Tìm hiểu công nghệ mạng MPLS

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC INTERNET VÀ
CÔNG NGHỆ MPLS 3
1.1 Mô hình tham chiếu OSI: 3
1.2 Mô hình và bộ giao thức TCP/IP: 4
1.3 Giới thiệu về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. 5
1.3.1 “Routing layer 3” và “Switching layer 2”. 5
1.3.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 6
1.3.2.1 Định nghĩa MPLS. 6
1.3.2.2 Những giao thức trước MPLS. 7
1.3.2.3 Các điều kiện để triển khai một hạ tầng mạng MPLS 7
1.3.2.4 Những lợi ích của mạng MPLS. 8
1.4 Lịch sử phát triển của MPLS : 8
1.4.1 Tag Switching đến MPLS. 8
1.4.2 Một số ứng dụng của mạng MPLS. 9
1.5 Tổng kết chương : 10
CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC CỦA MPLS 11
2.1 Cấu trúc của một nhãn MPLS. 11
2.1.1 Nhãn (Label). 11
2.1.2 Ngăn xếp nhãn (Label Stacking) 11
2.1.3. Vị trí của nhãn(Label) trong các Frame Layer 2 12
2.2 Vị trí của MPLS trong mô hình OSI 13
2.3 Label Switch Router 14
2.4 Label Switched Path 15
2.5 Forwarding Equivalence Class 16
2.6 Phân phối nhãn 16
2.7 Phân phối nhãn với LDP 18

2.8 Label Forwarding Information Base 20
2.9 MPLS Payload 20
CHƯƠNG 3: SỰ CHUYỂN TIẾP CÁC GÓI TIN ĐƯỢC GẮN
NHÃN 22
3.1 Sự chuyển tiếp các gói tin được gắn nhãn. 22
3.2 Tìm nhãn trong gói tin MPLS. 23
3.3 Các loại nhãn trong mạng MPLS. 27
3.4 TTL (Time-to-Live) của những gói tin được gắn nhãn. 31
3.5 Mpls MTU 34
3.5.1 MPLS MTU Command 35
3.5.2 Gaint và baby gaint Frame 35
3.5.3 Gaints Frames trên Switches 37
3.5.4 MPLS Maximum Receive Unit 37
3.5.5 Sự phân mảnh của MPLS Packets 38
3.5.6 Path MTU discovery 38
CHƯƠNG 4 : GIAO THỨC PHÂN PHỐI NHÃN 40
4.1 Tổng quan về LDP. 41
4.2 Hoạt động của LDP. 42
4.2.1 Tìm kiếm và duy trì sự có mặt của các LSR có trong
mạng “The discovery of LSRs that are running LDP”: 42
4.2.2 Thiết lập và duy trì một LDP Session “LDP Session
Establishment and Maintance” 46
4.2.3 Quảng bá những nhãn được ánh xạ “Advertising of Label
Mappings” 49
4.2.4 Cung cấp các thông báo lỗi và thông tin trạng thái
“Housekeeping by Means of Notification”: 50
4.3 Targeted LDP Session 51
CHƯƠNG 5: 53
CISCO EXPRESS FORWARDING 53

5.1 Tổng quan về phương pháp chuyển mạch Cisco IOS 53
5.1.1 Process Switching 54
5.1.2 Fast Switching 55
5.1.3 CEF Switching 55
5.2 Tại sao phải sử dụng CEF trong mạng MPLS 56
Hình 5.1 Tra cứu bảng CEF và LFIB 57
5.2.1 Các thành phần của CEF 57
Hình 5.2 Tổng quan về CEF 58
5.2.2 Adjacency Tabel (Bảng liên kết liền kề) 58
5.3 Hoạt động của CEF 59
CHƯƠNG 6: 61
CẤU HÌNH CƠ BẢN MPLS 61
6.1 Cấu hình và kiểm tra MPLS Frame Mode. 61
6.2 Tóm tắt các dòng lệnh dùng để cấu hình cơ bản MPLS. 66
Chương 7: 70
MPLS VPN 70
7.1 Tổng quan về VPN 70
7.2 Các khái niệm và mô hình VPN 70
7.3 Cấu trúc MPLS VPN và các thuật ngữ 71
7.4 Mô hình định tuyến MPLS VPN 73
7.4.1 Virtual Routing and Forwarding table (VRF) 75
7.4.2 Router Distinguisher, Router Targets, MP-BGP, và
Address Families 76
7.5 Chuyển tiếp gói tin trong mạng MPLS VPN 79
7.6 Cấu hình cơ bản MPLS VPN 82
7.7 Các dòng lệnh dùng để cấu hình MPLS VPN 89
KẾT LUẬN 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG
1. Bảng 1.1- Bảng các thuật ngữ cũ và mới cho Tag
Switching/MPLS……………………………………………….…… 9
2. Bảng 1.2- Bảng địa chỉ IP………………………………………….63
3. Hình 1.1- Mô hình tham chiếu OSI…………………………….… 3
4. Hình 1.2- Mô hình TCP/IP……………………………………… …5
5. Hình 2.1- Cấu trúc của một MPLS…………………………………11
6. Hình 2.2- Ngăn xếp Label………………………………………… 12
7. Hình 2.3- Vị trí của Label trong Frame Layer 2…………………12
8. Hình 2.4- Lớp chèn MPLS trong mô hình OSI…………….…… 13
9. Hình 2.5- LSP qua mạng MPLS…………………………… …… 15
10. Hình 2.6- Minh họa một FEC……………………………… … 16
11. Hình 2.7- Mạng Ipv4-over-MPLS chạy LDP……………….……19
12. Hình 2.8- Thay đổi nhãn trong gói tin…………………….……19
13. Hình 2.9- MPLS payload………………………………………….21
14. Hình 3.1- Các hoạt động trên nhãn…………………………… 22
15. Hình 3.2- Tra cứu CEF hoặc LFIB label……………………….24
16. Hình 3.3- Ví dụ của chuyển tiếp IP-to-Label………………….25
17. Hình 3.4- Những thông tin từ bảng LFIB…………………… 25
18. Hình 3.5- Ví dụ về chuyển tiếp Label-to-Label……………….26
19. Hình 3.6- Ví dụ về chuyển tiếp IP-to-Label……………………26
20. Hình 3.7- Penultimate hop popping……………………………29
21. Hình 3.8- Thay đổi vùng nhãn MPLS………………………… 31
22. Hình 3.9- Minh họa tham số TTL được truyền trên mạng giữa IP
header và MPLS Label……………………………………………32

23. Hình 3.10- Các TTL được truyền qua các node MPLS trong
trường hợp Label-to-Label qua các hoạt động Swap, push,
pop………………………………………………………………… 33
24. Hình 3.11- ICMP “Time Exceeded” được gửi trở lại bởi một bộ
định tuyến trong một mạng IP……………………………………34
25. Hình 3.12- Thay đổi giá trị MPLS MTU……………………… 35
26. Hình 4.1- Mô hình mạng được sử dụng trong chương 4…… 40
27. Hình 4.2- Cấu hình cơ bản MPLS LDP…………………………42
28. Hình 4.3- Thông điệp “LDP Hello” được gửi giữa LSR qua giao
thức UDP……………………………………………………………43
29. Hình 4.4- LDP discovery…………………………………………44
30. Hình 4.5- Show mpls interface………………………………… 44
31. Hình 4.6- Không có định tuyến……………………………….…46
32. Hình 4.7- Ví dụ về một LDP session…………………………… 47
33. Hình 4.8- LDP neighbor hold time và KA interval…………….48
34. Hình 4.9- Chuyển đổi địa chỉ mặc định LDP………………… 49
35. Hình 4.10- Ví dụ của bảng LIB………………………………… 50
36. Hình 4.11- Ví dụ về một targeted hello trên mạng…………….53
37. Hình 5.1- Tra cứu bảng CEF và LFIB……………………….….58
38. Hình 5.2- Tổng quan về CEF………………………………….…59
39. Hình 5.3- Layer 3 tra cứu và layer 2 rewrite khi chuyển tiếp một
gói tin IP………………………………………………………….…61
40. Hình 6.1- Cấu hình MPLS Frame mode…………………… ….62
41. Hình 6.2- Sơ đồ cấu hình MPLS frame mode cơ bản……… 63
42. Hình 6.3- Kiểm tra chức năng CEF trên router…………….…65
43. Hình 6.4- Kiểm tra sự chuyển tiếp MPLS trên cổng………….66


44. Hình 6.5- Kiểm tra trạng thái LDP…………………………… 66
45. Hình 6.6- Xác định LDP neighbor…………………….……… 67

46. Hình 7.1- Cấu trúc mạng MPLS VPN………………….……….73
47. Hình 7.2- Chức năng của các PE router………………………75
48. Hình 7.3- Các thành phần của vrf trên PE router…….…… 77
49. Hình 7.4- Hoạt động của RD trong MPLS VPN………………78
50. Hình 7.5- Chuyển tiếp các gói tin trong mạng MPLS VPN….82
51. Hình 7.6- Mô hình cấu hình MPLS VPN……………………….83




DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TCP/IP: Transmisssion Control Protocol/Internet Protocol
MPLS: Multiprotocol Label Switching
ATM: Asynchronous Tranfer Mode
VPN: Virtual Private Network
NGN: Next Generation Network
LDP: Label Distribution Protocol
LSP: Label Switch Path
PPP: Point-to-Point
HDLC: High-Level Data Link Control
LSR: Label Switch Router
FEC: Forwarding Equivalence Class
BGP: Boder Gateway Protocol
IGP: Interior Gateway Protocol
LIB: Label Information Base
RIB: Routing Information Base
LFIB: Label Forwarding Information Base
MTU: Maximum Transmission Unit

ICMP: Internet Control Message Protocol
OSPF: Open Shortest Path First
IS-IS: Intermediate System to Intermediate System
EIGRP: Enhanced Interior Gateway Routing Protocol
CEF: Cisco Express Forwarding
VRF: Virtual Routing Forwarding
RD: Route Distinguisher
RT: Route Targets
MP-BGP: Multiprotocol-Boder Gateway Protocol
AS: Autonomous System
RFC: Request For Comment

Trang 1

MỞ ĐẦU


Mạng Internet ngày càng phát triển, thì số lượng các dịch vụ ngày
càng tăng lên một cách mạnh mẽ. Các nhu cầu dối với các dịch vụ đa
phương tiện cũng tăng lên. Mạng IP truyền thống không thể đáp ứng
đầy đủ các yêu cầu của khách hàng. Cùng với sự phát triển của mạng
IP, các giải pháp công nghệ mới được áp dụng như: ATM, Frame
Relay và đã phần nào giải quyết được các yêu cầu của người sử dụng.
Tuy nhiên, các công nghệ này vẫn còn tồn tại một số hạn chế nhất định.
Vì vậy, công nghệ mạng MPLS đã được phát triển.
MPLS không thay thế cho mạng IP, mà sẽ hoạt động song song
với các công nghệ mạng đang tồn tại và các công nghệ mạng mới trong
tương lai.
Vì vậy, em nhận đề tài “Tìm hiểu công nghệ mạng MPLS” để tìm
hiểu sâu sắc hơn bản chất của công nghệ mạng MPLS. Khóa luận tốt

nghiệp “Tìm hiểu công nghệ mạng MPLS” bao gồm các nội dung chính
sau:
 Chương 1: Tổng quan về giao thức Internet và công nghệ
mạng MPLS
 Chương 2: Cấu trúc của MPLS
 Chương 3: Sự chuyển tiếp các gói tin được gắn nhãn
 Chương 4: Giao thức phân phối nhãn
Trang 2

 Chương 5: Cisco Express Forwarding
 Chương 6: Cấu hình cơ bản MPLS
 Chương 7: MPLS VPN
Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là một công
nghệ tương đối khó, việc tìm hiểu các vấn đề của công nghệ mạng
MPLS đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng và lâu dài. Do vậy trong báo
cáo không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê bình,
góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.

TP.Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 05 năm 2014
Sinh viên: Trần Ngọc Thi


TỔ
NG QUAN V
1.1 Mô hình tham chi
Mô hình OSI “Open System Interconnection” là m
dành cho việ
c chu
nghiên cứ
u và xây d

chức tiêu chuẩ
n qu
Mục tiêu củ
a mô hình OSI:
 Kết nố
i các s
các hoạt độ
ng chu
th
ông tin. Mô hình OSI chia ho
phần nhỏ
hơn, đơn gi
 Ngăn ch
ặ
hưởng đến các l
ớ
và nhanh chóng hơn.
Mô hình OSI g

Trang 3
CHƯƠNG 1:
NG QUAN V
Ề GIAO THỨ
C INTERNET VÀ CÔNG
NGHỆ MPLS
1.1 Mô hình tham chi
ếu OSI:
Mô hình OSI “Open System Interconnection” là m
ộ
t mô hình c

c chu
ẩn hóa các hệ thố
ng. Năm 1971, mô h
u và xây d
ựng bởi
ISO “The International Organization” t
n qu
ốc tế và được đưa ra áp dụ
ng năm 1984.
a mô hình OSI:

i các s
ản phẩm của các hãng sản xuấ
t khác nhau , t
ng chu
ẩn hóa trong các lĩnh vực viễ
n thông và h
ông tin. Mô hình OSI chia ho
ạt động thông tin mạ
ng thành nh
hơn, đơn gi
ản hơn giúp chúng ta dễ khả
o sát và tìm hi
ặ
n được tình trạng sự thay đổi của m
ộ
ớ
p khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể
phát tri
và nhanh chóng hơn.

Mô hình OSI g
ồm có 7 lớp :
Hình 1.1- Mô hình tham chiế
u OSI
C INTERNET VÀ CÔNG

t mô hình c
ơ sở
ng. Năm 1971, mô h
ình OSI được
ISO “The International Organization” t
ổ
ng năm 1984.

t khác nhau , t
ổng hợp
n thông và h
ệ thống
ng thành nh
ững
o sát và tìm hi
ểu hơn .
ộ
t lớp làm ảnh
phát tri
ển độc lập
u OSI

Trang 4

Trong mô hình OSI, bốn tầng dưới định nghĩa cho các trạm cuối
thiết lập các kết nối với nhau để trao đổi dữ liệu. Ba tầng trên định
nghĩa các ứng dụng trong phạm vi cuối sẽ giao tiếp với nhau và với các
user như thế nào .
1.2 Mô hình và bộ giao thức TCP/IP:
Bộ giao thức TCP/IP là họ giao thức quan trọng nhất trong kỹ thuật
mạng máy tính. Vì vậy, trước khi đi sâu vào nghiên cứu bất cứ một lĩnh
vực nào của công nghệ mạng, phải có một kiến thức cơ bản về TCP/IP.
Mạng máy tính khổng lồ Internet hiện nay đang sử dụng mô hình
TCP/IP để quản lý việc truyền thông. TCP/IP được xem là giản lược
của mô hình OSI với bốn tầng như sau: Aplication, Transport, Internet,
Netwok Access.
Mô hình TCP/IP gọn nhẹ hơn mô hình tham chiếu OSI, đồng thời có
những biến đổi phù hợp thực tế hơn. Tuy nhiên, một số ứng dụng mới
phát triển sau này như: Voice over IP, Video Conference,… Đòi hỏi tốc
độ cao và cho phép bỏ qua một số lỗi nhỏ. Nếu vẫn áp dụng mô hình
OSI vào thì độ trễ trên mạng rất lớn và không đảm bảo chất lượng dịch
vụ. Trong khi đó mô hình TCP/IP, ngoài giao thức chính của lớp vận
chuyển là TCP “Transmission Control Protocol”, còn cung cấp thêm
giao thức UDP “User Datagram Protocol” để thích ứng với các ứng
dụng cần tốc độ cao.



1.3 Giới thiệu v
ề
1.3.1 “Routing layer 3” và “Switching layer 2”.
Routing layer 3 là vi
một gói tin đượ

c truy
kiểm tra tất cả
các thông tin có liên quan t
Thông tin này sau đó đư
bảng định tuyế
n “Routing tabel” đ
mà gói tin sẽ
đi đ
trên mạng và m
ỗ
Ưu và như
ợ
định tuyến để
xác đ
băng thông (Bandwidth ) đ
đường đi, trọ
ng s
phí truyề
n thông đ
mạ
ng IP, cho phép các b
đổi thông tin m
ộ
Trang 5
Hình 1.2- Mô hình TCP/IP
ề
chuyển mạch nhãn đa giao thứ
c MPLS.
1.3.1 “Routing layer 3” và “Switching layer 2”.

Routing layer 3 là vi
ệc trao đổi thông tin dự
a trên m
c truy
ền trên mạng tại mỗi bộ đị
nh tuy
các thông tin có liên quan t
ừ phầ
n tiêu đ
Thông tin này sau đó đư
ợc sử dụng như một chỉ số
cho vi
n “Routing tabel” đ
ể xác định mộ
t “Next Hop” t
đi đ
ến. Điều này được lặp đi lặp lại ở mỗ
i b
ỗ
i hop trong mạng để việc truyề
n gói tin đư
ợ
c điểm của routing layer 3: Thự
c thi các thu
xác đ
ịnh một lộ trình tốt nhất về nhữ
ng thông tin như
băng thông (Bandwidth ) đ
ộ trễ (Delay), đếm bướ
c truy

ng s
ố, kích thước tối đa củ
a gói tin (MTU), đ
n thông đ
ể thuận tiện cho việc trao đổ
i thông tin gi
ng IP, cho phép các b
ộ định tuyến xây dựng bảng đị
nh tuy
ộ
t cách linh hoạt . Nhược điểm là chiế
m d
c MPLS.

a trên m
ạng phân cấp,
nh tuy
ến “router” sẽ
n tiêu đ
ề của lớp 3.
cho vi
ệc tra cứu
t “Next Hop” t
iếp theo
i b
ộ định tuyến
n gói tin đư
ợc xác định .
c thi các thu
ật toán

ng thông tin như
c truy
ền, chi phí
a gói tin (MTU), đ
ộ tin cậy, chi
i thông tin gi
ữa các
nh tuy
ến và trao
m d
ụng nhiều tài
Trang 6

nguyên trên các bộ định tuyến “router”, có thể phát sinh lỗi trong khi
truyền bị hạn chế về tốc độ hội tụ trong những mô hình mạng lớn.
Switching layer 2 là một quá trình thực hiện kết nối và chuyển thông
tin cho người sử dụng qua hạ tầng mạng. Nói cách khác chuyển mạch
trong mạng bao gồm chức năng định tuyến cho thông tin và chức năng
chuyển tiếp cho thông tin. Đây là một thuật ngữ chỉ ra một phương pháp
mới để chuyển tiếp gói tin, đặc tính phân biệt của chuyển mạch lớp 2 là
các chức năng được thực hiện trong phần cứng nhờ các mạch tích hợp
đặc biệt hoặc các phần cứng thiết kế đặc biệt.
1.3.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.
Trong những năm gần đây công nghệ mạng MPLS “Multiprotocol
Label Switching” phát triển rất nhanh. MPLS là một công nghệ mạng
phổ biến sử dụng gói tin đã được gắn nhãn để chuyển tiếp chúng qua
mạng. Trong phần này sẽ làm rõ tại sao công nghệ MPLS trở nên phổ
biến trong thời gian ngắn như thế.
1.3.2.1 Định nghĩa MPLS.
MPLS là một công nghệ kết hợp tốt nhất các đặc điểm giữa định

tuyến ở tầng ba và chuyển mạch ở tầng hai cho phép truyền tải các gói
tin rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở mạng biên bằng cách
dựa vào nhãn. Các nhãn của giao thức MPLS được quảng bá giữa các
router để các router này có thể xây dựng một bản đồ các nhãn. Các nhãn
này được gắn vào gói tin IP, để cho phép các router chuyển tiếp các lưu
lượng này thông qua nhãn chứ không dùng địa chỉ IP đích. Các gói tin
được chuyển tiếp bằng chuyển mạch nhãn thay vì chuyển mạch IP
truyền thống.
Trang 7

Chuyển mạch nhãn là một công nghệ không mới. Công nghệ Frame
relay và ATM (Asynchronous Tranfer Mode) sử dụng công nghệ này để
truyền các “Frame” hoặc các “Cell” qua một mạng. Tương tự giữa
Frame relay và ATM tại mỗi “Hop” trên mạng, giá trị nhãn trong phần
header bị thay đổi. Khác với chuyển tiếp các gói tin IP, khi một router
chuyển tiếp một gói tin IP, nó sẽ không thay đổi những giá trị có liên
quan đến đích đến của gói tin. Có nghĩa là nó sẽ không thay đổi địa chỉ
IP đích của gói tin. Thực tế là nhãn của MPLS được sử dụng để chuyển
tiếp các gói tin mà không dùng đến địa chỉ IP đích.
1.3.2.2 Những giao thức trước MPLS.
Trước khi MPLS hình thành thì có một số giao thức WAN phổ biến
như là : ATM và Frame Relay. Mạng WAN cần rất nhiều chi phí để xây
dựng để có thể tích hợp được nhiều giao thức khác nhau nhưng với sự
phát triển của Internet, IP đã trở thành một giao thức phổ biến, IP có
mặt khắp mọi nơi. Mạng VPN (Virtual private Network) được tạo ra
trên những giao thức mạng WAN này. Khách hàng sẽ thuê những
đường truyền ATM và Frame Relay này, hoặc sử dụng những đường
truyền thuê này và xây dựng mạng riêng của mình trên nó. Bởi vì những
router của nhà cung cấp dịch vụ cung cấp những dịch vụ ở tầng 2
chuyển sang tầng 3 của những router khách hàng. Chia tách giữa các

khách hàng với nhau để hệ thống mạng được đảm bảo. Các mạng này
được xem như là mạng “Overlay Network”.
1.3.2.3 Các điều kiện để triển khai một hạ tầng mạng MPLS
Mạng MPLS là công nghệ mạng “core” của thế hệ mạng kế tiếp
NGN(Next Genneration Network).Do vậy khi triển khai mạng MPLS
cần phải tuân theo các nguyên tắc của mạng NGN :
Trang 8

 Cần phải có một hạ tầng mạng IP và các bộ định tuyến hổ trợ
MPLS.
 Không ảnh hưởng tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông hiện
có.
 Việc chuyển đổi sẽ được thực hiện theo từng bước theo nhu cầu
cần thiết của khách hàng hoặc các nhà cung cấp dịch vụ.
 Đảm bảo việc tương thích với hệ thống mạng đang tồn tại.
1.3.2.4 Những lợi ích của mạng MPLS.
 Sử dụng một cơ sở hạ tầng mạng thống nhất.
 Tích hợp tốt IP over ATM.
 Phát triển mô hình peer-to-peer cho mạng MPLS VPN.
 Tối ưu được lưu lượng tính hiệu.
 Hỗ trợ “traffic Engineering”.
1.4 Lịch sử phát triển của MPLS :
1.4.1 Tag Switching đến MPLS.
“Cisco system” đã đưa ra một phương pháp là gắn những nhãn lên
các gói tin IP và nó được gọi là chuyển mạch thẻ “tag switching” . Nó
được đưa ra lần đầu tiên trong hệ điều hành (Cisco IOS 11.1) vào năm
1998. Một thẻ “Tag” được biết đến như là một nhãn. Những “Tag” này
có thể được gắn vào mạng từ bảng định tuyến và những “Tag” này
được đặt lên gói tin dành riêng cho một mạng. “Tag Switching” xây
dựng một bảng TFIB (Tag Forwarding Information Base) lưu trữ những

nhãn vào và nhãn ra. Mỗi “Tag Switching Router” phải phù hợp với
những giá trị “Tag” trên gói tin đến sau đó hoán đổi những giá trị này
và chuyển gói tin đến một node kế tiếp của mạng.
Trang 9

Sau đó, các tiêu chuẩn IETF về chuyển mạch thẻ “Tag switching”
chuyển đổi thành MPLS. IETF phát hành RFC đầu tiên trên MPLS –
RFC 2547 vào năm 1999. Các công nghệ chuyển mạch thẻ “Tag
Switching” điều được chuyển đổi thành các tiêu chuẩn về MPLS. Kết
quả của điều này là có rất nhiều thuật ngữ đã thay đổi. Bảng 1.1 trình
bày một cái nhìn tổng quan về các thuật ngữ cũ và mới.

Bảng 1.1 – Bảng các thuật ngữ cũ và mới cho Tag Switching
/MPLS
1
TDP: Tag Distribution Protocol
2
LDP: Label Distribution Protocol
3
TFIB: Tag Forwarding Information Base
4
LFIB: Label Forwarding Information Base
5
TSR: Tag Switching Router
6
LSR: Label Switching Router
7
TSC: Tag Switch Controller
8
LSC: Label Switch Controller

9
TSP: Tag Switched Path
10
LSP: Label Switched Path.
1.4.2 Một số ứng dụng của mạng MPLS.
Trang 10

Mạng MPLS có nhiều ứng dụng trong đó có 3 ứng dụng chính nỗi
bật:
 Một ứng dụng đầu tiên là MPLS AToM: Cisco áp dụng AToM
trong phiên bản hệ điều hành 12.0 vào năm 2000. Để thực hiện ATM
AAL 5 trên mạng đường trục MPLS.
 MPLS VPN: Khi Cisco đưa ra phiên bản hệ điều hành 12.0,
phiên bản này có hổ trợ MPLS VPN vào năm 1999 nó đã rất thành
công. Bởi vì các nhà cung cấp dịch vụ bắt đầu triển khai thực hiện
MPLS VPN cho khách hàng. Cho đến nay MPLS VPN vẫn là một ứng
dụng phổ biến nhất trên tất cả các ứng dụng của MPLS.
 Điều khiển lưu lượng : MPLS sử dụng các đường chuyển mạch
nhãn “LSP”, đó chính là một dạng “Lightweight VC” mà có thể được
thiết lập trên cả ATM và các thiết bị dựa trên gói tin. Khả năng điều
khiển lưu lượng IP của MPLS sử dụng để thiết lặp các LSP đặt biệt để
điều khiển một cách linh hoạt các luồng IP.
1.5 Tổng kết chương :
Ở chương này chúng ta đã có một cái nhìn tổng quan về quá
trình hình thành và phát triển của công nghệ chuyển mạch MPLS
“Multiprotocol Label Switching” và những lợi ích cũng như các ứng
dụng của công nghệ này khi chúng được triển khai thực tế. Tuy nhiên,
để nắm được các khái niệm cũng như cách thức hoạt động của công
nghệ này thì chương tiếp theo sẽ làm rõ vấn đề này.

Trang 11

CHƯƠNG 2:
CẤU TRÚC CỦA MPLS
2.1 Cấu trúc của một nhãn MPLS.
2.1.1 Nhãn (Label).
Một nhãn MPLS gồm 32 bit có một cấu trúc nhất định. Hình 2.1 cho
thấy cấu trúc của một nhãn MPLS.

Hình 2.1: Cú pháp của một Label MPLS
 Nhãn (Label): Có giá trị từ 0 - 2^20-1 hay 1048575. Trong đó bit
0-15 là bit dành riêng không sử dụng.
 EXP (Experimental): Dùng cho QoS (Quality of Service)
 BoS(Bottom of Stack):Cho biết đây có phải là nhãn cuối cùng
của chồng nhãn hay chưa. Nếu là 1 thì nhãn này là nhãn cuối cùng, nếu
là 0 thì đây là nhãn trên cùng của chồng nhãn (Stack Label).
 TTL (Time-To-Live): Có chức năng tương tự như chức năng
TTL của IP Header.
2.1.2 Ngăn xếp nhãn (Label Stacking)
Router trong MPLS mạng cần nhiều hơn một Label để có thể định
tuyến cho gói tin đi qua mạng MPLS. Điều này có thể thực hiện bằng
Trang 12

cách đóng gói các Label vào một ngăn xếp (Stack). Label đầu tiên của
ngăn xếp được gọi là “top label”, và Label cuối cùng gọi là “bottom
label”.


Hình 2.2- Ngăn xếp Label

2.1.3. Vị trí của nhãn(Label) trong các Frame Layer 2
Ngăn xếp nhãn được đặt ở trước gói tin Layer 3, trước header của
giao thức vận chuyển. Thông thường, các ngăn xếp nhãn MPLS gọi là
“shim header” bởi vì vị trí của nó.

Hình 2.3-Vị trí của Label trong Frame Layer 2.
MPLS hỗ trợ hầu hết các giao thức đóng gói Layer 2 mà Cisco IOS
hỗ trợ: PPP, High-Level Data Link Control(HDLC), Ethernet, … . Giả
sử giao thức vận chuyển là IPv4, và đóng gói với giao thức PPP, ngăn

xế
p nhãn chèn sau PPP header nh
nhãn trong frame Layer 2
thức vận chuyể
n khác, c
tầ
ng Data Link, ch
2.2 Vị trí củ
a MPLS trong mô hình OSI
MPLS chủ y
ế
hoạt độ
ng trong nhi
một khía cạ
nh khác, thư
bày MPLS đượ
c xem như là m
giữa lớp mạ
ng và l
Hình 2.4

Mô hình này ban
vớ
i OSI, mô hình này ch
riêng, mà nó là m
“Forwarding Plane”
là một giao thứ
c t
tuyến hoặ
c có sơ đ
Trang 13
p nhãn chèn sau PPP header nh
ưng ở trướ
c IPv4 header. vì ng
nhãn trong frame Layer 2
được đặt trướ
c header Layer 3 ho
n khác, c
ần phải có các giá trị mớ
i cho trư
ng Data Link, ch
ỉ rõ Layer 2 header là gói tin MPLS
đư
a MPLS trong mô hình OSI

ế
u làm việc với các giao thức lớ
p 2 và l
ng trong nhi
ều kiểu thiết bị mạ
ng khác. “Công ngh

nh khác, thư
ờng được dùng để mô tả
MPLS . Hình 2.4 trình
c xem như là m
ột lớ
p trung gian mà nó đư
ng và l
ớp liên kết dữ liệu.

Hình 2.4
– Lớp chèn MPLS trong mô hình OSI

Mô hình này ban
đầu xuất hiện như là mộ
t mô hình không
i OSI, mô hình này ch
ỉ ra rằng MPLS không phả
i là m
riêng, mà nó là m
ột phần ảo của “Control Plane” ở dướ
i l
“Forwarding Plane”
ở đỉnh của lớp liên kết dữ liệ
u. MPLS không ph
c t
ầng mạng mới bởi vì nó không có kh
ả
c có sơ đ
ồ địa chỉ, mà yêu cầu phả
i có trong giao th

c IPv4 header. vì ng
ăn xếp
c header Layer 3 ho
ặc một giao
i cho trư
ờng giao thức
đư
ợc gán nhãn.
p 2 và l
ớp 3, và cũng
ng khác. “Công ngh
ệ lớp 2.5” là
MPLS . Hình 2.4 trình
p trung gian mà nó đư
ợc chèn vào

t mô hình không
đồng nhất
i là m
ột lớp mới
i l
ớp mạng với
u. MPLS không ph
ải
ả
năng tự định
i có trong giao th
ức lớp 3.
Trang 14

MPLS sử dụng các giao thức định tuyến và cách đánh địa chỉ của IP
(với sự điều chỉnh và mở rộng cần thiết), MPLS cũng không phải là một
giao thức tầng liên kết dữ liệu bởi vì nó được thiết kế để hoạt động
trong nhiều công nghệ liên kết dữ liệu phổ biến.
2.3 Label Switch Router
Label Switch Router(LSR) là một thành phần cơ bản trong mạng
MPLS. Nó có khả năng nhận biết nhãn MPLS hay còn có thể nhận và
truyền gói tin được gán nhãn trên đường truyền. Có 3 loại LSR trong
mạng MPLS:
 Ingress LSRs: Ingress LSR nhận gói tin chưa được gán nhãn,
chèn nhãn vào đầu của gói tin và truyền đi trên đường kết nối dữ liệu.
 Egress LSRs: Egress LSR nhận gói tin được gán nhãn, tách nhãn
và truyền chúng trên đường kết nối dữ liệu. Ingress và egress LSRs là
các LSR biên (Edge LSRs).
 Intermediate LSRs: Intermediate LSR này sẽ nhận các gói tin
có nhãn tới và thực hiện các thao tác trên nó như chuyển mạch gói tin
và truyền gói tin đến đường kết nối dữ liệu đúng.
LSR thực hiện 3 hoạt động: pop, push hoặc swap các nhãn.
 LSR có khả năng lấy ra (pop) một hoặc nhiều nhãn (Tách một
hoặc nhiều nhãn từ phía trên của ngăn xếp nhãn) trước khi chuyển mạch
gói tin ra ngoài. Một LSR cũng phải có khả năng gắn một hoặc nhiều
nhãn vào gói tin nhận được. Nếu gói tin nhận được đã có sẵn nhãn, LSR
đưa một hoặc một vài nhãn lên trên ngăn xếp nhãn và chuyển mạch gói
Trang 15

tin ra ngoài. Nếu gói tin chưa có nhãn, LSR tạo một ngăn xếp nhãn và
gán nhãn lên gói tin và một LSR cũng phải có khả năng trao đổi
nhãn(swap). ý nghĩa rất đơn giản khi nó nhận được gói tin gán nhãn,
nhãn trên cùng của ngăn xếp nhãn được trao đổi với nhãn mới và gói tin
được chuyển mạch trên đường kết nối dữ liệu ra.

 LSR gắn(push) nhãn lên trên gói tin đầu tiên được gọi là
Imposing LSR bởi vì nó là LSR đầu tiên đặt nhãn lên trên gói tin. Đây
là một việc bắt buộc đối với một ingress LSR. Một LSR mà tách tất cả
các nhãn từ các gói tin có gắn nhãn trước khi chuyển mạch gói tin là
một LSR Disposing hay là một egress LSR.
2.4 Label Switched Path
Label Switched Path(LSP) là một tập hợp các LSR chuyển một gói
tin có nhãn qua mạng MPLS. Về cơ bản, LSP là một đường dẫn qua
mạng MPLS hoặc một phần của mạng mà gói tin đi qua. LSR đầu tiên
của LSP là ingress LSP, và LSR cuối cùng của LSP là egress LSR. Tất
cả các LSR ở giữa ingress và egress LSRs là những intermediate
LSRs.

Hình 2.5 LSP qua mạng MPLS

Trang 16


2.5 Forwarding Equivalence Class
Một Forwarding Equivalence Class(FEC) là một nhóm hoặc một
luồng các gói tin được chuyển tiếp dọc theo cùng một tuyến và được xử
lý theo cùng một cách chuyển tiếp qua mạng MPLS. Tất cả các gói
thuộc một FEC sẽ có nhãn giống nhau. Tuy nhiên, không phải tất cả
các gói tin cùng nhãn đều thuộc cùng một FEC, bởi vì giá trị EXP có
thể khác nhau, phương thức chuyển tiếp khác nhau và nó có thể phụ
thuộc vào FEC khác nhau. Bộ định tuyến quyết định gói tin nào thuộc
một FEC nào chính là ingress LSR.

Hình 2.6 Minh họa một FEC
2.6 Phân phối nhãn

Nhãn đầu tiên là nhãn được áp đặt trên ingress LSR và nhãn thuộc
về một LSP. Đường đi của gói tin thông qua mạng MPLS được liên kết
với một LSP. Tất cả các thay đổi đó là nhãn đầu trong ngăn xếp nhãn
được thay đổi tại mỗi hop. Ingress LSR áp đặt một hoặc nhiều nhãn
Trang 17

trên các gói tin. Các Intermedidate LSR thay đổi nhãn trên cùng(
incoming label) của gói tin được gắn nhãn nhận được với một nhãn
khác( outgoing label) và truyền gói tin vào đường liên kết. Egress LSR
của LSP gỡ các nhãn của LSP này và chuyển tiếp gói tin.
Xem xét một ví dụ đơn giản của một mạng MPLS là Ipv4-over-
MPLS. Là một mạng bao gồm các LSR chạy trong giao thức
IGP(Interior Gateway Protocol). Ingress LSR tìm kiếm địa chỉ đích
IPv4 của gói tin, gán nhãn, và chuyển tiếp gói tin. LSR tiếp theo( và
một vài intermediate LSR) nhận gói tin được đánh nhãn, thay đổi
incoming label với một outgoing label, và chuyển tiếp gói tin. Egress
LSR gỡ bỏ nhãn và chuyển tiếp gói tin IPv4 không có nhãn trên các
đường liên kết đi. Để làm việc này, các LSR kề nhau phải đồng ý nhãn
được sử dụng trên mỗi đường mạng IGP. Vì vậy, mỗi intermediate
LSR phải tìm ra nhãn đi nhãn đến được thay đổi. Điều này có nghĩa là
cần phải có một cơ chế để cho các bộ định tuyến mà các nhãn sử dụng
khi chuyển tiếp một gói tin. Các nhãn tác động trên mỗi cặp bộ định
tuyến liền kề, nó không có ý nghĩa trên toàn bộ mạng. Đối với mỗi bộ
định tuyến liền kề đồng ý nhãn sẽ sử dụng cho mỗi đường mạng, chúng
cần một số hình thức liên lạc giữa chúng, nếu không các bộ định tuyến
không biết outgoing label cần phải phù hợp với incoming label. Một
giao thức phân phối nhãn là cần thiết.
Có thể phân phối nhãn bằng 2 cách:
 Piggyback các nhãn trong một giao thức định tuyến IP hiện có.
 Có một giao thức phân phối nhãn riêng.