đồ án :Vận hành và bảo dưỡng trong mạng MPLS

đồ án :Vận hành và bảo dưỡng trong mạng MPLS

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ i

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT i

LỜI NÓI ĐẦU v

CHƯƠNG I SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ MPLS 1

I.1 Xu hướng phát triển dịch vụ 1

I.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng 2

I.2.1 Định tuyến và chuyển mạch gói truyền thống 2

I.2.2 Công nghệ mạng dựa trên giao thức IP 3

I.2.3 Công nghệ ATM 3

I.3 Cơ sở công nghệ MPLS 4

I.3.1 Lịch sử phát triển MPLS 4

I.3.2 Quá trình phát triển và giải pháp ban đầu của các hãng 7

I.3.3 Tình hình triển khai MPLS 9

I.3.4 Những đánh giá ban đầu về xu hướng phát triển công nghệ MPLS 10

CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ MPLS 12

II.1 Các khái niệm và thành phần cơ bản của MPLS 12

II.1.1 Các khái niệm cơ bản MPLS 12

II.1.2 Các thành phần cơ bản của MPLS 13

II.1.3 Một sồ vấn đề liên quan đến nhãn (Label) 14

II.1.4 Một số vấn đề liên quan đến ràng buộc nhãn (FEC/Label) 23

II.2 Các chế độ hoạt động của MPLS 28

II.2.1 Chế độ khung 28

II.2.2 Chế độ tế bào 30

II.3 Các giao thức sử dụng trong mạng MPLS 31

II.3.1 Giao thức phân phối nhãn LDP 31

II.3.2 Giao thức RSVP 35

II.3.3 Giao thức BGP với việc phân bổ nhãn 39

II.3.4 Giao thức CR-LDP 40

II.4 Chất lượng dịch vụ 49

II.4.1 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 49

II.4.2 Dịch vụ tích hợp (IntServ) 49

II.4.3 Dịch vụ DiffServ 51

II.4.4 Chất lượng dịch vụ MPLS 53

CHƯƠNG III CƠ CHẾ VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG TRONG MẠNG MPLS 55

III.1 Các khái niệm ban đầu 55

III.1.1 Nỗ lực chuẩn hóa và các yêu cầu OAM MPLS 55

III.1.2 Các định nghĩa 56

III.1.3 Phát hiện lỗi MPLS 58

III.1.4 Các loại gói tin OAM 60

III 2 Các cơ chế OAM 64

III.2.1 Chức năng thông thường cho mọi gói OAM 64

III.2.2 Kiểm tra kết nối (CV) 66

III.2.3 Phát hiện lỗi nhanh (FFD) 68

III.2.4 Phát hiện hướng đi hai chiều (BFD) 68

III.2.5 Chỉ thị sai sót hướng đi (FDI) 69

III.2.6 Chỉ thị sai sót hướng về (BDI) 71

III.2.7 Quản lý và xác định vị trí lỗi MPLS 72

III.2.8 Các mã điểm loại sai sót 78

III.3 Các hoạt động logic và chuẩn xảy ra/kết thúc loại sai sót 80

III.3.1 Sai sót dLOCV 80

III.3.5 Tiêu chuẩn kết thúc sai sót 82

III.4 Xử lý trạng thái sẵn sàng và không sẵn sàng 83

III.4.1 Gãy vụn Short-breaks 84

III.4.2 Định nghĩa trạng thái sẵn sàng/không sẵn sàng 84

III.4.3 Các tính toán kết thúc gần và kết thúc xa của tính sẵn sàng 85

III.4.4 Biểu đồ luồng xử lý trạng thái kết thúc gần 86

III.4.5 Biểu đồ luồng xử lý trạng thái kết thúc xa 89

KẾT LUẬN 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ

Bảng II-1 Các loại LSR trong mạng MPLS 14

Bảng III-1 Các mã sử dụng cho các loại chức năng OAM 63

Bảng III-2 Mã sai sót trong các gói FDI/BDI OAM 80

Hình I-1 Sự mở rộng mạng IPOA 6

Hình I-2 Các mạng con logic LIS trong mạng IPOA 6

Hình II-1 Khuôn dạng nhãn cho các gói không có cấu trúc nhãn gốc 12

Hình II-2 Các loại không gian nhãn 15

Hình II-3 Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn 16

Hình II-4 Ngăn xếp nhãn và cấu trúc phân cấp 18

Hình II-5 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR E lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp 18

Hình II-7 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: nhãn được lấy 2 lần tại LSR E và F 20

Hình II-8 Không tổng hợp và tổng hợp FEC 22

Hình II-9 Hợp nhất nhãn 23

Hình II-10 Ràng buộc tại chỗ và ràng buộc xa 24

Hình II-11 Ràng buộc đường lên và đường xuống 24

Hình II-12 Chế độ điều khiển độc lập 25

Hình II-13 Phân bổ ràng buộc nhãn không theo yêu cầu 27

Hình II-14 Phân bổ ràng buộc nhãn theo yêu cầu 28

Hình II-15 Khuôn dạng tiêu đề nhãn 29

Hình II-16 PPP/Ethernet là lớp liên kết dữ liệu 29

Hình II-17 ATM là lớp liên kết dữ liệu 30

Hình II-18 FR là lớp liên kết dữ liệu 30

Hình II-19 Gửi và nhận các bản tin PATH và RESV 36

Hình II-20 Nhãn phân phối trong bảng tin RESV 38

Hình II-21 Ví dụ về CSPF 47

Hình II-22 Mô hình dịch vụ IntServ 50

Hình II-23 Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng 53

Hình III-3 Cấu trúc LSR ID sử dụng địa chỉ IPv4 66

Hình III-4 Cấu trúc tải trọng CV 67

Hình III-5 Cấu trúc tải trọng FFD 68

Hình III-6 Cấu trúc tải trọng FDI 70

Hình III-7 Cấu trúc tải trọng BDI 72

Hình III-8 Định dạng gói yêu cầu/ trả lời phản hồi MPLS 73

Hình III-9 Giao thức kiểm tra mặt bằng dữ liệu LSP 75

Hình III-10 LSP OAM và LMP 76

Hình III-11 Bảo dưỡng phần tử cho MPLS OAM 77

Hình III-12 Cơ chế loại trừ cảnh báo 78

Hình III-13 Thuật toán xử lý trạng thái kết thúc gần 89

Hình III-14 Sơ đồ thuật toán xử lý trạng thái kết thúc xa 92

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không

đồng bộ ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ

ARIS Aggregate Route-Based IP Switching Chuyển mạch IP theo phương

pháp tổng hợp tuyến

ATMARP ATM Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM BDI Backrward Defect Indicator Bộ chỉ thị sai sót hướng về

BOF Board Of a Founders Cuộc họp trù bị WG-IETF

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng miền

CIPOA Classical IP over ATM IP trên ATM

CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức

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

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

CSR Cell Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch tế bào

CV Connectivity Verification Kiểm tra kết nối

DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ được phân biệt

DLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết dữ liệu

ECMP Equal Cost Multipath Đa đường có giá cân bằng

EGP Edge Gateway Protocol Giao thức cổng biên

FDI Forward Defect Indicator Bộ chỉ thị sai sót hướng đi

FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương FFD Fast Failure Detection Phát hiện lỗi nhanh

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến trong miền

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IntServ Integrated Service Các dịch vụ được tích hợp

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số dịch vụ tích hợp

LFIB Label Forwarding Information Base Cở sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn LIS Logical IP Subnet Mạng con IP logic

LMP Link Management Protocol Giao thức quản lý kênh

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

MAC Media Access Controller Thiết bị điều khiển truy nhập mức

phương tiện truyền thông

MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế tiếp NLRI Network Layer Reachability

Information

Thông tin khả năng đến được lớp mạng

NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng

OAM Operation and Maintenance Vận hành và bảo dưỡng

OSPF Open Shortest Path First Uu tiên tuyến đường ngắn nhất

PHP Penultimate Hop Popping Gỡ bỏ nhãn tại Hop gần cuối PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức

PNNI Private Network-Network Interface Mạng riêng-Giao diện mạng PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm điểm

PHP PHB Scheduling Class Lớp phân phối PHB

PVC Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RFC Request For Comment Các tài liệu về tiêu chuẩn IP do

IETF đưa ra RIP Realtime Internet Protocol Giao thức báo hiệu IP thời gian

thực RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên RTCP Real-Time Control protocol Giao thức điều khiển thời gian

thực RTP Real Time Transport Protocol Giao thức vận chuyển thời gian

thực SAFI Subsequent Address Family

Identifiers

Nhận dạng đặc điểm địa chỉ tiếp theo

SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ giữa nhà

cung cấp và khác hàng SPF Shortest Path First Ưu tiên đường ngắn nhất

STM Synchronous Transmission Mode Phương thức truyền dẫn đồng bộ SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu

TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDP Tag Distribution Protocol Giao thức phân bổ thẻ

TLV Type-Leng-Value Kiểu-Chiều dài-Giá trị

TTL Time To Live Thời gian sống

TTSI Trail Termination Source Identifier Nhận dạng nguồn kết thúc đường UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu

VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo

VNPT Vietnam Post & Telecommunications Tập đoàn BCVT Việt Nam

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo

VSN Virtual Network Service Dịch vụ mạng ảo

WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước

sóng

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây các ngành côngnghiệp đều phát triển mạnh mẽ, và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại

lệ Số người sử dụng các dịch vụ mạng tăng đáng kể, theo dự đoán con số này đangtăng theo hàm mũ Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũngđược yêu cầu cao hơn Đứng trước tình hình này, các vấn đề về mạng bắt đầu bộc lộ,các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã có nhiều nỗ lực để nângcấp cũng như xây dựng hạ tầng mạng mới Nhiều công nghệ mạng và công nghệchuyển mạch đã được phát triển, trong số đó chúng ta phải kể đến công nghệ chuyểnmạch nhãn (MPLS là tiêu chuẩn) MPLS cũng đang được nghiên cứu áp dụng ở nhiềunước, Tổng công ty BCVT Việt Nam cũng đã áp dụng công nghệ này cho mạng thế hệ

kế tiếp NGN

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ MPLS thì một vấn đề cần được quantâm hàng đầu là chất lượng dịch vụ của mạng Chất lượng dịch vụ của mạng MPLS liênquan chặt chẽ với các cách thức vận hành cũng như bảo dưỡng mạng Nhận thức đượcđiều đó, đồ án tốt nghiệp “Vận hành và bảo dưỡng trong mạng MPLS” giới thiệu về quátrình phát triển dịch vụ cũng như công nghệ mạng dẫn tới MPLS, tìm hiểu các vấn đề kỹthuật của công nghệ, và các phương thức vận hành và bảo dưỡng một mạng MPLS Bốcục của đồ án gồm 3 chương

 Chương I : Giới thiệu về công nghệ MPLS

 Chương II : Công nghệ MPLS

 Chương III : Cơ chế vận hành và bảo dưỡng trong mạng MPLS

Công nghệ MPLS là công nghệ tương đối mới mẻ, việc tìm hiểu về các vấn đềcủa công nghệ MPLS đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng, và lâu dài Do vậy đồ ánkhông tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy

CHƯƠNG I SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ MPLS

Trong chương này, trước hết chúng ta bàn về xu hướng phát triển dịch vụ vànhững vấn đề nảy sinh với các mạng truyền thống trong quá trình phát triển Tiếp đến

là xu hướng phát triển công nghệ mạng và cuối cùng là cơ sở cho sự ra đời của côngnghệ MPLS Nội dung chương này có các vấn đề chính sau

I.1 Xu hướng phát triển dịch vụ

I.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng

I.3 Cơ sở công nghệ MPLS

I.1 Xu hướng phát triển dịch vụ

Trong phần này chúng ta sẽ xem xét quan điểm đứng từ phía người sử dụngdịch vụ để thấy được xu hướng phát triển dịch vụ hiện nay

Chúng ta đang sống trong thời đại mà nhu cầu về trao đổi, tìm kiếm thông tintrở nên rất cần thiết với con người Gần như chúng ta có thể tìm kiếm mọi thông tin màchúng ta cần trên Internet, do đó nhu cầu truy cập vào mạng Internet để tìm kiếm, traođổi thông tin trở nên rất lớn Trong bối cảnh đó mạng Internet trở thành công cụ hữuích đáp ứng một cách đầy đủ nhất và dẫn đến sự bùng nổ về số người sử dụng mạng.Cùng với sự phát triển của xã hội về nhiều mặt, các ngành công nghiệp không ngừngphát triển và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ Nhu cầu sử dụngcủa con người ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng: các dịch vụ đa phươngtiện mới xuất hiện ngày càng đa dạng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ của người sửdụng cũng ngày càng cao, khắt khe hơn, các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn, thờigian tương tác nhanh hơn, trễ và biến thiên trễ thấp, mất và lặp gói ít

Từ những yếu tố này dẫn đến tài nguyên mạng Internet bị cạn kiệt nhanh chóng.Lúc này mạng Internet bắt đầu biêu hiện rõ các vấn đề như là: tốc độ mạng, khả năng

mở rộng, quản lý chất lượng dịch vụ, và đặc biệt là vấn đề tắc nghẽn xảy ra trongmạng Truớc tình trạng như vậy cần có các biện pháp để giải quyết khắc phục Chúng

ta hãy xem xét kỹ hơn một vấn đề của mạng IP truyền thống để thấy rõ hơn là thực sựchúng ta cần cái gì cho công nghệ mạng

Vấn đề với mạng IP truyền thống và nhu cầu cần phải có một mạng Internet

như nhau và phân phối lưu lượng trên cơ sở nỗ lực tối đa Nghĩa là, lưu lượng đượcphân phối nếu mạng có đủ tài nguyên Tuy nhiên, nếu mạng trở nên tắc nghẽn, thì lưulượng sẽ bị loại bỏ ra ngoài Một số mạng đã cố gắng để thiết lập một số phương phápphản hồi (điều khiển tắc nghẽn) tới người sử dụng để yêu cầu người sử dụng giảmlượng dữ liệu gửi vào mạng Nhưng thực tế thì kỹ thuật này không hiệu quả bởi vìnhiều dòng lưu lượng trong mạng có thời gian hoạt động rất ngắn, chỉ có một vài gói.

Vì vậy, khi mà người sử dụng nhận được phản hồi thì đã không còn gửi dữ liệu Cácgói phản hồi như vậy trở nên vô nghĩa và chính nó lại còn làm tăng lưu lượng trênmạng

Khái niệm nỗ lực tối đa có nghĩa là lưu lượng bị huỷ bỏ một cách ngẫu nhiên;không có cách nào để loại bỏ lưu lượng một cách thông minh trong mạng Internettruyền thống Chúng ta thử hình dung ra tình huống sau: khi 2 người sử dụng đangcùng gửi dữ liệu vào mạng, một người có ứng dụng cần băng thông cao, dung lượng

dữ liệu lớn và một người có ứng dụng cần băng thông thấp hơn Giả sử mạng bị nghẽn,

ai cũng biết là nếu để cho chúng ta phải loại bỏ một số lưu lượng thì nên loại bỏ dònglưu lượng của ứng dụng có độ ưu tiên thấp hơn trước (thường thì đó là ứng dụng cóyêu cầu băng thông thấp hơn), song mạng thì không làm như vậy, nó không phân biệtngười sử dụng và không dành quyền ưu tiên cho người sử dụng nào

Vậy chúng ta có thể nói rằng giải pháp nỗ lực tối đa không phải là mô hình

hoàn hảo Những gì chúng ta cần là có một cách để quản lý QoS phù hợp với sự đầu

tư và yêu cầu của người sử dụng.

Qua việc phân tích sơ bộ quan điểm đứng từ phía người sử dụng, chúng ta thấyđược xu hướng phát triển dịch vụ và một số vấn đề đang gặp phải với các mạng truyềnthống Vậy thì các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cần phải làm gì đểđáp ứng yêu cầu của người sử dụng Sau đây, chúng ta xem xét quá trình phát triểncông nghệ mạng mà các nhà cung cấp mạng đã thực hiện

I.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng

I.2.1 Định tuyến và chuyển mạch gói truyền thống

Sự triển khai đầu tiên của mạng Internet nhằm vào các yêu cầu truyền số liệuqua mạng Các mạng này phục vụ cho các ứng dụng đơn giản như là truyền file vàđăng nhập từ xa Để thực hiện các yêu cầu này, một bộ định tuyến dựa trên phần mềmđơn giản, với các giao diện mạng T1/E1 hay T3/E3 để hỗ trợ các mạng xương sống, là

có thể đáp ứng được yêu cầu Khi các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao và khả năng để hỗ

tạo lớp 2 và lớp 3 bằng phần cứng phải được triển khai Các thiết bị chuyển mạch lớp

2 nhằm vào tắc nghẽn tại cổ chai chuyển mạch trong các mạng con của môi trườngmạng cục bộ (LAN) Các thiết bị chuyển mạch lớp 3 giúp làm giảm tắc nghẽn cổ chaitrong việc định tuyển lớp 3 bằng việc đưa tuyến đường đã tìm kiếm ở lớp 3 tới phầncứng chuyển mạch tốc độ cao

Những giải pháp đầu tiên này đã đáp ứng được yêu cầu về tốc độ truyền bằngvới tốc độ trên đường truyền (nghĩa là tốc độ chuyển mạch bằng với tốc độ truyền trêndây) của các gói khi chúng đi qua mạng, nhưng cũng chưa đáp ứng được các yêu cầudịch vụ của thông tin chứa trong các gói

Ngoài ra, hầu hết các giao thức định tuyến được triển khai ngày nay dựa trêncác thuật toán được thiết kế để đạt được đường dẫn ngắn nhất trong mạng mà khôngtính các metric bổ sung như là: trễ, biến thiên trễ và tắc nghẽn lưu lượng, những yếu

tố này lại là nguy cơ có thể làm giảm hiệu năng mạng Kỹ thuật lưu lượng là một tháchthức cho các nhà quản lý mạng

I.2.2 Công nghệ mạng dựa trên giao thức IP

Đây là giao thức liên mạng phi kết nối Từ khi giao thức IP ra đời, nó nhanhchóng trở thành giao thức liên mạng thông dụng nhất, ngày nay gần như các liên mạngcông cộng sử dụng giao thức IP Mạng IP có mặt ở khắp mọi nơi, đặc biệt mạngInternet toàn cầu chúng ta hiện nay cũng đang sử dụng giao thức IP

Bên cạnh những ưu điểm tuyệt vời của giao thức IP (như khả năng định tuyến),nhưng cũng không ít nhược điểm (như khả năng quản lý chất lượng dịch vụ) (chúng takhông nói chi tiết ở đây), các nhà cung cấp mạng trong quá trình phát triển đã liên tục bổsung các giao thức, thuật toán mới (chẳng hạn các giao thức QoS như: RSVP, IntServ,DiffServ; giao thức IPSec, RTP/RTCP hay là các thuật toán tăng tốc độ tìm kiếm địa chỉtrong bảng định tuyến) để có thể khắc phục các nhược điểm của mạng IP Nhưng cái gìcũng có giới hạn của nó, khi nhu cầu sử dụng dịch vụ của người sử dụng tăng lên cả vềhình loại lẫn chất lượng dịch vụ thì mọi sự bổ sung là không đủ và cần có những côngnghệ mạng mới có bản chất khác (không là giải pháp phi kết nối) đáp ứng yêu cầu QoStốt hơn Và thế là nhiều công nghệ mạng đã ra đời, điển hình là FR và ATM

I.2.3 Công nghệ ATM

các thiết bị truyền thông đầu cuối, sử dụng kỹ thuật ATM ATM có thể mang mọidòng thông tin như thoại, dữ liệu, video; phân mảnh nó thành các gói có kích thước cốđịnh (gọi là cell), và sau đó truyền tải các cell trên đường dẫn đã được thiết lập trước,gọi là kết nối ảo Bởi vì khả năng hỗ trợ truyền dữ liệu, thoại, và video với chất lượngcao trên một số các công nghệ băng tần cao khác nhau, ATM từng được xem như làcông nghệ chuyển mạch hứa hẹn nhất và thu hút nhiều sự quan tâm Tuy nhiên, hiệnnay cũng như trong tương lai hệ thống toàn ATM sẽ không phải là sự lựa chọn phùhợp nữa.

Song đối với các ứng dụng có thời gian kết nối ngắn, thì môi trường hướng kếtnối dường như lại không thích hợp do thời gian để thiết lập kết nối cũng như tỷ lệ phầnthông tin mào đầu lại quá lớn Với các loại lưu lượng như vậy thì môi truờng phi kếtnối với phương thức định tuyến đơn giản, tránh phải sử dụng các giao thức báo hiệuphức tạp sẽ phù hợp hơn

I.3 Cơ sở công nghệ MPLS

I.3.1 Lịch sử phát triển MPLS

Ý tưởng đầu tiên về MPLS được đưa ra bởi hãng Ipsilon, một hãng rất nhỏ vềcông nghệ thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas Mộtthời gian ngắn sau đó, Cisco và một loạt các hãng lớn khác như IBM, Toshiba công

bố các sản phẩm của họ sử dụng công nghệ chuyển mạch được đặt dưới nhiều tên khácnhau nhưng đều cùng chung bản chất đó là công nghệ chuyển mạch dựa trên nhãn

Thiết bị CSR (Cell switch router) của Toshiba ra đời năm 1994 là tổng đàiATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM Tổng đài IPcủa Ipsilon về thực chất là một ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối

xử lý sử dụng công nghệ IP Công nghệ Tag switching của Cisco cũng tương tự nhưng

có bổ sung thêm một số điểm mới như FEC (Forwarding equivalence class), giao thứcphân phối nhãn, v.v Cisco phát hành ấn bản đầu tiên về chuyển mạch thẻ (tagswitching) vào tháng 3 năm 1998 và trong thời gian gần đây, nhóm nghiên cứu IETF

đã tiến hành các công việc để đưa ra tiêu chuẩn và khái niệm về chuyển mạch nhãn đagiao thức MPLS

Tồn tại rất nhiều công nghệ để xây dựng mạng IP, như IPOA (IP qua ATM),IPOS (IP qua SDH/SONET), IP qua WDM và IP qua cáp quang Mỗi công nghệ có ưuđiểm và nhược điểm nhất định Công nghệ ATM được sử dụng rộng rãi trên toàn cầutrong các mạng IP xương sống do tốc độ cao, chất lượng dịch vụ QoS, điều khiển

cũng được phát triển để hỗ trợ cho IP Hơn nữa, trong các trường hợp đòi hỏi thời gianthực cao, IPOA sẽ là sự lựa chọn số một IPOA truyền thống là một công nghệ laighép Nó đặt IP (công nghệ lớp thứ 3) trên ATM (công nghệ lớp thứ 2) Các giao thứccủa hai lớp là hoàn toàn độc lập Chúng được kết nối với nhau bằng một loạt các giaothức (như NHRP, ARP, v.v ) Cách tiếp cận này hình thành tự nhiên và nó được sửdụng rộng rãi Khi xuất hiện sự bùng nổ lưu lượng mạng, phương thức này dẫn đếnmột loạt các vấn đề cần giải quyết.

 Thứ nhất, trong phương thức lai ghép, cần phải thiết lập các kết nối PVC cho tất

cả các nút nghĩa là để thiết lập mạng với tất cả các kết nối như được biểu diễntrong hình I-1 Điều này sẽ tạo ra hình vuông N Khi thiết lập, duy trì và ngắtkết nối giữa các nút, các mào đầu liên quan (như số kênh ảo, số lượng thông tinđiều khiển) sẽ chỉ thị về độ lớn với hình vuông N số các nút Khi mạng mởrộng, mào đầu sẽ ngày càng lớn và tới mức không thể chấp nhận được

 Phương thức lai ghép phân chia toàn bộ mạng IPOA thành rất nhiều các LIS(Mạng con IP Logic), thậm chí với các LIS trong cùng một mạng vật lý CácLIS được kết nối nhờ các bộ định tuyến trung gian được biểu diễn trong hình I-

2 Cấu hình multicast giữa các LIS khác nhau trên một mặt và giữa các bộ địnhtuyến này sẽ trở nên hạn chế khi luồng lưu lượng lớn Cấu hình như vậy chỉ ápdụng cho các mạng nhỏ như mạng doanh nghiệp, mạng trường sở, v.v vàkhông phù hợp với nhu cầu cho các mạng xương sống Internet trong tương lai

Cả hai đều khó mở rộng

Không phải tất cả mọi cân nhắc được đưa ra trong quá trình thiết kế IP vàATM Điều này tạo nên sự liên kết giữa chúng phụ thuộc vào một loạt các giao thứcphức tạp và các bộ định tuyến xử lý các giao thức này Sự phức tạp sẽ gây ra các hiệuứng bất lợi đến độ tin cậy của các mạng xương sống

Hình I- Sự mở rộng mạng IPOA

Các công nghệ như MPOA, và LANE đã được hình thành để giải quyết các tồntại này Tuy nhiên các giải pháp đó không thể giải quyết được tất cả các tồn tại Trongkhi ấy, nổi bật lên trên một loạt các công nghệ IPOA khác với phương thức lai ghép làchuyển mạch nhãn theo phương thức tích hợp Chúng cung cấp giải pháp hợp lý đểgiải quyết những tồn tại này Các khả năng cơ bản mà MPLS cung cấp cho việc phânphối các dịch vụ thương mại IP bao gồm:

 Hỗ trợ VPN

 Định tuyến hiện (cũng được biết đến như là định tuyến có điều tiết hay điềukhiển lưu lượng)

 Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch ATM

Hình I- Các mạng con logic LIS trong mạng IPOA

Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ quá trình nghiên cứu hai thiết bị cơbản trong mạng IP: tổng đài chuyển mạch và bộ định tuyến Chúng ta có thể thấy rằngchỉ xét trong các yếu tố tốc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ lệ giữa

tuyến Tuy nhiên, các bộ định tuyến có các chức năng định tuyến mềm dẻo mà tổngđài không thể so sánh được Do đó chúng ta không thể không nghĩ rằng chúng ta cóthể có một thiết bị có khả năng điều khiển luồng, tốc độ cao của tổng đài cũng như cácchức năng định tuyến mềm dẻo của bộ định tuyến Đó là động cơ then chốt để pháttriển chuyển mạch nhãn.Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch nhãn là sử dụng mộtthiết bị tương tự như bộ định tuyến để điều khiển thiết bị chuyển mạch phần cứngATM, do vậy công nghệ này có được tỉ lệ giữa giá thành và chất lượng có thể sánhđược với tổng đài Nó cũng có thể hỗ trợ thậm chí rất nhiều chức năng định tuyến mớimạnh hơn như định tuyến hiện v.v Công nghệ này do đó kết hợp một cách hoàn hảo

ưu điểm của các tổng đài chuyển mạch với ưu điểm của các bộ định tuyến, và trởthành điểm nóng thu hút sự tập trung của ngành công nghiệp

I.3.2 Quá trình phát triển và giải pháp ban đầu của các hãng

IP over ATM

Mặc dù các ứng dụng MPLS hoàn toàn không giới hạn bởi IPOA, sự cải tiếnIPOA đầu tiên sinh ra MPLS Công việc tiêu chuẩn hoá ATM bắt đầu rất sớm vàokhoảng năm 1980, và ngay sau đó phạm vi ứng dụng của IP dẫn tới việc nghiên cứuxem việc triển khai IP trên ATM như thế nào Một số nhóm làm việc IETF đã giảiquyết câu hỏi này, và đưa đến kết quả trong hai tài liệu RFC là RFC 1483 và RFC

1577 vào năm 1993 và 1994 RFC1483 mô tả cách đóng gói bản tin IP trong các tế bàoATM trong khi RFC1577 định nghĩa CIPOA và ATM-ARP (ATM Address ResolutionProtocol) CIPOA thiết kế ATM bằng công nghệ mạng con IP logic, máy chủ và các

bộ định tuyến IP đặt trong các LIS khác nhau Khi cả hai phần liên lạc đều nằm trongcùng một LIS giống nhau, chúng có thể liên lạc trực tiếp Nếu không chúng không thểliên lạc trực tiếp với nhau và cần sử dụng thiết bị router trung gian

Vì những nhược điểm của CIPOA được đề cập ở trên, trong khi nó lại được sửdụng rất rộng rãi, các nhà nghiên cứu đang xúc tiến để tìm kiếm một công nghệ IPOAhiệu quả hơn

Toshiba’s CSR

Toshiba đưa ra mô hình chuyển mạch nhãn dựa trên công nghệ CSR (CellSwitching Router) Mô hình này đầu tiên đề xuất ý tưởng đặt cấu trúc chuyển mạchATM dưới sự điều khiển của giao thức IP (như giao thức định tuyến IP và giao thức

tại cùng một thời điểm CSR có thể thay thế các bộ định tuyến giữa các LIS trongCIPOA, do đó giải phóng nhu cầu cho NHRP.

CSR xem như là công nghệ chuyển mạch nhãn đầu tiên được đệ trình tại cuộchọp IETF BOF vào cuối năm 1994 và đầu năm 1995 Tuy nhiên, không có nhữngnghiên cứu chuyên sâu vào mô hình này Định nghĩa của công nghệ này không rõ ràng

và hoàn chỉnh Và các sản phẩm thương mại chưa có

Cisco’s Tag Switching

Chỉ một vài tháng sau khi Ipsilon thông báo về công nghệ chuyển mạch IP, Cisco

đã phổ biến công nghệ chuyển mạch thẻ của mình Mô hình này khác rất nhiều so vớihai công nghệ ở trên Ví dụ, nó không sử dụng điều khiển luồng nhưng sử dụng phươngthức điều khiển theo sự kiện trong thiết lập bảng định tuyến, và nó không giới hạn vớicác ứng dụng trong hệ thống chuyển mạch ATM Không giống như Ipsilon, Cisco tiêuchuẩn hoá quốc tế công nghệ này Các tài liệu RFC được ban hành cho nhiều khía cạnhcủa công nghệ, và các nỗ lực của Cisco đã mang lại kết quả trong việc thiết lập nênnhóm làm việc MPLS IETF Chính Cisco là nhà đi tiên phong và thiết lập nền móng chocác tiêu chuẩn MPLS Các sản phẩm MPLS chủ yếu của Cisco vẫn tập trung trong dòngcác Router truyền thống Các hệ thống Router này hỗ trợ đồng thời 2 giao thức TDP(Tag Distribution Protocol) là LDP (label Distribution Protocol)

IBM’s ARIS và Nortel’s VSN

Ngay sau khi Cisco thông báo về công nghệ của mình, IBM bắt kịp với ARIS(aggregate Route-based IP Switching) của họ và đóng góp vào các tiêu chuẩn RFC.Mặc dầu ARIS khá giống với chuyển mạch thẻ, chúng cũng có rất nhiều các điểm khácbiệt Các công ty lớn khác trong công nghiệp, như Nortel, cũng sử dụng chúng trongcác sản phẩm VNS chuyển mạch nhãn của mình Có thể thấy rằng nghiên cứu vềchuyển mạch nhãn đã nhận được sự chú ý rộng rãi trong công nghiệp Không chỉ cómột số hãng hàng đầu về công nghệ thông tin quan tâm đến MPLS mà các nhà sảnxuất thiết bị viễn thông truyền thống như Alcatel, Ericsson, Siemens, NEC đều rấtquan tâm và phát triển các sản phẩm MPLS của mình Các dòng sản phẩm thiết bịmạng thế hệ sau (chuyển mạch, router) của họ đều hỗ trợ MPLS

Công việc chuẩn hóa MPLS

Với sự hỗ trợ từ nhiều công ty, IETF triệu tập cuộc họp BOF trong năm 1996.Đây là một trong những cuộc họp thành công nhất trong lịch sử IETF MPLS đi vàocon đường chuẩn hoá một cách hợp lý, mặc dầu nó còn được cân nhắc xem liệu có

không có một bộ định tuyến nào đảm bảo được tốc độ cao hơn và các công nghệchuyển mạch nhãn cần phải được chuẩn hoá.

Vào đầu năm 1997, hiến chương MPLS được thông qua

Vào tháng 4 năm 1997 nhóm làm việc MPLS tiến hành cuộc họp đầu tiên.Vào tháng 11 năm 1997, tài liệu MPLS được ban hành

Vào tháng 7 năm 1998, tài liệu cấu trúc MPLS được ban hành

Trong tháng 8 và tháng 9 năm 1998, 10 tài liệu Internet bổ sung được ban hành,bao gồm MPLS LDP (Label Distribution Protocol), Mark Encoding, các ứng dụngATM, v.v MPLS hình thành về căn bản

IELF hoàn thiện các tiêu chuẩn MPLS và đưa ra các tài liệu RFC trong năm1999

Chúng ta có thể thấy rằng MPLS đã phát triển rất nhanh chóng và hiệu quả.Điều này cũng chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một côngnghệ mới

I.3.3 Tình hình triển khai MPLS

BIG PIPE nhà khai thác mạng trục IP của Canada đã lựa chọn Cisco Systems

là nhà cung cấp thiết bị cho mạng trục IP OC-192 vào tháng 10 năm 2001 - các routercủa Cisco trong mạng trục này sẽ cho phép BIG PIPE cung cấp băng thông OC-192.Các Router 12410 và 12416 của Cisco sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ này triển khaicác dịch vụ IP thế hệ sau như MPLS-VPNs, IP QoS, và Voice over IP (VoIP)

Juniper Networks và Ericsson Communications thông báo rằng thế hệ Internetrouter trục mới (serie M) đã được triển khai trong mạng trục mới của TelstraSaturn's.TelstraSaturn là công ty đầu tiên tại New Zealand triển khai mạng băng tần lớn cungcấp cả dịch vụ IP và thoại Các router M160 và M20 đã được triển khai trong mạngtrục tải lưu lượng qua MPLS Đây là mạng thương mại đầu tiên triển khai đầy đủSTM-16 (2.5 Gb/s) tại New Zealand

Tháng 10 năm 2001 Alcatel thông báo đã ký được hợp đồng cung cấp thiết bịbăng rộng cho Deutsche Telekom Group Các sản phẩm của Alcatel bao gồm: thiết bịchuyển mạch định tuyến (RSP) 7670 cho mạng truyền số liệu ATM quốc nội tại Đức

NTT America thông báo đã triển khai dịch vụ Arcstar Global IP-VPN đến tất cảcác doanh nghiệp tại Mỹ Dịch vụ Arcstar IP-VPN cung cấp giải pháp hoàn chỉnh baogồm rất nhiều công nghệ IP-VPN bao gồm cả MPLS và IPSec.

China Telecom lựa chọn Nortel Networks trong 2 hợp đồng trị giá 12 triệu USD

để nâng cấp mạng trục ATM đa dịch vụ tại tỉnh Jiangsu và Shandong vào tháng 10năm 2001 Hai mạng này sẽ cho phép China Telecom cung cấp các dich vụ ATM tiêntiến, Frame Relay, IP, IP VPNs và các dịch vụ xuyên suốt tại các tỉnh đó qua một thiết

bị duy nhất China Telecom có kế hoạch thay thế các thiết bị chuyển mạch đường trụchiện tại bằng giải pháp của Nortel Networks Các thiết bị bao gồm: Passport 15000,Passport 7480 MS Các thiết bị này cung cấp các dịch vụ ATM, Frame Relay, chuyểnmạch và định tuyến IP, MPLS,

Riverstone Networks đã triển khai mạng cho 2 nhà khai thác tại Châu Âu làTelenet, nhà cung cấp dịch vụ mạng cáp Bỉ và Neosnetworks nhà khai thác của U.K.Nhà khai thác này triển khai mạng MPLS đầu tiên tại U.K với các router loại RS Neosnetworks chọn RS 8600 multi-service routers và RS 3000 metro access routers đểcung cấp dịch vụ Ethernet như một phần trong mạng truyền số liệu toàn quốc của U.K

Telenet lựa chọn Riverstone là nhà cung cấp các router cho mạng trục IP trong mạngtruyền số liệu và mạng cáp của mình Telenet sử dụng Riverstone RS 8600 multi-service metro routers Cả hai dự án này đều đã được triển khai cuối năm 2001

Alcatel thông báo tháng 10 năm 2001 sản phẩm Alcatel 7670 RSP được lựachọn mở rộng mạng ATM toàn quốc của Belgacom Sản phẩm này sẽ cho phépBelgacom mở rộng mạng ATM đa dịch vụ hiện tại, Belgacom sẽ triển khai thêm cáctổng đài truy nhập Alcatel 7470 MSP để tải lưu lượng IP và dịch vụ DSL Trong năm

2001, Belgacom đã tăng số lượng khách hàng truy cập Internet qua DSL lên hơn100,000 trong tháng 7 và lên đến 200,000 vào cuối năm Thiết bị đa giao thức Alcatel

7670 RSP là thiết bị MPLS-cho phép tích hợp ATM và MPLS/IP trong một thiết bịduy nhất

I.3.4 Những đánh giá ban đầu về xu hướng phát triển công nghệ MPLS

Ta biết rằng lịch sử ra đời và phát triển của MPLS là rất ngắn Tuy nhiên chođến nay có thể nhận thấy một số đặc điểm quan trọng như sau:

 Quá trình hình thành và phát triển của MPLS do nỗ lực của các nhà sản xuất

vậy, các sản phẩm thương mại MPLS đã được triển khai rất nhanh chóng trênmạng Các sản phẩm MPLS Router chủ yếu được triển khai trong mạng lõi (lớpcore) của các nhà cung cấp dịch vụ Internet như Sprint, MCI-Worldcom.

 Một số dòng sản phẩm như Router của Cisco, Charlotte, Juniper, đã được kiểmtra về tính tương thích và chất lượng sản phẩm (trên khía cạnh MPLS) [17] Cácnhà sản xuất thiết bị mạng viễn thông truyền thống không có nhiều nghiên cứu

về MPLS mà chủ yếu bằng cách mua lại hay sát nhập các công ty nhỏ hơn (nhưEricsson với Juniper, Lucent Tech với Ascend, Alcatel với NewBridge,Siemens với Unisphere ) chuyên về thiết bị mạng Có thể nhận thấy tất cả cácnhà sản xuất thiết bị đều rất quan tâm đến MPLS và phát triển các sản phẩmMPLS Do có sự hội nhập và xu hướng hoà đồng giữa thiết bị chuyển mạch vàcác thiết bị định tuyến nên xu hướng phát triển các sản phẩm MPLS là tất yếu

 Một đặc điểm quan trọng của các thiết bị MPLS hiện nay đó là khả năng hỗ trợđồng thời giao thức MPLS và giao thức ATM trên cùng một cổng vật lý Cácthiết bị Router của Cisco hay Charlotte, đều hỗ trợ khả năng này thông quaviệc khai báo cấu hình Chính khả năng đó đã làm mềm dẻo và rất phù hợp chocác nhà cung cấp dịch vụ khi triển khai thiết bị trên mạng

 Quá trình hình thành và ra đời của các tiêu chuẩn có thời gian ngắn, các tiêuchuẩn ban hành dưới dạng các RFC nên được các nhà sản xuất thiết bị liên tụcđóng góp, cập nhật và sửa đổi cho phù hợp với thực tế Các tiêu chuẩn RFCđược sử dụng ngay trong các sản phẩm thương mại và được điều chỉnh dần.ITU-T đã có những nghiên cứu đầu tiên về MPLS và dự kiến sẽ xuất hiện cáckhuyến nghị của ITU-T về MPLS trong thời gian tới

CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ MPLS

II.1 Các khái niệm và thành phần cơ bản của MPLS

II.1.1 Các khái niệm cơ bản MPLS

Nhãn (Label): Nhãn là một thực thể độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc

bên trong Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như điạ chỉlớp mạng Nhãn được gán vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một FEC (ForwardingEquivalence Classes - Nhóm chuyển tiếp tương đương) mà gói tin đó được ấn định.Thường thì một gói tin được ấn định cho một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa trênđịa chỉ đích lớp mạng của nó Tuy nhiên nhãn không bao giờ là mã hoá của địa chỉ đó.Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương tiện truyền mà gói tin được đóng gói Ví dụ cácgói ATM (tế bào) sử dụng giá trị VPI/VCI như nhãn, FR sử dụng DLCI làm nhãn Đốivới các phương tiện gốc không có cấu trúc nhãn, một đoạn đệm được chèn thêm để sửdụng cho nhãn Khuôn dạng đoạn đệm 4 byte có cấu trúc như trong hình sau:

Hình II- Khuôn dạng nhãn cho các gói không có cấu trúc nhãn gốc.

Đối với các khung PPP hay Ethernet giá trị nhận dạng giao thức P-Id (hoặcEthertype) được chèm thêm vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung làMPLS unicast hay multicast

Ngăn xếp nhãn (Label stack) : Một tập hợp có thứ tự các nhãn gắn theo gói để

truyền tải thông tin về nhiều FEC mà gói nằm trong và về các LSP tương ứng mà gói

sẽ đi qua Ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (một nhãn choEGP và một nhãn cho IGP) và tổ chức đa LSP trong một trung kế LSP

LSR (Label switch Router): là thiết bị (Router hay Switch) sử dụng trong

mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn Có một số loại LSR

cơ bản sau: LSR biên, ATM-LSR, ATM-LSR biên

Tải M u àu đầu

MPLS M o àu đầu lớp

2

Nhãn (20) COS (3) S (1) TTL (8)

FEC (Forwarding Equivalence Classes): là khái niệm được dùng để chỉ một

nhóm các gói được đối xử như nhau qua mạng MPLS ngay cả khi có sự khác biệt giữacác gói tin này thể hiện trong mào đầu lớp mạng

Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn (Label Switching Forwarding Table):

là bảng chuyển tiếp nhãn có chứa thông tin về nhãn đầu vào, nhãn đầu ra, giao diệnđầu ra và địa chỉ điểm tiếp theo

Đường chuyển mạch nhãn (LSP): Là tuyến tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của

mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói của một FEC nào đó sử dụng cơ chế chuyển đổinhãn (label-swapping forwarding)

Cơ sở dữ liệu nhãn (LIB): Là bảng kết nối trong LSR có chứa giá trị

nhãn/FEC được gán vào cổng ra cũng như thông tin về đóng gói phương tiện truyền

Gói tin dán nhãn: Một gói tin dán nhãn là một gói tin mà nhãn được mã hoá

trong đó Trong một vài trường hợp, nhãn nằm trong mào đầu của gói tin dành riêngcho mục đích dán nhãn Trong các trường hợp khác, nhãn có thể được đặt chung trongmào đầu lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu miễn là ở đây có trường có thể dùng đượccho mục đích dán nhãn Công nghệ mã hoá được sử dụng phải phù hợp với cả thực thể

mã hoá nhãn và thực thể giải mã nhãn

Ấn định và phân phối nhãn: Trong mạng MPLS, quyết định để kết hợp một

nhãn L cụ thể với một FEC F cụ thể là do LSR phía trước thực hiện LSR phía trướcsau khi kết hợp sẽ thông báo với LSR phía sau về kết hợp đó Do vậy các nhãn đượcLSR phía trước ấn định và các kết hợp nhãn được phân phối theo hướng từ LSR phíatrước tới LSR phía sau

II.1.2 Các thành phần cơ bản của MPLS

Thành phần quan trọng cơ bản của mạng MPLS là thiết bị định tuyến chuyểnmạch nhãn LSR (Label Switch Router) Thiết bị này thực hiện chức năng chuyển tiếpgói thông tin trong phạm vi mạng MPLS bằng thủ tục phân phối nhãn Căn cứ vào vịtrí và chức năng của LSR có thể phân thành các loại chính sau đây:

LSR biên: Nằm ở biên của mạng MPLS LSR này tiếp nhận hay gửi đi các gói

thông tin đến hoặc đi từ mạng khác (IP, Frame Relay, vv) LSR biên gán hay loại bỏnhãn cho các gói thông tin đến hoặc đi khỏi mạng MPLS Các LSR này có thể là các

chuyển tiếp số liệu trên cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mảng số liệu Như vậycác tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp phần mềm để thực hiệnchức năng của LSR Bảng II-1 mô tả các loại LSR và chức năng của chúng.

Bảng II-1 Các loại LSR trong mạng MPLS

LSR Chuyển tiếp gói có nhãn

LSR biên Nhận gói IP, kiểm tra lại lớp 3 và đặt vào ngăn xếp nhãn

trước khi gửi gói vào mạng LSRNhận gói tin có nhãn, loại bỏ nhãn, kiểm tra lại lớp 3 vàchuyển tiếp gói IP đến nút tiếp theo

ATM-LSR Sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển để thiết

lập kênh ảo ATM Chuyển tiếp tế bào đến nút ATM-LSRtiếp theo

ATM-LSR biên Nhận gói có nhãn hoặc không nhãn, phân vào các tế bào

ATM và gửi các tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo

Nhận các tế bào ATM từ ATM-LSR cận kề, tái tạo cácgói từ các tế bào ATM và chuyển tiếp gói có nhãn hoặckhông nhãn

II.1.3 Một sồ vấn đề liên quan đến nhãn (Label)

Không gian nhãn

Nhãn có thể được ấn định giữa các LSR được lấy từ không gian nhãn Có 2

dạng không gian nhãn đó là: Không gian nhãn theo từng giao diện và Không gian nhãn theo từng node (theo tất cả các giao diện). Cả 2 loại không gian nhãn này đượcminh hoạ trong hình II- 2

Dạng không gian nhãn thứ nhất là Không gian nhãn theo từng giao diện Nhãn

được kết hợp với một giao diện nào đó trên một LSR, chẳng hạn như giao diện DS3hay SONET Không gian nhãn này thường được sử dụng với các mạng ATM và FR,trong đó các nhãn nhận dạng kênh ảo được kết hợp với 1 giao diện Không gian nhãnloại này được sử dụng khi 2 thực thể đồng cấp được kết nối trực tiếp trên một giaodiện, và nhãn được sử dụng chỉ để nhận dạng lưu lượng gửi trên giao diện Nếu LSR

giá trị nhãn có thể được tái sử dụng tại mỗi giao diện Theo một nghĩa nào đó, bộ nhậndạng giao diện này trở thành một nhãn bên trong tại LSR, khác với nhãn bên ngoàiđược gửi giữa các LSR.

Không gian nhãn theo từng node (tất cả giao diện)

LSR

a-giao diện

b-giao diện

Không gian nhãn 1-5000

Không gian nhãn 1-5000

Không gian nhãn theo từng giao diện

LSR

Tất cả các giao diện

Không gian nhãn 1-5000

Hình II-2 Các loại không gian nhãn

Dạng không gian nhãn thứ 2 là Không gian nhãn theo từng node Trong không

gian nhãn này, nhãn đến được dùng chung với tất cả các giao diện ở trên node Điềunày có nghĩa là node (host hay LSR) phải ấn định nhãn trên tất cả giao diện

Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn

Một yêu cầu cần thiết với nhãn đó là một nhãn phải nhận dạng một FEC saocho không có sự nhầm lẫn Điều này nghe có vẻ đơn giản nhưng cũng không quá dễ đểthực hiện Chẳng hạn, một node nào đó có thể nhận được 1 nhãn giống nhau từ 2 nodekhác đến, hay một ví dụ khác đó là một nhãn có thể nhận được từ một node không kếtnối trực tiếp

với các FEC, song ý tưởng chính phải nhớ đó là: mỗi LSR phải có khả năng hiểu vàthông dịch nhãn với FEC tương ứng của nó.

Hình II- 3 đưa ra 4 kịch bản về việc MPLS thiết lập các qui tắc về tính duy nhấtcủa nhãn trong không gian nhãn như thế nào Trong các kịch bản này, chúng ta sửdụng kí hiệu Ru và Rd cho LSR đường lên và LSR đường xuống

Hình II-3 Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn

 Kịch bản 1: LSR Rd ràng buộc nhãn L1 với FEC F và gửi ràng buộc này tớiLSR đồng cấp Ru1

 Kịch bản 2: LSR Rd ràng buộc nhãn L2 với FEC F và gửi ràng buộc này tớiLSR đồng cấp Ru2

 Kịch bản 3: LSR Rd ràng buộc nhãn L với FEC F1 và gửi ràng buộc này tớiLSR đồng cấp Ru1

 Kịch bản 4: LSR Rd ràng buộc nhãn L với FEC F2 và gửi ràng buộc này tớiLSR đồng cấp Ru2

Với kịch bản 1 và 2, đó là vấn đề cục bộ liệu L1 có bằng L2 Với kịch bản 3 và

4, qui tắc sau được áp dụng: Nếu khi Rd nhận được 1 gói mà nhãn trên cùng của nó là

không yêu cầu F1 bằng F2 Do đó, với kịch bản 3 và 4, Rd đang sử dụng các khônggian nhãn khác nhau để phân bổ ràng buộc tới Ru1 và Ru2, đó là ví dụ về việc sử dụngkhông gian nhãn theo từng giao diện.

Ngăn xếp nhãn

Chuyển mạch nhãn được thiết kế để mở rộng các mạng lớn, và MPLS hỗ trợchuyển mạch nhãn với các hoạt động phân cấp; sự hỗ trợ này dựa trên khả năng củaMPLS đó là có thể mang nhiều hơn một nhãn trong gói Ngăn xếp nhãn cho phép cácLSR được thiết kế để hoán đổi thông tin với một LSR khác và tác động như các nodebiên trong miền các mạng lớn và các LSR khác Cần chú ý rằng những LSR này là cácnode bên trong và không liên quan đến chính chúng với các đường đi liên miền hayvới các nhãn được kết hợp với những tuyến đường này

Quá trình xử lý một gói đã được dán nhãn là độc lập hoàn toàn với mức phâncấp; nghĩa là, mức nhãn là không liên quan tới LSR Để làm cho quá trình đơn giản, quátrình xử lý luôn dựa vào nhãn trên cùng, mà không xem xét đến khả năng đó là: có thểmột số nhãn khác đã ở trên nó trước đây hay một số nhãn khác đang ở bên dưới nó lúcnày

Nếu ngăn xếp nhãn của gói có độ sâu m, nhãn tại đáy của ngăn xếp được xemnhư là nhãn mức 1, nhãn trên nó là nhãn mức 2, và nhãn trên cùng là nhãn mức m.Trong hình II-4, chúng ta có 3 LSR là các thành viên của cùng một miền (miền B) vàLSR A và LSR C là các LSR biên Ví dụ này cũng thừa nhận rằng miền này là miềnchuyển tiếp (nghĩa là gói không bắt đầu hay kết thúc tại miền này) Người ta muốn côlập các LSR bên trong miền khỏi những hoạt động này

LSR X và LSR Y là các router biên được thiết kế cho miền A và miền C Đểphát hành các địa chỉ từ miền C, LSR Y phân phát thông tin tới LSR C, LSR C lạiphân phát thông tin đến LSR A, sau đó LSR A phân phát thông tin tới LSR X Thôngtin không được phân phát tới LSR B bởi vì LSR B là LSR bên trong

Domain A Exterior LSR

Y

Domain C Exterior LSR

L a b e l S e t 2

Hình II-4 Ngăn xếp nhãn và cấu trúc phân cấp

Hai mức nhãn được sử dụng Khi lưu lượng đi qua miền B, mức nhãn thứ nhấtđược sử dụng và các nhãn liên quan đến các hoạt động liên miền được đẩy xuốngtrong ngăn xếp nhãn của gói

IP 21 IP 21 33 IP 21 14 IP 21

G

IP 70

IP 42 IP 42 33 IP 42 14 IP 42 IP 61

Hình II-5 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR E lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp

Hình II-5 biểu diễn các ví dụ về ngăn xếp nhãn Các node A, B, G, và H là cácnode bên ngoài (các LSR lối ra và lối vào) còn miền bên trong gồm các node C, D, E và

F Các bảng LSR tại node C và F có ngăn xếp nhãn với độ sâu là 2 Các bảng LSR D vàLSR E có ngăn xếp nhãn với độ sâu 1 Trong ví dụ này, các khả năng MPLS được mởrộng ra ngoài tới các node A, B, G và H Dó đó, đằng sau những node này có thể lànhững node không có khả năng MPLS, chẳng hạn như các trạm làm việc hay các server

Node A gửi 1 gói tới node C với nhãn 21 Node C hỏi bảng nhãn của nó vàquyết định rằng nhãn được đẩy xuống và nhãn 33 được sử dụng giữa node C và node

D Gói gửi tới node D có 2 nhãn, nhưng nhãn 21 không được kiểm tra bởi node D.Bảng nhãn của nó chỉ đạo nó hoán đổi nhãn 33 cho nhãn 14 và chuyển tiếp gói ra giaodiện e, tuyến nối đến node E

Khi node E nhận được gói này, bảng nhãn của nó hướng dẫn node E lấy nhãntiếp theo và sau đó gửi gói tới giao diện s Bây giờ chỉ có 1 nhãn trong tiêu đề Tạinode F, giá trị nhãn 21 trên giao diện b được ràng buộc với nhãn 70 trên giao diện d,tuyến nối tới node G

Ví dụ thứ 2 trong hình II-5 là một gói đến từ node B, với giá trị nhãn 42 Bảngnhãn tại node C chỉ ra rằng nhãn này được đẩy vào ngăn xếp, và nhãn 33 được sử dụngnhư là nhãn bên ngoài Quá trình xử lý sau đó là giống như trong ví dụ thứ nhất chođến khi gói đến node F Đến đây, nhãn 42 được lấy ra và được ràng buộc với nhãn 61trên giao diện c, tuyến nối đến node H

Trong ví dụ này, chỉ một ràng buộc nhãn được cần tại các LSR bên trong để xử

lý 2 nhãn bên ngoài Tất nhiên, có thể ràng buộc hàng ngàn nhãn từ các node bênngoài tới một ràng buộc nhãn ở bên trong miền

d.pop c.pop

Hình II-6 biểu diễn một ví dụ khác Trong ví dụ này, LSR F thực hiện lấy nhãn

ra khỏi ngăn xếp chứ không phải là LSR E làm điều đó LSR E xử lý nhãn bên ngoàinhư là LSR D đã làm

Hình II-6 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR F lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp

d.pop c.pop

Hình II-7 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: nhãn được lấy 2 lần tại LSR E và F

Hình II-7 biểu diễn thêm một ví dụ về ngăn xếp nhãn Trong ví dụ này, cácnode G và H không là các LSR Chúng là các trạm đầu cuối, chẳng hạn như là cácrouter hay server, chúng không được cấu hình để hỗ trợ các hoạt động MPLS Có 2 sựlấy nhãn trong ngăn xếp xảy ra, đầu tiên là tại LSR E và thứ hai là tại LSR F

Cả 3 kịch bản về ngăn xếp nhãn trong các hình II-5,II-6 và II-7 đều được chophép sử dụng trong mạng MPLS

Sự duy trì nhãn

MPLS định nghĩa 2 chế độ để duy trì nhãn

 Chế độ thứ nhất là chế độ duy trì đầy đủ Trong chế độ này các ràng buộcnhãn và các tiền tố địa chỉ được lưu giữ trong cả các node đường lên và cácnode đường xuống

 Chế độ thứ hai là chế độ duy trì nhãn hạn chế Trong chế độ này LSR chỉ lưutrữ ràng buộc nhãn được ấn định bởi LSR đường xuống

Để tóm tắt các chế độ duy trì nhãn, các đặc tả MPLS đưa ra những phươngpháp sau để duy trì hay huỷ bỏ nhãn

 Một LSR Ru có thể nhận 1 ràng buộc nhãn với 1 FEC nào đó từ một LSR

Rd, mặc dù Rd này không là chặng kế tiếp của Ru (hay không còn là chặng

kế tiếp của Ru) với FEC đó

 Ru có hơn 1 sự lựa chọn liệu có giữ một bản ghi về các ràng buộc như vậy,hay là loại bỏ các ràng buộc như vậy

 Nếu Ru giữ một bản ghi những ràng buộc như vậy, nó có thể sử dụng lạiràng buộc nếu sau đó Rd trở thành chặng kế tiếp của sau đó Nếu Ru loại bỏnhững ràng buộc như vậy thì sau đó nếu Rd trở thành chặng kế tiếp, ràngbuộc sẽ phải yêu cầu lại.

 Nếu một LSR hỗ trợ “chế độ duy trì nhãn đầy đủ”, nó duy trì các ràng buộcgiữa một nhãn và một FEC nhận được từ các LSR không là chặng kế tiếpcủa FEC đó Nếu LSR hỗ trợ “chế độ duy trì nhãn hạn chế”, nó sẽ loại bỏ cácràng buộc như thế

Tổng hợp FEC

Một cách để phân chia lưu lượng vào trong các FEC là tạo 1 FEC riêng biệt chomỗi tiền tố địa chỉ xuất hiện trong bảng định tuyến, như biểu diễn trong hình II-8(a).Giải pháp này có thể tạo ra 1 tập các FEC cho phép cùng đi một đường tới node lối ra.Trong tình huống này, bên trong một miền MPLS, những FEC riêng biệt thực là vôích Theo quan điểm MPLS, hợp nhất những FEC đó thành một FEC Tình huống nàytạo ra một sự lựa chọn: ràng buộc một nhãn riêng với 1 FEC, hay ràng buộc 1 nhãn với

tổ hợp FEC và sử dụng nhãn kết hợp cho tất cả lưu lượng bên trong tổ hợp, như biểudiễn trong hình II-8(b)

Egress Node

Egress Node

Hình II-8 Không tổng hợp và tổng hợp FEC

Thủ tục ràng buộc 1 nhãn duy nhất với tổ hợp các FEC, để tạo thành 1 FEC(trong cùng miền MPLS), và áp dụng nhãn đó cho tất cả lưu lượng trong tổ hợp FECđược gọi là sự tổng hợp (aggregation) Sự tổng hợp có thể làm giảm số các nhãn đượccần để xử lý một tập các gói và cũng có thể giảm lưu lượng điều khiển phân bổ nhãn

Một tập các FEC có thể (a) được tổng hợp vào trong một FEC duy nhất, (b)được tổng hợp vào trong một tập các FEC, (c) hay không được tổng hợp tý nào Đặc tả

về MPLS sử dụng thuật ngữ “hạt” để mô tả sự tổng hợp (ở đây có thể hiểu khái niệmhạt là liên quan đến kích thước và mức mô tả, phân biệt chi tiết của dòng lưu lượngđến đâu, và rõ ràng là khi tổng hợp thì các dòng lưu lượng nhỏ tạo thành dòng lưulượng lớn hơn nên các tham số mô tả dòng lớn sẽ không chi tiết, cụ thể như các dòngnhỏ - do đó người ta nghĩ đến việc dòng lưu lượng lúc này thô như các hạt đang chảy),

có những kiểu hạt sau đây: (a) dạng hạt thô nhất, (b) dạng hạt mịn nhất

Hợp nhất nhãn

Với hợp nhất nhãn, nhiều gói đến với nhãn khác nhau được áp một nhãn duynhất trên giao diện lối ra (cùng giao diện) Ý tưởng được minh hoạ trong hình II-9.LSR C gửi 3 gói tới LSR D, với nhãn 21, 24, và 44 trong các tiêu đề nhãn LSR D hợpnhất những nhãn này vào trong nhãn 14 và gửi 3 gói tới LSR E

C c a D e b E

a.21 a.24 a.44

e.14 e.14 e.14Table

MPLS hỗ trợ cả 2 loại LSR, đó là loại LSR có thể thực hiện hoạt động hợp nhất

và LSR không hỗ trợ hoạt động hợp nhất Những qui tắc cơ bản cho cả 2 loại LSR này

là khá đơn giản: (a) một LSR đường lên hỗ trợ hợp nhất nhãn chỉ cần được gửi 1 nhãncho các FEC; (b) một LSR đường lên không hỗ trợ hợp nhất nhãn phải được gửi 1nhãn cho mỗi FEC; (c) nếu một LSR đường lên không hỗ trợ hợp nhất nhãn, thì nóphải yêu cầu 1 nhãn cho mỗi FEC

Nhiều kết quả xung quanh việc hợp nhất nhãn giải quyết vấn đề thực hiệnMPLS trên các mạng ATM Do đó, chúng ta sẽ nói vấn đề này rõ hơn trong phần ứngdụng của MPLS – MPLS với mạng ATM

II.1.4 Một số vấn đề liên quan đến ràng buộc nhãn (FEC/Label)

Các phương pháp ràng buộc nhãn với FEC

Ràng buộc tại chỗ và ràng buộc xa

Thuật ngữ ràng buộc liên quan tới hoạt động xảy ra tại LSR trong đó 1 nhãn đượckết hợp với 1 FEC Ràng buộc nhãn tại chỗ liên quan tới hoạt động trong đó chính routerthiết lập một quan hệ nhãn với 1 FEC Router có thể thiết lập quan hệ này khi nó nhậnlưu lượng hay nó nhận thông tin điều khiển từ 1 node lân cận Một giải pháp đơn giản làchỉ định 1 nhãn cho mỗi tiền tố địa chỉ IP mà nó biết và sau đó phân phát những quan hệ

này theo các qui tắc (như được trình bày trong phần Sự duy nhất của nhãn trong không

Router Router

Ràng buộc xa

Ràng buộc tại chỗ

Hình II-10 Ràng buộc tại chỗ và ràng buộc xa

Ràng buộc đường lên và ràng buộc đường xuống

Như được mô tả trong hình II-11, ràng buộc nhãn đường xuống (đường lên) liênquan tới phương pháp trong đó ràng buộc nhãn được thực hiện bởi LSR đường xuống(đường lên) Thuật ngữ đường xuống chỉ hướng từ nguồn đến đích, và hướng của đườnglên là từ đích đến nguồn Khi router đường lên (Ru) gửi 1 gói tới router đường xuống(Rd), gói này đã được nhận dạng trước đó như là một thành viên của 1 FEC và nhãn Lđược kết hợp với FEC Do đó, L là nhãn lối ra của Ru, và là nhãn lối vào của Rd

Router

(Ru)

Router (Rd)

Dòng lưu lượng

Ràng buộc đường lênRàng buộc đường xuống

Hình II-11 Ràng buộc đường lên và đường xuống

Các chế độ điều khiển ràng buộc nhãn với FEC

MPLS hỗ trợ 2 chế độ ràng buộc nhãn với 1 FEC Chúng được gọi là điều khiểntheo lệnh và điều khiển độc lập

Điều khiển độc lập (independent)

Trong chế độ điều khiển độc lập, router ràng buộc nhãn với mỗi FEC mà nóbiết Do đó, mỗi FEC (tối thiểu là mỗi tiền tố địa chỉ IP) có 1 nhãn được ràng buộc với

nó Hiển nhiên, các giao thức định tuyến IP, chẳng hạn như OSPF, đã được sử dụngtrước đó để có được thông tin, thông tin này được đặt trong bảng định tuyến IP

Chúng ta có thể hỏi, tại sao nhãn được ràng buộc với mọi tiền tố địa chỉ IP Xétcho cùng một số địa chỉ không thể được sử dụng để chuyển tiếp lưu lượng Tuy nhiên,như chúng ta thấy trong chương sau, thủ tục ràng buộc nhãn dẫn tới thời gian hội tụnhanh hơn trong trường hợp một tuyến đường phải được thay đổi

Như trong hình II-12, LSR D đang thông báo với các LSR đồng cấp của nórằng nhãn cục bộ của nó là 40 được ràng buộc với tiền tố địa chỉ IP 192.168.21.104.Một ý tưởng quan trọng đằng sau hoạt động này là ở chỗ dự định phân bổ này là cócác node lân cận của D sử dụng nhãn 40 khi gửi lưu lượng tới node D với tiền tố địachỉ này Nói cách khác là, node đường lên sử dụng giá trị nhãn được gán bởi nodeđường xuống (node gán nhãn) khi gửi lưu lượng với nhãn/prefix cho node đã thựchiện gán

Do đó, rõ ràng nhãn 40 sẽ được sử dụng bởi node đường lên C khi gửi mọi gói

IP với địa chỉ đích 192.168.20.x tới node D Tuy nhiên, node D sẽ không sử dụng nhãn

40 cho lưu lượng tới node I, E, và J Chẳng hạn, khi gửi lưu lượng tới node E, node D

sẽ sử dụng nhãn đã được gửi tới nó từ node E

Chúng ta nhấn mạnh lại là ở đây node D phát hành (quảng cáo) nhãn 40 với tiền

tố địa chỉ 192.168.20.0/24 tới tất cả các thực thể đồng cấp phân bố nhãn của nó Việccác thực thể đồng cấp này có sử dụng nhãn này hay không còn tuỳ thuộc vào quan hệđường lên hay đường xuống của chúng với node D

hành địa chỉ dẫn tới hội tụ định tuyến nhanh (nghĩa là các bảng định tuyến trong miềnđịnh tuyến là ổn định và đồng bộ với các bảng định tuyến khác), thì các ràng buộcnhãn cũng được thiết lập khá nhanh, do đó cho phép mạng sử dụng các nhãn hiệu quả

về mặt thời gian

Tuy nhiên, điều khiển độc lập nên được thiết lập sao cho các LSR lân cận cùngthống nhất về các FEC (các tiền tố địa chỉ) mà chúng sẽ sử dụng Nếu không có sựthống nhất này, một số FEC có thể không có các LSP đi kèm với chúng hay chúngđược thiết lập không hiệu quả Chẳng hạn, trong hình II-12, giả sử LSR C và D có sựlựa chọn khác nhau về các FEC Có thể là cả 2 LSR này đang ràng buộc cùng lúc, vìthế có sự không nhất quán

Tuy nhiên sự không nhất quán này gần như là không xảy ra vì một lý do đơngiản nhưng quan trọng đó là: router quan tâm đến các nhãn khi chúng liên quan tớidòng lưu lượng đường xuống; có nghĩa là, tới chặng tiếp theo được kết hợp với FEC(tiền tố địa chỉ 192.168.10.0/24) Do đó, nếu node C đang chuyển tiếp lưu lượng tớinode D, nó sẽ sử dụng ràng buộc FEC/nhãn được phát hành bởi D với lối vào trongbảng LFIB của nó

Điều khiển theo lệnh (ordered)

Chế độ ràng buộc nhãn thứ 2 là chế độ điều khiển theo lệnh Nó được đặt têntheo lối được chỉ đạo xảy ra trong việc ràng buộc nhãn, việc chỉ đạo là từ LSR lối vàohay LSR lối ra của một LSP

Không như điều khiển độc lập, điều khiển theo lệnh đảm bảo rằng tất cả cácLSR sử dụng cùng FEC như phát hành ban dầu, LSR G trong ví dụ này Chế độ nàycũng cho phép nhà quản trị mạng một số phương pháp để điều khiển việc thiết lậpLSP Chẳng hạn, tại LSR lối ra, nhà quản trị có thể cấu hình các danh sách hướng dẫnLSR thực hiện ràng buộc FEC với LSP nào

Nhược điểm đối với điều khiển theo lệnh là ở chỗ nó cần nhiều thời gian hơnđiều khiển độc lập để thiết lập LSP Một số người xem điều này như là một lượng

“trễ” không đáng kể mà phương pháp này đưa tới cho các nhà quản trị mạng Songmột số người khác cho rằng điều khiển theo lệnh là không tiện lợi MPLS hỗ trợ cả 2chế độ điều khiển này, nhưng cần nhớ rằng điều khiển theo lệnh nên được thực hiện tạitất cả các LSR nếu nó hiệu quả Chúng ta sẽ còn trở lại với điều khiển theo lệnh trongcác phần sau khi nói về định tuyến cưỡng bức

Phân bổ ràng buộc nhãn không theo yêu cầu và theo yêu cầu

Thủ tục điều khiển độc lập được biểu diễn trong hình II-12 cũng là ví dụ vềphân bố nhãn không theo yêu cầu, LSR không chỉ ấn định mà còn phát hành (phân tán)các ràng buộc nhãn tới tất cả các node lân cận (cả các node đường lên và đườngxuống) cho dù là những LSR lân cận đó có cần ràng buộc đó hay không Hình II-13minh hoạ cho kiểu phân bổ nhãn không theo yêu cầu

Hình II-13 Phân bổ ràng buộc nhãn không theo yêu cầu

Một kiểu phân bổ nhãn khác đó là phân bổ nhãn theo yêu cầu Với giải phápnày, một ràng buộc nhãn chỉ xảy ra nếu một LSR bị yêu cầu thực hiện Hình II-14minh hoạ cho kiểu phân bổ ràng buộc nhãn theo yêu cầu

3 Request 4 Assign 30

5 Request 6 Assign 21

7 Request 8 Assign 55

Hình II-14 Phân bổ ràng buộc nhãn theo yêu cầu

II.2 Các chế độ hoạt động của MPLS

RFC 3031, “Kiến trúc MPLS”, định nghĩa nhãn như “là một thực thể vật lý cóchiều dài cố định, được sử dụng để nhận dạng 1 FEC, thường chỉ có ý nghĩa cục bộ”

Nói một cách đơn giản, nhãn là một giá trị được bổ sung cho một gói, nói chomạng biết nơi nào gói đi qua Nhãn là một giá trị 20bit, nghĩa là có 220 giá trị nhãn cóthể

Một gói có thể có nhiều nhãn, được mang trong ngăn xếp nhãn Tại mỗi chặngtrong mạng, chỉ các nhãn bên ngoài được kiểm tra LSR sử dụng nhãn để chuyển tiếpcác gói trong mặt phẳng dữ liệu, các nhãn này trước đó được chỉ định và phân bổtrong mặt phẳng điều khiển Khuôn dạng tiêu đề nhãn có dạng như hình II-15

Hình II-15 Khuôn dạng tiêu đề nhãn

Hình II-16 PPP/Ethernet là lớp liên kết dữ liệu

Ngoài 20 bit giá trị nhãn như đã biết, 12 bit còn lại có ý nghĩa như sau:

 Exp (Experimental) – Các bit Exp được dự trữ về mặt kỹ thuật cho sử dụng

thực tế Chẳng hạn Cisco sử dụng những bit này để giữ bộ chỉ thị QoS thường là một bản sao trực tiếp của các bit chỉ thị độ ưu tiên trong gói IP.Khi các 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) – Có thể có hơn 1 nhãn với 1 gói 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 nhãn khác có giá trị bit BS bằng 0

PPP header Shim Header Layer 3 Header

MAC header Shim Header Layer 3 Header

Link Layer MPLS SHIM Network Layer Other Layers Headers

Header Header and data

32 bits

Label Exp BS TTL

II.2.2 Chế độ tế bào

Chế độ tế bào là thuật ngữ được sử dụng khi chúng ta có 1 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 II-17 ATM là lớp liên kết dữ liệu

Hình II-18 FR là lớp liên kết dữ liệu

Trong chế độ tế bào, nhãn được mã hoá trong các trường VPI/VCI hay DLCI(xem hình II-17 và hình II-18) Sau khi quá trình trao đổi thông tin nhãn được thựchiện trong mặt phẳng điều khiển, trong mặt phẳng chuyển tiếp, router 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, routerlối ra tổng hợp các cell trở lại thành gói

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

Ip header Data

DLCI Data

Shim header Ip header Data

C DLCI Data

II.3 Các giao thức sử dụng trong mạng MPLS

MPLS không yêu cầu phải có giao thức phân bổ nhãn riêng, vì một vài giaothức định tuyến đang được sử dụng (OSPF) có thể hỗ trợ phân bổ nhãn Tuy nhiên,IETF đã phát triển một giao thức mới để bổ sung cho MPLS Được gọi là giao thứcphân bổ nhãn LDP

Một giao thức khác, LDP cưỡng bức (CR-LDP), cho phép các nhà quản lýmạng thiết lập các đường đi chuyển mạch nhãn (LSP) một cách rõ ràng (tường minh).CR-LDP là một sự mở rộng của LDP Nó hoạt động độc lập với mọi giao thức cổngđường biên bên trong (IGP) khác Nó được sử dụng cho các dòng lưu lượng nhạy cảmvới trễ và mô phỏng mạng chuyển mạch kênh

RSVP cũng có thể được sử dụng để phân phối nhãn bằng việc sử dụng các bảntin Reservation và PATH (mở rộng), nó hỗ trợ các hoạt động ràng buộc và phân bổnhãn

BGP cũng là một sự lựa chọn tốt cho giao thức phân bổ nhãn Nếu cần phảiràng buộc nhãn với prefix địa chỉ, thì BGP có thể được sử dụng Một bộ phản hồi(reflector) BGP có thể được sử dụng để phân bổ nhãn

II.3.1 Giao thức phân phối nhãn LDP

Giới thiệu

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 phốinhãn được sử dụng trong quá trình gán nhãn cho các gói thông tin yêu cầu Giao thứcLDP là giao thức điều khiển tách biệt được các LSR sử dụng để trao đổi và điều phốiquá trình gán nhãn/FEC Giao thức này là một tập hợp các thủ tục trao đổi các bản tincho phép các LSR sử dụng giá trị nhãn thuộc FEC nhất định để truyền các gói thôngtin

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 LSP độc lập) hay từLSR biên lối ra (điều khiển LSP theo lệnh) và chuyển từ LSR phía trước đến LSR phía