CHUYÊN MẠCH NHẴN ĐA GIAO THỨC
3.2.1.7 Đường hầm và hệ thống phân cấp
Đôi khi một bộ định tuyến đường lên (router Ru) thực hiện một hành động để làm cho một gói cụ thể được chuyển đến một bộ định tuyến đường xuống (router Rd) khác, mặc dù Ru và Rd không phải là các bộ định tuyến liền kề nhau (consecutive) ứên một đường theo từng chặng (hop-by-hop) đối với gói đó và Rd khơng phải là đích đến cuối cùng của gói. Ví dụ, điều này có thể thực hiện được bằng cách đóng gói một gói vào trong một gói lớp mạng mà địa chỉ mạng lại chính là địa chỉ của Rd. Điều đó sẽ tạo ra một đường hầm (tunnel) từ Ru đến Rd. Gói được xử lý như vậy được gọi là gói xuyên hầm (tunneled packet).
a) Hầm định tuyển từng chặng
Nếu một gói xun hầm đi theo một đường ứieo tìmg chặng từ Ru đến Rd, chúng ta nói rằng đó là một hầm định tuyến từng chặng (hop-by-hop routed tunnel) ữong đó đầu phát là Ru và đầu thu là Rd.
b) Hầm định tuyến hiện
Nếu một gói xuyên hầm di chuyển từ Ru đến Rd qua một đường khác với đường theo từng chặng, người ta nói đó nó ở trong một đường hầm định tuyến ưực hiện (Explicitly Routed Tunnel) với điểm phát là Ru và điểm thu là Rd. Ví dụ, người ta có tíiể gửi một gói qua hầm định tuyến trực hiện bằng cách đóng gói nó vào một gói cỏ nguồn được định tuyến (source routed).
c) Đường hầm LSP
Có thể ứiực hiện một đường hầm (tunnel) như là một LSP và sử dụng chuyển mạch nhãn thay vì đóng gói lớp mạng để khiến gói phải di chuyển qua đường hầm. Đường hầm co thể là một LSP
(Rl,..., Rn), trong đó RI là điểm phát của đường hầm và Rn là điểm thu của đường hầm.
Một tập các gói cần được chuyển qua một đường hầm LSP tạo thành một FEC và mỗi LSR trong đưÒTig hầm phải gán một nhãn cho FEC đó, nghĩa là phải gán một nhãn cho đường hầm. Tiêu chí để gán một gói cụ thể cho một đường hầm LSP là vấn đề cục bộ tại điểm phát của đường hầm. Để đẩy một gói vào đường hầm LSP, điểm phát đẩy một nhãn cho đưòfng hầm vào ngăn xếp nhãn và gửi gói được dán nhân tới chặng tiếp theo trong đường hầm.
Đầu thu của đường hầm khơng cần thiết phải có khả năng xác định là gói nào được nhận qua đường hầm, ngăn xếp nhãn có ứiể được đẩy ra tại LSR áp chót trong đường hầm.
Một đường hầm LSP định tuyến theo chặng (hop-by-hop routed LSP tunnel) là một hầm được thực thi như là một hầm LSP định tuyến theo chặng giữa điểm phát và điểm thu.
Một đường hầm LSP định tuyến trực hiện là một LSP tunnel mà cũng đồng thời là một LSP định tuyến trực hiện.
d) Hệ thống cấp bậc
Xem xét một LSP (R l, R2, R3, R4). Giả sử rằng RI nhận một gỏi không dán nhãn p và đẩy một nhãn vào ngăn xếp nhãn của nó để khiến nó đi theo đường này và thực tể đó là một đường theo từng chặng. Tuy nhiên, giả sử tiếp là R2 và R3 không kết nối trực tiếp với nhau, nhưng là “hàng xóm” bởi chúng là các điểm cuối của một đường hầm LSP. Như vậy chuỗi thực tế của các LSR mà p đã đi qua là (R1, R2, R21, R22, R23, R3, R4).
Khi p di chuyển từ RI đến R2, nó sẽ có độ sâu ciỉa ngăn xếp là 1. R2 xác định là p phải đi vào đường hầm. R2 trước hết thay thể
theo đường đi trên mạng, mỗi LSR khi nhận được một gói đuợc dán nhãn sẽ gõ bỏ nhãn đến và gắn nhãn đi tương ứng vào gói (tráo nhãn) và chuyển tiếp gói tới LSR tiếp theo trong mạng.
Tuyến đường mà dữ liệu đi qua trong mạng được định nghĩa bằng việc truyền các giá trị nhãn, như là các nhãn được hoán chuyển tại mỗi bộ định tuyến LSR. Việc ảnh xạ giữa các nhãn là không đổi tại mỗi LSR, cho nên đường đi được xác định bởi giá trị nhân ban đầu. Đường đi như vậy gọi là một đường chuyển mạch nhãn.
MPLS cũng được áp dụng cho các công nghệ chuyển mạch dữ liệu khơng phải là gói. Đường đi dữ liệu vẫn được định nghĩa bởi việc truyền các nhân chuyển mạch và do đó vẫn gọi là LSP, tuy nhiên, các nhãn khơng dạng gói (ví dụ nhận diện bước sóng hay khe thời gian trong mạng quang) chi được sử dụng để thiết lập các kết nối chéo (crossconnect) tại các LSR. Mỗi khi kết nối chéo được thiết lập, dữ liệu có ứiể được định tuyến mà không cần phải xem xét nỏ, do đó khơng cần phải đặt giá trị nhãn vào mỗi gói. Nói cách khác, bước sóng hay khe thời gian cũng chính là nhãn. Tại đầu vào của mạng MPLS, mỗi gói được xem xét để xác định LSP nào được dùng và nhãn nào được gán cho nó. Việc quyết định này là vấn đề cục bộ, nhưng cũng giống như việc dựa vào các yếu tố như địa chỉ đích, các yêu cầu về chất lượng dịch vụ và trạng thái hiện tại của mạng. Điểm linh hoạt này là một yếu tố cơ bản làm MPLS trở nên hữu ích.
#
Sự khác nhau chính giữa mạng MPLS và mạng ỈP truyền thống là các LSR được sử dụng trong miền MPLS. Các giao thức MPLS được sử dụng để liên lạc giữa các LSR. Các bộ định tuyến biên MPLS được thiết kế thích ứng với cơng nghệ IP ừuyền thống tại biên của vùng MPLS.
Chương 3: Chuyển mạch nhãn đa giao thức 67
Do MPLS sử dụng nhãn để quyết định chặng kế tiếp, nên bộ định tuyến làm việc ít hơn và hoạt động gần giống như bộ chuyển mạch. Vì các nhãn thể hiện các tuyến đường trong mạng nên ta cỏ thể điều khiển chính xác q trình xử lý lưu lượng bằng cách dùng các chính sách gán nhãn.
LER: Label Edge Router or Edge LSR; BỘ định tuyến nhân biên hay LSR biên LSR: Label Switch Router: Bộ định tuyến chuyển mạch nhẫn
LDP: Label Distribution Protocol: Giao thức phân phối nhẫn
Hình 3.5: Nguyên tắc hoạt động của MPLS
Nguyên tắc hoạt động của MPLS có thể được mơ tả ngắn gọn thơng qua một số các bước sau:
1. Các giao thức định tuyến truyền thống OSPF (Open Shorstest Path First: ưu tiên đường ngắn nhất mở), IS-IS (Intermedia System: Hệ thống trung gian - hệ thống trung gian), v.v... thiết lập khả năng kết nối đến mạng đích
2. Giao thức phân bổ nhãn LDP thiết lập bản sắp nhãn vào mạng đích.
3. Bộ định tuyến biên đầu vào (Ingress LER) xác định nhãn, từ đó xác định LSP, gán nhãn cho gói và chuyển gói đi tiếp tới giao
theo đường đi trên mạng, mỗi LSR khi nhận được một gói được dán nhãn sẽ gỡ bỏ nhãn đến và gắn nhãn đi tương ứng vào gói (tráo nhãn) và chuyển tiếp gói tới LSR tiếp theo trong mạng.
Tuyến đường mà dữ liệu đi qua trong mạng được định nghĩa bằng việc truyền các giá trị nhãn, như là các nhãn được hoán chuyển tại mồi bộ định tuyến LSR. Việc ánh xạ giữa các nhân là không đổi tại mỗi LSR, cho nên đường đi được xác định bởi giá trị nhãn ban đầu. Đưòng đi như vậy gọi là một đưòfng chuyển mach nhãn.
MPLS cũng được áp dụng cho các công nghệ chuyển mạch dữ liệu khơng phải là gói. Đường đi dữ liệu vẫn được định nghĩa bởi việc truyền các nhãn chuyển mạch và do đó vẫn gọi là LSP, tuy nhiên, các nhãn khơng dạng gói (ví dụ nhận diện bước sóng hay khe thời gian trong mạng quang) chỉ được sử dụng để thiết lập các kết nối chéo (crossconnect) tại các LSR. Mỗi khi kết nổi chéo được thiết lập, dữ liệu có thể được định tuyến mà không cần phải xem xét nó, do đó khơng cần phải đặt giá trị nhãn vào mỗi gói. Nói cách khác, bước sóng hay khe thời gian cũng chính là nhãn. Tại đầu vào của mạng MPLS, mồi gói được xem xét để xác định LSP nào được dùng và nhãn nào được gán cho nó. Việc quyết định này là vấn đề cục bộ, nhưng cũng giống như việc dựa vào các yếu tố như địa chỉ đích, các yêu cầu về chất lượng dịch vụ và trạng thái hiện tại cùa mạng. Điểm linh hoạt này là một yếu tố cơ bản làm MPLS trở nên hữu ích.
#
Sự khác nhau chính giữa mạng MPLS và mạng IP ừuyền thống là các LSR được sử dụng trong miền MPLS. Các giao thức MPLS được sừ dụng để liên lạc giữa các LSR. Các bộ định tuyến biên MPLS được thiết kế thích ứng với cơng nghệ IP truyền tìiống tại biên của vùng MPLS.
Chương 3: Chuyển mạch nhãn đa giao thúc 67
Do MPLS sử dụng nhãn để quyết định chặng kế tiếp, nên bộ định tuyến làm việc ít hơn và hoạt động gần giống như bộ chuyển mạch. Vì các nhãn thể hiện các tuyến đường trong mạng nên ta có thể điều khiển chính xác q trình xử lý lưu lượng bằng cách dùng các chính sách gán nhãn.
LER: Label Edge Router or Edge LSR: BỘ định tuyến nhân biên hay LSR biên LSR: Label Switch Router: Bộ định tuyến chuyển mạch nhăn
LDP: Label Distribution Protoc»!: Giao thức phân phối nhân
Hình 3.5: Nguyên tẳc hoạt động của MPLS
Nguyên tắc hoạt động của MPLS có thể được mơ tả ngắn gọn thơng qua một số các bước sau:
1. Các giao thức định tuyến truyền thống OSPF (Open Shorstest Path First: ưu tiên đường ngắn nhất mở), ĨS-IS (Intermedia System: Hệ thống trung gian - hệ thống trung gian), v.v... thiết lập khả năng kết nối đến mạng đích
2. Giao thức phân bổ nhãn LDP thiết lập bản sắp nhãn vào mạng đích.
3. Bộ định tuyến biên đầu vào (Ingress LER) xác định nhãn, từ đó xác định LSP, gán nhãn cho gói và chuyển gói đi tiếp tới giao