Nếu sử dụng phần cứng và mềm MPLS để gửi chuyển tiếp gói tin dán nhãn, một cách để mã hóa tập nhãn là định nghĩa một giao thức mới được sử dụng như phần đệm giữa mào đầu lớp liên kết dữ liệu và mào đầu lớp mạng. Phần đệm này sẽ là phần đóng gói của gói tin lớp mạng. Chúng ta sẽ đề cập nó là “Generic MPLS Encapsulation” và được mô tả rõ trong [MPLS-SHIM]
IV. Các tổng đài ATM đóng vai trò các LSR
Chú ý rằng các thủ tục gửi chuyển tiếp MPLS tương tự như các thủ tục trong tổng đài chuyển mạch nhãn như tổng đài ATM. Các tổng đài ATM sử dụng cổng lối vào và giá trị VPI/VCI như là chỉ số vào bảng “đấu nối chéo”, từ đó chúng có thể thu được cổng lối ra và các giá trị VPI/VCI lối ra. Do đó nếu một hoặc nhiều nhãn được mã hoá trực tiếp vào các trường mà chúng có thể được các tổng đài này (với phần mềm nâng cấp phù hợp) truy cập, và sau đó các tổng đài này có thể được sử dụng như các LSR. Chúng ta gọi những thiết bị này là “ATM-LSR”
Có một vài cách để mã hoá các nhãn trong mào đầu tế bào ATM (sử dụng AAL5):
1. Mã hoá SVC: sử dụng trường VPI/VCI để mã hoá nhãn trên cùng của tập nhãn. Công nghệ này có thể được sử dụng trong bất cứ mạng nào. Với công nghệ mã hoá này, mỗi LSP được xem như là ATM SVC, và giao thức phân phối nhãn trở thành giao thức báo hiệu ATM. Với công nghệ mã hoá này, ATM- LSR không thi hành các hoạt động đẩy vào, đẩy ra trong tập nhãn.
2. Mã hoá SVP: Sử dụng trường VPI để mã hoá nhãn trên cùng của tập nhãn, và VCI để mã hoá nhãn thứ hai của tập nhãn, nếu nó đang có mặt. Công nghệ này có một vài ưu điểm so với công nghệ trên, nó chấp nhận sử dụng
ATM “VP-switching”. Do đó, LSP được xem như là ATM SVP và giao thức phân phối nhãn được xem như giao thức báo hiệu ATM .
Tuy nhiên, công nghệ này không thể sử dụng thường xuyên, nếu mạng bao gồm một đường ảo ATM qua mạng ATM không áp dụng MPLS, khi đó trường VPI không dùng được cho MPLS.
Khi công nghệ mã hoá này được sử dụng, ATM-LSR tại lối ra của VP thi hành hoạt động đẩy nhãn một cách hiệu quả.
3. Mã hoá đa điểm SVP: Sử dụng trường VPI để mã hoá nhãn trên cùng trong tập nhãn, sử dụng một phần của trường VCI để mã hoá nhãn thứ 2 trong tập nhãn và sử dụng phần còn lại của trường VCI để định nghĩa LSP lối vào. Nếu công nghệ này được sử dụng, các khả năng chuyển mạch VP ATM truyền thống có thể được sử dụng để cung cấp các VP Multipoint-to-point. Các tế bài từ các gói tin khác nhau sẽ mang các giá trị VCI khác nhau. Như chúng ta sẽ thấy trong phần 25, điều này cho phép chúng ta thực hiện việc hợp nhất nhãn mà không gặp phải vấn đề chèn tế bào, trong các tổng đài ATM, chúng có thể cung cấp các VP multipoint-to-point, nhưng nó không có khả năng hợp nhất VC. Công nghệ này phụ thuộc vào sự tồn tại của khả năng cho việc ấn định các giá trị VCI 16 bit vào mỗi tổng đài ATM như vậy không có giá trị VCI đơn được ấn định cho hai tổng đài khác nhau. (Nếu một số thích hợp các giá trị như vậy có thể được ấn định cho mỗi tổng đài, nó có thể cũng xem giá trị VCI như nhãn thứ hai trong tập nhãn.)
Nếu có nhiều nhãn trong tập nhãn hơn có thể được mã hoá trong mào đầu ATM, Các phương thức mã hoá ATM phải được kết hợp với việc đóng gói gói tin.
V. Các hoạt động tương hỗ trong các công nghệ mã hoá
Nếu <R1,R2,R3> là một phân đoạn của LSP, Có thể R1 sẽ sử dụng dụng một công nghệ để mã hoá tập nhãn khi truyền gói tin P tới R2, nhưng R2 sẽ sử dụng một phương thức mã hoá khác khi truyền gói tin P tới R3. Nói chung, kiến trúc MPLS hỗ trợ các LSP với các phương thức mã hoá tập nhãn khác nhau được sử dụng trong các hop khác nhau. Do đó, khi chúng ta thảo luận về các thủ
tục cho việc xử lý một gói tin dán nhãn, chúng ta nói đến thuật ngữ viết tắt của hoạt động trên tập nhãn của gói tin. Khi một gói tin dán nhãn được nhận., LSR phải giải mã nó để quyết định giá trị hiện thời của tập nhãn, sau đó phải tiến hành xử lý trên tập nhãn để quyết định giá trị mới của tập nhãn, và sau đó mã hoá giá trị mới một cách thích hợp trước khi truyền gói tin đến hop tiếp theo.
Không may là các tổng đài ATM không có khả năng biên dịch từ một công nghệ mã hoá này sang công nghệ mã hoá khác. Kiến trúc MPLS bởi vậy đỏi hỏi bất cứ lúc nào khi hai tổng đài ATM có thể là hai LSR liên tiếp dọc theo LSP mức m của một vài gói tin thì chúng phải sử dụng cùng một công nghệ mã hoá.
Ở đây sẽ có các mạng MPLS bao gồm sự kết hợp của các tổng đài ATM hoạt động như các LSR, và các LSR khác hoạt động sử dụng mào đầu chèn thêm MPLS. Trong một mạng như vậy, có thể có một vài LSR có các giao diện ATM cũng như giao diện MPLS SHIM. Đây là một ví dụ về một LSR với các cách mã hoá tập nhãn khác nhau trong các hop khác nhau. Một LSR như vậy có thể đổi tập nhãn được mã hoá ATM tại giao diện lối vào và thay thế bằng tập nhãn mã hoá mào đầu chèn thêm MPLS tại giao diện lối ra.
1. Hợp nhất nhãn
Xem rằng một LSR kết hợp các nhãn lối vào với một FEC cụ thể. Khi gửi chuyển tiếp các gói tin trong FEC đó, nó muốn có một nhãn lối ra được áp dụng cho tất cả các gói tin đó. Sự thật là hai gói tin khác nhau trong một FEC đến với hai nhãn lối vào khác nhau là không liên quan tới nhau; mà lại muốn gửi chuyến tiếp chúng với cùng nhãn lối ra như nhau. Khả năng để thực hiện việc này được gọi là “hợp nhất nhãn”
Một LSR có khả năng hợp nhất nhãn nếu nó có thể nhận được hai gói tin từ hai giao diện lối vào khác nhau với các nhãn khác nhau, và gửi cả hai gói tin ra cùng một giao diện lối ra với nhãn giống nhau. Một khi các gói tin được truyền, thông tin mà chúng nhận từ các giao diện khác nhau với nhãn lối vào khác nhau sẽ bị mất.
Một LSR không có khả năng hợp nhất nhãn nếu có hai gói tin bất kỳ đến từ các giao diện khác nhau, hoặc với các nhãn khác nhau, thì các gói tin phải hoặc là được truyền ra các giao diện khác nhau hoặc phải có các nhãn khác nhau. ATM-LSR sử dụng phương thức mã hoá SVC hoặc SVP không có khả năng hợp nhất nhãn. Điều này sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong phần sau.
Một LSR không thể thi hành việc hợp nhất nhãn nếu hai gói tin trong cùng một FEC tới với các nhãn lối vào khác nhau, chúng phải được gửi chuyển tiếp với các nhãn lối ra khác nhau. Với việc hợp nhất nhãn, số nhãn lối ra cho mỗi FEC chỉ là 1. Nếu không có hợp nhất nhãn, số nhãn lối ra cho mối FEC có thể bằng với số nút trong mạng.
Với việc hợp nhất nhãn, số nhãn lối vào cho mỗi FEC mà một LSR cần không bao giờ lớn hơn số LSR phân phối nhãn kế cận. Không có hợp nhất nhãn, số nhãn lối vào cho mỗi FEC mà một LSR cần bằng số nút ngược mà chúng gửi lưu lượng trong FEC tới LSR. Trong thực tế, một LSR thậm chí khó có thể quyết xem có bao nhiêu nhãn mà nó phải hỗ trợ cho một FEC.
Kiến trúc MPLS cung cấp cả các LSR hợp nhất và không hợp nhất nhãn nhưng sự thật là nó cho phép có thể có LSR không hỗ trợ kết hợp nhãn. Điều này dẫn đến vấn đề về việc bảo đảm hoạt động chính xác giữa các LSR kết hợp nhãn và các LSR không kết hợp nhãn. Vấn đề này có phần nào khác nhau trong trường hợp của truyền gói tin trong trường hợp của ATM. Các loại truyền thông khác nhau vì thế sẽ được thảo luận riêng rẽ.
2. Các LSR không hợp nhất nhãn
Các thủ tục gửi chuyển tiếp MPLS tương tự như các thủ tục gửi chuyển tiếp được sử dụng bằng các công nghệ như ATM, Frame Relay. Tức là, khi một đơn vị dữ liệu tới, một nhãn (VPI/VCI hoặc DLCI) được tìm kiếp trong bảng đấu nối chéo, dựa trên những cơ sở của việc tìm kiếm, cổng lối ra được lựa chọn, và giá trị nhãn mới được ghi lại. Trong thực tế, có thể sử dụng những công nghệ như vậy cho việc gửi chuyển tiếp MPLS; Một giao thức phân phối nhãn có thể được sử dụng như giao thức báo hiệu cho việc thiết lập các bảng đấu nối chéo.
Không may là những công nghệ này không hỗ trợ đủ mức cần thiết cho khả năng hợp nhất nhãn. Trong ATM, nếu cố gắng thi hành việc hợp nhất nhãn, kết quả có thể là hiện tượng chèn tế bào từ rất nhiều các gói tin khác nhau. Nếu các tế bào từ các gói tin khác nhau bị chèn, không thể tập hợp lại gói tin. Một vài tổng đài Frame Relay sử dụng chuyển mạch tế bào. Những tổng đài này cũng không thể hỗ trợ việc hợp nhất nhãn, cho cùng một lí do như vậy, các tế bào của các gói tin khác nhau có thể bị chèn, và không có cách nào để tập hợp lại gói tin.
Chúng ta có hai giải pháp để giải quyết vấn đề này. Thứ nhất, MPLS sẽ gồm các thủ tục cho phép sử dụng các LSR không hợp nhất nhãn. Thứ hai, MPLS sẽ hỗ trợ các thủ tục cho phép các tổng đài ATM thi hành chức năng như một LSR có khả năng hợp nhất nhãn.
Từ khi MPLS hỗ trợ cả LSR hợp nhất và không hợp nhất nhãn, MPLS bao gồm các thủ tục để đảm bảo hoạt động chính xác giữa chúng.
3. Các nhãn cho các LSR hợp nhất và không hợp nhất nhãn
Một LSR ngược hỗ trợ việc hợp nhất nhãn cần phải gửi một nhãn cho một FEC. Một ngược lân cận không hỗ trợ việc hợp nhất nhãn cần phải gửi nhiều nhãn cho một FEC. Tuy nhiên, không có cách nào biết được trước bao nhiêu nhãn nó cần. Điều này phụ thuộc xem có bao nhiêu LSR là LSR ngược của nó trong khía cạnh FEC đang được bàn đến.
Trong kiến trúc MPLS, nếu LSR ngược lân cận không hỗ trợ hợp nhất nhãn, nó không được gửi bất cứ nhãn nào cho một FEC cụ thể trừ khi nó yêu cầu thẳng một nhãn cho FEC đó. LSR ngược lân cận có thể đưa ra một vài yêu cầu như vậy, và nhận được một nhãn mới cho mỗi lần. Khi một LSR xuôi lân cận nhận được một yêu cầu như vậy từ LSR ngược, và LSR xuôi lân cận không hỗ trợ khả năng hợp nhất nhãn, sau đó nó phải hỏi trở lại LSR ngược lân cận của nó cho nhãn khác cho FEC đang được bàn đến.
Có thể có một vài nút hỗ trợ hợp nhất nhãn, nhưng chỉ có thể hợp nhất một số giới hạn các nhãn lối vào thành một nhãn đơn lối ra. Ví dụ vì một vài giới hạn của phần cứng mà một nút có khả năng hợp nhất bốn nhãn lối vào
thành một nhãn lối ra. Giả định rằng nút này có 6 nhãn tới nó cho cùng một FEC. Trong trường hợp này nút này có thể hợp nhất chúng thành hai nhãn lối ra.
Việc hợp nhất nhãn có thể được áp dụng cho các LSP định tuyến thẳng hay không dành cho các nghiên cứu sâu hơn.
3. Hợp nhất nhãn qua ATM
Các phương thức loại bỏ hiện tượng chèn tế bào
đây có một vài phương thức có thể được sử dụng để loại bỏ hiện tượng chèn tế bào trong ATM, do đó cho phép các tổng đài ATM hỗ trợ việc hợp nhất nhãn:
Hợp nhất VP, sử dụng mã hoá đa điểm SVP
Khi hợp nhất VP được sử dụng, các đường ảo được hợp nhất vào một đường ảo, nhưng các gói tin từ các nguồn khác nhau được phân biệt bằng việc sử dụng các VCI khác nhau trong cùng một VP
Hợp nhất VC
Khi hợp nhất VC được sử dụng, các tổng đài đòi hỏi phải giữ các tế bào từ một gói tin cho đến khi toàn bộ gói tin được nhận (điều này có thể được quyết định nhờ việc tìm kiếm chỉ số end of frame AAL2.)
Hợp nhất VP có ưu điểm là nó tương thích nhiều hơn với các tổng đài ATM đang sử dụng. Điều này làm nó có khả năng được sử dụng trong mạng hiện thời. Không giống như hợp nhất VC, hợp nhất VP không bị bất cứ trễ nào tại điểm hợp nhất và cũng không đòi hỏi phải dùng bộ đệm. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là nó đòi hỏi sự xắp xếp các không gian VCI trong cùng một VP. Có một số cách mà điều này có thể được thực hiện. Lựa chọn một hay nhiều phương thức được dành cho những nghiên cứu sâu hơn.
Việc cân bằng giữa khả năng tương thích với các thiết bị đang sử dụng với giao thực phức tạp và có khả năng mở rộng ngụ ý rằng điều này đòi hỏi giao thức MPLS hỗ trợ cả khả năng hợp nhất VP và VC. Để làm được như vậy, mỗi tổng đài ATM góp phần trong MPLS cần phải biết liệu tổng đài ATM lân cận thi hành việc hợp nhất VP và VC ngay lập tức hay không hợp nhất.
Phối hợp hoạt động của các dạng hợp nhất qua ATM được mô tả một cách đơn giản bằng việc miêu tả phối hợp hoạt động của hợp nhất VC với không hợp nhất. Trong trường hợp tại các nút hợp nhất VC và không hợp nhất được kết nối với nhau, việc gửi chuyển tiếp các tế bào dựa trên tất cả các trường hợp trên một VC (ví dụ sự móc nối của VPI và VCI). Với mỗi nút, nếu một LSR ngược lân cận đang thi hành việc hợp nhất VC sau đó LSR ngược lân cận đó yêu cầu chỉ một VPI/VCI đơn cho một luồng (điều này tương tự với yêu cầu cho một nhãn đơn trong trường hợp hoạt động qua các phương tiện truyền thông dùng khung truyền). Nếu LSR ngược lân cận không thực hiện việc hợp nhất, sau đó LSR ngược lân cận sẽ yêu cầu một VPI/VCI cho một luồng , cộng với số VPI/VCI đủ để chuyển nó cho các LSR ngược lân cận. Con số được yêu cầu sẽ được quyết định bằng việc cho phép các nút LSR ngược yêu cầu các VPI/VCI từ các LSR xuôi lân cận (điều này một lần nữa tương tự như các phương thức được sử dụng trong việc hợp nhất khung)
Một phương thức tương tự có thể hỗ trợ các nút thi hành việc hợp nhất VP. Trong trường hợp này nút hợp nhất VP, yêu cầu một VPI/VCI hoặc một số VPI/VCI từ LSR xuôi lân cận, thay vì có thể yêu cầu một VP (được xác định bằng một VPI) nhưng một vài VCI trong VP. Hơn nữa, cho rằng nút không thi hành việc hợp nhất là LSR xuôi của hai nút khác nhau hỗ trợ việc hợp nhất VP. Nút này có thể yêu cầu một VPI/VCI(cho lưu lượng xuất phất từ nó) cộng với hai VP (một VP cho mỗi nut ngược), mỗi VP kết hợp với một tập các VCI (như được yêu cầu từ nút ngược)
Để hỗ trợ tất cả việc hợp nhất VP, VC và không hợp nhất, bởi vậy cần phải cho phép các nút ngược yêu cầu kết hợp 0 hoặc các VCI, cộng với 0 hoặc các VP (xác định bằng VPI), mỗi VP bao gồm một số các VC (được xác định bằng một tập các VCI mà chúng có ý nghĩa trong một VP). Các nút hợp nhất VP bởi vậy yêu cầu một VP, với một VCI trong đó cho lưu lượng mà nó sinh ra cộng với một VCI cho mỗi VC yêu cầu ở trên. Nút hợp nhất VC sẽ yêu cầu chỉ