Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS

Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu
----------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
- 1 -
ðề tài nghiên cứu:
Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS


Sinh viên : Hoàng Xuân Diệu

Mã số : 20707006

Email :

Lớp : C6ðTVT

Email của lớp :
Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu
----------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
- 2 -

Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu
----------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
- 3 -

1, Sơ lược lịch sử


Khi mạng Internet phát triển và mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ. Các ISP xử lý bằng

cách tăng dung lượng các kết nối và nâng cấp bộ ñịnh tuyến (router) nhưng vẫn không tránh
khỏi nghẽn mạch. Lý do là các giao thức ñịnh tuyến thường hướng lưu lượng vào cùng một số
các kết nối nhất ñịnh dẫn ñến kết nối này bị quá tải trong khi một số tài nguyên khác không
ñược sử dụng. ðây là tình trạng phân bố tải không ñồng ñều và sử dụng lãng phí tài nguyên
mạng Internet.

Vào thập niên 90, các ISP phát triển mạng của họ theo mô hình chồng lớp (overlay) bằng
cách ñưa ra giao thức IP ứng dụng trong ATM (IP over ATM).
ATM là công nghệ ñịnh hướng kết nối (connection-oriented), thiết lập các kênh ảo (Virtual
Circuit), tuyến ảo (Virtual Path) tạo thành một mạng logic nằm trên mạng vật lý giúp ñịnh
tuyến, phân bố tải ñồng ñều trên toàn mạng.

Tuy nhiên, IP và ATM là hai công nghệ hoàn toàn khác nhau, ñược thiết kế cho những môi
trường mạng khác nhau, khác nhau về giao thức, cách ñánh ñịa chỉ, ñịnh tuyến, báo hiệu, phân
bổ tài nguyên. Khi các ISP càng mở rộng mạng theo hướng IP over ATM, họ càng nhận rõ
nhược ñiểm của mô hình này, ñó là sự phức tạp của mạng lưới do phải duy trì hoạt ñộng của
hai hệ thống thiết bị.

Sự bùng nổ của mạng Internet dẫn tới xu hướng hội tụ các mạng viễn thông khác như mạng
thoại, truyền hình dựa trên Internet, giao thức IP trở thành giao thức chủ ñạo trong lĩnh vực
mạng.

Xu hướng của các ISP là thiết kế và sử dụng các bộ ñịnh tuyến chuyên dụng, dung lượng
chuyển tải lớn, hỗ trợ các giải pháp tích hợp, chuyển mạch ña lớp cho mạng trục Internet. Nhu
cầu cấp thiết trong bối cảnh này là phải ra ñời một công nghệ có khả năng kết hợp những ñặc
ñiểm tốt của chuyển mạch kênh ATM và chuyển mạch gói IP.

Công nghệ MPLS (Multiprotocol Label Switching) ra ñời trong bối cảnh này ñáp ứng ñược
nhu cầu của thị trường ñúng theo tiêu chí phát triển của Internet ñã mang lại những lợi ích thiết
thực, ñánh dấu một bước phát triển mới của mạng Internet trước xu thế tích hợp công nghệ

thông tin và viễn thông (ICT - Information Communication Technology) trong thời kỳ mới.




2, MPLS và mô hình tham chiếu OSI


- MPLS là một công nghệ kết hợp ñặc ñiểm tốt nhất giữa ñịnh tuyến lớp ba và chuyển
mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và ñịnh tuyến tốt
ở mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label). MPLS là một phương pháp cải tiến
Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu
----------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
- 4 -
việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn ñược gắn với mỗi gói IP, tế bào ATM, hoặc
frame lớp hai. Phương pháp chuyển mạch nhãn giúp các Router và MPLS-enable ATM
switch ra quyết ñịnh theo nội dung nhãn tốt hơn việc ñịnh tuyến phức tạp theo ñịa chỉ IP
ñích. MPLS kết nối tính thực thi và khả năng chuyển mạch lớp hai với ñịnh tuyến lớp ba.
Cho phép các ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau mà không cần phải bỏ ñi cơ sở hạ tầng
sẵn có. Cấu trúc MPLS có tính mềm dẻo trong bất kỳ sự phối hợp với công nghệ lớp hai
nào.
MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch cụ IP trên một mạng
chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và ñích trên một
ñường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, Các ISP có thể giảm chi
phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu quả khác nhau và ñạt ñược hiệu quả cạnh tranh
cao.

mô hình tham chiếu OSI

Hình 1.1

MPLS ñược xem như là một công nghệ lớp ñệm (shim layer), nó nằm trên lớp 2 nhưng
dưới lớp 3, vì vậy ñôi khi người ta còn gọi nó là lớp 2,5.

Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu
----------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
- 5 -
Hình 1.2
Nguyên lý của MPLS ñược thể hiện ở hình 1.2. Tất cả các gói IP sẽ ñược gắn nhãn
(label) và chuyển tiếp theo một ñường dẫn LSP (Label Switched Path). Các bộ ñịnh tuyến
(router) trên ñường dẫn chỉ căn cứ vào nội dung của nhãn ñể thực hiện quyết ñịnh chuyển
tiếp gói mà không cần phải kiểm tra phần ñầu (header) của IP.
3. Các khái niệm trong MPLS

• LDP

(Label Distribution Protocol): Giao thức phân bố nhãn.

• LSP

(Label Switched Path): ðường dẫn chuyển mạch nhãn.

• FEC

(Forwarding Equivalence Class): Lớp chuyển tiếp tương ñương.

• LSR

(Label Switching Router) Bộ ñịnh tuyến chuyển mạch nhãn.

• LER

(Label Edge Router): Bộ ñịnh tuyến nhãn biên.

• NHLFE

(Next Hop Label Forwarding Entry): Mục chuyển tiếp chặng tiếp theo.

• FTN

(FEC to NHLFE): Ánh xạ FEC sang NHLFE.
Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu
----------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
- 6 -

• LIB

(Label Information Base): Cơ sở thông tin nhãn.

Miền MPLS (MPLS Domain)
Miền MPLS là một tập hợp các nút mạng thực hiện hoạt ñộng ñịnh tuyến và chuyển tiếp
MPLS. Một miền MPLS thường ñược quản lý và ñiều khiển bởi một nhà quản trị.


Miền MPLS ñược chia thành hai phần: phần mạng lõi (core) và phần mạng biên (edge).
Các nút thuộc miền MPLS ñược gọi là bộ ñịnh tuyến (router) chuyển mạch nhãn LSR

(Label Switch Router). Các nút ở phần mạng lõi ñược gọi là LSR chuyển tiếp (transit-LSR)
hay LSR lõi (core-LSR) (thường ñược gọi tắt là LSR). Các nút ở biên ñược gọi là bộ ñịnh
tuyến nhãn biên LER (Label Edge Router). Nếu một LER là nút ñầu tiên trên ñường ñi của
một gói xuyên qua miền MPLS thì nó ñược gọi là LER lối vào (ingress-LER), còn nếu là
nút cuối cùng thì nó ñược gọi là LER lối ra (egress-LER). Lưu ý là các thuật ngữ này ñược
áp dụng tuỳ theo chiều của luồng lưu lượng trong mạng, do vậy một LER có thể là LER lối
vào vừa là LER lối ra tuỳ theo các luồng lưu lượng ñang xét.




Hình 1.3

Lớp chuyển tiếp tương ñương FEC
Lớp chuyển tiếp tương ñương FEC (Forwarding Equivalence Class) là một tập hợp
các gói ñược ñối xử như nhau bởi một LSR. Như vậy, FEC là một nhóm các gói IP ñược
chuyển tiếp trên cùng một ñường chuyển mạch nhãn LSP, ñược ñối xử theo cùng một
cách thức và có thể ánh xạ vào một nhãn bởi một LSR cho dù chúng có thể khác nhau về
thông tin ñầu (header) lớp mạng. Hình 1.4 cho thấy cách xử lý này.