Công nghệ MPLS và ứng dụng.doc

Công nghệ MPLS và ứng dụng

MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT i

LỜI NÓI ĐẦU iii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ MPLS 1

1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ 1

1.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng 3

1.2.1 Định tuyến và chuyển mạch gói truyền thống 3

1.2.2 Công nghệ mạng dựa trên giao thức IP 3

2.1.1 Các thuật ngữ, định nghĩa sử dụng trong MPLS 14

2.1.2 Một sồ vấn đề liên quan đến nhãn (Label) 16

Không gian nhãn 16

Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn 17

Ngăn xếp nhãn 19

Sự duy trì nhãn 22

Tổng hợp FEC 23

Hợp nhất nhãn 25

2.1.3 Một số vấn đề liên quan đến ràng buộc nhãn (FEC/Label) 26

Các phương pháp ràng buộc nhãn với FEC 26

Các chế độ điều khiển ràng buộc nhãn với FEC 27

Phân bổ ràng buộc nhãn không theo yêu cầu và theo yêu cầu 29

2.2 Các loại thiết bị trong mạng MPLS 30

2.4.2 Giao thức RSVP với việc phân bổ nhãn 48

2.4.3 Giao thức BGP với việc phân bổ nhãn 54

LDP và định tuyến cưỡng bức (CR) 58

Thuật toán định tuyến cưỡng bức 58

Các bản tin và các TLV sử dụng trong CR 62

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ MPLS 71

3.1 Mạng thế hệ kế tiếp (NGN) của Tổng công ty BCVT Việt Nam 71

Kết nối với mạng Internet 75

3.1.5 Lộ trình chuyển đổi sang NGN 76

3.2 Khả năng ứng dụng MPLS tại Việt Nam 78

3.2.1 Những điểm cơ bản trong định hướng phát triển của ngành viễn thông Việt

2 Giải pháp 2: ATM lõi, MPLS ở các tổng đài đa dịch vụ 83

3 Giải pháp 3: Mạng MPLS hoàn toàn 86

4 Đánh giá các giải pháp 88

KẾT LUẬN 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

ATMAsynchronous Transfer ModeChế độ truyền dẫn không đồng bộ

ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATMARP ATM Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM

BGPBorder Gateway ProtocolGiao thức cổng đường biên

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

DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ được phân biệt

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

FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương

IETFInternet Engineering Task ForceNhóm tác vụ kỹ thuật Internet

IntServ Integrated Service Các dịch vụ được tích hợp

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn

LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn

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

MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPOA Multiprotocol Over ATM Đa giao thức trên ATM

NGNNext Generation NetworkMạng thế hệ kế tiếp

NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế tiếp

OSPFOpen Shortest Path FirstGiao thức đường đi ngắn nhất đầu tiên

PNNI Private Network-Network Interface Mạng riêng ảo

RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên

SGSignaling GatewayCổng báo hiệu

SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiên STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu

TCPTransission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

UDPUser Datagram ProtocolGiao thức lược đồ dữ liệu

VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo

VNPT Vietnam Post & Telecommunications Tổng công ty BCVT Việt Nam

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây các ngành công nghiệp đều phát triển mạnh mẽ, và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ Số người sử dụng các dịch vụ mạng tăng đáng kế, theo dự đoán con số này đang tăng theo hàm mũ Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng được yêu cầu cao hơn Đứng trước tình hình này, các vấn đề về mạng bắt đầu bộc lộ, các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã có nhiều nỗ lực để nâng cấp cũng như xây dựng hạ tầng mạng mới Nhiều công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch đã được phát triển, trong số đó chúng ta phải kể đến công nghệ chuyển mạch nhãn (MPLS là tiêu chuẩn) MPLS cũng đang được nghiên cứu áp dụng ở nhiều nước, Tổng công ty BCVT Việt Nam cũng đã áp dụng công nghệ này cho mạng thế hệ kế tiếp NGN

Đứng trước sự phát triển nhanh chóng của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, việc tìm hiểu các vấn đề về công nghệ MPLS là vấn đề quan trọng đối với sinh viên Nhận thức được điều đó, đồ án tốt nghiệp “Công nghệ MPLS và ứng dụng” giới thiệu về quá trình phát triển dịch vụ cũng như công nghệ mạng dẫn tới MPLS, tìm hiểu các vấn đề kỹ thuật của công nghệ, và ứng dụng của công nghệ MPLS trong mạng thế hệ kế tiếp NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam Bố cục của đồ án gồm 3 chương.

 Chương I : Giới thiệu về công nghệ MPLS  Chương II : Công nghệ MPLS

 Chương III : Ứng dụng của công nghệ MPLS

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

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Trần Hạo Bửu, người đã tận tình hướng

dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án này

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ em trong thời gian qua.

Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân - những người đã giúp đỡ động viên tôi trong quá trình học tập.

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ MPLS

Trong chương này, đầu tiên chúng ta nêu ra xu hướng phát triển dịch vụ và những vấn đề nảy sinh với các mạng truyền thống trong quá trình phát triển Tiếp đến là phần mô tả quá trình phát triển công nghệ mạng, các ưu nhược điểm của mỗi công nghệ và cuối cùng là phần giải thích cho việc ra đời của công nghệ chuyển mạch nhãn -tại sao các mạng chuyển mạch nhãn (MPLS là tiêu chuẩn) đóng vai trò quan trọng trong các liên mạng riêng và mạng Internet toàn cầu đa dịch vụ? Nội dung chương này

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

Chúng ta đang sống trong thời đại mà nhu cầu về trao đổi, tìm kiếm thông tin trở nên rất cần thiết với con người Gần như chúng ta có thể tìm kiếm mọi thông tin mà chúng ta cần trên Internet, do đó nhu cầu truy cập vào mạng Internet để tìm kiếm, trao đổi thông tin trở nên rất lớn Trong bối cảnh đó mạng Internet trở thành công cụ hữu ích đáp ứng một cách đầy đủ nhất và dẫn đến sự bùng nổ về số người sử dụng mạng, người ta ước tính số ngưòi sử dụng mạng đang tăng theo hàm mũ

Cùng với sự phát triển của xã hội về nhiều mặt, các ngành công nghiệp không ngừng phát triển và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ Nhu cầu sử dụng của con người ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng: các dịch vụ đa phương tiện mới xuất hiện ngày càng đa dạng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ của người sử dụng cũng ngày càng cao, khắt khe hơn, các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn, thời gian tương tác nhanh hơn, trễ và biến thiên trễ thấp, mất và lặp gói ít

Từ những yếu tố này dẫn đến tài nguyên mạng Internet bị cạn kiệt nhanh chóng Lúc này mạng Internet bắt đầu biêu hiện rõ các vấn đề như là: tốc độ mạng, khả năng mở rộng, quản lý chất lượng dịch vụ, và đặc biệt là vấn đề tắc nghẽn xảy ra trong mạng Truớc tình trạng như vậy cần có các biện pháp để giải quyết khắc phục Chúng

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

Vấn đề với mạng IP truyền thống và nhu cầu cần phải có một mạngInternet dựa trên QoS

Mạng Internet truyền thống không có cơ chế phân loại dòng lưu lượng, và bởi vì tính phức tạp của nó, mạng xử lý lưu lượng của tất cả các ứng dụng theo một lối như nhau và phân phối lưu lượng trên cơ sở nỗ lực tối đa Nghĩa là, lưu lượng được phân phối nếu mạng có đủ tài nguyên Tuy nhiên, nếu mạng trở nên tắc nghẽn, thì lưu lượng sẽ bị loại bỏ ra ngoài Một số mạng đã cố gắng để thiết lập một số phương pháp phản hồi (điều khiển tắc nghẽn) tới người sử dụng để yêu cầu người sử dụng giảm lượng dữ liệu gửi vào mạng Nhưng thực tế thì kỹ thuật này không hiệu quả bởi vì nhiều dòng lưu lượng trong mạng có thời gian hoạt động rất ngắn rất ngắn, chỉ có một vài gói Vì vậy, khi mà người sử dụng nhận được phản hồi thì đã không còn gửi dữ liệu Các gói phản hồi như vậy trở nên vô nghĩa và chính nó lại còn làm tăng lưu lượng trên mạng.

Khái niệm nỗ lực tối đa có nghĩa là lưu lượng bị huỷ bỏ một cách ngẫu nhiên; không có cách nào để loại bỏ lưu lượng một cách thông minh trong mạng Internet truyền thống Chúng ta thử hình dung ra tình huống sau: khi 2 người sử dụng đang cùng gửi lưu lượng vào mạng, một người có ứng dụng cần băng thông cao, dung lượng dữ liệu lớn và một người có ứng dụng cần băng thông thấp hơn Giả sử mạng bị nghẽn, ai cũng biết là nếu để cho chúng ta phải loại bỏ một số lưu lượng thì nên loại bỏ dòng lưu lượng của ứng dụng có độ ưu tiên thấp hơn trước (thường thì đó là ứng dụng có yêu cầu băng thông thấp hơn), song mạng thì không làm như vậy, nó không phân biệt người sử dụng và không dành quyền ưu tiên cho người sử dụng nào.

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

tốt Những gì chúng ta cần là có một cách để quản lý QoS phù hợp với sự đầu tư vàyêu cầu của người sử dụng.

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

1.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng

1.2.1 Định tuyến và chuyển mạch gói truyền thống

Sự triển khai đầu tiên của mạng Internet nhằm vào các yêu cầu truyền số liệu qua mạng Các mạng này phục vụ cho các ứng dụng đơn giản như là truyền file và đăng nhập từ xa Để thực hiện các yêu cầu này, một bộ định tuyến dựa trên phần mềm đơn giản, với các giao diện mạng T1/E1 hay T3/E3 để hỗ trợ các mạng xương sống, là có thể đáp ứng được yêu cầu Khi các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao và khả năng để hỗ trợ tốc độ truyền dẫn băng tần lớn xuất hiện thì các thiết bị với khả năng chuyển mạch tạo lớp 2 và lớp 3 bằng phần cứng phải được triển khai Các thiết bị chuyển mạch lớp 2 nhằm vào tắc nghẽn tại cổ chai chuyển mạch trong các mạng con của môi trường mạng cục bộ (LAN) Các thiết bị chuyển mạch lớp 3 giúp làm giảm nhẹ tắc nghẽn cổ chai trong việc định tuyển lớp 3 bằng việc đưa tuyến đường đã tìm kiếm ở lớp 3 tới phần cứng chuyển mạch tốc độ cao.

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

Ngoài ra, hầu hết các giao thức định tuyến được triển khai ngày nay dựa trên các thuật toán được thiết kế để đạt được đường dẫn ngắn nhất trong mạng mà không tính các metric bổ sung như là: trễ, biến thiên trễ và tắc nghẽn lưu lượng, những yếu tố này lại là nguy cơ có thể làm giảm hiệu năng mạng Kỹ thuật lưu lượng là một thách thức cho các nhà quản lý mạng.

1.2.2 Công nghệ mạng dựa trên giao thức IP

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

Bên cạnh những ưu điểm tuyệt vời của giao thức IP (như khả năng định tuyến), nhưng cũng không ít nhược điểm (như khả năng quản lý chất lượng dịch vụ) (chúng ta không nói chi tiết ở đây), các nhà cung cấp mạng trong quá trình phát triển đã liên tục bổ sung các giao thức, thuật toán mới (chẳng hạn các giao thức QoS như: RSVP, IntServ,

DiffServ; giao thức IPSec, RTP/RTCP hay là các thuật toán tăng tốc độ tìm kiếm địa chỉ trong bảng định tuyến) để có thể khắc phục các nhược điểm của mạng IP Nhưng cái gì cũng có giới hạn của nó, khi nhu cầu sử dụng dịch vụ của người sử dụng tăng lên cả về hình loại lẫn chất lượng dịch vụ thì mọi sự bổ sung là không đủ và cần có những công nghệ mạng mới có bản chất khác (không là giải pháp phi kết nối) đáp ứng yêu cầu QoS tốt hơn Và thế là nhiều công nghệ mạng đã ra đời, điển hình là FR và ATM.

1.2.3 Công nghệ ATM

Song song với sự phát triển chóng mặt của Internet và tăng tốc độ xử lý của bộ định tuyến là sự phát triển mạnh trong lĩnh vực chuyển mạch Mạng số dịch vụ tích hợp băng rộng (B-ISDN) là một kỹ thuật cho phép truyền thông thời gian thực giữa các thiết bị truyền thông đầu cuối, sử dụng kỹ thuật ATM ATM có thể mang mọi dòng thông tin như thoại, dữ liệu, video; phân mảnh nó thành các gói có kích thước cố định (gọi là cell), và sau đó truyền tải các cell trên đường dẫn đã được thiết lập trước, gọi là kết nối ảo Bởi vì khả năng hỗ trợ truyền dữ liệu, thoại, và video với chất lượng cao trên một số các công nghệ băng tần cao khác nhau, ATM từng được xem như là công nghệ chuyển mạch hứa hẹn nhất và thu hút nhiều sự quan tâm Tuy nhiên, hiện nay cũng như trong tương lai hệ thống toàn ATM sẽ không phải là sự lựa chọn phù hợp nữa.

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

1.2.4 IP và ATM

So sánh giữa IP và ATM

ATM khác với kỹ thuật định tuyến IP ở nhiều điểm ATM là một kỹ thuật kết nối có hướng tức là hai hệ thống phải thiết lập đường truyền trước khi diễn ra quá trình truyền dữ liệu ATM yêu cầu các kết nối được thiết lập bằng nhân công hay được thiết lập động bởi các giao thức báo hiệu Một điểm khác nhau nữa là ATM không thực hiện định tuyến theo từng gói tại mỗi node trung gian (cách mà IP thực hiện) mà đường dẫn ATM qua mạng giữa hai thực thể phải được tính toán từ trước và cố định trong thời

gian liên lạc Khi thiết lập kết nối, mỗi chuyển mạch ATM gán một giá trị nhận dạng hay một nhãn cho chuyển mạch, kết nối và các cổng ra/vào của chuyển mạch Kỹ thuật này cho phép hệ thống dành riêng tài nguyên cố định cho một đường kết nối cụ thể và mỗi chuyển mạch ATM riêng cần thiết phải xây dựng một bảng chuyển tiếp chỉ bao gồm các thực thể về các kết nối đang hoạt động qua chuyển mạch Ngược lại, với IP một bộ định tuyến phải sử dụng một bảng định tuyến chứa tất cả các đích đến có thể caca, trong số này có nhiều đường địa chỉ mà gói tin không bao giờ đi qua.

Quá trình chuyển tiếp một tế bào qua một chuyển mạch ATM tương tự như quá trình chuyển tiếp một gói tin IP qua một bộ định tuyến Cả hai đều sử dụng thông tin trong tiêu đề gói (hay tế bào) làm khoá tìm kiếm trong bảng định tuyến hoặc bảng chuyển tiếp để tìm địa chỉ chặng tiếp theo cho gói tin Tuy nhiên, tốc độ chuyển tiếp tế bào ATM nhanh hơn tốc độ chuyển tiếp gói tin IP rất nhiều lần bởi vì các bộ định tuyến IP sử dụng các giao thức định tuyến được thực hiện trên cơ sở phần mềm và tiêu đề IP có độ dài thay đổi và lớn hơn tiêu đề của tế bào ATM nhiều lần Ngược lại tiêu đề của tế bào ATM rất nhỏ và có độ dài cố định, bảng chuyển tiếp chứa các kết nối ảo nhỏ hơn nhiều so với bảng định tuyến của IP và việc chuyển tiếp được thực hiện đơn giản bằng cách “hoán đổi nhãn” Một đặc điểm quan trọng làm tăng tốc độ chuyển tiếp ATM lên đáng kể là cơ chế chuyển tiếp của nó được thực hiện bằng phần cứng, điều này cho phép thực hiện nhiệm vụ một cách đơn giản và với tốc độ cực nhanh Bảng sau so sánh các đặc điểm cơ bản giữa IP và ATM

Quyết định chọn đường Theo từng gói tin Thiết lập kết nối trước

Trạng thái chuyển tiếp Tất cả mạng có thể Kết nối chuyển tiếp tích cực nội bộ

Cơ sở chuyển tiếp Sự phù hợp dài nhất của tiến tố địa chỉ mạng

Nhãn có chiều dài cố định

Thực hiện báo hiệu Không Có

Giải pháp sử dụng mô hình xếp chồng

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 phưng thức chuyển mạch) Mô hình IP-over-ATM (IP qua ATM) của IETF coi IP như một lớp nằm 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 hết khả năng của ATM Ngoài ra cách này không thích hợp với mạng có nhiều router và không hiệu quả trên một số mặt, chẳng hạn như có sự chồng chéo về chức năng, quản lý mạng phức tạp Tổ chức ATM-Forum dựa trên mô hình này đã phát triển công nghệ LANE và MPOA Các công nghệ 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 Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn vấn đề này.

Từ sự so sánh IP và ATM trên ta thấy mỗi kỹ thuật đều có ưu và nhược điểm riêng Nhưng một điều chắc chắn là IP sẽ có mặt trong tất cả các mạng trong tương lai bởi vì ưu điểm tuyệt vời nhất của của IP đó là nó có thể chạy trên bất kỳ công nghệ lớp liên kết dữ liệu nào, kể cả ATM Do vậy, ATM được xem như là công nghệ lớp 2 mạnh mẽ cho IP có thể triển khai trên đó Khi việc này thực hiện, lược đồ chuyển tiếp từng chặng, phi kết nối của IP không bị thay đổi Thực tế IP không có ý tưởng rằng, nó đang chạy trên 1 mạng có khả năng dành trước tài nguyên và ràng buộc trễ Từ quan điểm ATM, một tập các giao thức đánh địa chỉ, định tuyến và báo hiệu đã được phát triển cho ATM có thể hoạt động mà không cần phải thay đổi.

Một câu hỏi đặt ra là: phải làm gì để kết hợp hai kỹ thuật này với nhau? Và câu trả lời nằm ở vấn đề phân gỉải địa chỉ Để liên lạc với 1 trạm ngang cấp khác trong cùng một mạng con, một trạm IP nguồn cần phân giải địa chỉ IP của trạm đích với địa chỉ lớp 2 tương ứng Điều này cho phép trạm IP nguồn đánh địa chỉ cho các gói tin với địa chỉ IP đích và sau đó đóng gói gói tin IP vào trong một khung thông tin lớp 2 với địa chỉ đích lớp 2 tương ứng Theo kỹ thuật ATM, địa chỉ ATM đích chỉ được sử dụng khi chuyển tiếp yêu cầu thiết lập SVC (kênh ảo báo hiệu) trước khi thiết lập kết nối Tuy nhiên, trạm IP nguồn vẫn cần phân gii địa chỉ địa chỉ IP đích thành địa chỉ ATM để nó

có thể khởi tạo một kết nối ATM SVC đến đích Quan điểm này được thể hiện như hình 1.1 Hình vẽ minh hoạ một trạm IP nguồn được gắn vào mạng ATM, nó yêu cầu server phân giải địa chỉ (ARS) phân giải địa chỉ ATM của trạm IP đích ARS gửi địa chỉ ATM của trạm IP đích cho trạm IP nguồn và sau đó trạm IP thiết lập một SVC đến đích.

IETF lần đầu tiên đưa ra giải pháp kết hợp IP và ATM trong RFC1577, Classical IP over ATM (CLIP) Trong RFC1577, một Server phân giải địa chỉ ATM (ATMARP) được định nghĩa để duy trì một bảng các địa chỉ IP và ATM Sau đó ATM Forum tổng quát hoá giải pháp này để phân giải địa chỉ MAC với địa chỉ ATM và cũng bổ sung chức năng quảng bá Mục đích là phát triển một hệ thống cho phép các ứng dụng của mạng LAN có thể chạy trên mạng ATM mà không cần bất cứ sự thay đổi nào Nỗ lực của họ được đặt tên là mô phỏng LAN (LANE), LANE được ứng dụng khá phổ biến vì nó cho phép các ứng dụng LAN đa giao thức chạy một cách trong suốt trên các LAN kế thừa và LANE Cả hai giải pháp trên đều tương tự nhau ở chỗ chúng tách hoàn toàn chức năng của LAN và IP lớp mức cao khỏi lớp các dịch vụ nằm bên được hỗ trợ bởi ATM

Một điểm tương tự nữa giữa 2 giải pháp này đó là về phạm vi của các kết nối ATM CLIP chỉ hạn chế việc truyền thông ATM ở giữa các Host (hoặc Router) trên cùng một mạng con IP logic (LIS) Ngay cả khi 2 host ở trên các mạng con khác nhau được kết nối cùng một mạng ATM, thì vẫn phải cần 1 router để chuyển tiếp các gói Điều này lại sinh ra các thông tin bổ sung và trễ do định tuyến từng chăng LANE cũng có sự hạn chế tương tự, trong đó 2 host trên cùng một mạng ATM nhưng ở khác mạng

Hình 1.1 Sử dụng Server phân giải địa chỉ cho mạng ATM

IP logic cũng không thể giao tiếp trực tiếp bằng việc sử dụng các kết nối ATM mà phải sử dụng bộ định tuyến để trao đổi thông tin

Sự phát triển tiếp theo cho phép 2 host ở trên hai mạng khác nhau có thể liên lạc ATM trực tiếp với nhau Điều này yêu cầu sự nới lỏng mô hình mạng nối tiếp đang tồn tại Giải pháp này tiếp tục hỗ trợ định tuyến từng chặng truyền thống nhưng cũng cung cấp một phương tiện, theo đó thiết bị IP nguồn có thể thiết lập một kết nối ATM trực tiếp tới thiết bị IP đích trên một mạng khác Do đó, mạng có thể cung cấp một đường dẫn với định tuyến từng chặng thông thường cho các luồng lưu lượng dung lượng nhỏ, nỗ lực tối đa và một đường dẫn chuyển mạch cho lưu lượng lớn, thời gian truyền dài.

Kỹ thuật này được thực hiện lần đầu tiên ở giao thức phân giải chặng kế tiếp (NHRP) do IETF đưa ra, sau đó nó được phối hợp cùng với đa giao thức ATM trên ATM (MPOA) của ATM forum Cả hai giải pháp này đã mở rộng cơ chế Server phân giải địa chỉ được sử dụng bởi CLIP và LANE để phân giải địa chỉ ở biên mạng con Bởi vậy xuất hiện một kiểu định tuyến hiệu năng cao mới gọi là định tuyến đường tắt (cut through hay shortcut) Nó bổ sung cho định tuyến IP một dịch vụ phân giải địa chỉ cùng với các giao thức định tuyến và báo hiệu cần thiết để quản lý các SVC động Khái niêm định tuyến đường tắt được minh hoạ như hình 1.2.

1.3 Sự ra đời công nghệ MPLS

1.3.1 Chuyển mạch nhãn là gì?

Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là kết quả của quá trình phát triển nhiều giải pháp chuyển mạch IP, được chuẩn hoá bởi IETF Tên gọi của nó bắt nguồn từ thực tế đó là hoán đổi nhãn được sử dụng như là kỹ thuật chuyển tiếp nằm ở bên dưới Sự sử dụng từ “đa giao thức” trong tên của nó có nghĩa là nó có thể hỗ trợ nhiều

giao thức lớp mạng, không chỉ riêng IP Ngoải ra các nhà cung cấp mạng có thể cấu hình và chạy MPLS trên các công nghệ lớp 2 khác nhau như PPP, Fram Relay … không chỉ riêng ATM Về mặt kiến trúc điều này là đúng, nhưng trong thực tế MPLS thường tập trung vào việc vận chuyển các dịch vụ IP trên ATM.

MPLS là giải pháp nhằm liên kết định tuyến lớp mạng và cơ chế hoán đổi nhãn thành một giải pháp đơn nhất để đạt được các mục tiêu sau:

 Cải thiện hiệu năng định tuyến

 Cải thiện tính mềm dẻo của định tuyến trên các mô hình xếp chồng truyền thống  Tăng tính mềm dẻo trong quá trình đưa và phát triển các loại hình dịch vụ mới Mạng MPLS có khả năng chuyển các gói tin tại lớp 3 bằng việc sử dụng xử lý từng gói và chuyển tiếp gói tin tại lớp 2 sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn MPLS dựa trên mô hình ngang cấp, vì vậy mỗi một thiết bị MPLS chạy một giao thức định tuyến IP, trao đổi thông tin định tuyến với các thiết bị lân cận, và chỉ duy trì một không gian cấu hình mạng và một không gian địa chỉ

MPLS chia bộ định tuyến làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển Phần chức năng chuyển gói tin sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn Kỹ thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm chặng kế tiếp của gói tin trong một bảng chuyển tiếp nhãn, sau đó thay thế giá trị nhãn của gói rồi chuyển ra cổng ra của bộ định tuyến Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin thông thường và do vậy cải tiến khả năng của thiết bị Các bộ định tuyến sử dụng thiết bị này gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin định tuyến giữa các LSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành bảng định tuyến chuyển mạch nhãn MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet như OSPF và BGP hay PNNI của ATM

Khi một gói tin vào mạng MPLS, các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn không thực hiện chuyển tiếp theo từng gói mà thực hiện phân loại gói tin vào trong các lớp tương đương chuyển tiếp FEC, sau đó các nhãn được ánh xạ vào trong các FEC Một giao thức phân bổ nhãn LDP được xác định và chức năng của nó là để ấn định và phân bổ các ràng buộc FEC/nhãn cho các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR Khi LDP hoàn thành nhiệm vụ của nó, một đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP được xây dựng từ

lối vào tới lối ra Khi các gói vào mạng, LSR lối vào kiểm tra nhiều trường trong tiêu đề gói để xác định xem gói thuộc về FEC nào Nếu đã có một ràng buộc nhãn/FEC thì LSR lối vào gắn nhãn cho gói và định hướng nó tới giao diện đầu ra tương ứng Sau đó gói được hoán đổi nhãn qua mạng cho đến khi nó đến LSR lối ra, lúc đó nhãn bị loại bỏ và gói được xử lý tại lớp 3 Hiệu năng đạt được ở đây là nhờ việc đưa quá trình xử lý lớp 3 tới biên của mạng và chỉ thực hiện 1 lần tại đó thay cho việc xử lý tại từng node trung gian như của IP Tại các node trung gian việc xử lý chỉ là tìm sự phù hợp giữa nhãn trong gói và thực thể tương ứng trong bảng kết nối LSR và sau đó hoán đổi nhãn- quá trình này thực hiện bằng phần cứng.

Mặc dù hiệu năng và hiệu quả là 2 kết quả quan trọng, song chúng không phải là các lợi ích duy nhất mà MPLS cung cấp Trong mắt của những nhà cung cấp các mạng lớn, thì khả năng để thực hiện kỹ thuật lưu lượng tiên tiến mà không phải trả giá về hiệu năng của MPLS được quan tâm đặc biệt

1.3.2 Tại sao sử dụng MPLS?

Sau đây chúng ta nêu ra các sở cứ để lựa chọn công nghệ MPLS.

Tốc độ và trễ

Chuyển tiếp dựa trên IP truyền thống là quá chậm để xử lý tải lưu lượng lớn trong mạng toàn cầu (the Internet) hay trong các liên mạng Thậm chí với các kỹ thuật tăng cường, như là tìm kiếm bảng nhanh cho các datagram nào đó, thì tải trên các router thường nhiều hơn lượng tải mà router có thể xử lý Dẫn đến kết quả là lưu lượng và các kết nối có thể bị mất và hiệu năng toàn mạng giảm sút trong một mạng dựa trên IP.

Ngược lại với chuyển tiếp IP, chuyển mạch nhãn đang chứng tỏ là một giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề này Chuyển mạch nhãn nhanh hơn nhiều bởi vì giá trị nhãn được đặt ở header của gói được sử dụng để truy nhập bảng chuyển tiếp tại router, nghĩa là nhãn được sử dụng để tìm kiếm trong bảng Việc tìm kiếm này chỉ yêu cầu một lần truy nhập tới bảng, khác với truy nhập bảng định tuyến truyền thống việc tìm kiếm có thể cần hàng ngàn lần truy nhập.

Kết quả của hoạt động hiệu quả này là ở chỗ lưu lượng người sử dụng trong gói được gửi qua mạng nhanh hơn nhiều so với chuyển tiếp IP truyền thống.

Jitter Với các mạng máy tính, ngoài các yếu tố về: tốc độ và sự đáp ứng của nó,

trễ, còn có một thành phần khác, đó là độ biến thiên trễ của lưu lượng người sử dụng,

nó được gây ra bởi việc các gói đi qua nhiều node mạng trước khi chạm tới đích Ngoài ra sự tích luỹ của các trễ biến thiên khi các gói tạo ra đường đi từ nguồn đến đích Tại mỗi node, địa chỉ đích trong gói phải được kiểm tra và so sánh với một tập dài các địa chỉ đích có thể trong bảng định tuyến của node.

Khi gói đi qua những node này, nó gặp phải cả trễ và biến thiên trễ, phụ thuộc vào việc nó cần thời gian bao lâu để tìm kiếm trong bảng định tuyến và tất nhiên là phụ thuộc vào cả số các gói phải được xử lý trong một khoảng thời gian cho trước Kết quả cuối cùng là tại node nhận xảy ra hiện tượng biến thiên trễ, nó được là kết quả của sự tích luỹ biến thiên trễ tại mỗi node và giữa nguồn với đích.

Tình huống này là phiền hà với các gói thoại vì người nghe có thể nghe các câu nói của ngưòi nói không theo đúng thứ tự như ngưòi nói đã nói.

Một lần nữa, hoạt động chuyển mạch nhãn sẽ làm cho lưu lượng được gủi qua mạng nhanh hơn và biến thiên trễ ít hơn so với hoạt động định tuyến IP truyền thống.

Khả năng mở rộng mạng

Rõ ràng, tốc độ là khía cạnh quan trọng của chuyển mạch nhãn, và xử lý lưu lượng nhanh cũng rất quan trọng Nhưng chuyển mạch nhãn không chỉ cung cấp các dịch vụ tốc độ cao mà nó còn có thể cung cấp cho mạng khả năng mở rộng Khả năng mở rộng liên quan đến khả năng mà một hệ thống, trong trường hợp chúng ta quan tâm là Internet, có khả năng điều chỉnh để phù hợp với một lượng lớn người sử dụng đang tăng lên từng ngày Hàng ngàn người sử dụng mới và các node hỗ trợ như là router và server đang được đưa vào trong mạng Internet mỗi ngày Chúng ta thử hình dung nhiệm vụ của router nếu nó phải theo kịp lượng người sử dụng này Chuyển mạch nhãn cung cấp các giải pháp cho sự phát triển nhanh chóng và xây dựng các mạng lớn bằng việc cho phép một lượng lớn các địa chỉ IP được kết hợp với một hay vài nhãn Giải pháp này giảm đáng kể kích cỡ bảng địa chỉ và cho phép router hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn.

Tính đơn giản

Một khía canh hấp dẫn khác của chuyển mạch nhãn là ở chỗ nó là một giao thức chuyển tiếp cơ bản Nó đơn giản đến tuyệt vời: chuyển tiếp gói chỉ dựa vào nhãn Nhãn được xác nhận thế nào là một vấn đề khác; nghĩa là, các kỹ thuật điều khiển được thực hiện như thế nào để ràng buộc nhãn với lưu lượng người sử dụng là không liên quan tới

hoạt động chuyển tiếp thực sự Những kỹ thuật điều khiển này là một cái gì đó phức tạp, nhưng chúng không ảnh hưởng đến hiệu quả của dòng lưu lượng người sử dụng.

Tại sao khái niệm này lại quan trọng? Nó có nghĩa rằng nhiều phương pháp khác nhau có thể được sử dụng để thiết lập các ràng buộc nhãn với lưu lượng người sử dụng Nhưng sau khi ràng buộc được thực hiện, các hoạt động chuyển mạch nhãn để chuyển tiếp lưu lượng là đơn giản Các hoạt động chuyển mạch nhãn có thể được thực hiện bằng phần mềm, bằng các mạch tích hợp chuyên dung, hay bằng các bộ xử lý đặc biệt.

Sử dụng tài nguyên

Các kỹ thuật điều khiển để thiết lập nhãn không được là gánh nặng cho mạng Chúng không nên tiêu tốn nhiều tài nguyên Nếu chúng làm như vậy, thì lợi ích của nó bị phủ nhận May mắn thay, các mạng chuyển mạch nhãn không cần nhiều tài nguyên mạng để thực hiện các công cụ điều khiển trong việc thiết lập các đường đi chuyển mạch nhãn cho lưu lượng người sử dụng (nếu chúng tiêu tốn nhiều tài nguyên thì là do chúng được thiết kế không tốt)

Điều khiển đường đi

Trừ một số ngoại lệ, định tuyến trong các liên mạng được thực hiện bằng việc sử dụng địa chỉ đích IP (hay trong một LAN là địa chỉ MAC đích) Hiện tại cũng có nhiều sản phẩm đang sử dụng các thông tin khác, chẳng hạn như trường kiểu dịch vụ IP (TOS) và số cổng là một phần trong việc quyết định chuyển tiếp Nhưng định tuyến dựa theo địa chỉ đích là phương pháp chuyển tiếp phổ biến nhất trong mạng IP

Định tuyến dựa theo địa chỉ đích không luôn luôn là hoạt động hiệu quả Để thấy tại sao, chúng ta xem xét hình 1.3 Router 1 nhận lưu lượng từ các router 2 và router 3 Nếu địa chỉ đích IP trong gói IP đến là địa chỉ của router 6, bảng định tuyến tại router 1 sẽ chỉ đạo router này chuyển tiếp lưu lượng đi theo router 4 hoặc router 5 Trừ một số ngoại lệ, không có yếu tố nào khác được tính đến ở đây

Chuyển mạch nhãn cho phép các đường đi qua một liên mạng được điều khiển tốt hơn Chẳng hạn, một gói tin được dán nhãn xuất phát từ router 2 dự định đi đến router 6 và một gói tin nhãn khác cũng định đi đến router 6 nhưng xuất phát từ router 3 Trong mạng chuyển mạch nhãn, các giá trị nhãn khác nhau của các gói có thể hướng dẫn router 1 gửi gói đã được dán nhãn tới router 4 và một gói với một giá trị nhãn khác đi đến router 5 rồi sau đó mới đến router 6.

Khái niệm này cung cấp một công cụ để điều khiển các node và các tuyến xử lý lưu lượng hiệu quả hơn, cũng như đưa ra các lớp lưu lượng nào đó với mức dịch vụ khác nhau (dựa trên các yêu cầu về QoS) Có thể tuyến giữa router 1 và router 4 là DS3; tuyến giữa router 1 và router 5 là SONET Nếu ứng dụng của người sử dụng cần nhiều băng tần hơn, nhãn của người sử dụng có thể được dùng để hướng dẫn router chuyển lưu lượng vào tuyến SONET chứ không vào tuyến DS3 Giải pháp dựa trên chính sách này sử dụng chuyển mạch nhãn để cho mạng đáp ứng các yêu cầu của các lớp lưu lượng - khái niệm này được gọi là kỹ thuật lưu lượng (TE).

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ MPLS2.1 Một số vấn đề cơ bản

2.1.1 Các thuật ngữ, định nghĩa sử dụng trong MPLS

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

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

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

Một router đường xuống có tính chất tương đối so với một router khác, nghĩa là nó gần đích hơn router được nói đến đó dọc theo đường dẫn chuyển mạch nhãn.

Mặt phẳng điều khiển: Là nơi mà các thông tin điều khiển như là thông tin về

nhãn và định tuyến được trao đổi với nhau.

Mặt phẳng dữ liệu/Mặt phẳng chuyển tiếp: Là nơi mà hoạt động chuyển tiếp

thực sự được thực hiện Điều này chỉ có thể được thực hiện sau khi mặt phẳng điều khiển đã được thiết lập.

Nhãn: Là thực thể có độ dài cố định dùng làm cơ sở cho việc chuyển tiếp Thuật

ngữ nhãn có thể được dùng trong 2 ngữ cảnh khác nhau Một thuật ngữ liên quan tới nhãn có độ dài 20 bit, ứng với việc MPLS được triển khai trên các công nghệ lớp 2 sử dụng cấu trúc nhãn trong địa chỉ MAC, như ATM, hay FR Thuật ngữ khác liên quan tới tiêu đề nhãn, có độ dài 32 bit, ứng với việc MPLS được triển khai trên các công nghệ lớp 2, mà địa chỉ MAC không có cấu trúc nhãn Chúng ta sẽ còn đề cập về nhãn trong phần sau Một điểm cần chú ý là trong MPLS nhãn có quan hệ với QoS.

Ràng buộc nhãn: Là một sự kết hợp của một FEC với một nhãn

Ngăn xếp nhãn: Một tập các nhãn có thự tự được chỉ định cho gói Việc xử lý

các nhãn này cũng tuân theo một thứ tự.

Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC): FEC là một nhóm các gói, nhóm các

gói này chia sẻ cùng yêu cầu trong sự chuyển tiếp chúng qua mạng Tất cả các gói trong một nhóm như vậy được cung cấp cùng cách chọn đường tới đích Khác với chuyển tiếp IP truyền thống, trong MPLS việc gán một gói cụ thể vào

một FEC cụ thể chỉ được thực hiện một lần khi các gói vào trong mạng MPLS không ra quyết định chuyển tiếp với mỗi datagram lớp 3 mà sử dụng khái niệm FEC FEC phụ thuộc vào một số các yếu tố, ít nhất là phụ thuộc vào địa chỉ IP và có thể là phụ thuộc cả vào kiểu lưu lượng trong datagram (thoại, dữ liệu, fax…) Sau đó dựa trên FEC, nhãn được thoả thuận giữa các LSR lân cận từ lối vào tới lối ra trong một vùng định tuyến Mỗi LSR xây dựng một bảng để xác định xem một gói phải được chuyển tiếp như thế nào Bảng này được gọi là cơ sở thông tin nhãn (LIB: Label Information Base), nó là tổ hợp các ràng buộc FEC với nhãn (FEC-to-label) Và nhãn lại được sử dụng để chuyển tiếp lưu lượng qua mạng

Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR): Thiết bị trong mạng MPLS chỉ thực

hiện chuyển tiếp các gói dựa trên giá trị nhãn mà chúng mang theo.

Bộ định tuyến biên nhãn (LER): Là một LSR thực hiện thêm chức năng đó là

nhận các gói chưa được dãn nhãn (gói IP) và chỉ định một nhãn cho chúng tại lối vào LER cũng thực hiện loại bỏ nhãn tại lối ra.

Đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP): là một đường đi để gói tin qua mạng

chuyển mạch nhãn trọn vẹn từ điểm bắt đầu dãn nhãn đến điểm nhãn bị loại bỏ khỏi gói tin Các LSP được thiết lập trước khi truyền dữ liệu

LSP từ đầu tới cuối được gọi là đường hầm LSP, nó là chuỗi liên tiếp các đoạn LSP giữa 2 node kề nhau Các đặc trưng của đường hầm LSP, chẳng hạn như phân bổ băng tần, được xác định bởi sự thoả thuận giữa các node, nhưng sau khi đã thoả thuận, node lối vào (bắt đầu của LSP) xác định dòng lưu lượng bằng việc chọn lựa nhãn của nó Khi lưu lượng được gửi qua đường hầm, các node trung gian không kiểm tra nội dung của tiêu đề mà chỉ kiểm tra nhãn Do đó, phần lưu lượng còn lại được xuyên hầm qua LSP mà không phải kiểm tra Tại cuối đường hầm LSP, node lối ra loại bỏ nhãn và chuyển lưu lượng IP tới node IP.

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

có thể được thiết lập giữa 2 node, và lưu lượng giữa 2 node đó có thể được chuyển vào trong các đường hầm này theo các chính sách cục bộ.

Trong mạng MPLS các LSP được thiết lập bằng một trong 3 cách đó là: Định tuyến từng chặng, định tuyến hiện (ER) và định tuyến cưỡng bức (CR) Chúng ta sẽ đề cập đến các giao thức này chi tiết hơn trong phần sau.

Cơ sở thông tin nhãn (LIB): Bảng chứa các ràng buộc nhãn/FEC mà LSR

nhận được từ các giao thức phân bổ nhãn.

Giao thức phân bổ nhãn (LDP): Một trong các giao thức dùng để phân bổ

nhãn giữa LSR và các LSR lân cận Các công cụ phân bổ nhãn khác gồm có: RSVP dùng trong MPLS-TE và MG-BGP sử dụng trong VPN LDP thường sử dụng cùng với định tuyến từng chặng.

Giao thức đặt trước tài nguyên (RSVP): Giao thức này khởi đầu được dự

định là một giao thức báo hiệu cho chất lượng dịch vụ của các dịch vụ được tích hợp (IntServ), trong đó 1 host yêu cầu một mức QoS nào đó từ mạng Sự đặt trước này có thể là bên trong một mạng doanh nghiệp hay trên mạng toàn cầu RSVP với một chút sửa đổi đã tương thích với MPLS để trở thành một giao thức báo hiệu hỗ trợ MPLS-TE trong lõi RSVP được mô tả chi tiết trong RFC 2205 và RFC 3209.

Định tuyến cưỡng bức-LDP (CR-LDP): Đây là một giải pháp khác với RSVP

dùng như một giao thức báo hiều để thực hiện MPLS-TE CR-LDP thường sử dụng để phân bổ nhãn với định tuyến hiện và định tuyến cưỡng bức.

2.1.2 Một sồ vấn đề liên quan đến nhãn (Label)

Không gian nhãn

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

dạng không gian nhãn đó là: Không gian nhãn theo từng giao diện và Không nhãn theotừng node (theo tất cả các giao diện). Cả 2 loại không gian nhãn này được minh hoạ trong hình 2.1.

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

được kết hợp với một giao diện nào đó trên một LSR, chẳng hạn như giao diện DS3 hay SONET Không gian nhãn này thường được sử dụng với các mạng ATM và FR,

trong đó các nhãn nhận dạng kênh ảo được kết hợp với 1 giao diện Không gian nhãn loại này được sử dụng khi 2 thực thể đồng cấp được kết nối trực tiếp trên một giao diện, và nhãn được sử dụng chỉ để nhận dạng lưu lượng gửi trên giao diện Nếu LSR sử dụng một giá trị giao diện để giữ một bản ghi các nhãn trên mỗi giao diện, thì một giá trị nhãn có thể được tái sử dụng tại mỗi giao diện Theo một nghĩa nào đó, bộ nhận dạng giao diện này trở thành một nhãn bên trong tại LSR, khác với nhãn bên ngoài được gửi giữa các LSR.

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

Hình 2.1 Các loại không gian nhãn

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

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

Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn

Một yêu cầu cần thiết với nhãn đó là một nhãn phải nhận dạng một FEC sao cho không có sự nhầm lẫn Điều này nghe có vẻ đơn giản nhưng cũng không quá dễ để

thực hiện Chẳng hạn, một node nào đó có thể nhận được 1 nhãn giống nhau từ 2 node khác đến, hay một ví dụ khác đó là một nhãn có thể nhận được từ một node không kết nối trực tiếp

Bất cứ trường hợp nào xảy ra thì một LSR không được ràng buộc nhãn với 2 FEC khác nhau trừ khi nó có phương pháp nào đó để nhận biết rằng gói đang đến là của LSR nào Vì vậy, mặc dù MPLS có nhiều qui tắc trong việc ràng buộc các nhãn với các FEC, song ý tưởng chính phải nhớ đó là: mỗi LSR phải có khả năng hiểu và thông dịch nhãn với FEC tương ứng của nó.

Hình 2.2 đưa ra 4 kịch bản về việc MPLS thiết lập các qui tắc về tính duy nhất của nhãn trong không gian nhãn như thế nào Trong các kịch bản này, chúng ta sử dụng kí hiệu Ru và Rd cho LSR đường lên và LSR đường xuống.

Hình 2.2 Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn

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

 Kịch bản 2: LSR Rd ràng buộc nhãn L2 với FEC F và gửi ràng buộc này tới

Với kịch bản 1 và 2, đó là vấn đề cục bộ liệu L1 có bằng L2 Với kịch bản 3 và 4, qui tắc sau được áp dụng: Nếu khi Rd nhận được 1 gói mà nhãn trên cùng của nó là L, Rd có thể xác định liệu nhãn đó được đặt vào bởi Ru1 hay Ru2, lúc đó MPLS không yêu cầu F1 bằng F2 Do đó, với kịch bản 3 và 4, Rd đang sử dụng các không gian nhãn khác nhau để phân bổ ràng buộc tới Ru1 và Ru2, đó là ví dụ về việc sử dụng không gian nhãn theo từng giao diện.

Ngăn xếp nhãn

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

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

Nếu ngăn xếp nhãn của gói có độ sâu m, nhãn tại đáy của ngăn xếp được xem như là nhãn mức 1, nhãn trên nó là nhãn mức 2, và nhãn trên cùng là nhãn mức m Trong hình 2.3, chúng ta có 3 LSR là các thành viên của cùng một miền (miền B) và LSR A và LSR C là các LSR biên Ví dụ này cũng thừa nhận rằng miền này là miền chuyển tiếp (nghĩa là gói không bắt đầu hay kết thúc tại miền này) Người ta muốn cô lập các LSR bên trong miền khỏi những hoạt động này.

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

Hình 2.3 Ngăn xếp nhãn và cấu trúc phân cấp

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

Hình 2.4 biểu diễn các ví dụ về ngăn xếp nhãn Các node A, B, G, và H là các node bên ngoài (các LSR lối ra và lối vào) còn miền bên trong gồm các node C, D, E và F Các bảng LSR tại node C và F có ngăn xếp nhãn với độ sâu là 2 Các bảng LSR D và LSR E có ngăn xếp nhãn với độ sâu 1 Trong ví dụ này, các khả năng MPLS được mở rộng ra ngoài tới các node A, B, G và H Dó đó, đằng sau những node này có thể là những node không có khả năng MPLS, chẳng hạn như các trạm làm việc hay các server.

Node A gửi 1 gói tới node C với nhãn 21 Node C hỏi bảng nhãn của nó và quyết định rằng nhãn được đẩy xuống và nhãn 33 được sử dụng giữa node C và node D Gói gửi tới node D có 2 nhãn, nhưng nhãn 21 không được kiểm tra bởi node D Bảng nhãn của nó chỉ đạo nó hoán đổi nhãn 33 cho nhãn 14 và chuyển tiếp gói ra giao diện e, tuyến nối đến node E.

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

Ví dụ thứ 2 trong hình 2.4 là một gói đến từ node B, với giá trị nhãn 42 Bảng nhãn tại node C chỉ ra rằng nhãn này được đẩy vào ngăn xếp, và nhãn 33 được sử dụng như là nhãn bên ngoài Quá trình xử lý sau đó là giống như trong ví dụ thứ nhất cho đến khi gói đến node F Đến đây, nhãn 42 được lấy ra và được ràng buộc với nhãn 61 trên giao diện c, tuyến nối đến node H.

Trong ví dụ này, chỉ một ràng buộc nhãn được cần tại các LSR bên trong để xử lý 2 nhãn bên ngoài Tất nhiên, có thể ràng buộc hàng ngàn nhãn từ các node bên ngoài tới một ràng buộc nhãn ở bên trong miền

Hình 2.5 biểu diễn một ví dụ khác Trong ví dụ này, LSR F thực hiện lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp chứ không phải là LSR E làm điều đó LSR E xử lý nhãn bên ngoài

Hình 2.6 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: nhãn được lấy 2 lần tại LSR E và F

Hình 2.6 biểu diễn thêm một ví dụ về ngăn xếp nhãn Trong ví dụ này, các node G và H không là các LSR Chúng là các trạm đầu cuối, chẳng hạn như là các router hay server, chúng không được cấu hình để hỗ trợ các hoạt động MPLS Có 2 sự lấy nhãn trong ngăn xếp xảy ra, đầu tiên là tại LSR E và thứ hai là tại LSR F

Cả 3 kịch bản về ngăn xếp nhãn trong các hình 2.4, 2.5 và 2.6 đều được cho phép sử dụng trong mạng MPLS.

Hình 2.5 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR F lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp

Sự duy trì nhãn

MPLS định nghĩa 2 chế độ để duy trì nhãn

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

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

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

 Một LSR Ru có thể nhận 1 ràng buộc nhãn với 1 FEC nào đó từ một LSR Rd, mặc dù Rd này không là chặng kế tiếp của Ru (hay không còn là chặng kế tiếp của Ru) với FEC đó.

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

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

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

Tổng hợp FEC

Một cách để phân chia lưu lượng vào trong các FEC là tạo 1 FEC riêng biệt cho mỗi tiền tố địa chỉ xuất hiện trong bảng định tuyến, như biểu diễn trong hình 2.7(a) Giải pháp này có thể tạo ra 1 tập các FEC cho phép cùng đi một đường tới node lối ra Trong tình huống này, bên trong một miền MPLS, những FEC riêng biệt thực là vô ích Theo quan điểm MPLS, hợp nhất những FEC đó thành một FEC Tình huống này tạo ra một sự lựa chọn: Ràng buộc một nhãn riêng với 1 FEC, hay ràng buộc 1 nhãn với tổ

hợp FEC và sử dụng nhãn kết hợp cho tất cả lưu lượng bên trong tổ hợp, như biểu diễn

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

Một tập các FEC có thể (a) được tổng hợp vào trong một FEC duy nhất, (b) được tổng hợp vào trong một tập các FEC, (c) hay không được tổng hợp tý nào Đặc tả về MPLS sử dụng thuật ngữ “hạt” để mô tả sự tổng hợp (ở đây có thể hiểu khái niệm hạt là liên quan đến kích thước và mức mô tả, phân biệt chi tiết của dòng lưu lượng đến đâu, và rõ ràng là khi tổng hợp thì các dòng lưu lượng nhỏ tạo thành dòng lưu lượng lớn hơn nên các tham số mô tả dòng lớn sẽ không chi tiết, cụ thể như các dòng nhỏ - do đó người ta nghĩ đến việc dòng lưu lượng lúc này thô như các hạt đang chảy), có những kiểu hạt sau đây: (a) dạng hạt thô nhất, (b) dạng hạt mịn nhất

Hợp nhất nhãn

Với hợp nhất nhãn, nhiều gói đến với nhãn khác nhau được áp một nhãn duy nhất trên giao diện lối ra (cùng giao diện) Ý tưởng được minh hoạ trong hình 2.8 LSR C gửi 3 gói tới LSR D, với nhãn 21, 24, và 44 trong các tiêu đề nhãn LSR D hợp nhất những nhãn này vào trong nhãn 14 và gửi 3 gói tới LSR E.

MPLS hỗ trợ cả 2 loại LSR, đó là loại LSR có thể thực hiện hoạt động hợp nhất và LSR không hỗ trợ hoạt động hợp nhất Những qui tắc cơ bản cho cả 2 loại LSR này

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

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

2.1.3 Một số vấn đề liên quan đến ràng buộc nhãn (FEC/Label)

Các phương pháp ràng buộc nhãn với FEC

Ràng buộc tại chỗ và ràng buộc xa

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

theo các qui tắc (như được trình bày trong phần Sự duy nhất của nhãn trong không giannhãn) Như được biểu diễn trong hình 2.9, ràng buộc xa là hoạt động trong đó 1 node lân

cận chỉ định 1 ràng buộc nhãn tới node cục bộ Thông thường, điều này được thực hiện với các bản tin điều khiển, chẳng hạn như là bản tin phân bổ nhãn.

Ràng buộc xa

Ràng buộc tại chỗ

Hình 2.9 Ràng buộc tại chỗ và ràng buộc xaRàng buộc đường lên và ràng buộc đường xuống

Như được mô tả trong hình 2.10, ràng buộc nhãn đường xuống (đường lên) liên quan tới phương pháp trong đó ràng buộc nhãn được thực hiện bởi LSR đường xuống (đường lên) Thuật ngữ đường xuống chỉ hướng từ nguồn đến đích, và hướng của đường lên là từ đích đến nguồn Khi router đường lên (Ru) gửi 1 gói tới router đường xuống

(Rd), gói này đã được nhận dạng trước đó như là một thành viên của 1 FEC và nhãn L được kết hợp với FEC Do đó, L là nhãn lối ra của Ru, và là nhãn lối vào của Rd.

Ràng buộc đường lên Ràng buộc đường xuống

Hình 2.10 Ràng buộc đường lên và đường xuống

Các chế độ điều khiển ràng buộc nhãn với FEC

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

Điều khiển độc lập (independent)

Trong chế độ điều khiển độc lập, router ràng buộc nhãn với mỗi FEC mà nó biết Do đó, mỗi FEC (tối thiểu là mỗi tiền tố địa chỉ IP) có 1 nhãn được ràng buộc với nó Hiển nhiên, các giao thức định tuyến IP, chẳng hạn như OSPF, đã được sử dụng trước đó để có được thông tin, thông tin này được đặt trong bảng định tuyến IP.

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

Như trong hình 2.11, LSR D đang thông báo với các LSR đồng cấp của nó rằng nhãn cục bộ của nó là 40 được ràng buộc với tiền tố địa chỉ IP 192.168.21.104 Một ý tưởng quan trọng đằng sau hoạt động này là ở chỗ dự định phân bổ này là có các node lân cận của D sử dụng nhãn 40 khi gửi lưu lượng tới node D với tiền tố địa chỉ này Nói cách khác là, node đường lên sử dụng giá trị nhãn được gán bởi node đường xuống (node gán nhãn) khi gửi lưu lượng với nhãn/prefix cho node đã thực hiện gán.

Do đó, rõ ràng nhãn 40 sẽ được sử dụng bởi node đường lên C khi gửi mọi gói IP với địa chỉ đích 192.168.20.x tới node D Tuy nhiên, node D sẽ không sử dụng nhãn 40 cho lưu lượng tới node I, E, và J Chẳng hạn, khi gửi lưu lượng tới node E, node D sẽ sử dụng nhãn đã được gửi tới nó từ node E

Chúng ta nhấn mạnh lại là ở đây node D phát hành (quảng cáo) nhãn 40 với tiền tố địa chỉ 192.168.20.0/24 tới tất cả các thực thể đồng cấp phân bố nhãn của nó Việc các thực thể đồng cấp này có sử dụng nhãn này hay không còn tuỳ thuộc vào quan hệ đường lên hay đường xuống của chúng với node D.

Một ưu điểm của điều khiển độc lập là ở chỗ các hoạt động ràng buộc nhãn xảy ra chỉ sau khi sự phát hành địa chỉ đã thực hiện Bằng việc thừa nhận rằng sự phát hành địa chỉ dẫn tới hội tụ định tuyến nhanh (nghĩa là các bảng định tuyến trong miền định tuyến là ổn định và đồng bộ với các bảng định tuyến khác), thì các ràng buộc nhãn cũng được thiết lập khá nhanh, do đó cho phép mạng sử dụng các nhãn hiệu quả về mặt thời gian.

Tuy nhiên, điều khiển độc lập nên được thiết lập sao cho các LSR lân cận cùng thống nhất về các FEC (các tiền tố địa chỉ) mà chúng sẽ sử dụng Nếu không có sự thống nhất này, một số FEC có thể không có các LSP đi kèm với chúng hay chúng được thiết lập không hiệu quả Chẳng hạn, trong hình 2.11, giả sử LSR C và D có sự

lựa chọn khác nhau về các FEC Có thể là cả 2 LSR này đang ràng buộc cùng lúc, vì thế có sự không nhất quán.

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

Điều khiển theo lệnh (ordered)

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

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

Nhược điểm đối với điều khiển theo lệnh là ở chỗ nó cần nhiều thời gian hơn điều khiển độc lập để thiết lập LSP Một số người xem điều này như là một lượng “trế” không đáng kể mà phương pháp này đưa tới cho các nhà quản trị mạng Song một số người khác cho rằng điều khiển theo lệnh là không tiện lợi MPLS hỗ trợ cả 2 chế độ điều khiển này, nhưng cần nhớ rằng điều khiển theo lệnh nên được thực hiện tại tất cả các LSR nếu nó hiệu quả Chúng ta sẽ còn trở lại với điều khiển theo lệnh trong các phần sau khi nói về định tuyến cưỡng bức.

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

Thủ tục điều khiển độc lập được biểu diễn trong hình 2.11 cũng là ví dụ về phân bố nhãn không theo yêu cầu, LSR không chỉ ấn đinh mà còn phát hành (phân tán) các ràng buộc nhãn tới tất cả các node lân cận (cả các node đường lên và đường xuống) cho dù là những LSR lân cận đó có cẩn ràng buộc đó hay không Hình 2.12 minh hoạ cho kiểu phân bổ nhãn không theo yêu cầu.

Hình 2.12 Phân bổ ràng buộc nhãn không theo yêu cầu

Một kiểu phân bổ nhãn khác đó là phân bổ nhãn theo yêu cầu Với giải pháp này, một ràng buộc nhãn chỉ xảy ra nếu một LSR bị yêu cầu thực hiện Hình 2.13 minh hoạ cho kiểu phân bổ ràng buộc nhãn theo yêu cầu.

Hình 2.13 Phân bổ ràng buộc nhãn theo yêu cầu

2.2 Các loại thiết bị trong mạng MPLS

Các thiết bị tham gia trong một mạng MPLS có thể được phân loại thành các bộ định tuyến biên nhãn (LER) và các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR)

Hình 2.14 Các kiểu node trong mạng MPLS

LSR là 1 thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của 1 mạng MPLS, nó tham gia

trong việc thiết lập các đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) bằng việc sử dụng giao thức báo hiệu nhãn thích ứng và thực hiện chuyển mạch tốc độ cao lưu lượng số liệu dựa trên các đường dẫn được thiết lập.

LER là 1 thiết bị hoạt động tại biên của mạng truy nhập và mạng lõi MPLS Các

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

Ngoài ra khi MPLS được xếp chồng trên ATM, các chuyển mạch ATM được điều khiển bởi mặt phẳng điều khiển MPLS, và lúc đó các chuyển mạch ATM được gọi là các ATM-LSR Tương ứng chúng ta có 2 loại thiết bị là ATM-LSR hoạt động trong lõi, và ATM-LSR biên hoạt động ở biên mạng hay còn gọi là ATM-LER.

ATM-LSR là các chuyển mạch ATM có thể thực hiện chức năng như LSR Các

ATM-LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mặt phẳng điều khiển và chuyển tiếp số liệu theo cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mặt phẳng chuyển tiếp Như vậy các tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp phần mềm MPLS để thực hiện chức năng của LSR

Các thiết bị biên khác với các thiết bị lõi ở chỗ là: ngoài việc phải chuyển tiếp lưu lượng nó còn phải thực hiện việc giao tiếp với các mạng khác đó là chỉ định hay loại bỏ nhãn Hình 2.14 biểu diễn các loại thiết bị sử dụng trong mạng MPLS.

Chế độ khung là thuật ngữ được sử dụng khi chúng ta chuyển tiếp một gói với một nhãn được đính vào gói trước tiêu đề lớp 3 (chẳng hạn tiêu đề IP) Trong chế độ này một tiêu đề nhãn được bổ sung vào giữa gói tin lớp 3 và tiêu đề lớp 2.

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

Nói một cách đơn giản, nhãn là một giá trị được bổ sung cho một gói, nói cho mạng biết nơi nào gói đi qua Nhãn là một giá trị 20bit, nghĩa là có 220 giá trị nhãn có thể Một gói có thể có nhiều nhãn, được mang trong ngăn xếp nhãn Tại mỗi chặng trong mạng, chỉ các nhãn bên ngoài được kiểm tra LSR sử dụng nhãn để chuyển tiếp các gói trong mặt phẳng dữ liệu, các nhãn này trước đó được chỉ định và phân bổ trong mặt phẳng điều khiển Khuôn dạng tiêu đề nhãn có dạng như hình 2.15.

Link Layer MPLS SHIM Network Layer Other Layers Headers Header Header and data

32 bits

Label Exp BS TTL

Hình 2.18 Khuôn dạng tiêu đề nhãn

Hình 2.16 PPP/Ethernet là lớp liên kết dữ liệu

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

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

thực tế Chẳng hạn Cisco sử dụng những bit này để giữ bộ chỉ thị QoS -thường là một bản sao trực tiếp của các bit chỉ thị độ ưu tiên trong gói IP Khi các gói MPLS bị xếp hàng, có thể sử dụng các bit Exp như cách sử dụng các bit chỉ thị độ ưu tiên IP.

 BS (Bottom of stack) – Có thể có hơn 1 nhãn với 1 gói Bit này dùng để chỉ

thị cho nhãn ở cuối ngăn xếp nhãn Nhãn ở đáy của ngăn xếp nhãn có giá trị BS bằng 1 Các nhãn khác có giá trị bit BS bằng 0.

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

của các bit TTL trong tiêu đề gói IP Chúng giảm giá trị đi 1 đơn vị khi gói đi qua mỗi chặng để tránh lặp vòng vô hạn TTL cũng có thể được sử dụng khi các nhà điều hành mạng muốn dấu cấu hình mạng nằm bên dưới.

2.3.2 Chế độ tế bào

Chế độ tế bào là thuật ngữ được sử dụng khi chúng ta có 1 mạng các chuyển mạch ATM hay mạng FR sử dụng MPLS trong mặt phẳng điều khiển để hoán đổi thông tin VCI/VPI thay cho việc sử dụng báo hiệu ATM hay báo hiệu FR.

PPP header Shim Header Layer 3 Header

MAC header Shim Header Layer 3 Header