Tìm hiểu và mô phỏng kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS VPN

Hầu hết các mạng truyền sô liệu đều sử dụng kỹ thuật điều khiển luéng flow-control dé giải quyết vấn đề tắc nghẽn Nếu xét trên mô hình 7 tầng cua ISO thi Frame-Relay làm việc chủ yếu ở t

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NGÀNH ĐIỆN TỬ VIÊN THÔNG

*#OO*#*+

LƯƠNG HOÀNG PHI

103101070

TÌM HIỂU VÀ MÔ PHONG

KY THUAT CHUYEN MACH NHAN DA GIAO THUC MPLS - VPN

CHUYEN NGANH DIEN TU VIEN THONG

DO AN TOT NGHIEP

_TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01 NĂM 2008

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM Đôc lâp - Tự do - Hanh phúc

|

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

Chú ý: SV phải đóng bảh nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án

Họ và tên SV : LUỚNG HOẠNG PHI MSSV: 403404030

Ngành : ¬ Lớp : Q4.Ð1£

1 Đầu để luận án tốt nghiệp:

Tim Acer & now ty tư hữu Yee? LOE, MEPs

2 Nhiém vu ( yeu cau vé nội dung và SỐ liệu ban đầu ):

<LI Tice CAL xa Ad é hilhighes Lia fe eho en Xd Eaten

Bigs ATH |

Mi tg - U88 stay LS g A

¬ ÔÔ

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án: 01/10/2007

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 12/01/2008

5 Họ tên người hướng dân Phần hướng dẫn :

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua NGƯỜI HƯỜNG DẪN CHÍNH

Ngày 4€ tháng4Önăm 2007 _ (ký và ghi rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA

'ĐẠI HỢC KỸ THUẬT GÔNG NGHỆ ih : |

Trang 3

Nhận xét -3- GVHD: PGS.TS Pham Hồng Liên

BANG NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN

Họ và tên sinh viên: LƯƠNG HOÀNG PHI & NGUYEN HUYNH LE UYEN

Lớp : 03DHDT2

Giáo viên phản biện :

Tén dé tai: CONG NGHE CHUYEN MACH NHAN DA GIAO THUC MPLS

CỐ EE EEEE EEO E RET SE RESEND

POO m emer nomena rere ee ene e ese eee mene eee eee ede E EEE EE EHE EOE OE OSE E SES EEE EE HEHEHE DEERE NESE ESE EASES EEE EEE E HEHE EEE E RE HET EHO EER EE OE

SOPH eee orem ones rare renee nsen sere meee e see eee eee DEeH EEE OOOE ESET ESSE HEHE HETERO EOE DESO HESESHEOHEHOOE STORES DESO SEEOS EDO ESSESS

CORR e em eee Hae mere mere e ene m Ede ee DEORE HDHE HEHE OEE SOS S OEE EEE EEEEEEEEED EOE OE DESO EE DOME E OES ED EDO HERES OSES OSEE EROS ES OSESD

SOP R Oma marae er aee ra er ene H ene ee Dee eES EOE E HEHEHE H EEO ERE SESE DESO OEEE OEE OE DESERT SOS OEE EHO EREOE HERERO DESEO E DESEO SSE E RES EED

Á O9 9 9 0908 0000060006 eee eee eee eee ee eee ee eee eee eee ere eee eer eee errr eee rer eee ee ere eer veres reer reer errr reser ere ere se

TORO e ee eee mene een HHT ree O HET EH OE HEREC ESOT REET CESSES ERODE HOE E DASE EDHEDESORESOHEESHH ESE DETTE ERETHEEHO EOE E HOODS DEDEDE SE OEE EOD

CMO em eee reer rere es ee eaten arenes Es see eee HOO e OE e EDO EEDEHESE SESSA EDEE DESEO RSET OEES OS SECEDE SEO SORE HEHE DEE EH SES EEE EEES

PROS De mene rare rer re mene rere re ene sD eHE HEH Oe ESE HEED EEE EAD EHED EHS OEE EEE ESSE ODEO SESE H SEES DESO EEEORESEHESESHEEH ERE ERE O EOE E EES

Điêm đánh giả : XÊP lOẠIÌ - Ă SH re

Trang 4

-6- GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

PHAN 1:

LY THUYET

SVTH : Lương Hoàng Phi

Trang 5

Chương 1 -7- GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

———=======-=-c ễ _———— —— —-————-_-

Chương 1: KỸ THUẬT VIỄN THONG VA CAC DICH VU

1.1 Xu hướng phát triển Kỹ thuật viễn thông

Trong quá trình phát triển của Kỹ thuật viễn thông, các động lực thúc đây sự tiến

bộ của kỹ thuật viễn thông là:

Kỹ thuật điện tử với xu hướng phát triển hướng tới sự tích hợp ngày

càng cao của các vi mạch ,

Sự phát triên không ngừng của kỹ thuật sô

Sự kết hợp giữa truyền thông và tin học ngày cảng phát triển, các chương trình phần mềm hoạt động ngày càng hiệu quả

Kỹ thuật quang phát triển làm tăng khả năng, tốc độ, chất lượng truyền tin, va chi phí thap

Những xu hướng phát: triển Kỹ thuật đan xen lẫn nhau và cho phép mạng lưới thỏa mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương lai

Với sự gia tăng cả về số lượng và chất lượng của các nhu cầu địch vụ ngày càng

phức tạp từ phía khách hàng đã kích thích sự phát triển nhanh chóng của thị trường

Kỹ thuật điện tử - tin học - viễn thông

Những xu hướng phát triển Kỹ thuật đã và đang tiếp cận nhau, đan xen lẫn nhau

nhằm cho phép mạng lưới thỏa mãn tốt các nhu cầu của khách hàng trong tương lai

Xu hướng phát triển Kỹ thuật thông tin - viễn thông, theo ITU, có thể chia thành

hai loại:

- Hoạt động hướng kết nối

-_ Hoạt động không kết nôi

Các hoạt động này có xu hướng tiến tới tiếp cận hội tụ

1.1.1 Kỹ thuật truyền dẫn

1.1.1 Hữu tuyến

Hiện nay trên 60% lưu lượng thông tin được truyền đi trên toàn thế giới được

truyền trên mạng quang Kỹ thuật truyền dẫn quang SDH cho phép tạo nên các

đường truyền dẫn tốc độ cao (155Mbps, 622Mbps, 2.5Mbps) với khả năng bảo vệ

của các mạng vòng đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trong đó có Việt Nam

WDM cho phép sử dụng độ rộng băng tần rất lớn của sợi quang bằng cách kết

hợp một số các tín hiệu phép kênh theo thời gian với độ dài các bước sóng khác

nhau và ta có thể sử dụng được các cửa số không gian và độ dài bước sóng Kỹ

thuật WDM cho phép nâng tốc độ truyền dẫn lên 5Gbps, 10Gbps, 20Gbps

Trang 6

Kỹ thuật truyền dẫn SDH cũng phát triển trong lĩnh vực VIBA, tuy nhiên do

những hạn chế của môi trường truyền sóng vô tuyến nên tốc độ và chất lượng

truyền dẫn không Cao SO Với truyền dẫn quang Các thiết bị VIBA SDH hiện nay

trên thị trường có tốc độ là: N x STM-I

- Vé tinh

+ LEO (Low Earth Orbit) — vệ tinh quỹ đạo thấp

+ MEO (Medium Earth Orbit) — vé tinh quỹ đạo trung bình Thị trường thông tin vệ tính trong khu vực đã có sự phát triển mạnh trong những

năm gần đây và còn tiếp tục trong các năm tới Các loại hình dịch vụ vệ tinh đã rất

phát triển như : DTH tương tác, truy nhập Internet, các dịch vụ băng rong, HDTV

ngoài các Ứng phé biến đối với các nhu cầu thông tin quảng bá, viên thông nông

thôn, với sự kết hợp sử dụng các ưu điểm của Kỹ thuật CDMA, thông tin vệ tỉnh

ngày càng có xu hướng phát triển

1.1.2 Kỹ thuật chuyển mạch

1.1.2.1 Kỹ thuật Frame Relay

Hiện nay, ở Việt Nam có mạng truyền số liệu chuyển mạch gói theo tiêu chuẩn

X.25 đang được khai thác Mạng truyền sô liệu theo Kỹ thuật chuyển mạch gói chỉ

có thể phục vụ cho các nhu cầu truyền số liệu tốc độ thấp (tối đa tới 128 Kbps)

nhưng nó có tính an toàn cao, khắc phục được các yếu điểm của một mạng truyền

dẫn chất lượng kém Với các Kỹ thuật truyền dẫn hiện nay, vấn đề nâng cấp chất

lượng các đường truyền dẫn không phức tạp như trước kia Vì vậy, chúng ta thé

chọn hướng phát triển là xây dựng mạng truyền số liệu theo Kỹ thuật Frame- relay

Frame-Relay bắt đầu được đưa ra như tiêu chuẩn của một trong những giao

thức truyền số liệu từ năm 1984 trong hội nghị của tổ chức liên minh viễn thông thế

gidi ITU-T (luc đó gọi là CCITT - Consultative Commitee for International Telegraph and

Telephone) và cũng được viện tiêu chuẩn quéc gia MY ANSY (American National

Standard Institute) dwa thanh tiêu chuẩn của ANSV vào năm đó

Mục tiêu chính của Frame- -Relay cũng giống như của nhiều tiêu chuẩn khác, đó

là tạo ra một giao điện chuẩn để kết nối thiết bị - của các nhà sản xuất thiết bị khác

nhau - gifta nguoi ding va mang UNI (User to Network Interface)

Theo số liệu của diễn đàn Frame-Relay thì nguyên nhân để người dùng chọn

Trang 7

s« Dễ dùng độ tin cậy cao: 16%

e Xử lý giao dịch phan tan: 16%

¢ H6i thao video: 5%

Khuôn dạng gói dữ liệu Frame-Relay:

Do Frame-Relay được xây dựng bắt nguồn từ ý tưởng của HDLC (High Data

Link Control) nên cấu trúc của gói tin Frame-Relay cũng tương tự như câu trúc

m_ Error check: Bit kiểm tra lỗi

a Data: Bit dữ liệu

5 C&A: Bit địa chỉ và điều khiển

Để thực hiện nhiệm vụ truyền số liệu, mạng Frame-Relay sẽ phải giải quyết

vẫn đề tắc nghẽn thông tin trên mạng, thực chất đây là vấn đề của tầng Mạng trong

mô hình 7 tầng Erame-Relay làm việc ở tầng Liên kết nhưng cũng phải giải quyết

vẫn đề này để đảm bảo khả năng lưu chuyển thông tin Hầu hết các mạng truyền sô

liệu đều sử dụng kỹ thuật điều khiển luéng (flow-control) dé giải quyết vấn đề tắc

nghẽn

Nếu xét trên mô hình 7 tầng cua ISO thi Frame-Relay làm việc chủ yếu ở tầng

Liên kết đữ liệu, do đó một sô chức năng của tầng Mạng coi như được chuyển

xuống tầng này Hơn nữa, một số chức năng của tầng này cũng được loại bỏ bớt

như các tham số về điều khiển luồng, ACK, NAK nhằm làm giảm độ trễ trong

mạng Điều đó đưa đến khái niệm goi la mang khong 16i (error-free network) D6 1a

điểm khác nhau cơ bản giữa Frame-Relay với X.25

Kỹ thuật chuyển mạch gói X.25 hấp dẫn ở khả năng sử dụng chung cong va

đường truyền, do đó nó có khả năng sử dụng trong tình huống bùng nổ, | tinh huồng

hay gặp ở mạng LAN và khi kết nối LAN to LAN Tuy nhiên, trong thực tế khả

năng này không có ý nghĩa lớn do thông lượng của mạng X.25 thấp

Trang 8

Chương 1 - 10- GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

Ngược lại, Kỹ thuật chuyển mạch kênh hay tách ghép kênh theo thời gian TDM

(Time Diviion Multiplexer) c6 thong lugng cao và độ trễ trong mạng rất thấp Vì thực

chất Kỹ thuật này tạo ra các kênh trong suốt (transparency channel) tuong Ứng với

tầng Vật lý trong mô hình 7 tầng Do không phải tính toán gì bên trong mạng nên

hầu như không có trễ mềm mà chỉ có trễ do khoảng cách và băng tần hạn chế Tuy

vậy, Kỹ thuật này tạo ra các kênh cố định về tốc độ nên không giải quyết được tinh

huống bùng nô lưu lượng Do đó chỉ thích hợp với những dịch vụ sử dụng băng tần

có định kiểu như dịch vụ thoại

Kết hợp hai ưu điểm trên, Frame-Relay có thông lượng cao với độ trễ trong

mạng thấp nhưng có khả năng kết nối sử dụng chung công và đường truyền nhằm

tạo ra mạng ảo, ngoài ra nó còn sử dụng một vài kỹ thuật nhằm hỗ trợ việc tổ chức

tổ chức dữ liệu khi truyền dẫn để sử dụng trong tình huống bùng nỗ lưu lượng

Dưới đây là bảng so sánh các Kỹ thuật trên:

Thông thường, khi có nhu cầu xây dựng mạng truyền số liệu dùng riêng để

phục vụ mục tiêu ứng dụng Kỹ thuật thông tin trong một công ty, cơ quan, yêu

câu đặt ra sẽ bao gôm:

5 Dễ sử dụng

1ñ Mạng lưới linh hoạt và độ sẵn sàng cao

'ñ_ Có khả năng phát triển mở rộng, nâng cấp

1 Giá thành hợp ly

Với những so sánh, rõ ràng Frame-Relay sẽ đáp ứng được phần lớn các yêu cầu

trên Nói cách khác dùng mạng diện rộng với Kỹ thuật Frame-Relay để thiết kế

mạng riêng chúng ta sẽ có một sô ưu điểm:

ñ_ Thời gian thực hiện nhanh

Trang 9

Chương 4 -11- GVHD: PGS.TS Pham Héng Lién

KU Với cùng giao điện vật lý ta có thể tạo nhiều kênh logic để dùng

¡_ Tiết kiệm giá thành của thiết bị nối mạng diện rộng

1.1.2.2 Kỹ thuật X25

X.25 ra đời vào những năm 1970 Mục đích ban đầu của nó là kết nối các máy

chủ lớn ( mainframe) với các máy trạm (terminal) ở xa Ưu điểm của X.25 so với

các giải pháp mạng WAN khác là nó có cơ chế kiểm tra lỗi tích hợp sẵn Chọn X.25

nếu bạn phải sử dụng đường dây tương tự hay chất lượng đường dây không cao

X.25 là chuẩn của ITU-T cho truyền thông qua mạng WAN sử dụng kỹ thuật

chuyển mạch gói qua mạng điện thoại Thuật ngữ X.25 cũng còn được sử dụng cho

những giao thức thuộc Lớp vật lý và Lớp liên kết dữ liệu để tạo ra mạng X.25 Theo

thiết kế ban đầu, X.25 sử dụng đường dây tương tự để tạo nên một mạng chuyển

mạch gói, mặc © dis mạng X.25 cũng có thể được xây dựng trên cơ sở một mang so

Hién nay, giao thức X.25 là một bộ các qui tắc xác định cách thức thiết lập và

duy trì kết nối giữa các DTE và DCE trong một mạng đữ liệu công céng (PDN —

public data network) Nó qui định các thiết bị DTE/DCE và PSE (Packet-swiching

exchange) sẽ truyền dữ liệu như thế nào

Bạn cần phải trả phí thuê bao khi sử dụng mạng X.25

Khi sử dụng mạng X.25, bạn có thể tạo kết nối tới PDN qua một đường dây

dành riêng

Mạng X.25 hoạt động ở tốc độ 64 Kbit⁄s (trên đường tương tự)

Kích thước gói tin (gọi là frame) trong mang X.25 không cố định

Giao thức X.25 có cơ chế kiểm tra và sửa lỗi rất mạnh nên nó có thể làm việc

tương đối ôn định trên hệ thống đường dây điện thoại tương tự có chất lượng thấp

X.25 hiện đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế gidi noi các mạng

số chưa phổ biến cũng như chất lượng đường dây còn thấp

1.1.2.3 Kỹ thuật IP

IP là thành phần chính của kiến trúc của mạng Internet Trong kiến trúc này, IP

đóng vai trò lớp 3 IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định

tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP) Gói tin IP chứa địa chỉ của

bên nhận; địa chỉ là một số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần

cho việc chuyển gói tin tới đích

Trang 10

Co cau dinh tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng Do

Vậy, cơ cau dinh tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về

nguyên tắc chuyên tin (như trong BGP) và nó phải có khả năng hoạt động trong môi

trường mạng gom nhiéu nut Két qua tinh toan cua co cau dinh tuyén được lưu trong

các bảng chuyền tin (forwarding table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể

gửi gói tin tới hướng đích

Dựa trên các bảng chuyển tin, cơ cau chuyén tin chuyển mạch các gói IP hướng

tới đích Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một Ở cách này,

mỗi nút mạng tính toán bảng chuyên tin một cách độc lập Phương thức này, do

vậy, yêu cầu kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán

với nhau Sự không thống nhất của kết quá sẽ dẫn tới việc chuyển gói tin sai hướng,

điều này đồng nghĩa với việc mất goi tin

Kiéu chuyén tin theo timg chang han chế khả năng của mạng Ví dụ, với phương

thức này, nêu các goi tin chuyén tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì

chúng sẽ được truyền qua cùng một tuyến tới điểm đích Điều này khiến mạng

không thể thực hiện một số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo loại địch

VỤ, V.V

Bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyên tin này nâng cao độ tin cậy

cũng như khả năng mở rộng của mạng Giao thức định tuyến động cho phép mạng

phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi về

topo mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối Với các phương

thức như CIDR (Classless Interdomain Routing), kích thước của bảng chuyển tin

được duy trì ở mức chấp nhận được, và do việc tính toán định tuyến đều do các nút

tự thực hiện, mạng có thể mở rộng mà không cần thực hiện bắt kỳ một thay đổi nào

Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở

rộng cao Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức

định tuyến theo từng chặng Ngoài ra, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ

1.1.2.4 Kỹ thuật ATM

ATM (Asynchronous Transfer Mode) là một kỹ thuật truyền tin tốc độ Cao

ATM nhận thông tin ở nhiều dạng khác nhau như thoại, số liệu, video và cắt ra

thành nhiều phần nhỏ gọi là tế bào Các tế bào này, sau đó, được truyền qua các kết

nối ảo VC ( virtual connection) Vì ATM có thể hỗ trợ thoại, số liệu và video với

chất lượng dịch vụ trên nhiều Kỹ thuật băng rộng khác nhau, nó được coi là Kỹ

thuật chuyển mạch hàng đầu và thu hút được nhiều quan tâm

ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm Nó là Kỹ thuật chuyển mạch hướng

kết nối Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin

được gửi đi ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết lập

một cách tự động thông qua báo hiệu Một điểm khác biệt nữa là ATM không thực

hiện định tuyến tại các nút trung glan Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định

trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ cô định trong thời gian kết nối Trong quá

trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian cấp cho kết nối một nhãn Việc

SVTH: Lương Hoàng Phi

Trang 11

——=———————— _ _, ,_Ă ——_——_———-——

này thực hiện hai điều : dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng

chuyến tế bào tại mỗi tông đài Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa

thông tin về các kết nối đang hoạt dong di qua tổng đài Điều này khác với thông tin

về toàn mạng chứa trong bảng chuyển tin của router dung IP

Qua trinh chuyén té bao qua tong đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói

tin qua router Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn găn trên các

cell có kích thước cố định ( nhỏ hơn của IP), kích thước của bảng chuyên tin nhỏ

hơn nhiều so với của IP router, và việc này được thực hiện trên các thiết bị phần

cứng chuyên dụng Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông

lượng của IP router truyền thống

Định tuyén IP qua ATM

Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một

phương thức chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP (như cơ cấu định tuyến)

và của ATM (như thông lượng chuyên mạch) Mô hình IP-over-ATM của IETF coi

IP như một lớp năm trên lớp ATM và định nghĩa các mạng con IP trên nền mạng

ATM Phương thức tiếp cận xếp chồng này cho phép IP và ATM hoạt động với

nhau mà không cần thay đổi giao thức của chúng Tuy nhiên, cách này không tận

dụng được hết khả năng của ATM Ngoài ra, cách tiếp cận này không thích hợp với

nhiều router và không thật hiệu quả trên một số mặt Tổ chức ATM-Forum, dựa trên

mô hình này, đã phát triển Kỹ thuật LANE và MPOA Các Kỹ thuật này sử dụng

các máy chủ để chuyển đổi địa chỉ nhưng đều không tận dụng được khả năng đảm

bảo chất lượng dịch vụ của ATM

Kỹ thuật MPLS ( MultiProtocol Label Switching ) là két qua phat triển của

nhiều Kỹ thuật chuyên mach IP ( IP switching ) str dung co chế hoán đổi nhãn như

của ATM để tăng, tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định

tuyến của IP Thiết bị CSR (Cell Switch Router) của Toshiba ra đời năm 1994 là

tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM

Trang 12

Chương 1 - 14 - GVHD: PGS.TS Phạm Hằng Liên

Tổng đài IP của Ipsilon về thực chất là một ma trận chuyển mạch ATM được điều

khiển bởi khối xử lý sử dụng Kỹ thuật IP Kỹ thuật Tag switching của Cisco cũng

tương tự nhưng có bổ sung thêm một số điểm mới như FEC (Forwarding

Equivalence Class), giao thức phân phối nhãn, v.v

Từ những kết quả trên, nhóm làm việc về MPLS được thành lập năm 1997 với

nhiệm vụ phát triển một Kỹ thuật chuyển mạch nhãn IP thống nhất mà kết quả của

nó là Kỹ thuật MPLS

MPLS tách chức năng của IP router ra làm hai phần riêng biệt: chức năng

chuyển gói tin và chức năng điều khiển

e Phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm vụ gửi gói tin giữa các IP

router, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như của ATM Trong

MPLS, nhãn là một số có độ dai cố định và không phụ thuộc vào lớp

mạng Kỹ thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của một gói

tin trong một bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn mới của

nó Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin theo kiểu thông

thường, do vậy cải thiện khả năng của thiết bị Các router sử dụng thuật

này được gọi là LSR (Label Switching Router)

e Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến

lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR, và thủ tục gán

nhãn để chuyển thong tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc

chuyển mạch MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến

Internet khác như : OSPF (Open Shortest Path First) va BGP (Border

Gateway Protocol) Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho

phép thiết lập tuyến cố định nên việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của các

tuyến là hoàn toàn khả thi Đây là một tính năng vượt trội của MPLS so

với các giao thức định tuyến cô điển

Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế chuyển tuyến (fast rerouting) Do MPLS là Kỹ

thuật chuyển mạch hướng kết nối, khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền

thường cao hơn các Kỹ thuật khác Trong khi đó, các dịch vụ tích hợp mà MPLS

phải hỗ trợ lại yêu cầu chất lượng vụ cao Do vậy, khả năng phục hồi của MPLS

đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu khôi

phục lỗi của lớp vật lý bên dưới

Bên cạnh độ tin cậy, Kỹ thuật MPLS cũng khiến việc quản lý mạng được dễ

dang hon Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các goi tin

thuộc một FEC có dé được xác định bởi giá trị của nhãn Do vậy, trong miền

MPLS Các thiết bị đo lưu lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gol

tin Lưu lượng đi qua các đường chuyển nhãn (LSP) được giám sát một cách dễ

dàng dùng RTEM (Real-time Flow Measurement) Băng cách giám sát lưu lượng tại

các LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có thể

được xác định nhanh chóng Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương thức này

không đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ ( ví dụ như trễ từ điểm

đầu đến điểm cuối của miền MPLS) Việc đo trễ có thể được thực hiện bởi giao

Trang 13

Chương † - 15- GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

thức lớp 2 Để giám sát tốc độ của mỗi luồng và đảm bảo các luồng lưu lượng tuân

thủ tính chất lưu lượng đã được định trước, hệ thống giám sát có thể đùng một thiết

bị nắn lưu lượng Thiết bị này sẽ cho phép giám sát và đảm bảo tuân thủ tính chất

lưu lượng mà không cần thay đổi các giao thức hiện có

Tom lai, MPLS là một Kỹ thuật chuyển mạch IP có nhiều triển vọng Với tính

chất của cơ cấu định tuyén của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng

dịch vụ của mạng IP truyền thong Bên cụnh đó, thông lượng của mạng sẽ được

cải thiện một cách rõ rệt Tuy nhiên, độ tin cậy là một vẫn đà thực tiễn có thể

khiến việc triển khai MPLS trên mang Internet bi cham lai

Ta có thể tóm tắt những ưu nhược điểm của MPLS trong một số nội dung chính

sau đây:

Ưu điểm:

LI Tích hợp các chức năng định tuyến, đánh địa chỉ, điều khiển, v.v

để tránh mức độ phức tạp của NHRP, MPOA và các Kỹ thuật khác trong IPOA truyền thống

[1 Có thể giải quyết vấn đề độ phức tạp và nâng cao khả năng mở rộng

đáng kể

[1 Tỉ lệ giữa chất lượng và giá thành cao

LL Nâng cao chất lượng Có thể thực hiện rất nhiều chức năng định

tuyến mà các Kỹ thuật trước đây không có khả năng, như định tuyến _hiện, điều khiển lặp, v.v Khi định tuyến thay đổi dẫn đến khóa một đường nào đó, MPLS có thể dễ dàng chuyên mạch luồng đữ liệu sang một đường mới Điều này không thể thực hiện được trong IPOA truyền thống

Sự kết hợp giữa IP và ATM cho phép tận dụng tối đa thiết bị, tăng hiệu quá đầu tư

' Sự phân cách giữa các đơn vị điều khiển với các đơn vị chuyên mạch

cho phép MPLS hỗ trợ đồng thời MPLS và B-ISDN truyền thống Và

để thêm các chức năng mạng sau khi triển khai mạng MPLS, chỉ đòi hỏi thay đổi phần mềm đơn vị điều khiển

Nhược điểm:

H1 Hỗ trợ đa giao thức sẽ dẫn đến các vấn đề phức tạp trong kết nối

O Kho thực hiện hỗ trợ QoS xuyên suốt trước khi thiết bị đầu cuối

người sử dụng thích hợp xuất hiện trên thị trường

Trang 14

ADSL Mạng truy nhập băng rộng

1.2 Xu hướng phát triển của các dịch vụ viễn thông

1.21 Các dịch vụ

Cùng với thời gian và sự phát triển của Kỹ thuật viễn thông, các dịch vụ viễn

thông ngày nay ngày càng phong phú và đa dạng :

O Nhu cau déi voi các dịch vụ băng rộng tăng lên không ngừng

[ Kỹ thuật truyền dẫn, chuyển mạch có những tiến bộ vượt bậc

: Kỹ thuật xử lý ảnh, xử lý tín hiệu không ngừng phát triển

LÌ Các ứng dụng phân mềm xử ký ngày càng phong phú và sự kết hợp giữa tin học và viên thông ngày càng chặt chẽ

Từ nhu cầu ngày càng tăng đó thì cần thiết phải tạo ra một mạng mềm dẻo nhằm

đáp ứng các nhu câu từ phía khách hàng cũng như từ phía nhà khai thác

LI Các dịch vụ tương tác : là các dịch vụ cho phép truyền thông tin theo hai chiều (không tính đến các thông tin báo hiệu, điều khiển) giữa các thuê bao với nhà cung cấp dịch vụ băng rộng

LÌ Các dịch vụ phân bố : là các dịch vụ mà thông tin chỉ truyền theo một chiều, từ phía nhà cung cấp dịch vụ băng rộng tới thuê bao

Ngoài cách phân chia dịch vụ như trên thì có một cách khác để phân chia các

Trang 15

Trao đổi các hình ảnh đồ họa có độ phân giải cao

Đa phương tiện tương tác Giáo dục từ xa có tương tác

LI Loại thứ hai bao gồm các dịch vụ thông thường phục vụ cho các hộ

thuê bao như:

Dịch vụ phân bố tín hiệu video

Dịch vụ quảng bá TV/HDTV Dịch vụ quảng bá giáo dục từ xa Dịch vụ video theo yêu cầu Dịch vụ quảng cáo, chào hàng qua video

Đa phương tiện tương tác Thư điện tử đa phương tiện Giáo dục từ xa

Dịch vụ Internet có hỗ trợ đa phương tiện Các trò chơi điện tử tương tác

Điện thoại đa phương tiện và thực tại ảo

1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật của một số loại dịch vụ

e - Điện thoại thấy hình tốc độ cơ bản : 56 - 128 Mbps

e _ Truyền hình hội nghị : > 384 Mbps

e© _ Đa phương tiện tương tác : l - 2 Mbps

e _ Truyền hình độ phân giai cao : = 15Mbps

Trang 17

2.1.1 Lich sir Ky thuật

Y tưởng đầu tiên về MPLS được đưa ra bởi hãng Ipsilon trong một cuộc triển

lãm về Kỹ thuật thông tin, viễn thông tại Texas Một thời gian sau, một loạt các

hãng lớn khác như I[BM, Toshiba Công bố sản phẩm của họ sử dụng Kỹ thuật

chuyển mạch được đặt nhiều tên khác nhau nhưng đều cùng chung bản chất đó là

Kỹ thuật chuyển mạch dựa trên nhãn

Thiết bị định tuyến chuyén mach té bao (CSR- Cell Switch Router) cla Toshiba

ra đời năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay

cho báo hiệu ATM Kỹ thuật chuyển mạch thẻ của Cisco cũng tương tự nhưng có

bổ sung thêm lớp chuyển tiếp tương đương và giao thức phân phối nhãn

Sự ra đời của MPLS được dự báo là tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất

nhanh của mạng Internet đòi hỏi phải có một giao thức mới đảm bảo chất lượng

dịch vụ theo yêu cầu, đồng thời phải đơn giản và tốc độ xử lý phải rất cao Có rất

nhiều Kỹ thuật để xây dựng mạng IP, trong đó IPOA (IP over ATM) là lựa chọn số

một nhờ vào tốc độ cao, đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS, điều khiển luỗng và các

thuộc tính khác IPOA truyền thống là một Kỹ thuật lai ghép, nó đặt IP (Kỹ thuật

lớp 3) trên ATM (Kỹ thuật lớp 2) Các giao thức của hai lớp là hoàn toàn độc lập

Chúng liên kết bằng một loạt các giao thức (NHRP, ARP .)

2.1.2 Giới thiệu Kỹ thuật MPLS

2.1.2.1 Khái niệm

MPLS là một cấu trúc đặc biệt cung cấp sự thiết kế, định tuyến, chuyên mạch và

quản lý lưu lượng thông qua mạng

MPLS thực hiện các chức năng sau :

e Kỹ thuật đặc biệt dé quản lý lưu lượng của các phần tử khác nhau như lưu

lượng giữa những phân cứng, bộ phận khác nhau, thậm chí lưu lượng của

các ứng dụng khác nhau

e Duy trì tính độc lập giữa lớp 2 và lớp 3

se Cung cấp một phương tiện để định địa chỉ IP đơn giản, những nhãn có

chiều dai cố định được sử dụng bằng cách chuyển những gói khác nhau

liên tiếp và sử dụng kĩ thuật chuyển mạch gói

e_ Giao tiếp với những giao thức định tuyến cô định như là : giao thức phân

vùng tài nguyên (Resource Reservation Protocol) và đường đi ngắn nhất

Trang 18

Chương 2 - 20 - GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

mm=————==——=————=— —— -. —-.-.S

đầu tiên (OSPF-Open Shortest Path First ).Hỗ trợ những giao thức lớp 2

như ATM, Frame Relay

Label switched hop:

Label switching router (LSR):

Label switched path (LSP):

một nhóm các gói IP mà chúng được chuyền tiếp theo cùng một kiểu (theo cùng một đường, với cùng một cách xử lý )

một đoạn bits ngắn, thường có chiều dài cố định dùng đê xác định (hay nhận dạng) một FEC

sự thay thế các nhãn đến của một FEC bằng một nhãn ra duy nhất

một hoạt động chuyển tiếp cơ bản bao gồm

việc tra bảng cho một nhãn đên đề xác định

nhãn ra, sự đóng gói, port

hop giữa 2 MPLS node, mà qua nó sự chuyển tiếp được thực hiện bằng cách sử dụng nhãn

một MPLS node có khả năng chuyên tiếp các gói lớp 3 (L3 packets), hay nói cách khác router co ho tro MPLS

con đường đi qua một hoặc nhiều LSRs cùng cấp, được sử dụng bởi các gói trong một FEC một bộ có thứ tự các nhãn

một node mà ở đó có sự hợp nhât nhãn

một bộ liên tiếp các nodes vận hành việc định tuyên và sự chuyên tiêp MPLS

một MPLS node, mà nó kết nối một miền

MPLS (MPLS domain) với một node nim

ngoai mién (domain) này

một MPLS edge node có vai trò nam giữ lưu lượng khi lưu lượng đi vào miễn MPLS (MPLS domain)

mot MPLS edge node cé vai trò nắm giữ lưu

lượng khi lưu lượng rời khỏi miễn MPLS

(MPLS domain)

Trang 19

a

MPLS node: một node đang chạy (thi hành) MPLS Một

MPLS node có thể nhận thức được các giao

thirc diéu khién MPLS (MPLS control

protocols), cd thé vận hành một hoặc nhiều giao thức định tuyến lớp 3 và có khả năng chuyển tiếp các gói dựa vào nhãn

2.1.2.3 Kha nang 4p dung MPLS trong mang riéng 40 VPN

MPLS ra doi trong khoang thdi gian rat ngăn (khoảng 1996) do tổ chức tiêu

chuẩn kĩ thuật quốc tế cho Internet (IETE) tổ chức hội nghị nhằm thống nhất những

chuẩn hóa chung một cách hợp lý

Tuy thế ta có thể nhận thấy một số đặc điểm quan trọng như sau :

s Trong quá trình hình thành và phát triển MPLS nhằm đáp ứng nhu cầu

phát triển đặc biệt là mạng Internet nên các sản phẩm thương mại MPLS đã được triển khai rất nhanh chóng Hiện nay các nhà khai thác độc quyền cũng chuyển sang hướng xây dựng mạng tích hợp dựa trên nên Kỹ thuật MPLS

e Các hoạt động liên quan đến độ tương thích, tuân thủ tiêu chuẩn và

các giao thức của các sản phẩm MPLS_ được thực hiện rất nhanh và cho kết quả rất tích cực Các dòng sản phẩm như Router của Cisco, Charlotte, Juniper da được kiểm tra độ tương thích và chất lượng sản phẩm Các nhà sản xuất thiết bị mạng viên thông truyền thống không có nhiều nghiên cứu về MPLS mà chủ yếu mua lại hay sát nhập vào các công ty nhỏ hơn chuyên về thiết bị mạng Có thể nhận thấy

các nhà sản xuất iết bi đều rất quan tâm đến MPLS và phát triển các

Trang 20

e Một đặc điểm quan trọng của các thiết bị MPLS hiện nay là khả năng

hỗ trợ đồng thời giao thức MPLS và giao thức ATM trên cùng một công vật lý Chính khả năng đó đã làm mêm dẻo và rất phù hợp cho các 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 tiêu chuẩn ban hành dưới dang cdc RFC nên được các nhà sản xuất thiết bị liên tục đóng góp, cập nhật và sửa đổi cho phù hợp với thực tế Các tiêu chuẩn REC được sử dụng ngay trong các sản phẩm thương mại và được điều chỉnh dần

se Nhà cung cấp dịch cụ cé thé tao VPN lớp 3 dọc theo mạng đường trục

cho nhiều khách hàng, chỉ dùng mot co sé ha tang công cộng săn có, không cần các ứng dụng encrytion hoặc end-user

e MPIS có thể tính được các dịch vụ IP VPN và rất dễ quản lí các dịch

vụ VPN quan trọng để cung cấp các mạng IP riêng trong cơ sở hạ tầng của nó Khi một ISP cung cập dịch vụ VPN hỗ trợ nhiều VPN riêng trên một cơ sở hạ tầng đơn.Với một đường trục MPLS, thông tin VPN chỉ được xử lí tại một điểm ra vào Các gói mang nhãn MPLS đi qua một đường trục và đến điểm ra đúng của nó

se - Các dịch vụ VPN hướng dẫn cách MPLS hỗ trợ mọi thông tin định

tuyến để phân cấp Hơn nữa,có thể tách rời các định tuyến Internet khỏi lõi mạng cung cấp dịch vụ Giống như dữ liệu VPN, MPSL chỉ cho phép truy suât bảng định tuyến Internet tại điểm ra vào của mạng

Với MPSL, kĩ thuật lưu lượng truyền ở biên của AS được gắn nhãn để liên kết với điểm tương ứng Sự tách rời của định tuyến nội khỏi định tuyến Internet đầy đủ cũng giúp hạn chế lỗi, n định và tăng tính bảo

mật

2.2 Cấu trúc MPLS

Các MPLS nodes có 2 mặt phẳng : mặt phẳng chuyển tiếp MPLS và mặt phẳng

điều khiển Bên cạnh việc chuyển mạch các gói đã được “dán” nhãn, các MPLS

node con có thê thực hiện các định tuyến lớp 3 và các chuyển mạch lớp 2

i

SVTH : Lwong Hoang Phi

Trang 21

‘ani

Mặt phẳng điều khiển

_ Trao đổi thông

tin định tuyến

Các giao thức định tuyến IP

Trao đổi thông tin

kết nối nhãn

Giao thức phân phối

nhãn (LDP)

Các gói

IP ra

Cấu trúc của MPLS node

2.2.1 Mat phang chuyén tiép

Mat phang chuyén tiếp MPLS chịu trách nhiệm cho sự chuyển tiếp các gói dựa

trên giá trị được chứa trong nhãn đính kèm Mặt phăng chuyển tiếp sử dung LFIB

(được duy trì bởi MPLS node) để chuyển tiếp các gói đã được dán nhãn Mỗi MPLS

node duy trì 2 bảng liên quan tới sự chuyển tiếp nhãn : bảng cơ sở thông tin nhãn

(the label information base - LIB) va bang co sở thong tin chuyén tiép nhan (label

forwarding information base- LFIB) Bảng LIB chứa tất cả các nhãn được ấn định

bởi MPLS cục bộ và sự ánh xạ của những nhãn này tới những nhãn nhận được từ

các MPLS node láng giềng Bảng LFIB sử dụng một tập con các nhãn (các nhãn

này được chứa trong bảng LIB) cho sự chuyển tiếp thực sự

2.2.1.1 Nhãn MPLS

Nhãn là một bộ nhận dạng có chiều đài 32 bit được dùng để xác định một FEC

Nhãn (mà nó được “gắn” vào một gói cụ thể) sẽ đại diện cho FEC mà gói được gán

Trong trường hợp của ATM, nhãn được đặt trong cả trường VCI và VPI cua

header Trong frame của Frame Relay, nhãn năm trong trường DLCI của header

Các kỹ thuật lớp 2 như Ethernet, Token Ring, FDDI và liên kết point-to-point

(điểm nối điểm) không thể sử dụng các bit địa chỉ lớp 2 của chúng để mang nhãn

Những kỹ thuật này mang nhãn trong header chèn Header nhãn chèn (shim label

header) được “chèn” vào giữa lớp liên kết và lớp mạng Việc sử dụng header nhãn

chèn cho phép MPLS hỗ trợ hầu hết các kỹ thuật lớp 2

Trang 22

Label: Nhãn MPLS (MPLS label) S: Bottom of stack

CoS: Lớp dịch vu (Class of service) TTL: Time to live

ATM cell header

Nhãn MPLS , header cua ATM cell, header chén

Nhãn MPLS chứa các chuỗi bit sau:

* Chuỗi bit nhãn (label field) (20 bit) — Mang giá trị thật của nhãn MPLS

* Chuỗi bit CoS (2 bit) - Tác động đến hàng đợi và thuật toán loại, bỏ á áp

dụng cho gói khi gói được truyền qua mạng

* Chuỗi bit Stack (1bit ) — Hé tro stack nhãn có thứ bậc

* Chuỗi bít TTL (time-to-live) (8 bit) —- Cung cấp chức năng TTL như

0 Nhãn rỗng tuong minh IPv4 Gié tri nhãn này chỉ hợp lệ

tại đáy của stack nhãn Nó chỉ ra rằng siack nhãn phải

được lấy ra và sự chuyển tiếp nhãn sau đó phải dựa trên

Trang 23

] | Nhãn cảnh báo router Giá trị nhãn này hợp lệ tại mọi nơi

trong stack nhãn ngoại trừ tại đáy

2 Nhãn rỗng tường minh IPvó Giá trị nhãn này chỉ hợp lệ

tại đáy của stack nhãn Nó chỉ ra rang stack nhãn phai được lấy ra và sự chuyển tiếp nhãn sau đó phải dựa trên Ipv6 header

3 Nhan rỗng ngầm định.Đây là một nhãn mà một MPLS

node có thê gán và phân phôi nhưng nó không bao giờ thật

sự xuât hiện trong sự đóng gói

4-15 Dự trữ cho sự sử dụng trong tương lai

Sfack nhấn (Iabel stack)

Khi có hơn một header nhãn được “gin” vào một gói IP Bit nhãn được set lên

1 chỉ ra rằng đó là đáy của stack Tất cả các bit nhãn khác đều được đặt giá trị 0

Trong MPLS cơ sở gói (packet-base MPLS ), dinh cua stack xuất hiện ngay sau

header lớp liên kết, và đáy của stack nhãn xuất hiện ngay trước header lớp mạng Sự

chuyển tiếp nhãn được thực hiện nhờ vào giá trị nhãn (label value) của nhãn năm

trên đỉnh của stack

Stack nhãn 7ïme To Live

Trong chuyển tiếp IP truyền thống , mỗi gói mang mot gia tri “Time To Live”

(TTL) trong header cua no Mỗi khi gói di qua một router, giá trị TTL của nó giảm

di 1 ; néu TTL đạt tới 0 trước khi gói tới được đích của nó, thì gói sẽ bị loại bỏ

Điều này cung cấp một mức độ bảo vệ nào đó chống lại các vòng lặp chuyến tiếp

(do sự hội tụ chậm của thuật toán định tuyến hay do cấu hình sai )

Chuỗi bit TTL của nhãn MPLS có chức năng tương tự như chuỗi bit time-to-live

được mang trong header IP Tuy nhiên cân chú ý là MPLS node chỉ xử lý chuỗi bit

TTL trong muc trên đỉnh của stack nhãn

Trang 24

mm =m===—=—==_—_————— -=-=-=-. —— — Ầ Ầ )

2.2.1.2 Cơ sở thông tin chuyền tiếp nhãn (LFIB)

LFIB (được duy trì bởi MPLS node) chứa một chuỗi các đề mục Mỗi đề mục

(entry) lại chứa một nhãn vào (ncoming label) và một hay nhiêu đê mục con

(subentry) LFIB được chỉ mục (indexed) bang gia tri chứa trong nhãn đến

Mỗi mục con chứa nhãn ra, giao diện ra, và địa chỉ hop kế Các mục con trong

cùng một đề mục có thể có các nhãn ra giống nhau hoặc khác nhau Chuyên tiếp đa

phân bố đòi hỏi các mục con với nhiều nhãn ra, nhờ vào đó khi một “gói đến” tới

một g1ao diện Sẽ được gởi ra nhiều giao diện Ngoài “nhãn ra”, ”giao diện ra”, thông

tin hop kế, mỗi đề mục trong bảng chuyển tiếp còn có thể chứa thêm thông tin liên

quan đến tài nguyên mà gói sử dụng, như là một hàng đợi ra

Nhãn đến Mục con đầu tiên Mục con tiếp theo

(Incoming label) (First subentry) (No subentry)

Nhãn ra Nhãn ra

Địa chỉ hop kế Địa chỉ hop kế

Nhãn ra Nhãn ra

Nhãn ra Nhãn ra Nhãn đến Giao diện ra Giao diện ra

Cau tric LFIB Một MPLS node có thể duy trì một bảng chuyên tiếp, một bảng chuyển tiếp cho

mỗi giao diện của nó, hay là sự kết hợp cả hai Trong trường hợp nhiều bảng

chuyên tiếp, sự chuyển tiếp gói được thực hiện nhờ vào giá trị của “nhãn đến” cũng

như nhờ vào “giao diện ngõ vào” mà gói đã đến

2.2.1.3 Thuật toán chuyển tiếp nhãn (label forwarding algorithm)

Các bộ chuyển mạch nhãn (label switch) sử dụng thuật toán chuyển tiếp dựa trên

sự đôi nhãn (label swapping) Các MPLS node (loai duy trì một bảng LFIB don lẻ)

trích giá trị nhãn từ trường nhãn trong các “gói đến” và sử dụng chúng như là chỉ sô

để tra bảng LFIB Khi mục tương ứng “nhãn đến” được tìm thay, MPLS node thay

thé nhan trong gói bằng “nhãn ra” có được từ mục con và gởi gói ngang qua “giao

diện ra” để đến hop kế đã được chỉ định từ mục con Nếu mục con chỉ định hàng đợi

ra, MPLS node sẽ đặt gói trên hàng đợi chỉ định

Trang 25

Chương 2 - 27 - GVHD: PGS.TS Pham Héng Lién

Trong trường hợp MPLS node duy trì nhiều bảng LFIB cho mỗi giao diện, nó

sẽ sử dụng giao diện vật lý mà gói đến để lựa chọn bảng LFIB cụ thể, bảng này

được sử dụng để chuyển tiếp gói

Một MPLS node có thể lấy được tất cả các thông tin nó cần để chuyển tiếp một

gói chỉ bằng một sự truy xuất bộ nhớ đơn Khả năng tra cứu và chuyển tiếp tốc độ

nhanh này làm cho chuyển mạch nhãn có được một kỹ thuật chuyển mạch rất cao

2.2.2 Mặt phẳng điều khiến (control plane)

Chức năng chính của mặt phăng điều khiển là để thông báo các nhãn, các địa

chỉ và để tạo sự tương quan giữa chúng: tức là, để tạo kết nối giữa các nhãn với các

địa chỉ

Tại mặt phăng điều khiển có thể có nhiều hơn một giao thức hoạt động Thí

dụ, RSVP đã được mở rộng, cho phép sử dụng giao thức dùng để thông báo, phân

phối và kết nối nhãn với địa chỉ IP Sự mở rộng này được gọi là RSVP-TE Một

giao thức, giao thức phân phối nhãn (Label Distribution Protocol-LDP), là một sự

lựa chọn khác cho sự thực thi mặt phẳng điều khiển Ngoài ra còn có thể có các giao

thức khác như là OSPFE-E, BGP-E; đây là các giao thức mở rộng của OSPF, BGP

Thông điệp điều khiển được trao đổi giữa các router chuyển mạch nhãn

(LSRs) để thực hiện nhiều hoạt động khác nhau, bao gồm :

* Sự trao đổi thông điệp giữa các node để thiết lập mỗi quan hệ (bao gồm

sự thỏa thuận về bảo mật) Sau khi hoạt động này hoàn tất, các node

được xem là các LSR ngang hàng

* Sự trao đổi các thông điệp mang tính chu kì (được gọi là hellos) để chắc

chắn là các node “láng giêng” vân còn đang hoạt động

Sự trao đối các thông điệp nhãn và địa chỉ để nối kết các địa chỉ với các nhãn

và xây dựng bảng chuyển tiếp (đặc biệt là bảng LFIB) được sử dụng bởi mặt phẳng

dữ liệu MPLS để chuyển tiếp lưu lượng

2.2.3 Thành phần MPLS

Thành phần quan trọng cơ bản của mạng MPLS là thiết bị định tuyến chuyển

mạch nhãn LSR (Label Switch Router) Thiết bị này thực hiện chức năng chuyển

tiếp gói thông tin trong phạm vi mạng MPLS bằng thủ tục phân phối nhãn

Can cứ vào vị trí và chức năng của LSR có thê phân thành các loại chính sau

đây:

- LSR biên : LSR này nằm ở biên của mạng MPLS Nó tiếp nhận hay gửi đi

các gói thông tin từ hay đến các mạng khác (IP, Frame Relay )

LSR biên gán hay loại bỏ nhãn cho các gói thông tin đến hoặc đi khỏi mạng MPLS Các LSR này có thể là Ingress Router (Router đầu vào) hay Egress Router (Router đầu ra)

Trang 26

- ATM-LSR : Là các tổng đài ATM có thể thực hiện chức năng như LSR Cac

ATM-LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mảng điều khiển và chuyên tiếp số liệu trên cơ chế chuyên mạch tế bào ATM trong máng sô liệu Như vậy các tong dai chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp phần mềm để thực hiện chức năng của LSR

Bảng sau đây mô tả các loại LSR và các chức năng của chúng

Loại LSR Chức năng thực hiện

LSR Chuyên tiếp gói có nhãn

Nhận gói IP, kiểm tra lại lớp 3 và đặt vào ngăn xếp nhãn trước khi gửi

gói vào mạng LSR LSR biên

Nhận gói tin có nhãn, loại bỏ nhãn, kiểm tra lại lớp 3 và chuyên tiếp gói IP đến nút tiếp theo

ATM-LSR Sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khién để thiết lập kênh ảo

ATM Chuyên tiếp tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo

| Nhận gói có nhãn hoặc không nhãn, phân vào các tế bào ATM và gửi ATM-LSR các tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo

biên Nhận các tế bào ATM từ ATM-LSR cận kề, tái tạo các gói từ các tế

bao ATM va chuyên tiệp gói có nhãn hoặc không nhãn

2.3 Hoạt động của MPLS

Có hai chế độ hoạt động đối với MPLS : chế độ khung (Frame- mode) và chế độ

té bao (Cell — mode) Cac ché d6 hoat động này sẽ được phân tích chỉ tiết dưới

đây

2.3.1 Chế độ hoạt động khung MPLS :

Chế độ hoạt động này xuất hiện khi sử dụng MPLS trong môi trường các thiết bị

định tuyến thuần điều khiển các gói tin IP điểm-điểm Các gói tin gán nhãn được

chuyến tiếp trên cơ sở khung lớp 2

2.3.1.1 Các hoạt động trong mảng số liệu :

Quá trình chuyển tiếp một gói IP trong mạng MPLS được thực hiện qua một số

bước cơ bản sau đây :

Trang 27

_———————== ———— =— -= . -—

e LSR biên lối vào nhận gói IP, phân loại gói vào nhóm chuyển tiếp

tương đương FEC đã xác định Trong trường hợp định tuyên một địa chỉ đích, FEC sẽ tương ứng với mạng con đích và việc phân loại gói

sẽ đơn giản là việc so sánh bảng định tuyến lớp 3 truyền thống

e - LSR lõi nhận gói có nhãn và sử dụng bảng chuyển tiếp nhãn để thay

đổi nhãn lối vào của gói đến với nhãn lối ra tương ứng cùng trong

‘vung FEC

e Khi LSR bién lối ra của vùng FEC này nhận được gói có nhãn, nó loại

bó nhãn và thực hiện việc chuyển tiếp gói IP theo bảng định tuyến lớp

3 truyền thống

Header nhan MPLS :Vi nhiéu ly do nén nhan MPLS phải được chèn trước số liệu

cần gán nhãn ở chế độ hoạt động khung Như vậy, nhãn MPLS được chèn giữa

header lớp 2 và nội dung thông tin lớp 3 của khung lớp 2 như thể hiện trong hình vẽ

Do nhãn MPLS được chèn vào vị trí như vậy nên bộ định tuyến gửi thông tin

phải có phương tiện gì đó thông báo cho bộ định tuyến nhận biết răng gói đang

được gửi đi không phải là gói IP thuần mà là gói có nhãn (gói MPLS) Để đơn giản

chức năng này, một sô giao thức mới được định nghĩa trên lớp 2 như sau:

Trong môi trường LAN, các gói có nhãn truyền tải gói lớp 3 đơn hướng hay đa

hướng sử dụng giá trị 8847H và 8848H cho dạng Ethernet Các giá trị này được sử

dụng trực tiếp trên phương diện Ethernet (bao gồm cả Fast Ethernet và Gigabit

Ethernet)

Trang 28

Trong kênh điểm-điểm sử dụng giao thức điều khiển mạng mới được gọi là

MPLSCP (giao thức điều khiển mạng MPLS) Các gói MPLS được đánh dấu bởi

giá trị 8281H trong trường giao thức PPP

Các gói MPLS truyền qua chuyển địch khung DLCI giữa một cặp thiết bị định

tuyến được đánh dấu bởi nhận dạng giao thức lớp mạng SNAP của chuyên dịch

khung, tiếp theo header SNAP với gia tri 8847H cho dang Ethernet

Các gói MPLS truyền giữa một cặp thiết bị định tuyến qua kênh ảo ATM Forum

được đóng gói với header SNAP sử dụng giá trị cho dạng Ethernet như trong môi

trường LAN

2.3.1.2 Chuyển mạch nhãn trong chế độ khung :

Chúng ta xem xét quá trình chuyển đổi nhãn trong mạng MPLS sau khi nhận

được một gói IP như hình vẽ sau đây :

Chuyên mạch nhãn trong hoạt động chế độ khung

Bước 5 : Kiểm tra nhãn, xoá

nhãn, chuyển gói IP đến

Router ngoài tiếp theo

Bước 4 : Kiểm tra nhãn, chuyển đổi nhãn, chuyển gói IP đến LSR

Trang 29

Bảng định tuyến LFIB được mô tả trong hình vẽ sau :

In Address Prefix Out Out Link In Address Out Out | Link

2.3.1.3 Quá trình liên kết và lan truyền nhãn :

Khi xuất hiện một LSR mới trong mạng MPLS hay bắt đầu khởi tạo mạng

MPLS, các thành viên LSR trong mạng MPLS phải có liên lạc với nhau trong quá trình khai báo thông qua bản tin Helfo Sau khi bản tin này được gửi, một phiên giao dịch giữa hai LSR được thực hiện Thủ tục trao đổi là giao thức LDP

Ngay sau khi LIB (cơ sở dữ liệu nhãn) được tạo ra trong LSR, nhãn được gan cho mỗi FEC mà LSR nhận biết được Đối với trường hợp chúng ta đang xem xét

Trang 30

(định tuyến dựa trên đích unicast) FEC tương đương với prefix trong bảng định

tuyến IP Như vậy, nhãn được gán cho môi prefix trong bảng định tuyến IP và bảng

chuyên đổi chứa trong LIB Bảng chuyên đổi định tuyến này được cập nhật liên tục

khi xuất hiện những tuyến nội vùng mới, nhãn mới sẽ được gán cho tuyến mới

Do LSR gán nhãn cho mỗi tién t6 IP (IP prefix) trong bang dinh tuyến của

chúng ngay sau khi tiền tố xuất hiện trong bảng định tuyến và nhãn là phương tiện

được LSR khác sử dụng khi gửi gói tin có nhãn đến chính LSR đó nên phương pháp

gán và phân phối nhãn này được gọi là gán nhãn điều khiển độc lập với quá trình

phân phối ngược không yêu cầu

Việc liên kết các nhãn được quảng bá nhảy đến tất cả các Router thông qua

phiên LDP Chỉ tiết hoạt động của LDP được mô tả sau

2.3.2 Chế độ hoạt động tế bào MPLS :

Khi xem xét triển khai MPLS qua ATM cần phải giải quyết một số trở ngại sau

đây:

e_ Hiện tại không tồn tại một cơ chế nào cho việc trao đổi trực tiếp các gói

IP giữa hai nút MPLS cận kể qua giao diện ATM Tắt cả các số liệu trao

đổi qua mạng ATM phải được thực hiện qua kênh ảo ATM

e_ Các tổng đài ATM không thể thực hiện việc kiểm tra nhãn hay địa chỉ lớp

3 Khả năng duy nhất của tổng đài ATM là chuyển đổi VC đầu vào sang

VC đầu ra của giao diện ra

Như vậy cần thiết phải xây dựng một số cơ chế để đảm bảo thực thi MPLS

qua ATM như sau :

e_ Các gói IP trong mảng điều khiển không thể trao đổi trực tiếp qua giao

điện ATM Một kênh ảo VC phải được thiết lập giữa 2 nút MPLS cận kề

để trao đổi gói thông tin điều khiến

e Nhãn trên cùng trong ngăn xếp nhãn phải được sửa đổi để đảm bảo các

tổng đài ATM không phải kiểm tra địa chỉ lớp 3

Ta tìm hiểu qua các thuật ngữ sau đây :

- Giao diện ATM điều khiển chuyển mạch nhấn (LC-ATM ) : là giao điện ATM

trong tổng đài hoặc trong bộ định tuyến ma gia tri VPI/VCI được gán băng thu

tục điều khiển MPLS ( LDP)

- ATM-LSR : la tong dai ATM sử dụng giao thức MPLS trong mang điều khiển và

thực hiện việc chuyển tiếp MPLS giữa các giao diện LC-ATM trong mảng số liệu

bằng chuyển mạch tế bào ATM truyền thống

- LÊN theo khung : là LSR chuyển tiếp toàn bộ các khung giữa các giao diện của

nó Bộ định tuyến truyền thống là cu thé của LSR loại này

Trang 31

- Miền ATM-LSR : là tập hợp các ATM-LSR kết nối với nhau qua các giao diện

LC-ATM

- ATM-LSR biên : là LSR theo khung có ít nhất một giao diện LC-ATM

2.3.2.1 Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR :

Việc chuyển tiếp các gói nhãn qua miền ATM-LSR được thực hiện trực tiếp qua

các bước sau :

e ATM-LSR bién 16i vao nhận gói có nhãn hoặc không nhãn , thực hiện việc

kiểm tra dữ liệu chuyển tiếp FIB hay cơ sở dữ liệu chuyền tiếp nhãn LEIB và

tìm ra giá trị VPI/VCI đầu ra để sử dụng như nhãn lối ra Các gói có nhãn

được phân chia thành các tế bào ATM và gửi đến ATM-LSR tiếp theo Giá

trị VPI/VCT được gắn vào header của từng tế bào

e Các nút ATM-LSR chuyển mạch tế bào theo gia tri VPI/VCI trong header

của tế bào theo cơ chế chuyển mạch ATM truyền thống Cơ chế phân bố và

phân phối nhãn phải đảm bảo việc chuyển đổi giá trị VPI/VCI nội vùng và

ngoại vùng là chính xác

e ATM-LSR tại biên lối ra tái tạo lại các gói có nhãn từ các tế bào, thực hiện

việc kiểm tra nhãn và chuyển tiếp tế bào đến LSR tiếp theo Việc kiểm tra

nhãn dựa vào giá trị VPL/VCI của tế bào đến mà không dựa vào nhãn trên

đỉnh của ngăn xếp trong header nhãn MPLS do ATM-LSR giữa các biên của

miền ATM-LSR chỉ thay đổi giá trị VPI/VCI mà không thay đổi nhãn bên

trong các tế bào ATM Lưu ý răng nhãn đỉnh của ngăn xếp được lập giá trị

bằng 0 bởi ATM-LSR biên lối vào trước khi gói có nhãn được phân chia

thành tế bào

2.3.2.2 Phân bỗ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR :

Việc phân bé va phan phối nhãn trong chế dộ hoạt động này có thể sử dụng cơ

chế giống như trong chế độ hoạt động khung Tuy nhiên nêu triển khai như vậy sẽ

dẫn đến một loạt các hạn chế bởi môi nhãn được gán qua giao diện LC-ATM tương

ứng với một ATM VC Vì số lượng kênh VỀ qua giao diện ATM là hạn chế nên

cân giới hạn số lượng VC phân bố qua LC-ATM ở mức thấp nhất Để đảm bảo

được điều đó, các LSR phía sau sẽ đảm nhận trách nhiệm yêu cau phan bé va phan

phối nhãn qua giao diện LC-ATM LSR phía sau cần nhãn để gửi gói đến nút tiếp

theo phải yêu câu nhãn từ LSR phía trước nó Thông thường các nhãn được yêu câu

dựa trên nội dung bảng định tuyến mà không dựa vào luồng đữ liệu, điều đó đòi hỏi

nhãn cho mỗi đích trong phạm vi của nút kế tiếp qua giao diện LC-ATM

LSR phía trước có thể đơn giản phân bố nhãn và trả lời yêu cau cho LSR phia sau

với bản tin trả lời tương ứng Trong một số trường hợp, LSR phía trước có thể phải

có khả năng kiểm tra địa chỉ lớp 3 Đối với tổng đài ATM, yêu cầu như vậy sẽ

không được trả lời bởi chỉ khi nào nó có nhãn được phân bố cho đích phía trước thì

nó mới trả lời yêu cầu Nếu ATM-LSR không có nhãn phía trước đáp ứng yêu cầu

Trang 32

Chương 2 - 34 - GVHD: PGS.TS Phạm Hằng Liên

i

của LSR phía sau thì nó sẽ yêu cầu nhãn từ LSR phía trước nó và chỉ trả lời khi đã

nhận được nhãn từ LSR phía trước nó

2.3.2.3 Hợp nhất VC (Virtual Circuit) :

Van dé hop nhat VC ( gán cùng VC cho các gói đến cùng đích ) là một vấn đề

quan trọng cân giải quyết đối với các tong dai ATM trong mang MPLS Dé téi wu

hóa qua trình gán nhãn ATM-LSR co thé sử dụng lại nhãn cho các gói đến cùng

đích Tuy nhiên, một vấn đề cần giải quyết là các gói đó xuất phát từ các nguôn

khác nhau (các LSR khác nhau) nêu sử dụng chung một giá trị VC cho đích thì sẽ

không có khả năng phân biệt gói nào thuộc luồng nào và LSR phía trước không có

khả năng tái tạo đúng các gói từ các tế bào Vấn đề này được gọi là xen kẽ tế bào

Để tránh trường hợp này, ATM-LSR phải yêu cầu LSR phía trước nó phân bổ nhãn

mới mỗi khi LSR phía sau nó đòi hỏi nhãn đến bat cứ đích nào ngay cả trong trường

hợp nó đã có nhãn phân bổ cho đích đó Mot số tông đài ATM nhờ thay đổi nhỏ

trong phần cứng có thể đảm bảo được rằng 2 luồng tế bào chiếm cùng một VC

không bao giờ xen kẽ nhau Các tổng đài sẽ tạm lưu các tế bảo trong bộ đệm cho

đến khi nhận được tế bào có bit kết thúc khung trong header tế bào ATM Sau đó,

toàn bộ các tế bào này được truyền qua kênh VC Như vậy, bộ đệm trong các tổng

đài phải tăng thêm và một vân đề mới xuất hiện đó là độ trễ qua tổng đài tăng lên

Quá trình gửi tiếp các tế bào ra kênh VC như vậy được gọi là quá trình hợp nhất

kênh ảo VC Quá trình hợp nhất kênh ảo VC này giảm tối đa số lượng nhãn phân

bố trong miền ATM-LSR

2.3.2.4 Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-PVC :

Việc thay đối Kỹ thuật mạng sẽ tác động đến rất nhiều mặt trong mạng đang khai

thác từ những vấn đề kĩ thuật ghép nối mạng, những giai đoạn chuyển đổi đến quan

niệm và cách thức vận hành khai thác của con người Quá trình chuyền đổi sang

MPLS có thể thực hiện qua một số giai đoạn nhất định hoặc được triển khai đồng

loạt ngay từ đầu, tuy nhiên không thể tránh khỏi trường hợp phối hợp hoạt động

hoặc chuyền tiếp thông tin MPLS qua các mạng không phải là MPLS Trong phần

sau ta sẽ xem xét một trường hợp cụ thể sử dụng MPLS trong môi trường ATM-

PVC

Như đã trình bày, MPLS có hai chế độ hoạt động cơ bản là chế dé tế bào và chế

độ khung Đối với cơ sở hạ tầng mạng như Frame Relay hay ATM-PVC thì rất khó

triển khai chế độ hoạt động tế bào của MPLS Thông thường chế độ khung sẽ được

sử dụng trong các môi trường như vậy để thực hiện kết nối MPLS xuyên suốt qua

mạng

Trong một số điều kiện nhất định như trong giai đoạn chuyển dịch sang mạng

hoàn toàn IP + ATM (MPLS) hoặc chuyển mạch ATM không chuyển tiếp, MPLS

thì cần thiết phải sử dụng chế độ hoạt động khung qua mạng ATM-PVC Cấu hình

này là phù hợp tuy nhiên nó cũng gặp một sô vân đề như khi sử dụng IP qua ATM

trong chế độ chuyền dịch (do sô lượng lớn các VC )

Kết nối LSR qua mạng ATM-PVC thẻ hiện trong hình vẽ sau :

SVTH: Lương Hoàng Phi

Trang 33

C nee Kênh ATM PVC —C_

Chuyển mạch Chuyển mạch

Như vậy kết nối giữa hai LSR được thiết lập bằng kênh PVC xuyên suốt Các

phiên LDP được thực hiện thông qua kết nối PVC này Quá trình phan phối nhãn

được thực hiện theo kiểu phân phối nhãn theo chiều đi không yêu câu Cần lưu ý,

việc sử dụng MPLS qua mạng ATM-PVC yêu cầu đóng gói băng AAL5-SNAP trên

kênh PVC đó

Việc sử dụng chế độ khung qua mạng ATM-PVC là rất cần thiết trong quá trình

chuyển dịch sang mang dich MPLS

2.4.Các giao thức MPLS

2.4.1 Giao thức phân phối nhãn LDP

Giao thức phân phối nhãn được nhóm nghiên cứu MPLS của IETF xây dựng và

ban hành có tên là REC 3036 Phiên bản mới nhất được công bố năm 2001 đưa ra

những định nghĩa và nguyên tắc hoạt động của giao thức LDP

Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong quá trình gán nhãn cho các gói

thông tin Giao thức LDP là giao thức điều khiển tách biệt được các LSR sử dụng

để trao đôi và điều phối quá trình gán nhãn cho các gói thông tin Giao thức LDP là

một tập hợp các thủ tục trao đổi các bản tin cho phép các LSR sử dụng giá trị nhãn

thuộc FEC nhất định để truyền các gói thông tin

Một kết nối TCP duge thiết lập giữa các LSR đồng cấp để đảm bảo các bản tin

LDP được truyền một cách trung thực theo đúng thứ tự Các bản tin LDP có thể

xuất phát từ bất cứ một LSR nào (điều khiển đường chuyển mạch nhãn LSP độc

lập) hay từ LSR biên lỗi ra (điều khiến LSP theo lệnh) và chuyên từ LSR phía trước

đến LSR phía sau cận kề Việc trao đổi các bản tin LDP có thể được khởi đầu bởi sự

xuất hiện của luồng số liệu đặc biệt, bảng tin lập dự trữ RSVP hay cập nhật thông

tin định tuyến Khi một cặp LSR đã trao đổi ban tin LDP cho mot FEC nhất định thì

một đường chuyên mạch LSP từ đầu vào đến đầu ra được thiết lập sau khi mỗi LSR

ghép nhãn đầu vào với nhãn đầu ra tương ứng trong LIB của nó

Trang 34

Chương2 - 36 - GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên

® Một LSR định kì gửi đi ban tin Hello tới các cổng UDP đã biết trong tất cả các

bộ định tuyến trong mạng con của nhóm multicast

e Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin này trên công UDP Như vậy, tại một thời

điểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có thể kết nối trực

tiếp

¢ Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó sẽ thiết

lập kết nối TCP đến LSR đó

e Khi đó phiên LDP được thiết lập giữa hai LSR Phiên LDP là phiên hai chiều

có nghĩa là mỗi LSR ở hai đầu kết nối đếu có thể yêu câu và gửi liên kết nhãn

Trong trường hợp các LSR không kết nối trực tiếp trong các mạng con (subnet)

người ta sử dụng một cơ chế bổ sung như sau : LSR định kì girl ban tin Hello dén

cong UDP đã biết tai dia chi IP xác định được khai báo khi lập cầu hình Đầu nhận

bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin #el!o khác truyền một chiều ngược lại đến

LSR gửi và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên Thông thường

trường hợp này hay được áp dụng khi giữa hai LSR có một đường LSP cho điều

khiển lưu lượng và nó yêu câu phải gửi các gói có nhãn qua đường LSP đó

2.4.1.2 Giao thức truyền tải tin cậy :

Việc xác định sử dụng TCP để truyền các bản tin LDP là một vấn đề cần phải

xem xét Yêu cầu về độ tin cậy là rất cần thiết : nếu việc liên kết nhãn hay yêu câu

liên kết nhãn được truyền một cách không tin cậy thì lưu lượng cũng không được

chuyển mạch theo nhãn Một vấn đề quan trọng nữa đó là đảm bảo thứ tự các bản

tin Như vậy liệu việc sử dụng TCP để truyền LDP có đảm bảo hay không và có nên

xây dựng luôn chức năng truyền tải này trong bản thân LDP hay không ?

Việc xây dựng các chức năng bảo đảm độ tin cậy trong LDP không nhất thiết

phải thực hiện toàn bộ các chức năng của TCP trong LDP mà chỉ cần dừng lại ở

những chức năng cần thiết nhất, ví dụ chư chức năng điều khiển tránh tắc nghẽn

được coi là không cần thiết trong LDP tuy nhiên, việc phat triển thêm các chức

năng đảm bảo độ tin cậy trong LDP cũng có nhiều vấn đề cần xem xét, ví dụ như

các bộ định thời cho các bản tin ghi nhận và không ghi nhận, trong trường hợp sử

dụng TCP chỉ cần một bộ định thời của TCP trong toàn phiên LDP

2.4.1.3 Cac ban tin LDP :

Co 4 dang ban tin co ban sau day :

e Ban tin Initialization

e Ban tin KeepAlive

e Ban tin Label Mapping

e Ban tin Release :

SVTH: Luong Hoang Phi

Trang 35

+ Bản tin Label Withdrawal

+ Bản tin Request

+ Bản tin Request Abort

Dang thong diép Initialization :

Các thông điệp thuộc loại này được gửi khi bắt đầu một phiên LDP giữa hai

LSR dé trao đổi các tham số, các đại lượng tuỳ chọn cho phiên Các tham sô này

Ca hai LSR déu có thể gửi các thông điệp Inialization va LSR nhan sẽ trả lời

băng Keepalive nếu các thông số được chấp nhận Nếu có một tham số nào đó

không được chấp nhận thì LSR trả lời thông báo có lỗi và phiên kết thúc

Dạng thông điệp Keepalive:

0 | KeepAlive ( 0x0201 ) Chiều dài thông điệp

ID thông điệp

Các thông số không bắt buộc

Các thông điệp KeepAlive được gửi định kì khi không có thông điệp nào được

gửi để đảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khác đang hoạt

động tốt Trong trường hợp không xuất hiện thông điệp KeepAlive hay một số

thông điệp khác của LDP trong khoảng thời gian nhất định thì LSR sẽ xác định đối

tượng hoặc kết nối bị hỏng và phiên LDP bị dừng

Trang 36

Dạng thông điệp Label Mapping : Các thông điệp Label Mapping được sử dụng để quảng bá liên kết giữa FEC và nhãn Thông điệp Label Withdrawal thực hiện quá trình ngược lại: nó được sử dụng để xoá bỏ liên kết vừa thực hiện Thông điệp này được sử dụng khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến (thay đổi tiền tố địa chỉ) hay thay đổi trong cấu hình LSR

làm tạm dừng việc chuyển nhãn các gói trong FEC đó

Định dạng thông điệp Label Mapping như sau :

Trang 37

Ở chế độ hoạt động gán nhãn theo yêu cầu từ phía trước, LSR sẽ yêu cầu gán

nhãn từ LSR lân cận phía trước sử dụng thông điệp Label Request Nếu thông điệp

này cần phải hủy bỏ được chấp nhận (do nút kế tiếp trong FEC yêu cầu đã thay đổi)

thì LSR sẽ yêu cầu loại bỏ yêu cầu nhờ thông diép Label Request Abort

2.4.1.4 Các chế độ phân phối nhãn :

Chúng ta đã biết một số chế độ hoạt động trong việc phân phối nhãn như : không

yêu câu phía trước, theo yêu cầu phía trước, điều khiển LSP theo lệnh hay tự lập,

duy trì tiên tiến hay lưu giữ Các chế độ này được thỏa thuận bởi LSR trong quá

trình khởi tạo phiên LDP

Khi LSR hoạt động ở chế độ lưu giữ, nó sẽ chỉ giữ những giá trị nhãn /FEC mà

nó cần tại thời điểm hiện tại Các chuyển đổi khác được giải phóng Ngược lại trong

chế độ duy trì tiên tiến, LSR giữ tất cả các chuyên đổi mà nó được thông báo ngay

cả những chuyên đỗi không được sử dụng tại thời điểm hiện tại Hoạt động của chế

độ này như sau :

LSR 2 ) cho FEC đó

e LSR 2 nhan thay LSR I hiện tại không phải là nút tiếp theo đối với FEC đó

và nó không thể sử dụng liên kết này cho mục đích chuyên tiếp tại thời điểm

hiện tại nhưng nó vẫn lưu giữ liên kết này lại

e Tai thoi diém nào đó sau này có sự xuất hiện thay đổi định tuyến và LSRI

trở thành nút tiếp theo của LSR2 đối với FEC đó thì LSR2 sẽ cập nhật thông

tin trong bảng định "tuyến tương ứng và có thể chuyên tiếp các gói có nhãn

đến LSRI trên tuyến mới Việc này được thực hiện một cách tự động mà

không cần đến báo hiệu LDP hay quá trình phân bổ nhãn mới

Ưu điểm lớn nhất cua chế độ duy trì tiên tiến là khả năng phản ánh nhanh hơn khi

có sự thay đổi định tuyến Nhược điểm lớn nhất là lãng phí bộ nhớ và nhãn Điều

này đặc biệt quan trọng và có ảnh hưởng rất lớn đối với những thiết bị lưu trữ bảng

định tuyến trong phần cứng như ATM-LSR Thông thường chế độ duy trì lưu giữ

nhãn được sử dụng cho các ATM-LSR

Các phiên LDP (LDP Session) : phiên LDP tồn tại giữa những LSRs để hỗ trợ

cho sự trao đổi nhãn giữa chúng Khi một LSR sử dụng LDP để quảng bá nhiều hơn

một không gian nhãn tới một LSR khác nó sẽ sử dụng các phiên LDP riêng biệt cho

mỗi không gian nhãn

Sự vận chuyển của LDP ( LDP transport ) : LDP st dung TCP nhu 1a su van

chuyén đáng tin cậy cho các phiên khi giữa hai LSR đòi hỏi nhiều phiên LDP thi ctr

môi phiên LDP sẽ có một phiên TCP

2.4.1.5 Phiên LDP :

Trang 38

cca

Sn

Sự trao đổi các LDP Discovery Hello giữa hai LSRs khởi tạo sự thiết lập phiên

LDP Sự thiết lập phiên là một quá trình gôm hai bước :

- Thiết lập sự kết nối vận chuyển

- Sự khởi tạo phiên

Các phần sau đây mô tả sự thiết lập của một phiên LDP giữa LSR 1 và LSR 2 từ

khía cạnh của LSR 1 Ở đây ta thừa nhận sự trao đối các Hello đã chỉ rõ không gian

nhãn LSR 1:A cho LSR 1 và không gian nhãn LSR 2:B cho LSR 2

* Thiết lập kết nối vận chuyển :

Sự trao đôi các Hello dẫn đến sự tạo thành của “một Hello lân cân “ tại LSRI:

1 Nếu LSR1 chưa có một phiên cho sự thay đổi của các không gian nhãn LSR

1:a và LSR 2:b, LSRI1 cỗ gắng mở một kết nối TCP cho một phiên LDP mới

với LSR2 LSRI sẽ xác định các địa chỉ vận chuyển được sử dụng tại đầu

cuối của nó (A1) và đầu cuối của LSR2 (A2) trong sự kết nối TCP Địa chỉ

AI có thể được xác định như sau :

trong Hello mà nó gửi tới LSR2 đê quảng bá một địa chi, Al sé la địa

‘chi LSRI quảng bá qua đôi tượng không bat buộc

e Nếu LSRI không sử dụng “ đối tượng không bắt buộc địa chỉ vận chuyển “ A1 sẽ là địa chỉ nguồn được sử dụng trong Hello mà nó gửi cho LSR2

Một cách tương tự, địa chỉ A2 được xác định như sau :

e Nếu LSR2 sử dụng “đối tượng không bắt buộc địa chỉ vận chuyển”,

A2 sẽ là địa chỉ LSR2 quảng bá qua đôi tượng không bắt buộc

chuyển”, A2 sẽ là địa chỉ nguồn trong các Hello nhận được từ LSR2

2 LSRI xác định xem nó đóng vai trò chủ động hay thụ động trong sự thiết lập

phiên bằng cách so sánh các địa chỉ AI và A2 như là các số nguyên không

dấu Nếu AI > A2, LSRI đóng vai trò chủ động Ngược lại nó sẽ đóng vai

trò thụ động

3 Nếu LSRI là chủ động nó sẽ cố gắng thiết lập sự kết nối TCP bằng cách kết

nối tới “port phát hiện thông dụng” tải địa chỉ A2 Nếu LSRI là thụ động, nó

đợi cho LSR2 thiết lập sự kết nối TCP tới port thông dụng của nó

Ở đây, ta cần để ý rằng khi một LSR gửi một Hello, nó sẽ lựa chọn “địa chỉ vận

chuyển” cho đầu cuối của nó trong sự kết nối phiên và sử dụng Hello đó để quảng

bá địa chỉ này bằng một trong hai cách : hoặc tường minh nhờ vào sự bao gồm địa

Trang 39

chỉ trong một “TLV địa chỉ vận chuyển không bắt buộc“, hoặc ngầm định bằng

cách bỏ qua TLV và sử dụng địa chỉ như là một địa chỉ nguôn của Hello

Một LSR phải quảng bá cùng một “ địa chỉ vận chuyển “ trong tất cả các Hello

mà những Hello này quảng bá cùng một không gian nhãn Sự đòi hỏi này nhằm đảm

bảo hai LSR được liên kết bởi nhiều lân cận Hello sẽ sử dụng cùng một không gian

nhãn đóng vai trò thiết lập kết nối như nhau cho mỗi “ lân cận “

* Sự khởi tạo phiên :

Sau khi LSR1 va LSR2 thiết lập một sự kết nối vận chuyển chúng sẽ thương

lượng các thông số phiên bằng cách trao đổi các “ thông điệp khởi tạo “ Các thông

sô được thương lượng bao gôm : phiên bản giao thức LDP, phương pháp phân phối

nhãn, các giá trị timer Sự thương lượng thành công sẽ hoàn tất sự thiết lập của

một phiên LDP giữa LSRI và LSR2 cho sự quảng bá của các không gian nhãn LSR

1:a và LSR 2:b Phần sau đây mô tả “sự khởi tạo phiên” từ khía cạnh của LSRI

Sau khi kết nối được thiết lập, nếu LSRI đóng vai trò chủ động, nó bắt đầu sự

thương lượng các thông số phiên bằng cách gửi một thông điệp khởi tạo đến LSR2

Nếu LSR1 đóng vai trò thụ động, nó sẽ đợi cho LSR2 bắt đầu sự thỏa thuận các

thông số Một cách tổng quát khi có nhiều liên kết giữa LSR1 và LSR2 và có nhiều

không gian nhãn được quảng bá, LSR thụ động không thể biết không gian nhãn nào

được quảng bá trên kết nối TCP mới được thiết lập cho đến khi nó nhận được “

thông điệp khởi tạo “ trên kết nối đó Thông điệp khởi tạo (initialization message)

vừa mang bộ nhận dạng LDP cho không gian của LSR gởi (LSR chủ động), vừa

mang bộ nhận dạng cho không gian nhãn của LSR nhận ( LSR thụ động ) Bằng

việc chờ thông điệp khởi tạo từ ngang hàng, LSR thụ động có thể kết hợp không

gian nhãn được quảng bá bởi ngang hàng với một “ lân cận Hello “ đã được tạo từ

trước trong khi trao đôi các Hello

Khi LSR1 đóng vai trò thụ động:

Nếu LSRI nhận được một thông điệp khởi tạo, nó kết hợp bộ nhận dạng LDP

(được mang trong thông điệp PDU) với một lân cận Hello

Nếu có một “lân cận Hello“ tương hợp thì “lân cận” sẽ chỉ rõ không gian nhãn

cục bộ (local label space) cho phiên Kế đến LSRI kiểm tra các thông sô phiên

được đề cử trong thông điệp xem chúng có được chấp nhận hay không Nếu các

thông số được chấp nhận, LSRI sẽ đáp lại bằng thông điệp khởi tạo của chính nó dé

đề cử các thông sô nó muốn sử dụng và thông điệp KeepAlive để báo rằng các

thông số của LSR2 được chấp nhận Trong trường hợp các thông số không được

chấp nhận, LSRI sẽ đáp lại bằng cách gởi một thông điệp Session

Rejected/Parameters Error Notification va déng két néi TCP

Nếu LSRI không thể tìm được “lân cận Hello* tương hợp, nó sẽ gửi đi thông

điệp Session Rejected/Parameter Error Notification và đóng kết nối TCP

Trang 40

Nếu LSRI nhận được một thông điệp KeepAlive cho sự phản hồi của thông điệp

khởi tạo mà nó đã gửi đi, phiên đã có thê hoạt động từ khía cạnh của LSRI

Nếu LSR1 nhận được một thông điệp Error Notification (thông điệp báo lỗi),

LSR2 đã không thừa nhận phiên mà LSRI đã đề cử, LSRI đóng phiên kết nối TCP

Khi LSR2 đóng vai trò chủ động :

- Nếu LSRI nhận được một thông điệp thông báo lỗi, LSR2 đã từ chối

phiên mà LSRI đã đê cử, LSR1 đóng kết nỗi TCP

- Nếu LSRI nhận được một “thông điệp khởi tạo“, nó kiểm tra xem các

thông số phiên có được chấp nhận hay không Nếu các thông số phiên

được chấp nhận, nó sẽ đáp lại bằng một thông điệp KeepAlive Nếu các

thông số phiên không được chấp nhận, LSRI gửi thông điệp Session

Reject/Parameters Error Notification va dong két ndi

- Nếu LSRI nhận được thông điệp KeepAlive, LSR2 đã chấp nhận thông

số phiên mà nó đề cử

- Khi LSRI nhận được cả thông điệp KeepAlive và thông điệp khởi tạo

(thông điệp này có thê được thừa nhận), phiên đã có thể hoạt động từ

khía cạnh của LSRI1

2.4.1.6 Sự duy trì các phiên LDP (Maintaining LDP Session ) :

LDP có nhiều cơ chế để giám sát sự toàn vẹn (tính toàn bộ) của phiên LDP sử

dụng sự nhận được thường xuyên các PDU trên phiên kết nối vận chuyển để giám

sát sự toàn vẹn của phiên Một LSR duy trì sự “ định thời KeepAlive “ cho mỗi

phiên Thời gian định thời sẽ được reset lại mỗi khi LSR nhận được một PDU từ

ngang hàng phiên Nếu thời gian định thời KeepAlive đã hết mà LSR không nhận

được một PDU từ ngang hàng thì LSR này sẽ kết luận : kết nối vận chuyên xấu

hoặc ngang hàng đó gặp sự cô, và nó sẽ kết thúc phiên LDP băng cách đóng kết nối

vận chuyển

Sau khi một phiên được thiết t lập, LSR phải sắp xếp sao cho ngang hàng của nó

phải nhận được một PDU sau mỗi khoảng thời gian, tối đa là thời gian KeepAlive

LSR có thể gửi bất kì thông điệp giao thức nào để đáp ứng yêu câu trên Trong

trường hợp LSR không có thông tin nào khác để giao tiếp với ngang hàng của nó,

LSR sẽ gửi thông điệp KeepAlive

Một LSR cũng có thể kết htúc phiên với ngang hàng của nó bắt kì thời điểm

nào, khi đó nó sẽ thông báo cho LSR ngang hàng băng thông điệp Shutdown

2.4.2 Giao thức CR-LDP :

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

là phần mở rộng của LDP cho quá trình định tuyến cưỡng bức cho LSP Cũng giông

SVTH: ‘Luong Hoang Phi

Tiêu đề	Tìm hiểu và mô phỏng kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS VPN
Tác giả	Lương Hoàng Phi
Người hướng dẫn	PGS.TS Phạm Hồng Liên
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP. HCM
Chuyên ngành	Điện Tử Viễn Thông
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2008
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	6,95 MB