Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
MỤC LỤC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

----------0^0 ----------------Chương 1: Tổng quan về điểu khiển lưu lượng và mạng MPLS................12
1.1 Cơ bản về điều khiển lưu lượng...........................................................................'.
12
1.1.1............................................................................................................................. Cá
c khái niệm mạng cơ bản:..................................................................................12

LUẬN VĂN THẠC SỸ

1.1.2............................................................................................................................. Cơ
bản về điều khiển lưu lượng:............................................................................15
1.1.3

Điều khiển lưu lượng trước khi có mạng MPLS................................ 16
1.1.3.1

Điều khiển lưu lượng trong mạng IP:.......................................16

1.1.3.2 Điều khiển lưu Ịượng trong mạng ATM:.................................18
ĐIẾU KHIẾN
LƯU LƯỢNG TRONG MẠNG MPLS
1.1.4

Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS (MPLS TE):........................19

1.1.5

Úng dụng của mạng MPLS:;.................................................................20

NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIÊN THÔNG
1.2 Cơ bản về mạng MPLS:........................................................................................21
MÃ SỐ
1.2.1

1.2.2

Chuyển mạch nhãn:.......................'........................... :...........................21
1.2.1.1

Chuyển mạch nhãn là gì:..........................................................21

1.2.1.2

Tại sao lại phải sử dụng chuyển mạch nhãn:........................21

TRỊNH MINH TRÍ

Các khái niệm trong chuyển mạch nhãn:...........................................22
1.2.2.1

Các thành phần của chuyển mạch nhãn MPLS:....................22

1.2.2.2 Các thao tác nhãn:......................................................................26
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM MINH HÀ
1.2.2.3
1.2.3

Các ánh xạ và bảng hỗ trợ:.......................................................28

Hoạt động của chuyển mạch nhãn MPLS:.........................................29
1.2.3.1

Hoạt động chung:.........................................................................29

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


-2-

2.2.3

2.3

2.2.2.2

Những thay đổi băng thông đáng kể:..................................44

2.2.2.3

Những thay đổi băng thông không đáng kể......................44

2.2.2.4

Những thay đổi là nguyên nhân gây lỗi..............................45

Các thòng tin trạng thái mạng được truyền đi như thế nào:......45
2.2.3.1

Trong giao thức OSPF:............................................................45

2.2.3.2

Trong giao thức IS-ĨS:............................................................ 47

Tính toán và thiết lập LSP:..............................................................................48
2.3.1

Thuật toán SPF...................................................................................48

2.3.2

Thuật toán CSPF:...................£..........................................................50
2.3.2.1

Hoạt động chung:.......................................»........................50

2.3.2.2

Việc chọn đường trong CSPF:..............................................53

2.3.2.3

Những yếu tố khác ảnh hưởng đến CSPF:........................55

2.3.3

Tối ưu hóa lại đường hầm:...............................................................57

2.3.4

Giao thức giành trước tài nguyên RSVP:........................................59

2.3.5

2.3.4.1

Cơ bản về RSVP:....................................................................59

2.3.4.2

Thiết lập và duy trì đường đi:.............................................60

Đường hầm xuyên vùng:................................................................... 64
2.3.5.1

Thuật ngữlGP:........................................................................ 64

2.3.5.2

Đường hầm xuyên vùng có thể làm những gì:.................64

2.3.5.3

Hoạt động của đường hầm xuyên vùng:...........................65

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS

Từ viết tắt

Nghĩa tiếng Anh

Nghĩa tiếng Việt

ABR

Area border Router

Router được sử dụng để kết nối 2
-4vùng OSPF

Assured Forwarding

Dịch

CAC

CBR

CIR

CSPF

DSCP

E-LSP

ERO

1GP

SIS

LDP

LER

vụ bảo
Diffserv

đảm

trong

mô

hình

Chương 3: Chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS...............................................87
Autonomous System
Hệ thống tự trị
DANH MỤC TỪ VIÊT TẤT
3.1 Tổng quan..........................................................................................................87
Bandwidth Constraint Ràng buộc băng thông
3.2 Kiến trúc DiffServ.............................................................................................88
Best effort
Dịch vụ nỗ lực tối đa
3.2.1 Phân loại...............................................................................................88

Thủ tục chấp nhận kết nối
Connection
Admission
3.2.2 Kiểm soát........................................................................................... 89
Control
Gán nhãn.............................................................................................89
Constant3.2.3
Bit Rate
Tốc độ bit cố định
3.2.4 Hàng đợi. ............................................................................................89
Commit Information Rate
Tốc độ cam kết
3.2.5 Loại bỏ.................................................................................................90
Constraint Shortest Thuật
Path toán định tuyến ràng buộc
3.3.................................................................... DiffServ và các gói tin IP...................'.
First
.......................................................................90
Class Type
Các lớp có chung yêu cầu về dịch
IGP để thông báo về trạng thái
3.4 DiffServ và các gói tinvụ
MPLS........................................................................94
mạng
mạng.
DiffServ
Code
Point
3.5 Xử lý chồng nhãn....................
. ....................................................................94

Trường dịch
vụ phân chia trong
gói IP
3.5.1...................................................... Ip2mpls.............................................r%.
Expedited
Forwarding Dịch vụ bảo hiểm
............................................................94
EXP-LSP3.5.2

Mpls2mpls..........................................................................................
95
LSP có chất lượng được suy ra từ
trường EXP
3.5.3 Mpls2ip............................................................................................... 96
Explicit Route
Đưcmg đi xác định trước
3.5.4 EXP và DSCP là độc lập..................................................................97
Explicit Route Object Chứa tập các nút trung gian phải
3.5.5 Xử lý từng chặng trong các trường hợp ip2mpls và mpls2ip. .97
qua để đến đích
Interior
Protocol
Giao
thức cổng trong
3.6 Gateway
Chế độ đường
hầm..........................................................................................98
3.6.1 System
Chế độ
Uniíorm..................................................................................99

ĩntermediate
- thức định tuyến trạng thái
Giao
Intermediate
liên kết
3.6.2System
Chế độ Short-Pipe............................................................................100
Label

Giao thức phàn phối nhãn
3.6.3 Distribution
Chế độ Pipe..................................................................................... 102

Protocol
3.7 E-LSP và L-LSP...............................................................................................103
Label Edge Router
Router biên

L-LSP

LuậnLSP
văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS
Label inferred
' Chất lượng gói tin này được suy
Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS
ra từ trường label của tiêu đề

LSA
MAM

Link State Advertisment
Gói tin được gửi bởi link State
Maximum
Allocation Mô hình cấp phát tối đa
Model


PHB

Per Hop Behavior

PHP

Penultimate hop Poping

Permanent Virtual Circuit

RDM

Russion Doll Model

TOS

Hoạt động tháo nhãn ở hop trước
LSR ra

PVC

RSVP

Xư lý từng chặng

Kênh ảo cố định
Mô hình ràng buộc băng thông
kiểu búp bê Nga

Resource

Reservation

Giao thức giành trước băng thông

Protocol
Type of Service

Trườns kiểu dịch vụ trong ơói ĨP

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


-6-

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Tổng kết về thao tác nhãn...............................................................27
Bảng 1.2: Các kiểu thông điệp.........................................................................33
Bảng 2.1: Giá trị các TLV con............................................................................46
Bảng 2.2: Những TLV con mang thống tin về liên kết.................................48
Bảng 2.3: Danh sách PATH và TENT trên'Router A sau bước 1.................52
Bảng 2.4: Danh sách PATH và TENT trên Router A sau bước 2................52
Bảng 2.5: Danh sách PATH và TENT trên Router A sau bước 7................52

Bảng 2.6: Danh sách PATH và TENT trên Router A sau bước 4................52
Bảng 2.7: Danh sách PATH và TENT trên Router A sau bước 5................53
Bảng 2.8: Thuộc tính của 5 đường từ RtrA đến RtrZ..................................54
Bảng 2.9: 9 kiểu thông điệp RSVP..................................................................60
Bảng 2.10: Bảng định tuyến của Router A trước khi có đường hầm TE...68
Bảng 2.11: Bảng định tuyến của Router A sau khi định tuyến tĩnh được
cấu
hình................!........... . ............................................................................................69
Bảng 2.12: Bảng định tuyến Router A sau khi chạy thuật toán SPF..........76

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Topo mạng IP hình cá.................................................................17
Hình 1.2: Topo mạng ATM hình cá............................................................18
Hình 1.3: Topo mạng MPLS hình cá..........................................................19
Hình 1.4: Các thành phần của chuyển mạch nhãn MPLS......................22
Hình 1.6: Chồng nhãn................................................................................. 25
Hình 1.7: Các LSP..........................................................................................26
Hình 1.8: Ánh xạ FIB.....................................................................................28
Hình 1.9: Ánh xạ LFIB..................................................................................29
Hình 1.10: Tiêu đề chung của gói tin LDP..'.............................................32
Hình 1.11: Cấu trúc một đối tượng LDP...................................................33
Hình 1.12: Vai trò chủ động và bị động của LSR.....................................35
Hình 1.13: Quá trình thiết lập phiên..........................................................35
Hình 1.14: Cấu trúc một node MPLS...........................................................'.
..........................................................37
Hình 2.1: Mạng có trị TE bằng trị IGP......................................................42
Hình 2.2: Mạng có trị TE khác trị IGP.............................*........................42

Hình 2.3: Khuôn mẫu TLV...............................................................................
..........................................45
Hình 2.4: Khuôn dạng TLV kiểu 22............................................................47
Hình 2.5: Thuật toán định tuyến SPF.........................................................49
Hình 2.6: Mạng mẫu mô tả CSPF...............................................................51
Hình 2.7: Mạng mẫu mô tả thứ tự chọn đường của CSPF.....................54
Hình 2.8: Topo mạng mô tả lựa chọn khác nhau của lưu lượng thoại và
dữ liệu
....................................................................................................* . .................‘ .................................................................................................... . . . 7 . .....................’ . ...................................

55

Hình 2.9: Đường mới tối ưu hơn đường đang sử dụng........................57

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


-8-

Hlnh 3.14: Các lớp TE.......................................................................................106
Hình 3.15: Mô hình MAM............................................................................. 107
Hình 3.16: MAM sử dụng băng thông kém........................................hiệu quả
107
Hình 3.17: Mô hình RDM............................................................................... 108
Hình 3.18: RDM với 1 data LSP......................................................................108
Hình 3.19: RDM với 2 data LSP.................................................................... 109
Hình 3.20: RDM với 2 data LSPvà một voice LSP thiết lập sau................110

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS

LỜI CẢM ƠN
Lời nói đầu tiên trong cuốn đồ án này là lời cảm ơn chân thành của tôi gửi
đến PGS. TS Phạm Minh Hà, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá
trình thực hiện cuốn đồ án này. Cô đã hướng dẫn tôi cách tiếp cận và giải
quyết vấn đề một cách khoa học.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị khóa trước, các bạn bè cùng
khóa cũng như các đồng nghiệp đã giúp tôi rất nhiều trong quá trình tìm kiếm
tài liệu và đã trao đổi ý kiến để tôi có thể nắm bắt vấn đề tốt hơn.

Luận văn cao học: Điều khiến lưu lượng trong mạng MPLS


-10-

LỜI MỞ ĐẦU
Trong thòi gian qua chúng ta đã được chứng kiến sự bùng nổ của mạng
máy tính toàn cầu Internet. Không có gì là quá khi nói rằng Internet đã thành
một phần không thể thiếu được trong cuộc sống hiện đại. Các dịch vụ dựa trên
cơ sở hạ tầng là mạng internet đã và sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ rộng như
VOIP, điện thoại truyền hình, hội thảo/đào tạo từ xa... Vấn đề đặt ra với
ngành công nghệ thông tin là phải tìm giải pháp kỹ thuật đáp ứng được đòi hỏi
của mạng máy tính qui mô lớn có yêu cầu chất lượng cao.
Để đáp ứng được yêu cầu này, cần một kỹ thuật điều* khiển phù hợp có
khả năng đưa tính năng QoS vạo mạng Internet. Kỹ thuật điều khiển lưu lượng
được thực hiện trong mạng để làm tăng giá trị mạng: Ớ góc độ người dòng,
yêu cầu của người dùng được đảm bảo với chất lượng tốt hơn. Ở góc độ nhà
cung cấp dịch vụ, mạng dược sử dụng với hiệu suất cao hơn và mang lại lợi
nhuận nhiều hơn.
Kỹ thuật điều khiển lưu lượng với công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao

thức MPLS được coi là một trong những giải pháp điều khiển lưu lượng tốt
nhất cho mạng lớn trong thời điểm hiện nay. Kỹ thuật này gồm 3 thành phần
chính: Định tuyến ràng buộc, giao thức định tuyến IGP mở rộng, chuyển mạch
nhãn đa giao thức.
Định tuyến ràng buộc là một công cụ quan trọng để thực hiện kỹ thuật
điều khiển lưu lượng. Định tuyến ràng buộc tìm các đường đi qua mạng thỏa
mãn các ràng buộc. Các ràng buộc có thể là chính sách của nhà quản trị hoặc
các yêu cầu về QoS của lưu lượng. Do vậy, định tuyến ràng buộc tránh hiện
tượng tắc nghẽn của định tuyến theo đường đi ngắn nhất do gửi lưu lượng qua
các liên kết không đủ tài nguyên hoặc đặt quá nhiều đường đi qua một liên
kết. Để có các thông tin về tài nguyên hiện có (như băng thông hiện có trên
các liên kết) trong mạng, các giao thức IGP được mở rộng để hỗ trợ thêm các
thông tin này. Chuyển mạch nhãn là cơ chế ánh xạ địa chỉ lớp 3 vào nhãn lớp
2. Chuyển tiếp (forwarđing) gói dữ liệu được tích hợp với cơ chế định tuyến ở
tầng mạng.
VI vậy, MPLS có những đặc điểm như khả năng mở rộng, tính linh hoạt
của cơ chế định tuyến cũng như khả năng quản lý lưu lượng, hỗ trợ QoS và
hiệu suất cao của cơ chế chuyển mạch. MPLS đưa ra công cụ điều khiển lưu

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


lượng là khả nâng thiết lập các đường đi qua mạng với các ràng buộc về lun
lượng. Các đường này thường là kết quả tính toán của thuật toán định tuyến
ràng buộc nêu trên
Tuy còn đang được tiếp tục hoàn thiện, điều khiển lưu lượng trong mạng
MPLS là một công nghệ có nhiều triển vọng. Vì với tính chất của cơ cấu định
tuyến của mình, MPLS có khả năng đáp ứng được nhiều yêu cầu của mạng
thông tin hiện nay đặc biệt là mạng máy tính.

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


-12-

Chương 1: Tổng quan vé điều khiển lưu ỉưựng
và mạng MPLS
1.1 Cơ bản về điều khiên lưu lượng:
7.7./. Các khái niệm mọng cơ bàn:
Mạng dữ liêu:
Tàp các node dược kết nòi bài các lĩbn kết. Trong ngử cánh mạng dử liộu,
Iiodc là các Rơutcr. Svvitch, bô ghép kônh dược kốt nỏ'i bừi các liổn kết 64 Kb
mạch DS-O, OC192 hay Gigabit Ethernet.
Một dạc tính cơ bàn cùa mạng dữ liệu là khà nùng ghép kênh. Ghép kỏnh cho
phép nhiéu kết nỏi chia sê cùng một phương tiộn truyén dản. Hai kiổu gh<íp
kênh cơ bán:
-

Glníp kônh phan chia theo thời gian (TDM)

-

Ghép kônh thống kố (Statmux)

Các loại ghép k£nh khác như FDM. WDM khổng được thào luàn ờ đây

TDMĩ

Ghép kônh phân chia theo thời gian là cáp phát một hoặc một vài khe thời
gian trong khung thời gian cùa mạch vật lý cho mỏi kỏ't nối. Bời vì mạch vật lý

luôn có tốc độ bit là háng sổ nèn việc cấp phát một khe thời gian trẻn mạch vât
lý cho mổl kết nổi tương đương với viộc cấp phát bang thỏng cho kết nòi đó.
Ví dụ: Phan cấp Sonct: 00192 có thế mang 4 0048, 16 0012. 64 003,
192 DS-3, 5376 DS-1, 129024 DS-O.
TDM là cồng nghê đổng bô. Dữ liéu vào mạng dược truyén di theo dổng
hổ chù dế không có dữ liệu dư thừa phài truyén di.
Tính nâng cơ bàn cùa mạng TDM là nó cấp phát một lượng bang thống cố
định cho mổt kết nổi. Diéu này nghĩa ràng: Khi thuử một dường TI từ một van
phòng dô'n một van phòng khác, ta luỏn dược dàm báo bang thòng 1.544
Mbps, khổng hơn cũng khổng kém.

Luản van cao học: Điổu khiến lưu lương trong mang MPLS


này khiến TDM khá đắt. Lợi thế của TI là luôn đảm bảo lúc nào cũng đủ tốc
độ và luôn sẵn sàng.
Ghép kênh thông kê:
Giá thành cao của TDM là lí do dẫn đến sự ra đời và trở nên phổ biến của
công nghệ ghép kênh thống kê (statmux). Ghép kênh thống kê thực tế là chia
sẻ băng thông đưcmg truyền cho nhiều người dùng chung trong mạng chứ
khôn2 có giành riêng băng thông cho bất cứ một kết nối nào.
Ghép kênh thống kê có ưu điểm hơn TDM là nó rẻ hơn TDM nhiều. Với
mạng ghép kênh thống kê, ta có thể bán duhg lượng mạng nhiều hơn khả năng
thật sự mạng của ta có. Ý tưởng ghép kênh thống kê nảy sinh từ suy nghĩ:
Hiếm khi tất cả các người dùng trong mạng đều dùng tối đa băng thông của họ
trong tất cả thời gian.
Có rất nhiều công nghệ ghép kênh thống kê nhimg có 4 pông nghệ chính
đã và đang phát triển trong khoảng 10 năm trở lại đây:
-

IP

-

Frame Relay

-

ATM

-

MPLS

Công nghệ ghép kênh thống kê làm việc theo cách chia những lưu lượng
mạng thành những đơn vị nhỏ và xử lý với mỗi đơn vị này riêng biệt nhau.
Trong mạng IP, đơn vị này là gói tin. Trong Frame Relay, chúng được gọi là
khung. Trong ATM là tế bào.
Dịch vụ ghép kênh thống kê cho phép các nhà cung cấp dịch vụ mang bán
quá khả năng dung lượng mạng của họ hiện có, do đó sinh ra lợi nhuận. Điều
này cũng cho phép khách hàng mua các dịch vụ mạng rẻ hơn các mạch TDM
do đó tiết kiệm chi phí. Ví dụ: Một đường Frame Relay TI giá rẻ hơn một
đường TDM Tl. Tỉ lệ băng thông bán ra trên băng thông thực sự có gọi là tỉ lệ
quá thuê bao. Nếu ta có 1 đường trục OC-12 nhưng ta lại bán ra 24 OC-3 thì tỉ
lệ quá thuê bao là 6:1.
Vấn đề với ghép kènh thống kê:
Mạng ghép kênh thống kê có một số vấn đề không tồn tại trong mạng
TDM. Ngay khi các gói tin vào mạng một cách không đồng bộ, có khả năng
xảy ra tranh chấp băng thông giữa các gói tin. Nếu 2 gói tin vào Router cùng
một lúc (từ 2 giao diện khác nhau) và được hướníĩ đến cùng một giao diện ra

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


-14-

sẽ xảy ra hiện tượng tranh chấp bàng thông. Một gói tin phải đợi cho gói kia
được truyền xong thì nó mới bắt đầu được truyền. Tuy nhiên, trễ đối với việc
tranh chấp tài nguyên trên liên kết không quá thuê bao thường không lớn. Nếu
28 TI đang gửi lun lượng IP ra đường T3, gói IP cuối cùng phải đợi 27 gói kia
được gửi xong. Nhưng trễ không lớn vì tốc độ đường T3 bằng 28 Tl.
Quá thuê bao làm tăng khả năng tranh chấp tài nguyên ở bất cứ thời điểm
nào. Nếu 5 đường OC-3 tới Router mà Router này chỉ có một cổng uplink 0C12 thì các gói tin đến router sẽ được đệm vào trong bộ đệm rồi đường uplink
OC-12 sẽ lấy dần dần các gói tin từ trong.bộ đệm ra và gửi chúng đi. Nếu tốc
độ trung bình của các gói tin tới cao hơn tốc độ ra của Router, bộ đệm sẽ bị
tràn và sẽ hủy các gói tin đến sau.
Cũng có những vấn đề đối với việc xử lý các gói tin trong bộ đệm. Một số
kiểu lưu lượng ví dụ như dữ liệu phù hợ tốt với việc đệm nhưng có những lưu
lượng như (thoại, video) yêu cầu trễ nhỏ nên thường không thích hợp với việc
bị đệm. Vì vậy, cần có các cơ chế xử lý các gói tin khác nhau trong bộ đệm để
thỏa mãn các nhu cầu của những ứng dụng khác nhau trong mạng.
Công nghệ ghép kênh thống kê phải xử lý 3 vấn đề mà công nghệ TDM
không gặp phải:
- Đệm gói tin (Buffering)
- Xếp hàng gói tin (Queuing)
- Hủy gói tin (Dropping)
Xử lý những vấn đề này khá phức tạp.
Frame Relay có phương pháp đơn giản nhất để xử lý những vấn đề này
bằng một loạt các khái niệm: CĨR, FECN, BECN, DE.
IP có DSCP bit. IP cũng có RED lấy những ưu điểm của TCP trong xử lý việc

hủy gói tin. IP còn có ECN
ATM xử lý những vấn đề liên quan tới tranh chấp tài nguyên bằng cách
chia dữ liệu thành các tế bào nhỏ, kích thước cố định. ATM có 5 dịch vụ khác
nhau:
- CBR: Ta xác định một tốc độ đỉnh của tế bào là hàng số.
- VBR: Ta xác định tốc độ trung bình của tế bào có thể đạt được
đến tốc độ đỉnh ử một khoảng thời gian nhất định mà không xảy
ra vấn đề
- ABR: Ta xác định tốc độ tối thiểu của đường truyền

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


-15-

- UBR: Lưu lượng của ta được cấp phát tất cả tài nguyên đường
truyền còn lại mà mạng có thể cấp phát.
Vấn đề một còng nghệ ghép kênh thống kê nằm trên một công nghệ ghép
kênh thống kê khác:
IP là giao thức ghép kênh thống kẽ được phát minh đầu tiên vào năm
1981. Tiếp đó đến Frame Relay 1990 cuối cùng là ATM được phát minh vào
những năm giữa thập kỷ 90.
Một vấn đề mà các nhà quản trị mạng gặp phải khi họ thav thế một mạch
TDM bằng Frame Relay và ATM là việc chạy giao thức IP trên giao thức
Frame Relay hay ATM. Điều này nghĩa rằng họ đang chạy một giao thức ghép
kênh thống kê bên trên một giao thức ghép kênh thống kê khác. Điều này
không tốt và làm cho mạng không được tối tru. Những cơ chế có trong một
giao thức ghép kênh thống kê để xử lý những vấn đề về tranh *chấp tài nguyên
thường không ánh xạ tốt sang giao thức ghép kênh thống kê khác. 6 bit DSCP
của gói IP cho 64 lớp dịch vụ. Trong khi đó Frame Relay chỉ có 1 bít để phân

biệt khung tin có quan trọng hay là không. ATM có nhiều lớp dịch vụ nhưng
không dễ dàng ánh xạ thành lớp dịch vụ của mạng IP. Thực tế về cơ chế điều
khiển tranh chấp không ánh xạ tốt giữa các giao thức lớp 2 và lớp 3 đang ngày
càng trở nên nghiêm trọng.
Xử lý vấn đề này có 2 cách: Một là ta thực hiện chức năng điều khiển tắc
nghẽn ở lớp 2 hoặc phải tìm cách ánh xạ cơ chế điều khiển tranh chấp lớp 3
vào cơ chế điều khiển tranh chấp lớp 2. VI thường không thể điều khiển tranh
chấp trong mạng ghép kênh thống kê lớp 2 nên giải pháp phù hợp hơn là ánh
xạ cơ chế điều khiển tranh chấp lóp 3 vào lớp 2. Đây là lí do để mạng MPLS
đóng vai trò ngày càng quan trọng trong mạng dữ liệu ngày nay.

1.1.2 Cơ bản vê điều khiển lưu lượng:
Có 2 loại điều khiển mạng cơ bản:
Điều khiển lưu lượng
Điều khiển mạng
Điều khiển mạng liên quan đến việc thiết kế mạng sao cho phù hợp với
ma trận lưu lượng đã dự đoán từ trước. Ta phải dự đoán trước lưu lượng sẽ
chảy qua mạng của ta như thế nào và sau đó sắp xếp các mạch và thiết bị
mạng cho phù hợp. Việc điều khiển mạng thường được thực hiện trong thời

Luận van cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


-16-

gian khá lâu (tuần/tháng/năm) bởi vì thời gian để thiết lập các mạch và thiết bị
mới có thể khá dài.
Điều khiển lưu lượng là việc lái các lưu lượng để đường đi của nó qua
mạng là tối ưu nhất. Trong điều khiển mạng, khống bao giờ ta có thể dự đoán
chính xác 100% lượng lưu lượng sẽ đi qua mạng và đi qua như thế nào. Thỉnh

thoảng lưu lượng qua mạng tãng quá nhanh vượt qua cả lưu lượng ta dự đoán
trước nên không kịp nâng cấp mạng. Thính thoảng có những sự kiện trọng đại
như seagame, xem điểm thi đại học, làm cho nhu cầu truy cập mạng của xã
hội tăng vọt. Thính thoảng có sự cố trong một đường truyền nào đấy gây ra tắc
nghẽn. Nói chung lưu lượng mạng tăng nhanh, sự kiện trọng đại, sự cố với
đường truyền có thể gây ra quá tải một hoặc một vài đoạn mạng nào đó trong
khi những đoạn mạng khác không được sử dụng hết hiệu suất. Điều khiển lưu
lượng là nghệ thuật lái lưu lượng từ những liên kết bị tắc nghẽn đi qua những
liên kết khác không tắc nghẽn đến đích.
Điều khiển lưu lượng có thể được triển khai đơn giản như là số đo IP trên
những giao diện hay phức tạp như là mạng lưới đầy đủ PVC ATM thực hiện
tối ưu hóa đường PVC dựa trên nhu cầu lưu lượng qua nó. Điều khiển lưu
lượng trong MPLS phối hợp 2 tính năng quan trọng của kỹ thuật điều khiển
lưu lượng hướng kết nối ở lớp 2 với kỹ thuật định tuyến IP ở lớp 3. Ưu điểm
của điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS là có thể thực hiện được những ưu
điểm của KT điều khiển lưu lượng hướng kết nối của mạng ATM nhưng
không gạp phải những vấn đề hạn chế như IPoATM.

1.1.3. Điều khiển lưu lượng trước khi có mạng MPLS
1.1.3.1

Điều khiển lưu lượng trong mạng IP:

Chuyển tiếp gói IP truyền thống phân tích địa chỉ IP đích chứa trongtiêu
đề của lớp mạng ở mỗi gói. Mỗi bộ định tuyến phàn tích địa chỉ đích độc lập ở
mỗi chặng trong mạng. Giao thức định tuyến động hay tĩnh khi xây dựng cơ sở
dữ liệu chuyển tiếp cần phải phân tích địa chỉ IP đích tạo ra bảng định tuyến.
Quá trình này gọi là định tuyến unicast tùng chặng dựa trên đích đến của các
gói tin.
Cơ chế định tuyến trong mạng IP thường hướng lun lượng vào cùng một

số các kết nối nhất định dẫn tới các kết nối này bị quá tải trong khi một số khu
vực khác tài nguyên không được sử dụng. Đây là tình trạng phân bố tải không

Luận văn cao học: Điều khiển lun lượng trong mạng MPLS


r

'■» RS

đồng đều và sử dụng lãng phí tài nguyên mạng.
Chi có mội cách duy nhất để thay đổi đường đi của một gói tin đó là thay
đổi chi phí của một số liên kết. Nhưng việc thay đổi chi phí của liên kết này
không chỉ ảnh hưởng đến đường đi ta mong muốn mà còn ảnh hưởng đến
đường đi của các kết nối khác. Không có cách nào để thay đổi đường đi của
một kết nối dựa vào nơi lưu lượng sinh ra.
Ta sẽ làm rõ những hạn chế của điều khiển lưu lượng trong mạng IP dựa
vào ví dụ sau: Topo mạng hình con cá
Rt

__RJ-

- -------

Cost 1G

‘ * \i

•Cosl: 15

Tost 1

Cosi:15

\ n3

!
■1 * CÕSTĨS ’• ' 'Cosr
iỉP tí)

R4

Trên hình 1
R2 -> R5 -> R6
p? P'} PzL

ta

Hình
thấy

1.1:
có 2

Topo
đường

mạng
IP
hình

cá
Q0Ũ02GỎ082
để đi từ R2 -> R6:

P6

Tất cả các liên kết đều có chi phí (cost) là 15. Ta thấy tất cả các gói tin từ
RI hay R7 đều được chuyển tiếp lên đường ở trên: R2 -> R5 -> R6 vì đường
này có chi phí nhỏ hơn so với đường dưới: R2 -> R3 -> R4 -> R6
Điều này dẫn đến một vấn đề: Giả sử tất cả các đường đều có băng thông
150 Mbps. Giả sử ta biết RI gửi thông tin sang R6 với tốc độ trung bình là 90
Mbps còn R7 gửi sang R6 với tốc độ trung bình là 100 Mbps. Kết quả ở đây là
R2 sẽ có gắng chuyển tiếp 190 Mbps qua đường ở trên: R2 -> R5 -> R6 có
băng thông là 150 Mbps. Do đó 40 Mbps sẽ bị hủy bỏ.
Để xử lý vấn đề này nếu ta làm cho đường phía dưới có tổng chi phí nhỏ
hơn đường phía trên thì tất cả lưu lượng lại đẩy hết xuống đường phía dưới như
vậy vẫn xảy ra tình trạng gói tin bị drop do tổng lun lượng vào từ R1 và R7 là
190 > băng thông đường phía dưới 150 Mbps. Nếu ta thay đổi chi phí đường
phía dưới cho bằng với đường phía trên thì lưu lượng sẽ được chia sẻ đều trên
2 đường mỗi đường 95 Mbps như thế sẽ không có gói tin nào bị hủy bỏ.

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


-18-

Nhưng giải pháp này chỉ phù hợp trong mạng nhỏ còn đối với mạng lớn hàng
trăm Router, việc tính toán thay đổi chi phí của liên kết nào cho phù hợp trở
nên rất khó khăn phức tạp.
1.1.3.2

Điều khiển lưu lượng trong mạng ATM:

ATM cho phép ta đặt các kết nối đường ảo (PVC) qua mạng từ nguồn đến
đích. Điều này nghĩa rằng ta có khả năng điều khiển luồng lưu lượng chảy qua
mạng của ta một cách mềm dẻo hơn. Các ISP dùng mạng ATM trong mạng
của họ bằng cách xây dựng mạng các Router theo topo lưới đầy đủ với các liên
kết giữa các Router là PVC. Họ sẽ định tỳ thay đổi lại kích cỡ và vị trí của
những PVC này dựa trên lưu lượng quan sát được từ các Router. Nhưng có một
vấn đề với mạng ATM là topo mạng lưới đầy đủ sẽ sinh ra N 2 bản tin thông
báo khi có một liên kết down và N3 bản tin thông báo khi có một node down.
Trở lại với ví dụ mạng topo hình con cá với tính năng điều khiển lưu
lượng trong mạng ATM:
PVCi
Co*1 15

m
R? ,

sws
; \
,
>*o***cẩ
\ H®SI • • BUS^ ..
A

PVO^
Oisí

Hình 1.2 : Topo mạng ATM hình cá

Giải quyết vấn đề này trong mạng ATM khá đơn giản. Chỉ cần tạo ra 2
PVC. từ R2 -> R6 và thiết lập cho chúng có chi phí bằng nhau. Điều này giải
quyết được vấn đề vì R2 bây giờ có 2 đường đến R6 và có thể dùng cả 2 đường
để vận chuyển lưu lượng do chúng có chi phí bằng nhau.
Xây 2 PVC có chi phí bằng nhau qua mạng ATM là giải pháp mềm dẻo
hơn giải pháp thay đổi chi phí liên kết trong mạng IP vì không có thiết bị nào
khác kết nối với mạng bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi tham số chi phí của các
PVC này.

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


1.1.4

Điều khiển lim lượng trong mạng MPLS (MPLS TE):

MPLS TE kết hợp được khả năng điều khiển lưu lượng hướng kết nối
trong mạng ATM với khả năng định tuyến mềm dẻo trong mạng IP. MPLS TE
cho phép ta xây dựng các đường chuyển mạch nhãn qua mạng sau đó thực
hiện chuyển tiếp gói tin lên đó.
Giống như ATM vc, MPLS LSP (cũng được gọi là đường hầm TE ) cho
phép Router tại đầu đường hầm tính trước đường đi đến đích theo ý của nó.
Phương pháp này mềm dẻo hơn phương pháp chuyển tiếp lưu lượng dựa vào IP
đích.
Không giống ATM vc, MPLS TE tránh được vấn đề 0(N 2), 0(N3).
MPLS sử dụng một cơ chế là autoroute để xây dựng bảng định tuyến dựa trên
MPLS TE LSP mà không cần phải xây dựng topo lưới đầy đủ như trong mạng
ATM.
Giống ATM, MPLS giành trước băng thòng trên mạng khi xây dựng các
LSP. Nếu ta xây dựng các TE-LSP giành trước băng thông, khi các LSP này

được đưa vào mạng, chúng có thể tìm đường qua mạng thỏa mãn băng thông
đã yêu cầu từ trước.
Không giống ATM, MPLS không có tính năng giành trước băng thông
trong mặt phẳng chuyển tiếp. Tính năng giành trước băng thông chỉ được đặt
trong mặt phẳng điều khiển. Điều này nghĩa rằng, nếu LSR tạo ra một LSP
giành trước 10 Mbps băng thông mà lại gửi ra lưu lượng có tốc độ 100 Mbps,
mạng sẽ cố gắng truyền 100 Mbps lưu lượng.
Giải quyết vấn đề topo hình con cá sử dụng MPLS TE:
R1

ị
LSR5
'CGSỈ. 15

' iề .

Cost:15 ■< LSR6
Cost: 15

R7

CoSt:15

Ccs;:15
Cosi: 15

\ LSR3

Cosll 1 D

LSR4

Tunnei2

Hình 1.3: Topo mạng MPLS hình cá

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


-20-

Giống ATM PVC, MPLS TE có thể đặt hai tunneỉ 1, 2 theo hai đường
trên và dưới qua mạng và ỏ LSR 2 thực hiện định tuyến lưu lượng tương ứng
qua mỗi tunnel.
Có 3 sự khác nhau giữa ATM và MPLS TE:
- MPLS TE chuyển tiếp gói tin, ATM sử dụng tế bào.
- ATM yêu cầu topo lưới đầy đủ' của các Router láng giềng, MPLS
không cần
- Trong ATM, các Router biên không nhìn thấy topo mạng lõi của các
ATM svvitch. Còn trong MPLS> giao thức định tuyến IP thông báo
topo mạng lõi của các LSR

1.1.5

ứng dụng của mạng MPLS:

- Tối ưu hóa sự sử dụng mạng
- Xử lý vấn đề 0(N2), 0(N3)
- Xử lý tắc nghẽn
- Xử lý những hỏng hóc liên quan đến liên kết và node

Tối ưu hóa sự sử dụng mạng ở đây là xây dựng một topo lưới đầy đủ các
LSP giữa các Router. Thay đổi kích cỡ các LSP theo lượn2 băng thông giữa
các cặp Router biên và để cho các LSP tìm đường đi tối ưu qua mạng đáp ứng
các yêu cầu về băng thống. Xây dựng topo lưới đầy đủ cá TE-LSP trong mạng
của ta cho phép ta tránh tắc nghẽn bằng cách trải các LSP qua mạng theo các
đường đã biết trước băng thông. Mặc dù topo lưới đầy đủ các LSP không thể
thay thế được cho một kế hoạch phát triển mạng tốt nhưng nó cũng cho phép
ta tận dụng tối đa các cơ sở hạ tầng mạng sẵn có của ta nhờ thế trì hoãn được
thời gian nâng cấp mạch.
Một ứng dụng khác của MPLS TE là xử lý các vấn đề liên quan đến
2
0(N ), 0(N3). Không giống ATM phải xây dựng topo mạng đầy đủ của các
LSR, MPLS TE cho phép chỉ cần xây dựng những tunnel nào cần sử dụng qua
mạng. Thực hiện được điều này vì các Router biên có thể biết được cả cấu trúc
vật lý của mạng lõi MPLS.
MPLS TE cũng có thể xử lý các tắc nghẽn bằng cách xây dựng một
tunnel mới qua mạng đẩy bớt lưu lượng đang đi qua đường tắc nghẽn sang
tunnel mới.
ứng dụng cuối cùng của MPLS TE là hồi phục nhanh khi có một liên kết
hay node trong mạng down. MPLS TE có một thành phần gọi là định tuyến lại
Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


nhanh (FRR) cho phép ta tối thiểu hóa sự mất gói khi một liên kết hay một
node down.

1.2 Cơ bản về mạng MPLS:
1.2.1

Chuyển mạch nhãn:

1.2.1.1

Chuyển mạch nhãn là gì:

Trong mạng máy tính và viễn thông. MPLS là một cơ chế để mang những
tính chất của mạng chuyển mạch mạch vào mạng chuyển mạch gói. MPLS
hoạt động ở giữa lớp 2 và 3 trong mô hình OSI nên nó được gọi là giao thức
lớp 2.5. Nó là mạng chuyển mạch gói đưgc thiết kế để cung cấp dịch vụ mang
dữ liệu duy nhất cho cả các thuê bao của mạng chuyển mạch mạch và thuê bao
của mạng chuyển mạch gói. Nó có thể được sử dụng để mang rất nhiều loại dữ
liệu gồm: IP, ATM, SONET, khung Ethernet.
Tại sao lại phải sử dụng chuyển mạch nhãn:

1.2.1.2

Phần này giới thiệu các đặc điểm của chuyển mạch nhãn, bao gồm:
-

Tốc độ và trễ

-

Khả năng mở rộng

-

Tính đơn giản

-

Tiêu tốn ít tài nguyên cho thông tin điều khiển

-

Điều khiển đường đi

Cơ chế vận chuyển dữ liệu trong mạng IP vốn dựa trên phần mềm để thực
hiện các thao tác phức tạp (như luật địa chỉ phù hợp tối đa - longest preĩix
matching rule) với một khối lượng dữ liệu lớn nên tốc độ thường chậm và khó
có thể quản lý được một lượng tải lớn lưu lượng mạng Internet. Vì vậy, có thể
gây ra hiện tượng tổn thất lưu lượng, kết nối và làm giảm hiệu suất toàn mạng.
Trong chuyển mạch nhãn, giá trị nhãn được đặt trong phần tiêu đề của gói tin
đến và được dùng làm chỉ mục tìm kiếm trong bảng dữ liệu. Cơ chế này có thể
được thực hiện trong phần cứng. Chính vì vậy gói tin được vận chuyển trong
mạng chuyển mạch nhãn sẽ nhanh hơn rất nhiều so với IP nên thời gian trễ và
đáp ứng sẽ giảm dẫn đến hiện tượng jitter cũng được giảm đáng kể. Như vậy
cơ chế chuyển mạch nhãn hiệu quả hơn rất nhiều nên lưu lượng qua mạng sẽ
nhanh hơn, ít jitter hơn so với IP.

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


-22-

Một đặc điểm khác của chuyển mạch nhãn là khả năng mỡ rộng. Khả
nãng mở rộng trong mạng Internet chính là khả năng hỗ trợ được nhu cầu phát
triển lưu lượns nhanh chóng của cộng đồng sử dụng Internet. Nếu Router phải
lưu giữ thông tin về đường đi của tất cả những người sử dụng thì khối lượng
thông tin sẽ là rất lớn và khó có thể đáp ứng được sự phát triển nhanh chóng

của mạng Internet hiện nav. Chuyển mạch nhãn đưa ra giải pháp với vấn đề
này bằng cách sộp một số lớn địa chỉ IP liên kết với một hoặc vài nhãn. Cách
tiếp cận này làm giảm kích cỡ của bảng thông tin nhãn và cho phép một
Router hỗ trợ nhiều người dùng hơn.
Chuyển mạch nhãn có cơ chế chuyển tiếp dữ liệu rất đơn giản: gửi gói dữ
liệu đến dựa vào nhãn của nó — nhãn có chiều dài cố định và ngắn. Cơ chế điều
khiển có thể phức tạp nhưng không làm ảnh hưởng đến luồng lưu lượng của
người sử dụng. Thao tác chuyển mạch nhãn có thể được thực hiện trong các bộ
vi xử lý riêng biệt.
Các cơ chế điều khiển trong mạng chuyển mạch nhãn nói chung là không
tiêu tốn quá nhiều tài nguyên mạng. Mạng chuyển mạch nhãn không cần
nhiều tài nguyên để kích hoạt quá trình thiết lập đường đi cho lưu lượng của
người sử dụng.
Việc định tuyến dựa vào địa chỉ đích có thể dẫn đến lưu lượng bị đổ dồn
về một đường và việc sử dụng tài nguyên mạng trở nên không hiệu quả. Mạng
chuyển mạch nhãn có thể điều khiển đường đi của lưu lượng tốt hơn bằng các
cơ chế định tuyến ràng buộc, theo chính sách của nhà quản trị và thiết lập các
đường đi buộc người dùng phải đi theo đó.

1.2.2

Các khái niệm trong chuyển mạch nhãn:

Hình 1.4: Các thành phần của chuyển mạch nhãn MPLS
LSR (Label S\vitching Router): Là thiết bị dịnh tuyến có tốc độ cao của
mạng MPLS. Nó tham gia vào quá trình thiết lập các đường chuyển mạch

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS

Label

Đfcp

20

3

s

TTL

1

8

nhãn
(LSP) dựa
phù
VPI
VCI vào cácPTIcơ chếCLPbáo hiệu
HEC • hợp, và
Datachuyển mạch lun lượng
-24dữ liệu có tốc độ cao trên các đường đã thiết lập. Xuôi theo chiều của dòng dữ

GFC
i

liệu, LSR nằm phía trên là upstream LSR, LSR nằm phía dưới là downstream
Label

quảLSR.
hơn.
Các thuộc tính của lưu lượng được xem xét để đưa lưu lượng đó vào
LER một
(Label
Router):
Là ATM
các Router
mạng
MPLS.
Nó IP,hoạt
FECEdge
là: Địa
chỉ LAN,
vc ID, biên
Framecủa
Relay
vc ID,
địa chỉ
số
hiệu cổng,
lớpgiới
dịchgiữa
vụ. mạng MPLS và các mạng truy cập. LER hỗ trợ nhiều
động
ở ranh

cổng
đến các mạng khác nhau: (ATM, Frame Relay, Ethernet) để chuyển
Nhãnnối

(Label)
tiếp các lưu lượng vào trong mạng MPLS và phân phối các lưu lượng này trở
lại các mạng truy cập ở đầu ra. LER có thể chia thành 2 loại tính theo hướng
gói tin vào và ra khỏi mạng MPLS:
Ingress LSR: Khi 1 gói tin đi vào mạng MPLS qua một LSR thì LSR đó
là Ingress LSR. Ingress LSR thực hiệh những nhiệm vụ sau:
• Nhận lưu lượng IP từ khách hàng
• Phân loại gói tin dựa vào IP đích
• Sinh ra tiêu đề MPLS và gán nhãn dựa vào sự phân loại
• Đóng gói tin vào MPLS PDU
• Điều chỉnh lưu lượng phù hợp với QoS
• Chuyển tiếp gói đến Router tiếp theo.
Egress LSR: Khi gói tin đi ra khỏi mạng MPLS qua một LSR thì LSR đó
là Egress LSR. Egress LSR thực hiện những nhiệm vụ sau:
• Lấy lại tiêu đề MPLS
• Chuyển tiếp gói tin dựa vào bảng chuyển tiếp IP
Transit LSR: Những LSR nằm trong lõi của mạng MPLS. Transit LSR thực
hiện những nhiệm vụ sau:
• Nhận MPLS PDƯ và dùng tiêu đề MPLS để ra quyết định chuyển
tiếp.
• Thực hiện hoán đổi nhãn: Mỗi LSR chứa một bảns liên quan đến
nhãn nhận được để tráo đổi nhãn.
FEC: Lớp vận chuyển tương đương chỉ một nhóm các gói có cùng yêu cầu về
việc vận chuyển dữ liệu. Tất cả các gói dữ liệu thuộc cùns một nhóm sẽ được
mạng xử lý như nhau. FEC được dùng để mô tả mối liên hệ giữa các gói rời
rạc với một địa chỉ đích, thường là địa chỉ cuối cùng. Phần thực hiện FEC có
thể liên kết một giá trị FEC với một địa chí đích và một loại lun lượng. Như
vậy FEC được dùng để gom các gói dữ liệu thành các loại và hỗ trợ QoS hiệu

Luận văn cao học: Điều khiển lun lượng trong mạng MPLS

5 : có độ dài 1 bit. MPLS cưng cấp khả năng sử dụng ngăn xếp nhãn, có nghĩa
là nhiều nhãn được gắn vào một gói tin. Khi môt nhãn chứa bit s có giá trị 1
thì nó là nhãn cuối cùng, nằm ở đáy của ngãn xếp nhãn (tính theo chiều từ
mào đầu lớp 2 đến mào đầu lớp 3). Thao tác định tuyến được thực hiện dựa
trên thông tin của nhãn nằm trên đỉnh ngăn xếp.

TTL: có độ dài 8 bit, có chức nãng giống trường TTL trong mào đầu gói IP, nó
quyết định số nút trên mạng mà gói tin có thể đi qua trước khi bị loại bỏ nhằm
chánh sự quay vòng của gói tin trên mạng.
Đối với các khung ppp hay Ethernet giá trị nhận dạng giao thức được
chèn thêm vào mào đầu khung tương úng để thông báo khung là MPLS
unicast hay multicast.

Chồng nhãn:

Hình 1.5: Cấu trúc nhan
Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và không có cấu trúc bên trong.
Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp
mạng. Nhãn được gán vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho FEC (Forwarding
Equivalence Class- nhóm chuyển tiếp tương đương) mà gói tin đó được ấn
định. Thường thì một gói tin ấn định cho một FEC (hoàn toàn hoặc một phần)
dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của nó. Tuy nhiên không bao giờ là mã hoá địa
Hình 1.6: Chồng nhãn
chỉ của nó.
Khi gói tin đi qua nhiều mạng MPLS, cứ đến Ingress Router của một

Dạngmạng
của MPLS

nhãn phụ
phương
thứcmột
truyền
củavậy
lớpbây
2. Ví
là góithuộc
tin lạivào
được
gán thêm
nhãn gói
mới.tinNhư
giờdụ
của góigiá
tin trị
không
còn chỉ như
chứa nhãn,
một nhãn
duy nhất
nữasửmàdụng
là
các tế bàotrường
ATMMPLS
sử dụng
VPĨ/VCI
Frame
Relay
mộtĐối

chồng
Routertiện
lõi của
MPLS
hiện
chuyển
DLCI làmchứa
nhãn.
vớinhãn.
các Các
phương
gốc mạng
không
có sẽ
cấuthực
trúc
nhãn,
một
tiếp được
gói tinchèm
dựa vào
nhãn
nằm
trong
chồng
nhãn
(MPLSdạng
gần trường
trường đệm
thêm

vào
đểcao
sửnhất
dụng
làm
nhãn.
Khuôn
trường
DLC
nhất).
đệm 4 byte có cấu trúc như trong hình sau:
Nhãn MPLS
có các
trường
Đường
chuyển
mạchsau:
nhãn LSP:

Nhãn: có độ dài 20 bit, chứa giá tộ nhãn MPLS.
EXP: có độ dài 3 bít, biểu thị nhóm dịch vụ, tác động đến thuật toán xếp hàng
đợi và loại bỏ với gói tin.
Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong niạng MPLS

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS


Điều khiển
pháp

Phương

Phân phối

Lưu giữ

Không

gian

phân phối nhãn

nhãn
Độc
lập
Tự
động
Tự
do
Toàn
cục
Giao thức TDP và
LDP
chế
độ
-26-28khung
i
Khác Có
với
quá

tự diện
đảm bảo rằng tất cả LSR đều
thứ
tự trình trên,
Tiết
kiệm tuần
Giao
Theo thủ tục gán
yêunhãn
Giao thức TDP
và
cầutrình này lại mất nhiều thời gian để thiết lập đường LSP
LDP chế độdùng
tế FEC. Nhưng quá
hơn điều khiển
độc LSR
lập. hỗ trợ khả năns trộn nhãn thì chí cần gửi một nhan cho
- Nếu
bào
Chế
độ giữ
(label retention
mode):
Có
thứ
tự nhãn
Tiết
kiệm
Toàn cục
FEC

RSVP-TE
(Chỉ
Theo
yêu
Chế
độ
giữ
nhãn
sẽ
quyết
định
duy
trì
tin vềthìnhãn
- Nếu LSR
không hỗ trợ khả năngthông
trộn nhãn
phảihay
gửi bỏ
mộtnhãn
nhãnđi
chế độ khung)
cầu
khi nó nhận được
thông
cho mỗi
FECtin liên kết nhãn và FEC. Nếu LSR duy trì thông tin về
liên kết giữa
nhãnmột
và FEC

nhận LSR
đượckhông
từ cáchỗLSR
phảitrộn
là nút
- Nếu
upstream
trợ không
khả năng
nhãntiếp
thì theo
nó
của nó ứng với
FEC
gán nhãn
nhãn,cho
thìmột
LSRFEC.
hoạt động ở chế độ sử dụng nhãn
phải
yêuđược
cầu một
tự do (liberal label retention mode). NgựỢc lại, LSR hoạt động ở chế độ tiết
Cáclabel
ánhretention
xạ và bảng
hỗ trợ:
kiệm1.2.2.3
(conservative
mode),

nó sẽ bỏ thông tin nhận được.
Ánh xạgian
FIB:nhăn:
>
Không
Ánh có
xạ thể
FIBsinh
chỉ biết
về gói
tin IP
nên gian
ánh xạ nàycục
chỉhay
được
truy gian
vấn khi
LSR
ra bị
nhãn
thuộc
không
không
giao
Một
nhóm
các thiết
hỗ trợ
MPLS
đặt liền toàn

nhau sẽ tạo
thành
một miền
gói
tin
tới
là
gói
IP.
Mặc
dù
gói
tin
tới
là
gói
IP,
gói
tin
đi
ra
chưa
chắc
đã
là
diện cụ
thể. Khi
một gói
tin một
đến, miền

Router
ngoàimột
việcđường
xét FEC
đích mạch
còn xét
đến
MPLS
(MPLS
domain).
Trong
MPLS,
chuyển
nhãn
IP. Nếu
tác gán
nhãnnhãn
để chuyển
góinày
tin đến
đích thì gói
tingiao
đi
cảgóigiao
diện có
góimột
tin thao
đó Path)
đến
để

gán
thìcho
nhãn
thuộc
gian
(LSP
- Label
Svvitched
được
thiết lập
một hoặc
vàikhông
FEC. Sau
khi
ra
sẽ
là
gói
MPLS.
diệnđược
cụ thể.
Routerdữ
chỉliệu
quan
tâmLSP
đếnđóFEC
này thuộc
LSP
thiếtCòn
lập, nếu

các luồng
thuộc
sẽ điđích
quathì
cácnhãn
LSR nằm
trên
không
gian
toàn
cục.
LSP. LSP thiết lập cho một FEC là theo một hướng nhất định.
Aí IGP

1 !"*op

0 c 1 « ị 10.0 X f> <120CSí»)

Cư*.L>oiJ~d

OGP ị
Hop ị

12 17 12 1?

•

1.2.2.2
Các thao tác nhãn:
Liên kết nhãn:

Là thủ tục liên kết một nhãn (L) với một FEC (F). Quá trình liên kết nhãn
được thực hiện bởi downstream LSR. Giá trị của nhãn có thể là duy nhất trong
một giao diện (per-interface) hoặc duy nhất trong tất cả các giao diện của LSR
( Per-platform). Sau đó, downstream LSR thông báo cho uptream LSR về liên
kết mới được tạo (L,F). Quá trình gán nhãn thực hiện tự động bởi downstream
LSR được gọi là unsolicited-downstream hoặc được thực hiện khi có yêu cầu
của một LSR - được gọi là downstream-on-demand.
Điều khiển gán nhãn (Iabel Control)
Bảng 1.1: Tổng kết về thao tác nhãn
MPLS hỗ trợ 2 cách gán nhãn cho một FEC: độc lập và theo thứ tự. Điều
khiển độc lập hoạt động như sau. Khi một LSR nhận được thông báo, nó sẽ tự
Trộn nhãn:
động liên kết một nhãn với FEC này rồi thông báo liên kết này cho các LSR
Nhiềukhiển
gói đến
các nhãn
nhauliên
và kết
cùngnhãn
đi ra
giao
diện
lân cận. Điều
tuầnvới
tự thực
hiện khác
quá trình
vàmột
thông
báo

theođể
đếntự
node
tiếpđầu
theo
cóhoặc
thể được
trình
từ LSR
vào
đầu raLSP
củagán
mộtchung
LSP. một nhãn. Sau khi các gói được
gánThủ
chung
một
nhãn,
thông
tin
về
các
gói
đến
từ các
diện
khác
với
lục gán nhãn độc lập được thực hiện
ngay

sau giao
khi có
thông
tinnhau
về địa
cácnên
nhãn
nhau
bị được
mất đi.
vậy,
vấnnhiên,
đề cần
hợpđược
hoạt thiết
động
chỉ,
có khác
thể sẵn
sàng
sử Do
dụng.
Tuy
thủphải
tục phối
này cần
giữa
LSR
khả lân
năng

trộn
và nhũng
LSR không
có khả
này. sẽ dùng.
lập
saocác
cho
cáccóLSR
cận
nhất
trí sử dụng
cho các
FECnăng
mà chúng
Nếu các quyết định liên kết nhãn cho các FEC khác nhau, vài FEC có thể
không gắn với LSP nào hoặc các nhãn này được thiết lập không hiệu quả.
Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS

Luận văn cao học: Điều khiển lưu lương trong mạng MPLS


M Ui (* f ‘ wV

Hình 1.9: ÁnhxạLFIB
Hình 1.9 mô tả các trường của một bản LFIB bao gồm: In Label, In port,
Address Preĩix, Out Label, Out port.

1.2.3

Hoạt động của chuyển mạch nhãn MPLS:

1.2.3.1

Hoạt động chung:

MPLS thực hiện 4 bước để chuyển tiếp gói qua một miền MPLS:
Bước 1: Báo hiệu:
Với bất kỳ loại lưu lượng nào vào mạng MPLS, các Router sẽ xác định
171

0 (VI*.

HtìP ro

một liên kết giữa một nhãn ứng với một mức ưu tiên FEC của loại lưu lượng
đó. Sau khi thực hiện thủ tục liên kết nhãn như trên, mỗi Router sẽ tạo các
mục trong bảng CSDL thông tin nhãn
(LIB - label Iníòrmation Base) . Tiếp
wt:n nr> MPLS
I3GP 1„n

đó, MPLS thiết lập một đường chuyển mạch nhãn LSP và các tham số về QoS
Hình 1.8: Ánh xạ FIB
của đường đó. Để thực hiện bước 1, cần phải có hai giao thức để trao đổi
Hình 1.8 Thể hiện bảng FIB của Router 7200a. Như ta thấy nó gồm
thông
những trường: Address Prefix, IGP Next Hop, Outbound Interface, BGP
tin giữa dùng
các Router

Nexthop
để chỉlà:
dẫn việc chuyển tiếp gói tin.
•
Giao
thức
định base):
tuyến bên trong một miền (OSPF, IS-IS) trao đổi các
Ánh xạ LIB (Label Information
đường
Nhãn thông
được tin
traovềđổi
giữađi.các LSR dùng giao thức LDP, TDP. Thông tin
• trao
Các đổi
nhãn
phải
được
cho
các cơ
góisởứng
nhãn được
này
được
lungán
trong
bảng
dữ với
liệu FEC

nhãncủa
LIB.nó. Vì giá trị
Ánh xạ LFIB:
của nhãn chỉ mang tính cục bộ giữa hai Router liền kề nhau nên cần
Khi một gói tin đã được gán nhãn đi vào một Router, router này sẽ tra
phải có cơ chế đảm bảo, xuyên suốt các router trên cùng một LSP,
bảng LFIB để tìm và thực hiện các thao tác gán nhãn và chuyển tiếp liên quan
thống nhất về việc liên kết giá trị nhãn với FEC. Như vậy, cần có
đến gói tin.
mỏt giao thức dùng để xác định đường và phân phối nhãn giữa các
LSR.
Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS
Luận văn cao học: Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS