Tìm hiểu về mpls vpn - ứng dụng trên megawan và cài đặt thực nghiệm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ QUỐC DÂN
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
---o0o----
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ THỰC TẬP
Đề tài :
TÌM HIỂU VỀ MPLS VPN - ỨNG DỤNG TRÊN MEGAWAN VÀ CÀI
ĐẶT THỰC NGHIỆM
Chuyên ngành : Công nghệ thông tin
Hệ : Chính quy
Lớp : CNTT K48A
Mã sinh viên : CQ482426
Họ và tên : Mai Hồng Son
Giáo viên hướng dẫn : GV.Tống Minh Ngọc
Hà Nội – 2010
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cám ơn cô giáo Tống Minh Ngọc đã hướng dẫn em thực hiện đề
tài. Cô đã luôn nhắc nhở và theo sát hướng dẫn trong quá trình thực hiện đề tài. Cô đã
cung cấp các tài liệu và giải đáp các thắc mắc, các sai sót của em trong suốt thời gian
làm đề tài. Xin cám ơn cô đã nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành
đề tài. Xin chân thành cảm ơn cô.
Em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả những thầy cô trong Bộ Môn
Công Nghệ Thông Tin đã giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho em trong suốt quá trình thực
hiện đề tài.
Em cũng rất cảm ơn anh Thắng đã nhiệt tình giúp đỡ, luôn động viên giúp đỡ em
trong quá trình tìm hiểu đề tài, giải đáp câu hỏi và hướng dẫn em làm đề tài.
Do phạm vi đề tài, phạm vi kiến thức khá lớn được thực hiện trong thời gian có hạn
nên đề tài không thể tránh được thiếu sót. Kính mong các thầy cô giáo cùng các bạn
đóng góp ý kiến để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày…..tháng…..năm 2010
Sinh viên
Mai Hồng Son
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
2
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
DANH MỤC HÌNH MINH HỌA
Hình 1.1 : Mô hình remote access VPN.................................................10
Hình 1.2 : Mô hình site to site của VPN.....................................11
Hình 1.3 : Mô hình overlay của VPN.............................................................12
Hình 1.4 : Mô hình peer to peer của VPN...........................................13
Hình 1.5 : Mô hình shared – router và dedicated – router.............................14
Hình 2.1 : Mô hình chuyển tiếp gói tin IP.....................................................16
Hình 2.2 : Mô hình ATM...................................................................17
Hình 2.3 : Khái niệm về MPLS.................................................18
Hình 2.4 : Cấu trúc mào đầu MPLS.............................................19
Hình 2.5 : Nhãn MPLS..........................................................20
Hình 2.6 : Nhãn của Stack................................................................21
Hình 2.7 : Topo mạng MPLS..................................................22
Hình 2.8 : Quá trình khám phá láng giềng ................................................24
Hình 2.9 : Quá trình trao đổi thông tin nhãn trong LDP...........................25
Hình 2.10 : Mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu......................................27
Hình 2.11 : Các module điều khiển MPLS..........................................28
Hình 2.12 : Các thành phần MPLS trong mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu...30
Hình 2.13 : Định tuyến chuyển mạch chuyển tiếp.............................32
Hình 2.14 : Mạng MPLS..................................................33
Hình 2.15 : Quá trình xây dựng bảng routing table....................................34

Hình 2.16 : Quá trình dãn nhãn của Router B..............................................34
Hình 2.17 : Quá trình phân phối nhãn của Router B..............................34
Hình 2.18 : Quá trình tạo bảng LIB...........................................................35
Hình 2.19 : Quá trình phân phối nhãn của Router C....................................35
Hình 2.20 : Quá trình tạo bảng FLIB.........................................................36
Hình 2.21 : Quá trình kiểm nhãn tại ingress LSR............................................36
Hình 2.22 : Quá trình hoán đổi nhãn...............................................................37
Hình 2.23 : Quá trình tháo nhãn tại egress LSR...................................................37
Hình 3.1 : Bảng VRF.............................................................41
Hình 3.2 : Giá trị RD.........................................................................42
Hình 3.3 Quá trình gán RD................................................................42
Hình 3.4 : Quá trình tháo RD.................................................................43
Hình 3.5 : Sơ đồ hoạt động của MPLS lớp 3.......................................44
Hình 3.6 : Hoạt động của MPLS lớp 2....................................................44
Hình 3.7 : Mặt phẳng điều khiển MPLS/ VPN...............................................45
Hình 3.8 : Mặt phẳng dữ liệu MPLS / VPN.................................................46
Hình 4.1 : Mô hình mạng MegaWAN (nội tỉnh)...............................................54
Hình 4.2 : Mô hình mạng MegaWAN (liên tỉnh).............................................54
Hình 4.3 : Mô hình MegaWAN truy cập mạng riêng ảo đồng thời truy nhập Internet....55
Hình 4.4 : VoIP thông qua mạng MegaWAN............................................................56
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
3
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Hình 4.5 : Mô hình truyền hình trực tuyến qua MEGAWAN............................57
Hình 4.6 : Mô hình thiết lập camera giám sát quan MegaWan..........................57
Hình 5.1 : Mô hình thực nghiệm MPLS/VPN...................................58
Hình 5.2 Thông tin định tuyến của A1...................................................68

Hình 5.3 Thông tin định tuyến của A2.....................................................68
Hình 5.4 Thông tin định tuyến của B1..........................................................69
Hình 5.5 Thông tin định tuyến của B2.....................................................69
Hình 5.6 Thông tin định tuyến của PE01...............................................70
Hình 5.7 Thông tin định tuyến của PE02................................................70
Hình 5.8 : Thông tin định tuyến của P...................................................71
Hình 5.9 show mpls ldp bindings PE01............................................................71
Hình 5.10 show mpls ldp bindings P................................................................72
Hình 5.11 : Show mpls ldp bindings PE02.......................................................72
Hình 5.12 : Bảng LFIB trên PE01....................................................................72
Hình 5.13 : Bảng LFIB trên P.............................................................................73
Hình 5.14 : Bảng LFIB trên PE02..................................................................73
Hình 5.15 : Bảng định tuyến vrf A1 trên PE01.......................................................73
Hình 5.16 : Bảng định tuyến vrf A2 trên PE02....................................................74
Hình 5.17 bảng định tuyến vrf B1 trên PE01...........................................74
Hình 5.18 bảng định tuyến vrf B2 trên PE02 ......................................75
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
4
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
Từ viết
tắt
Từ tiếng Anh
AS Autonomous system
ATM Asynchronous Transfer Mode
BGP Border Gateway Protocol
B-ISDN Broadband Integrated Services Digital Network

CE customer edge
CEF Cisco Express Forwarding
CIDR Classless Interdomain Routing
CLP Cell Loss Priority
CPE Customer Premise Equipment
CSR Cell switch router
DLCI data link connection identifier
DoS Denial of Service
eBGP External Border Gateway Protocol
EGP Exterior Gateway Protocol
EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol
FEC Fowarding Equivalent Class
FIB Forwarding Information Base
FR Frame Relay
GFC Generic Flow Control
HDLC High Level Data Link Control
HEC Header error check
iBGP Internal Border Gateway Protocol
ICMP Internet Control Message Protocol
IGP Interior Gateway Protocol
IP Internet Protocol
IPSec Internet protocol security
IPv4 Internet protocol v4
ISDN Integrated Services Digital Network
ISP Internet Service Providers
LDP Label Distribute Protocol
LERs Label Edge Router
LFIB Label Forwarding Information Base
____________________________________________________________________
__

GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
5
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
LIB Label Information Base
LSP Label Switched Path
LSRs Label Switch Router
MED Media Endpoint Discovery
MP-BGP Multiprotocol BGP
MPLS Multiprotocol Label Switching
MTU Maximum Transmission Unit
NBMA Non-Broadcast Multiple Access
NGN Next Generation Network
OSI Open Systems Interconnection
OSPF Open Shortest Path First
PE provider edge
PPP Point to Point Protocol
PT Payload Type
PVC permanent virtual circuit
QoS Quality of service
RD Route Distinguisher
RIB Routing Information Base
RT Route Targets
SP Service Provider
SDN Software Defined Networks
SVC Switch virtual circuit
TCP Transport Control Protocol
TTL Time To Live
UDP User Datagrame Protocol
VC Virtual channel

VCI Virtual Channel Identifier
VLSM Variable Length Subnet Mask
VPI Virtual Path Identifier
VPDN Virtual private dial-up network
VPN Virtual Private Network
VRF Virtual Routing and Forwarding Table
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
6
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, công nghệ thông tin và viễn thông đang hội tụ sâu sắc và cùng đóng góp rất
tích cực trong sự phát triển kinh tế, xã hội toàn cầu. Không một doanh nghiệp, tổ chức thành
đạt nào lại phủ nhận sự gắn bó giữa hệ thống thông tin và hiệu quả hoạt động sản xuất kinh
doanh cũng như lộ trình phát triển của họ. Từ nhu cầu truy cập dữ liệu của công ty từ xa,
đến việc tạo mối quan hệ với khách hàng, giúp họ có thể khai thác một phần nguồn tài
nguyên của mình mà vẫn đảm bảo tính bảo mật cần thiết cho thông tin. VPN truyền thống
dựa trên công nghệ ATM, Frame Relay và IP gặp không ít nhược điểm như khả năng quản
lý, tính bảo mật, chất lượng dịch vụ. Gần đây, công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức -
MPLS được các hãng cung cấp dịch vụ quan tâm đặc biệt bởi khả năng vượt trội trong việc
cung cấp dịch vụ chất lượng cao qua mạng IP, bởi tính đơn giản, hiệu quả và quan trọng
nhất là khả năng triển khai trên VPN. Với ưu điểm chuyển tiếp lưu lượng nhanh, khả năng
linh hoạt, đơn giản, điều khiển phân luồng và phục vụ linh hoạt các dịch vụ định tuyến, tận
dụng được đường truyền giúp giảm chi phí. Công nghệ MPLS đang dần thay thế các công
nghệ truyền thống khác như IP và ATM. MPLS VPN giải quyết được những hạn chế của
các mạng VPN truyền thống dựa trên công nghệ ATM, Frame Relay và IP như tiết kiệm thời
gian, giảm chi phí lắp đặt và có độ bảo mật cao cho doanh nghiệp. Do vậy việc tìm hiểu và

ứng dụng VPN trên nền MPLS được xem là vấn đề cấp thiết để giúp doanh nghiệp có thể dễ
dàng tiếp cận với công nghệ mới này và từ đó có thể ứng dụng vào việc phát triển của doanh
nghiệp mình cùng với sự đi lên của ngành mạng viễn thông quốc tế.
Nội dung báo cáo
• CHƯƠNG 1 : Giới thiệu về công nghệ VPN : VPN là gì?, phân loại VPN
• CHƯƠNG 2 : Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS : MPLS là gì ?, lợi ích, ứng
dụng, các thành phần trong MPLS, giao thức phân phối nhãn cấu trúc MPLS,
phương thức hoạt động của MPLS
• CHƯƠNG 3 : MPLS VPN : MPLS VPN là gì? lợi ích, các thành phần trong MPLS
VPN, hoạt động của MPLS VPN, vấn đề bảo mật trong MPLS VPN.
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
7
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
• CHƯƠNG 4 : Ứng dụng MPLS VPN trên MEGAWAN : tìm hiểu về MegaWan,
mô hình ứng dụng thực tế.
• CHƯƠNG 5 : Bản demo cài đặt thực nghiệm.
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
8
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ VPN

1.1. VPN là gì?
VPN là công nghệ cho phép kết nối các thành phần của một mạng riêng (private
network) thông qua hạ tầng mạng công cộng (Internet). VPN hoạt động dựa trên kỹ thuật

tunneling : gói tin trước khi được chuyển đi trên VPN sẽ được mã hóa và được đặt bên
trong một gói tin có thể chuyển đi được trên mạng công cộng. Gói tin được truyền đi
đến đầu bên kia của kết nối VPN. Tại điểm đến bên kia của kết nối VPN, gói tin đã bị
mã hóa sẽ được “lấy ra” từ trong gói tin của mạng công cộng và được giải mã.
Các giai đoạn phát triển của VPN:
• Thế hệ VPN thứ nhất do AT&T phát triển có tên là SDN.
• Thế hệ thứ 2 là ISND và X25.
• Thế hệ thứ 3 là Frame relay và ATM.
• Và thế hệ hiện nay, thế hệ thứ 4 là VPN trên nền mạng IP.
• Thế hệ tiếp theo sẽ là VPN trên nền mạng MPLS.
VPN gồm các vùng sau:
• Mạng khách hàng (Customer network): gồm các router tại các site khách hàng
khác nhau. Các router kết nối các site cá nhân với mạng của nhà cung cấp được
gọi là các router biên phía khách hàng CE.
• Mạng nhà cung cấp (Provider network): được dùng để cung cấp các kết nối
point-to-point qua hạ tầng mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Các thiết bị của nhà
cung cấp dịch vụ mà nối trực tiếp với CE router được gọi là router biên phía
nhà cung cấp PE. Mạng của nhà cung cấp còn có các thiết bị dùng để chuyển
tiếp dữ liệu trong mạng trục (SPbackbone) được gọi là các router nhà cung cấp
(P- provider).
1.2. PHÂN LOẠI VPN
Phân loại VPN bao gồm:
• VPN cho các nhà doanh nghiệp
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
9
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
• VPN đối với các nhà cung cấp dịch vụ

1.2.1 VPN cho các nhà doanh nghiệp
1.2.1.1 Remote access VPN
VPN truy cập từ xa hay mạng riêng ảo quay số - VPDN đuợc triển khai, thiết kế cho
những khách hàng riêng lẻ ở xa như những khách hàng đi đường hay những khách hàng
truy cập vô tuyến. Trước đây, các tổ chức, tập đoàn hỗ trợ cho những khách hàng từ xa
theo những hệ thống quay số. Đây không phải là một giải pháp kinh tế, đặc biệt khi một
người gọi lại theo đường truyền quốc tế. Với sự ra đời của VPN truy cập từ xa, một
khách hàng di động gọi điện nội hạt cho nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) để truy cập
vào mạng tập đoàn của họ chỉ với một máy tính cá nhân được kết nối Internet cho dù họ
đang ở bất kỳ đâu. VPN truy cập từ xa là sự mở rộng những mạng quay số truyền thống.
Trong hệ thống này, phần mềm PC cung cấp một kết nối an toàn, như một đường hầm
cho tổ chức. Bởi vì những người sử dụng chỉ thực hiện các cuộc gọi nội hạt nên chi phí
giảm.
Hình 1.1 : Mô hình remote access VPN
1.2.1.2 Site–to–site VPN
VPN site-to-site được triển khai cho các kết nối giữa các vùng khác nhau của một
tập đoàn hay tổ chức. Nói cách khác các địa điểm muốn kết nối với nhau sẽ sử dụng một
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
10
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
VPN. Truớc đây, một kết nối giữa các vị trí này là kênh thuê riêng hay Frame relay. Tuy
nhiên, ngày nay hầu hết các tổ chức, đoàn thể, tập đoàn đều sử dụng Internet, với việc sử
dụng truy cập Internet, VPN site-to-site có thể thay thế kênh thuê riêng truyền thống và
Frame relay. VPN site-to-site là sự mở rộng và kế thừa có chọn lọc mạng WAN. Hai ví
dụ sử dụng VPN site-to-site là VPN Intranet và VPN Extranet. VPN Intranet có thể xem
là những kết nối giữa các vị trí trong cùng một tổ chức, người dùng truy cập các vị trí
này ít bị hạn chế hơn so với VPN Extranet. VPN Extranet có thể xem như những kết nối

giữa một tổ chức và đối tác kinh doanh của nó, người dùng truy cập giữa các vị trí này
được các bên quản lý chặt chẽ tại các vị trí của mình.
Hình 1.2 : Mô hình site to site của VPN
1.2.2 VPN đối với các nhà cung cấp dịch vụ
Dựa trên sự tham gia của nhà cung cấp dịch vụ trong việc định tuyến cho khách
hàng, VPN có thể chia thành hai loại mô hình:
• Mô hình overlay VPN
• Mô hình Peer-to-peer VPN
1.2.2.1 Mô hình overlay VPN
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
11
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Hình 1.3 : Mô hình overlay của VPN
Khi Frame relay và ATM cung cấp cho khách hàng các mạng riêng, nhà cung cấp
không thể tham gia vào việc định tuyến khách hàng. Các nhà cung cấp dịch vụ chỉ vận
chuyển dữ liệu qua các kết nối ảo. Như vậy, nhà cung cấp chỉ cung cấp cho khách hàng
kết nối ảo tại lớp 2. Đó là mô hình Overlay. Nếu mạch ảo là cố định, sẵn sàng cho khách
hàng sử dụng mọi lúc thì được gọi là mạch ảo cố định PVC. Nếu mạch ảo được thiết lập
theo yêu cầu (on-demand) thì được gọi là mạch ảo chuyển đổi SVC. Hạn chế chính của
mô hình Overlay là các mạch ảo của các site khách hàng kết nối dạng full mesh. Nếu có
N site khách hàng thì tổng số lượng mạch ảo cần thiết N(N-1)/2. Overlay VPN được
thực thi bởi SP để cung cấp các kết nối layer 1 (physical) hay mạch chuyển vận lớp 2
(Data link – dạng dữ liệu frame hoặc cell) giữa các site khách hàng bằng cách sử dụng
các thiết bị Frame relay hay ATM Switch. Do đó, SP không thể nhận biết được việc định
tuyến ở khách hàng.
Overlay VPN còn thực thi các dịch vụ qua layer 3 với các giao thức tạo đường
hầm như GRE, IPSec…Tuy nhiên, dù trong trường hợp nào thì mạng của nhà cung cấp

vẫn trong suốt với khách hàng, và các giao thức định tuyến chạy trực tiếp giữa các router
của khách hàng.
1.2.2.2 Mô hình Peer-to-peer VPN
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
12
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Hình 1.4 : Mô hình peer to peer của VPN
Mô hình peer-to-peer khắc phục những nhược điểm của mô hình Overlay và cung
cấp cho khách hàng cơ chế vận chuyển tối ưu qua SP backbone, vì nhà cung cấp dịch vụ
biết mô hình mạng khách hàng và do đó có thể thiết lập định tuyến tối ưu cho các định
tuyến của họ. Nhà cung cấp dịch vụ tham gia vào việc định tuyến của khách hàng.
Thông tin định tuyến của khách hàng được quảng bá qua mạng của nhà cung cấp dịch
vụ. Mạng của nhà cung cấp dịch vụ xác định đường đi tối ưu từ một site khách hàng đến
một site khác.
Việc phát hiện các thông tin định tuyến riêng của khách hàng bằng cách thực hiện
lọc gói (packet) tại các router kết nối với mạng khách hàng.
Peer-to-peer VPN chia làm 2 loại:
• Shared-router
Router dùng chung, tức là khách hàng VPN chia sẻ cùng router biên mạng nhà cung
cấp PE. Ở phương pháp này, nhiều khách hàng có thể kết nối đến cùng router PE. Trên
router PE phải cấu hình access-list cho mỗi interface PE-CE để đảm bảo chắc chắn sự
cách ly giữa các khách hàng VPN, để ngăn chặn VPN của khách hàng này thực hiện các
tấn công từ chối dịch vụ DoS vào VPN của khách hàng khác. Nhà cung cấp dịch vụ chia
mỗi phần trong không gian địa chỉ của nó cho khách hàng và quản lý việc lọc gói tin trên
Router PE.
____________________________________________________________________
__

GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
13
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
• Dedicated-router
Là phương pháp mà khách hàng VPN có router PE dành riêng. Trong phương pháp
này, mỗi khách hàng VPN phải có router PE dành riêng và do đó chỉ truy cập đến các
định tuyến trong bảng định tuyến của router PE đó. Mô hình Dedicated-router sử dụng
các giao thức định tuyến để tạo ra bảng định tuyến trên một VPN trên Router PE. Bảng
định tuyến chỉ có các định tuyến được quảng bá bởi khách hàng VPN kết nối đến chúng,
kết quả là tạo ra sự cách ly giữa các VPN.
Hình 1.5 : Mô hình shared – router và dedicated – router
Nhược điểm của mô hình peer-to-peer:
• Không gian địa chỉ các khách hàng không được trùng nhau.
• Địa chỉ khách hàng do nhà cung cấp kiểm soát.
Tóm lại :
Chương này trình bày tổng quan về công nghệ VPN. Trong đó VPN bao gồm VPN
dành cho các doanh nghiệp và VPN dành cho các nhà cung cấp dịch vụ. Dựa trên sự
tham gia của nhà cung cấp dịch vụ trong việc định tuyến cho khách hàng, có hai loại mô
hình cơ bản là: overlay VPN và peer-to-peer VPN, mỗi mô hình đều có những ưu và
nhược điểm nhất định. MPLS VPN đã kết hợp được ưu điểm của 2 mô hình overlay
VPN và peer-to-peer VPN đồng thời kế thừa được những ưu điểm của công nghệ MPLS
với những thế mạnh về mặt bảo mật, tính mềm dẻo khi triển khai, chất lượng đường
truyền...và đặc biệt là ưu thế về giá cả.
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
14
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------

CHƯƠNG 2 : CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC –
MPLS
2.1 Sơ lược về công nghệ IP và công nghệ ATM
2.1.1 Công nghệ IP
IP là thành phần chính của kiến trúc của mạng Internet. Trong kiến trúc này, IP đóng
vai trò lớp 3 và nó định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và
các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận, địa
chỉ là một số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển
gói tin tới đích. ưu điểm nổi bật của giao thức TCP/IP là khả năng định tuyến và truyền
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
15
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
gói tin một cách hết sức mềm dẻo, linh hoạt. Nhưng IP không đảm bảo chất lượng dịch
vụ và tốc độ truyền tin theo yêu cầu.
Hình 2.1 : Mô hình chuyển tiếp gói tin IP
2.1.2 Công nghệ ATM
ATM là một kỹ thuật truyền tin tốc độ cao. ATM nhận thông tin ở nhiều dạng khác
nhau như thoại, số liệu, video và cắt ra thành nhiều phần nhỏ gọi là tế bào (cell). Các tế
bào này sau đó được truyền qua các kết nối ảo VC. Vì ATM có thể hỗ trợ thoại, số liệu
và video với chất lượng dịch vụ trên nhiều công nghệ băng rộng khác nhau nên nó được
coi là công nghệ chuyển mạch hàng đầu. Công nghệ ATM có thế mạnh ưu việt về tốc độ
truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước.
Nhưng ATM cũng có nhược điểm là tốn băng thông ( do chia gói tin thành các gói nhỏ
53 byte), lãng phí đường truyền, kích thước gói tin nhỏ bị hạn chế tác dụng khi tốc độ
truyền vật lý tăng nhiều.
____________________________________________________________________
__

GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
16
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Hình 2.2 : Mô hình ATM
Ta thấy bên cạnh những ưu điểm của công nghệ IP và công nghệ ATM còn có
những nhược điểm của nó. Chính vì vậy công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức
(MPLS) được đề xuất để tải các gói tin trên các kênh ảo và khắc phục được các vấn đề
mà mạng ngày nay đang phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ mạng,
quản lý chất lượng, quản lý băng thông dựa trên đường trục và có thể hoạt động với các
mạng Frame relay và chế độ truyền tải không đồng bộ (ATM) hiện nay để đáp ứng các
nhu cầu dịch vụ của người sử dụng mạng. Công nghệ MPLS kết hợp những ưu điểm của
IP (độ mềm dẻo, khả năng mở rộng) và của ATM (tốc độ cao, QoS, điều khiển luồng).
2.2 Khái niệm cơ bản về MPLS
Công nghệ Chuyển mạch nhãn đa giao thức - MPLS là kết quả phát triển của nhiều
công nghệ chuyển mạch IP (IP switching) sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM
để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP.
Ý tưởng khi đưa ra MPLS là: “Định tuyến ở biên, chuyển mạch ở lõi”
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
17
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Hình 2.3 : Khái niệm về MPLS
2.2.1 Lợi ích của MPLS
MPLS là phương pháp cải tiến cho việc chuyển tiếp các gói tin IP trên mạng bằng
cách thêm vào nhãn (label). MPLS kết hợp các ưu điểm của kỹ thuật chuyển mạch
(switching) của lớp 2 và kỹ thuật định tuyến (routing) lớp 3. Do sử dụng nhãn để quyết
định chặng tiếp theo trong mạng nên router ít làm việc hơn và hoạt động gần giống như

switch. MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp 2, triển khai hiệu quả các dịch vụ IP trên một
mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và đích
trên một đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, các ISP có
thể giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu quả khác nhau và đạt được hiệu
quả cạnh tranh cao.Khả năng mở rộng đơn giản. Tăng chất lượng mạng, có thể triển
khai các chức năng định tuyến mà các công nghệ trước không thể thực hiện được như
định tuyến hiện (explicit routing), điều khiển lặp. Tích hợp giữa IP và ATM cho phép
tận dụng toàn bộ các thiết bị hiện tại trên mạng. Tách biệt đơn vị điều khiển với đơn vị
chuyển mạch cho phép MPLS hỗ trợ đồng thời MPLS và B-ISDN. Việc bổ sung các
chức năng mới sau khi triển khai mạng MPLS chỉ cần thay đổi phần mềm điều khiển.
2.2.2 Một số ứng dụng của MPLS
Internet có ba nhóm ứng dụng chính: voice, data, video với các yêu cầu khác nhau.
• Voice yêu cầu độ trễ thấp, cho phép thất thoát dữ liệu để tăng hiệu quả.
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
18
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
• Video cho phép thất thoát dữ liệu ở mức chấp nhận được, mang tính thời gian
thực (realtime).
• Data yêu cầu độ bảo mật và chính xác cao. MPLS giúp khai thác tài nguyên mạng
đạt hiệu quả cao.
• Một số ứng dụng đang được triển khai là:
• MPLS VPN: nhà cung cấp dịch vụ sử dụng cơ sở hạ tầng mạng công cộng có sẵn
để thực thi các kết nối giữa các site khách hàng.
• MPLS Traggic Engineer: Cung cấp khả năng thiết lập một hoặc nhiều đường đi
để điều khiển lưu lượng mạng và các đặc trưng thực thi cho một loại lưu lượng.
• MPLS QoS (Quality of service): Dùng QoS các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung
cấp nhiều loại dịch vụ với sự đảm bảo tối đa về QoS cho khách hàng.

2.3 Các thành phần trong MPLS
2.3.1 Nhãn
Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn, cố định và không có cấu trúc bên trong. Nhãn
không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng. Nhãn
được gán vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một FEC mà gói tin đó được ấn
định.Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương tiện truyền mà gói tin được đóng gói. Ví dụ
các gói ATM (tế bào) sử dụng giá trị VPI/VCI như nhãn, Frame relay sử dụng DLCI làm
nhãn. Đối với các phương tiện gốc không có cấu trúc nhãn, một đoạn đệm được chèn
thêm để sử dụng cho nhãn. Khuôn dạng đoạn đệm 4 byte có cấu trúc như sau:
Tải Mào đầu IP Đệm MPLS Mào đầu lớp 2
Nhãn ( 20) COS ( 3 ) S ( 1) TTL ( 8)
Hình 2.4 : Cấu trúc mào đầu MPLS
MPLS định nghĩa một tiêu đề có độ dài 32 bit và được tạo nên tại LSR vào. Nó phải
được đặt ngay sau tiêu đề lớp 2 bất kì và trước một tiêu đề lớp 3, ở đây là IP và được sử
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
19
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
dụng bởi LSR lối vào để xác định một FEC, lớp này sẽ được xét lại trong vấn đề tạo
nhãn. Sau đó các nhãn được xử lí bởi LSR chuyển tiếp.
Hình 2.5 : Nhãn MPLS
Khuôn dạng và tiêu đề MPLS được chỉ ra trong hình 2.5. Nó bao gồm các trường
sau:
• Nhãn: Giá trị 20 bit, giá trị này chứa nhãn MPLS.
• EXP (3 bit): dành cho thực nghiệm, có thể dùng các bit EXP tương tự như các
bit ưu tiên.
• S: bit ngăn xếp, sử dụng để xắp xếp đa nhãn.
• TTL: Thời gian sống, 8 bit, đặt ra một giới hạn mà các gói MPLS có thể đi qua.

Đối với các khung PPP hay Ethernet giá trị nhận dạng giao thức P-ID (hoặc
Ethertype) được chèn thêm vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung là
MPLS unicast hay multicast.
2.3.2 Ngăn xếp nhãn
Là kỹ thuật sử dụng trong việc đóng gói IP. Nó cho phép một gói có thể mang nhiều
hơn một nhãn. Nó được cung cấp bởi việc đưa vào một nhãn mới (mức 2) bên trên nhãn
đã tồn tại (mức 1), gói được chuyển tiếp qua mạng dựa trên cơ sở các nhãn ở mức 2, sau
khi qua mạng này thì nhãn mức 2 bị loại ra và việc chuyển tiếp này hoạt động dựa trên
các nhãn mức 1. Nhãn trên cùng (top) đứng sau header lớp 2, còn nhãn cuối (bottom)
đứng trước header lớp 3. Tại mỗi hop router chỉ xử lý nhãn trên cùng của stack.
Chuyển mạch nhãn được thiết kế để co dãn các mạng lớn và MPLS hỗ trợ chuyển
mạch nhãn với hoạt động phân cấp, hoạt động phân cấp này dựa trên khả năng của
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
20
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
MPLS có thể mang nhiều hơn một nhãn trong gói. Ngăn xếp nhãn cho phép thiết kế các
LSR trao đổi thông tin với nhau và hành động này giống như việc tạo đường viền node
để tạo ra một miền mạng rộng lớn và các LSR khác. Có thể nói rằng các LSR này là các
node bên trong một miền và không liên quan đến đường viền node. Việc xử lí một gói
nhãn được hoàn thành độc lập với từng mức của sự phân cấp.
Chú ý : rằng trong stack nhãn thì nhãn cuối luôn có giá trị S là 1, các nhãn còn lại S là
0.
Hình 2.6 : Nhãn của Stack
2.3.3 Lớp chuyển tiếp tương đương FEC
Là một nhóm các gói IP:
• Có cùng một đường đi trên mạng MPLS.
• Có cùng xử lý giống nhau tại bất kỳ LSR nào.

Trong định tuyến truyền thống, một gói được gán tới một FEC tại mỗi hop. Còn
trong MPLS chỉ gán một lần tại LSR ngõ vào. Trong MPLS các gói tin đến với các
prefix khác nhau có thể gộp chung một FEC, bởi vì quá trình chuyển tiếp gói trong miền
MPLS chỉ căn cứ vào LSR ngõ vào để gán tới FEC cho việc xác định LSP, còn các LSR
còn lại dựa vào nhãn để chuyển gói. Với định tuyến IP, gói được chuyển dựa vào IP nên
tại mỗi hop gói đều được gán tới một FEC để xác định đường dẫn.
2.3.4 Đường chuyển mạch nhãn LSP
Là tuyến tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói của
một FEC nào đó sử dụng cơ chế chuyển đổi nhãn (label-swapping forwarding).
2.3.5 Cơ sở dữ liệu nhãn LIB
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
21
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Là bảng kết nối trong LSR có chứa các giá trị nhãn/FEC được gán vào cổng ra cũng
như thông tin về đóng gói phương tiện truyền.
2.3.6 Topo mạng MPLS
Miền MPLS (MPLS domain) là một “tập kế tiếp các nút hoạt động định tuyến và
chuyển tiếp MPLS”. Miền MPLS có thể chia thành Lõi MPLS (MPLS Core) và biên
MPLS (MPLS Edge).
Hình 2.7 : Topo mạng MPLS
Khi một gói tin IP đi qua miền MPLS, nó đi theo một tuyến được xác định phụ
thuộc vào FEC mà nó được ấn định khi đi vào miền. Tuyến này gọi là đường chuyển
mạch nhãn LSP. LSP chỉ một chiều, tức là cần hai LSP cho một truyền thông song công.
Các nút có khả năng chạy giao thức MPLS và chuyển tiếp các gói tin gốc IP được gọi là
bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR.
• LSR lối vào (Ingress LSR) xử lý lưu lượng đi vào miền MPLS.
• LSR chuyển tiếp (Transit LSR) xử lý lưu lượng bên trong miền

MPLS.
• LSR lối ra (Egress LSR) xử lý lưu lượng rời khoi miền MPLS.
• LSR biên (Edge LSR) thường được sử dụng như là tên chung cho cả
LSR lối vào và LSR lối ra.
2.3.7 Thành phần cơ bản của MPLS
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
22
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Các thiết bị tham gia trong một mạng MPLS có thể được phân loại thành các bộ
định tuyến biên nhãn LER và các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR.
2.3.7.1 Thiết bị LSR
Thành phần quan trọng nhất của mạng MPLS là thiết bị định tuyến chuyển mạch
nhãn LSR. Thiết bị này thực hiện chức năng chuyển tiếp gói tin trong phạm vi mạng
MPLS bằng thủ tục phân phối nhãn.
2.3.7.2 Thiết bị LER
LER là một thiết bị hoạt động tại biên của mạng truy nhập và mạng MPLS. Các
LER hỗ trợ các cổng được kết nối tới các mạng không giống nhau (như Frame Relay,
ATM, và Ethernet ) và chuyển tiếp lưu lượng này vào mạng MPLS sau khi thiết lập LSP,
bằng việc sử dụng các giao thức báo hiệu nhãn tại lối vào và phân bổ lưu lượng trở lại
mạng truy nhập tại lối ra. LER đóng vai trò quan trọng trong việc chỉ định và huỷ nhãn,
khi lưu lượng vào trong hay ra khỏi mạng MPLS. LER là nơi xảy ra việc gán nhãn cho
các gói tin trước khi vào mạng MPLS.
Các thiết bị biên khác với các thiết bị lõi ở chỗ là: ngoài việc phải chuyển tiếp lưu
lượng nó còn phải thực hiện việc giao tiếp với các mạng khác.
2.4 Giao thức phân phối nhãn LDP
Giao thức phân phối nhãn LDP là giao thức để trao đổi thông tin nhãn giữa các LSR.
Cung cấp kỹ thuật giúp cho các LSR có kết nối trực tiếp nhận ra nhau và thiết lập liên

kết cơ chế khám phá (discovery mechanism).
Có 4 loại bản tin:
• Bản tin Discovery: thông báo và duy trì sự có mặt của một LSR trong
mạng.
• Bản tin Adjency: có nhiệm vụ khởi tạo, duy trì và kết thúc những phiên
kết nối giữa các LSR.
• Bản tin Label advertisement: thực hiện việc thông báo, đưa ra yêu cầu,
hủy bỏ và giải phóng thông tin nhãn.
• Bản tin Notification: được sử dụng để thông báo lỗi. Thiết lập kết nối
TCP để trao đổi các bản tin (ngoại trừ bản tin Discovery).
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
23
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
2.4.1 Quá trình khám phá láng giềng LSR
Giao thức này hoạt động trên kết nối UDP và có thể được xem là giai đoạn nhận biết
nhau của hai LSR trước khi chúng thiết lập kết nối TCP. Một LSR sẽ quảng bá bản tin
hello tới tất cả LSR kết nối trực tiếp với nó trên một cổng UDP mặc định theo một chu
kỳ nhất định. Tất cả các LSR đều lắng nghe bản tin hello này trên cổng UDP. Nhờ đó
LSR biết được địa chỉ của tất cả các LSR kết nối trực tiếp với nó. Sau khi biết được địa
chỉ của một LSR nào đó, một kết nối TCP sẽ được thiết lập giữa hai LSR này. Ngay cả
khi không kết nối trực tiếp với nhau thì LSR vẫn có thể gửi định kỳ bản tin hello đến
cổng UDP mặc định của một địa chỉ IP xác định. Và LSR nhận cũng có thể gửi lại bản
tin hello cho LSR gửi để thiết lập kết nối TCP.
Hình 2.8 : Quá trình khám phá láng giềng
2.4.2 Các kiểu phân phối nhãn
Trong một miền MPLS, một nhãn gán tới một địa chỉ đích được phân phối tới các
láng giềng ngược dòng sau khi thiết lập session. Việc kết nối giữa mạng cụ thể với nhãn

cục bộ và một nhãn trạm kế (nhận từ router xuôi dòng) được lưu trữ trong LFIB và LIB.
MPLS dùng các phương thức phân phối nhãn như sau:
• Phân phối nhãn theo yêu cầu.
• Phân phối nhãn không theo yêu cầu.
Phân phối nhãn theo yêu cầu :
____________________________________________________________________
__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
24
Tìm hiểu về MPLS VPN - ứng dụng trên mạng MEGAWAN và cài đặt thực nghiệm
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Phân phối nhãn không theo yêu cầu :
Hình 2.9 : Quá trình trao đổi thông tin nhãn trong LDP
2.5 Cấu trúc MPLS
Có hai cơ chế hoạt động trong MPLS là:
• Cơ chế Frame Mode :
Cơ chế này được sử dụng với các mạng IP thông thường, trong cơ chế này nhãn của
MPLS là nhãn thực sự được thiết kế và gán cho các gói tin, trong mặt phẳng điều khiển
sẽ đảm nhiệm vai trò gán nhãn và phân phối nhãn cho các định tuyến giữa các router
chạy MPLS, và trong cơ chế này các router sẽ kết nối trực tiếp với nhau qua 1 giao diện
Frame mode như là PPP, các router sẽ sử dụng địa chỉ IP thuần túy để trao đổi thông
tin cho nhau như là: thông tin về nhãn và bảng định tuyến routing table.
Còn với mạng ATM hay Frame relay chúng không có các kết nối trực tiếp giữa các
interface, nghĩa là không thể dùng địa chỉ IP thuần túy để trao đổi thông tin cho nhau,
vì vậy ta phải thiết lập các kênh ảo giữa chúng (PVC).
• Cơ chế cell mode.
Thuật ngữ này dùng khi có một mạng gồm các ATM LSR dùng MPLS trong mặt
phẳng điều khiển để trao đổi thông tin VPI/VCI thay vì dùng báo hiệu ATM. Trong kiểu
tế bào, nhãn là trường VPI/VCI của tế bào. Sau khi trao đổi nhãn trong mặt phẳng điều
____________________________________________________________________

__
GVHD : GV. Tống Minh Ngọc SVTH : Mai Hồng Son
25