đồ án công nghệ chuyển mạch nhãn giao thức MPLS

Môc lôc
Môc lôc
ThuËt ng÷ vµ viÕt t¾t iv

TrÇn ThÞ H¬ng Trµ - D2001VT
i
Danh mục hình
Danh mục Hình
Thuật ngữ và viết tắt iv
Hợp nhất nhãn 11
Sự duy trì nhãn 11
Điều khiển nhãn 12
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
iii
Thuật ngữ viết tắt
Thuật ngữ và viết tắt
AAL5 ATM Adaptation Layer 5 Lớp thích ứng ATM 5
API Application Programming Interface Giao Diện chơng trình ứng Dụng
ASN.1 Abstract Syntax Notation Number
One
Chuyển mạch IP theo phơng pháp
tổng hợp tuyến
ARP Addresss Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ
AS Autonomous System Hệ tự quản
ATM Asynchronous Transfer Mode Phơng thức truyền tải không đồng
bộ
BBRAS BroadBand Remote Access Server Máy chủ truy nhập từ xa băng rộng
BCF Bearer Contrrol Function Khối chức năng điều khiển tải tin
BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng miền.
BOF Board Of a Founders Cuộc họp trù bị WG-IETF
COS Class of Service Lớp dịch vụ

CPE Customer Premise Equipment Thiết bị phía khách hàng
CR Cell Router Bộ định tuyến tế bào
CSPF Constrained Shortest Path First Giao thức định tuyến tìm đờng ngắn
nhất.
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền
DLCI Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ
liệu
DS Differentiated Service Các dịch vụ khác nhau
ECR Egress Cell Router Thiết bị định tuyến tế bào lối ra
EGP Edge Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên
EMS Element Management System Hệ thống quản lý phần tử
FEC Forwarding Equivalence Class Nhóm chuyển tiếp tơng đơng
FIB Forwarding Infomation Base Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp trong bộ
định tuyến
FR Frame Relay Chuyển dịch khung
FTN FEC - to - NHLFE Sắp xếp FEC vào NHLFE
IBM International Bussiness Machine Công ty IBM
ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức bản tin điều khiển Internet
ICR Ingress Cell Router Thiết bị định tuyến tế bào lối vào
IETF International Engineering Task
Force
Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế
cho Internet
IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến trong miền
IN Intelligent Network Mạng thông minh
INTSERV Integrated services Dịch vụ tích hợp
IP Internet Protocol Giao thức định tuyến Internet
IPv4 IP version 4 IP phiên bản 4.0
ISC International Softswitch Consortium Tổ chức chuyển mạch mềm quốc tế.
ISDN Intergrated Service Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ

ISIS Intermediate System
Intermediate System
Giao thức định tuyến IS-IS
IT Information Technology Kỹ thuật thông tin
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LC-ATM Label Controlled ATM Interface Giao diện ATM điều khiển bởi nhãn
LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn
LFIB Label Forwarding Information Base Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn
LIB Label Information Base Bảng thông tin nhãn trong bộ định
tuyến
L2TP Layer 2 tunnel protocol Giao thức đờng hầm lớp 2
LMP Link Management Protocol Giao thức quản lý kênh
LPF Logical Port Fuction Khối chức năng cổng logic
LSP Label Switched Path Tuyến chuyển mạch nhãn
LSR Label Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
MAC
Media Access Controller
Thiết bị điều khiển truy nhập mức
phơng tiện truyền thông
MG Media Gateway Cổng chuyển đổi phơng tiện
MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển MG
MIB Management Information Base Cơ sở dữ liệu thông tin quản lý
MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
iv
Thuật ngữ viết tắt
MPOA MPLS over ATM MPLS trên ATM
MSF MultiService Switch Forum Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau
NHLFE NextHop Label Forwarding Entry Phơng thức gửi chuyển tiếp gói tin

dán nhãn
NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ nút tiếp
theo
NLPID Network Layer Protocol Identifier Nhận dạng giao thức lớp mạng
NNI Network Network Interface Giao diện mạng - mạng
NMS Network Management system Hệ thống quản lý mạng
OID Object Identifier Nhận dạng đối tợng
OOD Object- Oriented Design Thiết kế đối tợng định hớng
OPSF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến OSPF
OSI Open Systems Interconnection Kết nối các hệ thống mở
OSS Operation Support system Hệ thống hỗ trợ vận hành
PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức
PSTN Public switch telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công cộng
PVC Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định
QOS Quality Of Service Chất lợng dịch vụ
RFC Request for Comment Các tài liệu về tiêu chuẩn IP do IETF
đa ra
RIP Realtime Internet Protocol Giao thức báo hiệu IP thời gian thực
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức giành trớc tài nguyên (hỗ
trợ QoS)
SHA1 US Secure Hash Algorithm 1
SIN Ship- in-the-Night
SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ giữa nhà
cung cấp và khác hàng
SNAP Service Node Access Point Điểm truy nhập nút dịch vụ
SNI Signalling Network Interface Giao diện mạng báo hiệu
SNMP Simple Network Management
Protocol
Giao thức quản lý mạng đơn giản
SONET Synchronous Optical Network Mạng truyền dẫn quang đồng bộ

SP Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ
SPF Shortest Path First Giao thức định tuyến đờng ngắn
nhất
SVC Switched Virtual Circuit Kênh ảo chuyển mạch
TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải
TDP Tag Distribution Protocol Giao thức phân phối thẻ
TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối
TGW Trunking Gateway Cổng trung kế
TLV Type-Length- Value Giá trị chiều dài tuyến (số nút)
TMN Telecommunication Mângement
Network
Mạng quản lý thông tin
TOM Telecommunications Operations
MAP
Hoạt động thông tin MAP
TOS Type of Service Các kiểu dịch vụ
USM User based security Model Kiểu bảo mật cơ sở ngời sử dụng
UDP User Data Protocol Giao thức dữ liệu ngời sử dụng
VC Virtual Circuit Kênh ảo
VCI Virtual Circuit Identifier Trờng nhận dạng kênh ảo trong tế
bào
VNS Virtual Network Service Dịch vụ mạng ảo
VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đờng ảo
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
VPNID Virtual Private Network Identifier Nhận dạng mạng riêng ảo
VR Virtual Router Bộ định tuyến ảo
VSC Virtual Switched Controller Khối điều khiển chuyển mạch ảo
VSCF Virtual Switched Control Fuction Khối chức năng điều khiển chuyển
mạch ảo
VSF Virtual Switched Fuction Khối chức năng chuyển mạch ảo

WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
WDM Wave Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bớc sóng
WFQ Weighted Factor Queque Hàng đợi theo trọng số
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
v
Lời nói đầu
Lời nói đầu
Để đáp ứng nhu cầu phát triển băng thông không ngừng của ngời sử dụng, nhà
cung cấp dịch vụ (ISP) cần có thiết bị định tuyến và chuyển mạch tốc độ cao.
Nhu cầu về một phơng thức chuyển tiếp đơn giản mà các đặc tính quản lý lu l-
ợng và chất lợng chuyển mạch truyền thống đợc kết hợp với chuyển tiếp thông minh
của một bộ định tuyến là rất rõ ràng. Tất cả các nhu cầu đó có thể đợc đáp ứng bởi
chuyển mạch nhãn đa giao thức, nó không bị hạn chế bởi mọi giao thức lớp 2 và lớp 3.
Cụ thể là, MPLS có một vài ứng dụng và có thể đợc mở rộng qua các phân đoạn đa sản
phẩm (nh một bộ định tuyến MPLS, một bộ định tuyến/chuyển mạch dịch vụ IP, một
chuyển mạch Ethernet quang cũng nh chuyển mạch quang). MPLS là một giải pháp
quan trọng trong việc định tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp các gói thông qua mạng
thế hệ sau để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ của ngời sử dụng mạng.
Bài toán quản lý mạng luôn đợc đặt ra với bất kỳ giai đoạn nào của quá trình
xây dựng và phát triển hệ thống, SNMP là giao thức quản trị mạng đơn giản đợc sử
dụng phổ biến nhất trên mạng IP. Trong quá trình hội tụ các đợc trên nền mạng IP,
giao thức quản lý mạng đơn giản đã thể hiện tốt các yêu cầu cơ bản. Tuy nhiên, việc
cải thiện cơ sở thông tin quản lý MIB là một đề xuất tiếp cận tới phơng pháp quản lý và
xử lý phân tán các thông tin quản lý mạng hiệu quả.
Luận văn tốt nghiệp của em trình bày những kiến thức cơ bản về công nghệ
chuyển mạch nhãn, vấn đề quản lý mạng viễn thông và bài toán cải thiện cũng nh thực
tế triển khai các ứng dụng liên quan tới cơ sở thông tin quản lý MIB trong mạng MPLS
. Do thời gian và trình độ có hạn, luận văn tốt nghiệp của em khó tránh khỏi những sai
sót, rất mong sự chỉ bảo của các thầy cô giáo.

Hà Nội ngày 25 tháng 10 năm 2006
Sinh viên thực hiện
Trần Thị Hơng Trà
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
vii
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
Chơng 1:
TổNG quaN Về Công nghệ chuyển mạch nhãn đa
giao thức MPLS
1.1. Khái niệm cơ bản về chuyển mạch nhãn
Khái niệm chuyển mạch nhãn tơng đối đơn giản. Để hình dung vấn đề này chúng ta
xem xét một quá trình chuyển th điện tử từ hệ thống máy tính gửi đến hệ thống máy
tính nhận. Trong mạng internet truyền thống (không sử dụng chuyển mạch nhãn) quá
trình chuyển th điện tử giống hệt quá trình chuyển th thông thờng. Các địa chỉ đích đợc
truyền qua các thực thể trễ (các bộ định tuyến). Địa chỉ đích sẽ là yếu tố để xác định
con đờng mà gói tin chuyển qua các bộ định tuyến. Trong chuyển mạch nhãn, thay vì
sử dụng địa chỉ đích để quyết định định tuyến, một nhãn đợc gán với gói tin và đợc
dặt trong tiêu đề gói tin với mục đích thay thế cho địa chỉ và nhãn đợc sử dụng để
chuyển lu lợng các gói tin tới đích.
Mục tiêu của chuyển mạch nhãn đa ra nhằm cải thiện hiệu năng chuyển tiếp gói tin
của các bộ định tuyến lõi qua việc sử dụng các chức năng gán và phân phối nhãn gắn
với các dịch vụ định tuyến lớp mạng khác nhau. Thêm vào đó là lợc đồ phân phối nhãn
hoàn toàn độc lập với quá trình chuyển mạch.
Trớc hết ta xem xét một số lí do cơ bản hiện nay đang đợc quan tâm với công nghệ
mạng nói chung và chuyển mạch nhãn: tốc độ và độ trễ, khả năng của hệ thống, tính
đơn giản, tài nguyên mạng, điều khiển định tuyến.
Tốc độ và độ trễ
Theo truyền thống chuyển tiếp gói tin dựa trên phần mềm rất chậm trong quá
trình xử lí tải lu lợng lớn trong internet và intranet, trễ chủ yếu trong quá trình này là
quá trình xử lí định tuyến để tìm ra thích hợp cho các gói tin đầu vào. Mặc dù đã có

nhiều cải thiện trong việc tìm kiếm bảng định tuyến nh kĩ thuật tìm kiếm nhanh trong
bảng định tuyến, nhng tải lu lợng trong bảng định tuyến luôn lớn hơn khả năng xử lí,
và kết quả có thể mất lu lợng, mất đấu nối và giảm hiệu năng của toàn mạng (mạng
IP). Chuyển mạch nhãn đa ra cách nhìn nhận khác với chuyển tiếp gói tin IP thông th-
ờng, sẽ cung cấp giải pháp có hiệu quả để giải quyết vấn đề trên. Chuyển mạch nhãn
thực hiện quá trình gán nhãn cho gói tin đầu vào và sử dụng nhãn để truy nhập vào
bảng chuyển tiếp tại bộ định tuyến nh một chỉ số của bảng. Quá trình truy nhập này chỉ
yêu cầu duy nhất cho một lần truy nhập tới bảng thay vì hàng ngàn quá trình tìm kiếm
đợc thực hiện trong bảng định tuyến truyền thống. Kết quả là các hoạt động này hiệu
quả hơn và vì vậy lu lợng ngòi sử dụng trong gói tin đợc gửi qua mạng nhanh hơn,
giảm độ trễ và thời gian đáp ứng tốt hơn cho các chuyển giao thông tin giữa các ngời
sử dụng.
Mạng máy tính luôn tồn tại các hiệu ứng trễ, khi các gói tin chuyển qua rất nhiều
nút và nhiều chặng khác nhau để tới đích nó tạo ra các hiệu ứng trễ và biến động trễ.
Sự tích trữ trên các cung đoạn sẽ tạo ra trễ tổng thể giữa các đầu cuối. Tại mỗi nút
mạng địa chỉ đích trong gói tin đợc xác minh và so sánh với các địa chỉ đích có khả
năng chuyển tiếp trong bảng định tuyến để tìm ra đờng ra. Các gói tin chuyển qua các
nút mạng tạo ra trễ và biến động trễ khác nhau, tuỳ thuộc vào khả năng xử lý của bộ
định tuyến cũng nh lu lợng của luồng tin sẽ ảnh hởng trực tiếp đến trễ của ngời dùng
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
1
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
đầu cuối. Một lần nữa, cơ chế hoạt động của chuyển mạch nhãn với khả năng chuyển
tiếp gói tin nhanh là giải pháp để giải quyết vấn đề này.
Khả năng của hệ thống
Tốc độ là một khía cạnh quan trọng của chuyển mạch nhãn và tăng quá trình xử
lý lu lợng ngời dùng trên mạng internet là vấn đề rất quan trọng. Nhng các dịch vụ tốc
độ cao không phải là tất cả những gì mà chuyển mạch nhãn cung cấp. Chuyển mạch
nhãn còn có thể cung cấp mềm dẻo các tính năng khác nhau để đáp ứng các nhu cầu
của ngời dùng internet. Thay vì hàng loạt các địa chỉ IP (tăng lên rất nhanh từng ngày)

mà bộ định tuyến cần phải xử lý thì chuyển mạch nhãn cho phép các địa chỉ này gắn
với một hoặc vài nhãn. tiếp cận này làm giảm kích thớc bảng địa chỉ và cho phép bộ
dịnh tuyến hỗ trợ nhiều ngời sử dụng hơn.
Tính đơn giản
Một khía cạnh khác của chuyển mạch nhãn là sự đơn giản trong các giao thức
chuyển tiếp gói tin (hoặc một tập các giao thức), và nguyên tắc rất đơn giản:chuyển
tiếp gói tin dựa trên nhãn của nó. Tuy nhiên, cần có kỹ thuật điều khiển cho quá
trình liên kết nhãn và đảm bảo tính tơng quan giữa các nhãn với luồng lu lợng ngời sử
dụng, các kỹ thuật này đôi khi khá phức tạp nhng chúng không ảnh hởng đến hiệu suất
của dòng lu lợng ngời dùng. Sau khi đã gán nhãn vào dòng lu lợng ngời dùng thì hoạt
động chuyển mạch nhãn có thể nhúng trong phần mềm, trong các mạch tích hợp đặc
biệt (ASIC) hoặc trong bộ xử lý đặc biệt.
Tài nguyên sử dụng
Các kỹ thuật điều khiển để thiết lập nhãn không chiếm dùng tài nguyên của
mạng, các cơ chế thiết lập đờng chuyển mạch nhãn cho lu lợng ngời sử dụng một cách
đơn giản là tiêu chí thiết kế các đờng chuyển mạch nhãn.
Điều khiển định tuyến
Định tuyến trong mạng Internet đợc thực hiện với các địa chỉ IP (trong mạng
LAN là các địa chỉ MAC). Tất nhiên, có rất nhiều thông tin đợc lấy ra từ gói IP để thực
hiện quá trình định tuyến này, ví dụ nh: Trờng kiểu dịch vụ IP (TOS), chỉ số cổng là
một phần quyết định của chuyển tiếp gói tin. Nhng định tuyến theo đích là phơng pháp
thông thờng nhất hiện đang đợc sử dụng.
Định tuyến theo địa chỉ đích không phải là phơng pháp luôn đem lại hiệu quả.
Các vấn đề lặp vòng trên mạng cũng nh sự khác nhau về kiến trúc mạng sẽ là trở ngại
trên mặt bằng điều khiển chuyển tiếp gói tin đối với phơng pháp này. Một vấn đề đặt ra
nữa là các nhà cung cấp thiết bị (bộ định tuyến, cầu). Triển khai phơng pháp định tuyến
dựa theo địa chỉ đích theo cách riêng của họ: một số thiết bị cho phép nhà quản trị
mạng chia sẻ lu lợng, trong khi một số khác sử dụng các trờng chức năng TOS, chỉ số
cổng
Chuyển mạch nhãn cho phép các bộ định tuyến chọn tuyến đầu ra tờng minh

theo nhãn, nh vậy cơ chế này cho cung cấp một phơng thức truyền tải lu lợng qua các
nút và liên kết phù hợp với lu lợng truyền tải, cũng nh là đặt ra các lớp lu lợng bao gồm
các dịch vụ khác nhau (dựa trên yêu cầu QOS) trên đó. Chuyển mạch nhãn là giải pháp
tốt để hớng lu lợng qua một đờng dẫn, mà không nhất thiết phải nhận toàn bộ thông tin
từ giao thức định tuyến IP động dựa trên địa chỉ đích.
Định tuyến dựa trên IP (PRB) thờng gắn với các giao thức chuyển mạch nhãn,
nh FR, ATM hoặc MPLS. Phơng pháp này sử dụng các trờng chức năng trong tiêu đề
gói tin IP nh: trờng TOS, chỉ số cổng, nhận dạng giao thức IP hoặc kích thớc của gói
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
2
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
tin. Các trờng chức năng này cho phép mạng phân lớp dịch vụ thành các kiểu lu lợng
và thờng đợc thực hiện tại nút đầu vào mạng(thiết bị gờ mạng).
Các bộ định tuyến trên lớp lõi có thể sử dụng các bít tại thiết bị gờ để quyết định
xử lý luồng lu lợng đến, quá trình xử lý này có thể sử dụng các kiểu hàng đợi khác
nhau và các phơng pháp xếp hàng khác nhau. Định tuyến dựa trên IP cũng cho phép
nhà quản lý mạng thực hiện phơng pháp định tuyến ràng buộc. Các chính sách dựa trên
IP cho phép bộ định tuyến:
- Đặt các giá trị u tiên vào trong tiêu đề gói tin IP.
- Thiết lập bớc kế tiếp cho gói tin IP.
- Thiết lập giao diện ra cho gói tin.
- Thiết lập bớc kế tiếp cho gói tin khi không tồn tại hớng trong bảng định tuyến.
Chuyển mạch nhãn khác với phơng pháp chuyển mạch khác ở chỗ nó là kĩ thuật
điều khiển giao thức chuyển mạch IP theo kiểu topo. Mặt khác sự tồn tại của một địa
chỉ mạng đích sẽ xác định quá trình cập nhật trong bảng định tuyến để ra một đờng dẫn
chuyển mạch hớng tới đích. Nó cũng khái quát cơ cấu chuyển tiếp và trao đổi nhãn,
phơng pháp này không chỉ thích hợp với các mạng lớn nh ATM, chuyển mạch khung,
PPP, và nó có thể thích hợp với bất kì phơng pháp đóng gói nào.

1.2. Tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức

1.2.1. Các đặc điểm cơ bản của công nghệ MPLS
MPLS là một công nghệ tích hợp tốt nhất các khả năng hiện tại để phân phát gói tin
từ nguồn tới đích qua mạng Internet. Có thể định nghĩa MPLS là một tập các công
nghệ mở dựa vào chuẩn Internet mà kết hợp chuyển mạch lớp 2 và định tuyên lớp 3 để
chuyển tiếp gói tin bằng cách sử dụng các nhãn ngắn có chiều dài cố định.
Bằng cách sử dụng các giao thức điều khiển và định tuyến Internet MPLS cung
cấp chuyển mạch hớng kết nối ảo qua các tuyến Internet bằng cách hỗ trợ các nhãn và
trao đổi nhãn. MPLS bao gồm việc thực hiện các đờng chuyển mạch nhãn LSP, nó cũng
cung cấp các thủ tục và các giao thức cần thiết để phân phối các nhãn giữa các chuyển
mạch và các bộ định tuyến .
Nghiên cứu MPLS đang đợc thực hiện dới sự bảo trợ của nhóm làm việc MPLS
trong IETF. MPLS vẫn là một sự phát triển tơng đối mới, nó mới chỉ đợc tiêu chuẩn hoá
theo Internet vào đầu năm 2001.
Sử dụng MPLS để trao đổi khe thời gian TDM, chuyển mạch không gian và các
bớc sóng quang là những phát triển mới nhất. Các nỗ lực này đợc gọi là GMPLS
(Generalized MPLS ).
Nhóm làm việc MPLS đa ra danh sách với 8 bớc yêu cầu để xác định MPLS đó là:
1. MPLS phải làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu.
2. MPLS phải thích ứng với các giao thức định tuyến lớp mạng và các công
nghệ Internet có liên quan khác.
3. MPLS cần hoạt động một cách độc lập với các giao thức định tuyến.
4. MPLS phải hỗ trợ mọi khả năng chuyển tiếp của bất kỳ nhãn cho trớc nào.
5. MPLS phải hỗ trợ vận hành quản lý và bảo dỡng (OA&M).
6. MPLS cần xác định và ngăn chặn chuyển tiếp vòng.
7. MPLS cần hoạt động trong mạng phân cấp
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
3
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
8. MPLS phải có tính kế thừa.
Tám yêu cầu này chính là các nỗ lực phát triển cần tập trung. Liên quan tới các yêu

cầu này, nhóm làm việc cũng đa ra 8 mục tiêu chính mà MPLS cần đạt đợc:
1. Chỉ rõ các giao thức đợc tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn
để hỗ trợ định tuyến dựa vào đích unicast mà việc chuyển tiếp đợc thực
hiện bằng cách trao đổi nhãn. (Định tuyến unicast chỉ ra một cách chính
xác một giao diện; định tuyến dựa vào đích ngụ ý là định tuyến dựa vào
địa chỉ đích cuối cùng của gói tin).
2. Chỉ rõ các giao thức đợc tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn
để hỗ trợ định tuyến dựa vào đích multicast mà việc chuyển tiếp đợc thực
hiện bằng cách trao đổi nhãn. (Định tuyến mulicast chỉ ra hơn một giao
diện ở đầu ra. Nhiệm vụ tích hợp các kỹ thuật multicast trong MPLS vẫn
đang tiếp tục nghiên cứu và phát triển.
3. Chỉ rõ các giao thức đợc tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn
để hỗ trợ phân cấp định tuyến mà việc chuyển tiếp đợc thực hiện bằng
cách trao đổi nhãn , phân cấp định tuyến nghĩa là hiểu biết về topo mạng
trong hệ thống tự trị.
4. Chỉ rõ các giao thức đợc tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn
để hỗ trợ các đờng riêng dựa vào trao đổi nhãn. Các đờng này có thể khác
so với các đờng đã đợc tính toán trong định tuyến IP thông thờng ( định
tuyến trong IP dựa vào chuyển tiếp theo địa chỉ đích ). Các đờng riêng rất
quan trọng trong các ứng dụng TE.
5. Chỉ ra các thủ tục đợc tiêu chuẩn hoá để mang thông tin về nhãn qua các
công nghệ lớp 2.
6. Chỉ ra một phơng pháp tiêu chuẩn nhằm hoạt động cùng với ATM ở mặt
phẳng điều khiển và mặt phẳng ngời dùng.
7. Phải hỗ trợ cho các công nghệ QoS ( nh là giao thức RSVP) (QoS là một
trong những ứng dụng quan trọng nhất của MPLS, MPLS QoS sẽ có thể
mang lại nhiều lợi ích cho mạng thế hệ sau).
8. Chỉ ra các giao thức tiêu chuẩn cho phép các host sử dụng MPLS.
1.2.2. Cách thức hoạt động của MPLS
MPLS có thể đợc xem nh là một tập các công nghệ hoạt động với nhau để phân

phát gói tin từ nguồn tới đích một cách hiệu quả và có thể điều khiển đợc. Nó sử dụng
các đờng chuyển mạch nhãn LSP để chuyển tiếp ở lớp 2 mà đã đợc thiết lập báo hiệu
bởi các giao thức định tuyến lớp 3.
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
4
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
các lớp trên
lựa chọn cổng ra
nhận gói đầu
vào
các cổng đầu
vào
phát gói đầu ra
các cổng đầu ra
duy trì tuyến
mặt phẳng
điều khiển
mặt phẳng
chuyển tiếp
định tuyến
chuyển
mạch
chuyển tiếp
Hình 1.1: Mô hình chung về chuyển tiếp và chuyển mạch tại bộ định tuyến
Bởi vì các khái niệm chuyển tiếp, chuyển mạch và định tuyến là những vấn đề
quan trọng để hiểu MPLS hoạt động nh thế nào do vậy ta xem xét các vấn đề này trong
bộ định tuyến. Một thiết bị định tuyến chuyển một gói tin từ nguồn tới đích bằng cách
thu hoặc nhận, chuyển mạch và sau đó chuyển tiếp nó tới một thiết bị mạng khác cho
tới khi nó tới đích cuối cùng. Hình 1.1 trên đây mô tả mô hình chung về chuyển tiếp và
chuyển mạch tại bộ định tuyến.

Mặt bằng điều khiển quản lý một tập các tuyến đờng mà một gói có thể sử dụng,
trong mô hình này một gói đi vào thiết bị mạng qua giao diện đầu vào, đợc xử lý bởi
một thiết bị mà nó chỉ xử lý thông tin về gói để đa ra quyết định logic. Quyết định
logic này có thông tin đợc cung cấp từ mặt bằng điều khiển chứa các tuyến, cho các
thông tin về gói đợc cập nhật tới thiết bị khác để chuyển tiếp gói thông qua giao diện
đầu ra để tới đích của gói tin đó.
Đây là mô hình đơn giản nhất trong các công nghệ mạng, nhng nó là sự bắt đầu cho
các vấn đề liên quan tới MPLS đợc thực hiện nh thế nào. Các công nghệ MPLS đa ra
mô hình mới cho việc định tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp để chuyển các gói tin
trong mạng Internet.
Một mô hình khác thờng gặp để mô tả luồng các gói tin giữa các thiết bị mạng (ví dụ
nh là các bộ định tuyến) đợc trình bầy trong hình 1.2 dới đây.
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
5
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
đ ờng điều
khiển
đ ờng chuyển
tiếp
phần mềm
phần cứng
đ ờng điều
khiển
đ ờng chuyển
tiếp
phần mềm
phần cứng
đ ờng nhanh
(dữ liệu)
đ ờng chậm

(điều khiển)
router A router B
data
data
Hình 1.2: Mô hình luồng gói tin giữa hai thiết bị mạng
Lu lợng trong mạng có thể đợc hiểu theo hai cách: Lu lợng điều khiển bao gồm các
thông tin về quản lý và định tuyến và Lu lợng dữ liệu. Lu lợng dữ liệu thì đi theo đ-
ờng nhanh và đợc xử lý bởi các thiết bị mạng. Trong hầu hết các thiết bị mạng hiện
đại, đờng nhanh đợc thực hiện bởi phần cứng. Bất cứ thiết bị mạng nào nhận một gói
tin khi xử lý tiêu đề của gói, thông tin về gói đợc gửi lên đờng điều khiển để xử lý. Các
gói điều khiển bao gồm các thông tin yêu cầu cho việc định tuyến gói, bất cứ một gói
nào khác có thể chứa thông tin điều khiển, các gói dữ liệu u tiên vv thì đợc xử lý chậm
bởi vì chúng cần đợc kiểm tra bởi phần mềm. Vì lý do này đờng xử lý này thờng đợc
gọi là đờng chậm.
Mô hình này rất quan trọng để hiểu MPLS hoạt động nh thế nào bởi vì nó chỉ ra đ-
ờng điều khiển và đờng chuyển tiếp là riêng biệt. Khả năng của MPLS để phân biệt các
chức năng quan trọng này để tạo ra một phơng pháp mới làm thay đổi phơng thức
truyền các gói dữ liệu qua mạng Internet.
MPLS chủ yếu làm việc với các giao thức lớp 2 và lớp 3, và cũng hoạt động
trong nhiều kiểu thiết bị mạng khác.
Công nghệ lớp 2.5 là một cách nhìn về MPLS. Hình 1.3 trình bày MPLS đợc xem
nh là một lớp chèn mà tự đặt nó vào giữa lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu.
lớp 4-7( lớp truyền tải, phiên, trình diễn, ứng dụng)
lớp 3(lớp mạng)
lớp 2 (liên kết dữ liệu)
lớp 1 (lớp vật lý)
lớp 2.5 (MPLS)
Hình 1.3: Lớp chèn MPLS
Mô hình này ban đầu xuất hiện nh là một mô hình không đồng nhất với OSI, mô
hình này chỉ ra rằng MPLS không phải là một lớp mới riêng, mà nó là một phần ảo của

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
6
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
mặt phẳng điều khiển ở dới lớp mạng với mặt phẳng chuyển tiếp ở đỉnh của lớp liên
kết dữ liệu. MPLS không phải là một giao thức tầng mạng mới bởi vì nó không có khả
năng tự định tuyến hoặc có sơ đồ địa chỉ, mà yêu cầu phải có trong giao thức lớp 3.
MPLS sử dụng các giao thức định tuyến và cách đánh địa chỉ của IP ( với sự điều chỉnh
và mở rộng cần thiết) MPLS cũng không phải là một giao thức tầng liên kết dữ liệu bởi
vì nó đợc thiết kế để hoạt động trong nhiều công nghệ liên kết dữ liệu phổ biến mà
cung cấp yêu cầu chức năng và địa chỉ lớp 2.
1.2.3. Các thuật ngữ trong MPLS
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn và bộ định tuyến biên nhãn(LSR và LER)
Các thiết bị tham gia trong kỹ thuật giao thức MPLS có thể đợc phân loại thành các
bộ định tuyến biên nhãn ( LER) và các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR).
Một LSR là 1 thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của 1 mạng MPLS, nó
tham gia trong việc thiết lập các đờng dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) bằng việc sử dụng
giao thức báo hiệu nhãn thích ứng và chuyển mạch tốc độ cao lu lợng số liệu dựa trên
các đờng dẫn đợc thiết lập.
Một LER là 1 thiết bị hoạt động tại biên (cạnh ) của mạng truy nhập và
mạng MPLS. Các LER hỗ trợ đa cổng đợc kểt nối tới các mạng không giống nhau
( chẳng hạn FR, ATM và Ethernet ) và chuyển tiếp lu lợng này vào mạng MPLS sau
khi thiết lập LSP, bằng việc sử dụng các giao thức báo hiệu nhãn tại lối vào và phân bổ
lu lợng trở lại mạng truy nhập tại lối ra. LER đóng vai trò quan trọng trong việc chỉ
định và huỷ bỏ nhãn, khi lợng vào trong hay đi ra khỏi mạng MPLS.
Lớp tơng đơng chuyển tiếp (FEC)
FEC là một sự biểu diễn của nhóm các gói, các nhóm này chia xẻ cùng yêu cầu
trong sự vận chuyển của chúng. Tất cả các gói trong một nhóm nh vậy đợc cung cấp
cùng cách chọn đờng tới đích. Ngợc lại với chuyển tiếp IP truyền thống, trong MPLS
việc gán một gói cụ thể vào một FEC cụ thể đợc thực hiện chỉ một lần khi các gói vào
trong mạng. Các FEC dựa trên các yêu cầu dịch vụ đối với một tập các gói cho trớc hay

đơn giản là đối với một địa chỉ cho trớc (address prefix). Mỗi LSR xây dựng một bảng
để xác định xem một gói phải đợc chuyển tiếp nh thế nào. Bảng này đợc gọi là một
bảng thông tin nhãn cơ bản (LIB: Label Information Base), nó là tổ hợp các ràng buộc
FEC với nhãn (FEC-to-label).
Tiêu đề MPLS
MPLS định nghĩa một tiêu đề có độ dài 32 bit và đợc tạo nên tại LSR vào. Nó
phải đợc đặt ngay sau tiêu đề lớp 2 bất kì và trớc một tiêu đề lớp 3. ở đây là IP và đợc
sử dụng bởi ingress LSR (LSR vào) để xác định một FEC, lớp này sẽ đợc xét lại trong
vấn đề tạo nhãn. Sau đó các nhãn đợc xử lý bởi LSR transit (LSR chuyển tiếp).
Khuôn dạng và tiêu đề MPLS đợc chỉ ra trong hình1.4 . Nó bao gồm các trờng sau:
Nhãn: Giá trị nhãn 20 bits, giá trị này chứa nhãn MPLS.
Exp: thực nghiệm sử dụng 3 bits.
S : bit ngăn xếp,1 bit, sử dụng sắp xếp đa nhãn.
TTL: Thời gian sống, 8 bit, đặt ra một giới hạn mà các gói MPLS có thể đi
qua. Điều này là cần thiết bởi vì trờng TTL IP không đợc kiểm tra bởi các transit
LSR (LSR chuyển tiếp).
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
7
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
Hình 1.4: Định dạng cấu trúc nhãn

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
Tải
Tiêu đề
IP
Đệm
MPLS
Tiêu đề lớp
2
Nhãn (20)

COS (3)
S (1) TTL (8)
8
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
Ngăn xếp nhãn
Chuyển mạch nhãn đợc thiết kế để co dãn các mạng lớn và MPLS hỗ trợ
chuyển mạch nhãn với các hoạt động phân cấp, hoạt động phân cấp này dựa trên khả
năng của MPLS có thể mang nhiều hơn một nhãn trong gói. Ngăn xếp nhãn cho phép
thiết kế các LSR trao đổi thông tin với nhau và hành động này giông nh việc tạo đờng
viền node để tạo ra một miền mạng rộng lớn và các LSR khác. Có thể nói lại rằng các
LSR khác này là node bên trong (transit node) một miền và không liên quan đến đờng
viền node (với cấu tạo router liên vùng) và các nhãn đợc kết hợp trong các router này.
Sự xử lý một gói nhãn đợc hoàn thành độc lập với từng mức của sự phân cấp. Đó
là các mức nhãn thì không đợc LSR kiểm tra. Để giữ hoạt động đơn, các chơng trình
xử lý thờng xuyên dựa trên đỉnh nhãn mà không cần quan tâm đến nhãn ở trên nó lúc
trớc, hoặc ở dới nó tại thời điểm hiện tại.
Kết hợp luồng FEC
Cách thức các lu lợng ảo đến các FEC để tại ra một FEC riêng biệt cho mỗi địa
chỉ prefix. Phơng pháp tiếp cận này có kết quả trong việc thiết lập các FEC, các lớp này
có định tuyến giống nhau tới node ra, việc hoán đổi nhãn có thể chỉ đợc sử dụng để
chuyển lu lợng tới node kế tiếp. Trong tình huống này trong miền MPLS, các FEC
riêng rẽ thực hiện thì sẽ không đem lại hiệu quả tốt. Trong quan niệm của MPLS, kết
hợp các FEC này tạo ra một FEC đặc trng cho tất cả là đem lại hiệu quả nhất. Trong
tình huống này có hai lựa chọn:
- Liên kết một nhãn riêng biệt tới một miền FEC.
- Liên kết một nhãn tới một miền, ứng dụng nhãn kết hợp với tất cả lu lợng trong
miền.
Thủ tục liên kết một nhãn đơn tới một miền kết hợp các FEC, miền này chính là
một FEC (trong miền MPLS giống nhau) và ứng dụng các nhãn đó cho tất cả các lu l-
ợng trong miền kết hợp. Sự kết hợp làm giảm bớt số lợng nhãn cần thiết để điều khiển

một cách chi tiết một bộ gói và cũng làm giảm đi số lợng lu lợng điều khiển phân phối
nhãn cần thiết.
Nhãn và sự liên kết nhãn
Một nhãn đợc sử dụng để xác định đờng dẫn cho một gói đi qua. Một nhãn đợc
mạng hay đợc đóng gói vào trong tiêu đề lớp 2 cùng với gói. Bộ định tuyến nhận kiểm
tra các gói với nội dung nhãn của nó để quyết định chặng kế tiếp. Mỗi khi gói đợc dán
nhãn thì phần còn lại hành trình của gói qua đờng trục mạng đợc dựa trên chuyển mạch
nhãn. Giá trị nhãn chỉ có ý nghĩa cục bộ, nghĩa là chúng chỉ liên quan đến các chặng
giữa các LSR.
Mỗi lần một gói đợc phân loại nh một FEC mới hay FEC đang tồn tại, một nhãn
đợc phân bổ cho gói. Các giá trị nhãn nhận đợc từ lớp liên kết dữ liệu nằm phía dới.
Với các lớp liên kết dữ liệu (nh FR hay ATM), các bộ nhận dạng lớp 2 nh là bộ nhận
dạng kết nối tuyến số liệu (DLCI: Data Link Connection Identifier) trong mạng chuyển
tiếp khung (FR: Frame Relay) hay bộ nhận dạng đờng ảo (VPI: Virtual Path
Identifier)/ bộ nhận dạng kênh ảo (VCI: Virtual Channel Identifier) trong mạng ATM,
có thể đợc sử dụng một cách trực tiếp nh các nhãn. Các gói sau đó đợc chuyển tiếp dựa
vào giá trị nhãn của chúng.
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
9
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
Các nhãn đợc ràng buộc tới một FEC nh một kết quả của một vài sự kiện hay
chính sách. Điều này chỉ ra một yêu cầu cho ràng buộc nh vậy. Những sự kiện này có
thể hoặc là các ràng buộc dữ liệu hay các ràng buộc điều khiển. Ràng buộc điều khiển
hay đợc sử dụng hơn do có các tính chất mở rộng tiên tiến và đợc sử dụng trong định
tuyến thông tin trong mạng MPLS.
Các quyết định phân bổ nhãn có thể dựa trên các tiêu chuẩn chuyển tiếp, chẳng
hạn nh:
Định tuyến đơn hớng đích.
Kỹ thuật lu lợng.
Đa hớng (Multicast).

Mạng riêng ảo (VPN: Virtual Private Network).
QoS.
Nhãn có thể nhúng trong tiêu đề của lớp liên kết dữ liệu (VPI/VCI ATM và
DLCI FR ) hay trong lớp đệm .
Tạo nhãn và phân bổ nhãn
Có một số phơng pháp đợc sử dụng trong việc tạo nhãn:
Phơng pháp dựa trên đồ hình (topology-based): sử dụng các giao thức định
tuyến thông thờng nh OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border
Gateway Protocol: Giao thức cổng đờng biên).
Phơng pháp dựa trên yêu cầu (request-based): sử dụng điều khiển lu lợng
dựa trên yêu cầu nh RSVP (Resource Reservation Protocol: Giao thức dành
trớc tài nguyên).
Phơng pháp dựa trên lu lợng (trafic-based): sử dụng sự tiếp nhận của gói để
phân bổ thông tin nhãn.
Các phơng pháp dựa trên đồ hình và dựa trên yêu cầu là các ví dụ về các ràng buộc
nhãn điều khiển, trong khi phơng pháp dựa trên lu lợng là một ví dụ về các ràng buộc
dữ liệu.
Kiến trúc MPLS không sử dụng một phơng pháp báo hiệu để phân bổ nhãn. Các
giao thức định tuyến đang tồn tại nh BGP, đã đợc tăng cờng để mang thông tin nhãn
trong nội dung của giao thức. RSVP cũng đã đợc mở rộng để hỗ trợ việc trao đổi nhãn
đã đợc mang. IETF (Internet Engineering Task Force: Nhóm đặc trách kĩ thuật
Internet) đã định nghĩa một giao thức đợc gọi là Giao thức phân bổ nhãn (LDP: Label
Distribution Protocol) cho báo hiệu tờng minh và quản lý không gian nhãn. Sự mở rộng
tới giao thức LDP cơ bản cũng đã đợc định nghĩa để hỗ trợ định tuyến tờng minh dựa
trên các yêu cầu về QoS và CoS. Những sự mở rộng này đợc lu giữ trong định tuyến
dựa trên ràng buộc (CR: Constraint-based Routing) - định nghĩa giao thức LDP.
Một tổng kết về các lợc đồ khác nhau cho việc trao đổi nhãn nh sau:
LDP - ánh xạ các đích IP đơn hớng vào các nhãn.
RSVP, CP-LDP - đợc sử dụng cho kĩ thuật lu lợng và đặt trớc tài nguyên.
Multicast độc lập giao thức - đợc sử dụng cho việc ánh xạ nhãn các trạng

thái đa hớng.
BGP các nhãn bên ngoài (VPN).
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
10
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
Đờng dẫn chuyển mạch nhãn (LSP)
Một tập hợp MPLS các thiết bị đợc cho phép biểu diễn một miền MPLS.
Trong một miền MPLS, một đờng dẫn đợc thiết lập cho một gói đợc di chuyển dựa trên
một FEC. LSP đợc thiết lập trớc truyền dẫn dữ liệu. MPLS cung cấp 2 chức năng sau
để thiết lập một LSP:
Định tuyến theo từng chặng (hop by hop routing): Mỗi LSR lựa chọn một
cách độc lập tuyến kế tiếp với một FEC cho trớc. Phơng pháp này là tơng đơng với ph-
ơng pháp đợc sử dụng hiện nay trong các mạng IP. LSR sử dụng mọi giao thức định
tuyến có thể nh OSPF, giao diện mạng-mạng riêng ATM (PNNI: Private Network to
Network Interface), etc
Định tuyến tờng minh (ER:Explicit Routing): định tuyến tờng minh tơng tự
với định tuyến nguồn. LSR lối vào (nghĩa là LSR nơi mà dòng dữ liệu bắt đầu tới mạng
đầu tiên) xác định danh sách các node mà ER-LSP đi qua. Đờng dẫn đã đợc xác định
có thể là không tối u. Dọc đờng dẫn các tài nguyên có thể đợc đặt trớc để đảm bảo QoS
cho lu lợng dữ liệu. Đờng này làm giảm nhẹ cho kĩ thuật lu lợng thông qua mạng và
các dịch vụ khác nhau có thể đợc cung cấp bằng cách sử dụng các luồng dựa trên các
chính sách hay các phơng pháp quản lý mạng.
LSP thiết lập cho một FEC về bản chất là không đơn hớng. Lu lợng ngợc lại
phải sử dụng LSP khác.
Không gian nhãn
Các nhãn đợc sử dụng bởi một LSR với các ràng buộc FEC-nhãn đợc liệt kê nh
sau:
per platform Các giá trị là duy nhất vợt qua toàn bộ LSR. Các nhãn đợc bố
trí từ một thùng chứa nhãn chung. Không có 2 nhãn đợc phân bổ trên các giao
diện khác nhau có cùng giá trị.

per interface Vùng nhãn (phạm vi nhãn) đợc kết hợp với các giao diện. Các
thùng đa nhãn đợc định nghĩa cho các giao diện và các nhãn đợc cung cấp
trên các giao diện này đợc định vị từ các thùng tách biệt. Giá trị các nhãn đợc
cung cấp trên các giao diện khác nhau có thể giống nhau.
Hợp nhất nhãn
Dòng lu lợng đến từ các giao diện khác nhau có thể đợc kết hợp cùng nhau và đ-
ợc chuyển mạch bằng việc sử dụng một nhãn chung nếu chúng đang đi qua mạng hớng
tới cùng một đích cuối cùng. Điều này đợc biết nh là sự hợp nhất luồng hay kết hợp các
luồng.
Nếu mạng truyền tải nằm bên dới là một mạng ATM, các LSR có thể sử dụng hợp nhất
đờng ảo (VP) hay kênh ảo (VC). Trong kịch bản này, các vấn đề đan xen tế bào xuất
hiện khi nhiều dòng lu lợng đợc kết hớp trong mạng ATM, cần phải đợc tránh.
Sự duy trì nhãn
MPLS định nghĩa sự c xử cho các ràng buộc nhãn nhận đợc từ các LSR, đó
không phải là chặng kế tiếp với một FEC đã cho. Hai chế độ đợc định nghĩa:
Bảo toàn (conservative) Trong chế độ này, các ràng buộc giữa một nhãn và
một FEC nhận đợc từ các LSR không là chặng kế tiếp cho một FEC cho trớc bị
huỷ bỏ. Chế độ này cần một LSR để duy trì số nhãn ít hơn. Đây là chế độ đợc
khuyến khích sử dụng cho các LSR ATM.
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
11
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
Tự do (liberal) Trong chế độ này, các ràng buộc giữa một nhãn và một FEC
nhận đợc từ các LSR không là chặng kế tiếp với một FEC cho trớc đợc giữ
nguyên. Chế độ này cho phép tơng thích nhanh hơn với các thay đổi cấu hình
và cho phép chuyển mạch lu lợng tới các LSP khác trong trờng hợp có sự thay
đổi.
Điều khiển nhãn
MPLS định nghĩa các chế độ cho việc phân bổ nhãn tới các LSR lân cận nh sau:
Độc lập (Independent) Trong chế độ này, một LSR nhận dạng một FEC nào

đó và ra quyết định ràng buộc một nhãn với một FEC một cách độc lập để
phân bổ ràng buộc đến các thực thể đồng mức của nó. Các FEC mới đợc nhận
dạng bất cứ khi nào các tuyến (route) trở nên rõ ràng với router.
Có thứ tự (ordered) Trong chế độ này, một LSR ràng buộc một nhãn với một
FEC nào đó nếu và chỉ nếu nó là router lối ra hay nó đã nhận đợc một ràng
buộc nhãn cho FEC từ LSR chặng kế tiếp của nó. Chế độ này đợc khuyến nghị
sử dụng cho các LSR ATM.
1.2.5. Các đặc tính hoạt động, điều hành của MPLS
Các bớc sau phải đợc thực hiện với một gói dữ liệu để đi qua một miền MPLS:
Tạo và phân bổ nhãn.
Tạo bảng tại mỗi router.
Tạo các đờng dẫn chuyển mạch nhãn (LSP).
Chèn/tìm kiếm bảng nhãn.
Chuyển tiếp gói.
Nguồn gửi dữ liệu của nó tới đích. Trong một miền MPLS không phải tất cả lu l-
ợng nguồn là cần thiết đợc chuyển qua cùng đờng dẫn. Phụ thuộc vào đặc tính lu lợng,
các LSP khác nhau có thể đợc tạo cho các gói với các yêu cầu CoS khác nhau.
Trong hình 1.5, LER1 là router lối vào và LER4 là router lối ra
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
12
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
Hình 1.5 : Sự tạo ra LSP và chuyển tiếp các gói thông qua một miền MPLS
Các bớc sau đây minh hoạ hoạt động MPLS tác động tới gói dữ liệu trong một miền
MPLS.
Tạo & phân bổ nhãn
Trớc khi lu lợng bắt đầu, các router quyết định để ràng buộc một nhãn với một FEC
xác định và xây dựng bảng của chúng.
Trong LDP, các router đờng xuống khởi tạo sự phân bổ các nhãn và ràng buộc
nhãn/FEC.
Ngoài ra, các đặc tính liên quan lu lợng và khả năng MPLS đợc thoả thuận bằng việc

sử dụng LDP.
Tạo bảng
Tại phía nhận các ràng buộc nhãn, mỗi LSR tạo các lối vào trong cơ sở thông tin nhãn
(LIB : Label Information Base).
Nội dung của bảng sẽ xác định ánh xạ giữa một nhãn và một FEC.
ánh xạ giữa cổng vào và bảng nhãn đầu vào tới cổng ra và bảng nhãn đầu ra.
Các lối vào đợc cập nhật bất cứ khi nào sự tái đàm phán về ràng buộc nhãn xảy ra.
Tạo đờng dẫn chuyển mạch nhãn .
Nh đợc biểu diễn bằng đờng ngắt quãng trong hình 1.5, các LSP đợc tạo ở phơng ngợc
lại với sự tạo các lối vào trong các LIB.
Chèn/tìm kiếm bảng nhãn
Router đầu tiên (LER1 trong hình 1.5) sử dụng bảng trong LIB để tìm chặng kế tiếp và
yêu cầu một nhãn ch FEC xác định.
Các router chỉ lần lợt sử dụng nhãn để tìm chặng kế tiếp.
Mỗi lần gói chạm tới LSR lối ra (LER4), nhãn đợc xoá bỏ và gói đợc cung cấp cho
đích.
Chuyển tiếp gói .
LER1 có thể không có nhãn nào cho gói này khi đó là lần đầu tiên xảy ra yêu cầu này.
Trong một mạng IP, nó sẽ tìm sự phù hợp địa chỉ dài nhất để tìm chặng kế tiếp. Cho
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
LSR1
LSR2
LSR3
LER2
LER1
LER3
LER4
Ngun
ớch
Lung d liu

Cỏc yờu cu nhón Phõn phi nhón
13
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
LSR1 là chặng kế tiếp của LER1. LER1 sẽ khởi tạo một yêu cầu nhãn chuyển tới
LSR1.
Yêu cầu này sẽ phát thông qua mạng. Mỗi router trung gian sẽ nhận một nhãn từ router
phía sau nó bắt đầu từ LER2 và đi lên trên cho đến LER1. Thiết lập LSP đợc chỉ báo
bởi đờng xanh da trời gãy khúc bằng việc sử dụng LDP hay bất kì giao thức báo hiệu
nào khác. Nếu kĩ thuật lu lợng đợc yêu cầu, CR-LDP sẽ đợc sử dụng trong việc quyết
định thiết lập đờng dẫn thực sự để chắc chắn yêu cầu QoS/CoS đợc tuân thủ.
LER1 sẽ chèn nhãn và chuyển tiếp gói tới LSR 1.
Mỗi LSR lần lợt, nghĩa là LSR2 và LSR3, sẽ kiểm tra nhãn với các gói nhận đợc, thay
thế nó với các nhãn đầu ra và chuyển tiếp nó.
Khi gói tới LER4, nó sẽ xoá bỏ nhãn bởi vì gói sẽ rời khỏi miền MPLS và phân phát tới
đích.
1.2.6. Kiến trúc ngăn xếp trong MPLS
Các thành phần MPLS chủ yếu có thể đợc phân chia thành các phần sau:
Các giao thức định tuyến (IP) lớp mạng.
Chuyển tiếp biên của lớp mạng.
Chuyển tiếp dựa trên nhãn mạng lõi.
Lợc đồ nhãn.
Giao thức báo hiệu để phân bố nhãn.
Kĩ thuật lu lợng.
Khả năng tơng thích với các lợc đồ chuyển tiếp lớp 2 khác nhau (ATM,
FR, PPP: Point to Point Protocol).
Hình 1.6 mô tả các giao thức có thể đợc sử dụng cho các hoạt động MPLS.
Module định tuyến có thể là bất cứ giao thức nào trong các giao thức công nghiệp
phổ biến. Phụ thuộc vào môi trờng hoạt động, module định tuyến có thể là OSPF,
BGP hay PNNI của ATM, etcModule LDP sử dụng TCP để truyền dẫn tin cậy các
dữ liệu điều khiển từ LSR này đến LSR khác trong suốt một phiên. LDP cũng duy

trì LIB. LDP sử dụng UDP trong suốt quá trình khám phá của nó về trạng thái hoạt
động. Trong trạng thái này, LSP cố gắng nhận dạng các phần tử lân cận và cũng nh
sự có mặt của chính các tín hiện của nó với mạng. Điều này đợc thực hiện thông
qua trao đổi gói hello.
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
14
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
Hình 1.6: Ngăn xếp giao thức MPLS
IP Fwd là module chuyển tiếp IP cổ điển, nó tìm kiếm chặng kế tiếp bằng việc
so sánh để phù hợp với địa chỉ dài nhất trong các bảng của nó. Với MPLS, điều này đ-
ợc thực hiện chỉ bởi các LER. MPLS Fwd là module chuyển tiếp MPLS, nó so sánh
một nhãn với một cổng đầu ra và chọn sự phù hợp nhất với một gói đã cho.Các lớp đợc
biểu diễn trong hộp với đờng gãp khúc có thể đợc thực hiện bằng phần cứng để hoạt
động nhanh và có hiệu quả.
1.3. Tổng kết chơng
Trong chơng 1 đã trình bày một số vấn đề cơ bản của chuyển mạch nhãn đa giao
thức- MPLS, một số vấn đề liên quan đến công nghệ này nh: Khái niệm, cách thức hoạt
động, các thuật ngữ, hoạt động, để sáng tỏ một cách khái quát nhất về công nghệ
MPLS. Chơng tiếp theo se trình bày về cách thức quản lý mạng viễn thông qua các hệ
thống quản lý hiện hành.
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
Routing
UDPTCP
IP Fwd
PHY
LDP CR LDP
LIB MPLS Fwd
15
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 2: Quản lý mạng trong mạng viễn thông
Chơng 2:

Quản lý mạng trong mạng viễn thông
2.1. Giới thiệu chung về quản lý mạng.
Các thiết bị đợc triển khai trên mạng có độ thông minh ngày càng cao, vì vậy một
điều rất thú vị khi suy ngẫm về quản lý mạng. Nếu các thiết bị rất thông minh thì tại
sao phải lo lắng về vấn đề quản lý mạng?. Khi các phần tử mạng (NE) không có khả
năng tự giải quyết, thì nhiều mạng doanh nghiệp đã đa ra một hệ thống quản lý mạng
(NMS) riêng cho họ. Đây là một số nguyên nhân giải thích tại sao quản lý là một vấn
đề của doanh nghiệp và các nhà cung cấp dịch vụ SP cần:
Một NMS duy trì các bản tin hữu dụng và kiểm tra hiệu quả của hành động
(action) cấu hình trớc đó.
NMS có thể dễ dàng hữu dụng cho các dịch vụ mạng diện rộng giống nh kĩ thuật
lu lợng, QoS, lập kế hoạch, sao dự trữ/ lu trữ (của cấu hình dữ liệu).
NMS cho phép truy nhập nhanh bằng cách mặc định mạng một vài phơng pháp
xử lý. Cho ví dụ, nếu một mạng chứa đựng nhiều mạch ảo cố định ATM (PVCs)
và có sự thất bại trong liên kết, sau đó các thiết bị chuyển mạch không tự động
phục hồi bởi vì các PVC không sử dụng báo hiệu. Trong tình huống này, sự can
thiệp của ngời quản lý mạng phụ thuộc vào sự lu trữ các liên kết bị phá vỡ, khi có
sự lu trữ này, sau đó các liên kết sẽ đợc kết nối lại. Ví dụ ,các doanh nghiệp có
thể tăng tới hạn lỗi với giá trị quyết định phù hợp với tính nghiêm ngặt của hợp
đồng dịch vụ.
NMS hỗ trợ cấu hình mạng các mạng sau khi phần cứng đợc thêm vào. Khi mạng
mở rộng, các thiết bị chuyển mạch mới và các router mới đợc thêm vào, nó cần
thiết để mang các thiết bị mới tới các dịch vụ nhanh. Một hệ thống quản lý mạng
có thể hỗ trợ xử lý trên lu lợng, cho phép một số lợng lớn các hoạt động tự động,
giống nh cùng một lúc có thể tạo ra hàng trăm (thậm chí hàng nghìn) các mạch
ảo nh ATM PVCs hoặc MPLS LSPs.
Các hệ thống quản lý mạng có thể cung cấp điều khiển cho mạng rộng qua các
đối tợng hỗ trợ cho các dịch vụ. Hệ thống quản lý có thể tạo ra hàng nghìn bản
tin thực và viết chúng lên cơ sở dữ liệu dịch vụ. Các thuê bao ảo sau đó có thể
cập nhật thông tin nh việc chúng kết nối đến mạng.

Một điều rất tốt của NMS là mở rộng cái nhìn tổng quan về ngời vận hành.
Quản lý mạng cung cấp một phơng tiện giữ cho các mạng chạy theo thứ tự. Nó
bao gồm lập kế hoạch , mô hình và hoạt động chung, nó cũng có thể cung cấp các
lệnh và điều khiển phơng tiện. Nói rộng ra, các vùng chức năng phụ thuộc vào
mạng đem lại hiệu quả:
Lỗi: Tất cả các thiết bị tại vài điểm có thể bị lỗi và các kết nối ảo, các liên kết,
các giao diện có thể đi lên hoặc xuống. Điều này có thể là tất cả các nguyên nhân
phát sinh lỗi dữ liệu mạng.
Cấu hình: Tất cả các thiết bị hớng tới sự phụ thuộc vài kiểu cấu hình. Sự thiết lập
cấu hình có thể là ghi và đọc từ các thiết bị.
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
16
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 2: Quản lý mạng trong mạng viễn thông
Bộ đếm: Thực đơn cho dịch vụ là một thành phần quan trọng trong quản lý mạng
doanh nghiệp. Chức năng này có thể nạp sau việc sử dụng tài nguyên. Giống nh
thiết bị dial-up, một phần ảo là rất tốt cho việc kiểm lại thực đơn đã qui thuận bởi
một nhà cung cấp dịch vụ.
Sự thực thi: Số ngời sử dụng và băng tần thì cần lớn mạnh, đó là yếu tố cần thiết
cho sự thực thi.
Sự bảo mật: Sự tấn công vào mạng có thể bao gồm: truy cập trái phép, thay đổi
dữ liệu, hoặc ăn cắp và hơn thế nữa. Sự bảo mật là cần thiết đảm bảo mạng đợc
bảo vệ.
2.2. Các yêu cầu cơ bản với một kiến trúc quản lý mạng
Hình 2.1: Mối quan hệ trong hệ thống quản lý mạng
Khi phát triển một kiến trúc quản lý mạng để khắc phục sự kém hiệu quả, giá
thành cao, và phức tạp của môi trờng mạng hiện tại, ngời ta xem xét nhiều khía cạnh về
kinh doanh, về kỹ thuật và dịch vụ.
Các khía cạnh về dịch vụ:
- Cho phép nhanh chóng triển khai các dịch vụ mới trong cả môi trờng mạng và môi tr-
ờng hệ thống quản lý mạng.

- Thúc đẩy việc khởi tạo dịch vụ nhanh hơn
Hệ thống quản lý mạng phải có kiến trúc phân tán, theo kiến trúc hiện đại một cách
mềm dẻo, cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể dễ dàng thoả mãn nhu cầu của khách
hàng trong tơng lai. Các đòi hỏi này bao gồm: Triển khai và khởi tạo dịch vụ, tính cớc
và in hoá đơn, tính năng truy nhập trực tuyến một cách nhanh chóng. Phần mềm và các
tính năng mới phải bảo đảo rằng dịch vụ khách hàng phải đợc tính bằng phút chứ
không phải bằng ngày hay tuần.
Các khía cạnh về công nghệ:
- Thách thức về khả năng quản lý và phân phối dữ liệu một cách hiệu quả trên toàn
mạng.
- Chấm dứt kiểu mạng chồng chéo vật lý hiện tại cần thiết cho việc triển khai các
nguồn tài nguyên mạng, các dịch vụ mạng và các hệ thống quản lý mạng liên quan.
Quản lý dữ liệu đòi hỏi một khoản chi phí lớn từ phía nhà cung cấp dịch vụ để bảo
đảm tính chính xác, tính dự phòng trong toàn bộ hoạt động của nhà khai thác. Do vậy
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
Miền quản lý
Miền bị quản lý
Khách hàng Khách hàng
Nhà cung cấp dịch vụ
Hệ thống quản lý
truyền thông
doanh nghiệp
Chức năng
NE OAM
Tổng đài cơ
quan
Bộ ghép
kênh
Điều khiển
ng ời sử

dụng cuối
/ng ời sử
dụng cuối
Công ty khai thức viễn
thông
Quản ký
dịch vụ
Quản lý tài
nguyên
Thành phần mạng
Các thành
phần dịch vụ
Các thành
phần tài
nguyên
17
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 2: Quản lý mạng trong mạng viễn thông
kiến trúc quản lý mạng mới phải có khả năng phân phối số liệu trên tất cả các lớp của
môi trờng quản lý mạng hỗ trợ các thành phần mạng thông minh INE xử lý số liệu và
chyển tiếp thông tin cho các hệ thống quản lý mạng trên cơ sở đồng cấp peer-to-peer.
Cần phải từ bỏ việc quản trị các cơ sở dữ liệu dự phòng một cách thủ công.
2.3. Các thành phần cứng cơ bản trong một hệ quản trị mạng
Chúng ta mô tả các thành phần cứng bên trong chúng phối hợp với nhau tạo nên một
NMS. Giống nh chúng ta đã thấy, quản lý mạng là phức tạp. ở đây có nhiều giải pháp
cho sự phát triển NMS. Trong chơng này mô tả một cấu trúc có thể. Vùng phần cứng
NMS dới đây sẽ đợc mô tả gồm có:
- Thành phần Server Side.
- Mạng thu không đồng bộ
- Mạng gửi
- Truy nhập cơ sở dữ liệu

- Thành phần Client Side
- Thành phần Middleware
- Miêu tả dữ liệu
- Giao diện phía Bắc
Kênh ngoài băng là một vấn đề đáng chú ý bởi vì nó cho phép lu lợng quản lý
mạng sử dụng để sử dụng kênh tách rời từ một kênh sử dụng cho dữ liệu (khái niệm
này tơng tự với các đờng báo hiệu đợc thực hiện trong các mạng SS7). Điều này giúp
cho tránh các vấn đề tác động song hành.
Sự tắc nghẽn lu lợng dịch vụ làm sự quản lý các kênh khó khăn. Server đặc trng cung
cấp các chức năng dới đây:
. Bảo dỡng Client các yêu cầu của ngời sử dụng
. Đa ra các hoạt động cung cấp giống nh cách quản lý Agent MIB (Chèn vào
bằng các thực thể, cập nhật hoặc xoá bỏ các đối tợng tồn tại)
Hình 2.2: Các thành phần NMS và các luồng dữ liệu
. Cung cấp các dịch vụ đặc biệt, giống nh NE cơ sở và cấu hình sao lu trữ cơ
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
Client
1
NMS
Telnet/
HTTP/
HTTPS
/
IPSec
(tới OSS)
Cơ sở dữ liệu
Mạng viễn
thông
Kênh ngoài băng
SNMP

SNMP
Set/Gets/
Responses

18
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 2: Quản lý mạng trong mạng viễn thông
sở dữ liệu, không lu trữ và phân phối.
. Điều khiển thông báo từ mạng.
Tất cả các Server có các chức năng hỗ trợ có thể cho đa ra kết quả trong truy cập dữ
liệu cơ sở. Các khuôn dạng dữ liệu cơ sở gắn kết với nhau để có một hệ thống tổng thể.

Hình 2.3: Quản lý giao diện terminal- server.
Client hớng tới sử dụng cơ sở dữ liệu ngay lập tức thay vì dựa vào Server để quản lý cơ
sở dữ liệu. Bản ghi Client hoạt động giống nh tạo ra FR hoặc các mạch ảo ATM.
Client lu trữ tiêu đề của lịch trình hoạt động và kết hợp các kết quả. Các Client
có thể dựa trên tiêu chuẩn trình duyệt Web, ở đây có thể có nhiều Client (có khả năng
là 100 nút hoặc mạng rộng lớn), ở đây số lợng mạng xử lý là một quyết định thiết kế
quan trọng.
Chúng ta thừa nhận rằng ngời sử dụng đôi khi muốn truy nhập hệ thống menu, cung
cấp bởi kết nối từ xa. Một kết nối chéo là một thiết bị cho phép các kênh TDM lẻ để
chuẩn bị cho các mạch băng tần cao hơn hoặc thấp hơn.
Hình 2.3, minh hoạ 1 T
3
vào ra khỏi nó là 1 T
1
và T
1s
đợc trích ra và truyền dẫn
tới trong hớng khác. Trong ví dụ này, kết nối dọc chéo là một đờng riêng, nó cung cấp

một giao diện nối tiếp cho quản lý mạng sử dụng một hệ thống menu text hơn là
SNMP. Nó có thể tìm thông qua modem X kết nối với giao diện A trên server đầu cuối
nội hạt. Ngời sử dụng kết nối đến giao diện A sử dụng telnet và có thể bắt đầu gửi các
lệnh đến modem X, cho ví dụ, quay số tới modem X theo cách này, trớc khi giao diện
A có thể sử dụng, nó phải đợc cấu hình. Vì server đầu cuối cho phép sử dụng SNMP để
thiết lập nhận cấu hình từ các giao diện nối tiếp của chung. Vì vậy, ngời sử dụng muốn
cấu hình giao diện nào đó thì giá trị đối tợng MIB cho giao diện đó gồm:
. Bitrate (tốc độ bit)
. Parity (chẵn lẻ)
. Số của bit dữ liệu
. Số của bit bắt đầu
. Số bit Stop
Cách quản lý OSI sử dụng mô hình hớng đối tợng của các thông tin quản lý. Các
biểu hiện đợc quan tâm (nhiễu, lỗi, độ dài của hàng chờ) là các dạng khác nhau của
một chuỗi thời gian. Ngời ta có thể định nghĩa một nhóm vật thể bị quản lý chung để
mô tả các số liệu của các hoạt động và các chuỗi thời gian để tính ra các chức năng của
chuỗi thời gian ví dụ các phiên bản). Vật thể bị quản lý cũng có thể cung cấp các thông
báo về những sự kiện chung (khi một số chức năng của chuỗi thời gian vợt quá ngỡng).
Nhóm vật thể bị quản lý sêry thời gian chung có thể đợc phân ra thành các nhóm vật
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
H thng
qun lý
mng
Server u cui
(vi SNMP
Agent)
PSTN
Telnet
to A
Interface

A
Modem
X
T3
Modem
Y
Kt ni
chộo s
T
1
2 x
T1
19
Đồ án tốt nghiệp đại học Chơng 2: Quản lý mạng trong mạng viễn thông
thể tạo ra các phiên bản của các vật thể quản lý này trong cơ sở dữ liệu của thiết bị.
Agent thiết bị có thể giám sát từng ứng xử của mạng và ghi lại các giá trị tơng ứng
trong các phiên bản vật thể quản lý này. Hơn thế nữa, hệ thống có thể đề nghị các
Agent nhận thông báo về các sự kiện mô tả những thay đổi lớn của tỷ lệ lỗi, hoặc của
hàng chờ quá đầy của bộ vi xử lý.
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT
20