1.2. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS
1.2.6. Cấu trúc nhãn và gói tin MPLS
1.2.6.1. Nhãn MPLS (Label).
Một nhãn MPLS hay còn được gọi là “Shim Label” hoặc mào đầu “Shim MPLS” là một thực thể có độ dài cố định ngắn và chỉ có ý nghĩa cục bộ được sử dụng để nhận dạng một FEC[2]. Mặc dù thông tin trong mào đầu lớp mạng được truy vấn cho việc ấn định nhãn, nhưng nhãn không trực tiếp mã hoá bất kỳ thông tin nào từ mào đầu lớp mạng như địa chỉ nguồn hay địa chỉ đích.
Các nhãn chỉ có ý nghĩa cục bộ, nghĩa là nhãn chỉ có ý nghĩa đối với một con đường đơn giữa các LSRs liền kề nhau. Hình dưới đây mô tả các trường của một mào đầu.
IP 1 IP
2
LSR LSR LER
(ingress)
LER (egress)
LSP IP1 #L1
IP2 #L1
IP1 #L2 IP2 #L2
IP1 #L3 IP2 #L3
IP 1 IP
2
Hình 1.2.5: Khuôn dạng mào đầu shim MPLS.
Các trường trong mào đầu MPLS bao gồm:
Trường nhãn
Mang giá trị nhãn thực tế của nhãn MPLS, được sử dụng cho các hoạt động tiếp theo đối với nhãn như: gán nhãn, trao đổi nhãn và gỡ bỏ nhãn. Trường nhãn MPLS có độ dài 20 bit. Một nhãn chỉ có ý nghĩa cục bộ giữa hai LSR đang truyền thông với nhau. Độ dài nhãn MPLS là ngắn khi so sánh với địa chỉ lớp liên kết hay lớp mạng truyền thống (IPv4 là 32 bit, IPv6 là 128 bit), đặc điểm này sẽ làm tăng tốc độ chuyển mạch gói MPLS qua mạng. Các nhãn là không cấu trúc và được lưu trữ trong cơ sở thông tin nhãn LIB.
Trường EXP (Experimental Bits Field)
Trường EXP gồm 3 bit. EXP có thể tác động đến các thuật toán hàng đợi và từ chối cung cấp cho gói khi nó chuyển qua mạng. Trường này đang được chuẩn hoá để sử dụng với DiffServ và cung cấp các lớp dịch vụ khác nhau. Trường EXP ban đầu gọi là CoS (Class of Service).
Trường ngăn xếp nhãn S
Trường ngăn xếp có độ dài 1 bit được sử dụng để hỗ trợ sự phân cấp nhãn trong ngăn xếp nhãn. Ngăn xếp nhãn hoạt động theo phương thức Last-in First out (LIFO).
Trường TTL (Time To Live)
Trường TTL trong mào đầu MPLS cũng hoạt động tương tự như trường TTL trong mào đầu IP truyền thống: có chức năng ngăn loop. Nó chỉ thị một số lượng chặng mà gói có thể đi qua. Nếu gói không đạt đến nút cục bộ hoặc đích của nó mà bộ đếm đã trở về 0 thì gói đó có thể bị từ chối hoặc sẽ được phát lại. Trường TTL
Label Exp TTL
4 Octets
20 3 1 8
S
1.2.6.2. Cấu trúc gói tin MPLS.
Gói tin MPLS có cấu trúc như là gói tin kiểu IP tương ứng. Gói tin MPLS gồm phần dữ liệu của gói tin IP và được dán thêm nhãn vào phần đầu gói tin. Vì vậy cấu trúc gói tin MPLS được thể hiện như trong hình 1.2.6
Hình 1.2.6: Cấu trúc gói tin MPLS.
Khi một gói đi vào mạng, nó được xếp vào một loại FEC và MPLS dùng một nhãn gán cho gói để phân biệt FEC. Sau đó các gói dữ liệu sẽ được vận chuyển qua mạng dựa vào nhãn vừa được gán. Việc liên kết nhãn (Label Binding) là việc ánh xạ giữa các nhãn và FEC tương ứng với nó dựa vào một vài sự kiện hoặc chính sách quản trị. Các gói tin trong mạng IP thông thường có cấu tạo gồm hai phần: phần mào đầu và phần gói dữ liệu. Tuy nhiên với gói tin trong mạng MPLS được bổ xung thêm phần mào đầu MPLS. Phần này có chiều dài 32 bít (4 byte).
MPLS là một công nghệ chuyển mạch đa giao thức có thể chạy trên nền nhiều giao thức truyền tải số liệu như ATM, Frame Relay, PPP,... Nó là chuyển mạch nhãn bởi vì nó là một giao thức bọc nhãn (encapsulation) tức là quá trình chèn mào đầu MPLS vào gói tin. Việc bọc nhãn trong MPLS được thực hiện khác nhau tuỳ thuộc vào giao thức truyền tải lớp 2 được sử dụng. Nếu giao thức truyền tải là ATM, nhãn được bọc trong trường nhận dạng đường ảo/kênh ảo VPI/VCI. Nếu giao thức truyền tải là Frame Relay, nhãn được bọc trong trường nhận dạng kênh kết nối đường số liệu DLCI. Trong trường hợp giao thức truyền tải lớp hai không hỗ trợ trường nhãn thì nhãn được bọc trong một mào đầu MPLS 32 bits (hay được gọi là SHIM MPLS) đã chuẩn hoá và được chèn vào giữa mào đầu lớp 2 và lớp 3.
Hình dưới đây mô tả các quá trình này.
L2 Header MPLS Header IP Packet
Hình 1.2.7: Quá trình bọc nhãn.
Trong MPLS, việc ấn định một gói tin cụ thể vào một dòng lưu lượng cụ thể được thực hiện duy nhất một lần khi gói tin đi vào mạng. Dòng lưu lượng (Lớp chuyển tiếp tương đương FEC) mà gói tin được ấn định vào được mã hoá với một giá trị nhãn có độ dài ngắn cố định được biết như một nhãn như trên hình trên. Khi gói tin được chuyển đến chặng tiếp theo, giá trị nhãn này được gửi theo nó nghĩa là gói đã được gán nhãn. Ở chặng tiếp theo không cần phải phân tích mào đầu lớp mạng của gói tin nữa. Việc ấn định nhãn đã loại bỏ việc phải thực hiện tính toán so sánh sự phù hợp tiền tố địa chỉ dài nhất cho mỗi gói tin tại mỗi chặng như trong hình 1.2.8 dưới đây. Trong cách này việc tính toán đó chỉ được thực hiện một lần như trong hình 1.2.9.
Hình 1.2.8: Chuyển phát IP.
Ingress Core LSRs Egress
MPLS IP
MPLS IP
MPLS IP
MPLS IP PPP Header Shim Header Layer 3 Header PPP Header(Packet over
SONET/SDH)
Ethernet Hdr Shim Header Layer 3 Header Ethernet
FR Hdr Shim Header Layer 3 Header Frame Relay
ATM Cell Header GFC VPI VCI PTI CLP HEC DATA
Label
MPLS IP
MPLS IP
MPLS IP
MPLS IP
Hình 1.2.9: Chuyển phát MPLS.