Tìm hiểu công nghệ mạng riêng ảo eompls

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Nội dung: Tìm hiểu công nghệ mạng riêng ảo EoMPLS

Nơi thực tập

: Viện CNTT&TT-CDIT

Lớp : D10HTTT2

Hà nội, 6/ 2014

1


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn các thày cô trong khoa Công Nghệ Thông Tin cũng như các
thày cô giảng dạy trong trường học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông đã truyền đạt những
kiến thức quý báu cho tôi trong những năm học vừa qua.
Dặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn các thày cô giáo trong Viện Công Nghệ Thông Tin và
Truyền Thông CDIT đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực
hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn các bạn trong lớp D10HTTT2 đã ủng hộ, giúp đỡ, chia sẻ kiến
thức, kinh nghiệm và tài liệu có được cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn !

2

MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................................................................3
Phần A : GIỚI THIỆU ĐƠN VỊ THỰC TẬP..............................................................................................4
I. Chức năng..........................................................................................................................................................4
II. Tổ chức ............................................................................................................................................................ 4
III. Các lĩnh vực hoạt động...................................................................................................................................4

Phần B : NỘI DUNG THỰC TẬP...............................................................................................................6
I.Phần giới thiệu chung.........................................................................................................................................6
-Tên chủ đề thực tập : Tìm hiểu công nghệ mạng riêng ảo EoMPLS...............................................................6
-Nội dung :............................................................................................................................................................. 6
II.Phần trình bày của SV......................................................................................................................................7
Lời nói đầu.............................................................................................................................................................7
Chương 1 : Tổng quan về công nghệ MPLS.......................................................................................................7
I.MPLS là gì?.........................................................................................................................................................8
II.Các khái niệm chính trong MPLS...................................................................................................................8
III.Sự phát triển của MPLS.................................................................................................................................9
IV.Ưu và nhược điểm của MPLS.......................................................................................................................10
V.MPLS và kiến trúc Internet............................................................................................................................10
VI.Nguyên tắc hoạt động của MPLS.................................................................................................................11
VII.Nhãn giao thức LDP.....................................................................................................................................12

3


Phần A : GIỚI THIỆU ĐƠN VỊ THỰC TẬP
Viện công nghệ Thông tin và Truyền thông CDIT
Tầng 3 nhà A1, Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông, Km 10, Đường Nguyễn Trãi, Hà Đông, Hà

Nội
I. Chức năng
Được thành lập từ năm 1999 với chức năng chính của CDIT là nghiên cứu, ứng dụng khoa học và đào tạo
nguồn nhân lực cho lĩnh vực Công nghệ thông tin chuyên ngành BCVT và các ngành kinh tế – xã hội khác
của Việt Nam. Qua 15 năm xây dựng và phát triển, CDIT đã luôn hoàn thành xuất sắc mọi nhiệm vụ được
giao, góp phần to lớn trong sự phát triển của ngành Thông tin và truyền thông. Kết quả, trong 15 năm phát
triển CDIT đã được Đảng, Nhà nước tặng thưởng Huân chương Lao động Hạng Nhất, Nhì, Ba.
II. Tổ chức

 Ban Lãnh đạo Viện và Khoa Đa phương tiện:
 Viện Trưởng – TS. Nguyễn Trung Kiên
 Phó Viện Trưởng – ThS. Cao Minh Thắng
 Phòng Tổng hợp
 Phòng Nghiên cứu phát triển & Đào tạo Ứng dụng Đa phương tiện
 Phòng Nghiên cứu phát triển & Đào tạo An toàn thông tin
 Phòng Nghiên cứu phát triển Ứng dụng ICT (Phòng Viễn thông)
 Phòng Nghiên cứu phát triển Hạ tầng ICT (Phòng Mạng & Hệ thống)
 Phòng Dịch vụ & Chuyển giao công nghệ
III. Các lĩnh vực hoạt động
 Lĩnh vực nghiên cứu:
Hoạt động nghiên cứu của CDiT tập trung vào ba lĩnh vực chính bao gồm:
 Công nghệ Thông tin và Truyền thông (ICT)
 Đa phương tiện (Multimedia)
 An ninh và An toàn thông tin (Information Security)

4


Bên cạnh ICT, công nghệ Đa phương tiện và An toàn thông tin là các hướng nghiên cứu đón đầu và là nền
tảng để CDiT phát triển các sản phẩm chiến lược mới trong tương lai.

 Lĩnh vực đào tạo:
Hoạt động đào tạo của CDiT tập trung vào ba lĩnh vực chính bao gồm:
 Công nghệ Thông tin và Truyền thông (ICT)
 Đa phương tiện (Multimedia)
 An ninh và An toàn thông tin (Information Security)
Bên cạnh các hoạt động đào tạo ngắn hạn, thời gian gần đây CDiT đã tham gia hội nhập rất sâu vào hoạt
động đào tạo đại học của Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông.

5


Phần B : NỘI DUNG THỰC TẬP
I.

Phần giới thiệu chung

-Tên chủ đề thực tập : Tìm hiểu công nghệ mạng riêng ảo EoMPLS
-Mục tiêu :
Tìm hiểu về công nghệ MPLS, công nghệ EoMPLS.
-Nội dung :
TT

Nội dung thực tập

Thời gian

Mục tiêu

1

Tìm hiểu tổng quan về công nghệ
MPLS : đặc điểm, nguyên tắc
hoạt động…

23/6 – 27/6

Báo cáo chi tiết về
công nghệ MPLS

2

Tìm hiểu cơ chế phân phối của
nhãn giao thức LDP

28/6 – 4/7

Báo cáo chi tiết

3

Đặc điểm, nguyên tắc hoạt động
của công nghệ EoMPLS

5/7 – 11/7

Báo cáo chi tiết

4

Cáu hình của một mạng sử dụng

công nghệ EoMPLS

12/3 – 18/7

Báo cáo chi tiết

5

Các bước Troubleshoot một
mạng công nghệ sử dụng
EoMPLS

19/7 – 25/7

Báo cáo chi tiết

6

Hoàn thành bài báo cáo

26/7 – 1/8

Hoàn thành báo cáo
chi tiết, rõ ràng

Chuẩn bị báo cáo tổng thể

6

Ghi chú

II.

Phần trình bày của SV
Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây các ngành công nghiệp đều phát triển
mạnh mẽ, và ngành công nghiệp viễn thông cũng không ngoại lệ. Số người sử dụng các dịch vụ mạng tăng
đáng kể, theo dự đoán con số này đang tăng theo hàm mũ. Ngày càng có nhiều 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 đang có nhiều nỗ lực để tăng cấp cũng như xây dựng hệ
tầng mạng mới. Nhiều công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch đã được phát hiện, trong số đó chúng
ta phải kể đến công nghệ chuyển mạch nhãn, MPLS cũng đang được nghiên cứu áp dụng ở nhiều nước,
Tổng công ty 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,
chuyên đề “ Tìm hiểu công nghệ mạng riêng ảo EoMPL“ giới thiệu về công nghệ chuyển mạch nhãn đa
giao thức MPLS, công nghệ mạng riêng ảo EoMPLS và ứng dụng của nó.
Bố cục gồm 2 chương :
 Chương 1 : Tổng quan về công nghệ MPLS
 Chương 2 : công nghệ EoMPLS và ứng dụng

Chương 1 : Tổng quan về công nghệ MPLS

7


Giới thiệu

Internet ra đời mở màn cho kỷ nguyên tiến bộ vượt bậc của nhân loại, nó không ngừng phát triển
về phạm vi cũng như chất lượng. Do đó để đáp ứng với những nhu cầu ngày càng cao của con người
đặc biệt là về chất lượng dịch vụ và về vấn đề bảo mật thì MPLS đã ra đời. Như chúng ta đã biết, nền
tảng của internet dựa trên mô hình TCP/IP sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói IP truyền thống với
không ít nhược điểm. Những nhược điểm chính có thể nói đến như sau:
- Tốc độ và độ trễ: chuyển mạch IP truyền thống thì còn chậm do phải định tuyến và chuyển
tiếp gói IP dựa trên phần tiêu đề với địa chỉ đích làm nồng cốt. Tuy đã có một số phương pháp
cải tiến như sử dụng bảng định tuyến nhanh cho các gói tin quan trọng nhưng số gói tin đến nốt
mạng vẫn lớn hơn so với khả năng xử lý của nốt mạng đó nên dẫn đến tình trạng mất gói, mất
kết nối...
- Khả năng mở rộng mạng: do nhu cầu ngày càng cao nên vấn đề mở rộng là tất yếu, mà nếu
sử dụng mạng IP truyền thống thì việc mở rộng mạng lõi là hết sức khó khăn.
- Việc tích hợp các kỹ thuật ở các lớp trong mô hình OSI hay nói cách khác là làm trong suốt
giữa các lớp là hết sức khó khăn.
MPLS được xem là giải pháp cho những vấn đề này. Với khả năng chuyển tiếp nhanh, đơn
giản, định tuyến linh hoạt, tận dụng tài nguyên, và đặc biệt cung cấp dịch vụ VPN bảo mật cao
sẽ giúp cho MPLS có nhiều đất dụng võ ở hiện tại cũng như trong tương lai.
I.

MPLS là gì?
MPLS (Multi Protocol Label Switching) là phương pháp cải tiến cho việc chuyển tiếp các gói tin
IP trên mạng bằng cách thêm vào nhãn (label). Nhãn được chèn vào giữa tiêu đề lớp 2 (layer 2) và lớp
3 (layer 3) trong trường hợp các kỹ thuật lớp 2 dưa trên khung (frame) như Ethernet, frame relay... Đối
với các kỹ thuật lớp 2 dưa trên tế bào (cell) như ATM thì nhãn được xem là các VPI , VCI.
MPLS kết hợp các ưu điểm của kỹ thuật chuyển mạch (switching) của lớp 2 và kỹ thuật định tuyến
(routing) lớp 3. Do sử dụng nhãn để quyết định chặng tiếp theo trong mạng nên router ít làm việc hơn
và hoạt động gần giống như switch. Nhãn có thể được dùng để thiết lập chính sách cho quá trình xử lý
lưu lượng trong mạng – yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng dịch vụ.
II.
Các khái niệm chính trong MPLS

• Nhãn (label)
Nhãn là một khung nhận dạng ngắn, chiều dài cố định và không có cấu trúc. Nhãn không
tực tiếp mã hóa thông tin của header như địa chỉ lớp mạng. Nhãn được gói vào một gói tin cụ thể
sẽ đại diện cho một FEC mà gói tin đó đã được ấn định.
• Chồng nhãn (Stack label)
Một tập hợp có thứ tự các nhãn gắn theo các gói tin để chuyển tải thông tin về nhiều FEC
và về các LSP tương ứng mà gói sẽ 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.
• Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forward Equivalence Class)
FEC mô tả sư kết hợp các gói tin có cùng địa chỉ đích của người nhận cuối thành các lớp để có
những chính sách xử lý tương ứng. Giá trị FEC trong gói tin có thể thiết lập mức độ ưu tiên cho
việc điều khiển gói nhằm hỗ trợ hiệu quả hoạt động của QoS (Quality of Service). Đối với các dịch

8


•

•

•

vụ khác nhau thì các FEC khác nhau với các thông số ánh xạ khác nhau. Việc ánh xạ một gói vào
một FEC có thể đạt được nhờ vào một số thông số sau:
- Địa chỉ IP nguồn, đích
- Cổng nguồn, đích
- Nhận dạng giao thức (PID)
- Luồng
- …
FEC được ấn định ngay từ đầu vào của mạng MPLS và phụ thuộc vào hoạt động của LSR ngõ

vào, ra. Do đó thường thì các LSR ngõ vào và ra là các router có khả năng xử lý mạnh.
Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Swtiching Path)
Đường chuyển mạch nhãn được thiết lập từ ingress LSR (ingress Label Switching Router –
dữ liệu đầu vào là gói IP truyền thống, ingress LSR sẽ ấn định nhãn cho gói thông tin này) đến
egress LSR (egress Label Switching Router – gỡ bỏ nhãn cho gói dữ liệu khi ra khỏi mạng lõi
MPLS). LSP được xây dựng bằng các giao thức như LDP (Label Distributed Protocol), RSVP
(Resource Reservation Protocol),…
Một LSP nối từ đầu cuối đến đầu cuối gọi là đường hầm LSP (LSP tunnel) – liên kết các
đoạn LSP giữa các node.
Cơ sở thông tin nhãn LIB (Label Information Base)
Mỗi LSR phải xây dựng một bảng thông tin (information table) sử dụng cho việc đinh
tuyến và chuyển tiếp các gói tin trong mạng. Trong bảng sẽ chứa những thông tin liên quan đến
nhãn, địa chỉ, trạm kế,… để xác định rõ ràng cách thức chuyển tiếp của gói dữ liệu như thế nào.
LSR (Label Switching Router) v LER (Label Edge Router)
LSR là router chuyển mạch nhãn nằm trong mạng lõi MPLS (không phải là các router biên)
có nhiệm vụ là nhận gói tin chuyển đổi nhãn (label swapping), rồi sau đó chuyển tiếp (forwarding)
gói tin này đến trạm kế tiếp.
LER là các router biên trong miền MPLS (MPLS domain). Nếu gói nhận vào là gói tin IP
truyền thống thì LER sẽ gán nhãn vào gói tin và chuyển tiếp vào mạng lõi MPLS. Nếu gói nhận có
nhãn thì LER sẽ gỡ nhãn ra và đưa gói tin vào mạng IP truyền thống.

III.

Sự phát triển của MPLS
Mục đích ban đầu của chuyển mạch nhãn là muốn đưa tốc độ của chuyển mạch lớp 2 vào lớp 3. Lý
lẽ ban đầu cho các kỹ thuật như MPLS không lâu sau đã được nhận thấy là có ưu điểm, bởi vì các
chuyển mạch lớp 3 mới được sử dụng công nghệ ASIC ( Application-specific integrated circuit), kỹ
thuật nền tảng có thể thi hành chức năng tìm kiếm với tốc độ vừa đủ để hỗ trợ cho hầu hết các loại
giao tiếp (interface).
Chuẩn của chuyển mạch nhãn được nhóm nghiên cứu của IETF về MPLS đề xuất năm 1997 và

được nghiên cứu rộng rãi. MPLS được phát triển từ nhiều kỹ thuật chính, bao gồm các phiên bản độc
quyền về chuyển mạch nhãn như chuyển mạch nhãn của Cisco (Cisco’s Tag Switching), Chuyển mạch
IP dựa trên nền định tuyến tổng hợp của IBM (IBM’s Aggregate Route-Based IP Switching – ARIS),
Bộ định tuyến chuyển mạch tế bào của Toshiba (Toshiba’s Cell-Switched Router – CSR), Chuyển
mạch IP của Ipsilon (Ipsilon’s IP Switching) và bộ định vị IP của Lucent (Lucent’s IP Navigator).
Chuyển mạch thẻ (Tag Switching), được phát minh bởi Cisco, và đưa đến người dùng lần đầu tiên
vào năm 1998. Từ khi bắt đầu triển khai chuyển mạch thẻ, Cisco đã làm việc chung với IETF để phát
triển và thông qua các chuẩn của MPLS, hợp nhất các đặc tính và ưu điểm của Chuyển mạch thẻ.

9


IV.

Ưu và nhược điểm của MPLS
Tốc độ và độ trễ: Chuyển mạch nhãn được cung cấp để giải quyết vấn đề về tốc độ và độ trễ một
cách hiệu quả. Chuyển mạch nhãn nhanh hơn nhiều chuyển mạch IP cổ điền bởi vì giá trị nhãn được
thiết kế đơn giản, được sử dụng để quản lý bảng định tuyến theo cách nhãn sẽ được sử dụng là chỉ mục
trong bảng. Việc tìm kiếm này yêu cầu chỉ một lần là tìm ra, ngược lại định tuyến cổ điển có thể phải
tìm trong bảng đó vài nghìn lần. Kết quả, trên luồng vận chuyển, các gói được gửi thông qua mạng
nhanh hơn thông thường, giảm thời gian trễ, và đáp ứng thời gian cho người dùng.
Khả năng mở rộng: Dĩ nhiên tốc độ là một mặt quan trọng của chuyển mạch nhãn, nhưng dịch vụ
nhanh không phải là tất cả mà chuyển mạch nhãn có thể cung cấp. Nó cũng có thể cung cấp khả năng
mở rộng, tức là điều tiết một số lượng lớn và ngày càng tăng nhanh chóng các user trên mạng Internet.
Chuyển mạch nhãn đề nghị một cách giải quyết cho vấn đề phát triển mạng một cách nhanh chóng như
vậy bằng cách cho phép một số lượng lớn các địa chỉ IP được liên kết với nhau trên một hay một vài
nhãn. Cách tiếp cận này sẽ cắt giảm bớt bảng định tuyến và cho phép một router phục vụ nhiều người
dùng hơn tại một thời điểm và cũng không cần đòi hỏi khả năng xử lý cao của các router.
Đơn giản: Một ưu điểm nữa của chuyển mạch nhãn là về cơ bản nó chỉ là tập hợp của các giao
thức định tuyến. Nó rất đơn giản, chuyển tiếp một gói dựa trên nhãn của gói đó. Làm thế nào một nhãn

đến một đường dẫn của người dùng mà không cần quan tâm đến việc chuyển tiếp thực sự của đường
dẫn đó. Tất cả cơ chế điều khiển trên có thể phức tạp, nhưng chúng không làm ảnh hưởng đến hiệu
quả của đường dẫn. Tức là sẽ có rất nhiều các phương pháp khác nhau để phân phối các nhãn cho
đường truyền, tuy nhiên sau khi các nhãn đã được phân phối xong, họat động chuyển mạch nhãn sẽ
được thực hiện một cách rất nhanh chóng. Chuyển mạch nhãn có thể được thực hiện trong một phần
mềm, trong các mạch điện tử tích hợp hay trong một vi xử lý đặc biệt.
Mức độ sử dụng tài nguyên: Cơ chế điều khiển để thiết lập một nhãn phải không làm tiêu tốn
nhiều tài nguyên. Nó không được làm mất nhiều tài nguyên và chuyển mạch nhãn thì hoàn toàn không
làm tiêu tốn nhiều tài nguyên để thực thi việc thành lập một con đường chuyển mạch nhãn cho đường
dẫn.
V.

MPLS và kiến trúc Internet
Từ khi ARPNET được triển khai, thời đại của Internet bắt đầu, kiến trúc của Internet cũng được
thay đổi. Nó mở ra các đáp ứng về sự tiến bộ của kỹ thuật, phát triển và hỗ trợ cho nhiều dịch vụ mới.
Hầu hết các sự thay đổi gần đây của kiến trúc Internet là do sự thêm vào của MPLS. Nhưng cần chú ý
rằng kỹ thuật chuyển tiếp của Internet là dựa vào việc định tuyến địa chỉ đích, và nó không hề thay đổi
từ khi ARPANET xuất hiện. Sự thay đổi chính đó là sự thay thế của giao thức định tuyến cổng biên
giới phiên bản 4 (Border Gateway Protocol Version 4 – BGP4) từ giao thức định tuyến cổng bên ngoài
(Exterior Gateway Protocol – EGP), sự bổ sung của định tuyến miền trong không phân lớp (Classless
Interdomain Routing – CIDR), các nâng cấp cố định của băng thông và các thiết bị đầu cuối như có
thêm nhiều các bộ định tuyến mạnh.
MPLS đã tác động đến cả kỹ thuật chuyển tiếp gói tin IP và việc xác định đường đi (đường đi của
các gói tin được chuyển tiếp trên mạng Internet). Và kết quả là sự ra đời các cấu trúc mạng của
Internet. MPLS có thể hỗ trợ cho IP phiên bản 6 (IP version 6) bởi vì thuật toán chuyển tiếp của MPLS
cho IP phiên bản 4 cũng có thể áp dụng cho IP phiên bản 6 với việc sử dụng các giao thức định tuyến
hỗ trợ cho địa chỉ IP phiên bản 6. MPLS được triển khai bởi vì nó có ưu điểm gần gũi và trực tiếp đến
Internet. Hầu hết ưu điểm gần gũi của MPLS với các chi tiết cụ thể cho mạng đường trục của nhà cung
cấp dịch vụ Internet là khả năng triển khai kỹ thuật lưu lượng (Traffic Engineering). Kỹ thuật lưu
lượng cho phép các nhà cung cấp dịch vụ loại bỏ tải của các tuyến (link) bị tắc nghẽn và điều khiển

các tải chia xẻ sang các tuyến khác chưa được sử dụng đúng mức. Kết quả của công việc trên là độ tận
dụng tài nguyên sẽ ở cấp độ cao hơn và cũng có nghĩa là sẽ hiệu quả và chi phí sẽ được tiết kiệm hơn.

10


VI.

Nguyên tắc hoạt động của MPLS
Để hiểu được nguyên tắc hoạt động của MPLS, trước hết ta phải làm quen với một số khái niệm
mới được dùng trong MPLS.
MPLS domain: Là tập hợp của các node mạng MPLS được quản lý và điều khiển bởi cùng một
quản trị mạng, hay nói một cách đơn giản hơn là một MPLS domain, có thể coi như hệ thống mạng
của một tổ chức nào đó (chẳng hạn nhà cung cấp dịch vụ).
LSR (Label Switching Router): Là node mạng MPLS. Có hai loại LSR chính:
LSR cạnh (gồm LSR hướng vào, LSR hướng ra): LSR nằm ở biên của MPLS domain và kết nối
trực tiếp với mạng người dùng.
LSR chuyển tiếp (Transit LSR): LSR nằm bên trong MPLS domain, các LSR này chính là các bộ
định tuyến lõi (core router) của nhà cung cấp dịch vụ.
Nhãn (Label): Thường được tổ chức dưới dạng ngăn xếp nhãn (Label Stack), có độ dài 32 bit được
thể hiện như sau:
Trường Label: Có độ dài 20 bit, đây chính là giá trị nhãn.
Trường Exp (Experimental): Có độ dài 3 bit dùng cho mục đích dự trữ nghiên cứu và phân chia
lớp dịch vụ (COS - Class Of Service).
Trường S: Có độ dài 1 bit, dùng chỉ định nhãn cuối cùng của Label Stack. Với nhãn cuối cùng,
S=1.
Trường TTL (Time To Live): Có mục đích như trường TTL trong gói tin IP.
FEC: MPLS không thực hiện quyết định chuyển tiếp với gói dữ liệu lớp 3 (datagram) mà sử dụng
một khái niệm mới gọi là FEC (Forwarding Equivalence Class). Mỗi FEC được tạo bởi một nhóm các
gói tin có chung các yêu cầu về truyền tải hoặc dịch vụ (thoại, data, video, VPN...) hoặc cùng yêu cầu

về QoS. Hay nói một cách khác, MPLS thực hiện phân lớp dữ liệu để chuyển tiếp qua mạng.
LSP (Label Switching Path): Là tuyến được bắt đầu tại một LSR hướng vào thông qua một hoặc
nhiều hoặc thậm chí là không LSR chuyển tiếp nào và cuối cùng kết thúc tại một LSR hướng ra. LSP
chính là đường đi của các FEC thông qua mạng MPLS. Khái niệm về LSP tương tự như khái niệm về
kênh ảo (Virtual Channel) trong mạng IP, ATM, Frame Relay ...
LDP (Label Distribution Protocol): Là các giao thức phân bổ nhãn được dùng trong MPLS để phân
bổ nhãn và thiết lập các LSP thông qua mạng MPLS.
Chúng ta hãy xem MPLS hoạt động như thế nào, cụ thể là cách thức truyền tải dữ liệu qua mạng
MPLS (xem hình).

Như trong hình vẽ thể hiện, khi luồng dữ liệu của người dùng được gửi đến mạng MPLS, tại LSR
hướng vào (LSR A) luồng dữ liệu sẽ được phân lớp và được đóng trong các FEC. LSR hướng vào sẽ
thực hiện việc phân bổ nhãn và thiết lập LSP cho các FEC này (chẳng hạn thiết lập LSP 44-67-13). Tại
các node chuyển tiếp trong mạng, LSR chỉ thực hiện việc tráo đổi nhãn và gửi FEC đến LSR kế tiếp
(LSR B gặp nhãn 44 lập tức đổi sang nhãn 67 và chuyển tiếp đến LSR D, tương tự LSR D gặp nhãn 67
sẽ tráo đổi thành nhãn 13 và gửi đến LSR F). Các LSR B và D không quan tâm đến mào đầu của các
gói tin trong FEC (điều này khác biệt hẳn với mạng định tuyến lớp 3 truyền thống). Khi luồng dữ liệu
đến LSR hướng ra, các FEC được gỡ bỏ nhãn và tách ngược trở lại thành các gói tin thông thường và
được gửi đến người dùng cuối bằng các giao thức định tuyến truyền thống.

11


Có một điểm cần lưu ý, đó là các FEC có thể được chuyển tiếp trên nhiều LSP khác nhau, đây là
một ưu điểm nổi trội của MPLS so với mạng định tuyến thông thường.

VII. Nhãn giao thức LDP
Giao thức phân phối nhãn được nhóm nghiên cứu MPLS của IETF xây dựng và ban hành có tên là
RFC 3036. Phiên bản mới nhất được công bố năm 2001 đưa ra những định nghĩa và nguyên tắc hoạt
động của giao thức LDP.

Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong 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.
Phát hiện LSR lân cận: Thủ tục LSR lân cận của LDP chạy trên UDP và thực hiện như sau
(minh hoạ hình vẽ dưới ).
 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.

12

Thông thường trường hợp này hay được áp dụng khi giữa hai LSR có một đường LSP cho điều
khiển lưu lượng và nó yêu cầu phải gửi các gói có nhãn qua đường LSP đó.
Các bản tin LDP
Tiêu đề bản tin LDP
Mỗi một bản tin LDP được gọi là đơn vị dữ liệu giao thức PDU, được bắt đầu bằng tiêu đề bản tin
và sau đó là các bản tin LDP như đã trình bày trên đây. Hình 2.21 chỉ ra các trường chức năng của tiêu đề
LDP và các trường này thực hiện các chức năng sau:
 Phiên bản: Số phiên bản của giao thức, hiện tại là phiên bản 1.
 Độ dài PDU: Tổng độ dài của PDU tính theo octet, 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.

15

0

31

P h iª n b ¶ n

§ é dµi PD U
N hËn d¹ng L D P

N hËn d¹ng L D P
.

13

Mã hoá TLV
LDP sử dụng lược đồ mã hoá kiểu-độ dài-giá trị để mã hoá các thông tin mang trong bản tin LDP.
Như chỉ ra trên hình 2.22, LDP TVL được mã hoá thành một trường 2 octet trong đó sử dụng 14 bít để xác
định kiểu, và 2 bit xác định cách hành động cho trường hợp LSR không nhận ra được kiểu; 2 octet tiếp
theo xác định trường độ dài và trường giá trị có độ dài thay đổi.
 Trường kiểu qui định các mà trường giá trị được dịch.
 Trường độ dài xác định độ dài của trường giá trị.
 Trường giá trị có thể chứa các TLV khác.

15

0
U F

31

K iÓ u

§ é dµi
G i¸ trÞ

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

Các khuôn dạng và chức năng của các TLV. Trong phạm vi đồ án này xin phép không nói đến.
Khuôn dạng bản tin LDP
Tất cả các bản tin LDP có khuôn dạng sau:

Độ
bản tin
bản tin
U dài Kiểu
ID bản tin
Thông số bắt buộc
Thông số tuỳ chọn
 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.

14


 Chiều dài bản tin: Chỉ ra chiều dài của các phần nhận dạng bản tin, các thông số bắt buộc, và
các thông số tuỳ chọn.
 Nhận dạng bản tin: là một số nhận dạng duy nhất bản tin. Trường này có thể được sử dụng để
kết hợp các bản tin Thông báo với một bản tin khác.
 Thông số bắt buộc, và Thông số tuỳ chọn tuỳ thuộc vào từng bản tin LDP.
Về mặt nguyên lý, mọi thứ xuất hiện trong bản tin LDP có thể được mã hoá theo TLV, nhưng các
đặc tả LDP không phải luôn luôn sử dụng lược đồ TLV. Nó không được sử dụng khi nó không cần thiết
và sự sử dụng của nó sẽ gây lãng phí không gian. Chẳng hạn không cần thiết phải sử dụng khuôn dạng
TLV nếu chiều dài của giá trị là cố định hay kiểu của giá trị được biết và không phải chỉ định một nhận
dạng kiểu
 Các bản tin và chức năng của bản tin trong LDP:
Bao gồm 11 bản tin LDP :

 Bản tin Notification.
 Bản tin Hello.
 Bản tin Initialization.
 Bản tin KeepAlive.
 Bản tin Address.
 Bản tin Address Withdraw.
 Bản tin Lable Mapping.
 Bản tin Lable Request.
 Bản tin Lable Abort Request
 Bản tin Lable Withdraw.
 bản tin Lable Release.
1-Bản tin thông báo ( Notification Message ): Bản tin này được sử dụng bởi một LSR để thông
báo với các LSR đồng cấp khác về trạng thái mạng là đang trong điều kiện bình thường hay bị lỗi. Khi
LSR nhận được một bản tin thông báo về một lỗi, nó sẽ ngắt phiên truyền ngay lập tức bằng việc đóng
phiên kết nối TCP lại và xoá bỏ các trạng thái liên quan đến phiên truyền này. Ví dụ về lỗi: hỏng sự khởi
động phiên LSP, các bản tin xấu….
2-Bản tin Hello: Bản tin này dùng để trao đổi giữa 2 LDP đồng cấp.
3-Bản tin Initilization: Các bản tin thuộc loại này được gửi khi bắt đầu một phiên LDP giữa 2 LSR
để trao đổi các tham số, các đại lượng tuỳ chọn cho phiên. Các tham số này bao gồm:
Chế độ phân phối nhãn
Các giá trị định thời
Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa 2 LSR đó
Cả hai LSR đều có thể gửi các bản tin Initilization và LSR nhận sẽ nhận trả lời bằng Keep Alive
nếu các tham số được chấp nhận. Nếu có một tham số nào đó không được chấp nhận thì LSR trả lời thông
báo và phiên kết thúc.

15


4-Bản tin Keep Alive: Bản tin này dùng để trao đổi giữa các thực thể đồng cấp để giám sát tính ổn

định và liên tục của việc hỗ trợ của một kết nối TCP trong một phiên LDP. Các bản tin này được gửi định
kỳ không có bản tin nào được gửi để đảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khác
đang hoạt động tốt. Trong trường hợp không xuất hiện bản tin Keep Alive hay một số bản tin khác của
LDP trong khoảng thời gian nhất định thì LSR sẽ cho rằng kết nối bị hỏng và phiên truyền sẽ bị dừng
5-Bản tin Address: Bản tin này được gửi đi bởi một LSR tới các LDP đồng cấp để thông báo các
địa chỉ giao diện của nó. Một LSR khác nhận bản tin mang địa chỉ này để duy trì cơ sở dữ liệu để ánh xạ
trường nhận dạng và các địa chỉ chặng tiếp theo giữa các LDP đồng cấp.
6-Bản tin Address Withdraw ( Bản tin huỷ bỏ địa chỉ ): Bản tin này dùng để 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.
7-Bản tin Lable Mapping ( Bản tin ánh xạ nhãn ): Các bản tin ánh xạ nhãn được sử dụng để
quảng bá liên kết giữa FEC ( tiền tố địa chỉ ) và nhãn giữa các thực thể đồng cấp. Bản tin này được sử
dụng khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến ( thay đổi tiền tố địa chỉ ) hay thay đổi trong cấu hình LSR
tạm dừng việc chuyển nhãn các gói trong FEC đó.
Nếu một LSR phân phối một ánh xạ đối với một FEC tới nhiều thực thể đồng cấp LDP, vấn đề cục
bộ được đặt ra là liệu nó ánh xạ một nhãn đơn tới FEC này và phân phối sự ánh xạ này tới tất cả các thực
thể LDP đồng cấp của nó hay sử dụng các ánh xạ khác nhau cho từng LDP khác nhau.
8-Bản tin Lable Withdraw: Bản tin này có nhiệm vụ ngược lại so với bản tin ánh xạ địa chỉ,
được sử dụng để xoá bỏ các kiên kết giữa các FEC và các nhãn vừa thực hiện. Bản tin này được gửi tới
một thực thể đồng cấp để thông báo rằng nút không còn tiếp tục sử dụng các liên kết nhãn-FEC mà LSR
đã gửi trước đó
9-Bản tin Lable Request: Bản tin yêu cầu nhãn được LSR sử dụng để yêu cầu một LDP đồng cấp
cung cấp một sự kết hợp nhãn ( Binding ) cho một FEC. Một LSR có thể phát bản tin yêu cầu nhãn dưới
bất kỳ một trong những trường hợp sau:
- LSR nhận ra một FEC mới thông qua bảng chuyển tiếp và Hop tiếp theo là một thực thể LDP
đồng cấp nhưng LSR không có ánh xạ từ Hop tiếp theo cho FEC đã cho.
- Có sự thay đổi FEC của chặng tiếp theo nhưng LSR không có sự ánh xạ từ chặng tiếp theo đối
với FEC đã cho.
- LSR nhận một yêu cầu nhãn đối với một FEC từ một LDP đồng cấp lên (Upstream LDP peer )
FEC Hop tiếp theo là một LDP đồng cấp và LSR không ánh xạ nhãn cho chặng tiếp theo

10-Bản tin giải phóng nhãn ( Lable Release Message): Bản tin này được LSR sử dụng khi nhận
được chuyển đổi nhãn mà nó không cần thiết nữa. LSR phải phát bản tin giải phóng nhãn này dưới bất kỳ
một trong những trường hợp sau.
- LSR gửi ánh xạ nhãn không thuộc Hop tiếp theo đối với một FEC đã được ánh xạ và LSR được
cấu hình để duy trì cho quá trình hoạt động.
- LSR nhận một ánh xạ nhãn từ một LSR mà chúng không phải là của Hop tiếp theo đối với một
FEC và LSR được cấu hình cho việc duy trì quá trình hoạt động

16


Ở chế độ hoạt động gán nhãn theo yêu cầu từ phía trước, LSR sẽ yêu cầu gán nhãn từ LSR lân cận
phía trước sử dụng bản tin Lable Request. Nếu bản tin Lable Request cần phải huỷ bỏ trước khi dược chấp
nhận ( do nút kế tiếp trong FEC yêu cầu đã thay đổi ) thì LSR yêu cầu sẽ loại bỏ yêu cầu nhờ bản tin
Lable Request Abort.
11-Bản tin Lable Abort Request ( Bản tin bỏ dở nhãn ): Bản tin này được sử dụng để lạo bỏ các
bản tin yêu cầu nhãn bất thường
Các chế độ phân phối nhãn:
Chúng ta đã biết một số chế độ hoạt động trong việc phân phối nhãn như: không yêu cầu phía
trước, theo yêu cầu phía trước, điều khiển LSP theo lệnh hay tự lập, duy trì tiên tiến hay lưu giữ. Các chế
độ này được thoả thuận bởi LSR trong quá trình khởi tạo phiên LDP.
Khi LSR hoạt động ở chế độ duy trì lưu trữ, nó sẽ giữ những giá trị nhãn/ FEC mà nó cần tại thời
điểm hiện tại. Các chuyển đổi khác được giải phóng. Ngược lại trong chế độ duy trì tiên tiến, LSR giữ tất
cả các chuyển đổi mà nó được 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.

17


18