Sinh viên thực hiện
CHƯƠNG 1 CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS)(MPLS)
1.6. Hoạt động của MPLS
1.6.1. Chế độ hoạt động khung MPLS
Chế độ hoạt động này xuất hiện khi sử dụng MPLS trong môi trường các thiết bị định tuyến thuần nhất định tuyến các gói tin IP điểm- điểm. Các gói tin gán nhãn được chuyển tiếp trên cơ sở khung lớp 2.
Hình 1.17 : Mạng MPLS trong chế độ hoạt động khung Cấu trúc của LSR biên:
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 17 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
LSR biên 5 POP LSR biên 1
POP
LSR biên 2 POP
LSR lâi 2 LSR
lâi 1
LSR lâi 3 Bước 1:
nhËn gãi IP tại biên LSR
IP đích:
192.1.1.3
Gãi IP 30
Bước 2: kiểm tra lớp 3, gắn nhãn, chuyển gói IP đến
LSR lâi 1
Gãi IP 28 Bước 3: kiểm tra nhãn, chuyển đổi nhãn, chuyển gói IP đến LSR lừi 3
Gãi
IP 37
Bước 4:
kiểm tra nhãn, chuyển đổi
nhãn, chuyển gói IP đến LSR
biên 4
LSR biên 3 POP
LSR biên 4 POP
Bước 5: kiểm tra nhãn, xoá nhãn, chuyển gói IP
đến router ngoài tiếp theo
IP:
192.1.1.3
Trao đổi thông tin định tuyến với Router khác
Trao đổi gán nhãn với Router khác Mảng điều khiển tại nút
Giao thức định tuyến IP Bảng định tuyến IP
Điều khiển định tuyến IP Cơ sở dữ liệu
nhãn LIB
Mảng số liệu tại nút
Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp (FIB)
Cơ sở dữ liệu nhãn chuyển tiếp (LFIB)
Hình 1.18 : Cấu trúc LSR biên trong chế độ hoạt động khung 1.6.2. Các hoạt động trong mảng số liệu
Quá trình chuyển tiếp một gói IP qua mạng MPLS được thực hiện qua một số bước cơ bản sau đây :
- LSR biên lối vào nhận gói IP, phân loại gói vào nhóm chuyển tiếp tương đương FEC và gán nhãn cho gói với ngăn xếp nhãn tương ứng FEC đã xác định.
Trong trường hợp định tuyến một địa chỉ đích, FEC sẽ tương ứng với mạng con đích và việc phân loại gói sẽ đơn giản là việc so sánh bảng định tuyến lớp 3 truyền thống.
- LSR lừi nhận gúi cú nhón và sử dụng bảng chuyển tiếp nhón để thay đổi nhãn nội vùng trong gói đến với nhãn ngoài vùng tương ứng cùng với vùng FEC (trong trường hợp này là mạng con IP).
- Khi LSR biên lối ra của vùng FEC này nhận được gói có nhãn, nó loại bỏ nhãn và thực hiện việc chuyển tiếp gói IP theo bảng định tuyến lớp 3 truyền thống.
Mào đầu nhãn MPLS :
Khung lớp 2
Số liệu lớp 3 (Gói IP) Mào đầu lớp 2 Gói IP không nhãn
trong khung lớp 2
Gói IP có nhãn
trong khung lớp 2 Khung lớp 2
Số liệu lớp 3 (Gói IP) Nhãn MPLS Mào đầu lớp 2
Hình 1.19 : Vị trí của nhãn MPLS trong khung lớp 2
Vì rất nhiều lý do nên nhãn MPLS phải được chèn trước số liệu đánh nhãn trong chế độ hoạt động khung. Như vậy nhãn MPLS được chèn giữa mào đầu lớp 2 và nội dung thông tin lớp 3 của khung lớp 2.
Do nhãn MPLS được chèn vào vị trí như vậy nên router gửi thông tin phải có phương tiện gì đó thông báo cho router nhận rằng gói đang được gửi đi không phải là gói IP thuần mà là gói có nhãn (gói MPLS). Để đơn giản chức năng này, một số dạng giao thức mới được định nghĩa trên lớp 2 như sau :
- Trong môi trường LAN, các gói có nhãn truyền tải gói lớp 3 Unicast hay Multicast sử dụng giá trị 8847H và 8848H cho dạng Ethernet. Các giá trị này được sử dụng trực tiếp trên phương tiện Ethernet (bao gồm cả Fast Ethernet và Gigabit Ethernet).
- Trên kênh điểm - điểm sử dụng tạo dạng PPP, sử dụng giao thức điều khiển mạng mới được gọi là MPLSCP (giao thức điều khiển MPLS). Các gói MPLS được đánh dấu bởi giá trị 8281H trong trường giao thức PPP.
- Các gói MPLS truyền qua chuyển dịch khung DLCI giữa một cặp router được đánh dấu bởi nhận dạng giao thức lớp mạng SNAP của chuyển dịch khung (NLPID), tiếp theo mào đầu SNAP với giá trị 8847H cho dạng Ethernet.
- Các gói MPLS truyền giữa một cặp router qua kênh ảo ATM Forum được bọc với mào đầu SNAP sử dụng giá trị cho dạng Ethernet như trong môi trường LAN.
Chuyển mạch nhãn trong chế độ khung:
Xem xét quá trình chuyển đổi nhãn trong mạng MPLS sau khi nhận được một gói IP (xem hình 1.17):
- Sau khi nhận khung PPP lớp 2 từ router biờn LSR biờn số 1, LSR lừi 1 lập tức nhận dạng gói nhận được là gói có nhãn dựa trên giá trị trường giao thức PPP và thực hiện việc kiểm tra nhãn trong cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn (LFIB).
- Kết quả cho thấy nhãn vào là 30 được thay bằng nhãn ra 28 tương ứng với việc gúi tin sẽ được chuyển tiếp đến LSR lừi 3.
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 19 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
- Tại đây, nhãn được kiểm tra, nhãn số 28 được thay bằng nhãn số 37 và cổng ra được xác định. Gói tin được chuyển tiếp đến LSR biên số 4.
- Tại LSR biên số 4, nhãn 37 bị loại bỏ và việc kiểm tra địa chỉ lớp 3 được thực hiện, gói tin được chuyển tiếp đến nút router tiếp theo ngoài mạng MPLS.
Như vậy quỏ trỡnh chuyển đổi nhón được thực hiện trong cỏc LSR lừi dựa trên bảng định tuyến nhãn. Bảng định tuyến này phải được cập nhật đầy đủ để đảm bảo mỗi LSR (hay router) trong mạng MPLS có đầy đủ thông tin về tất cả các hướng chuyển tiếp. Quá trình này xảy ra trước khi thông tin được truyền trong mạng và thông thường được gọi là quá trình liên kết nhãn (label binding).
Các bước chuyển mạch trên được áp dụng đối với các gói tin có một nhãn hay gói tin có nhiều nhãn (trong trường hợp sử dụng VPN thông thường một nhãn được gán cố định cho VPN server).
Quá trình liên kết và lan truyền nhãn:
Khi xuất hiện một LSR mới trong mạng MPLS hay bắt đầu khởi tạo mạng MPLS, các thành viên LSR trong mạng MPLS phải có liên lạc với nhau trong quá trình khai báo thông qua bản tin Hello. Sau khi bản tin này được gửi một phiên giao dịch giữa hai LSR được thực hiện. Thủ tục trao đổi là giao thức LDP.
Ngay sau khi LIB (cơ sở dữ liệu nhãn) được tạo ra trong LSR, nhãn được gán cho mỗi FEC mà LSR nhận biết được. Đối với trường hợp đang xem xét (định tuyến dựa trên đích Unicast), FEC tương đương với prefix trong bảng định tuyến IP. Như vậy, nhãn được gán cho mỗi Prefix trong bảng định tuyến IP và bảng chuyển đổi chứa trong LIB. Bảng chuyển đổi định tuyến này được cập nhật liên tục khi xuất hiện những tuyến nội vùng mới, nhãn mới sẽ được gán cho tuyến mới.
Do LSR gán nhãn cho mỗi IP Prefix trong bảng định tuyến của chúng ngay sau khi Prefix xuất hiện trong bảng định tuyến và nhãn là phương tiện được LSR khác sử dụng khi gửi gói tin có nhãn đến chính LSR đó nên phương pháp gán và phân phối nhãn này được gọi là gán nhãn điều khiển độc lập với quá trình phân phối ngược không yêu cầu.