kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức

KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
Đại học công nghệ thông tin & Truyền thông

--------------------

BÀI TÌM HIỂU MÔN
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH
ĐỀ TÀI:
KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC

Gi

Thái Nguyên
Nhóm thảo luận 3 – N05

Page 1
Page 1

Nhóm thảo luận 3
N05

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI

MỤC LỤC
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU
Để đáp ứng nhu cầu phát triển băng thông không ngừng của người sử dụng, nhà cung

cấp dịch vụ (ISP) cần có thiết bị định tuyến và chuyển mạch tốc độ cao.
Nhu cầu về một phương thức chuyển tiếp đơn giản mà các đặc tính quản lý lưu lượng
và chất lượng chuyển mạch truyền thống được kết hợp với chuyển tiếp thông minh của một
bộ định tuyến là rất rõ ràng. Tất cả các nhu cầu đó có thể được đáp ứng bởi chuyển mạch
nhãn đa giao thức, nó không bị hạn chế bởi mọi giao thức lớp 2 và lớp 3. Cụ thể là, MPLS
có một vài ứng dụng và có thể được mở rộng qua các phân đoạn đa sản phẩm (như một bộ
định tuyến MPLS, một bộ định tuyến/chuyển mạch dịch vụ IP, một chuyển mạch Ethernet
quang cũng như chuyển mạch quang). MPLS là một giải pháp quan trọng trong việc định
tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp các gói thông qua mạng thế hệ sau để đáp ứng các yêu
cầu dịch vụ của người sử dụng mạng.
Bài toán quản lý mạng luôn được đặt ra với bất kỳ giai đoạn nào của quá trình xây
dựng và phát triển hệ thống, SNMP là giao thức quản trị mạng đơn giản được sử dụng phổ
biến nhất trên mạng IP. Trong quá trình hội tụ các được trên nền mạng IP, giao thức quản lý
mạng đơn giản đã thể hiện tốt các yêu cầu cơ bản. Tuy nhiên, việc cải thiện cơ sở thông tin
quản lý MIB là một đề xuất tiếp cận tới phương pháp quản lý và xử lý phân tán các thông
tin quản lý mạng hiệu quả.
Báo cáo của nhóm em trình bày những kiến thức cơ bản về công nghệ chuyển mạch
nhãn, vấn đề quản lý mạng viễn thông và bài toán cải thiện cũng như thực tế triển khai các
ứng dụng liên quan tới cơ sở thông tin quản lý MIB trong mạng MPLS . Do thời gian và
trình độ có hạn, báo cáo của nhóm em khó tránh khỏi những sai sót, rất mong sự chỉ bảo của
cô giao,và các bạn để báo cáo của chúng em thêm hoàn thiện.

Nhóm thảo luận 3 – N05

Page 2
Page 2

Nhóm thảo luận 3
N05

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI

CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS
1

TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃ ĐA GIAO THỨC
1.1.1. Giới thiệu

Trong một vài năm gần đây, Internet đã phát triển thành một mạng lưới rộng khắp
và tạo ra một loạt các ứng dụng mới trong thương mại. Những ứng dụng này mang đến
đòi hỏi phải tăng và bảo đảm được yêu cầu băng thông trong mạng đường trục. Thêm
vào đó, ngoài các dịch vụ dữ liệu truyền thống được cung cấp qua Internet, thoại và các
dịch vụ đa phương tiện đang được phát triển và triển khai. Internet đã làm nảy sinh vấn đề
hình thành một mạng hội tụ cung cấp đầy đủ các dịch vụ. Tuy nhiên vấn đề đặt ra đối với
mạng bởi các dịch vụ và ứng dụng mới là yêu cầu về băng thông và tốc độ lại đặt gánh
nặng cho nguồn tài nguyên trên cơ sở hạ tầng Internet có sẵn.
Bên cạnh vấn đề quá tải nguồn tài nguyên mạng. Một thách thức khác liên quan tới việc
truyền các byte và bit qua mạng đường trục để cung cấp các cấp độ dịch vụ khác nhau đối
với người dùng. Sự phát triển nhanh chóng của số người dùng và lưu lượng đã làm tăng
thêm sự phức tạp của vấn đề. Vấn đề cấp độ dịch vụ ( CoS ) và chất lượng dịch vụ ( GoS )
phải được quan tâm để có thể đáp ứng được những yêu cầu khác nhau của lượng lớn người
dùng mạng.
Nhu cầu về một phương thức chuyển tiếp đơn giản mà các đặc tính quản lý lưu
lượng và chất lượng với phương thức định tuyến, chuyển tiếp thông minh là một yêu cầu
cấp thiết. Tất cả các yêu cầu đó có thể được đáp ứng bởi chuyển mạch nhãn đa giao
thức, là một phương thức không bị hạn chế bởi các giao thức lớp 2 và lớp 3. Với các đặc
tính đó MPLS đóng một vai trò quan trọng trong việc định tuyến, chuyển mạch và

Nhóm thảo luận 3 – N05

Page 3
Page 3

Nhóm thảo luận 3
N05

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
chuyển tiếp gói thông qua các mạng thế hệ sau để đáp ứng các yêu cầu của người dùng
mạng.
1.1.2. MPLS là gì?
MPLS là một framework do IETF đưa ra , cung cấp thiết kế hiệu quả cho việc định
tuyến, chuyển tiếp, chuyển mạch cho luồng lưu lượng qua mạch.
MPLS thực hiện những chức năng sau:
• Định quá trình quản lý lưu lượng luồng của các mạng khác nhau, như luồng giữa
các máy, phần cứng khác nhau hoặc thậm chí luồng giữa các ứng dụng khác nhau.
• Duy trì sự độc lập của giao thức lớp 2 và lớp 3.
• Cung cấp cách thức để ánh xạ các địa chỉ IP thành các nhãn đơn giản có độ dài
không đổi được sử dụng bởi các công nghệ chuyển tiếp gói và chuyển mạch gói
khác nhau.
• Giao diện chung đối với các giao thức định tuyến như RSVP và OSFP.
Hỗ trợ IP, ATM, Frame Relay.
Trong MPLS, dữ liệu được chuyển theo LSP. LSP là một chuỗi các nhãn ở mỗi
node từ nguồn tới đích. LSP được thiết lập theo chu kì để truyền dữ liệu (control- driven)
hoặc dựa trên sự phát hiện có một luồng dữ liệu nào đó (data-driven). Các nhãn, theo

giao thức đã được định sẵn sẽ được phân phối sử dụng LDP hoặc RSVP hoặc được
“cõng” trên một giao thức định tuyến như BGP và OSFP. Mỗi gói dữ liệu được đóng gói
và mang nhãn trong suốt hành trình từ nguồn tới đích. Tốc độ chuyển mạch cao vì nhãn
có chiều dài cố định được chèn vào đầu gói hay tế bào và có thể được sử dụng bởi phần
cứng để chuyển tiếp gói nhanh chóng giữa các tuyến.
1.1.3. Lợi ích và đặc điểm của MPLS
a. Lợi ích của MPLS

Kỹ thuật lưu lượng: Cung cấp các khả năng thiết lập đường truyền mà lưu lượng sẽ
truyền qua mạng và khả năng thiết lập chất lượng cho các cấp độ dịch vụ (CoS) và chất
lượng dịch vụ (QoS) khác nhau. MPLS là sự phát triển chủ yếu trong các công nghệ
Internet mà hỗ trợ việc bổ sung các khả năng cần thiết cho mạng IP ngày nay.
Cung cấp IP dựa trên các mạng riêng ảo : Bằng việc sử dụng MPLS, các nhà
cung cấp dịch vụ có thể cung cấp đường hầm IP đi qua mạng của họ mà không cần thiết mã
hoá hay các ứng dụng đầu cuối-người sử dụng.
Loại bỏ cấu hình đa lớp: Thông thường, phần lớn các nhà điều hành mạng cung
cấp mô hình chồng lấn mà ATM được sử dụng tại lớp 2 và IP được sử dụng tại lớp 3.
Bằng việc sử dụng MPLS, các nhà điều hành mạng có thể mang chức năng của mặt điều
khiển ATM vào lớp 3, do đó sẽ làm đơn giản hóa mạng và việc quản lý mạng.

Nhóm thảo luận 3 – N05

Page 4
Page 4

Nhóm thảo luận 3
N05

Lớp:

KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
Tuyến hiện: Một đặc điểm chính của MPLS là sự hỗ trợ của nó đối với các tuyến
hiện. Các đường chuyển mạch nhãn được định tuyến sẵn hiệu quả hơn so với tuỳ chọn
tuyến nguồn trong IP. Chúng cũng có thể cung cấp một vài chức năng cần thiết cho kĩ thuật
lưu lượng.
Hỗ trợ đa liên kết và đa giao thức : Thành phần chuyển tiếp chuyển mạch nhãn là
không xác định với một lớp mạng cụ thể. Ví dụ cùng một thành phần chuyển tiếp cũng
có thể được sử dụng khi đang thực hiện chuyển mạnh nhãn với IP cũng như IPX.
Chuyển mạch nhãn cũng có thể hoạt động ảo trên mọi giao thức liên kết dữ liệu thông qua
ATM.

b. Đặc điểm của MPLS

MPLS là một công nghệ tích hợp tốt nhất các khả năng hiện tại để phân phát gói tin từ
nguồn tới đích qua mạng Internet. Có thể định nghĩa MPLS là một tập các công nghệ mở
dựa vào chuẩn Internet mà kết hợp chuyển mạch lớp 2 và định tuyên lớp 3 để chuyển tiếp
gói tin bằng cách sử dụng các nhãn ngắn có chiều dài cố định.
Bằng cách sử dụng các giao thức điều khiển và định tuyến Internet MPLS cung cấp
chuyển mạch hướng kết nối ảo qua các tuyến Internet bằng cách hỗ trợ các nhãn và trao đổi
nhãn. MPLS bao gồm việc thực hiện các đường chuyển mạch nhãn LSP, nó cũng cung cấp
các thủ tục và các giao thức cần thiết để phân phối các nhãn giữa các chuyển mạch và các
bộ định tuyến .
Nhóm làm việc MPLS đưa ra danh sách với 8 bước yêu cầu để xác định MPLS đó là:
1. MPLS phải làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu.
2. MPLS phải thích ứng với các giao thức định tuyến lớp mạng và các công nghệ
3.
4.
5.
6.

7.
8.

Internet có liên quan khác.
MPLS cần hoạt động một cách độc lập với các giao thức định tuyến.
MPLS phải hỗ trợ mọi khả năng chuyển tiếp của bất kỳ nhãn cho trước nào.
MPLS phải hỗ trợ vận hành quản lý và bảo dưỡng (OA&M).
MPLS cần xác định và ngăn chặn chuyển tiếp vòng.
MPLS cần hoạt động trong mạng phân cấp
MPLS phải có tính kế thừa.

Tám yêu cầu này chính là các nỗ lực phát triển cần tập trung. Liên quan tới các yêu
cầu này, nhóm làm việc cũng đưa ra 8 mục tiêu chính mà MPLS cần đạt được:

Nhóm thảo luận 3 – N05

Page 5
Page 5

Nhóm thảo luận 3
N05

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
1. Chỉ rõ các giao thức được tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn để hỗ trợ

2.

3.

4.

5.
6.
7.

8.

1.1.

định tuyến dựa vào đích unicast mà việc chuyển tiếp được thực hiện bằng cách trao
đổi nhãn. (Định tuyến unicast chỉ ra một cách chính xác một giao diện; định tuyến
dựa vào đích ngụ ý là định tuyến dựa vào địa chỉ đích cuối cùng của gói tin).
Chỉ rõ các giao thức được tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn để hỗ trợ
định tuyến dựa vào đích multicast mà việc chuyển tiếp được thực hiện bằng cách
trao đổi nhãn. (Định tuyến mulicast chỉ ra hơn một giao diện ở đầu ra. Nhiệm vụ
tích hợp các kỹ thuật multicast trong MPLS vẫn đang tiếp tục nghiên cứu và phát
triển.
Chỉ rõ các giao thức được tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn để hỗ trợ
phân cấp định tuyến mà việc chuyển tiếp được thực hiện bằng cách trao đổi nhãn ,
phân cấp định tuyến nghĩa là hiểu biết về topo mạng trong hệ thống tự trị.
Chỉ rõ các giao thức được tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn để hỗ trợ
các đường riêng dựa vào trao đổi nhãn. Các đường này có thể khác so với các
đường đã được tính toán trong định tuyến IP thông thường ( định tuyến trong IP dựa
vào chuyển tiếp theo địa chỉ đích ). Các đường riêng rất quan trọng trong các ứng
dụng TE.
Chỉ ra các thủ tục được tiêu chuẩn hoá để mang thông tin về nhãn qua các công
nghệ lớp 2.

Chỉ ra một phương pháp tiêu chuẩn nhằm hoạt động cùng với ATM ở mặt phẳng
điều khiển và mặt phẳng người dùng.
Phải hỗ trợ cho các công nghệ QoS ( như là giao thức RSVP) (QoS là một trong
những ứng dụng quan trọng nhất của MPLS, MPLS QoS sẽ có thể mang lại nhiều
lợi ích cho mạng thế hệ sau).
Chỉ ra các giao thức tiêu chuẩn cho phép các host sử dụng MPLS.
CÁC THÀNH PHẦN CỦA MPLS

1.2.1.

LSR và LER

Thiết bị trong giao thức MPLS có thể được phân loại thành LERs và LSRsMột LSR là
một thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của mạng MPLS tham gia vào quá trình thiết

Nhóm thảo luận 3 – N05

Page 6
Page 6

Nhóm thảo luận 3
N05

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
lập LSP sử dụng giao thức thích hợp và chuyển mạch tốc cao luồng dữ liệu dựa trên con
đường đã được thiết lập.
Một LER là một thiết bị hoạt động ở biên của mạng truy cập và mạng MPLS. LER

hỗ trợ nhiều cổng (port) nối tới các mạng không tương đồng ( như ATM, Frame Relay,
Ethenet) và chuyển những luồng lưu lượng này tới mạng MPLS sau khi thiết lập các
LSP, sử dụng giao thức báo hiệu nhãn ở đầu vào và phân phối lưu lượng trở lại mạng truy
cập ở đầu ra. LER đóng vai trò rất quan trọng trong việc gán và bỏ nhãn khi các luồng lưu
lượng vào và tồn tại trong mạng MPLS.

Hình 1 : Vị trí của LSR và LER trong mạng MPLS

1.2.2.

Lớp chuyển tiếp tương đương FFC

FEC là biểu diễn một nhóm các gói chia sẻ những yêu cầu như nhau về việc truyền
tải. Tất cả các gói trong một nhóm được đối xử như nhau trên tuyến cho tới đích.
Ngược lại so với chuyển tiếp của gói IP, trong MPLS việc gán một nhãn nhất định cho
một FEC nhất định chỉ được thực hiện một lần, khi gói vào mạng. Các FEC dựa trên yêu
cầu dịch vụ đối với một tập các gói cho sẵn. Mỗi LSR xây dựng một bảng để xác định một
gói được chuyển tiếp như thế nào. Bảng này gọi là bảng cơ sở dữ liệu nhãn (LIB), gồm các
ràng buộc FEC-tới-nhãn.
1.2.3. Nhãn
Một nhãn, dạng đơn giản nhất, phân biệt con đường một gói sẽ đi. Nhãn được mang
hoặc đóng gói ở tiêu đề lớp 2 của gói. Bộ định tuyến nhận được sẽ kiểm tra nội dung
nhãn của gói để xác định chặng kế tiếp. Khi một gói được gán nhãn , cuộc hành trình của
gói qua mạng đường trục sẽ dựa trên chuyển mạch nhãn. Giá trị của nhãn chỉ có giá trị địa
phương, nghĩa là chỉ gắn liền với chặng giữa các LSR.

Nhóm thảo luận 3 – N05

Page 7
Page 7

Nhóm thảo luận 3
N05

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
Một khi một gói được xếp vào một FEC đã có hay mới, thì nhãn sẽ được gán cho
gói. Giá trị nhãn được lấy từ lớp liên kết dữ liệu. Với lớp liên kết dữ liệu ( như Frame
Relay hay ATM), định danh lớp 2, như DLCI trong trường hợp mạng Frame Relay hay
VPIs/VCIs trong trường hợp mạng ATM có thể được sử dụng trực tiếp như nhãn. Các gói
được chuyển dựa trên giá trị nhãn.
Định dạng thông thường của nhãn được cho như hình 2. Nhãn có thể được
nhúng trong tiêu đề của lớp liên kết dữ liệu ( ATM VCI/VPI như hình 3 và Frame
Relay DLCI như hình 4) hoặc được chèn vào ( giữa tiêu đề lớp 2 và tiêu đề lớp 3 như
trong hình 5)

Hình 2: Định dạng chung của nhãn MPLS
……………………………………………………………………………………………

Hình 3: ATM với lớp liên kết dữ liệu
…………………………………………………………………………………………………
.

Nhóm thảo luận 3 – N05

Page 8
Page 8

Nhóm thảo luận 3
N05

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI

Hình 4: Frame Relay với lớp liên kết dữ liệu
…………………………………………………………………………………………………
.

Hình 5 : Nhãn được chèn vào giữa lớp 2 và lớp 3
Tạo nhãn: Có một vài phương pháp để tạo nhãn:
Phương pháp dựa trên giao thức ( topology-base method) sử dụng quá trình của các
giao thức định tuyến ( như OSPF và BGP).
Phương pháp dựa trên yêu cầu (Request-base method) sử dụng quá trình yêu cầu
dựa trên điều khiển lưu lượng.
Phương pháp dựa trên lưu lượng (Traffic-base method) sử dụng một gói để
kích hoạt sự gán và phân phối nhãn.
Phân phối nhãn
Kiến trúc MPLS không giao chỉ một phương pháp báo hiệu cho việc phân phối
nhãn. Các giao thức định tuyến đang tồn tại, như BGP đã được nâng cao để có thể

Nhóm thảo luận 3 – N05

Page 9
Page 9

Nhóm thảo luận 3

N05

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
“cõng” thông tin nhãn trong nội dung của giao thức. RSVP cũng đã được mở rộng để hỗ
trợ chuyển giao nhãn. IETF đã định nghĩa một giao thức mới gọi là giao thức phân phối
nhãn (LDP) để thực hiện báo hiệu và quản lý không gian nhãn. Mở rộng dựa trên cơ sở
giao thức LDP có thể hỗ trợ thực hiện định tuyến dựa trên các yêu cầu QoS và CoS. Sự
mở rộng này tạo ra giao thức CR-LDP.
Không gian nhãn
Nhãn được sử dụng bởi một LSR cho ràng buộc nhãn-FEC có thể được phân chia
như sau:
• per platform : Giá trị nhãn là độc nhất qua toàn bộ LSR. Nhãn được cấp phát từ
một quỹ chung. Không có hai nhãn trên hai giao diện khác nhau có cung giá trị.
Per interface : Phạm vi của nhãn kết hợp với giao diện. Những quỹ nhãn được
định nghĩa cho mỗi giao diện, và các nhãn được cung cấp ở những giao diện đó
được cấp phát từ những quỹ tách biệt. Giá trị nhãn ở các giao diện khác nhau có
thể giống nhau.
Kết hợp nhãn
Luồng đầu vào của lưu lượng từ các giao diện khác nhau có thể được kết hợp lại
với nhau và thực hiện chuyển mạch dựa trên một nhãn chung nếu nó được truyền
qua mạng tới cùng đích cuối cùng.
• Nếu mạng truyền tải lớp dưới là mạng ATM, các LSR có thể thực hiện việc kết
hợp VP và VC.
Cầm giữ nhãn
•

MPLS định nghĩa cách đối xử với ràng buộc nhãn nhận được từ các LSR mà

không có chặng tiếp với một FEC đã cho. Có hai mode được định nghĩa:
•

Conservative : Trong mode này, ràng buộc giữa nhãn và FEC nhận được từ các
LSR mà không có chặng tiếp với một FEC đã cho sẽ bị bỏ. Mode này yêu cầu các
LSR duy trì ít nhãn hơn. Đây là mode được khuyến cáo cho ATM-LSRs

•

Liberal : Trong mode này, ràng buộc giữa nhãn và FEC nhận được từ các LSR mà
không có chặng tiếp với một FEC đã cho được giữ lại. Mode này đòi hỏi thích ứng
nhanh hơn với sự thay đổi topo mạng và cho phép chuyển lưu lượng tới các LSP
khác trong trường hợp thay đổi.

Điều khiển nhãn.
MPLS định nghĩa các mode cho việc phân phối nhãn tới các LSR bên cạnh
•

Độc lập (Independent) : Trong mode này, một LSR nhận một FEC nào đó và
quyết định ràng buộc một nhãn tới một FEC độc lập với với sự phân phối ràng
buộc. FEC mới được nhận ra khi nào tuyến mới trở nên xác định đối với router.

Nhóm thảo luận 3 – N05
Nhóm thảo luận 3
N05

Page 10
Page
10

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
•

Thứ tự (Ordered) : Trong mode này, một LSR ràng buộc một nhãn tới một FEC
nào đó khi và chỉ khi nó là router phía biên vào hay nó nhận một ràng buộc nhãn
với FEC từ LSR chặng tiếp theo. Mode này được khuyến cáo dùng cho ATMLSR.
1.2.4.

Tuyến chuyển mạch nhãn (LSP)

Tập hợp các thiết bị MPLS biểu diễn một miền MPLS. Trong miền MPLS, một
tuyến được tạo cho một gói có sẵn dựa trên một FEC. LSP được thiết lập theo chu kì để
truyền dữ liệu. MPLS cung cấp 2 tùy chọn cho việc thiết lập một LSP
• Định tuyến chặng tiếp chặng (hop-by-hop): Mỗi LSR chọn chặng tiếp theo một
cách độc lập với một FEC đã cho. Phương pháp này tương tự như phương pháp
đang được sử dụng trong mạng IP. LSR sử dụng bất kì giao thức định tuyến nào
như OSPF, PNNI…
Định tuyến hiện (explicit routing) : Định tuyến hiện tương tự như định tuyến
nguồn. LSR đầu vào sẽ quyết định các danh sách các node mà ER- LSR qua.Con
đường được chọn có thể không tối ưu. Dọc theo tuyến, các tài nguyên có thể được
phục vụ để đảm bảo QoS với lưu lượng dữ liệu. Cách này dễ dàng điều khiển lưu
lượng qua mạng, và các dịch vụ khác có thể được cung cấp sử dụng các luồng
dựa trên các điều kiện hay phương pháp quản lý mạng.
LSP được thiết lập với FEC chỉ theo một chiều. Lưu lượng trở lại phải do LSP khác.

•

1.2.5.

Giao thức phân phốn nhãn (LDP)

LDP là một giao thức mới cho việc phân phối thông tin ràng buộc nhãn tới các LSR
trong mạng MPLS. Nó được sử dụng để ánh xạ các FEC tới nhãn, tạo các LSP. Các
phiên LDP được thiết lập giữa các LDP ngang hàng trong mạng MPLS (không nhất
thiết kề nhau).
Các LDP ngang hàng trao đổi các loại thông báo LDP sau :
• Discovery message : Thông báo và duy trì sự có mặt của một LSR trong mạng
•
•
•

1.2.

Session message : Thiết lập, duy trì, kết thúc phiên giữa các LDP ngang hàng
Advertisement message : Tạo, thay đổi, và xoá ánh xạ nhãn cho các FEC.
Notification message : Cung cấp thông tin tham khảo và thông tin báo hiệu lỗi.

HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS.

Nhóm thảo luận 3 – N05
Nhóm thảo luận 3
N05

Page 11
Page
11

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI

Hình 6: Tạo LSP và chuyển tiếp gói tin qua miền MPLS
Phải tiến hành những bước sau đây để có thể truyền gói tin quan miền MPLS
• Tạo nhãn và phân phối
• Tạo bảng ở mỗi router
• Tạo LSP
• Chèn nhãn/ tìm kiếm bảng
• Chuyển tiếp gói
Nguồn gửi dữ liệu của nó tới đích. Trong miền MPLS, không phải tất cả các nguồn
lưu lượng phải nhất thiết truyền qua cùng một đường. Phụ thuộc vào đặc tính lưu lượng,
các LSP khác nhau có thể được tạo ra cho các gói với các yêu cầu cấp độ dịch vụ khác
nhau
Tạo nhãn và phân phối nhãn
• Trước khi bắt đầu truyền bất cứ lưu lượng nào, router tạo quyết định ràng
buộc nhãn với một FEC nhất định và xây dựng bảng của nó
• Trong LDP, luồng xuống router khởi phát sự phân bố nhãn và ràng buộc
FEC/nhãn
• Ngoài ra, các đặc tính liên quan tới lưu lượng và khả năng
• MPLS được dàn xếp sử dụng LDP
• Một giao thức truyền tải tin cậy và trật tự được sử dụng để
• làm giao thức báo hiệu. LDP sử dụng TCP
Tạo bảng
• Khi nhận được ràng buộc nhãn, mỗi LSRs tạo các đầu vào trong bảng cơ sở dữ
liệu nhãn (LIB)
• Nội dung của bảng sẽ xác định ánh xạ giữa nhãn và FEC
• Ánh xạ giữa port lối vào và bảng nhãn đầu vào tới port lối ra và bảng nhãn đầu

ra
• Các lối vào được cập nhật bất cứ khi nào nhận ra có ràng buộc nhãn xảy ra

Nhóm thảo luận 3 – N05
Nhóm thảo luận 3
N05

Page 12
Page
12

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
Tạo tuyến chuyển mạch nhãn (LSP)
• Như đường đứt đoạn trong hình 6, các LSP được tạo theo hướng ngược lại với
sự tạo thành các lối vào trong LIB
Chèn nhãn/tìm kiếm bảng
• Router đầu tiên (LER1 trong hình 6) sử dụng bảng LIB để
• tìm chặng tiếp theo và yêu cầu nhãn với một FEC nhất định
• Chuỗi router con sử dụng nhãn để tìm chặng tiếp theo
• Khi một gói tới LSR biên lối ra (LSR4), nhãn sẽ bị bỏ và gói được cấp tới
đích
Chuyển tiếp gói
• Từ hình 6 chúng ta hãy xem con đường của một gói khi nó đi tới đích từ LSR1,
LSR biên lối vào, tới LSR4, LSR biên lối ra
• LER1 có thể không có bất kì nhãn nào cho gói này khi xảy ra yêu cầu này lần
đầu tiên. Trong mạng IP, nó sẽ tìm địa chỉ dài nhất để tìm các bước tiếp theo.
LSR1 là bước tiếp theo của LER1.

• LER1 sẽ khởi phát các yêu cầu nhãn tới LSR1.
• Yêu cầu này sẽ được phát trên toàn mạng như hình 6. LDP
• sẽ xác định đường dẫn ảo đảm bảo QoS, CoS.
• Mỗi bộ định tuyến trung gian LSR2 và LSR3 sẽ nhận gói tin gán nhãn thay
đổi nhãn và truyền đi.
• Gói tin đến LER4, loại bỏ nhãn vì gói ra khỏi miền hoạt động của MPLS và
phân phát tới đích. Đường truyền gói tin được chỉ ra trong hình 6

1.3.

ĐƯỜNG HẦM TRONG MPLS

Đặc tính duy nhất của MPLS là có thể điều khiển toàn bộ đường truyền gói tin mà
không cần xác định cụ thể các bộ định tuyến trung gian. Điều đó được tạo ra bởi các
đường hầm thông qua các bộ định tuyến trung gian có thể cách nhiều đoạn. Khái niệm
này được sử dụng trong VPN dựa trên MPLS.
Khảo sát hình 8. Các LER (LER1, LER2, LER3 và LER4) tất cả sử dụng BGP và
tạo LSP giữa chúng (LSP1). LER1 thông báo bước tiếp theo là LER2 khi nó đang truyền
dữ liệu nguồn phải đi qua hai phần của mạng. Cũng vậy, LER2 thông báo bước tiếp theo là
LER3 và v.v… Các LER này sẽ sử dụng giao thức BGP để nhận và lưu trữ nhãn từ LER
egress (LER4 trong dự đoán đích) theo toàn bộ đường đi tới LER lối vào (LER1).
Tuy nhiên, để LER1 gửi dữ liệu đến LER2 nó phải đi qua một vài LSR (trong
trường hợp này là ba). Do vậy, một LSP riêng được tạo ra giữa hai LER (LER1 và
LER2) qua LSR1, LSR2 và LSR3. Điều này thể hiện đường hầm giữa hai LER. Nhãn
trong đường này khác nhãn các LER tạo cho đường truyền LSP1. Điều đó đúng cho cả
LER3 và LER4 cũng như các LSR giữa chúng. Trong phần này có đường truyền LSP3.
Để có cấu trúc này, khi gói tin truyền qua hai phần mạng , các khái niệm ngăn xếp

Nhóm thảo luận 3 – N05
Nhóm thảo luận 3

N05

Page 13
Page
13

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
nhãn được sử dụng. Khi truyền qua LSP1, LSP2 và LSP3, gói tin sẽ mang hai nhãn
hoàn chỉnh cùng lúc. Hai nhãn được sử dụng cho mỗi phần là (1) phần đầu tiên –nhãn cho
LSP1 và LSP2 và (2) phần thứ hai – nhãn cho LSP1 và LSP3.
Khi các LER3 nhận các gói tin tồn tại trong mạng đầu tiên, các gói tin sẽ loại bỏ
nhãn của LSP2 và thay bằng nhãn LSP3 trong khi quá trình trao đổi nhãn LSP1 bên trong
gói tin với nhãn của đường đi tiếp theo. LER4 sẽ loại bỏ cả hai nhãn trước khi gửi gói
tin đến đích.

Hình 7: Đường hầm trong MPLS

1.4.

KIẾN TRÚC HỆ THỐNG MPLS

Thành phần MPLS lõi có thể chia thành các phần sau:
• Giao thức định tuyến lớp mạng (IP)
• Biên chuyển tiếp lớp mạng
• Chuyển mạch dựa trên nhãn mạng lõi
• Độ chi tiết và lược đồ nhãn
• Giao thức báo hiệu cho phân phối nhãn

• Điều khiển lưu lượng
• Khả năng tương thích với các loại chuyển tiếp lớp 2 khác nhau như
(ATM,Frame Relay, PPP)
Hình 8 miêu tả các giao thức có thể sử dụng trong hoạt động MPLS. Phương thức
định tuyến có thể là bất kỳ một trong các giao thức phổ biến. Phụ thuộc vào môi trường
hoạt động, các giao thức định tuyến có thể là OSPF, BGP, hay PNNI của ATM, v.v…

Nhóm thảo luận 3 – N05
Nhóm thảo luận 3
N05

Page 14
Page
14

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
Module LDP tận dụng giao thức điều khiển truyền tin (TCP) để đảm bảo quá trình
truyền dữ liệu điều khiển từ một LSR đến LSR khác trong suốt một phiên. LDP cũng duy
trì LIB. LDP sử dụng giao thức UDP trong suốt giai đoạn vận hành tìm kiếm của nó. Trong
trường hợp này, LSR cố gắng xác định các phần tử lân cận và đồng thời báo hiệu sự có
mặt của chúng trong mạng. Điều này được thực hiện thông qua một trao đổi các gói tin
hello.
IP Fwd là phương thức chuyển tuyến lớp IP để tìm đường tiếp theo bằng cách khớp
địa chỉ dài nhất trong bảng của chúng. Với MPLS, điều này được thực hiện bởi các LER.
MPLS Fwd là phương thức chuyển tiếp để kết nối một nhãn với một cổng lối ra cho các
gói tin. Các lớp với miêu tả trong hình hộp với đường nét đứt có thể thựchiện bằng phần
cứng tạo nên hoạt động nhanh và hiệu quả.

Hình 8: Ngăn xếp giao thức MPLS
IP Fwd là module chuyển tiếp IP cổ điển, nó tìm kiếm chặng kế tiếp bằng việc so
sánh để phù hợp với địa chỉ dài nhất trong các bảng của nó. Với MPLS, điều này được thực
hiện chỉ bởi các LER. MPLS Fwd là module chuyển tiếp MPLS, nó so sánh một nhãn với
một cổng đầu ra và chọn sự phù hợp nhất với một gói đã cho.Các lớp được biểu diễn trong
hộp với đường gãp khúc có thể được thực hiện bằng phần cứng để hoạt động nhanh và có
hiệu quả.

1.5.

CÁC ỨNG DỤNG CỦA MPLS

MPLS quan tâm một cách có hiệu quản các đòi hỏi của mạng đường trục ngày
nay bằng cách cung cấp giải pháp chuẩn cơ sở thực hiện những mục đích sau:

Nhóm thảo luận 3 – N05
Nhóm thảo luận 3
N05

Page 15
Page
15

Lớp:


KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH & TỔNG ĐÀI
•

Cải thiện chức năng chuyển tiếp gói trong mạng
•

MPLS tăng cường và đơn giản hoá chuyển tiếp gói qua router sử dụng mô

hình chuyển mạch lớp 2
• MPLS đơn giản, cho phép triển khai một cách dễ dàng
• MPLS tăng chức năng mạng bởi vì nó cho phép việc định tuyến bởi
chuyển mạch ở tốc độ đường dây
• Hỗ trợ QoS và CoS với các dịch vụ khác nhau
• MPLS sử dụng thiết lập tuyến có điều khiển lưu lượng và giúp đạt được các
mức dịch vụ đảm bảo
• MPLS kết hợp thiết lập tuyến ràng buộc và lập tuyến hiện
• Hỗ trợ sự linh hoạt của mạng
2
• MPLS có thể được sử dụng để tránh vấn đề chồng phủ N kết hợp với
mạng lưới IP-ATM
• Tích hợp IP và ATM vào mạng
• MPLS cung cấp cầu nối giữa mạng truy cập IP và lõi ATM
• MPLS có thể sử dụng lại các chuyển mạch cứng/ router có sẵn của ATM, kết
•

hợp một cách có hiệu quả hai mạng riêng biệt
Xây dựng khả năng vận hành liên mạng
• MPLS là một giải pháp chuẩn mà có thể đạt được sự hợp lực giữa mạng IP
và ATM
• MPLS làm cho IP dễ dàng kết hợp qua SONET tích hợp chuyển mạch
quang
• MPLS giúp xây dựng các mạng VPN mềm dẻo với khả năng điều khiển lưu
lượng

Nhóm thảo luận 3 – N05
Nhóm thảo luận 3
N05

Page 16
Page
16

Lớp: