1.4. Hoạt động của MPLS
1.4.2. Chế độ hoạt động tế bào
Để triển khai MPLS qua mạng ATM cần phải giải quyết một số vấn đề sau.
• Hiện tại khơng tồn tại cơ chế nào cho việc trao đổi trực tiếp các gói IP giữa các nút MPLS lân cận qua giao diện ATM. Tất cả các số liệu trao đổi qua giao diện ATM phải được thực hiện qua kênh ảo ATM.
• Các tổng đài ATM không thể thực hiện việc kiểm tra nhãn ha địa chỉ lớp 3. Khả năng duy nhất của ATM là chuyển đổi VC đầu vào sang VC đầu ra của giao diện ra.
Để thực thi MPLS qua ATM thì cần một số cơ chế sau.
• Các gói tin IP trong mảng điều khiển không thể trao đổi trực tiếp qua giao diện ATM. Một kênh ảo VC phải được thiết lập giữa 2 nút lân cận để trao đổi gói thơng tin điều khiển.
• Nhãn trên cùng trong ngăn xếp nhãn phải được sử dụng cho các giá trị VPI/VCI.
• Các thủ tục gán và phân phối nhãn được sửa đổi để đảm bảo các tổng đài ATM không phải kiểm tra địa chỉ lớp 3.
Trong phần này một số thuật ngữ sau được sử dụng.
• Giao diện ATM điều khiển chuyển mạch nhãn ( LC-ATM ): là giao diện ATM trong tổng đài hoặc trong bộ định tuyến mà giá trị VPI/VCI được gán bằng thủ tục điều khiển MPLS (LDP).
• ATM-LSR là tổng đài ATM sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển và thực hiện chuyển tiếp MPLS giữa các giao diện LC-ATM trong mảng số liệu bằng chuyển mạch tế bào truyền thống.
• LSR theo khung là LSR chuyển tiếp tồn bộ các khung giữa các giao diện của nó. Bộ định tuyến truyền thống là LSR kiểu này.
• Miền ATM-LSR là tập hợp các ATM-LSR kết nối với nhau qua các giao diện LC-ATM
• ATM-LSR biên là LSR theo khung có ít nhất một giao diện LC-ATM. Kết nối trong mảng điều khiển qua giao diện LC-ATM
Cấu trúc MPLS đòi hỏi liên kết thuần IP giữa các mảng điều khiển của các LSR lân cận để trao đổi liên kết nhãn cũng như các gói điều khiển khác.
Ở chế độ hoạt động MPLS khung yêu cầu này được đáp ứng một cách đơn giản bởi các thiết bị định tuyến có thể gửi nhận các gói IP và các gói có nhãn qua bất kỳ giao diện chế độ khung nào dù LAN hay Wan. Cịn tổng đài ATM khơng có khả năng đó. Để cung cấp kết nối IP thuần giữa các ATM-LSR có hai cách thức sau.
• Thơng qua kết nối ngồi băng như kết nối Ethernet giữa các tổng đài
• Thơng qua kênh ảo quản lý trong băng tương tự cách mà giao thức ATM Fourum thực hiện như sau: Kênh ảo điều khiển MPLS VC thông thường sử dụng giá trị VPI/VCI là 0/32 và bắt buộc phải sử dụng phương pháp đóng gói LLC/SNAP cho các gói IP theo tiêu chuẩn RFC1483. Khi triển khai MPLS trong tổng đài ATM ( ATM-LSR ) phần điều khiển trung tâm của tổng đài ATM phải hỗ trợ thêm báo hiệu MPLS và giao thức thiết lập kênh VC.
Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR:
Việc chuyển tiếp các gói nhãn qua miền ATM-LSR được thực hiện trực tiếp qua các bước sau:
• ATM-LSR biên lối vào nhận gói có nhãn hoặc khơng có nhãn thực hiện kiểm tra cơ sở dữ liệu chuyển tiếp LIB hay cơ sở cuyển tiếp dữ liệu chuyển tiếp nhãn được phân chia thành tế bào ATM và gửi đến ATM-LSR tiếp theo. Giá trị VPI/VCI được gắn vào mào đầu từng tế bào.
• Các nút ATM-LSR chuyển mạch tế bào theo giá trị VPI/VCI trong mào đầu của tế bào theo cơ chế chuyển mạch ATM truyền thống. Cơ chế phân bổ và phân phối nhãn phải bảo đảm việc chuyển đổi giá trị VPI/VCI trong miền và ngồi miền là chính xác.
• ATM-LSR tại lối ra tái tạo lại các gói có nhãn từ các tế bào, thực hiện việc kiểm tra nhãn và chuyển tiếp tế bào đến LSR tiếp theo. Việc kiểm tra nhãn dựa vào giá trị VPI/VCI của tế bào đến mà không dựa vào nhãn trên đỉnh ngăn xếp trong mào đầu nhãn MPLS do ATM-LSR giữa các biên của miền ATM-LSR chỉ thay đổi giá trị VPI/VCI mà không thay đổi nhãn bên trong các tế bào ATM. Trong đó cần chú ý rằng nhãn đỉnh của ngăn xếp được lập lại giá trị banừg 0 bởi ATM-LSR biên lối vào trước khi gói có nhãn được phân chia thành tế bào.
Phân bổ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR.
Hình 1.12: Phân bổ nhãn trong mạng ATM-MPLS
Việc phân bổ và phân phối nhãn trong chế độ hoạt động này có thể sử dụng cơ chế giống như trong chế độ hoạt động khung. Tuy nhiên nếu triển khai như vậy thì sẽ dẫn tới các hạn chế bởi mỗi nhãn được gán qua giao diện LC-ATM tương ứng với một ATM VC. Vì số lượng VC qua giao diện ATM là hạn chế nên cần giới hạn số lượng VC phân bổ qua LC-ATM ở mức thấp nhất. Để đảm bảo được điều này,
các LSR phía sau sẽ đảm nhận trách nhiệm yêu cầu phân bổ và phân phối nhãn qua giao diện LC-ATM. LSR phía sau cần nhãn để gói tin đến nút tiếp theo phải u cầu nhãn từ LSR phía trước nó. Thơng thường các nhãn được u cầu dựa trên nội dung bảng định tuyến mà không dựa vào luồng dữ liệu điều đó địi hỏi nhãn cho mỗi đích trong phạm vi của nút kế tiếp qua giao diện LC-ATM.
LSR phía trước đó có thể đơn giản phân bổ nhãn và trả lời yêu cầu cho LSR phía sau với bản tin trả lời tương ứng. Trong một số trường hợp, LSR phía trước có thể phải có khả năng kiểm tra địa chỉ lớp 3 ( nếu nó khơng cịn nhãn phía trước u cầu cho đích ). Đối với tổng đài ATM, yêu cầu như vậy sẽ không được trả lời bởi chỉ khi nào nó có nhãn được phân bổ cho đích phía trước thì nó mới trả lời u cầu. Nếu ATM-LSR khơng có nhãn phía trước đáp ứng u cầu của LSR phía sau thì nó sẽ u cầu nhãn từ LSR phía trước nó và chỉ trả lời khi đã nhận được nhãn từ LSR phía trước nó.
Hợp nhất VC.
Hợp nhất VC tức là gán cùng VC cho các gói đến đích. Đây là một vấn đề quan trọng cần giải quyết đối với tổng đài ATM trong mạng MPLS. Để tối ưu hố q trình gán nhãn ATM-LSR có thể sử dụng lại nhãn cho các gói cùg đích. Khi các gói đó xuất phát từ các nguồn khác nhau ( các LSR khác nhau ) nếu sử dụng chung một giá trị VC cho đích thì sẽ khơng có khả năng phân biệt gói nào thuộc luồng nào và LSR phía trước khơng có khả năng tái tạo lại đúng gói từ các tế bào. Để tránh trường hợp này, ATM-LSR phải u cầu LSR phía trước nó phân bổ nhãn mới mỗi khi LSR phía sau nó địi hỏi nhãn đến bất cứ đích nào ngay cả trong trường hợp nó đã có nhãn phân bổ cho đích đó.
Q trình gửi kế tiếp các tế bào ra kênh VC như vậy được gọi là hợp nhất kênh ảo VC. Chức năng hợp nhất kênh ảo VC này giảm tối đa số lượng nhãn phân bổ trong miền ATM-LSR.