Khoá luận tốt nghiệp công nghệ MPLS và ứng dụng MPLS trong thiết lập mạng riêng ảo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
•

•

•

•

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGUYỄN THỊ THẢO

CÔNG NGHỆ MPLS VÀ ỨNG
DỤNG MPLS TRONG THIẾT
LẬP MẠNG RIÊNG Ả

o

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
•

•

•

•

Chuyên ngành: Sư phạm Tin học

HÀ NỘI - 2016

-1 -


TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
•

•

•

•

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGUYỄN THỊ THẢO

CÔNG NGHỆ MPLS VÀ ỨNG
DỤNG MPLS TRONG THIẾT
LẬP MẠNG RIÊNG Ả

o

KHÓA LUẬN
TÓT NGHIỆP ĐẠI •HỌC•
•

•

Chuyên ngành: Sư phạm Tin học

Người hướng dẫn khoa học
PGS.TS Lê Bá Dũng

HÀ NỘI - 2016
-2-


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo, cán bộ hướng
dẫn khoa học PGS.TS Lê Bá Dũng, người thầy đã tận tình hướng dẫn
tôi từ những buổi đầu tiên khi tiếp cận với đề tài khoa học.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo ở trường Đại học Sư
phạm Hà Nội 2, các cán bộ giảng viên và chuyên viên khoa Công
nghệ thông tin đã tận tình giảng dạy và tạo mọi điều kiện cho tôi học
tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên lớp K38 - SP Tin đã
giúp đõ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện
khóa luận.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình và bạn bè
tôi, những người đã động viên, tạo mọi điều kiện cho tôi lao động và
học tập trong suốt thời gian qua.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 04 tháng 5 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thảo

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan khóa luận là công trình nghiên cứu của riêng cá
nhân tôi, không sao chép của ai. Khóa luận là do tôi tự nghiên cứu,
đọc, dịch tài liệu, tổng hợp và thực hiện. Nội dung lý thuyết trong
khóa luận có sử dụng một số tài liệu tham khảo như đã trình bày trong
phần tài liệu tham khảo. Chương trình phần mềm và những kết quả
trong khóa luận là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ một
công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 04 tháng 5 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thảo


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1
1.1 Khái niệm WAN

- 14 -17-

1.2 Các giao thức chuyển mạch thường dùng để kết nối WAN- 17 1.2.1 Leased line

- 18 -

1.2.2 Circuit-switched (Chuyển mạch kênh)

-18-

1.2.3 Packet-switched (Chuyển mạch gói)

-18-

1.2.4 Cell-witched (Chuyển mạch tế bào)

- 19 -

1.3 Nhược điểm của các phương thức trong WAN hiện nay

- 20 -

1.3.1 Phương thức định tuyến lớp 3

-20-

1.3.2 Công nghệ chuyển mạch lớp 2

- 21 -

1.4 Kết luận
CHƯƠNG 2
2.1 Tổng quan về MPLS

-21-23- 23 -

2.1.1 Khái niệm và sự phát triển của MPLS

- 23 -

2.1.2 ư u điểm của MPLS so với các công nghệ trước

- 24 -

2.2 Các khái niêm, thành phần cơ bản trong MPLS

- 29 -

2.2.1 Các chế độ hoạt động của MPLS

- 29 -

2.2.2 Nhãn (label)

- 29 -

2.2.3 FEC

-30-

2.2.4 Label Stack (chồng nhãn)

- 31 -

2.2.5 LSRvàLER

-32-

2.2.6 Chức năng của LSR trong quá trình truyền trong MPL- 33 2.2.7 LSP

-34-

2.2.8 Kiến trúc của MPLS

- 35 -5-


2.2.9 Cơ chế tạo nhăn

- 35 -

2.3 Hoạt động của MPLS

- 35 -

2.3.1 Hoạt động tạo và phân phối nhãn trong MPLS

- 35 -

2.3.1.1 Trong chế độ khung (ữame-mode MPLS)

- 35 -

2.3.2 Cơ chế chuyển mạch của router

- 39 -

2.3.2.1 Chuyển mạch xử lý

- 39 -

2.3.2.2 Chuyển mạch nhanh

- 39 -

2.3.3 Các cơ chế của quá trình tạo, phân phối nhãn

-40-

2.4 Kết luận
CHƯƠNG 3
3.1 Mạng riêng ảo VPN

- 40 - 41

-

-41-

3.2 ứ ng dụng công nghệ MPLS trong thiết lập mạng riêng ảo - 43 3.2.1 Giới thiệu về VPN trong MPLS

- 43

3.2.2 Các khái niệm, thành phần cơ bản của MPLV/VPN

- 44 -

3.2.2.1 VRF

-44-

3.2.2.2 Sự trao đổi thông tin định tuyến qua P-network

- 46 -

3.2.2.3 RD và VPNv4

-47-

3.2.3 Hoạt động của MPLS/VPN

-48-

3.2.3.1 Trao đổi thông tin định tuyến trong MPLS/VPN

- 48

-

3.2.3.2 Quá trinh gửi bản tin định tuyến của VPN

- 51

-

3.2.3.3 Truyền gói tin trong mạng MPLS/VPN

-52-

3.2.3.4 PHP trong MPLS/VPN

- 53

3.2.3.5 Quá trình truyền thông tin nhãn VPN

- 54 -

3.2.4 Bảo mật trong MPLS/VPN

- 55

3.2.5 Truy cập Internet trong MPLS/VPN

- 56 -6-

-

-


3.2.5.1 Truy cập Internet thông qua VPN dành riêng

- 57 -

3.2.5.2 Truy cập Internet thông qua bảng định tuyến chính - 58 3.3 Kết luận

-60-

KẾT LUẬN

- 61 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- 62 -

-7-


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tir day du
ATM

Chú thích
Transfer Chê độ truyên tải không

Asynchronous
Mode

đồng bộ

BGP

Boder Gateway Protocol

Giao thức biên cửa

CAN

Campus Area Network

Mạng truờng học

CEF

Cisco Express Forwarding Chế

độ

chuyển

mạch

nhanh của Cisco
CE-router

Customer Edge - router

Router biên của khách
hàng

C-network Customer network
CoS

Class of Service

CSU/DSU Chanel

Service

Digital Service Unit
FEC

Forward

Forwarding

High-Level
Control

IETF

Unit/ Đơn vị dịch vụ kênh và
đơn vị dịch vụ số

đương
Information Bảng thông tin truyền gói

Base
HDLC

Lớp dịch vụ

Equivalence Nhóm chuyển tiếp tương

Class
FIB

Mạng của khách hàng

tin
Data

Link Giao thức điều khiển liên
kết lớp 2

Internet Engineering Task Tổ chức tiêu chuẩn IETF
Force

IGP

Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến chạy
bên trong
-8-


Từ viết tắt Từ đầy đủ

Chú thích

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

IPv4

Internet Protocol version Giao thức Internet phiên
4

IPv6

bản 4

Internet Protocol version Giao thức Internet phiên
bản 6

6
ISDN

Integrated Services Data Mạng số tích hợp dịch vụ
Network

IS-IS

Intermediate

System-to- Một giao thức định tuyên

Intermediate System

động

LAN

Local Area Network

Mạng cục bộ

LER

Label Edge Router

Router năm ở biên mạng
chuyển mạch nhãn

LFIB

Label

Forwording Bảng chứa thông tin đê

Information Base

chuyển mạch nhãn

LSP

Label Switch Path

Đường chuyên mạch nhẵn

LSR

Label Switching Router

Router chuyên mạch nhãn

MAN

Metropolitan

Area Mạng đô thị

Network
Open Shortest Path First
OSPF
PE-router

Một giao thức định tuyến
động

Provider Edge router

Router nằm ở biên mạng
nhà cung cấp

PHP

Penultimate Hop Popping

Cơ chê bóc nhãn truớc
router cuối

-9-


Từ viết tắt Từ đầy đủ

Chú thích

P-network Provider network

Mạng nhà cung câp

ppp

Giao thức kết nối lớp 2

Point-to-Point Protocol

nối điểm tới điểm
P-router

Provider router

Router nằm trong mạng
lõi của nhà cung cấp

QoS

Quality of Service

Quản lý chất lượng dịch
vụ

RD

Route Distinguisher

Thông tin đê phân biệt
tuyến của các khách hàng
VPN

RSYP

soo

Resource

ReSerVation Giao thức dùng trong điêu

Protocol

khiển lưu lượng

Site of Origin

Thông tin đê chông lặp
giữa các site

TE

Traffic Engineering

Điêu khiên lưu lượng

TTL

Time-to-Live

Thông tin trong gói tin đê
chống lặp

vc

Virtual Circuit

Mạch ảo

VoIP

Voice over IP

Thoại qua mạng dữ liệu

VP

Virtual Path

Đường ảo

VPN

Virtual Private Network

Mạng riêng ảo

VPNv4

VPN version 4

Địa chỉ dùng trong mạng
MPLS/VPN

-10-


Từ viết tắt Từ đầy đủ
VRF

WAN

Virtual

Chú thích
Routing

and Bảng thông tin định tuyên

Forwarding

trong MPLS/VPN

Wire Area Network

Mạng diện rộng

Danh mục hình ảnh

Hình 1.1 Các kết nối thường gặp trong WAN

- 17 -11

-


Hình 1.2 Leased line

- 18

Hình 1.3 Các gói tin trong mạng chuyển mạch gói

- 19

Hình 1.4 Mô hình của mạng sử dụng giao thức ATM

- 19

Hình 1.5 Update thông tin và tìm đường dựa theo IP

- 21

Hình 1.6 Chuyển mạch IP over ATM

- 21

Hình 2.1 Sự phát triển của MPLS

- 23

Hình 2.2 Cơ chế truyền các gói tin trong MPLS

- 25

Hình 2.3 Frame Relay trên MPLS

- 26

Hình 2.4 ATM trên MPLS

-26

Hình 2.5 BGP neighbor trong mạng MPLS

- 27

Hình 2.6 MPLS trong mô hình IP over ATM

- 28

Hình 2.7 Traffic Engineering với MPLS

- 28

Hình 2.8 Nhãn trong Frame-Mode MPLS

- 29

Hình 2.9 Nhãn trong Cell-Mode MPLS

- 30

Hình 2.10 Cấu tạo của nhãn

- 30

Hình 2.11 Label Stack

- 31

Hình 2.12 Các LSR và LER

- 33

Hình 2.15 MPLS Forwarding trong frame-mode

- 33

Hình 2.14 LSP từ router A tới rotuer Itrong mạng MPLS

- 34

Hình 2.15 IP routing của các router

- 35

Hình 2.16 Các bảng của router B ban đầu

- 36

Hình 2.17 Quảng bá nhãn của router B

- 37

Hình 2.18 FIB của router A

- 37

Hình 2.19 Quảng bá nhãn của router c

- 37

Hình 2.20 Quá trình truyền gói tin trong Frame-mode MPLS
Hình 3.1 Mạng riêng ảo VPN

- 38
- 42
-12


Hình 3.2 Mô hình mạng MPLS/VPN

- 44 -

Hình 3.3 Mô hình VRF

- 45 -

Hình 3.4 Sử dụng RD trong MPLS/VPN

- 47 -

Hình 3.5 Trao đổi thông tin giữa CE và PE router

- 49 -

Hình 3.6 Trao đổi thông tin giữa các router trong P-network

- 50 -

Hình 3.7 Trao dổi thông tin định tuyến của các PE router

- 50 -

Hình 3.8 Trao đổi thông tin dịnh tuyến về các tuyến của VPN

- 51 -

Hình 3.9 Truyền gói tin IP trong mạng MPLS/VPN

- 52 -

Hình 3.28 Truyền gói tin 1 nhãn trong MPLS/VPN

- 52 -

Hình 3.10 Truyền gói tin đi sử dụng 2 nhãn trongMPLS/VPN

- 53 -

Hình 3.11 PHP trong MPLS/VPN

- 54 -

Hình 3.12 Truyền thông tin về nhãn VPN trong MPLS/VPN

- 54 -

Hình 3.13 Truy cập Internet qua site trung tâm

- 59 -

Hình 3.14 Truy cập Internet trực tiếp từ các site

- 60 -

-13-


MỞ ĐẦU
l.Lý do chọn đề tài
Ngày nay kết nối mạng đã trở thành một trong những yếu tố không thể
thiếu được trong hoạt động hàng ngày, ở nhiều lĩnh vực khác nhau
như trao đổi thông tin, kinh doanh, tìm kiếm, học tập, giải trí .v.v...Sự
phát triển nhanh chóng của mạng trong những năm vừa qua không chỉ
có đóng góp vô cùng to lớn thúc đẩy sự phát triển của nhiều lĩnh vực
đời sống mà còn đồng thời cho ra đời của nhiều ứng dụng và dịch vụ
mới trên nền của nó như VPN, VoIP, IP-TY, Video Conference, truy
cập internet từ các thiết bị khác nhau, truy cập mọi lúc mọi nơi.

Tuy nhiên khi những ứng dụng và dịch vụ mới ra đời đã làm nảy sinh
ra các yêu cầu cho hệ thống mạng hiện nay đó là băng thông truyền
phải lớn hơn, bảo mật tốt hơn, điều khiển lưu lượng hiệu quả hơn.
Không những thế còn nảy sinh các vấn đề đó là phải quản lý chất
lượng dịch vụ (CoS, QoS) khác nhau tùy theo yêu cầu đa dạng của
dịch vụ và khách hàng.
Để đáp ứng được sự gia tăng như vũ bão của các ứng dụng dịch vụ
chạy trên mạng, thì các công nghệ kết nối mạng phải luôn luôn được
cải tiến không chỉ bằng cách nâng cao hiệu quả sử dụng của công
nghệ hiện có mà còn phải tạo ra các công nghệ mới có ưu điểm hơn.
Đối mặt với các khó khăn của kết nối mạng hiện nay, công nghệ
MPLS ra đời với các ưu điểm của mình có một vai trò quan trọng
trong việc hỗ trợ sự chuyển mạch, định tuyến, truyền tải các thông tin
trong mạng thế hệ mới một cách nhanh chóng đồng thời giúp đáp ứng
được các yêu cầu đỏi hỏi khác một cách dễ dàng.

-14-


Vì vậy trong quá trình lựa chọn hướng cho khóa luận của mình, tôi đã
quyết định chọn MPLS, không chỉ muốn tìm hiểu kỹ hơn về công
nghệ này mà h
vọng sau khi ra trường sẽ sử dụng nó trong công việc của mình để góp
phần nâng cao chất chất lượng hệ thống mạng của đất nước.
2.Mục đích nghiên cứu
Mục đích của khóa luận là giới thiệu một số khái niệm cơ bản của
công nghệ MPLS và ứng dụng của MPLS trong thiết lập mạng riêng
ảo VPN. Bắt đầu bằng việc chỉ ra các vấn đề khó khăn gặp phải của
các công nghệ kết nối và chuyển mạch WAN truyền thống trước yêu
cầu của mạng hiện nay. Khóa luận giới thiệu công nghệ MPLS, chỉ ra

các ưu điểm giúp nâng cao chất lượng của mạng. Khóa luận cũng nêu
ra và phân tích một số những thành phần, hoạt động cơ bản và quan
trọng của công nghệ MPLS. Trong thiết lập mạng riêng ảo đồ án nêu
ra những khó khăn trong việc thiết lập mạng riêng ảo trước đây, và
cách giải quyết những khó khăn đó bằng công nghệ MPLS.
3.Nhiệm vụ nghiên cứu
- Làm rõ khái nhiệm mpls
- Chỉ ra ứng dụng của mpls trong thiết lập mạng riêng ảo
4.ĐỐỈ

tượng và phạm vi nghiên cứu

- Tìm hiểu về mpls
- Tìm hiểu về mpls để ứng dụng vào thiết lập mạng riêng ảo
5.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: hiểu được mpls, tầm quan trọng và ảnh hưởng của
mpls đến công nghệ mạng

-15-


- Ý nghĩa thực tiễn: thấy được ưu và nhược điểm của mpls từ đó thấy
được úng dụng của mpls trong thiết lập mạng riêng ảo
ó.Phương pháp nghiên cứu.
- Nghiên cứu thực tiễn: thu thập các tài liệu liên quan đến tri thức về mpls, ứng
dụng trong thiết lập mạng riêng ảo
7.Cấu trúc khóa luân.
■

Khóa luận gồm có 3 chương:

• Chương 1: Giới thiệu về các công nghệ chuyển mạch trong
WAN
• Chương 2: Giới thiệu các khái niệm, thành phần và một số cơ
chế hoạt động của công nghệ MPLS.
• Chương 3: Giới thiệu khái quát về mạng riêng ảo VPN, các khó
khăn gặp phải trong thiết lập VPN và ứng dụng của công nghệ
MPLS trong xây dựng VPN. Tuy nhiên trong phần này chỉ đưa
ra ứng dựng MPLS trong thiết lập VPN lớp 3 và ở chế độ hoạt
động khung ( Frame-mode MPLS)

-16-


CHƯƠNG1
WAN VÀ CÁC CÔNG NGHỆ TRONG WAN
1.1 Khái niệm WAN
•

WAN (viết tắt của Wide Area Network) còn gọi là mạng diên rộng,
chỉ các mạng máy tính lớn có phạm vi địa lý từ vài trăm cho đến vài
ngàn km có thể trong một quốc gia hay cả lục địa. Chúng kết nối giữa
các mạng LAN (viết tắt của Local Areal Network), CAN (viết tắt của
Campus Area Network), MAN (Metropolican Area Network) ... lại
với nhau để trao đổi thông tin trong nội bộ một công ty giữa các chi
nhánh ở khắp nơi, hoặc giữa các công ty khác nhau.
Một ví dụ thường thấy nhất của mạng WAN đó là Internet mà chúng
ta gặp hàng ngày.

Hình 1.1 Các kết nối thường gặp trong WAN

- 17-


1.2.1 Leased line
Leased line là đường truyền kết nối dành riêng dạng point-to-point
(điểm-tới-điểm) được nhà cung cấp dịch vụ thiết lập cho thuê bao.
Leased line thường được sử dụng khi thuê bao yêu cầu đường truyền
riêng biệt có tốc độ ổn định và bảo mật cao. Tuy nhiên Leased line có
nhược điểm lớn đó là phí thuê bao rất đắt, nhu cầu sử dụng tại các thời
điểm trong ngày không giống nhau do đó dẫn tới lãng phí đường
truyền khi không dùng đến.

Hình 1.2 Leased line
1.2.2 Circuit-switched (Chuyển mạch kênh)
Chuyển mạch kênh là dạng chuyển mạch trong đó mạch (hay kênh) sẽ
được thiết lập giữa các điểm trước khi người sử dụng cổ thể trao đổi
thông tin với nhau. Các kênh này là dành riêng các thuê bao khác
không thể sử dụng cho tới khi kênh đổ được giải phóng. Thậm chí nếu
trong quá trình đang thiết lập mà không cổ bất kỳ sự trao đổi thông tin
xảy ra qua kênh thì kênh vẫn được duy trì.
1.2.3 Packet-switched (Chuyển mạch gói)
Trong mạng chuyển mạch gói thì các thông tin sẽ được truyền đi dưới
dạng gói tin. Các gói sẽ được truyền tới đích nhờ các giao thức định
tuyến chạy trên các thiết bị chuyển mạch. Các gói tin của cùng một dữ
-18-


liệu có thể được truyền tới đích bằng nhiều đường khác nhau. Chuyển
mạch gói có ưu điểm lớn đó là trễ khi truyền tin nhỏ và chi phí rẻ hơn
so với chuyền mạch kênh và leased line. Dữ liệu khi cần truyền thì

mới được chia thành các gói tin và truyền, do đó sẽ không lãng phí
kênh truyền.

Hình 1.3 Các góỉ tỉn trong mạng chuyển mạch góỉ
1.2.4 Cell-wỉtched (Chuyển mạch tế bào)
Chuyển mạch tế bào thường gặp là ATM.

về cơ bản thì chuyển mạch

tế bào ATM giống với chuyển mạch gói.

Hình 1.4 Mô hình của mạng sử dụng gỉao thức ATM

-19-


Nhưng ở đây thì các gói được định nghĩa với kích thước là các tế bào
gồm 53 byte - gồm có 48 byte dữ liệu và 5 byte thông tin để định
tuyến. Do có kích thước khá nhỏ cho nên tốc độ của ATM rất cao và
thời gian trễ khi truyền các tế bào nhỏ hơn nhiều so với các loại
chuyển mạch khác. ATM có tốc độ truyền dữ liêu trên 155Mbps. Với
chuyển mạch ATM đã tạo ra khả năng truyền các ứng dụng đòi hỏi
thời gian thực như voice, video trên nền chuyển mạch tế bào với chi
phí thấp hơn so với chuyển mạch kênh.
Trong ATM các tế bào chứa thông tin để xác định chỉ số VPi và VCi,
trong đó VP là xác định một đường truyền vật lý nào đó giữa 2 nút
mạng, còn v c xác định băng thông logic trong đường truyền vật lý
này.
1.3 Nhược điểm của các phương thức trong WAN hiện nay

1.3.1

Phương thức định tuyến lớp 3

Hiện nay phương thức định tuyến chủ đạo trong mạng là IP. Phương
thức IP truyền thống có các đặc điểm sau:
• Các giao thức định tuyến được sử dụng để phân phối và trao
đổi thông tin định tuyến lớp 3
• Định tuyến và truyền gói tin chủ yếu dựa trên địa chỉ IP đích
• Tại mọi điểm trong mạng thì các thiết bị định tuyến ( router,
switch layer 3) đều phải thực hiện tra trong bảng định tuyến
của mình khi nhân được gói tin cần truyền.

-20-


Hình 1.5 Update thông tỉn và tìm đường dựa theo IP
1.3.2 Công nghệ chuyển mạch lớp 2
Các công nghệ chuyển mạch thường gặp hiện nay trong WAN là
ATM, Frame Relay. Các phương pháp này có đặc điểm:
• Các layer 2 path (ví dụ virtual circuit) phải được cấu hình bằng
tay trên các thiết bị chuyển mạch.
• Các thiết bị lớp 2 không có khả năng định tuyến và tìm đường
như thiết bị lớp 3, do vậy dẫn tới đường đi sẽ không tối ưu

Hình 1.6 Chuyển mạch IP over ATM

1.4 Kết luận

Với các nội dung đã được đề cập ở trên, ta có cái nhìn tổng quan về

các công nghệ chuyển mạch WAN truyền thống, nhược điểm của công
nghệ đó. Và yêu cầu đặt ra là phải có một công nghệ mới ra đời khắc
-21-


phục được các nhược điểm này, đồng thời giúp nâng cao chất lượng
và hiệu quả của mạng.

-22-


CHƯƠNG 2
CỒNG NGHÊ MPLS
2.1 Tỗng quan về MPLS

2.1.1 Kháỉ nỉệm và sự phát trỉển của MPLS
MPLS (viết tắt của Multiprotocol Label Switching) - chuyển mạch
nhãn đa giao thức. MPLS là công nghệ được Internet Engineering
Task Force (IETF) định nghĩa ra để giải quyết các vấn đề khó khăn
đang gặp phải trong mạng hiện nay.
Trong mạng sử dụng công nghệ MPLS thì các gói tin bên trong nó sẽ
chứa một thông tin gọi là nhãn. Dựa vào các nhãn được gán này thì
các gói tin sẽ được chuyển mạch và truyền đi trong mạng với tốc độ
chuyển mạch cao, cùng với khả năng điều khiển theo các chính sách
đã định trước.
Sự phát triển của MPLS
Ci&co Calls я
BOFat IETF Io
Standardize
Tag Switching

Cisco Ships I Traffic Engineering
MPLS ТЕ I
Deployed

IP Switching
from Ipsilon

Cisco Ships
MPLS (Tag

Switching)

Time

1996

1997

1998

MPLS VPN
Deployed

1999

Large Scale
Deployment

2000

2001

Hình 2.1 Sự phát trỉển của MPLS
Với những khó khăn gặp phải trong mô hình IP over ATM, thì 1 công
nghệ mới đã được đưa ra đó là chuyển mạch nhãn. Giữa tính chất
-23-


không kết nối trước của IP và kết nối nhờ giao thức báo hiệu, ý tưởng
đầu tiên là cho ra đời khái niệm luồng thông tin. Luồng thông tin này
là 1 dòng các gói tin phải được đối xử như nhau bởi các router. Điều
này được thực hiện bởi gán 1 nhãn cho luồng thông tin đó. Nó có thể
thay thế quá trình định tuyến nhờ chuyển mạch nhãn.
Năm 1996: Ipsilon đưa ra IP Switching, Với ưu điểm của mình thì
công nghệ này hứa hẹn khả năng rất tốt, tuy nhiên sự thiếu sót trong
hỗ trợ QoS là 1 lỗi lớn về kỹ thuật.
Năm 1997 Đối mặt với sự phát triển của các router tốc độ cao và IP
Switching của Ipsilon, Cisco đã đưa ra ra Tag Switching. Đây là tiền
thân của MPLS. Cisco sau đó đã đề xuất lên IETF để chuẩn hóa và
phát triển Tag Switching.
Từ 1997-2001 thì các ứng dụng của công nghệ MPLS đã được ra đời
và hoàn thiện sao cho phù hợp với hệ thống mạng hiện tại.
2.1.2 Ưu điểm của MPLS so với các công nghệ trước
•

Tốc độ chuyển mạch cao

Trước đây, khi các router muốn thực hiện chuyển mạch gói tin IP mà
nó nhận được thì router sẽ phải xem địa chỉ IP đích trong gói tin đó và

thực hiện tra bảng định tuyến của mình để tìm thông tin đến mạng
đích. Quá trình chuyển mạch sử dụng CPU tra bảng định tuyến sẽ rất
phức tạp và chậm khi bảng định tuyến của router lớn. Vì vậy sẽ làm
cho quá trình truyền gói tin IP bị trễ nhiều. So với cách chuyển mạch
trước đây thì chuyển mạch gói tin nhờ thông tin nhãn chứa trong gói
tin đó sẽ nhanh hơn rất nhiều do việc chuyển mạch nhãn được thực
hiện nhanh và dễ dành nhờ chuyển mạch bằng phần cứng.

-24-


Hình 2.2 Cơ chế truyền các góỉ tỉn trong MPLS
Tuy nhiên với những công nghệ cải tiến hiện nay, thì với các router
chuyển mạch IP thông thường, việc chuyển mạch gói tin đã dựa trên
phần cứng như ASIC ( viết tắt của Application-Specific Intergrated
Circuits ) - chứa các thông tin chuyển mạch. CPU lúc này sẽ chỉ được
sử dụng để tính toán các thông tin định tuyến. Với chuyển mạch từ
phần cứng thì tốc độ chuyển mạch các gói tin IP rất cao (lên tới hàng
chục Gbps) tương đương với chuyển mạch nhãn. Do đó ứng dụng
MPLS để nâng cao tốc độ chuyển mạch hiện không phải là ưu điểm
chính và chủ yếu đưa MPLS vào ứng dụng trong mạng hiện nay.
•

Thiết lập một cơ sở hạ tầng mạng thống nhất

Với MPLS, ý tưởng đưa ra đó là gán nhãn cho tất cả các gói tin ở đầu
vào dựa theo địa chỉ đích hoặc một thông số tiêu chuẩn nào đó, và
toàn bộ lưu lượng của mạng sẽ được truyền trên một nền thống nhất.
IP ngày nay đã trở thành một giao thức phổ biến trong tất cả các
mạng, một trong những lý do chính đổ là rất nhiều công nghệ có thể

được truyền thông qua nó. IP không chỉ truyền dữ liệu và thậm chí cả
thoại nữa.
Với sự kết hợp của MPLS với IP, thì khả năng truyền của mạng được
mở rộng rất nhiều. Bằng cách gán nhãn cho các gói tin cho phép thực
hiện truyền các giao thức khác nhau ngoài IP thông qua MPLS. Công

-25-