Ta có một mạng MPLS như hình. Gói tin IP sau khi đi từ bên ngoài mạng MPLS vào trong miền MPLS sẽ được Router A đóng vai trò là một LER lối vào gán nhãn cho gói tin IP với giá trị nhãn là L1.
Hình 2.7: Hoạt động của MPLS
Tại Router A, sau khi được gán nhãn, gói tin bắt đầu được gửi đi trong mạng MPLS. Gói tin khi được chuyển tiếp đến Router B sẽ được Router B kiểm tra header của nhãn, sau đó dựa vào bảng hoán đổi nhãn để kiểm tra nhãn của các gói
tin và chuyển tiếp đến router. Gói tin lúc này sẽ mang giá trị nhãn mới là L2. Tại E, việc kiểm tra cũng tương tự như ở B và sẽ hoán đổi nhãn, gán cho gói tin một nhãn mới là L3 và tiếp tục được đưa đến Router F. Router F là router biên, sẽ kiểm tra trong bảng hoán đổi nhãn và gỡ bỏ nhãn L3 ra khỏi gói tin IP và định tuyến gói tin IP một cách bình thường khi đã đi ra khỏi miền MPLS. Với kiểu làm việc này thì các LSR trung gian như Router B và Router E sẽ không phải thực hiện kiểm tra toàn bộ header của gói tin mà nó chỉ việc kiểm tra các giá trị của nhãn, so sánh trong bảng và chuyển tiếp, chính vì điều này mà tốc độ xử lý trong miền MPLS sẽ nhanh hơn rất nhiều lần so với định tuyến IP theo từng chặng truyền thống. Đường đi từ Router A đến Router F được gọi là LSP.
2.3 Công nghệ EoMPLS
2.3.1 Tổng quan về EoMPLS
Đây là mô hình của EoMPLS
Hình 2.8: Mô hình EoMPLS
Công nghệ L2 Tunneling: cho phép ánh xạ các VLANs đến 1 tunnel trong miền MPLS. Một dịch vụ L2 không yêu cầu khách hàng chạy IP (kết nối VPN không yêu cầu định nghĩa qua địa chỉ IP), thay vì thế lưu lượng khách hàng được ánh xạ đến 1 VC (vd: nhãn) dựa trên 802.1Q VLAN. Vì vậy trong sơ đồ trên chỉ ra MPLS core tại lớp 3, lưu lượng khách hàng được đóng gói và vận chuyển dựa trên kỹ thuật L2 Tunneling --> phương pháp đóng gói và ánh xạ định nghĩa EoMPLS
Đóng gói EoMPLS: Dựa trên Martini IETF EoMPLS draft, thực hiện kết nối P2P, Router PE đóng gói VLAN packet và định tuyến nó qua mạng MPLS đường trục
Ngăn xếp nhãn 2 mức (8 bytes) cho mỗi L2 Frame được mang qua mạng MPLS
Nhãn Tunnel, outer label, để chuyển tiếp gói tin qua mạng
Nhãn VC, inner label, để kết nối giao diện L2 tại đó gói tin được chuyển tiếp VC, bộ nhận dạng 32 bits chỉ liên quan đến nhận dạng VC cho từng tunnel, còn gọi là LSP tunnel
* Có 2 loại VC:
VC type 5 dùng với EoMPLS chuyển tiếp lưu lượng dựa trên port (trong suốtrt)
VC type 4 dùng với EoMPLS chuyển tiếp lưu lượng dựa trên VLAN (Trong suốt VLAN)
L2 Header Tunnel Label VC Label Orignal Ethernet Frame Hình 2.9: Đóng gói EoMPLS
Hình 2.10: Đặc điểm của EoMPLS
Đặc điểm chức năng: Không tìm kiếm địa chỉ MAC đích lớp 2, không học địa chỉ lớp 2 mà các VLAN riêng biệt hoặc gói tin Ethernet được ánh xạ đến các EoMPLS VC và định đường hầm qua mạng MPLS.
Đặc điểm dịch vụ:
Các port vật lý chuyên dụng cho mỗi khách hàng.
Có thể cấu hình nhiều EoMPLS VCs trên một port vật lý.
Dựa trên draft Martini, EoMPLS là kết nối P2P.
Dựa trên draft Vkompella, EoMPLS là kết nối P2MP.
Mỗi EoMPLS VC đi qua cùng LSP.
LER xác định FEC vì vậy các Router MPLS khác không cần biết về các VCs vận chuyển L2 --> cấu hình Tunnel chỉ thực hiện tại LER (N-PEs), Core router P trong mạng MPLS không biết về L2 VPN.
EoMPLS mở rộng ý tưởng cho kết nối L2 dùng Ethernet tác động tới khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ.
EoMPLS tác động mạnh đến mạng đường trục triển khai MPLS để cung cấp nhiều dịch vụ vận chuyển qua MPLS core, chủ yếu là các yêu cầu cho mạng Metro:
Các dịch vụ LAN trong suốt (TLS) hoặc cầu nối giữa các corporate sites
Các dịch vụ IP cho truy nhập Internet tốc độ cao hoặc đến các corporate sites dựa trên Metro.
Với MPLS, các nhà cung cấp dịch vụ có thế cung cấp MPLS L2 VPN cho khách hàng. Các VPN này có thể hỗ trợ các giao thức đường hầm L2 Tunnel bao gồm: FR, ATM, HDLC, PPP, Ethernet và 802.1Q VLANs nhưng với Metro ở đây chỉ tập trung vào 2 giao thức cuối.
Cung cấp dịch vụ Ethernet đơn giản với chi phí hiệu quả. Với EoMPLS, SP có thế cung cấp kết nối đến khách hàng để liên kết các remote sites tại lớp 2 và không yêu cầu định tuyển IP giữa CE và PE. Nhà cung cấp dịch vụ chịu trách nhiệm về định tuyến và biết các thông tin L3 của khách hàng. Thông tin định tuyến lớp 3 này không chia sẻ giữa SP và khách hàng.
Sự kết hợp Ethernet và MPLS cho phép SP cung cấp băng thông và khả năng mở rộng cho mạng Metro Ethernet đơn giản như kết nối Metro nội bộ và ghép dịch vụ trên cùng 1 cơ sở hạ tầng đơn.
Khả năng QoS trong MPLS bằng cách ánh xạ 802.1q đến bit EXP của nhãn MPLS. QoS dựa trên trường 3bit EXP, các bits EXP này được đặt trong cả Tunnel VC và Tunnel Labels. Việc ánh xạ cho phép đảm bảo mức độ dịch vụ và đảm bảo sẵn sàng cho việc chuyển phát với các công nghệ WAN khác nhau.
2.3.3 Hoạt động
EoMPLS dùng phiên LDP Targeted giữa các Router PE, tạo ra các EoMPLS VCs được thể hiện trên hình 2.11 như sau :
PE1 bắt đầu phiên LDP trực tiếp remote với PE2.
PE1 đặt giá trị nhãn VC cục bộ và kết nối nó với VC ID được cấu hình tại giao diện lối vào.
LDP hoặc TDP cần cấu hình giữa PE và P. Địa chỉ Loopback cần dùng cho LDP Router-id.
* Hoạt động hoán đổi ánh xạ nhãn : được thể hiện trên hình 2.12
Hình2.12: Hoạt động hoán đổi nhãn
PE1 gửi đến PE2 bản tin ánh xạ nhãn VC .
PE2 trả lời với bản tin ánh xạ nhãn chứa giá trị nhãn VC.
Quá trình là đơn hướng.
* Minh hoạ cụ thể việc hoán đổi nhãn :
Mạng trục MPLS dùng nhãn IGP (tunnel label) để vận chuyển gói tin VLAN từ LER lối vào đến LER lối ra. LSR lối ra dùng nhãn VC để lựa chọn giao diện lối ra cho gói tin VLAN
Cus A --> gán VLAN 3 --> VC1 label (VC ID=10) gán tại PE Cus B --> gán VLAN 2 --> VC2 label (VC ID=21) gán tại PE
Nhãn IGP router (50, 90) được gán cho việc định tuyến trong mạng trục MPLS thể hiện qua hình 2.13
Hình 2.13: Minh họa hoạt động ánh xạ nhãn
Hoạt động của mặt phẳng điều khiển: thiết lập VC, trao đổi nhãn thể hiện qua hình 2.14.
Hình 2.14: Hoạt động của mặt phẳng điều khiển
Hoạt động của mặt phẳng chuyển tiếp: ánh xạ giá trị VC Label, hoán đổi giá trị LSP Label . Từ đó, thực hiện chuyển tiếp gói tin dựa trên ngăn xếp nhãn được thể hiện qua hình 2.15.
Hình 2.15: Hoạt động chuyển tiếp nhãn
2.4 Công nghệ T-MPLS
2.4.1 Tổng quan về công nghệ T-MPLS
Ngày nay, việc truyền tải dịch vụ qua mạng MPLS đang dần trở nên phổ biến. Với việc chỉnh sửa MPLS thì T-MPLS đã ra đời. T-MPLS sẽ giúp các nhà cung cấp dịch vụ giảm được chi phí đầu tư, chi phí vận hành. Hiện tại, công nghệ T-MPLS được ITU chuẩn hoá.
Cơ bản về mạng truyền tải
Mục đích của mạng truyền tải là làm trong suốt các tín hiệu của khách hàng giữa các điểm cuối trong mạng. Một đặc tính quan trọng của mạng truyền là khả năng duy trì tính toàn vẹn các tín hiệu (dữ liệu) của khách hàng (ví dụ luồng của các PDU khách hàng) giữa các cổng ra và vào của mạng truyền tải.
Mạng truyền tải phải cung cấp phương tiện để chuyển đổi (commit) mục tiêu chất lượng dịch vụ tới khách hàng. Ngoài ra, mạng truyền tải phải cung cấp phương tiện giám sát dịch vụ để đảm bảo chất lượng dịch vụ.
Mạng truyền tải sử dụng việc đóng gói và tập hợp để mang tín hiệu (dữ liệu) của khách hàng : đầu tiên tín hiệu (dữ liệu) khách hàng được đóng gói để cho phép
giám sát. Sau đó dữ liệu đã được đóng gói được tập hợp cho (for) truyền tải qua mạng để thu được việc quản lý mạng tối ưu. Tại tất cả các chặng (hop) tín hiệu đã được tập hợp có thể tập hợp xa hơn ngang qua kết nối vật lý (physical link) Tại biên của miền tập hợp dữ liệu khách hàng đã đóng gói được giải nén và chuyển đến khách hàng hoặc được chuyển tiếp tới miền khác. Trong mạng lõi chỉ có dữ liệu được tập hợp mới được giám sát, dữ liệu riêng lẻ của khách hàng được giám sát tại mạng biên.
Mô hình truyền tải gói tin được thể hiện trên hình 2.16.
Hình 2.16 : Mô hình mạng truyền tải
Tóm lại, mạng truyền tải có hai thuộc tính quan trọng đó là lớp mạng server và lớp mạng client phải độc lập; tương thích với các mô hình quản lý và vận hành của các mạng truyền tải đang tồn tại.
Giới thiệu về T-MPLS
T-MPLS được ITU-T định nghĩa là công nghệ truyền tải gói kết nối định hướng kết nối dựa trên định dạng khung MPLS. Không giống MPLS, T-MPLS không hỗ trợ mode kết nối không định hướng, bớt phức tạp trong vận hành và quản
lý dễ dàng hơn. Đặc tính lớp 3 bị loại trừ, mặt phẳng điều khiển sử dụng IP một mức tối thiểu - điều này giúp cho giá thành thiết bị rẻ hơn, phát huy mạng gói.
T-MPLS tương thích với các công nghệ truyền tải kênh mà có cùng kiến trúc, mô hình quản lý và vận hành với nó.
T-MPLS hoạt động độc lập với client và mạng liên kết quản lý, điều khiển.T- MPLS có thể hoạt động trên bất kỳ môi trường vật lý nào, bao gồm các khả năng chuyển mạch gói để xử lý các dịch vụ khác nhau và các công cụ để giám sát mạng.
Trong một miền kết nối định hướng T-MPLS, một luồng dữ liệu người dùng luôn xem xét toàn bộ (traverses a common), quyết định đường thông qua việc thiết lập một đường chuyển mạch nhãn LSP. Tại switch đầu vào, mỗi gói được gán một nhãn và được truyền đi tiếp. Tại mỗi switch thuộc đường chuyển mạch nhãn, nhãn được sử dụng để chuyển gói tới chặng tiếp theo.
T-MPLS định nghĩa khả năng OAM (Khả năng OAM được cấu trúc trong định nghĩa của các khung và công cụ, mô tả việc sử dụng của các khung và chỉ ra địa điểm mà chúng được áp dụng)
T-MPLS sử dụng kiến trúc với các dịch vụ khác nhau để quản lý lưu lượng. Tại node vào, các gói được phân loại và đánh dấu với một mã tương ứng với hoạt động thu gom chúng (dựa trên chính sách cấu hình dịch vụ). Tại mỗi node chuyển tiếp, mã được sử dụng để xác định việc xử lý gói thích hợp tại các chặng tiếp theo (trong một số trường hợp gói có thể bị loại bỏ). Kiến trúc này giúp việc thực hiện QoS.
Một số đặc tính của T-MPLS :
Khả năng mở rộng.
Giá thành thấp.
Độ sẵn sàng cao do khả năng bảo vệ và phục hồi cao.
Hỗ trợ nhiều loại dịch vụ
Quản lý đơn giản
Hiện nay, ITU đã khuyến nghị cho công nghệ này được thể hiện theo bảng 2.1.
Khuyến nghị Nội dung G.8110.1 Kiến trúc phân lớp mạng T-MPLS
G.8112 Phân cấp giao diện cho T-MPLS G.8114 Vận hành và duy trì cho T-MPLS
G.8121 Đặc tính của các khối chức năng thiết bị T-MPLS G.8131 Bảo vệ chuyển mạch đường cho T-MPLS
G.8132 Bảo vệ chuyển mạch ring cho T-MPLS
Bảng 2.1: Khuyến nghị của ITU-T cho công nghệ T-MPLS
2.4.2 Công nghệ T-MPLS
Với việc gia tăng các công nghệ mạng gói, ITU-T rất quan tâm tới việc làm thể nào để công nghệ MPLS phù hợp với việc truyền tải và kết quả là công nghệ T- MPLS ra đời. Phần này sẽ trình bày kiến trúc và hoạt động của T-MPLS theo khuyến nghị của ITU-T
Các khái niệm cơ bản
Đơn vị lưu lượng thông tin tương thích mạng T-MPLS (TM_AI_D) bao gồm trường S và dữ liệu của người dùng
S Payload
Đơn vị thông tin đặc tính mạng phân cấp T-MPLS (TM_CI_D) bao gồm trường TTL và một TM_AI_D
S TTL Payload
2.4.3 Kiến trúc mạng T-MPLS
T-MPLS là một mạng phân cấp đường gồm: thông tin tương thích mạng T- MPLS (TM_AI) và thông tin đặc tính mạng T-MPLS (TM_CI)
Thông tin tương thích mạng phân cấp T-MPLS là một luồng liên tục của các đơn vị lưu lượng TM_AI (TM_AI_D).
Thông tin đặc tính mạng phân cấp T-MPLS là một luồng liên tục của các đơn vị lưu lượng TM_CI (TM_CI_D).
Mạng phân cấp T-MPLS cung cấp việc truyền tải thông tin adapted qua một đường T-MPLS giữa hai điểm truy cập T-MPLS.
Thông tin đặc tính mạng phân cấp T-MPLS được truyền tải qua một kết nối mạng T-MPLS.