Nghiên cứu mô phỏng đánh giá chất lượng dịch vụ trên mạng MPLS

Header Page 1 of 237.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN HOÀNG TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ
TRÊN MẠNG MPLS

Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS NGUYỄN KIM GIAO

Hà Nội – 2009

Footer Page 1 of 237.


Header Page 2 of 237.

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC .........................................................................................................................

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................................... 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ........................................................................................ 6
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. 9
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................
CHƢƠNG 1: ............ TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC

2

1
1

1.1.
Khái quát về Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ................................................. 11
1.1.1.
Giới thiệu ............................................................................................................... 11
1.1.2.
Vấn đề của mạng IP và ATM ................................................................................ 12
1.2.
Công nghệ Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) ................................................. 14
1.2.1.
Sự ra đời của MPLS .............................................................................................. 14
1.2.2.
Một số đặc điểm của MPLS .................................................................................. 15
1.2.3.
Một số ưu điểm của MPLS .................................................................................... 17
1.3.
Các thành phần cơ bản Chuyển mạch nhãn Đa giao thức ........................................... 19
1.3.1.
Định tuyến Cơ bản ................................................................................................. 19
1.3.2.

Các Khái niệm Cơ sở ............................................. Error! Bookmark not defined.
1.4.
Các Thành phần điều khiển hoạt động của Hệ thống MPLSError! Bookmark not defined.
1.4.1.
Thành phần chuyển tiếp chuyển mạch nhãn .......... Error! Bookmark not defined.
1.4.2.
Các thiết bị cơ bản của MPLS ............................... Error! Bookmark not defined.
1.4.3.
Các Giao thức sử dụng trong MPLS...................... Error! Bookmark not defined.
1.5.
Các ứng dụng của Chuyển mạch nhãn Đa giao thức ... Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 2:CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨ
2.1.
Vấn đề Chất lượng dịch vụ (QoS) ............................... Error! Bookmark not defined.
2.1.1.
Chất lượng dịch vụ là gì ?...................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.2.
Những lợi ích của QoS .......................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.
Các đặc tính QoS ......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.1.
Băng thông (bandwidth) ........................................ Error! Bookmark not defined.
2.2.2.
Độ trễ (delay) ......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.3.
Độ trượt (Jitter) ...................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.4.
Mất gói (loss) ......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.5.

Hoạt động của QoS ................................................ Error! Bookmark not defined.
2.3.
Các công nghệ QoS ..................................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.1.
Cơ chế Xử lý Lưu thông ........................................ Error! Bookmark not defined.
2.3.2.
Các cơ chế cung cấp và thiết lập ........................... Error! Bookmark not defined.
2.3.3.
Chất lượng ............................................................. Error! Bookmark not defined.
2.4.
Chất lượng dịch vụ trong MPLS ................................. Error! Bookmark not defined.
2.4.1.
Kỹ thuật lưu lượng trước MPLS ............................ Error! Bookmark not defined.
2.4.2.
Kỹ thuật lưu lượng với MPLS ............................... Error! Bookmark not defined.
2.5.
MPLS và công nghệ định luồng .................................. Error! Bookmark not defined.
Footer Page 2 of 237.


Header Page 3 of 237.

CHƢƠNG 3: ......................................... CÔNG NGHỆ ĐỊNH LUỒNG (STREAMING)

E

3.1.
Tổng Quan về Công nghệ Streaming Media ............... Error! Bookmark not defined.
3.1.1.
Codecs – Nén dữ liệu............................................. Error! Bookmark not defined.

3.1.2.
Luồng Video làm việc như thế nào ? ..................... Error! Bookmark not defined.
3.1.3.
Các thiết bị của Hệ thống Luồng Video ................ Error! Bookmark not defined.
3.1.4.
Các Thông số mạng cần quan tâm ......................... Error! Bookmark not defined.
3.2.
Bộ Mã hoá/Giải mã và các chuẩn định luồng Media .. Error! Bookmark not defined.
3.2.1.
H.263 ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.
Tổng quan về MPEG-1 .......................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.3.
Tổng quan MPEG-2 .............................................. Error! Bookmark not defined.
3.2.4.
MPEG-4 ................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.
Các giao thức Định luồng Video ................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.1.
Tổng quan về các giao thức. .................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.2.
Real-Time Transport Protocol (RTP) .................... Error! Bookmark not defined.
3.3.3.
Real-Time Control Protocol (RTCP)..................... Error! Bookmark not defined.
3.3.4.
Resource Reservation Protocol (RSVP) ................ Error! Bookmark not defined.
3.3.5.
Real-Time Streaming Protocol .............................. Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 4:NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG TRONG ĐỊNH LUỒ

4.1
Lựa chọn tiêu chí đánh giá chất lượng Định luồng Đa phương tiệnError! Bookmark not defin
4.1.1.
Những Tiêu chuẩn Chất lượng Định luồng ........... Error! Bookmark not defined.
4.1.2.
Thiết lập các tiêu chí kiểm tra chất lượng định luồngError! Bookmark not defined.
4.1.3.
Lựa chọn các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng Định luồng Đa phương tiện khi
sử dụng Chuyển mạch nhãn Đa giao thức ............................. Error! Bookmark not defined.
4.2
Xây dựng mô hình thực nghiệm mô phỏng Công nghệ định luồng trên MPLSError! Bookmark
4.2.1.
Phương pháp tiến hành .......................................... Error! Bookmark not defined.
4.2.2.
Xây dựng mô hình thực nghiệm ............................ Error! Bookmark not defined.
4.3
Xây dựng Phần mềm Đánh giá Chất lượng định luồng MPLSError! Bookmark not defined.
4.3.1.
Phân rã Chức năng ................................................. Error! Bookmark not defined.
4.3.2.
Sơ đồ luồng dữ liệu................................................ Error! Bookmark not defined.
4.3.3.
Lựa chọn Công cụ Lập trình .................................. Error! Bookmark not defined.
4.3.4.
Mô tả chi tiết các Module Chương trình ............... Error! Bookmark not defined.
4.3.5.
Kết xuất các Tiêu chí thời gian .............................. Error! Bookmark not defined.
4.3.6.
Kết xuất Tiêu chí Chất lượng Hình ảnh, Âm thanhError! Bookmark not defined.

4.4
Kết quả và Đánh giá .................................................... Error! Bookmark not defined.
4.4.1.
Các tiêu chí thời gian ............................................. Error! Bookmark not defined.
4.4.2.
Độ mất mát gói tin ................................................. Error! Bookmark not defined.

KẾT LUẬN ........................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 20
PHỤ LỤC A .......................................................................................................................
PHỤ LỤC B .......................................................................................................................
PHỤ LỤC C .......................................................................................................................

Footer Page 3 of 237.

E

E
E
E


Header Page 4 of 237.

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ATM
BGP
CoS
CBR

Asynchronous Transfer Mode

CR-LDP

Constraint-base routing LDP

EGP
FEC

Exterior Gateway Protocol
Forwarding Equivalence Class

FTN
GMPLS
IETF

FEC to NHLFE Map
Generalized Multiprotocol Label
Switching
Internet Engineering Task Force

IGP
IML
LDP
LER
LIB
LSP
LSR
MPLambdaS

Interior Gateway Protocol
Incoming Label Map
Label Distribution Protocol
Label Edge Router
Label Information Base
Label Switching Path
Label Switching Router
Multiprotocol Lambda Switching

MPLS
MPEG

Multiprotocol Label Switching
Moving Picture Experts Group

NHLFE
NS

Next Hop Label Forwarding
Entry
Network Simulation

OSPF

Open Shortest Path First

PCM
QoS
RIP
RSVP

RTP

Pulse Code Modulator
Quality of Service
Routing Information Protocol
Resource Reservation Protocol
Real-Time Protocol

Footer Page 4 of 237.

Border Gateway Protocol
Class of Service
Constant Bit Rate

Chế độ Truyền không đồng bộ
Giao thức Cổng biên
Lớp dịch vụ
Ứng dụng phát ra các yêu cầu truyền có
tốc độ bit không đổi
Giao thức phân phối nhãn dùng định
tuyến dựa vào các ràng buộc
Giao thức Cổng ngoài
Lớp tương đương về mặt chuyển tiếp.
Khái niệm của MPLS để chỉ việc phân
loại các gói tin về phương diện chuyển
tiếp
Ánh xạ từ FEC và NHLFE
Chuyển mạch nhãn Đa giao thức Tổng
quát hoá
Nhóm làm việc về các cơ cấu trên

Internet
Giao thức Cổng Nội bộ
Ánh xạ Nhãn đến
Giao thức Phân phối nhãn
Định tuyến Nhãn Biên
Cơ sở thông tin nhãn
Tuyến Chuyển mạch nhãn
Định tuyến chuyển mạch nhãn
Chuyển mạch nhãn Đa giao thức dựa
vào Thông tin quang
Chuyển mạch nhãn Đa giao thức
Nhóm các chuyên gia về Hình ảnh
chuyển động, đồng tgời là tên chuẩn mã
hoá dữ liệu đa phương tiện mà nhóm
này đưa ra
Mục Chuyển Nhãn cho điểm tiếp theo
Mô phỏng Mạng - Sản phẩm mô phỏng
của Phòng thí nghiệm Lawrence
Berkeley National Laboratory
Phương pháp lựa chọn định tuyến dựa
và đường đi ngắn nhất
Bộ điều chế xung mã
Chất lượng dịch vụ
Giao thức Thông tin định tuyến
Giao thức Đặt trước Tài nguyên
Giao thức Thời gian thực – Giao thức
vân chuyển chính của các Công nghệ


Header Page 5 of 237.

RTCP
RTSP

Real-Time Control Protocol
Real-Rime Streaming Protocol

TE
TTL

Traffic Engineering
Time-To-Live

UDP
VC

Universal Datagram Protocol
Virtual Chanel

VCI

Virtual Chanel

Footer Page 5 of 237.

thời thực
Giao thức Điều khiển Thời gian thực
Giao thức định luồng thời gian thực.
Giao thức mức ứng dụng của công nghệ
định luồng

Kỹ thuật điều khiển lưu lượng
Thời gian sống. Thường là thời gian tồn
tại của một gói tin trên đường truyền
Giao thức Mô hình dữ liệu Tổng quát
Kênh ảo. Khái niệm của ATM để chỉ
một tuyến dữ liệu
Định danh mạch ảo


Header Page 6 of 237.

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Định tuyến trong mạng IP ............................................................................12
Hình 1.2: Mô hình chồng lấn trên mạng IP/ATM ......................................................... 14
Hình 1.3: Ví dụ về chuyển mạch truyền thống .............................................................. 20
Hình 1.4: Ví dụ về MPLS TE ......................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.5: Định dạng nhãn MPLS chung ....................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.6: Lớp liên kết dữ liệu ATM ............................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.7: Ngăn xếp nhãn. .............................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 1.8: Minh hoạ lớp chuyển tiếp tương đương. ....... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.9: Giao thức LDP với các giao thức khác. ........ Error! Bookmark not defined.
Hình 1.10: Thủ tục báo hiệu trong RSVP. ..................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.11: Mạng Nhà cung cấp dich vụ ....................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.12: IP over ATM với vấn đề N(N-1)/2 ............... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.13: MPLS trên các mạng ATM đã tồn tại .......... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.14: Ánh xạ MPLS/ATM QoS .............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.1: Ví dụ về độ trượt ............................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 2.2: Mất gói trong mạng ....................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.3: Mối liên hệ giữa Công nghệ định luồng và MPLSError!
defined.

Bookmark

not

Hình 3.1: Truyền dữ liệu Video bằng phương pháp Download file Video............ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.2: Truyền Video theo phương pháp Luồng VideoError!
defined.

Bookmark

not

Hình 3.3: Bộ đệm ra được sử dụng để lưu trữ truyền đẳng thờiError! Bookmark not
defined.
Hình 3.4: Máy chủ gửi các luồng video riêng biệt đến mỗi điểmError! Bookmark not
defined.
Hình 3.5: Multicast ........................................................ Error! Bookmark not defined.
Footer Page 6 of 237.


Header Page 7 of 237.

Hình 3.6: Ethernet chuyển mạch cho truyền trên mạng LAN tín hiệu Video luồng
....................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.7: Tín hiệu Video được định luồng thông qua InternetError! Bookmark not
defined.
Hình 3.8: Thâm nhập Video đã định luồng thông qua mạng truyền thông công cộng
....................................................................................... Error! Bookmark not defined.

Hình 3.9: Bộ mã hoá trong mã hoá H.263 .................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.10: Quá trình giải mã H.263 ............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.11: Mô hình hệ thống MPEG-1 và MPEG-2 ..... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.12: Kiến trúc Dựa vào đối tượng (Object-Based)Error!
defined.

Bookmark

not

Hình 3.13: Truyền dữ liệu đã định luồng ...................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.14: Các phiên bản của MPEG-4 ....................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.15: Các Giao thức Định luồng và ngăn xếp TCP/IPError!
defined.

Bookmark

not

Hình 3.16: Đóng gói RTP .............................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.17: Khuôn dạng Header RTP ............................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.18: Gói tin RTCP Sender Report ....................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.19: Kết hợp các yêu cầu RSVP Multicast .......... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.20: Quy trình Yêu cầu RSVP ............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.21: Kết nối điều khiển RTSP .............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.22: Kết nối RTSP ............................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.23: Các trạng thái của RTSP[12] ...................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.1: Mô hình thực nghiệm .................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.2: Mô hình mô phỏng trên NS2.......................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.3: Khuôn dạng file log. ...................................... Error! Bookmark not defined.

Hình 4.4: Quy trình tiến hành thực nghiệm ................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.5: Phân rã Chức năng của Chương trình .......... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.6: Sơ đồ luồng dữ liệu........................................ Error! Bookmark not defined.
Footer Page 7 of 237.


Header Page 8 of 237.

Hình 4.7: Lưu đồ Thuật toán Mô phỏng Máy trạm Định luồngError! Bookmark not
defined.
Hình 4.8: Lưu đồ Thuật toán Kết xuất các Tiêu chí thời gianError!
defined.

Bookmark

not

Hình 4.9: Lưu đồ Thuật toán Kết xuất Tiêu chí Chất lượng Hình ảnh Âm thanh . Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.10: Độ mất mát gói tin toàn thể của 3 đoạn phimError!
defined.

Bookmark

not

Hình 4.11: Độ mất mát gói tin của Phim Công viên kỷ Jura ( không MPLS) ....... Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.12: Độ mất mát gói tin của Phim Ngài Bean ( không MPLS)Error! Bookmark
not defined.

Hình 4.13: Độ mất mát gói tin của Phim Aladdin và cây đèn thần (không MPLS)
....................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.14: Độ mất mát gói tin của Phim Công viên kỷ Jura (có MPLS) .............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.15: Độ mất mát gói tin của Phim Ngài Bean ( có MPLS)Error! Bookmark not
defined.
Hình 4.16: Độ mất mát gói tin của Aladdin và cây đèn thần ( có MPLS) ............ Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.17: So sánh độ mất mát gói tin giữa 2 trường hợp (có MPLS và không MPLS)
của Phim Công viên kỷ Jura .......................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.18: So sánh độ mất mát gói tin giữa 2 trường hợp (có MPLS và không MPLS)
của Phim Ngài Bean ...................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.19: So sánh độ mất mát gói tin giữa 2 trường hợp (có MPLS và không MPLS)
của Aladdin và cây đèn thần ......................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.20: So sánh Độ mất mát cực đại trên 2 hệ thốngError!
defined.
Hình 4.21: So sánh Độ mất mát trung bình trên 2 hệ thốngError!
defined.

Footer Page 8 of 237.

Bookmark

Bookmark

not

not

Header Page 9 of 237.

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Các công nghệ chuyển mạch đa lớp ............................................................. 15
Bảng 2.1: Một số vấn đề gặp phải khi mạng không hỗ trợ QoSError! Bookmark not
defined.
Bảng 4.1 Các tiêu chí lựa chọn để đánh giá chất lượng định luồngError! Bookmark
not defined.
Bảng 4.2 Khuôn dạng của file dữ liệu mã hóa .............. Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.3 Các bộ phim lựa chọn và thể loại .................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật của Phim Công viên kỷ JuraError!
defined.

Bookmark

not

Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật của Phim Ngài Bean ......... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật của Phim Aladin và Cây đèn thầnError! Bookmark not
defined.
Bảng 4.7 Các Tham số của Mô hình thực nghiệm ........ Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.8 Các Module chức năng của Chương trình ..... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.9 Thống kê gói tin của Công viên kỷ Jura ........ Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.10 Thống kê gói tin của Ngài Bean ................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.11 Thống kê gói tin của Aladdin và cây đèn thầnError!
defined.

Footer Page 9 of 237.

Bookmark

not


Header Page 10 of 237.

MỞ ĐẦU
Trong thời gian qua mạng Internet đã phát triển một cách bùng nổ, với các dịch vụ
mạng phổ biến như mạng xã hội, blog, chia sẻ video, và đặc biệt là các dịch vụ điện
toán đám mây. Đằng sau các thành công rực rỡ của dịch vụ trực tuyến trên có thể kể
đến sự trợ giúp đắc lực của công nghệ mạng lõi và đặc biệt là Công nghệ Chuyển
mạch nhãn Đa giao thức (MPLS).
Vậy với công nghệ như vậy, bên cạnh việc tìm hiểu để làm chủ công nghệ thì việc
đánh giá hiệu quả của của công nghệ đó đối với các ứng dụng cụ thể cũng là một việc
làm có ý nghĩa cả trong lý thuyết lẫn thực tiễn.
Chính vì lý do đó, tác giả đã chọn đề tài “Nghiên cứu mô phỏng, đánh giá chất lượng
dịch vụ trên mạng MPLS” trong đó nhấn mạnh việc đánh giá hiệu quả của công nghệ
Chuyển mạch nhãn Đa giao thức trong ứng dụng cụ thể là Công nghệ Định luồng
(Streaming Media) - một công nghệ thời gian thực rất phổ biến hiện nay trên Internet.
Để báo cáo các kết quả đã thực hiện được, luận văn này được tổ chức thành 4 chương:
-

Các chương 1, 2, 3 tập trung vào các cơ sở lý thuyết, trình bày về các vấn đề cơ
bản của Chuyển mạch nhãn Đa giao thức, chất lượng dịch vụ, công nghệ định
luồng, và mối liên hệ giữa chúng.

-

Chương 4 đi sâu vào việc xây dựng phương pháp tiến hành thực nghiệm đánh giá
hiệu quả và phân tích một số kết quả thu được.

-

Phần kết luận đưa ra một số hướng nghiên cứu tiếp theo để làm rõ thêm hiệu quả
của Chuyển mạch nhãn Đa giao thức với Công nghệ định luồng.

-

Đồng thời với việc thực hiện luận văn này, tác giả mong muốn xây dựng một mô
hình mô phỏng thực nghiệm có thể triển khai tại phòng LAB trường Đại học
Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, để giúp sinh viên, học viên tại trường có
một công cụ phục vụ công việc học tập và nghiên cứu.

Footer Page 10 of 237.


Header Page 11 of 237.

CHƢƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA
GIAO THỨC

1.1.Khái quát về Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
1.1.1. Giới thiệu
Trong những năm gần đây, mạng Internet đã phát triển rất nhanh và trở nên rất phổ
biến. Internet đã trở thành một phương tiện thông tin vô cùng hiệu quả và tiện lợi phục
vụ cho giáo dục, thương mại, giải trí, thông tin giữa các cộng đồng. Hiện nay, các ứng
dụng mới cả trong thương mại và thị trường người tiêu dùng ngày càng phát triển. Để
các ứng dụng mới này được vận hành đòi hỏi băng thông rộng và các nhu cầu về dải

thông được đảm bảo trong mạng đường trục. Cùng với các dịch vụ truyền thống hiện
nay được cung cấp qua Internet, các dịch vụ thoại và đa phương tiện cũng đang được
sử dụng và phát triển rất mạnh mẽ. Sự lựa chọn cho việc cung cấp là tích hợp các dịch
vụ đang được mong đợi. Tuy nhiên, tốc độ và dải thông của nhu cầu về các dịch vụ và
ứng dụng này là một bài toán nan giải với tài nguyên hạ tầng Internet hiện nay. Những
nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới không có đủ thời gian để xây dựng cơ sở hạ tầng
mới. Do đó, sự kết hợp cơ sở hạ tầng mới và cũ là giải pháp đầu tiên được đưa ra. Kết
hợp cơ sở hạ tầng để truyền tín hiệu trên nhiều phương tiện như cáp đồng, cáp quang,
vô tuyến cho đến nay vẫn là giải pháp tốt.
Mạng hiện nay đòi hỏi việc truyền dữ liệu trong thời gian thực, tính phổ biến cao với
việc hỗ trợ “cắm và chạy” (plug-and-play), dễ sử dụng, giảm thiểu trễ trong quá trình
truyền và tính khả dụng đạt 99,9%. Ngoài ra, mạng cần phải có tính bảo mật cao, dễ
dàng truy xuất, giá hợp lý và không bị kiểm soát bởi bất cứ tổ chức nào[6].
Giao thức định tuyến Internet TCP/IP có khả năng định tuyến, truyền gói tin linh hoạt
và rộng khắp toàn cầu. Nhưng IP không đảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin
theo yêu cầu, trong khi đó công nghệ ATM có tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian
thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước. Hơn nữa, các dịch vụ thông tin thế
hệ sau được chia thành hai xu hướng phát triển chính là: hoạt động kết nối định hướng
(connection-oriented) và hoạt động không kết nối (connectionless). Hai xu hướng phát
triển này dần tiệm cận và hội tụ với nhau tiến tới ra đời công nghệ ATM/IP (IP over
ATM).
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS – Multiprotocol Label Switching) là một giải
pháp linh hoạt cho việc giải quyết các vấn đề mà các mạng ngày nay đang phải đối
mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS –
Quality of Service) và kỹ thuật lưu lượng (Traffic Enginering). MPLS xuất hiện để đáp
ứng các yêu cầu dịch vụ và quản lý băng thông cho giao thức Internet thế hệ sau dựa
trên mạng đường trục. MPLS hỗ trợ giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch vụ
IP trên một mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau trên
Footer Page 11 of 237.

Header Page 12 of 237.

mạng đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, ISP có thể
giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp hiệu quả các dịch vụ trên nền mạng của họ và
đạt được hiệu quả cạnh tranh cao.
Tóm lại, chuyển mạch nhãn đa giao thức sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc
định tuyến (dựa trên các thước đo QoS và chất lượng dịch vụ), chuyển mạch và
chuyển tiếp các gói qua mạng thế hệ sau cũng như giải quyểt các vấn đề liên quan tới
khả năng mở rộng mạng. Ngoài ra, nó có thể hoạt động với các mạng Frame Relay và
chế độ truyền tải không đồng bộ (ATM – Asyncronous Transfer Mode), đặc biệt là
mạng IP hiện nay, để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dụng mạng.
1.1.2. Vấn đề của mạng IP và ATM
Mạng IP
Mọi công nghệ đều có những mặt mạnh và mặt yếu. Hoạt động không kết nối mang
đến một số lợi ích đáng kể tới mạng IP, như tính mở rộng và khả năng phục hồi của
toàn bộ mạng. Với các hệ thống mạng hoa ̣t đô ̣ng theo cách thức đinh
̣ tuyế n IP truyề n
thống, mỗi node ma ̣ng (router) đều phải thực hiện hai chức năng chính : đinh
̣ tuyế n
(routing) và chuyển tiếp (switching hoặc forwarding). Quá trình định tuyến và chuyển
tiế p này gă ̣p phải ba ha ̣n chế lớn:
-

Phải dựa vào các giao thức đinh
̣ tuyế n để phân bố thông tin đinh
̣ tuyế n

-

Viê ̣c thực hiê ̣n quá triǹ h chuyể n tiế p chỉ dựa trên điạ chỉ đić h của gói tin ; không
thể dựa trên các tham số QoS (chấ t lươ ̣ng dich
̣ vu )̣ .

-

Mỗi node ma ̣ng đề u phải thực hiê ̣n viê ̣c tìm kiế m thông tin đinh
̣ tuyế n .

Hình 1.1: Định tuyến trong mạng IP
Với COLL (Connection-Oriented Link Layer), mạng IP có thể tạo ra sự tắc nghẽn
trong mạng. Router dùng OSPF để định tuyến dựa trên địa chỉ IP đích của gói tin.
Điều này dẫn đến tình trạng có những nhánh được dùng với mật độ cao (tắc nghẽn) và
có những nhánh sẽ không được dùng (Hình 1.1). Router không hề nhận thấy sự tắc
nghẽn của mạng, nên không thể sử dụng tốt nhất tất cả tài nguyên sẵn có. Một số nhà

Footer Page 12 of 237.


Header Page 13 of 237.

cung cấp đã ước tính rằng họ mất tới 40% khả năng mạng của họ do việc sử dụng
không hợp lý tài nguyên mạng bởi hoạt động không kết nối trong mạng IP[5].
Ngoài ra, việc định tuyến theo lược đồ định tuyến từng chặng (hop-by-hop) sẽ gặp khó
khăn khác, đó chính là việc lựa chọn đường đi trên mạng sao cho có thể đảm bảo được
yêu cầu chất lượng dịch vụ. Chẳng hạn khi hàng đợi cho chặng tiếp theo quá dài, gói
tin sẽ bị trễ hay khi hàng đợi quá đầy, IP router cho phép hủy gói. Việc tăng thời gian
trễ và mất dữ liệu là không thể dự đoán được. Một ví dụ dễ thấy, trong mạng IP, một
cuộc gọi thời gian thực hoặc hội nghị trực tuyến sẽ được định tuyến tương tự như cách
gửi một e-mail hoặc truyền một file trên mạng, cộng với việc tắc nghẽn do OSPF thì rõ

ràng rằng mạng IP không thể đảm bảo được chất lượng cuộc gọi nói riêng và các dịch
vụ thời gian thực nói chung. Hơn nữa, với việc định tuyến này, Router luôn luôn phải
kiểm tra địa chỉ đích và so sánh trong bảng định tuyến để xác định chặng tiếp theo.
Hoạt động này làm tăng thời gian trễ của gói tin.
Nói tóm lại, mạng IP là một trong những công nghệ mạng mạnh được tạo ra cho đến
giờ. Sự ra đời của nó thực sự đã làm thay đổi thế giới. Tuy nhiên đứng về khía cạnh
nhà cung cấp dịch vụ mạng, định tuyến IP giới hạn khả năng của nhà cung cấp dịch vụ
cho việc quản lý lưu lượng trong mạng, và cũng hạn chế các lớp dịch vụ họ có thể
mang đến cho khách hàng[6].
Mạng ATM
ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định (53 bytes) gọi là các tế bào ATM
(ATM Cell). Các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến
động trễ (delay jitter) giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực. Ngoài ra, kích
thước nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn
(theo lý thuyết tốc độ có thể lên tới 1,2Gbit/s). ATM còn có một đặc điểm rất quan
trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo (virtual channel) thành một đường ảo (virtual
path), nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng hơn. Chính vì thế để nâng cao hiệu
năng của mạng IP, người ta đã kết hợp ATM vào mạng của họ, thường là mạng đường
trục. Việc kết hợp này làm tối ưu đáng kể hiệu năng của mạng và việc kết nối định
hướng của ATM có khả năng tạo ra việc phân chia lưu lượng ảo. Điều này tránh việc
tắc nghẽn trong mạng và tối ưu việc định tuyến lại trong trường hợp mạng gặp sự cố.
Tuy nhiên việc kết hợp IP trên nền ATM vẫn còn những bất tiện.
Thứ nhất đó là chúng ta sẽ gặp rắc rối với số lượng mạch ảo:

Footer Page 13 of 237.


Header Page 14 of 237.

Hình 1.2: Mô hình chồng lấn trên mạng IP/ATM

Như hình trên (hình 1.2), chúng ta thấy rằng việc vận hành một mạng đầy đủ kết nối
(full mesh) sẽ gặp rất nhiều bất tiện mỗi khi chúng ta muốn thêm mới một router,
chúng ta phải cấu hình toàn bộ số router trong mạng ATM (số lượng kết nối sấp sỉ N2,
với N là số router trên mạng – “n-square problem”).
Thứ hai, đối với nhà cung cấp dịch vụ, họ đòi hỏi phải dễ dàng chuyển đổi mạng của
họ cho thích hợp với nhiều dịch vụ khác nhau. ATM không linh hoạt trong việc
này[10].

1.2.Công nghệ Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS)
1.2.1. Sự ra đời của MPLS
Công nghệ MPLS là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP sử dụng
cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay
đổi các giao thức định tuyến của IP. Hơn tám năm trước, một số công ty đã cố gắng
hợp nhất hoạt động tốc độ cao của ATM (dựa trên tổng đài) với quá trình xử lý tuyến
của IP (dựa trên lớp mạng). Bảng dưới đây liệt kê các công nghệ chuyển mạch đa lớp:
Công nghệ

Nhà sản
Mục đích
xuất/Chuẩn

Tổng quan

Multiprotocol IETF
over
ATM
(MPOA)

LAN,
WAN

Công nghệ bao gồm chuẩn dựa trên việc
tiếp cận việc định hướng các gói tin ở lớp
mạng trên mạng đường trục ATM. MPOA
giảm bớt hiện tượng nghẽn cổ chai trong
những router lõi bởi việc sử dụng những
tiện lợi của chuyển mạch hiệu năng cao
ATM.

IP Switching

LAN,
WAN

Tổng đài IP của Ipsilon ra đời năm 1996 là
một ma trận chuyển mạch ATM được điều
khiển bởi khối xử lý sử dụng công nghệ IP.
Mục đích cơ bản của tổng đài IP là kết hợp
các tổng đài ATM và tuyến IP một cách đơn

Footer Page 14 of 237.

Nokia
(Ipsilon)


Header Page 15 of 237.

giản và có hiệu quả.
CellSwitched

Routers

Toshiba

LAN,
WAN

Thiết bị CSR (bộ định tuyến chuyển mạch tế
bào) của Toshiba ra đời năm 1994 là tổng
đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng
giao thức IP thay cho báo hiệu ATM. CSR
được thiết kế với chức năng như là một bộ
định tuyến để kết nối các mạng con IP cục
bộ trong môi trường IP.

Aggregate
Route-based
IP Switching

IBM

WAN

ARIS của IBM gần giống với chuyển mạch
thẻ, nó gán các nhãn để tập hợp tuyến và
được thiết kế với một tiêu điểm trên ATM
như lựa chọn của lớp liên kết dữ liệu (nó
cung cấp cơ chế ngăn ngừa vòng mà ATM
không có). Quá trình phân phối nhãn bắt đầu
tại bộ định tuyến lối ra và truyền bá theo thứ

tự về phía bộ định tuyế lối vào.

Cisco

WAN

Cách tiếp cận này dựa trên độ dài cố định
của tag. Tag switching được xác định hỗ trợ
đa giao thức và tạo điều kiện cho việc:

(ARIS)

Tag
Switching

-

Định tuyến rõ ràng

-

Quản lý lưu lượng

-

Dịch vụ linh động

-

Khả năng mở rộng mạng

Bảng 1.1: Các công nghệ chuyển mạch đa lớp
Do có quá nhiều giải pháp nên một nhóm làm việc IETF được hình thành và cuộc họp
đầu tiên của nhóm tiến hành vào tháng tư năm 1997. Sau nhiều hội nghị, thuật ngữ
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) được chọn cho tập tiêu chuẩn. MPLS cung
cấp các cơ chế tuỳ theo yêu cầu của mạng[13].
1.2.2. Một số đặc điểm của MPLS
MPLS tách chức năng cuả IP ra thành 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 tìm nhãn của một gói tin trong một bảng các nhãn
để xác định tuyến của gói và nhãn mới của nó. Việc này đơn giản hơn nhiều so với
Footer Page 15 of 237.


Header Page 16 of 237.

việc xử lý gói tin theo kiểu thông thường, và do vậy cải thiện hiệu năng của thiết bị.
Các bộ định tuyến sử dụng kỹ thuật này được 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 cho việc
chuyển mạch. MPLS có thể hoạt động với các giao thức định tuyến khác như OSPF
(Open Shortest Path First) và BGP (Border Gateway Protocol). 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. Đây là một tính năng vượt trội của MPLS so với các giao
thức định tuyến cổ điển. Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế định tuyến lại nhanh.
Việc sử dụng chuyển mạch nhãn cho phép đảm bảo độ tin cậy cao, đồng thời nó hỗ trợ
việc quản lý mạng được dễ dàng hơn:


Do MPLS là công nghệ chuyển mạch định hƣớng kết nối nên khả năng bị
ảnh hƣởng bởi lỗi đƣờng truyền thƣờng cao hơn các công nghệ khác.
Trong khi đó, các dịch vụ tích hợp mà MPLS phải hỗ trợ lại yêu cầu chất
lƣợng cao, do vậy khả năng phục hồi của MPLS đảm bảo khả năng cung
cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu khôi phục lỗi của lớp
vật lý bên dƣới.
 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 lớp chuyển tiếp tương đương (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 sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có thể được xác
định nhanh chóng. 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 và đảm bảo tuân thủ đặc
tính lưu lượng mà không cần thay đổi các giao thức hiện có.

MPLS là một công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng. Với tính chất cơ cấu
định tuyến của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng IP
truyền thống. Bên cạnh đó, thông tin lưu lượng của mạng sẽ được cải thiện rõ rệt.
MPLS thực hiện các chức năng sau:
 Xác định cơ cấu quản lý 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 lớp 3.
Footer Page 16 of 237.

Header Page 17 of 237.

 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 LSPs
(Label Switching Path) tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS. LSPs được thiết
lập trước khi truyền dữ liệu hoặc trong lúc phát hiện luồng dữ liệu nào đó. Các nhãn
được phân bổ bằng việc sử dụng giao thức phân bổ nhãn LDP (Label Distribution
Protocol) hoặc RSVP hoặc được đội lên các giao thức định tuyến như giao thức định
tuyến cổng miền (BGP) và OSPF. Mỗi gói dữ liệu bọc và 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 liên kết bằng phần
cứng.
1.2.3. Một số ƣu điểm của MPLS
Một trong những ưu điểm chính của MPLS là một chuẩn dựa trên ứng dụng của kỹ
thuật chuyển mạch nhãn. Sự phát triển chuẩn dẫn tới mở ra môi trường mà các sản
phẩm của nhiều nhà sản xuất đều có thể hoạt động được. Sự cạnh tranh cũng làm cho
giá thấp hơn dẫn tới nhiều thuộc tính được đưa ra và sớm có tác dụng, khách hàng có
nhiều sự lựa chọn cho nhu cầu của mình. MPLS được mong đợi để hỗ trợ công nghiệp
và sẽ thay thế các giải pháp trước đó.
 Các mạng riêng ảo (VPN-Virtual Private Network): nhiều tổ chức thiết lập
mạng riêng bằng cách dùng các đường thuê riêng. Các VPN là bản sao của
những mạng riêng qua các phương tiện truyền tin theo cách thức mà mỗi khách

hàng cảm thấy mình được sử dụng trên một mạng riêng. Cơ sở hạ tầng của kênh
truyền được ảo hoá để hỗ trợ cho những mạng ảo độc lập. MPLS là một giải
pháp hợp thành trong quá trình xây dựng các mạng, các nhãn MPLS có thể
được dùng để tách lưu lượng giữa và thậm chí cả trong các mạng riêng ảo.
 Định tuyến gián tiếp: một thuộc tính của MPLS là nó hỗ trợ cho định tuyến
gián tiếp. Các đường chuyển mạch nhãn định tuyến gián tiếp có hiệu quả hơn
định tuyến nguồn trong IP. Cung cấp các chức năng cho kỹ thuật điều khiển lưu
lượng. Các đường định tuyến gián tiếp cũng có sức hấp dẫn như các đường hầm
ảo có thể mang loại lưu lượng bất kỳ như SNA, IPX.
 Hỗ trợ đa kết nối và đa giao thức: thiết bị chuyển tiếp chuyển mạch nhãn có
thể được dùng khi thực hiện chuyển mạch nhãn với IP cũng tốt như với IPX.
Footer Page 17 of 237.


Header Page 18 of 237.

Chuyển mạch nhãn cũng có thể vận hành ảo trên bất kỳ giao thức lớp liên kết
dữ liệu.
 Khả năng mở rộng: chuyển mạch nhãn cũng có ưu điểm về tách giữa chức
năng điều khiển và chuyển tiếp. Mỗi phần có thể phát triển không cần nén các
phần khác, tạo sự phát triển mạng dễ dàng hơn, giá thành thấp hơn và lỗi ít hơn.
 Định tuyến liên vùng: chuyển mạch nhãn cung cấp khả năng tách hoàn thiện
hơn giữa định tuyến liên vùng và trong vùng. Những khả năng cải tiến này của
quá trình xử lý định tuyến và thực tế tạo lại các tuyến biết được yêu cầu bên
trong một vùng. Lợi ích này của ISP và những tải tin có thể có một lượng lớn
của lưu lượng truyền thông (cụ thể là lưu lượng của nguồn và đích là không
cùng trên một mạng).
 Hỗ trợ cho tất cả các loại lƣu lƣợng: một ưu điểm khác của chuyển mạch
nhãn là nó có thể hỗ trợ cho tất cả các loại chuyển tiếp unicast, loại dịch vụ
unicast và các gói multicast.

Chuyển mạch nhãn cũng cải tiến dựa trên các phương pháp tích hợp IP với ATM dựa
trên các mạng con. Vì thế, có thể xoá yêu cầu cho các thủ tục phức tạp và các giao
thức bất lực với những chủ đề như quyết định địa chỉ và các phương pháp khác cho
multicast và giữ trước tài nguyên. Chuyển mạch nhãn có thể được dùng với các thuộc
tính chất lượng dịch vụ, cho phép các loại IP khác nhau truy cập dịch vụ đã được thiết
lập[13].
Điểm vƣợt trội của MPLS so với mô hình IP over ATM
Khi hợp nhất với chuyển mạch ATM, chuyển mạch nhãn tận dụng những thuận lợi của
các tế bào ATM – chiều dài thích hợp và chuyển với tốc độ cao. Trong mạng đa dịch
vụ chuyển mạch nhãn cho phép chuyển mạch BPX/MGX nhằm cung cấp dịch vụ
ATM, Frame Relay và IP Internet trên một mặt phẳng đơn trong một đường đi tốc độ
cao. Các mặt phẳng (Platform) công cộng hỗ trợ dịch vụ này để tiết kiệm chi phí và
đơn giản hóa hoạt động cho nhà cung cấp đa dịch vụ. ISP sử dụng chuyển mạch ATM
trong mạng lõi, chuyển mạch nhãn giúp các dòng Cisco, BPX8600, MGX8800, Router
chuyển mạch đa dịch vụ 8540 và các chuyển mạch Cisco ATM giúp quản lý mạng
hiệu quả hơn xếp chồng lớp IP trên mạng ATM. Chuyển mạch nhãn tránh những rắc
rối gây ra do có nhiều router ngang hàng và hỗ trợ cấu trúc phân cấp (hierarchical
structure) trong một mạng ISP.
- Sự tích hợp: MPLS xác nhập tính năng của IP và ATM chứ không xếp chồng lớp IP
trên ATM. MPLS giúp cho cơ sở hạ tầng ATM thấy được định tuyến IP và loại bỏ các
yêu cầu ánh xạ giữa các đặc tính IP và ATM. MPLS không cần địa chỉ ATM và kỹ
thuật định tuyến (như PNNI).

Footer Page 18 of 237.


Header Page 19 of 237.

- Độ tin cậy cao hơn: Với cơ sở hạ tầng ATM, MPLS có thể kết hợp hiệu quả với
nhiều giao thức định tuyến IP over ATM thiết lập một mạng lưới dịch vụ công cộng

giữ các router xung quanh một đám mây ATM. Tuy nhiên có nhiều vấn đề xảy ra do
các PCV link giữa các router xếp chồng trên mạng ATM. Cấu trúc mạng ATM không
thể thấy bộ định tuyến. Một link ATM hỏng làm hỏng nhiều router-to-router link, gây
khó khăn cho lượng cập nhật thông tin định tuyến và nhiều tiến trình xử kéo theo.
- Trực tiếp thực thi các loại dịch vụ: MPLS sử dụng hàng đợi và bộ đếm của ATM
để cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau. Nó hỗ trợ quyền ưu tiên IP và loại dịch vụ
(Class of Service - CoS) trên chuyển mạch ATM mà không cần chuyển đổi phức tạp
sang các lớp ATM Forum Service.
- Hỗ trợ hiệu quả Multicast và RSVP: Khác với MPLS, xếp lớp IP trên ATM nảy
sinh nhiều bất lợi, đặc biệt trong việc hỗ trợ các dịch vụ IP như IP multicast và RSVP.
MPLS hỗ trợ các loại dịch vụ này, kế thừa thời gian và công việc theo các chuẩn và
khuyến khích tạo nên ánh xạ xấp xỉ của các đặc trưng IP&ATM.
- Sự đo lƣờng và quản lý VPN: MPLS có thể tính được các dịch vụ IP VPN và rất dễ
quản lý các dịch vụ VPN quan trọng để cung cấp các mạng IP riêng trong cơ sở hạ
tầng của nó. Khi một ISP cung cấp dịch VPN hỗ trợ nhiều VPN riêng trên một cơ sở
hạ tầng đơn. Với một đường trục MPLS, thông tin VPN chỉ được xử lý tại một điểm ra
vào. Các gói mang nhãn MPLS đi qua một đường trục và đến điểm ra đúng của nó.
Kết hợp MPLS với MP-BGP (Multiprotocol Border Gateway Protocol) tạo ra các dịch
vụ VPN dựa trên nền MPLS (MPLS-based VPN) dễ quản lý hơn vớ sự điều hành
chuyển tiếp để quản lý phía VPN và các thành viên VNP, dịch vụ MPLS-based VPN
còn có thể mở rộng để hỗ trợ hàng trăm nghìn VPN.
- Giảm tải trên mạng lõi: Các dịch vụ VPN hướng dẫn cách MPLS hỗ trợ mọi thông
tin định tuyến để phân cấp. Hơn nữa, có thể tách rời các định tuyến Internet khỏi lõi
mạng cung cấp dịch vụ. Giống như dữ liệu VPN, MPLS chỉ cho phép truy xuất bảng
định tuyến Internet tại điểm ra vào của mạng. Với MPLS, kỹ thuật lưu lượng truyền ở
biên của AS được gắn nhãn để liên kết với điểm tương ứng. Sự tách rời của định tuyến
nội khỏi định tuyến Internet đầy đủ cũng giúp hạn chế lỗi, ổn định và tăng tính bảo
mật.
- Khả năng điều khiển lƣu lƣợng: MPLS cung cấp các khả năng điều khiển lưu
lượng để sử dụng hiệu quả tài nguyên mạng. Kỹ thuật lưu lượng giúp chuyển tải từ các

phần quá tải sang các phần còn rỗi của mạng dựa vào điểm đích, loại lưu lượng, thời
gian,…

1.3.Các thành phần cơ bản Chuyển mạch nhãn Đa giao thức
1.3.1. Định tuyến Cơ bản
Định tuyến truyền thống
Footer Page 19 of 237.


Header Page 20 of 237.

Trong các môi trường định tuyến truyền thống, một gói tin được chuyển đi thông qua
một mạng trên cơ sở hop-by-hop sử dụng các giao thức cổng nội bộ (IGP), như giao
thức Thông tin Chuyển mạch (Routing Information Protocol – RIP) và Cơ sở Đường
dẫn Ngắn nhất Mở (Open Shortest Path First – OSPF), hoặc các giao thức Cổng ngoài
(EGP), như Giao thức Cổng Biên (Border Gateway Protocol – BGP). Điều này được
thực hiện đến các địa chỉ đích Lớp 3 trên bảng bảng định tuyến cho điểm đến (hop)
tiếp theo. Để lọc ra điểm đến, mỗi bộ định tuyến mà gói tin đi qua cần phải thực hiện
việc tìm kiếm định tuyến, dựa vào các địa chỉ đích Lớp 3 trên mào đầu IP. Điều này
cần phải thực hiện để quyết định điểm tiếp theo của gói tin trên đường đi của nó để
chuyển nó đến điểm cuối cùng. Các địa chỉ đích Lớp 2 sau đó được thay thế cùng với
địa chỉ Lớp 2 của điểm tiếp theo, và địa chỉ Lớp 2 của nguồn được thay thế bằng địa
chỉ Lớp 2 của định tuyến hiện tại, để lại các địa chỉ Lớp 3 của nguồn và đích cho điểm
tiếp theo để thực hiện việc tìm kiếm định tuyến của chính nó trên gói tin. Quá trình
này phải được lặp lại tại mỗi điểm để chuyển gói tin đến điểm cuối.

Hình 1.3: Ví dụ về chuyển mạch truyền thống
Tại hình 1.3, để chuyển các gói tin đến Định tuyến F, Định tuyến C sẽ chỉ tham khảo các địa
chỉ đích của Định tuyến F. Định tuyến C sẽ quyết định tuyến tốt nhất dựa vào các thuộc tính
được định nghĩa cho IGP cụ thể. Nếu định tuyến sử dụng RIP, tuyến có tổng nhỏ nhất các

điểm chuyển tiếp đến đích sẽ được ưu tiên coi như là tuyến tốt nhất, tổng số các điểm chuyển
tiếp không vượt quá 15. Nếu IGP là OSPF, tổng giá trị tích

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bùi Quang Hưng (2001), ―Nghiên cứu công cụ mô phỏng phân tích đánh giá hiệu suất
các hệ thống mạng thông tin máy tính NS‖.
[2] Nguyễn Thị Đoan Trang (2008), “Kết hợp DiffServ và MPLS trong việc đảm bảo
chất lượng dịch vụ”, đồ án tốt nghiệp, ĐH Bách Khoa Đà Nẵng
[3] Trần Thị Tố Uyên, “Chuyển mạch nhãn đa giao thức”, Truy cập ngày 14 tháng 05 năm
2009, từ />[4] “[Giới thiệu & Hướng dẫn] NS2 mô phỏng MPLS”, Truy cập ngày 14 tháng 10 năm 2009,
từ o/diendan/showthread.php?t=181

Footer Page 20 of 237.


Header Page 21 of 237.

[5] D. Adami, C. Callegari, S. Giordano, F. Mustacchio, M. Pagano, F. Vitucci (2002),
“Overview of the RSVP-TE Network Simulator: Design and Implementation‖, Dept. of
Information Engineering, University of Pisa, ITALY.
[6] Charnvithya Sresthadatta (2002), “Multi-protocol label switching : building MPLS based
virtual private networks and services for service”, Project Report (MSTM)--Assumption
University.
[7] Gregory J. Conklin, Gary S. Greenbaum, Karl O. Lillevold,Alan F. Lippman,Yuriy A. Reznik
(2000), ―Video Coding for Streaming Media Delivery on the Internet‖.

[8] Kevin Fall, Kannan Varadhan (2009), “The ns Manual”, The VINT Project, December 13.
[9] Frank H.P. Fitzek, Martin Reisslein (2000), “MPEG-4 and H.263 Video Traces for
Network Performance Evulation”, Technical University Berlin.
[10] F. Paul, H. Geoff (1998), “Quality of service : delivering QoS on the Internet and in

corporate networks”.
[11] E. Rosen, A. Viswanathan, R. Callon (2001), “Multiprotocol Label Switching
Architecture‖, IETF RFC3031.
[12] Chuck Semeria (2002), “RSVP Signaling Extensions for MPLS Traffic Engineering‖
White Page, Juniper Networks, Inc.
[13] Black, Uyless (2002), “MPLS & label switching networks‖, Prentice Hall PTR.
[14] Nortel Networks (2001), “MPLS—An introduction to multiprotocol label switching‖
White Page, Nortel Networks Marketing Publications.

Footer Page 21 of 237.