đồ án: Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS và cơ chế bảo vệ khôi phục đường và dựng chương trình mô phỏng MPLS-TE

đồ án:Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS và cơ chế bảo vệ khôi phục đường và dựng chương trình mô phỏng MPLS-TE

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH iii

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC 3

1.1 Giới thiệu 3

1.2 Các khái niệm cơ bản trong MPLS 4

1.2.1 Miền MPLS 4

1.2.2 Lớp chuyển tiếp tương đương 5

1.2.3 Nhãn và ngăn xếp nhãn 6

1.2.4 Hoán đổi nhãn 7

1.2.5 Đường chuyển mạch nhãn LSP 7

1.2.6 Chuyển gói qua miền MPLS 8

1.2.7 Mã hóa ngăn xếp nhãn 9

1.3 Cấu trúc trường chức năng MPLS 11

1.3.1 Kiến trúc một nút MPLS 11

1.3.3 Mặt phẳng điều khiển 14

1.4 Hoạt động chuyển tiếp MPLS 14

1.4.1 Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp 14

1.4.2 Gỡ nhãn ở chặng áp cuối PHP 15

1.5 Định tuyến trong MPLS 15

1.5.1 Định tuyến ràng buộc 15

1.5.2 Định tuyến tường minh 16

1.6 Các chế độ báo hiệu MPLS 17

1.6.1 Chế độ phân phối nhãn 17

1.6.2 Chế độ duy trì nhãn 18

1.6.3 Chế độ điều khiển LSP 19

1.7 Các giao thức hoạt đông 20

1.7.1 Giao thức LDP 20

1.7.2 Giao thức CR-LDP 25

1.7.3 Giao thức RSVP-TE 27

1.7.4 Giao thức BGP 30

1.8 Ưu điểm và ứng dụng của MPLS 32

1.8.1 Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp 32

1.8.2 Kỹ thuật lưu lượng 33

1.8.3 Định tuyến QoS từ nguồn 33

1.8.4 Mạng riêng ảo VPN 33

1.8.5 Chuyển tiếp có phân cấp 33

1.8.6 Khả năng mở rộng 34

1.9 Kết luận chương 34

CHƯƠNG II: KĨ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS VÀ CƠ CHẾ BẢO VỆ KHÔI PHỤC ĐƯỜNG 35

2.1 Tổng quan về kỹ thuật lưu lượng 35

2.1.1 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng 35

2.1.2 Các lớp dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS và các lớp lưu lượng 36

2.1.3 Hàng đợi lưu lượng 36

2.1.5 Giải pháp mô hình xếp chồng 40

2.2.1 Khái niệm trung kế lưu lượng 41

2.2.2 Đồ thị nghiệm suy 41

2.2.3 Bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng trên MPLS 41

2.3 Trung kế lưu lượng và các thuộc tính 42

2.3.1 Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng 42

2.3.2 Thuộc tính tham số lưu lượng 43

2.3.3 Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường 43

2.3.4 Thuộc tính ưu tiên/lấn chiếm 44

2.3.5 Thuộc tính đàn hồi 44

2.3.6 Thuộc tính khống chế 44

2.4 Tính toán đường ràng buộc 45

2.4.1 Quảng bá các thuộc tính của liên kết 45

2.4.2 Tính toán LSP ràng buộc 46

2.4.3 Giải thuật chọn đường 46

2.4.4 Ví dụ về chọn đường cho trung kế lưu lượng 46

2.4.5 Tái tối ưu hóa 48

2.5 Bảo vệ và khôi phục đường 49

2.5.1 Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục 50

2.5.2 Mô hình Makam 51

2.5.3 Mô hình Haskin 51

2.5.4 Mô hình Hundessa 52

2.5.5 Mô hình Shortest-Dynamic 52

2.5.6 Mô hình Simple-Dynamic 53

2.5.6 Mô hình Simple-Static 53

CHƯƠNG III: XÂY DƯNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG CƠ CHẾ BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC ĐƯỜNG TRONG MPLS SỬ DỤNG NS2 55

3.1 Môi trường mô phỏng NS2 55

3.1.1 Kiến trúc NS2 55

3.1.2 C++ và OTcl 57

3.2 Xây dựng chương trình mô phỏng 59

3.2.1 Mục tiêu mô phỏng 59

3.2.2 Thực hiện và kết quả 60

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHỤ LỤC 69

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: MPLS và mô hình tham chiếu OSI 1

Hình 1.2: So sánh giữa chuyển tiếp IP và chuyển tiếp MPLS 2

Hình 1.3: Miền MPLS 3

Hình 1.4: Đường lên và đường xuống LSR 3

Hình 1.5: Lớp chuyển tiếp tương đương trong MPLS 4

Hình 1.6: Ngăn xếp nhãn 4

Hình 1.7: Đường chuyển mạch nhãn LSP 5

Hình 1.8: Phân cấp LSP trong MPLS 6

Hình 1.9: Gói IP đi qua mạng MPLS 6

Hình 1.10: Định dạng một thực thể trong ngăn xếp nhãn MPLS 7

Hình 1.11: Tiêu đề shim được đệm vào giữa tiêu đề lớp 2 và lớp 3 8

Hình 1.12: Nhãn trong chế độ ATM 8

Hình 1.13: Đóng gói có nhãn trên liên kết ATM 9

Hình 1.14: Cấu trúc của LER và transit-LSR 10

Hình 1.15: Một NHLFE 11

Hình 1.16: Bên trong mặt phẳng chuyển tiếp MPLS 13

Hình 1.17: Định tuyến ràng buộc 14

Hình 1.18: Phân phối nhãn không cần yêu cầu 15

Hình 1.19: Phân phối nhãn gắn kết Nhãn-FEC 16

Hình 1.20: Duy trì nhãn tự do 16

Hình 1.21: Duy trì nhãn bảo thủ 17

Hình 1.22: Điều khiển độc lập 17

Hình 1.23: Điều khiển tuần tự 18

Hình 1.24: Vùng hoạt động của LDP 18

Hình 1.25: Trao đổi thông điệp LDP 19

Hình 1.26: LDP Hearder 20

Hình 1.28: LDP chế độ điều khiển theo yêu cầu 22

Hình 1.29: Thiết lập LSP và CR-LD 24

Hình 1.30: Thiết lập LSP với RSVP-TE 27

Hình 1.31: Nội dung bản tin BGP Update 29

Hình 1.32: BGP phân phối nhãn qua nhiều Autonomous System 30

Hình 2.1: Nhiều luồng cho mỗi lớp lưu lượng 35

Hình 2.2: Hàng đợi CQ 35

Hình 2.3: Hàng đợi PQ 36

Hình 2.4: Giải thuật thùng dò 36

Hình 2.5: Giải thuật thùng token 37

Hình 2.6: Mô hình xếp chồng 38

Hình 2.7: Băng thông khả dụng ứng với từng mức ưu tiên 43

Hình 2.8: Xem xét các ràng buộc khống chế 45

Hình 2.9: Xem xét tài nguyên khả dụng 46

Hình 2.10: Chọn đường tốt nhất 46

Hình 2.11: Mô hình MAKAM 49

Hình 2.12: Mô hình Haskin 50

Hình 2.13: Mô hình Shortest-Dynamic 51

Hình 2.14: Mô hình Simple_Dynamic 51

Hình 3.1: Tổng quan về NS dưới góc độ người dùng 54

Hình 3.2: Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS 55

Hình 3.4: C++ và OTcl: Sự đối ngẫu 56

Hình 3.5: TclCL hoạt động như liên kết giữa A và B 57

Hình 3.6: Mô hình mạng 57

Hình 3.7: Lịch trình mô phỏng 59

Hình 3.8: Đồ thị Xgraph 59

Hình 3.9: Báo hiệu thiết lập đường làm việc và bảo vệ 60

Hình 3.10: Sử đường làm việc ER=1_3_5_7_9 61

Hình 3.11: Phát hiện lỗi 61

Hình 3.12: Chuyển sang đường bảo vệ 62

Hình 3.13: Lỗi đã được khôi phục 62

Hình 3.14: Chuyển lưu lượng trở lại đường làm việc 63

Hình 3.15: Kết thúc quá trình truyền gói 63

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

CR-LDP Constrained Routing - LDP Định tuyến cưỡng bức - LDPCR-LSP Constrained Routing - LSP Định tuyến cưỡng bức - LSPCSPF Constrained Shortest Path First SPF cưỡng bức

DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ được phân biệt

FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương

GMPLS Generalized Multiprotocol Label

Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn

LSFT Label Switching Forwarding Table Bảng chuyển tiếp nhãn

nhãn

MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thứcNHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế

OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất

đầu tiênPPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm

PSTN Public Switch Telephone Network Mạng thoại chuyển mạch công

cộng

RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên

SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ

SNMP Simple Network Management

Protocol

Giao thức quản lý mạng đơn

SONET Synchronous Optical Network Mạng truyền dẫn quang đổng bộ

STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ

SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu

TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu

VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo

VNPT Vietnam Post&Telecommunications Tổng công ty BCVT Việt Nam

WFQ Weighted Fair Queuing Hàng đợi công bằng tải trọng

MỞ ĐẦU

Sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ IP và sự bùng nổ Internet đã dẫn đếnmột loạt thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai thác Lưu lượng lớnnhất hiện nay trên mạng trục là lưu lượng IP Giao thức IP thống trị toàn bộ các giaothức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ

IP Nhu cầu thị trường cấp bách cho mạng tốc độ cao với chi phí thấp là cơ sở cho mộtloạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có MPLS

Những năm gần đây là khoảng thời gian mà công nghệ MPLS đã chứng minhđược tính ứng dụng thực tiễn các tính năng vượt trội của nó so với các công nghệchuyển mạch truyền thống khác như ATM Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam

đã lựa chọn IP/MPLS làm công nghệ cho lớp truyền tải mạng NGN đang triển khaitrên phạm vi toàn quốc Một trong những ưu điểm lớn nhất của MPLS là ở khả năngthực hiện kỹ thuật lưu lượng Đây cũng là đối tượng nghiên cứu chính của đồ án tốtnghiệp này

Đề tài được tổ chức thành 3 chương với các nội dung chính như sau:

Chương 1- Tổng quan về chuyển mạch nhãn đa giao thức: giới thiệu tổng quancông nghệ MPLS, các khái niệm cơ bản, kiến trúc chức năng và cơ chế hoạt động củaMPLS, các kỹ thuật định tuyến được hỗ trợ bởi MPLS, chế độ báo hiệu và một số giaothức báo hiệu phân phối nhãn của MPLS

Chương 2- Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS và cơ chế bảo vệ khôi phục đường:Trình bày các khái niệm và mục tiêu của kỹ thuật lưu lượng, khả năng và các cơ chếthực hiện kỹ thuật lưu lượng của MPLS Nội dung tập trung vào vấn đề ánh xạ lưulượng lên topology vật lý, tức là tính toán đường đi tốt nhất qua mạng của lưu lượngsao cho mạng hoạt động hiệu quả và tin cậy nhất Các vấn đề bảo vệ khôi phục đường– một trong những nhiệm vụ của kỹ thuật lưu lượng cũng được trình bày trong chươngnày

Chương 3- Xây dựng chương trình mô phỏng MPLS-TE: Trình bày kết quảthực hiện mô phỏng MPLS-TE trên máy tính với phần mềm NS-2 để làm rõ cơ chếthực hiện kỹ thuật lưu lượng của MPLS Mô hình bảo vệ khôi phục lưu lượng củaMPLS cũng được mô phỏng trong phần này

Em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy cô để hoàn thànhthêm kiến thức trong lĩnh vực này Qua đây, em xin gửi lời cám ơn đến TS NguyễnTiến Ban, giáo viên hướng dẫn đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.

Hà nội, tháng 11 năm 2008

Sinh viên

Đỗ Tiến Thành

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC

1.1 Giới thiệu

MPLS là viết tắt của “Muti-Protocol Label Switching” Thuật ngữ Muti-Protocol

để nhấn mạnh rằng công nghệ này áp dụng cho được tất cả các giao thức lớp mạng chứkhông phải chỉ riêng cho IP MPLS hoạt động tốt trên bất kì các giao thức lớp liên kếtnào Đây là một công nghệ lai kết hợp những đặc tính tốt nhất của định tuyến lớp 3(Layer 3 routing) và chuyển mạch lớp 2 (Layer 2 swithching) (hình 1.1)

Trong mạng chuyển mạch kênh, tính thông minh chủ yếu tập trung ở mạng lõi(core) Tất cả những thiết bị thông minh đều đặt trong mạng lõi như các tổng đài toll,transit, MSC…Các thiết bị kém thông minh hơn thì đặt bên trong mạng biên(egde), ví

dụ như các tổng đài nội hay, truy nhập…

Trong mạng gói IP, tính thông minh càng đưa ra biên thì mạng càng hoạt độngtốt Tất cả các bộ định tuyến đều phải làm hai nhiệm vụ là định tuyến và chuyển mạch.Đây là ưu điểm nhưng cũng là nhược điểm của IP

Quan điểm của MPLS là tính thông minh càng đưa ra biên thì mạng càng hoạtđộng tốt Lý do là những thành phần ở mạng lõi phải chịu tải rất cao Thành phần mạnglõi nên có độ thông minh thấp và năng lực chuyển tải cao MPLS phân tách hai chứcnăng định tuyến và chuyển mạch: Các bộ định tuyến ở biên thực hiện định tuyến và gắnnhãn (label) cho gói Còn các bộ định tuyến ở mạng lõi chỉ tập trung làm nhiệm vụchuyển tiếp gói với tốc độ cao dựa vào nhãn Tính thông minh được đẩy ra ngoài biên làmột trong những ưu điểm lớn nhất của MPLS

Hình 1.1: MPLS và mô hình tham chiếu OSI

MPLS được xem như là một công nghệ lớp đệm (shim layer), nó nằm trên lớp 2những dưới lớp 3 vì vậy đôi khi người ta còn gọi là lớp 2,5 (hình 1.2).

Nguyên lý chung của MPLS là tất cả các gọi IP sẽ được gắn nhãn (label) vàchuyển tiếp theo một đường dẫn LSP (Label Switch Path) Các bộ định tuyến trênđường dẫn chỉ căn cứ vào nội dung của nhãn để thực hiện quyết định chuyển tiếp gói

mà không cần phải kiểm tra tiêu đề IP

Hình 1.2: So sánh giữa chuyển tiếp IP và chuyển tiếp MPLS

1.2 Các khái niệm cơ bản trong MPLS

1.2.1 Miền MPLS

RFC 3031 mô tả miền MPLS là “một tập các nút trong mạng thực hiện hoạtđộng định tuyến và chuyển tiếp MPLS” Một miền MPLS thường được quản lý và điềukhiển bởi một nhà quản trị

Miền MPLS được chia thành 2 phần: phần mạng lõi (core) và phần mạng biên(edge) Các nút thuộc miền MPLS được gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR(Label Switch Router) Các nút ở phần mạng lõi được gọi là transit-LSR hay core-LSR(thường được gọi tắt là LSR) Các nút ở biên được gọi là bộ định tuyến biên nhãn LSR(Label Edge Router) (hình 1.3)

A là đường lên của B B là đường xuống của A C là đường xuống của B

Và là đường lên của C

Chiều luồng gói

Hình 1.4: Đường lên và đường xuống LSR

Thuật ngữ bộ định tuyến đường lên LSR (LSR) và bộ định tuyến đường xuốngLSR (downstream-LSR cũng được dùng, phụ thuộc vào chiều của luồng lưu lượng Cáctài liệu MPLS thường được dùng ký hiệu Ru để biểu thị cho upstream-LSR và dùng kýhiệu Rd để biểu thị cho downstream-LSR

1.2.2 Lớp chuyển tiếp tương đương

Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equitvalence Class) là một tậpcác gói được đối xử như nhau bởi một LSR Như vậy, FEC là một nhóm các gói tin IPđược chuyển tiếp trên cùng một đường chuyển mạch nhãn LSP, được đối xử theo cùngmột cách thức và có thể ánh xạ vào một nhãn bởi một LSR cho dù chúng có thể khácnhau về thông tin tiêu đề lớp mạng Hình 1.5 cho thấy các xử lý này

Label Switching Router(core LSR)

Label Edge

Router (LER)

Hình 1.5: Lớp chuyển tiếp tương đương trong MPLS

1.2.3 Nhãn và ngăn xếp nhãn

RFC 3031 định nghĩa nhãn là “một bộ nhận dạng có độ dài ngắn và cố định,mang theo ý nghĩa cục bộ dùng để nhận biết một FEC” Nhãn được “dán” lên một gói

để báo cho LSR biết gói này cần đi đâu Phần nội dung nhãn có độ dài 20 bit không cấutrúc, như vậy số giá trị nhãn có thể có là 2^20 (hơn một triệu giá trị) Giá trị nhãn địnhnghĩa chỉ mục (index) để dùng trong bảng chuyển tiếp

Một gói lại có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này chứa trong mộtnơi gọi là ngăn xếp nhãn (label ngăn xếp) Ngăn xếp nhãn là một tập hợp gồm một hoặcnhiều thực thể nhãn tổ chức theo nguyên tắc LIFO (hình 1.6) Tại mỗi chặng trong mạngchỉ xử lý nhãn hiện hành trên đỉnh ngăn xếp Chính nhãn này sẽ được LSR sử dụng đểchuyển tiếp gói

Thực thể ngăn xếpThực thể ngăn xếp

Thực thể ngăn xếp Thực thể ngăn xếp

Hình 1.6: Ngăn xếp nhãn

Nếu gói tin chưa có nhãn thì ngăn xếp nhãn là rỗng (độ sâu của ngăn xếp nhãnbằng 0) Nếu ngăn xếp có chiều sâu là d thì mức 1 sẽ là đáy ngăn xếp (bit S trong thực

Mức dMức d-1

Mức 2Mức 1

Đỉnh ngăn xếp

Đáy ngăn xếp

thể nhãn đặt lên 1) và mức d sẽ là đỉnh của ngăn xếp Một thực thể nhãn có thể được đặtthêm vào (push) hoặc lấy ra (pop) khỏi ngăn xếp.

1.2.4 Hoán đổi nhãn

Hoán đổi nhãn (Label Swapping) là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói Đểchuyển tiếp gói có nhãn, LSR kiểm ra nhãn trên đỉnh ngăn xếp và dùng ánh xạ ILM(Incoming Label Map) để ánh xạ nhãn tới một thực thể chuyển tiếp nhãn NHLFE (NextHop Label Forwarding Entry) Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi đểchuyển tiếp gói và thực hiện một tác vụ trên ngăn xếp nhãn Rồi nó mã hóa ngăn xếpnhãn mới vào gói và chuyển gói đi

Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy ra ở ingress-LER LERphải phân tích tiêu đề lớp mạng để xác định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC-to-NHLFE) để ánh xạ FEC vào một NHLFE

1.2.5 Đường chuyển mạch nhãn LSP

Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) là một đường nối giữa bộđịnh tuyến lối vào và bộ định tuyến lối ra, được thiết lập bởi các nút MPLS để chuyểncác gói đi xuyên qua mạng Đường dẫn của một LSP qua mạng được định nghĩa bởi sựchuyển đổi giá trị các nhãn ở các LSR dọc theo LSP bằng cách dùng thủ tục hoán đổinhãn (hình 1.7) Khái niệm LSP tương tự như khái niệm mạch ảo (VC) trong ATM

Hình 1.7: Đường chuyển mạch nhãn LSP

Kiến trúc MPLS cho phép phân cấp các LSP, tương tự như ATM sử dụng VPI

và các VCI để tạo ra các phân cấp kênh ảo (VC) nằm trong đường ảo (VP) Tuy nhiênATM chỉ hỗ trợ 2 mức phân cấp, trong khi với MPLS thì số mức phân cấp cho phép rấtlớn nhờ khả năng chứa được nhiều thực thể nhãn trong ngăn xếp nhãn Về lý thuyết,giới hạn số lượng nhãn trong ngăn xếp phụ thuộc giá trị MTU (Maximum TransferUnit) của các giao thức lớp liên kết được dùng dọc theo một LSP

Hình 1.8: Phân cấp LSP trong MPLS

1.2.6 Chuyển gói qua miền MPLS

Sau đây là một ví dụ đơn giản minh họa quá trình truyền gói tin IP đi qua miềnMPLS (hình 1.9) Gói tin IP khi đi từ ngoài mạng vào trong miền MPLS được bộ địnhtuyến A đóng vai trò là một ingress-LER sẽ gán nhãn có giá trị là 6 cho gói IP rồichuyển tiếp đến bộ định tuyến B Bộ định tuyến B dựa vào bảng hoán đổi nhãn để kiểmtra nhãn của gói tin Gói tin thay đổi giá trị nhãn mới là 3 và chuyển tiếp tới bộ địnhtuyến C Tại C, việc kiểm tra cũng tương tự như ở B và sẽ hoán đổi nhãn, gán cho góitin một nhãn mới là 9 và tiếp tục được đưa đến bộ định tuyến D

Hình 1.9: Gói IP đi qua mạng MPLS

Bộ định tuyến D đóng vai trò egress-LSR sẽ kiểm tra trong bảng hoán đổi nhãn

và gỡ bỏ nhãn 9 ra khỏi gói tin rồi định tuyến gói IP một cách bình thường đi ra khỏimiền MPLS Với kiểu làm việc này thì các LSR trung gian như bộ định tuyến B và C sẽkhông phải thực hiện kiểm tra toàn bộ tiêu đề IP của gói tin mà nó chỉ việc kiểm tra cácgiá trị của nhãn so với định tuyến IP truyền thống Đường đi từ bộ định tuyến A đến bộđịnh tuyến D được gọi là đường chuyển mạch nhãn LSP

1.2.7 Mã hóa ngăn xếp nhãn

Khi nhãn được gắn lên gói, bản thân giá trị nhãn 20 bít sẽ được mã hóa cùng vớimột số thông tin cộng thêm để phụ trợ trong quá trình chuyển tiếp gói để hình thànhmột thực thể nhãn Hình 1.10 minh họa định dạng thực thể nhãn trong ngăn xếp nhãn

Hình 1.10: Định dạng một thực thể trong ngăn xếp nhãn MPLS

Nhóm 32 bít ở hình trên là một thực thể trong ngăn xếp nhãn, trong đó phần giátrị nhãn thực sự chỉ có 20 bit Tuy nhiên người ta thường gọi chung cho cả thực thể 32bit nói trên là một nhãn Vì vậy khi thảo luận về nhãn cần phân biệt là đang xem xét giátrị nhãn 20 bit hay nói về thực thể 32 bit trong ngăn xếp nhãn Phần thông tin 12 bitcộng thêm gồm các trường sau đây:

 EXP (một số tài liệu gọi là CoS-Class of Service)-Gồm 3 bít, có thể là mộthàm của trường TOS (Type of Service) hoặc Diffserv trong gói IP Đa số cácnhà sản xuất sử dụng các bit này để mang chỉ thị QoS, thường là copy trựctiếp từ các bit TOS trong gói tin IP Khi gói MPLS vào hàng đợi, có thể sửdụng các bit EXP theo cách giống như các bit ưu tiên trong IP

 S-Gồm 1 bit, chỉ thị đáy của ngăn xếp nhãn Khi một nhãn nằm ở đáy ngănxếp nhãn thì bít S đặt lên 1, còn các nhãn khác có bit S đặt về 0 Bit S làphương tiện để xác định đáy cuả ngăn xếp nhãn nằm ở đâu

 TTL-Gồm 8 bit, thường là copy trực tiếp từ trường TTL của tiêu đề IP, đượcgiảm đi 1 qua mỗi chặng để chặn lặp định tuyến giống như IP Tuy nhiên, các

bit TTL cũng có thể được đặt khác TTL trong gói IP, thường dùng khi nhàkhai thác mạng muốn che giấu topology mạng MPLS.

MPLS có thể hoạt động ở các chế độ: chế độ khung và chế độ tế bào

1.2.7.1 Chế độ khung

Các kỹ thuật lớp 2 như Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP không có trường nàophù hợp trong tiêu đề của khung có thể mang nhãn Vì vậy, ngăn xếp nhãn sẽ được chứatrong tiêu đề đệm (shim header) Tiêu đề shim được đệm vào giữa tiêu đề lớp liên kết vàtiêu đề lớp mạng, như trong hình 1.11 Đỉnh ngăn xếp nằm liền sau tiêu đề lớp 2 và đáyngăn xếp nằm liền trước tiêu đề lớp mạng

Hình 1.11: Tiêu đề shim được đệm vào giữa tiêu đề lớp 2 và lớp 3

Bộ định tuyến gửi khung phải có cách để báo cho bộ định tuyến nhận biết rằngkhung này có chứa tiêu đề shim, cách thức này khác nhau giữa các kỹ thuật lớp 2.Ethernet sử dụng cặp giá trị ethertype 0x8847 và 0x8848 để chỉ thị khung đang manggói MPLS unicast và multicast tương ứng PPP sử dụng NCP (Network ControlProgram) sửa đổi gọi là MPLSCP (MPLS Control Protocol) và đánh dấu tất cả các gói

có chứa tiêu đề shim bằng giá trị 0x8281 trong trường PPP Protocol

Tế bào ATM gồm 5 byte tiêu đề và 48 byte trọng tải Để chuyển tải gói tin cókích thước lớn hơn 48 byte từ lớp trên đưa xuống (ví dụ gói IP), ATM phải chia gói tinthành nhiều phần nhỏ hơn, việc này gọi là phân đoạn (frafmentation) Quá trình phânđoạn do lớp AAL (ATM Adaptation Layer) đảm trách Cụ thể, AAL5 PDU sẽ được chiathành nhiều đoạn 48 byte, mỗi đoạn 48 byte này được thêm tiêu đề 5 byte để tạo ra một

tế bào ATM

Hình 1.13: Đóng gói có nhãn trên liên kết ATM

Khi đóng gói có nhãn MPLS trên ATM, toàn bộ ngăn xếp nhãn được đặt trongAAL 5PDU Giá trị thực sự của nhãn đỉnh được đặt trong trường VPI/VCI, hoặc đặttrong ngăn xếp nhãn phải chứa giá trị 0 (coi như thực thể “giữ chỗ”) và được bỏ qua khinhận Thực thể đỉnh do các nhãn phải chứa cả ở trong AAL5 PDU và tiêu đề ATM là để

mở rộng độ sâu ngăn xếp nhãn Khi các tế bào ATM đi đến cuối LSP, nó sẽ được táihợp lại Nếu có nhiều nhãn trong ngăn xếp nhãn, AAL5 PDU sẽ bị phân đoạn lần nữa vànhãn hiện hành trên đỉnh ngăn xếp sẽ được đặt vào trường VPI/VCI

1.3 Cấu trúc trường chức năng MPLS

1.3.1 Kiến trúc một nút MPLS

Hình 1.14 minh họa mặt phẳng điều khiển và chuyển tiếp của LSR và LER Mặtphẳng điều khiển có chức năng định tuyến IP dùng để giao tiếp với các LSR, LER kháchoặc các bộ định tuyến IP thông thường bằng các giao thức định tuyến IP Kết quả làmột cơ sở thông tin định tuyến RIB (Routing Information Base) được tạo lập gồm cácthông tin miêu tả các tuyến khả thi để tìm đến các tiền tố địa chỉ IP LER sẽ sử dụng cácthông tin này để xây dựng cơ sở thông tin chuyển tiếp FIB (Forwarding InformationBase) trong mặt phẳng chuyển tiếp

Mặt phẳng điểu khiển còn chức năng báo hiệu MPLS dùng để giao tiếp với cácLSR khác bằng một giao thức phân phối nhãn Kết quả một cơ sở thông tin nhãn LIB(Label Informationn Base) gồm các thông tin liên quan đến các gán kết nhãn đã đượcthương lượng với các bộ định tuyến MPLS khác Thành phần báo hiệu MPLS nhậnthông tin từ chức năng định tuyến IP và LIB để xây dựng cơ sở thông tin chuyển tiếpLFIB (Label Forwarding Information Base) trong mặt phẳng chuyển tiếp Một LER cóthể có chuyển tiếp các gói tin IP, gắn nhãn vào gói (label push), hoặc gỡ nhãn ra khỏigói (label pop), trong khi đó một transit-LSR chỉ có khả năng chuyển tiếp gói có nhãnthêm hoặc bỏ bớt nhãn.

Hình 1.14: Cấu trúc của LER và transit-LSR

1.3.2 Mặt phẳng chuyển tiếp

Mặt phẳng chuyển tiếp MPLS chịu trách nhiệm chuyển tiếp dữ liệu của ngườidùng Nó sử dụng LFIB để thực hiện chuyển tiếp các gói có gắn nhãn căn cứ vào giá trịcủa nhãn nằm trên đỉnh ngăn xếp nhãn

1.3.2.1 Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB

Trong mạng IP, quyết định chuyển tiếp gói được xác lập bằng cách thực hiện tracứu địa chỉ đích trong bảng FIB để xác định chặng kế hoặc giao diện ra Trong mạngMPLS, mỗi LSR duy trì một bảng LFIB riêng rẽ và tách biệt với FIB Bảng LFIB có hailoại thực thể là ILM (incoming label map) và FTN (FEC-to-NHLFE)

NHLFE (next hop label forwarding entry) là thực thể con chứa các trường nhưđịa chỉ chặng kế, các tác vụ ngăn xếp nhãn, giao diện ra và thông tin tiêu đề lớp 2 ILMánh xạ một nhãn đến một hoặc nhiều NHLFE Nhãn trong gói đến sẽ dùng để chọn ramột thực thể ILM cụ thể nhằm xác dịnh NHLFE Còn FTN ánh xạ mỗi FEC vào môt

hoặc nhiều NHLFE Nhờ các thực thể FTN, gói chưa có nhãn được chuyển thành gói cónhãn.

Như vậy, khi một gói không nhãn thuộc một FEC đi vào miền MPLS, LER sẽ sử dụng một thực thể LFIB loại FTN để chuyển gói không nhãn thành gói cónhãn Sau đó, tại các transit-LSR sử dụng một thực thể LFIB loại ILM để hoán đổi nhãnvào nhãn ra Cuối cùng, tại engress-LER sử dụng một thực thể LFIB loại ILM để gỡ bỏnhãn đến và chuyển tiếp gói không nhãn đến bộ định tuyến kế tiếp

ingress-1.3.2.2 Thuật toán chuyển tiếp nhãn

Các nút MPLS sử dụng giá trị nhãn trong các gói đến làm chỉ mục để tra bảngLFIB Khi tìm thấy thực thể tương ứng với nhãn đến, nút MPLS thay thế nhãn trong góibằng nhãn ra và gửi nó đi qua giao diện ra để đến chặng kế được đặc tả trong thực thểcon NHLFE Nếu thực thể con có chỉ định hàng đợi ra, nút MPLS sẽ đặt gói trên hàngđợi đã chỉ định Trong trường hợp nút MPLS duy trì một LFIB riêng cho mỗi giao diện,

nó sẽ dùng LFIB của giao diện mà gói đến để tra cứu chuyển tiếp gói

Nút MPLS có thể lấy định vị được các thông tin chuyển tiếp cần thiết trong LFIBchỉ trong một lần truy xuất bộ nhớ, tốc độ thực thi rất cao nhờ các chip ASIC

1.3.2.3 NHLFE

NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) là thực thể con của ILM hoặc FTN,

nó chứa các thông tin sau:

 Chặng ở chặng kế tiếp của gói

 Tác vụ sẽ được tiến hành trên ngăn xếp nhãn của gói như sau:

1) Swap: Thay nhãn ở đỉnh ngăn xếp nhãn bằng một nhãn mới đượcchỉ định

2) Pop: Bóc một nhãn ra khỏi ngăn xếp

3) Push: Chồng thêm một nhãn vào trong ngăn xếp nhãn

 Đóng gói lớp liên kết dữ liệu để sử dụng khi truyền gói

 Cách thức mã hóa ngăn xếp nhãn khi truyền gói

 Bất kì các thông tin khác cần thiết để xử lí gói một cách chính xác

1.3.3 Mặt phẳng điều khiển

Nhiệm vụ của các giao thức trong mặt phẳng điều khiển là phân phối các thôngtin cần thiết cho mỗi LER và LSR để cấu hình bảng FIB và LFIB Trong một giao thứcđịnh tuyến sử dụng báo hiệu, bảng thông tin định tuyến RIB hoạt động kết hợp với mộtgiao thức báo hiệu MPLS sử dụng bảng thông tin nhãn LIB để phân phối các nhãn Việcphân tách mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng chuyến tiếp cho phép cài đặt một giaothức điều khiển MPLS trên một ATM switch

Tại sao MPLS cần giao thức báo hiệu, trong khi các bộ định tuyến IP cổ điển chỉcần định tuyến IP? Một lí do quan trọng phải dùng giao thức báo hiệu MPLS kết hợpvới một giao thức định tuyến xuất phát từ sự cần thiết phải thực hiện định tuyến ràngbuộc của đường chuyển mạch nhãn MPLS

1.4 Hoạt động chuyển tiếp MPLS

1.4.1 Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp

FEC là một tập con các gói căn cứ theo một số thông tin trong tiêu đề IP đượcdùng bởi FIB Một FEC được dùng thường dựa theo luật “longest prefix match” trên địachỉ IP đích Ví dụ: các địa chỉ IP so trùng với 16 bit đầu có dạng “a.b.x.x” (trong đó xđại diện cho giá trị hợp lệ bất kì) được biểu diễn là “a.b/16” cho thực thể FEC đầu tiêntrong bảng FIB FEC còn có thể căn cứ bổ sung theo các trường khác trong tiêu đề IPnhư ToS hay Diffserv FIB sử dụng FEC để xác định ra giao tiếp đi đến chặng kế chocác gói IP, cách thực hiện giống như các bộ định tuyến cổ điển

Cho các ví dụ từng hoạt động LFIB ở hình 1.16 Phần ILM của LFIB thao táctrên một gói có nhãn và ánh xạ một nhãn vào (incoming label) tới một tập các thực thểNHLFE ILM được thể hiện trong hình bởi các cột IN-IF và IN-LBL, nhưng cũng có thể

là một bảng riêng rẽ cho môt giao tiếp FTN của FIB ánh xạ một FEC tới một tập hợpgồm một hoặc nhiều NHLFE Như ví dụ trong hình, nhãn A được gắn (push) lên các gói

IP thuộc FEC “d.e/16” Lưu ý là ILM hoặc FTN có thể ánh xạ tới nhiều NHLFE, chẳnghạn để dùng trong cân bằng tải

gỡ nhãn thay vì egress-LER phải làm việc đó Nhờ vậy cắt giảm được việc xử lý ở các

bộ định tuyến cuối cùng trên LSP

1.5 Định tuyến trong MPLS

MPLS hỗ trợ cả hai kỹ thuật định tuyến: định tuyến từng chặng (hop-by-hop) vàđịnh tuyến ràng buộc (constrain-based routing) Định tuyến từng chặng cho phép mỗinút nhận dạng FEC và chọn chặng kế tiếp cho mỗi FEC một cách độc lập, giống nhưđịnh tuyến trong mạng IP Tuy nhiên, nếu muốn triển khai kỹ thuật lưu lượng vớiMPLS, bắt buộc phải sử dụng kiểu định tuyến ràng buộc

1.5.1 Định tuyến ràng buộc

Định tuyến ràng buộc là một phương tiện để thực hiện xử lý tự động hóa kỹ thuậtlưu lượng, khắc phục được các hạn chế của định tuyến theo đích (destination-basedrouting) Nó xác định các tuyến không chỉ dựa trên topolgy mạng (thuật toán chọnđường ngắn nhất SPF) mà còn sử dụng các metric đặc thù khác như băng thông, trễ, cost

và biến động trễ Giải thuật chọn đường có khả năng tối ưu hóa theo một hoặc nhiềumetric này, thông thường người ta dùng metric dựa trên số chặng và băng thông.

Để đường được chọn có số chặng nhỏ nhất nhưng phải đảm bảo băng thông khảdụng trên tất cả cả chặng liên kết, quyết định cơ bản như sau: chọn đường ngắn nhấttrong số tất cả các đường có băng thông khả dụng thỏa mãn yêu cầu

Hình 1.17: Định tuyến ràng buộc

Để minh họa hoạt động của định tuyến ràng buộc, xét cấu trúc mạng “con cá”kinh điển như hình 1.17 Giả sử rằng định tuyến ràng buộc sử dụng số chặng (hop-count) và băng thông khả dụng làm các metric Lưu lượng 600 kbps được định tuyếntrước tiên, sau đó là lưu lượng 500 kbps và 200 kbps Cả 3 loại lưu lượng đều hướngđến cùng một lối vào bộ định tuyến Ta thấy rằng :

 Vì lưu lượng 600 kbps được định tuyến trước nên nó đi theo đường ngắnnhất là R8-R2-R3-R4-R5 Vì băng thông khả dụng là như nhau trên tất cả cácchặng kênh (1mb), nên lưu lượng 600 kbps chiếm 60% băng thông

 Sau đó, vì băng thông khả dụng của đường ngắn nhất không đủ cho cả 2lưu lượng 600 kbps và 500 kbps, nên lưu lượng 500 kbps được định tuyến đitheo đường mới qua R6 và R7 mặc dù nhiều hơn một chặng so với đường cũ

 Vì lưu lượng 200 kbps tiếp theo, vì vẫn còn băng thông khả dụng trênđường ngắn nhất nên đường này được chọn để chuyển lưu lượng 200 kbps.Định tuyến ràng buộc có 2 kiểu offline và online Kiểu online cho phép các bộđịnh tuyến tính đường cho các LSP bất kỳ lúc nào Trong kiểu offline, một server tínhđường cho các LSP theo định kỳ (chu kỳ có thể được chọn bởi nhà quản trị, thường làvài giờ hoặc vài ngày) Các LSP được báo hiệu thiết lập theo các đường đã được chọn

1.5.2 Định tuyến tường minh

Định tuyến tường minh (explicit routing) là một tập con của định tuyến ràngbuộc trong đó sự ràng buộc là đối tượng tuyến tường minh ER Tuyến tường minh ER

là một danh sách các “nút trừu tường” (abstract node) mà một đường chuyển mạchnhãn ràng buộc CR-LSP phải đi qua Nút trừu tượng có thể là một nút (địa chỉ IP) hoặcmột nhóm nút Nếu ER chỉ quy định một nhóm trong số các nút mà CR-LSP đi qua thì

nó được gọi là tuyến tường minh thả lỏng Ngược lại, nếu ER quy định toàn bộ các núttrên CR-LSP thì được gọi là tuyến tường minh nghiêm ngặt

CR-LSP được mã hóa như là một chuỗi các ER-Hop (chặng tường minh) chứatrong một số cấu trúc Type-Length-Value ràng buộc (constraint-based route TLV) MỗiER-Hop có thể xác định một nhóm các nút CR-LSP khi đó bao gồm tất cả các nhómnút đã được xác định theo thứ tự xuất hiện trong cấu trúc TLV

1.6 Các chế độ báo hiệu MPLS

1.6.1 Chế độ phân phối nhãn

MPLS cho phép hai chế độ hoạt động của các LSR để phân phối các ánh xạnhãn, đó là phân phối không cần yêu cầu và phân phối theo yêu cầu

1.6.1.1 Phân phối nhãn không cần yêu cầu

Bộ định tuyến đường xuống LSR phân phối các gán kết nhãn đến bộ định tuyếnđường lên LSR mà không cần có yêu cầu thực hiện việc liên kết nhãn Nếu bộ địnhtuyến đường xuống chính là chặng kế đối với định tuyến IP cho một FEC cụ thể thì bộđịnh tuyến đường lên LSR có thể sử dụng kiểu kết nhãn này để chuyển tiếp các góitrong FEC đến bộ định tuyến đường xuống

Hình 1.18: Phân phối nhãn không cần yêu cầu

1.6.1.2 Phân phối nhãn theo yêu cầu

Bộ định tuyến đường lên LSR phải yêu cầu rõ ràng một gán kết nhãn cho mộtFEC cụ thể thì bộ định tuyến đường xuống mới phân phối Trong phương thức này,

đường xuống của bộ định tuyến không nhất thiết phải là chặng kế đối với định tuyến IPcho FEC đó, điều này rất quan trọng đối với các LSP định tuyến tường minh.

Hình 1.19: Phân phối nhãn gắn kết Nhãn-FEC

1.6.2 Chế độ duy trì nhãn

Một bộ định tuyến đường lên LSR có thể nhận các gán kết cho cùng một FEC X

từ nhiều bộ định tuyến đường xuống Có hai chế độ duy trì các gán kết nhãn nhận được

là duy trì nhãn tự do (liberal label retention) và duy trì nhãn bảo thủ (consvervativelabel retention)

1.6.2.1 Duy trì nhãn tự do

Phía bộ định tuyến đường lên (LSR1) lưu giữ tất cả các gán kết nhãn nhận được,bất chấp việc bộ định tuyến đường xuống có phải là chặng kế đối với định tuyến IP haykhông (hình 1.20) Ưu điểm chính của duy trì nhãn tự do là có thể phản ứng nhanh với

sự thay đổi định tuyến vì các gán kết nhãn đã có sẵn Nhược điểm là LSR phải duy trìnhiều gán kết nhãn không dùng và có thể gây ra lặp định tuyến tạm thời khi thay đổiđịnh tuyến

Hình 1.20: Duy trì nhãn tự do

1.6.2.2 Duy trì nhãn bảo thủ

Bộ định tuyến đường lên LSR hủy tất cả các gán kết nhãn khác, chỉ giữ lại gánkết nhãn gửi từ bộ định tuyến đường xuống đang là chặng kế hiện hành (hình 1.21).Chế độ này có ưu điểm là LSR chỉ cần duy trì số gán kết FEC-nhãn ít hơn, nhưng đápứng chậm khi thay đổi định tuyến vì gán kết nhãn mới phải được yêu cầu và phân phốilại Đây là chế độ thích hợp cho các LSR chỉ hỗ trợ một số lượng nhãn hạn chế (nhưcác chuyển mạch ATM)

Hình 1.21: Duy trì nhãn bảo thủ

1.6.3 Chế độ điều khiển LSP

Khi một FEC ứng với một tiền tố địa chỉ được phân phối bởi định tuyến IP, việcthiết lập mối kết hợp giữa các gán kết nhãn tại một LSR có thể thực hiện theo hai cáchsau đây:

1.6.3.1 Điều khiển độc lập

Khi mỗi LSR nhận dạng ra một FEC thì nó quyết định gán kết ngay một nhãncho FEC đó và công bố luôn gán kết cho các đối tác phân phối nhãn (label distributionpeer) Điều này tương tự như định tuyến IP thông thường, ở đó mỗi bộ định tuyến raquyết định độc lập về nơi cần chuyển gói đi Điều khiển độc lập có ưu điểm là thiết lậpnhanh vì việc kết nhãn diễn ra song song giữa nhiều cặp LSR và dòng lưu lượng có thểbắt đầu truyền mà không cần đợi cho tất cả các gán kết nhãn thiết lập xong

Hình 1.22: Điều khiển độc lập

1.6.3.2 Điều khiển tuần tự

Một bộ định tuyến đường xuống thực hiện kết nhãn cho một FEC và thông báo gán kết đó chỉ nếu nó là LSR lỗi ra hoặc nếu nó nhận được một gán kết nhãn cho FEC

đó từ bộ định tuyến hướng đường xuống của nó (hình 1.23) Việc thiết lập LSP tuần tự bắt đầu ở LSR lối ra và diễn ra nối tiếp theo hướng ngược về LSR lối vào Các LSP định tuyến tường minh bắt buộc phải sử dụng kiểu điều khiển tuần tự và quá trình phân phối nhãn theo chuỗi có thứ tự sẽ tạo ra thời gian trễ trước khi dòng lưu lượng đi trên LSP có thể bắt đầu Tuy nhiên, điều khiển tuần tự cũng cấp phương tiện tránh lặp và đạtđược mức độ thu gom chắc chắn hơn

Hình 1.23: Điều khiển tuần tự

1.7 Các giao thức hoạt đông

1.7.1 Giao thức LDP

LDP (label distribution protocol) được chuẩn hóa trong RFC 3036, nó được thiết

kế để thiết lập và duy trì các LSP định tuyến không ràng buộc Vùng hoạt động củaLDP có thể là giữa các LSR láng giềng (neighbor) trực tiếp hoặc gián tiếp (hình 1.24)

 Discovery: Để trao đổi định kỳ bản tin Hello nhằm loan báo và kiểm tra

một LSR kết nối gián tiếp hoặc trực tiếp

và chấm dứt các phiên ngang hàng LDP Nhóm này bao gồm bản tinInitialization ,KeepAlive

Nhóm này bao gồm bản tin Label Mapping, Label Withdrawal, LabelRelease, Label Request, Label Request Abort

Các thông điệp Discovery được trao đổi trên UDP Các kiểu thông điệp còn lạiđòi hỏi phân phát tin cậy nên dùng TCP Trường hợp hai LSR có kết nối lớp 2 trực tiếpthì thủ tục phát hiện neighbor trực tiếp như sau:

 Một LSR định kỳ gửi đi bản tin Hello tới các cổng UDP 646 địa chỉmulticast

 Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP Đến một thờiđiểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó kết nối trực tiếp

 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 2LSR

Phiên LDP là phiên song hướng nên mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêucầu và gửi liên kết nhãn

Trong trường hợp hai LSR không có kết nối lớp 2 trực tiếp (neighbor gián tiếp)thì LSR định kỳ gửi bản tin Hello đến cổng UDP đã biết tại địa chỉ IP xác định đượckhai báo khi lập cấu hình Đầu nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin Hellokhác và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên.

1.7.1.2 Cấu trúc thông điệp LDP

Trao đổi thông điệp LDP thực hiện bằng cách gửi các LDP-PDU (Protocol DataUnit) thông điệp qua các phiên LDP trên kết nối TCP Mỗi LDP-PDU có thể mang mộthoặc nhiều thông điệp, và các thông điệp này không nhất thiết phải có liên quan vớinhau

Mỗi PDU của LDP bao gồm một tiêu đề LDP và theo sau là một hoặc nhiềuthông điệp LDP Phần tiêu đề LDP có dạng như hình 1.26:

Hình 1.26: LDP Hearder

PDU Length (2 octet): số nguyên chỉ chiều dài của PDU theo octet, không tínhtrường Version và PDU Length LDP Identifier (6 octet): xác định không gian nhãnđược cấp phát Bốn octet đầu là giá trị duy nhất toàn cục nhận dạng LSR, như địa chỉ IP(bộ định tuyến ID) được gán cho LSR Hai octet sau xác định một không gian nhãn bêntrong LSR Hai octet này được set về 0 cho không gian nhãn “per-platform”

Tất cả các thông điệp LDP có cùng format như hình 1.27:

Hình 1.27: Format thông điệp LDP

Bit U: bit unknown, luôn là 0 vì đặc tả LDP không có kiểu bản tin Unknown Message Length : Chiều dài của các trường sau Message Length tính theo octet(gồm Message ID, các tham số bắt buộc và tùy chọn).

Messafe ID đôi khi được dùng để liên kết một số bản tin với các bản tin khác, ví

dụ một bản tin đáp ứng có cùng Message ID với bản tin yêu cầu tương ứng Các tham

số bắt buộc và tùy chọn phụ thuộc vào các loại bản tin được gửi, chúng thường dùngkiểu mã hóa TLV (Type-Length-Value) Nói chung, mọi thứ xuất hiện trong một thôngđiệp LDP có thể được mã hóa kiểu TLV, tuy nhiên đặc tả LDP không phải lúc nào cũng

 Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa 2 LSR đó

Cả 2 LSR đều có thể gửi các bản tin Initialization và LSR nhận sẽ trả lời bằngKeepAlive nếu các tham số được chấp nhận Nếu có một tham số nào đó không đượcchấp nhận thì LSR trả lời thông báo có lỗi nếu phiên kết thúc

o KeepAlive : Được gửi định kỳ khi không còn bản tin nào cần gửi

để đảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khác đanghoạt động tốt Trường hợp không xuất hiện bản tin KeepAlive hay một số bảntin LDP khác trong khoảng thời gian nhất định thì LSR sẽ xác định đối tácLDP hỏng hoặc kết nối có sự cố và phiên LDP chấm dứt

o Label Mapping : Được sử dụng để quảng bá gán kết giữa FEC vànhãn

o Label Withdrawal : Thực hiện quá trình ngược lại với bản tin LabelMapping Nó được sử dụng để xóa bỏ gán kết đã thực hiện trong LabelMapping Bản tin này được sử dụng trong trường hợp :

 Khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến (thay đổi tiền tố địa chỉ), lúc

đó LSR không còn nhận ra FEC này nữa

 Thay đổi trong cấu hình LSR làm tạm dừng việc chuyển nhãn các góitrong FEC đó

o Label Release : Được sử dụng bởi LSR khi nhận được chuyển đổinhãn mà nó không cần thiết nữa Điều đó thường xảy ra khi LSR giải phóngnhận thấy nút tiếp theo cho FEC không phải là LSR quảng bá liên kếtnhãn/FEC đó

o Label Request : Sử dụng trong chế độ hoạt động gán nhãn theo yêucầu, LSR sẽ yêu cầu gán nhãn LSR kế cận phía đường xuống bằng bản tinnày

o Label Request Abort : Nếu bản tin Label Request cần phải hủy bỏtrước khi được chấp nhận (do nút kế tiếp trong FEC yêu cầu đã thay đổi), thìLSR yêu cầu sẽ loại bỏ yêu cầu trước đó bằng bản tin Label Request Abort

1.7.1.4 LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu

Ví dụ dưới đây (hình 1.28) minh họa việc sử dụng bản tin Label Request vàLabel Mapping

Trong các chế độ công bố nhãn theo yêu cầu và điều khiển độc lập Trình tự thờigian trao đổi các bản tin LDP giữa các đối tác (peer) thiết lập một LSP từ bộ địnhtuyến lối vào R1 qua R2 rồi đến bộ định tuyến lối ra R3 cho một FEC có tiền tố

“a.b/16” R1 khởi tạo tiến trình bằng cách yêu cầu một nhãn cho FEC “a.b/16” từ chặng

kế của nó R2 Vì sử dụng điều khiển độc lập nên R2 trả ngay một ánh xạ nhãn về choR1 trước khi R2 nhận được ánh xạ nhãn từ phía đường xuống là R3 Cả R2 và R3 đápứng bằng bản tin Label Mapping, kết quả là trong FIB của R1 và LFB của R2, R3 cócác thực thể gắn kết nhãn hình thành nên đường chuyển mạch nhãn LSP

Hình 1.28: LDP chế độ điều khiển theo yêu cầu

LDP còn hỗ trợ các chế độ phân phối nhãn khác Khi cấu hình ở chế độ công bốkhông cần yêu cầu (downstream unsolicited), các bộ định tuyến sẽ không dùng bản tinLabel Request Nếu điều khiển tuần tự (ordered control) được cấu hình trên mỗi giaodiện, các yêu cầu nhãn sẽ làm cho các bản tin Label Mapping được trả về theo thứ tự từR3 đến R2, rồi mới từ R2 về R1 Tổng quát, trong chế độ phân phối theo yêu cầu điềukhiển tuần tự, ánh xạ nhãn diễn ra đầu tiên ở bộ định tuyến lối ra, rồi sau đó lần lượtngược về đến bộ định tuyến lối vào

1.7.2 Giao thức CR-LDP

CR-LDP (constrain-based routing LDP) là giao thức mở rộng từ LDP (RFC3212) nhằm hỗ trợ đặc biệt cho định tuyến ràng buộc, kỹ thuật lưu lượng và các hoạtđộng dự trữ tài nguyên Các khả năng của CR-LDP tùy chọn bao gồm thương lượngcác tham số lưu lượng như cấp phát băng thông, thiết lập và cầm giữ quyền ưu tiên

1.7.2.1 Mở rộng cho định tuyến ràng buộc

CR-LDP bổ sung thêm các đối tượng Type-Length-Value mới sau đây :

 Tuyến tường minh ER

 Chặng tường minh ER-Hop

 Các tham số lưu lượng

 Sự lấn chiếm (Preemptions)

 Nhận diện LSP (LSPID)

 Lớp tài nguyên (Resource Class)

Một số thủ tục mới cũng được bổ sung để hỗ trợ các chức năng cần thiết như:

o Báo hiệu đường (Path Signalling)

o Định nghĩa các tham số lưu lượng

o Quản lý LSP ( quyền ưu tiên, cam kết quản trị….)

CR-LDP sử dụng cơ chế gán nhãn theo yêu cầu và điều khiển tuần tự Một LSPđược thiết lập khi một chuỗi các bản tin Label Request lan truyền từ ingress-LSR đếnegress-LSR, nếu đường được yêu cầu thỏa mãn các ràng buộc (ví dụ như đủ băng thôngkhả dụng), thì các nhãn mới được cấp phát và phân phối bởi một chuỗi các bản tinLabel Mapping lan truyền ngược về ingress-LSR Việc thiết lập một CR-LSP có thểthất bại vì nhiều lý do khác nhau và các lỗi sẽ được báo hiệu bằng bản tin Notification

Hình 1.29: Thiết lập LSP và CR-LD

Khi bản tin đến LSR D, LSR D nhận thấy rằng nó là nút cuối cùng trong đốitượng ER Vì vậy, LSR D tạo nên một bản tin Label Mapping và gửi nó đến LSR C.Bản tin này để cập nhật LFIB Sau đó, LSR C gửi bản tin Label Mapping đến LSR B.Bản tin này cũng chứa nhãn mà LSR C đã quảng bá Việc điều khiển bản tin LabelMapping ở LSR B hoàn toàn tương tự như ở LSR C Cuối cùng, LSR A nhận được bảntin và LSP được thiết lập theo con đường định tuyến tường minh cho trước để mangthông tin về tài nguyên cần phải dữ trữ

1.7.2.3 Tiến trình dự trữ tài nguyên

Khi một nút CD-LDP nhận được một bản tin Label Request, nó gọi AdmissionControl để kiểm tra xem nút này có các tài nguyên được yêu cầu không Nếu có đủ tàinguyên khả dụng, Admission Control dự trữ nó bằng cách cập nhật bảng Resource Sau

đó bản tin Label Request được chuyển tiếp đến nút MPLS kề sau

Khi nút CR-LDP nhận bản tin Label Mapping, nó lưu thông tin nhãn và giao diệnvào bảng LIB, lưu thông tin CR-LDP được yêu cầu vào bảng cơ sở thông tin tuyếntường minh ERB (Explicit Route information Base) Rồi nó gọi Resource Manager đểtaọ một bảng hàng đợi phục vụ cho CR-LSP được yêu cầu, và lưu Service ID của nóvào bảng ERB Cuối cùng nó chuyển tiếp bản tin LSP Mapping tới nút MPLS kề trước

1.7.3 Giao thức RSVP-TE

RSVP có một số cơ chế cần thiết để thực hiện báo hiệu phân phối nhãn nhằmràng buộc định tuyến IETF đã chuyên hóa mở rộng kỹ thuật lưu lượng RSVP-TE, địnhnghĩa các ứng dụng của RSVP-TE như hỗ trợc phân phối nhãn theo yêu cầu để cấp pháttài nguyên cho các LSP định tuyến tường minh

1.7.3.1 Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP

RSVP sử dụng khái niệm dữ trữ ở đầu nhận Trước tiên đầu gửi phát ra một bảntin PATH nhận diện một luồng và các đặc tính lưu lượng của nó Bản tin PATH chứamột session-ID, sender-template, label-request, sender-Tspec và tùy chọn là đối tượngtuyến tường minh ERO (explicit route object) Session-ID chứa một địa chỉ IP đích đikèm một nhận dạng hầm 16 bit (tunnel ID) để nhận diện một đường hầm LSP Như đãtrình bày ở chương trước, chỉ có ingress-LSP mới cần biết về FEC được gán vào mộtđường hầm LSP Do đó, không giống như LDP, FEC ánh xạ vào đường hầm LSP công

bố nhãn theo yêu cầu Sender-template chứa địa chỉ IP của đầu gửi đi kèm với một LSP

ID có hỗ trợ phương thức “make-before-breal” khi thay đổi đường đi của một đườnghầm LSP Đặc tính lưu lượng của Tspec sử dụng tốc độ đỉnh (peak rate), thùng token(token bucket) để định nghĩa tốc độ và kích thước bùng phát, đơn vị khống chế tối thiểu

và kích thước gói tối đa

Khi bản tin PATH đi đến đích, bên nhận đáp ứng bằng một bản tin RESV nếu nóđồng ý khởi tao việc gán kết nhãn được yêu cầu trong bản tin PATH Bản tin RESVđược truyền về theo đường ngược chiều với bản tin PATH bằng cách dùng thông tinchặng kề trước trong bản tin PATH RESV cũng chứa cùng sesion-ID như ở bản tinPATH tương ứng, đối tượng ghi tuyến tùy chọn (route record) và thông tin lệ thuộckiểu dự trữ (reservation style) Kiểu FF (fixed filter) có một nhãn và Tspec được ấnđịnh cho mỗi cặp sender-receiver Kiểu SE (share explicit) ấn định một nhãn khác nhaucho mỗi sender, nhưng tất cả chúng ta phải áp dụng cùng một dữ trữ luồng rõ ràng Đốitượng record-route ghi nhận tuyến đường thực tế được chọn bởi LSP bắt đầu từ lối radẫn ngược về lối vào Nó có thể được một bộ định tuyến dùng để ghim một tuyếntường minh thả lỏng bằng cách copy tuyến ghi được trong một bản tin RESV sang đốitượng tuyến tường minh ERO trong một bản tin PATH được gửi theo chiều ngược lại

1.7.3.2 Các bản Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE

RSVP-TE định nghĩa 2 bản tin dành cho việc giải tỏa LSP là PATH TEAR vàRESV TEAR Hai bản tin này được gửi theo chiều ngược lại bản tin PATH và RESVtương ứng Bản tin TEAR xóa bỏ bất kỳ trạng thái đã cài đặt liên quan đến bản tinPATH hay RESV Các bản tin TEAR cũng có thể dùng để xóa các trạng thái đáp ứngcho mỗi lỗi ở bước đầu tiên trong hoạt động định tuyến

Có các bản tin thông báo lỗi cho bản tin PATH và RESV cũng như bản tin RESVCONFIRMATION tùy chọn Các bản tin lỗi cho biết có sự vi phạm chính sách, mã hóabản tin hoạc một số sự cố khác Ví dụ, khi một LSP thấy rằng nó không thể hỗ trợ

Tspec đặc tả trong một bản tin RESV, nó sẽ không chuyển tiếp bản tin RESV về chophía đường lên, thay vào đó nó tạo ra một bản tin RESVERR gửi cho phía đườngxuống để xóa bỏ nỗ lực thiết lập LSP Tuyến tường minh và các tùy chọn tuyến ghi củaRSVP-TE có một số các mã lỗi để phục vị cho việc debug.

RFC 3209 định nghĩa bản tin Hello tùy chọn cho RSVP-TE, nó cho phép mộtLSR phát hiện một neighbor bị lỗi nhanh hơn khi so với RSVP làm mới tình trạng hoặcphát hiện lỗi đường truyền bằng một giao thức định tuyến IP Điều này khá hữu íchtrong việc tái định tuyến nhanh

1.7.3.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tự theo yêu cầu

Hình 1.30 ví dụ việc trao đổi bản tin RSVP-TE sử dụng đối tượng tuyến tườngminh ERO (expplicit route object) để cài đặt một LSP đi qua một con đường khôngphải là đường ngắn nhất Bộ định tuyến R1 xác định rằng nó sẽ ấn định FEC “a.b/16”cho một đường hầm LSP, và nó tính ra một tuyến tường minh R4-R5-R3 để đi đếnchặng kế cho FEC đó R1 khởi tạo việc thiết lập LSP này bằng cách phát ra một bản tinPATH đến R4 với một ERO, Tspec, sender template (có chứa địa chỉ của sender) vàmột đối tượng label request Mỗi bản tin RESV liên quan đến đường hầm LSP này đềumang session-ID và filter-spec nguyên thủy của sender R1 để giữ mối tương quan vớinhau Tiếp theo, R4 tiếp nhận yêu cầu này và gửi bản tin PATH đến bộ định tuyến kếtiếp ghi trong ERO là R5 Đến lượt mình, R5 gửi bản tin này đến lối ra của bộ địnhtuyến R3

Tại đích đến của bản tin PATH, R3 xác định rằng liên kết chặng R3-R5 có thể hỗtrợ cho yêu cầu và đó là chặng cuối cùng trên đường dẫn FEC “a.b/16” R3 đáp ứngbằng bản tin RESV có chứa ERO, Tspec của dung lượng dự trữ, một filter spec thỏamãn bên gửi, và gán một nhãn null ngầm (implicit null) cho chặng liên kết này Theothời RFC 3031, nhãn null là một quy ước được dùng trong phân phối nhãn cho phép lối

ra của bộ định tuyến (ở đây là R3) báo hiệu cho đối tác đường lên của nó biết rằng đây

là chặng áp cuối (penulitmate hop) của LSP, do vậy cần gỡ nhãn đỉnh của ngăn xếp.Tiếp theo, R5 thu nạp bản tin RESV ngược về R1 Đến lúc này, đường LSP được thiếtlập xong và các gói có nhãn cho FEC “a.b/16” được chuyển tiếp qua đường hầm

Hình 1.30: Thiết lập LSP với RSVP-TE

Khác với giao thức LDP, các bản tin RSVP-TE không mang FEC, vì chỉ duynhát có R1 cần biết về ánh xạ giữa FEC và đường hầm LSP

1.7.3.4 Giảm lượng overhead làm tươi RSVP

RSVP là giao thức trạng thái mềm (soft-staste), tiến trình phát một bản tin PATH

và bản tin RESV hồi đáp tương ứng phải được định kỳ làm tươi, thường khoảng 30smột lần Phương pháp làm tươi này đề phòng các bản tin bị mất và trong trường hợpđịnh tuyến từng chặng sẽ tự động chuyển dự trữ tài nguyên sang đường mới khi có bất

kì thay đổi định tuyến IP Tất nhiên, việc xử lý dành cho khởi tạo các bản tin PATH vàRESV lớn hơn nhiều so với việc làm tươi trạng thái một bản tin đã nhận trước đó, tuynhiên với một số lượng lớn các LSP thì việc xử lý và làm tươi có ảnh hưởng đáng kểđến hiệu năng

Một cách giải quyết là tăng chu kỳ làm tươi, nhưng cũng sẽ làm tăng độ trễ tếbáo hiệu khi mất bản tin RFC 2961 đặc tả một giải pháp cho hạn mức xử lý và vấn đềtrễ báo hiệu Cơ chế này bao gồm việc bó gọn bản tin để giảm tải xử lý, cũng như cáccách để bộ định tuyến dễ dàng nhận dạng một bản tin không thay đổi lớn Việc hồi báobản tin cũng được bổ sung để chuyển tải tin cậy bản tin RSVP và xử lý trường hợp mấtcác bản tin PATH TEAR và RESV TEAR vì hai bản tin này không được làm tươi trong

hoạt đông RSVP Cuối cùng, giải pháp này định nghĩa một bản tin tổng kết để làm tươitrạng thái mà không yêu cầu truyền toàn bộ bản tin làm tươi Các cải tiến này nhằm làmgiảm lượng overhead làm tươi của RSVP trong mạng MPLS.

1.7.4 Giao thức BGP

1.7.4.1 BGPv4 và mở rộng cho MPLS

BGPv4 (boder gateway protocol) là một giao thức định tuyến để gán kết tập hợpcác mạng cung cấp dịch vụ trên internet Vì nó chỉ là giao thức sử dụng giữa các nhàcung cấp, RFC2017 đã mở rộng BGP hỗ trợ phân phối nhãn MPLS để có thể thiết lậpcác LSP liên mạng

BGP có một tập thuật ngữ riêng Một khái niệm quan trọng là số AS(Autonomous System) duy nhất, được định nghĩa là một tập hợp bộ định tuyến thựchiện một chính sách định tuyến ngoại thống nhất có thể nhận thấy đối với bộ định tuyếncủa AS khác BGP không truyền các thông tin topology nội giữa các AS, nó chỉ cungcấp các thông tin về các tiền tố địa chỉ mà có thể tìm đến hoặc đi quá giang qua đó Sửdụng BGP giữa các bộ định tuyến biên (border) nội trong một AS được gọi là BGP nội(iBGP), còn sử dụng BGP giữa các bộ định tuyến trong các AS khác nhau được goi làBGP ngoại (eBGP)

BGP chạy trên một phiên TCP vì nó cần độ tin cậy, phân phát đúng thứ tự Nó có

3 phiên hoạt động: thiết lập phiên, trao đổi bản tin cập nhật, và chấm dứt phiên Trongthiết lập phiên, các đối tác BGP (BGP peer) trong các AS lân cận trao đổi các bản tinOPEN có chứa AS number, một giá trị keep-alive timeout, và các tham số tùy chọn nhưnhận thực Các BGP peer định kỳ trao đổi bản tin keep-alive, nếu phát hiện hết thờigian hiệu lực sẽ chấm dứt phiên Sau khi thiết lập phiên, các BGP peer trao đổi các bảntin UPDATE có chứa các tiền tố địa chỉ có thể đến được hiện hành (reachability), đượcgọi là NLRI (Network Layer Reachability Information) Sau khi trao đổi đồng bộ khởitạo, các thay đổi định tuyến gia tăng được liên lạc bằng bản tin UPDATE

Nội dung bản tin BGP UPDATE gồm 3 phần (hình 1.31): các tuyến thu hồi(withdrawn route), một danh sách các tiền tố địa chỉ NRLI, và một danh sách tùy chọncác thuộc tính liên quan Các BGP peer tạo quyết định chính sách cục bộ khi xem xétcông bố một NLRI với các thuộc tính đường được tùy chọn hay thu hồi thông cáo trước

đó Chính sách thường dùng là chọn NLRI có tiền tố địa chỉ đặc tả so trùng nhất, chọnmột đường có số chặng AS ít nhất

Hình 1.31: Nội dung bản tin BGP Update

Khi bản tin UPDATE chứa thông tin NLRI, một số thuộc tính đường là bắt buộctrong khi một số khác là tùy chọn Các thuộc tính đường bắt buộc là ORIGIN, AS-PATH, và NEXT HOP ORIGIN nhận diện nguồn gốc của NLRI, thí dụ nó được họcqua giao thức định tuyến nội hay ngoại AS-PATH liệt kê một path-vector gồm một tập

AS đã đi qua đến thời điểm hiện tại (một chuỗi thứ tự các AS) Vì chiều dài của PATH thường là yếu tố quyết định chọn một tuyến, nên BGP được gọi là giao thứcpath-vector Các bộ định tuyến sử dụng AS-PATH để tránh lặp bằng cách khôngchuyển tiếp các thông cáo tuyến có chứa số AS của chúng NEXT-HOP nhận diện địachỉ IP của bộ định tuyến biên cần dùng để tìm đến NLRI BGP có một tham số tùy chọn

AS-có thể thực hiện một dạng cân băngg tải: LOCALPREF và MED LOCALPREF chophép AS đầu gửi chỉ định một sự ưu tiên cho lưu lượng đến từ một AS khác

RFC 2283 định nghĩa các mở rộng đa giao thức cho BGP để phân phối nhãnMPLS nằm trong một phần của NLRI Các BGP peer thương lượng hỗ trợ cho khảnăng tùy chọn này vào lúc thiết lập phiên Thủ tục cơ bản là gửi việc phân phối nhãntheo kiểu không cần yêu cầu song song khi thực hiện phân phối tuyến BGP

1.7.4.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cũng cấp dịch vụ

BGP có thể dùng để thiết lập phân phối nhãn cho các LSP đi xuyên qua các mạngcủa nhiều nhà cung cấp khác nhau Hình 1.32 gồm 3 hệ tự trị là A,B và C AS A cấpphát cho khách hàng tiền tố địa chỉ (FEC) “a.b/16” Bộ định tuyến C3 quảng bá nhónhư một NLRI cho AS-A và AS-B bằng bản tin BGP UPDATE có chứa next-hop vàASPATH Bản tin UPDATE được gửi bởi C3 đến A3 còn mạng một ánh xạ từ FEC

“a.b/16” sang nhãn L Bộ định tuyến A3 trong AS A thu thập tất cả các thông cáo nàytrong bảng RIB của nó, thí dụ thông qua một lưới các phiên iBGP hoặc một “route

reflector” Nhằm tìm cách tốt nhất để chuyển tiếp các gói đến tiền tố “a.b/16”, A1 cóthể xác định rằng đường AS ngắn nhất là qua chặng kế A3 sử dụng nhãn L Nhờ địnhtuyến nội và giao thức phân phối nhãn của mình, bộ định tuyến A1 cũng biết rằng tuyếntốt nhất để đến A3 là đi qua A2 sử dụng nhãn M Kết quả là khi chuyển gói đến tiền tố

“a.b/16”, bộ định tuyến A1 push nhãn L lên gói rồi push tiếp nhãn M trên đỉnh ngănxếp Như vậy, một LSP được chui bên trong một đường hầm LSP khác LSP1 bênngoài kéo dài từ A1 đến A3 Trong khi đó, LSP2 kéo dài từ AS A đến AS C và có mộtđoạn chui bên trong LSP1

Hình 1.32: BGP phân phối nhãn qua nhiều Autonomous System

1.8 Ưu điểm và ứng dụng của MPLS

1.8.1 Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp

MPLS sử dụng cơ chế chuyển tiếp căn cứ vào nhãn có độ dài cố định nên quyếtđịnh chuyển tiếp có thể xác định ngay chỉ với một lần tra cứu chỉ mục trong LFIB Cơchế này đơn giản và nhanh hơn nhiều so với giải thuật “longest prefix match” dùngtrong chuyển tiếp gói datagram thông thường

1.8.2 Kỹ thuật lưu lượng

Ưu điểm lớn nhất của MPLS là ở khả năng thực hiện kỹ thuật lưu lượng (TE:traffic engineering), nó đảm bảo lưu lượng được định tuyến đi qua một mạng theo mộtcách thức tin cậy và hiệu quả nhất Kỹ thuật lưu lượng cho phép các ISP định tuyến lưulượng theo cách họ có thể cũng cấp dịch vụ tốt nhất cho khách hàng ở khía cạnh thônglượng và độ trễ MPLS-TE cho phép lưu lượng được phân bố hợp lý quá toàn bộ hạ tầngmạng, tối ưu hóa hiệu suất sử dụng mạng Đây cũng là đối tượng nghiên cứu chính của

đề tài này và sẽ được trình bày kỹ ở các chương tiếp theo

1.8.3 Định tuyến QoS từ nguồn

Định tuyến QoS từ nguồn là một cơ chế trong đó các LSR được xác định trước ởnút nguồn (LSR lối vào) dựa vào một số thông tin về độ khả dụng tài nguyên trongmạng cũng như yêu cầu QoS của luồng lưu lượng Nói cách khác, nó là một giao thứcđịnh tuyến có mở rộng chỉ tiêu chọn đường để bao gồm các tham số như băng thông khảdụng, việc sử dụng liên kết và đường dẫn end-to-end, độ chiếm dụng tài nguyên của nút,

độ trễ và biến động trễ

1.8.4 Mạng riêng ảo VPN

VPN là cho phép khách hàng thiết lập mạng riêng giống như thuê kênh riêngnhưng với chi phí thấp hơn bằng cách sử dụng hạ tầng mạng công cộng dùng chung.Kiến trúc MPLS đáp ứng tất cả các yêu cầu cần thiết để hỗ trợ VPN bằng cách thiết lậpcác đường hầm LSP sử dụng định tuyến tường minh Do đó, MPLS sử dụng các đườnghầm LSP cho phép nhà khai thác cung cấp dịch vụ VPN theo cách tích hợp trên cùng hạtầng mà họ cũng cấp dịch vụ Internet Hơn nữa, cơ chế xếp chồng nhãn cho phép cấuhình nhiều VPN lồng nhau trên hạ tầng mạng

1.8.5 Chuyển tiếp có phân cấp

Thay đổi đáng kể nhất được MPLS đưa ra không phải ở kiến trúc định tuyến mà

là kiến trúc chuyển tiếp Sự cải tiến trong kiến trúc chuyển tiếp có tác động đáng kể đếnkhả năng cung cấp chuyển tiếp phân cấp Chuyển tiếp phân cấp cho phép lồng một LSPvào trong một LSP khác (xếp chồng nhãn hay còn gọi là điều khiển gói đa cấp) Thực rachuyển tiếp phân cấp không phải là kỹ thuật mới, ATM đã cung cấp cơ chế chuyển tiếp

2 mức với khái niệm đường ảo (VP) và kênh ảo (VC) Tuy nhiên MPLS cho phép cácLSP được lồng vào nhau một cách tùy ý, cung cấp điều khiển gói đa cấp cho việcchuyển tiếp

1.8.6 Khả năng mở rộng