kha nang ung dung MPLS tren mang duong truc Viet Nam .doc

Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Cơng nghệ

LỜI NĨI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây các ngành kinh tế
quốc dân 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 cơng
nghệ chuyển mạch đã được phát triển, trong số đó chúng ta phải kể đến công nghệ
chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS). MPLS đang được nghiên cứu áp dụng ở
nhiều nước, tập đoàn 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 cơng 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, bản khố luận tốt nghiệp “ Tìm hiểu khả
năng ứng dụng cơng nghệ chuyển mạch đa giao thức nhãn MPLS trên mạng đường
trục Việt Nam ” 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 cơng nghệ, và ứng dụng của công nghệ
MPLS trong mạng thế hệ kế tiếp NGN của tập đoàn BCVT Việt Nam. Bố cục của bản
khoá luận gồm 3 chương.
 Chương 1 : Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao

thức MPLS
 Chương 2 : Giới thiệu cấu trúc mạng đường trục Việt Nam
 Chương 3 : Ứng dụng MPLS trên mạng đường trục Việt Nam
Công nghệ MPLS là cơng nghệ tương đối mới mẻ, việc tìm hiểu về các vấn đề
của cơng nghệ MPLS địi hỏi phải có kiển thức sâu rộng, và lâu dài. Do vậy bản khố
luận tốt nghiệp khơng 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 PGS.TS Nguyễn Cảnh Tuấn người đã tận
tình hướng dẫn em trong suốt q trình hồn thành bản khố luận tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ em
trong thời gian qua.
Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân - những người đã giúp
đỡ động viên tơi trong q trình học tập.
CHƯƠNG 1

Khố luận tốt nghiệp

1


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Cơng nghệ

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH
NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS)
1.1 Quá trình hình thành và phát triển
1.1.1 Các động lực ra đời của chuyển mạch nhãn
Trong những năm gần đây, mạng internet đã phát triển rất nhanh và trở nên rất
phổ biến. Internet đã trở thành một phương tiện thông tin rất hiệu quả và tiện lợi
phục vụ cho giáo dục, thương mại, giải trí, thơng tin giũa các cộng đồng, các tổ
chức….. Hiện nay ngày càng phát triển các ứng dụng mới cả trong thương mại và thị
trường người tiêu dùng. Các ứng dụng mới này được vận hành địi hỏi băng thơng
rộng và các nhu cầu về dải thông được đảm bảo trong mạng đường trục. Cùng với
các dịch vụ truyền thống được cung cấp qua internet thì các dịch vụ thoại và đa
phương tiện đang được sử dụng và phát triển. Và sự lựa chọn cho việc cung cấp là
tích hợp các dịch vụ đang được mong đợi. Tuy nhiên, tốc độ và giải thông của các
nhu cầu về các dịch vụ và ứng dụng này vượt quá hạ tầng internet hiện nay.
Với giao thức định tuyến internet TCP/IP có khả năng định tuyến và truyền

gói hết sức mềm dẻo linh hoạt và rộng khắp tồn cầu. Nhưng IP khơng đảm bảo chất
lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu, trong khi đó cơng nghệ ATM có tốc độ
truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước.
Hơn nữa các dịch vụ thông tin thế hệ sau được chia thành hai xu hướng phát triển đó
là: Hoạt động kết nối định hướng và hoạt động không kết nối. Hai xu hướng phát
triển này dần tiệm cận và hội tụ với nhau tiến tới ra đời công nghệ IP/ATM. Sự kết
hợp IP với ATM có thể là giả pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông trong tương lai.
Sự ra đời của chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là tất yếu và là giải
pháp đáp ứng được nhu cầu đó, khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất nhanh của mạng
internet yêu cầu phải có giao thức mới đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu đồng
thời phải đơn giản và tốc độ xử lý phải rất cao
Chuyển mạch nhãn đa giao thức là một giải pháp linh hoạt cho việc giải quyết
các vấn đề mà các mạng ngày nay đang phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng
cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) và kỹ thuật lưu lượng. MPLS xuất
hiện để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ và quản lý băng thông cho giao thức internet thế
hệ sau dựa trên mạng đường trục
Tóm lại, chuyển mạch nhãn đa giao thức sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc
định tuyến (dựa trên các thước đo QoS và chất lượng dịch vụ) chuyển mạch, chuyển
tiếp các gói tin qua mạng thế hệ sau cũng như giải quyết các vấn đề liên quan tới khả
năng mở rộng cấp độ và hoạt động với các mạng Frame Relay và chế độ truyền tải
Khoá luận tốt nghiệp

2


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

không đồng bộ ATM hiện nay để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dụng
mạng
1.1.2 Lịch sử phát triển của MPLS

Việc hình thành và phát triển công nghệ MPLS xuất phát từ nhu cầu thực tế,
được các nhà cơng nghiệp viễn thơng thúc đẩy nhanh chóng. Sự thành cơng và nhanh
chóng chiếm lĩnh thị trường mà cơng nghệ này có được là nhờ vào việc chuẩn hố
cơng nghệ. Q trình hình thành và phát triển cơng nghệ, những giải pháp ban đầu
của hãng như Cisco, IBM, Toshiba…. Những nỗ lực chuẩn hoá của tổ chức tiêu
chuẩn IETF trong việc ban hành về tiêu chuẩn MPLS….sẽ cung cấp cho chúng ta
những nhận định ban đầu về xu hướng phát triển MPLS.
MPLS được đề xuất đầu tiên do hãng Ipsilon một hãng rất nhỏ về công nghệ
thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas. Sau đó Cisco
và hàng loạt hãng khác như IBM, Toshiba…công bố các sản phẩm công nghệ chuyển
mạch của họ dưới những tên khác nhau nhưng đều cùng chung bản chất công nghệ
chuyển mạch nhãn.
Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế bào của Toshiba năm 1994 là tổng đài
ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM. Tổng đài
của Ipsilon cũng là ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử
dụng công nghệ IP. Công nghệ chuyển mạch thẻ của Cisco cũng tương tự nhưng có
bổ xung thêm một vài kỹ thuật như lớp chuyể tiếp tương đương FEC, giao thức phân
phối nhãn. Đến năm 1998 nhóm nghiên cứu IETF đã tiến hành các công việc để đưa
ra tiêu chuẩn và khái niệm về chuyể mạch nhãn đa giao thức.
Sự ra đời của MPLS được dự báo là tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển
rất nhanh của mạng Internet địi hỏi phải có một giao thức mới đảm bảo chất lượng
dịch vụ theo yêu cầu. Có rất nhiều cơng nghệ xây dựng trên mạng IP
•

IP trên nền ATM (IPoA)

•

IP trên nền SDH/SONET (IPOS)

•

IP qua WDM

•

IP qua cáp quang

Mỗi loại có những ưu và nhược điểm riêng. Trong đó cơng nghệ ATM được
sử dụng rộng rãi trong các mạng IP đường trục có tốc độ cao và đảm bảo được dịch
vụ, điều khiển luồng và một số đặc tính khác mà các mạng định tuyến truyền thống
khơng có được, trong trường hợp địi hỏi thời gian thực cao thì IpoA là giải pháp tối
ưu. MPLS được hình thành dựa trên kỹ thuật đó.
MPLS thực hiện một số chức năng sau

Khoá luận tốt nghiệp

3


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Cơng nghệ

•

Hỗ trợ các giải pháp mạng riêng ảo VPN

•

Định tuyến hiện (điều khiển lưu lượng)

•

Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch ATM

Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ hai khái niệm: Tổng đài chuyển
mạch và bộ định tuyến.
Xét trên góc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ lệ giá cả và
chất lượng tổng đài chuyển mạch sẽ tốt hơn bộ định tuyến. Song bộ định tuyến lại có
khả năng định tuyến mềm dẻo mà tổng đài chuyển mạch không có được. Do đó,
chuyển mạch nhãn ra đời là sự kết hợp và kế thừa các ưu điểm trên cũng như khắc
phục những nhược điểm của cả tổng đài và bộ định tuyến truyền thống.
1.1.3 Q trình chuẩn hố MPLS
• Đối với công nghệ chuyển mạch mới, việc tiêu chuẩn hố là một khía cạnh
quan trọng quyết định khả năng chiếm lĩnh thị trường nhanh chóng của cơng
nghệ đó. Các tiêu chuẩn liên quan đến IP và ATM đã được xây dựng và hoàn
thiện trong một thời gian tương đối dài. Các tiêu chuẩn về MPLS chủ yếu
được IETF phát triển và hồn thiện
• ITEF hồn thiện tiêu chuẩn MPLS và đưa ra các tài liệu RFC trong năm 1999.
• Sau năm 1999 liên tục ban hành các tiêu chuẩn MPLS như về quản lý, bảo
mật, tính tương thích với các cơng nghệ khác
Như vậy có thể thấy rằng MPLS đã phát triển nhanh chóng và hiệu quả. Điều
này cũng chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công nghệ
mới. Hầu hết các tiêu chuẩn MPLS hiện tại đã được ban hành dưới dạng RFC. Sau
khi toàn bộ các RFC được hoàn thiện, chúng sẽ được tập hợp lại để xây dựng một hệ
thống tiêu chuẩn MPLS
1.1.4 Nhóm làm việc MPLS trong IETF
MPLS là một nhóm làm việc IETF cung cấp các bản phác thảo về định tuyến,
gửi chuyển tiếp và chuyển mạch các luồng lưu lượng qua mạng sử dụng MPLS.
Nhóm có chức năng sau
• Xác định cơ chế quản lý luồng lưu lượng của các phần tử khác nhau, như các

luồng lưu lượng giữa các phần cứng, các máy móc khác nhau hoặc thậm chí là
các luồng lưu lượng giữa các ứng dụng khác nhau.
• Duy trì độc lập của các giao thức lớp 2 và lớp 3
• Cung cấp các phương tiện để sắp xếp các địa chỉ ip thành các nhãn có độ dài
cố định và đơn giản được các công nghệ gửi chuyển tiếp gói tin và chuyển
mạch gói sử dụng.

Khố luận tốt nghiệp

4


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Cơng nghệ

• Giao diện với các giao thức định tuyến có sẵn như RSVP và OSPF….
• Hỗ trợ IP, ATM và các giao thức lớp 2 Frame-Relay
Trong MPLS, việc truyền dữ liệu thực hiện theo các đường chuyển mạch nhãn
(LSP). Các đường chuyển mạch nhãn là dãy các nhãn tại mỗi nút và tại tất cả các nút
dọc theo tuyến từ nguồn tới đích. LSP được thiết lập hoặc là trước khi truyền dữ liệu
hoặc trong khi tìm luồng dữ liệu. Các nhãn được phân phối sử dụng giao thức LDP
hoặc RSVP hoặc dựa trên giao thức định tuyến như BGP và OSPF. Mỗi gói dữ liệu
nén và mang các nhãn trong q trình đi từ nguồn tới đích. Chuyển mạch tốc độ cao
có thể chấp nhận được vì các nhãn với độ dài cố định được chèn vào vị trí đầu của
gói tin hoặc tế bào và có thể được phần cứng sử dụng dể chuyển mạch các gói tin một
các nhanh chóng giữa các đường liên kết.
Nhóm làm việc MPLS chịu trách nhiệm chuẩn hố các cơng nghệ cơ sở cho sử
dụng chuyển mạch nhãn và cho việc thi hành các đường chuyển mạch nhãn và cho
việc thi hành các đường mạch nhãn trên các loại công nghệ lớp liên kết, như Frame
Relay, ATM và công nghệ LAN (Etherbet, Token Ring,…). Nó bao gồm các thủ tục
và các giao thức cho việc phân phối nhãn giữa các bộ định tuyến, xem xét về đóng

gói và multicast.
Các mục tiêu khởi đầu của nhóm làm việc đã gần như hồn thành. Cụ thể, nó
đã xây dựng một số các RFC định nghĩa giao thức phân phối nhãn cơ sở (LDP), kiến
trúc MPLS cơ sở và đóng gói tin, các định nghĩa cho việc chạy MPLS qua các đường
liên kết ATM, Frame-Relay.
Các mục tiêu gần đây của nhóm làm việc
• Hồn thành các chỉ mục cịn tồn tại
• Phát triển các mục tiêu chuẩn đề nghị của nhóm làm việc MPLS thành các bản
Dratf Standard bao gồm: LDP, CD-LDP và các tiêu chuẩn kỹ thuật RSVP-TE
cũng như vấn đề đóng gói.
• Định rõ các mở rộng phù hợp với LDP và RSVP cho việc xác nhận LSP
nguồn.
• Hồn thành các cơng việc trên MPLS-TE MIB.
•

Xác định các cơ chế chấp nhận lối cải tiến cho LDP.

• Xác định các cơ chế phục hồi MPLS cho phép một đường chuyển mạch nhãn
có thể được sử dụng như là một bản dự trữ cho một tập các đường chuyển
mạch nhãn khác bao gồm các trường hợp cho phép sửa cục bộ
• Cung cấp tài liệu về các phương thức đóng gói MPLS mở rộng cho phép hoạt
động trên các đường chuyển mạch nhãn trên các cơng nghệ lớp thấp hơn, như

Khố luận tốt nghiệp

5


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

phân chia theo thời gian ( Sonet ADM ) độ dài bước sóng và chuyển mạch
khơng gian.
1.2 Các thành phần của MPLS: [1], [2], [4].
1.2.1. Khái quát MPLS
Khi một gói tin tuân theo các phương thức lớp mạng connectionless từ một bộ
định tuyến đến bộ định tuyến tiếp theo, mối bộ định tuyến phải đưa ra một quyết định
gửi chuyển tiếp độc lập gói tin đó. Do đó, mỗi bộ định tuyến phân tích mào đầu gói
tin và mỗi bộ định tuyến sẽ chạy các thuật toán định tuyến lớp mạng. Mỗi bộ định
tuyến lưa chọn Hop tiếp theo cho gói tin một cách hồn tồn độc lập dựa trên những
phân tích củ nó về mào đầu gói tin và kết quả cuả việc chạy thuật toán định tuyến.
Các mào đầu gói tin chứa đựng nhiều thơng tin hơn là thông tin cần thiết để
lựa chọn Hop tiếp theo. Lựa chọn Hop tiếp theo có thể xem là sự cấu thành của hai
chức năng. Chức năng thứ nhất chia tồn bộ gói tin vào các tập lớp chuyển tiếp tương
đương FEC ( Forwarding Equivalence Clas ). Chức năng thứ hai là xắp xếp mỗi FEC
cho một Hop tiếp theo. Khi quyết định gửi chuyển tiếp được đưa ra, với các gói tin
được xắp xếp vào cùng một FEC là giống nhau. Tất cả các gói tin trong cùng một
FEC cụ thể và xuất phát từ một nút cụ thể sẽ đi theo cùng một tuyến đường hoặc theo
một tập các tuyến đường liên kết với FEC đó.
Trong gửi chuyển tiếp IP truyền thống, một bộ định tuyến cụ thể sẽ đưa hai
gói tin vào cùng một FEC nếu như một vài tiền tố địa chỉ X trong bảng định tuyến
của bộ định tuyến phù hợp với địa chỉ đích của gói tin. Khi gói tin truyền qua mạng,
mỗi Hop lần lượt kiểm tra lại gói tin và ấn định nó vào một FEC.
Trong MPLS, việc ấn định một gói tin cụ thể vào một FEC được thực hiện
một lần khi gói tin đi vào mạng. FEC mà gói tin được ấn định mã hố thành một giá
trị có độ dài cố định được gọi là nhãn. Khi một gói tin được chuyển tiếp tới Hop tiếp
theo của nó, nhãn được gửi theo gói tin, như vậy các gói tin dán nhãn trước khi chúng
được gửi chuyển tiếp.
Tại các Hop phía sau, khơng có những phân tích sâu hơn về mào đầu lớp
mạng. Đúng hơn là nhãn được sử dụng như chỉ số trong bảng mà nó xác định Hop
tiếp theo và nhãn mới. Nhãn cũ được thay thế bằng một nhãn mới và gói tin được gửi

tới Hop tiếp theo.
Trong mơ hình gửi chuyển tiếp MPLS, khi một gói tin được ấn định vào một
FEC thì khơng có bất cứ một phân tích mào đầu nào được các bộ định tuyến phía sau
thực hiện. Tất cả cơng việc gửi chuyển tiếp được điều khiển bằng các nhãn. điều này
có một số các ưu điểm so với việc gửi chuyển tiếp lớp mạng truyền thống.

Khoá luận tốt nghiệp

6


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Cơng nghệ

Việc gửi chuyển tiếp có thể được thực hiện bằng các tổng đài có khả năng tìm
kiếm và thay thế nhãn, nhưng khơng có khả năng phân tích mào đầu lớp mạng hoặc
khơng có khả năng phân tích mào đầu lớp mạng tại một tốc độ xác định.
Kể từ lúc gói tin được ấn định vào một FEC khi nó đi vào mạng, bộ định
tuyến đầu vào có thể sử dụng bất cứ thơng tin nào mà nó có về gói tin cho dù các
thơng tin đó khơng thể lấy được từ mào đầu lớp mạng trong khi quyết định việc ấn
định. Ví dụ, các gói tin tới các cổng khác nhau có thể được ấn định cho các FEC khác
nhau. Trong khi đó việc gửi chuyển tiếp truyền thống có thể chỉ xem xét đến thơng
tin được mang theo cùng với gói tin trong mào đầu gói tin.
Một gói tin đi vào mạng tại bộ định tuyến cụ thể có thể được dán nhãn khác
với một gói tin tương tự nhưng đi vào mạng tại một bộ định tuyến khác, kết quả là
các quyết định gửi chuyển tiếp phụ thuộc vào bộ định tuyến nối vào. Điều này không
thể thực hiện được trong việc gửi chuyển tiếp truyền thống, khi mà bộ định tuyến lối
vào của gói tin khơng được mang theo gói tin.
Những yếu tố quyết định xem liệu gói tin được ấn định cho một FEC như thế
nào có thể trở nên ngày càng phức tạp, nếu khơng có bất cứ một tác động nào vào các
bộ định tuyến chỉ đơn thuần là gửi chuyển tiếp các gói tin dán nhãn.

Đơi khi chúng ta muốn bắt gói tin đi theo một tuyến đường xác định đã được
chọn trước hoặc tại thời điểm gói tin đi vào mạng hơn là tuyến đường được lựa chọn
bằng thuật toán định tuyến động khi gói tin qua mạng. Điều này có thể được thực
hiện như là vấn đề về chính sách hoặc để hỗ trợ điều khiển lưu lượng. Trong gửi
chuyển tiếp truyền thống, điều này địi hỏi gói tin mang bộ mã về tuyến đường của nó
đi theo. Trong MPLS, một nhãn có thể được sử dụng để đại diện cho một tuyến
đường khơng cần phải mang theo gói tin.
Một vài bộ định tuyến phân tích mào đầu lớp mạng của gói tin khơng phải đơn
thuần chỉ để kựa chọn Hop tiếp theo mà còn để quyết định quyền ưu tiên của gói tin.
Sau đó chúng ta có thể áp dụng các ngưỡng loại bỏ hoặc các lịch trình khác nhau cho
các gói tin khác nhau. MPLS cho phép nhưng khơng u cầu quyền ưu tiên có thể
được xác định hoàn toàn hoặc một phần từ nhãn
MPLS là chuyển mạch nhãn đa giao thức, đa giao thức ở đây có nghĩa là các
cơng nghệ của nó có thể áp dụng trong bất cứ giao thức lớp mạng nào như IP, IPX…
1.2.2 Các khái niệm cơ bản của mạng MPLS
1.2.2.1 Nhãn (Lable):
Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và cố định khơng có cấu trúc bên trong.
Nhãn khơng trực tiếp mã hố thơng tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ mạng.

Khoá luận tốt nghiệp

7


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Cơng nghệ

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 (hồn tồn hoặc một phần) dựa
trên địa chỉ đích lớp mạng của nó. Tuy nhiên nhãn khơng phải là mã hố của địa chỉ

đó.
Nhãn trong dạng đơn giản nhất xác định đường đi mà gói tin có thể truyền
qua. Nhãn được mang hay được đóng gói trong tiêu đề lớp 2 cùng với gói tin. Bộ
định tuyến kiểm tra các gói tin qua nội dung nhãn để xác định các bước chuyển kế
tiếp. Khi gói tin được gán nhãn, các chặng đường cịn lại của gói tin thơng qua mạng
đường trục dựa trên chuyển mạch nhãn. Giá trị nhãn chỉ có ý nghĩa cục bộ nghĩa là
chúng chỉ liên quan đến các bước chuyển tiếp giữa các LSR.
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 hố với 20 bỉt, 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 ngồi 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. Thường dùng khi người điều hành mạng muốn che
dấu cấu hình mạng bên dưới khi tìm đường từ mạng bên ngoài.
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
Khoá luận tốt nghiệp

8


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

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 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.
Tiêu đề IP

Gói tin IP

Dữ liệu

Tiêu đề IP

Tiêu đề Shim

Dữ liệu

VPI/VCI

Hình 1.1: Lớp liên kết dữ liệu là ATM
Tiêu đề IP

Gói tin IP

Tiêu đề IP

Tiêu đề Shim

Dữ liệu

Dữ liệu

Dữ liệu

DLCI

Hình 1.2: Lớp liên kết dữ liệu Frame-relay

Khoá luận tốt nghiệp

9


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Cơng nghệ

Tiêu đề PPP

Tiêu đề Shim

Tiêu đề gói PPP trên SDH

Tiêu đề lớp 3

Nhãn

Tiêu đề MAC LAN
Tiêu đề MAC Tiêu đề Shim

Tiêu đề lớp 3

Hình 1.3: Nhãn trong Shim-giữa lớp 2 và lớp 3
1.2.2.2 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
1.2.2.3 Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn:
Chứa thông tin về nhãn vào, nhãn ra, giao diện vào, giao diện ra.

1.2.2.4 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, LSRATM….

1.2.2.5 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 khơng 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…). Sau đó dựa trên FEC, nhãn được thoả thuận giữa các LSR lân cận từ lối
Khoá luận tốt nghiệp

10


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

vào tới lối ra trong một vùng định tuyến. Mỗi LSR xây dựng một bảng để xác định
xem một gói phải được chuyển tiếp như thế nào. Bảng này được gọi là cơ sở thông
tin nhãn (LIB: Label Information Base), nó là tổ hợp các ràng buộc FEC với nhãn
(FEC-to-label). Và nhãn lại được sử dụng để chuyển tiếp lưu lượng qua mạng.
1.2.2.6 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 thơng tin về đóng gói dữ liệu truyền tin để xác định phương thức một gói
tin được chuyển tiếp.
1.2.2.7 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. Mỗi gói dữ liệu được
đóng gói lại và mang các nhãn trong suốt thời gian di chuyển từ nguồn tới đích.
Chuyển mạch dữ liệu tốc độ cao hồn tồn có thể thực hiện dựa theo phương pháp
này, vì các nhãn có độ dài cố định được chèn vào phần đầu của gói tin hoặc tế bào và
có thể được sử dụng bởi phần cứng để chuyển mạch nhanh các gói giữa các liên kết.
1.2.2.8 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. Cơng
nghệ mã hố được sử dụng phải phù hợp với cả thực thể mã hoá và thực thể giải mã
nhãn.
1.2.2.9 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 thơng 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.
1.2.2.10 Cơ cấu báo hiệu
• Yêu cầu nhãn: Một LSR yêu cầu một nhãn từ dịng 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.

Khoá luận tốt nghiệp

11

Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Cơng nghệ

• Đáp ứng nhãn: Để đáp ứng một u cầu nhãn, LSR luồng xuống sẽ gửi một
nhãn đến các bộ khởi động luồng lên sử dụng cơ cấu ánh xạ nhãn.
Đáp ứng
nhãn
Ví dụ nhãn 2

LSR

Yêu cầu
nhãn
Cho đích C

Lối vào LER

Đáp ứng
nhãn
Ví dụ nhãn 5

Bộ định
tuyến B

Hình 1.4: Cơ cấu báo hiệu

Khố luận tốt nghiệp

12

u cầu
nhãn
Cho đích C

Bộ định
tuyến C


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

1.2.3 Các thành phần cơ bản của mạng MPLS

LSR biên

LSR lõi

Hình 1.5: Mơ hình mạng MPLS
Mạng MPLS bao gồm nhiều nút có chức năng định tuyến và chuyển tiếp nối
với nhau. Mỗi nút tương ứng với một thiết bị LSR ( Lable Switching Router)
Mạng MPLS có thể được chia thành hai miền là miền lõi MPLS ( MPLS core ) và
miền biên MPLS ( MPLS Edge ).Tương ứng với mỗi miền ta có thiết bị tương
đương:
- Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ( Lable Switching router-LSR ): Là thành
phần quan trọng nhất trong mạng MPLS, nó là bộ định tuyến tốc độ cao trong mạng
lõi MPLS tham gia vào việc thiết lập đường chuyển mạch nhãn LSP sử dụng các giao
thức báo hiệu nhãn thích hợp và chuyển các gói dữ liệu trong phạm vi mạng MPLS
dựa trên các tuyến đã thiết lập bằng các thủ tục phân phối nhãn.
- ATM-LSR: Là các tổng đài ATM có thể thực hiện các chức năng như LSR.
Các ATM-LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP, gán nhãn trong mảng điều
khiển và chuyển tiếp số liệu theo cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mảng số

liệu. Có thể 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. Do đó, các tổng đài ATM có
thể nâng cấp phần mềm để thực hiện chức năng của LSR.
Khoá luận tốt nghiệp

13


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

- Bộ định tuyến biên nhãn ( Lable Edge Router-LER ): Là thiết bị hoạt động
tại biên của mạng truy nhập và mạng MPLS. LER hỗ trợ nhiều cổng kết nối từ những
mạng khác như Frame-Relay, ATM, Ethernet. Nó tiếp nhận hay gửi đi các gói tin đến
hay đi từ các mạng khác đó tới mạng MPLS sau khi thiết lập đường chuyển mạch
nhãn. LER có vai trị rất quan trọng trong việc gán và tách nhãn khi gói tin đi vào hay
đi ra khỏi mạng MPLS. Các LER này có thể là bộ định tuyến lối vào (Ingress
Router ) hoặc là bộ định tuyến lối ra (Egress Router ).
- Bộ định tuyến biên lối vào nhận gói tin IP, kiểm tra lại lớp 3 và đặt vào ngăn
xếp nhãn trước khi gửi gói tin vào mạng LSR.
- Bộ định tuyến biên lối ra nhận gói tin có nhãn, loại bỏ nhãn kiểm tra lại lớp 3
và chuyển tiếp gói tin IP đến nút tiếp theo.
ATM-LSR biên:
- Nhận gói có nhãn hoặc khơng có nhãn phân vào các tế bào ATM và chuyển
tiếp các tế bào đến nút tiếp theo.
Nhận các tế bào ATM từ ATM-LSR cận kề tái tạo các gói từ các té bào ATM
và chuyển tiếp gói có nhãn hoặc khơng có nhãn.
Phân biệt chuyển mạch nhãn và chuyển mạch thơng thường
Có ba điểm phân biệt quan trọng giữa chuyển mạch nhãn và định tuyến gói tin
IP thơng thường:
Phân tích mào đầu IP

Hỗ trợ unicast
multicast
Thơng số định tuyến

Định tuyến thông thường
Tồn tại ở mọi nút mạng
và Yêu cầu nhiều thuật toán
chuyển tiếp
Dựa vào địa chỉ IP

Chuyển mạch nhãn
Chỉ tồn tại nút biên
Yêu cầu một thuật toán
chuyển tiếp
Có thể dựa vào thơng số
bất kỳ như chất lượng
dịch vụ, mạng riêng ảo…

Các giao thức cơ bản của MPLS
Mạng MPLS không bắt buộc một phương thức báo hiệu đơn nào cho việc
phân phối nhãn. Các giao thức định tuyến như BGP ( giao thức cổng biên ) có thể
dùng giao thức dành trước tài nguyên RSVP mở rộng để hỗ trợ trao đổi nhãn. Nhưng
IETF cũng xác định một giao thức mới được biết đến như giao thức phân phối nhãn –
LDP ( Lable Distribution Protocol ) để làm rõ hơn về báo hiệu và quản lý không gian
nhãn. Sự mở rộng của giao thức LDP cơ sở cũng được xác định để hỗ trợ định tuyến
liên vùng dựa trên các yêu cầu về QoS. Những mở rộng này cũng được áp dụng trong

1.3

Khoá luận tốt nghiệp

14


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

việc xác định giao thức định tuyến ràng buộc ( CR-LDP ). Các giao thức hỗ trợ trao
đổi nhãn như sau:
• LDP: chỉ ra các đích IP vào trong các bảng.
• RSVP, CR-LDP sử dụng cho kỹ thuật lưu lượng và dành trước tài nguyên.
Giao thức phân phối nhãn ( LDP )
Giao thức phân phối nhãn được nhóm nghiên cứu MPLS của IETF xây dựng
và ban hành có tên là RFC 3036. Phiên bản mới nhất được công bố năm 2001 đưa ra
những định nghĩa và nguyên tắc hoạt động của giao thức LDP.
Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong q trình gán nhãn cho các gói
tin. Giao thức LDP là giao thức điều khiển tách biệt được các LSR sử dụng để trao
đổi và điều phối quá trình gián nhãn/ FEC. Giao thức này là một tập hợp thủ tục trao
đổi các nhãn bản tin cho phép các LSR sử dụng giá trị nhãn thuộc FEC nhất định để
truyền gói tin.
Một kết nối TCP được thiết lập giữa các LSR đồng cấp để đảm bảo các bản
tin LDP được truyền theo đúng thứ tự. Các bản tin LDP có thể xuất phát từ bất kỳ
một LSR (điều khiển đường chuyển mạch LSP độc lập ) hay từ LSR biên lối ra (điều
khiển LSP theo lệnh ) và chuyển từ LSR phía trước đến LSR phía sau cận kề
Việc trao đổi các bản tin LDP có thể được khởi phát bởi sự xuất hiện của
luồng số liệu đặc biệt, bản tin lập dự trữ RSVP hay cập nhật thông tin định tuyến.
Khi một cặp LSR đã trao đổi bản tin LDP cho một FEC nhất định thì một đường
chuyển mạch LSP từ đầu vào đến đầu ra được thiết lập sau khi mỗi LSR ghép nhãn
đầu vào nới đầu ra tương ứng trong LIB của nó.
Phát hiện LSR lân cận: Thủ tục LSR lân cận của LDP chạy trên UDP và thực
hiện như sau (minh hoạ hình vẽ dư ới ).

1.3.1



Một LSR định kỳ gửi bản tin Hello tới tất cả giao diện của nó. Những bản tin
này được gửi trên UDP, với địa chỉ multicast của tất cả router trên mạng con.



Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP. Như vậy, tại một thời
điểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có kết nối trực tiếp.



Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó sẽ thiết
lập kết nối TCP đến LSR đó.



Khi đó phiên LDP được thiết lập giữa 2 LSR. Phiên LDP là phiên hai chiều có nghĩa
là mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi ràng buộc nhãn.
Trong trường hợp các LSR không kết nối trực tiếp trong một mạng con, người
ta sử dụng một cơ chế bổ sung như sau:

Khoá luận tốt nghiệp

15

Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ


LSR định kỳ gửi bản tin Hello trên UDP đến địa điạ chỉ IP đã được khai báo khi
lập cấu hình. Phía nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin HELLO khác truyền
ngược lại đến LSR gửi và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên.
U D P H e llo

U D P H e llo
T C P O pen

In itia liz a tio n
IP

L a b e l R e q u e st

L a b e l M a p p in g

Hình 1.7: Thủ tục phát hiện LSR lân cận
Thông thường trường hợp này hay được áp dụng khi giữa hai LSR có một
đường LSP cho điều khiển lưu lượng và nó yêu cầu phải gửi các gói có nhãn qua
đường LSP đó.
Các bản tin LDP
Tiêu đề bản tin LDP
Mỗi một bản tin LDP được gọi là đơn vị dữ liệu giao thức PDU, được bắt đầu
bằng tiêu đề bản tin và sau đó là các bản tin LDP như đã trình bày trên đây. Hình
2.21 chỉ ra các trường chức năng của tiêu đề LDP và các trường này thực hiện các
chức năng sau:


Phiên bản: Số phiên bản của giao thức, hiện tại là phiên bản 1.



Độ dài PDU: Tổng độ dài của PDU tính theo octet, khơng tính trường phiên
bản và trường độ dài.



Nhận dạng LDP: Nhận dạng không gian nhãn của LSR gửi bản tin này. Bốn
octet đầu tiên chứa địa chỉ IP được gán cho LSR: nhận dạng bộ định tuyến. Hai octet

Khoá luận tốt nghiệp

16


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

cuối nhận dạng không gian nhãn bên trong LSR.Với LSR có khơng gian nhãn lớn,
trường này có giá trị bng 0.
1

0
P

h

i ê n

b

h

ậ n

d

3

ả n
N

N

5

ạ n

h
g

Đ
ậ n
L

d
D

ạ n

ộ

d

g

L

à i
D

P

1
D

U

P

P

.
Hỡnh 1.8: Tiêu đề LDP
Mã hoá TLV
LDP sử dụng lược đồ mã hố kiểu-độ dài-giá trị để mã hố các thơng tin mang
trong bản tin LDP. Như chỉ ra trên hình 2.22, LDP TVL được mã hoá thành một
trường 2 octet trong đó sử dụng 14 bít để xác định kiểu, và 2 bit xác định cách hành
động cho trường hợp LSR không nhận ra được kiểu; 2 octet tiếp theo xác định trường

độ dài và trường giá trị có độ dài thay đổi.


Trường kiểu qui định các mà trường giá trị được dịch.



Trường độ dài xác định độ dài của trường giá trị.



Trường giá trị có thể chứa các TLV khỏc.

1

0
U F

K

5

3

i ể u

Đ
G

i á

ộ

d

1

à i

t r ị

Hỡnh 1.9: Mó hoá TLV
Dựa trên bản tin nhận được, khi bit U có giá trị 0, LSR sẽ gửi thơng báo
ngược lại nơi gửi và toàn bộ bản tin sẽ được bỏ qua. Nếu U có giá trị 1, LSR sẽ bỏ
qua bản tin chưa biết kiểu đó mà khơng gửi thơng báo lại phía gủi và phần cịn lại của
bản tin vẫn được xử lý như thể là bản tin chưa biết kiểu này không tồn tại.
Bit F chỉ được sử dụng khi bit U = 1 và bản tin LDP chứa bản tin chưa biết
kiểu này được truyền đi. Nếu bít F bằng 0 thì bản tin chưa biết kiểu sẽ khơng chuyển
đi cùng bản tin LDP chứa nó và nếu bit F=1 thì bản tin chưa biết kiểu sẽ chuyển đi
cùng bản tin LDP chứa nó.
Khố luận tốt nghiệp

17


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

Các khuôn dạng và chức năng của các TLV. Trong phạm vi đồ án này xin
phép khơng nói đến.
Khn dạng bản tin LDP

Tất cả các bản tin LDP có khuôn dạng sau:
U

Kiểu bản tin

Độ dài bản tin

ID bản tin
Thông số bắt buộc
Thơng số tuỳ chọn

Hình 1.10: Khn dạng các bản tin LDP




Bit U: bit bản tin chưa biết. Nếu bit này bằng 1 thì nó khơng thể được thơng
dịch bởi phía nhận, lúc đó bản tin bị bỏ qua mà khơng có phản hồi.
Kiểu bản tin: Chỉ ra kiểu bản tin là gì.



Chiều dài bản tin: Chỉ ra chiều dài của các phần nhận dạng bản tin, các thông
số bắt buộc, và các thông số tuỳ chọn.



Nhận dạng bản tin: là một số nhận dạng duy nhất bản tin. Trường này có thể
được sử dụng để kết hợp các bản tin Thông báo với một bản tin khác.



Thông số bắt buộc, và Thông số tuỳ chọn tuỳ thuộc vào từng bản tin LDP.
Về mặt nguyên lý, mọi thứ xuất hiện trong bản tin LDP có thể được mã hố
theo TLV, nhưng các đặc tả LDP không phải luôn luôn sử dụng lược đồ TLV. Nó
khơng được sử dụng khi nó khơng cần thiết và sự sử dụng của nó sẽ gây lãng phí
khơng gian. Chẳng hạn khơng cần thiết phải sử dụng khuôn dạng TLV nếu chiều dài
của giá trị là cố định hay kiểu của giá trị được biết và không phải chỉ định một nhận
dạng kiểu
 Các bản tin và chức năng của bản tin trong LDP:
Bao gồm 11 bản tin LDP :
 Bản tin Notification.
 Bản tin Hello.
 Bản tin Initialization.
 Bản tin KeepAlive.
 Bản tin Address.
Khoá luận tốt nghiệp

18


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ






Bản tin Address Withdraw.
Bản tin Lable Mapping.

Bản tin Lable Request.
Bản tin Lable Abort Request
 Bản tin Lable Withdraw.
 bản tin Lable Release.
1-Bản tin thông báo ( Notification Message ): Bản tin này được sử dụng bởi
một LSR để thông báo với các LSR đồng cấp khác về trạng thái mạng là đang
trong điều kiện bình thường hay bị lỗi. Khi LSR nhận được một bản tin thông
báo về một lỗi, nó sẽ ngắt phiên truyền ngay lập tức bằng việc đóng phiên kết
nối TCP lại và xố bỏ các trạng thái liên quan đến phiên truyền này. Ví dụ về
lỗi: hỏng sự khởi động phiên LSP, các bản tin xấu….
2-Bản tin Hello: Bản tin này dùng để trao đổi giữa 2 LDP đồng cấp.
3-Bản tin Initilization: Các bản tin thuộc loại này được gửi khi bắt đầu một
phiên LDP giữa 2 LSR để trao đổi các tham số, các đại lượng tuỳ chọn cho
phiên. Các tham số này bao gồm:
Chế độ phân phối nhãn
Các giá trị định thời
Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa 2 LSR đó
Cả hai LSR đều có thể gửi các bản tin Initilization và LSR nhận sẽ nhận trả lời
bằng Keep Alive nếu các tham số được chấp nhận. Nếu có một tham số nào đó khơng
được chấp nhận thì LSR trả lời thông báo và phiên kết thúc.
4-Bản tin Keep Alive: Bản tin này dùng để trao đổi giữa các thực thể đồng
cấp để giám sát tính ổn định và liên tục của việc hỗ trợ của một kết nối TCP trong
một phiên LDP. Các bản tin này được gửi định kỳ khơng có bản tin nào được gửi để
đảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khác đang hoạt động
tốt. Trong trường hợp không xuất hiện bản tin Keep Alive hay một số bản tin khác
của LDP trong khoảng thời gian nhất định thì LSR sẽ cho rằng kết nối bị hỏng và
phiên truyền sẽ bị dừng
5-Bản tin Address: Bản tin này được gửi đi bởi một LSR tới các LDP đồng
cấp để thông báo các địa chỉ giao diện của nó. Một LSR khác nhận bản tin mang địa
chỉ này để duy trì cơ sở dữ liệu để ánh xạ trường nhận dạng và các địa chỉ chặng tiếp

theo giữa các LDP đồng cấp.
6-Bản tin Address Withdraw ( Bản tin huỷ bỏ địa chỉ ): Bản tin này dùng
để xố địa chỉ đã được thơng báo trước đó. Danh sách địa chỉ LTV chứa một loạt các
địa chỉ đang được yêu cầu cần xoá bỏ bởi LSR.
Khoá luận tốt nghiệp

19


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

7-Bản tin Lable Mapping ( Bản tin ánh xạ nhãn ): Các bản tin ánh xạ nhãn
được sử dụng để quảng bá liên kết giữa FEC ( tiền tố địa chỉ ) và nhãn giữa các thực
thể đồng cấp. Bản tin này được sử dụng khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến
( thay đổi tiền tố địa chỉ ) hay thay đổi trong cấu hình LSR tạm dừng việc chuyển
nhãn các gói trong FEC đó.
Nếu một LSR phân phối một ánh xạ đối với một FEC tới nhiều thực thể đồng
cấp LDP, vấn đề cục bộ được đặt ra là liệu nó ánh xạ một nhãn đơn tới FEC này và
phân phối sự ánh xạ này tới tất cả các thực thể LDP đồng cấp của nó hay sử dụng các
ánh xạ khác nhau cho từng LDP khác nhau.
8-Bản tin Lable Withdraw: Bản tin này có nhiệm vụ ngược lại so với bản
tin ánh xạ địa chỉ, được sử dụng để xoá bỏ các kiên kết giữa các FEC và các nhãn
vừa thực hiện. Bản tin này được gửi tới một thực thể đồng cấp để thông báo rằng nút
khơng cịn tiếp tục sử dụng các liên kết nhãn-FEC mà LSR đã gửi trước đó
9-Bản tin Lable Request: Bản tin yêu cầu nhãn được LSR sử dụng để yêu
cầu một LDP đồng cấp cung cấp một sự kết hợp nhãn ( Binding ) cho một FEC. Một
LSR có thể phát bản tin yêu cầu nhãn dưới bất kỳ một trong những trường hợp sau:
- LSR nhận ra một FEC mới thông qua bảng chuyển tiếp và Hop tiếp theo là
một thực thể LDP đồng cấp nhưng LSR khơng có ánh xạ từ Hop tiếp theo cho FEC
đã cho.

- Có sự thay đổi FEC của chặng tiếp theo nhưng LSR khơng có sự ánh xạ từ
chặng tiếp theo đối với FEC đã cho.
- LSR nhận một yêu cầu nhãn đối với một FEC từ một LDP đồng cấp lên
(Upstream LDP peer ) FEC Hop tiếp theo là một LDP đồng cấp và LSR không ánh xạ
nhãn cho chặng tiếp theo
10-Bản tin giải phóng nhãn ( Lable Release Message): Bản tin này được LSR
sử dụng khi nhận được chuyển đổi nhãn mà nó khơng cần thiết nữa. LSR phải phát
bản tin giải phóng nhãn này dưới bất kỳ một trong những trường hợp sau.
- LSR gửi ánh xạ nhãn không thuộc Hop tiếp theo đối với một FEC đã được
ánh xạ và LSR được cấu hình để duy trì cho quá trình hoạt động.
- LSR nhận một ánh xạ nhãn từ một LSR mà chúng không phải là của Hop
tiếp theo đối với một FEC và LSR được cấu hình cho việc duy trì quá trình hoạt động
Ở chế độ hoạt động gán nhãn theo yêu cầu từ phía trước, LSR sẽ yêu cầu gán
nhãn từ LSR lân cận phía trước sử dụng bản tin Lable Request. Nếu bản tin Lable
Request cần phải huỷ bỏ trước khi dược chấp nhận ( do nút kế tiếp trong FEC yêu
cầu đã thay đổi ) thì LSR yêu cầu sẽ loại bỏ yêu cầu nhờ bản tin Lable Request
Abort.
Khoá luận tốt nghiệp

20


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

11-Bản tin Lable Abort Request ( Bản tin bỏ dở nhãn ): Bản tin này được
sử dụng để lạo bỏ các bản tin yêu cầu nhãn bất thường
Các chế độ phân phối nhãn:
Chúng ta đã biết một số chế độ hoạt động trong việc phân phối nhãn như:
không yêu cầu phía trước, theo yêu cầu phía trước, điều khiển LSP theo lệnh hay tự
lập, duy trì tiên tiến hay lưu giữ. Các chế độ này được thoả thuận bởi LSR trong quá

trình khởi tạo phiên LDP.
Khi LSR hoạt động ở chế độ duy trì lưu trữ, nó sẽ giữ những giá trị nhãn/ FEC
mà nó cần tại thời điểm hiện tại. Các chuyển đổi khác được giải phóng. Ngược lại
trong chế độ duy trì tiên tiến, LSR giữ tất cả các chuyển đổi mà nó được thơng báo
ngay cả những chuyển đổi đó khơng được sử dụng tại thời điểm hiện tại, Hoạt động
của chế độ này như sau:
- LSR1 gửi liên kết nhãn vào một số FEC đến một trong các LSR kế tiếp
( LSR2 ) cho FEC đó.
- LSR2 nhận thấy LSR1 hiện tại khơng phải là nút tiếp theo đối với FEC đó và
nó khơng thể sử dụng liên kết này cho mục đích chuyển tiếp tại thời điểm hiện tại
nhưng nó vẫn lưu giữ liên kết này lại.
- Tại thời điểm nào đó sau này có sự xuất hiện thay đổi định tuyến và LSR1
trở thành nút tiếp theo của LSR2 đối với FEC đó thì LSR2 sẽ cập nhật thơng tin trong
bảng định tuyến tương ứng và có thể chuyển tiếp các gói có nhãn đến LSR1 trên
tuyến mới. Việc này được thực hiệ một cách tự động mà không cần đến báo hiệu
LDP hay quá trình phân bổ nhãn mới.
Ưu điểm lớn nhất của chế độ duy trì tiên tiến là khả năng phản ứng nhanh hơn
khi có sự thay đổi định tuyến. Nhược điểm lớn nhất là lãng phí bộ nhớ và nhãn. Điều
này đặc biệt quan trọng và có ảnh hưởng rất lớn đối với những thiết bị lưu trữ bảng
định tuyến trong phần cứng như ATM-LSR. Thông thường chế độ duy trì lưu giữ
nhãn được sử dụng cho các ATM-LSR.
1.3.2 Giao thức phân phối nhãn dựa trên ràng buộc ( CR-LDP ).
Giao thức phân phối nhãn định tuyến dựa trên ràng buộc CR-LDP
( Constraint-Based Routing-LDP ) được sử dụng để điều khiển cưỡng bức LDP. Giao
thức này là phần mở rộng của LDP cho quá trình định tuyến cưỡng bức của LSP.
Cũng giống như LDP, nó sử dụng các phiên TCP giữa các LSR đồng cấp để gửi các
bản tin phân phối nhãn.
Để hiểu rõ hơn về định tuyến cưỡng bức dựa trên ràng buộc, ta xét việc định
tuyến với một mạng IP truyền thống. Một mạng có thể được xem như là một tập hợp
các hệ thống tự trị AS, trong đó việc định tuyến ở mỗi AS tuân theo giao thức định

Khoá luận tốt nghiệp

21


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

tuyến trong miền. Việc định tuyến giữa các AS lại tuân theo định tuyến liên miền.
Các giao thức định tuyến trong miền có thể là RIP, OSPF, IS-IS cịn giao thức định
tuyến liên miền đang được sử dụng là BGP. Trong phạm vi một hệ thống tự trị, cơ
chế xác định tuyến trong các giao thức định tuyến trong miền thường tn theo thuật
tốn tối ưu. Ví dụ: Trong giao thức định tuyến RIP thì đó là sự tối ưu về số nút mạng
trên tuyến đường mà gói tin đi từ nguồn tới đích. Có nhiều tuyến đường để đi từ
nguồn đến một đích nhưng mỗi một tuyến đường lại có số nút, băng thơng, độ trễ
khác nhau. Do vậy với RIP thì thuật tốn Bellman-Ford được sử dụng để xác định
sao cho đường đi qua ít nút nhất.
Đối với định tuyến cưỡng bức, ta có thể xem một mạng như là một tập hợp
các nút mạng và một tập hợp các kết nối gữa các nút mạng đó. Mỗi kênh sẽ có các
đặc điểm riêng. Để kết nối giữa hai nút bất kỳ thì cần phải thoả mãn một số yêu cầu
( ràng buộc ) và coi các ràng buộc này như là các đặc điểm của các kênh. Chỉ có nút
đầu tiên trong cặp đóng vai trị khởi tạo đường kết nối mới biết đặc điểm này. Nhiệm
vụ của định tuyến cưỡng bức là tính tốn xác định đường kết nối từ nút này đến nút
kia sao cho thoả mãn một số điều kiện ràng buộc đã được đặt ra với liên kết đó, các
điều kiện ràng buộc có thể là một trong nhiều các tiêu chí. Ví dụ như:
Số nút ít nhất, đường đi ngắn nhất, băng thông rộng nhất, dung lượng đường
truyền, thời gian thực…Tuy nhiên việc tối ưu hố theo các tiêu chí khác nhau không
thể được đáp ứng một cách đồng thời. Một thuật tốn chỉ tối ưu theo một tiêu chí nào
đó chứ không thể đáp ứng một thời điểm nhiều tiêu chí vì hai u cầu hai tiêu chí đó
có thể xung đột nhau, chẳng hạn: đường đi ngắn nhất số nút ít nhất chưa chắc băng
thơng rộng nhất. Do vậy thuật tốn định tuyến ràng buộc cũng khơng thể đáp ứng tối

ưu theo tiêu chí. Nó chỉ thực hiện tối ưu theo một tiêu chí nào đó đồng thời thoả mãn
một số điều kiện ràng buộc được đặt ra. Khi xác định được một đường kết nối thì
định tuyến cưỡng bức sẽ thực hiện thiết lập, duy trì và chuyển trạng thái kết nối dọc
theo các kênh phù hợp nhất trên tuyến đường.
Ngoài các điều kiện ràng buộc được đặt ra đối với kênh, cịn có các điều kiện
được đặt ra đối với việc quản trị. Chẳng hạn nhà quản trị muốn ngăn khơng cho một
lưu lượng nào đó đi qua một số kênh nhất định trong mạng được xác định bởi một số
đặc điểm nào đó. Do đó, thuật toán định tuyến mà nhà quản trị phải thực hiện là tìm
các kênh xác định mà nó cho qua lưu lượng trên, đồng thời thoả mãn một số điều
kiện ràng buộc khác nữa.
Định tuyến cưỡng bức cịn có thể là sự kết hợp của cả hai điều kiện ràng buộc
là quản lý và đặc điểm kênh một cách đồng thời chứ khơng phải chỉ từng điều kiện

Khố luận tốt nghiệp

22


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Cơng nghệ

riêng rẽ. Ví dụ, định tuyến cưỡng bức phải tìm ra một đường vừa phải có độ rộng
băng tần nhất định, vừa phải loại trừ ra một số kênh có đặc điểm nhất định.
Điểm khác biệt chính giữa định tuyến IP truyền thống với định tuyến cưỡng
bức là: thuật tốn định tuyến IP truyền thống chỉ tìm ra một đường tối ưu ứng với duy
nhất một tiêu chí được đặt ra, trong khi thuật toán định tuyến cưỡng bức vừa tìm ra
một tuyến đường tối ưu theo một tiêu chí nào đó đồng thời phải thoả mãn một số điều
kiện ràng buộc nhất định.Chính vì điều này mà thuật tốn định tuyến cưỡng bức
trong mạng MPLS có thể đáp ứng được yêu cầu trong khi các mạng sử dụng các
thuật tốn tìm đường khác khơng thể có được, kể cả giao thức định tuyến IP.
Để làm được điều này, có rất nhiều ngun nhân. Trong đó, ngun nhân

chính là do định tuyến cưỡng bức yêu cầu đường đi phải được tính tốn và xác định
từ phía nguồn. Các nguồn khác nhau có các ràng buộc khác nhau đối với một tuyến
đường trên cùng một đích. Các điều kiện ràng buộc ứng với bộ định tuyến của một
nguồn cụ thể chỉ được biết đến bởi bộ định tuyến đó mà thôi, không một bộ định
tuyến nào khác trên mạng được biết về các điều kiện này. Ngược lại trong bộ định
tuyến IP thì đường đi được xác định và tính tốn bởi tất cả các bộ định tuyến phân
tán tồn mạng.
Một nguyên nhân khác là khả năng định tuyến hiện ( hoặc nguồn ) vì các
nguồn khác nhau có thể tính tốn xác định các đường khác nhau đến cùng một đích.
Vì vậy, chỉ dựa vào thơng tin về đích là khơng đủ để có thể xác định đường truyền
các gói tin.
Một nguyên nhân nữa là đối với phương pháp định tuyến cưỡng bức thì việc
tính tốn xác định đường phải tính đến các thơng tin về đặc điểm tương ứng của từng
kênh trong mạng. Đối với các phương pháp IP đơn giản khơng hỗ trợ khả năng này.
Ví dụ giao thức định tuyến truyền thống dựa vào trạng thái kênh ( như OSPF…)chỉ
truyền duy nhất các thông tin bận, rỗi của từng kênh và độ dài của từng kênh, các
giao thức định tuyến vector khoảnh cách như RIP thì chỉ truyền đo các thông tin địa
chỉ nút tiếp theo và khoảng cách.
1.3.3. Giao thức dành trước tài nguyên RSVP ( Resource Reservation
Protolcol ).
RSVP là giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng trong mạng MPLS, được
sử dụng để dành trước tài nguyên cho một phiên truyền trong mạng Internet. Nó cho
phép các ứng dụng thơng báo về các yêu cầu chất lượng dịch vụ ( QoS ) với mạng và
mạng sẽ đáp ứng bằng các thông báo thành công hay thất bại.
RSVP được dùng để cung cấp khả năng vận hành được bảo vệ bằng việc đặt
trước tài nguyên cần thiết tại mỗi máy tham gia vào hỗ trợ luồng lưu lượng ví dụ như
Khố luận tốt nghiệp

23

Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Cơng nghệ

truyền hình hội nghị,… Đối với các giao thức IP là giao thức khơng kết nối nó khơng
hỗ trợ việc thiết lập các đường cho luồng lưu lượng, trong khi RSVP được thiết kế để
thiết lập các đường truyền cũng như bảo vệ giải thông trên các đường truyền.
RSVP yêu cầu các máy nhận lưu lượng về yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS
cho luồng dữ liệu. Các ứng dụng tại máy nhận phải giải quyết các thuộc tính QoS sẽ
được truyền tới RSVP. Sau khi phân tích các yêu cầu này, RSVP được sử dụng để
gửi các bản tin tới tất cả các nút nằm trên tuyến đường của gói tin.
RVSP thao tác với tất cả tủ tục đơn hướng và đa hướng, việc liên mạng ở thời
điểm hiện tại là các giao thức đa hướng.
RSVP mang các thơng tin sau:
- Thơng tin phân loại nhờ nó mà các luông lưu lượng với các yêu cầu QoS cụ
thể có thể được nhận biết trong mạng. Thơng tin này bao gồm địa chỉ IP phía gửi và
phía nhận, số cổng UDP.
- Chỉ tiêu kỹ thuật của luồng lưu lượng và các yêu cầu QoS, theo khuôn dạng
TRpec và Rspec bao gồm các dịch vụ yêu cầu ( có bảo đảm hoặc tải điều khiển ).
RSVP phải mang các thông tin trên từ các máy chủ tới tất cả các tổng đài chuyển
mạch và các bộ định tuyến dọc theo đường truyền từ bộ phát tới bộ tu. Vì vậy, tất cả
các thành phần mạng phải tam gia vào việc đảm bảo các yêu cầu QoS của ứng dụng.
RSVP sử dụng bản tin trao đổi tài nguyên dành trước qua mạng cho luồng IP.
RSVP là giao thức riêng ở mức IP. Nó sử dụng các gói dữ liệu IP hoặc UDP ở phần
biên của mạng để thông tin giữa các LSR đồng cấp. Nó khơng địi hỏi duy trì phiên
TCP, nhưng sau phiên này nó phải xử lý những mất mát của các bản tin điều khiển.
RSVP mang thông tin trong đó có hai loại cơ bản là PATH và RESV để xác
định luồng và các QoS cho luồng. Các yêu cầu này chỉ ra dịc vụ được bảo vệ, ví dụ
tốc độ đính cho luồng dữ liệu, kích thước cụm. Một bản tin PATH bao giờ cũng được
gửi tới một địa chỉ gọi là địa chỉ phiên, nó có thể là địa chỉ đơn hưóng hoặc đa
hướng. Chúng ta thường xem phiên đại diện cho một ứng dụng đơn, nó được xác

nhận bằng một địa chỉ đích và số cổng đích sử dụng riêng cho ứng dụng.
Khi bộ thu nhận bản tin PATH nó có thể gửi bản tin RESV trở lại cho bộ phát,
bản tin RESV dùng để xác nhận phiên có chứa thơng tin về số cổng dành riêng và
Rspec xác nhận mức QoS mà bộ thu u cầu. Nó cũng bao gồm một số thơng tin xem
xét những bộ phát nào được phép sử dụng tài nguyên đang được cấp phát.
Khi cổng dành riêng được thiết lập, các bộ định tuyến nằm giữa bộ phát và bộ
thu sẽ xác định các gói tin thuộc cổng dành riêng nào nhờ kiểm tra năm trường trong
mào đầu IP và giao thức truyền tải đó là: địa chỉ nguồn, số cổng nguồn, số giao thức (
UDP,TCP….), địa chỉ đích, số cổng đích. Tập hợp các gói tin được nhận dạng theo
Khoá luận tốt nghiệp

24


Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ

cách này được gọi là luồng dành riêng. Các thông tin trong luồng dành riêng được
khống chế để đảm bảo không phát sinh lưu lượng vượt quá so với thông báo trong
Tspec và được xếp vào hàng đợi phù hợp theo yêu cầu QoS.
Một đặc điểm nữa cần phải nhắc đến đối với giao thức này đó là RSVP là giao
thức “ trạng thái mềm”. Nó khác với các lạo giao thức khác là trạng thái sẽ tự động
hết hiệu lực sau một thời gian trừ khi nó được làm tươi theo định kỳ, tức là RSVP sẽ
liên tục gửi các bản tin PATH và RESV để làm tươi các cổng dành riêng. Nếu chúng
không được gửi đi trong một khoảng thời gian nào đấy thì cổng dành riêng tự động
huỷ bỏ.
 Quá trình MPLS hỗ trợ RSVP
RSVP được sử dụng trong mạng MPLS để hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS và
điều khiển lưu lượng. MPLS sử dụng RSVP để cho phép các LSR dựa vào việc phân
loại gói tin theo nhãn chứ khơng phải theo mào đầu IP để nhận biết các gói tin thuộc
các luồng của cổng dành riêng. Vì vậy, cần phải có sự kết hợp phân phối giữa các

luồng và các nhãn cho các luồng có các cổng dành riêng RSVP. Ta có thể xem một
tập các gói tin tạo bởi cổng dành riêng RSVP như là một trường hợp riêng của FEC.
Chúng ta định nghĩa một đối tượng RSVP mới là đối tượng Lable được mang
trong bản tin RSVP RESV. Khi một LSR muốn gửi bản tin RESV cho một luồng
RSVP mới, LSR cấp phát một nhãn từ trong tập nhãn rồi, tại một lối vào trong LFIB
của nó với nhãn lối vào được đặt cho nhãn cấp phát và gửi bản tin RESV có chứa
nhãn này.
Khi nhận được bản tin RESV chứa đối tượng Lable, một LSR thiết lập LFIB
của nó với nhãn này là nhãn lối ra. Sau đó, nó cấp phát một nhãn để sử dụng như là
nhãn lối vào và chèn nó vào bản tin RESV trước khi nó gửi đi .
Khi các bản tin RESV truyền đến các LSR ngược, LSP được thiết lập dọc theo tuyến
đường. Khi các nhãn được cung cấp trong các bản tin RESV, mỗi LSR có thể dễ
dàng kết hợp các tài nguyên QoS phù hợp với LSR. Việc thiết lập cho một luồng
dành riêng RSVP là chỉ có bộ định tuyến đầu tiên trong LSP liên quan tới việc xem
xét các gói tin thuộc luồng dành riêng nào. Điều này cho phép RSVP được áp dụng
trong môi trường MPLS theo cách mà nó khơng thể thực hiện được trong mạng IP
truyền thống. Theo quy ước thì các cổng dành riêng RSVP chỉ có thể tạo những
luồng ứng dụng riêng lẻ, tức là những luồng ứng dụng được xác định nhờ vào 5
trường mào đầu như đã đề cập ở trên. Tuy nhiên cũng có thể đặt cấu hình của bộ định
tuyến để chọn các gói dựa trên một số tiêu chuẩn ví dụ định tuyến có thể xem xét các
tiền tố ứng với cùng một đích và đặt chúng vào LSP. Vì vậy, thay vì có một LSP cho
mỗi luồng ứng dụng riêng, một LSP có thể cung cấp QoS cho nhiều luồng lưu lượng.
Khoá luận tốt nghiệp

25