mô phỏng bài toán định tuyến và gãn bước sóng dựa trên kỹ thuật gmpls

Mục Lục
MỤC LỤC
Contents
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Mục lục hình
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Dạng nhãn MPLS dùng chung 7
Hình 1.2: Vùng hoạt động của LDP 9
Hình 1.3: Trao đổi thông điệp LDP 10
Hình 1.4: LDP header 11
Hình 1.5: Format thông điệp LDP 11
Hình 1.6: Các loại bản tin LDP 12
Hình 1.7: Ví du LDP chế độ điều khiển độc lập theo yêu cầu 14
Hình 1.8: Thiết lập LSR với CR-LDP 15
Hình 1.9: Tiến trình dự trữ tài nguyên 16
Hình 1.10: Thiết lập LSP với RSVP-TE 19
Hình 1.11: Nội dung bản tin BGP update 20
Hình 1.12: Một số cấu trúc GMPLS 23
Hình 1.13: Các giao thức và các giao thức mở rộng của GMPLS 24
Hình 1.14: Ngăn xếp giao thức GMPLS 25
Hình 2.1: Mạng DWDM định tuyến bước sóng 34
Hình 2.2: Đường đi ngắn nhất cố định 39
Hình 2.3: Tuyến chính (nét liền) và tuyến thay thế (nét chấm) 40
Hình 2.4: Định tuyến thay thế 44
Hình 2.5: Bài toán định tuyến đường đi ngắn nhất 46
Hình 2.6: Bài toán định tuyến lệch với tắc nghẽn ít nhất 46
Hình 3.1: Cấu trúc bộ định tuyến Hikari với TE đa lớp trên giám sát lưu lượng IP 56
Hình 4.1: Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS 60
Hình 4.2: Cửa sổ chương trình khi chạy NAM 61
Hình 4.3: Cấu trúc mạng mô phỏng 63
Hình 4.4: Hiện thực hoá mô hình trong NS-2 64

Hình 4.5: Quá trình gửi các bản tin dò đường 66
Hình 4.6: S0 gửi thông tin tới D0 thông qua nút 5-6-9 66
Hình 4.7: Bảng định tuyến 67
Hình 4.8: Dữ liệu truyền khi thực hiện mô phỏng 68
Hình 4.9: Kết quả mô phỏng định tuyến ràng buộc GMPLS 68
Hình 4.10: Xuất bảng cho thấy tỷ lệ mất gói bằng 0 69
Hình 4.11: Hiệu quả sử dụng bước sóng trong mỗi đường truyền
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Lời cảm ơn
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian gần 5 năm học tại Học Viện, em cảm thấy rất vinh dự và tự hào
khi ngồi học dưới mái trường này. Một mái trường có đầy đủ cơ sở vật chất hiện đại
cùng với đội ngũ Thầy Cô giỏi, đầy nhiệt huyết là mơ ước học tập của nhiều bạn trẻ.
Trong quá trình thực hiện đồ án tôt nghiệp này, cho phép em được gửi lời cảm
ơn sâu sắc tới thầy NGUYỄN XUÂN KHÁNH và LƯƠNG NGỌC NHƠN đã nhiệt
tình hướng dẫn, góp ý để em hoàn tất được Đồ án tốt nghiệp này.
Ngoài ra em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Điện
Tử II, Khoa Viễn Thông II - Học Viện Công nghệ Bưu Chính Viễn Thông Cơ Sở
tại Tp.HCM đã giảng dạy và tạo môi trường tốt cho em học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình và các bạn học cùng lớp
D06VTA1 những người luôn sát cánh bên tôi trong suốt quá trình học tập cũng như
trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2011
Sinh viên
Nguyễn Lê Minh
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Lời mở đầu
LỜI MỞ ĐẦU
Hệ thống thông tin quang ra đời cùng với những ưu điểm vượt trội của nó đã và
đang được áp dụng rộng rãi trên mạng lưới thông tin toàn cầu. Hiện nay, các hệ thống

thông tin quang truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp, băng rộng đáp ứng
yêu cầu của mạng số tích hợp dịch vụ ISDN. Vì thế, hệ thống thông tin quang sẽ là
mũi đột phá về tốc độ truyền dẫn và cấu hình linh hoạt cho các dịch vụ viễn thông cấp
cao.
Đối với hệ thống thông tin quang, môi trường truyền dẫn chính là sợi quang, nó
thực hiện truyền ánh sáng mang tín hiệu thông tin từ phía phát tới phía thu. Định
tuyến và gán bước sóng trở thành chức năng không thể thiếu được trong mạng quang
WDM. Vấn đề đặt ra là định tuyến đường đi cho ánh sáng và gán bước sóng cho nó
trên mỗi tuyến như thế nào để đạt được một mạng tối ưu.
Trong đồ án này, em xin trình bày về đề tài định tuyến và gán bước sóng trong
mạng quang WDM dựa trên kỹ thuật GMPLS. Đồ án được chia thành bốn chương:
 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA
GIAO THỨC MPLS VÀ GMPLS.
 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU BÀI TOÁN ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC
SÓNG TRONG MẠNG QUANG WDM.
 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TUYẾN VÀ GÁN BƯỚC SÓNG
TRONG MẠNG QUANG WDM DỰA TRÊN KỸ THUẬT GMPLS.
 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG BÀI TOÁN ĐỊNH TUYẾN VÀ GÃN BƯỚC
SÓNG DỰA TRÊN KỸ THUẬT GMPLS.
Do thời gian thực hiện và kiến thức có hạn, nên đồ án chỉ phần nào khảo sát được
một số kết quả mô phỏng như trình bày chi tiết ở chương 4. Các hạn chế cũng như
hướng mở rộng của đề tài được đề cập ở phần cuối của đồ án. Rất mong nhận được sự
đóng góp quý báu từ quý thầy cô. Xin chân thành cảm ơn.
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ADM Add-Drop MultIPlexer Bộ ghép kênh xen rẽ
ARIS Aggregate Route-Based IP Chuyển mạch IP theo phương pháp
tập hợp tuyến
AS Autonomous System Hệ thống tự động

ASE Amplified Spontaneous Emission Phát xạ tự phát được khuyếch tán
ATM Asynchronous Tranfer Mode Phương thức truyền tải không đồng
bộ
BGP Boder Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng miền
CLNP Connectionless Network Protocol Giao thức mạng phi kết nối
CPU Central Processor Unit Bộ xử lý trung tâm
CR-LDP Constraint-Based routing Label
Distribution protocol
Giao thức phân bố nhãn được định
tuyến dựa trên ràng buộc
CSR Cell Siwtching Router Bộ định tuyến chuyển mạch tế bào
DCN Data Communication Network Mạng tuyền dẫn số liệu
DLCI Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ
liệu
DLE Dynamic Lightpath Establishment Thiết lập luồng quang động
DWDM Dense Wavelength Division
MultIPlexing
Ghép kênh phân chia theo bước
sóng mật độ cao (40 hoặc 80 λ trên
một sợi quang)
ER Explicit Router Định tuyến tường minh
ERB Explicit Router Information Base Cơ sở thông tin của định tuyến
ERO Explicit Router Object Đối tượng của định tuyến
FSC Fiber Switch Capable Khả năng chuyển mạch quang
FEC Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tuoeng đương
GMPLS Generalized Multi Protocol Label
Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
tổng quát
IETF International Engineering Task

Force
Tổi chức tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế
cho internet
IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến trong miền
ILP Integer Linear Program Quy hoạch tuyên tính nguyên
IP Internet Protocol Giao thức liên mạng
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Thuật ngữ viết tắt
ISCD Interface Switching Capability
DescrIPtor
Bộ mô tả khả năng chuyển mạch
giao diện
IS-IS Intermediate System to
Intermediatet System
Giao thức định tuyến IS-IS
IS-IS-TE Intermediate System to
Intermediate Traffic Engineering
Giao thức định tuyến IS-IS có kỹ
thuật lưu lượng
LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bố nhãn
LMP Link Management Protocol Giao thức quản lý kênh
LSA Link State Advertisement Bản tin quảng bá trạng thái liên kết
LSC Lambda Switch Capable Khả năng chuyển mạch bước sóng
LSP Label Switching Path Đường chuyển mạch nhãn
LSR Label Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau
NP Subnet op class NP problems
Complete
Tập hợp con của lớp các bài toán

NP mà nó được xem rất kho giải
NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry
NHRP Next Hop Label Protocol
NLRI Network Layer Rechability
Information
NMS Network management System Hệ thống quản lý mạng
OSPF Open Shortest path First Giao thức định tuyến OSPF
OSPF-TE Open Shortest path Fisrt Traffic
Engineering
Giao thức định tuyến OSPF có kỹ
thuật lưu lượng
OXC Optical Cross-Connect Đấu nối chéo quang
PMD Polarization Mode Dispersion Tán sắc phân cực mốt
PPP Point To Point Protocol Giao thức điểm-điểm
RIP Realtime Internet Protocol Giao thức báo hiệu IP thời gian thực
RSVP Wavelength Resvation Protocol Giao thức đặt trước tài nguyên
RSVP-TE Wavelength Resvation Protocol
Traffic Engineering
Giao thức đặt trước tài nguyên có kỹ
thuật lưu lượng
RWA Routing and Wavelength
Assignment
Định tuyến và gán bước sóng
SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp truyền dẫn số đồng bộ
SLE Static Lightpath Establishment Thiết lập luồng quang tĩnh
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Thuật ngữ viết tắt
SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ
TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải
TE Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng

TED Traffic Engineering DataBase Cơ sở dữ liệu kỹ thuật lưu lượng
TDM Time Division MultIPlexer Ghép kênh phân chia theo thời gian
TVL Type Length Value Giá trị chiều dài tuyến (số nút)
TWA Total Wavelength and Available Tổng số bước sóng và bước sóng có
thể sử dụng
UDP User Data Protocol Giao thức dữ liệu người sử dụng
UNI User Network Interface Giao diện mạng- người sử dụng
VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo
WCC Wavelength Continuity Constraint Ràng buộc bước sóng liên tục
WRN Wavelength Routed Network Mạng định tuyến bước sóng
LAN Local Area Network Mạng nội bộ
PNNI Private Network-Network
Interface protocol
Giao diện mạng đến mạng riêng
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH
NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS VÀ GMPLS
1.1 GIỚI THIỆU
Trong những năm gần đây cùng với sự bùng nổ của Internet trên toàn cầu thì
các dịch vụ thoại và đa phương tiện cũng ngày càng phát triển với tốc độ chóng mặt.
Kéo theo đó là vấn đề về tốc độ và dải thông của các dịch vụ này đã vượt quá tài
nguyên hạ tầng của Internet hiện nay.
Như đã biết, giao thức định tuyến TCP/IP có ưu điểm là khả năng định tuyến và
truyền gói tin hết sức mềm dẻo và linh hoạt. Tuy nhiên nhược điểm của nó là không
đảm bảo được chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu. Trong khi đó công
nghệ ATM có thế mạnh ưu việt về tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và

chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước nhưng nó lại không có được khả năng định
tuyến mềm dẻo như của TCP/IP. Giải pháp được đặt ra đối với các nhà khoa học là tìm
ra một phương thức chuyển mạch có thể kết hợp đồng thời ưu điểm của TCP/IP và
ATM. Sự kết hợp đó có thể là giải pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông tương lai- mạng
thế hệ sau NGN.
Chuyển mạch nhãn là giải pháp đáp ứng được nhu cầu đó. Có lẽ yếu tố thúc đẩy
quan trọng nhất đằng sau chuyển mạch nhãn là nhu cầu phát triển chức năng định
tuyến của Internet và IP. Và đó cũng là điều tất yếu do đòi hỏi của sự phát triển nhanh
chóng của Internet.
Sự ra đời của chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đã góp phần giải quyết các
vấn đề mà các mạng ngày nay đang phải đối mặt như tốc độ, lưu lượng truyền khả
năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS). MPLS đã xuất hiện để
đáp ứng các yêu cầu dịch vụ và quản lý băng thông cho giao thức Internet (IP) thế hệ
sau dựa trên mạng đường trục.
Nói tóm lại, sự ra đời của MPLS đóng một vai trò quan trọng trong việc định
tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp các gói qua mạng thế hệ sau cũng như giải quyết
các vấn đề liên quan tới khả năng mở rộng mạng [13]. Nó có thể hoạt động với các
mạng Frame Relay và chế độ truyền tải không đồng bộ ATM hiện nay để đáp ứng các
nhu cầu dịch vụ của người sử dụng.
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
1.2. CÔNG NGHỆ IP
Như đã nhắc ở trên MPLS là sự kết hợp của hai công nghệ IP và ATM. Nên đề
tài sẽ giới thiệu khái quát về hai công nghệ này.
Sự phát triển đột biến của IP, sự tăng trưởng theo cấp số nhân của thuê bao
Internet đã là một thực tế không ai có thể phủ nhận. Hiện nay, lượng dịch vụ lớn nhất
trên các mạng đường trục trên thực tế đều là từ IP. Trong công tác tiêu chuẩn hoá các
loại kĩ thuật, việc đảm bảo tốt hơn cho IP đã trở thành trọng điểm của công tác nghiên
cứu.
IP là giao thức liên mạng phi kết nối. Việc chuyển gói tin thực hiện theo cơ chế

phi kết nối. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các
chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận địa chỉ
là số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới
đích. Từ khi giao thức này 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, mạng Internet toàn cầu 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),
nó cũng có không ít những nhược điểm (như khả năng quản lý chất lượng dịch vụ), 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 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 loại hình 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.
Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở
rộng cao. Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định
tuyến theo từng chặng. Mặt khác, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.[13]
1.3. CÔNG NGHỆ ATM
Cùng với sự phát triển 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 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 luồng 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.
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
Công nghệ ATM dựa trên cơ sở phương pháp chuyển mạch gói, thông tin được

nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định. Trong đó, vị trí của gói không phụ thuộc
vào đồng hồ đồng bộ, và dựa trên nhu cầu bất kì của kênh trước. Các chuyển mạch
ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau.[13]
ATM có hai đặc điểm quan trọng:
- Thứ nhất, ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào
ATM, các tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền lan và biến động trễ
giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng sẽ tạo điều kiện cho việc kết hợp
kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn.
- Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm
giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.
ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. Nó là công nghệ chuyển mạch
hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến 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. Mặt khác, ATM không thực hiện định tuyến
tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ
liệu và được giữ cố định trong suốt thời gian kết nối. Trong quá trình thiết lập kết nối,
các tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối một nhãn. Việc này nhằm thực hiện
hai điều: dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi
tổng đài. Bảng chuyển tế bào có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang
hoạt động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong bảng
chuyển tin của router dùng IP.
Quá trình chuyển tiếp tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự việc chuyển gói
tin qua router. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell
có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so
với của IP router, và 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 IP router
truyền thống.
Do có 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 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 nhất.
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.
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
1.4. CÔNG NGHỆ MPLS
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là kết quả của quá trình phát triển
nhiều giải pháp chuyển mạch IP, được chuẩn hoá bởi IETF. Tên gọi của nó bắt nguồn
từ thực tế đó là hoán đổi nhãn được sử dụng như là kỹ thuật chuyển tiếp nằm ở bên
dưới. Sử dụng từ “đa giao thức” trong tên của nó có nghĩa là nó có thể hỗ trợ nhiều
giao thức lớp mạng, không chỉ riêng IP. Ngoài ra các nhà cung cấp mạng có thể cấu
hình và chạy MPLS trên các công nghệ lớp 2 khác nhau như Fram Relay … không chỉ
riêng ATM. Về mặt kiến trúc điều này là đúng, nhưng trong thực tế MPLS thường tập
trung vào việc vận chuyển các dịch vụ IP trên nền ATM.
MPLS là giải pháp nhằm liên kết định tuyến lớp mạng và cơ chế hoán đổi nhãn
thành một giải pháp đơn nhất để đạt được các mục tiêu sau:
 Cải thiện hiệu năng định tuyến
 Cải thiện tính mềm dẻo của định tuyến trên các mô hình xếp chồng truyền thống.
 Tăng tính mềm dẻo trong quá trình đưa và phát triển các loại hình dịch vụ
mới.
Mạng MPLS có khả năng chuyển các gói tin tại lớp 3 bằng việc sử dụng xử lý
từng gói và chuyển tiếp gói tin tại lớp 2 sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn. MPLS dựa trên
mô hình ngang cấp, vì vậy mỗi một thiết bị MPLS chạy một giao thức định tuyến IP,
trao đổi thông tin định tuyến với các thiết bị lân cận, và chỉ duy trì một không gian cấu
hình mạng và một không gian địa chỉ.
MPLS chia bộ định tuyến làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin 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 tương tự như của ATM.Trong
MPLS nhãn là một thực thể có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng. Kỹ
thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm chặng kế tiếp của gói tin trong một bảng
chuyển tiếp nhãn, sau đó thay thế giá trị nhãn của gói rồi chuyển ra cổng ra của bộ
định tuyến. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin thông thường và do
vậy cải tiến khả năng của thiết bị. Các bộ định tuyến sử dụng thiết bị này gọi là bộ
định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label switching Router). Phần chức năng điều
khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối
thông tin định tuyến giữa các LSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến
thành bảng định tuyến chuyển mạch nhãn. MPLS có thể hoạt động được với các giao
thức định tuyến Internet như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Boder
Gateway Protocol) hay PNNI của ATM. Do MPLS hỗ trợ điều khiển lưu lượng và cho
phép thiết lập tuyến cố định nên việc đảm bảo dịch vụ của các tuyến là hoàn toàn khả
thi. Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế định tuyến lại nhanh (fast rerouting).
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng hỗ trợ việc quản lý mạng được dễ
dàng hơn. Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tin
thuộc một FEC (Forwarding Equivalence Class - lớp chuyển tiếp tương đương) có thể
được xác định bởi giá trị của nhãn. Do vậy, trong miền MPLS, các thiết bị đo lưu
lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gói tin. Bằng cách giám sát lưu
lượng tại các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR, nghẽn lưu lượng nhanh chóng
được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có thể xác định. Tuy nhiên, giám sát
lưu lượng theo phương thức này không đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng
dịch vụ (ví dụ như trễ xuyên xuốt của miền MPLS). Việc đo trễ có thể được thực hiện
bởi giao thức lớp hai. Để giám sát tốc độ của mỗi luồng và đảm bảo các luồng lưu
lượng tuân thủ tính chất lưu lượng đã được định trước, hệ thống giám sát có thể dùng
một thiết bị định dạng lưu lượng. Thiết bị này sẽ cho phép giám sát và đảm bảo tuân
thủ đặc tính lưu lượng mà không cần thay đổi các giao thức hiện có.
Khi một gói tin vào mạng MPLS, các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn không

thực hiện chuyển tiếp theo từng gói mà thực hiện phân loại gói tin vào trong các lớp
tương đương chuyển tiếp FEC, sau đó các nhãn được ánh xạ vào trong các FEC. Một
giao thức phân bổ nhãn LDP được xác định và chức năng của nó là để ấn định và phân
bổ các ràng buộc FEC/nhãn cho các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR. Khi LDP
hoàn thành nhiệm vụ của nó, một đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP được xây dựng
từ lối vào tới lối ra. Khi các gói vào mạng, LSR lối vào kiểm tra nhiều trường trong
tiêu đề gói để xác định xem gói thuộc về FEC nào. Nếu đã có một ràng buộc
nhãn/FEC thì LSR lối vào gắn nhãn cho gói và định hướng nó tới giao diện đầu ra
tương ứng. Sau đó gói được hoán đổi nhãn qua mạng cho đến khi nó đến LSR lối ra,
lúc đó nhãn bị loại bỏ và gói được xử lý tại lớp 3. Hiệu năng đạt được ở đây là nhờ
việc đưa quá trình xử lý lớp 3 tới biên của mạng và chỉ thực hiện một lần tại đó thay
cho việc xử lý tại từng node trung gian như của IP. Tại các node trung gian việc xử lý
chỉ là tìm sự phù hợp giữa nhãn trong gói và thực thể tương ứng trong bảng kết nối
LSR và sau đó hoán đổi nhãn- quá trình này thực hiện bằng phần cứng.
Mặc dù hiệu năng và hiệu quả là 2 kết quả quan trọng, song chúng không phải
là các lợi ích duy nhất mà MPLS cung cấp. Trong mắt của những nhà cung cấp các
mạng lớn, thì khả năng để thực hiện kỹ thuật lưu lượng tiên tiến mà không phải trả giá
về hiệu năng của MPLS được quan tâm đặc biệt.
MPLS thực hiện các chức năng sau:
+ Xác định cơ cấu quản lý các tính hạt khác nhau của các luồng lưu lượng,
như các luồng giữa các máy, phần cứng khác nhau hoặc thậm chí các luồng giữa
những ứng dụng khác nhau.
+ Duy trì sự độc lập của các giao thức lớp 2 và 3
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
+ Cung cấp phương pháp ánh xạ địa chỉ IP với các nhãn đơn giản, có độ dài cố
định được sử dụng bởi các công nghệ chuyển tiếp gói và chuyển mạch gói khác nhau
+ Giao diện với các giao thức định tuyến hiện có như giao thức đặt trước tài
nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol) và giao thức mở đường ngắn nhất đầu
tiên (OSPF)

+ Hỗ trợ IP, ATM và giao thức lớp 2 Frame – Relay
Trong MPLS việc truyền dữ liệu xảy ra trên các đường chuyển mạch nhãn LSPs
(Label Switch Path) tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp
gói của FEC nào đó sử dụng cơ chế chuyển đổi nhãn. LSPs được thiết lập trước khi
truyền dữ liệu (kích thích điều khiển). Các nhãn (tên nhận dạng chính xác giao thức)
được phân bổ bằng việc sử dụng giao thức phân bổ nhãn LDP (Label Ditribution
Protocol) hoặc RSVP hoặc được đội lên (piggybacked) các giao thức định tuyến như
giao thức định tuyến cổng miền (BGP) và OSPF. Mỗi gói dữ liệu bọc và mang các
nhãn trong suốt hành trình của chúng từ nguồn tới đích. Bởi vì các nhãn có độ dài cố
định được chèn ở đầu gói hoặc tế bào nên có thể chuyển mạch gói nhanh giữa các
tuyến liên kết bằng phần cứng.
1.4.1. Các khái niệm cơ bản MPLS
A. Nhãn
Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn, cố định và không có cấu trúc bên trong.
Nhãn xác định đường mà gói sẽ đi qua. Nhãn không trực tiếp mã hoá thông 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 mà gói tin đó được ấn định.
Thường thì một gói được ấn định cho một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa
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, Frame Relay sử dụng DLCI như
nhãn, một đoạn đệm được chèn thêm sử dụng cho nhãn. Khuôn dạng đoạn đệm gồm 4
byte có cấu trúc như hình sau.
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS

Hình 1.1: Dạng nhãn MPLS chung [9]
Đối với các khung PPP hay Ethernet giá trị nhận dạng giao thưc P-ID (hoặc
Ethertype) được chèn thêm vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung là
MPLS unicast hay multicast

B. Ngăn xếp nhãn (Label stack)
Đó là 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 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. Mỗi mức trong ngăn xếp nhãn gắn liền với
mức phân cấp nào đó. Điều này tạo thuận lợi cho chế độ hoạt động đường hầm trong
MPLS
C. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label switching 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 như sau: LSR, LSR biên,
ATM-LSR, ATM-LSR biên
D. Các lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equivalence Classes)
Các lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) là khái niệm được dùng để chỉ một lớp
các gói được ưu tiên như sau (chúng đều gửi tới chặng tiếp theo 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 tiếp chuyển mạch nhãn
Là bảng chuyển tiếp nhãn có chứa thông tin về nhãn vào, nhãn ra, giao diện
vào, giao diện ra.
E. Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switching Path)
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
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 hoán đổi nhãn. LSP được thiết lập trước khi
truyền dữ liệu. MPLS cung cấp hai lựa chọn cho việc thiết lập LSP.
Định tuyến theo chặng - Mỗi LSR lựa chọn chặng tiếp theo một cách độc lập
cho một FEC nhất định. Phương pháp này giống với hiện nay đã được sử dụng trong
mạng IP. LSR sử dụng giao thức định tuyến có sẵn nào đó như OSPF, giao diện mạng
- mạng riêng ATM (PNNI)
Định tuyến rõ ràng (explicit) Định tuyến rõ ràng giống như định tuyến nguồn.

LSR lối vào (tức là LSR mà dữ liệu bắt đầu truyền) xác định danh sách các nút mà
ER-LSP truyền qua. Đường dẫn đã xác định có thể không tối ưu cũng được. Dọc
đường đi tài nguyên có thể được đặt trước để đảm bảo QoS cho lưu lượng dữ liệu.
Điều này làm giảm nhẹ kỹ thuật lưu lượng khắp mạng, và các dịch vụ phân biệt được
cung cấp bằng việc sử dụng các luồng dựa trên các chính sách hoặc phương thức quản
lý mạng.
F. Cơ sở dữ liệu nhãn.
Là bảng kết nối trong LSR. Có chứa giá trị nhãn FEC được gắn vào cổng ra
cũng như thông tin về đóng gói phương tiện truyền.
G. Gói tin dán nhãn
Gói tin dán nhãn là 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 vào trong mào đầu lớp mạng
và lớp liên kết dữ liệu miễn là ở đây có trường có thể dùng cho mục đích dán nhãn.
Công nghệ mã hoá được sử dụng phải phù hợp với cả thực thể mã hoá và thực thể giải
mã.
H. Ấn định và phân phối nhãn.
Trong mạng MPLS, quyết định để kết hợp nhãn L cụ thể với một FEC M 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.
1.4.2. Thành phần cơ bản của MPLS
LSR: Là thành phần quan trọng cơ bản của mạng MPLS. LSR là thiết bị định
tuyến chuyển mạch nhãn (Label Switching Router). Thiết bị này thực hiện chức năng
chuyển tiếp gói thông tin trong phạm vi mạng MPLS bằng thủ tục phân phối nhãn.
LSR biên: Là thiết bị nằm ở biên của mạng MPLS. LSRs biên gửi hay nhận các
gói thông tin từ hay đến mạng khác nhau (Frame – Relay, ATM….) và chuyển tiếp lưu
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
lượng của các mạng này lên mạng MPLS sau khi thiết lập LSPs bằng việc sử dụng

giao thức báo hiệu nhãn ở lối vào và phân bổ lưu lượng trở lại mạng truy nhập ở lối ra.
LSR biên gán hay loại bỏ nhãn cho các gói thông tin đến hoặc đi ra khỏi mạng MPLS.
Các LSR biên có thể là Igress Router (router lối vào) hay Egress Router (router lối ra).
ATM- LSR: Sử dụng giao thức MPLS trong bảng điều khiển thiết lập kênh ảo
ATM. Chuyển tiếp tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo.
ATM-LSR biên: Nhận gói có nhãn hoặc không có 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.
1.4.3. Các giáo thức sử dụng trong MPLS
Tham gia vào quá trình truyền thông tin trong mạng MPLS có một số giao thức
như LDP, RSVP, CR-LDP, MPLS-BGP. Các giao thức như RIP, OSPF sử dụng trong
mạng router định tuyến các gói IP sẽ không được đề cập đến ở phần này.
1.4.3.1. Giao thức LDP (Lable Distribution Prtocol)
LDP được chuẩn hoá trong RFC 3036, nó được thiết kế để thiết lập và duy trì
các LSP định tuyến không ràng buộc (unconstraint routing). Vùng hoạt động của LSP
có thể là giữa các LSR láng giềng (neighbor) trực tiếp hoặc gián tiếp.
Hình 1.2 : Vùng hoạt động của LDP
a. Hoạt động của LDP
LDP có 4 chức năng chính là phát hiện LSR láng giềng (Neighbor discovery),
thiết lập và duy trì phiên, quảng bá nhãn (label advertisement) và thông báo
(Notification). Tương tự với các chức năng trên , có 4 lớp thông điệp LDP sau đây:
• Discovery : Để trao đổi định kỳ bản tin Hello nhằm loan báo và kiểm tra một
LSR kết nối gián tiếp hoặc trực tiếp
• Session : Để thiết lập, thương lượng các thông số cho việc khởi tạo, duy trì và
chấm dứt các phiên ngang hàng LDP. Nhóm này bao gồm các bản tin
Initialization, KeepAlive.
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
• Advertisement : Để tạo ra, thay đổi hoặc xoá các ánh xạ FEC tới nhãn. Nhóm

này bao gồm bản tin Label Mapping, Label Withdrawal, Label Release, Label
Request, Label Request Abort.
• Notification : Để truyền đạt thông tin trạng thái, lỗi hoặc cảnh báo.
Các thông điệp Discovery được trao đổi trên UDP. Các kiểu thông điệp còn lại
đòi hỏi phân phát tin cậy nên dùng TCP. Trường hợp hai LSR có kết nối lớp 2 trực
tiếp thì thủ tục phát hiện neighbor trực tiếp như sau:
• Một LSR định kỳ gửi đi bản tin Hello tới các cổng UDP 646 địa chỉ multicast
(tất cả các router trong subnet).
• Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP. Đến một thời điểm
nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có thể kết nối trực tiếp.
• Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó sẽ thiếp
lập kết nối TCP đến LSR đó. Khi đó phiên LDP được thiếp lập giữa 2 LSR.
Phiên LDP là phiên song hướng nên mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu và
gửi liên kết nhãn.

Hình 1.3 : Trao đổi thông điệp LDP

Trong trường hợp hai LSR không có kết nối 2 lớp trực tiếp (neighbor gián tiếp)
thì LSR định kỳ gửi bản tin Hello đến cổng UDP đã biết tại địa chỉ IP xác định được
khai báo khi lập cấu hình. Đầu nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin Hello
khác và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên.
b. Cấu trúc thông điệp LDP
Trao đổi thông điệp LDP thực hiện băng cách gởi các LDP-PDU (protocol data
unit) thông qua các phiên LDP trên kết nối TCP. Mỗi LDP-PDU có thể mang một
hoặc nhiều thông điệp, và các thông điệp này không nhất thiết phải có liên quan tới
nhau.
c. LDP PDU
Mỗi PDU của LDP bao gồm một header LDP và theo sau là một hoặc nhiều
thông điệp LDP. Phần header LDP có dạng như sau:
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang

Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
Hình 1.4: LDP header
PDU length (2 octet) : số nguyên chỉ chiều dài của PDU theo octet, không tính trường
Version và PDU Length. LDP Identifier (6 octet): xác định không gian nhãn được cấp
phát. Bốn octet đầu là giá trị duy nhất toàn cục nhận dạng LSR, như địa chỉ IP (router
ID) được gán cho LSR. Hai octet này được set về 0 cho không gian nhãn “per-
platform”.
Định dạng thông điệp LDP
Tất cả các thông điệp LDP có cùng format như sau:

Hình 1.5 : Format thông điệp LDP
Bít U : Bít “Unknown”, luôn là 0 vì đặc tính LDP không có kiểu bảnvtin Unknown.
Bảng sau đây là các giá trị định nghĩa trường Message Tepy:
Hình 1.6 : Các loại bản tin LDP
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
Message Length : Chiều dài của các trường sau Message Length tinh theo octet (gồm
Message ID, các tham số bắt buộc và tuỳ chọn).
Message ID đôi khi được dùng để liên kết một số bản tin với các bản tin khác nhau, ví
dụ một bản tin đáp ứng sẽ có cùng Message ID với bản tin yêu cầu tương ứng. Các
tham số bắt buộc và tuỳ chịn phụ thuộc vào các loại bản tin được gởi, chúng thường
dùng kiểu mã hoá TVL (Type-Length-Value). Nói chung, mõi thứ xuất hiện trong một
thông điệp LDP có thể được mã hoá kiểu TVL, tuy nhiên đặc tả LDP không phải lúc
nào cũng sử dụng lược đồ TVL.
d. Các bản tin LDP
- Hello : Được trao đổi khi bắt đầu quá trình hoạt động LDP như hình vẽ ở trên.
- Initialization : Được gửi khi bắt đầu một phiên LDP giữa 2 LSR để trao đổi các
tham số, các tuỳ chọn cho phiên. Các tham số này bao gồm:
• Chế độ phân bổ nhãn.
• Các giá trị bộ định thời.

• Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa 2 LSR đó.
Cả 2 LSR đều có thể gửi các bản tin Initialization và LSR nhận sẽ trả lời
bằng KeepAlive nếu các tham số được chấp nhận. Nếu có một tham số nào đó
không được chấp nhận thì LSR trả lời thông báo có lỗi và phiên kết thúc.
- KeepAlive : Được gửi định kỳ khi không còn bản tin nào cần gửi để đản bảo
cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khác đang hoạt động tốt.
Trường hợp không tự xuất hiện bản tin KeepAlive hay một số bản tin LDP khác
trong khoảng thời gian nhất định thì LSR se xác định đối tác LDP hỏng hoặc kết nối
có sự cố và phiên LDP chấm dứt
- Label Mapping : Được sử dụng để quảng bá gắn kết giữa FEC và nhãn.
- Label Withdrawal: Thực hiện quá trình ngược lại với bản tin Label Mapping.
Nó được sử dụng để xoá bỏ gắn kết đã thực hiện trong Label Mapping. Bản tin này
được sủ dụng trong trường hợp:
• Khi có sự thay đổi trong bản tin định tuyến (thay đổi prefix địa chỉ), lúc đó LSR
không còn nhận ra FEC này nữa
• Thay đổi trong cấu hình LSR làm tạm dừng việc chuyển nhãn cho các gói trong
FEC đó
-Label Release : Được sử dụng bởi LSR khi nhận được chuyển đổi nhãn mà nó không
cần thiêt nữa. Điều đó thường xảy ra khi LSR giải phóng nhận thấy nút tiếp theo
cho FEC không phải là LSR quảng bá liên kết nhãn/FEC đó.
-Label Request : Sử dụng trong chế độ hoạt động gán nhãn theo yêu cầu, LSR se yêu
cầu gán nhãn từ LSR kế cận phía downstream bằng bản tin này.
-Label Request Abort : Nếu bản tin Label Request cần phải huỷ bỏ trước khi được
chấp nhận (do nút kế tiếp trong FEC yêu cầu đã thay đổi), thì LSR yêu cầu sẽ loại
bỏ yêu cầu bản tin trước đó bằng bản tin Label Request Abort.
e. LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu
Ví dụ dưới đây minh hoạ việc sử dụng bản tin Label Request và Lâbel Mapping
trong chế độ công bố nhãn theo yêu cầu và điều khiển LSP độc lập. Trình tự thời gian
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS

trao đổi các bản tin LDP giữa các đối tác (peer) thiết lập một LSP từ ruoter lõi vào R1
qua R2 rồi đến router lõi ra R3 cho một FEC có prefix “a.b/16”. R1 khởi tạo tiến trình
bằng cách yêu cầu một nhãn cho FEC “a.b/16” từ hop kế của nó là R2. Vì sử dụng
điều khiển độc lập nên R2 trả ngay một ánh xạ nhãn về cho R1 trước khi R2 nhận
được ánh xạ nhãn từ phía downstream là R3. Cả R2 và R3 đáp ứng bằng bản tin Label
mapping, kết quả là trong FIB của R1 và LFIB của R2, R3 có các entry gán kết nhãn
hình thành nên đường chuyển mạch nhãn LSP.
Hình 1.7: Ví dụ LDP chế độ điều khiển độc lập theo yêu cầu [15]
LDP còn hộ trợ các chế độ phân phối nhãn khác. Khi cấu hình ở chế độ công bố không
yêu cầu (downstream unsolicited), các router sẽ không dùng bản tin Label Request.
Nếu điều khiển tuần tự, ánh xạ nhãn diễn ra đầu tiên ở router lối ra, rồi sau đó lần lượt
ngược về đến router lối vào.
1.4.3.2. Giao thức CR-LDP (Constrain-based routing LDP)
CR-LDP là giao thức mở rộng từ giao thức LDP (RFC 3212) nhằm hộ trợ đặc
biệt cho định tuyến ràng buộc, kỹ thuật lưu lượng (TE) và các hoạt động dự trự tài
nguyên. Các khả năng của CR-LDP bao gồm thương lượng các tham số lưu lượng như
cấp phát bưng thông, thiết lập và cầm giữ quyền ưu tiên.
a. Mở rộng cho định tuyến ràng buộc
CR-LDP bổ sung thêm các đối tượng Type-Length-Value mới sau đây (RFC 3212):
• Tuyến tường minh ER (Explicit Route)
• Chặng tường minh ER-Hop (Explicit Route Hop)
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
• Các tham số lưu lượng
• Sự lấn chiếm (Preemption)
• Nhận diện LSP (LSPID)
• Ghim tuyến (Route Pinning)
• Lớp tài nguyên (Resource Class)
• CR-LSP FEC
Một số thủ tục mới cũng được bổ sung để hộ trợ các chức năng cần thiết như:

• Báo hiệu đường (Path Signalling)
• Định nghĩa các tham số lưu lượng
• Quản lý LSP (quyền ưu tiên, cam kết quả trị, v.v )
CR-LDP sử dụng cơ chế gán nhãn theo yêu cầu và điều khiển tuần tự. Một LSP được
thiết lập khi một chuỗi các bản tin Label Request lan truyền từ Ingress-LSR đến
Egress-LSR, và nếu đường được yêu cầu thoả mãn các ràng buộc (ví dụ đủ băng thông
khả dụng), thì các nhãn mới được cấp phát và phân phối bởi một chuỗi các bản tin
Label Mapping lan truyền ngược về Ingress-LSR. Việc thiết lập một CR-LDP có thể
thất bại vì nhiều lý do khác nhau và các lỗi sẽ được báo hiệu bằng bản tin Notification.
b. Thiết lập một CR-LSP(Constrain-based routing LSP)
Để thiết lập một LSP theo con đường định trước, CR-LSP sử dụng đối tượng
tuyến tường minh ER (Explicit Route). ER được chứa trong các bản tin LABEL
Hình 1.8 : Thiết lập LSR với CR-LDP
Xét ví dụ trong hình 32. Giả sử LSR A muốn thiết lập một con đường tường
minh là B-C-D. Để thực hiện việc này, LSR A xay dựng đối tượng ER chứa tuần tự 3
nút trừu tượng là LSR B, LSR C, LSR D. Mỗi nút được đại diện bằng một địa chỉ IP
prefix. LSR A sau đó xây dựng một bản tin Label Request có chứa đối tượng ER mới
tạo. Khi bản tin được tạo xong, LSR A sẽ xem xét nút trừu tượng đầu tiên trong đối
tượng ER là LSR B, tìm kết nối đến LSR B và gởi bản tin Label Request trên kết nối
đó. Khi LSR B nhận bản tin Label Request , LSR B nhận thấy nó là nút trừu tượng đầu
tiên trong đối tượng ER. LSR B sau đó tìm kiếm nút trừu tượng kế tiếp là LSR C và
tìm kết nối đến LSR C. Sau đó LSR B thay đổi đối tượng ER và gởi bản tin Label
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
Request đến LSR C, lúc này đối tượng ER chỉ gồm LSR C và LSR D. Việc điều khiển
bản tin này tại LSR C cũng tương tự như ở LSR B.
Khi bản tin đến LSR D, LSR D nhận thấy rằng nó là nút cuối cùng trong đối
tượng ER. Vì vậy, LSR D tạo một bản tin Label Mapping và gởi nó ngược về LSR C.
Bản tin này bao gồm đối tượng nhãn. Khi nhận bản tin này, LSR C dùng nhãn chứa
trong bản tin để cập nhật LFIB. Sau đó, LSR C gởi bản tin Label Mapping đến LSR B.

Bản tin này cũng chứa nhãn mà LSR C đã quảng bá. Việc điều khiển bản tin Label
Mapping ở LSR B hoàn toàn tương tự như ở LSR C. Cuối cùng, LSR A nhận được
bản tin và LSP được thiết lập theo con đường định tuyến tường minh cho trước để
mang thông tin về tài nguyên cần dự trự.
c. Tiến trình dự trự tài nguyên
Hình 1.9: Tiến trình dự trự tài nguyên [14]
Tiến trình dự trự tài nguyên như trong hình trên. Khi một nút CD-LDP nhận
được một bản tin Label Request, nó gọi Admission Control để kiểm tra xem nút này có
các tài nguyên được yêu cầu không. Nếu có đủ tài nguyên khả dụng, Admission
Control dự trự nó bằng cách cập nhật bảng Resource. Sau đó bản tin Label Request
được chuyển tiếp đến các nút MPLS kế sau.
Khi nút CR-LSP nhận được bản tin Label Mapping, nó lưu thông tin và giao
diện vào bảng LIB, lưu thông tin CR-LSP được yêu cầu vào bảng cơ sở thông tin định
tuyến tường minh ERB (Explicit Route information). Rồi nó gọi Resource Manager để
tạo một hàng đợi phục vụ cho CR-LSP được yêu cầu, và lưu ServiceID của nó vào
bảng ERB. Cuối cùng, nó chuyển tiếp bản tin LSP Mapping tới nút MPLS kế trước.
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
1.4.3.3. Giao thức RSVP-TE ( RSVP Traffic Engineering)
RSVP có một số cơ chế cần thiết để thực hiện báo hiệu phân phối nhãn nhằm
rạng buộc định tuyến. IETF đã chuẩn hoá phần mở rộng kỹ thuật lưu lượng RSVP-TE,
định nghĩa các ứng dụng của RSVP-TE như hộ trợ phân phối nhãn theo yêu cầu để cấp
phát tài nguyên cho các LSP định tuyến tường minh. Tổng kết các cách dùng RSVP-
TE để hộ trợ tái định tuyến “make-before-break”, theo dõi đường thực sự được chọn
qua chức năng ghi định tuyến cũng như hộ trợ ưu tiên và lấn chiếm.
Nguyên lý chức năng của RSVP là thiết lập các dự trự cho luồng gói đơn hương. Các
bản tin RSVP thường đi theo con đường hop-by-hop của định tuyến IP nếu không hiện
diện tuỳ chọn tuyến tường minh. Các router hiểu RSVP dọc theo đường có thể chặn và
xử lý bất cứ bản tin nào, RFC 2205 định nghĩa 3 kiểu bản tin RSVP: thiết lập dự trự
(reservation setup), tear down, và error. RSVP-TE cũng định nghĩa thêm bản tin Hello.

a. Các bản tin thiết lập dự trự RSVP
RSVP sử dụng khái niệm dự trự ở đầu nhận. Trước tiên đầu gửi phát ra một bản
tin PATH nhận diện một luồng và các đặc tính lưu lượng của nó. Bản tin PATH chứa
một session-ID, sender-template, label-request, sender-Tspec và tuỳ chọn là đối tượng
tuyến tường minh ERO (explicit route object). Session-ID chứa một địa chỉ IP đích đi
kèm một nhận dạng hầm 16 bit (tunnel ID) để nhận diện một đường hầm LSP. Như đã
trình bày ở trên, chỉ có ingress-LSP mới cần biết về FEC được gán vào một đường
hầm LSP. Do đó, không giống như LDP, FEC ánh xạ vào đường hầm LSP không bao
gồm trong bất kỳ bản tin RSVP nào. Đối tượng labe-request hộ trợ chế độ công bố
nhãn theo yêu cầu. Sender-template chứa địa chỉ IP của đầu gửi đi kèm với một LSP
ID có hộ trợ phương thức “make-before-break” khi thay đổi đường đi của một đường
hầm LSP. Đặc tính lưu lượng Tspec sử dụng tốc độ đỉnh (peak rate), thùng token
(token bucket) để định nghĩa tốc độ và kích cỡ bùng phát, đơn vị khống chế tối thiểu
(minimum policed unit) và kích thước gói tối đa.
Khi bản tin PATH đi đến đích, bên nhận đáp ứng bằng một bản tin RESV nếu
có đồng ý khởi tạo việc gắn kết nhãn được yêu cầu trong bản tin PATH. Bản tin RESV
được truyền theo hướng ngược chiều với bản tin PATH bằng cách dùng thông tin hop
kế trước bản tin PATH tương ứng, đối tượng ghi tuyến tuỳ chọn (route record) và
thông tin lệ thuộc kiểu dự trự (reservation style). Kiểu FF (fixed filter) có một nhãn và
Tspec được ấn định cho mỗi cặp sender-receiver. Kiểu (shared explicit) ấn định một
nhãn khác nhau cho mỗi sender, nhưng tất cả chúng phải áp dụng cùng một dự trự
luồng rõ ràng. Đối tượng record-route ghi nhận tuyến đường thực tế được chọn bởi
LSP bắt đầu từ egress dẫn ngược về ingress. Nó có thể được chọn một router dùng để
ghim một tuyến tường minh thả lỏng bằng cách copy tuyến ghi được trong bản tin
RESV sang đối tượng tuyến tường minh ERO trong một bản tin PATH được gửi theo
chiều ngược lại.
b. Các bản tin Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang
Chương 1 Tông quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và GMPLS
RSVP-TE định nghĩa 2 bản tin dành cho việc giải toả LSP là PATH TEAR và

RESV TEAR. Hai bản tin này được gửi theo chiều ngược với bản tin PATH và RESV
tương ứng. Bản tin TEAR xoá bỏ bất kỳ trạng thái cài đặt liên quan đến bản tin PATH
hay RESV. Các bản tin TEAR cũng có thể dùng để xoá các trạng thái đáp ứng cho một
lỗi ở bước đầu tiên trong hoạt động tái định tuyến.
Có các bản tin thông báo lỗi cho bản tin PATH và RESV CONFIRMATION
tuỳ chọn. Các bản tin lỗi cho biết sự vi phạm chính sách, mã hoá bản tin hoặc một sự
cố khác. Ví dụ, khi LSP thấy rắng nó không thể hộ trợ Tspec đặc tả trong bản tin
RESV, nó sẽ không chuyển tiếp bản tin RESV về cho phía upstream, thay vào đó nó
tạo ra một bản tin RESVERR gửi cho phía downstream để xoá bỏ nỗ lực thiết lập LSP.
Tuyến tường minh và cách tuỳ chọn record-route của RSVP-TE có một số các mã lỗi
để phục vụ cho việc debug.
RFC 3209 định nghĩa bản tin Hello tuỳ chọn cho RSVP-TE, nó cho phép một
LSR phất hiện một neighbor bị lỗi nhanh hơn khi so với RSVP làm tươi tình trạng
hoặc phát hiện lỗi đường truyền bằng một giao thức định tuyến IP. Điều này khá hữu
ích trong việc tái định tuyến nhanh.
c. Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tự theo yêu cầu
Việc trao đổi bản tin RSVP-TE sử dụng đối tượng tuyến tường minh ERO để
cài đặt một LSR đi qua một con đường không phải là đường ngắng nhất. Router R1
xác định rằng nó sẽ ấn định FEC “a.b/16” cho một đường hầm LSP, và nó tính ra một
tuyến tường minh R4-R5-R3 để đi đến hop kế cho FEC đó. R1 khởi tạo việc thiết lập
LSP này bằng cách phát ra một bản tin PATH đến R4 với một ERO, Tspec, sender
template ( có chứa địa chỉ của sender) và một đối tượng label request. Mỗi bản tin
RESV liên quan đến đường hầm LSP này đều mang session-ID và filter-spec nguyên
thuỷ của sender R1 để giữ mối tương quan với nhau. Tiếp theo, R4 tiếp nhận yêu cầu
này và gửi bản tin PATH đến router kế tiếp ghi trong ERO là R5. Đến lượt mình, R5
gửi bản tin này đến egerss-router R3.
Tại đích đến của bản tin PATH, R3 xác định liên kết chặng R3-R5 có thể hộ trợ
cho yêu cầu và đó là hop cuối cùng trên đường dẫn cho FEC “a.b/16”. R3 đáp ứng
bằng bản tin RESV có chứa ERO, Tspec của dung lượng dự trự, một filter spec thoả
mãn bên gửi, và gán một nhãn null ngầm (implicit null) cho chặng liên kết này. Theo

RFC 3031, nhãn null là một quy ước được dùng trong phân phối nhãn cho phép
egress-router (ở đây là R3) báo hiệu cho đối tác upstream của nó biết rằng đây là hop
áp cuối (penultimate hop) của LSP, do vậy cần gỡ nhãn đỉnh của stack (xem LEIB của
LSR R5). Tiếp theo, R5 thu nạp bản tin RESV yêu cầu cho chặng R5-R4, ấn định nhãn
B và gửi bản tin RESV đến router kề trước trong ERO là R4. Cuối cùng, R4 chấp nhận
yêu cầu, ấn định nhãn A và gửi bản tin RESV ngược về R1. Đến lúc này, đường LSP
được thiết lập xong và các gói có nhãn cho FEC “a.b/16”, được chuyển tiếp qua
đường hầm.
SVTH: Nguyễn Lê Minh Lớp: Đ06VTA1 Trang