a, Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Hiện cĩ nhiều giải pháp khác nhau hướng đến việc xử lý định tuyến ở lớp 2, nghĩa là thực hiện “định tuyến” thay vì “chuyển mạch” trong mạng IP.
MPLS là một nỗ lực của IETF để tạo ra một giải pháp chuẩn hố cho vấn đề này. “Nhãn” ở đây là một số được gán tại bộ định tuyến IP ở biên của miền MPLS hoặc chuyển mạch nhãn xác định tuyến qua mạng để các gĩi được định tuyến một cách nhanh chĩng khơng cần phải tìm kiếm địa chỉđích trong gĩi IP. Nhãn này cĩ thể gắn thêm vào gĩi IP hoặc ghi trong khung gĩi khi tồn tại trường phù hợp. MPLS khơng giới hạn ở bất kỳ lớp tuyến nào và cĩ thể sử dụng chức năng phát chuyển từ các thiết bị ATM hoặc chuyển tiếp khung.
Trong MPLS các gĩi IP được phân thành các lớp phát chuyển tương ứng (Forwarding Equivalence Classes -FEC) ở lối vào miền MPLS. FEC là một nhĩm các gĩi IP được phát chuyển trên cùng tuyến và được xử lý theo cùng một cách. Việc gán này cĩ thể dựa trên địa chỉ host hoặc “phù hợp dài nhất” tiền tốđịa chỉđích của gĩi IP. Nhờ FEC mà các gĩi IP được gán và mã hố với nhãn cĩ độ dài cốđịnh và ngắn.
Tại các nút mạng MPLS các gĩi được đánh nhãn phát chuyển theo mơ hình trao
đổi nhãn. Điều này cĩ nghĩa là nhãn kết hợp với gĩi IP được kiểm tra tại mỗi bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR) và được sử dụng như là một chỉ số trong cơ sở thơng tin nhãn (LIB). Nhãn được gắn lối vào phát chuyển nhãn hop kế tiếp trong bảng này mà xác định ởđâu gĩi phát chuyển tới. Nhãn cũ được thay thế bằng nhãn mới và gĩi
được phát chuyển tới hop kế tiếp của nĩ. Do đĩ, khi gĩi IP nằm trong địa phận MPLS thì phần mào đầu mạng khơng phải là đối tượng phân tích kỹ hơn trong các hop MPLS tiếp sau.
Nhằm thiết lập và duy trì tuyến ứng với thơng tin thu thập từ giao thức định tuyến, LSR dọc theo tuyến này phải gán và phân bổ nhãn cho những nút lân cận. Kèm theo đĩ là một tuyến chuyển mạch nhãn (LSP) được tạo ra giữa lối vào và lối ra của
địa phận MPLS. LSP được tạo ra bằng việc mĩc nối một hoặc nhiều bộ định tuyến chuyển mạch nhãn cho phép phát chuyển gĩi bằng cách trao đổi nhãn. Sự phân bổ
nhãn cho phép LSR thơng tin tới LSR khác của một liên kết FEC/nhãn đã được thiết lập. Với liên kết này thì LIB trong các LSR được sử dụng trong quá trình trao đổi nhãn nhằm duy trì cho số liệu. Sự phân bổ các liên kết FEC/nhãn trong số các LSR tham gia nhằm thiết lập LSP nhờ giao thức phân bổ nhãn (LDP).
MPLS đem lại một số lợi ích cho nhà cung cấp IP:
- Phát chuyển hiệu quả: do sử dụng nhãn nên các bộ định tuyến lõi/LSR khơng cần thực hiện việc tìm kiếm tuyến trong các bảng định tuyến lớn mà chỉ cần thực hiện trong LIB nhỏ hơn.
- Dịch vụ phân biệt: các tuyến hoặc FEC cĩ thểđược gán cho CoS khác nhau. Sử
dụng nhãn kết hợp với các tham số CoS cho phép dễ dàng nhận diện dịng lưu lượng như vậy.
- Mạng riêng ảo MPLS: VPN cĩ thểđược thiết lập bằng cách tương đối đơn giản. Thêm nữa sử dụng các nhãn (khác nhau), lưu lượng riêng cĩ thể tách ra trong mạng cơng cộng.
- Thiết kế lưu lượng: bởi vì các tuyến MPLS dựa trên topo và sử dụng nhãn để
nhận diện chúng nên tuyến dễ dàng được định tuyến lại. Lại một lần nữa nhãn được sử
dụng để thực hiện điều này.
Do cĩ thể thực hiện trên các phần tử chuyển mạch ATM nên phát chuyển gĩi cĩ thểđạt đến tốc độđường truyền.
b, MPLS trên quang
Đây là việc sử dụng MPLS tại tầng quang. Tầng kênh quang cung cấp các kết nối quang end – to – end giữa các điểm truy nhập. Trong mạng dữ liệu, các chức năng chủ
chốt đều được thực hiện bởi mặt điều khiển kỹ thuật lưu lượng MPLS. Tương tự, tầng kênh quang cũng cĩ các chức năng sau: định tuyến, giám sát, chuyển mạch bảo vệ và phục hồi kênh quang.
MPLS là sự lựa chọn hợp lý để thiết kế một mặt điều khiển chung UCP và nĩ
được sử dụng để xây dựng các mơ hình peer. Mơ hình này gồm các IP router và các OXC hoạt động trong một miền quản trị đơn, duy trì một cơ sở dữ liệu cấu hình đơn.
Đặc biệt, cĩ thể mở rộng một loạt các giao thức MPLS TE đểđiều khiển hoạt động các thiết bị OXC và IP router. Trong trường hợp này, các OXC cĩ khả năng lập trình với các kết cấu chuyển mạch cĩ thể thay đổi các kết nối và mặt điều khiển hồn hảo sẽ
thực hiện được các chức năng của tầng quang.
Nhắc lại rằng ý tưởng MPLS TE là thiết lập các đường chuyển mạch nhãn (LSP) xuyên qua một mạng gồm các router chuyển mạch nhãn (LSR) dựa trên cơ sở băng thơng hay dưới các tiêu chuẩn khác. Các thành phần của MPLS TE gồm: giao thức để
thiết lập các LSP, giao thức định tuyến (OSPF hay IS - IS) cùng với sự mở rộng tương
ứng để quảng bá cấu hình mạng, tài nguyên là các liên kết khả dụng (rỗi hay sẵn sàng cho sử dụng) và cơ chế dùng để định hướng cho các gĩi tin một cách độc lập với tiêu
đề IP và tải tin của nĩ.
Cùng với một vài thành phần tín hiệu analog giữa mạng MPLS TE và mạng truyền tải quang OTN sử dụng các OXC. Ví dụ, LSR và OXC sử dụng cùng một kiểu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
định hướng: chuyển mạch đơn vị thơng tin từ cổng vào đến cổng ra. LSR thực hiện chuyển mạch dựa trên nhãn gắn kèm theo mỗi gĩi tin, cịn OXC thực hiện chuyển mạch dựa trên số thứ tự của cổng hay bước sĩng. Một điểm tương tự khác: LSP và LSP – quang là các kết nối điểm - điểm khơng trực tiếp, được thiết lập thơng qua một
đường giữa hai nút (LSR hoặc OXC đã sắp đặt trước). Những điểm tương đồng này cho thấy MPLS là lựa chọn đúng đắn để thiết kế một mặt điều khiển cĩ thể hoạt động liên kết mở nhằm thực hiện hợp nhất mạng quang và IP. MPλS là khái niệm được sử
dụng để mở rộng MPLS TE trên quang.
Số kết nối kiểu LSP riêng biệt truyền qua mạng MPLS – OXC cĩ thể bị hạn chế
bởi khơng gian nhãn. Trong trường hợp này, khơng gian nhãn liên quan đến cĩ bao nhiêu bước sĩng cĩ thể ghép vào một sợi quang. Cơng nghệ DWDM hiện tại cho phép
khoảng 200 bước sĩng. Thậm chí, với sợi quang đa mode và cĩ biến đổi bước sĩng thì cĩ thể cĩ 220 nhãn (khả dụng) được dùng trên các IP router (nhãn 4 byte, trong mỗi gĩi cĩ trường nhãn 20bit). Vì thế, nĩ rất hữu hiệu trong việc tập hợp ghép các LSP vào một LSP – quang lớn hơn để khắc phục sự hạn chế tài nguyên và sự bùng nổ lưu lượng. Điều này, cĩ thể thúc đẩy sự phát triển của một vài loại LSP quang cĩ dung lượng rất cao.
Khắc phục hạn chế tài nguyên cĩ thể thực hiện được bằng cách sử dụng các cơ
chế của MPλS để tạo một LSP-quang giữa IP router đầu vào và IP router đầu ra. LSP- quang này định dạng một liên kết FA, và các router định tuyến động sẽ lưu trữ liên kết này trong cơ sở dữ liệu về cấu hình mạng của tất cả các IP router quang hay phi quang. Bất kỳ một IP router nào trên mạng (thậm chí nĩ khơng được nối trực tiếp đến mạng MPLS-OXC) đều cần chú ý đến liên kết FA này trong tính tốn đường truyền của nĩ khi một LSP-setup đầu tiên được yêu cầu.
Khi LSP đi qua liên kết FA, router IP ở đầu vào của FA sử dụng thủ tục ngăn xếp- nhãn với mục đích che lấp các LSP nhỏ hơn bên trong liên kết FA lớn hơn để
truyền qua mạng MPLS-OXC. Trong tài liệu này, ngăn xếp-nhãn nghĩa là router đầu vào của FA cĩ thể đánh nhãn gĩi trực tiếp từ nhiều LSP nhỏ hơn xuyên qua một LSP- quang đơn lớn hơn. LSP-quang này cịn gọi là liên kết FA. Ngồi ra, để sử dụng hiệu quả nhất nguồn tài nguyên LSP sẵn cĩ, các nhà cung cấp cịn đưa ra các quy định cho phép hay khơng một router nào đĩ sử dụng liên kết này.