Sinh viên thực hiện
CHƯƠNG 1 CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS)(MPLS)
1.3. Thành phần cơ bản của MPLS
Thành phần quan trọng cơ bản của mạng MPLS là thiết bị định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router). Thiết bị này thực hiện chức năng chuyển tiếp gói thông tin trong phạm vi mạng MPLS bằng thủ tục phân phối nhãn.
Căn cứ vào vị trí và chức năng của LSR có thể phân thành các loại chính sau đây :
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 9 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
LSR biên : nằm ở biên của mạng MPLS. LSR này tiếp nhận hay gửi đi các gói thông tin từ mạng này đến mạng khác (IP, Frame Relay,…). LSR biên gán này loại bỏ nhãn cho các gói thông tin đến hoặc đi khỏi mạng MPLS. Các LSR này có thể là Ingress Router (Router lối vào) hay Egress Router (Router lối ra).
ATM-LSR : là các tổng đài ATM có thể thực hiện chức năng như LSR. Các ATM-LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mảng điều khiển và chuyển tiếp số liệu trên cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mảng số liệu. Như vậy các tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp phần mềm để thực hiện chức năng của LSR.
Bảng 1.1 : Các loại LSR trong mạng MPLS
Loại LSR Chức năng thực hiện
LSR Chuyển tiếp gói có nhãn
LSR biên Nhận gói IP, kiểm tra lại lớp 3 và đặt vào ngăn xếp nhãn trước khi gửi gói vào mạng LSR.
Nhận gói tin có nhãn, loại bỏ nhãn, kiểm tra lại lớp 3 và chuyển tiếp gói IP đến nút tiếp theo.
ATM-LSR Sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển để thiết lập kênh ảo ATM.
Chuyển tiếp tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo.
ATM-LSR biên Nhận gói có nhãn hoặc không nhãn, phân vào các tế bào ATM và gửi các tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo.
Nhận các tế bào ATM từ ATM-LSR cận kề, tái tạo các gói từ các tế bào ATM và chuyển tiếp gói có nhãn hoặc không nhãn.
1.4. Mã hóa nhãn và các chế độ đóng gói nhãn MPLS 1.4.1. Mã hóa stack nhãn
Khi nhãn được gắn lên gói, bản thân giá trị nhãn 20 bit sẽ được mã hoá cùng với một số thông tin cộng thêm để phụ trợ trong quá trình chuyển tiếp gói để hình thành một entry nhãn. Hình 1.9 dưới đây minh họa định dạng một entry nhãn trong stack nhãn.
Hình 1.9 : Định dạng một entry trong stack nhãn MPLS
LABEL (trường nhãn) – Gồm 20 bit. Nhóm 32 bit ở hình trên là một entry trong stack nhãn, trong đó phần giá trị nhãn thực sự chỉ có 20 bit. Tuy nhiên, người ta thường gọi chung cho cả entry 32 bit nói trên là một nhãn. Vì vậy khi thảo luận về nhãn cần phân biệt là đang xem xét giá trị nhãn 20 bit hay nói về entry 32 bit trong stack nhãn. Trường nhãn MPLS mang giá trị của nhãn MPLS, nhãn này được dùng cho một chuỗi tuần tự các hoạt động của nhãn: Chèn, tách và tráo đổi nhãn….
Mỗi nhãn chỉ có giá trị cục bộ giữa hai LSR liên lạc với nhau. Các nhãn là các giá trị không có cấu trúc và được lưu trữ trong một cơ sở thông tin nhãn (LIB). Giá trị nhãn có thể mang các giá trị từ 0 đến 220-1, ngoại trừ giá trị Reversed.
EXP (trường bit thí nghiệm) (một số tài liệu gọi là lớp dịch vụ CoS – Class of Service ) – Gồm 3 bit, được sử dụng cho các mục đích nghiên cứu và thí nghiệm.
Nó có thể là một hàm của trường loại dịch vụ ToS (Type of Service) hoặc Diffserv trong gói IP. Đa số các nhà sản xuất sử dụng các bit này để mang chỉ thị chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service), thường là copy trực tiếp từ các bit ToS trong gói IP. Khi gói MPLS vào hàng đợi, có thể sử dụng các bit EXP theo cách giống như các bit ưu tiên trong IP.
S (trường bit stack) – Gồm 1 bit, chỉ thị đáy của stack nhãn. Khi một nhãn nằm ở đáy stack nhãn, thì bit S đặt lên 1; còn các nhãn khác có bit S đặt về 0. Bit S là phương tiện để xác định đáy của stack nhãn nằm ở đâu.
TTL – Gồm 8 bit, thường là copy trực tiếp từ trường TTL của mào đầu IP, được giảm đi 1 qua mỗi nút nhằm ngăn chặn vòng lặp định tuyến (loop) giống như IP. Tuy nhiên, các bit TTL cũng có thể được đặt khác với TTL trong gói IP, thường dùng khi nhà khai thác mạng muốn che giấu topology mạng MPLS.
MPLS có thể hoạt động ở hai chế độ: chế độ khung (frame) và chế độ tế bào (cell).
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 11 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
1.4.2. Chế độ khung Frame
Các kỹ thuật lớp 2 như Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP… không có trường nào phù hợp trong mào đầu của frame có thể mang nhãn. Vì vậy, stack nhãn sẽ được chứa trong mào đầu chêm (shim header). Shim header được “chêm” vào giữa mào đầu lớp liên kết dữ liệu và mào đầu lớp mạng, như trong hình 1.10 dưới đây.
Đỉnh stack nằm liền sau mào đầu lớp liên kết dữ liệu và đáy stack nằm liền trước mào đầu lớp mạng.
Hình 1.10 : Shim header được “chêm” vào giữa mào đầu lớp 2 và lớp 3 Các router gởi khung (frame) phải có cách để báo cho các router nhận biết được rằng khung này có chứa shim header.
Cách thức này khác nhau giữa các kỹ thuật lớp 2.
Ethernet sử dụng cặp giá trị ethertype 0x8847 và 0x8848 để chỉ thị khung đang mang gói MPLS unicast và multicast tương ứng.
1.4.3. Chế độ tế bào Cell
Chế độ tế bào (Cell) được dùng khi ta có một mạng gồm các ATM-LSR (là các bộ định tuyến chuyển mạch ATM có hỗ trợ MPLS), trong đó nó sử dụng các giao thức phân phối nhãn MPLS để trao đổi thông tin VPI/VCI thay cho báo hiệu ATM. Theo RFC 3035, nhãn được mã hoá trong trường gộp VPI/VCI, trong VPI hoặc VCI của mào đầu cell ATM.
Hình 1.11 : Nhãn trong chế độ cell ATM
Cell ATM gồm có 5 byte header và 48 byte payload. Để chuyển tải gói tin có kích thước lớn hơn 48 byte từ lớp trên đưa xuống (ví dụ gói tin IP), ATM phải chia gói tin thành nhiều phần nhỏ hơn. Việc này gọi là phân đoạn (fragmentation). Quá trình phân đoạn do lớp AAL (ATM Adaptation Layer) đảm trách. Cụ thể, AAL5
PDU sẽ được chia thành nhiều đoạn 48 byte, mỗi đoạn 48 byte này được thêm header 5 byte để tạo ra một cell ATM.
PPP sử dụng NCP (Network Control Program) sửa đổi gọi là MPLSCP (MPLS Control Protocol) và đánh dấu tất cả các gói có chứa shim header bằng giá trị 0x8281 trong trường PPP Protocol.
Hình 1.12 : Đóng gói (encapsulation) gói có nhãn trên link ATM
Khi đóng gói có nhãn MPLS trên ATM, toàn bộ stack nhãn được đặt trong AAL5 PDU. Giá trị thực sự của nhãn đỉnh được đặt trong trường VPI/VCI, hoặc đặt trong trường VCI nếu 2 ATM-LSR kết nối nhau qua một đường ảo ATM (VP).
Entry đỉnh stack nhãn phải chứa giá trị 0 (coi như entry “giữ chỗ”) và được bỏ qua khi nhận. Lý do các nhãn phải chứa ở cả trong AAL5 PDU và header ATM là để mở rộng độ sâu stack nhãn. Khi các cell ATM đi đến cuối LSP, nó sẽ được tái hợp lại. Nếu có nhiều nhãn trong stack nhãn, AAL5 PDU sẽ bị phân đoạn lần nữa và nhãn hiện hành trên đỉnh stack sẽ được đặt vào trường VPI/VCI.