Nghiên cứu chất lượng dịch vụ trong mạng MPLSVPN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ







ĐỖ THỊ THANH HUYỀN








NGHIÊN CỨU CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG
MẠNG MPLS/VPN




Nghành: Công nghệ Điện tử- Viễn Thông
Chuyên nghành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60.52.70

LUẬN VĂN THẠC SĨ





NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS Trần Quang Vinh






Hà Nội- 2009
- ii -









LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quí thầy cô trường

Đại học Công nghệ- Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt là những
thầy cô đã tận tình dạy bảo cho tôi suốt thời gian học tập tại
trường.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Phó giáo sư – Tiến sĩ Trần
Quang Vinh đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn
nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất
cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh
khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quí
báu của quí thầy cô và các bạn.


Hà Nội, tháng 12 năm 2009
Học viên

Đỗ Thị Thanh Huyền


- iii -


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT viiv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ixvii
DANH MỤC HÌNH VẼ xviii
MỞ ĐẦU 1

CHƢƠNG 1 2
1. Giới thiệu MPLS 2
1.1. Quá trình phát triển MPLS 2
1.2. Các khái niệm cơ bản của mạng MPLS 3
1.3. Các thành phần cơ bản của mạng MPLS 7
1.4. Phân biệt chuyển mạch nhãn và chuyển mạch thông thường 8
1.5. Các giao thức cơ bản của MPLS 9
1.5.1. Giao thức phân phối nhãn 9
1.5.2. Giao thức dành trước tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protolcol ) 13
1.5.3. Giao thức MPLS-BGP 16
1.6. Hoạt động của MPLS: 16
2. Mạng MPLS trên cơ sở VPN 18
2.1. Giới thiệu VPN 18
2.2. Phân loại VPN 20
2.2.1. Kết nối VPN có hướng 20
2.2.2. Kết nối VPN vô hướng 25
2.3. Tổng quan về MPLS/VPN 27
2.3.1. Các thiết bị trong mạng MPLS VPN 27
2.3.2. Truyền và định tuyến trong MPLS VPN 28
2.3.3. Cấu hình và định tuyến trong MPLS/VPN 29
2.3.4. Ưu điểm của MPLS / VPN 30
Tổng kết chương 30
CHƢƠNG 2 31
1. Tổng quan về QoS 31
1.1. Giới thiệu chung 31
1.2. Kiến trúc cơ bản của QoS 33
1.3. Các tham số của QoS 34
1.4. Các mô hình tổng quan QoS 36
1.4.1. Dịch vụ tích hợp IntServ 36
1.4.2. Lớp dịch vụ đảm bảo (Guaranteed Service) 38

1.4.3. Kiểm soát tải (Control load service) 38
1.4.4. Giao thức dành trước tài nguyên RSVP 38
1.4.5. Kiến trúc IntServ 39
1.4.6. Dịch vụ phân biệt DiffServ 41
1.4.7. Sự khác nhau giữa IntServ và DiffServ 42
2. Các tập tính năng của QoS 43
2.1. Phân loại 43
2.2. Đánh dấu 44
2.3. Kỹ thuật hàng đợi 45
Tổng kết chương 52
CHƢƠNG 3 53
1. QoS trong MPLS 53
1.1. Khái niệm các trường IPP, DSCP, MPLS Exp 53
- iv -


1.1.1. Trường IPP (IP Precedence) 53
1.1.2. Trường DSCP 54
1.1.3. Trường MPLS Exp 56
1.2. Các kiểu Diffserv tunneling trong mạng MPLS 57
1.2.1. Kiểu Pipe tunnel 57
1.2.2. Mô hình short pipe 59
1.2.3. Mô hình uniform 60
2. Thiết kế QoS trong MPLS VPN 61
2.1. Thiết lập QoS cho lưu lượng qua mạng MPLS/ VPN 62
2.1.1. QoS cho lưu lượng dạng voice 62
2.1.2. QoS cho lưu lượng dạng video 63
2.1.3. Yêu cầu QoS với lưu lượng kiểu Data 64
2.2. Các bước cấu hình QoS trong mạng MPLS 66
Tổng kết chương 67

CHƢƠNG 4 68
1. Thiết kế mô hình mạng truyền số liệu 68
1.1. Mạng core 70
1.1.1. Mô hình mạng core 70
1.1.2. Cấu hình giao diện truyền dẫn 70
1.1.3. Giao thức định tuyến 71
1.2. Lớp Distribution 72
1.3. Lớp Access 73
2. Thiết kế QoS cho mạng TSL 73
2.1. Vai trò QoS tại mỗi thiết bị trong mạng CPT 73
2.1.1. Các thiết bị biên 74
2.1.2. Thiết bị core 74
2.2. Phân loại các lớp lưu lượng trong mạng CPT 75
2.3. Cơ chế thực hiện QoS 76
2.3.1. Các thông số cấu hình QoS 77
2.3.2. Cấu hình QoS trong các thiết bị 78
3. Đo kiểm và đánh giá chất lượng mạng 84
3.1. Nội dung, phương pháp thực hiện phép đo 84
3.1.1. Nội dung 84
3.1.2. Phương pháp thực hiện : 84
3.2. Kết quả đo 85
Tổng kết chương 89
KẾT LUẬN 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
PHỤ LỤC 93
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT v
DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC HÌNH VẼ viii
MỞ ĐẦU 10
CHƢƠNG 1 11
1. Giới thiệu MPLS 11
1.1. Quá trình phát triển MPLS 11
1.2. Các khái niệm cơ bản của mạng MPLS 12
1.3. Các thành phần cơ bản của mạng MPLS 16
1.4. Phân biệt chuyển mạch nhãn và chuyển mạch thông thường 17
- v -


1.5. Các giao thức cơ bản của MPLS 18
1.5.1. Giao thức phân phối nhãn 18
1.5.2. Giao thức dành trước tài nguyên RSVP ( Resource Reservation Protolcol ). 22
1.5.3. Giao thức MPLS-BGP 25
1.6. Hoạt động của MPLS: 25
2. Mạng MPLS trên cơ sở VPN 27
2.1. Giới thiệu VPN 27
2.2. Phân loại VPN 29
2.2.1. Kết nối VPN có hướng 29
2.2.2. Kết nối VPN vô hướng 34
2.3. Tổng quan về MPLS/VPN 36
2.3.1. Các thiết bị trong mạng MPLS VPN 36
2.3.2. Truyền và định tuyến trong MPLS VPN 37
2.3.3. Cấu hình và định tuyến trong MPLS/VPN 38
2.3.4. Ưu điểm của MPLS / VPN 39
Tổng kết chương 39
CHƢƠNG 2 40
1. Tổng quan về QoS 40
1.1. Giới thiệu chung 40

1.2. Kiến trúc cơ bản của QoS 42
1.3. Các tham số của QoS 43
1.4. Các mô hình tổng quan QoS 45
1.4.1. Dịch vụ tích hợp IntServ 45
1.4.2. Lớp dịch vụ đảm bảo (Guaranteed Service) 47
1.4.3. Kiểm soát tải (Control load service) 47
1.4.4. Giao thức dành trước tài nguyên RSVP 47
1.4.5. Kiến trúc IntServ 48
1.4.6. Dịch vụ phân biệt DiffServ 50
1.4.7. Sự khác nhau giữa IntServ và DiffServ 51
2. Các tập tính năng của QoS 52
2.1. Phân loại 52
2.2. Đánh dấu 53
2.3. Kỹ thuật hàng đợi 54
Tổng kết chương 61
CHƢƠNG 3 62
1. QoS trong MPLS 62
1.1. Khái niệm các trường IPP, DSCP, MPLS Exp 62
1.1.1. Trường IPP (IP Precedence) 62
1.1.2. Trường DSCP 63
1.1.3. Trường MPLS Exp 65
1.2. Các kiểu Diffserv tunneling trong mạng MPLS 66
1.2.1. Kiểu Pipe tunnel 66
1.2.2. Mô hình short pipe 68
1.2.3. Mô hình uniform 69
2. Thiết kế QoS trong MPLS VPN 70
2.1. Thiết lập QoS cho lưu lượng qua mạng MPLS/ VPN 71
2.1.1. QoS cho lưu lượng dạng voice 71
2.1.2. QoS cho lưu lượng dạng video 72
2.1.3. Yêu cầu QoS với lưu lượng kiểu Data 73

2.2. Các bước cấu hình QoS trong mạng MPLS 75
Tổng kết chương 76
CHƢƠNG 4 77
- vi -


1. Thiết kế mô hình mạng truyền số liệu 77
1.1. Mạng core 79
1.1.1. Mô hình mạng core 79
1.1.2. Cấu hình giao diện truyền dẫn 79
1.1.3. Giao thức định tuyến 80
1.2. Lớp Distribution 81
1.3. Lớp Access 82
2. Thiết kế QoS cho mạng TSL 82
2.1. Vai trò QoS tại mỗi thiết bị trong mạng CPT 82
2.1.1. Các thiết bị biên 83
2.1.2. Thiết bị core 83
2.2. Phân loại các lớp lưu lượng trong mạng CPT 84
2.3. Cơ chế thực hiện QoS 85
2.3.1. Các thông số cấu hình QoS 86
2.3.2. Cấu hình QoS trong các thiết bị 87
3. Đo kiểm và đánh giá chất lượng mạng 93
3.1. Nội dung, phương pháp thực hiện phép đo 93
3.1.1. Nội dung 93
3.1.2. Phương pháp thực hiện : 93
3.2. Kết quả đo 94
Tổng kết chương 98
KẾT LUẬN 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

- vii -


THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt
Giải nghĩa tiếng Anh
Giải nghĩa tiếng Việt
AF
Assured Forwading
Chuyển tiếp bảo đảm
ATM
Asynchoronous Transfer Mode
Chế độ truyền dẫn không đồng bộ
BGP
Border Gateway Protocol
Giao thức cổng đường biên
CBR
Constant Bit Rate
Tốc độ bit không đổi
CBWFQ
Class Base Weight Fair Queue
Hàng đợi cân bằng trọng số trên cơ sở lớp
CE
Customer edge device
Thiết bị phía khách hàng
CIR
Commited Information Rate
Tốc độ thông tin cam kết
CoS

Class of Service
Lớp dịch vụ
CQ
Custom Queuing
Hàng đợi theo lớp
CR-LDP
Constrained Routing-LDP
Giao thức định tuyến ràng buộc
DSCP
Differentiated Service Code Point
Điểm mã dịch vụ phân biệt
EBGP
External Border Gateway Protocol
Giao thức định tuyến cổng ngoài
EF
Expedited Forwarding
Chuyển tiếp nhanh
FEC
Forwarding Equivalence Class
Lớp chuyển tiếp tương đương
FIFO
First In First Out
Hàng đợi FIFO
GRE
Generic Routing Encapsulation
Mã hoá định tuyến chung
IBGP
Interior Border Gateway Protocol
Giao thức định tuyến cổng trong
IGP

Interior Gateway Protocol
Giao thức cổng trong
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
IpoA
IP over ATM
Giao thức IP trên ATM
IpoE
IP over Ethernet
Giao thức IP trên Ethernet
IPOS
IP over SDH
Giao thức IP trên SDH
IPP
IP Precedence
Trường IP Precedence
IPSec
IP Security
Giao thức bảo mật qua Internet
ISDN
Intergrated Services Digital Network
Mạng số tích hợp dịch vụ
L2TP
Layer 2 Tunneling Protocol
Giao thức đường hầm lớp 2
LDP
Label Distribution Protocol
Giao thức phân phối nhãn
LER

Label Edge Router
Bộ định tuyến biên nhãn
LFIB
Lable Forwarding Information Base
Cơ sở thông tin định tuyến nhãn
LIB
Label Information Base
Cơ sở thông tin nhãn
LLQ
Low-latency Queueing
Hàng đợi có độ trễ thấp
LSP
Lable Switching Path
Tuyến chuyển mạch nhãn
LSR
Lable Switching Router
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
MPLS
MuliProtocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
PE
Provider edge devices
Thiết bị phía nhà cung cấp dịch vụ
- viii -


PPP
Point to Point Protocol
Giao thức điểm - điểm
PPTP

Point-to-Point Tunneling Protocol
Giao thức đường hầm điểm-điểm
PQ
Priority Queue
Hàng đợi ưu tiên
PVC
Permanent vitual circuit
Kênh ảo cố định
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
RD
Route distinguisher
Định tuyến phân biệt
RED
Random Early Detection
Phương pháp phát hiện sớm ngẫu nhiện
Rspec
Required Specification
Yêu cầu mức chất lượng dịch vụ
RSVP
Resource Reservation Protolcol
Giao thức dành trước tài nguyên
SAP
Service Advertising Protocol
Giao thức quảng cáo dịch vụ
SMDS
Switch Multimedia Data Service
Dịch vụ dữ liệu chuyển mạch đa phương
tiện

SVC
Switched virtual circuit
Kênh ảo chuyển mạch
ToS
Type of Service
Loại dịch vụ
Tspec
Traffic Specification
Đặc tính lưu lượng
TTL
Time to live
Thời gian sống
UDP
User Data Protocol
Giao thức dữ liệu người sử dụng
VBR-NRT
Variable Bit Rate- Non Realtime
Tốc độ bit thay đổi phi thời gian thực
VBR-RT
Variable Bit Rate- Realtime
Tốc độ bit thay đổi theo thời gian thực
VC
Vitual circuit
Kênh ảo
VoIP
Voice over IP
Thoại trên nền IP
VPI/VCI
Virtual Path/ Channel Identifier
Nhận dạng kênh ảo / đường ảo

VPN
Virtual Private Network
Mạng riêng ảo
VRF
VPN Routing and Forwarding
Bảng định tuyến trong mạng VPN
WAN
Wide Area Network
Mạng diện rộng
WDM
Wavelength Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo bước sóng
WFQ
Weighted Fair Queue
Hàng đợi cân bằng có trọng số

- ix -


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Nhãn gói tin MPLS của Frame mode. 3
Bảng 1.2 : Phân biệt chuyển mạch nhãn và IP 8
Bảng 2.1 : Sự khác nhau giữa DiffServ và IntServ. 42
Bảng 2.2 : Một số trƣờng dùng để đánh dấu gói tin. 45
Bảng 3.1: Các giá trị của IPP. 53
Bảng 3.2: Các giá trị trƣờng DSCP 54
Bảng 3.3: Các lớp AF 56
Bảng 3.4: Template cấu hình hỗ trợ lƣu lƣợng voice trên router 63
Bảng 3.5: Template cấu hình lƣu lƣợng video trên router 64

Bảng 3.6: Template cấu hình lƣu lƣợng kiểu data trên Router 65
Bảng 4.1: Template Cấu hình giao diện Gigabit Ethernet. 70
Bảng 4.2: Template Cấu hình giao diện POS. 70
Bảng 4.3: Template cấu hình giao thức ldp cho giao diện. 71
Bảng 4.4: Băng thông dành riêng cho từng loại lƣu lƣợng 77
Bảng 4.5: Giới hạn hàng đợi cho từng loại lƣu lƣợng. 77
Bảng 4.6: Các loại hàng đợi và mức ngƣỡng cho từng lớp dịch vụ. 78
Bảng 4.7: Cấu hình WRED cho thiết bị WS6724-SFP, WS-X6148A-GE-TX 79
Bảng 4.8: Template cấu hình băng thông dành riêng tối đa trên các cổng WAN. 80
Bảng 4.9: Template cấu hình QoS trên card SIP 200. 81
Bảng 4.10: Cấu hình đánh dấu gói tin lƣu lƣợng thời gian thực và độ ƣu tiên cao. 83
Bảng 4.11: logfile cho các gói kích thƣớc 64 byte 85
Bảng 4.12: log file cho các gói kích thƣớc 1500 byte. 86
Bảng 1.1: Nhãn gói tin MPLS của Frame mode. 12
Bảng 1.2 : Phân biệt chuyển mạch nhãn và IP 17
Bảng 2.1 : Sự khác nhau giữa DiffServ và IntServ. 51
Bảng 2.2 : Một số trƣờng dùng để đánh dấu gói tin. 54
Bảng 3.1: Các giá trị của IPP. 62
Bảng 3.2: Các giá trị trƣờng DSCP 63
Bảng 3.3: Các lớp AF 65
Bảng 3.4: Template cấu hình hỗ trợ lƣu lƣợng voice trên router 72
Bảng 3.5: Template cấu hình lƣu lƣợng video trên router 73
Bảng 3.6: Template cấu hình lƣu lƣợng kiểu data trên Router 74
Bảng 4.1: Template Cấu hình giao diện Gigabit Ethernet. 79
Bảng 4.2: Template Cấu hình giao diện POS. 79
Bảng 4.3: Template cấu hình giao thức ldp cho giao diện. 80
Bảng 4.4: Băng thông dành riêng cho từng loại lƣu lƣợng 86
Bảng 4.5: Giới hạn hàng đợi cho từng loại lƣu lƣợng. 86
Bảng 4.6: Các loại hàng đợi và mức ngƣỡng cho từng lớp dịch vụ. 87
Bảng 4.7: Cấu hình WRED cho thiết bị WS6724-SFP, WS-X6148A-GE-TX 88

Bảng 4.8: Template cấu hình băng thông dành riêng tối đa trên các cổng WAN. 89
Bảng 4.9: Template cấu hình QoS trên card SIP 200. 89
Bảng 4.10: Cấu hình đánh dấu gói tin lƣu lƣợng thời gian thực và độ ƣu tiên cao. 92
Bảng 4.11: logfile cho các gói kích thƣớc 64 byte 94
Bảng 4.12: log file cho các gói kích thƣớc 1500 byte. 95


- x -


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Lớp liên kết dữ liệu là ATM. 4
Hình 1.2: Lớp liên kết dữ liệu Frame-relay. 5
Hình 1.3: Nhãn trong Shim-giữa lớp 2 và lớp 3. 5
Hình 1.4: Cơ cấu báo hiệu. 7
Hình 1.5: Mô hình mạng MPLS. 7
Hình 1.7: Tiêu đề bản tin LDP. 11
Hình 1.8: Khuôn dạng các bản tin LDP. 11
Hình 1.9: Mạng MPLS trong hoạt động chế độ khung. 18
Hình 1.10: Ví dụ mô hình mạng VPN. 19
Hình 1.11: Mô hình kết nối VPN có hƣớng. 20
Hình 1.12: Mô hình kết nối vật lý VPN leased line. 21
Hình 1.13: Kiến trúc vật lý của mô hình VPN Frame Relay. 22
Hình 1.14: Mô hình kiến trúc vật lý VPN ATM. 23
Hình 1.15: Mô hình VPN kiểu đƣờng hầm IPSec và GRE. 24
Hình 1.16: Mô hình mạng VPN vô hƣớng. 25
Hình 1.17: Mạng VPN trên cơ sở IP truyền thống. 26
Hình 1.18: Mô hình mạng MPLS VPN. 26
Hình 1.19: Ví dụ mô hình mạng MPLS VPN. 27
Hình 1.20: Ví dụ mô hình mạng MPLS VPN. 28

Hình 1.21: Mô hình đa VPN 29
Hình 2.1: Mô hình tổng quan QoS. 32
Hình 2.2: Mô hình mạng IntServ. 37
Hình 2.3: Mô hình dịch vụ IntServ. 39
Hình 2.4: Trao đổi thông tin với IntServ 40
Hình 2.5: Mô hình mạng DiffServ. 41
Hình 2.6: Mô hình DiffServ tại biên và mạng lõi. 42
Hình 2.7: Mô hình phân loại gói tin. 44
Hình 2.8: Hàng đợi trong router. 45
Hình 2.9: Hàng đợi FIFO. 46
Hình 2.10: Tiến trình gởi gói tin của hàng đợi ƣu tiên (PQ). 47
Hình 2.11: Tiến trình gửi gói tin của hàng đợi CQ. 48
Hình 2.12: Cách lấy gói tin của WFQ. 49
Hình 2.13: Tiến trình gửi gói tin của WFQ. 50
Hình 2.14: Tiến trình gởi gói tin của CBWFQ. 51
Hình 2.15: Tiến trình gửi gói tin của hàng đợi LLQ 51
Hình 3.1: kiến trúc tiêu đề gói tin IP. 53
Hình 3.2: Các byte trƣờng TOS. 53
Hình 3.3: Các byte DSCP. 54
Hình 3.4: Các byte TOS của IP header định nghĩa DSCP 55
Hình 3.5: MPLS header. 56
Hình 3.6: Kiểu đƣờng ống - pipe model. 58
Hình 3.7: Mô hình short pipe. 60
Hình 3.8: Mô hình uniform. 61
Hình 3.9: Mô hình các chính sách QoS trong mạng MPLS VPN. 61
Hình 3.10: Các lớp dịch vụ của QoS. 62
Hình 4.1: Cấu trúc phân lớp của mạng CPT. 68
Hình 4.2: Mô hình tổng quan mạng TSLCD 69
Hình 4.3: Mô hình tổng quan mạng Core. 71
Hình 4.4: Mô hình lớp distribution. 72

Hình 4.5: Mô hình lớp distribution/ access của mạng TSL. 73
Hình 4.6: Mô hình lớp access của mạng TSL. 73
- xi -


Hình 4.7: Vai trò QoS tại mỗi thiết bị trong mạng CPT. 74
Hình 4.8: Mô hình kết nối dịch vụ videoconferencing. 85
Hình 4.9: Kết quả mô phỏng throughput 100 Mbps. 87
Hình 4.10: Kết quả mô phỏng throughput 150 Mbps. 88
Hình 4.11: Kết quả mô phỏng throughput 170 Mbps. 89
Hình 1.1: Lớp liên kết dữ liệu là ATM. 13
Hình 1.2: Lớp liên kết dữ liệu Frame-relay. 14
Hình 1.3: Nhãn trong Shim-giữa lớp 2 và lớp 3. 14
Hình 1.4: Cơ cấu báo hiệu. 16
Hình 1.5: Mô hình mạng MPLS. 16
Hình 1.7: Tiêu đề bản tin LDP. 20
Hình 1.8: Khuôn dạng các bản tin LDP. 20
Hình 1.9: Mạng MPLS trong hoạt động chế độ khung. 27
Hình 1.10: Ví dụ mô hình mạng VPN. 28
Hình 1.11: Mô hình kết nối VPN có hƣớng. 29
Hình 1.12: Mô hình kết nối vật lý VPN leased line. 30
Hình 1.13: Kiến trúc vật lý của mô hình VPN Frame Relay. 31
Hình 1.14: Mô hình kiến trúc vật lý VPN ATM. 32
Hình 1.15: Mô hình VPN kiểu đƣờng hầm IPSec và GRE. 33
Hình 1.16: Mô hình mạng VPN vô hƣớng. 34
Hình 1.17: Mạng VPN trên cơ sở IP truyền thống. 35
Hình 1.18: Mô hình mạng MPLS VPN. 35
Hình 1.19: Ví dụ mô hình mạng MPLS VPN. 36
Hình 1.20: Ví dụ mô hình mạng MPLS VPN. 37
Hình 1.21: Mô hình đa VPN 38

Hình 2.1: Mô hình tổng quan QoS. 41
Hình 2.2: Mô hình mạng IntServ. 46
Hình 2.3: Mô hình dịch vụ IntServ. 48
Hình 2.4: Trao đổi thông tin với IntServ 49
Hình 2.5: Mô hình mạng DiffServ. 50
Hình 2.6: Mô hình DiffServ tại biên và mạng lõi. 51
Hình 2.7: Mô hình phân loại gói tin. 53
Hình 2.8: Hàng đợi trong router. 54
Hình 2.9: Hàng đợi FIFO. 55
Hình 2.10: Tiến trình gởi gói tin của hàng đợi ƣu tiên (PQ). 56
Hình 2.11: Tiến trình gửi gói tin của hàng đợi CQ. 57
Hình 2.12: Cách lấy gói tin của WFQ. 58
Hình 2.13: Tiến trình gởi gói tin của WFQ. 59
Hình 2.14: Tiến trình gởi gói tin của CBWFQ. 60
Hình 2.15: Tiến trình gửi gói tin của hàng đợi LLQ 60
Hình 3.1: kiến trúc tiêu đề gói tin IP. 62
Hình 3.2: Các byte trƣờng TOS. 62
Hình 3.3: Các byte DSCP. 63
Hình 3.4: Các byte TOS của IP header định nghĩa DSCP 64
Hình 3.5: MPLS header. 65
Hình 3.6: Kiểu đƣờng ống - pipe model. 67
Hình 3.7: Mô hình short pipe. 69
Hình 3.8: Mô hình uniform. 70
Hình 3.9: Mô hình các chính sách QoS trong mạng MPLS VPN. 70
Hình 3.10: Các lớp dịch vụ của QoS. 71
Hình 4.1: Cấu trúc phân lớp của mạng CPT. 77
Hình 4.2: Mô hình tổng quan mạng TSLCD 78
- xii -

Hình 4.3: Mô hình tổng quan mạng Core. 80
Hình 4.4: Mô hình lớp distribution. 81
Hình 4.5: Mô hình lớp distribution/ access của mạng TSL. 82
Hình 4.6: Mô hình lớp access của mạng TSL. 82
Hình 4.7: Vai trò QoS tại mỗi thiết bị trong mạng CPT. 83
Hình 4.8: Mô hình kết nối dịch vụ videoconferencing. 94
Hình 4.9: Kết quả mô phỏng throughput 100 Mbps. 96
Hình 4.10: Kết quả mô phỏng throughput 150 Mbps. 97
Hình 4.11: Kết quả mô phỏng throughput 170 Mbps. 98


- 1 -



MỞ ĐẦU
Chất lượng dịch vụ mạng luôn là vấn đề quan tâm của cả người sử dụng và nhà
cung cấp dịch vụ. Đảm bảo chất lượng dịch vụ và cung cấp các dịch vụ chất lượng cao
luôn là tiêu chí hàng đầu của ngành viễn thông. Theo dõi sự phát triển của ngành công
nghệ viễn thông trong các năm trở lại đây, chúng ta có thể chứng kiến nhiều bước tiến
lớn trong lĩnh vực này. Với mục đích cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ có chất
lượng cao, quá trình phát triển đã bắt đầu từ công nghệ X25 vào cuối thập kỷ 70, đầu
thập kỷ 80. Tiếp theo đó là công nghệ ATM trong thập kỷ 90, hướng tới mạng số băng
rộng B-ISDN.
Theo thời gian, các công nghệ trên cũng không đáp ứng được hết các yêu cầu về
chất lượng dịch vụ. Công nghệ chuyển mạch gói IP ra đời, đây cũng là phương thức
duy nhất áp dụng cho mạng Internet hiện nay. Nhưng công nghệ IP không đảm bảo
được chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu. Do đó, công nghệ chuyển
mạch nhãn đa giao thức MPLS đã ra đời, đáp ứng được các yêu cầu đó và nó đã thực
sự chiếm lĩnh được thị trường viễn thông khó tính. Sự ra đời của công nghệ MPLS

được dự báo là xu hướng tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất nhanh của mạng
Internet đòi hỏi phải có một giao thức mới đáp ứng được tất cả các loại dịch vụ và đảm
bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu.
Trước sự phát triển nhanh chóng của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức
và các yêu cầu về chất lượng dịch vụ, bản luận văn “Nghiên cứu chất lượng dịch vụ
trong mạng MPLS/VPN” đã giới thiệu tổng quan về công nghệ MPLS, VPN, các tham
số và các yêu cầu về chất lượng đối với từng kiểu dịch vụ khác nhau. Bên cạnh đó, bản
luận văn còn đi sâu vào thiết kế chất lượng dịch vụ cho từng loại dịch vụ trong mạng
MPLS/VPN, các thiết lập QoS trong mô hình thực tế mạng truyền số liệu chuyên dùng
của các cơ quan Đảng và Nhà nước. Bố cục của luận văn gồm 4 chương:
 Chương 1 : Giới thiệu chung về MPLS /VPN
 Chương 2 : Giới thiệu chung về QoS
 Chương 3 : Thiết kế QoS trong MPLS /VPN
 Chương 4 : Mô hình thực tế mạng TSL chuyên dùng của cơ quan Đảng, Nhà
nước
Đảm bảo và nâng cao chất lượng dịch vụ trong viễn thông, đáp ứng được các yêu
cầu của khách hàng vẫn đang là những vấn đề khó khăn đối với các nhà cung cấp dịch
vụ viễn thông. Do đó bản luận văn không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận
được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Trần Quang Vinh người đã tận tình
hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành bản luận văn này.

- 2 -



CHƢƠNG 1
Giới thiệu chung về MPLS /VPN
1. Giới thiệu MPLS
1.1. Quá trình phát triển MPLS

Việc hình thành và phát triển công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
(MuliProtocol Label Switching) xuất phát từ nhu cầu thực tế, được các nhà công
nghiệp viễn thông thúc đẩy nhanh chóng. Sự thành công và nhanh chóng chiếm lĩnh
thị trường mà công nghệ này có được là nhờ vào việc chuẩn hoá công nghệ. Quá trình
hình thành và phát triển công nghệ, những giải pháp ban đầu của các hãng như Cisco,
IBM, Toshiba…, những nỗ lực chuẩn hoá của tổ chức tiêu chuẩn IETF trong việc ban
hành về tiêu chuẩn 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 sung
thêm một vài kỹ thuật như lớp chuyển 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.[2]
Sự ra đời của MPLS được dự báo là tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất
nhanh của mạng Internet đòi hỏi phải có một giao thức mới đảm bảo chất lượng dịch
vụ theo yêu cầu. Có rất nhiều công 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 công 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 không
có được, trong trường hợp đòi hỏi thời gian thực cao thì IPoA là giải pháp tối ưu.

MPLS được hình thành dựa trên kỹ thuật đó.
- 3 -



MPLS thực hiện một số chức năng sau:
 Hỗ trợ các giải pháp mạng riêng ảo VPN
 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.
1.2. Các khái niệm cơ bản của mạng MPLS
 Nhãn (Label):
Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc bên trong.
Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ mạng. Nhãn
được gắn vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một FEC (Forwarding Equivalence
Classes: Nhóm chuyển tiếp tương đương) mà gói tin được ấn định.
Thường thì một gói tin được ấn định một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa
trên địa chỉ đích lớp mạng của nó. Tuy nhiên nhãn không phải là mã hoá của địa chỉ
đó.
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 còn lại của gói tin thông 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. [2, 13]
Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương thức truyền tin mà gói tin được đóng gói.
Kiểu khung (Frame mode): Kiểu khung là thuật ngữ khi chuyển tiếp một gói
nhãn gán trước tiêu đề lớp ba. Một nhãn được mã hoá với 20 bít, nghĩa là có thể có 2
mũ 20 giá trị khác nhau. Một gói có nhiều nhãn gọi là chồng nhãn (Lable stack). Ở
mỗi chặng trong mạng chỉ có một nhãn bên ngoài được xem xét. [2, 17]
Bảng 1.1: Nhãn gói tin MPLS của Frame mode.
LABEL
EX
P
S
TTL
STAC
K
- 4 -



LABEL=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 ngăn xếp nhãn. Bit này được thiết lập lên 1 tại nhãn cuối cùng của
ngăn xếp, 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 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. [2, 17]
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.
Gói tin IP
Tiêu đề Shim
Dữ liệu
VPI/VCI
Tiêu đề IP
Dữ liệu
Tiêu đề IP

Hình 1.1: Lớp liên kết dữ liệu là ATM.

- 5 -



Gói tin IP
Tiêu đề Shim
Dữ liệu
DLCI

Dữ liệu
Tiêu đề IP
Dữ liệu
Tiêu đề IP


Hình 1.2: Lớp liên kết dữ liệu Frame-relay.

Tiêu đề gói PPP trên SDH
Tiêu đề MAC LAN
Tiêu đề PPP
Tiêu đề lớp 3Tiêu đề Shim
Tiêu đề lớp 3Tiêu đề ShimTiêu đề MAC
Nhãn


Hình 1.3: Nhãn trong Shim-giữa lớp 2 và lớp 3.

 Ngăn xếp nhãn (Lable stack):
Là một tập hợp thứ tự các nhãn gán theo gói để chuyển tải thông tin về nhiều
FEC và về các LSP tương ứng mà gói đi qua. Ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ
định tuyến phân cấp (một nhãn cho EGP và một nhãn cho IGP) và tổ chức đa LSP
trong một trung kế LSP. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho chế độ hoạt động đường
hầm
 Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn:
Chứa thông tin về nhãn vào, nhãn ra, giao diện vào, giao diện ra.
 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ( LSR-Lable Switching Router ):
Là thiết bị chuyển mạch hay thiết bị định tuyến sử dụng trong mạng MPLS để
chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn. Có một số loại LSR như LSR, LSR-
ATM….

 Lớp chuyển tiếp tương đương ( FEC-Forward Equivalence Class ):
- 6 -



FEC là một nhóm các gói, nhóm các gói này chia sẻ cùng yêu cầu trong sự
chuyển tiếp chúng qua mạng. Tất cả các gói trong một nhóm như vậy được cung cấp
cùng cách chọn đường tới đích. Khác với chuyển tiếp IP truyền thống, trong MPLS
việc gán một gói cụ thể vào một FEC cụ thể chỉ được thực hiện một lần khi các gói
vào trong mạng. MPLS không ra quyết định chuyển tiếp với mỗi datagram lớp 3 mà
sử dụng khái niệm FEC. FEC phụ thuộc vào một số các yếu tố, ít nhất là phụ thuộc
vào địa chỉ IP và có thể là phụ thuộc cả vào kiểu lưu lượng trong datagram (thoại, dữ
liệu, fax…). Sau đó dựa trên FEC, nhãn được thoả thuận giữa các LSR lân cận từ lối
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.
 Cơ sở thông tin nhãn ( LIB-Label Information Base ):
Là bảng kết nối trong LSR có chứa giá trị nhãn/ FEC được gán vào cổng ra
cũng như thông tin về đóng gói dữ liệu truyền tin để xác định phương thức một gói tin
được chuyển tiếp.
 Tuyến chuyển mạch nhãn ( LSP-Label 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 hoàn toàn 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.
 Gói tin dán nhãn:
Gói tin dán nhãn là gói tin mà nhãn được mã hóa trong đó. Trong một số trường
hợp, nhãn nằm trong mào đầu của gói tin dành riêng cho mục đích dán nhãn. Trong
các trường hợp khác, nhãn có thể được đặt chung vào trong mào đầu lớp mạng và lớp
liên kết dữ liệu miễn là ở đây có thể dùng được cho mục đích dán nhãn. Công nghệ mã
hoá được sử dụng phải phù hợp với cả thực thể mã hoá và thực thể giải mã nhãn.
 Ấn định và phân phối nhãn:
Trong mạng MPLS, quyết định để kết hợp một nhãn L cụ thể với một FEC cụ thể
là do LSR phía trước thực hiện. LSR phía trước sau khi kết hợp sự thông báo với LSR
phía sau về sự kết hợp đó. Do vậy, các nhãn được LSR phía trước ấn định và các kết
hợp nhãn được phân phối theo hướng từ LSR phía trước tới LSR phía sau.
- 7 -



 Cơ cấu báo hiệu
 Yêu cầu nhãn: Một LSR yêu cầu một nhãn từ dòng xuống lân cận nên nó có thể
liên kết đến FEC xác định. Cơ cấu này có thể dùng để truyền đến các LSR tiếp
theo cho đến LER lối ra.
 Đáp ứng nhãn: Để đáp ứng một yêu cầu nhãn, LSR luồng xuống sẽ gửi một
nhãn đến các bộ khởi động luồng lên sử dụng cơ cấu ánh xạ nhãn.[2]

Đáp ứng
nhãn
Ví dụ nhãn 2
Đáp ứng
nhãn
Ví dụ nhãn 5
Yêu cầu

nhãn
Cho đích C
Yêu cầu
nhãn
Cho đích C
LSR
Lối vào LER
Bộ định
tuyến B
Bộ định
tuyến C

Hình 1.4: Cơ cấu báo hiệu.

1.3. Các thành phần cơ bản của 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. Mạng MPLS có thể được chia thành
hai miền là miền lõi MPLS và miền biên MPLS. Tương ứng với mỗi miền ta có thiết
bị tương đương: [2]

LSR biên
LSR lõi

Hình 1.5: Mô hình mạng MPLS.
- 8 -



- Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn: 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.
- Bộ định tuyến biên nhãn: 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 trò 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). [2][14]
- 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 không 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 tế bào ATM và
chuyển tiếp gói có nhãn hoặc không có nhãn.
1.4. Phân biệt chuyển mạch nhãn và chuyển mạch thông thƣờng
Có ba điểm phân biệt quan trọng giữa chuyển mạch nhãn và định tuyến gói tin IP
thông thường:
Bảng 1.2 : Phân biệt chuyển mạch nhãn và IP.
Đặc điểm

Định tuyến thông thƣờng
Chuyển mạch nhãn
Phân tích mào đầu IP

Tồn tại ở mọi nút mạng
Chỉ tồn tại nút biên
- 9 -



Hỗ trợ unicast và
multicast
Yêu cầu nhiều thuật toán
chuyển tiếp
Yêu cầu một thuật toán
chuyển tiếp
Thông số định tuyến
Dựa vào địa chỉ IP
Có thể dựa vào thông số
bất kỳ như chất lượng
dịch vụ, mạng riêng ảo…

1.5. 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 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 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 việc xác định giao thức định tuyến ràng buộc. 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.
1.5.1. Giao thức phân phối nhãn
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 quá 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.
- 10 -



Phát hiện LSR lân cận: Thủ tục LSR lân cận của LDP chạy trên UDP và thực
hiện như sau
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:
 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.
UDP Hello
UDP Hello
TCP Open
Initialization
Label Request
Label Mapping
IP

Hình 1.6: 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.[2]
a) Các bản tin LDP
- 11 -



 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
 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, không 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 cuối nhận dạng không gian nhãn bên trong LSR.Với LSR có không gian
nhãn lớn, trường này có giá trị bằng 0.
.
0
15 31
Phiªn b¶n
§é dµi PDU
NhËn d¹ng LDP
NhËn d¹ng LDP

Hình 1.7: Tiêu đề bản tin LDP.
b) Khuôn dạng bản tin LDP
Tất cả các bản tin LDP có khuôn dạng sau:







Hình 1.8: Khuôn dạng các bản tin LDP.
 Bit U: bit bản tin chưa biết. Nếu bit này bằng 1 thì nó không thể được thông
dịch bởi phía nhận, lúc đó bản tin bị bỏ qua mà không 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.
ID bản tin
Thông số bắt buộc
Thông số tuỳ chọn
U

Kiểu bản tin
Độ dài bản tin
- 12 -



 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.
c) Các bản tin và chức năng của bản tin trong LDP:
Bao gồm 11 bản tin LDP
 Bản tin thông báo: 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
 Bản tin Hello: Bản tin này dùng để trao đổi giữa 2 LDP đồng cấp.
 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
 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.
 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.
 Bản tin Address Withdraw: Bản tin này dùng để xoá địa chỉ đã được thông báo
trước đó. Danh sách địa chỉ LTV chứa một loạt các địa chỉ đang được yêu cầu
cần xoá bỏ bởi LSR.
 Bản tin Lable Mapping: 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.
 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 không còn tiếp tục sử dụng các liên kết nhãn-FEC mà LSR đã gửi trước đó
 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 cho một FEC.
 Bản tin giải phóng nhãn: Bản tin này được LSR sử dụng khi nhận được chuyển
đổi nhãn mà nó không cần thiết nữa, LSR sẽ phát bản tin giải phóng nhãn
- 13 -



 Bản tin Lable Abort Request: Bản tin này được sử dụng để lạo bỏ các bản tin
yêu cầu nhãn bất thường.[2,17]
d) 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 thông báo
ngay cả những chuyển đổi đó không 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 không phải là nút tiếp theo đối với FEC đó và nó
không 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 thông 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. [2]
1.5.2. 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 thông báo về các yêu cầu chất lượng dịch vụ 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
truyền hình hội nghị,… Đối với các giao thức IP là giao thức không kết nối nó không
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.