Các Kiểu Nhãn (Label) trong MPLS ppt

Nhãn (Label) trong MPLS
Nhãn là giá trị có chiều dài cố định dùng để nhận diện một FEC nào đó. Nhãn được “dán
” lên một gói để báo cho LSR biết gói này cần đi đâu. Giá trị nhãn định nghĩa chỉ mục
(index) để dùng trong bảng chuyển tiếp.
Một gói lại có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này chứa trong một nơi
gọi là stack nhãn (label stack). Stack nhãn là một tập hợp gồm một hoặc nhiều entry nhãn
tổ chức theo nguyên tắc LIFO. Tại mỗi hop trong mạng chỉ xử lý nhãn hiện hành
trên đỉnh stack. Chính nhãn này sẽ được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói.
1. Kiểu khung (Frame Mode)
Kiểu khung là thuật ngữ khi chuyển tiếp một gói với nhãn gắn trước tiêu đề lớp 3. Một
nhãn được mã hóa với 20Bit, nghĩa là có thể có 2020 giá trị nhãn khác nhau. Một gói có
nhiều nhãn gọi là chồng nhãn (Label Stack). Ở mỗi chặng trong mạng chỉ có một nhãn
bên ngoài được xem xét.
EXP=Experimental(3Bit):Dành cho thực nghiệm. Cisco IOS sử dụng các Bit này
để giữ các thông báo cho QoS. Khi các gói xếp hàng có thể dùng các bit EXP tương tự
các bit IP ưu tiên (IP Precedence).
S=BottomosStack(1Bit):Là bit cuối chồng. Nhãn cuối chồng bit này được thiết lập là 1,
các nhãn khác có bit này là 0.
TTL = Time To Live (8Bit): Là bản sao của IP TTL. Giá trị của nó được giảm tại mỗi
chặng để tránh lặp. TTL thường được dùng khi người điều hành muốn che giấu cấu hình
mạng bên dưới nếu có sự xâm nhập từ mạng ngoài.
Các kỹ thuật lớp 2 như Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP không có trường nào phù hợp
trong header của frame có thể mang nhãn. Vì vậy, stack nhãn sẽ được chứa trong shim
header. Shim header được chèn vào giữa header lớp liên kết và header lớp mạng, như
hình 1.4.
2. Kiểu tế bào (Cell Mode)
Thuật ngữ này dùng khi có một mạng gồm các ATM LSR dùng MPLS trong mặt phẳng
điều khiển để thay đổi thông tin VPI/CVI thay vì dùng báo hiệu ATM. Thực tế trong kiểu
tế bào, nhãn thường là VPI/VPI của tế bào. Sau khi trao đổi nhãn trong mặt phằng điều
khiển, ở mặt phẳng chuyển tiếp, Router ngõ vào phân tách gói thành các tế bào ATM,
dùng giá trị VPI/VCI tương ứng đã trao đổi trong mặt phẳng điều khiển để chuyển 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 ngõ
ra (Egress Router) sắp xếp lại các tế bào thành một gói.
GFC (Generic Flow Control): Điều khiển luồng chung
VPI (Virtual Path Identifier): Nhận dạng đường ảo
VCI (Virtual Channel Idientifier): Nhận dạng kênh ảo
PT (Payload Type): Chỉ thị kiểu trường tin
CLP (Cell Loss Priority): Chức năng chỉ thị ưu tiên hủy bỏ tế bào
HEC (Header Error Check): Kiểm tra lỗi tiều đề
Đường chuyển mạch nhãn LSP
(Label Switched Path)
Đường chuyển mạch nhãn LSP là một đường nối giữa router ngõ vào (ingress- LER) và
router ngõ ra (egress-LER), được thiết lập bởi các nút MPLS để chuyển các
gói đi xuyên qua mạng. Đường dẫn của một LSP qua mạng được định nghĩa bởi sự
chuyển đổi các giá trị nhãn ở các LSR dọc theo LSP bằng cách dùng thủ tục hoán đổi
nhãn. 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 việc sử dụng giao thức phân phối nhãn (Label
Distribution Protocol-LDP) hoặc giao thức dành trước tài nguyên (Resource Reservation
Protocol-RSVP) trên các giao thức định tuyến giống như BGP, OSPF.
1. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB
Trong mạng IP, quyết định chuyển tiếp gói được xác lập bằng cách thực hiện tra cứu địa
chỉ đích trong bảng FIB để xác định hop kế và giao diện ra. Trong mạng MPLS, mỗi LSR
duy trì một bảng LFIB riêng rẽ và tách biệt với FIB. Bảng LFIB có
hai loại entry là ILM (Incoming Iabel Map) và FTN (FEC-to-NHLFE)
NHLFE (Next Nop Nabel Norwarding Entry) là subentry chứa các trường như địa
chỉhopkế,cáctácvụstacknhãn,giaodiệnravàthôngtinheaderlớp2.ILMánhx
ạ mộtnhãnđếnmộthoặcnhiềuNHLFE.Nhãntronggóiđếnsẽdùngđểchọn ra
một entry ILM cụ thể nhằm xác định NHLFE. Còn FTN ánh xạ mỗi FEC
vào một hoặc nhiều NHLFE. Nhờ các entry FTN, gói chưa có nhãn được
chuyển thành gói có nhãn.

Như vậy, khi một gói không có nhãn thuộc một FEC đi vào miền MPLS, ingress- LER sẽ
sử dụng một entry LFIB loại FTN để chuyển gói không nhãn thành gói có nhãn. Sau đó,
tại các core-LSR sử dụng một entry LFIB loại ILM để hoán đổi nhãn vào bằng nhãn ra.
Cuối cùng, tại egress-LER sử dụng một entry LFIB loại ILM để gỡ
bỏ nhãn đến và chuyển tiếp gói không nhãn đến router kế tiếp.
2. Cấu trúc nút của MPLS
Một nút của MPLS có 2 mặt phằng: Mặt phẳng chuyển tiếp MPLS và mặt phẳng điều
khiển MPLS. Nút MPLS có thể thực hiện định tuyến lớp 3 hoặc chuyển mạch lớp 2. Kiến
trúc cơ bản của một nút MPLS như sau:
4. Mặt phẳng chuyển tiếp (Forwarding Plane)
Mặt phẳng chuyển tiếp sử dụng một cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB (Label
Forwarding Information Base) để chuyển tiếp các gói. Mỗi nút MPLS có hai bảng liên
quan đến việc chuyển tiếp là cơ sở thông tin nhãn LIB (Label Information Base) và LFIB.
LIB chứa tất cả các nhãn được nút MPLS đánh dấu cục bộ và ánh xạ của các nhãn này
đến các nhãn được nhận từ láng giềng (MPLS Neighbor) của nó. LFIB sử dụng một tập
con các nhãn trong LIB để thực hiện chuyển tiếp gói.
Mặt phẳng điều khiển (Control Plane)
Mặt phẳng điều khiển MPLS chịu trách nhiệm tạo ra và lưu trữ LFIB. Tất cả các
nút MPLS phải chạy một giao thức định tuyến IP để trao đổi thông tin định tuyến đến các
nút MPLS khác trong mạng.
Các giao thức định tuyến Link-State như OSPF ve IS-IS là các giao thức được chọn vì
chúng cung cấp cho mỗi nút MPLS thông tin toàn mạng. Trong các bộ định tuyến thông
thường, bảng định tuyến IP dùng để xây dựng bộ lưu trữ chuyển mạch nhanh (Fast
Switching Cache) hoặc FIB (dùng bởi CEF - Cisco Express Forwarding). Tuy nhiên với
MPLS, bảng định tuyến IP dùng để cung cấp thông tin của mạng đích
và subnet prefix. Các giao thức định tuyến Link-State gửi thông tin định tuyến (flood)
giữa một tập các Router kết nối trực tiếp (Adjacent). Thông tin liên kết nhãn chỉ được
phân phối giữa các Router kết nối trực tiếp với nhau bằng cách dùng giao thức phân phối
nhãn (LDP – label Distribution Protocol) hoặc TDP (Cisco ‘s proproetary Tag
Distribution Protocol).

Các nhãn được trao đổi giữa các nút MPLS kế cận nhau để xây dựng
nên LFIB. MPLS dùng một mẫu chuyển tiếp dựa trên sự hoán đổi nhãn
để kết nối với các module điều khiển khácnhau.Mỗi module điều khiển
chịu trách nhiệm đánh dấu và phân phối một tập các nhãn cũnh như lưu trữ các
thông tin điều khiển có liên quan khác. Các
giao thức cổng nội (IGP – Interior Gateway Protocol) được dùng để xác
nhận khả năng đến được, ánh xạ giữa FEC và địa chỉ trạm kế (Next-hop
Address)một tập các hãn cũnh như lưu trữ các thông tin điều khiển có liên quan khác.
Các giao thức cổng nội (IGP – Interior Gateway Protocol) được dùng để xác nhận khả
năng đến được, ánh xạ giữa FEC và địa chỉ trạm kế (Next-hop Address).
Các module điều khiển MPLS bao gồm:
Định tuyến Unicast (Unicast Routing)
Định tuyến Multicast (Multicast Routing)
Kỹ thuật lưu lượng (TE - Traffic Engineering)
Mạng riêng ảo (VPN – Virtual Private Network)
Chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service)
Cácthànhphầnmặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển của MPLS
Cisco Express Forwarding (CEF) là nền tảng cho MPLS và hoạt động trên các Router của
Cisco. Do đó, CEF là điều kiện tiên quyết trong thực thi MPLS trên mọi thiết bị Cisco
ngoại trừ các ATM switch chỉ hỗ trợ chức năng của mặt phẳng chuyển tiếp dữ liệu. CEF
là một cơ chế chuyển mạch thuộc sở hữu của Cisco nhằm làm tăng tính đơn giản và khả
năng chuyển tiếp gói IP. CEF sử dụng một cơ sở thông tin chuyển tiếp FIB để quyết định
chuyển mạch. Nó phản ánh toàn bộ nội dung của bảng định tuyến IP, ánh xạ 1-1 giữa FIB
và bảng định tuyến. Khi Router sử dụng CEF, nó duy trì
tối thiểu một FIB, chứa một ánh xạ các mạng đích trong bảng định tuyến với các trạm
kế tiếp (Next-hop adjacencies) tương ứng. FIB ở trong mặt phẳng dữ liệu, nơi Router
thực hiện cơ chế chuyển tiếp và xử lý các gói tin. Tuy nhiên Router còn duy trì hai cấu
trúc khác là cơ sở thông tin nhãn LIB và cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB. Giao
thức phân phối giữa các láng giểng MPLS có nhiệm vụ tạo ra các chỉ
mục (Entry) trong hai bảng này. LIB thuộc mặt phẳng điều khiển và được giao thức

phân phối nhãn
sử dụng khi địa chỉ mạng đích trong bảng định tuyến được ánh xạ với nhãn nhận được
từ Router xuôi dòng. LFIB thuộc mặt phẳng dữ liệu và chứa nhãn cục bộ đến nhãn trạm
kế ánh xạ với giao tiếp ngõ ra, được dùng để chuyển tiếp các gói được gán nhãn. Như vậy
thông tin từ các mạng đến được do các giao thức định tuyến cung cấp dùng
để xây dựng bảng định tuyến (RIB – Routing Information Base). RIB cung cấp thông
tin cho FIB. LIB được tạo nên do các giao thức phân phối nhãn và từ LIB kết hợp với
FIB tạo nên LFIB