Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS và ứng dụng

Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây các ngành công
nghiệp đều phát triển mạnh mẽ, và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại
lệ. Số người sử dụng các dịch vụ mạng tăng đáng kế, theo dự đoán con số này đang
tăng theo hàm mũ. Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng
được yêu cầu cao hơn. Đứng trước tình hình này, các vấn đề về mạng bắt đầu bộc lộ,
các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã có nhiều nỗ lực để nâng
cấp cũng như xây dựng hạ tầng mạng mới. Nhiều công nghệ mạng và công nghệ
chuyển mạch đã được phát triển, trong số đó chúng ta phải kể đến công nghệ chuyển
mạch nhãn (MPLS là tiêu chuẩn). MPLS cũng đang được nghiên cứu áp dụng ở nhiều
nước, Tổng công ty BCVT Việt Nam cũng đã áp dụng công nghệ này cho mạng thế hệ
kế tiếp NGN.
Đứng trước sự phát triển nhanh chóng của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao
thức MPLS, việc tìm hiểu các vấn đề về công nghệ MPLS là vấn đề quan trọng đối với
sinh viên. Nhận thức được điều đó, chuyên đề môn chuyển mạch “Công nghệ
MPLS/GMPLS và ứng dụng” giới thiệu về quá trình phát triển dịch vụ cũng như công
nghệ mạng dẫn tới MPLS, tìm hiểu các vấn đề kỹ thuật của công nghệ, và ứng dụng của
công nghệ MPLS trong mạng thế hệ kế tiếp NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam.
Bố cục của đồ án gồm 3 chương.
 Chương I : Giới thiệu công nghệ MPLS
 Chương II : Giới thiệu công nghệ GMPLS
 Chương III : Ứng dụng của công nghệ MPLS / GMPLS
Công nghệ MPLS là công nghệ tương đối mới mẻ, việc tìm hiểu về các vấn đề
của công nghệ MPLS đòi hỏi phải có kiển thức sâu rộng, và lâu dài. Do vậy đồ án
không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy
cô giáo và các bạn.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. LÊ NHẬT THĂNG, người đã tận tình
hướng dẫn nhóm chúng em trong suốt quá trình làm chuyên đề này.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 3
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng bộ
ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ
ATMARP ATM Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM
BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên
CoS Class of Service Lớp dịch vụ
CLIP Classical IP IP trên ATM
CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức
CR-LDP Constrained Routing-LDP Định tuyến cưỡng bức-LDP
CR-LSP Constrained Routing-LSP Định tuyến cưỡng bức-LSP
CSPF Constrained SPF SPF cưỡng bức
DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ được phân biệt
DLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết dữ liệu
ER Explicit Routing Định tuyến hiện
FR Frame Relay Chuyển tiếp khung
FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương
IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IntServ Integrated Service Các dịch vụ được tích hợp
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LANE LAN Emulation Mô phỏng LAN
LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn
LER Label Edge Router Router biên nhãn
LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn
LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn
LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn
MG Media Gateway Cổng đa phương tiện
MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MPOA Multiprotocol Over ATM Đa giao thức trên ATM
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp

NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế tiếp
OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất đầu
tiên
PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức
PNNI Private Network-Network Interface Mạng riêng ảo
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RESV Resevation Bản tin dành trước
RFC Request For Comment Yêu cầu ý kiến
RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên
SG Signaling Gateway Cổng báo hiệu
SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiên
STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ
SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 4
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn
TGW Traffic Gateway Cổng lưu lượng
TLV Time To Live Thời gian sống
TLV Type-Leng-Value Kiểu-Chiều dài-Giá trị
ToS Type of Service Kiểu dịch vụ
UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu
VC Virtual Circuit Kênh ảo
VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo
VNPT Vietnam Post & Telecommunications Tổng công ty BCVT Việt Nam
VP Virtual Path Đường ảo
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 5
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô hình chuyển mạch nhãn
Hình 1.2 Liên kiết dữ liệu là ATM
Hình 1.3 Liên kết dữ liệu Frame - relay
Hình 1.4 Nhãn trong Shim – giữa lớp 2 và lớp 3
Hình 1.5 Cơ cấu báo hiệu
Hình 1.6 Mạng MPLS trong hoạt động chế động khung
Hình 1.7 Vị trí của nhãn MPLS trong khung lớp 2
Hình 1.8 Mạng MPLS trong chế độ hoạt động tế bào
Hình 1.9 Trao đổi thông tin giữa các LSR cận kề
Hình 2.1 Một số lỗi xảy ra trong GMPLS
Hình 3.1 Mạng máy tính điển hình cách đây 16 năm
Hình 3.2 Mạng Frame – relay đặc trưng
Hình 3.3 Mô hình mạng Extranet
Hình 3.4 Định hướng mạng NGN của VNPT
Hình 3.5 Cấu trúc mạng MAN – E điển hình
Hình 3.6 Tổ chức mạng GMPLS Metro theo mô hình chồng lấn
Hình 3.7 Tổ chức mạng GMPLS Metro theo mô hình ngang hàng
Hình 3.8 Tổ chức mạng GMPLS Metro theo mô hình lai ghép
Hình 3.9 Các khuyến nghị của ITU – T về ASON
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ MPLS

1.1 Công nghệ ATM và IP.
1.1.1. Công nghệ ATM
ATM là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối, hai hệ thống phải thiết lập
đường truyền dẫn trước khi quá trình truyền thông tin diễn ra.
Chức năng điều khiển chấp nhận việc kết nối CAC (Connection Addmission
Control) đảm bảo rằng các tài nguyên liên quan đến kết nối hiện tại sẽ không được đưa
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 6
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng

vào sử dụng cho các kết nối mới. Điều này buộc mạng phải duy trì trạng thái của từng
kết nối (bao gồm thông tin về sự tồn tại của kết nối và tài nguyên mà kết nối đã sử
dụng) tại các nút mà có tín hiệu đi qua.
Việc lựa chọn tuyến được được thực hiện dựa trên các yêu cầu về QoS đối với
kết nối và dựa trên khả năng đáp ứng yêu cầu đó.
Từ cơ chế truyền tin ta thấy mạng hướng kết nối thích hợp với:
 Các ứng dụng yêu cầu phải đảm bảo QoS một cách nghiêm ngặt.
 Các ứng dụng có thời gian kết nối lớn.
Đối với các ứng dụng có thời gian kết nối ngắn hơn thì mô hình hướng kết nối
dưòng như không thích hợp do thời gian để thiết lập kết nối cũng như tỷ lệ phần thông
tin mào đầu lại quá lớn. Với loại lưu lượng như vậy thì môi trường phi kết nối với
phương pháp địng tuyến đơn giản, tránh phải sử dụng các giao thức báo hiệu phức tạp
sẽ phù hợp hơn.
1.1.2. Công nghệ IP
Với cơ sở hạ tầng hướng kết nối ATM, các gói tin luôn phải đi theo một tuyến
cố định đã được xác định trước. Với môi trường này, không thể nào định tuyến gói tin
một cách độc lập.
Trong môi trường phi kết nối truyền thống, không phải sử dụng các bản tin báo
hiệu để thiết lập các kết nối, phương thứ chuyển tin là từng chặng một.
Tất cả các gói tin được chuyển đi dựa trên quyết định định tuyến trong bảng
định tuyến. Bộ định tuyến kiểm tra từng gói tin và và chuyể gói tin theo hướng có tài
nguyên dựa theo quyết định trong bảng chuyển tin. Các bộ định tuyến xử lý tất cả các
gói tin như nhau và có thể huỷ bó tất cả các gói tin mà không cần bất kể thông báo nào
cho cả hai bên gửi và nhận. Chính vì vậy, IP chỉ cung cấp dịch vụ với hiệu quả truyền
dẫn tốt nhất chứ không thích hợp cho các dịch vụ có yêu cầu nghiêm ngặt về QoS.
Tuy nhiên mô hình phi kết nối cũng có những ưu điểm nhất định của nó:
 Khả năng dịnh tuyến gói tin một cách độc lập.
 Cơ cấu định tuyến và chuyển tin đơn giải, hiệu quả hơn mô hình kết
nối, rất phù hợp với các ứng dụng có thời gian kết nối ngắn.
1.1.3. Sự kết hợp công nghệ ATM và IP - MPLS

Trong những năm gần đây, ngành viễn thông đã và đang tìm một phương thức
chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của ATM và IP.
Từ những phân tích ở trên ta có thể thấy để phù hợp với mạng đa dịch vụ thì cả
hai công nghệ ATM và IP đều phải có những thay đổi. Cụ thể là đưa thêm khả năng
phi kết nối vào công nghệ ATM và khả năng hướng kết nối vào công nghệ IP.
Phương pháp này đòi hỏi có một chi phí rất lớn. Mặt khác, các thiết bị chuyển
mạch đơn giản hơn so với bộ định tuyến, nên một giải pháp khác cho mạng đa dịch vụ
là xây dựng trên các thiết bị chuyển mạch.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 7
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
Giải pháp này tách riêng hai chức năng định tuyến và chuyển tin, kết quả là se
gồm hai phần tử mạng:
 Một số ít các bộ định tuyến phức tạp đắt tiền với khả năng định tuyến mạnh
được đặt ở biên mạng.
 Các thiết bị chuyển mạch đơn giản rẻ tiền được đặt bên trong mạng với chức
năng chuyển tiếp gói tin lớp 3.
Như vậy, giải pháp này chính là sự kết hợp giữa khả năng điều khiển luồng, truyền
tốc độ cao, chất lượng dịch vụ QoS của thiết bị chuyển mạch ATM với khả năng định
tuyến mềm dẻo của công nghệ IP.
1.2. Giới thiệu chung
Công nghệ MPLS (Multi Protocol Label Switching – Chuyển mạch nhãn đa
giao thức) là kết quả phát triển của nhiều biện pháp chuyển mạch IP sử dụng cơ chế
hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các
giao thức định tuyến IP.
MPLS chia chức năng của router IP thành hai phần riêng biệt: chức năng
chuyển gói tin và chức năng điều khiển.
- Phần chức năng chuyển gói tin giữa các router IP: sử dụng cơ chế hoán đổi
nhãn như của ATM. Kỹ thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của các gói
tin trong một bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn của nó. Các router 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 giữa các LSR, thủ tục gán nhãn để chuyển
thông tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch.
 MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet khác như
OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border Gate Protocol).
 Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định
nên việc đảm bảo chất lượng dịch vụ là hoàn toàn khả thi.
 MPLS là công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng. Với cơ cấu định tuyến
của mình, MPLS các khả năng nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng IP truyền
thống.
1.2.1. Hoạt động và mô hình
1.2.1.1. Mô hình của chuyển mạch nhãn
Mô hình chuyển mạch nhãn là cơ chế chủ yếu để triển khai trong mặt phẳng
chuyển tiếp dữ liệu từ nguồn tới đích. Mạng MPLS chủ yếu dựa vào mô hình ATM,
FR và kỹ thuật chuyển mạch nhãn.
Trao đổi nhãn có nhiều ưu điểm so với định tuyến “Hop by Hop” đó được triển
khai trong mạng IP thông thường. Nó đơn giản và hiệu quả hơn. Việc phân tách gói
chỉ được thực hiện ở nút cổng. Trao đổi nhãn nhanh hơn vì việc hoạt động đơn giản là
nhận ra nhãn và ánh xạ nó vào giá trị nhãn tiếp theo. Nút biên ra nhận ra rằng gói tin
đó đến biên, sau đó nó thực hiện quá trình chuyển tiếp gói tin dựa vào các thông tin
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 8
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
khác như Header ở tầng mạng và đi vào vùng đích. Trao đổi nhãn là quá trình chủ yếu
của MPLS
Hình 1.1: Mô hình chuyển mạch nhãn
1.2.1.2. Hoạt động của MPLS
MPLS sử dụng các nhãn để chuyển tiếp gói tin, Nút đầu vào MPLS ấn định một
nhãn cho một FEC cụ thể. Nhãn có độ dài cố định được gắn vào gói trước khi truyền
đi. Nhãn được sử dụng như là một chỉ dẫn vào trong bảng và chỉ ra chặng tiếp theo và

nhãn mới. Nhãn cũ được thay thế bằng nhãn mới và gói được chuyển tiếp tới chặng
tiếp theo.
Do sử dụng nhãn, MPLS có một số đặc điểm sau:
 Chuyển tiếp có thể thực hiện bởi chuyển mạch, chỉ xem xét và thay thế nhãn,
không kiểm tra tiêu đề lớp mạng.
 Một gói tin được ấn định cho một FEC khi nó đi vào mạng. Bộ định tuyến
ingress có thể sử dụng bất cứ thông tin mà nó có về nhãn thậm chí thông tin đó
không được chứa trong tiêu đề lớp mạng. Đây là cơ sở để xây dựng MPLS
VPN.
 Các mạng kỹ thuật lưu lượng cưỡng bức gói đi theo một đường cụ thể. Đường
này được chọn khi gói đi vào mạng hơn là dừng thuật toán định tuyến động khi
gói đó đi trong mạng. đây là cơ sở cho MPLS-TE.
 Một CoS (Class of Service) của gói có thể xác định bởi nút MPLS ingress.
MPLS cho phép thứ tự ưu tiên hay CoS là đầy đủ hay từng phần được suy ra từ
nhãn. Trong trường hợp đó, nhãn trình bày sự kết hợp của một FEC và thứ tự
ưu tiên hay CoS. Đây là cơ sở của MPLS QoS.
MPLS có thể xem là một tập các công nghệ hoạt động với nhau để phân phối gói
tin từ nguồn tới đích một cách có hiệu quả và có thể điều khiển được. Nó sử dụng các
LSP để chuyển tiếp ở lớp 2 mà đó được thiết lập báo hiệu bởi các giao thức định tuyến
lớp 3.
1.2.2. So sánh các công nghệ ATM, IP, MPLS
Đặc tính IP ATM MPLS
Mảng điều khiển mạng
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 9
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
Điều khiển chấp
nhận
Khung UNI Chưa được lập
Định tuyến
OSPF,

IS-IS,
BGP4
PNNI
OPSF-TE, IS-IS-TE,
BGP4-TE
Tính đường Không Xuyên suốt, cưỡng bức
Xuyên suốt, cưỡng
bức
Báo hiệu Không PNNI RSVP-TE, CR-LDP
Tên kết nối Không Kết nối ảo LSP
Nhận dạng kết nối Không VPI, VCI ID nhãn
Định tuyến hiện Danh mục chuyển tiếp riêng Tuyến hiện
Mạng dữ liệu mạng:
Đơn vị truyền
Gói kích thước
thay đổi
Tế bào Gói/Tế bào
Kiểm soát Không
Có cho hợp đồng đa lưu
lượng
Không
Đánh dấu Không
Tế bào được đảm bảo là tuân
thủ hay không
Không
Phân bố đệm Hạn chế Dự trữ theo luồng Chưa được chuẩn
Lập lịch trình Hạn chế Theo cổng, theo luồng và lớp Chưa được chuẩn
Điểm mạnh và hạn chế:
Điểm
mạnh

Độ mềm dẻo, nhiều loại
giao thức dữ liệu dịch
vụ, tích hợp với UNIX,
đa nhà cung cấp, thực
thi trên nền chuẩn
Khả năng dự đoán trước và
tin cậy mạng. Đó hoàn
chỉnh trong tiêu chuẩn và
thử nghiệm. Phân tách L2,
L3. Hiệu suất băng thông
mạng tối ưu, phân tải
Cung cấp hiệu quả,
khả năng dự kiến
trước và độ ổn định,
hỗ trợ SLA và dịch
vụ Diffserv. Hiệu
suất băng thông tối
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 10
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
xuyên suốt
ưu, phân tải xuyên
suốt
Hạn
chế
Hỗ trợ hạn chế dịch vụ
Diffserv, hạn chế khả
năng dự đoán trước,
mạng ít tối ưu, tạo
nghẽn mạng do bản
chất công nghệ

Cần quản lý thêm mảng
điều khiển, việc tích hợp
ATM trong các router ít
nên dẫn đến số lượng lớn
các cận kề router cần phải
quản lý
Tiêu chuẩn đang phát
triển, ít kinh nghiệm
thực tế, ít khả năng
kiểm soát đảm bảo
thông lượng và độ
đồng đều.
1.3. Công nghệ MPLS
1.3.1. Các khái niệm cơ bản
Nhãn (Lable)
Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc bên trong.
Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ 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 được ấn định.Thường thì một gói
tin được ấn định một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa trên địa chỉ đích lớp mạng
của nó. Tuy nhiên nhãn không phải là mã hoá của địa chỉ đó.
Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương thức truyền tin mà gói tin được đóng
gói.
Kiểu khung (Frame mode): Kiểu khung là thuật ngữ khi chuyển tiếp một gói
nhãn gán trước tiêu đề lớp ba. Một nhãn được mã hoá với 20 bit, nghĩa là có thể có 2
mũ 20 giá trị khác nhau. Một gói có nhiều nhãn gọi là chồng nhãn (Lable stack). Ở
mỗi chặng trong mạng chỉ có một nhãn bên ngoài được xem xét
LABLE EXP S TTL STACK
LABLE=20 bits
EXP (EXPERIMENTAL)=3 bits

S (BOTTOM OF STACK)=1 bit
TTL (TIME TO LIVE)=8 bits
Trong đó:
 EXP: dành cho thực nghiệm. Khi các gói tin xếp hàng có thể dùng các bít này
tương tự như các bit IP ưu tiên (IP Precedence)
 S: là bít cuối chồng . Nhãn cuối chồng bit này được thiết lập lên 1,các nhãn
khác có giá trị bít này là 0.
 TTL: thời gian sống là bản sao của IP TTL. Giá trị của nó được giảm tại mỗi
chặng để tránh lặp như IP.
Kiểu tế bào (Cell mode): Thuật ngữ này dùng khi có một mạng gồm các ATM LSR
dùng trong mặt phẳng điều khiển để trao đổi thông tin VPI/VCI thay vì dùng báo hiệu
ATM. Trong kiểu tế bào, nhãn là trường VPI/VCI của tế bào. Sau khi trao đổi nhãn
trong mặt phẳng điều khiển, ở mặt phẳng chuyển tiếp, router cổng vào phân tách gói
thành các tế bào ATM, dùng giá trị VCI/CPI tương ứng đã trao đổi trong mặt phẳng
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 11
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
điều khiển và truyền tế bào đi. Các ATM LSR ở phía trong hoạt động như chuyển
mạch ATM-chúng chuyển tiếp một tế bào dựa trên VPI/VCI vào và thông tin cổng ra
tương ứng. Cuối cùng, router cổng ra sắp xếp các tế bào thành một gói.
Kiểu khung PPP hoặc Ethernet, giá trị nhận dạng giao thức P-ID (hoặc Ethernet
type) được chèn vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung là MPLS đơn
hướng hay đa hướng.
Hình 1.2: Lớp liên kết dữ liệu là ATM
Hình 1.3: Lớp liên kết dữ liệu Frame-relay
Hình 1.4 : Nhãn trong Shim-giữa lớp 2 và lớp 3
Ngăn xếp nhãn (Lable stack):
Là một tập hợp thứ tự các nhãn gán theo gói để chuyển tải thông 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.
Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn:
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 12
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
Chứa thông tin về nhãn vào, nhãn ra, giao diện vào, giao diện ra.
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ( LSR-Lable Switching Router ):
Là thiết bị chuyển mạch hay thiết bị định tuyến sử dụng trong mạng MPLS để
chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn. Có một số lạo LSR như LSR, LSR-
ATM….
Lớp chuyển tiếp tương đương ( FEC-Forward Equivalence Class ):
FEC là một nhóm các gói, nhóm các gói này chia sẻ cùng yêu cầu trong sự
chuyển tiếp chúng qua mạng. Tất cả các gói trong một nhóm như vậy được cung cấp
cùng cách chọn đường tới đích. Khác với chuyển tiếp IP truyền thống, trong MPLS
việc gán một gói cụ thể vào một FEC cụ thể chỉ được thực hiện một lần khi các gói
vào trong mạng. MPLS không ra quyết định chuyển tiếp với mỗi datagram lớp 3 mà sử
dụng khái niệm FEC. FEC phụ thuộc vào một số các yếu tố, ít nhất là phụ thuộc vào
địa chỉ IP và có thể là phụ thuộc cả vào kiểu lưu lượng trong datagram (thoại, dữ liệu,
fax…).
Cơ sở thông tin nhãn ( LIB-Lable Information Base ):
Là bảng kết nối trong LSR có chứa giá trị nhãn/ FEC được gán vào cổng ra cũng
như thông tin về đóng gói dữ liệu truyền tin để xác định phương thức một gói tin được
chuyển tiếp.
Tuyến chuyển mạch nhãn ( LSP-Lable Switching Path ):
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. Các tuyến chuyển mạch nhãn
chứa một chuỗi các nhãn tại tất cả các nút dọc theo tuyến từ nguồn tới đích. LSP được
thiết lập trước khi truyền dữ liệu hoặc trong khi xác định luồng dữ liệu nào đó. Các
nhãn được phân phối bằng các giao thức như LDP, RSVP
Gói tin dán nhãn:
Gói tin dán nhãn là gói tin mà nhãn được mã hóa trong đó. Trong một số 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 thể dùng được 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 nhãn.
Ấn định và phân phối nhãn:
Trong mạng MPLS, quyết định để kết hợp một nhãn L cụ thể với một FEC F cụ
thể là do LSR phía trước thực hiện. LSR phía trước sau khi kết hợp sữ thông báo
với LSR phía sau về sự 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.
Cơ cấu báo hiệu
 Yêu cầu nhãn: Một LSR yêu cầu một nhãn từ dòng xuống lân cận nên nó có thể
liên kết đến FEC xác định. Cơ cấu này có thể dùng để truyền đến các LSR tiếp
theo cho đến LER lối ra.
 Đáp ứng nhãn: Để đáp ứng một yêu cầu nhãn, LSR luồng xuống sẽ gửi một
nhãn đến các bộ khởi động luồng lên sử dụng cơ cấu ánh xạ nhãn.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 13
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
Hình 1.5: Cơ cấu báo hiệu
1.3.2. Yêu cầu công nghệ MPLS
Nhóm làm việc MPLS đó đưa ra các yêu cầu đối với MPLS như sau:
 MPLS phải có khả năng làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu.
 MPLS phải thích ứng với các giao thức lớp mạng và các công nghệ IP liên
quan.
 MPLS cần hoạt động độc lập với giao thức định tuyến.
 MPLS phải hỗ trợ mọi khả năng chuyển tiếp của nhãn bất kì.
 MPLS phải hỗ trợ chức năng vận hành quản lý và bảo dưỡng.
 MPLS cần xác định và ngăn chặn chuyển tiếp vùng.
 MPLS phải hoạt động tốt trong mạng phân cấp.
 MPLS phải có tính kế thừa.

1.3.3. Thành phần trong công nghệ MPLS
Thành phần cơ bản của MPLS là các LSR.
 LSR Label Swich Route: Là thiết bị bộ định tuyến hoặc chuyển mạch sử dụng
trong mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn.
 Căn cứ vào chức năng của LSR có thể phân thành các loại chính sau:
Loại LSR Chức năng thực hiện
LSR Chuyển tiếp gói có nhãn
LSR biên
Nhận gói IP, kiểm tra tại lớp 3 và đặt vào ngăn xếp nhãn trước
khi gửi gói vào mạng LSR.(Ingress)
Nhận gói tin có nhãn, loại bỏ nhãn, kiểm tra tại lớp 3 và chuyển
tiếp gói IP đến nút tiếp theo.(Egress)
ATM-LSR
Sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển để thiết lập
kênh ảo ATM. Chuyển tiếp tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo.
ATM-LSR biên
Nhận gói có nhãn hoặc không nhãn, phân vào các tế bào ATM
và gửi các tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo.
Nhận các tế bào ATM từ ATM-LSR cận kề, tái tạo các gói từ tế
bào ATM và chuyển tiếp gói có nhãn hoặc không nhãn.
1.3.4. Các cơ chế hoạt động của MPLS
MPLS có hai chế độ hoạt động dựa trên hai môi trường mạng lõi phổ biến hiện
nay là FR và ATM.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 14
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
 Chế độ hoạt động khung MPLS (Frame-mode) :
- Chế độ hoạt động này xuất hiện khi sử dụng MPLS trong môi trường các thiết bị
định tuyến thuần nhất, định tuyến các gói in IP (điểm_điểm). Các gói tin gán nhãn
được chuyển tiếp trên cơ sở khung lớp 2.
- Cơ chế hoạt động của mạng MPLS trong chế độ hoạt động này được mô tả

tronghình.

Hình 1.6 Mạng MPLS trong hoạt động chế độ khung
- Các hoạt động trong mạng số liệu:
Quá trình chuyển tiếp một gói IP qua mạng MPLS. Thể hiện qua một số bước:
 LSR biên lối vào nhận gói IP, phân loại gói vào nhóm chuyển tiếp tương đương
FEC và gán nhãn cho với ngăn xếp nhóm tương ứng FEC đó xác định. Trong
trường hợp định tuyến chỉ một địa chỉ đích, FEC tương ứng sẽ là một mạng con
đích và việc phân loại gói sẽ đơn giản là việc so sánh bảng định tuyến lớp 3
truyền thông.
 LSR lõi nhận gói tin có nhãn và sử dụng bảng định tuyến chuyển tiếp nhãn để
thay đổi nhãn nội vùng trong gói đến với nhãn ngoài vùng tương ứng cùng với
FEC (trong trường hợp này là mạng con IP).
 Khi LSR biên lối ra của vùng FEC này nhận được gói có nhãn, nó làm nhiệm
vụ bỏ nhãn và thực hiện chuyển tiếp gói IP theo bảng định tuyến lớp 3 truyền
thông.
- Mào đầu nhãn.
 Vì phải được chèn trước số liệu đánh nhãn trong chế độ hoạt động khung. Như
vậy nhãn MPLS được chèn vào giữa mào đầu lớp 2 và nội dung thông tin lớp 3
của khung lớp 2 như trong hinh 2.2
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 15
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
 Do nhãn MPLS được chèn vào vị trí như vậy nên bộ định tuyến gửi thông tin
phải có phương tiện gì đó thông báo cho Router nhận rằng gói đang được gửi đi
không phải là gói IP thuần mà là gói có nhãn (gói MPLS).

Hình 1.7 Vị trí của nhãn MPLS trong khung lớp 2
 Trong môi trường LAN, các gói có nhãn truyền tải gói lớp 3 Unicast hay
mulicast sử dụng giá trị 8847 H và 8848 H cho dạng Ethernet. Các giá trị này
sử dụng trực tiếp trên phương tiện Ethernet.

 Các gói MPLS truyền giữa một cặp Router qua kênh ảo ATM Forum được bọc
với mào đầu SNAP sử dụng giá trị cho dạng Ethernet như trong môi trường
LAN.
- Chuyển mạch nhãn trong chế khung:
Chúng ta xem xét quá trình chuyển đổi nhãn trong mạng MPLS sau khi nhận
đuợc một gói IP
 Sau khi nhận khung PPP lớp 2 từ Router biên số 1, LSR lõi 1 lập tức nhận dạng
gói tin nhận dạng gói tin nhận được là gói có nhãn dựa trên giá trị trường giao
thuế PPP và thực hiện kiểm tra nhãn trong cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn LFIB
 Kết quả cho thấy nhãn vào là 30 được thay thế bằng nhãn ra 28 tương ứng với
việc gói tin sẽ chuyển tiếp đến LSR lõi 2.
 Tại đây nhãn được kiểm tra, nhãn số 28 được thay thế bằng nhãn số 37 và nhãn
ra được xác định gói tin chuyển đến LSR biên số.
 Tại LSR biên số 3, nhãn 37 bị loại bỏ và việc kiểm tra địa chỉ lớp 3 được thực
hiện, gói tin được chuyển đến Router ngoài mạng MPLS.
 Các gói chuyển mạch trên được áp dụng với các gói tin có 1 nhãn hay có nhiều
nhãn ( trong trường hợp VPN thông thường một nhãn được gắn cố định cho
VPN Server.)
- Quá trình liên kết nhãn và lan truyền nhãn.
 Khi xuất hiện một LSR mới trong mạng MPLS hay bắt đầu khởi tạo mạng
MPLS, các thành viên LSR trong mạng MPLS phải có liên lạc với nhau qua
quá trình khai báo thông tin qua bản tin Hello. Sau khi bản được gửi một phần
giao dịch giữa 2 LSR được thực hiện.Thủ tục giao dịch là giao thức LDP.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 16
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
 Ngay sau khi LIB (cơ sở dữ liệu nhãn) được tạo ra trong LSR nhãn được gán
cho mỗi FEC mà LSR nhận biết được. Đối với trường hợp chúng ta đang xem
xét định tuyến dựa trên đích Unicast, FEC tương đương với Frefix trong bảng
định tuyến IP và bảng định tuyến chuyển đổi khác trong LIB. Bảng chuyển đổi
này được cập nhật liên tục khi xuất hiện những nội dung mới, nhãn mới được

gán cho tuyến mới.
 Do LSR dán nhãn cho mỗi IP Prefix trong bảng định tuyến và nhãn là phương
tiện được LSR khác sử dụng khi gói tin có nhãn đến LSR đó nên phương pháp
và phân phối nhãn này được gọi là gán nhãn độc lập với quá trình phân phối
ngược không yêu cầu.
 Việc liên kết các nhãn được quảng bá ngay đến tất cả các Router thông qua
phiên LDP.
 Chế độ hoạt động tế bào MPLS (Cell-mode):
- Khi xem xét triển khai MPLS qua ATM cần phải giải quyết một số trở ngại sau:
 Hiện tượng không tồn tại một cơ chế nào cho việc trao đổi trực tiếp các gói tin
IP giữa 2 nút MPLS cận kề qua giao diện ATM phải được thực hiện qua kênh
ảo ATM.
 Các tổng đài ATM không thể thực hiện việc kiểm tra nhãn hay địa chỉ lớp 3.
Khả năng duy nhất của tổng đài ATM đó là chuyển đổi từ VC đầu vào sang VC
đầu ra của giao diện ra.
- Như vậy cần thiết phải xây dựng một số cơ chế đảm bảo việc thực thi MPLS qua
ATM như sau:
 Các gói IP trong mảng điều khiển không thể trao đổi trực tiếp qua giao diện
ATM. một kênh ảo VC phải được thiết lập giữa 2 nút MPLS kế cận để trao đổi
gói thông tin điều khiển .
 Nhãn trên cùng trong ngăn xếp phải được sử dụng cho các giá trị VPI/VCI.
 Các thủ tục gán và phân phối nhãn phải đảm bảo cho các tổng đài ATM không
phải kiểm tra địa chỉ lớp 3.
- Kết nối trong mạng điều khiển thông qua giao diện LC-ATM.
Cấu trúc MPLS đòi hỏi liên kết thuần IP giữa các mảng điều khiển của các LSR lân
cận trao đổi liên kết nhãn cũng như các gói điều khiển khác .
Như vậy chế độ hoạt động tế bào được hoạt động theo các bước sau:
 Bước 1: Gửi yêu cầu cho giá trị nhãn X đến nút cận kề.
 Bước 2: ATM-LSR lõi 1 gửi yêu cầu giá trị nhãn X đến ATM-LSR lõi 2.
 Bước 3: ATM-LSR lõi 2 gửi yêu cầu giá trị nhãn X đến ATM-LSR biên 3.

 Bước 4: LSR biên 3 gán giá trị VPI/VCI và gửi trả lời ATM-LSR lõi 2.
 Bước5: LSR lõi 2 gán giá trin VPI/VCI nội vùng, chuyển đổi VPI/VCI vào sang
VPI/VCI ra và gửi giá trị VPI/VCI mới đến ATM-LSR lõi 1.
Bước 6: Giá trị VPI/VCI nội vùng được gán bởi ATM-LSR lõi 1 gửi đến LSR biên
1 trả lời yêu cầu
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 17
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
Hình 1.8 : Mạng MPLS trong chế độ hoạt động tế bào
.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 18
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
Hình 1.9 : Trao đổi thông tin giữa các LSR cận kề
- Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR
Việc chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR được thực hiện trực
tiếp qua các bước sau:
 ATM-LSR biên lõi vào nhận gói có nhãn hoặc không có nhãn, thực hiện việc
kiểm tra cơ sở dữ liệu chuyển tiếp FIB hay cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn LFIB
và tìm ra giá trị VPI/VCI đầu ra để sử dụng như nhãn lối ra. Các gói có nhãn
được phân chia thành các tế bào ATMvà gửi đến ATM-LSR tiếp theo. Giá trị
VPI/VCI được gắn vào tiêu đề từng tế bào.
 Các nút ATM-LSR chuyển mạch tế bào theo giá trị VPI/VCI trong tiêu đề của
tế bào theo cơ chế chuyển mạch ATM truyền thống. Cơ chế phân bố và phân
phối nhãn phải đảm bảo việc chuyển đổi giá trị VPI/VCI nội vùng và ngoại
vùng là chính xác.
 ATM-LSR biên lối ra (khỏi miền ATM-LSR) tái tạo lại các gói có nhãn từ các
tế bào, thực hiện việc kiểm tra nhãn và chuyển tiếp tế bào đến LSR tiếp theo.
Việc kiểm tra nhãn dựa trên giá trị VPI/VCI của tế bào đến mà không dựa vào
nhãn trên đỉnh của ngăn xếp trong tiêu đề nhãn MPLS do ATM-LSR giữa các
biên của miền ATM-LSR chỉ thay đổi nhãn bên trong các tế bào ATM. Lưu ý
rằng nhãn đỉnh của ngăn xếp được lập giá trị bằng 0 bởi ATM-LSR biên lối vào

trước khi gói có nhãn được phân chia thành các tế bào.
1.3.5. Giao thức cơ bản của MPLS
Quá trình hoạt động của mạng MPLS sử dụng các giao thức sau:
 Giao thức điều khiển gán nhãn (độc lập và theo yêu cầu)
 Giao thức phát hiện và chống vòng lặp
 Giao thức phân phối nhãn LDP
 Giao thức giành trước tài nguyên RSVP
 Giao thức CR-LDP
 Giao thức MPLS-BGP
1.3.6 TỔNG KẾT
Chúng ta đã tìm hiểu những thành phần chính trong kỹ thuật chuyển mạch đa giao
thức MPLS. Chức năng cơ bản nhất của MPSL là phục vụ cho việc chuyển gói dữ liệu
bằng thuật toán chuyển mạch trên đường dẫn được xác định bằng kỹ thuật định tuyến
dựa vào địa chỉ đích ( destination_based routing). Giao thức phân phối nhãn LDP
( Label Switching Path), trên đường định tuyến này. Giao thức LDP hoạt động trên kết
nối TCP và cung cấp nhiều hình thức phân bổ nhãn khác nhau như : xuôi dòng
( downstream) hay xuôi dòng theo yêu cầu ( downstream on demand), điều khiển LSP
độc lập( Independent) hay theo thứ tự ( ordered LSP control, tự do (liberal) hay duy trì
đàm thoại (converative label retention). Ngoài ra vẫn có nhưng giao thức khác phục vụ
cho việc xây dựng LSP như : RVSP, BGP.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 19
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ GMPLS
2.1. Giới thiệu chung
Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS (Generalized
Multiprotocol Labed Switching) là bước phát triển theo của công nghệ chuyển mạch
nhãn đa giao thức MPLS. GMPLS thực chất là sự mở rộng chức năng điều khiển của
mạng MPLS, nó cho phép kiến tạo mặt phẳng điểu khiển quản lý thống nhất không chỉ
ở lớp mạng mà còn thực hiện đối với các lớp ứng dụng, truyền dẫn và lớp vật lý. Việc
kiến tạo một mặt phẳng điều khiển thống nhất đối với các lớp mạng hứa hẹn khả năng

tạo ra một mạng đơn giản về điều hành và quản lý, cho phép cung cấp các kết nối từ
đầu cuối tới đầu, quản lý tài nguyên mạng một cách hoàn toàn tự động và cung cấp các
mức chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau các ứng dụng trên mạng.
Công nghệ GMPLS cho phép các nút mạng tự động cung cấp các kết nối theo
yêu cầu do vậy giá thành chi phí cung cấp kết nối cũng như giá thành quản lý bảo
dưỡng giảm đi rất nhiều, thời gian cung ứng kết nối cung cấp dịch vụ giảm đi rất nhiều
so với phương pháp truyền thống (tính theo giờ hoặc phút so với tuần hoặc tháng của
phương thức nhân công truyền thống). Các chức năng của GMPLS được mô tả trong
bảng 2.1:
Bảng 2.1: Chức năng thực hiện trong GMPLS
Vùng chuyển
mạch
Kiểu lưu
lượng
Lược đồ chuyển
tiếp
Thiết bị ví dụ Ký hiệu
Gói, tế bào IP, ATM Nhãn, kết nối Bộ định tuyến IP, Chuyển mạch
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 20
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
kênh ảo ATM switching gói (PSC)
Thời gian TDM / SONET Khe thời gian
Hệ thống đấu nối
chéo(DSC),
ADM
Chuyển mạch
TDM
Bước sóng Trong suốt Lambda DWDM
Chuyển mạch
Lambda(LSC)

Vật lý Transparent Fiber, line OXC
Chuyển mạch
sợi quang(FSC)
2.2. Bộ giao thức GMPLS
Sự phát triển MPLS thành GMPLS đã mở rộng giao thức báo hiệu (RSVP-TE,
CR-LDP) và giao thức định tuyến (OSPF-TE, IS-IS-TE). Các mở rộng này dùng cho
các đặc tính mạng quang và TDM/SONET. Ngoài ra trong GMPLS thêm vào giao
thức quản lí liên kết LMP (Link Management Protocol). Giao thức quản lí liên kết là
một giao thức mới để quản lí và bảo dưỡng mặt phẳng điểu khiển và mặt phảng dữ liệu
giữa hai node lân cận nhau. LMP là giao thức dựa trên IP bao gồm các mở rộng đối
với RSVP-TE và CR-LDP. Bảng 2.2 tóm tắt các giao thức và các mở rộng của
GMPLS .
Bảng 2.2: Các giao thức và các mở rộng của GMPLS
Định
tuyến
OSPF-TE,
IS-IS-TE
Giao thức định tuyến dùng cho việc khám phá một cách tự
động về topo mạng, thông báo các tài nguyên khả dụng. Một
số tăng cường chính gồm:
_ Cho biết loại bảo vệ tuyến (1+1, 1:1, không bảo vệ, lưu
lượng phụ thêm).
_ Nhận và thông báo các liên kết không có địa chỉ IP-nhận
dạng liên kết.
_ Nhận dạng giao diện vào và ra.
_ Khám phá tuyến khác nhau cho dự phòng.
Báo hiệu
RSVP-TE,
CR-LDP
Giao thức báo hiệu dùng cho quá trình thiết lập các LSP

mang lưu lượng. Các tăng cường chính:
_ Trao đổi nhãn, bao gồm cả các mạng không phải chuyển
mạch gói.
_ Thiết lập các LSP 2 hướng.
_ Báo hiệu để thiết lập đường dự phòng.
_ Thúc đẩy việc gán nhãn thông qua các nhãn được đề xuất.
_ Hỗ trợ chuyển mạch băng tần-tập các bước sóng gần nhau
được chuyển mạch với nhau.
Quản lý
liên kết
LMP _ Quản lý kênh điều khiển: được thiết lập bởi các thông số
liên kết (ví dụ như tần số gửi bản tin keep-alive) và đảm bảo
sự hoạt động tốt cho cả liên kết.
_ Kiểm tra việc kết nối liên kết: Đảm bảo kết nối vật lý của
liên kết giữa các node lân cận, sử dụng một ping-như bản tin
kiểm tra.
_ Liên hệ các đặc tính liên kết: Xác định các đặc tính liên
kết của các node lân cận.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 21
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
_ Cô lập lỗi: Cô lập các lỗi đơn hoặc lỗi kép trong miền
quang
2.3. Hoạt động của GMPLS.
2.3.1. Định tuyến.
Hoạt động và vai trò của thuật toán định tuyến theo đường ngắn nhất có ràng
buộc (CSPF-Constrain Short Path First): Khi có một yêu cầu dịch vụ khởi tạo từ một
phần mềm quản lí như SNMP đến node đầu vào. Node này tìm kiếm trong cơ sở dữ
liệu TE để tìm ra đường tốt nhất giữa các điểm cuối dịch vụ. Tốt nhất ở đây được hiểu
là đường có số liên kết hoặc độ trễ mạng nhỏ nhất trong khi vẫn thoả mãn được các
ràng buộc và chính sách yêu cầu của người sử dụng. Các ràng buộc là vấn đề được

quan tâm nhất của mặt phẳng điều khiển thông minh.
Những ràng buộc cơ bản bao gồm:
-Tránh các liên kết và node cụ thể: điều này được sử dụng thường xuyên để
nhận được những đường độc lập về lỗi. Node và liên kết có cùng mức rủi ro được tập
hợp thành nhóm.
2.3.2. Báo hiệu dịch vụ
Việc cấu hình mỗi thành phần có mặt trên đường với mọi tham số cần thiết phải
được thực hiện để bắt đầu dịch vụ. Trong mạng GMPLS sử dụng các giao thức báo
hiệu RSVP-TE và CR-LDP, đó là mở rộng của các giao RSVP kết hợp với kĩ thuật lưu
lượng.
Vai trò của RSVP-TE hay CR-LDP trong báo hiệu dịch vụ: Một khi đã lựa
chọn được đường, các giao thức báo hiệu như RSVP-TE sẽ được sử dụng để thiết lập
mỗi thành phần mạng trên đường đó.
2.3.3. Xử lý lỗi mặt phẳng điều khiển
Hai loại chính của lỗi có thể tác động vào mặt phẳng điều khiển. Loại thứ nhất
được gọi là lỗi kênh điều khiển, lỗi này liên quan tới việc mất thông tin điều khiển
giữa hai node lân cận.
Hình 2.1: Một số lỗi xảy ra trong GMPLS
Loại thứ hai được gọi là lỗi node, lỗi này liên quan đến các node mất trạng thái
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 22
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
điều khiển (sau khi khởi động lại chẳng hạn) nhưng không mất trạng thái chuyển tiếp
dữ liệu của nó. Trong các mạng vận chuyển, những loại lỗi mặt phẳng điều khiển như
vậy không được gây ra ảnh hưởng đến các kết nối đang tồn tại. Cho nên phải có cơ chế
để phát hiện cuộc liên lạc điều khiển bị thất bại và thủ tục khôi phục phải đảm bảo sự
kết nối tại hai đầu cuối của kênh điều khiển.
2.4. Kỹ thuật định tuyến trong GMPLS
2.4.1. Định tuyến trong MPLS
Cũng như trong mạng IP truyền thống, định tuyến trong mạng MPLS thực hiện hai
chức năng sau:

_ Quảng bá thông tin về topo mạng: Quảng bá các thông tin về topo qua mạng
để tạo thành một tập các tài nguyên mức mạng không đổi giữa các LSR. Tuy nhiên,
tập không đổi này không có nghĩa là giống nhau. Vì mạng có thể được chia thành các
cấp theo khía cạnh kinh doanh, kĩ thuật hay địa lí, các LSR cần phải được trang bị đủ
thông tin để thực hiện việc chọn đường tại các mức khác nhau. Vấn đề mấu chốt của
việc truyền thông tin quảng bá topo mạng là trả lời được những câu hỏi “cái gì”, “cho
ai ”, và “bằng cách nào ”. Nghĩa là thông tin nào cần được phân phối đến ai và bằng
cách nào để truyền thông tin này đi.
Quảng bá thông tin về topo mạng
Mục đích của việc quảng bá thông tin về topo mạng là để thông báo các thông
tin cần thiết, đầy đủ một cách hiệu quả cho các LSR để chúng có khả năng chọn một
đường đi tối ưu cho gói tin. Mối quan tâm chính đối với quảng bá thông tin topo là khả
năng nâng cấp.
Chọn đường
Chọn đường có thể thực hiện theo phương thức online hay offline. Việc chọn
phương án nào tuỳ thuộc vào độ phức tạp tính toán, thông tin topo có thể của các tình
huống cụ thể. Cả hai phương thức chọn đường này đều có thể thực hiện. Chẳng hạn
nhà khai thác có thể sử dụng thuật toán online để xử lí tập các quyết định chọn đường
và thuật toán offline để xử lí lưu lượng phức tạp.
 Cải tiến định tuyến trong GMPLS
Trong mạng GMPLS giao thức định tuyến phải được cải tiến để phù hợp với
cấu trúc của nó, tức là nó phải hỗ trợ cho mạng quang điều khiển, mạng ghép kênh
theo thời gian. Mặt khác với tốc độ tăng của lưu lượng hiện nay đòi hỏi số đường cáp
cần cung cấp để đấu nối giữa các bộ định tuyến rất lớn. Do đó xuất hiện những vấn đề
sau:
-Số lượng liên kết trong mạng GMPLS được yêu cầu có thể lớn hơn trong mạng
MPLS.
-Phát hiện lỗi nhanh và chuyển kênh có lỗi tới kênh thay thế. Để hiểu rõ hơn về
các cải tiến định tuyến, ta xét qua các giao thức về trạng thái định tuyến như IS-IS và
OSPF. Trong đó ta coi mạng là một lưu đồ và các node là các thành phần mạng và

biên mạng là những đường nối (cáp). Những biên trong lưu đồ có các thuộc tính gắn
với nó như: địa chỉ IP, chi phí và băng thông dành sẵn.
2.4.2. Kỹ thuật định tuyến hỗ trợ chất lượng dịch vụ MPLS/GMPLS
a) Định tuyến đảm bảo QoS trong MPLS
Định tuyến QoS xác định tuyến dựa trên tài nguyên mạng hiện có và yêu cầu của
luồng lưu lượng. Kết quả là chất lượng của ứng dụng được đảm bảo và cải tiến so với
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 23
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
định tuyến nỗ lực tối đa truyền thống. Nó có các ưu điểm sau:
Nếu tải lưu lượng vượt quá giới hạn của tuyến đường đang có thì định tuyến
đảm bảo QoS đưa ra nhiều tuyến khác để truyền lưu lượng dư đó.
_ Nếu xảy ra lỗi mạng hoặc lỗi nút thì định tuyến đảm bảo QoS sẽ lựa chọn một
tuyến đường đi thay thế để nhanh chóng khôi phục lại việc truyền dữ liệu mà không
làm giảm nhiều QoS.
_ Các loại lưu lượng khác nhau có yêu cầu QoS khác nhau, các tổ hợp lưu
lượng có nguồn và đích giống nhau có thể đi các tuyến đường khác nhau.
b) Một số thuật toán định tuyến QoS trong MPLS
Các giải pháp định tuyến đảm bảo QoS trong MPLS được cải thiện từ thuật
toán tìm đường ngắn nhất và bổ sung một số điều kiện ràng buộc của mạng. Một số
thuật toán hỗ trợ định tuyến đảm bảo QoS trong mạng MPLS được trình bày dưới đây.
Thuật toán bước nhảy tối thiểu MHA (min Hop Algorithm): Thuật toán bước
nhảy tối thiểu là thuật toán đơn giản nhất nhằm tìm ra một đường dẫn với số bước
nhảy tối thiểu từ nguồn tới đích, mặc dù thuật toán này có khả năng tìm được đường
dẫn đáp ứng được yêu cầu băng thông và có ưu điểm là tính toán nhanh, nhưng MHA
gây ra hiện tượng nghẽn cổ chai tại liên kết tải lớn trong mạng.
Thuật toán tìm đường ngắn nhất và rộng nhất WSPA (Widest Sortest Path
Algorithm): Thuật toán tìm đường ngắn nhất và rộng nhất (WSPA) là một thuật toán
cải tiến từ thuật toán bước nhảy tối thiểu nhằm cân bằng tải lưu lượng mạng.
Thuật toán định tuyến nhiễu tối thiểu MIRA (Minimum Inteference Routing
Algorithm): Mục tiêu của thuật toán này là cung cấp đường dẫn có nhiễu ít nhất với

các yêu cầu kết nối đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP trong tương lai giữa các cặp
nguồn – đích khác. Thuật toán này giả thiết có một số nhận định về tiềm năng của các
cặp nguồn- đích.
2.4.3. Định tuyến gán bước sóng trong GMPLS
Do GMPLS gắn trực tiếp tới điều khiển luồng quang nên bài toán định tuyến
trong GMPLS phải tìm được các bước sóng được lựa chọn bằng cách tối thiểu tắc
nghẽn cho chuỗi các kết nối. Dưới đây là một số thuật toán điển hình.
Thuật toán gán bước sóng theo thứ tự bước sóng. Một ví dụ về thuật toán gán
bước sóng đơn giản nhưng hiệu quả là gán bước sóng theo thứ tự bước sóng. Trong
thuật toán này, các bước sóng được đánh chỉ số và luồng quang sẽ cố gắng lựa chọn
bước sóng với chỉ số thấp nhất trước khi lựa chọn bước sóng với một chỉ số cao hơn.
Thuật toán gán bước sóng ngẫu nhiên. Phưong pháp khác để lựa chọn các
bước sóng khác nhau là lựa chọn đơn giản một trong các bước sóng ngẫu nhiên. Nói
chung, thuật toán gán bước sóng theo thứ tự bước sóng sẽ làm tốt hơn gán bước sóng
ngẫu nhiên khi thông tin đầy đủ về trạng thái mạng có thể sử dụng.
Thuật toán gán bước sóng dựa trên bước sóng sử dụng nhiều nhất và ít nhất.
Thuật toán gán bước sóng đơn giản khác bao gồm thuật toán gán bước sóng dựa trên
bước sóng sử dụng nhiều nhất và ít nhất.
Đặt trước song song. Bài toán dựa trên định tuyến trạng thái liên kết cho rằng
mỗi nút duy trì thông tin tổng thể về cấu hình mạng và trạng thaí hiện tại của mạng
bao gồm thông tin về các bước sóng đang được sử dụng trên mỗi tuyến liên kết. Dựa
trên thông tin tổng thể này nút có thể tính toán tuyến tối ưu tới đích với bước sóng
nhất định.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 24
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
Đặt trước theo chặng. Khác với đặt trước song song là đặt trước theo chặng
trong đó bản tin điều khiển được gửi dọc theo tuyến đã lựa chọn từng chặng kế tiếp
nhau. Ở mỗi nút trung gian, bản tin điều khiển được xử lý trước khi chuyển tiếp tới
nút tiếp theo. Khi bản tin điều khiển tiến tới đích, nó được xử lý và gửi lại nút nguồn.
2.5. Kết luận chương II

Trong chương II đã giới thiệu về công nghệ chuyển mạch GPMLS. Nó được
ứng dụng trong mạng điều khiển, thực hiện quản lý kết nối cho mảng số liệu gồm cả
chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh (như TDM, chuyển mạch bước sóng và chuyển
mạch quang). Trong chương này cũng trình bày đầy đủ bộ giao thức GMPLS, hoạt
động, kỹ thuật định tuyến của công nghệ GMPLS. Qua đó ta có thể hiểu được những
vấn đề liên quan tới giải pháp và công nghệ trong GMPLS cũng như nắm được những
vấn đề cơ bản của công nghệ GMPLS.
CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MPLS/GMPLS
3.1 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ MPLS
3.1.1 MẠNG RIÊNNG ẢO VPN (Virtual Private Network – VPN ).
Mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network) là một trong những ứng dụng rất
quan trọng trong mạng MPLS. Các công ty, doanh nghiệp đặc biệt các công ty đa quốc
gia có nhu cầu rất lớn về loại hình dịch vụ này. Với VPN họ hoàn toàn có thể sử dụng
các dịch vụ viễn thông, truyền số liệu nội bộ với chi phí thấp, an ninh bảo đảm. Nhờ
có cơ chế bảo mật và cung cấp lớp dịch vụ (QoS) theo yêu cầu mà MPLS là một công
nghệ rất phù hợp cho mạng riêng ảo VPN. Ở phần này chúng ta sẽ tìm hiểu về mô hình
mạng riêng ảo trên mạng MPLS.
Đây là một ứng dụng rất quan trọng đáp ứng các yêu cầu của các mạng riêng sử
dụng hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia với những yêu cầu khác nhau về độ an toàn, bảo
mật và chất lượng dịch vụ. An ninh mạng không chỉ quan trọng đối với các nhà cung
cấp dịch vụ ISP mà còn có ý nghĩa quyết định đối với các cơ quan chính phủ và các
doanh nghiệp. Các giải pháp cho hệ thống WAN như sử dụng đường dây thuê riêng,
Frame-relay không có sự mềm dẻo linh hoạt về mặt kết nối, mở rộng mạng cũng như
an toàn thông tin, hơn nữa chi phí lại cao.
3.1.1.1 Sự phát triển của VPN.
Ban đầu các mạng máy tính được triển khai với hai công nghệ chính: leased-lines
cho các kết nối lâu dài và dial-up lines cho các kết nối không liên tục, chỉ khi có yêu
cầu.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 25
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng

Hình 3. 1: Mạng máy tính điển hình cách đây 16 năm
Ban đầu mạng máy tính được triển khai cho khách hàng với tính bảo mật khá tốt,
nhưng giá cả lại khá cao bởi hai lý do sau:
 Lưu lượng trao đổi giữa hai vùng trong mạng thay đổi theo từng thời điểm
trong ngày, từng ngày trong tháng, thậm chí là theo mùa (ví dụ, lưu lượng trong
đợt có sự kiện quan trọng tăng lên đáng kể).
 Người sử dụng đầu cuối luôn luôn yêu cầu được đáp ứng nhanh, kết quả là yêu
cầu băng thông cao giữa các site, nhưng băng thông thuê đó chỉ được sử dụng
trong một khoảng thời gian khi các users ở trạng thái active.
Hai lý do trên đã thúc đẩy các nhà cung cấp dịch vụ phát triển và triển khai một
công nghệ cung cấp cho khách hàng với chất lượng dịch vụ tương đương với đường
leased lines.
Hình 3. 2: Mạng Frame-relay đặc trưng
3.1.1.2 Phân loại VPN
Có 3 loại mạng riêng ảo, đó là:
 Intranet VPN: VPN kết nối hai mạng với nhau (site-to-site). Được sử dụng
để kết nối các văn phòng, chi nhánh trong một công ty.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 26
Chuyên đề: Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: TS.Lê Nhật Thăng
 Extranet VPN: Được sử dụng khi có nhu cầu trao đổi thông tin giữa mạng
của công ty với mạng của các đối tác bên ngoài.
Hình 3. 3: Mô hình mạng Extranet
 Remote acces VPN (VPN truy cập từ xa): Được dùng cho những người làm
việc di động, cần phải truy cập an toàn với mạng tới mạng riêng của công ty từ
bất kỳ vị trí địa lý nào thông qua một môi trường chia sẻ (như mạng điện thoại
công cộng). Một số văn phòng nhỏ cũng có thể sử dụng kiểu truy cập này để
nối với mạng riêng của công ty mình.
 Thực tế, người dùng từ xa sẽ kết nối tới nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) và
ISP sẽ thiết lập kết nối tới mạng riêng của công ty. Sau khi đã tạo được kết nối
giữa hai máy tính của người dùng ở xa với mạng riêng của công ty, một đường

hầm sẽ được thiết lập giữa hai đầu cuối và dữ liệu được trao đổi qua đường hầm
đó.
3.1.1.3 Chức năng của VPN
VPN có các chức năng cơ bản sau:
 Sự tin cậy: Người gửi có thể mã hóa các gói dữ liệu trước khi chúng được
truyền qua mạng. Bằng cách này thì người khác không thể truy cập thông tin
mà không được sự cho phép. Nếu có lấy được thì cũng không đọc được
 Tính toàn vẹn: Người nhận có thể kiểm tra rằng dữ liệu đã được truyền qua
mạng Internet mà không có sự thay đổi nào
 Xác thực nguồn gốc: Người nhận có thể xác thực nguồn gốc của gói dữ liệu,
đảm bảo và xác thực nguồn thông tin.
3.1.2 Truyền Tải( NGN)
3.1.2.1 Mở đầu
Xác định được xu hướng tất yếu của thị trường viễn thông thế giới, cũng như
nhu cầu thông tin, viễn thông trong nước, hội đồng quản trị Tổng công ty bưu chính
viễn thông Việt Nam đã đưa ra quyết định số 393 QĐ/VT/HĐQT ngày 16/11 năm
2001 về việc phê duyệt định hướng tổ chức mạng viễn thông đến năm 2010. Trong đó
xác định việc xây dựng mạng thế hệ kế tiếp NGN cho Tổng công ty BCVT.
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Page 27