Cỏc thiết bị tham gia trong một mạng MPLS cú thểđược phõn loại thành cỏc bộ định tuyến biờn nhón (LER) và cỏc bộđịnh tuyến chuyển mạch nhón (LSR).
LSR ingress LSR egress ATM-LSR ATM-LSR ATM-LSR 15 IP IP 12 IP 10 IP IP Hỡnh 2.14. Cỏc kiểu node trong mạng MPLS
LSR là 1 thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lừi của 1 mạng MPLS, nú tham gia trong việc thiết lập cỏc đường dẫn chuyển mạch nhón (LSP) bằng việc sử dụng giao thức bỏo hiệu nhón thớch ứng và thực hiện chuyển mạch tốc độ cao lưu lượng số liệu dựa trờn cỏc đường dẫn được thiết lập.
LER là 1 thiết bị hoạt động tại biờn của mạng truy nhập và mạng lừi MPLS. Cỏc LER hỗ trợđa cổng được kểt nối tới cỏc mạng khụng giống nhau (chẳng hạn FR, ATM và Ethernet ). LER đúng vai trũ quan trọng trong việc chỉđịnh và huỷ bỏ nhón, khi lưu lượng vào trong hay đi ra khỏi mạng MPLS. Sau đú, tại lối vào nú thực hiện việc chuyển tiếp lưu lượng vào mạng MPLS sau khi đó thiết lập LSP nhờ cỏc giao thức bỏo hiệu nhón và phõn bổ lưu lượng trở lại mạng truy nhập tại lối ra.
Ngoài ra khi MPLS được xếp chồng trờn ATM, cỏc chuyển mạch ATM được
điều khiển bởi mặt phẳng điều khiển MPLS, và lỳc đú cỏc chuyển mạch ATM được gọi là cỏc ATM-LSR. Tương ứng chỳng ta cú 2 loại thiết bị là ATM-LSR hoạt động trong lừi, và ATM-LSR biờn hoạt động ở biờn mạng hay cũn gọi là ATM-LER.
ATM-LSR là cỏc chuyển mạch ATM cú thể thực hiện chức năng như LSR. Cỏc ATM-LSR thực hiện chức năng định tuyến gúi IP và gỏn nhón trong mặt phẳng điều khiển và chuyển tiếp số liệu theo cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mặt phẳng chuyển tiếp. Như vậy cỏc tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống cú thể nõng cấp phần mềm MPLS để thực hiện chức năng của LSR.
Cỏc thiết bị biờn khỏc với cỏc thiết bị lừi ở chỗ là: ngoài việc phải chuyển tiếp lưu lượng nú cũn phải thực hiện việc giao tiếp với cỏc mạng khỏc đú là chỉ định hay loại bỏ nhón. Hỡnh 2.14 biểu diễn cỏc loại thiết bị sử dụng trong mạng MPLS.
2.3 Cỏc chế độ hoạt động của MPLS
MPLS cú thể hoạt động trong 2 chếđộ đú là:
Chếđộ khung
Chếđộ tế bào
2.3.1 Chế độ khung
Chế độ khung là thuật ngữ được sử dụng khi chỳng ta chuyển tiếp một gúi với một nhón được đớnh vào gúi trước tiờu đề lớp 3 (chẳng hạn tiờu đề IP). Trong chế độ
này một tiờu đề nhón được bổ sung vào giữa gúi tin lớp 3 và tiờu đề lớp 2.
RFC 3031, “Kiến trỳc MPLS”, định nghĩa nhón như “là một thực thể vật lý cú chiều dài cốđịnh, được sử dụng để nhận dạng 1 FEC, thường chỉ cú ý nghĩa cục bộ”.
Núi một cỏch đơn giản, nhón là một giỏ trị được bổ sung cho một gúi, núi cho mạng biết nơi nào gúi đi qua. Nhón là một giỏ trị 20bit, nghĩa là cú 220 giỏ trị nhón cú thể.
Một gúi cú thể cú nhiều nhón, được mang trong ngăn xếp nhón. Tại mỗi chặng trong mạng, chỉ cỏc nhón bờn ngoài được kiểm tra. LSR sử dụng nhón để chuyển tiếp cỏc gúi trong mặt phẳng dữ liệu, cỏc nhón này trước đú được chỉđịnh và phõn bổ trong mặt phẳng điều khiển. Khuụn dạng tiờu đề nhón cú dạng như hỡnh 2.15.
Link Layer MPLS SHIM Network Layer Other Layers Headers Header Header and data
32 bits
Label Exp BS TTL
20 bits 3 bits 1 bits 8 bits
Hỡnh 2.16. PPP/Ethernet là lớp liờn kết dữ liệu
Ngoài 20 bit giỏ trị nhón nhưđó biết, 12 bit cũn lại cú ý nghĩa như sau:
Exp (Experimental) – Cỏc 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 cỏc bit chỉ thịđộ ưu tiờn trong gúi IP. Khi cỏc gúi MPLS bị xếp hàng, cú thể sử dụng cỏc bit Exp như cỏch sử dụng cỏc bit chỉ thị độưu tiờn IP.
BS (Bottom of stack) – Cú thể cú hơn 1 nhón với 1 gúi. Bit này dựng để chỉ
thị cho nhón ở cuối ngăn xếp nhón. Nhón ở đỏy của ngăn xếp nhón cú giỏ trị
BS bằng 1. Cỏc nhón khỏc cú giỏ trị bit BS bằng 0.
TTL (Time To Live) – Thụng thường cỏc bit TTL là một bản sao trực tiếp của cỏc bit TTL trong tiờu đề gúi IP. Chỳng giảm giỏ trị đi 1 đơn vị khi gúi đi qua mỗi chặng để trỏnh lặp vũng vụ hạn. TTL cũng cú thểđược sử dụng khi cỏc nhà điều hành mạng muốn dấu cấu hỡnh mạng nằm bờn dưới.
2.3.2 Chế độ tế bào (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chế độ tế bào là thuật ngữ được sử dụng khi chỳng ta cú 1 mạng cỏc chuyển mạch ATM hay mạng FR sử dụng MPLS trong mặt phẳng điều khiển để hoỏn đổi thụng tin VCI/VPI thay cho việc sử dụng bỏo hiệu ATM hay bỏo hiệu FR.
PPP header Shim Header Layer 3 Header
MAC header Shim Header Layer 3 Header Label
PPP Header (Packet over SONET/SDH)
LAN MAC Header Tạo nhãn
Hỡnh 2.17. ATM là lớp liờn kết dữ liệu
Hỡnh 2.18. FR là lớp liờn kết dữ liệu
Trong chế độ tế bào, nhón dược mó hoỏ trong cỏc trường VPI/VCI hay DLCI (xem hỡnh 2.17 và hỡnh 2.18). Sau khi quỏ trỡnh trao đổi thụng tin nhón được thực hiện trong mặt phẳng điều khiển, trong mặt phẳng chuyển tiếp, router lối vào phõn chia cỏc gúi vào trong cỏc tế bào ATM, dỏn nhón cho chỳng và thực hiện truyền. Cỏc ATM LSR trung gian xử lý cỏc gúi như một chuyển mạch ATM thụng thường–chỳng chuyển tiếp tế bào dựa trờn giỏ trị VPI/VCI và thụng tin cổng vào. Cuối cựng, router lối ra tổng hợp cỏc cell trở lại thành gúi.
Chếđộ tế bào cũn được gọi là ATM được điều khiển nhón (LC-ATM).
Ip header Data
DLCI Data
Shim header Ip header Data
DLCI Data … … Gói IP Tạo nhãn Các khung FR Ip header Data VPI/VCI Data
Shim header Ip header Data
VPI/VCI Data … … Gói IP Tạo nhãn Tế bào ATM
2.4 Cỏc giao thức phõn bổ nhón
MPLS khụng yờu cầu phải cú giao thức phõn bổ nhón riờng, vỡ một vài giao thức định tuyến đang được sử dụng (OSPF) cú thể hỗ trợ phõn bổ nhón. Tuy nhiờn, IETF đó phỏt triển một giao thức mới để bổ sung cho MPLS. Được gọi là giao thức phõn bổ nhón LDP.
Một giao thức khỏc, LDP cưỡng bức (CR-LDP), cho phộp cỏc nhà quản lý mạng thiết lập cỏc đường đi chuyển mạch nhón (LSP) một cỏch rừ ràng (tường minh). CR- LDP là một sự mở rộng của LDP. Nú hoạt động độc lập với mọi giao thức cổng đường biờn bờn trong (IGP) khỏc. Nú được sử dụng cho cỏc dũng lưu lượng nhạy cảm với trễ
và mụ phỏng mạng chuyển mạch kờnh.
RSVP cũng cú thể được sử dụng để phõn phối nhón. bằng việc sử dụng cỏc bản tin Reservation và PATH (mở rộng), nú hỗ trợ cỏc hoạt động ràng buộc và phõn bổ
nhón.
BGP cũng là một sự lựa chọn tốt cho giao thức phõn bổ nhón. Nếu cần phải ràng buộc nhón với prefix địa chỉ, thỡ BGP cú thểđược sử dụng. Một bộ phản hồi (reflector) BGP cú thểđược sử dụng để phõn bổ nhón.
2.4.1 Giao thức phõn phối nhón LDP
Giới thiệu
Giao thức phõn phối nhón được IETF đưa ra trong RFC 3036. Vị trớ của giao thức LDP và cỏc mối liờn kết chức năng cơ bản của LDP với cỏc giao thức khỏc thể
hiện trờn hỡnh 2.19.
LDP cú thể hoạt động giữa cỏc LSR kết nối trực tiếp hay khụng được kết nối trực tiếp. Cỏc LSR sử dụng LDP để hoỏn đổi thụng tin ràng buộc FEC và nhón được gọi là cỏc thực thể đồng cấp LDP; chỳng hoỏn đổi thụng tin này bằng việc xõy dựng cỏc phiờn LDP.
Hỡnh 2.19. Vị trớ giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS
Cỏc loại bản tin LDP
LDP định nghĩa 4 loại bản tin đú là: Bản tin thăm dũ, Bản tin phiờn, Bản tin phỏt hành, Bản tin thụng bỏo. Bốn loại bản tin này cũng núi lờn chức năng mà nú thực hiện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bản tin thăm dũ (Discovery): dựng để thụng bỏo và duy trỡ sự cú mặt của 1 LSR trong mạng. Theo định kỳ, LSR gửi bản tin Hello qua cổng UDP với địa chỉ multicast của tất cả cỏc router trờn mạng con.
Bản tin phiờn (Session): dựng để thiết lập, duy trỡ, và xoỏ cỏc phiờn giữa cỏc LSR. Hoạt động này yờu cầu gửi cỏc bản tin Initialization trờn TCP. Sau khi hoạt động này hoàn thành cỏc LSR trở thành cỏc đối tượng ngang cấp LDP
Bản tin phỏt hành (Advertisement): dựng để tạo, thay đổi và xoỏ cỏc ràng buộc nhón với cỏc FEC. Những bản tin này cũng mang trờn TCP. Một LSR cú thể yờu cầu 1 ỏnh xạ nhón từ LSR lõn cận bất cứ khi nào nú cần. Nú cũng phỏt hành cỏc ỏnh xạ nhón bất cứ khi nào nú muốn một đối tượng ngang cấp LDP nào đú sử dụng ràng buộc nhón.
Bản tin thụng bỏo (Notification): dựng để cung cấp cỏc thụng bỏo lỗi, thụng tin chẩn đoỏn, và thụng tin trạng thỏi. Những bản tin này cũng mang trờn TCP.
Đa số cỏc bản tin LDP chạy trờn giao thức TCP để đảm bảo độ tin cậy của cỏc bản tin. (ngoại trừ bản tin thăm dũ).
Thủ tục thăm dũ LSR lõn cận
Thủ tục LSR lõn cận của LDP chạy trờn UDP và thực hiện như sau (minh hoạ
trờn hỡnh 2.20).
Một LSR định kỳ gửi bản tin Hello tới tất cả giao diện của nú. Những bản tin này được gửi trờn UDP, với địa chỉ multicast của tất cả router trờn mạng con.
Tất cả cỏc LSR tiếp nhận bản tin Hello này trờn cổng UDP. Như vậy, tại một thời
điểm nào đú LSR sẽ biết được tất cả cỏc LSR khỏc mà nú cú kết nối trực tiếp.
Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khỏc bằng cơ chế này thỡ nú sẽ thiết lập kết nối TCP đến LSR đú.
Khi đú phiờn LDP được thiết lập giữa 2 LSR. Phiờn LDP là phiờn hai chiều cú nghĩa là mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều cú thể yờu cầu và gửi ràng buộc nhón. Trong trường hợp cỏc LSR khụng kết nối trực tiếp trong một mạng con, người ta sử dụng một cơ chế bổ sung như sau:
LSR định kỳ gửi bản tin Hello trờn UDP đến địa điạ chỉ IP đó được khai bỏo khi lập cấu hỡnh. Phớa nhận bản tin này cú thể trả lời lại bằng bản tin HELLO khỏc truyền ngược lại đến LSR gửi và việc thiết lập cỏc phiờn LDP được thực hiện như trờn.
Hỡnh 2.20. Thủ tục phỏt hiện LSR lõn cận
Cỏc bản tin LDP Tiờu đề bản tin LDP
Mỗi một bản tin LDP được gọi là đơn vị dữ liệu giao thức PDU, được bắt đầu bằng tiờu đề bản tin và sau đú là cỏc bản tin LDP nhưđó trỡnh bày trờn đõy. Hỡnh 2.21 chỉ ra cỏc trường chức năng của tiờu đề LDP và cỏc trường này thực hiện cỏc chức năng sau:
Phiờn bản: Số phiờn bản của giao thức, hiện tại là phiờn bản 1.
Độ dài PDU: Tổng độ dài của PDU tớnh theo octet, khụng tớnh trường phiờn bản và trường độ dài.
Nhận dạng LDP: Nhận dạng khụng gian nhón của LSR gửi bản tin này. Bốn octet đầu tiờn chứa địa chỉ IP được gỏn cho LSR: nhận dạng bộ định tuyến. Hai octet cuối nhận dạng khụng gian nhón bờn trong LSR.Với LSR cú khụng gian nhón lớn, trường này cú giỏ trị bằng 0.
.
0 15 31
Phiên bản Độ dài PDU
Nhận dạng LDP Nhận dạng LDP
Hỡnh 2.21. Tiờu đề LDP Mó hoỏ TLV
LDP sử dụng lược đồ mó hoỏ kiểu-độ dài-giỏ trị để mó hoỏ cỏc thụng tin mang trong bản tin LDP. Như chỉ ra trờn hỡnh 2.22, LDP TVL được mó hoỏ thành một trường 2 octet trong đú sử dụng 14 bớt để xỏc định kiểu, và 2 bit xỏc định cỏch hành động cho trường hợp LSR khụng nhận ra được kiểu; 2 octet tiếp theo xỏc định trường độ dài và trường giỏ trị cú độ dài thay đổi.
Trường kiểu qui định cỏc mà trường giỏ trịđược dịch.
Trường độ dài xỏc định độ dài của trường giỏ trị.
Trường giỏ trị cú thể chứa cỏc TLV khỏc. 0 15 31 Kiểu Độ dài Giá trị U F Hỡnh 2.22. Mó hoỏ TLV
Dựa trờn bản tin nhận được, khi bit U cú giỏ trị 0, LSR sẽ gửi thụng bỏo ngược lại nơi gửi và toàn bộ bản tin sẽ được bỏ qua. Nếu U cú giỏ trị 1, LSR sẽ bỏ qua bản tin chưa biết kiểu đú mà khụng gửi thụng bỏo lại phớa gủi và phần cũn lại của bản tin vẫn được xử lý như thể là bản tin chưa biết kiểu này khụng tồn tại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bit F chỉ được sử dụng khi bit U = 1 và bản tin LDP chứa bản tin chưa biết kiểu này được truyền đi. Nếu bớt F bằng 0 thỡ bản tin chưa biết kiểu sẽ khụng chuyển đi
cựng bản tin LDP chứa nú và nếu bit F=1 thỡ bản tin chưa biết kiểu sẽ chuyển đi cựng bản tin LDP chứa nú.
Cỏc khuụn dạng và chức năng của cỏc TLV. Trong phạm vi đồ ỏn này xin phộp khụng núi đến.
Khuụn dạng bản tin LDP
Tất cả cỏc bản tin LDP cú khuụn dạng sau:
Hỡnh 2.23. Khuụn dạng cỏc bản tin LDP
Bit U: bit bản tin chưa biết. Nếu bit này bằng 1 thỡ nú khụng thểđược thụng dịch bởi phớa nhận, lỳc đú bản tin bị bỏ qua mà khụng cú phản hồi.
Kiểu bản tin: Chỉ ra kiểu bản tin là gỡ.
Chiều dài bản tin: Chỉ ra chiều dài của cỏc phần nhận dạng bản tin, cỏc thụng số bắt buộc, và cỏc thụng số tuỳ chọn.
Nhận dạng bản tin: là một số nhận dạng duy nhất bản tin. Trường này cú thểđược sử dụng để kết hợp cỏc bản tin Thụng bỏo với một bản tin khỏc.
Thụng số bắt buộc, và Thụng số tuỳ chọn tuỳ thuộc vào từng bản tin LDP. Về mặt nguyờn lý, mọi thứ xuất hiện trong bản tin LDP cú thểđược mó hoỏ theo TLV, nhưng cỏc đặc tả LDP khụng phải luụn luụn sử dụng lược đồ TLV. Nú khụng
được sử dụng khi nú khụng cần thiết và sự sử dụng của nú sẽ gõy lóng phớ khụng gian. Chẳng hạn khụng cần thiết phải sử dụng khuụn dạng TLV nếu chiều dài của giỏ trị là cốđịnh hay kiểu của giỏ trị được biết và khụng phải chỉđịnh một nhận dạng kiểu.
Khuụn dạng và chức năng cỏc bản tin LDP
ID bản tin Thụng số bắt buộc Thụng số tuỳ chọn
Phần này cung cấp thụng tin về khuụn dạng và chức năng của cỏc bản tin LDP sau:
Bản tin Notification - Bản tin Thụng bỏo
Bản tin Hello – Bản tin Chào hỏi
Bản tin Initialization - Bản tin khởi tạo
Bản tin Keepalive - Bản tin
Bản tin Address - Bản tin Địa chỉ
Bản tin Address Withdraw – Bản tin Thu hồi địa chỉ Bản tin Label Mapping - Bản tin Ràng buộc nhón
Bản tin Label Request – Bản tin Yờu cầu nhón
Bản tin Label Withdraw - Bản tin Thu hồi nhón
Bản tin Label Release – Bản tin Giải phúng nhón
Bản tin Label Abort Request - Bản tin Yờu cầu huỷ bỏ nhón
Bản tin Notification
Bản tin thụng bỏo cho biết một lỗi khụng thể trỏnh khỏi, là kết quả của quỏ trỡnh xử lý bản tin hay trạng thỏi của phiờn LDP.
Nếu một LSR bắt gặp một điều kiện mà cần để thụng bỏo tới LSR ngang cấp cựng với thụng tin tư vấn hay lỗi, nú gửi LSR đú một thụng bỏo chứa TLV trạng thỏi mà mó húa thụng tin và cỏc TLV tựy chọn thờm. Nếu điều kiện là khụng thể trỏnh khỏi, sau khi gửi bản tin thụng bỏo, LSR chấm dứt phiờn LDP bằng cỏch đúng kết nối TCP và loại bỏ tất cả cỏc trạng thỏi đó liờn kết cựng với phiờn này.
Bản tin Initialization.
Cỏc bản tin thuộc loại này được gửi khi bắt đầu một phiờn LDP giữa 2 LSR để (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
trao đổi cỏc tham số, cỏc tuỳ chọn cho phiờn. Cỏc tham số này bao gồm: