mà bảng tìmkiếm phải xử lý trong khoảng thời gian xác định Kết quả là tại node cuốicùng, Jitter là tổng cộng tất cả các biến thiên độ trễ tại mỗi node giữa bêngửi và bên thu Với gói là thoại thì do Jitter cuộc thoại bị mất đi tính liêntục Do chuyển mạch nhãn hiệu quả hơn, lưu lượng người dùng được gửiqua mạng nhanh hơn và ít Jitter hơn so với định tuyến IP truyền thống

 Khả năng mở rộng mạng: Chuyển mạch nhãn không chỉ cung cấp các

dịch vụ tốc độ cao mà nó còn có thể hỗ trợ khả năng mở rộng tương đốimềm dẻo cho mạng Khả năng mở rộng liên quan đến năng lực điềuchỉnh của hệ thống để phù hợp với sự tăng nhanh của số người sử dụngmạng Chuyển mạch nhãn cung cấp giải pháp cho sự phát triển nhanhchóng và xây dựng các mạng lớn bằng việc cho phép một lượng lớn cácđịa chỉ IP được kết hợp với một hay vài nhãn Giải pháp này giảm đáng

kể kích cỡ bảng địa chỉ và cho phép bộ định tuyến hỗ trợ nhiều người sửdụng hơn

 Tính đơn giản: Chuyển mạch nhãn là giao thức chuyển tiếp cơ bản,

chuyển tiếp gói chỉ dựa vào nhãn Do tách biệt giữa điều khiển vàchuyển tiếp nên kỹ thuật điều khiển dù phức tạp cũng không ảnh hưởngđến hiệu quả của dòng lưu lượng người sử dụng Cụ thể là, sau khi ràngbuộc nhãn được thực hiện, các hoạt động chuyển mạch nhãn để chuyểntiếp lưu lượng là đơn giản, có thể được thực hiện bằng phần mềm, bằngmạch tích hợp chuyên dụng hay bằng các bộ xử lý đặc biệt

 Sử dụng tài nguyên: Các mạng chuyển mạch nhãn không cần nhiều tài

nguyên mạng để thực hiện các công cụ điều khiển trong việc thiết lậpcác đường đi chuyển mạch nhãn cho lưu lượng người sử dụng

 Điều khiển đường đi: Chuyển mạch nhãn cho phép các đường đi qua

một liên mạng được điều khiển tốt hơn Nó cung cấp một công cụ để bốtrí các node và liên kết lưu lượng phù hợp hơn, thuận lợi hơn, cũng nhưđưa ra chính xác các phân lớp lưu lượng (dựa trên các yêu cầu về QoS)khác nhau của dịch vụ

1.2 Các thành phần của MPLS

1.2.1 Các thiết bị trong mạng

LSR là một thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của một mạng MPLS, nó

tham gia vào việc thiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) bằng cách sử dụnggiao thức báo hiệu nhãn thích ứng và thực hiện chuyển mạch tốc độ cao lưu lượng sốliệu dựa trên các đường dẫn được thiết lập

LER là một thiết bị hoạt động tại biên của mạng truy nhập và mạng lõi MPLS.

Các LER hỗ trợ đa cổng được kết nối tới các mạng khác nhau (chẳng hạn FR, ATM vàEthernet) LER đóng vai trò quan trọng trong việc chỉ định và huỷ bỏ nhãn khi lưulượng vào trong hay đi ra khỏi mạng MPLS Sau đó, tại lối vào nó thực hiện việcchuyển tiếp lưu lượng vào mạng MPLS sau khi đã thiết lập LSP nhờ các giao thức báohiệu nhãn và phân bổ lưu lượng trở lại mạng truy nhập tại lối ra

1.2.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP

LSP: là một đường đi để gói tin qua mạng chuyển mạch nhãn trọn vẹn từ điểm

bắt đầu dán nhãn đến điểm nhãn bị loại bỏ khỏi gói tin Các LSP được thiết lập trướckhi truyền dữ liệu

Đường hầm LSP: LSP từ đầu tới cuối được gọi là đường hầm LSP, nó là chuỗi

liên tiếp các đoạn LSP giữa hai node kề nhau Các đặc trưng của đường hầm LSP,chẳng hạn như phân bổ băng tần, được xác định bởi sự thoả thuận giữa các node,nhưng sau khi đã thoả thuận, node lối vào (bắt đầu của LSP) xác định dòng lưu lượngbằng việc chọn lựa nhãn của nó Khi lưu lượng được gửi qua đường hầm, các nodetrung gian không kiểm tra nội dung của tiêu đề mà chỉ kiểm tra nhãn Do đó, phần lưulượng còn lại được xuyên hầm qua LSP mà không phải kiểm tra Tại cuối đường hầmLSP, node lối ra loại bỏ nhãn và chuyển lưu lượng IP tới node IP

Có thể sử dụng các đường hầm LSP để thực hiện các chính sách kỹ thuật lưulượng liên quan tới việc tối ưu hiệu năng mạng Chẳng hạn, các đường hầm LSP có thểđược di chuyển tự động hay thủ công ra khỏi vùng mạng bị lỗi, tắc nghẽn, hay là nodemạng bị nghẽn cổ chai Ngoài ra, nhiều đường hầm LSP song song có thể được thiết

lập giữa hai node, và lưu lượng giữa hai node đó có thể được chuyển vào trong cácđường hầm này theo các chính sách cục bộ.

Trong mạng MPLS các LSP được thiết lập bằng một trong ba cách đó là: Địnhtuyến từng chặng, định tuyến hiện (ER) và định tuyến cưỡng bức (CR)

Một số khái niệm liên quan tới đường chuyển mạch nhãn là đường lên vàđường xuống

Đường lên (Upstream): Hướng đi dọc theo đường dẫn từ đích đến nguồn Một

router đường lên có tính chất tương đối so với một router khác, nghĩa là nó gần nguồnhơn router được nói đến đó dọc theo đường dẫn chuyển mạch nhãn

Đường xuống (Downstream): Hướng đi dọc theo đường dẫn từ nguồn đến

đích Một router đường xuống có tính chất tương đối so với một router khác, nghĩa là

nó gần đích hơn router được nói đến đó dọc theo đường dẫn chuyển mạch nhãn

1.2.3 Nhãn và các vấn đề liên quan

1.2.3.1 Nhãn, ngăn xếp nhãn, không gian nhãn

Tiêu đề MPLS: MPLS định nghĩa một tiêu đề có độ dài 32 bit, được đặt ngay

sau tiêu đề lớp 2 và trước một tiêu đề lớp 3

Cấu trúc tiêu đề MPLS

Hình 1 1: Khuôn dạng tiêu đề nhãn MPLS

Ý nghĩa các trường

 Nhãn: là một thực thể có chiều dài cố định (20 bit) dùng làm cơ sở cho

việc chuyển tiếp

 Exp (Experimental): Các bit Exp được dự trữ về mặt kỹ thuật cho sử

dụng thực tế Chẳng hạn sử dụng những bit này để chỉ thị QoS - thường

là một bản sao trực tiếp của các bit chỉ thị độ ưu tiên trong gói IP Khicác gói MPLS bị xếp hàng, có thể sử dụng các bit Exp như cách sử dụngcác bit chỉ thị độ ưu tiên IP

 BS (Bottom of stack): Bit này dùng để chỉ thị cho nhãn ở cuối ngăn xếp

nhãn Nhãn ở đáy của ngăn xếp nhãn có giá trị BS bằng 1 Các nhãnkhác có giá trị bit BS bằng 0

 TTL (Time To Live): Thông thường các bit TTL là một bản sao trực tiếp

của các bit TTL trong tiêu đề gói IP Chúng giảm giá trị đi một đơn vịkhi gói đi qua mỗi chặng để tránh lặp vòng vô hạn TTL cũng có thểđược sử dụng khi các nhà điều hành mạng muốn giấu cấu hình mạngnằm bên dưới

Ngăn xếp nhãn là một tập các nhãn có thứ tự được chỉ định cho gói Việc xử lý

các nhãn này cũng tuân theo một thứ tự

Không gian nhãn: Thuật ngữ không gian nhãn dùng để chỉ ra cách thức mà

một nhãn được kết hợp với một LSR Có hai phương pháp để phân nhãn giữa các LSR,tương ứng với hai dạng không gian nhãn, đó là: không gian nhãn theo từng giao diện

và không gian nhãn theo từng node

Không gian nhãn theo từng giao diện: Nhãn được kết hợp với một giao diện

nào đó trên một LSR, ví dụ như DS3 hoặc giao diện SONET Không gian nhãn loạinày thường được sử dụng với các mạng ATM và FR, trong đó các nhãn nhận dạngkênh ảo được kết hợp với một giao diện Nếu LSR sử dụng một giá trị giao diện để giữmột bản ghi các nhãn trên mỗi giao diện thì một giá trị nhãn có thể được tái dùng tạimỗi giao diện, miễn là thoả mãn điều kiện một nhãn là duy nhất trong không giannhãn Theo một nghĩa nào đó, bộ nhận dạng giao diện này trở thành một nhãn bêntrong tại LSR, khác với nhãn bên ngoài được gửi giữa các LSR

Không gian nhãn theo từng node (theo tất cả các giao diện): Ở đây, nhãn đến

được dùng chung cho tất cả các giao diện trên node Điều này có nghĩa là node (hosthay router) phải ấn định nhãn trên tất cả các giao diện

1.2.3.2 Liên kết nhãn với FEC

Khái niệm FEC: FEC là một nhóm các gói chia sẻ cùng yêu cầu chuyển tiếp

qua mạng Tất cả các gói trong một nhóm như vậy được cung cấp cùng cách chọnđường tới đích Dựa trên FEC, nhãn được thoả thuận giữa các LSR lân cận từ lối vàotới lối ra trong một vùng định tuyến, sau đó được sử dụng để chuyển tiếp lưu lượngqua mạng

Mỗi LSR xây dựng một bảng để xác định xem một gói phải được chuyển tiếpnhư thế nào Bảng này được gọi là cơ sở thông tin nhãn (LIB: Label InformationBase), nó là tổ hợp các liên kết nhãn với FEC

FEC phụ thuộc vào một số yếu tố, ít nhất là là địa chỉ IP và có thể là cả kiểu lưulượng trong gói (thoại, dữ liệu, fax )

Lý do dùng FEC: Thứ nhất, nó cho phép nhóm các gói vào các lớp Từ việc

nhóm này, giá trị FEC trong một gói có thể được dùng để thiết lập độ ưu tiên cho việc

xử lý các gói Thứ hai, FEC có thể được dùng để hỗ trợ hiệu quả hoạt động QoS.

Việc kết hợp một FEC với một gói được thực hiện bằng cách sử dụng một nhãn

để định danh một FEC đặc trưng Với các lớp dịch vụ khác nhau, phải dùng các FECkhác nhau và các nhãn liên kết khác nhau Trong một vài hệ thống, chỉ địa chỉ đích IPmới được sử dụng để định danh FEC đặc trưng

Các phương pháp liên kết nhãn: Hoạt động liên kết nhãn xảy ra tại LSR, trong

đó một nhãn được kết hợp với một FEC Các phương pháp liên kết nhãn bao gồm:

Liên kết tại chỗ và liên kết xa: Liên kết tại chỗ là trường hợp khi chính bộ định

này khi nó nhận lưu lượng hay thông tin điều khiển từ một node lân cận Liên kết xa làhoạt động trong đó một node lân cận chỉ định một liên kết nhãn tới node cục bộ

Liên kết đường lên và liên kết đường xuống: Liên kết nhãn đường xuống liên

quan tới phương pháp trong đó liên kết nhãn được thực hiện bởi LSR đường xuống,còn đối với liên kết nhãn đường lên thì được thực hiện bởi LSR đường lên Thuật ngữđường xuống chỉ hướng từ nguồn đến đích, còn đường lên là từ đích đến nguồn

1.3 Hoạt động của MPLS

1.3.1 Hoạt động cơ bản

Cơ chế chuyển tiếp của MPLS được thực hiện bằng cách tra cứu trong mộtbảng LIB đã định trước (là ánh xạ giữa giá trị nhãn và các địa chỉ của bước tiếp theo).Một PHB (Per Hop Behavior) có thể được xác định ở mỗi LSR cho một FEC nào đó.PHB xác định mức ưu tiên khi xếp hàng gói tương ứng với FEC và xác định chínhsách hủy gói (khi nghẽn mạch)

Các gói tin có thể có cùng LER lối vào và ra nhưng FEC khác nhau Khi đó,chúng được đánh nhãn khác nhau, được sử lý theo PHB khác nhau ở các LSR, và cóthể được vận chuyển qua mạng theo các LSP khác nhau

Về cơ bản MPLS phân lưu lượng vào các loại FEC Lưu lượng thuộc một FEC

sẽ được chuyển qua miền MPLS theo một đường LSP Từng gói dữ liệu sẽ được xemnhư thuộc một FEC bằng cách sử dụng các nhãn cục bộ

MPLS thực hiện bốn bước sau đây để chuyển gói tin qua một miền MPLS:

Bước 1-Báo hiệu

Với bất kỳ loại lưu lượng nào vào mạng MPLS, các bộ định tuyến sẽ xác địnhmột liên kết giữa nhãn với lớp chuyển tiếp FEC của lưu lượng đó Sau khi thực hiệnthủ tục liên kết nhãn, mỗi bộ định tuyến sẽ tạo các mục trong bảng cơ sở thông tinnhãn LIB Tiếp đó, MPLS thiết lập một đường chuyển mạch nhãn LSP và các tham sốQoS của nó

Để thực hiện được bước 1 cần phải có hai giao thức cho phép trao đổi thông tingiữa các bộ định tuyến là:

- Giao thức định tuyến bên trong một miền để trao đổi thông tin giữa các bộđịnh tuyến

- Giao thức phân bổ nhãn

Giao thức định tuyến cho phép xác định cấu trúc cũng như tình trạng hoạt độnghiện thời của mạng Dựa vào các thông tin đó, một LSP có thể được gán cho một FEC.Như vậy giao thức định tuyến phải có khả năng thu thập và sử dụng thông tin để hỗ trợcác yêu cầu QoS của FEC

Các nhãn được gán cho các gói ứng với FEC của nó Vì giá trị của nhãn chỉmang tính cục bộ giữa hai bộ định tuyến kề nhau nên cần phải có cơ chế đảm bảo tínhxuyên suốt giữa các bộ định tuyến trên cùng LSP nhằm thống nhất về việc liên kết giátrị nhãn với FEC Như vậy cần có một giao thức để phân bổ nhãn giữa các LSR.

Bước 2- Dán nhãn

Khi một gói đến bộ định tuyến LER đầu vào, LER sau khi xác định các tham sốQoS sẽ phân gói này vào một loại FEC, tương ứng với một LSP nào đó Sau đó, LERgán cho gói này một nhãn phù hợp và chuyển tiếp gói dữ liệu vào trong mạng NếuLSP chưa có sẵn thì MPLS phải thiết lập một LSP mới như ở bước 1

Bước 3- Vận chuyển gói dữ liệu

Sau khi đã vào trong mạng MPLS, tại mỗi LSR gói dữ liệu sẽ được xử lý nhưsau:

- Bỏ nhãn các gói đến và gán cho chúng một nhãn mới ở đầu ra (đổi nhãn)

- Chuyển tiếp gói dữ liệu đến LSR kế tiếp dọc theo LSP

Bước 4- Tách nhãn

Bộ định tuyến biên LER ở đầu ra của miền MPLS sẽ cắt bỏ nhãn, phân tích tiêu

đề IP (hoặc xử lý nhãn tiếp theo trong ngăn xếp) và chuyển tiếp gói dữ liệu đó đếnđích

1.3.2 Định tuyến

Khái niệm định tuyến trong mạng MPLS đề cập đến việc chọn LSP cho mộtFEC nào đó Nói chung các LSP có thể được thiết lập bằng một trong ba cách: Địnhtuyến từng chặng (hop-by-hop), định tuyến hiện (ER-Explicit Routing) hoặc địnhtuyến ràng buộc (CR-Constrained Routing) Dưới đây sẽ giới thiệu về các phươngpháp định tuyến này

1.3.2.1 Định tuyến từng chặng

Phương pháp này là tương đương với phương pháp được sử dụng hiện naytrong các mạng IP truyền thống Các giao thức định tuyến truyền thống chẳng hạn nhưOSPF, BGP hay PNNI được sử dụng để thăm dò địa chỉ IP Trong phương pháp nàymỗi LSR lựa chọn một cách độc lập tuyến kế tiếp với một FEC cho trước Mỗi nodeMPLS xác định nội dung của LIB bằng việc tham chiếu tới bảng định tuyến IP của nó.Với mỗi lối vào trong bảng định tuyến, mỗi node sẽ thông báo một ràng buộc (chứa 1địa chỉ mạng và 1 nhãn) tới các node lân cận

Phương pháp định tuyến này hỗ trợ vài ưu điểm của MPLS như chuyển mạchnhãn nhanh, có thể dùng ngăn xếp nhãn và các xử lý khác nhau với các FEC trên cùng

một tuyến Tuy nhiên, do có hạn chế về các tham số trong giao thức định tuyến nênđịnh tuyến từng chặng không hỗ trợ tốt xử lý lưu lượng và các chính sách quản trị.

1.3.2.2 Định tuyến hiện (ER)

Định tuyến hiện tương tự với định tuyến nguồn Trong phương pháp này khôngmột node nào được cho phép lựa chọn chặng kế tiếp Thay vào đó một LSR được lựachọn trước, thường là LSR lối vào hay LSR lối ra, sẽ xác định danh sách các node màER-LSP đi qua Đường dẫn đã được xác định có thể là không tối ưu Song do cáctuyến có thể chọn trước nên định tuyến hiện cho phép đơn giản hóa công việc quản trị.Dọc đường dẫn các tài nguyên có thể được đặt trước để đảm bảo QoS cho lưu lượng

dữ liệu Điều này làm cho kĩ thuật lưu lượng thực hiện dễ dàng hơn, các dịch vụ đượcphân biệt có thể được cung cấp bằng cách sử dụng các luồng dựa trên các chính sáchhay các phương pháp quản lý mạng

Hình 1.3: Định tuyến hiện

Hình 1.3 thể hiện ví dụ về định tuyến hiện Các đường đi được xác định bắt đầu

tại bộ định tuyến lối vào A, sau đó tới B và D rồi ra tại F Trong trường hợp này địnhtuyến hiện không cho phép đường đi qua các LSR C và E Các đường đi trong địnhtuyến hiện được mã hóa trong bản tin yêu cầu nhãn và có thể được thiết lập bằng việc

sử dụng các bản tin LDP

Cũng như các chức năng khác của MPLS, chức năng định tuyến hiện được chialàm hai phần là điều khiển và chuyển tiếp Thành phần điều khiển chịu trách nhiệmthiết lập trạng thái chuyển tiếp dọc theo tuyến hiện Thành phần chuyển tiếp sử dụngtrạng thái chuyển tiếp được thiết lập bởi thành phần điều khiển cũng như thông tin cótrong các gói tin để truyền chúng dọc theo tuyến hiện

1.3.2.3 Định tuyến ràng buộc (CR)

Một thuật toán định tuyến có tính đến các yêu cầu về lưu lượng của nhiều luồng

và tài nguyên hiện có tại các node trong mạng được xem như định tuyến có ràng buộc

Khi sử dụng định tuyến này, mạng có thể biết được mức độ sử dụng mạng hiện tại, dunglượng còn lại của mạng và các dịch vụ được cam kết

Các tham số được tính đến trong định tuyến ràng buộc có thể là đặc tính liên kết(băng tần, trễ,…vv), hop count hay QoS Các LSP được thiết lập có thể là các CR-LSP,trong đó các thông tin ràng buộc có thể là các chặng định tuyến hiện hay các yêu cầuQoS Các chặng định tuyến hiện chỉ ra đường đi nào được dùng Còn các yêu cầu QoSchỉ ra các tuyến và các cơ chế xếp hàng hay lập lịch nào được sử dụng cho luồng lưulượng

Khi sử dụng định tuyến ràng buộc, có thể một đường đi có cost tổng cộng lớnhơn nhưng chịu tải ít hơn sẽ được lựa chọn Tuy nhiên, trong khi định tuyến ràng buộcgia tăng hiệu năng mạng thì nó cũng bổ sung thêm độ phức tạp trong việc tính toánđịnh tuyến vì đường dẫn được lựa chọn phải thoả mãn các yêu cầu QoS của LSP

Định tuyến ràng buộc có thể được sử dụng cùng với MPLS để thiết lập cácLSP IETF đã định nghĩa thành phần CR-LDP để làm cho việc thiết lập đường đi dựatrên các ràng buộc trở nên thuận tiện hơn Giao thức này sẽ được trình bày cụ thể trongphần 1.4

Hình 1 4: Khung MPLS với PPP/Ethernet là lớp liên kết dữ liệu

Do nhãn MPLS được chèn thêm vào gói tin như vậy nên bộ định tuyến gửithông tin phải có phương tiện gì đó để thông báo cho bộ định tuyến nhận biết rằng gói

đang được gửi không phải là gói IP thuần mà là gói có nhãn (gói MPLS) Để thực hiệnchức năng này, một số dạng giao thức mới được định nghĩa trên lớp 2.

1.3.3.2 Chế độ tế bào

Chế độ tế bào là thuật ngữ được sử dụng khi chúng ta có một mạng các chuyểnmạch ATM hay mạng FR sử dụng MPLS trong mặt phẳng điều khiển để hoán đổithông tin VCI/VPI thay cho việc sử dụng báo hiệu ATM hay báo hiệu FR

Hình 1 5: Khung MPLS với ATM là lớp liên kết dữ liệu

Trong chế độ tế bào, nhãn được mã hoá trong các trường VPI/VCI hay DLCI(xem hình 1.5 và hình 1.6) Sau khi quá trình trao đổi thông tin nhãn được thực hiệntrong mặt phẳng điều khiển, trong mặt phẳng chuyển tiếp, bộ định tuyến lối vào phânchia các gói vào trong các tế bào ATM, dán nhãn cho chúng và thực hiện truyền CácATM LSR trung gian xử lý các gói như một chuyển mạch ATM thông thường–chúngchuyển tiếp tế bào dựa trên giá trị VPI/VCI và thông tin cổng vào Cuối cùng, bộ địnhtuyến lối ra tổng hợp các tế bào trở lại thành gói

Hình 1 6: Khung MPLS với FR là lớp liên kết dữ liệu

Chế độ tế bào còn được gọi là ATM được điều khiển nhãn (LC-ATM)

1.4.1.1 Giới thiệu chung

Giao thức phân phối nhãn được nhóm nghiên cứu MPLS của IETF xây dựng vàban hành dưới tên RFC 3036 Phiên bản mới nhất được công bố năm 2001 đưa ranhững định nghĩa và nguyên tắc hoạt động của giao thức LDP

Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong quá trình gán nhãn cho các góithông tin Vị trí của giao thức LDP và các mối liên kết chức năng cơ bản của LDP vớicác giao thức khác thể hiện trên hình 1.7 Giao thức LDP là giao thức điều khiển táchbiệt được các LSR sử dụng để trao đổi và điều phối quá trình gán nhãn/FEC Giao thứcnày là một tập hợp các thủ tục trao đổi các bản tin cho phép các LSR sử dụng giá trịnhãn thuộc FEC nhất định để truyền các gói thông tin

Một kết nối TCP được thiết lập giữa các LSR đồng cấp để đảm bảo các bản tinLDP được truyền một cách trung thực theo đúng thứ tự Các bản tin LDP có thể xuấtphát từ bất cứ một LSR (điều khiển đường chuyển mạch nhãn LSR độc lập) hay từLSR biên lối ra (điều khiển LSP theo lệnh) và chuyển từ LSR phía trước đến LSR phíasau cận kề Việc trao đổi các bản tin LDP có thể được khởi phát bởi sự phát hiện củaluồng số liệu đặc biệt, bản tin lập dự trữ RSVP hay cập nhập thông tin định tuyến Khimột cặp LSR đã trao đổi bản tin LDP cho một FEC nhất định thì một đường chuyểnmạch LSP từ đầu vào đến đầu ra được thiết lập sau khi mỗi LSR ghép nhãn đầu vàovới nhãn đầu ra tương ứng trong LIB của nó LDP có thể hoạt động giữa các LSR kếtnối trực tiếp hay không trực tiếp

Hình 1.7: Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS

LDP định nghĩa 4 loại bản tin: Bản tin thăm dò, Bản tin phiên, Bản tin pháthành, Bản tin thông báo Bốn loại bản tin này cũng nói lên chức năng mà nó thực hiện

 Bản tin thăm dò (Discovery): Dùng để thông báo và duy trì sự có mặt của

một LSR trong mạng Theo định kỳ, LSR gửi bản tin Hello qua cổng UDPvới địa chỉ multicast tới tất cả các bộ định tuyến trên mạng con

 Bản tin phiên (Session): Để thiết lập, duy trì và xoá các phiên giữa các

LSR Hoạt động này yêu cầu gửi các bản tin Initialization trên TCP Sau khihoạt động này hoàn thành các LSR trở thành các đối tượng ngang cấp LDP

 Bản tin phát hành (Advertisement): Dùng để tạo, thay đổi và xoá các ràng

buộc nhãn với các FEC Những bản tin này cũng được mang trên TCP MộtLSR có thể yêu cầu một liên kết nhãn từ LSR lân cận bất kỳ khi nào nó cần

Nó cũng phát hành các liên kết nhãn bất cứ khi nào nó muốn tới một đốitượng ngang cấp LDP nào đó sử dụng liên kết nhãn

 Bản tin xác nhận (Notification): Dùng để cung cấp các thông báo lỗi, thông

tin chẩn đoán, và thông tin trạng thái Những bản tin này cũng mang trên TCP

Đa số các bản tin LDP chạy trên giao thức TCP để đảm bảo độ tin cậy của cácbản tin (ngoại trừ bản tin thăm dò)

1.4.1.2 Các bản tin LDP

a) Tiêu đề LDP

Mỗi một bản tin LDP được gọi là đơn vị dữ liệu giao thức PDU, được bắt đầubằng tiêu đề bản tin và sau đó là các bản tin LDP như đã được trình bày ở trên Hình1.8 chỉ ra các trường chức năng của tiêu đề LDP và các trường này thực hiện các chứcnăng sau:

 Phiên bản: Chỉ số phiên bản của giao thức, phiên bản đang sử dụng hiện tại

là phiên bản 1

 Độ dài PDU: Tổng độ dài của PDU tính theo byte, ngoại trừ trường phiên

bản và trường độ dài

 Nhận dạng LDP: Nhận dạng không gian nhãn của LSR gửi bản tin này.

Bốn byte đầu tiên chứa địa chỉ IP được gán cho LSR để nhận dạng bộ địnhtuyến Hai byte cuối nhận dạng không gian nhãn bên trong LSR.Với LSR cókhông gian nhãn lớn, trường chức năng này đặt về giá trị 0

LDP sử dụng lược đồ mã hoá kiểu-độ dài-giá trị TLV (Type-Length-Value) để

mã hoá các thông tin mang trong bản tin LDP Như chỉ ra trên hình 1.9, TVL được mãhoá thành một trường 2 byte trong đó sử dụng 14 bít để đặc trưng cho kiểu, và 2 bit(U, F) cho trường hợp LSR không nhận ra được kiểu, 2 byte tiếp theo là trường độ dài

và trường giá trị có độ dài thay đổi

 Bit U (Unknown TLV): TLV không biết;

 Bit F (Forward Unknown TLV): chuyển tiếp TLV không biết;

 Trường kiểu: qui định các trường mà giá trị được dịch;

 Trường độ dài: xác định độ dài của trường giá trị;

 Trường giá trị: có thể chứa các TLV khác

Bit F chỉ được sử dụng khi bit U = 1 và bản tin LDP chứa bản tin chưa biết kiểunày được truyền đi Nếu bít F bằng 0 thì bản tin chưa biết kiểu sẽ không chuyển đicùng bản tin LDP chứa nó và nếu bit F=1 thì bản tin chưa biết kiểu sẽ chuyển đi cùngbản tin LDP chứa nó.

c) Khuôn dạng chung

Khuôn dạng bản tin LDP

Hình 1 10: Khuôn dạng các bản tin LDP

 Bit U: bit bản tin chưa biết, liên quan đến bản tin chưa biết kiểu Nếu U=0

thì một thông báo sẽ được phản hồi lại cho phía gửi, còn nếu U=1 thì bản tinkhông thể được thông dịch bởi phía nhận, lúc đó bản tin bị bỏ qua mà không

có phản hồi

 Kiểu bản tin: Chỉ ra kiểu bản tin là gì.

 Độ dài bản tin: Chỉ ra chiều dài của các phần nhận dạng bản tin, các thông

số bắt buộc và các thông số tuỳ chọn

 Nhận dạng bản tin: là một số nhận dạng duy nhất bản tin Trường này có

thể được sử dụng để kết hợp các bản tin Thông báo với một bản tin khác.

ID bản tinThông số bắt buộcThông số tuỳ chọn

U Kiểu bản tin Độ dài bản tin

 Thông số bắt buộc,và Thông số tuỳ chọn tuỳ thuộc vào từng bản tin LDP.

Về mặt nguyên lý, mọi thứ xuất hiện trong bản tin LDP có thể được mã hoátheo TLV, nhưng các đặc tả LDP không phải luôn luôn sử dụng lược đồ TLV Nókhông được sử dụng khi nó không cần thiết và sự sử dụng nó khi đó sẽ gây lãng phíkhông gian Chẳng hạn không cần thiết phải sử dụng khuôn dạng TLV nếu chiều dàicủa giá trị là cố định hay kiểu của giá trị đã được biết và không phải chỉ định một nhậndạng kiểu

d) Một số bản tin LDP

Bản tin Hello

Bản tin Hello (Chào hỏi) được trao đổi giữa hai LSR ngang cấp trong một phiênphát hiện LDP Một LSR lưu giữ bản ghi của các bản tin Hello được gửi từ các LSRngang cấp khác Các cặp LSR thương lượng thời gian lưu giữ dùng cho bản tin Hello.Mỗi cặp đề nghị một thời gian lưu giữ và thời gian lưu giữ được dùng là sẽ là giá trịnhỏ nhất được đề nghị trong các bản tin

Bản tin Initialization (Khởi tạo)

Các bản tin thuộc loại này được gửi khi bắt đầu một phiên LDP giữa hai LSR

để trao đổi các tham số, các đại lượng tuỳ chọn cho phiên Các tham số này bao gồm:

 Chế độ phân bổ nhãn

 Các giá trị định thời

 Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa hai LSR đó

Bản tin Label Mapping và Label Withdraw

Các bản tin Label Mapping (Liên kết nhãn) được sử dụng để quảng bá liên kếtgiữa FEC (tiền tố điạ chỉ) và nhãn Bản tin Label Withdraw (Thu hồi nhãn) thực hiệnquá trình ngược lại: nó được sử dụng để xoá bỏ liên kết vừa thực hiện Bản tin nàyđược sử dụng khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến (thay đổi tiền tố địa chỉ) haythay đổi trong cấu hình LSR làm tạm dừng việc chuyển nhãn các gói trong FEC đó

Bản tin Label Request (Yêu cầu nhãn)

Trong chế độ hoạt động gán nhãn theo yêu cầu, LSR đường lên sẽ yêu cầuLSR đường xuống gán và quảng bá nhãn bằng cách sử dụng bản tin Label Request

Bản tin Label Request Abord

Nếu bản tin Label Request cần phải hủy bỏ trước khi được chấp nhận (do nút kếtiếp trong FEC yêu cầu đã thay đổi) thì LSR yêu cầu sẽ hủy bỏ yêu cầu với bản tinLabel Request Abord (Hủy bỏ yêu cầu nhãn)

Bản tin Label Release:

Bản tin này được LSR sử dụng khi nó nhận được liên kết nhãn không còn cầnthiết nữa Điều này thường xảy ra khi LSR nhận thấy nút tiếp theo cho FEC khôngphải là LSR quảng bá liên kết nhãn tương ứng

1.4.1.3 Thủ tục thăm dò LSR lân cận

Thủ tục phát hiện LSR lân cận của LDP chạy trên UDP thực hiện như sau(hình 1.11):

 Một LSR định kỳ gửi bản tin Hello tới các cổng UDP đã biết trong tất cả các

bộ định tuyến trong mạng con của nhóm multicast

 Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP Như vậy, tại mộtthời điểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có kết nối trựctiếp

 Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó sẽthiết lập kết nối TCP đến LSR đó

 Khi đó phiên LDP được thiết lập giữa hai LSR Phiên LDP là phiên hai chiều cónghĩa là mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi ràng buộc nhãn.Trong trường hợp các LSR không kết nối trực tiếp trong một mạng con, người

ta sử dụng một cơ chế bổ sung như sau:

LSR định kỳ gửi bản tin Hello trên UDP đến địa chỉ IP đã được khai báo khi lậpcấu hình Phía nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin HELLO khác truyền mộtchiều ngược lại đến LSR gửi và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên

Thông thường trường hợp này hay được áp dụng khi giữa hai LSR có mộtđường LSP cho điều khiển lưu lượng và nó yêu cầu phải gửi các gói có nhãn quađường LSP đó

Hình 1 11: Thủ tục phát hiện LSR lân cận

1.4.1.4 Giao thức CR-LDP

Giao thức CR-LDP được sử dụng để điều khiển cưỡng bức LDP Giao thức này

là phần mở rộng của LDP cho quá trình định tuyến cưỡng bức của LSP Cũng giốngnhư LDP, nó sử dụng các phiên TCP giữa các LSR đồng cấp để gửi các bản tin phânphối nhãn

Một hệ thống hỗ trợ định tuyến cưỡng bức cần đảm bảo các yêu cầu sau: thứnhất, nút nguồn cần biết cấu hình mạng Thứ hai, nguồn cần biết các thuộc tính củaliên kết trong mạng Thứ ba, hệ thống có hỗ trợ định tuyến hiện Thứ tư, giống nhưtuyến được thiết lập giữa nút nguồn và nút đích, sự dành riêng tài nguyên có thể xảy ra

và trạng thái thuộc tính của đường liên kết phải được cập nhật liên tục Như vậy, để hỗtrợ định tuyến cưỡng bức ngoài một số điều kiện khống chế về băng thông, khoảngcách quản lý còn cần có khả năng định tuyến hiện (hoặc định tuyến nguồn)

Để xác nhận thông tin tài nguyên dành riêng theo LSR, CR-LDP tạo thêm đối

tượng mới “tham số điều khiển lưu lượng” gồm 6 tham số: Tốc độ số liệu đỉnh, kích

thước số liệu bùng phát, tốc độ số liệu ngẫu nhiên, kích thước lớn quá hạn, tần số vàtrọng số Hai tham số đầu định nghĩa về số lượng lớn nhất của lưu lượng trong LSP.Hai tham số sau định nghĩa về số lượng lưu lượng Tần số chỉ ra khoảng thời gian LSPđạt được cung cấp độ rộng băng của LSR và trọng số được dùng để xác định độ rộngbăng trên CDR, phân chia theo LSP

Có hai lý do để sử dụng MPLS Trước hết MPLS cho phép tách các thông tin sửdụng để chuyển tiếp (nhãn) từ các thông tin có trong mào đầu của gói IP Thứ hai làviệc chuyển đổi giữa FEC và LSP chỉ được giới hạn trong LSR tại một đầu của LSP.Nói một cách khác, việc quyết định gói IP nào sẽ được định tuyến hiện ra sao hoàntoàn do LSR tính toán xác định tuyến Và như đã trình bày ở trên, đây chính là chứcnăng cần thiết để hỗ trợ định tuyến cưỡng bức.

1.4.2 Giao thức dành trước tài nguyên RSVP

1.4.2.1 Giới thiệu chung

Giao thức dành trước tài nguyên RSVP được mô tả chi tiết trong các RFC2205/3209 Như tên gọi của nó, giao thức dành trước tài nguyên (RSVP) dùng để dànhtrước các tài nguyên cho một phiên làm việc (dòng lưu lượng) trong mạng Internet.Khía cạnh này của Internet là một điều khá đặc biệt vì hơi khác những gì chúng tađược biết – Internet cung cấp các dịch vụ nỗ lực cao nhất, không liên quan đến nhữngyêu cầu xác định trước cho ứng dụng người dùng

Cần nhớ rằng IP là giao thức phi kết nối, nó không thiết lập trước đường đicho các dòng lưu lượng, trong khi đó RSVP thiết lập trước những đường đi này vàđảm bảo cung cấp đủ băng thông cho chúng RSVP không cung cấp các hoạt độngđịnh tuyến mà sử dụng IPv4 hay IPv6 như là cơ chế truyền tải giống như cách màcác giao thức bản tin điều khiển Internet ICMP và giao thức bản tin nhóm InternetIGMP hoạt động

RSVP yêu cầu phía thu đưa ra tham số QoS cho dòng lưu lượng Các ứng dụngphía thu phải xác định bản ghi QoS và chuyển tới RSVP Sau khi phân tích các yêucầu này, RSVP gửi các yêu cầu tới tất cả các nút tham gia trong việc vận chuyển dònglưu lượng Như thể hiện trong hình 1.12, chất lượng dịch vụ của một dòng lưu lượng

nào đó được thực hiện bằng các kỹ thuật: Phân loại gói, điều khiển chấp nhận kết nối, lập lịch gói và điều khiển chính sách

Như đã chỉ ra trong hình 1.12, quá trình RSVP chuyển các yêu cầu QoS tới hai

khối quyết định tại chỗ là Điều khiển chấp nhận và Điều khiển chính sách Điều khiển

chấp nhận xác định xem nút có đủ tài nguyên để cung cấp cho dòng lưu lượng với mứcQoS được yêu cầu hay không Điều khiển chính sách xác định xem một dòng lưulượng có được cho phép theo các quy tắc quản lý hay không, chẳng hạn như địa chỉ IPhay nhận dạng giao thức nào đó được hay không được phép dành trước băng thông

Trong quá trình thiết lập việc dành trước tài nguyên, nếu xảy ra trường hợp mộttrong hai hoạt động điều khiển chấp nhận và điều khiển chính sách không thành côngthì sự dành trước tài nguyên sẽ bị hủy bỏ và quá trình RSVP trả lại bản tin thông báolỗi tới phía nhận tương ứng

1.4.2.2 Các bản tin chính của RSVP

RSVP sử dụng hai bản tin cơ bản là bản tin PATH và bản tin RESV

Các hoạt động RSVP được bắt đầu bằng bản tin PATH Nó được sử dụng bởiphía gửi để thiết lập đường đi cho phiên (dòng lưu lượng) Một phiên RSVP được xácđịnh bởi địa chỉ IP đích (DestAddress), nhận dạng giao thức IP (ProtocolIP) và nhậndạng cổng đích

Các bản tin RESV được gửi bởi phía nhận và chúng cho phép phía gửi cũngnhư các nút trung gian biết các yêu cầu của phía nhận

Đường đi của bản tin RESV giống với đường đi của bản tin PATH nhưng theochiều ngược lại

Các trường bên trong bản tin RSVP được gọi là đối tượng Từ khi ra đời, nhiềuđối tượng đã liên tục được bổ sung Chúng ta sẽ đề cập đến những đối tượng trong cácbản tin RSVP liên quan đến MPLS trong phần tiếp theo

1.4.2.3 MPLS hỗ trợ RSVP

Mục tiêu đầu tiên của việc hỗ trợ RSVP vào MPLS là cho phép các LSR dựavào việc phân loại gói tin theo nhãn chứ không phải theo mào đầu IP để nhận biết cácgói tin thuộc các luồng của cổng dành riêng Nói cách khác, cần phải tạo và kết hợpcác luồng và các nhãn cho các luồng có các cổng dành riêng RSVP Chúng ta có thểxem một tập hợp các gói tin tạo ra bởi cổng dành riêng RSVP như là một trường hợpriêng khác của FEC

Điều này trở nên khá dễ dàng để kết hợp các nhãn với các luồng dành riêngtrong RSVP, ít nhất là với unicast (đơn hướng) Chúng ta định nghĩa một đối tượngRSVP mới là đối tượng LABEL được mang trong bản tin RSVP RESV Khi một LSRmuốn gửi bản tin RESV cho một luồng RSVP mới, LSR cấp phát một nhãn từ trongtập nhãn rỗi, tại một lối vào trong LFIB của nó với nhãn lối vào được đặt cho nhãn cấpphát, và gửi đi bản tin RESV có chứa nhãn này Chú ý là các bản tin RESV truyền từ

bộ nhận tới bộ gửi là dưới dạng cấp phát nhãn xuôi

Khi nhận được bản tin RESV chứa đối tượng LABEL, một LSR thiết lập LFIBcủa nó với nhãn này là nhãn lối ra Sau đó nó cấp phát một nhãn để sử dụng như lànhãn lối vào và chèn nó vào bản tin RESV trước khi gửi nó đi Rõ ràng là, khi các bảntin RESV truyền đến LSR ngược thì LSP được thiết lập dọc theo tuyến đường Cũngchú ý là, khi các nhãn được cung cấp trong các bản tin RESV, mỗi LSR có thể dễ dàngkết hợp các tài nguyên QoS phù hợp với LSP Hình 1.14 minh hoạ quá trình trao đổinày Trong trường hợp này chúng ta giả sử các máy chủ không tham dự vào việc phânphối nhãn LSR-R3 cấp phát nhãn L cho cổng dành riêng này và thông báo nó vớiLSR-R2 LSR-R2 cấp phát nhãn M cũng cho cổng dành riêng này và thông báo nó tới

LSR-R1 Bây giờ đã có một LSP cho luồng dành riêng từ LSR-R1 tới LSR-R3 Khicác gói tin tương ứng với cổng dành riêng này (ví dụ gói tin gửi từ H1 tới H2 với sốcổng nguồn, đích thích hợp và số giao thức giao vận thích hợp) tới R1, R1 phân biệt

nó bằng các thông tin mào đầu IP và lớp truyền tải để tạo ra QoS thích hợp cho cổngdành riêng ví dụ như đặc điểm và hàng đợi các gói tin trong hàng đợi lối ra Nói cáchkhác, nó thực hiện các chức năng của một bộ định tuyến tích hợp dịch vụ sử dụngRSVP Hơn nữa, LSR-R1 đưa mào đầu nhãn vào các gói tin và chèn giá trị nhãn lối ra

là M trước khi gửi chuyển tiếp gói tin tới LSR-R2

Khi LSR-R2 nhận gói tin mang nhãn M, nó tìm kiếm nhãn đó trong LFIB vàtìm tất cả các trạng thái liên quan đến QoS để xem kiểm soát luồng, xếp hàng đợi góitin, v.v như thế nào Điều này tất nhiên không cần kiểm tra tiêu đề lớp IP hay lớptruyền tải Sau đó R2 thay thế nhãn trên gói tin với một nhãn lối ra từ LFIB của nó(mang giá trị L) và gửi gói tin đi

Hình 1 14: Nhãn phân phối trong bảng tin RESV

Lưu ý rằng, do việc tạo ra nhãn kết hợp được điều khiển bởi các bản tin RSVP

vì vậy việc kết hợp được điều khiển như trong các môi trường khác của MPLS Đâycũng là một ví dụ chứng tỏ việc mang thông tin kết hợp nhãn trên một giao thức có sẵnkhông cần một giao thức riêng như LDP

Một kết quả quan trọng của việc thiết lập một LSP cho một luồng với cổngdành riêng RSVP là chỉ có bộ định tuyến đầu tiên trong LSP mà trong ví dụ trên làLSR-R1 liên quan tới việc xem xét các gói tin thuộc luồng dành riêng nào Điều nàycho phép RSVP được áp dụng trong môi trường MPLS theo cách mà nó không thểthực hiện được trong mạng IP truyền thống Theo qui ước, các cổng dành riêng RSVP

có thể chỉ tạo cho những luồng ứng dụng riêng lẻ, tức là những luồng được xác địnhnhờ các trường mào đầu Tuy nhiên, có thể đặt cấu hình LSR-R1 để lựa chọn các góitin dựa trên một số các tiêu chuẩn Ví dụ, LSR-R1 có thể lấy tất cả các gói tin có cùngmột tiền tố ứng với một đích và đẩy chúng vào LSP Vì vậy thay vì có một LSP chomỗi luồng ứng dụng riêng, một LSP có thể cung cấp QoS cho nhiều luồng lưu lượng

bảo từ một điểm này tới một điểm khác Khả năng này cũng hữu ích cho mục đíchđiều khiển lưu lượng, ở đây một lưu lượng lớn cần được gửi dọc theo các LSP vớibăng thông đủ để tải lưu lượng.

Để hỗ trợ một số cách sử dụng RSVP mở rộng, MPLS định nghĩa một đốitượng RSVP mới có thể mang trong bản tin PATH là: đối tượng LABEL_REQUEST

Đối tượng này thực hiện hai chức năng Thứ nhất, nó được sử dụng để thông báo cho

một LSR tại phía cuối của LSP gửi RESV trở về để thiết lập LSP Điều này hữu ích

cho việc thiết lập các LSP Site-to-Site Thứ hai, khi LSP được thiết lập cho một tập

các gói tin, không chỉ là một luồng ứng dụng riêng, đối tượng chứa một trường để xácđịnh giao thức lớp cao hơn sẽ sử dụng LSP Trường này được sử dụng tương tự như

mã phân kênh để xác định giao thức lớp cao hơn (IPv4, IPX, v.v ), vì vậy sẽ không cótrường phân kênh trong mào đầu MPLS nữa Do vậy, một LSP có thể cần được thiếtlập cho mỗi giao thức lớp cao hơn nhưng ở đây không giới hạn những giao thức nàođược hỗ trợ Đặc biệt, không yêu cầu các gói tin mang trong LSP được thiết lập sửdụng RSVP phải là các gói tin IP

1.4.2.4 RSVP và khả năng mở rộng

Một trong những điều chắc chắn về RSVP là nó có thể chịu tổn thất về khảnăng mở rộng ở một mức nào đấy Trong thực tế, đặc tính này không chính xác hoàntoàn RSVP khởi đầu được thiết kế để hỗ trợ dự trữ tài nguyên cho các luồng ứng dụngriêng và đây là nhiệm vụ với những thách thức về khả năng mở rộng vốn có

Nói chung thuật ngữ này được sử dụng để chỉ giới hạn sử dụng tài nguyên tăngnhanh như thế nào khi mạng tăng trưởng Ví dụ, trong mạng IP quy mô lớn như mạngxương sống, chúng ta có thể quan tâm đến việc liệu một bảng định tuyến sẽ chiếm bộnhớ của bộ định tuyến lớn đến mức nào, khả năng bộ xử lý và băng thông liên kết rasao Vì thế, bảng định tuyến tăng chậm hơn nhiều so với số người sử dụng kết nối vàomạng

Dự trữ tài nguyên cho các luồng ứng dụng riêng rõ ràng là ảnh hưởng xấu đếnkhả năng mở rộng Chúng ta có thể cho rằng mỗi người sử dụng sẽ dự trữ tài nguyêntại một vài tốc độ trung bình, vì thế số tài nguyên dự trữ được tạo ra trên mạng quy môlớn có khả năng tăng nhanh bằng số người sử dụng của mạng Điều này sẽ dẫn đến chiphí lớn nếu mỗi bộ định tuyến phải lưu trữ trạng thái và tiến trình một vài bản tin chocho luồng ứng dụng riêng

Nói tóm lại, sẽ chính xác hơn nếu nói rằng mức dự trữ tài nguyên cho các luồngứng dụng là kém hơn so với RSVP Sự khác nhau này đặc biệt quan trọng khi chúng ta

xem xét rằng RSVP không những cần thiết cho việc dự trữ tài nguyên cho các luồngứng dụng riêng mà còn cần để dự trữ tài nguyên cho lưu lượng tổng hợp.

1.5 Kết luận chương 1

Chương 1 đã đưa ra các vấn đề cơ bản của chuyển mạch nhãn đa giao thứcMPLS Đó là: các khái niệm cơ bản và các thành phần của MPLS, hoạt động củaMPLS và các giao thức được sử dụng trong mạng MPLS Đây sẽ này là cơ sở để tìmhiểu các vấn đề trong mạng MPLS không dây WMPLS mà em sẽ trình bày trong cácchương tiếp theo

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO

THỨC KHÔNG DÂY WMPLS 2.1 Giới thiệu chung về IP di động

2.1.1 Xu hướng và thách thức

Các mạng dựa trên gói đang được hoàn thiện để trở thành một phương thứcmặc định mang thông tin trong thế giới mạng cố định Lưu lượng thoại và videocũng được chuyên trở bởi gói tin trên các mạng Trong khi những ưu điểm và tiềmnăng kinh doanh của gói tin trên các mạng di động là rất lớn thì tính phức tạp trongviệc thực thi cũng không phải là nhỏ Các mạng IP được mong đợi là có thể hỗ trợnhiều hơn một chức năng định tuyến nhưng vẫn phải đảm bảo được chất lượng dịch

Chuẩn không dây 3G và các diễn đàn có ảnh hưởng đến chuẩn hiện đangnghiên cứu xem bằng cách nào họ có thể kết hợp chặt chẽ công nghệ IP vào mạngkhông dây Lý do để họ làm việc này là để tái sử dụng các thiết bị mạng hiện có củaIETF, giảm chi phí sở hữu bằng cách giảm chi phí hoạt động của mạng, Tất cảnhững điều này bổ sung thêm ưu điểm cho các giao thức IP để có thể định tuyến tựđộng, thiết lập lại cấu hình

Phần dữ liệu gói của UMTS được dựa trên các giao thức TCP/IP Node dữ liệugói của UMTS là một bộ định tuyến IP phạm vi rộng Node này cũng có chức năng hỗtrợ các người dùng không dây di động Là mạng thế hệ 3, UMTS hỗ trợ các ứng dụng

đa phương tiện và lưu lượng thời gian thực

Trong những năm vừa qua, Internet đã phát triển thành một mạng rộng khắp và

có khả năng phát triển các ứng dụng mới khác nhau trong kinh doanh và trong các thịtrường người tiêu dùng Các ứng dụng này dẫn đến yêu cầu đảm bảo băng thông vàtình trạng tăng băng thông trên mạng đường trục Bên cạnh các dịch vụ dữ liệu truyềnthống hiện được cung cấp trên Internet, thì những dịch vụ đa phương tiện và thoại mớiđang ngày càng phát triển Internet xuất hiện giống như một lựa chọn về mạng để hỗ

trợ các dịch vụ hội tụ này Tuy nhiên, yêu cầu về băng thông và tốc độ của các dịch vụ

và ứng dụng mới này đã làm cạn kiệt nguồn tài nguyên của hạ tầng Internet hiện nay

IP là kết nối không có hướng và được định tuyến tại lớp 3 Hiện nay, không cóđảm bảo nào về QoS trong mạng IP Việc hỗ trợ QoS sẽ rất phức tạp vì IP là kết nốikhông hướng, trừ khi có một điều giả sử rằng băng thông khả dụng là không hạn chếtại mỗi phần mạng Để đạt được điều này cần phải có các biện pháp điều khiển luồnglưu lượng Lớp dịch vụ CoS và chất lượng dịch vụ QoS cần phải được đánh địa chỉ để

hỗ trợ những yêu cầu thường xuyên thay đổi của các người sử dụng mạng di động

MPLS với những ưu điểm vốn có của nó đang chứng tỏ là một giải pháp tối ưu

để giải quyết các vấn đề nói trên Các phần tiếp theo của chương sẽ chỉ rõ nhận địnhnày

2.1.2 Định tuyến trong các mạng IP di động

IP di động là một giao thức liên mạng được thiết kế để hỗ trợ host di động, đặcđiểm này không giống với IP hiện thời vì IP hiện thời cần cố định địa chỉ IP với mạng.Mục tiêu của IP di động là hỗ trợ khả năng kết nối liên mạng cho host mà không cầnquan tâm đến vùng mạng IP di động có thể bám theo host di động mà không cần phảithay đổi địa chỉ IP dài hạn của host di động đó

2.1.2.1 Các thực thể của IP di động

IP di động bao gồm các thực thể sau:

a Mobility Node (MN): Là một host hay một bộ định tuyến có thể thay đổi điểm

tham gia vào mạng của nó từ một mạng hay một mạng con này tới một mạnghay một mạng con khác thông qua liên mạng Thực thể này được gán trước mộtđịa chỉ thường trú cố định trên mạng thường trú của nó, địa chỉ này là địa chỉ đểcác host trao đổi khác sử dụng để đánh địa chỉ các gói tin của chúng mà khôngquan tâm đến vùng hiện thời của host

b Home Agent (HA) (Đại diện thường trú): Là một bộ định tuyến duy trì một

danh sách các node di động trong một mạng thường trú HA được sử dụng đểchuyển tiếp các gói tin đã được đánh địa đến mạng cục bộ tương ứng khi node

di động này ra khỏi mạng thường trú của nó Sau khi kiểm tra các ràng buộc diđộng hiện thời cho một node di động cụ thể, HA sẽ đóng gói datagram (dữ liệuđồ) và gửi chúng đến địa chỉ tạm thời của host di động

c Foreign Agent (FA) (Đại diện ngoại trú): Là một bộ định tuyến hỗ trợ một node

di động di chuyển từ mạng thường trú của nó sang mạng của FA này FA sẽphân phát thông tin giữa node di động và HA

d Care-of-Address (CoA): là địa chỉ chỉ thị vùng hiện thời của node di động Nó

cũng có thể được xem là phần cuối của một đường hầm hướng thẳng tới node diđộng Nó cũng có thể được cấp phát động hoặc được kết hợp với FA của nó

e Correspondent Node (CN): Node này gửi các gói tin đã được đánh địa chỉ tới

node di động

f Home Address: Địa chỉ thường trú: Là phần địa chỉ cố định được cấp phát cho

một node di động Nó được giữ không đổi, không quan tâm đến vị trí node diđộng tham gia vào mạng Internet

g Mobility Agent: Một Agent hỗ trợ di động Nó có thể là HA hoặc FA

h Tunnel (đường hầm): Là phần đường bị chiếm bởi các gói tin đã đóng gói Nó

là phần đường để dẫn gói tin từ HA đến FA

Khi một node di động rời khỏi khu thường trú của nó, nó sẽ đăng ký địa chỉCoA của nó với HA của nó, thông qua FA mà HA có thể biết cần phải chuyển các góitin của node đó đến đâu Tùy theo cấu hình mạng, node di động có thể đăng ký trựctiếp với HA của nó, hoặc gián tiếp thông qua sự trợ giúp của FA của nó

2.1.2.2 Giao thức IP di động cơ bản

Giao thức IP di động cơ bản cho phép khả năng di động IP đối với dữ liệukhông dây mà không làm mất các kết nối lớp truyền tải và các kết nối lớp cao hơntrong khi di chuyển qua các vùng mạng Nó cho phép bất kỳ node di động nào đi lạibên trong mạng Internet, trong khi node đó vẫn tiếp tục được nhận dạng thông qua địachỉ IP thường trú của nó

Hình 2.1: Chức năng cơ bản mạng IP di động

Như chỉ ra trong hình 2.1, các node trung chuyển gửi các gói datagram đến mộtnode di động bằng cách sử dụng một địa chỉ IP thường trú di động Khi một node diđộng nằm bên trong mạng thường trú thì một đại diện khu vực được gọi là đại diệnthường trú HA sẽ phục vụ nó Khi node này ra khỏi mạng thường trú của nó, thì mộtđại diện trong mạng khách hiện thời được gọi là đại diện ngoại trú FA sẽ điều khiểncác gói datagram đã được định tuyến Thuật toán định tuyến IP thông thường được sửdụng để gửi các gói datagram đến node di động khi node đó vẫn nằm trong mạngthường trú của nó Giao thức IP di động sử dụng cơ chế đường hầm để phân phát cácgói tin đến node di động Đại diện ngoại trú FA cũng phục vụ, giống như một router,node di động đó để gửi các gói tin

2.1.2.3 Điều khiển QoS trong các mạng IP di động

Theo dự đoán, lưu lượng IP trong mạng di động sẽ tăng nhanh theo những yêucầu khác nhau từ phía khách hàng, giống như việc tăng lưu lượng trong các mạng IP

cố định Hiện nay, dịch vụ IP đang gặp phải vấn đề mất gói không dự đoán trước được

và hiện tượng jitter Nếu một cổng đầu ra trở thành điểm tập trung của hai hay nhiềuhơn các luồng lưu lượng kết hợp thì các gói tin đầu ra sẽ được xếp hàng theo chế độvào trước ra trước FIFO Việc xếp hàng này sẽ gây ra trễ, và mất gói tin nếu hàng đợi

bị tràn khi có quá nhiều lưu lượng đến Trễ do hàng đợi gây ra thay đổi không đoántrước được từ gói tới gói, biểu hiện của chính nó là jitter

Trong các mạng IP, mục đích của QoS trên mỗi chặng là cho phép các bộ địnhtuyến và các chuyển mạch tắc nghẽn có khả năng dự đoán mất gói, trễ và các đặc tínhjitter đối với các lớp lưu lượng của nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng Một hàng đợiFIFO đơn không thể hỗ trợ QoS cho cả lưu lượng không nhạy cảm và nhạy cảm.Trong khi một hàng đợi dài lại có ít khả năng bị tràn gói hơn trong suốt quá trình bùng

nổ lưu lượng Vì vậy, việc giảm xác suất mất gói sẽ làm tăng trễ hàng đợi cho các góitin không bị rớt Một hàng đợi ngắn sẽ giảm được trễ hàng đợi nhưng lại làm tăng mấtgói Để khắc phục điều này, tại mỗi điểm xảy ra tắc nghẽn, lưu lượng được phân chiavào nhiều hàng đợi, do vậy các lớp lưu lượng khác nhau được gán vào các hàng đợikhác nhau sao cho mỗi lớp lưu lượng này đạt được độ mất gói, trễ và jitter như mongmuốn Vì vậy, các bộ định tuyến và các chuyển mạch có khả năng hỗ trợ QoS cần phảiphân loại các gói tin, xếp hàng khác nhau cho các gói tin trên mỗi lớp Và khi đó cóthể điều khiển và lập lịch dự báo cho truyền dẫn gói tin từ mỗi hàng đợi đến liên kếtđầu ra Đây được gọi là kiến trúc phân lớp, xếp hàng và lập lịch CQS

Trong định tuyến IP, đường dẫn ngắn nhất giữa vùng hiện thời của gói tin vàđích của nó là xác định và các gói tin sẽ đi theo đường dẫn đó Điều này có thể gây ra

mạng Do đó, tỷ lệ mất gói, trễ và jitter tăng khi tải trọng trung bình tăng Có thể khắcphục hiện tượng này bằng cách phân tán việc chuyển tiếp gói tin qua các tuyến xen kẽ(nhau như chúng ta thấy trong MPLS) và qua các liên kết và các router tốc độ cao hơn.

2.1.2.4 Các vấn đề chuyển tiếp IP

Trong chuyển tiếp IP, chặng tiếp theo và cổng ra của mỗi gói được xác định bởibảng chuyển tiếp, nó thực hiện việc tìm kiếm địa chỉ IP đích của gói tin giống như chìakhóa Thực hiện phân loại gói tin để tìm được hàng đợi cổng đầu ra và các quy luật lậplịch Nếu phân loại không được thực hiện thì giả sử có một hàng đợi FIFO đơn Vớiđiều kiện này, gói tin sẽ được xếp hàng tại cổng đầu ra tương ứng Quy luật để báohiệu IP đó là giao thức dành trước tài nguyên Như chúng ta đã thấy ở trên, phươngpháp chuyển tiếp này sẽ dẫn đến trễ hàng đợi, theo đó dẫn đến mất gói và tăng jitter.Như đã trình bày trong chương 1, MPLS có khả năng khắc phục các nhược điểm nàynhư thế nào

2.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức không dây WMPLS

2.2.1 Nhu cầu phát triển của WMPLS

Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một công nghệ mới, bắt đầu đượcnghiên cứu vào năm 1997 Nó là thành phần chính trong các mạng WAN nhờ đó cảithiện đáng kể hiệu năng của mạng Tuy nhiên khi nhu cầu sử dụng mạng ngày càngtăng thì MPLS lại gặp phải vấn đề về chất lượng dịch vụ và tốc độ truyền dẫn Trongkhi đó, công nghệ mạng không dây đang có xu hướng phát triển rất mạnh mẽ Và do

đó, việc mở rộng MPLS sang lĩnh vực không dây là một xu hướng tất yếu

Các công ty như Juniper, Nortel và Cisco hiện đang đầu tư thời gian và tiền của

để nghiên cứu và phát triển vấn đề tích hợp MPLS với công nghệ Internet trên lĩnh vựckhông dây Nguyên nhân là do: IP trong Wiless hiện nay đang gặp phải một số tháchthức, như các giao thức định tuyến IP không hoàn toàn phù hợp với các mạng khôngdây di động khi đem so sánh nó với công nghệ WMPLS Việc tích hợp MPLS với IP

di động đang trở thành một công nghệ hấp dẫn Nó cho phép quản lý cục bộ, hỗ trợchuyển giao, cấp phát địa chỉ, định tuyến và chuyển giao lưu lượng trong môi trườngkhông dây

Có một số công nghệ khác như công nghệ ATM, các công nghệ 3G cũng đã vàđang được sửa đổi để hỗ trợ IP di động Tuy nhiên, MPLS là công nghệ được ưu thíchhơn cả vì nó có thể đơn giản hóa việc điều khiển lưu lượng trong các mạng lõi Hơnnữa, MPLS là công nghệ không chỉ cung cấp tốc độ xử lý nhanh để cải thiện hiệu năngcho IP hiện nay với chi phí thấp nhất mà còn không gây ảnh hưởng đến chất lượngdịch vụ khi hạ tầng thay đổi