Nghiên cứu tích hợp công nghệ MPLS trên mạng Mobile Backhaul

Đồ án tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian tìm hiểu và thực hiện đề tài “Nghiên cứu tích hợp công nghệ
MPLS trên mạng Mobile Backhaul” em đã nhận rất nhiều được sự giúp đỡ cũng như
những kinh nghiệm quý báu cả trong công việc lẫn trong cuộc sống.
Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới Thầy Trần Hoàng
Diệu, người đã tận tình chỉ bảo em trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Thầy đã dạy cho em không chỉ kiến thức mà còn rất nhiều kinh nghiệm sống quý báu.
Trong quá trình nghiên cứu em đã gặp phải nhiều khó khăn nhưng Thầy luôn là động
viên, giúp đỡ để em hoàn thành được đề tài.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn
thông nói chung, các Thầy cô trong Khoa Viễn thông I nói riêng đã tạo điều kiện thuận
lợi cho em thực hiện đề tài này.
Lời cuối cùng em xin cảm ơn tất cả bạn bè, anh chị em gần xa đã luôn ở bên cổ
vũ động viên trong suốt quá trình em thực hiện để tài. Đặc biệt con xin gửi lời cảm ơn
đến gia đình, bố mẹ, người đã sinh ra, chỉ bảo, nuôi lớn để con được như ngày hôm
nay.
Tuy em đã cố gắng để thực hiện đề tài nhưng do thời gian và trình độ có hạn
nên sẽ vẫn còn nhiều thiếu sót và hạn chế. Kính mong nhận được sự góp ý của Thầy cô
và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Bùi
Diệp

Ngọc
–

1

Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC

Bùi
Diệp

Ngọc
–

2


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH VẼ

Bùi
Diệp

Ngọc
–

3


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bùi
Diệp

Ngọc
–

4


Đồ án tốt nghiệp

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ATM
AToM

Asynchronous Transfer Mode
Any Transport over MPLS

Công nghệ ATM
Ứng dụng MPLS lớp 2

BGP
BSC
BTS
CESoPSN
CP
CR-LDP

Boder Gateway Protocol

Base Station Controller
Base Transceiver Station
Circuit Emulation Services over Packet
Control Plane
Constraint-based Routing Label
Distribution Protocol

Giao thức định tuyến cổng biên
Giao thức định tuyến cổng biên
Điều khiển trạm gốc
Công nghệ CESoPSN
Mặt phẳng điều khiển
Giao thức phân phối nhãn dựa định tuyến
ràng buộc

CSPF

Constrained Shortest Path First

DLCI
FEC
FIB
FP

Data link Connection Identifier
Forwarding Equivalence Class
Forwarding Information Base
Forwarding Plane

Thuật toán tìm đường ngắn nhất dựa trên ràng

buộc
Nhận dạng lớp liên kết dữ liệu
Lớp chuyển tiếp tương đương
Cơ sở thông tin chuyển tiếp
Mặt phẳng chuyển tiếp

FTN
GSM

FEC to NHLFE
Global System for Mobile
Communications

Ánh xạ FEC vào NHLFE
Mạng thông tin di động 2G

HDLC
ILM
IP
LDP
LER
LFIB

High-Level Data Link Control
Incoming Label Map
Iternet Protocol
Label Distribute Protocol
Label Edge Router
Label Fowarding Information Base

Điều khiên liên kết dữ liệu ở lớp cao
Ánh xạ nhãn đến NHLFE
Công nghệ IP
Giao thức phân phối nhãn
Bộ đinh tuyến MPLS tại biên
Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn

LIB
LSP
LSR
LTE
MAC

Label Information Base
Label Switching Path
Label Switching Router
Long Term Evolution
Media Access Control hay Medium
Access Control
Multi-Protocol Label Switching
Next-hop Label Forwarding Entry
Network Layer Protocol Identifier
Open Systems Interconnection
Reference Model
Open Shortest Path First
Per-hop Behavior
Penultimate Hop Popping
Point-to-Point Protocol
Quality of Service
Routing Information Base

Radio Network Controller
Resource Reservation Protocol

Cơ sở thông tin nhãn
Đường chuyển mạch nhãn
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
Công nghệ mạng 4G
Điều khiển truy nhập môi trường truyền dẫn

MPLS
NHLFE
NLPID
OSI
OSPF
PHB
PHP
PPP
QoS
RIB
RNC
RSVP

Bùi
Diệp

Ngọc
–

Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Mục nhập chuyển tiếp nhãn

Nhận dạng giao thức lớp mạng
Mô hình tham chiếu OSI
Giao thức định tuyến nội miền
Xử lý dịch vụ tại mội nút
Gỡ nhãn ở hop áp chót
Giao thức liên kết dữ liệu điểm điểm
Cơ sở thông tin định tuyến
Khối điều khiển vô tuyến
Giao thức định trước tài nguyên

5


Đồ án tốt nghiệp
SAToP
SONET/SDH
TCP
TDM
TE
UDP
UMTS

Structure-Agnostic TDM over Packet
SONET-Synchronous Digital Hierarchy
Transmission Control Protocol
Time Division Multiplexing
Traffic Engineering
User Datagram Protocol
Universal Mobile Telecommunications
System

Công nghệ SAToP
Hệ thống truyền dẫn đồng bộ trên miền quang
Giao thức điều khiển truyền vận
Ghép kênh phân chia theo thời gian
Kĩ thuật lưu lượng
Giao thức truyền dữ liệu không tin cậy
Mạng thông tin di động 3G

VCI
VPI

Virtual Chanel Indentify
Virtual Path Indentify

Nhận dạng kênh ảo
Nhận dạng đường ảo

LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển của công nghệ đã mở ra nhiều loại hình dịch vụ và ứng dụng di
động mới. Các dịch vụ ứng dụng này đòi hỏi nhiều hơn nhu cầu về tài nguyên băng
thông. Mạng Mobile Backhaul với truyền dẫn TDM hay IP/ATM không còn khả năng
đáp ứng được khối dung lượng dữ liệu ngày càng gia tăng này. Yêu cầu cấp thiết được
đặt ra với các nhà mạng là phải nâng cấp phân đoạn Mobile Backhaul hiện có trên cơ
sở hiệu quả, tiết kiệm nhưng vẫn duy trì được hạ tầng mạng hiện tại, đồng thời các giải
pháp được đề ra phải phù hợp với xu thế của thời đại là hội tụ mạng trên nền toàn IP
để có thể tạo lên một cơ sở cho các hướng phát triển tiếp theo của các mạng thông tin
di động. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS phát triển dựa trên sự kết
của công nghệ IP và công nghệ ATM, tận dụng được những ưu điểm của hai công nghệ
này là giải pháp tối ưu cho việc nâng cấp mạng Mobile Backhaul của các nhà mạng.

Trong phạm vi của luận văn em xin trình bày về về đặc điểm của MPLS cùng với
những ứng dụng của nó trong việc tối ưu mạng Mobile Backhaul
Luận văn gồm có 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ MPLS. Chương này trình bày về những
đặc điểm cơ bản của công nghệ MPLS
Chương 2: Nghiên cứu các giải pháp công nghệ ứng dụng trong mạng
Mobile Backhaul. Chương này trình bày một số công nghệ và một số giải pháp đã
được sử dụng để tối ưu mạng Mobile Backhaul
Chương 3: Nghiên cứu giải pháp ứng dụng công nghệ IP/MPLS trong mạng
Mobile Backhaul. Chương này trình bày về các ứng dụng, kĩ thuật trong MPLS áp
dụng để tối ưu mạng Mobile Backhaul

Bùi
Diệp

Ngọc
–

6


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ MPLS
Chương này giới thiệu tổng quan cùng với các đặc điểm cơ bản và một số cơ
chế giao thức trong công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS-Multi-Protocol
Label Switching
1.1. Tổng quan về công nghệ MPLS

1.1.1. Giới thiệu chung
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 các router nhưng vẫn không
tránh khỏi tình trạng nghẽn mạch. Lý do là các giao thức định tuyến thường hướng lưu
lượng vào cùng một số các kết nối nhất định dẫn đến kết nối này bị quá tải trong khi
một số các nốt khác lại không được sử dụng. Đây là tình trạng phân bố tải không đồng
đều 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) dựa trên giao thức IP over ATM.
IP là công nghệ nguyên thủy trên mạng Internet, sử dụng địa chỉ đích cho bài
toán định tuyến và quá trình chuyển tin được thực hiện tại mặt phẳng chuyển tiếp
thông qua bảng chuyển tiếp. Các thông tin chuyển tiếp được xác định thông qua thông
tin trong bảng định tuyến. Ưu điểm của công nghệ này là có tính mềm dẻo cao hỗ trợ
được nhiều loại ứng dụng nhưng có tốc độ chậm, không đảm bảo chất lượng cho các
ứng dụng cần thời gian thực và yêu cầu trễ thấp.
ATM là công nghệ hướng kết nối sử dụng tiêu đề cho bài toán định tuyến và
truyền tin, sử dụng các nhãn VPI/VCI để kết nối giữa một tuyến đầu vào tới một tuyến
đầu ra cảu một nút mạng. ATM hỗ trợ nhiều loại dữ liệu, có đặc tính phân lớp dịch vụ,
tốc độ nhanh đảm bảo QoS, nhưng hệ thống báo hiệu phức tạp và không có tính mềm
dẻo.
Khi các ISP mở rộng mạng theo hướng IP over ATM họ càng nhận thấy rõ nhược
điểm của mô hình này. Các bộ định tuyến tạo thành điểm nút tắc nghẽn và không hỗ
trợ lưu lượng ổn định tại tốc độ quá cao, các bảng định tuyến quá lớn cà việc truy nhập
địa chỉ mất quá nhiều thời gian , trong khi hả năng của trường chuyển mạch ATM là
rất lớn.
Sự bùng nổ mạng Internet dẫn tới xu hướng hội tụ các mạng viễn thông như
mạng thoại, truyền hình… dựa trên Internet, tốc độ truyền tin nhanh, nhưng phải mềm
dẻo trong quá trình định tuyến và chuyển tiếp gói tin. Công nghệ MPLS (Multi Protocol Label Switching) ra đời kết hợp được những ưu điểm của hai công nghệ IP và
ATM.
MPLS (Multi-Protocol Label Switching) là công nghệ lai được phát triển dựa
những đặc tính tốt nhất của công nghệ định tuyến lớp 3 và chuyển mạch lớp 2 cụ thể là

sự kết hợp của công nghệ IP và công nghệ ATM. Trong mô hình OSI MPLS nằm trên
lớp 2 và dưới lớp 3, đôi khi có thể gọi là lớp 2,5.

7


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Hình 1.1: MPLS trong mô hình OSI
“Đa giao thức” nghĩa là MPLS có thể hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng, không chỉ
riêng IP. Ngoài ra các nhà cung cấp mạng có thể cấu hình và chạy MPLS trên các công
nghệ lớp 2 khác nhau như Fram Relay … không chỉ riêng ATM. Về mặt lý thuyết điều
này là đúng, nhưng trong thực tế MPLS thường tập trung vào việc vận chuyển các dịch
vụ IP trên nền ATM.
MPLS là giải pháp nhằm liên kết định tuyến lớp mạng và cơ chế hoán đổi nhãn
thành một giải pháp đơn nhất để đạt được các mục tiêu sau:

• Cải thiện hiệu năng định tuyến
• Cải thiện tính mềm dẻo của định tuyến trên các mô hình xếp chồng truyền thống.
• Tăng tính mềm dẻo trong quá trình đưa vào và phát triển các loại hình dịch vụ
mới.
Mạng MPLS có khả năng chuyển các gói tin lớp 3 bằng việc xử lý từng gói và
chuyển tiếp gói tin tại lớp 2 sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn. MPLS dựa trên mô hình
ngang cấp, vì vậy mỗi một thiết bị MPLS chạy một giao thức định tuyến IP, trao đổi
thông tin định tuyến với các thiết bị lân cận, và chỉ duy trì một không gian cấu hình
mạng và một không gian địa chỉ.
MPLS chia bộ định tuyến làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và
chức năng điều khiển. Phần chức năng chuyển gói tin với nhiệm vụ gửi gói tin giữa

các bộ định tuyến IP, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như của ATM. Trong
MPLS nhãn là một thực thể có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng. Kỹ
thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm chặng kế tiếp của gói tin trong một bảng
chuyển tiếp nhãn, sau đó thay thế giá trị nhãn của gói rồi chuyển ra cổng ra của bộ
định tuyến. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin thông thường và do
8


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

vậy cải tiến khả năng của thiết bị. Các bộ định tuyến sử dụng thiết bị này gọi là bộ
định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label switching Router). Phần chức năng điều
khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối
thông tin định tuyến giữa các LSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến
thành bảng định tuyến chuyển mạch nhãn. MPLS có thể hoạt động được với các giao
thức định tuyến Internet như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Boder
Gateway Protocol) hay PNNI của ATM. Do MPLS hỗ trợ điều khiển lưu lượng và cho
phép thiết lập tuyến cố định nên việc đảm bảo dịch vụ của các tuyến là hoàn toàn khả
thi. Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế định tuyến lại nhanh (Fast Routing).
Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng hỗ trợ việc quản lý mạng được dễ
dàng hơn. Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tin
thuộc một FEC (Forwarding Equivalence Class) có thể được xác định bởi giá trị của
nhãn. Do vậy, trong miền MPLS, các thiết bị đo lưu lượng mạng có thể dựa trên nhãn
để phân loại các gói tin. Bằng cách giám sát lưu lượng tại các bộ định tuyến chuyển
mạch nhãn LSR, nghẽn lưu lượng nhanh chóng được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn
lưu lượng có thể xác định. Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương thức này không
đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ (ví dụ như trễ xuyên suốt của
miền MPLS). Việc đo trễ có thể được thực hiện bởi giao thức lớp hai. Để giám sát tốc

độ của mỗi luồng và đảm bảo các luồng lưu lượng tuân thủ tính chất lưu lượng đã
được định trước, hệ thống giám sát có thể dùng một thiết bị định dạng lưu lượng. Thiết
bị này sẽ cho phép giám sát và đảm bảo tuân thủ đặc tính lưu lượng mà không cần thay
đổi các giao thức hiện có.
Khi một gói tin vào mạng MPLS, các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn không
thực hiện chuyển tiếp theo từng gói mà thực hiện phân loại gói tin vào trong các lớp
tương đương chuyển tiếp FEC, sau đó các nhãn được ánh xạ vào trong các FEC. Một
giao thức phân bổ nhãn LDP được xác định và chức năng của nó là để ấn định và phân
bổ các ràng buộc nhãn cho các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR. Khi LDP hoàn
thành nhiệm vụ của nó, một đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP được xây dựng từ lối
vào tới lối ra. Khi các gói vào mạng, LSR lối vào kiểm tra nhiều trường trong tiêu đề
gói để xác định xem gói thuộc về FEC nào. Nếu đã có một ràng buộc nhãn/FEC thì
LSR lối vào gắn nhãn cho gói tin và định hướng nó tới giao diện đầu ra tương ứng.
Sau đó gói được hoán đổi nhãn qua mạng cho đến khi nó đến LSR lối ra, lúc đó nhãn
bị loại bỏ và gói được xử lý tại lớp 3. Hiệu năng đạt được ở đây là nhờ việc đưa quá
trình xử lý lớp 3 tới biên của mạng và chỉ thực hiện một lần tại đó thay cho việc xử lý
tại từng node trung gian như của IP. Tại các node trung gian việc xử lý chỉ là tìm sự
phù hợp giữa nhãn trong gói và thực thể tương ứng trong bảng kết nối LSR và sau đó
hoán đổi nhãn - quá trình này thực hiện bằng phần cứng.
Mặc dù hiệu năng và hiệu quả là hai kết quả quan trọng, song chúng không phải
là các lợi ích duy nhất mà MPLS cung cấp. Trong mắt của những nhà cung cấp các
mạng lớn, thì khả năng để thực hiện kỹ thuật lưu lượng tiên tiến mà không phải trả giá
về hiệu năng của MPLS được quan tâm đặc biệt.

9


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

MPLS thực hiện các chức năng sau:

• Xác định cơ cấu quản lý các tính năng khác nhau của các luồng lưu lượng, như
•
•
•
•

các luồng giữa các máy, phần cứng khác nhau hoặc thậm chí các luồng giữa
những ứng dụng khác nhau.
Duy trì sự độc lập của các giao thức lớp 2 và 3.
Cung cấp phương pháp ánh xạ địa chỉ IP với các nhãn đơn giản, có độ dài cố
định được sử dụng bởi các công nghệ chuyển tiếp gói và chuyển mạch gói khác
nhau
Giao diện với các giao thức định tuyến hiện có như giao thức đặt trước tài
nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol) và giao thức mở đường ngắn
nhất đầu tiên (OSPF)
Hỗ trợ IP, ATM và giao thức lớp 2 Frame – Relay.

Trong MPLS việc truyền dữ liệu xảy ra trên các đường chuyển mạch nhãn LSP
(Label Switch Path) tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp
gói của FEC nào đó sử dụng cơ chế chuyển đổi nhãn. LSP được thiết lập trước khi
truyền dữ liệu. Các nhãn được phân bổ bằng việc sử dụng giao thức phân bổ nhãn LDP
(Label Ditribution Protocol), RSVP hay các giao thức định tuyến như giao thức định
tuyến cổng biên (BGP) và giao thức định tuyến nội miền OSPF. Mỗi gói tin sẽ mang
các nhãn trong suốt hành trình của chúng từ nguồn tới đích. Bởi vì các nhãn có độ dài
cố định được chèn ở đầu gói hoặc tế bào nên có thể chuyển mạch gói nhanh giữa các
tuyến liên kết bằng phần cứng.
1.1.2. Thành phần cơ bản của mạng MPLS

Trong mạng chuyển mạch kênh các thiết bị thông minh thường đặt ở trong mạng
lõi như MSC, SGSN, trong mạng IP thì các thiết bị thông minh bao gồm tất cả thiết bị
trong mạng lõi và thiết bị ở biên. Nhưng trong mạng MPLS thì lại có quan điểm hoàn
toàn khác, đó là những thiết bị thông minh sẽ được đẩy ra ngoài biên thực hiện việc
định tuyến, gán nhãn, gỡ nhãn, các thiết bị kém thông minh lại đẩy vào phía trong
mạng lõi chủ yếu làm nhiệm vụ hoán đổi nhãn và chuyển tiếp gói tin. Miền MPLS
được chia thành 2 phần: Phần mạng lõi (Core) và phần mạng biên (Edge).
LSR (Label Switching Router): Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn. LSR là
thành phần quan trọng nhất của mạng MPLS, nó là bộ phận định tuyến, chuyển mạch
tốc độ cao. LSR tham gia vào việc thiết lập đường chuyển mạch nhãn LSP sử dụng các
giao thức báo hiệu nhãn thích hợp và chuyển các gói dữ liệu trong phạm vi mạng
MPLS dựa trên các đường đã thiết lập bằng thủ tục phân phối nhãn. Các LSR trong
MPLS-Core chủ yếu thực hiện công việc chuyển mạch gói tin. Các LSR ở biên hay
còn gọi LER sẽ thông minh hơn để thực hiện thêm nhiều chức năng.

• LSR ngõ vào (ingress LSR) xử lý lưu lượng đi vào miền MPLS
• LSR chuyển tiếp (Triansit-LSR) xử lý lưu lượng bên trong miền MPLS;
• LSR ngõ ra (Egress LSR) xử lý lưu lượng ra khỏi miền MPLS

10


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

• LSR biên (Edge LSR) thường được sử dụng như là tên chung cho cả LSR lối
vào và lối ra.

Hình 1.2: Miền MPLS

LER-Label Edge Router: Là thiết bị hoạt động tại biên của mạng truy nhập và
mạng MPLS hay là những LSR-edge. LER hỗ trợ nhiều cổng kết nối từ những mạng
khác (như Frame Relay, ATM và Ethernet). LER có vai trò rất quan trọng trong việc
gán và tách nhãn khi lưu lượng đi vào hoặc đi ra trong mạng MPLS đồng thời là tham
gia vào việc thiết lập đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switching Path). Các LER
này có thể là bộ định tuyến lối vào (ingress Router) hoặc bộ định tuyến lối ra (Egress
Router).
FEC-Forwarding Equivalence Class (Lớp chuyển tiếp tương đương): FEC là
dòng lưu lượng các gói tin được xử lý chuyển tiếp giống nhau và được chuyển tiếp
trên những tuyến đường giống nhau. Tất cả các gói tin thuộc cùng một FEC sẽ có
chung một nhãn kể cả khi địa chỉ đích trên mào đầu của chúng có địa chỉ IP khác nhau.
Các LSR ngõ vào sẽ thực hiện việc phân loại và ấn định gói tin vào một FEC để sử
dụng một nhãn. Mặc định LSR trong lõi sẽ không thực hiện việc phân loại này nữa mà
chỉ hoán đổi nhãn để chuyển tiếp gói tin dựa trên nhãn. Các dạng của FEC:

•
•
•
•

MPLS unicast FEC: Tương ứng với mạng đích trong RIB
MPLS multicast FEC: tương ứng với địa chỉ đích multicast
MPLS VPN FEC: tương ứng với bảng định tuyến VPN
MPLS QoS FEC: Tương ứng với sự kết hợp của địa chỉ mạng đích với giá trị
Exp trong nhãn.

LSP-Label Switching Path (Đường chuyển mạch nhãn): Là tuyến tạo ra từ
đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói của một FEC nào đó sử
11

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

dụng cơ chế hoán đối nhãn. Các đường chuyển mạch nhãn chứa một chuỗi các nhãn
tại tất cả các nút dọc theo tuyến từ nguồn tới đích. LSP được thiết lập trước khi truyền
dữ liệu hoặc trong khi xác định luồng dữ liệu nào đó. Các nhãn được phân phối bằng
việc sử dụng giao thức phân phối nhãn (Label Distribution Protocol-LDP) hoặc giao
thức dành trước tài nguyên (Resource Reservation Protocol - RSVP) trên các giao thức
định tuyến như giao thức cổng biên (Border Gateway Protocol - BGP) và giao thức
định tuyến nội miền OSPF (Open Shortest Path First OSPF). Mỗi gói dữ liệu được
đóng gói lại và mang các nhãn trong suốt thời gian di chuyển từ nguồn tới đích.
Chuyển mạch dữ liệu tốc độ cao hoàn toàn có thể thực hiện dựa theo phương pháp này,
vì các nhãn có độ dài cố định được chèn vào phần đầu của gói tin hoặc tế bào và có thể
sử dụng bởi phần cứng để chuyển mạch nhanh các gói dữ liệu giữa các liên kết.
1.1.3. Kiến trúc chức năng của một nút MPLS
Cấu trúc một nút trong mạng MPLS cụ thể là LSR, LER bao gồm có 2 phần
chính: mặt phẳng điều khiển CP có các bảng RIB (Routing Information Base), LIB
(Labels Informattion Base) và mặt phẳng chuyển tiếp có các bảng FIB (Fowarding
Information Base) và LFIB (Label Forwarding Information Base).

Hình 1.3: Kiến trúc một nút LSR
1.1.3.1. Mặt phẳng điều khiển (CP – Control Plane)
Là một phần kiến trúc của router chịu trách nhiệm cho việc thu thập và quảng bá
các thông tin để sử dụng cho việc chuyển tiếp lưu lượng. Trong mặt phẳng điều khiển,
router sẽ sử dụng các giao thức định tuyến như OSPF, IS-IS để xây dựng lên bản cơ sở
định tuyến RIB và sử dụng các giao thức trao đổi nhãn xây dựng lên bảng cơ sở thông
tin nhãn LIB. Các thông tin trong bảng RIB, LIB sẽ được router cung cấp cho mặt
12

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

phẳng chuyển tiếp FD xây dựng lên bảng cơ sở thông tin chuyển tiếp FIB và bảng cơ
sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB
Bảng RIB – Routing Information Base: cho biết được giao thức định tuyến
hoạt động và thông tin về tuyến đường đến mạng đích sử dụng định tuyến IP truyền
thống. Các thông tin trong bảng RIB sẽ kết hợp với cơ chế báo hiệu trong mạng MPLS
bằng một giao thức phân phối nhãn để xây dựng lên LIB. Cấu trúc trong bảng RIB cơ
bản bao gồm: PROTOCOL, PREFIX, NEXT-HOP.

Bảng 1.1.: Bảng RIB cơ bản
Bảng LIB – Label Information Base: Trong mạng MPLS cơ chế báo hiệu sẽ
chịu trách nhiệm cho việc thiết lập quan hệ ràng buộc giữa hai LSR lân cận nhau bằng
việc sử dụng các giao thức trao đổi nhãn. Giao thức trao đổi nhãn kết hợp với các
thông tin trong bảng RIB để gán nhãn cho mạng đích và đưa vào bảng LIB. Cấu trúc
trong bảng LIB cơ bản gồm có: PREFIX, LSR/LOCAL, LABEL. Dựa vào bảng LIB ta
có thể thấy được nhãn nào được gán tại router và quảng bá cho router khác hay nhãn
nào nhận được từ một router quảng bá lân cận.

Bảng 1.2: Bảng LIB cơ bản
1.1.3.2. Mặt phẳng chuyển tiếp (FP – Fowarding Plane)
Là một phần kiến trúc của router LSR chịu trách nhiệm cho việc quyết định cho
việc chuyển tiếp gói tin. Gồm có 2 bảng là FIB (Fowarding Information Base) và
LFIB (Label Forwarding Information Base).Việc chèn nhãn, hoán đổi nhãn hay gỡ
nhãn sẽ thực hiện trong bảng này.
Bảng FIB - Fowarding Information Base: Trong mạng MPLS cisco đưa ra kĩ

thuật chuyển mạch CEF – Cisco Express Forwarding nhằm tăng tối đa tốc độ chuyển
mạch qua nút. Bảng FIB sẽ được xây dựng dựa trên những thông tin từ bảng RIB. Nếu
gói tin đến không có nhãn thì FIB sẽ chuyển tiếp gói tin đi như gói tin bình thường dựa
trên IP next-hop. Nếu gói tin đên có nhãn thì FIB sẽ chuyển tiếp gói tin theo nhãn của
hop tiếp theo. Bảng FIB gồm có: PREFIX, NEXT-HOP, LABEL.

13


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Bảng 1.3: Bảng FIB cơ bản
Bảng LFIB – Label Forwarding Information Base: Bảng LFIB được xây dựng
dựa trên những thông tin có được từ bảng LIB. Cũng sử dụng kĩ thuật CEF, bảng LFIB
sẽ lưu trữ các nhãn dùng để chuyển tiếp các gói tin chứ không lưu trữ toàn bộ những
ràng buộc nhãn như bảng FIB. “Incoming Label” được hiểu như nhãn phát sinh tại
LSR này và được quảng bá cho LSR kế cận. “Outgoing Label” là nhãn nhận được từ
một LSR quảng bá về. Nếu gói tin đến có nhãn thì LFIB sẽ hoán đổi nhãn “Incoming
Label” thành “Outgoing Label” và chuyển gói tin gán nhãn đi. Khi gói tin đến là một
gói IP bình thường thì nó sẽ căn cứ vào bảng LIB sẽ thực hiện việc chèn nhãn. Việc gỡ
nhãn ra khỏi gói tin cũng được thực hiện ở bảng này. Bảng này gồm có: INLABEL,
OUTLABEL, NEXT-HOP.

Bảng 1.4: Bảng LFIB cơ bản
1.1.3.3. Thuật toán chuyển tiếp nhãn

14

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Hình 1.4: Thuật toán chuyển tiếp gói tin
Các mục nhập ILM – Incoming Label Map: Ánh xạ một nhãn đến NHLFE
(Next-hop Label Forwarding Entry)
FTN (FEC to NHLFE): Ánh xạ một FEC vào NHLFE để thực hiện thực hiện
công việc gán nhãn vao gói tin. Nhờ mục nhập FTN mà gói tin đến sẽ được gán nhãn.
NHLFE (Next-hop Label Forwarding Entry): là một mục nhập chứa các tác vụ
với nhãn như chèn nhãn, gỡ nhãn hay thay thế, địa chỉ chặng kế tiếp, giao diện ra và
thông tin layer 2.
Khi một gói tin đến một nút MPLS nó sẽ thực hiện việc kiểm tra nhãn đối với gói
tin. Nếu gói tin có nhãn thì mục nhập ILM sẽ ánh xạ gói tin vào NHLFE để thực hiện
tác vụ hoán đổi nhãn thành nhãn mới và chuyến tiếp gói tin đi với nhãn mới này hay
có thể thực hiện gỡ bỏ nhãn thành gói tin IP. Nếu gói tin đến là một gói tin IP bình
thường thì mục nhập FTN sẽ thực hiện phân lớp dịch vụ và ánh xạ vào NHLFE để
thực hiện việc gán nhãn cho gói tin và chuyển tiếp đi.
1.1.3.4. Hoạt động chuyển tiếp gói tin qua một nút MPLS
Khi một gói tin IP đi đến một nút LSR qua giao diện trên nó, router sẽ thực hiện
kiểm tra nhãn.

• Trường hợp 1: Nếu không có nhãn thì router sẽ tiến hành phân tích mào đầu gói
tin để biết địa chỉ đích và tra trong bảng FIB. Nếu trong bảng FIB không có nhãn
ứng với mạng đích này thì nó sẽ chuyển tiếp gói IP ra giao diện đầu ra. Nếu có
nhãn ứng với mạng đích thì nó tiến hành gán nhãn đó cho gói tin rồi chuyển tiếp
đến hop kế cận trong LSP. Trường hợp này thường tương ứng với những LER
• Trường hợp 2: Nếu gói tin đến đã có nhãn thì router sẽ tra trong bảng LFIB để
thấy được nhãn mới dung để hoán đổi cho nhãn vào và rồi chuyển tiếp qua giao

diện đầu ra. Trường hợp này thường thấy trên những LSR-Transit.
• Trường hợp 3: Khi gói tin gán nhãn đến được LSR-Egress, router này sẽ tiến hành
gỡ nhãn ra khỏi gói tin rồi tra bảng FIB để tìm thông tin tuyến đường của gói tin
này. Việc làm này khiến mạng MPLS không tối ưu vì cùng lúc LSR phải kiểm tra
hai bảng là FIB và LFIB. Để khắc phục sử dụng kĩ thuật PHP để gỡ nhãn ở hop kế
cận với LSR-Egress nhằm tránh tình trạng tìm kiếm kép trên LSR-Egress.
1.1.4. Nhãn
1.1.4.1. Nhãn (Label)
Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và cố định. Nhãn không trực tiếp mã hoá
thông tin của mào đầu lớp mạng. Nhãn được gắn vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho
một FEC (forwarding Equivalence Classes: nhóm chuyển tiếp tương đương) của gói
tin.
Thường thì một gói được ấn định một FEC dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của
nó. Tuy nhiên nhãn không phải là mã hoá địa chỉ đó. Nhãn trong mạng đơn giản nhất
xác định đường đi mà gói có thể truyền qua. Nhãn được mang hay được đóng gói
trong tiêu đề lớp 2 của gói tin. Bộ chuyển tiếp ngõ vào sẽ thực hiện việc ấn định nhãn.
15


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Các thực thể tiếp theo trong mạng sẽ dựa trên nội dung của nhãn để vận chuyển tiếp
gói tin. Bộ đinh tuyến ngõ ra sẽ thực hiện việc tháo nhãn ra khỏi gói tin.
Dạng của nhãn phụ thuộc vào phuơng thức truyền tin mà gói tin được đóng gói.
đối với dạng Frame Relay sử dụng giá trị nhận dạng để kết nối các liên kết dữ liệu
DLCI (Data Link Connection Identifier), ATM sử dụng trường nhận dạng đường ảo và
đường nhận dạng kênh ảo trong tế bào (Virtual Path Identifier/Virtual Circuit
Identifier – VPI/VCI), sau đó gói được chuyển tiếp dựa trên giá trị của chúng.

Hình 1.5: Định dạng chung của nhãn MPLS

•
•
•
•

LABEL (20bit): chứa giá trị nhãn
EXP.bits: CoS(3 bit)- chất lượng dịch vụ
S (1 bit) – bie-stack: xác định nhãn cuối cùng trong ngăn xếp
TTL (8 bit) – time to live :trường định thời

1.1.4.2. Ngăn xếp nhãn
Là một tập có thứ tự các nhãn gán theo gói để chyển tải thông tin về nhiều FEC
và về các LSP tương ứng mà gói 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. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho chế độ hoạt động đường hầm
trong MPLS. Một gói có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này được chứa
trong stack.
Ngăn xếp nhãn thì được tổ chức theo nguyên tắc LIFO. Tại mỗi hop trong mạng
sử lý nhãn sử lý nhãn hiện hành trên đỉnh stack. Chính nhãn này được LSR sử dụng để
chuyển tiếp gói.
Nếu gói tin chưa có nhãn thì stack rỗng (độ sâu của stack bằng 0). Nếu stack có
chiều sâu là d thì mức 1sẽ là đáy của stack (bít s trong entry nhãn đặt lên 1)và mức d
sẽ là ở đỉnh stack.một entry nhãn có thể được đặt thêm vào (push) hoặc lấy ra (pop )
khỏi stack.

16

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Hình 1.6: Ngăn xếp nhãn
1.1.4.3. Các chế độ đóng gói nhãn MPLS
Nhãn MPLS trong chế độ khung
Trong chế độ này các ngăn xếp nhãn MPLS sẽ được chứa trong phần đệm (SHIM
LAYER) nằm giữa header lớp liên kết dữ liệu và lớp mạng. Cụ thể phần đỉnh stack
nằm ngay sau header lớp liên kết dữ liệu và phần đáy stack nằm trước header lớp
mạng. Như vậy xảy ra một vấn đề đó là làm sao mà LSR tiếp theo có biết được là gói
tin này có nhãn khi phần này bị che bởi phần layer lớp 2 (lớp liên kết dữ liệu). Trong
header layer 2 của gói tin có trường nhận dạng giao thức mạng (NLPID- Network
Layer Protocol Indentifier), router sẽ sử dụng trường này để giải quyết vấn đề trên,
phương thức này khác nhau với từng kĩ thuật lớp 2. Ethernet sử dụng cặp giá trị
0x8847 và 0x8848 để chỉ khung đang mang gói có nhãn tương ứng với mạng unicast
và multicast. Trong khung PPP sử dụng giao thức điều khiển MPLS (MPLSCP) và
đánh dấu tất cả các gói tin có nhãn bằng giá trị 0x8281.

Hình 1.7: Nhãn trong khung
Nhãn trong chế độ tế bào
Chế độ tế bào (Cell) được dùng khi ta có một mạng gồm các ATM-LSR (ATM có
hỗ trợ MPLS), trong đó nó sử dụng các giao thức phân phối nhãn MPLS để trao đổi
thông tin VPI/VCI (Virtual Path Indentifier/Virtual Channel Indentifier) thay cho báo
hiểu phức tạp của ATM. Nhãn được mã hóa trong trường gộp VPI/VCI thay cho báo
hiệu ATM.
17

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Hình 1.8: Nhãn trong ATM cell Header
Tế bào ATM gồm có 5 byte header và 48 byte tải trọng. Để tuyền tải gói tin có
kích thước lơn hơn 48 byte từ lớp trên đi xuống, ATM phải chia gói tin thành nhiều
phần nhỏ hơn, việc này gọi là phân đoạn (Fragmentation). Quá trình này do lớp AAL
(ATM Adaptation Layer) thực hiện. Cụ thể, AAL5 PDU sẽ chia thành nhiều đoạn 48
byte, mỗi đoạn này sẽ được them 5 byte header để tạo ra một cell ATM.

Hình 1.9: Đóng gói có nhãn trên liên kết ATM
Khi đóng gói có nhãn MPLS trên ATM, toàn bộ chồng nhãn được đặt trong
AAL5 PDU. Giá trị thực sự của nhãn này được đặt trong trường VPI/VCI. Mục nhập
đỉnh chồng nhãn chứa giá trị 0 coi như mục nhập giữ chỗ và được bỏ khi nhận một
nhãn. Lý do các nhãn phải chứa ở cả trong AAL5 PDU và header ATM là để mở rộng
chồng nhãn. Khi các cell ATM đi đến cuối LSP, nó sễ được tái hợp lại.
1.1.4.4. Hoán đổi nhãn (Label Swapping)
Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói. Để chuyển tiếp gói có
nhãn, LSR kiểm tra trên đỉnh stack và dùng ánh xạ ILM (Incoming Label Map) để ánh
xạ tới một entry chuyển tiếp nhãn NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry). Sử

18


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói tin và thực hiện

một tác vụ trên ngăn xếp nhãn là gán stack nhãn mới vào gói và chuyển gói đi.
Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy ra ở ingress – LER. LER
phải phân tích header lớp mạng để xác định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC-toNHLFE) để ánh xạ FEC vào một NHLFE.

Hình 1.10: Hoán đổi nhãn
1.1.4.5. Gỡ nhãn ở hop áp chót (PHP - Penultimate-Hop-Popping)
Khi một gói tin gán nhãn đên LSR-egress sẽ xảy ra trường hợp tra cứu đôi đó là
việc tra cứu trong bảng LFIB để thực hiện việc gỡ nhãn trước khi ra ngoài mạng
MPLS. Khi gỡ nhãn ta sẽ được gói tin IP và ánh xạ lên bảng FIB, như vậy LSR-egress
sẽ phải tra cứu tiếp bảng FIB để phân tích mào đầu gói tin IP. Một mạng MPLS tối ưu
là phải tránh được việc xử lý đôi cho LSR-egress, do đó cơ chế PHP sẽ được áp dụng.

Hình 1.11: Gỡ nhãn ở hop áp chót
1.1.4.6. Ấn định và phân phối nhãn
Quá trình phân phối nhãn có thể hiểu như quá trình báo hiệu trong mạng MPLS.
MPLS sẽ sử dụng các giao thức như LDP, RSVP để phân phối nhãn.
Sau khi bảng định tuyến trên các LSR đã hình thành. Khi đó tại mỗi LSR sẽ hình
ấn định một nhãn cho từng mạng trong đó và quảng bá nó cho các LSR lân cận thông
qua các giao thức phân phối nhãn. Như vậy việc ấn định nhãn và phân phối nhãn sẽ
thực hiện độc lập trên từng router. Khi quá trình này kết thúc ta sẽ được một đường
LSP từ LSR-Ingress và LSR-Egress.
Ví dụ về sự phân phối nhãn cho mạng đích X sử dụng giao thức LDP được thể
hiện trong hình 1.12 và hình 1.13. Mục đích là chúng ta sẽ thiết lập một đường chuyển
mạch nhãn LDP một FEC đơn giản là mạng X từ LER-A đến LER-E.

19


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Hình 1.12: Tạo bảng RIB và LIB

Hình 1.13: Tạo bảng FIB và LFIB

 Bước 1: Giao thức định tuyến nội miền OSPF sẽ được thực hiện trong mạng lõi
MPLS. LER-E học được mạng X thông qua một giao thức định tuyến nào đó, các
router A, B, C, D đều học được mạng X. Các router lần lượt xây dựng RIB chứa
thông tin về mạng X như hình 1.12.
20


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

 Bước 2: Khi MPLS được khởi động các LSR lần lượt sẽ phát sinh ra một nhãn gán
cho mạng X một cách độc lập và quảng bá cho các LSR kế cận để xây dựng lên
bảng LIB
 Bước 3: Cơ chế CEF được sử dụng để tạo 2 bảng FIB và bảng LFIB bằng việc kết
hợp 2 bảng RIB và LIB. Các LSR trong lõi có thể không cần bảng FIB bởi vì
những router này chỉ đơn thuần thực hiện việc chuyển mạch dựa trên việc hoán đổi
nhãn
 Bước 4: Một tuyến LSP đến FEC X được thiết lập từ LER-A đến LER-E như hình
1.13
MPLS sử dụng các giao thức báo hiệu hay giao thức phân phối nhãn kết hợp với
các giao thức định tuyến để tạo lên tuyến đường LSP từ ngõ vào đến ngõ ra. Trong
LSP chỉ xảy ra việc chuyển tiếp dựa trên việc phân tích các nội dung của nhãn.
1.1.5. Các giao thức trong mạng MPLS

Giao thức phân phối nhãn là một tập các thủ tục mà nhờ nó một LSR có thể
thông báo cho một LSR khác biết về mối gán kết nhãn-FEC mà nó đã tiến hành.
1.1.5.1. Giao thức LDP - Lable Distribution Prtocol
LDP được chuẩn hoá trong RFC 3036, nó được thiết kế để thiết lập và duy trì các
LSP định tuyến không ràng buộc (unconstraint routing). Vùng hoạt động của LSP có
thể là giữa các LSR láng giềng (neighbor) trực tiếp hoặc gián tiếp.

Hình 1.14: Vùng hoạt động của LDP
a) Hoạt động của LDP
LDP có 4 chức năng chính là phát hiện LSR láng giềng (Neighbor discovery),
thiết lập và duy trì phiên kết nối, quảng bá nhãn (label advertisement) và thông báo
(Notification). Với các chức năng trên, có bốn lớp thông điệp LDP sau đây:

• Discovery: Để trao đổi định kỳ bản tin Hello nhằm loan báo và kiểm tra một
LSR kết nối gián tiếp hoặc trực tiếp. Bản tin Hello sẽ được gửi ra định kì 5s một
lần và thời gian duy trì là 15s.
• Session: Để thiết lập, thương lượng các thông số cho việc khởi tạo, duy trì và
chấm dứt các phiên ngang hàng LDP. Nhóm này bao gồm các bản tin
Initialization, KeepAlive.
• Advertisement: Để tạo ra, thay đổi hoặc xoá các ánh xạ FEC tới nhãn. Nhóm
này bao gồm bản tin Label Mapping, Label Withdrawal, Label Release, Label
Request, Label Request Abort.
• Notification: Để truyền đạt thông tin trạng thái, lỗi hoặc cảnh báo.

21


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Các thông điệp Discovery được trao đổi trên UDP. Các kiểu thông điệp còn lại sẽ
trao đổi trên TCP. Trường hợp hai LSR có kết nối lớp 2 trực tiếp thì thủ tục phát hiện
neighbor trực tiếp như sau:

• Một LSR định kỳ gửi đi bản tin Hello tới các cổng UDP 646 với địa chỉ
multicast 224.0.0.2
• Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP. Đến một thời điểm
nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có thể kết nối trực tiếp.
• Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó sẽ thiếp
lập kết nối TCP đến LSR đó. Khi đó phiên LDP được thiếp lập giữa 2 LSR.
Phiên LDP là phiên song hướng nên mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu
cầu và gửi liên kết nhãn.

Hình 1.15: Trao đổi thông điệp LDP giữa hai nút liền kề
Trong trường hợp hai LSR không có kết nối trực tiếp thì LSR định kỳ gửi bản tin
Hello đến cổng UDP đã biết tại địa chỉ IP xác định được khai báo khi lập cấu hình.
Đầu nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin Hello khác và việc thiết lập các
phiên LDP được thực hiện như trên.
b) Các bản tin LDP
Phần header của LDP-PDU

Hình 1.16: LDP Header

• Trường Version: để chỉ phiên bản của LDP chiếm 2 Byte
• Trường PDU length: qui định tổng chiều dài LDP-PDU không tinh phần
version và PDU Length. Tối đa là 4096 Byte tương đương chiếm 2 Byte
22

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

• Trường LDP Indentifier: Trường này gồm 6 Byte, 4 byte dùng để nhận dạng
LSR hay router ID của LSR, 2 Byte còn lại để nhận dạng không gian nhãn là
Per Interface Label Space hay Per Flatform Label Space.
Khuôn dạng bản tin LDP
Mỗi bản tin LDP sẽ gồm phần mào đầu, theo sau các tham số ràng buộc và tùy
chọn.

Hình 1.17: Khuôn dạng bản tin LDP

• U “Unknown” Luôn mặc định là 0
• Message Type: Nhận dạng loại bản tin
• Message Length: Tổng độ dài của trường Message ID và trường chứa các thông
số ràng buộc và tùy chọn
• Message ID: Dùng để liên kết một số bản tin với các bản tin khác, một bản tin
đáp ứng sẽ có cùng Message ID với bản tin yêu cầu tương ứng.
• Các thông số ràng buộc và tùy chọn phụ thuộc vào tùng dạng bản tin.
• Các dạng bản tin LDP.
Các loại bản tin

23


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Bảng 1.5: Các loại bản tin LDP
Chức năng của các loại bản tin LDP:

• Notification message: Được sử dụng để thông báo cho một đồng đẳng LDP về
trạng thái của mạng là đang hoạt động bình thường hay là đang bị lỗi. Khi LSP
nhận được một bản tin thông báo là lỗi thì nó sẽ đóng phiên kết nối TCP lại và
xóa bỏ các trạng thái lien quan đến phiên truyền này.
• Hello: Được trao đổi khi bắt đầu quá trình hoạt động LDP.
• Initialization: Được gửi khi bắt đầu một phiên LDP giữa 2 LSR để trao đổi các
tham số, các tuỳ chọn cho phiên. Các tham số này bao gồm:
 Chế độ phân bổ nhãn.
 Các giá trị định thời.
 Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa 2 LSR đó.
Cả 2 LSR đều có thể gửi các bản tin Initialization và LSR nhận sẽ trả lời bằng
KeepAlive nếu các tham số được chấp nhận. Nếu có một tham số nào đó không được
chấp nhận thì LSR trả lời thông báo có lỗi và phiên kết thúc.

• KeepAlive: 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 kì để đảm bảo cho mỗi thành phần LDP
biết rằng LDP khác đang hoạt động tốt. Nếu không xuất hiện bản tin KeepAlive

24


Đồ án tốt nghiệp

•

•

•

•

•
•
•

Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS

này trong một khoảng thời gian nào đó thì LSR sẽ cho rằng kết nối bị hỏng và
đóng phiên kết nối.
Address: Bản tin này được gửi bởi một LSR tới LSR đồng cấp đang trao đổi
LDP để thông báo các địa chỉ fiao 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 kế tiếp theo giữa các LDP đồng cấp.
Address Withdraw: Bản tin này dùng để xóa bỏ địa chỉ đã thông báo trước đó.
Label Mapping: Là các bản tin ánh xạ nhãn được sử dụng để quảng bá liên kết
giữa FEC và nhãn giữa các thực thể đồng cập. Bản tin này được sử dụng khi có
sự thay đổi trong bảng định tuyến. 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 nhãn đơn tới FEC này và phân phối sự ánh xạ này tới tất cả các thực thể
LDP đồng cấp của nó hay nó sử dụng các ánh xạ khác nhau cho từng LDP khác
nhau.
Label Withdrawal: Thực hiện quá trình ngược lại với bản tin Label Mapping.
Nó được sử dụng để xoá bỏ gắn kết đã thực hiện trong Label Mapping. Bản tin
này được sủ dụng trong trường hợp:
 Khi có sự thay đổi trong bản tin định tuyến (thay đổi prefix địa chỉ),
lúc đó LSR không còn nhận ra FEC này nữa
 Thay đổi trong cấu hình LSR làm tạm dừng việc chuyển nhãn cho các

gói trong FEC đó
Label 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.
Label Release: Được sử dụng bởi LSR khi nhận được chuyển đổi nhãn mà nó
không cần thiêt nữa. Điều đó thường xảy ra khi LSR giải phóng nhận thấy nút
tiếp theo cho FEC không phải là LSR quảng bá liên kết nhãn/FEC đó.
Label Request Abort: Nếu bản tin Label Request cần phải huỷ bỏ trước khi
được chấp nhận (do nút kế tiếp trong FEC yêu cầu đã thay đổi), thì LSR yêu
cầu sẽ loại bỏ yêu cầu bản tin trước đó bằng bản tin Label Request Abort.

1.1.5.2. Giao thức CR-LDP (Constraint-Base Routing-LDP)
Giao thức CR-LDP (constraint-based routing-LDP) là giao thức phân phối nhãn
dựa trên ràng buộc được sử dụng để điều khiển cưỡng bức LDP. Giao thức này là phần
mở rộng của LDP cho quá trình định tuyến cưõng bức của LSP. Cũng giống như LDP,
nó sử dụng các phiên TCP giữa các LSR đồng cấp để gửi các bản tin phân phối nhãn .
Để hiểu rõ hơn về định tuyến cưỡng bức dựa trên ràng buộc, ta xét việc định
tuyến đối với một mạng IP truyền thống. Một mạng có thể đựơc xem là một tập hợp
các hệ thống tự trị AS, trong đó việc định tuyến ở mỗi AS tuân theo giao thức định
tuyến nội miền (intradomain). Việc định tuyến giữa các AS tuân theo giao thức định
tuyến liên miền (interdomain). Các giao thức định tuyến nội miền có thể là RIP, OSPF
còn giao thức định tuyến liên miền đang được sử dụng là BGP. Trong phạm vi một hệ
thống tự trị, cơ chế xác định tuyến đường tuân theo thuật toán tối ưu của từng giao
25