mpls và kỹ thuật lưu lượng


Đồ án tốt nghiệp đại học i Mục lục
Mục lục
Trang
Mục lục i
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt vi
Danh mục bảng biểu x
Danh mục hình vẽ xi
CHƯƠNG 1 : CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) 3
1.1. Lịch sử phát triển của MPLS 3
1.2. Các khái niệm cơ bản MPLS 4
1.2.1. MPLS là gì? 4
1.2.2. Miền MPLS (MPLS Domain) 5
1.2.3. Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 6
1.2.4. Nhãn và stack nhãn (Label và Label stack) 6
1.2.5. Hoán đổi nhãn (Label Swapping) 7
1.2.6. Đường chuyển mạch nhãn (LSP) 8
1.2.7. Chuyển gói qua miền MPLS 9
1.3. Thành phần cơ bản của MPLS 9
1.4. Mã hóa nhãn và các chế độ đóng gói nhãn MPLS 10
1.4.1. Mã hóa stack nhãn 10
1.4.2. Chế độ khung Frame 12
1.4.3. Chế độ tế bào Cell 12
1.5. Cấu trúc chức năng MPLS 13
1.5.1. Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR) 13
1.5.2. Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu) 14
1.5.2.1. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB 14
1.5.2.2. Thuật toán chuyển tiếp nhãn 15
1.5.2.3. NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) 16
1.5.2.4. Mặt phẳng điều khiển 16
1.6. Hoạt động của MPLS 17

1.6.1. Chế độ hoạt động khung MPLS 17
1.6.2. Các hoạt động trong mảng số liệu 18
1.6.3. Chế độ hoạt động tế bào MPLS 21
1.6.4. Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-PVC 25
1.6.5. Hoạt động của MPLS trong mặt phẳng chuyển tiếp 26
1.6.6. Gỡ nhãn ở hop áp cuối (PHP) 27
1.6.7. Một ví dụ hoạt động chuyển tiếp gói 27
1.7. Ưu điểm và ứng dụng của MPLS 29
1.7.1. So sánh MPLS và MPOA 29
1.7.2. Tốc độ và độ trễ 30
1.7.3. Chất lượng dịch vụ trong MPLS 30
1.7.4. Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp 31
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học ii Mục lục
1.7.5. Kỹ thuật lưu lượng 31
1.7.6. Định tuyến QoS từ nguồn 32
1.7.7. Mạng riêng ảo VPN 32
1.7.8. Chuyển tiếp có phân cấp (Hierachical forwarding) 32
1.7.9. Khả năng mở rộng (Scalability) 32
1.7.10. Khả năng ứng dụng MPLS trong mạng thế hệ sau NGN 33
1.7.11. MPLS và kiến trúc Internet 34
1.8. Các nhược điểm của MPLS 35
Tổng kết chương 36
CHƯƠNG 2: ĐỊnh tuyẾn và báo hiỆu trong MPLS 36
2.1. Định tuyến trong MPLS 36
2.1.1. Định tuyến cưỡng bức (Constrain-based Routing) 36
2.1.2. Định tuyến tường minh (Explicit Routing) 38
2.1.3. Định tuyến dựa trên QoS 38
2.1.3.1. Phân loại các thuật toán QoS 39

2.1.3.2. Thuật toán định tuyến có thể giải được với thời gian đa thức 39
2.1.4. Định tuyến dựa trên lưu lượng 40
2.2. Các chế độ báo hiệu MPLS 43
2.2.1. Chế độ phân phối nhãn 43
2.2.1.1. Phân phối nhãn không cần yêu cầu (Downstream Unsolicited) 44
2.2.1.2. Phân phối nhãn theo yêu cầu (Downstream on Demand) 44
2.2.2. Chế độ duy trì nhãn 44
2.2.2.1. Duy trì nhãn tự do (liberal label retention) 45
2.2.2.2. Duy trì nhãn bảo thủ (conservative label retention) 45
2.2.3. Chế độ điều khiển LSP 46
2.2.3.1. Điều khiển độc lập (independent control) 46
2.2.3.2. Điều khiển tuần tự (ordered control) 46
2.2.4. Các giao thức phân phối nhãn MPLS 47
2.3. Giao thức LDP (Label Distribution Protocol) 48
2.3.1. Hoạt động của LDP 48
2.3.2. Cấu trúc thông điệp LDP 49
2.3.2.1. LDP PDU 50
2.3.2.2. Định dạng thông điệp LDP 50
2.3.3. Các bản tin LDP 51
2.3.4. LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu 52
2.4. Giao thức CR-LDP (Constrain-based routing LDP) 53
2.4.1 Mở rộng cho định tuyến cưỡng bức 53
2.4.2. Thiết lập một CR-LSP (Constrain-based routing LSP) 54
2.4.3. Tiến trình dự trữ tài nguyên 55
2.5. Giao thức RSVP-TE (RSVP Traffic Engineering) 56
2.5.1. Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP 58
2.5.2. Các bản Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE 58
2.5.3. Thiết lập tuyến tường minh trong điều khiển tuần tự theo yêu cầu 59
2.5.4. Giảm lượng overhead làm tươi RSVP 60
2.5.5. RSVP và khả năng mở rộng 61

2.6. Giao thức BGP 62
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học iii Mục lục
2.6.1. BGPv4 và mở rộng cho MPLS 62
2.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ 64
2.7. So sánh CR-LDP và RSVP 64
Tổng kết chương 66
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 67
3.1. Kỹ thuật lưu lượng (traffic engineering) 67
3.1.1. Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng 67
3.1.1.1. Phân loại 67
3.1.1.2. Bài toán nghẽn 67
3.1.2. Các lớp dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS và các lớp lưu lượng 68
3.1.3. Hàng đợi lưu lượng 68
3.1.3.1. Hàng đợi FIFO (First-in, First-out) 69
3.1.3.2 Hàng đợi WFQ (Weighted Fair Queuing) 69
3.1.3.3. Hàng đợi CQ (Custom Queuing) 70
3.1.3.4. Hàng đợi PQ (Priority Queuing) 70
3.1.4. Giải thuật thùng rò và thùng token 71
3.1.4.1. Giải thuật thùng rò (Leaky Bucket) 71
3.1.4.2. Giải thuật thùng token (Token Bucket) 71
3.1.5. Giải pháp mô hình chồng phủ (Overlay Model) 72
3.2. MPLS và kỹ thuật lưu lượng 73
3.2.1. Khái niệm trung kế lưu lượng (traffic trunk) 73
3.2.2. Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph) 74
3.2.3. Bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng trên MPLS 74
3.3. Trung kế lưu lượng và các thuộc tính 74
3.3.1 Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng 75
3.3.2. Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter) 75

3.3.3. Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường (chính sách chọn đường) 76
3.3.3.1. Đường tường minh đặc tả quản trị 76
3.3.3.2. Phân cấp các luật ưu tiên cho đa đường 76
3.3.3.3. Thuộc tính Affinity lớp tài nguyên (Resource Class Affinity) 76
3.3.3.4. Thuộc tính thích ứng (Adaptivity) 77
3.3.3.5. Phân phối tải qua nhiều trung kế song song 77
3.3.4. Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priority/Preemption) 77
3.3.5. Thuộc tính đàn hồi (Resilience) 77
3.3.6. Thuộc tính khống chế (Policing) 78
3.4. Các thuộc tính tài nguyên 78
3.4.1. Bộ nhân cấp phát cực đại (maximum allocation multiplier) 78
3.4.2 Lớp tài nguyên (Resource Class) 78
3.4.3. TE Metric 79
3.5. Tính toán đường cưỡng bức 79
3.5.1. Quảng bá các thuộc tính của link 79
3.5.2. Tính toán LSP cưỡng bức (CR-LSP) 80
3.5.3. Giải thuật chọn đường 80
3.5.4. Tái tối ưu hóa (Re-optimization) 83
3.6. Bảo vệ và khôi phục đường 83
3.6.1. Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục 84
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học iv Mục lục
3.6.1.1. Sửa chữa toàn cục và sửa chữa cục bộ 84
3.6.1.2. Tái định tuyến và chuyển mạch bảo vệ 85
3.6.1.3. Ba cách khôi phục bảo vệ tái định tuyến 85
3.6.2. Mô hình Makam 87
3.6.3. Mô hình Haskin (Reverse Backup) 88
3.6.4. Mô hình Hundessa 88
3.6.5. Mô hình Shortest-Dynamic 89

3.6.6. Mô hình Simple-Dynamic 89
3.7. Vấn đề triển khai MPLS tại Việt Nam 90
3.8. Nhận xét 92
Tổng kết chương 92
CHƯƠNG 4: Chương trình mô phỎng vỀ kỸ thuẬt lưu lưỢng 93
4.1. Lý thuyết chung 93
4.1.1. Router modes 93
4.1.2. Cách thức cấu hình chính (Entering global configuration mode) 93
4.1.3. Cấu hình cho tên một Router 94
4.1.4. Cấu hình cho các mật khẩu (Configuring Passwords) 94
4.2. Mô phỏng bài Lab về kỹ thuật lưu lượng trong MPLS (MPLS TE) 94
KẾT LUẬN VÀ hưỚng phát triỂn đỀ tài 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học vi Danh mục các ký hiệu,các chữ viết tắt
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học vii Danh mục các ký hiệu,các chữ viết tắt
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng
A
AAL5 ATM Adaptation Layer 5 Lớp thích ứng ATM 5
ASIC Application Specific Integrated
Circuit
Vi mạch tích hợp chuyên dụng
ARIS Aggregate Route-Based IP
Switching
Chuyển mạch IP theo phương pháp
tổng hợp tuyến

ARP Addresss Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ
AS Autonomous System Hệ tự trị
ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng
bộ
B
BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng miền.
BOF Board Of a Founders Cuộc họp trù bị WG-IETF
CIPOA Classic IP over ATM Giao thức IP truyền thống qua
ATM
C
CoS Class of Service Lớp dịch vụ
CQ Custom Queuing Hàng đợi
CR Constrain-based Routing Định tuyến cưỡng bức
CSR Cell Switching Router Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế
bào
D
DiffServ Differentiated Services Các dịch vụ khác nhau
E
EGP Edge Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên
ER Explicit Routing Định tuyến tường minh
ERB Explicit Route information Base Cơ sở thông tin tuyến tường minh
ERO Explicit Route Object Đối tượng tuyến tường minh
ETSI European Telecommunication
Standard Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu
Âu
F
FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện dữ liệu phân bố theo cáp
sợi quang
FEC Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương

FIB Forwarding Infomation Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp
FIFO First In First Out Hàng đợi vào trước ra trước
FIS Fault Indication Signal Bản tin chỉ thị báo lỗi
FR Frame Relay Chuyển dịch khung
FRS Fault Recovery Signal Bản tin chỉ thị sửa lỗi
FTN FEC - to - NHLFE Sắp xếp FEC vào NHLFE
I
IBM International Bussiness Machine Công ty IBM
IETF International Engineering Task
Force
Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật quốc
tế cho Internet
IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến nội miền
ILM Incoming Label Map Ánh xạ nhãn tới
IP Internet Protocol Giao thức định tuyến Internet
IPOA IP over ATM IP trên ATM
IPOS IP over SONET IP trên SONET
ISDN Intergrated Service Digital
Network
Mạng số liên kết đa dịch vụ
IS-IS Intermediate System –
Intermediate System
Giao thức định tuyến IS-IS
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet
L
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LANE Local Area Network Emulation Mô phỏng mạng cục bộ

Đồ án tốt nghiệp đại học viii Danh mục các ký hiệu,các chữ viết tắt
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng


Đồ án tốt nghiệp đại học x Danh mục bảng biểu
Danh mục bảng biểu
Mục lục i
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt vi
Danh mục bảng biểu x
Danh mục hình vẽ xi
CHƯƠNG 1 : CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) 3
1.1. Lịch sử phát triển của MPLS 3
1.2. Các khái niệm cơ bản MPLS 4
1.2.1. MPLS là gì? 4
1.2.2. Miền MPLS (MPLS Domain) 5
1.2.3. Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 6
1.2.4. Nhãn và stack nhãn (Label và Label stack) 6
1.2.5. Hoán đổi nhãn (Label Swapping) 7
1.2.6. Đường chuyển mạch nhãn (LSP) 8
1.2.7. Chuyển gói qua miền MPLS 9
1.3. Thành phần cơ bản của MPLS 9
1.4. Mã hóa nhãn và các chế độ đóng gói nhãn MPLS 10
1.4.1. Mã hóa stack nhãn 10
1.4.2. Chế độ khung Frame 12
1.4.3. Chế độ tế bào Cell 12
1.5. Cấu trúc chức năng MPLS 13
1.5.1. Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR) 13
1.5.2. Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu) 14
1.5.2.1. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB 14
1.5.2.2. Thuật toán chuyển tiếp nhãn 15
1.5.2.3. NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) 16
1.5.2.4. Mặt phẳng điều khiển 16
1.6. Hoạt động của MPLS 17

1.6.1. Chế độ hoạt động khung MPLS 17
1.6.2. Các hoạt động trong mảng số liệu 18
1.6.3. Chế độ hoạt động tế bào MPLS 21
1.6.4. Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-PVC 25
1.6.5. Hoạt động của MPLS trong mặt phẳng chuyển tiếp 26
1.6.6. Gỡ nhãn ở hop áp cuối (PHP) 27
1.6.7. Một ví dụ hoạt động chuyển tiếp gói 27
1.7. Ưu điểm và ứng dụng của MPLS 29
1.7.1. So sánh MPLS và MPOA 29
1.7.2. Tốc độ và độ trễ 30
1.7.3. Chất lượng dịch vụ trong MPLS 30
1.7.4. Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp 31
1.7.5. Kỹ thuật lưu lượng 31
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học xi Danh mục bảng biểu
1.7.6. Định tuyến QoS từ nguồn 32
1.7.7. Mạng riêng ảo VPN 32
1.7.8. Chuyển tiếp có phân cấp (Hierachical forwarding) 32
1.7.9. Khả năng mở rộng (Scalability) 32
1.7.10. Khả năng ứng dụng MPLS trong mạng thế hệ sau NGN 33
1.7.11. MPLS và kiến trúc Internet 34
1.8. Các nhược điểm của MPLS 35
Tổng kết chương 36
CHƯƠNG 2: ĐỊnh tuyẾn và báo hiỆu trong MPLS 36
2.1. Định tuyến trong MPLS 36
2.1.1. Định tuyến cưỡng bức (Constrain-based Routing) 36
2.1.2. Định tuyến tường minh (Explicit Routing) 38
2.1.3. Định tuyến dựa trên QoS 38
2.1.3.1. Phân loại các thuật toán QoS 39

2.1.3.2. Thuật toán định tuyến có thể giải được với thời gian đa thức 39
2.1.4. Định tuyến dựa trên lưu lượng 40
2.2. Các chế độ báo hiệu MPLS 43
2.2.1. Chế độ phân phối nhãn 43
2.2.1.1. Phân phối nhãn không cần yêu cầu (Downstream Unsolicited) 44
2.2.1.2. Phân phối nhãn theo yêu cầu (Downstream on Demand) 44
2.2.2. Chế độ duy trì nhãn 44
2.2.2.1. Duy trì nhãn tự do (liberal label retention) 45
2.2.2.2. Duy trì nhãn bảo thủ (conservative label retention) 45
2.2.3. Chế độ điều khiển LSP 46
2.2.3.1. Điều khiển độc lập (independent control) 46
2.2.3.2. Điều khiển tuần tự (ordered control) 46
2.2.4. Các giao thức phân phối nhãn MPLS 47
2.3. Giao thức LDP (Label Distribution Protocol) 48
2.3.1. Hoạt động của LDP 48
2.3.2. Cấu trúc thông điệp LDP 49
2.3.2.1. LDP PDU 50
2.3.2.2. Định dạng thông điệp LDP 50
2.3.3. Các bản tin LDP 51
2.3.4. LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu 52
2.4. Giao thức CR-LDP (Constrain-based routing LDP) 53
2.4.1 Mở rộng cho định tuyến cưỡng bức 53
2.4.2. Thiết lập một CR-LSP (Constrain-based routing LSP) 54
2.4.3. Tiến trình dự trữ tài nguyên 55
2.5. Giao thức RSVP-TE (RSVP Traffic Engineering) 56
2.5.1. Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP 58
2.5.2. Các bản Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE 58
2.5.3. Thiết lập tuyến tường minh trong điều khiển tuần tự theo yêu cầu 59
2.5.4. Giảm lượng overhead làm tươi RSVP 60
2.5.5. RSVP và khả năng mở rộng 61

2.6. Giao thức BGP 62
2.6.1. BGPv4 và mở rộng cho MPLS 62
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học xii Danh mục bảng biểu
2.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ 64
2.7. So sánh CR-LDP và RSVP 64
Tổng kết chương 66
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 67
3.1. Kỹ thuật lưu lượng (traffic engineering) 67
3.1.1. Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng 67
3.1.1.1. Phân loại 67
3.1.1.2. Bài toán nghẽn 67
3.1.2. Các lớp dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS và các lớp lưu lượng 68
3.1.3. Hàng đợi lưu lượng 68
3.1.3.1. Hàng đợi FIFO (First-in, First-out) 69
3.1.3.2 Hàng đợi WFQ (Weighted Fair Queuing) 69
3.1.3.3. Hàng đợi CQ (Custom Queuing) 70
3.1.3.4. Hàng đợi PQ (Priority Queuing) 70
3.1.4. Giải thuật thùng rò và thùng token 71
3.1.4.1. Giải thuật thùng rò (Leaky Bucket) 71
3.1.4.2. Giải thuật thùng token (Token Bucket) 71
3.1.5. Giải pháp mô hình chồng phủ (Overlay Model) 72
3.2. MPLS và kỹ thuật lưu lượng 73
3.2.1. Khái niệm trung kế lưu lượng (traffic trunk) 73
3.2.2. Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph) 74
3.2.3. Bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng trên MPLS 74
3.3. Trung kế lưu lượng và các thuộc tính 74
3.3.1 Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng 75
3.3.2. Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter) 75

3.3.3. Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường (chính sách chọn đường) 76
3.3.3.1. Đường tường minh đặc tả quản trị 76
3.3.3.2. Phân cấp các luật ưu tiên cho đa đường 76
3.3.3.3. Thuộc tính Affinity lớp tài nguyên (Resource Class Affinity) 76
3.3.3.4. Thuộc tính thích ứng (Adaptivity) 77
3.3.3.5. Phân phối tải qua nhiều trung kế song song 77
3.3.4. Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priority/Preemption) 77
3.3.5. Thuộc tính đàn hồi (Resilience) 77
3.3.6. Thuộc tính khống chế (Policing) 78
3.4. Các thuộc tính tài nguyên 78
3.4.1. Bộ nhân cấp phát cực đại (maximum allocation multiplier) 78
3.4.2 Lớp tài nguyên (Resource Class) 78
3.4.3. TE Metric 79
3.5. Tính toán đường cưỡng bức 79
3.5.1. Quảng bá các thuộc tính của link 79
3.5.2. Tính toán LSP cưỡng bức (CR-LSP) 80
3.5.3. Giải thuật chọn đường 80
3.5.4. Tái tối ưu hóa (Re-optimization) 83
3.6. Bảo vệ và khôi phục đường 83
3.6.1. Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục 84
3.6.1.1. Sửa chữa toàn cục và sửa chữa cục bộ 84
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học xiii Danh mục bảng biểu
3.6.1.2. Tái định tuyến và chuyển mạch bảo vệ 85
3.6.1.3. Ba cách khôi phục bảo vệ tái định tuyến 85
3.6.2. Mô hình Makam 87
3.6.3. Mô hình Haskin (Reverse Backup) 88
3.6.4. Mô hình Hundessa 88
3.6.5. Mô hình Shortest-Dynamic 89

3.6.6. Mô hình Simple-Dynamic 89
3.7. Vấn đề triển khai MPLS tại Việt Nam 90
3.8. Nhận xét 92
Tổng kết chương 92
CHƯƠNG 4: Chương trình mô phỎng vỀ kỸ thuẬt lưu lưỢng 93
4.1. Lý thuyết chung 93
4.1.1. Router modes 93
4.1.2. Cách thức cấu hình chính (Entering global configuration mode) 93
4.1.3. Cấu hình cho tên một Router 94
4.1.4. Cấu hình cho các mật khẩu (Configuring Passwords) 94
4.2. Mô phỏng bài Lab về kỹ thuật lưu lượng trong MPLS (MPLS TE) 94
KẾT LUẬN VÀ hưỚng phát triỂn đỀ tài 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học xiv Danh mục bảng biểu
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học xi Danh mục hình vẽ

Danh mục hình vẽ
Mục lục i
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt vi
Danh mục bảng biểu x
Danh mục hình vẽ xi
CHƯƠNG 1 : CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) 3
1.1. Lịch sử phát triển của MPLS 3
1.2. Các khái niệm cơ bản MPLS 4
1.2.1. MPLS là gì? 4
1.2.2. Miền MPLS (MPLS Domain) 5

1.2.3. Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 6
1.2.4. Nhãn và stack nhãn (Label và Label stack) 6
1.2.5. Hoán đổi nhãn (Label Swapping) 7
1.2.6. Đường chuyển mạch nhãn (LSP) 8
1.2.7. Chuyển gói qua miền MPLS 9
1.3. Thành phần cơ bản của MPLS 9
1.4. Mã hóa nhãn và các chế độ đóng gói nhãn MPLS 10
1.4.1. Mã hóa stack nhãn 10
1.4.2. Chế độ khung Frame 12
1.4.3. Chế độ tế bào Cell 12
1.5. Cấu trúc chức năng MPLS 13
1.5.1. Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR) 13
1.5.2. Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu) 14
1.5.2.1. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB 14
1.5.2.2. Thuật toán chuyển tiếp nhãn 15
1.5.2.3. NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) 16
1.5.2.4. Mặt phẳng điều khiển 16
1.6. Hoạt động của MPLS 17
1.6.1. Chế độ hoạt động khung MPLS 17
1.6.2. Các hoạt động trong mảng số liệu 18
1.6.3. Chế độ hoạt động tế bào MPLS 21
1.6.4. Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-PVC 25
1.6.5. Hoạt động của MPLS trong mặt phẳng chuyển tiếp 26
1.6.6. Gỡ nhãn ở hop áp cuối (PHP) 27
1.6.7. Một ví dụ hoạt động chuyển tiếp gói 27
1.7. Ưu điểm và ứng dụng của MPLS 29
1.7.1. So sánh MPLS và MPOA 29
1.7.2. Tốc độ và độ trễ 30
1.7.3. Chất lượng dịch vụ trong MPLS 30
1.7.4. Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp 31

SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học xii Danh mục hình vẽ
1.7.5. Kỹ thuật lưu lượng 31
1.7.6. Định tuyến QoS từ nguồn 32
1.7.7. Mạng riêng ảo VPN 32
1.7.8. Chuyển tiếp có phân cấp (Hierachical forwarding) 32
1.7.9. Khả năng mở rộng (Scalability) 32
1.7.10. Khả năng ứng dụng MPLS trong mạng thế hệ sau NGN 33
1.7.11. MPLS và kiến trúc Internet 34
1.8. Các nhược điểm của MPLS 35
Tổng kết chương 36
CHƯƠNG 2: ĐỊnh tuyẾn và báo hiỆu trong MPLS 36
2.1. Định tuyến trong MPLS 36
2.1.1. Định tuyến cưỡng bức (Constrain-based Routing) 36
2.1.2. Định tuyến tường minh (Explicit Routing) 38
2.1.3. Định tuyến dựa trên QoS 38
2.1.3.1. Phân loại các thuật toán QoS 39
2.1.3.2. Thuật toán định tuyến có thể giải được với thời gian đa thức 39
2.1.4. Định tuyến dựa trên lưu lượng 40
2.2. Các chế độ báo hiệu MPLS 43
2.2.1. Chế độ phân phối nhãn 43
2.2.1.1. Phân phối nhãn không cần yêu cầu (Downstream Unsolicited) 44
2.2.1.2. Phân phối nhãn theo yêu cầu (Downstream on Demand) 44
2.2.2. Chế độ duy trì nhãn 44
2.2.2.1. Duy trì nhãn tự do (liberal label retention) 45
2.2.2.2. Duy trì nhãn bảo thủ (conservative label retention) 45
2.2.3. Chế độ điều khiển LSP 46
2.2.3.1. Điều khiển độc lập (independent control) 46
2.2.3.2. Điều khiển tuần tự (ordered control) 46

2.2.4. Các giao thức phân phối nhãn MPLS 47
2.3. Giao thức LDP (Label Distribution Protocol) 48
2.3.1. Hoạt động của LDP 48
2.3.2. Cấu trúc thông điệp LDP 49
2.3.2.1. LDP PDU 50
2.3.2.2. Định dạng thông điệp LDP 50
2.3.3. Các bản tin LDP 51
2.3.4. LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu 52
2.4. Giao thức CR-LDP (Constrain-based routing LDP) 53
2.4.1 Mở rộng cho định tuyến cưỡng bức 53
2.4.2. Thiết lập một CR-LSP (Constrain-based routing LSP) 54
2.4.3. Tiến trình dự trữ tài nguyên 55
2.5. Giao thức RSVP-TE (RSVP Traffic Engineering) 56
2.5.1. Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP 58
2.5.2. Các bản Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE 58
2.5.3. Thiết lập tuyến tường minh trong điều khiển tuần tự theo yêu cầu 59
2.5.4. Giảm lượng overhead làm tươi RSVP 60
2.5.5. RSVP và khả năng mở rộng 61
2.6. Giao thức BGP 62
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học xiii Danh mục hình vẽ
2.6.1. BGPv4 và mở rộng cho MPLS 62
2.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ 64
2.7. So sánh CR-LDP và RSVP 64
Tổng kết chương 66
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 67
3.1. Kỹ thuật lưu lượng (traffic engineering) 67
3.1.1. Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng 67
3.1.1.1. Phân loại 67

3.1.1.2. Bài toán nghẽn 67
3.1.2. Các lớp dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS và các lớp lưu lượng 68
3.1.3. Hàng đợi lưu lượng 68
3.1.3.1. Hàng đợi FIFO (First-in, First-out) 69
3.1.3.2 Hàng đợi WFQ (Weighted Fair Queuing) 69
3.1.3.3. Hàng đợi CQ (Custom Queuing) 70
3.1.3.4. Hàng đợi PQ (Priority Queuing) 70
3.1.4. Giải thuật thùng rò và thùng token 71
3.1.4.1. Giải thuật thùng rò (Leaky Bucket) 71
3.1.4.2. Giải thuật thùng token (Token Bucket) 71
3.1.5. Giải pháp mô hình chồng phủ (Overlay Model) 72
3.2. MPLS và kỹ thuật lưu lượng 73
3.2.1. Khái niệm trung kế lưu lượng (traffic trunk) 73
3.2.2. Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph) 74
3.2.3. Bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng trên MPLS 74
3.3. Trung kế lưu lượng và các thuộc tính 74
3.3.1 Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng 75
3.3.2. Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter) 75
3.3.3. Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường (chính sách chọn đường) 76
3.3.3.1. Đường tường minh đặc tả quản trị 76
3.3.3.2. Phân cấp các luật ưu tiên cho đa đường 76
3.3.3.3. Thuộc tính Affinity lớp tài nguyên (Resource Class Affinity) 76
3.3.3.4. Thuộc tính thích ứng (Adaptivity) 77
3.3.3.5. Phân phối tải qua nhiều trung kế song song 77
3.3.4. Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priority/Preemption) 77
3.3.5. Thuộc tính đàn hồi (Resilience) 77
3.3.6. Thuộc tính khống chế (Policing) 78
3.4. Các thuộc tính tài nguyên 78
3.4.1. Bộ nhân cấp phát cực đại (maximum allocation multiplier) 78
3.4.2 Lớp tài nguyên (Resource Class) 78

3.4.3. TE Metric 79
3.5. Tính toán đường cưỡng bức 79
3.5.1. Quảng bá các thuộc tính của link 79
3.5.2. Tính toán LSP cưỡng bức (CR-LSP) 80
3.5.3. Giải thuật chọn đường 80
3.5.4. Tái tối ưu hóa (Re-optimization) 83
3.6. Bảo vệ và khôi phục đường 83
3.6.1. Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục 84
SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Đồ án tốt nghiệp đại học xiv Danh mục hình vẽ
3.6.1.1. Sửa chữa toàn cục và sửa chữa cục bộ 84
3.6.1.2. Tái định tuyến và chuyển mạch bảo vệ 85
3.6.1.3. Ba cách khôi phục bảo vệ tái định tuyến 85
3.6.2. Mô hình Makam 87
3.6.3. Mô hình Haskin (Reverse Backup) 88
3.6.4. Mô hình Hundessa 88
3.6.5. Mô hình Shortest-Dynamic 89
3.6.6. Mô hình Simple-Dynamic 89
3.7. Vấn đề triển khai MPLS tại Việt Nam 90
3.8. Nhận xét 92
Tổng kết chương 92
CHƯƠNG 4: Chương trình mô phỎng vỀ kỸ thuẬt lưu lưỢng 93
4.1. Lý thuyết chung 93
4.1.1. Router modes 93
4.1.2. Cách thức cấu hình chính (Entering global configuration mode) 93
4.1.3. Cấu hình cho tên một Router 94
4.1.4. Cấu hình cho các mật khẩu (Configuring Passwords) 94
4.2. Mô phỏng bài Lab về kỹ thuật lưu lượng trong MPLS (MPLS TE) 94
KẾT LUẬN VÀ hưỚng phát triỂn đỀ tài 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100


SVTH: Phạm Thanh Hải GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Lời nói đầu
Lời nói đầu
Ngày nay, công nghệ thông tin và viễn thông đang hội tụ sâu sắc và cùng
đóng góp rất tích cực trong sự phát triển kinh tế, xã hội toàn cầu. Trong những năm
gần đây, ngành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một phương thức chuyển
mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP (như cơ cấu định tuyến) và của ATM (như
thông lượng chuyển mạch). Mô hình IP over ATM của IETF coi IP như một lớp
nằm trên lớp ATM và định nghĩa các mạng con IP trên nền mạng ATM. Phương
thức tiếp cận xếp chồng này cho phép IP và ATM hoạt động với nhau mà không cần
thay đổi giao thức của chúng. Tuy nhiên, cách này không tận dụng được hết khả
năng của ATM. Ngoài ra, cách tiếp cận này không thích hợp với mạng nhiều Router
và không thật hiệu quả trên một số mặt. Tổ chức ATM-Forum, dựa trên mô hình
này đã phát triển công nghệ LANE và MPOA. Các công nghệ này sử dụng các máy
chủ để chuyển đổi địa chỉ nhưng đều không tận dụng được khả năng đảm bảo chất
lượng dịch vụ của ATM. Sự hạn chế trong mạng IP, ATM và cấu trúc mạng IP over
ATM chính là lí do dẫn đến sự ra đời của MPLS.
Công nghệ MPLS (Multiprotocol label switching) là kết quả phát triển của
nhiều công nghệ chuyển mạch IP (IP switching) 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 của IP. Một trong những ưu điểm lớn nhất của MPLS là ở khả năng thực hiện
kỹ thuật lưu lượng. Đây cũng là đối tượng nghiên cứu chính của em khi thực hiện
đề tài này. Đây là một tính năng vượt trội của MPLS so với các giao thức định
tuyến cổ điển.
Nội dung chủ yếu trong đề tài này là:
 Chương 1: Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS).

 Chương 2: Định tuyến và báo hiệu trong MPLS
 Chương 3: Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS
 Chương 4: Chương trình mô phỏng
Vì thời gian cũng như kiến thức có hạn, đồ án này không tránh khỏi những
sai sót và hạn chế nên em rất mong sự chỉ bảo, bổ sung của quý thầy cô cùng các
bạn.
SVTH: PHẠM THANH HẢI Trang 1

Lời nói đầu
Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn tất cả các Thầy Cô giáo của Khoa Kỹ
thuật và Công Nghệ của trường Đại Học Quy Nhơn, đặc biệt em xin bày tỏ sự tri ân
sâu sắc đến giảng viên ThS. Đào Minh Hưng – người đã hết lòng giúp đỡ và hướng
dẫn để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Quy nhơn, ngày… tháng… năm…
Sinh viên thực hiện

Phạm Thanh Hải
SVTH: PHẠM THANH HẢI Trang 2

Chương 1: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
CHƯƠNG 1 : CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC
(MPLS)
1.1. Lịch sử phát triển của MPLS
Công nghệ MPLS lần đầu tiên được đưa ra bởi hãng Ipsilon, một công ty
nhỏ, trong triển lãm về công nghệ thông tin và viễn thông tại Texas. Một thời gian
ngắn sau đó, Cisco và một loạt các hãng lớn khác như IBM, Toshiba công bố các
sản phẩm của họ sử dụng công nghệ chuyển mạch mới. Tuy được đặt dưới nhiều tên
khác nhau, các công nghệ này thực sự có cùng bản chất là công nghệ chuyển mạch
dựa trên nhãn.
Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế bào (CSR - Cell Switch Router) của

Toshiba ra đời năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức
IP thay cho báo hiệu ATM. Tổng đài IP của Ipsilon về thực chất là một ma trận
chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử dụng công nghệ IP. Công
nghệ chuyển mạch thẻ (Tag switching) của Cisco cũng tương tự nhưng có bổ sung
thêm một số điểm mới như lớp chuyển tiếp tương đương (FEC - Forwarding
Equivalence Class), giao thức phân phối nhãn… Cisco phát hành ấn bản đầu tiên về
chuyển mạch thẻ vào tháng 3 năm 1998 và trong thời gian sau đó, nhóm nghiên cứu
cho Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật Internet quốc tế (IETF - International Engineering
Task Force) đã tiến hành các công việc để đưa ra tiêu chuẩn và khái niệm về chuyển
mạch nhãn đa giao thức MPLS.
Sự ra đời của MPLS được dự báo là tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển
rất nhanh của mạng Internet yêu cầu phải có một 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. Tồn tại
rất nhiều công nghệ để xây dựng mạng IP, ví dụ như IPOA (IP qua ATM), IPOS (IP
qua SDH/SONET), IP qua WDM và IP qua cáp quang. Mỗi công nghệ có ưu điểm
và nhược điểm nhất định. Công nghệ ATM được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu
trong các mạng IP xương sống (backbone) do có tốc độ cao, chất lượng dịch vụ
QoS, điều khiển luồng và một số đặc tính khác của nó mà các mạng định tuyến
truyền thống không có. Nó cũng được phát triển để hỗ trợ cho IP. Hơn nữa, trong
các trường hợp đòi hỏi thời gian thực cao, IPOA sẽ là sự lựa chọn số một.
IPOA truyền thống là một công nghệ lai ghép. Nó đặt IP (công nghệ lớp thứ
3) trên ATM (công nghệ lớp thứ 2). Các giao thức của hai lớp là hoàn toàn độc lập.
Chúng được kết nối với nhau bằng một loạt các giao thức (như NHRP, ARP…).
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 3 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Chương 1: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Cách tiếp cận này hình thành tự nhiên và được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, khi xuất
hiện sự bùng nổ lưu lượng mạng, phương thức này dẫn đến một loạt các vấn đề cần
giải quyết, bao gồm sự phụ thuộc vào các giao thức phức tạp và các bộ định tuyến
xử lý các giao thức này. Sự phức tạp sẽ gây ra các hiệu ứng bất lợi đến sự tin cậy

của các mạng xương sống.
Để giải quyết những tồn tại này, các công nghệ như MPOA và LANE đã
được hình thành. Tuy nhiên các giải pháp đó không thể giải quyết được tất cả các
tồn tại. Trong khi ấy, nổi bật lên trên một loạt các công nghệ IPOA khác với
phương thức lai ghép là chuyển mạch nhãn theo phương thức tích hợp. Chúng cung
cấp giải pháp hợp lý để giải quyết những tồn tại này.
Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ quá trình nghiên cứu hai thiết bị
cơ bản trong mạng IP: tổng đài chuyển mạch và bộ định tuyến. Chúng ta có thể thấy
rằng chỉ xét trong các yếu tố tốc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ
lệ giữa giá cả và chất lượng thì tổng đài chuyển mạch chắc chắn tốt hơn nhiều so
với bộ định tuyến. Tuy nhiên, các bộ định tuyến có các chức năng định tuyến mềm
dẻo mà tổng đài không thể so sánh được. Do đó không thể không nghĩ rằng có thể
có một thiết bị có khả năng điều khiển luồng, tốc độ cao của tổng đài cũng như các
chức năng định tuyến mềm dẻo của bộ định tuyến. Đó là động cơ then chốt để phát
triển chuyển mạch nhãn.
Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch nhãn là sử dụng một thiết bị tương tự
như bộ định tuyến để điều khiển thiết bị chuyển mạch phần cứng ATM, do vậy
công nghệ này có được tỉ lệ giữa giá thành và chất lượng có thể sánh được với tổng
đài. Nó cũng có thể hỗ trợ thậm chí rất nhiều chức năng định tuyến mới mạnh hơn
như định tuyến hiện. Công nghệ này do đó kết hợp một cách hoàn hảo ưu điểm của
các tổng đài chuyển mạch với ưu điểm của các bộ định tuyến, và trở thành điểm
nóng thu hút sự tập trung của ngành công nghiệp viễn thông.
1.2. Các khái niệm cơ bản MPLS
1.2.1. MPLS là gì?
MPLS là viết tắt của “Multi-Protocol Label Switching”, tạm dịch là “Chuyển
mạch nhãn đa giao thức”. Thuật ngữ multi-protocol (đa giao thức) để nhấn mạnh
rằng công nghệ này áp dụng được cho tất cả các giao thức lớp mạng chứ không chỉ
riêng có giao thức IP. MPLS cũng hoạt động tốt trên bất kỳ các giao thức lớp liên
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 4 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng


Chương 1: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
kết. Đây là một công nghệ lai kết hợp những đặc tính tốt nhất của định tuyến lớp 3
(Layer 3 routing) và chuyển mạch lớp 2 (Layer 2 switching).
1.2.2. Miền MPLS (MPLS Domain)
Theo RFC 3031, miền MPLS là “một tập hợp các nút mạng thực hiện hoạt
động định tuyến và chuyển tiếp MPLS”. Các nút thuộc miền MPLS được gọi là các
bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router). Một miền MPLS
thường được quản lý và điều khiển bởi một nhà quản trị (administrator).
Hình 1.1 : Miền MPLS
Miền MPLS được chia thành 2 phần: phần mạng lõi (core) và phần mạng
biên (edge). Các nút ở phần mạng lõi được gọi là transit-LSR hay core-LSR
(thường cũng được gọi tắt là LSR). Các nút ở biên được gọi là bộ định tuyến biên
nhãn LER (Label Edge Router).
LSR được chia thành 2 loại: LSR hướng lên (upstream LSR) và LSR hướng
xuống (dowmstream LSR), phụ thuộc vào chiều của luồng lưu lượng. Các tài liệu
MPLS thường dùng ký hiệu Ru để biểu thị cho upstream-LSR và dùng ký hiệu Rd
để biểu thị cho downstream-LSR.
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 5 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Chương 1: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Hình 1.2: Upstream và Downstream của LSR
LER cũng được chia thành 2 loại: nếu một LER là nút đầu tiên trên đường đi
của một gói xuyên qua miền MPLS thì nó được gọi là LER lối vào (ingress-LER),
còn nếu LER đó là nút cuối cùng thì nó được gọi là LER lối ra (egress-LER). Lưu ý
là các thuật ngữ này được áp dụng tùy theo chiều của luồng lưu lượng trong mạng,
do vậy một LER vừa có thể là ingress-LER vừa có thể là egress-LER, tuỳ theo các
luồng lưu lượng đang xét.
1.2.3. Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC)
Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equivalence Class) là một
tập hợp các gói được đối xử như nhau bởi một LSR. Nói cách khác, FEC là một

nhóm các gói (ví dụ gói tin IP) được chuyển tiếp trên cùng một đường chuyển mạch
nhãn LSP (Label Switched Path), được đối xử theo cùng một cách thức và có thể
ánh xạ vào một nhãn bởi một LSR cho dù chúng có thể khác nhau về thông tin mào
đầu (header) lớp mạng. Hình 1.3 dưới đây cho thấy cách xử lý này.
Hình 1.3 : Lớp chuyển tiếp tương đương trong MPLS
1.2.4. Nhãn và stack nhãn (Label và Label stack)
Theo RFC 3031, nhãn là “một bộ nhận dạng có độ dài ngắn và cố định, mang
ý nghĩa cục bộ dùng để nhận biết một FEC”. Nhãn được “dán” lên một gói để báo
cho LSR biết gói này cần đi đâu. Phần nội dung nhãn có độ dài 20 bit không có cấu
trúc. Như vậy số giá trị nhãn có thể có là 2
20
giá trị (hơn một triệu giá trị). Giá trị
nhãn định nghĩa chỉ mục (index) để dùng trong bảng chuyển tiếp.
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 6 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng







   !

Chương 1: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Hình 1.4 : Khuôn dạng nhãn cho các gói không có cấu trúc nhãn gốc.
Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương tiện truyền mà gói tin được bọc vỏ. Ví
dụ các gói ATM (tế bào) sử dụng giá trị VPI/VCI như nhãn, FR sử dụng DLCI làm
nhãn.
Một gói lại có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này được chứa tại
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 (Last In First Out). Tại mỗi nút
trong mạng chỉ xử lý nhãn hiện hành trên đỉnh của stack nhãn. Chính nhãn này sẽ
được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói.
Hình 1.5 : Stack nhãn
Nếu gói tin chưa có nhãn thì stack nhãn là rỗng (độ sâu của stack nhãn bằng
0). Nếu stack có chiều sâu là d thì mức 1 sẽ ở đáy stack và mức d sẽ ở đỉnh của
stack (bit S trong entry nhãn đặt lên 1). Một entry nhãn có thể được đặt thêm vào
(push) hoặc lấy ra (pop) khỏi stack nhãn.
1.2.5. Hoán đổi nhãn (Label Swapping)
Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói.
Để chuyển tiếp gói có nhãn, LSR kiểm tra nhãn trên đỉnh stack và dùng ánh
xạ ILM (Incoming Label Map) để ánh xạ nhãn này tới một entry chuyển tiếp nhãn
NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry). Sử dụng thông tin trong NHLFE,
LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói và thực hiện một tác vụ trên stack nhãn, rồi
nó mã hóa stack nhãn mới vào gói và chuyển gói đi.
Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy ra ở Ingress-LER.
LER phải phân tích mào đầu lớp mạng để xác định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN
(FEC-to-NHLFE) để ánh xạ FEC vào một NHLFE.
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 7 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Chương 1: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
1.2.6. Đường chuyển mạch nhãn (LSP)
Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) 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. Khái niệm LSP tương tự như khái niệm
mạch ảo (VC – Virtual Circuit) trong ATM.
Hình 1.6 : Đường chuyển mạch nhãn (LSP)
Kiến trúc MPLS cho phép phân cấp các LSP, tương tự như ATM sử dụng

VPI và VCI để tạo ra phân cấp kênh ảo (VC) nằm trong đường ảo (VP). Tuy nhiên
ATM chỉ có thể hỗ trợ 2 mức phân cấp, trong khi với MPLS thì số mức phân cấp
cho phép rất lớn, nhờ khả năng chứa được nhiều entry nhãn trong một stack nhãn.
Về lý thuyết, giới hạn số lượng nhãn trong stack phụ thuộc giá trị đơn vị chuyển
tiếp tối đa MTU (Maximum Transfer Unit) của các giao thức lớp liên kết dữ liệu
(Data Link Layer) được dùng dọc theo một LSP.
Hình 1.7 : Phân cấp LSP trong MPLS
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 8 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng

Chương 1: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
1.2.7. Chuyển gói qua miền MPLS
Sau đây là một ví dụ đơn giản minh họa quá trình truyền gói tin IP đi qua
một miền MPLS.
Gói tin IP khi đi từ ngoài mạng vào trong miền MPLS sẽ được router A,
đóng vai trò là một ingress-LER, gán nhãn có giá trị là 6 rồi chuyển tiếp đến router
B. Router B, đóng vai trò là một LSR, dựa vào bảng hoán đổi nhãn để kiểm tra nhãn
của gói tin. Nó thay giá trị nhãn mới là 3 và chuyển tiếp đến router C. Tại C, cũng
đóng vai trò là một LSR, việc kiểm tra cũng tương tự như ở B và sẽ hoán đổi nhãn,
gán cho gói tin một nhãn mới là 9 và tiếp tục đưa đến router D.
Hình 1.8 : Gói IP đi qua mạng MPLS
Router D đóng vai trò egress-LER sẽ kiểm tra trong bảng hoán đổi nhãn và
gỡ bỏ nhãn 9 ra khỏi gói tin rồi định tuyến gói IP một cách bình thường đi ra khỏi
miền MPLS.
Với phương pháp làm việc này, các LSR trung gian như router B và C sẽ
không phải thực hiện kiểm tra toàn bộ header IP của gói tin mà nó chỉ việc kiểm tra
các giá trị của nhãn, so sánh trong bảng và chuyển tiếp. Vì vậy tốc độ xử lý trong
miền MPLS sẽ nhanh hơn nhiều so với định tuyến IP truyền thống. Đường đi từ
router A đến router D được gọi là đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched
Path.
1.3. Thành phần cơ bản của MPLS

Thành phần quan trọng cơ bản của mạng MPLS là thiết bị định tuyến chuyển
mạch nhãn LSR (Label Switching Router). Thiết bị này thực hiện chức năng chuyển
tiếp gói thông tin trong phạm vi mạng MPLS bằng thủ tục phân phối nhãn.
Căn cứ vào vị trí và chức năng của LSR có thể phân thành các loại chính sau
đây :
SVTH: Phạm Thanh Hải Trang 9 GVHD: ThS. Đào Minh Hưng