Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức ( mpls )

Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

Lời cảm ơn
Em xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Kim Giao đÃ
tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em hoàn thành tốt khoá luận tốt nhiệp này.
Đồng thời em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trờng Đại Học Công Nghệ
_Đại Học Quốc Gia Hà Nội, những ngời đà bị cho em những kiến thức và tạo điều kiện tốt nhất
cho em trong suốt quá trình học tập và giúp em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này.
Cuối cùng tôi cũng xin gi lời cảm ơn các bạn bề cùng lớp đà nhiệt tình giúp tôi hoàn thành
khoá luận này.
Xin chúc các thầy cô giáo và các bạn sức khỏe, hạnh phúc.
Em Xin Chân Thành Cảm ơn!

H ni thỏng 6 nm 2008
Sinh viờn
Nguyễn Ngọc Thành

Khoá Luận Tốt Nghiệp

i


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
TểM TT NI DUNG

Trong những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của internet và công nghệ
truyền thông đã gây ra sự q tải trên các mạng hiện có, vì vậy nhu cầu cấp thiết cần
phải có một cơng nghệ mạng thế hệ mới đáp ứng được nhu cầu đó.
Cơng nghệ MPLS là hướng giải quyết cho vấn đề đó vì những khả năng ưu việt
của nó. Trong đề tài này của em, em xin giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển
mạch nhãn đa giao thức ( MPLS ).

Trong đó em xin giới thiệu về những khái niệm cơ bản về mạng MPLS, những
thành phần cơ bản để tạo nên mạng MPLS . Vì cơng nghệ MPLS là sự kết hợp của
cơng nghệ IP và cơng nghệ ATM nên nó kế thừa những ưu điểm của mạng IP và
mạng ATM là khả năng mềm dẻo của mạng IP cùng với khả năng chuyển mạch tốc độ
cao của công nghệ ATM. Công nghệ mạng MPLS cho phép khả năng điều khiển lưu
lượng và cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) theo yêu cầu của khách hàng. Trong luận
văn này em xin nêu ra một số bước cấu hình cơ bản dự trên thiết bị Cisco để cấu hình
cho mạng MPLS.
Đặc biệt trong đó em nêu ra một ví dụ và kết quả thu đượcmô phỏng mạng lõi
chạy MPLS sử dụng phần mềm mơ phỏng Dynapic.

MỤC LỤC

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

ii


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

LI M U.............................................................................................................................2

Chng 1: Giới thiệu về công nghệ MPLS
1.1. Giới thiệu.............................................................................................................................3
1.2. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.............................................................3
1.2.1 Sự ra đời của MPLS...................................................................................................4
1.2.2 Q trình phát triển và chuẩn hố công nghệ MPLS.................................................6
1.3. Một số đặc điểm của công nghệ MPLS...............................................................................8
1.3.1. Tốc độ và độ trễ........................................................................................................8
1.3.2. Độ dung pha..............................................................................................................8

1.3.3. Mở rộng cấp độ mạng ..............................................................................................9
1.3.4. Tính đơn giản ...........................................................................................................9
1.3.5. Tiêu tốn nguồn tài nguyên .......................................................................................9
1.4. Các ứng dụng của MPLS...................................................................................................10
1.4.1. Tích hợp IP+ATM..................................................................................................10
1.4.2. Dịch vụ mạng riêng ảo IP (VPN)............................................................................10
1.4.3. Điều khiển lưu lượng và định tuyến IP rõ ràng......................................................10
Kết luận chương........................................................................................................................11

Chương 2: Các thành phần và hoạt động của MPLS
2.1. Một vài khái niện cơ bản:..................................................................................................12
2.1.1. Nhãn (label)............................................................................................................12
2.1.2. Ngăn xếp nhãn(Label stack):..................................................................................14
2.1.3. Hoán đổi nhãn (Label Swapping)...........................................................................15
2.1.4. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR :label switching router):..........................15
2.1.5. Lớp chuyển tiếp tương đương(FEC).......................................................................15
2.1.6. Tạo nhãn..................................................................................................................17
2.1.7. Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn......................................................................17
2.1.8. Cơ sở thông tin nhãn (label information base -LIB)...............................................17
2.1.9. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB..................................................................18
2.1.10. NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry).......................................................19
2.1.11. Đường chuyển mạch nhãn (label switching path - LSP)......................................20
2.1.12.Gói tin gán nhãn.....................................................................................................20
2.1.13. Ấn định và phân phối nhãn...................................................................................21
2.1.14. Không gian nhãn(Label spaces)............................................................................21
2.1.15. Cơ cấu báo hiệu.....................................................................................................21
2.2. Chuyển tiếp gói trong MPLS............................................................................................22
2.2.1 Hoạt động chuyển tiếp............................................................................................22
2.2.2 Ví dụ về chuyển tiếp gói..........................................................................................23
2.3. Các thành phần cơ bản của mạng MPLS...........................................................................24

2.3.1. Bộ định tuyến biên nhãn (Label Edge router – LER)............................................24
2.3.2. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (Label Switching Router - LSR)......................25
2.3.3. ATM LSR :.............................................................................................................25
2.3.4. ATM LSR biên:......................................................................................................25
2.4. Các giao thức cơ bản của MPLS........................................................................................25
2.4.1 Giao thức phân phối nhãn – LDP............................................................................26
2.4.1.1 Phát hiện LSR lân cận :.....................................................................................26
2.4.1.2 Các bản tin LDP:...............................................................................................27
2.4.1.3 Các chế độ phân phối nhãn...............................................................................31

Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp

iii


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
2.4.2 Giao thc phân phối nhãn dựa trên ràng buộc CR-LDP..........................................33
2.4.3. giao thức đặt trước nguồn tài nguyên RSVP (Resource reservation protocol).......35
2.4.4. giao thức MPLS – BGP..........................................................................................37
2.5 Hoạt động của MPLS..........................................................................................................37
2.5.1 Các hoạt động của MPLS........................................................................................37
2.5.2 các chế độ hoạt động của MPLS..............................................................................39
2.5.2.1 chế độ hoạt động khung ...................................................................................39
2.5.2.2 Chế độ hoạt động tế bào MPLS........................................................................42
2.5.2.3 Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-LSR.......................................45
Kết luận chương........................................................................................................................46

Chương 3: Các vấn đề kỹ thuật được sử dụng trong mạng MPLS
3.1. Kỹ thuật lưu lượng.............................................................................................................47
3.1.1. Khái niện kỹ thuật lưu lượng..................................................................................47

3.1.2. Vận hành định hướng nguồn và định hướng lưu lượng .........................................47
3.1.3. Tối thiểu hoá tắc nghẽn...........................................................................................48
3.1.4. Phân cấp lưu lượng và điều khiển dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS..........................48
3.1.5. Hàm đợi lưu lượng..................................................................................................49
3.1.6. Các vấn đề tồn tại với các hoạt động định tuyến....................................................49
3.1.7. Sự tiệm cận đến mạng chồng lấn............................................................................50
3.2. Quản lý lưu lượng trong mạng MPLS...............................................................................50
3.2.1 Các vấn đề cơ bản của quản lý lưu lượng qua MPLS..............................................50
3.3. Định tuyến dựa trên ràng buộc...........................................................................................51
3.3.1. Ví dụ miêu tả định tuyến rằng buộc........................................................................52
3.3.2 Định tuyến hiện(Explicit routing : ER)....................................................................53
3.3.3 Ví dụ thiết lập LSP với CR-LDP.............................................................................54
3.3.4 Các bản tin định tuyến ràng buộc và trường TLV :.................................................54
3.4. Chất lượng dịch vụ:............................................................................................................55
3.4.1. Mơ hình dịch vụ tích hợp(IntServ).........................................................................55
3.4.2. Mơ hình dịch vụ Diffserv........................................................................................56
3.4.3. Mơ hình chất lượng dịch vụ MPLS........................................................................57
3.5. Phát hiện và định tuyến vịng.............................................................................................58
Kết luận chương........................................................................................................................58

Chương 4: Cấu hình MPLS trên thiết bị cisco và mô phỏng
4.1 Câu lệnh và các bước cấu hình...........................................................................................60
4.1.1 Cấu hình MPLS mức điều khiển..............................................................................60
4.1.2 Cấu hình lưu lượng MPLS.......................................................................................65
4.1.2.1 Cấu hình một thiết bị hỗ trợ đường ống (tunnels)............................................65
4.1.2.2 Cấu hình một giao diện để hõ trợ RSVP-base tunnel signaling và IGP Flooding
.......................................................................................................................................65
4.1.2.3 Cấu hình kỹ thuật lưu lượng đường ống trên MPLS........................................66
4.1.2.4 Cấu hình IS-IS cho kỹ thuật lưu lượng MPLS..................................................66
4.1.3 Cấu hình những tuyến kỹ thuật lưu lượng...............................................................67

4.1.4.1 Định nghĩa VPNs:.............................................................................................67
4.1.4.2 Cấu hình định tuyến PE to PE:.........................................................................68
4.1.4.3 Cấu hình định tuyến BGP PE to CE:................................................................69
4.1.4.4. Cấu hình định tuyến RIP PE to CE:.................................................................69
4.1.4.5 Cấu hình định tuyến tĩnh PE to CE:..................................................................69
4.1.4.6 Kiểm tra hoạt động của VPN:...........................................................................70
4.1.5 Cấu hình đường trục hỗ trợ MPLS CoS...................................................................70

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

iv


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
4.1.6 Cu hỡnh MPLS CoS:...............................................................................................72
4.1.6.1 Cấu hình chế độ PVC trong một Non-MPLS-Enable core:..............................73
4.1.6.2 Cấu hình chế độ Multi-VC trong MPLS-Enable core:.....................................73
4.1.6.3 Cấu hình Multi-VCs sử dụng chức năng CoS-Map :........................................74
4.1.6.4 Cấu hình DWFQ và changing Queue Weight trên một giao diện ra:...............75
4.1.6.5 Kiểm tra hoạt động CoS:...................................................................................75
4.1.7 Cấu hình bộ điều khiển chuyển mạch nhãn:............................................................75
4.1.7.1 Cấu hình MPLS trên một cổng LSC-controlled BPX:......................................77
4.2. Những ví dụ về cấu hình MPLS:.......................................................................................77
4.2.1 Ví dụ cho phép thực hiện MPLS trong một mạng...................................................78
4.2.2 Ví dụ cho phép MPLS cho một vùng mạng đích đặt trước.....................................78
4.2.2 Ví dụnlựa chọn những đích trước và những tuyến..................................................78
4.2.3 Ví dụ hiển thị MPLS LDP với các thơng tin...........................................................79
4.2.4 Ví dụ hiển thị thơng tin bảng chuyển tiếp MPLS....................................................80
4.2.5 Ví dụ hiển thị thơng tin về giao diện MPLS............................................................81
4.2.6 Ví dụ hiển thị thơng tin MPLS LDP hàng xóm......................................................82

4.2.7 Ví dụ cho phép LSP tunnel signaling......................................................................83
4.2.8 Ví dụ cấu hình một đường ống LSP........................................................................83
4.2.9 Ví dụ Hiển thị thơng tin đường ống LSP.................................................................84
4.2.10 Ví dụ cấu hình một kỹ thuật lưu lượng đường ống MPLS....................................84
4.2.11 Ví dụ cấu hình mạng riêng ảo MPLS.....................................................................86
4.2.12 Ví dụ cấu hình MPLS trên một LSC-Controlled BPX port...................................88
4.2.13 Ví dụ thực hiện MPLS CoS...................................................................................91
4.3 Mơ phỏng và thực nhiệm..................................................................................................100
4.3.1. Các bước cấu hình như sau:..................................................................................101
4.3.2. Kết quả thu được sau khi tiến hành mô phỏng :...................................................102
Kết luận chương......................................................................................................................110
KẾT LUẬN.............................................................................................................................111
THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT...............................................................................................112
Tài liệu tham khảo..................................................................................................................116

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

v


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

LI M U
Trong những năm gần đây, với sự phát triển manh mẽ của công nghệ truyền
thông và thông tin, nghành công nghiệp viễn thơng đã và đang tìm một phương thức
chuyển mạch có thể kết hợp ưu điểm của IP (như khả năng định tuyến mềm dẻo) và
của ATM (khả năng chuyển mạch tốc độ cao) Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao
thức (MPLS – Multi Protocol Label Switching) là kết qủa phát triển của nhiều công
nghệ chuyển mạch IP, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn của ATM để tăng tốc độ truyền
gói tin mà khơng cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP.

MPLS tách chức năng của bộ định tuyến IP (IP router )ra làm hai phần riêng biệt :
chức năng chuyển gói và chức năng điều khiển . phần chức năng chuyển gói tin, với
nhiệm vụ gửi gói tin giữa các bộ định tuyến IP, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của
ATM. Trong MPLS nhãn là một thực thể có độ dài cố định và khơng phụ thuộc vào
lớp mạng.Kỹ thuật hốn đổi nhãn thực chất là tìm nhãn của một gói tin trong bảng các
nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn mới của nó. việc này đơn giản hơn nhiều so
với việc sử lý gói tin theo kiêu thơng thường và do vậy cải thiện được khả năng của
thiết bị.
MPLS có thể hoạt động được với nhiều giao thức định tuyến khác nhau như
OSPF, IS-IS, BGP, ngồi ra nó cịn có thể tương thích tốt với các mạng hiện tại như
IP, ATM, Frame Relay…
Ngoài ra MPLS cung cấp khả năng mở rộng mạng lớn, cung cấp việc quản lý
chất lượng dịch vụ theo yêu cầu, khả năng điều khiển lưu lượng. là một lựa chọn lý
tưởng cho nghành công nghiệp viễn thông đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách
hàng cả về chất lượng dịch vụ lẫn sự đa dạng hoá về loại hình trên một mạng duy nhất.
Với ý nghĩa như vậy mục đích của việc nghiên cứu đề tài bước đầu cung cấp cái
nhìn tổng quan về cơng nghệ MPLS và tiến tới đi sâu nghiên cứu để có thể ứng dụng
và triển khai trong thực tế. Với mục tiêu như vậy đề tài gồm các phần như sau:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức
(MPLS)
Chương 2: Các thành phần và hoạt động của MPLS
Chương 3: Các vấn đề kỹ thuật được sử dụng trong mạng MPLS
Chương 4 : Cấu hình MPLS trên thiết bị Cisco và mơ phỏng .

Kho¸ Ln Tèt NghiÖp

vi


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

Gii thiu v công nghệ MPLS
Chương 1
1.1. Giới thiệu
Với sự phát triển nhãn chóng của internet, internet đã trở nên phổ biến và đã trở
thành công cụ hiệu quả phục vụ cho giáo dục, thương mại giải trí, thơng tin liên lạc lạc
giữa các cộng đồng… các ứng dụng mới phục vụ cho thông tin liên lạc cũng ngày
càng phát triền cùng với đó la nhu cầu về truyền thơng phục vụ cho các ứng dụng mới
ngày càng cao như yêu cầu về đường truyền tốc độ cao, yêu cầu về chất lượng dịch
vụ…do đó tài nguyên hạ tầng của mạng internet hiện nay khơng thể đáp ứng được nhu
cầu đó.
Do đó u cầu cấp thiết cần phải có một cơng nghệ mạng thế hệ mới đáp ứng
được yêu cầu đó.
Mạng MPLS ra đời cung cấp một nền tảng công nghệ cho quá trình tạo ra mạng
đa người dung, đa dịch vụ, hiệu năng cao, tốc độ cao, khả năng mở rộng mạng lớn,
nhiều chức năng cải tiến và đáp ứng được nhiều yêu cầu chất lượng dịch vụ. chuyển
mạch nhãn là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình mở rộng mạng internet, nó cung
cấp những ứng dụng quan trọng trong xử lý chuyển tiếp gói bằng cách đơn giản hố
q trình xử lý, hạn chế tạo ra các bản sao mào đầu tại mỗi bước trong đường dẫn, tạo
ra một môi trường có thể hỗ trợ cho điều khiển chất lượng dịch vụ. phát triển của
MPLS cho phép tích hợp IP và ATM, hỗ trợ hội tụ dịch vụ cà sung cấp những cơ hội
mới cho điều khiển lưu lượng và mạng riêng ảo. hiệu năng sử lý gói có thể cải tiến
bằng cách thêm nhãn có kích thước có định vào các gói. điều khiển chất lượng dịch vụ
có thể được cung cấp dễ dàng hơn và có thể xây dựng các mạng công cộng rất
lớn.MPLS là kỹ thuật mới được mong đợi sẽ phát triển phổ biến trên phạm vi rộng ở
cả các mạng IP riêng và công cộng mở đường cho việc hội tụ các dịch vụ mạng, video
và thoại.
Tóm lại MPLS sẽ đóng vai trị quan trọng trong định tuyến, chuyển mạch và
chuyển tiếp gói cho mạng thế hệ sau cũng như giải quyết các vấn đề lien quan tới mở
rộng cấp độ mạng có thể hoạt độn với các mạng hiện có như ATM, Frame Relay để

đáp ứng nhu cầu càng tăng cao của người sử dụng.

1.2. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.
Chuyển mạch nhãn đa giao thức – MPLS(MultiProtocol Label Switching) là
một biện pháp linh hoạt để giải quyết những vấn đề gặp nhiều khó khăn trong mạng
hiện nay như : tốc độ, quy mô, chất lượng dịch vụ(QoS), quản trị và kỹ thuật lưu
lượng. MPLS thể hiện một giải pháp thông minh để đáp ứng những đòi hỏi dịch vụ và
quản lý giải thông cho mạng IP thế hệ sau - dựa trên đường trục. MPLS giải quyết
những vấn đề liên quan đến tính quy mơ và định tuyến (dựa trên QoS và dạng chất
lượng dịch vụ) và có thể tồn tại trên mạng ATM (phương thức truyền không đồng bộ Asynchronous Transfer Mode ) và mạng Frame Relay đang tồn tại.

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

vii


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

MPLS thc hin một số chức năng sau:
- Xác định cơ cấu quản lý nhiều mức độ khác nhau của các luồng lưu lượng , như
các luồng giữa các cơ cấu, phần cứng khác nhau, thậm chí các luồng giữa những ứng
dụng khác nhau.
- Duy trì sự độc lập của các giao thức lớp 2 và lớp 3
- Cung cấp phương pháp ánh xạ địa chỉ IP với các nhãn đơn giản , có độ dài cố định
được sử dụng bởi các cơng nghệ chuyển tiếp gói và chuyển mạch gói khác nhau.
- Giao diện với giao thức định tuyến hiện có như giao thức đặt trước tài nguyên
(RSVP) và giao thức mở rộng theo mở rộng theo phương thức ưu tiên tuyến đường
ngắn nhất (OSPF).
Hỗ trợ IP, ATM và giao thức lớp 2 Frame Relay.
1.2.1 Sự ra đời của MPLS.

MPLS là sự kết hợp một cách hoàn hảo các ưu điểm của công nghệ IP và ATM.
- Công nghệ IP
IP (Giao thức internet – Internet Protocol) là thành phần chính của kiến trúc
mạng internet . IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và
các chức năng điều khiển ở mức thấp (giao thức bản tin điều khiển internet - ICMP).
Gói IP gồm địa chỉ bên nhận , địa chỉ là một số duy nhất trong tồn mạng và mang đầy
đủ thơng tin cần cho việc chuyển gói tin tới đích.
Cơ cấu định tuyến có nhiện vụ tính tốn đường đi tới các nút trong mạng. do
vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thơng tin về đồ hình mạng và nó phải có
khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút. kết quả tính tốn của cơ
cấu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin chứa thông tin vè chặng tiếp theo
để có thể gửi gói tin tới hướng đích .
Dựa trên các bảng chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói IP hướng
tới đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một.ở cách này mỗi
nút mạng phải tính tốn bảng chuyển tin một cách độc lập. do vậy phương thức này
yêu cầu kết quả tính tốn của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với
nhau. sự không thống nhất của kết quả này đồng nghĩa với việc mất gói tin .
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. ví dụ với phương
thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì
chúng sẽ được quyền qua cùng một tuyến tới điểm đích. điều này khiến mạng khơng
thể thực hiện mộ số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo loại hình dịch vụ
…
Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ
tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. giao thức định tuyến mở rộng cho phép

Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp

viii

Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

mng phn ng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi bộ đinh tuyến biết được sự
thay đổi về đồ hình mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối . với
các phương thức như định tuyến lien miền khơng phân cấp (classless interdomain
routing - CIDR), kích thước của bảng chuyển tin được duy trì ở mức chấp nhận được
và việc tính tốn định tuyến đều do các nút để thực hiện, mạng có thể được mở rộng
mà không cần thực hiện bất kỳ sự thay đổi nào.
Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mành gói có độ tin cậy và khả năng mở
rộng cao. Nhưng việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định
tuyến theo từng chặng. ngoài gia,IP khong hỗ trợ chất lượng dịch vụ.
- Công nghệ ATM
Công nghệ ATM ( Asychronous Transfer Mode – phương thức truyền tin không
đồng bộ ) 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 nhau và cắt ra thành nhiều phần nhỏ gọi là
tế bào. Các tế bào này sau đó được truyền qua các kết nối ảo goi là VC (virtual
connection), vì ATM hỗ trợ thoại, số liệu và video với chất lượng lượng dịch vụ trên
nhiều cơng nghệ băng rộng khác nhau. Nó được coi là công nghệ chuyển mạch hàng
đầu và thu hút được nhiều quan tâm.
ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. nó là cơng nghệ chuyển mạch
hướng kết nối . kết nối từ điểm đầu tới điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông
tin được gửi đi . ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết
lập một cách tự động thông qua báo hiệu. một điểm khác nữa là ATM không thực hiện
định tuyến tại các nút trung gian. tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi
chao đổi dữ liệu và được giữ cố định trong thời gian kết nối , trong quá trình thiết lập
kết nối các tổng đài ATM trung gian cấp cho kết nối một nhãn. việc này thực hiện hai
điều : dành cho kết nối một số nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng
đài . Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang
hoạt động đi qua tổng đài. điều này khác với thơng tin về tồn mạng chứa trong bảng
định tuyến của bộ định tuyến dùng IP.

Quá trình chuyển té bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói
tin qua bộ định tuyến. tuy nhiên ATM có thể chuyển mạch nhan hơn vì nhãn gắn trên
các tế bào có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước của bảng định tuyến
nhơ hơn nhiều so với bộ định tuyến IP, việc này được thực hiện trên các thiết bị phần
cứng chuyên dụng. do vậy thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng
của bộ định tuyến IP truyền thống.
Nói cách khác , cơng nghệ ATM là một công nghệ truyền thông tốc độ cao,
đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu đặt trước.
- Công nghệ MPLS - sự kết hợp giữa cơng nghệ IP và ATM

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

ix


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

u im ni bật của giao thức truyền tin TCP/IP là khả năng định tuyến và
truyền gói một cách hết sức mềm dẻo linh hoạt và rộng khắp tồn cầu, nhưng IP khơng
đảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo u cầu, trong khi đó cơng nghệ
ATM có thế mạng ưu việt về tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất
lượng dịch vụ theo yêu cầu đặt trước. sự kết hợp IP và ATM cóa thể là giải pháp kỳ
vọng cho mạng viễn thông tương lai-mạng thế hệ sau NGN.
Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đáp ứng nhu cầu đó . MPLS đã kết hợp
ưu điểm của công nghệ IP và ATM tạo ra một giải pháp linh hoạt cho việc giải quyết
các vấn đề mà các mạng trước đố phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ
mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) và kỹ thuật lưu lượng.
Thật vậy công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS là kết quả phát triển của nhiều
công nghệ chuyển mạch IP sử dụng cơng nghệ hốn đổi nhãn như của ATM để tăng
tốc độ truyền gói tin mà khơng cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP. Tư tưởng

khi đưa ra MPLs là định tuyến tại biên chuyển mạch tại lõi.
Trong các mạng MPLS các gói được gán nhãn tại biên cả mạng và chúng được
định tuyến xuyên qua mạng dựa trên các nhãn đơn giản.
Có thể nói MPLS là một cơng nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng, với
tính chất cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng lâng cao chất lượng dịch vụ
cảu mạng IP truyền thống . bên cạnh đó thơng tin lưu lượng của mạng sẽ được cải
thiện rõ rệt.
1.2.2 Quá trình phát triển và chuẩn hố cơng nghệ MPLS
- Tình hình triển khai cônng nghệ MPLS
BIG PIPE nhà khai thác dịch vụ 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 bộ định
tuyến của Cisco trong mạng trục này sẽ cho phép BIG PIPE cung cấp băng thông OC192. các bộ định tuyến 12410 và 12416 của cisco sẽ cho pháp nhà cung cấp dịch vụ
này triển khai dịch vụ IP thế hệ sau như MPLS-VPN, IP QoS và voice over IP (VOIP).
Juniper Network và Ericsson communication thông báo rằng thế hệ internet
router trục mới (serie M) đã được triển khai trong mạng trục mới của TelstraSaturn.
TelstraSaturn là công ty đầu tiên tại Newzealand triển khai mạng băng tần lớn nhất
cung cấp cả IP và thoại. Các bộ định tuyến 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(2.5Gb/s) tại New Zealand
Tháng 10 Alcatel thông báo đã ký hợp đồng cung cấp thiết bị băng rộng cho
Deashe Telecom Group. Các sản phẩn của Acatel bao gồm : thiết bị chuyển mạch định

Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp

x


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

tuyn (RSP) 7670 cho mạng chuyển đổi số liệu ATm của quốc nội tại đức. thiết bị này

sẽ cho phép Deashe Telecom mở rộng mạng đa dịch vụ của họ từ 12.8 Gb/s lên 450
Gb/s để thoả mãn nhu cầu trong mạng thực. thiết bị này có khả năng chuyển mạch
MPLS trên ATM.
NTT America tong báo đã triển khai dịch vụ Arestar Glbal IP-VPN đến tất cả
các doanh nghiệp tại mỹ. dịch vụ Arestar IP-VPN cung cấp giải pháp hồn chỉnh bao
gồm cơng nghệ IP-VPN,MPLS.
China Telecom lựa chọn Nortel works trong hai hợp đồng trị giá 12 triệu USD
để lâng cấp mậngTM đa dịch vụ tại tỉnh Jiasngu và Shandong vào tháng 10 năm 2001.
hai mạng này cho phép china telecom cung cấp dịch vụ ATM tiên tiến, duy nhất.
China telecom có kế hoặt thay thế thiết bị chuyển mạch đường trục hiện tại bằng giải
pháp của Nortel work . các thiết bị bao gồm :Passport 15000, Passport 7480 MS. Các
thiết bị này cung cấp dịch vụ ATM,Frame Relay, chuyển mạch và định tuyến
Ip,MPLS…
River stone Network đã triển khai mạng cho hai nhà cung cấp châu au là Telenet –
nhà cung cấp dịch vụ bỉ và Neosnetwork-nhà khai thác của UK. Nha khai thác này
triển khai mạng MPLS đầu tiên tại UK với router loại RS. Neosnetwork chọn RS8600
multi-service và RS3000 metro access router để cung cấp dịch vụ Ethernet như một
phần trong mạngtruyền số liệu toàn quốc của U.K. Telenet lựu chọn Reverstone là nhà
cung cấp các router mạng đuường trục IP trong mạng truyền số liệu và mạng cáp của
mình. Telenet sử dụng reverstone RS 8600 multi-service metro routers. cả hai dự án
này đều được triển khai cuối năm 2001.
- Quá trình chuẩn hố MPLS
Đối với các cơng nghệ chuyển mạch mới, việc tiêu chuẩn hố là một khía cạnh
quan trọng quyết định khả năng chiếm lĩnh thị trường nhanh chóng của cơng nghệ đó.
Các tiêu chuẩn lien quan đến Ip và ATM đã được xây dựng và hoàn thiện trong một
thời gian tương đối dài. Các tiêu chuẩn về MPLS chủ yếu được IETF phát triển (Các
tiêu chuẩn RFC – Request for comment) hiện đang được hoàn thiện và đã thực hiện
theo
một quá trình như sau:
- 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
- Vào tháng 8 và tháng 9 năm 1998, 10 tài liệu internet bổ xung được ban hành, bao
gồm giao thức phân phối nhãn MPLS (MPLS Label Distribution Protocol- MPLS
LDP), mã háo đánh dấu (Mark Encoding), các ứng dụng ATM, . . . MPLS hình thành
về văn bản.
- IETF hoàn thiện các tiêu chuẩn MPLS và đưa ra các tài liệu RFC trong năm 1999.
- Quá trình chuẩn hố MPLS cịn do ITU-T xây dựng và phát triển.

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

xi


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

Nh vy, cú thể thấy rằng MPLS đã phát triển nhanh chóng và hiệu quả. Điều này
cũng chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công nghệ mới.
Hầu hết các tiêu chuẩn MPLS hiện tại đã được ban hành dưới dạng RFC.

1.3. Một số đặc điểm của công nghệ MPLS
Mặc dù thực tế rằng MPLS ban đầu phát triển với mục đích giải quyết việc
chuyển gói tin, nhưng lợi điểm chính của MPLS trong mơi trường mạng hiện tại lại là
khảt năng điều khiển lưu lượng của nó. một số ưu điểm khác là:
1.3.1. Tốc độ và độ trễ.
Các chuyển mạch dựa trên phần mền truyền thống thì quá chậm để xử lý các tải lưu
lượng lơng trong internet .ngay cả với kỹ thuật đã được cải tiến thì việc tra tìm bang
nhanh với một gói dư liệu nào đó trên bộ định tuyến thì thường mất nhiều thời gian
hơn nhiều so với tốc độ xử lý của bộ định tuyến .kết quả là mất tải lưu lưọng ,mất các

kết nối ,tính năng thực thi sẽ bị giảm trong mạnh dựa trên IP.
Chuyển mạch nhãn khác xa so với định tuyến IP ,nó cung cấp một giải pháp
hiệu quả cho vân đề này .lý do để chuyển mạch nhãn nhanh hơn nhiều là việc giá trị
nhãn được đặt trong tiêu đè của gói đến ,giá trị này được sử dụng để truy cập vào bộ
chuyển tiếp trong bộ định tuyến , có nghĩa là giá trị này được sử dụng để làm địa chỉ
tham chiếu bảng (Index the table) .việc tra tìm này chỉ yeu cầu duy nhất một truy cập ,
khác với bảng định tuyến thống ,viêc truy cập là hangf ngàn lần ( do cơ sở dữ liệu
trong bảng định tuyến truyền thống là quá lớn ).
Kết quả mang lại khi sử chuyển mạch nhãn là tốc đọ chuyển mạch , lượng
thông tin lưu chuyển trên mạng nhan hơn ,do dó làm giảm độ trễ và thợi gian đáp ứng
trng việc trao đổi giữa những ngưòi sử dụng .
1.3.2. Độ dung pha.
Đối với máy tính, ngồi các tham số về tốc độ, sự đáp ứng, trễ còn có một
thành phần khác . đó là sự biến thiên trễ của lưu lượng người sử dụng do sự chuyển
tiếp các gói tin tới một vài nút trong mạng để tới đích của nó. biến thiên trễ bị tích luỹ
khi gói tin đi từ nguồn tới đích . tại mỗi nút địa chỉ đích của gói tin được xem xét và
so sánh với một danh sách dài các địa chỉ có khả năng làm địa chỉ đích trong các bảng
định tuyến của nút .
Khi gói tin được truyền qua các nút này, nó sẽ tích luỹ cả trễ lẫn biến thiên trễ,
phụ thuộc vào độ dài của bảng được tra và số các gói tin được sử lý trong một đơn vị
thời gian .kết quả cuối cùng tại các nút nhận được là dung pha, trôi pha và nghiêm
trọng hơn là trược pha.vấn đề này ảnh hưỏng xấu tới các gói dữ liệu tiếng nói .

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

xii


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

i vi chuyn mạch nhãn, do việc tra tìm thơng tin bảng định tuyến là ít, nên
việc tích luỹ biến thiên để giảm trễ là rất nhiều. kết quả là lưu lượng người sử dụng sẽ
được chuyển tiếp trong mạng một cách nhanh chóng, do đó sự dung pha cũng ít hơn so
với định tuyến IP truyền thống .
1.3.3. Mở rộng cấp độ mạng .
Tốc độ là một khía cạnh quang trọng trong chuyển mạch nhãn, việc sử lý lưu lưọng
người sử dụng trong một mạng internet là rất cần thiết, tuy nhiên các dịch vụ còn cung
cấp khả năng mở rộng cấp độ mạng, đó là khả năng mà hệ thống có thể mở rộng quy
mô và tăng số lượng thuê bao trong mạng internet lên hàng ngàn thuê bao mới được
các nút mạng (các bộ định tuyến, các máy chủ )hỗ trợ đăng nhập mỗi ngày. để quản lý
hết các thuê bao như vậy , đặc biệt là các thuê bao sử dụng các dịch vụ đa phương tiện
thì cơng việc của bộ dịnh tuyến là hết sức nặng nề. chuyển mạch nhãn đưa ra cách giải
quyết cho các mạng lớn và tăng trưởng một cách nhanh chóng là bàng cách cho phép
một số lượng lớn các địa chỉ IP gắn vào một hoặc một số ít nhãn.phương pháp tiếp cận
này làm giảm đi rất nhiều kích thứơc các địa chỉ và cho phép bộ định tuyến hỗ trợ
nhiều người sử dụng hơn .
1.3.4. Tính đơn giản .
Một khía cạnh hấp dẫn khác của chuyển mạch nhãn là giao thức chuyển mạch ( nó
bao gồm một tập các giao thức )vì các chuyển tiếp dựa trên gói. cơ cấu điều khiển
luồng được thực hiện để tạo mối liên quan giữa nhãn và lưu lượng . các cơ cấu điều
khiển này thì phức tạp nhưng không ảnh hưởng tới việc điều khiển lưu lượng người sử
dụng .
Có một vài phương pháp khác nhau được áp dụng để thiết lập sự kết hợp nhãn
(binging) của lượng người sử dụng. khi sự kết hợp này được hồn tất thì các hoạt động
chuyển mạch nhãn được thực hiện trong phần mềm, trong ASIC , hoặc trong bộ sử lý
đặc biệt .
1.3.5. Tiêu tốn nguồn tài nguyên .
Cơ cấu điều khiển để thiết lập nhãn phải khơng là gánh nặng cho mạng. điều đó
có nghĩa là chúng không tiêu tốn tài nguyên. các mạng chuyển mạch nhãn không tiêu
tốn nhiều nguồn tài nguyên để thực hiện cơ cấu điều khiển thiết lập các đường mạch

nhãn đối với lưu lượng người sử dụng .
- Hỗ trợ mềm dẻo tất cả các dịch vụ (Hiện tại và sắp tới ) trên một mạng đơn.
- Hỗ trợ tất cả các công cụ điều khiển lưu lượng mạnh mẽ bao gồm cả định tuyến liên
tiếp và chuyển mạch bảo vệ.

Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp

xiii


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

- H tr đa kết nối và đa giao thức : thiết bị chuyển tiếp chuyển mạch nhãn có thể
được dùng khi thực hiện chuyển mạch nhãn với IP cũng tốt như với IPx. Chuyển mạch
nhãn cũng có thể vận hành ảo trên bất kỳ lớp giao thức lớp liên kết dữ liệu.
- Hỗ trợ cho tất cả các loại lưu lượng : một ưu điểm khác của chuyển mạch nhãn là nó
có thể hỗ trợ tất cả các loại chuyển tiếp unicast, loại dịch vụ unicast và các gói
multicast.

1.4. Các ứng dụng của MPLS.
Mạng MPLS có nhiều ứng dụng trong đó có 3 ứng dụng chính và thơng
thường 2 trong 3 khả năng đó được sử dụng đồng thời:
1.4.1. Tích hợp IP+ATM
Do “chuyển mạch nhãn “ có thể thực hiện bởi các chuyển mạch ATM. sự tích
hợp này cần phải đặt định tuyến IP và phần mềm LDP trực tiếp trên chuyển mạch
ATM. Do tích hợp hồn tồn IP trên chuyển mạch ATM, MPLS cho phép chuyển
mạch ATM hỗ trợ tối ưu các dịch vụ IP như IP đa hướng (Multicast), lớp dịch vụ IP,
RSVP (Resource Reservation protocol – giao thức hỗ trợ tài nguyên) và mạng riêng
ảo.
1.4.2. Dịch vụ mạng riêng ảo IP (VPN)

VPN thiết lập cơ sở hạ tầng cho mạng intranet và extranet, đó là các mạng IP
mà các công ty kinh doanh sẽ thiết lập trên cơ sở toàn bộ cấu trúc kinh doanh của họ.
Dịch vụ VPN là dịch vụ mạng intranet và Extranet mà các mạng đó được cung cấp
bởi nhà cung cấp dịch vụ đến nhiều tổ chức khách hàng. MPLS kết hợp giao thức cổng
biên (BGP) cho phép một nhà cung cấp hỗ trợ hàng nghìn VPN của khách hàng. Như
vậy, mạng MPLS cùng với BGP tạo ra cách thức cung cấp dịch vụ VPN trên cả ATM
và các thiết bị dựa trên gói tin rất linh hoạt, dễ mở rộng quy mô và dễ quản lý. thậm
chí trên các mạng của nhà cung cấp khá nhỏ, khả năng linh hoạt và dễ quản lý của dịch
vụ MPLS+BGP VPN là ưu điểm chủ yếu.

1.4.3. Điều khiển lưu lượng và định tuyến IP rõ ràng
Vấn đề quan trọng trong các mạng IP liên tục là thiếu khả năng điều khiển linh
hoạt các luồng lưu lượng IP để sử dụng hiệu quả dải thông của mạng sẵn có. do vậy
thiếu hụt này liên quan tới khả năng gửi các luồng được chọn xuống các đường được

Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp

xiv


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

chn vớ d như chọn các đường trung kế được đảm bảo cho lớp dịch vụ riêng. MPLS
sử dụng các đường chuyển mạch nhãn (LSPs), đó chính là một dạng của “lightweight
VC” mà có thể được thiết lập trên cả ATM và thiết bị dựa trên gói tin. khả năng điều
khiển lưu lượng IP của MPLS sử dụng
thiết lập đặc biệt các LSP để điều khiển một cách linh hoạt các luồng IP.

Kết luận chương
Trong chương 1 đã giới thiệu tổng quan về công nghệ MPLS, MPLS là sự kết

hợp giữa công nghệ IP và công nghệ ATM, trong chương này cũng giới thiệu sự ra đời
của MPLS, q trình chuẩn hố và tình hình triển khai MPLS trên thế giới, tại sao
MPLS lại được kỳ vọng nhiều tới vậy trong chương này cũng giới thiệu một số đặc
diểm nổi bật của MPLS, ưu điểm của MPLS.

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

xv


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

. Chng

2

Cỏc thnh phần và hoạt động của MPLS

2.1. Một vài khái niện cơ bản:
2.1.1. Nhãn (label)
Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và cố định khơng có cấu trúc bên trong.
Nhãn khơng trực tiếp mã hố thơng tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng.
nhãn được gắn 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 được ấn định một FEC (hồn tồn hoặc một phần ) dựa trên
địa chỉ đích lớp mạng của nó. tuy nhiên nhãn khơng phải là mã hố địa chỉ đó .nhãn
trong mạng đơn giản nhất xác định đường đi mà góí có thể truyền qua .nhãn được
mang hay được đóng gói trong tiêu đề lớp 2 cùng với gói tin. bộ định tuyến kiểm tra
gói thơng qua nội dung nhãn để xác định các bước chuyển tiếp kế tiếp. khi gói tin được
gán nhãn, các chặng đường cịn lại của gói tin thơng qua mạng đường trục dựa trên

chuyển mạch nhãn. giá trị của nhãn có ý nghĩa cục bộ nghĩa là chúng chỉ liên quan tới
các bước chuyển tiếp giữa các LSR.
Dạng của nhãn phụ thuộc vào phuơng thức truyền tin mà gói tin được đóng gói.
đối với dạng Frame Relay sử dụng giá trị nhận dạng để kết nối các liên kết dữ liệu –
DLCI (data link connection identifier), ATM sử dụng trường nhận dạng đường ảo
trong tế bào đường nhận dạng kênh ảo trong tế bào (virtual path identifier/virtual
circuit identifier – VPI/VCI).sau đó gói được chuyển tiếp dựa trên giá trị của chúng .
Định dạng chung của nhãn được giải thích trong hình 1. nhãn được thể hiện rõ
trong tiêu đề các lớp liên kết (VPI/VCI của ATM trong hình 2 và DLCI của Frame
Relay trong hình 3 ) hoặc trong lớp dữ liệu shim (giữa tiêu đề lớp liên kết dữ liệu lớp 2
và lớp mạng lớp 3 như hình 4 )

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

xvi


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
Tiờu lp
liờn kết

MPLS SHIM

Tiêu đề lớp
mạng

Dữ liệu và tiêu đề lớp
khác

32 bit

Nhãn
20 bit

EXP.Bits

BS

TTL

3 bit

1bit

8 bit

Hình 1 : định dạng chung của nhãn MPLS
Đối với các phương tiện gốc khơng có cấu trúc nhãn, một đoạn đệm (shim) được
chèn thêm vào để sử dụng cho nhãn. Khn dạng đoạn đệm 4 byte có cấu trúc như
hình 3 phần SHIM MPLS bao gồm:
- LABEL (20bit):chứa giá trị nhãn
- EXP.bits: CoS(3 bit)- chất lượng dịch vụ
- BS (1 bit) – bie-stack: xác định nhãn cuối cùng trong ngăn xếp
- TTL (8 bit) – time to live :trường định thời

Gói IP

Gán nhãn vào
Gói tin

Các tế bào
ATM

VPI/VCI

Tiêu đề IP

Dữ liệu

Tiêu đề SHIM Tiêu đề IP

Dữ liệu

Dữ liệu

VPI/VCI

Dữ liệu

Hình 2: Liên kết dữ liệu là ATM
Gói IP
Gán nhãn
vào gói tin

Các tế
bào ATM

DLCI

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

Tiêu đề
SHIM

Tiêu đề IP Dữ liệu

Tiêu đề IP Dữ liệu

Dữ liệu

DLCI

xvii

Dữ liệu


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

Hỡnh 3 :Liờn kết dữ liệu là Frame Relay
Đối với các khung PPP hoặc Ethernet, giá trị nhận dạng giao thức P- ID(hoặc Ether
type) được chèn vào đầu khung tương ứng để thông báo khung là MPLS đơn hướng
hay đa hướng
Tiêu đề PPP
trên gói
SONET/SDH

Tiêu đề PPP

Tiêu đề

SHIM

Tiêu đề lớp 3

Nhãn

Tiêu đề MAC
LAN Label
Creation

Tiêu đề MAC

Tiêu đề
SHIM

Tiêu đề lớp 3

Hình 4 : Nhãn trong shim - giữa lớp 2 và lớp 3
2.1.2. Ngăn xếp nhãn(Label stack):
Là một tập có thứ tự các nhãn gán theo gói để chyển tải thơng tin về nhiều FEC
và về các LSP tương ứng mà gói 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. điều này tạo điều kiện thuận lợi cho chế độ hoạt động đường hầm trong
MPLS .
Một gói có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này được chứa trong
stack.
Stack thì được tổ chức theo nguyên tắc LIFO. tại mỗi hop trong mạng sử lý
nhãn sử lý nhãn hiện hành trên đỉnh stack. Chính nhãn này được LSR sử dụng để
chuyển tiếp gói.
Nếu gói tin chưa có nhãn thì stack rỗng (độ sâu của stack bằng 0). nếu stack có chiều

sâu là d thì mức 1sẽ là đáy của stack (bít s trong entry nhãn đặt lên 1)và mức d sẽ là ở
đỉnh stack.một entry nhãn có thể được đặt thêm vào (push) hoặc lấy ra (pop ) khỏi
stack.

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

xviii


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

Hỡnh 5: Ngn xếp nhãn
2.1.3. Hoán đổi nhãn (Label Swapping).
Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói. Để chuyển tiếp gói
có nhãn, LSR kiểm tra trên đỉnh stack và dung ánh xạ ILM (Incoming Label Map) để
ánh xạ tới một entry chuyển tiếp nhãn NHLFE ( Next Hop Label Forwarding Entry).
Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói và thực hiện
một tác vụ trên stack nhãn. rồi nó mã háo stack nhãn mới vào gói và chuyển gói đi.
Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng sảy ra ở ingress – LER. LER phải
phân tích header lớp mạng để xác định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC-to-NHLFE)
để ánh xạ FEC vào một NHLFE.
2.1.4. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR :label switching router):
Là thiết bị định tuyến hay chuyển mạch (router hay switch)sử dụng trong mạng
MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn .có một số loại LSR như sau:
LSR biên,ATM -LSR lõi,ATM-LSR biên…
2.1.5. Lớp chuyển tiếp tương đương(FEC)

Hình 6: Lớp chuyển tiếp tương đương FEC
Lớp chuyển tiếp tương đương FEC là một thuật ngữ được sử dụng trong các
hoạt động chuyển tiếp nhãn, nó dùng để mơ tả sự kết hợp các gói rời rạc với địa chỉ

đích, thường là địa chỉ của người nhận cuối cùng , chẳng hạn như máy chạm .việc thực
hiện của FEC cũng có thể là sự kết hợp một giá trị FEC với địa chỉ đích và lớp tải lưu
lượng (class of traffic). lớp tải lưu lượng này thường kết hợp với số cổng đích .
tất cả các gói trong một nhóm được đối sử như nhau qua mạng MPLS ngay cả khi có
sự khác biệt giữa các gói tin thể hiện trong mào của lớp mạng . khác với IP thông
thường , trong MPLS ,các gói tin riêng biệt được gắn vào các FEC riêng ngay sau khi

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

xix


Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN

chỳng vo mng.cỏc FEC dựa trên yêu cầu dịch vụ cho việc thiết lập các gói tin hay
đơn giản cho một tiền địa chỉ
Tại sao FEC được sử dụng:
Đầu tiên nó cho phép một nhóm các gói tin vào trong các lớp . từ nhóm này ,
giá trị FEC trong một gói có thể được sử dụng để thiết lập độ ưu tiên để sử lý các gói.
các FEC có độ ưu tiên cao sẽ được xử lí trước các FEC khác. Các FEC này có thể
được sử dụng để hỗ trợ hiệu quả chất lượng dịch vụ QoS, chẳng hạn các FEC có thể
kết hợp với độ ưu tiên cao, lưu lượng tiếng nói thời gian thực, lưu lượng tiếng nói với
độ ưu tiên thấp…
Sự phù hợp của một FEC với một gói có thể đạt được bằng cách sử dụng một
nhãn để xác định một FEC đặc biệt. đối với các dịch vụ khác nhau có các FEC khác
nhau và các nhãn kèm theo . đối với tải internet, các trường nhận dạng sau là các tham
số quan trọng cho việc thiết lập một FEC. tuy nhiên , trong một vài hệ thống chỉ có địa
chỉ IP đích được sử dụng :
- Địa chỉ IP nguồn và đích
- Số cổng nguồn và đích

- Trường nhận dạng giao thức IP (PIN)
- Điểm mã các dịch vụ mở rộng của IP phiên bản 4 (Ipv4 Differentiated services
(DS)codepoint)
- Nhãn luồng Ipv6
Thông tin sử dụng trong quyết định chuyển tiếp

Tải tin TCP,UDP
Tải gói dữ liệu IP
Layer 2
trailer

User
traffic

Message
(e.g...email)
Header
(layer 7)

Chứa
cổng số

Segment
(TCP,UDP)
Header
(layer 4)

Chứa địa chỉ IP và
trường nhận dạng
giao thức ID(PID)

Datagram
(IP)
Header
(layer 3)

Layer 2
Header

Chứa địa chỉ MAC,
hoặc ATM,Frame
RelayVCIDs

Hình 7–Thơng tin được sử dụng trong các quyết định chuyển tiếp
Các trường trong các gói đến được sử dụng để làm nên các quyết định chuyển
tiếp các gói đã được chỉ ra ở hình 7. lý do các trường này được các bộ định tuyến,
chuyển mạch hay cầu sử dụng để làm các quyết định chuyển mạch , nhưng thường
không sử dụng FEC .

Kho¸ Ln Tèt NghiƯp

xx