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

1.2.3 Công nghệ ATM 4

1.2.4 IP và ATM 4

So sánh giữa IP và ATM 4

Giải pháp sử dụng mô hình xếp chồng 6

1.3 Sự ra đời công nghệ MPLS 8

1.3.1 Chuyển mạch nhãn là gì? 8

1.3.2 Tại sao sử dụng MPLS? 10

Tốc độ và trễ 10

Khả năng mở rộng mạng 11

Tính đơn giản 11

Sử dụng tài nguyên 12

Điều khiển đường đi 12

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ MPLS 14

2.1 Một số vấn đề cơ bản 14

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

2.3 Các chế độ hoạt động của MPLS 32

2.3.1 Chế độ khung 32

2.3.2 Chế độ tế bào 33

2.4 Các giao thức phân bổ nhãn 35

2.4.1 Giao thức phân phối nhãn LDP 35

Giới thiệu 35

Các loại bản tin LDP 36

Thủ tục thăm dò LSR lân cận 37

Các bản tin LDP 38

Phát hành và sử dụng nhãn 43

2.4.2 Giao thức RSVP với việc phân bổ nhãn 48

2.4.3 Giao thức BGP với việc phân bổ nhãn 54

2.5 Định tuyến trong mạng MPLS 55

2.5.1 Định tuyến cưỡng bức (CR) với CR-LDP 56

Khái niệm 56

Định tuyến hiện (ER) và định tuyến cưỡng bức (CR) 57

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

3.1.1 Mở đầu 71

3.1.2 Cấu trúc phân lớp chức năng NGN 72

3.1.2 Nguyên tắc tổ chức mạng 72

3.1.3 Tổ chức các lớp chức năng trong NGN 73

Tổ chức lớp ứng dụng và lớp dịch vụ mạng 73

Tổ chức lớp điều khiển 74

Tổ chức lớp truyền tải 74

Tổ chức lớp truy nhập 74

3.1.4 Kết nối NGN với các mạng hiện thời 74

Kết nối với mạng PSTN 74

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 Nam 78

3.2.2 Các công nghệ và triển vọng triển khai 78

1 Công nghệ IP 79

2 Công nghệ ATM 79

3 Công nghệ MPLS 79

3.2.3 Các giải pháp ứng dụng MPLS 80

1 Giải pháp 1: MPLS trong mạng lõi 81

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

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế 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

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên

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

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm 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 nhãnLSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn

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

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp

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

OSPF Open Shortest Path First Giao 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

SG Signaling Gateway Cổng báo hiệu

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

TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền

dẫn

UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu

VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo

VNPT Vietnam Post & Telecommunications Tổng công ty BCVT Việt Nam

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 nghiệpđều phát triển mạnh mẽ, và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ Sốngười sử dụng các dịch vụ mạng tăng đáng kế, theo dự đoán con số này đang tăng theohàm mũ Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng được yêu cầucao hơn Đứng trước tình hình này, các vấn đề về mạng bắt đầu bộc lộ, các nhà cungcấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã có nhiều nỗ lực để nâng cấp cũng nhưxây dựng hạ tầng mạng mới Nhiều công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch đãđược 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 tyBCVT 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 giaothức MPLS, việc tìm hiểu các vấn đề về công nghệ MPLS là vấn đề quan trọng đối vớisinh 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, tìmhiểu các vấn đề kỹ thuật của công nghệ, và ứng dụng của công nghệ MPLS trong mạngthế hệ kế tiếp NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam Bố cục của đồ án gồm 3chương

 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 đềcủa công nghệ MPLS đòi hỏi phải có kiển thức sâu rộng, và lâu dài Do vậy đồ ánkhông tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy

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 emtrong thời gian qua

Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân - những người đã giúp đỡđộng 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 vànhững 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 côngnghệ 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 trọngtrong 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 tintrở nên rất cần thiết với con người Gần như chúng ta có thể tìm kiếm mọi thông tin màchúng ta cần trên Internet, do đó nhu cầu truy cập vào mạng Internet để tìm kiếm, traođổi thông tin trở nên rất lớn Trong bối cảnh đó mạng Internet trở thành công cụ hữuích đáp ứng một cách đầy đủ nhất và dẫn đến sự bùng nổ về số người sử dụng mạng,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 khôngngừng phát triển và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ Nhu cầu sửdụng của con người ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng: các dịch vụ đaphương tiện mới xuất hiện ngày càng đa dạng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ củangười sử dụng cũng ngày càng cao, khắt khe hơn, các ứng dụng yêu cầu băng thônglớn, 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 trongmạng Truớc tình trạng như vậy cần có các biện pháp để giải quyết khắc phục Chúng

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

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

Mạng Internet truyền thống không có cơ chế phân loại dòng lưu lượng, và bởi vìtính phức tạp của nó, mạng xử lý lưu lượng của tất cả các ứng dụng theo một lối nhưnhau và phân phối lưu lượng trên cơ sở nỗ lực tối đa Nghĩa là, lưu lượng được phânphối 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 phảnhồi (điều khiển tắc nghẽn) tới người sử dụng để yêu cầu người sử dụng giảm lượng dữliệu gửi vào mạng Nhưng thực tế thì kỹ thuật này không hiệu quả bởi vì nhiều dònglưu lượng trong mạng có thời gian hoạt động rất ngắn rất ngắn, chỉ có một vài gói Vìvậy, khi mà người sử dụng nhận được phản hồi thì đã không còn gửi dữ liệu Các góiphản 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 Internettruyền thống Chúng ta thử hình dung ra tình huống sau: khi 2 người sử dụng đangcùng 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 dònglưu lượng của ứng dụng có độ ưu tiên thấp hơn trước (thường thì đó là ứng dụng cóyêu cầu băng thông thấp hơn), song mạng thì không làm như vậy, nó không phân biệtngười sử dụng và không dành quyền ưu tiên cho người sử dụng nào

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

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

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

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

có thể đáp ứng được yêu cầu Khi các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao và khả năng để hỗ trợtốc độ truyền dẫn băng tần lớn xuất hiện thì các thiết bị với khả năng chuyển mạch tạolớp 2 và lớp 3 bằng phần cứng phải được triển khai Các thiết bị chuyển mạch lớp 2nhằm vào tắc nghẽn tại cổ chai chuyển mạch trong các mạng con của môi trường mạngcục bộ (LAN) Các thiết bị chuyển mạch lớp 3 giúp làm giảm nhẹ tắc nghẽn cổ chaitrong việc định tuyển lớp 3 bằng việc đưa tuyến đường đã tìm kiếm ở lớp 3 tới phầncứng chuyển mạch tốc độ cao

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

Ngoài ra, hầu hết các giao thức định tuyến được triển khai ngày nay dựa trên cácthuật toán được thiết kế để đạt được đường dẫn ngắn nhất trong mạng mà không tínhcác metric bổ sung như là: trễ, biến thiên trễ và tắc nghẽn lưu lượng, những yếu tố nàylại là nguy cơ có thể làm giảm hiệu năng mạng Kỹ thuật lưu lượng là một thách thứccho 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 nhanhchóng trở thành giao thức liên mạng thông dụng nhất, ngày nay gần như các liên mạngcông cộng sử dụng giao thức IP Mạng IP có mặt ở khắp mọi nơi, đặc biệt mạngInternet toàn cầu chúng ta hiện nay cũng đang sử dụng giao thức IP

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

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

1.2.3 Công nghệ ATM

Song song với sự phát triển chóng mặt của Internet và tăng tốc độ xử lý của bộđịnh tuyến là sự phát triển mạnh trong lĩnh vực chuyển mạch Mạng số dịch vụ tíchhợp băng rộng (B-ISDN) là một kỹ thuật cho phép truyền thông thời gian thực giữa cácthiết bị truyền thông đầu cuối, sử dụng kỹ thuật ATM ATM có thể mang mọi dòngthông 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 làkết nối ảo Bởi vì khả năng hỗ trợ truyền dữ liệu, thoại, và video với chất lượng caotrên một số các công nghệ băng tần cao khác nhau, ATM từng được xem như là côngnghệ chuyển mạch hứa hẹn nhất và thu hút nhiều sự quan tâm Tuy nhiên, hiện naycũng như trong tương lai hệ thống toàn ATM sẽ không phải là sự lựa chọn phù hợpnữa

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

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 kếtnối có hướng tức là hai hệ thống phải thiết lập đường truyền trước khi diễn ra quá trìnhtruyền dữ liệu ATM yêu cầu các kết nối được thiết lập bằng nhân công hay được thiếtlập động bởi các giao thức báo hiệu Một điểm khác nhau nữa là ATM không thực hiệnđịnh tuyến theo từng gói tại mỗi node trung gian (cách mà IP thực hiện) mà đường dẫnATM 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 dạnghay một nhãn cho chuyển mạch, kết nối và các cổng ra/vào của chuyển mạch Kỹ thuậtnày cho phép hệ thống dành riêng tài nguyên cố định cho một đường kết nối cụ thể vàmỗi chuyển mạch ATM riêng cần thiết phải xây dựng một bảng chuyển tiếp chỉ baogồm các thực thể về các kết nối đang hoạt động qua chuyển mạch Ngược lại, với IPmột bộ định tuyến phải sử dụng một bảng định tuyến chứa tất cả các đích đến có thểcaca, 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 quátrình chuyển tiếp một gói tin IP qua một bộ định tuyến Cả hai đều sử dụng thông tintrong tiêu đề gói (hay tế bào) làm khoá tìm kiếm trong bảng định tuyến hoặc bảngchuyển tiếp để tìm địa chỉ chặng tiếp theo cho gói tin Tuy nhiên, tốc độ chuyển tiếp tếbào ATM nhanh hơn tốc độ chuyển tiếp gói tin IP rất nhiều lần bởi vì các bộ địnhtuyến 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 ảonhỏ hơn nhiều so với bảng định tuyến của IP và việc chuyển tiếp được thực hiện đơngiản bằng cách “hoán đổi nhãn” Một đặc điểm quan trọng làm tăng tốc độ chuyển tiếpATM lên đáng kể là cơ chế chuyển tiếp của nó được thực hiện bằng phần cứng, điềunày 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 mộtphương thức chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP (như cơ cấu định tuyến) vàcủa ATM (như phưng thức chuyển mạch) Mô hình IP-over-ATM (IP qua ATM) củaIETF coi IP như một lớp nằm trên lớp ATM và định nghĩa các mạng con IP trên nềnmạng ATM Phương thức tiếp cận xếp chồng này cho phép IP và ATM hoạt động vớinhau mà không cần thay đổi giao thức của chúng Tuy nhiên cách này không tận dụnghết 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 côngnghệ LANE và MPOA Các công nghệ này sử dụng các máy chủ để chuyển đổi địa chỉnhưng 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 điểmriêng Nhưng một điều chắc chắn là IP sẽ có mặt trong tất cả các mạng trong tương laibởi vì ưu điểm tuyệt vời nhất của của IP đó là nó có thể chạy trên bất kỳ công nghệ lớpliên 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 từngchặng, phi kết nối của IP không bị thay đổi Thực tế IP không có ý tưởng rằng, nó đangchạy trên 1 mạng có khả năng dành trước tài nguyên và ràng buộc trễ Từ quan điểmATM, một tập các giao thức đánh địa chỉ, định tuyến và báo hiệu đã được phát triểncho 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 câutrả lời nằm ở vấn đề phân gỉải địa chỉ Để liên lạc với 1 trạm ngang cấp khác trong cùngmột 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 chỉđích lớp 2 tương ứng Theo kỹ thuật ATM, địa chỉ ATM đích chỉ được sử dụng khichuyển tiếp yêu cầu thiết lập SVC (kênh ảo báo hiệu) trước khi thiết lập kết nối Tuynhiên, 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 hình1.1 Hình vẽ minh hoạ một trạm IP nguồn được gắn vào mạng ATM, nó yêu cầu serverphân giải địa chỉ (ARS) phân giải địa chỉ ATM của trạm IP đích ARS gửi địa chỉ ATMcủa 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 tổngquát hoá giải pháp này để phân giải địa chỉ MAC với địa chỉ ATM và cũng bổ sung chứcnăng quảng bá Mục đích là phát triển một hệ thống cho phép các ứng dụng của mạngLAN có thể chạy trên mạng ATM mà không cần bất cứ sự thay đổi nào Nỗ lực của họđược đặt tên là mô phỏng LAN (LANE), LANE được ứng dụng khá phổ biến vì nó chophép các ứng dụng LAN đa giao thức chạy một cách trong suốt trên các LAN kế thừa vàLANE Cả hai giải pháp trên đều tương tự nhau ở chỗ chúng tách hoàn toàn chức năngcủa 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 nốiATM CLIP chỉ hạn chế việc truyền thông ATM ở giữa các Host (hoặc Router) trêncùng một mạng con IP logic (LIS) Ngay cả khi 2 host ở trên các mạng con khác nhauđược 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

ATM Network

Server phân giải địa chỉ

Server phân giải địa chỉ

Yêu cầu

Trả lời



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 lạcATM trực tiếp với nhau Điều này yêu cầu sự nới lỏng mô hình mạng nối tiếp đang tồntại Giải pháp này tiếp tục hỗ trợ định tuyến từng chặng truyền thống nhưng cũng cungcấp một phương tiện, theo đó thiết bị IP nguồn có thể thiết lập một kết nối ATM trựctiếp tới thiết bị IP đích trên một mạng khác Do đó, mạng có thể cung cấp một đườngdẫn 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 trênATM (MPOA) của ATM forum Cả hai giải pháp này đã mở rộng cơ chế Server phângiải 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 chỉcùng với các giao thức định tuyến và báo hiệu cần thiết để quản lý các SVC động Kháiniêm định tuyến đường tắt được minh hoạ như hình 1.2

Data

Data

Query Responsse Router

giao thức lớp mạng, không chỉ riêng IP Ngoải ra các nhà cung cấp mạng có thể cấuhình 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 MPLSthường 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 nhãnthành 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 lýtừng 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 cấuhình mạng và một không gian địa chỉ

MPLS chia bộ định tuyến làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin vàchức 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 bảngchuyển tiếp nhãn, sau đó thay thế giá trị nhãn của gói rồi chuyển ra cổng ra của bộ địnhtuyến Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin thông thường và do vậycải tiến khả năng của thiết bị Các bộ định tuyến sử dụng thiết bị này gọi là bộ địnhtuyến chuyển mạch nhãn LSR Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm cácgiao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin định tuyến giữa cácLSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành bảng định tuyếnchuyển mạch nhãn MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internetnhư OSPF và BGP hay PNNI của ATM

Khi một gói tin vào mạng MPLS, các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn khôngthực hiện chuyển tiếp theo từng gói mà thực hiện phân loại gói tin vào trong các lớptương đương chuyển tiếp FEC, sau đó các nhãn được ánh xạ vào trong các FEC Mộtgiao 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 LDPhoàn 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 thìLSR lối vào gắn nhãn cho gói và định hướng nó tới giao diện đầu ra tương ứng Sau đógói 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 từngnode trung gian như của IP Tại các node trung gian việc xử lý chỉ là tìm sự phù hợpgiữa nhãn trong gói và thực thể tương ứng trong bảng kết nối LSR và sau đó hoán đổinhãn- 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 làcác lợi ích duy nhất mà MPLS cung cấp Trong mắt của những nhà cung cấp các mạnglớn, thì khả năng để thực hiện kỹ thuật lưu lượng tiên tiến mà không phải trả giá vềhiệu năng của MPLS được quan tâm đặc biệt

Ngược lại với chuyển tiếp IP, chuyển mạch nhãn đang chứng tỏ là một giải pháphiệu quả để giải quyết vấn đề này Chuyển mạch nhãn nhanh hơn nhiều bởi vì giá trịnhãn 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 cầumột lần truy nhập tới bảng, khác với truy nhập bảng định tuyến truyền thống việc tìmkiếm 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 góiđược 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 Tạimỗi node, địa chỉ đích trong gói phải được kiểm tra và so sánh với một tập dài các địachỉ 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 thuộcvào việc nó cần thời gian bao lâu để tìm kiếm trong bảng định tuyến và tất nhiên là phụthuộc vào cả số các gói phải được xử lý trong một khoảng thời gian cho trước Kết quảcuối cùng là tại node nhận xảy ra hiện tượng biến thiên trễ, nó được là kết quả của sựtích 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 câunói 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 quamạng 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 lưulượng nhanh cũng rất quan trọng Nhưng chuyển mạch nhãn không chỉ cung cấp cácdịch 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 đangtăng lên từng ngày Hàng ngàn người sử dụng mới và các node hỗ trợ như là router vàserver đang được đưa vào trong mạng Internet mỗi ngày Chúng ta thử hình dungnhiệm vụ của router nếu nó phải theo kịp lượng người sử dụng này Chuyển mạch nhãncung cấp các giải pháp cho sự phát triển nhanh chóng và xây dựng các mạng lớn bằngviệc cho phép một lượng lớn các địa chỉ IP được kết hợp với một hay vài nhãn Giảipháp này giảm đáng kể kích cỡ bảng địa chỉ và cho phép router hỗ trợ nhiều người sửdụng hơn

Tính đơn giản

Một khía canh hấp dẫn khác của chuyển mạch nhãn là ở chỗ nó là một giao thứcchuyển tiếp cơ bản Nó đơn giản đến tuyệt vời: chuyển tiếp gói chỉ dựa vào nhãn Nhãnđược xác nhận thế nào là một vấn đề khác; nghĩa là, các kỹ thuật điều khiển được thựchiện 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 khácnhau 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 chuyểntiếp lưu lượng là đơn giản Các hoạt động chuyển mạch nhãn có thể được thực hiện bằngphần mềm, bằng các mạch tích hợp chuyên dung, hay bằng các bộ xử lý đặc biệt

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 cónhiều 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 tuyếndựa theo địa chỉ đích là phương pháp chuyển tiếp phổ biến nhất trong mạng IP

R2

R3 R1

Định tuyến dựa theo địa chỉ đích không luôn luôn là hoạt động hiệu quả Để thấytại 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 sốngoại 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 khiểntốt hơn Chẳng hạn, một gói tin được dán nhãn xuất phát từ router 2 dự định đi đếnrouter 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 hướngdẫn 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 lýlưu lượng hiệu quả hơn, cũng như đưa ra các lớp lưu lượng nào đó với mức dịch vụkhác nhau (dựa trên các yêu cầu về QoS) Có thể tuyến giữa router 1 và router 4 làDS3; tuyến giữa router 1 và router 5 là SONET Nếu ứng dụng của người sử dụng cầnnhiều băng tần hơn, nhãn của người sử dụng có thể được dùng để hướng dẫn routerchuyển lưu lượng vào tuyến SONET chứ không vào tuyến DS3 Giải pháp dựa trênchính sách này sử dụng chuyển mạch nhãn để cho mạng đáp ứng các yêu cầu của cáclớp lưu lượng - khái niệm này được gọi là kỹ thuật lưu lượng (TE)

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ MPLS 2.1 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 gầnnguồn 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 phẳngđiều 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 liênquan tới nhãn có độ dài 20 bit, ứng với việc MPLS được triển khai trên các côngnghệ lớp 2 sử dụng cấu trúc nhãn trong địa chỉ MAC, như ATM, hay FR Thuậtngữ khác liên quan tới tiêu đề nhãn, có độ dài 32 bit, ứng với việc MPLS đượctriển 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 trongMPLS 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 cácgói 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 MPLSkhông ra quyết định chuyển tiếp với mỗi datagram lớp 3 mà sử dụng khái niệmFEC 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 lốivào tới lối ra trong một vùng định tuyến Mỗi LSR xây dựng một bảng để xácđịnh 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 buộcFEC với nhãn (FEC-to-label) Và nhãn lại được sử dụng để chuyển tiếp lưulượng 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 tạilối 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 bỏkhỏi 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 cácđoạn LSP giữa 2 node kề nhau Các đặc trưng của đường hầm LSP, chẳng hạnnhư phân bổ băng tần, được xác định bởi sự thoả thuận giữa các node, nhưngsau khi đã thoả thuận, node lối vào (bắt đầu của LSP) xác định dòng lưu lượngbằng việc chọn lựa nhãn của nó Khi lưu lượng được gửi qua đường hầm, cácnode 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 tớinode IP

Các đường hầm LSP có thể sử dụng để thực hiện các chính sách kỹ thuật lưulượng 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 đượcchuyển 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 sửdụng 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 tíchhợp (IntServ), trong đó 1 host yêu cầu một mức QoS nào đó từ mạng Sự đặttrước 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 thứcbáo 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 sửdụng 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 theo từng node (theo tất cả các giao diện). Cả 2 loại không gian nhãn này được minh hoạtrong 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 DS3hay SONET Không gian nhãn này thường được sử dụng với các mạng ATM và FR,

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

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

LSR

a-giao diện

b-giao diện

Không gian nhãn 1-5000

Không gian nhãn 1-5000

Không gian nhãn theo từng giao diện

LSR

Tất cả các giao diện

Không gian nhãn 1-5000

Hình 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 Điềunày có nghĩa là node (host hay LSR) phải ấn định nhãn trên tất cả giao diện

Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn

Một yêu cầu cần thiết với nhãn đó là một nhãn phải nhận dạng một FEC sao chokhông 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 nodekhác đến, hay một ví dụ khác đó là một nhãn có thể nhận được từ một node không kếtnối trực tiếp

Bất cứ trường hợp nào xảy ra thì một LSR không được ràng buộc nhãn với 2FEC khác nhau trừ khi nó có phương pháp nào đó để nhận biết rằng gói đang đến làcủa LSR nào Vì vậy, mặc dù MPLS có nhiều qui tắc trong việc ràng buộc các nhãn vớicác FEC, song ý tưởng chính phải nhớ đó là: mỗi LSR phải có khả năng hiểu và thôngdịch 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 nhấtcủa 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 tớiLSR đồng cấp Ru1

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

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

 Kịch bản 4: LSR Rd ràng buộc nhãn L2 với FEC F2 và gửi ràng buộc này tớiLSR đồng cấp Ru2

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

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

L, Rd có thể xác định liệu nhãn đó được đặt vào bởi Ru1 hay Ru2, lúc đó MPLS khôngyêu cầu F1 bằng F2 Do đó, với kịch bản 3 và 4, Rd đang sử dụng các không gian nhãnkhác nhau để phân bổ ràng buộc tới Ru1 và Ru2, đó là ví dụ về việc sử dụng khônggian nhãn theo từng giao diện

Ngăn xếp nhãn

Chuyển mạch nhãn được thiết kế để mở rộng các mạng lớn, và MPLS hỗ trợchuyển mạch nhãn với các hoạt động phân cấp; sự hỗ trợ này dựa trên khả năng củaMPLS đó là có thể mang nhiều hơn một nhãn trong gói Ngăn xếp nhãn cho phép cácLSR được thiết kế để hoán đổi thông tin với một LSR khác và tác động như các nodebiên trong miền các mạng lớn và các LSR khác Cần chú ý rằng những LSR này là cácnode bên trong và không liên quan đến chính chúng với các đường đi liên miền hay vớicác 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 sốnhãn 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 xemnhư 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) vàLSR A và LSR C là các LSR biên Ví dụ này cũng thừa nhận rằng miền này là miềnchuyển tiếp (nghĩa là gói không bắt đầu hay kết thúc tại miền này) Người ta muốn côlập các LSR bên trong miền khỏi những hoạt động này

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

X

Domain A Exterior LSR

Y

Domain C Exterior LSR

L a b e l S e t 2

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 nhấtđược sử dụng và các nhãn liên quan đến các hoạt động liên miền được đẩy xuống trongngăn xếp nhãn của gói

Table Table Table Table

Hình 2.4 biểu diễn các ví dụ về ngăn xếp nhãn Các node A, B, G, và H là cácnode bên ngoài (các LSR lối ra và lối vào) còn miền bên trong gồm các node C, D, E và

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

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

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

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

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

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

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

d.pop c.pop

Table Table Table Table

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 ngoàinhư là LSR D đã làm

d.pop c.pop

Table Table Table Table

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 hayserver, chúng không được cấu hình để hỗ trợ các hoạt động MPLS Có 2 sự lấy nhãntrong 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 chophép 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 buộcnhãn và các tiền tố địa chỉ được lưu giữ trong cả các node đường lên và cácnode đường xuống

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

Để tóm tắt các chế độ duy trì nhãn, các đặc tả MPLS đưa ra những phương phápsau 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 kếtiếp 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 ràngbuộc nếu sau đó Rd trở thành chặng kế tiếp của sau đó Nếu Ru loại bỏnhững ràng buộc như vậy thì sau đó nếu Rd trở thành chặng kế tiếp, ràngbuộc sẽ phải yêu cầu lại

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

Tổng hợp FEC

Một cách để phân chia lưu lượng vào trong các FEC là tạo 1 FEC riêng biệt chomỗi tiền tố địa chỉ xuất hiện trong bảng định tuyến, như biểu diễn trong hình 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 diễntrong hình 2.7(b).

Egress Node

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

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

về MPLS sử dụng thuật ngữ “hạt” để mô tả sự tổng hợp (ở đây có thể hiểu khái niệmhạt là liên quan đến kích thước và mức mô tả, phân biệt chi tiết của dòng lưu lượng đếnđâu, và rõ ràng là khi tổng hợp thì các dòng lưu lượng nhỏ tạo thành dòng lưu lượnglớn 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 nhữngkiểu hạt sau đây: (a) dạng hạt thô nhất, (b) dạng hạt mịn nhất

a.24 a.44

e.14 e.14 e.14Table

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

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

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

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

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 đượckết hợp với 1 FEC Ràng buộc nhãn tại chỗ liên quan tới hoạt động trong đó chính routerthiết lập một quan hệ nhãn với 1 FEC Router có thể thiết lập quan hệ này khi nó nhậnlưu lượng hay nó nhận thông tin điều khiển từ 1 node lân cận Một giải pháp đơn giản làchỉ định 1 nhãn cho mỗi tiền tố địa chỉ IP 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 gian nhãn) 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 hiệnvới các bản tin điều khiển, chẳng hạn như là bản tin phân bổ nhãn

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

Router

(Ru)

Router (Rd)

Dòng lưu lượng

Ràng buộc đường lênRàng buộc đường xuống

Hình 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 khiểntheo lệnh và điều khiển độc lập

Điều khiển độc lập (independent)

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

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

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

Như trong hình 2.11, LSR D đang thông báo với các LSR đồng cấp của nó rằngnhãn cục bộ của nó là 40 được ràng buộc với tiền tố địa chỉ IP 192.168.21.104 Một ýtưởng quan trọng đằng sau hoạt động này là ở chỗ dự định phân bổ này là có các nodelân cận của D sử dụng nhãn 40 khi gửi lưu lượng tới node D với tiền tố địa chỉ này Nóicách 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 Việccác thực thể đồng cấp này có sử dụng nhãn này hay không còn tuỳ thuộc vào quan hệđường lên hay đường xuống của chúng với node D

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 hànhđịa chỉ dẫn tới hội tụ định tuyến nhanh (nghĩa là các bảng định tuyến trong miền địnhtuyến là ổn định và đồng bộ với các bảng định tuyến khác), thì các ràng buộc nhãncũng được thiết lập khá nhanh, do đó cho phép mạng sử dụng các nhãn hiệu quả về mặtthời gian

Tuy nhiên, điều khiển độc lập nên được thiết lập sao cho các LSR lân cận cùngthống nhất về các FEC (các tiền tố địa chỉ) mà chúng sẽ sử dụng Nếu không có sựthống nhất này, một số FEC có thể không có các LSP đi kèm với chúng hay chúngđược thiết lập không hiệu quả Chẳng hạn, trong hình 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, vìthế 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 liênquan tới dòng lưu lượng đường xuống; có nghĩa là, tới chặng tiếp theo được kết hợpvới FEC (tiền tố địa chỉ 192.168.10.0/24) Do đó, nếu node C đang chuyển tiếp lưulượng tới node D, nó sẽ sử dụng ràng buộc FEC/nhãn được phát hành bởi D với lối vàotrong 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 têntheo lối được chỉ đạo xảy ra trong việc ràng buộc nhãn, việc chỉ đạo là từ LSR lối vàohay LSR lối ra của một LSP

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

Nhược điểm đối với điều khiển theo lệnh là ở chỗ nó cần nhiều thời gian hơnđiều khiển độc lập để thiết lập LSP Một số người xem điều này như là một lượng “trế”không đáng kể mà phương pháp này đưa tới cho các nhà quản trị mạng Song một sốngười khác cho rằng điều khiển theo lệnh là không tiện lợi MPLS hỗ trợ cả 2 chế độđiều khiển này, nhưng cần nhớ rằng điều khiển theo lệnh nên được thực hiện tại tất cảcác LSR nếu nó hiệu quả Chúng ta sẽ còn trở lại với điều khiển theo lệnh trong cácphần 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) cácràng 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 hoạcho 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 phápnày, một ràng buộc nhãn chỉ xảy ra nếu một LSR bị yêu cầu thực hiện Hình 2.13 minhhoạ cho kiểu phân bổ ràng buộc nhãn theo yêu cầu

3 Request 4 Assign 30

5 Request 6 Assign 21

7 Request 8 Assign 55

Hình 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 bộđịnh tuyến biên nhãn (LER) và các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR)

LSR ingress

LSR egress ATM-LSR

ATM-LSR ATM-LSR

1 IP

IP

1 2

I P

10 IP IP

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 giaothức báo hiệu nhãn thích ứng và thực hiện chuyển mạch tốc độ cao lưu lượng số liệudựa 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 lưulượng vào trong hay đi ra khỏi mạng MPLS Sau đó, tại lối vào nó thực hiện việcchuyển tiếp lưu lượng vào mạng MPLS sau khi đã thiết lập LSP nhờ các giao thức báohiệu 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 đượcđiều 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 tronglõi, 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 điềukhiển và chuyển tiếp số liệu theo cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mặt phẳngchuyển tiếp Như vậy các tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấpphần 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 tiếplưu lượng nó còn phải thực hiện việc giao tiếp với các mạng khác đó là chỉ định hayloại bỏ nhãn Hình 2.14 biểu diễn các loại thiết bị sử dụng trong mạng MPLS

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

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

Một gói có thể có nhiều nhãn, được mang trong ngăn xếp nhãn Tại mỗi chặngtrong mạng, chỉ các nhãn bên ngoài được kiểm tra LSR sử dụng nhãn để chuyển tiếpcác gói trong mặt phẳng dữ liệu, các nhãn này trước đó được chỉ định và phân bổ trongmặt 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 Khicác gói MPLS bị xếp hàng, có thể sử dụng các bit Exp như cách sử dụng cácbit 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 điqua mỗi chặng để tránh lặp vòng vô hạn TTL cũng có thể được sử dụng khicác 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 chuyểnmạch ATM hay mạng FR sử dụng MPLS trong mặt phẳng điều khiển để hoán đổithông tin VCI/VPI thay cho việc sử dụng báo hiệu ATM hay báo hiệu FR

PPP header Shim Header Layer 3 Header

MAC header Shim Header Layer 3 Header