Tìm hiểu khả năng ứng dụng công nghệ chuyển mạch đa giao thức nhãn MPLS trên mạng đường trục Việt Nam

Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây các ngành kinh tế
quốc dân đều phát triển mạnh mẽ, và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là
ngoại lệ. Số người sử dụng các dịch vụ mạng tăng đáng kế, theo dự đoán con số này
đang tăng theo hàm mũ. Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ
cũng được yêu cầu cao hơn. Đứng trước tình hình này, các vấn đề về mạng bắt đầu
bộc lộ, các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã có nhiều nỗ lực
để nâng cấp cũng như xây dựng hạ tầng mạng mới. Nhiều công nghệ mạng và công
nghệ chuyển mạch đã được phát triển, trong số đó chúng ta phải kể đến công nghệ
chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS). MPLS đang được nghiên cứu áp dụng ở
nhiều nước, tập đoàn BCVT Việt Nam cũng đã áp dụng công nghệ này cho mạng thế
hệ kế tiếp NGN.
Đứng trước sự phát triển nhanh chóng của công nghệ chuyển mạch nhãn đa
giao thức MPLS, việc tìm hiểu các vấn đề về công nghệ MPLS là vấn đề quan trọng
đối với sinh viên. Nhận thức được điều đó, bản khoá luận tốt nghiệp “ Tìm hiểu khả
năng ứng dụng công nghệ chuyển mạch đa giao thức nhãn MPLS trên mạng đường
trục Việt Nam ” giới thiệu về quá trình phát triển dịch vụ cũng như công nghệ mạng
dẫn tới MPLS, tìm hiểu các vấn đề kỹ thuật của công nghệ, và ứng dụng của công nghệ
MPLS trong mạng thế hệ kế tiếp NGN của tập đoàn BCVT Việt Nam. Bố cục của bản
khoá luận gồm 3 chương.
 Chương 1 : Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao
thức MPLS
 Chương 2 : Giới thiệu cấu trúc mạng đường trục Việt Nam
 Chương 3 : Ứng dụng MPLS trên mạng đường trục Việt Nam
Công nghệ MPLS là công nghệ tương đối mới mẻ, việc tìm hiểu về các vấn đề
của công nghệ MPLS đòi hỏi phải có kiển thức sâu rộng, và lâu dài. Do vậy bản khoá
luận tốt nghiệp không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê bình,
góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Cảnh Tuấn người đã tận
tình hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành bản khoá luận tốt nghiệp này.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ em
trong thời gian qua.
Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân - những người đã giúp
đỡ động viên tôi trong quá trình học tập.
CHƯƠNG 1
Khoá luận tốt nghiệp
1
Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH
NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS)
1.1 Quá trình hình thành và phát triển
1.1.1 Các động lực ra đời của chuyển mạch nhãn
Trong những năm gần đây, mạng internet đã phát triển rất nhanh và trở nên rất
phổ biến. Internet đã trở thành một phương tiện thông tin rất hiệu quả và tiện lợi
phục vụ cho giáo dục, thương mại, giải trí, thông tin giũa các cộng đồng, các tổ
chức….. Hiện nay ngày càng phát triển các ứng dụng mới cả trong thương mại và thị
trường người tiêu dùng. Các ứng dụng mới này được vận hành đòi hỏi băng thông
rộng và các nhu cầu về dải thông được đảm bảo trong mạng đường trục. Cùng với
các dịch vụ truyền thống được cung cấp qua internet thì các dịch vụ thoại và đa
phương tiện đang được sử dụng và phát triển. Và sự lựa chọn cho việc cung cấp là
tích hợp các dịch vụ đang được mong đợi. Tuy nhiên, tốc độ và giải thông của các
nhu cầu về các dịch vụ và ứng dụng này vượt quá hạ tầng internet hiện nay.
Với giao thức định tuyến internet TCP/IP có khả năng định tuyến và truyền
gói hết sức mềm dẻo linh hoạt và rộng khắp toàn cầu. Nhưng IP không đảm bảo chất
lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu, trong khi đó công nghệ ATM có tốc độ
truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước.
Hơn nữa các dịch vụ thông tin thế hệ sau được chia thành hai xu hướng phát triển đó
là: Hoạt động kết nối định hướng và hoạt động không kết nối. Hai xu hướng phát
triển này dần tiệm cận và hội tụ với nhau tiến tới ra đời công nghệ IP/ATM. Sự kết
hợp IP với ATM có thể là giả pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông trong tương lai.

Sự ra đời của chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là tất yếu và là giải
pháp đáp ứng được nhu cầu đó, khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất nhanh của mạng
internet yêu cầu phải có giao thức mới đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu đồng
thời phải đơn giản và tốc độ xử lý phải rất cao
Chuyển mạch nhãn đa giao thức là một giải pháp linh hoạt cho việc giải quyết
các vấn đề mà các mạng ngày nay đang phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng
cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) và kỹ thuật lưu lượng. MPLS xuất
hiện để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ và quản lý băng thông cho giao thức internet thế
hệ sau dựa trên mạng đường trục
Tóm lại, chuyển mạch nhãn đa giao thức sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc
định tuyến (dựa trên các thước đo QoS và chất lượng dịch vụ) chuyển mạch, chuyển
tiếp các gói tin qua mạng thế hệ sau cũng như giải quyết các vấn đề liên quan tới khả
năng mở rộng cấp độ và hoạt động với các mạng Frame Relay và chế độ truyền tải
Khoá luận tốt nghiệp
2
Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ
không đồng bộ ATM hiện nay để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dụng
mạng
1.1.2 Lịch sử phát triển của MPLS
Việc hình thành và phát triển công nghệ MPLS xuất phát từ nhu cầu thực tế,
được các nhà 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 hãng như Cisco, IBM, Toshiba…. Những nỗ lực chuẩn hoá của tổ chức tiêu
chuẩn IETF trong việc ban hành về tiêu chuẩn MPLS….sẽ cung cấp cho chúng ta
những nhận định ban đầu về xu hướng phát triển MPLS.
MPLS được đề xuất đầu tiên do hãng Ipsilon một hãng rất nhỏ về công nghệ
thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas. Sau đó Cisco
và hàng loạt hãng khác như IBM, Toshiba…công bố các sản phẩm công nghệ chuyển
mạch của họ dưới những tên khác nhau nhưng đều cùng chung bản chất công nghệ

chuyển mạch nhãn.
Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế bào của Toshiba năm 1994 là tổng đài
ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM. Tổng đài
của Ipsilon cũng là ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử
dụng công nghệ IP. Công nghệ chuyển mạch thẻ của Cisco cũng tương tự nhưng có
bổ xung thêm một vài kỹ thuật như lớp chuyể tiếp tương đương FEC, giao thức phân
phối nhãn. Đến năm 1998 nhóm nghiên cứu IETF đã tiến hành các công việc để đưa
ra tiêu chuẩn và khái niệm về chuyể mạch nhãn đa giao thức.
Sự ra đời của MPLS được dự báo là tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển
rất nhanh của mạng Internet 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.
MPLS thực hiện một số chức năng sau
Khoá luận tốt nghiệp
3
Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ
• Hỗ trợ các giải pháp mạng riêng ảo VPN
• Định tuyến hiện (điều khiển lưu lượng)
• Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch ATM
Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ hai khái niệm: Tổng đài chuyển
mạch và bộ định tuyến.
Xét trên góc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ lệ giá cả và

chất lượng tổng đài chuyển mạch sẽ tốt hơn bộ định tuyến. Song bộ định tuyến lại có
khả năng định tuyến mềm dẻo mà tổng đài chuyển mạch không có được. Do đó,
chuyển mạch nhãn ra đời là sự kết hợp và kế thừa các ưu điểm trên cũng như khắc
phục những nhược điểm của cả tổng đài và bộ định tuyến truyền thống.
1.1.3 Quá trình chuẩn hoá MPLS
• Đối với công nghệ chuyển mạch mới, việc tiêu chuẩn hoá là một khía cạnh
quan trọng quyết định khả năng chiếm lĩnh thị trường nhanh chóng của công
nghệ đó. Các tiêu chuẩn liên quan đến IP và ATM đã được xây dựng và hoàn
thiện trong một thời gian tương đối dài. Các tiêu chuẩn về MPLS chủ yếu
được IETF phát triển và hoàn thiện
• ITEF hoàn thiện tiêu chuẩn MPLS và đưa ra các tài liệu RFC trong năm 1999.
• Sau năm 1999 liên tục ban hành các tiêu chuẩn MPLS như về quản lý, bảo
mật, tính tương thích với các công nghệ khác
Như vậy có thể thấy rằng MPLS đã phát triển nhanh chóng và hiệu quả. Điều
này cũng chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công nghệ
mới. Hầu hết các tiêu chuẩn MPLS hiện tại đã được ban hành dưới dạng RFC. Sau
khi toàn bộ các RFC được hoàn thiện, chúng sẽ được tập hợp lại để xây dựng một hệ
thống tiêu chuẩn MPLS
1.1.4 Nhóm làm việc MPLS trong IETF
MPLS là một nhóm làm việc IETF cung cấp các bản phác thảo về định tuyến,
gửi chuyển tiếp và chuyển mạch các luồng lưu lượng qua mạng sử dụng MPLS.
Nhóm có chức năng sau
• Xác định cơ chế quản lý luồng lưu lượng của các phần tử khác nhau, như các
luồng lưu lượng giữa các phần cứng, các máy móc khác nhau hoặc thậm chí là
các luồng lưu lượng giữa các ứng dụng khác nhau.
• Duy trì độc lập của các giao thức lớp 2 và lớp 3
• Cung cấp các phương tiện để sắp xếp các địa chỉ ip thành các nhãn có độ dài
cố định và đơn giản được các công nghệ gửi chuyển tiếp gói tin và chuyển
mạch gói sử dụng.
Khoá luận tốt nghiệp

4
Đại học Quốc gia Hà Nội - Trường Đại học Công nghệ
• Giao diện với các giao thức định tuyến có sẵn như RSVP và OSPF….
• Hỗ trợ IP, ATM và các giao thức lớp 2 Frame-Relay
Trong MPLS, việc truyền dữ liệu thực hiện theo các đường chuyển mạch nhãn
(LSP). Các đường chuyển mạch nhãn là dãy các nhãn tại mỗi nút và tại tất cả các nút
dọc theo tuyến từ nguồn tới đích. LSP được thiết lập hoặc là trước khi truyền dữ liệu
hoặc trong khi tìm luồng dữ liệu. Các nhãn được phân phối sử dụng giao thức LDP
hoặc RSVP hoặc dựa trên giao thức định tuyến như BGP và OSPF. Mỗi gói dữ liệu
nén và mang các nhãn trong quá trình đi từ nguồn tới đích. Chuyển mạch tốc độ cao
có thể chấp nhận được vì các nhãn với độ dài cố định được chèn vào vị trí đầu của
gói tin hoặc tế bào và có thể được phần cứng sử dụng dể chuyển mạch các gói tin một
các nhanh chóng giữa các đường liên kết.
Nhóm làm việc MPLS chịu trách nhiệm chuẩn hoá các công nghệ cơ sở cho sử
dụng chuyển mạch nhãn và cho việc thi hành các đường chuyển mạch nhãn và cho
việc thi hành các đường mạch nhãn trên các loại công nghệ lớp liên kết, như Frame
Relay, ATM và công nghệ LAN (Etherbet, Token Ring,…). Nó bao gồm các thủ tục
và các giao thức cho việc phân phối nhãn giữa các bộ định tuyến, xem xét về đóng
gói và multicast.
Các mục tiêu khởi đầu của nhóm làm việc đã gần như hoàn thành. Cụ thể, nó
đã xây dựng một số các RFC định nghĩa giao thức phân phối nhãn cơ sở (LDP), kiến
trúc MPLS cơ sở và đóng gói tin, các định nghĩa cho việc chạy MPLS qua các đường
liên kết ATM, Frame-Relay.
Các mục tiêu gần đây của nhóm làm việc
• Hoàn thành các chỉ mục còn tồn tại
• Phát triển các mục tiêu chuẩn đề nghị của nhóm làm việc MPLS thành các bản
Dratf Standard bao gồm: LDP, CD-LDP và các tiêu chuẩn kỹ thuật RSVP-TE
cũng như vấn đề đóng gói.
• Định rõ các mở rộng phù hợp với LDP và RSVP cho việc xác nhận LSP
nguồn.

• Hoàn thành các công việc trên MPLS-TE MIB.
• Xác định các cơ chế chấp nhận lối cải tiến cho LDP.
• Xác định các cơ chế phục hồi MPLS cho phép một đường chuyển mạch nhãn
có thể được sử dụng như là một bản dự trữ cho một tập các đường chuyển
mạch nhãn khác bao gồm các trường hợp cho phép sửa cục bộ
• Cung cấp tài liệu về các phương thức đóng gói MPLS mở rộng cho phép hoạt
động trên các đường chuyển mạch nhãn trên các công nghệ lớp thấp hơn, như
Khoá luận tốt nghiệp
5