Cớ sỏ về MPLS

ENS Group http://adminvi
etnam.net
Cơ sở về MPLS
ENS Group - 2005
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Nội dung
•
Sự ra đời MPLS
•
MPLS cơ bản
•
Các kĩ thuật cơ bản về MPLS
•
Cấu hình
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Sự ra đời MPLS
•
Bối cảnh

Lưu lượng Internet phát triển theo cấp số nhân

Mạng phải có khả năng mở rộng (dễ dàng nâng cấp)

Việc định tuyến(chuyển tiếp) cẩn phải dễ dàng hơn và nhanh
hơn

Cùng một mạng phải cung cấp nhiều loại dịch vụ khác
nhau(voice, data,video) và mỗi loại dịch vụ phải đảm bảo về
chất lượng


Mạng IP truyền thống rất khó cung cấp các yêu cầu trên, một
yêu cẩu đáng chú ý là làm việc liên mạng IP với nhau
•
IP truyền thống

Đây là các giao thức được định nghĩa và sử dụng đầu tiên

Là các giao thức dùng trên mạng Internet toàn cầu
Nhưng nó có một số nhược điểm :
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Sự ra đời MPLS

Là hoạt động không kết nối
ex: không hỗ trợ QoS

Mỗi router phải thực hiện các quyết định chuyển
tiếp độc lập dựa trên địa chỉ IP

Định tuyến IP không thể mô tả dễ hiểu một con
đường trên mạng

Có tiêu để IP lớn
ít nhất là 20 byte

Định tuyến dựa trên lớp mạng: chậm hơn là
chuyển mạch

ENS Group http://adminvi

etnam.net
Sự ra đời MPLS
•
ATM

Là cố gắng đầu tiên cung cấp cho IP một “signaling
layer”

Hoạt động hướng kết nối, VPI/VCI
Hỗ trợ QoS

Chuyển mạch các gói nhanh hơn với chiều dài gói cố
định (thực chất là các tế bào) vượt ra xa khỏi môt hình IP
truyền thống

Tích hợp các loại lưu lượng dữ liệu khác nhau(tiếng nói,
dữ liệu, hình ảnh)

Người ta nhận thấy rằng một điều quan trong cho ATM là
chuyển tiếp các gói IP(điều này ATM thực hiện rất chậm)

Vấn đề IP over ATM là một chủ đề quan trọng để giải
quyết và đặt ra nhiểu điều phức tạp(rất nhiều giao thức
khác nhau)
…. Nhưng nó cũng có một số nhược điểm
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Sự ra đời MPLS
•
Nhược điểm của ATM :


Phức tạp

Đắt tiền

Không được chấp nhận rộng rãi

IP và ATM phát triển độc lập với nhau vể kiến trúc cũng như hoạt động

Việc ánh xạ các gói IP vào tế bào ATM không có hiệu quả

ATM không giải quyết được vấn đề định tuyến nhưng lại đưa ra nhiều vấn
đề bổ sung khác
Do đó :
Kết hợp những thuật toán chuyển tiếp trong ATM với IP
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Sự ra đời MPLS
•
Các kĩ thuật có trước liên quan đến chuyến
mạch nhãn

Toshiba’s Cell Switching Router

Ý tưởng đầu tiên là một phần cứng ATM hỗn hợp có thể
điều khiển bởi IP(như là giao thức định tuyến IP hay
RSVP) hơn là các giao thức báo hiệu ATM

Bỏ qua các báo hiệu ATM và cả chức năng ánh xạ giữa
IP và ATM


IETF không tìm được vấn đề nào là vấn đề sống còn thời
điểm này(1994) nên họ không tiến hành chuẩn hóa
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Sự ra đời MPLS

IP Switching

Được định nghĩa ban đầu bởi công ty Ipsilon

Cho phép một thiết bị với hiệu quả của chuyển mạch
ATM mà có thể thực hiện công việc của router

Những router tốc độ nhanh(không phải là chuyển mạch
ATM) có thể thực hiện được bởi vì IP và các giao thức
Internet đang là những giao thức chủ yếu hiện nay mà
các router hiện tại thì quá chậm

Báo hiệu ATM và việc ánh xạ IP vào ATM đã trở nên quá
phức tạp, cho mục đích định tuyến chúng ta cũng không
cần các giao thức điều khiển ATM

Chuyển mạch IP nhận được sự quan tâm lớn và bắt đầu
thời kì suy thoái của ATM
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Sự ra đời MPLS

Cisco’s Tag Switching


Một vài tháng sau khi Ipsilon công bố nghiên cứu của
họ Cisco công bố một nghiên cứu khác về chuyển mạch
nhãn mà họ đặt tên là chuyển mạch thẻ

Bảng định tuyến không được thiết lập dựa trên dòng lưu
lượng trong chuyển mạch

Nó còn được làm để phù hợp với nhiều kĩ thuật lớp liên
kết

Cisco công bố phát minh của họ để để thuyết phục sự
tiêu chuẩn hóa của chuyển mạch thẻ qua IETF

Sự tiêu chuẩn hóa những cố gắng làm việc của Cisco
đưa ra đã trở thành chuyển mạch nhãn đa giao thức
MPLS
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Sự ra đời MPLS

IBM’s ARIS

Một thời gian ngắn sau khi Cisco công bố IP và Tag Switching công bố
IBM đã đưa ra mô hình chuyển mạch IP dựa trên bộ định tuyến tổng
hợp (Aggregate router-based IP switching) hay AIRS

Tương tự như chuyển mạch thẻ

Hẩu hết các ý tưởng của AIRS đã có trong việc tiêu chuẩn hóa MPLS

ENS Group http://adminvi
etnam.net
MPLS căn bản
•
Một hội nghị BOF(Birds of a Feather) cho
việc tiêu chuẩn hóa IP-Tag-ARI switching
được tổ chức cho sự chuẩn hóa tại IETF
năm 1996
•
Với sự quan tâm của BOF và có quá
nhiều công ty đưa ra nhiều giải pháp
tương tự cho một vấn đề thì việc tiêu
chuẩn hóa phải ra đời là một vấn đề,
thành lập nhóm nghiên cứu chuẩn
hóa(12/1997)
•
Tên MPLS (multi protocol label switching)
được chấp nhận bởi vì nó không phải là
tên của IP, Tag hay AIS mà chỉ ra được
sự kết hợp hiệu quả tất cả các yếu tố trên
•
Chuyển mạch nhãn đa giao thức được
dàn xếp giữa lớp 2 và lớp 3
ENS Group http://adminvi
etnam.net
MPLS căn bản
•
Những thuận lợi của MPLS :

Định tuyến chỉ diễn ra tại các Router biên có hỗ trợ

nhãn(LERs – label edge routers )

Chuyển mạch nhãn gia tăng tốc độ hoạt động

Cung cấp các dịch vụ QoS

Nó ẩn đi lớp liên kết và sự khác nhau giữa các giao
thức lớp 2
•
Những nhược điểm của MPLS :

Một lớp bổ sung được thêm vào

Các router phải hiểu được MPLS
ENS Group http://adminvi
etnam.net
MPLS căn bản
•
Các đặc tính của MPLS

Kĩ thuật hỗ trợ quản lí các luồng lưu lượng với nhiều kiểu khác nhau(Flow
Management)

Độc lập với các giao thức lớp 2 và lớp 3

Ánh xạ địa chỉ IP với nhãn có chiều dài cố định

Cùng tồn tại nhiều giao thức định tuyến (RSVP,OSPF)

Hỗ trợ ATM, Frame-relay và Ethernet

ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật cơ bản về MPLS
•
Việc truyền dữ liệu diễn ra tại các LSPs(Label Switched paths)
•
Các nhãn được phân phối bằng cách sử dụng giao thức LDP(Label
Distribution Protocols) hay RSVP(ReSerVationProtocol) hay BGP(Border
Gateway Protocol) và OSPF(Open shortest Path First)
•
Mỗi gói dữ liệu được đóng gói (encapsulates) và mang nhãn trong suốt
đường đi từ nguồn đến đích của nó.
•
Các nhãn được sử dụng để forward các packet theo các con đường của nó
(switching).
•
Các nhãn thay đổi trong suốt quá trình truyền
•
Các bộ phận phần cứng có thể được sử dụng để chuyển mạch nhanh
chóng giữa các link
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật cơ bản về MPLS
•
FEC:

Forward Equivalence Class :là thể hiện của một nhóm
các gói có cùng các yêu cầu cho việc truyền chúng

Việc gán một gói cụ thể cho một FEC cụ thể được thực

hiện chỉ một lần(khi gói bắt đầu gia nhập mạng)
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật cơ bản về MPLS
•
Định dạng chung của một nhãn :

Exp.bits: (Experimental Bits) Những bít thực nghiệm
thường sử dụng cho một lớp các dịch vụ

BS: (Bottom of Stack) bít được thiết lập khi không có
nhãn nào theo sau

TTL: sử dụng giống như cách trong IP
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật …nhãn

MPLS có dụng ý chạy trên
nhiều kiểu lớp liên kết

Mô tả chi tiết kĩ thuật cho các
lớp liên kết đang tồn tại :

ATM: nhãn chứa trong
trường VPI/VCI của header
tế bào ATM

Frame-relay: nhãn chứa
trong trường DLCI của

header FR

PPP/LAN: sử dụng header
“shim” chèn giữa header
hai và lớp ba

Phải hỗ trợ chuyển đổi giữa
các kiểu của lớp liên kết

MPLS có ý định
“multiprotocol” đối với các lớp
bên dưới cũng như bên
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật …nhãn
•
Chồng nhãn
Là một tập hợp các nhãn được sắp xếp theo thứ tự gắn
vào gói dữ liệu .Cấu hình chồng nhãn cho phép MPLS
hỗ trợ định tuyến phân cấp và tích hợp nhiều LSPs vào
một trung kế LSP
Cơ sở thông tin nhãn
Port vào Nhãn
vào
LSR hop
kế
Nhận
dạng
FEC
Vận

hành
nhãn
Nhãn ra Port ra
1 1 LSR A Net A Thay thế 2 2
1 4 LSR B Net D Thay thế 5 3
2 7 LSR A Net A Thay thế 2 2
3 3 LSR C Net C push 3 2
4 2 LSR A LSR A pop
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật …nhãn
•
Việc phân phối nhãn

MPLS không chỉ rõ một phương pháp đơn độc nào
cho việc phân phối nhãn

BGP được nâng cấp để mang các thông tin về nhãn
trong nội dung của giao thức này

RSVP cũng được mở rộng để hỗ trợ việc trao đổi
các nhãn

IETF cũng định nghĩa một giao thức mới là label
distribution protocol(LDP) để quản lí và báo hiệu rõ
ràng

những mở rộng dựa trên LDP cũng được định nghĩa
để hỗ trợ việc định tuyến rõ ràng cho các yêu cầu
QoS

ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật …nhãn
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật cơ bản về MPLS
•
LSRs:

Label Switching Router: là một router tốc độ cao trên trục của một MPLS.

Các switches ATM có thể sử dụng để như các LSRs mà không có sự thay đổi
phẩn cứng nào. Chuyển mạch nhãn tương đương với chuyển mạch VC/VP

hai thành phần chính: thành phần điều khiển và thành phần dữ liệu

Ánh xạ giữa FEC và địa chỉ tram kế tiếp

Tạo ra sự kết hợp giữa nhãn và FEC

Phân bố thông tin kết hợp này giữa các thiết bị chuyển mạch nhãn cung cấp cho
LSR sự ánh xạ giữa FEC và nhãn
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật cơ bản về MPLS
•
LERs:

Label Edge Router: nằm ở biên của mạng MPLS, gán và loại bỏ các nhãn của các
gói


Igress LSR và Egress LSR

Trong cấu trúc LERs có thêm thành phần chuyển tiếp gói IP để định tuyến các gói
IP truyền thống

ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật cơ bản về MPLS
•
Giao thức phân bố nhãn LDP

Giao thức điều khiển được sử dụng để trao đổi thông tin ánh xạ từ một FEC
sang một một giá trị nhãn giữa các LSR

RSVP và CR-LDP có thể được sử dụng cho việc phân phổi nhãn theo kĩ thuật
lưu lượng và QoS
•
CR-LDP = LDP + Explicit Route
•
RSVP ext = Traditional RSVP + Explicit Route + Scalability Extension
–
Các bản tin của LDP

•
Các loại bản tin được sử dụng thông dụng nhất:
Initialization, Keepalive, Label maping, Label Withdraw, Label
release, Label Request
ENS Group http://adminvi
etnam.net

Các kĩ thuật… LDP(tt)
ENS Group http://adminvi
etnam.net
Các kĩ thuật… LDP(tt)
•
Phương pháp phân phối nhãn
theo yêu cầu hay không theo yêu cầu