Sinh viên thực hiện
CHƯƠNG 1 CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS)(MPLS)
1.5. Cấu trúc chức năng MPLS
1.5.1. Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR)
Mặt phẳng điều khiển có chức năng định tuyến dùng để giao tiếp với các LSR, LER khác hoặc giao tiếp với các router IP thông thường bằng các giao thức định tuyến IP. Kết quả là một cơ sở thông tin định tuyến RIB (Routing Information Base) được tạo lập gồm các thông tin miêu tả các tuyến đường khả thi để tìm đến các prefix địa chỉ IP. LER sẽ sử dụng các thông tin này để xây dựng cơ sở thông tin chuyển tiếp FIB (Forwarding Information Base) trong mặt phẳng chuyển tiếp.
Mặt phẳng điều khiển còn có chức năng báo hiệu MPLS (MPLS Signalling) dùng để giao tiếp với các LSR khác bằng một giao thức phân phối nhãn.
Kết quả là một cơ sở thông tin nhãn LIB (Label Information Base) gồm các thông tin liên quan đến các gán kết nhãn đã được thương lượng với các router MPLS
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 13 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
khác. Thành phần báo hiệu MPLS nhận thông tin từ chức năng định tuyến IP và LIB để xây dựng cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB (Label Forwarding Information Base) trong mặt phẳng chuyển tiếp. Một LER có thể chuyển tiếp các gói IP, gắn nhãn vào gói (label push), hoặc gỡ nhãn ra khỏi gói (label pop), trong khi đó một transit-LSR chỉ có khả năng chuyển tiếp gói có nhãn, thêm hoặc bỏ bớt nhãn.
Hình 1.13 : Cấu trúc của LER và transit-LSR 1.5.2. Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu)
Mặt phẳng chuyển tiếp MPLS chịu trách nhiệm chuyển tiếp dữ liệu của người sử dụng (user). Nó sử dụng LFIB để thực hiện chuyển tiếp các gói có gắn nhãn căn cứ vào giá trị của nhãn nằm trên đỉnh stack nhãn.
1.5.2.1. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB
Trong mạng IP, quyết định chuyển tiếp gói được xác lập bằng cách thực hiện tra cứu địa chỉ đích trong bảng FIB để xác định nút tiếp theo và giao diện ra. Trong mạng MPLS, mỗi LSR duy trì một bảng LFIB riêng rẽ và tách biệt với FIB. Bảng LFIB có hai loại entry là ILM (incoming label map) và FTN (FEC-to-NHLFE).
NHLFE (next hop label forwarding entry) là subentry chứa các trường như địa chỉ nút tiếp theo, các tác vụ stack nhãn, giao diện ra và thông tin mào đầu lớp 2. ILM ánh xạ một nhãn đến một hoặc nhiều NHLFE. Nhãn trong gói đến sẽ dùng để chọn ra một entry ILM cụ thể nhằm xác định NHLFE. Còn FTN ánh xạ mỗi FEC vào một hoặc nhiều NHLFE. Nhờ các entry FTN, gói chưa có nhãn được chuyển thành gói có nhãn.
Như vậy, khi một gói không nhãn thuộc một FEC đi vào miền MPLS, ingress-LER sẽ sử dụng một entry LFIB loại FTN để chuyển gói không nhãn thành gói có nhãn. Sau đó, tại các transit-LSR sử dụng một entry LFIB loại ILM để hoán đổi nhãn vào bằng nhãn ra. Cuối cùng, tại egress-LER sử dụng một entry LFIB loại ILM để gỡ bỏ nhãn đến và chuyển tiếp gói không nhãn đến router kế tiếp
Hình 1.14 : FTN, ILM vào NHLFE .
1.5.2.2. Thuật toán chuyển tiếp nhãn
Các nút MPLS sử dụng giá trị nhãn trong các gói đến làm chỉ mục để tra bảng LFIB. Khi tìm thấy entry tương ứng với nhãn đến, nút MPLS thay thế nhãn trong gói bằng nhãn ra và gởi gói đi qua giao diện ra để đến nút tiếp theo được đặc tả trong subentry NHLFE. Nếu subentry có chỉ định hàng đợi ra, nút MPLS sẽ đặt gói trên hàng đợi đã chỉ định. Trường hợp nút MPLS duy trì một LFIB riêng cho mỗi giao diện, nó sẽ dùng LFIB của giao diện mà gói đến để tra cứu chuyển tiếp gói.
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 15 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
Hình 1.15 : Quá trình chuyển tiếp một gói đến hop kế
Nút MPLS có thể lấy định vị được các thông tin chuyển tiếp cần thiết trong LFIB chỉ trong một lần truy xuất bộ nhớ, tốc độ thực thi rất cao nhờ các chip ASIC.
1.5.2.3. NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) - Hop kế (chặng tiếp theo) của gói
- Tác vụ sẽ được tiến hành trên stack nhãn của gói như sau:
+ Swap: Thay nhãn ở đỉnh của stack nhãn bằng một nhãn mới được chỉ định.
+ Pop: Bóc một nhãn ra khỏi stack.
+ Push: Chồng thêm một nhãn vào trong stack nhãn.
Hình 1.16 : Một ví dụ NHLFE Ngoài ra, NHLFE cũng có thể chứa những thông tin sau:
- Đóng gói lớp liên kết dữ liệu (Datalink) để sử dụng khi truyền gói - Cách thức mã hóa stack nhãn khi truyền gói
- Bất kỳ các thông tin khác cần thiết để xử lý gói một cách chính xác.
1.5.2.4. Mặt phẳng điều khiển
Nhiệm vụ của các giao thức trong mặt phẳng điều khiển là phân phối các thông tin cần thiết cho mỗi LER và LSR để cấu hình bảng FIB và LFIB. Theo hình vẽ mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng chuyển tiếp, một giao thức định tuyến sử dụng bảng thông tin định tuyến RIB hoạt động kết hợp với một giao thức báo hiệu MPLS sử dụng bảng thông tin nhãn LIB để phân phối các nhãn. Việc phân tách mặt
phẳng điều khiển và mặt phẳng chuyển tiếp cho phép cài đặt một giao thức điều khiển MPLS trên một ATM switch.
Tại sao MPLS cần giao thức báo hiệu, trong khi các router IP cổ điển chỉ cần định tuyến IP? Một lý do quan trọng phải dùng giao thức báo hiệu MPLS kết hợp với một giao thức định tuyến xuất phát từ sự cần thiết phải thực hiện định tuyến cưỡng bức của đường chuyển mạch nhãn MPLS.