đồ án :Vận hành và bảo dưỡng trong mạng MPLS

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ i
THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT i
LỜI NÓI ĐẦU iv
CHƯƠNG I SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ MPLS 1
I.1 Xu hướng phát triển dịch vụ 1
I.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng 2
I.2.1 Định tuyến và chuyển mạch gói truyền thống 2
I.2.2 Công nghệ mạng dựa trên giao thức IP 3
I.2.3 Công nghệ ATM 3
I.3 Cơ sở công nghệ MPLS 4
I.3.1 Lịch sử phát triển MPLS 4
I.3.2 Quá trình phát triển và giải pháp ban đầu của các hãng 7
I.3.3 Tình hình triển khai MPLS 9
I.3.4 Những đánh giá ban đầu về xu hướng phát triển công nghệ MPLS 10
CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ MPLS 12
II.1 Các khái niệm và thành phần cơ bản của MPLS 12
II.1.1 Các khái niệm cơ bản MPLS 12
II.1.2 Các thành phần cơ bản của MPLS 13
II.1.3 Một sồ vấn đề liên quan đến nhãn (Label) 14
II.1.4 Một số vấn đề liên quan đến ràng buộc nhãn (FEC/Label) 23
II.2 Các chế độ hoạt động của MPLS 28
II.2.1 Chế độ khung 28
II.2.2 Chế độ tế bào 30
II.3 Các giao thức sử dụng trong mạng MPLS 31
II.3.1 Giao thức phân phối nhãn LDP 31
II.3.2 Giao thức RSVP 35
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
II.3.3 Giao thức BGP với việc phân bổ nhãn 39

II.3.4 Giao thức CR-LDP 40
II.4 Chất lượng dịch vụ 49
II.4.1 Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 49
II.4.2 Dịch vụ tích hợp (IntServ) 50
II.4.3 Dịch vụ DiffServ 52
II.4.4 Chất lượng dịch vụ MPLS 53
CHƯƠNG III CƠ CHẾ VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG TRONG MẠNG MPLS
55
III.1 Các khái niệm ban đầu 55
III.1.1 Nỗ lực chuẩn hóa và các yêu cầu OAM MPLS 55
III.1.2 Các định nghĩa 56
III.1.3 Phát hiện lỗi MPLS 58
III.1.4 Các loại gói tin OAM 60
III. 2 Các cơ chế OAM 64
III.2.1 Chức năng thông thường cho mọi gói OAM 64
III.2.2 Kiểm tra kết nối (CV) 66
III.2.3 Phát hiện lỗi nhanh (FFD) 68
III.2.4 Phát hiện hướng đi hai chiều (BFD) 68
III.2.5 Chỉ thị sai sót hướng đi (FDI) 69
III.2.6 Chỉ thị sai sót hướng về (BDI) 71
III.2.7 Quản lý và xác định vị trí lỗi MPLS 72
III.2.8 Các mã điểm loại sai sót 78
III.3 Các hoạt động logic và chuẩn xảy ra/kết thúc loại sai sót 80
III.3.1 Sai sót dLOCV 80
III.3.2 Sai sót dTTSI_Mismatch 81
III.3.3 Sai sót dTTSI_Mismerge 82
III.3.4 Sai sót dExcess 82
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
III.3.5 Tiêu chuẩn kết thúc sai sót 82

III.4 Xử lý trạng thái sẵn sàng và không sẵn sàng 83
III.4.1 Gãy vụn Short-breaks 84
III.4.2 Định nghĩa trạng thái sẵn sàng/không sẵn sàng 84
III.4.3 Các tính toán kết thúc gần và kết thúc xa của tính sẵn sàng 85
III.4.4 Biểu đồ luồng xử lý trạng thái kết thúc gần 86
III.4.5 Biểu đồ luồng xử lý trạng thái kết thúc xa 89
KẾT LUẬN 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO 94
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ
Bảng II-1. Các loại LSR trong mạng MPLS 14
Bảng III-1. Các mã sử dụng cho các loại chức năng OAM 63
Bảng III-2. Mã sai sót trong các gói FDI/BDI OAM 80
Hình I Sự mở rộng mạng IPOA 6
Hình I Các mạng con logic LIS trong mạng IPOA 6
Hình II Khuôn dạng nhãn cho các gói không có cấu trúc nhãn gốc 12
Hình II-2. Các loại không gian nhãn 15
Hình II-3. Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn 16
Hình II-4. Ngăn xếp nhãn và cấu trúc phân cấp 18
Hình II-5. Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR E lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp 18
Hình II-6. Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR F lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp 19
Hình II-7 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: nhãn được lấy 2 lần tại LSR E và F 20
Hình II-8. Không tổng hợp và tổng hợp FEC 22
Hình II-9. Hợp nhất nhãn 23
Hình II-10. Ràng buộc tại chỗ và ràng buộc xa 24
Hình II-11. Ràng buộc đường lên và đường xuống 24
Hình II-12. Chế độ điều khiển độc lập 25
Hình II-13. Phân bổ ràng buộc nhãn không theo yêu cầu 27
Hình II-14. Phân bổ ràng buộc nhãn theo yêu cầu 28

Hình II-15. Khuôn dạng tiêu đề nhãn 29
Hình II-16. PPP/Ethernet là lớp liên kết dữ liệu 29
Hình II-17. ATM là lớp liên kết dữ liệu 30
Hình II-18. FR là lớp liên kết dữ liệu 30
Hình II-19. Gửi và nhận các bản tin PATH và RESV 36
Hình II-20. Nhãn phân phối trong bảng tin RESV 38
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
i
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
Hình II-21. Ví dụ về CSPF 47
Hình II-22. Mô hình dịch vụ IntServ 51
Hình II-23. Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng 53
Hình III-1. Kịch bản lỗi LSP: (a)Mất kết nối đơn; (b)Sự nối lệch; (c)Hoán đổi kết
nối; (d)Lệch hợp nhất; (e)Sự sao chép vòng lặp/không được định hướng trước. .60
Hình III-2. Cấu trúc TTSI 66
Hình III-3. Cấu trúc LSR ID sử dụng địa chỉ IPv4 66
Hình III-4. Cấu trúc tải trọng CV 67
Hình III-5. Cấu trúc tải trọng FFD 68
Hình III-6. Cấu trúc tải trọng FDI 70
Hình III-7. Cấu trúc tải trọng BDI 72
Hình III-8. Định dạng gói yêu cầu/ trả lời phản hồi MPLS 73
Hình III-9. Giao thức kiểm tra mặt bằng dữ liệu LSP 75
Hình III-10. LSP OAM và LMP 76
Hình III-11. Bảo dưỡng phần tử cho MPLS OAM 77
Hình III-12. Cơ chế loại trừ cảnh báo 78
Hình III-13. Thuật toán xử lý trạng thái kết thúc gần 89
Hình III-14. Sơ đồ thuật toán xử lý trạng thái kết thúc xa 92
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
ii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ và viết tắt

THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không
đồng bộ
ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ
ARIS Aggregate Route-Based IP Switching Chuyển mạch IP theo phương
pháp tổng hợp tuyến
AS Autonomous System Hệ thống tự quản
ATMARP ATM Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM
BDI Backrward Defect Indicator Bộ chỉ thị sai sót hướng về
BOF Board Of a Founders Cuộc họp trù bị WG-IETF
BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng miền
CoS Class of Service Lớp dịch vụ
CIPOA Classical IP over ATM IP trên ATM
CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức
CR-LDP Constrained Routing-LDP Định tuyến cưỡng bức-LDP
CR-LSP Constrained Routing-LSP Định tuyến cưỡng bức-LSP
CSPF Constrained SPF SPF cưỡng bức
CSR Cell Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch tế bào
CV Connectivity Verification Kiểm tra kết nối
DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ được phân biệt
DL Defect Location Vị trí sai sót
DLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết dữ liệu
DoS Denial of Service Từ chối phục vụ
DT Defect Type Kiểu sai sót
ECMP Equal Cost Multipath Đa đường có giá cân bằng
EGP Edge Gateway Protocol Giao thức cổng biên
ER Explicit Routing Định tuyến hiện
FDI Forward Defect Indicator Bộ chỉ thị sai sót hướng đi
FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương
FFD Fast Failure Detection Phát hiện lỗi nhanh

FR Frame Relay Chuyển tiếp khung
IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet
IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến trong miền
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IPOA IP over ATM IP qua ATM
IPOS IP over SDH/SONET IP qua SDH/SONET
IPsec IP security Bảo mật IP
IntServ Integrated Service Các dịch vụ được tích hợp
ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số dịch vụ tích hợp
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LANE LAN Emulation Mô phỏng LAN
LB LoopBack Vòng lặp
LB-Req Loopback Request Yêu cầu vòng lặp
LB-Rsp Loopback Response Đáp ứng vòng lặp
LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn
LER Label Edge Router Router biên nhãn
LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
i
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ và viết tắt
LFIB Label Forwarding Information Base Cở sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn
LIS Logical IP Subnet Mạng con IP logic
LMP Link Management Protocol Giao thức quản lý kênh
LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn
LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn
MAC Media Access Controller Thiết bị điều khiển truy nhập mức
phương tiện truyền thông
MG Media Gateway Cổng đa phương tiện
MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MPOA MPLS Over ATM MPLS trên ATM

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau
NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế tiếp
NLRI Network Layer Reachability
Information
Thông tin khả năng đến được lớp
mạng
NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng
OAM Operation and Maintenance Vận hành và bảo dưỡng
OSPF Open Shortest Path First Uu tiên tuyến đường ngắn nhất
PHB Per Hop Behaviour Thái độ của Hop
PHP Penultimate Hop Popping Gỡ bỏ nhãn tại Hop gần cuối
PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức
PNNI Private Network-Network Interface Mạng riêng-Giao diện mạng
PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm điểm
PHP PHB Scheduling Class Lớp phân phối PHB
PVC Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RESV Resevation Bản tin dành trước
RFC Request For Comment Các tài liệu về tiêu chuẩn IP do
IETF đưa ra
RIP Realtime Internet Protocol Giao thức báo hiệu IP thời gian
thực
RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên
RTCP Real-Time Control protocol Giao thức điều khiển thời gian
thực
RTP Real Time Transport Protocol Giao thức vận chuyển thời gian
thực
SAFI Subsequent Address Family
Identifiers
Nhận dạng đặc điểm địa chỉ tiếp

theo
SG Signaling Gateway Cổng báo hiệu
SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ giữa nhà
cung cấp và khác hàng
SPF Shortest Path First Ưu tiên đường ngắn nhất
STM Synchronous Transmission Mode Phương thức truyền dẫn đồng bộ
SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu
TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn
TDP Tag Distribution Protocol Giao thức phân bổ thẻ
TGW Traffic Gateway Cổng lưu lượng
TLV Type-Leng-Value Kiểu-Chiều dài-Giá trị
ToS Type of Service Kiểu dịch vụ
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
ii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ và viết tắt
TTL Time To Live Thời gian sống
TTSI Trail Termination Source Identifier Nhận dạng nguồn kết thúc đường
UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu
VC Virtual Circuit Kênh ảo
VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo
VNPT Vietnam Post & Telecommunications Tập đoàn BCVT Việt Nam
VP Virtual Path Đường ảo
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo
VSN Virtual Network Service Dịch vụ mạng ảo
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước
sóng
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
iii

Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây các ngành công
nghiệp đều phát triển mạnh mẽ, và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại
lệ. Số người sử dụng các dịch vụ mạng tăng đáng kể, theo dự đoán con số này đang
tăng theo hàm mũ. Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng
được yêu cầu cao hơn. Đứng trước tình hình này, các vấn đề về mạng bắt đầu bộc lộ,
các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã có nhiều nỗ lực để nâng
cấp cũng như xây dựng hạ tầng mạng mới. Nhiều công nghệ mạng và công nghệ
chuyển mạch đã được phát triển, trong số đó chúng ta phải kể đến công nghệ chuyển
mạch nhãn (MPLS là tiêu chuẩn). MPLS cũng đang được nghiên cứu áp dụng ở nhiều
nước, Tổng công ty BCVT Việt Nam cũng đã áp dụng công nghệ này cho mạng thế hệ
kế tiếp NGN.
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ MPLS thì một vấn đề cần được quan
tâm hàng đầu là chất lượng dịch vụ của mạng. Chất lượng dịch vụ của mạng MPLS liên
quan chặt chẽ với các cách thức vận hành cũng như bảo dưỡng mạng. Nhận thức được
điều đó, đồ án tốt nghiệp “Vận hành và bảo dưỡng trong mạng MPLS” giới thiệu về quá
trình phát triển dịch vụ cũng như công nghệ mạng dẫn tới MPLS, tìm hiểu các vấn đề kỹ
thuật của công nghệ, và các phương thức vận hành và bảo dưỡng một mạng MPLS. Bố
cục của đồ án gồm 3 chương.
 Chương I : Giới thiệu về công nghệ MPLS
 Chương II : Công nghệ MPLS
 Chương III : Cơ chế vận hành và bảo dưỡng trong mạng MPLS
Công nghệ MPLS là công nghệ tương đối mới mẻ, việc tìm hiểu về các vấn đề
của công nghệ MPLS đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng, và lâu dài. Do vậy đồ án
không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy
cô giáo và các bạn.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Lê Ngọc Giao và ThS. Nguyễn Công
Khởi, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ em

trong thời gian qua.
Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân - những người đã giúp đỡ
động viên tôi trong quá trình học tập.
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
iv
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
CHƯƠNG I SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ MPLS
Trong chương này, trước hết chúng ta bàn về xu hướng phát triển dịch vụ và
những vấn đề nảy sinh với các mạng truyền thống trong quá trình phát triển. Tiếp đến
là xu hướng phát triển công nghệ mạng và cuối cùng là cơ sở cho sự ra đời của công
nghệ MPLS. Nội dung chương này có các vấn đề chính sau.
I.1 Xu hướng phát triển dịch vụ
I.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng
I.3 Cơ sở công nghệ MPLS
I.1 Xu hướng phát triển dịch vụ
Trong phần này chúng ta sẽ xem xét quan điểm đứng từ phía người sử dụng
dịch vụ để thấy được xu hướng phát triển dịch vụ hiện nay.
Chúng ta đang sống trong thời đại mà nhu cầu về trao đổi, tìm kiếm thông tin
trở nên rất cần thiết với con người. Gần như chúng ta có thể tìm kiếm mọi thông tin
mà chúng ta cần trên Internet, do đó nhu cầu truy cập vào mạng Internet để tìm kiếm,
trao đổi thông tin trở nên rất lớn. Trong bối cảnh đó mạng Internet trở thành công cụ
hữu ích đáp ứng một cách đầy đủ nhất và dẫn đến sự bùng nổ về số người sử dụng
mạng. Cùng với sự phát triển của xã hội về nhiều mặt, các ngành công nghiệp không
ngừng phát triển và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ. Nhu cầu sử
dụng của con người ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng: các dịch vụ đa
phương tiện mới xuất hiện ngày càng đa dạng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ của
người sử dụng cũng ngày càng cao, khắt khe hơn, các ứng dụng yêu cầu băng thông
lớn, thời gian tương tác nhanh hơn, trễ và biến thiên trễ thấp, mất và lặp gói ít.
Từ những yếu tố này dẫn đến tài nguyên mạng Internet bị cạn kiệt nhanh chóng.
Lúc này mạng Internet bắt đầu biêu hiện rõ các vấn đề như là: tốc độ mạng, khả năng

mở rộng, quản lý chất lượng dịch vụ, và đặc biệt là vấn đề tắc nghẽn xảy ra trong
mạng. Truớc tình trạng như vậy cần có các biện pháp để giải quyết khắc phục. Chúng
ta hãy xem xét kỹ hơn một vấn đề của mạng IP truyền thống để thấy rõ hơn là thực sự
chúng ta cần cái gì cho công nghệ mạng.
Vấn đề với mạng IP truyền thống và nhu cầu cần phải có một mạng Internet
dựa trên QoS
Mạng Internet truyền thống không có cơ chế phân loại dòng lưu lượng, và bởi
vì tính phức tạp của nó, mạng xử lý lưu lượng của tất cả các ứng dụng theo một lối
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
1
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
như nhau và phân phối lưu lượng trên cơ sở nỗ lực tối đa. Nghĩa là, lưu lượng được
phân phối nếu mạng có đủ tài nguyên. Tuy nhiên, nếu mạng trở nên tắc nghẽn, thì lưu
lượng sẽ bị loại bỏ ra ngoài. Một số mạng đã cố gắng để thiết lập một số phương pháp
phản hồi (điều khiển tắc nghẽn) tới người sử dụng để yêu cầu người sử dụng giảm
lượng dữ liệu gửi vào mạng. Nhưng thực tế thì kỹ thuật này không hiệu quả bởi vì
nhiều dòng lưu lượng trong mạng có thời gian hoạt động rất ngắn, chỉ có một vài gói.
Vì vậy, khi mà người sử dụng nhận được phản hồi thì đã không còn gửi dữ liệu. Các
gói phản hồi như vậy trở nên vô nghĩa và chính nó lại còn làm tăng lưu lượng trên
mạng.
Khái niệm nỗ lực tối đa có nghĩa là lưu lượng bị huỷ bỏ một cách ngẫu nhiên;
không có cách nào để loại bỏ lưu lượng một cách thông minh trong mạng Internet
truyền thống. Chúng ta thử hình dung ra tình huống sau: khi 2 người sử dụng đang
cùng gửi dữ liệu vào mạng, một người có ứng dụng cần băng thông cao, dung lượng
dữ liệu lớn và một người có ứng dụng cần băng thông thấp hơn. Giả sử mạng bị nghẽn,
ai cũng biết là nếu để cho chúng ta phải loại bỏ một số lưu lượng thì nên loại bỏ dòng
lưu lượng của ứng dụng có độ ưu tiên thấp hơn trước (thường thì đó là ứng dụng có
yêu cầu băng thông thấp hơn), song mạng thì không làm như vậy, nó không phân biệt
người sử dụng và không dành quyền ưu tiên cho người sử dụng nào.
Vậy chúng ta có thể nói rằng giải pháp nỗ lực tối đa không phải là mô hình

hoàn hảo. Những gì chúng ta cần là có một cách để quản lý QoS phù hợp với sự đầu
tư và yêu cầu của người sử dụng.
Qua việc phân tích sơ bộ quan điểm đứng từ phía người sử dụng, chúng ta thấy
được xu hướng phát triển dịch vụ và một số vấn đề đang gặp phải với các mạng truyền
thống. Vậy thì các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cần phải làm gì để
đáp ứng yêu cầu của người sử dụng. Sau đây, chúng ta xem xét quá trình phát triển
công nghệ mạng mà các nhà cung cấp mạng đã thực hiện.
I.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng
I.2.1 Định tuyến và chuyển mạch gói truyền thống
Sự triển khai đầu tiên của mạng Internet nhằm vào các yêu cầu truyền số liệu
qua mạng. Các mạng này phục vụ cho các ứng dụng đơn giản như là truyền file và
đăng nhập từ xa. Để thực hiện các yêu cầu này, một bộ định tuyến dựa trên phần mềm
đơn giản, với các giao diện mạng T1/E1 hay T3/E3 để hỗ trợ các mạng xương sống, là
có thể đáp ứng được yêu cầu. Khi các dịch vụ yêu cầu tốc độ cao và khả năng để hỗ
trợ tốc độ truyền dẫn băng tần lớn xuất hiện thì các thiết bị với khả năng chuyển mạch
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
tạo lớp 2 và lớp 3 bằng phần cứng phải được triển khai. Các thiết bị chuyển mạch lớp
2 nhằm vào tắc nghẽn tại cổ chai chuyển mạch trong các mạng con của môi trường
mạng cục bộ (LAN). Các thiết bị chuyển mạch lớp 3 giúp làm giảm tắc nghẽn cổ chai
trong việc định tuyển lớp 3 bằng việc đưa tuyến đường đã tìm kiếm ở lớp 3 tới phần
cứng chuyển mạch tốc độ cao.
Những giải pháp đầu tiên này đã đáp ứng được yêu cầu về tốc độ truyền bằng
với tốc độ trên đường truyền (nghĩa là tốc độ chuyển mạch bằng với tốc độ truyền trên
dây) của các gói khi chúng đi qua mạng, nhưng cũng chưa đáp ứng được các yêu cầu
dịch vụ của thông tin chứa trong các gói.
Ngoài ra, hầu hết các giao thức định tuyến được triển khai ngày nay dựa trên
các thuật toán được thiết kế để đạt được đường dẫn ngắn nhất trong mạng mà không
tính các metric bổ sung như là: trễ, biến thiên trễ và tắc nghẽn lưu lượng, những yếu

tố này lại là nguy cơ có thể làm giảm hiệu năng mạng. Kỹ thuật lưu lượng là một thách
thức cho các nhà quản lý mạng.
I.2.2 Công nghệ mạng dựa trên giao thức IP
Đây là giao thức liên mạng phi kết nối. Từ khi giao thức IP ra đời, nó nhanh
chóng trở thành giao thức liên mạng thông dụng nhất, ngày nay gần như các liên mạng
công cộng sử dụng giao thức IP. Mạng IP có mặt ở khắp mọi nơi, đặc biệt mạng
Internet toàn cầu chúng ta hiện nay cũng đang sử dụng giao thức IP.
Bên cạnh những ưu điểm tuyệt vời của giao thức IP (như khả năng định tuyến),
nhưng cũng không ít nhược điểm (như khả năng quản lý chất lượng dịch vụ) (chúng ta
không nói chi tiết ở đây), các nhà cung cấp mạng trong quá trình phát triển đã liên tục
bổ sung các giao thức, thuật toán mới (chẳng hạn các giao thức QoS như: RSVP,
IntServ, DiffServ; giao thức IPSec, RTP/RTCP hay là các thuật toán tăng tốc độ tìm
kiếm địa chỉ trong bảng định tuyến) để có thể khắc phục các nhược điểm của mạng IP.
Nhưng cái gì cũng có giới hạn của nó, khi nhu cầu sử dụng dịch vụ của người sử dụng
tăng lên cả về hình loại lẫn chất lượng dịch vụ thì mọi sự bổ sung là không đủ và cần có
những công nghệ mạng mới có bản chất khác (không là giải pháp phi kết nối) đáp ứng
yêu cầu QoS tốt hơn. Và thế là nhiều công nghệ mạng đã ra đời, điển hình là FR và
ATM.
I.2.3 Công nghệ ATM
Song song với sự phát triển chóng mặt của Internet và tăng tốc độ xử lý của bộ
định tuyến là sự phát triển mạnh trong lĩnh vực chuyển mạch. Mạng số dịch vụ tích
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
3
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
hợp băng rộng (B-ISDN) là một kỹ thuật cho phép truyền thông thời gian thực giữa
các thiết bị truyền thông đầu cuối, sử dụng kỹ thuật ATM. ATM có thể mang mọi
dòng thông tin như thoại, dữ liệu, video; phân mảnh nó thành các gói có kích thước cố
định (gọi là cell), và sau đó truyền tải các cell trên đường dẫn đã được thiết lập trước,
gọi là kết nối ảo. Bởi vì khả năng hỗ trợ truyền dữ liệu, thoại, và video với chất lượng
cao trên một số các công nghệ băng tần cao khác nhau, ATM từng được xem như là

công nghệ chuyển mạch hứa hẹn nhất và thu hút nhiều sự quan tâm. Tuy nhiên, hiện
nay cũng như trong tương lai hệ thống toàn ATM sẽ không phải là sự lựa chọn phù
hợp nữa.
Song đối với các ứng dụng có thời gian kết nối ngắn, thì môi trường hướng kết
nối dường như lại không thích hợp do thời gian để thiết lập kết nối cũng như tỷ lệ phần
thông tin mào đầu lại quá lớn. Với các loại lưu lượng như vậy thì môi truờng phi kết
nối với phương thức định tuyến đơn giản, tránh phải sử dụng các giao thức báo hiệu
phức tạp sẽ phù hợp hơn.
I.3 Cơ sở công nghệ MPLS
I.3.1 Lịch sử phát triển MPLS
Ý tưởng đầu tiên về MPLS được đưa ra bởi hãng Ipsilon, một hãng rất nhỏ về
công nghệ thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas. Một
thời gian ngắn sau đó, Cisco và một loạt các hãng lớn khác như IBM, Toshiba công
bố các sản phẩm của họ sử dụng công nghệ chuyển mạch được đặt dưới nhiều tên khác
nhau nhưng đều cùng chung bản chất đó là công nghệ chuyển mạch dựa trên nhãn.
Thiết bị CSR (Cell switch router) của Toshiba ra đời năm 1994 là tổng đài
ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM. Tổng đài IP
của Ipsilon về thực chất là một ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối
xử lý sử dụng công nghệ IP. Công nghệ Tag switching của Cisco cũng tương tự nhưng
có bổ sung thêm một số điểm mới như FEC (Forwarding equivalence class), giao thức
phân phối nhãn, v.v Cisco phát hành ấn bản đầu tiên về chuyển mạch thẻ (tag
switching) vào tháng 3 năm 1998 và trong thời gian gần đây, nhóm nghiên cứu IETF
đã tiến hành các công việc để đưa ra tiêu chuẩn và khái niệm về chuyển mạch nhãn đa
giao thức MPLS.
Tồn tại rất nhiều công nghệ để xây dựng mạng IP, như IPOA (IP qua ATM),
IPOS (IP qua SDH/SONET), IP qua WDM và IP qua cáp quang. Mỗi công nghệ có ưu
điểm và nhược điểm nhất định. Công nghệ ATM được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu
trong các mạng IP xương sống do tốc độ cao, chất lượng dịch vụ QoS, điều khiển
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
4

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
luồng và các đặc tính khác của nó mà các mạng định tuyến truyền thống không có. Nó
cũng được phát triển để hỗ trợ cho IP. Hơn nữa, trong các trường hợp đòi hỏi thời gian
thực cao, IPOA sẽ là sự lựa chọn số một. IPOA truyền thống là một công nghệ lai
ghép. Nó đặt IP (công nghệ lớp thứ 3) trên ATM (công nghệ lớp thứ 2). Các giao thức
của hai lớp là hoàn toàn độc lập. Chúng được kết nối với nhau bằng một loạt các giao
thức (như NHRP, ARP, v.v ). Cách tiếp cận này hình thành tự nhiên và nó được sử
dụng rộng rãi. Khi xuất hiện sự bùng nổ lưu lượng mạng, phương thức này dẫn đến
một loạt các vấn đề cần giải quyết.
 Thứ nhất, trong phương thức lai ghép, cần phải thiết lập các kết nối PVC cho tất
cả các nút nghĩa là để thiết lập mạng với tất cả các kết nối như được biểu diễn
trong hình I-1. Điều này sẽ tạo ra hình vuông N. Khi thiết lập, duy trì và ngắt
kết nối giữa các nút, các mào đầu liên quan (như số kênh ảo, số lượng thông tin
điều khiển) sẽ chỉ thị về độ lớn với hình vuông N số các nút. Khi mạng mở
rộng, mào đầu sẽ ngày càng lớn và tới mức không thể chấp nhận được.
 Phương thức lai ghép phân chia toàn bộ mạng IPOA thành rất nhiều các LIS
(Mạng con IP Logic), thậm chí với các LIS trong cùng một mạng vật lý. Các
LIS được kết nối nhờ các bộ định tuyến trung gian được biểu diễn trong hình I-
2. Cấu hình multicast giữa các LIS khác nhau trên một mặt và giữa các bộ định
tuyến này sẽ trở nên hạn chế khi luồng lưu lượng lớn. Cấu hình như vậy chỉ áp
dụng cho các mạng nhỏ như mạng doanh nghiệp, mạng trường sở, v.v và
không phù hợp với nhu cầu cho các mạng xương sống Internet trong tương lai.
Cả hai đều khó mở rộng.
Không phải tất cả mọi cân nhắc được đưa ra trong quá trình thiết kế IP và
ATM. Điều này tạo nên sự liên kết giữa chúng phụ thuộc vào một loạt các giao thức
phức tạp và các bộ định tuyến xử lý các giao thức này. Sự phức tạp sẽ gây ra các hiệu
ứng bất lợi đến độ tin cậy của các mạng xương sống.

Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
5

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
Hình I Sự mở rộng mạng IPOA
Các công nghệ như MPOA, và LANE đã được hình thành để giải quyết các tồn
tại này. Tuy nhiên các giải pháp đó không thể giải quyết được tất cả các tồn tại. Trong
khi ấy, nổi bật lên trên một loạt các công nghệ IPOA khác với phương thức lai ghép là
chuyển mạch nhãn theo phương thức tích hợp. Chúng cung cấp giải pháp hợp lý để
giải quyết những tồn tại này. Các khả năng cơ bản mà MPLS cung cấp cho việc phân
phối các dịch vụ thương mại IP bao gồm:
 Hỗ trợ VPN
 Định tuyến hiện (cũng được biết đến như là định tuyến có điều tiết hay điều
khiển lưu lượng)
 Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch ATM
Hình I Các mạng con logic LIS trong mạng IPOA
Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ quá trình nghiên cứu hai thiết bị cơ
bản trong mạng IP: tổng đài chuyển mạch và bộ định tuyến. Chúng ta có thể thấy rằng
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
6
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
chỉ xét trong các yếu tố tốc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ lệ giữa
giá cả và chất lượng thì tổng đài chuyển mạch chắc chắn tốt hơn nhiều so với bộ định
tuyến. Tuy nhiên, các bộ định tuyến có các chức năng định tuyến mềm dẻo mà tổng
đài không thể so sánh được. Do đó chúng ta không thể không nghĩ rằng chúng ta có
thể có một thiết bị có khả năng điều khiển luồng, tốc độ cao của tổng đài cũng như các
chức năng định tuyến mềm dẻo của bộ định tuyến. Đó là động cơ then chốt để phát
triển chuyển mạch nhãn.Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch nhãn là sử dụng một
thiết bị tương tự như bộ định tuyến để điều khiển thiết bị chuyển mạch phần cứng
ATM, do vậy công nghệ này có được tỉ lệ giữa giá thành và chất lượng có thể sánh
được với tổng đài. Nó cũng có thể hỗ trợ thậm chí rất nhiều chức năng định tuyến mới
mạnh hơn như định tuyến hiện v.v Công nghệ này do đó kết hợp một cách hoàn hảo
ưu điểm của các tổng đài chuyển mạch với ưu điểm của các bộ định tuyến, và trở

thành điểm nóng thu hút sự tập trung của ngành công nghiệp.
I.3.2 Quá trình phát triển và giải pháp ban đầu của các hãng
IP over ATM
Mặc dù các ứng dụng MPLS hoàn toàn không giới hạn bởi IPOA, sự cải tiến
IPOA đầu tiên sinh ra MPLS. Công việc tiêu chuẩn hoá ATM bắt đầu rất sớm vào
khoảng năm 1980, và ngay sau đó phạm vi ứng dụng của IP dẫn tới việc nghiên cứu
xem việc triển khai IP trên ATM như thế nào. Một số nhóm làm việc IETF đã giải
quyết câu hỏi này, và đưa đến kết quả trong hai tài liệu RFC là RFC 1483 và RFC
1577 vào năm 1993 và 1994. RFC1483 mô tả cách đóng gói bản tin IP trong các tế bào
ATM trong khi RFC1577 định nghĩa CIPOA và ATM-ARP (ATM Address Resolution
Protocol). CIPOA thiết kế ATM bằng công nghệ mạng con IP logic, máy chủ và các
bộ định tuyến IP đặt trong các LIS khác nhau. Khi cả hai phần liên lạc đều nằm trong
cùng một LIS giống nhau, chúng có thể liên lạc trực tiếp. Nếu không chúng không thể
liên lạc trực tiếp với nhau và cần sử dụng thiết bị router trung gian.
Vì những nhược điểm của CIPOA được đề cập ở trên, trong khi nó lại được sử
dụng rất rộng rãi, các nhà nghiên cứu đang xúc tiến để tìm kiếm một công nghệ IPOA
hiệu quả hơn
Toshiba’s CSR
Toshiba đưa ra mô hình chuyển mạch nhãn dựa trên công nghệ CSR (Cell
Switching Router). Mô hình này đầu tiên đề xuất ý tưởng đặt cấu trúc chuyển mạch
ATM dưới sự điều khiển của giao thức IP (như giao thức định tuyến IP và giao thức
RSVP) mà không phải là giao thức ATM (Q.2931). Bởi vậy mô hình này có thể loại
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
7
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
trừ toàn bộ thủ tục báo hiệu cuộc gọi ATM và việc sắp xếp địa chỉ phức tạp. Mạng
CSR có thể chấp nhận tổng đài chuyển mạch ATM và các tổng đài chuyển mạch CSR
tại cùng một thời điểm. CSR có thể thay thế các bộ định tuyến giữa các LIS trong
CIPOA, do đó giải phóng nhu cầu cho NHRP.
CSR xem như là công nghệ chuyển mạch nhãn đầu tiên được đệ trình tại cuộc

họp IETF BOF vào cuối năm 1994 và đầu năm 1995. Tuy nhiên, không có những
nghiên cứu chuyên sâu vào mô hình này. Định nghĩa của công nghệ này không rõ ràng
và hoàn chỉnh. Và các sản phẩm thương mại chưa có.
Cisco’s Tag Switching
Chỉ một vài tháng sau khi Ipsilon thông báo về công nghệ chuyển mạch IP, Cisco
đã phổ biến công nghệ chuyển mạch thẻ của mình. Mô hình này khác rất nhiều so với
hai công nghệ ở trên. Ví dụ, nó không sử dụng điều khiển luồng nhưng sử dụng phương
thức điều khiển theo sự kiện trong thiết lập bảng định tuyến, và nó không giới hạn với
các ứng dụng trong hệ thống chuyển mạch ATM. Không giống như Ipsilon, Cisco tiêu
chuẩn hoá quốc tế công nghệ này. Các tài liệu RFC được ban hành cho nhiều khía cạnh
của công nghệ, và các nỗ lực của Cisco đã mang lại kết quả trong việc thiết lập nên
nhóm làm việc MPLS IETF. Chính Cisco là nhà đi tiên phong và thiết lập nền móng cho
các tiêu chuẩn MPLS. Các sản phẩm MPLS chủ yếu của Cisco vẫn tập trung trong dòng
các Router truyền thống. Các hệ thống Router này hỗ trợ đồng thời 2 giao thức TDP
(Tag Distribution Protocol) là LDP (label Distribution Protocol).
IBM’s ARIS và Nortel’s VSN
Ngay sau khi Cisco thông báo về công nghệ của mình, IBM bắt kịp với ARIS
(aggregate Route-based IP Switching) của họ và đóng góp vào các tiêu chuẩn RFC.
Mặc dầu ARIS khá giống với chuyển mạch thẻ, chúng cũng có rất nhiều các điểm
khác biệt. Các công ty lớn khác trong công nghiệp, như Nortel, cũng sử dụng chúng
trong các sản phẩm VNS chuyển mạch nhãn của mình. Có thể thấy rằng nghiên cứu về
chuyển mạch nhãn đã nhận được sự chú ý rộng rãi trong công nghiệp. Không chỉ có
một số hãng hàng đầu về công nghệ thông tin quan tâm đến MPLS mà các nhà sản
xuất thiết bị viễn thông truyền thống như Alcatel, Ericsson, Siemens, NEC đều rất
quan tâm và phát triển các sản phẩm MPLS của mình. Các dòng sản phẩm thiết bị
mạng thế hệ sau (chuyển mạch, router) của họ đều hỗ trợ MPLS
Công việc chuẩn hóa MPLS
Với sự hỗ trợ từ nhiều công ty, IETF triệu tập cuộc họp BOF trong năm 1996.
Đây là một trong những cuộc họp thành công nhất trong lịch sử IETF. MPLS đi vào
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2

8
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
con đường chuẩn hoá một cách hợp lý, mặc dầu nó còn được cân nhắc xem liệu có
những bộ định tuyến đủ nhanh hay công nghệ này liệu có còn cần thiết. Trong thực tế,
không có một bộ định tuyến nào đảm bảo được tốc độ cao hơn và các công nghệ
chuyển mạch nhãn cần phải được chuẩn hoá.
Vào đầu năm 1997, hiến chương MPLS được thông qua.
Vào tháng 4 năm 1997 nhóm làm việc MPLS tiến hành cuộc họp đầu tiên.
Vào tháng 11 năm 1997, tài liệu MPLS được ban hành.
Vào tháng 7 năm 1998, tài liệu cấu trúc MPLS được ban hành.
Trong tháng 8 và tháng 9 năm 1998, 10 tài liệu Internet bổ sung được ban hành,
bao gồm MPLS LDP (Label Distribution Protocol), Mark Encoding, các ứng dụng
ATM, v.v MPLS hình thành về căn bản.
IELF hoàn thiện các tiêu chuẩn MPLS và đưa ra các tài liệu RFC trong năm
1999.
Chúng ta có thể thấy rằng MPLS đã phát triển rất nhanh chóng và hiệu quả.
Điều này cũng chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công
nghệ mới.
I.3.3 Tình hình triển khai MPLS
BIG PIPE nhà khai thác mạng trục IP của Canada đã lựa chọn Cisco Systems
là nhà cung cấp thiết bị cho mạng trục IP OC-192 vào tháng 10 năm 2001 - các router
của Cisco trong mạng trục này sẽ cho phép BIG PIPE cung cấp băng thông OC-192.
Các Router 12410 và 12416 của Cisco sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ này triển khai
các dịch vụ IP thế hệ sau như MPLS-VPNs, IP QoS, và Voice over IP (VoIP).
Juniper Networks và Ericsson Communications thông báo rằng thế hệ Internet
router trục mới (serie M) đã được triển khai trong mạng trục mới của TelstraSaturn's.
TelstraSaturn là công ty đầu tiên tại New Zealand triển khai mạng băng tần lớn cung
cấp cả dịch vụ IP và thoại. Các router M160 và M20 đã được triển khai trong mạng
trục tải lưu lượng qua MPLS. Đây là mạng thương mại đầu tiên triển khai đầy đủ
STM-16 (2.5 Gb/s) tại New Zealand.

Tháng 10 năm 2001 Alcatel thông báo đã ký được hợp đồng cung cấp thiết bị
băng rộng cho Deutsche Telekom Group. Các sản phẩm của Alcatel bao gồm: thiết bị
chuyển mạch định tuyến (RSP) 7670 cho mạng truyền số liệu ATM quốc nội tại Đức.
Thiết bị này sẽ cho phép Deutsche Telekom mở rộng mạng đa dich vụ của họ từ 12.8
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
9
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
Gb/s lên 450 Gb/s để thoả mãn nhu cầu trong mạng trục. Thiết bị này có khả năng thực
hiện chuyển mạch MPLS trên ATM.
NTT America thông báo đã triển khai dịch vụ Arcstar Global IP-VPN đến tất cả
các doanh nghiệp tại Mỹ. Dịch vụ Arcstar IP-VPN cung cấp giải pháp hoàn chỉnh bao
gồm rất nhiều công nghệ IP-VPN bao gồm cả MPLS và IPSec.
China Telecom lựa chọn Nortel Networks trong 2 hợp đồng trị giá 12 triệu
USD để nâng cấp mạng trục ATM đa dịch vụ tại tỉnh Jiangsu và Shandong vào tháng
10 năm 2001. Hai mạng này sẽ cho phép China Telecom cung cấp các dich vụ ATM
tiên tiến, Frame Relay, IP, IP VPNs và các dịch vụ xuyên suốt tại các tỉnh đó qua một
thiết bị duy nhất. China Telecom có kế hoạch thay thế các thiết bị chuyển mạch đường
trục hiện tại bằng giải pháp của Nortel Networks. Các thiết bị bao gồm: Passport
15000, Passport 7480 MS. Các thiết bị này cung cấp các dịch vụ ATM, Frame Relay,
chuyển mạch và định tuyến IP, MPLS,
Riverstone Networks đã triển khai mạng cho 2 nhà khai thác tại Châu Âu là
Telenet, nhà cung cấp dịch vụ mạng cáp Bỉ và Neosnetworks nhà khai thác của U.K.
Nhà khai thác này triển khai mạng MPLS đầu tiên tại U.K với các router loại RS
Neosnetworks chọn RS 8600 multi-service routers và RS 3000 metro access routers để
cung cấp dịch vụ Ethernet như một phần trong mạng truyền số liệu toàn quốc của U.
K.
Telenet lựa chọn Riverstone là nhà cung cấp các router cho mạng trục IP trong mạng
truyền số liệu và mạng cáp của mình. Telenet sử dụng Riverstone RS 8600 multi-
service metro routers. Cả hai dự án này đều đã được triển khai cuối năm 2001.
Alcatel thông báo tháng 10 năm 2001 sản phẩm Alcatel 7670 RSP được lựa

chọn mở rộng mạng ATM toàn quốc của Belgacom. Sản phẩm này sẽ cho phép
Belgacom mở rộng mạng ATM đa dịch vụ hiện tại, Belgacom sẽ triển khai thêm các
tổng đài truy nhập Alcatel 7470 MSP để tải lưu lượng IP và dịch vụ DSL. Trong năm
2001, Belgacom đã tăng số lượng khách hàng truy cập Internet qua DSL lên hơn
100,000 trong tháng 7 và lên đến 200,000 vào cuối năm. Thiết bị đa giao thức Alcatel
7670 RSP là thiết bị MPLS-cho phép tích hợp ATM và MPLS/IP trong một thiết bị
duy nhất.
I.3.4 Những đánh giá ban đầu về xu hướng phát triển công nghệ
MPLS
Ta biết rằng lịch sử ra đời và phát triển của MPLS là rất ngắn. Tuy nhiên cho
đến nay có thể nhận thấy một số đặc điểm quan trọng như sau:
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
10
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Sự ra đời của công nghệ MPLS
 Quá trình hình thành và phát triển của MPLS do nỗ lực của các nhà sản xuất
nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển của mạng đặc biệt là mạng Internet, chính vì
vậy, các sản phẩm thương mại MPLS đã được triển khai rất nhanh chóng trên
mạng. Các sản phẩm MPLS Router chủ yếu được triển khai trong mạng lõi (lớp
core) của các nhà cung cấp dịch vụ Internet như Sprint, MCI-Worldcom.
 Một số dòng sản phẩm như Router của Cisco, Charlotte, Juniper, đã được kiểm
tra về tính tương thích và chất lượng sản phẩm (trên khía cạnh MPLS) [17]. Các
nhà sản xuất thiết bị mạng viễn thông truyền thống không có nhiều nghiên cứu
về MPLS mà chủ yếu bằng cách mua lại hay sát nhập các công ty nhỏ hơn
(như Ericsson với Juniper, Lucent Tech. với Ascend, Alcatel với NewBridge,
Siemens với Unisphere ) chuyên về thiết bị mạng. Có thể nhận thấy tất cả các
nhà sản xuất thiết bị đều rất quan tâm đến MPLS và phát triển các sản phẩm
MPLS. Do có sự hội nhập và xu hướng hoà đồng giữa thiết bị chuyển mạch và
các thiết bị định tuyến nên xu hướng phát triển các sản phẩm MPLS là tất yếu.
 Một đặc điểm quan trọng của các thiết bị MPLS hiện nay đó là khả năng hỗ trợ
đồng thời giao thức MPLS và giao thức ATM trên cùng một cổng vật lý. Các

thiết bị Router của Cisco hay Charlotte, đều hỗ trợ khả năng này thông qua
việc khai báo cấu hình. Chính khả năng đó đã làm mềm dẻo và rất phù hợp cho
các nhà cung cấp dịch vụ khi triển khai thiết bị trên mạng.
 Quá trình hình thành và ra đời của các tiêu chuẩn có thời gian ngắn, các tiêu
chuẩn ban hành dưới dạng các RFC nên được các nhà sản xuất thiết bị liên tục
đóng góp, cập nhật và sửa đổi cho phù hợp với thực tế. Các tiêu chuẩn RFC
được sử dụng ngay trong các sản phẩm thương mại và được điều chỉnh dần.
ITU-T đã có những nghiên cứu đầu tiên về MPLS và dự kiến sẽ xuất hiện các
khuyến nghị của ITU-T về MPLS trong thời gian tới.
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
11
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II. Công nghệ MPLS
CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ MPLS
II.1 Các khái niệm và thành phần cơ bản của MPLS
II.1.1 Các khái niệm cơ bản MPLS
Nhãn (Label): Nhãn là một thực thể độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc
bên trong. Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như điạ chỉ
lớp mạng. Nhãn được gán vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một FEC (Forwarding
Equivalence Classes - Nhóm chuyển tiếp tương đương) mà gói tin đó được ấn định.
Thường thì một gói tin được ấn định cho một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa trên
địa chỉ đích lớp mạng của nó. Tuy nhiên nhãn không bao giờ là mã hoá của địa chỉ đó.
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, FR 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 trong hình sau:

Hình II Khuôn dạng nhãn cho các gói không có cấu trúc nhãn gốc.
Đối với các khung PPP hay Ethernet giá trị nhận dạng giao thức P-Id (hoặc
Ethertype) được chèm thêm vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung là
MPLS unicast hay multicast.

Ngăn xếp nhãn (Label stack) : Một tập hợp có thứ tự các nhãn gắn theo gói để
truyền tải thông tin về nhiều FEC mà gói nằm trong và về các LSP tương ứng mà gói
sẽ đi qua. Ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (một nhãn cho
EGP và một nhãn cho IGP) và tổ chức đa LSP trong một trung kế LSP.
LSR (Label switch Router): là thiết bị (Router hay Switch) sử dụng trong
mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn. Có một số loại LSR
cơ bản sau: LSR biên, ATM-LSR, ATM-LSR biên.
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
12
Tải
M u à đầu
IP
Đệm
MPLS
M o à đầu lớp
2
Nhãn (20)
COS (3) S (1) TTL (8)
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II. Công nghệ MPLS
FEC (Forwarding Equivalence Classes): là khái niệm được dùng để chỉ một
nhóm các gói được đối xử như nhau qua mạng MPLS ngay cả khi có sự khác biệt giữa
các gói tin này thể hiện trong mào đầu lớp mạng.
Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn (Label Switching Forwarding Table):
là bảng chuyển tiếp nhãn có chứa thông tin về nhãn đầu vào, nhãn đầu ra, giao diện
đầu ra và địa chỉ điểm tiếp theo.
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).
Cơ sở dữ liệu nhãn (LIB): Là bảng kết nối trong LSR có chứa giá trị
nhãn/FEC được gán vào cổng ra cũng như thông tin về đóng gói phương tiện truyền.

Gói tin dán nhãn: Một gói tin dán nhãn là một gói tin mà nhãn được mã hoá
trong đó. Trong một vài trường hợp, nhãn nằm trong mào đầu của gói tin dành riêng
cho mục đích dán nhãn. Trong các trường hợp khác, nhãn có thể được đặt chung trong
mào đầu lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu miễn là ở đây có trường có thể dùng được
cho mục đích dán nhãn. Công nghệ mã hoá được sử dụng phải phù hợp với cả thực thể
mã hoá nhãn và thực thể giải mã nhãn.
Ấn định và phân phối nhãn: Trong mạng MPLS, quyết định để kết hợp một
nhãn L cụ thể với một FEC F cụ thể là do LSR phía trước thực hiện. LSR phía trước
sau khi kết hợp sẽ thông báo với LSR phía sau về kết hợp đó. Do vậy các nhãn được
LSR phía trước ấn định và các kết hợp nhãn được phân phối theo hướng từ LSR phía
trước tới LSR phía sau.
II.1.2 Các 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 Switch 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:
LSR biên: Nằm ở biên của mạng MPLS. LSR này tiếp nhận hay gửi đi các gói
thông tin đến hoặc đi từ mạng khác (IP, Frame Relay, vv). LSR biên gán hay loại bỏ
nhãn cho các gói thông tin đến hoặc đi khỏi mạng MPLS. Các LSR này có thể là các
bộ định tuyến lối vào, hoặc các bộ định tuyến 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 gán nhãn trong mảng điều khiển và
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
13
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II. Công nghệ MPLS
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 II-1 mô tả các loại LSR và chức năng của chúng.
Bảng II-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.
II.1.3 Một sồ vấn đề liên quan đến nhãn (Label)
Không gian nhãn
Nhãn có thể được ấn định giữa các LSR được lấy từ không gian nhãn. Có 2
dạng không gian nhãn đó là: Không gian nhãn theo từng giao diện và Không gian
nhãn theo từng node (theo tất cả các giao diện). Cả 2 loại không gian nhãn này được
minh hoạ trong hình II- 2.
Dạng không gian nhãn thứ nhất là Không gian nhãn theo từng giao diện. Nhãn
được kết hợp với một giao diện nào đó trên một LSR, chẳng hạn như giao diện DS3
hay SONET. Không gian nhãn này thường được sử dụng với các mạng ATM và FR,
trong đó các nhãn nhận dạng kênh ảo được kết hợp với 1 giao diện. Không gian nhãn
loại này được sử dụng khi 2 thực thể đồng cấp được kết nối trực tiếp trên một giao
diện, và nhãn được sử dụng chỉ để nhận dạng lưu lượng gửi trên giao diện. Nếu LSR
sử dụng một giá trị giao diện để giữ một bản ghi các nhãn trên mỗi giao diện, thì một
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
14
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II. Công nghệ MPLS
giá trị nhãn có thể được tái sử dụng tại mỗi giao diện. Theo một nghĩa nào đó, bộ nhận

dạng giao diện này trở thành một nhãn bên trong tại LSR, khác với nhãn bên ngoài
được gửi giữa các LSR.
Hình II-2. Các loại không gian nhãn
Dạng không gian nhãn thứ 2 là Không gian nhãn theo từng node. Trong không
gian nhãn này, nhãn đến được dùng chung với tất cả các giao diện ở trên node. Điều
này có nghĩa là node (host hay LSR) phải ấn định nhãn trên tất cả giao diện.
Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn
Một yêu cầu cần thiết với nhãn đó là một nhãn phải nhận dạng một FEC sao
cho không có sự nhầm lẫn. Điều này nghe có vẻ đơn giản nhưng cũng không quá dễ để
thực hiện. Chẳng hạn, một node nào đó có thể nhận được 1 nhãn giống nhau từ 2 node
khác đến, hay một ví dụ khác đó là một nhãn có thể nhận được từ một node không kết
nối trực tiếp.
Bất cứ trường hợp nào xảy ra thì một LSR không được ràng buộc nhãn với 2
FEC khác nhau trừ khi nó có phương pháp nào đó để nhận biết rằng gói đang đến là
của LSR nào. Vì vậy, mặc dù MPLS có nhiều qui tắc trong việc ràng buộc các nhãn
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
15
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương II. Công nghệ MPLS
với các FEC, song ý tưởng chính phải nhớ đó là: mỗi LSR phải có khả năng hiểu và
thông dịch nhãn với FEC tương ứng của nó.
Hình II- 3 đưa ra 4 kịch bản về việc MPLS thiết lập các qui tắc về tính duy nhất
của nhãn trong không gian nhãn như thế nào. Trong các kịch bản này, chúng ta sử
dụng kí hiệu Ru và Rd cho LSR đường lên và LSR đường xuống.
Hình II-3. Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn
 Kịch bản 1: LSR Rd ràng buộc nhãn L1 với FEC F và gửi ràng buộc này tới
LSR đồng cấp Ru1.
 Kịch bản 2: LSR Rd ràng buộc nhãn L2 với FEC F và gửi ràng buộc này tới
LSR đồng cấp Ru2.
 Kịch bản 3: LSR Rd ràng buộc nhãn L với FEC F1 và gửi ràng buộc này tới
LSR đồng cấp Ru1.

 Kịch bản 4: LSR Rd ràng buộc nhãn L với FEC F2 và gửi ràng buộc này tới
LSR đồng cấp Ru2.
Với kịch bản 1 và 2, đó là vấn đề cục bộ liệu L1 có bằng L2. Với kịch bản 3 và
4, qui tắc sau được áp dụng: Nếu khi Rd nhận được 1 gói mà nhãn trên cùng của nó là
L, Rd có thể xác định liệu nhãn đó được đặt vào bởi Ru1 hay Ru2, lúc đó MPLS
Nguyễn Trung Thành, D2004VT2
16