CÔNG NGHỆ MẠNG VIỄN THÔNG - Đề Tài: "TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS" docx

Tất cả các gói tin trong cùng một FEC cụ thể và xuất phát từ một nút cụ thể sẽ đitheo cùng một tuyến đường hoặc theo một tập các tuyến đường liên kết với FEC đó.Đối với việc chuyển tiếp

CÔNG NGHỆ MẠNG VIỄN THÔNG

Đề Tài:

TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN

ĐA GIAO THỨC MPLS

Giáo viên hướng dẫn: Ngô Hán Chiêu

Sinh viên thực hiện:

- Mai Đức An - 07520425

- Nguyễn Thành Trung - 08520435

- Trương Thị Thùy Duyên - 08520530

- Lê Kim Hùng – 08520548

MỤC LỤC

1 Lịch sử phát triển 05

2 Giới thiệu MPLS 06

2.1 Tổng quan 06

2.2 Các thuật ngữ 08

3 Các khái niệm cơ bản trong MPLS 09

3.1 Nhãn .09

3.2 Upstr eam và Downstream LSR 10

3.3 Gói tin được dán nhãn 11

3.4 Gán và phân phối nhãn 11

3.5 Thuộ c tính liên kết nhãn 11

3.6 Giao thức phân phối nhãn 12

3.7 Phân phối nhãn theo yêu cầu và không theo yêu cầu 12

3.8 Chế độ lưu giữ nhãn 13

3.9 Chồn g nhãn 14

3.10 Mục chuyển tiếp nhãn trạm kế NHLFE 15

3.11 Liên kết nhãn tới ILM 16

3.12 Liên kết FEC – NHLFE 16

3.13 Hoán đổi nhãn 16

3.14 Phạm vi và tính duy nhất của nhãn 17

3.15 Đường chuyển mạch theo nhãn LSP, LSP vào, LSP ra 18

3.16 Xóa nhãn đối với trạm gần cuối 19

3.17 Trạm LSP tiếp theo 21

3.18 Nhãn tới không tồn tại 22

3.19 Điều kiển LSP: Theo thứ tự và Độc lập 22

3.20 Sự tổng hợp 23

3.21 Lựa chọn định tuyến 24

3.22 Việc thiếu nhãn ra 25

3.23 Time-to-live 25

3.24 Điều khiển lặp 26

3.25 Mã hóa nhãn 26

3.26 Sáp nhập nhãn 30

3.27 Đường hầm và Phân cấp 32

3.28 Giao thức truyền trong phân phối nhãn 36

3.29 BGP và LDP 36

4 Một vài ứng dụng của MPLS 37

4.1 MPL S và định tuyến đường truyền theo từng Hop 37

4.2 MPL S và định tuyến rõ ràng LSP 41

4.3 Chồn g nhãn và ngầm thiết lập ngang hàng 42

4.4 MPL S và định tuyến đa đường 42

4.5 Cây LSP và các thực thể đa điểm đến điểm 42

5 Quy trình phân phối nhãn hop-by-hop 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- RFC 3031: MPLS ARCHITECTURE

- INTERNET

1 Lịch sử phát triển

MPLS được đề xuất đầu tiên do hãng Ipsilon một hãng rất nhỏ về công nghệ thông tintrong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas Sau đó Cisco và hàng loạt hãngkhác như IBM, Toshiba…công bố các sản phẩm công nghệ chuyển mạch của họ dưới những tênkhác nhau nhưng đều cùng chung bản chất công nghệ chuyển mạch nhãn

Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế bào của Toshiba năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiênđược điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM Tổng đài của Ipsilon cũng là ma trậnchuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử dụng công nghệ IP Công nghệ chuyểnmạch thẻ của Cisco cũng tương tự nhưng có bổ sung thêm một vài kỹ thuật như lớp chuyển tiếptương đương FEC, giao thức phân phối nhãn Đến năm 1998 nhóm nghiên cứu IETF đã tiếnhành các công việc để đưa ra tiêu chuẩn và khái niệm về chuyển mạch nhãn đa giao thức

Sự ra đời của MPLS được dự báo là tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất nhanh củamạng Internet đòi hỏi phải có một giao thức mới đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu Córất nhiều công nghệ xây dựng trên mạng IP

 IP trên nền ATM (IPoA)

 IP trên nền SDH/SONET (IPOS)

MPLS thực hiện một số chức năng sau

 Hỗ trợ các giải pháp mạng riêng ảo VPN

 Định tuyến hiện (điều khiển lưu lượng)

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

Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ hai khái niệm: Tổng đài chuyển mạch và bộđịnh tuyến

Xét trên góc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ lệ giá cả và chất lượngtổng đài chuyển mạch sẽ tốt hơn bộ định tuyến Song bộ định tuyến lại có khả năng định tuyến

mềm dẻo mà tổng đài chuyển mạch không có được Do đó, chuyển mạch nhãn ra đời là sự kếthợp và kế thừa các ưu điểm trên cũng như khắc phục những nhược điểm của cả tổng đài và bộđịnh tuyến truyền thống

2 Giới thiệu MPLS

2.1 Tổng quan

Đối với một giao thức mạng không kết nối, khi một gói tin đến một router, việcchuyển tiếp gói tin đi đâu phụ thuộc hoàn toàn vào quyết định của router đó thông quaviệc phân tích header của gói tin và kết quả của thuật toán định tuyến được thiết lập trênrouter đó

Header của gói tin ngoại trừ những thông tin cơ bản để định tuyến còn chứa khánhiều các thông tin khác Việc định tuyến do đó thường là sự kết hợp của 2 chức năng.Chức năng đầu tiên sẽ chia các gói tin vào tập lớp chuyển tiếp tương đương FECs(Forwarding Equivalence Classes) Chức năng thứ hai chỉ định cho mỗi FEC một trạm tới

kế tiếp Tất cả các gói tin trong cùng một FEC cụ thể và xuất phát từ một nút cụ thể sẽ đitheo cùng một tuyến đường hoặc theo một tập các tuyến đường liên kết với FEC đó.Đối với việc chuyển tiếp thường thấy ở giao thức IP, router thường cho rằng 2 gói tin

là chung FEC nếu chúng cùng có phần tiền tố X của địa chỉ đích trùng khớp nhiều nhấtvới một mục trong bảng định tuyến Trong quá trình di chuyển trong mạng, tại mỗi trạm

sẽ lại phân tích lại gói tin và ấn định nó vào một FEC

Với MPLS, việc ấn định một gói tin vào một FEC được thực hiện chỉ một lần, khi góitin bắt đầu vào mạng MPLS FEC thường ở dạng một giá trị có độ dài ngắn và cố định,gọi là “nhãn” (label) Khi gói tin được chuyển tới trạm tiếp theo, nhãn được gởi kèm với

nó, tức là, gói tin được dán nhãn trước khi được chuyển đi

Tại trạm tiếp theo, router không cần phân tích header của gói tin tại tầng network nữa.Router sẽ sử dụng nhãn của gói tin, tra trong bảng, tìm ra trạm kế và thay thế nhãn cũbằng một nhãn mới Như vậy, với MPLS, việc chuyển tiếp phụ thuộc vào nhãn Một số

ưu điểm so với việc chuyển tiếp theo kiểu thường thấy như sau:

- Việc chuyển tiếp bằng MPLS có thể được thực hiện bởi các bộ chuyển mạch cókhả năng tìm kiếm và thay thế nhãn nhưng không có chức năng phân tích header tầng 3hoặc phân tích với tốc độ chậm

- Việc ấn định một gói tin vào một FEC được router quyết định bằng các thông tin

nó có về gói tin, các thông tin này không nhất thiết chỉ nằm ở header của tầng network

Ví dụ, router có thể sử dụng port của gói tin để quyết định FEC cho gói tin đó Việcchuyển tiếp thông thường chỉ có thể dựa vào thông tin trong phần header của gói tin lớpmạng

- Một gói tin khi đi vào mạng MPLS tại một router cụ thể có thể được dán nhãnkhác khi cũng gói tin đó, nhưng đến một router khác trong mạng Do đó việc chuyển tiếpgói tin trong mạng này phụ thuộc vào router đến (ingress router) Việc này không thểthực hiện được với chuyển tiếp thường thấy vì phần nhận biết router đến của 1 gói tin thìkhông được chuyển đi kèm với gói tin

- Việc xem xét và ấn định FEC cho một gói tin có thể càng lúc càng phức tạp, màkhông có bất kì can hệ nào với các router chỉ đơn thuần chuyển tiếp các gói tin đã đượcdán nhãn

- Đôi lúc một gói tin cần phải buộc theo một đường đi cố định được chỉ định lúcgói tin bắt đầu đi vào mạng MPLS thay vì được chọn bởi các thuật toán định tuyến độngthông thường Điều này có thể được thực hiện bằng các chính sách hoặc các kĩ thuật hỗtrợ đường đi Với chuyển tiếp thông thường, nó đòi hỏi gói tin phải mang theo mã hóacủa đường đi theo nó (source routing) Với MPLS, một nhãn có thể được sử dụng để đạidiện cho đường đi này, do đó source routing không cần phải gởi kèm theo với gói tin

Một số router phân tích header gói tin không đơn thuần chỉ để lựa chọn next hop chogói tin, mà còn để quyết định quyền ưu tiên hay loại dịch vụ của gói tin Từ đó có thể ápdụng các ngưỡng loại bỏ gói tin hay lập lịch cho các gói tin khác nhau MPLS cho phép

độ ưu tiên hoặc loại dịch vụ có thể được suy ra hoàn toàn hoặc một phần từ nhãn Trongtrường hợp này, có thể nói rằng nhãn thể hiện sự kết hợp giữa FEC và độ ưu tiên hay loạidịch vụ của gói tin

MPLS viết tắt cho Multiprotocol Label Switching Multiprotocol là vì kĩ thuật của nó

có thể được áp dụng cho bất kì giao thức lớp mạng nào Tuy nhiên, ở đây chúng ta chỉ tậptrung nói đến giao thức IP

Một router có hỗ trợ MPLS được gọi là một “Label Switching Router”, hay LSR

2.2 Thuật ngữ

Các thuật ngữ được sử dụng trong MPLS

- DLCI: một dạng nhãn được sử dụng trong mạng Fram Relay

- Forwarding equivalence class: Lớp chuyển tiếp tương đương - một nhóm cácgói tin IP được chuyển tiếp theo cùng một hướng xử lý (ví dụ, cùng mộtđường đi, với cùng một quy trình chuyển tiếp)

- Label: giá trị ngắn, cố định, được sử dụng để nhận diện một FEC, thường chỉ

- Label swapping: Chuyển đổi nhãn

- Label switched hop : trạm giữa 2 nút MPLS, chuyển tiếp dựa vào nhãn

- Label switched path: đường xuyên suốt một số LSRs mà gói tin đi theo đốivới một FEC

- Label switching router: một nút MPLS có khả năng chuyển tiếp một gói tin IPbình thường

- Loop detection: vòng lặp có thể xảy ra và phương thức này dùng để nhận biết

- MPLS egress node: nút MPLS ra – có vai trò điều khiển traffic như là một lối

ra MPLS

- MPLS ingress node: nút MPLS vào – như một lối vào MPLS

- MPLS label: nhãn được gởi kèm trong header của gói tin, đại diện cho FECcủa một gói tin

- MPLS node: một nút chạy MPLS Một nút MPLS được nhận biết bởi mộtgiao thức điều khiển MPLS, hoạt động ở một hoặc nhiều giao thức định tuyếnL3 và có khả năng chuyển tiếp gói tin dựa vào nhãn

3 Các khái niệm cơ bản trong MPLS

3.1 Nhãn

Có độ dài ngắn, cố định, có giá trị cục bộ được sử dụng để nhận biết một FEC Nhãnđược đặt vào một gói tin đại diện cho lớp chuyển tiếp tương đương ForwardingEquivalence Class mà gói tin được ấn định

Thông thường, một gói tin được ấn định vào một FEC dựa vào (hoàn toàn hoặc mộtphần) địa chỉ mạng đích của nó Tuy nhiên, nhãn không bao giờ là mã hóa của địa chỉnày

Nếu Ru và Rd là LSRs, giả sử Ru muốn chuyển gói tin đến cho Rd, Ru sẽ dán nhãn Lvào gói tin khi và chỉ khi gói tin là một thành viên của FEC F Có nghĩa là, có một “kếtnối” giữa nhãn L và FEC F để chuyển gói tin từ Ru sang Rd Như vậy, L trở thành “nhãnra” (outgoing label) của Ru, đại diện cho FEC F, và là “nhãn vào” (incoming label) của

Rd L chỉ có giá trị cục bộ giữa Ru và Rd

Khi nói gói tin được chuyển từ Ru sang Rd, ta ko hề ngụ ý rằng nguồn của gói tin là

Ru hay đích là Rd Đúng hơn là, gói tin đi qua các LSRs

Thỉnh thoảng sẽ khó hoặc thậm chí là không thể để Rd xác định với một gói tin đếnmang theo nhãn L, thì nhãn L đã được đặt vào trong gói tin bởi Ru hay là một LSR nàokhác (trường hợp này thường là khi Ru và Rd không phải là các láng giềng trực tiếp –direct neighbors) Khi đó, Rd phải chắc chắn rằng việc gắn kết nhãn – FEC là một-một.Nghĩa là, Rd KHÔNG ĐƯỢC đồng ý với Ru1 liên kết L – FEC F1, trong khi cho phépmột LSR Ru2 nào đó gắn kết L với một FEC F2 khác,TRỪ PHI Rd có thể xác định, khi

nó nhận được một gói tin với nhãn vào là L, thì Ru1 hay Ru2 là router đặt nhãn L vào góitin

Trong đó:

 Label: giá trị của nhãn

 EXP: dành cho thực nghiệm Khi các gói tin xếp hàng có thể dùng các bít nàytương tự như các bit IP ưu tiên (IP Precedence), có thể dùng để phân loại dịch vụ (class ofservice)

 S: là bít cuối chồng Nhãn cuối chồng bit này được thiết lập lên 1,các nhãn khác

Với FEC 10.1.1.0/24, R1 là Downstream LSR đối với R2 và R2 lại là Downstreamđối với R3.

Đối với FEC 10.1.1.0/24, R1 là Downstream LSR đối với R2 Nhưng ở FEC10.2.2.0/24, R2 lại là Downstream LSR đối với R1

3.3 Labeled Packet – gói tin được dán nhãn

Labeled packet là một gói tin có nhãn được mã hóa Trong một vài trường hợp, nhãnđược gắn riêng vào một header đặc biệt Một vài trường hợp khác, nhãn có thể nằm trongphần header của tầng data link hay network sẵn có nếu có một trường trống có thể sửdụng cho mục đích này Một kĩ thuật mã hóa cụ thể được sử dụng phải có sự đồng ý của

cả 2 chủ thể mã hóa và chủ thể giải mã nhãn

3.4 Label Assignment and Distribution – Gán và phân phối nhãn

Trong kiến trúc MPLS, quyết định gán một nhãn L cụ thể cho một FEC F cụ thể đượcthực hiện bởi LSR là Downstream Downstream LSR sau đó sẽ báo cho Upstream LSR

về liên kết L – F này Do đó nhãn là được ấn định bởi downstream assigned”, và liên kết nhãn được phân phối theo chiều “downstream to upstream”

“downstream-Nếu một LSR được thiết kế để chỉ có thể tìm kiếm nhãn trong một khoảng giá trị nhấtđịnh, thì cần đảm bảo rằng nó chỉ liên kết những nhãn nằm trong khoảng này

3.5 Attributes of a Label Binding – thuộc tính của liên kết nhãn

Một liên kết cụ thể nhãn L với FEC F, sau đó phân phối tới Ru bởi Rd, quá trình này

có thể được liên tưởng tới khái niệm “attributes” Nếu Ru hoạt động như một downstreamLSR, đồng thời phân phối một liên kết một nhãn với FEC F, thì dưới một số điều kiệnnhất định, nó có thể bị đòi hỏi phải đồng thời phân phối attribute tương ứng mà nó nhậnđược từ Rd

3.6 Label Distribution Protocols – giao thức phân phối nhãn

Một giao thức phân phối nhãn là một tập các thủ tục mà một LSR báo cho một LSRkhác về liên kết nhãn – FEC mà nó có 2 LSRs sử dụng giao thức phân phối nhãn để traođổi các thông tin nhãn –FEC được gọi là “label distribution peers” (cặp phân phối nhãn

ngang hàng) Nếu 2 LSRs là cặp phân phối nhãn ngang hàng, ta nói rằng có một “labeldistribution adjacency” (mối quan hệ phân phối nhãn liền kề) giữa chúng.

Chú ý, 2 LSRs có thể là cặp phân phối nhãn ngang hàng đối với một số tập các liênkết, nhưng có thể là không với một số tập liên kết khác

Giao thức phân phối nhãn cũng đảm nhiệm việc thương lượng về khả năng của MPLSgiữa 2 cặp phân phối nhãn ngang hàng

Cấu trúc MPLS không nhất thiết rằng chỉ có duy nhất một giao thức phân phối nhãn.Thực tế, có một số các giao thức phân phối nhãn khác nhau đang dần trở thành chuẩn.Một số giao thức đã tồn tại được mở rộng thêm để có thể thực thi luôn việc phân phốinhãn (ví dụ MPLS-BGP, MPLS-RSVP-TUNNELS….) Các giao thức mới cũng đượcthiết lập cho mục đích này (ví dụ MPLS-LDP, MPLS-CR-LDP)

Trong tài liệu này, ta coi như LDP là giao thức phân phối được định nghĩa trongMPLS-LDP

3.7 Unsolicited Downstream và Downstream-on-Demand yêu-cầu và downstream-theo-yêu-cầu)

(downstream-ko-theo-Cấu trúc MPLS cho phép một LSR đòi hỏi bắt buộc từ trạm kế của nó một FEC cụthể, một liên kết nhãn cho FEC đó Việc này được coi là phân phối nhãn “downstream-on-demand”

Tuy nhiên, kiến trúc MPLS đồng thời cũng cho phép một LSR phân phối liên kếtnhãn tới một LSR là cái ko yêu cầu điều này nó được gọi là phân phối nhãn ko theo yêucầu

MPLS có thể cung cấp chỉ một cơ chế phân phối nhãn theo yêu cầu hoặc không theoyêu cầu, hoặc cung cấp cả hai Cái nào được cung cấp phụ thuộc vào thuộc tính củainterface hỗ trợ MPLS Tuy nhiên, cả 2 kĩ thuật phân phối này có thể được sử dụng trongcùng một mạng tại cùng một thời điểm với bất kì một mối quan hệ phân phối liền kề chotrước (label distribution adjacency), upstream LSR và downstream LSR buộc phải cùngthỏa thuận kĩ thuật được sử dụng

Ví dụ về phân phối nhãn theo yêu cầu:

Ví dụ về phân phối nhãn không theo yêu cầu:

3.8 Label retention mode – chế độ lưu nhãn

Một LSR Ru có thể nhận (hoặc phải nhận) một liên kết nhãn – FEC từ một LSR Rd,thậm chí khi Rd không phải là next hop của Ru (hoặc không còn là next hop của Ru) đốivới FEC này

Ru sau đó phải chọn lựa xem liệu có tiếp tục lưu lại liên kết này hay không Nếu Rutiếp tục giữ liên kết này, sau đó nó có thể ngay lập tức sử dụng liên kết này trở lại nếu Rdtrở lại thành next hop của nó đối với FEC này, tuy nhiên việc này là ko biết trước được

nếu Ru xóa liên kết này, sau đó khi Rd trở thành next hop, liên kết này sẽ buộc phải thiếtlập lại.

Nếu một LSR có hỗ trợ “Liberal Label Retention Mode”, nó sẽ bảo lưu các liên kếtgiữa 1 nhãn và 1 FEC nhận được từ LSRs không phải là next hop đối với FEC Nếu mộtLSR hỗ trợ “Conservative Label Retention Mode”, nó sẽ hủy liên kết này

Liberal label retention mode cho phép khôi phục nhanh chóng khi việc định tuyếnthay đổi, nhưng conservative label retention mode lại giúp cho LSR lưu giữ ít nhãn hơn

3.9 The label Stack – chồng nhãn

Lúc trước, chúng ta nói rằng một packet labeled (gói tin được dán nhãn) chỉ mangtheo duy nhất một nhãn Tuy nhiên gói tin có thể mang theo nhiều nhãn và các nhãn nàyđược sắp xếp theo một thứ tự nào đó (chẳng hạn như last-in first-out) Chúng ta gọi đó làmột chồng nhãn (label stack)

Mặc dù vMPLS hỗ trợ phân tầng, nhưng quy trình của một gói tin luôn được thực thidựa trên nhãn hiện đang ở tầng cao nhất (top label) mà không quan tâm đến khả năng là

có một vài nhãn có thể từng đứng trước nó, hay các nhãn đang ở sau nó hiện thời

Một gói tin chưa được dán nhãn có thể được coi như là một gói tin chứa chồng nhãnrỗng (chồng nhãn có bậc là 0)

Nếu chồng nhãn có bậc là m, có nghĩa là nhãn dưới cùng trong chồng nhãn được coinhư nhãn tầng 1, nhãn tiếp theo trên nó là nhãn tầng 2, và nhãn trên cùng của chồng nhãn

là nhãn tầng m

Lợi ích của chồng nhãn sẽ rõ ràng hơn trong phần giới thiệu về LSP Tunnel và MPLSHiarachy

3.10 The Next Hop Label Forwarding Entry (NHLFE) – mục chuyển tiếp nhãn trạm kế

NHLFE được sử dụng khi chuyển một gói tin đã được dán nhãn Nó gồm các yếu tốsau:

- Trạm tiếp của gói tin

- Các hoạt động có thể có đối với chồng nhãn :

a) Thay thế nhãn trên cùng của chồng nhãn với một nhãn mới

b) Pop the label stack – hủy chồng nhãn

c) Thay thế nhãn trên cùng của chồng nhãn bằng một nhãn mới, và sau đóđặt một hoặc nhiều nhãn mới vào chồng nhãn

Còn có thể kèm theo:

d) Đóng gói tầng data link khi vận chuyển gói tin

e) Cách mã hóa chồng nhãn khi vận chuyển gói tin

f) Các thông tin cần thiết khác

Chú ý rằng tại một LSR cho trước, trạm tiếp theo của một gói tin (next hop)

có thể là chính nó Trong trường hợp này, LSR cần xóa nhãn trên cùng (popthe top level label), và sau đó “chuyển” gói tin cho chính nó Sau đó nó có thể

có quyết định việc chuyển tiếp tùy vào các thông tin còn lại sau Đó có thể vẫn

là một gói tin được dán nhãn, hoặc là một gói tin IP thường

3.11 Incoming Label Map (ILM)

ILM liên kết nhãn tới với tập các NHLFEs Nó được sử dụng khi chuyển một gói tin

đã được dán nhãn

Nếu ILM liên kết một nhãn tới một tập các NHLFEs chứa nhiều trạm kế, một trong

số trạm kế sẽ được chọn một ILM liên kết một nhãn với một tập chứa nhiều hơn mộtNHLFE có thể hữu dụng nếu nó có chức năng cân bằng tải qua nhiều đường có giá trịbằng nhau

3.12 FEC-to-NHLFE Map (FTN) – Liên kết giữa FEC và NHLFE

FTN liên kết một FEC tới một tập các NHLFE Nó được sử dụng khi gói tin lúc đếnchưa được dán nhãn, và được dán nhãn trước khi truyền tiếp

3.13 Label Swapping – Hoán đổi nhãn

Hoán đổi nhãn được sử dụng như sau:

Để chuyển một gói tin đã được dán nhãn, một LSR sẽ phân tích nhãn trên cùng củachồng nhãn Nó sử dụng ILM để liên kết nhãn này tới một NHLFE Sử dụng thông tin cótrong NHLFE để quyết định chuyển gói tin đến đâu, và thực hiện nhiệm vụ đối với chồngnhãn của gói tin Sau đó nó mã hóa (encode) chồng nhãn mới vào gói tin và chuyển đi

Để chuyển một gói tin chưa được dán nhãn, một LSR sẽ phân tích header của tầngnetwork, để xác định gói tin thuộc FEC nào Sau đó nó sử dụng FTN để liên kết tới mộtNHLFE Sử dụng các thông tin có trong NHLFE để quyết định chuyển gói tin đi đâu, vàthực hiện nhiệm vụ đối với chồng nhãn (xóa nhãn, dĩ nhiên là bất hợp pháp trong trườnghợp này) sau đó nó mã hóa chồng nhãn vào gói tin và chuyển đi

Cần chú ý rằng, khi label swapping được sử dụng, trạm tiếp sẽ luôn được lấy từNHLFE; trong một vài trường hợp có thể khác với trạm tiếp theo trong trường hợp không

LSR Rd liên kết L với FEC F1, và phân phối liên kết này tới Ru1 Rd đồng thời cũng

có thể liên kết L với FEC F2, và phân phối cho Ru2 Khi Rd nhận được một gói tin cónhãn trên cùng là L, nếu nó có thể xác định được là nhãn này được đặt vào bởi Ru1 hayRu2 thì lúc đó kiến trúc không đòi hỏi F1==F2 Trong trường hợp này, ta có thể nói rằng

Rd sử dụng một phạm vi nhãn “label space” khác cho nhãn phân phối tới Ru1 Tóm lại,

Rd có thể xác định Ru1 hay Ru2 đặt nhãn L lên trên cùng của chồng nhãn nếu nó nắmđược các điều kiện sau:

- Ru1 và Ru2 là những cặp liên kết nhãn ngang hàng duy nhất với Rd

- Ru1 và Ru2 là các kết nối trực tiếp tới Rd qua một giao tiếp điểm-điểm

Khi các điều kiện này thỏa, một LSR có thể sử dụng nhãn theo không gian mỗi giaotiếp một nhãn – per-interface label space Khi không thỏa các điều kiện nãy, nhãn buộcphải có giá trị duy nhất trên LSR ấn định nó, và ta nói rằng LSR sử dụng không gian cácgiao tiếp chung nhãn “per-platform label space”

Nếu liên kết giữa một LSR Ru và LSR Rd là điểm – điểm, thì Rd có thể phân phối tới

Ru một liên kết L – FEC F1, và L – FEC F2, F1 != F2, nếu và chỉ nếu mỗi liên kết chỉ tồntại đối với các gói tin Ru gởi cho Rd qua một giao tiếp cụ thể Với các trường hợp khác,

Rd ko phân phối tới Ru các liên kết có cùng giá trị nhãn với 2 FEC khác nhau

3.15 Label Switched Path (LSP), LSP Ingress, LSP Egress

Một LSP bậc m đối với một gói tin P là một cuỗi các router <R1, …, Rn> với các đặctính sau đây:

- R1, là LSP Ingress (LSP vào), là LSR đặt nhãn trên cùng của chồng nhãn bậc m

- Với 1<i<n, P có một chồng nhãn bậc m khi được nhận bởi LSR Ri

- Với 1<i<n, Ri truyền P tới R(i+1) bằng MPLS, ví dụ, bằng cách sử dụng nhãntrên cùng của chồng nhãn như một chỉ mục tới liên kết nhãn tới ILM;

- Với 1<i<n, nếu một hệ thống S nhận và chuyển P sau khi P được truyền bởi Rinhưng trước khi P được nhận bởi R(i+1) (ví dụ, Ri và R(i+1) có thể kết nối thông quamột thiết bị chuyển mạch, và S có thể là 1 trong những switch tầng datalink), khi đó S

thực hiện chuyển P đi không dựa vào nhãn bậc m hay header của tầng network mà chỉdựa vào các nhãn được thêm vào (ví dụ, nhãn bậc m+k, với k>0)

- Nói cách khác, ta có thể phát biểu về LSP bậc m đối với gói tin P như một chuỗicác router:

Bắt đầu với một LSR đặt vào chồng nhãn nhãn bậc m (LSP vào)

Tất cả các LSRs trung gian thực hiện quyết định chuyển tiếp dựa vào nhãn bậc m Kết thúc là LSP ra, khi việc chuyển tiếp được thực hiện bởi việc chuyển tiếp nhãntrên nhãn bậc m-k, với k>0, hoặc khi một quyết định chuyển tiếp được thực hiện mộtcách bình thường mà ko có sự can dự của MPLS

Khi một LSR đặt nhãn vào gói tin đã được dán nhãn, nó phải đảm bảo nhãn mới đúngvới FEC của LSP vào ấn định từ trước Ta gọi dãy các LSR là LSP cho một FEC F cụ thểnếu nó là một LSP bậc m cho một gói tin P khi nhãn bậc m của P là nhãn tương ứng vớiFEC F

Một FEC F có thể có nhiều LSP ingress Khi đó một LSP đối với FEC F có thể bắtđầu với một trong các nút này nếu số LSP này có cùng chung một LSP ra, thì ta có thểcoi các LSP này như một cây với gốc là LSP ra (Dữ liệu truyền theo cây đến gốc, đượcgọi là cây đa điểm – điểm)

3.16 Xóa nhãn (popping) đối với trạm gần cuối

Chú ý rằng dựa theo định nghĩa ở 3.15, nếu một LSP bậc m cho gói tin P, P có thểđược truyền từ R(n-1) tới Rn với chồng nhãn có độ sâu m-1 Nghĩa là, chồng nhãn có thể

đã được bỏ bớt tại LSR gần cuối của LSP thay vì tại LSP ra Điều này là hoàn toàn phùhợp mục đích của nhãn bậc m là để hướng gói tin tới Rn Một khi R(n-1) đã quyết địnhgởi gói tin tới Rn, thì nhãn không còn bất kì chức năng nào nữa và không cần thiết đượcgởi kèm theo

Đó cũng là một lợi ích thực tế với việc hủy nhãn tại trạm gần cuối nếu không làmviệc này, thì khi LSP ra nhận được một gói tin, đầu tiên nó sẽ tìm kiếm nhãn trên cùng,

và nhận ra rằng nó chính là LSP ra Sau đó nó phải hủy nhãn, và phân tích các yếu tố cònlại của gói tin Nếu còn một nhãn khác trong chồng nhãn, LSP ra sẽ tra cứu nó và chuyểngói tin dựa vào sự tra cứu này (trong trường hợp này, LSP ra của LSP bậc m đồng thờicũng là nút trung gian cho LSP bậc m-1 của nó) Nếu không còn nhãn nào khác trongchồng nhãn, thì gói tin sẽ được chuyển đi dựa vào địa chỉ mạng đích Chú ý rằng nó đòihỏi LSP ra phải thực hiện quá trình tìm kiếm 2 lần, hoặc là 2 lần tra cứu nhãn, hoặc là 1lần tìm nhãn tiếp theo và một lần tra cứu địa chỉ

Nếu trạm kề cuối thực hiện xóa nhãn, thì trạm gần cuối sẽ tra cứu nhãn và quyết địnhrằng nó là trạm gần cuối và trạm tiếp theo là LSR nào Sau đó nút gần cuối này sẽ hủychồng nhãn và chuyển gói tin dựa theo thông tin lấy được từ việc tra cứu nhãn trước đó.Khi LSP ra nhận được gói tin, nhãn trên cùng của chồng nhãn sẽ là nhãn mà nó cần đểtìm kiếm và thực hiện quyết định chuyển tiếp hoặc, nếu gói tin chỉ mang duy nhất mộtnhãn, thì LSP ra sẽ đơn giản chỉ nhìn vào gói tin ở tầng network để thực hiện chuyển tiếp.Trường hợp bình thường:

Và trường hợp xóa nhãn ở trạm gần cuối:

Chú ý rằng trạm LSP tiếp theo có thể khác với trạm tiếp theo được chọn bởi các thuậttoán định tuyến Ta sử dụng “trạm L3 tiếp theo” để nói tới trường hợp thứ 2.

3.18 Invalid Incoming Labels – nhãn tới không tồn tại

Một LSR sẽ làm gì khi nó nhận được một gói tin được dán nhãn tới nhưng nó lạikhông hề có liên kết nào cho nhãn này? Có thể tạm nghĩ rằng nhãn sẽ được bỏ đi và góitin được chuyển đi như một gói IP chưa được dán nhãn Tuy nhiên, trong một số trườnghợp, làm như vậy có thể gây ra một vòng lặp nếu LSR upstream cho rằng nhãn này làmột đường đi đúng, và LSR downstream thì không biết nhãn này dẫn tới đâu, và nếu địnhtuyền từng trạm với gói tin chưa được dán nhãn mang gói tin trở lại với LSR upstream,tạo thành một vòng lặp

Do đó, khi nhận được một gói tin được dán nhãn tới không tồn tại, buộc phải hủy góitin, trừ phi nó biết được rằng chuyển một gói tin chưa được dán nhãn thì không gây ra bất

Với Điều khiển LSP độc lập, mỗi LSR nhờ vào việc nhận diện FEC để thực hiệnviệc ;iên kết một nhãn tới FEC đó và phan phối liên kết này tới cặp phân phối nhãn nganghàng với nó Điều này tương ứng với cách định tuyến thường thấy của một gói tin IP; mỗinút thực hiện một quyết định độc lập với mỗi gói tin, và dựa hoàn toàn vào thuật toánđịnh tuyến để hội tụ nhanh nhằm đảm bảo gói tin được phân phối chính xác

Đối với điều khiển LSP có trật tự, mỗi LSR chỉ liên kết nhãn – FEC nếu nó là LSRvào của FEC đó, hoặc khi nó nhận được một liên kết nhãn - FEC đó từ trạm tiếp của nócho FEC đó

Nếu muốn đảm bảo rằng đường đi của một FEC với các thiết lập đặc biệt (ví dụ, koqua một nút 2 lần, lượng tài nguyên, đi theo một đường nhất định,…), thì buộc phải dùngđiều khiển có trật tự với điều khiển độc lập, một số LSR có thể bắt đầu chuyển nhãn mộtđường đi với một FEC trước khi LSP hoàn thành thiết tập, do đó không đảm bảo đượccác đặc tính muốn thiết lập riêng cho đường đi

Điều khiển có trật tự và điều khiển độc lập hoàn toàn tương thích nhau Tuy nhiên,trừ phi tất cả LSR trong một LSP đều sử dụng điều khiển có trật tự, thì tác động nóichung trên mạng hầu hết là điều khiển độc lập, vì người ta không thể đảm đảm rằng mộtLSP thì không được sử dụng cho đến khi nó được thiết lập đầy đủ.

3.20 Sự tổng hợp – Aggregation

Một cách phân vùng truy cập vào các FEC là tạo ra một FEC riêng biệt cho mỗi tiền

tố địa chỉ xuất hiện trong bảng định tuyến.Tuy nhiên, trong một miền MPLS cụ thể, điềunày có thể dẫn đến một tập hợp các FEC mà tất cả các lưu thông truy cập của các FEC sẽcùng định tuyến giống nhau Ví dụ, một bộ các tiền tố địa chỉ riêng biệt có thể có cùng một nút lối ra, và nhãn trao đổi có thể chỉ được sử dụng để có được lưu thôngtruy cập đến nút lối ra Trong trường hợp này, miền MPLS, các union của các FEC bảnthân nó là một FEC Điều này tạo ra sự lựa chọn sau : một nhãn riêng biệt bị ràng buộcvới mỗi FEC thành phần, hoặc một nhãn duy nhất nên ràng buộc vào tập hợp, và nhãn

đó áp dụng cho tất cả các lưu thông truy cập vào union

Các thủ tục ràng buộc một nhãn duy nhất với một tập hợp của các FEC mà bản thân

nó là một FEC (trong một số miền cụ thể), và áp dụng nhãn cho tất cả các lưuthông truy cập trong tập hợp đó, được gọi là "aggregation".Kiến trúc MPLS hỗ trợcho tập hợp.Tập hợp có thể giảm số lượng nhãn để xử lý một tập hợp các góitin, và cũng có thể làm giảm số lượng việc phân phối nhãn kiểm soát lưu thông

Với việc tập hợp các FEC (aggregatable) vào một FEC đơn lẻ, ta có thể :

Không phải là vấn đề nếu Ru có độ chi tiết tốt hơn Rd, Ru phân phối nhãn cho tậpcác FEC nhiều hơn Rd Có nghĩa rằng khi Ru có nhu cầu chuyển tiếp các gói được dánnhãn trong những FEC đến Rd, nó có thể cần ánh xạ n nhãn vào m nhãn, trong đón> m.có thể Ru thu hồi n nhãn mà nó đã phân phối, và sau đó phân phối một tập hợp mnhãn, tương đương với mức độ độ chi tiết của Rd Việc này sẽ dẫn đến làm giảm sốlượng của các nhãn được phân phối bởi Ru, Ru phân phối một số lượng lớn các nhãn nócũng sẽ không nhận được bất kỳ lợi ích nào

Nếu Ru có độ chi tiếp thấp hơn so với Rd ( Rd đã phân phối n nhãn cho một tập cácFEC, trong khi Ru chỉ phân phối m, và n > m ), có hai trường hợp :

- Nó thông qua độ chi tiết của Rd Điều này sẽ yêu cầu thu hồi m nhãn đã cấp phát vàcấp phát lại n nhãn Đây là phương án thường được sử dụng

- Đơn giản hơn là ánh xạ m nhãn vào một tập con của n nhãn của Rd Nếu có thểcùng định tuyến Ví dụ, giả sử Ru áp dụng một nhãn đơn cho tất cả các lưu thông truycập sẽ cần phải đi qua một LSR lối ra nhất định, khi Rd liên kết với một số nhãn khácnhau để lưu thông, tùy thuộc vào từng điểm đích của gói tin Nếu Ru biết địa chỉ củarouter lối ra, và nếu Rd bị ràng buộc một nhãn đến FEC bằng cách xác định theo địa chỉcủa nó, thì Ru có thể sử dụng được nhãn đó

Trong mọi trường hợp, mỗi LSR cần biết (cấu hình) độ chi tiết để sử dụng cho cácnhãn mà nó gán Trong trường hợp điều khiển có trình tự được sử dụng, yêu cầu mỗi nútphải biết thông tin chi tiết các FEC rời khỏi mạng MPLS tại nút đó Điều khiển độc lập:kết quả tốt nhất là đảm bảo rằng tất cả các LSR luôn được cấu hình để biết độ chi tiết củamỗi FEC.Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp có thể được thực hiện bằng cách sửdụng một cấp độ đơn giản của độ chi tiết áp dụng cho tất cả các FEC (như "một nhãn chomỗi tiền tiền IP trong bảng định tuyến " hoặc "một nhãn cho mỗi nút lối ra")

3.21 Lựa chọn định tuyến - Route Selection

Lựa chọn định tuyến đề cập đến các phương pháp được sử dụng để lựa chọn các LSP cho một FEC cụ thể Kiến trúc MPLS đề xuất hỗ trợ hai lựa chọn định tuyến:

- định tuyến từ hop đến hop (1)

- định tuyến trực tiếp (2)