MPLS cú thể hoạt động trong 2 chế độ đú là: Chế độ khung
Chế độ 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 cố định, 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 chỉ định 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 như đó 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 thị độ 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 độ ưu 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 thể được sử dụng khi cỏc nhà điều hành mạng muốn dấu cấu hỡnh mạng nằm bờn dưới.
2.3.2 Chế độ tế bào
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.
Chế độ 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 thể được sử dụng. Một bộ phản hồi (reflector) BGP cú thể được 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.
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 như đó 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 1 5 3 1 P h i ê n b ả n Đ ộ d à i P D U N h ậ n d ạ n g L D P N h ậ n d ạ n g L D P 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 trị được dịch. Trường độ dài xỏc định độ dài của trường giỏ trị. Trường giỏ trị cú thể chứa cỏc TLV khỏc.
0 1 5 3 1
K i ể u Đ ộ d à i
G i á t r ị 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.
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 thể được 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 thể được 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 thể được 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 cố định hay kiểu của giỏ trị được biết và khụng phải chỉ định một nhận dạng kiểu.
Khuụn dạng và chức năng cỏc bản tin LDP
ID bản tin
Thụng số bắt buộc
Thụng số tuỳ chọn U Kiểu bản tin
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 trao đổi cỏc tham số, cỏc tuỳ chọn cho phiờn. Cỏc tham số này bao gồm:
Chế độ phõn bổ nhón Cỏc giỏ trị bộ định thời
Cả 2 LSR đều cú thể gửi cỏc bản tin Initialization và LSR nhận sẽ trả lời bằng KeepAlive nếu cỏc tham số được chấp nhận. Nếu cú một tham số nào đú khụng được chấp nhận thỡ LSR trả lời thụng bỏo cú lỗi và phiờn kết thỳc.
Bản tin KeepAlive.
Cỏc bản tin KeeepAlive được gửi định kỳ khi khụng cú bản tin nào được gửi để đảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khỏc đang hoạt động tốt. Trong trường hợp khụng xuất hiện bản tin KeepAlive hay một số bản tin khỏc của LDP trong khoảng thời gian nhất định thỡ LSR sẽ xỏc định đối phưng hoặc kết nối bị hỏng và phiờn LDP bị dừng.
Bản tin Address.
Một LSR gửi một bản tin địa chỉ đến LSR ngang cấp để thụng bỏo cỏc địa chỉ giao diện của nú. Một LSR nhận một thụng điệp bản tin địa chỉ sử dụng cỏc địa chỉ nú biết để duy trỡ sở dữ liệu cho ỏnh xạ giữa cỏc bộ nhận dạng LDP ngang cấp và cỏc địa chỉ chặng tiếp theo. Khi một phiờn LDP mới được khởi tạo và trước khi gửi bản tin yờu cầu và gỏn nhón, một LSR thụng bỏo cỏc địa chỉ giao diện của nú với một hay nhiều địa chỉ giao diện. Bất cứ khi nào một LSR kớch hoạt một địa chỉ giao diện mới, nú cần thụng bỏo địa chỉ mới đú cựng với bản tin địa chỉ. Khi nú muốn hủy kớch hoạt địa chỉ nào đú, nú cần thu hồi địa chỉ cựng với bản tin thu hồi địa chỉ.
Bản tin Label Mapping
Cỏc bản tin Label Mapping được sử dụng để quảng bỏ liờn kết giữa FEC (tiền tố điạ chỉ) và nhón. Bản tin Label Withdrawal thực hiện quỏ trỡnh ngược lại, nú được sử dụng để xoỏ bỏ liờn kết vừa thực hiện. Bản tin này được sử dụng khi cú sự thay đổi trong bảng định tuyến (thay đổi tiền tố địa chỉ) hay thay đổi trong cấu hỡnh LSR làm tạm dừng việc chuyển nhón cỏc gúi trong FEC đú.
Bản tin Lable Realease
Bản tin này được sử dụng bởi LSR khi nhận được chuyển đổi nhón mà nú khụng