Khi nghiên cứu các giao thức đa truy cập, ta thấy rằng nhiều máy chủ có thể được kết nối bằng một dây chung và “dây” kết nối các máy chủ có thể là quang phổ vơ tuyến hoặc các phương tiện khác. Điều này dẫn chúng ta xem xét trừu tượng hơn một chút như một kênh, chứ không phải là một “dây”.
Trong trường hợp kết nối modem quay số giữa hai máy chủ, liên kết kết nối hai máy chủ thực sự là mạng điện thoại — một mạng viễn thơng tồn cầu, riêng biệt về mặt logic với các thiết bị chuyển mạch, liên kết và ngăn xếp giao thức riêng để truyền dữ liệu và báo hiệu. Tuy nhiên, theo quan điểm của lớp liên kết Internet, kết nối quay số qua mạng điện thoại được xem như một “sợi dây” đơn giản. Theo nghĩa này, Internet ảo hóa mạng điện thoại, xem mạng điện thoại như một công nghệ lớp liên kết cung cấp kết nối lớp liên kết giữa hai máy chủ Internet
Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét các mạng Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS).
5.1.Chuyển nhãn đa giao thức (MPLS)
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) đã phát triển từ một số nỗ lực của ngành vào giữa đến cuối những năm 1990 nhằm cải thiện tốc độ chuyển tiếp của bộ định tuyến IP
Nhóm 15
Lớp liên kết dữ liệu và LANS Báo hiệu điều khiển và kết nối
MPLS mô phỏng một số tính năng của mạng chuyển mạch kênh trên mạng chuyển mạch gói. Từ quan điểm Internet, chúng ta có thể coi MPLS, giống như mạng điện thoại và Ethernets chuyển mạch, là một công nghệ lớp liên kết dùng để kết nối các thiết bị IP với nhau.
Mục tiêu là tăng cường cơ sở hạ tầng chuyển tiếp dữ liệu IP dựa trên địa chỉ IP đích bằng cách gắn nhãn các biểu đồ dữ liệu một cách có chọn lọc và cho phép các bộ định tuyến chuyển tiếp các biểu đồ dữ liệu dựa trên các nhãn (thay vì địa chỉ IP đích).
Hình 6.28 cho thấy rằng một khung lớp liên kết được truyền giữa các thiết bị hỗ trợ MPLS có một tiêu đề MPLS nhỏ được thêm vào giữa tiêu đề lớp 2 (Ethernet) và tiêu đề lớp 3 (IP). Ta sẽ xem xét định dạng của khung lớp liên kết được xử lý bởi một bộ định tuyến có hỗ trợ MPLS.
Hình 5.1: Tiêu đề MPLS: Nằm giữa tiêu đề lớp liên kết và lớp mạng
RFC 3032 xác định định dạng của tiêu đề MPLS cho các liên kết đó; tiêu đề được xác định cho ATM và mạng chuyển tiếp khung cũng như trong các RFC khác.
Các trường trong MPLS : 32bit chia làm 4 trường
• Label: trường quan trọng nhất, 20bit chứa giá trị nhãn
• Exp: trường thực nghiệm, 3 bit, định nghĩa lớp dịch vụ
• S : stack, 1 bit, được sử dụng để biểu thị phần cuối của một loạt các Header MPLS
• TLL: trường định thời, 8 bit, biểu thị thời gian sống của nhãn
Một bộ định tuyến hỗ trợ MPLS thường được gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn, vì nó chuyển tiếp một khung MPLS bằng cách tra cứu nhãn MPLS trong bảng chuyển tiếp của nó và sau đó chuyển ngay lập tức datagram tới giao diện đầu ra thích hợp. Do đó, bộ định tuyến hỗ trợ MPLS khơng cần trích xuất địa chỉ IP đích
Lớp liên kết dữ liệu và LANS Báo hiệu điều khiển và kết nối
Nhưng làm thế nào để một bộ định tuyến biết được người hàng xóm của nó có thực sự có hỗ trợ MPLS hay khơng và làm thế nào một bộ định tuyến biết nhãn nào để liên kết với đích IP đã cho? Để trả lời những câu hỏi này, chúng ta sẽ cần xem xét sự tương tác giữa một nhóm các bộ định tuyến hỗ trợ MPLS.
Hình 5.2: Chuyển tiếp nâng cao MPLS
Trong ví dụ trong hình 6.29,
Các bộ định tuyến từ R1 đến R4 có khả năng MPLS. - R5 và R6 là các bộ định tuyến IP tiêu chuẩn.
- R1 đã quảng cáo với R2 và R3 rằng nó (R1) có thể định tuyến đến đích A và khung nhận được có nhãn MPLS 6 sẽ được chuyển tiếp đến đích A.
- Bộ định tuyến R3 đã quảng cáo với bộ định tuyến R4 rằng nó có thể định tuyến đến các điểm đến A và D và các khung đến có nhãn MPLS 10 và 12 tương ứng sẽ được chuyển sang các điểm đến đó.
- Bộ định tuyến R2 cũng đã quảng cáo với bộ định tuyến R4 rằng nó (R2) có thể đến đích A và một khung nhận được có nhãn MPLS 8 sẽ được chuyển sang A
- Các đường dẫn đến A: qua interface 0 với nhãn MPLS gửi đi 10 và qua interface 1 với nhãn MPLS là 8. Bức tranh rộng được vẽ trong Hình 6.29 là các thiết bị IP R5, R6, A và
Dđược kết nối với nhau qua cơ sở hạ tầng MPLS (các bộ định tuyến hỗ trợ MPLS R1, R2, R3 và R4) giống như cách mạng LAN chuyển mạch hoặc mạng ATM có thể kết nối các thiết bị IP với nhau. Và giống như mạng LAN hoặc mạng ATM được chuyển mạch, các bộ định tuyến hỗ trợ MPLS từ R1 đến R4 làm như vậy mà không cần chạm vào tiêu đề IP của gói tin.
Trong ví dụ của chúng ta ở trên, chưa chỉ định giao thức cụ thể được sử dụng để phân phối nhãn giữa các bộ định tuyến hỗ trợ MPLS, vì các chi tiết về tín hiệu này nằm ngồi phạm vi của cuốn sách này. Tuy nhiên, các thuật toán định tuyến trạng thái liên kết hiện tại (ví dụ: OSPF) đã được mở rộng để cung cấp thơng tin này cho các bộ định tuyến hỗ trợ
Nhóm 15
MPLS. Điều thú vị là các thuật tốn tính tốn đường dẫn thực tế khơng được tiêu chuẩn hóa và hiện đang dành riêng cho nhà cung cấp.
- Cho đến nay, điểm nhấn của cuộc thảo luận của chúng ta về MPLS là MPLS thực hiện chuyển mạch dựa trên nhãn, mà khơng cần xem xét địa chỉ IP của một gói. Tuy nhiên, những lợi thế thực sự của MPLS và lý do khiến MPLS quan tâm hiện nay không nằm ở khả năng tăng tốc độ chuyển mạch, mà nằm ở khả năng quản lý lưu lượng mới mà MPLS cho phép.
- Như đã lưu ý ở trên, R4 có hai đường dẫn MPLS tới A. Nếu chuyển tiếp được thực hiện ở lớp IP trên cơ sở địa chỉ IP, thì các giao thức định tuyến IP sẽ chỉ xác định một đường dẫn duy nhất, ít tốn kém nhất đến A. Do đó, MPLS cung cấp khả năng chuyển tiếp các gói dọc theo các tuyến đường mà không thể sử dụng các giao thức định tuyến IP tiêu chuẩn
- Cũng có thể sử dụng MPLS cho nhiều mục đích khác. Nó có thể được sử dụng để thực hiện khôi phục nhanh các đường chuyển tiếp MPLS, ví dụ, để định tuyến lại lưu lượng truy cập qua đường chuyển đổi dự phịng được tính tốn trước để phản ứng với lỗi liên kết
- Cuối cùng, ta lưu ý rằng MPLS có thể và đã được sử dụng để triển khai cái gọi là mạng riêng ảo (VPN). Khi triển khai VPN cho khách hàng, ISP sử dụng mạng hỗ trợ MPLS của nó để kết nối các mạng khác nhau của khách hàng với nhau. MPLS có thể được sử dụng để cách ly cả tài nguyên và địa chỉ được sử dụng bởi VPN của khách hàng với tài nguyên của những người dùng khác qua mạng của ISP.
MPLS đã nổi lên trước sự phát triển của mạng do phần mềm xác định, và nhiều khả năng kỹ thuật lưu lượng của MPLS cũng có thể đạt được thơng qua SDN và mơ hình chuyển tiếp tổng quát. Chỉ tương lai sẽ cho biết liệu MPLS và SDN có tiếp tục cùng tồn tại hay các công nghệ mới hơn (chẳng hạn như SDN) cuối cùng sẽ thay thế MPLS.