Công nghệ MPLS

Tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp ngành viễn thông Công nghệ MPLS

Cuối cùng tôi cũng xin gi lời cảm ơn các bạn bề cùng lớp đã nhiệt tình giúp tôi hoàn thành khoá luận này.

Xin chúc các thầy cô giáo và các bạn sức khỏe, hạnh phúc.Em Xin Chân Thành Cảm ơn!

Hà nội thỏng 6 năm 2008Sinh viờn

Nguyễn Ngọc Thành

TÓM TẮT NỘI DUNG

Trong những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của internet và công nghệ truyền thông đã gây ra sự quá tải trên các mạng hiện có, vì vậy nhu cầu cấp thiết cần phải có một công nghệ mạng thế hệ mới đáp ứng được nhu cầu đó.

Công nghệ MPLS là hướng giải quyết cho vấn đề đó vì những khả năng ưu việt

của nó Trong đề tài này của em, em xin giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển

mạch nhãn đa giao thức ( MPLS ).

Trong đó em xin giới thiệu về những khái niệm cơ bản về mạng MPLS, những thành phần cơ bản để tạo nên mạng MPLS Vì công nghệ MPLS là sự kết hợp của công nghệ IP và công nghệ ATM nên nó kế thừa những ưu điểm của mạng IP và mạng ATM là khả năng mềm dẻo của mạng IP cùng với khả năng chuyển mạch tốc độ cao của công nghệ ATM Công nghệ mạng MPLS cho phép khả năng điều khiển lưu lượng và cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) theo yêu cầu của khách hàng Trong luận văn này em xin nêu ra một số bước cấu hình cơ bản dự trên thiết bị Cisco để cấu hình cho mạng MPLS.

Đặc biệt trong đó em nêu ra một ví dụ và kết quả thu đượcmô phỏng mạng lõi chạy MPLS sử dụng phần mềm mô phỏng Dynapic

LỜI MỞ ĐẦU vi

1.1 Giới thiệu vii

1.2 Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS vii

1.2.1 Sự ra đời của MPLS viii

1.2.2 Quá trình phát triển và chuẩn hoá công nghệ MPLS x

1.3 Một số đặc điểm của công nghệ MPLS xii

1.3.1 Tốc độ và độ trễ xii

1.3.2 Độ dung pha xii

1.3.3 Mở rộng cấp độ mạng xiii

1.3.4 Tính đơn giản xiii

1.3.5 Tiêu tốn nguồn tài nguyên xiii

1.4 Các ứng dụng của MPLS xiv

1.4.1 Tích hợp IP+ATM xiv

1.4.2 Dịch vụ mạng riêng ảo IP (VPN) xiv

1.4.3 Điều khiển lưu lượng và định tuyến IP rõ ràng xiv

Kết luận chương xv

2.1 Một vài khái niện cơ bản: xvi

2.1.1 Nhãn (label) xvi

2.1.2 Ngăn xếp nhãn(Label stack): xviii

2.1.3 Hoán đổi nhãn (Label Swapping) xix

2.1.4 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR :label switching router): xix

2.1.5 Lớp chuyển tiếp tương đương(FEC) xix

2.1.6 Tạo nhãn xxi

2.1.7 Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn xxi

2.1.8 Cơ sở thông tin nhãn (label information base -LIB) xxi

2.1.9 Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB xxii

2.1.10 NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) xxiii

2.1.11 Đường chuyển mạch nhãn (label switching path - LSP) xxiv

2.1.12.Gói tin gán nhãn xxiv

2.1.13 Ấn định và phân phối nhãn xxv

2.1.14 Không gian nhãn(Label spaces) xxv

2.1.15 Cơ cấu báo hiệu xxv

2.2 Chuyển tiếp gói trong MPLS xxvi

2.2.1 Hoạt động chuyển tiếp xxvi

2.2.2 Ví dụ về chuyển tiếp gói xxvii

2.3 Các thành phần cơ bản của mạng MPLS xxviii

2.3.1 Bộ định tuyến biên nhãn (Label Edge router – LER) xxviii

2.3.2 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (Label Switching Router - LSR) xxix

2.3.3 ATM LSR : xxix

2.3.4 ATM LSR biên: xxix

2.4 Các giao thức cơ bản của MPLS xxix

2.4.1 Giao thức phân phối nhãn – LDP xxx

2.4.4 giao thức MPLS – BGP xli2.5 Hoạt động của MPLS xli2.5.1 Các hoạt động của MPLS xli2.5.2 các chế độ hoạt động của MPLS xliii2.5.2.1 chế độ hoạt động khung xliii2.5.2.2 Chế độ hoạt động tế bào MPLS xlvi2.5.2.3 Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-LSR xlixKết luận chương l3.1 Kỹ thuật lưu lượng li3.1.1 Khái niện kỹ thuật lưu lượng li3.1.2 Vận hành định hướng nguồn và định hướng lưu lượng li3.1.3 Tối thiểu hoá tắc nghẽn li3.1.4 Phân cấp lưu lượng và điều khiển dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS .lii3.1.5 Hàm đợi lưu lượng liii3.1.6 Các vấn đề tồn tại với các hoạt động định tuyến liii3.1.7 Sự tiệm cận đến mạng chồng lấn liv3.2 Quản lý lưu lượng trong mạng MPLS liv3.2.1 Các vấn đề cơ bản của quản lý lưu lượng qua MPLS liv3.3 Định tuyến dựa trên ràng buộc lv3.3.1 Ví dụ miêu tả định tuyến rằng buộc lvi3.3.2 Định tuyến hiện(Explicit routing : ER) lvii3.3.3 Ví dụ thiết lập LSP với CR-LDP lviii3.3.4 Các bản tin định tuyến ràng buộc và trường TLV : .lviii3.4 Chất lượng dịch vụ: lix3.4.1 Mô hình dịch vụ tích hợp(IntServ) lix3.4.2 Mô hình dịch vụ Diffserv lx3.4.3 Mô hình chất lượng dịch vụ MPLS lxi3.5 Phát hiện và định tuyến vòng lxiiKết luận chương lxii4.1 Câu lệnh và các bước cấu hình lxiii4.1.1 Cấu hình MPLS mức điều khiển .lxiii4.1.2 Cấu hình lưu lượng MPLS lxviii4.1.2.1 Cấu hình một thiết bị hỗ trợ đường ống (tunnels) lxix4.1.2.2 Cấu hình một giao diện để hõ trợ RSVP-base tunnel signaling và IGP Flooding lxix4.1.2.3 Cấu hình kỹ thuật lưu lượng đường ống trên MPLS lxx4.1.2.4 Cấu hình IS-IS cho kỹ thuật lưu lượng MPLS lxx4.1.3 Cấu hình những tuyến kỹ thuật lưu lượng lxxi4.1.4.1 Định nghĩa VPNs: lxxi4.1.4.2 Cấu hình định tuyến PE to PE: lxxii4.1.4.3 Cấu hình định tuyến BGP PE to CE: lxxiii4.1.4.4 Cấu hình định tuyến RIP PE to CE: lxxiii4.1.4.5 Cấu hình định tuyến tĩnh PE to CE: lxxiii4.1.4.6 Kiểm tra hoạt động của VPN: lxxiv4.1.5 Cấu hình đường trục hỗ trợ MPLS CoS lxxiv4.1.6 Cấu hình MPLS CoS: lxxvi4.1.6.1 Cấu hình chế độ PVC trong một Non-MPLS-Enable core: lxxvii4.1.6.2 Cấu hình chế độ Multi-VC trong MPLS-Enable core: lxxvii

4.1.6.5 Kiểm tra hoạt động CoS: lxxix4.1.7 Cấu hình bộ điều khiển chuyển mạch nhãn: lxxix4.1.7.1 Cấu hình MPLS trên một cổng LSC-controlled BPX: lxxxi4.2 Những ví dụ về cấu hình MPLS: lxxxi4.2.1 Ví dụ cho phép thực hiện MPLS trong một mạng lxxxii4.2.2 Ví dụ cho phép MPLS cho một vùng mạng đích đặt trước lxxxii4.2.2 Ví dụnlựa chọn những đích trước và những tuyến lxxxii4.2.3 Ví dụ hiển thị MPLS LDP với các thông tin lxxxiii4.2.4 Ví dụ hiển thị thông tin bảng chuyển tiếp MPLS lxxxiv4.2.5 Ví dụ hiển thị thông tin về giao diện MPLS lxxxv4.2.6 Ví dụ hiển thị thông tin MPLS LDP hàng xóm lxxxvi4.2.7 Ví dụ cho phép LSP tunnel signaling lxxxvii4.2.8 Ví dụ cấu hình một đường ống LSP lxxxvii4.2.9 Ví dụ Hiển thị thông tin đường ống LSP lxxxviii4.2.10 Ví dụ cấu hình một kỹ thuật lưu lượng đường ống MPLS lxxxviii4.2.11 Ví dụ cấu hình mạng riêng ảo MPLS xc4.2.12 Ví dụ cấu hình MPLS trên một LSC-Controlled BPX port xciii4.2.13 Ví dụ thực hiện MPLS CoS xcv4.3 Mô phỏng và thực nhiệm civ4.3.1 Các bước cấu hình như sau: cv4.3.2 Kết quả thu được sau khi tiến hành mô phỏng : cviKết luận chương cxivKẾT LUẬN cxvTHUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT cxviTài liệu tham khảo cxx

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, với sự phát triển manh mẽ của công nghệ truyền thông và thông tin, nghành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một phương thức chuyển mạch có thể kết hợp ưu điểm của IP (như khả năng định tuyến mềm dẻo) và của ATM (khả năng chuyển mạch tốc độ cao) Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS – Multi Protocol Label Switching) là kết qủa phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP.

MPLS tách chức năng của bộ định tuyến IP (IP router )ra làm hai phần riêng biệt : chức năng chuyển gói và chức năng điều khiển phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm vụ gửi gói tin giữa các bộ định tuyến IP, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM Trong MPLS nhãn là một thực thể có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng.Kỹ thuật hoán đổi nhãn thực chất là tìm nhãn của một gói tin trong bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn mới của nó việc này đơn giản hơn nhiều so với việc sử lý gói tin theo kiêu thông thường và do vậy cải thiện được khả năng của thiết bị.

MPLS có thể hoạt động được với nhiều giao thức định tuyến khác nhau như OSPF, IS-IS, BGP, ngoài ra nó còn có thể tương thích tốt với các mạng hiện tại như IP, ATM, Frame Relay…

Ngoài ra MPLS cung cấp khả năng mở rộng mạng lớn, cung cấp việc quản lý chất lượng dịch vụ theo yêu cầu, khả năng điều khiển lưu lượng là một lựa chọn lý tưởng cho nghành công nghiệp viễn thông đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng cả về chất lượng dịch vụ lẫn sự đa dạng hoá về loại hình trên một mạng duy nhất.

Với ý nghĩa như vậy mục đích của việc nghiên cứu đề tài bước đầu cung cấp cái nhìn tổng quan về công nghệ MPLS và tiến tới đi sâu nghiên cứu để có thể ứng dụng và triển khai trong thực tế Với mục tiêu như vậy đề tài gồm các phần như sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức

Chương 2: Các thành phần và hoạt động của MPLS

Chương 3: Các vấn đề kỹ thuật được sử dụng trong mạng MPLS

Chương 4 : Cấu hình MPLS trên thiết bị Cisco và mô phỏng

1.1 Giới thiệu

Với sự phát triển nhãn chóng của internet, internet đã trở nên phổ biến và đã trở thành công cụ hiệu quả phục vụ cho giáo dục, thương mại giải trí, thông tin liên lạc lạc giữa các cộng đồng… các ứng dụng mới phục vụ cho thông tin liên lạc cũng ngày càng phát triền cùng với đó la nhu cầu về truyền thông phục vụ cho các ứng dụng mới ngày càng cao như yêu cầu về đường truyền tốc độ cao, yêu cầu về chất lượng dịch vụ…do đó tài nguyên hạ tầng của mạng internet hiện nay không thể đáp ứng được nhu cầu đó.

Do đó yêu cầu cấp thiết cần phải có một công nghệ mạng thế hệ mới đáp ứng được yêu cầu đó.

Mạng MPLS ra đời cung cấp một nền tảng công nghệ cho quá trình tạo ra mạng đa người dung, đa dịch vụ, hiệu năng cao, tốc độ cao, khả năng mở rộng mạng lớn, nhiều chức năng cải tiến và đáp ứng được nhiều yêu cầu chất lượng dịch vụ chuyển mạch nhãn là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình mở rộng mạng internet, nó cung cấp những ứng dụng quan trọng trong xử lý chuyển tiếp gói bằng cách đơn giản hoá quá trình xử lý, hạn chế tạo ra các bản sao mào đầu tại mỗi bước trong đường dẫn, tạo ra một môi trường có thể hỗ trợ cho điều khiển chất lượng dịch vụ phát triển của MPLS cho phép tích hợp IP và ATM, hỗ trợ hội tụ dịch vụ cà sung cấp những cơ hội mới cho điều khiển lưu lượng và mạng riêng ảo hiệu năng sử lý gói có thể cải tiến bằng cách thêm nhãn có kích thước có định vào các gói điều khiển chất lượng dịch vụ có thể được cung cấp dễ dàng hơn và có thể xây dựng các mạng công cộng rất lớn.MPLS là kỹ thuật mới được mong đợi sẽ phát triển phổ biến trên phạm vi rộng ở cả các mạng IP riêng và công cộng mở đường cho việc hội tụ các dịch vụ mạng, video và thoại.

Tóm lại MPLS sẽ đóng vai trò quan trọng trong định tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp gói cho mạng thế hệ sau cũng như giải quyết các vấn đề lien quan tới mở rộng cấp độ mạng có thể hoạt độn với các mạng hiện có như ATM, Frame Relay để đáp ứng nhu cầu càng tăng cao của người sử dụng

1.2 Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.

Chuyển mạch nhãn đa giao thức – MPLS(MultiProtocol Label Switching) là một biện pháp linh hoạt để giải quyết những vấn đề gặp nhiều khó khăn trong mạng hiện nay như : tốc độ, quy mô, chất lượng dịch vụ(QoS), quản trị và kỹ thuật lưu lượng MPLS thể hiện một giải pháp thông minh để đáp ứng những đòi hỏi dịch vụ và quản lý giải thông cho mạng IP thế hệ sau - dựa trên đường trục MPLS giải quyết những vấn đề liên quan đến tính quy mô và định tuyến (dựa trên QoS và dạng chất lượng dịch vụ) và có thể tồn tại trên mạng ATM (phương thức truyền không đồng bộ - Asynchronous Transfer Mode ) và mạng Frame Relay đang tồn tại.

Chương 1Giới thiệu về công nghệ MPLS

- Xác định cơ cấu quản lý nhiều mức độ khác nhau của các luồng lưu lượng , như các luồng giữa các cơ cấu, phần cứng khác nhau, thậm chí các luồng giữa những ứng dụng khác nhau.

- Duy trì sự độc lập của các giao thức lớp 2 và lớp 3

- Cung cấp phương pháp ánh xạ địa chỉ IP với các nhãn đơn giản , có độ dài cố định được sử dụng bởi các công nghệ chuyển tiếp gói và chuyển mạch gói khác nhau.- Giao diện với giao thức định tuyến hiện có như giao thức đặt trước tài nguyên

(RSVP) và giao thức mở rộng theo mở rộng theo phương thức ưu tiên tuyến đường ngắn nhất (OSPF).

- Hỗ trợ IP, ATM và giao thức lớp 2 Frame Relay.

Cơ cấu định tuyến có nhiện vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng do vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về đồ hình mạng và nó phải có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút kết quả tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin chứa thông tin vè chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng đích

Dựa trên các bảng chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói IP hướng tới đích Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một.ở cách này mỗi nút mạng phải tính toán bảng chuyển tin một cách độc lập do vậy phương thức này yêu cầu kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau sự không thống nhất của kết quả này đồng nghĩa với việc mất gói tin

Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng ví dụ với phương thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được quyền qua cùng một tuyến tới điểm đích điều này khiến mạng không thể thực hiện mộ số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo loại hình dịch vụ …

Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng giao thức định tuyến mở rộng cho phép mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi bộ đinh tuyến biết được sự thay đổi về đồ hình mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối với các phương thức như định tuyến lien miền không phân cấp (classless interdomain

việc tính toán định tuyến đều do các nút để thực hiện, mạng có thể được mở rộng mà không cần thực hiện bất kỳ sự thay đổi nào.

Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mành gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao Nhưng việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến theo từng chặng ngoài gia,IP khong hỗ trợ chất lượng dịch vụ.

- Công nghệ ATM

Công nghệ ATM ( Asychronous Transfer Mode – phương thức truyền tin không đồng bộ ) là một kỹ thuật truyền tin tốc độ cao, ATM nhận thông tin ở nhiều dạng khác nhau như thoại, số liệu, video và cắt nhau và cắt ra thành nhiều phần nhỏ gọi là tế bào Các tế bào này sau đó được truyền qua các kết nối ảo goi là VC (virtual connection), vì ATM hỗ trợ thoại, số liệu và video với chất lượng lượng dịch vụ trên nhiều công nghệ băng rộng khác nhau Nó được coi là công nghệ chuyển mạch hàng đầu và thu hút được nhiều quan tâm.

ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm nó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối kết nối từ điểm đầu tới điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin được gửi đi ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu một điểm khác nữa là ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi chao đổi dữ liệu và được giữ cố định trong thời gian kết nối , trong quá trình thiết lập kết nối các tổng đài ATM trung gian cấp cho kết nối một nhãn việc này thực hiện hai điều : dành cho kết nối một số nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong bảng định tuyến của bộ định tuyến dùng IP.

Quá trình chuyển té bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói tin qua bộ định tuyến tuy nhiên ATM có thể chuyển mạch nhan hơn vì nhãn gắn trên các tế bào có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước của bảng định tuyến nhơ hơn nhiều so với bộ định tuyến IP, việc này được thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng do vậy thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của bộ định tuyến IP truyền thống.

Nói cách khác , công nghệ ATM là một công nghệ truyền thông tốc độ cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu đặt trước.

- Công nghệ MPLS - sự kết hợp giữa công nghệ IP và ATM

Ưu điểm nổi bật của giao thức truyền tin TCP/IP là khả năng định tuyến và truyền gói một cách hết sức mềm dẻo linh hoạt và rộng khắp toàn cầu, nhưng IP không

ATM có thế mạng ưu việt về tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu đặt trước sự kết hợp IP và ATM cóa thể là giải pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông tương lai-mạng thế hệ sau NGN.

Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đáp ứng nhu cầu đó MPLS đã kết hợp ưu điểm của công nghệ IP và ATM tạo ra một giải pháp linh hoạt cho việc giải quyết các vấn đề mà các mạng trước đố phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) và kỹ thuật lưu lượng.

Thật vậy công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP sử dụng công nghệ hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP Tư tưởng khi

đưa ra MPLs là định tuyến tại biên chuyển mạch tại lõi.

Trong các mạng MPLS các gói được gán nhãn tại biên cả mạng và chúng được định tuyến xuyên qua mạng dựa trên các nhãn đơn giản.

Có thể nói MPLS là một công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng, với tính chất cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng lâng cao chất lượng dịch vụ cảu mạng IP truyền thống bên cạnh đó thông tin lưu lượng của mạng sẽ được cải thiện rõ rệt.

1.2.2 Quá trình phát triển và chuẩn hoá công nghệ MPLS- Tình hình triển khai cônng nghệ MPLS

BIG PIPE nhà khai thác dịch vụ IP của Canada đã lựa chọn Cisco Systems là nhà cung cấp thiết bị cho mạng trục IP OC-192 vào tháng 10 năm 2001- các bộ định tuyến của Cisco trong mạng trục này sẽ cho phép BIG PIPE cung cấp băng thông OC-192 các bộ định tuyến 12410 và 12416 của cisco sẽ cho pháp nhà cung cấp dịch vụ này triển khai dịch vụ IP thế hệ sau như MPLS-VPN, IP QoS và voice over IP (VOIP).

Juniper Network và Ericsson communication thông báo rằng thế hệ internet router trục mới (serie M) đã được triển khai trong mạng trục mới của TelstraSaturn TelstraSaturn là công ty đầu tiên tại Newzealand triển khai mạng băng tần lớn nhất cung cấp cả IP và thoại Các bộ định tuyến M160 và M20 đã được triển khai trong mạng trục tải lưu lượng qua MPLS Đây là mạng thương mại đầu tiên triển khai đầy đủ STM-16(2.5Gb/s) tại New Zealand

Tháng 10 Alcatel thông báo đã ký hợp đồng cung cấp thiết bị băng rộng cho Deashe Telecom Group Các sản phẩn của Acatel bao gồm : thiết bị chuyển mạch định tuyến (RSP) 7670 cho mạng chuyển đổi số liệu ATm của quốc nội tại đức thiết bị này sẽ cho phép Deashe Telecom mở rộng mạng đa dịch vụ của họ từ 12.8 Gb/s lên 450 Gb/

trên ATM.

NTT America tong báo đã triển khai dịch vụ Arestar Glbal IP-VPN đến tất cả các doanh nghiệp tại mỹ dịch vụ Arestar IP-VPN cung cấp giải pháp hoàn chỉnh bao gồm công nghệ IP-VPN,MPLS.

China Telecom lựa chọn Nortel works trong hai hợp đồng trị giá 12 triệu USD để lâng cấp mậngTM đa dịch vụ tại tỉnh Jiasngu và Shandong vào tháng 10 năm 2001 hai mạng này cho phép china telecom cung cấp dịch vụ ATM tiên tiến, duy nhất.

China telecom có kế hoặt thay thế thiết bị chuyển mạch đường trục hiện tại bằng giải pháp của Nortel work các thiết bị bao gồm :Passport 15000, Passport 7480 MS Các thiết bị này cung cấp dịch vụ ATM,Frame Relay, chuyển mạch và định tuyến Ip,MPLS…

River stone Network đã triển khai mạng cho hai nhà cung cấp châu au là Telenet – nhà cung cấp dịch vụ bỉ và Neosnetwork-nhà khai thác của UK Nha khai thác này triển khai mạng MPLS đầu tiên tại UK với router loại RS Neosnetwork chọn RS8600 multi-service và RS3000 metro access router để cung cấp dịch vụ Ethernet như một phần trong mạngtruyền số liệu toàn quốc của U.K Telenet lựu chọn Reverstone là nhà cung cấp các router mạng đuường trục IP trong mạng truyền số liệu và mạng cáp của mình Telenet sử dụng reverstone RS 8600 multi-service metro routers cả hai dự án này đều được triển khai cuối năm 2001.

- Quá trình chuẩn hoá MPLS

Đối với các công nghệ chuyển mạch mới, việc tiêu chuẩn hoá là một khía cạnh quan trọng quyết định khả năng chiếm lĩnh thị trường nhanh chóng của công nghệ đó Các tiêu chuẩn lien quan đến Ip và ATM đã được xây dựng và hoàn thiện trong một thời gian tương đối dài Các tiêu chuẩn về MPLS chủ yếu được IETF phát triển (Các tiêu chuẩn RFC – Request for comment) hiện đang được hoàn thiện và đã thực hiện theo một quá trình như sau:

- Vào đầu năm 1997, hiến chương MPLS được thông qua.

- Vào tháng 4 năm 1997, nhóm làm việc MPLS tiến hành cuộc họp đầu tiên- Vào tháng 11 năm 1997, tài liệu MPLS được ban hành

- Vào tháng 7 năm 1998, tài liệu cấu trúc MPLS được ban hành

- Vào tháng 8 và tháng 9 năm 1998, 10 tài liệu internet bổ xung được ban hành, bao gồm giao thức phân phối nhãn MPLS (MPLS Label Distribution Protocol- MPLS LDP), mã háo đánh dấu (Mark Encoding), các ứng dụng ATM, MPLS hình thành về văn bản.

- IETF hoàn thiện các tiêu chuẩn MPLS và đưa ra các tài liệu RFC trong năm 1999.- Quá trình chuẩn hoá MPLS còn do ITU-T xây dựng và phát triển.

Như vậy, có thể thấy rằng MPLS đã phát triển nhanh chóng và hiệu quả Điều này cũng chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công nghệ mới Hầu

1.3 Một số đặc điểm của công nghệ MPLS

Mặc dù thực tế rằng MPLS ban đầu phát triển với mục đích giải quyết việc chuyển gói tin, nhưng lợi điểm chính của MPLS trong môi trường mạng hiện tại lại là khảt năng điều khiển lưu lượng của nó một số ưu điểm khác là:

1.3.1 Tốc độ và độ trễ.

Các chuyển mạch dựa trên phần mền truyền thống thì quá chậm để xử lý các tải lưu lượng lơng trong internet ngay cả với kỹ thuật đã được cải tiến thì việc tra tìm bang nhanh với một gói dư liệu nào đó trên bộ định tuyến thì thường mất nhiều thời gian hơn nhiều so với tốc độ xử lý của bộ định tuyến kết quả là mất tải lưu lưọng ,mất các kết nối ,tính năng thực thi sẽ bị giảm trong mạnh dựa trên IP.

Chuyển mạch nhãn khác xa so với định tuyến IP ,nó cung cấp một giải pháp hiệu quả cho vân đề này lý do để chuyển mạch nhãn nhanh hơn nhiều là việc giá trị nhãn được đặt trong tiêu đè của gói đến ,giá trị này được sử dụng để truy cập vào bộ chuyển tiếp trong bộ định tuyến , có nghĩa là giá trị này được sử dụng để làm địa chỉ tham chiếu bảng (Index the table) việc tra tìm này chỉ yeu cầu duy nhất một truy cập , khác với bảng định tuyến thống ,viêc truy cập là hangf ngàn lần ( do cơ sở dữ liệu trong bảng định tuyến truyền thống là quá lớn ).

Kết quả mang lại khi sử chuyển mạch nhãn là tốc đọ chuyển mạch , lượng thông tin lưu chuyển trên mạng nhan hơn ,do dó làm giảm độ trễ và thợi gian đáp ứng trng việc trao đổi giữa những ngưòi sử dụng

1.3.2 Độ dung pha.

Đối với máy tính, ngoài các tham số về tốc độ, sự đáp ứng, trễ còn có một thành phần khác đó là sự biến thiên trễ của lưu lượng người sử dụng do sự chuyển tiếp các gói tin tới một vài nút trong mạng để tới đích của nó biến thiên trễ bị tích luỹ khi gói tin đi từ nguồn tới đích tại mỗi nút địa chỉ đích của gói tin được xem xét và so sánh với một danh sách dài các địa chỉ có khả năng làm địa chỉ đích trong các bảng định tuyến của nút

Khi gói tin được truyền qua các nút này, nó sẽ tích luỹ cả trễ lẫn biến thiên trễ, phụ thuộc vào độ dài của bảng được tra và số các gói tin được sử lý trong một đơn vị thời gian kết quả cuối cùng tại các nút nhận được là dung pha, trôi pha và nghiêm trọng hơn là trược pha.vấn đề này ảnh hưỏng xấu tới các gói dữ liệu tiếng nói

Đối với chuyển mạch nhãn, do việc tra tìm thông tin bảng định tuyến là ít, nên việc tích luỹ biến thiên để giảm trễ là rất nhiều kết quả là lưu lượng người sử dụng sẽ

với định tuyến IP truyền thống

1.3.3 Mở rộng cấp độ mạng

Tốc độ là một khía cạnh quang trọng trong chuyển mạch nhãn, việc sử lý lưu lưọng người sử dụng trong một mạng internet là rất cần thiết, tuy nhiên các dịch vụ còn cung cấp khả năng mở rộng cấp độ mạng, đó là khả năng mà hệ thống có thể mở rộng quy mô và tăng số lượng thuê bao trong mạng internet lên hàng ngàn thuê bao mới được các nút mạng (các bộ định tuyến, các máy chủ )hỗ trợ đăng nhập mỗi ngày để quản lý hết các thuê bao như vậy , đặc biệt là các thuê bao sử dụng các dịch vụ đa phương tiện thì công việc của bộ dịnh tuyến là hết sức nặng nề chuyển mạch nhãn đưa ra cách giải quyết cho các mạng lớn và tăng trưởng một cách nhanh chóng là bàng cách cho phép một số lượng lớn các địa chỉ IP gắn vào một hoặc một số ít nhãn.phương pháp tiếp cận này làm giảm đi rất nhiều kích thứơc các địa chỉ và cho phép bộ định tuyến hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn

1.3.4 Tính đơn giản

Một khía cạnh hấp dẫn khác của chuyển mạch nhãn là giao thức chuyển mạch ( nó bao gồm một tập các giao thức )vì các chuyển tiếp dựa trên gói cơ cấu điều khiển luồng được thực hiện để tạo mối liên quan giữa nhãn và lưu lượng các cơ cấu điều khiển này thì phức tạp nhưng không ảnh hưởng tới việc điều khiển lưu lượng người sử dụng

Có một vài phương pháp khác nhau được áp dụng để thiết lập sự kết hợp nhãn (binging) của lượng người sử dụng khi sự kết hợp này được hoàn tất thì các hoạt động chuyển mạch nhãn được thực hiện trong phần mềm, trong ASIC , hoặc trong bộ sử lý đặc biệt

1.3.5 Tiêu tốn nguồn tài nguyên

Cơ cấu điều khiển để thiết lập nhãn phải không là gánh nặng cho mạng điều đó có nghĩa là chúng không tiêu tốn tài nguyên các mạng chuyển mạch nhãn không tiêu tốn nhiều nguồn tài nguyên để thực hiện cơ cấu điều khiển thiết lập các đường mạch nhãn đối với lưu lượng người sử dụng

- Hỗ trợ mềm dẻo tất cả các dịch vụ (Hiện tại và sắp tới ) trên một mạng đơn.

- Hỗ trợ tất cả các công cụ điều khiển lưu lượng mạnh mẽ bao gồm cả định tuyến liên tiếp và chuyển mạch bảo vệ.

- Hỗ trợ đa kết nối và đa giao thức : thiết bị chuyển tiếp chuyển mạch nhãn có thể được dùng khi thực hiện chuyển mạch nhãn với IP cũng tốt như với IPx Chuyển

- Hỗ trợ cho tất cả các loại lưu lượng : một ưu điểm khác của chuyển mạch nhãn là nó có thể hỗ trợ tất cả các loại chuyển tiếp unicast, loại dịch vụ unicast và các gói multicast

1.4.2 Dịch vụ mạng riêng ảo IP (VPN)

VPN thiết lập cơ sở hạ tầng cho mạng intranet và extranet, đó là các mạng IP mà các công ty kinh doanh sẽ thiết lập trên cơ sở toàn bộ cấu trúc kinh doanh của họ Dịch vụ VPN là dịch vụ mạng intranet và Extranet mà các mạng đó được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ đến nhiều tổ chức khách hàng MPLS kết hợp giao thức cổng biên (BGP) cho phép một nhà cung cấp hỗ trợ hàng nghìn VPN của khách hàng Như vậy, mạng MPLS cùng với BGP tạo ra cách thức cung cấp dịch vụ VPN trên cả ATM và các thiết bị dựa trên gói tin rất linh hoạt, dễ mở rộng quy mô và dễ quản lý thậm chí trên các mạng của nhà cung cấp khá nhỏ, khả năng linh hoạt và dễ quản lý của dịch vụ MPLS+BGP VPN là ưu điểm chủ yếu.

1.4.3 Điều khiển lưu lượng và định tuyến IP rõ ràng

Vấn đề quan trọng trong các mạng IP liên tục là thiếu khả năng điều khiển linh hoạt các luồng lưu lượng IP để sử dụng hiệu quả dải thông của mạng sẵn có do vậy thiếu hụt này liên quan tới khả năng gửi các luồng được chọn xuống các đường được chọn ví dụ như chọn các đường trung kế được đảm bảo cho lớp dịch vụ riêng MPLS sử dụng các đường chuyển mạch nhãn (LSPs), đó chính là một dạng của “lightweight VC” mà có thể được thiết lập trên cả ATM và thiết bị dựa trên gói tin khả năng điều khiển

Kết luận chương

Trong chương 1 đã giới thiệu tổng quan về công nghệ MPLS, MPLS là sự kết hợp giữa công nghệ IP và công nghệ ATM, trong chương này cũng giới thiệu sự ra đời của MPLS, quá trình chuẩn hoá và tình hình triển khai MPLS trên thế giới, tại sao MPLS lại được kỳ vọng nhiều tới vậy trong chương này cũng giới thiệu một số đặc diểm nổi bật của MPLS, ưu điểm của MPLS.

2.1 Một vài khái niện cơ bản:2.1.1 Nhãn (label)

Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc bên trong Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng nhãn được gắn vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một FEC (forwarding Equivalence Classes: nhóm chuyển tiếp tương đương ) mà gói tin đó được ấn định

Thường thì một gói được ấn định một FEC (hoàn toàn hoặc một phần ) dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của nó tuy nhiên nhãn không phải là mã hoá địa chỉ đó nhãn trong mạng đơn giản nhất xác định đường đi mà góí có thể truyền qua nhãn được mang hay được đóng gói trong tiêu đề lớp 2 cùng với gói tin bộ định tuyến kiểm tra gói thông qua nội dung nhãn để xác định các bước chuyển tiếp kế tiếp khi gói tin được gán nhãn, các chặng đường còn lại của gói tin thông qua mạng đường trục dựa trên chuyển mạch nhãn giá trị của nhãn có ý nghĩa cục bộ nghĩa là chúng chỉ liên quan tới các bước chuyển tiếp giữa các LSR.

Dạng của nhãn phụ thuộc vào phuơng thức truyền tin mà gói tin được đóng gói đối với dạng Frame Relay sử dụng giá trị nhận dạng để kết nối các liên kết dữ liệu – DLCI (data link connection identifier), ATM sử dụng trường nhận dạng đường ảo trong tế bào đường nhận dạng kênh ảo trong tế bào (virtual path identifier/virtual circuit identifier – VPI/VCI).sau đó gói được chuyển tiếp dựa trên giá trị của chúng

Định dạng chung của nhãn được giải thích trong hình 1 nhãn được thể hiện rõ trong tiêu đề các lớp liên kết (VPI/VCI của ATM trong hình 2 và DLCI của Frame Relay trong hình 3 ) hoặc trong lớp dữ liệu shim (giữa tiêu đề lớp liên kết dữ liệu lớp 2 và lớp mạng lớp 3 như hình 4 )

- LABEL (20bit):chứa giá trị nhãn

- EXP.bits: CoS(3 bit)- chất lượng dịch vụ

- BS (1 bit) – bie-stack: xác định nhãn cuối cùng trong ngăn xếp - TTL (8 bit) – time to live :trường định thời

Tiêu đề IPDữ liệu

Tiêu đề SHIM Tiêu đề IPDữ liệu

Gói IP

Gán nhãn vào Gói tin

Các tế bàoATM

Hình 2: Liên kết dữ liệu là ATM

Tiêu đề IP Dữ liệu

Tiêu đề IP Dữ liệuTiêu đề

Gói IPGán nhãn

vào gói tin

Các tế bào ATM

Hình 3 :Liên kết dữ liệu là Frame Relay

Đối với các khung PPP hoặc Ethernet, giá trị nhận dạng giao thức P- ID(hoặc Ether type) được chèn vào đầu khung tương ứng để thông báo khung là MPLS đơn hướng hay đa hướng

Tiêu đề MAC LAN Label

Creation

Hình 4 : Nhãn trong shim - giữa lớp 2 và lớp 3

2.1.2 Ngăn xếp nhãn(Label stack):

Là một tập có thứ tự các nhãn gán theo gói để chyển tải thông tin về nhiều FEC và về các LSP tương ứng mà gói đi qua ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (một nhãn cho EGP và một nhãn cho IGP)và tổ chức đa LSP trong một trung kế LSP điều này tạo điều kiện thuận lợi cho chế độ hoạt động đường hầm trong MPLS

Một gói có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này được chứa trong stack.

Stack thì được tổ chức theo nguyên tắc LIFO tại mỗi hop trong mạng sử lý nhãn sử lý nhãn hiện hành trên đỉnh stack Chính nhãn này được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói.

Nếu gói tin chưa có nhãn thì stack rỗng (độ sâu của stack bằng 0) nếu stack có chiều sâu là d thì mức 1sẽ là đáy của stack (bít s trong entry nhãn đặt lên 1)và mức d sẽ là ở đỉnh stack.một entry nhãn có thể được đặt thêm vào (push) hoặc lấy ra (pop ) khỏi stack.

2.1.3 Hoán đổi nhãn (Label Swapping).

Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói Để chuyển tiếp gói có nhãn, LSR kiểm tra trên đỉnh stack và dung ánh xạ ILM (Incoming Label Map) để ánh xạ tới một entry chuyển tiếp nhãn NHLFE ( Next Hop Label Forwarding Entry) Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói và thực hiện một tác vụ trên stack nhãn rồi nó mã háo stack nhãn mới vào gói và chuyển gói đi.

Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng sảy ra ở ingress – LER LER phải phân tích header lớp mạng để xác định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC-to-NHLFE) để ánh xạ FEC vào một NHLFE.

2.1.4 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR :label switching router):

Là thiết bị định tuyến hay chuyển mạch (router hay switch)sử dụng trong mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn có một số loại LSR như sau: LSR biên,ATM -LSR lõi,ATM-LSR biên…

2.1.5 Lớp chuyển tiếp tương đương(FEC)

Hình 6: Lớp chuyển tiếp tương đương FEC

Lớp chuyển tiếp tương đương FEC là một thuật ngữ được sử dụng trong các hoạt động chuyển tiếp nhãn, nó dùng để mô tả sự kết hợp các gói rời rạc với địa chỉ đích, thường là địa chỉ của người nhận cuối cùng , chẳng hạn như máy chạm việc thực hiện của FEC cũng có thể là sự kết hợp một giá trị FEC với địa chỉ đích và lớp tải lưu lượng (class of traffic) lớp tải lưu lượng này thường kết hợp với số cổng đích

tất cả các gói trong một nhóm được đối sử như nhau qua mạng MPLS ngay cả khi có sự khác biệt giữa các gói tin thể hiện trong mào của lớp mạng khác với IP thông thường , trong MPLS ,các gói tin riêng biệt được gắn vào các FEC riêng ngay sau khi chúng vào mạng.các FEC dựa trên yêu cầu dịch vụ cho việc thiết lập các gói tin hay đơn giản cho

Tại sao FEC được sử dụng:

Đầu tiên nó cho phép một nhóm các gói tin vào trong các lớp từ nhóm này , giá trị FEC trong một gói có thể được sử dụng để thiết lập độ ưu tiên để sử lý các gói các FEC có độ ưu tiên cao sẽ được xử lí trước các FEC khác Các FEC này có thể được sử dụng để hỗ trợ hiệu quả chất lượng dịch vụ QoS, chẳng hạn các FEC có thể kết hợp với độ ưu tiên cao, lưu lượng tiếng nói thời gian thực, lưu lượng tiếng nói với độ ưu tiên thấp…

Sự phù hợp của một FEC với một gói có thể đạt được bằng cách sử dụng một nhãn để xác định một FEC đặc biệt đối với các dịch vụ khác nhau có các FEC khác nhau và các nhãn kèm theo đối với tải internet, các trường nhận dạng sau là các tham số quan trọng cho việc thiết lập một FEC tuy nhiên , trong một vài hệ thống chỉ có địa chỉ IP đích được sử dụng :

- Địa chỉ IP nguồn và đích - Số cổng nguồn và đích

- Trường nhận dạng giao thức IP (PIN)

- Điểm mã các dịch vụ mở rộng của IP phiên bản 4 (Ipv4 Differentiated services (DS)codepoint)

- Nhãn luồng Ipv6

Thông tin sử dụng trong quyết định chuyển tiếp

Layer 2 trailer

Message(e.g email)

Header(layer 7)

Header(layer 4)

Datagram(IP)Header(layer 3)

Layer 2HeaderTải tin TCP,UDP

Tải gói dữ liệu IP

Chứa cổng số

Chứa địa chỉ IP và trường nhận dạng giao thức ID(PID)

Chứa địa chỉ MAC, hoặc ATM,Frame

Hình 7–Thông tin được sử dụng trong các quyết định chuyển tiếp

Các trường trong các gói đến được sử dụng để làm nên các quyết định chuyển tiếp các gói đã được chỉ ra ở hình 7 lý do các trường này được các bộ định tuyến, chuyển mạch hay cầu sử dụng để làm các quyết định chuyển mạch , nhưng thường không sử dụng FEC

và Frame Relay(VCID)

Lớp 3 sử dụng các địa chỉ IP đích và nguồn

Lớp 4 sử dụng số cổng nguồn và đích , trường nhận dạng giao thức IP

Chỉ số cổng và giao thức IP được sử dụng trong FEC để ra quyết định chuyển tiếp, các trường này dùng để xác định loại tải tin trong gói dữ liệu IP Ví dụ trường PID có thể được mã hoá bởi bộ phát của gói dữ liệu gốc để chỉ rằng loại tải tin (payload) là tải OSPF, một bộ định tuyến có thể được lập trình cho việc sử lý các tải tin này khác với các loại tải tin khác (ví dụ tải tin TCP hoặc UDP) chỉ số cổng trong tiêu đề TCP và UDP sẽ chỉ ra loại tải tin trong gói tin mà giao thức TCP và UDP mang, ví dụ chỉ số cổng đích có thể được mã hoá để chỉ ra tải tin là âm thanh ,thư điện tử, truyền file … do đó , các trường này là tương đối quan trọng đối với các mạng cần hỗ trợ các dịch vụ Qos khác nhau đối với loại lưu lượng khác nhau

Đối vói nhãn MPLS thông dụng đựơc chỉ ra ở hình 7 còn với VCID của ATM hoặc Frame Relay thì một tiêu đề đệm được chèn vào (shim header) có thể được sử dụng trong gói

2.1.6 Tạo nhãn

Tạo nhãn dựa trên các phương pháp sau:

- Topo: nhờ giao thức định tuyến thông thường (OSPF và BGP)- Yêu cầu : điều khiển lưu lượng dựa trên yêu cầu

- Lưu lượng :nhận gói tin để phân phối và gán nhãn

2.1.7 Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn

Là bảng chuyển tiếp có chứa thông tin về nhãn vào, nhãn ra giao diện vào giao diện ra và địa chỉ tiếp theo

2.1.8 Cơ sở thông tin nhãn (label information base -LIB)

Cơ sở thông tin nhãn (label information base - LIB) là bảng kết nối LSR có chứa giá trị nhãn FEC được gán vào cổng ra cũng như thông tin để đóng gói dữ liệu truyền tin để xác định phương thức một gói tin được chuyển tiếp

Ví dụ về hoạt động LIB:

Hình 8: Ví dụ về LIBM1 LIB

1 H1 tạo ra một gói và gửi nó tới M1 ( nó là Default Gateway)

2.M1 là một ingress LSR và quyết định nhãn nào được gán vào gói ở đó là 20 sau khi nhãn được gán thì gói tin đựơc chuyển tiếp trên giao diện tương ứng 2

3.M2 nhận một gói với nhãn 20, chuyển đổi nó bằng nhãn 31 và chuyển tiếp gói đi qua giao diện 2

4.M3 nhận gói với nhãn 31 , chuyển đổi bằng nhãn 43 và gửi nó đi qua giao diện 2.5.M4 nhận gói với nhãn 43 nhưng nó không yêu cầu nãhn ra nhận dạng M4 là một egress LSR choc FEC và vì vậy nó gỡ bỏ nhãn và gửi gói IP qua giao diện 2.

2.1.9 Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB

Trong mạng IP, quyết định chuyển tiếp gói được xác lập bằng cách thực hiện tra kứu địa chỉ đích trong bẳng FIB để xác định hop kế tiếp và giao diện ra Trong mạng MPLS, mỗi LSR duy trì một bẳng LFIB riêng rẽ và tách biệt với FIB bảng LFIB có hai

kế tiếp, các tác vụ stack nhãn, giao diện ra và thông tin header lớp 2 ILM ánh xạ một nhãn đến một hoặc nhiều NHLFE Nhãn trong gói đến sẽ dùng để chọn ra một entry ILM cụ thể nhằm xác định NHLFE Còn FTN ánh xạ mỗi FEC vào một hoặc nhiều NHLFE nhờ các entry FTN, gói chưa có nhãn được chuyển thành gói có nhãn.

Hình 9: FTN,ILM và NHLFE

Như vậy , khi một gói không nhãn thuộc một FEC đi vào miền MPLS, LER sẽ sử dụng một entry LFIB loại FTN để chuyển gói khôgn nhãn thành có nhãn Sau đó tại các transit-LSR sử dụng entry LFIB loại ILM để hoán đổi nhãn vào bằng nhãn ra cuối cùng, tại Egress-LER sử dụng một entry LFIB loại ILM để gỡ bỏ nhãn đến và chuyển gói không nhãn đến Router kế tiếp.

ingress-2.1.10 NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry)

NHLFE là subentry của ILM hoặc FTN, nó chứa các thông tin sau:- Hop kế (chặng tiếp theo) của gói

Tác vụ sẽ tiến hành trên stack nhãn của gói như sau:

- Swap :Thay nhãn ở đỉnh của stack nhãn bằng một nhãn mới được chỉ định.- Pop :Bóc một nhãn ra khỏi stack

- Push :chồng thêm một nhãn vào trong stack nhãn.

Hình 10: Ví dụ NHLFE

- Đóng gói lớp datalink để sử dụng khi truyền gói- Cách thức mã hoá stackb khi truyền gói

- Bất kỳ các thong tin khác cần thiết để xử lý gói một cách chính xác.

2.1.11 Đường chuyển mạch nhãn (label switching path - LSP)

Hình 11 : Đường chuyển mạch nhãn LSP

Là tuyến tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói của một FEC nào đó sử dụng cơ chế hoán đối nhãn các đường chuyển mạch nhãn chứa một chuỗi các nhãn tại tất cả các nút dọc theo tuyến từ nguồn tới đích LSP được thiết lập trước khi truyền dữ liệu hoặc trong khi xác định luồng dữ liệu nào đó các nhãn được phân phối bằng việc sử dụng giao thức phân phối nhãn (Label distribution protocol - LDP) hoặc giao thức dành trước tài nguyên (resource Reservation Protocol - RSVP) trên các giao thức định tuyến giống như giao thức cổng biên (Border Gateway Protocol - BGP) và giao thức định tuyến mở đường ngắn nhất (Open Shortest Path First OSPF) mỗi gói dữ liệu được đóng gói lại và mang các nhãn trong suốt thời gian di chuyển từ nguồn tới đích chuyển mạch dữ liệu tốc độ cao hoàn toàn có thể thực hiện dựa theo phương pháp này, vì các nhãn có độ dài cố định được chèn vào phần đầu của gói tin hoặc tế bào và có thể sử dụng bởi phần cứng để chuyển mạch nhanh các gói dữ liệu giữa các liên kết.

2.1.12.Gói tin gán nhãn.

Một gói tin dán nhãn là một gói tin mà nhãn được mã hoá trong đó trong một số trường hợp, nhãn nằm trong mào đầu của gói tin dành riêng cho mục đích dán nhãn trong các trường hợp khác, nhãn được đạt chung trong mào đầu lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu miễn là ở đây có trường tin có thể dùng cho mục đích dán nhãn công nghệ mã hoá được sử dụng phải phù hợp với cả thực thể mã hoá nhãn và thực thể giải mã nhãn.

Trong mạng MPLS ,quyết định để kết hợp một nhãn L cụ thể với một FEC F cụ thể nào đó do LSR phía trước thực hiện LSR phía trước sau khi kết hợp sẽ thông báo với LSR phía sau về sự kết hợp đó do vậy ,các nhãn được LSR phía trước ấn định và kết hợp nhãn được phân phối theo hướng từ LSR phía trước tới LSR phía sau

để hiểu rõ hơn về cách ấn định nhãn, ta đưa ra khái niện “kông gian nhãn – Label Space ” dùng để chỉ cách mà mà trong đó nhãn được ấn định với LSR

2.1.14 Không gian nhãn(Label spaces).

Nhãn được sử dụng bởi một LSR cho FEC- gán nhãn được chia ra như sau:

Phương pháp thứ nhất là “per interface ” ở phương pháp này các nhãn được

gán với giao diện đặc biệt trên một LSR, chẳng hạn giao diện DS3 hoặc SONET.

Thông thường phương pháp này được thực hiện trong các mạng ATM và Frame Relay, nơi mà các nhãn ID tuyến ảo được gắn trên một giao diện phương pháp này được sử dụng khi có hai mạng đồng cấp được gắn trên một giao diện và nhãn chỉ được sử dụng để xác định lưu lượng được gửi trên một giao diện nếu LSR sử dụng giá trị giao diện để theo dõi các nhãn trên mỗi giao diện thì giá trị nhãn có thể sử dụng lại tại mỗi giao diện trường nhận dạng giao diện này sẽ trở thành “một nhãn nội –internal label” trong LSR này để cho “nhãn ngoại - External label|”được gửi giữa các LSR.

Phương pháp thứ 2 là “per platform ” ở đây các nhãn đến được chuyển chung

thông qua tất cả các giao diện tới một nút mcó nghĩa là nút này (chẳng hạn một máy chạm hoặc LSR)phải đặt không gian nhãn thông qua tất cả các giao diện

Tuy nhiên phương pháp thứ nhất được sủ dụng thông dụng hơn.

2.1.15 Cơ cấu báo hiệu.

- Yêu cầu nhãn - sử dụng cơ cấu này ,một LSR yêu cầu một nhãn từ dòng xuống lân

cận nên nó có thể liên kết đến FEC xác định cơ cấu này có thể được dùng dể truyền đến các LSR tiếp theo cho đến LSR lối ra.

- Đáp ứng nhãn - để đáp ứng một yêu cầu nhãn , LSR luồng xuống sẽ gửi một nhãn đến các bộ khởi động cơ cấu ánh xạ nhãn.

x Đáp ứng nhãn xx

ví dụ nhãn 5

Đáp ứng nhãn ví dụ nhãn 9

Yêu cầu nhãn cho đích CLối vào

Lối ra (LER)Yêu cầu nhãn

cho đích C

Bộ định tuyến ABộ định tuyến BBộ định tuyến C

Hình12: Cơ cấu báo hiệu

2.2 Chuyển tiếp gói trong MPLS.2.2.1 Hoạt động chuyển tiếp

FEC là một tập con các gói căn cứ theo một số thông tin trong header IP được dung bởi FIB Một FEC được dung dựa theo luật “longest prefix math” trên địa chỉ IP đích Ví dụ :các địa chỉ IP so trùng 16 bit đầu có dạng “a.b.*.*” (Trong đó * đại diện cho giá trị hợp lệ bất kỳ) được biểu diễn là “a.b/16” cho entry FEC đầu tiên trong bảng FIB FEC còn có thể căn cứ bổ sung theo các trường khác trong header IP như ToS hay Diffserv FIB sử dụng FEC để xác định ra giao tiếp đi đến hop kế cho các gói IP, cách thực hiện giống như các router cổ điển.

Hình 13: Bên trong mặt phẳng chuyển tiếp MPLS

của LFIB thao tác trên một gói có nhãn và ánh xạ một nhãn vào (incoming label) tới một tập các entry NHLFE, ILM đuợc thể hiện trong hình bởi các cột IN-IF và IN-LBL, nhưng cũng có thể là một bẳng riêng rẽ cho một giao tiếp FTN (FEC – to- NHLFE)của FIB ánh xạ tới nhiều NHLFE, chẳng hạn để dung trong cân bằng tải.

2.2.2 Ví dụ về chuyển tiếp gói.

Trong ví dụ này thể hiện đường và hoạt động chuyển tiếp được thể hiện ở mỗi nút cho 2 LSP là LSP-1 và LSP-2.

LSP-1 bắt đầu từ LER E1, tại đó có một gói IP đến với địa chỉ đích là “a.b.c.d” LER E1 kiển tra bẳng FIB của nó xác định rằng gói này thuộc về FEC “a.b.c/24”, nó gắn nhãn A lên gói và xuất đi trên giao diện số 2 tiếp theo, LSR S1 thấy có gói gắn nhãn A đến qua giao diện số 1, LFIB của nó chỉ thị rằng gói sẽ xuất ra trên giao diện số 4 và sẽ được thay thế bằng nhãn D gói có nhãn đi ra trên giao diện số 4 trên LSR S1 nối đến giao diện số 1 trên LSR 4.

Hình 14 : Ví dụ hoạt động chuyển tiếp gói

Vì LSR S4 là hop áp của LSP-1 nên thao tác được chỉ thị trong LFIB của nó là gỡ nhãn (pop) và gửi gói đi trên giao diện số 4 Cuối cùng, ở đích là LER E4, entry LFIB thao tác trên FEC “a.b.c/24” và chuyển phát gói đến hop kế tiếp trên giao diện số 3.

Đối với ví dụ ở LSP-2, các entry trong FIB là LFIB cũng được thể hiện tương tự

Khi một gói tin IP đi qua miền MPLS ,nó đi theo một tuyến được xác định phụ thuộc vào nhóm chuyển tiếp tương đương FEC mà nó được ấn định cho khi đi vào miền

tuyến này gọi là đường chuyển mạch nhãn LSP LSP chỉ có tính một chiều, tức là

cần hai LSP cho một truyền thông song công.

Các nút có khả năng chạy giao thức MPLS và chuyển tiếp các gói tin gốc IP được gọi là

bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR – Label Switching Router).

- LSR lối vào (ingress LSR) xử lý lưu lưọng đi vào miền MPLS

- LSR chuyển tiếp (Triansit LSR) xử lý lưu lượng bên trong miền MPLS ;

- LSR lối ra (Egress LSR) xử lý lưu lượng ra khỏi miền MPLS

- LSR biên (Edge LSR) thường được sử dụng như là tên chung cho cả LSRlối vào

và lối ra.

2.3.1 Bộ định tuyến biên nhãn (Label Edge router – LER).

Là thiết bị hoạt động tại biên của mạng truy nhập và mạng MPLS LER hỗ trợ nhiều cổng kết nối từ những mạng khác (như Frame Relay , ATM và Ethernet ).nó tiếp nhận hay gửi đi các thông tin đến hay đi từ các mạng khác tới mạng MPLS sau khi thiết lập đường chuyển mạch nhãn LER có vai trò rất quan trọng trong việc gán và tách nhãn

lối vào (ingress Router) hoặc bộ định tuyến lối ra (Egress Router).

Bộ định tuyến biên lối vào nhận gói IP ,kiểm tra lại lớp 3 và đặt vào ngăn xếp nhãn trước khi gửi gói vào mạng MPLS.

bộ định tuyến biên lối ra nhận gói tin có nhãn ,loại bỏ nhãn ,kiểm tra lại lớp 3 và chuyển tiếp gói IP tới nút tiếp theo.

2.3.2 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (Label Switching Router - LSR)

LSR là thành phần quan trọng nhất của mạng MPLS ,nó là bộ phận định tuyến tốc độ cao trong mạng lõi MPLS tham gia vào việc thiết lập đường chuyển mạch nhãn LSP sử dụng các giao thức báo hiệu nhãn thích hợp và chuyển các gói dữ liệu trong phạm vi mạng MPLS dựa trên các đường đã thiết lập bằng thủ tục phân phối nhãn LSR có thể kết nối với LER hay các LSR khác.

2.3.3 ATM LSR :

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

Các ATM LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP ,gán nhãn trong mảng điều khiển và chuyển tiếp số liệu theo cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mảng số liệu có thể sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển để thiết lập kênh ảo ATM , chuyển tiếp tế bào đến nút ATM LSR tiếp theo Do đó, các tổng đài ATM có thể lâng cấp phần mềm để thực hiện chức năng LSR.

2.4 Các giao thức cơ bản của MPLS.

Kiến trúc MPLS không bắt buộc một phương thức báo hiệu đơn nào cho phân phối nhãn các giao thức định tuyến đang tồn tại, như giao thức cổng biên (BGP) được cải tiến để mang thêm thông tin nhãn trong nội dung của giao thức giao thức dành sẵn tài nguyên – RSVP cũng được mở rộng để hỗ trợ chao đổi nhãn

Nhóm đặc trách kỹ thuật internet – IETF cũng xác định một giao thức mới được biết đến như giao thức phân phối nhãn - LPD để làm rõ hơn về báo hiệu và quản lý không

tuyến liên vùng (explicit router) dựa trên các yêu cầu về QoS và CoS những mở rộng này cũng được áp dụng trong việc xác định giao thức (CR - LDP) định tuyến dựa trên ràng buộc.

Các giao thức hỗ trợ chao đổi nhãn như sau:- LDP- chỉ ra các đích IP vào trong các bảng.

- RSVP ,CR-LDP - sử dụng sho kỹ thuật lưu lượng và dành trước tài nguyên.

- Protocol-Independent Multicast (PIM) - sử dụng để chỉ ra nhãn ở trạng thái đa hướng – Multicast.

- BGP – các nhãn biên bên ngoài

2.4.1 Giao thức phân phối nhãn – LDP.

Giao thức phân phối nhãn được nhón nghiên kứu MPLS của IETF xây dựng và ban hành có tên là RFC 3036, phiên bản mới nhất được công bố năm 2001.

Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong quá trình gán nhãn cho các gói thông tin Giao thức LDP là giao thức điều khiển tách biệt được các LSR sử dụng để chao đổi và điều phối quá trình gán nhãn FEC giao thức này là một tập hợp thủ tục chao đổi bản tin cho phép các LSR sử dụng giá trị nhãn thuộc FEC nhất định để truyền các gói tin

Một kết nối TCP được thiếp lập giữa các LSR đồng cấp dể đảm bảo các bản tin LDP được truyền theo dúng thứ tự các bản tin LDP có thể xuất hiện từ bất kì một LSR(điều khiển đường chuyển mạch nhãn LSP độc lập ) hay từ LSR biên lối ra (điều khiển LSP theo lệnh ) và chuyển tử LSR phía trước tới LSR phía sau cận kề.

Việc chao đổi bản tin LDP có thể được khởi phát bởi sự xuất hiện của, luồng số liệu đặc biệt, bản tin lập dự chữ RSVP hay cập nhật thông tin định tuyến.

Khi gặp một LSR đã chao đổi bản tin LDP cho một FEC nhất định thì một đường chuyển mạch LSP từ đầu vào tới đầu ra được thiết lập sau khi mỗi LSR ghép nhãn đầu vào với đầu ra tương ứng trong LIB của nó

2.4.1.1 Phát hiện LSR lân cận :

Thủ tục phát hiện LSR lân cận của LDP chạy trên UDP và thực hiện như sau:

lập kết nối UDP tới LSR đó.

4 khi đó, phiên UDP được thiết lập giữa 2 LSR, phiên LDP là phiên 2 chiều, tức mỗi LSR ở 2 đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi liên kết nhãn.

Trong trường hợp các LSR không kết nối trực tiếp trong một mạng con thì người ta sử dụng cơ chế bổ sung sau:

LSR định kì gửi bản tin hello đến cổng UDP đã biết tại địa chỉ IP xác định được khai báo khi lập cấu hình đầu nhận bản tin này có thể trả lời bằng bản tin hello khác truyền chiều ngược lại tới LSR gửi và thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên

Thông thường trường hợp này thường được áp dụng khi giữ hai LSR có một đường LSP cho điều khiển lưu lượng và nó yêu cầu phải gửi các gói có nhãn qua đường LSP đó

2.4.1.2 Các bản tin LDP:

Các bản tin LDP được định nghĩa theo một khuôn dạng độc lập với mọi trường Nội dung của một vài bản tin có thể kết hợp với các gói dữ liệu đơn để giảm thiểu quá trình xử lý của CPU.

LDP IdentifierLDP Identifier

Hình 17 –Ttiêu đề :LDP

2-Mã hoá “giá trị - chiều dài - loại” (type –length – value :TLV Encoding).

LDP sử dụng sơ đồ mã hoá TLV để mã hoá các thông tin được mang trong các bản tin LDP Trong đó như hình 18 chỉ ra nó bao gồm các truờng loại dữ liệu.

- Trường loại dữ liệu- Trường chiều dài - Trường giá trị

0 1-14 15 16-30 31

Message IDMandatory parameters

- Loại bản tin: xác định lọai bản tin

- Chiều dài bản tin : chiều dài của bản tin ID, các tham số bắt buộc (mandatory) và các tham số tuỳ chọn.

- trường nhận dạng bản tin : đây là trường nhận dạng duy nhất nó có thể được sử dụng kèm với các bản tin thông báo và bản tin khác.

- Các tham số bắt buộc - Các tham số tuỳ chọn

Các tham số bắt buộc và các tam số tuỳ chọn sẽ giải thích sau về nguyên lý mọi thứ xuất hiện trong bản tin LDP đều có thể được mã hoá giống như TLV tuy nhiên, tuỳ từng trường hợp mà các tham số này được sử dụng trong giản đồ mã hoá TLV hay không ,vì những nơi không thật sự cần thiết thì sẽ không sử dụng vì nó lãng phí không gian.

4- Khuôn dạng và các chức năng của TLV:

- FEC :TLV này mang các FEC dùng để trao đổi giữa các LSR MPLS và LDP chỉ sử

dụng địa chỉ cho FEC, không dùng cho các cổng và PID.

FEC có thể là một địa chỉ cố định, hoặc một địa chỉ máy trạm đầy đủ, nó cũng có thể chứa địa chỉ các mạng khác, như IPX nhưng ít khi là địa chỉ IP.

- Address list : danh sách địa chỉ TLV xuất hiện trong bản tin “Address” và “Address withdraw” Hiện tại chỉ có địa chỉ Ipv4 được định nghĩa cho trường TLV này

- Hop count : TLV này xuất hiện trong các bản tin dùng để thiết lập các LSP, nó tính toán số chặng LSR dọc theo một LSP khi LSP đã được thiết lập.nó có thể sử dụng để dò tìm vòng lặp ( trong trường hợp có lỗi trong mạng làm gói tin không tới được đích và lưu chuyển vòng quanh trên mạng ).

- PATH vector : trương TLV này cũng được sử dụng để dò tìm vòng lặp với việc tính toán chặng TLV trong các bản tin “Label request và Label mapping” Nó sử dụng các bản tin Label request để ghi lại đường đi của các LSR.

- Generic Label : trường TLV chứa các nhãn cho việc sử dụng trên các liên kết đối với các giá trị nhãn là độc lập dưới nền tảng công nghệ liên kết (các dịch vụ tải tin ) như là các liên kết PPP và Ethernet.

- ATM label: nếu ATM được sử dụng để mang thông tin thì TLV này sẽ chứa giá trị ATM VPI/VCI.

- Frame Relay Label: nếu Frame Relay được sử dụng để mang thông tin thì TLV này sẽ chứa giá trị DLCI Frame Relay.

- Status: trường TLV này dùng cho mục đích chuẩn đoán ,chẳng hạn sự thành công hay hỏng hóc của sự kiện.

- Extended status : đây là trường mỏ rộng của status bằng việc cung cấp thêm các byte mở rộng cho mục đích chuẩn đoán

- Returned PDU : trường này có thể hoạt động cùng với trường status TLV,LSR sử dụng tham số nsỳ để gửi phần PDU LDP trở lại LSR đã gửi nó giá trị của TLV này là tiêu đề PDU và dữ liệu kèm theo tiêu đề phù hợp trong bản tin thông báo.

- Return Message : trường này cũng có thể di kèm với trường status TLV LSR sử dụng tham số này để gửi một phần bản tin LDP tới LSR đã gửi bản tin đó.

- Common Hello Parameters : các LSRs lân cận có thể gửi các bản tin hello một cách định kỳ tới các LSR khác để đảm bảo rằng chúng đang kết nối và đang trong trạng thái hoạt động TLV chứa đựng các tham số chung để quản lý hoạt động, ví dụ như các bản tin hello được gửi và được nhận như thế nào, và các bản tin này được gửi đi bao nhiêu và nhận lại bao nhiêu trong một khoảng thời gian được chọn.

- IPv6/IPv4 transport address : nếu các địa chỉ IPv6 được sử dụng thì TLV này sẽ cho phép một địa chỉ IPv6 được sử dụng khi mở một TCP cho một phiên LSP nếu nó không được sử dụng, địa chỉ nguồn trong tiêu đề IP được sử dụng ý tưởng này cũng tương tự đối với các địa chỉ IPv4.

- Common session Parameters: TLV này cũng chứa tham số “thoả hiệp” được gửi đi bởi LSR trong mỗi phiên LDP Các tham số này bao gồm :

+ Keep Alive Time :chỉ ra số giây cực đại trôi qua để nhận thành công các PDU từ các LDP đồng cấp trong một phiên kết nối TCP.bộ định thời này đựoc thiết lập khi một PDU đến.

+ Label Advertisement Dicrips line ( luật thông báo bản tin ): luồng xuống( Downstream) là bắt buộc theo yêu cầu.

+ Loop Detection :chỉ ra rằng sự dò tìm vòng lặp là cho phép (enable) hay không.PATH vector limit : chỉ ra độ dài đường cực đại cho phép.

+ Maximun PDU length : chỉ ra độ dài cực đại của một PDU LDP

- ATM session Parameters: TLV này xác định khả năng quản lý ATM của một LSR.tuỳ chọn bao gồm:

ATM-+Việc hợp nhất không được hỗ trợ+ Hợp nhất VP được hỗ trợ

+ Hợp nhất VC được hỗ trợ

+ Cả hợp nhất VP và VC được hỗ trợ

trường này cung cấp thông tin về khả năng định hướng VC, có nghĩa việc sử dụng các VCI theo một hướng hay cả hai hướng trong một liên kết, nó cũng chứa đựng trường xác định một dải các nhãn ATM được hỗ trợ bởi việc gửi LSR.

- Frame Relay session Parameters: trường TLV này cũng chứa đựng các tham số như của ATM session parameters, nhưng ở đây TLV là DLCIs.

- Label Request message ID: giá trị của tham số này là trường nhận dạng bản tin của một bản tin yêu cầu nhãn tương ứng.

- Private : trường TLV và cấc bản tin riêng của nhà sản xuất được sử dụng để thông báo thông tin riêng của nhà sản xuất giữa các LSR.

5 - Các bản tin trong LDP

Bao gồm 11 bản tin LDP:- Bản tin Notification- Bản tin hello

- Bản tin Initialization- Bản tin KeepAlive- Bản tin Address

- Bản tin Addess withdraw- Bản tin Label Mapping- Bản tin Label Request - Bản tin Label Abort Request- Bản tin Label withdraw- Bản tin Label release

2.4.1.3 Các chế độ phân phối nhãn

Chúng ta sẽ biết một số chế độ hoạt động của phân phối nhãn trong một vài phần mục phía sau như : không yêu cầu phía trước, điều khiển LSP theo lệnh hay tự lập, duy trì tiên tiến hay lưu chữ các chế độ này được thoả thuận bởi LSR trong quá trình khởi tạo phiên LDP.

Khi LSR hoạt động ở chế độ duy trì lưu giữ, nó sẽ chỉ giữ những giá trị nhãn FEC mà nó cần tại thời điểm hiện tại.các chuyển đổi khác được giải phóng còn trong chế độ duy trì tiên tiến, LSR giữ tất cả các chuyển đổi mà nó được thông báo ngay cả những chuyển đổi không được sử dụng tại thời điểm hiện tại.hoạt động của chế độ này như sau:

+ LSR 1 gửi liên kết nhãn vào một FEC đến một LSR khác kế tiếp(LSR2) cho FEC đó.+ LSR 2 nhận thấy LSR 1 hiện tại không phải là nút tiếp theo đối với FEC đó, nó không thể sử dụng FEC này cho mục đích chuyển tiếp tại thời điểm hiện tại nhưng nó vẫn lưu giữ liên kết này lại.

+ Tại thời điểm nào đó sau này có sự xuất hiện thay đổi định tuyến và LSR 1 trở thành nút tiếp theo của LSR2 đối với FEC đó thì LSR2 sẽ cập nhật thông tin trong bảng định tuyến tương ứng và có thể chuyển tiếp các gói có nhãn đến LSR1 trên tuyến mới.việc này được thực hiện một cách tự động mà không cần tới báo hiệu LDP hay quá trình phân bổ nhãn mới.

Ưu điểm lớn nhất của chế độ duy trì tiên tiến là khả năng phản ứng nhanh hơn khi có sự thay đổi tuyến Nhược điểm lớn nhất là lãng phí bộ nhớ và nhãn điều này đặc biệt quan trọng và có ảnh hưởng rất lớn đối với những thiết bị lưu trữ bảng định tuyến trong phần cứng như ATM – LSR.thông thường chế độ duy trì lưu chữ đựoc sử dụng cho các ATM - LSR.

Ví dụ minh hoạ việc sử dụng bản tin Label Request và Label Mapping trong chế độ công bố nhãn theo yêu cầu và điều khiển LSP độc lập Trình tự thời gian trao đổi các bản tin LDP giữa các đối tác (peer) thiết lập một LSP từ router lối vào R1 qua R2 rồi đến router lối ra R3 cho một FEC có frefix “a.b/16” R1 khởi tạo tiến trình bằng cách yêu cầu một nhãn cho FEC “a.b/16” từ hop kế của nó là R2 vì sử dụng điều khiển độc lập nên R2 trả ngay một ánh xạ nhãn về cho R1 trước khi R2 nhận được ánh xạ nhãn từ phía downstream là R3 cả R2 và R3 đáp ứng bằng bản tin Label Mapping, kết quả là trong FIB của R1 và LFIB của R2, R3 có các entry gán nhãn hình thành nên đường chuyển mạch nhãn LSP.

Hình 20: Ví dụ LDP chế độ điều khiển độc lập theo yêu cầu

Giao thức phân phối nhãn định tuyến dựa trên ràng buộc based routing-LDP) được sử dụng để điều khiển cưỡng bức LDP giao thức này là phần mở rộng của LDP cho quá trình định tuyến cưõng bức của LSP cũng giống như LDP, nó sử dụng các phiên TCP giữa các LSR đồng cấp để gửi các bản ti phân phối nhãn

CR-LDP(constraint-Để hiểu rõ hơn về định tuyến cưỡng bức dựa trên ràng buộc, ta xét việc định tuyến đối với một mạng IP truyền thống một mạng có thể đựơc xem là một tập hợp các hệ thống tự trị AS, trong đó việc định tuyến ở mỗi AS tuân theo giao thức định tuyến trong miền (intradomain) việc định tuyến giữa các AS tuân theo giao thức định tuyến liên miền(interdomain).các giao thức định tuyến trong miền có thể là RIP, OSPF, IS – IS còn giao thức định tuyến liên miền đang được sử dụng là BGP trong phạm vi một hệ thống tự trị, cơ chế xác định tuyến trong các giao thức định tuyến trong miền thường tuân theo thuật toán tối ưu trong giao thức định tuyến RIP thì có sự tối ưu về nút mạng trên đường mà gói tin được chuyển từ nguồn tới đích có nhiều đường đi từ nguồn tới đích nhưng mỗi đường đi lại có số nút, độ dài ngắn , băng thông khả dụng khác nhau, do vậy với RIP thì thuật toán bellman-ford được sử dụng để xác định sao cho đường đi qua ít nút nhất còn trong trường hợp OSPF và IS –IS thì thuật toán là tìm đương ngắn nhất.nhà quản trị mạng ứng với giao thức OSPF(hoặc IS-IS)sẽ ấn định cho mỗi kênh trong mạng một giá trị tương ứng với độ dài của kênh đó OSPF(hoặc IS-IS)sẽ sử dụng thuật toán tìm đường ngẵn nhất Dijkstra để lựa chọn đường ngắn nhất trong số các đường có thể nối tới đích, với định nghĩa độ dài của đường là tổng độ dài các kênh trên đường đó.

Đối với định tuyến cưỡng bức, ta có thể xem một mạng như là một tập hợp các nút mạng và một tập hợp kết nối giữa các nút mạng đó mỗi kênh sẽ có các đặc điẻm riêng để kết nối giữa 2 nút bất kỳ tì phải thoả mãn một số yêu cầu(các ràng buộc),và coi các ràng buộc này như là đặc điểm cua các kênh.chỉ có nút đầu tiên trong cặp đóng góp vai trò khởi tạo đường kết nối mới biết đặc điểm này.nhiện vụ của định tuyến cưỡng bức là tính toán xác định đường kết nối từ nút này tới nút kia sao cho thoả mãn mốt số điều kiện ràng buộc có thể là một hoặc nhiều trong các tiêu chí ví dụ :số nút ít nhất, đường đi ngắn nhất, băng thông rộng nhất… tuy nhiên, việc tối ưu hoá các tiêu chí khác nhau không thể được đáp ứng một cách đồng thời.một thuật toán tối ưu theo một tiêu chí chứ không thể một lúc đáp ứng nhiều tiêu chí, vì 2 yêu cầu có thể xung đột nhau, chẳng hạn đường đi ngắn nhất và số nút ít nhất chưa hẳn đã có băng tần lớn nhất vì đường đi ngắn nhất và số nút ít nhất sẽ là lựa chọn số một cho nhiều kết nối các kênh như vậy,nên băng tần khả dụng cho các liên kết như trên có độ rộng sẽ không thể bằng băng tần kênh có ít kết nối đi qua.do vậy ,thuật toán định tuyến ràng buộc cũng không thể đáp ứng tối ưu tất cả các tiêu chí nó thực hiện tối ưu theo một tiêu chí nào đó đồng thời thoả mãn một số điều kiện ràng buộc được đặt ra.khi xác định được một đường kết nối thì định tuyến cưỡng bức sẽ thực hiện thiết lập, duy trì và chuyển trạng thái kết nối dọc theo các kênh phù hợp nhất trên đường

Ngoài các điều kiện ràng buộc được đặt ra đối với kênh , còn có các điều kiện được đặt ra đối với việc quản trị chẳng hạn nhà quản trị muốn ngăn không cho một loại lưu lượng nào đó đi qua một số kênh nhất định trong mạng được xác định bởi một số đặc điểm nào đó Do đó, thuật toán định tuyến mà nhà quản trị phải thực hiện là tìm ra các kênh xác định mà nó cho qua lưu lượng trên, đồng thời thoả mãn một số điều kiện ràng buộc khác nữa.

Định tuyến cưỡng bức còn có thể kết hợp cả hai đều kiện ràng buộc là quản lý đặc điểm kênh một cách đồng thời chứ không phải chỉ từng điều kiện riêng rẽ ví dụ tuyến cưỡng bức phải tìm ra một đường vừa phải có độ rộng băng tần nhất định ,vừa loại trừ một số kênh có đặc điểm nhất định

Điểm khác biệt giữa định tuyến IP truyền thống và định tuyến cưỡng bức là : thuật toán định tuyến IP truyền thống chỉ tìm ra một đường tối ưu ứng với duy nhất một tiêu chí được đặt ra , trong khi thuật toán định tuyến cưỡng bức vừa tìm ra một tuyến tối ưu theo một tiêu chí nào đó đồng thời thoả mãn một số điều kiện ràng buộc nhất định chính vì điều này mà thuật toán định tuyến cưỡng bức trong mạng MPLS có thể đáp ứng yêu cầu dịch vụ và cung cấp các kết nối tin cậy cho người dùng theo yêu cầu trong khi trong khi mạng sử dụng các thuật toán tìm đường khác không thể có được, kể cả giao thức định tuyến IP.

Để làm được điều này có rất nhiều giải pháp trong đó giải pháp chính là thuật toán định tuyến cưỡng bức yêu cầu đường đi phải được tính toán và xác định từ phía nguồn các nguồn khác nhau có các ràng buộc khác nhau

Đối với một đường trên cùng một đích các điều kiện rằng buộc ứng với bộ định tuyến của một nguồn cụ thể chỉ đựơc biết đến bởi bộ định tuyến đó mà thôi, không một bộ định tuyến nào khác trên mạng được biết về điều kiện này, ngược lại trong bộ định tuyến IP thì đường đi được tính toán và xác định bởi tất cả các bộ định tuyến phân tán trong mạng.

Một lý do khác là khả năng định tuyến hiện(Explicit Routing)(hoặc nguồn ) vì các nguồn khác nhau có hể tính toán xác định các đường khác nhau tới cùng một đích Vì vậy chỉ dựa vào thông tin về đích là không đủ để xác định đường truyền các gói tin.

một lý do nữa là đối với phương pháp định tuyến cưỡng bức thì việc tính toán và xác định đường phải tính đến các thông tin về đặc điểm tương ứng của từng kênh trong mạng đối với phương pháp IP đơn giản không hỗ trợ khả năng này Ví dụ các giao thức định tuyến truyền thống dựa vào trạng thái kênh (như OSPF, IS-IS) chỉ truyền duy nhất thông tin bận rỗi của từng kênh và độ dài của từng kênh, các giao thức định tuyến vector khoảng cách (như RIP)thì chỉ truyền đi các thông tin địa chỉ nút tiếp theo và khoảng cách.

RSVP là giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng trong mạng MPLS, được sử dụng để đặt trước tài nguyên cho một phiên truyền trong mạng internet nó cho phép các ứng dụng thông báo về yêu cầu QoS với mạng và mạng sẽ đáp ứng bằng thông báo thành công hay thất bại.

RSVP được dùng để cung cấp khả năng vận hành bảo vệ bằng việc đặt trước nguồn tài nguyên cần thiết tại mỗi máy tham gia việc hỗ trợ nguồn lưu lượng (ví dụ như âm thanh hoặc hình ảnh ) đối với giao thức IP, là giao thức không kết nối nó không hỗ trợ việc thiết lập các đường cho luông lưu lượng, trong khi RSVP được thiết kế để thiết lập các đường truyền cũng như bảo vệ giải thông trên các đường truyền.

RSVP yêu cầu các máy nhận lưu lượng về yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS cho luồng dữ liệu các ứng dụng tại máy trạm nhận phải quyết định các thuộc tính QoS sẽ được truyền tới RSVP sau khi phân tích các yêu cầu này, RSVP được sử dụng để gửi các bản tin tới tất cả các nút cần truyền dữ liệu

RSVP thao tác với cả thủ tục đơn hướng và đa hướng, việc liên mạng ở thời điểm hiện tại là giao thức đa hướng.

RSVP phải mang các thông tin sau :

- thông tin phân loại, nhờ nó mà các luồng lưu lượng với yêu câu QoS cụ thể có thể được nhận biểt trong mạng thông tin này bao gồm địa chỉ IP phía người gửi và người nhận, số cổng UDP.

- chỉ tiêu kỹ thuật của luồng lưu lượng và các yêu cầu QoS theo khuôn dạng Tspec và Rspec bao gồm các dịch vụ yêu cầu

RSVP phải mang thông tin trên từ máy chủ tới tất cả các tổng đài chuyển mạch và các bộ định tuyến dọc theo đường truyền từ bộ phát tới bộ thu vì vậy tất cả các thành phần mạng phải tham gia vào việc đảm bảo các yêu cầu QoS của ứng dụng

RSVP sử dụng bản tin chao đổi tài nguyên đặt trước qua mạng cho luồng IP.RSVP là giao thức riêng ở mức IP.nó sử dụng các gói dữ liệu IP hoặc UDP ở phần biên của mạng để thông tin giữa các LSR đồng cấp nó không đòi hỏi duy trì phiên TCP, nhưng sau phiên này nó phải xử lý mất mát các bản tin điều khiển.

RSVP mang các loại thông tin trong hai loại bản tin cơ bản là PATH và RESV để xác định nguồn và các yêu cầu QoS cho luồng các yêu cầu này chỉ ra dịch vụ được bảo vệ ví dụ tốc độ cho luồng dữ liệu , kích thước cụm…các bản tin PATH truyền từ bộ phát tới một(hỗ trợ đơn hướng )hoặc nhiều (hỗ trợ đa hướng) bộ thu chứa Tspec và các thông tin về phân loại cho bộ phát cung cấp.

Khi bộ thu nhận được bản tin PATH, nó có thể gửi bản tin RESV trở lại cho bộ phát, bản tin RESV dùng để xác nhận phiên có chứa thông tin về số cổng dành riêng và Rspec xác nhận mức QoS mà bộ thu yêu cầu nó cũng bao gồm một số thông tin xem xét những bộ phát nào được phép sử dụng tài nguyên đang được cấp phát.

Khi cổng dành riêng được thiết lập, các bộ định tuyến nằm giữa bộ phát và bộ thu sẽ xác định các gói tin thuộc cổng dành riêng nào nhờ kiểm tra 5 trường trong phần mào đầu IP và giao thức truyền tải , đó là: địa chỉ nguồn , số cổng nguồn , số giao thức (là UDP hay TCP … ), địa chỉ đích, số cổng đích tập hợp các gói tin được nhận dạng theo cách này được gọi là luồng dành riêng các thông ti trong luồng dành riêng được khống chế để đảm bảo không phát sinh lưu lượng vượt quá so với thông báo Tspec và được xếp vào hàm đợi phù hợp theo yêu cầu về QoS.

Một đặc điểm nữa cần phải nhắc đến đối với giao thức này ,RSVP là giao tức “trạng thái mềm” nó khác với các loại giao thức khác là trạng thái sẽ tự động hết hiệu lực sau một thời gian trừ trường hợp nó được làn tươi theo định kỳ , tức là RSVP sẽ liên tục gửi các bản tin PATH và RESV để là tươi các cổng dành riêng nếu chuún không được gửi đi trong một khoảng thời gian nào đó thì cổng rành riêng tự động bị huỷ bỏ

• MPLS hỗ trợ RSVP

RSVP được sử dụng trong mạng MPLS để hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS và điều khiển lưu lượng MPLS sử dụng RSVP để cho phép các LSR dựa vào việc phân loại gói tin theo nhãn chứ không phai theo mào đầu IP để nhận biết các gói tin thuộc các luồng của công dành riêng vì vậy ,cần phải có sự kết hợp phân phối giữa các luồng và các nhãn cho các luồng và cổng dành riêng RSVP ta có thể xem một tập hợp các gói tin tạo bởi cổng dành riêng RSVP như là mot trường hợp riêng của FEC.

Chúng ta định nghĩa một đối tượng RSVP mới là đối tượng LABEL được mang trong bản tin RSVP RESV ki một LSR muốn gửi bản tin RESV cho một luông RSVP mới, LSR cấp phát một nhãn từ trong tập nhãn rỗi, tại một lối vào trong LFIB của nó với nhãn lối vào được đặt cho nhãn cấp phát

Và gửi bản tin RESV có chứa nhãn này

Khi nhận bản tin RESV chứa đối tượng LABEL, một LSR thiết lập LFIB của nó với nhãn này là nhãn lối ra sau đó nó cấp phát một nhãn để sử dụng như là nhãn lối vào và chèn nó vào bản tin RESV trươc khi nó gửi đi.

Khi các bản tin RESV truyền đến LSR ngược , LSP thiết lập dọc theo tuyến đường khi các nhãn được cung cấp trong các bản tin RESV , mỗi LSR có thể rễ dàng kết hợp các tài nguyên QoS phù hợp với LSP việc thiết lập cho một luồng dành riêng RSVP là chỉ có bộ định tuyến đầu tiên trong LSP liên quan tới việc xem xét các gói tin thuộc luồng dành riêng nào điều này cho phép RSVP được áp dụng trong môi trường MPLS theo cách mà nó không thể thực hiện được trong mạng IP truyền thống theo quy