Triển khai các ứng dụng và tối ưu chất lượng dịch vụ sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức

Đồ án tốt nghiệp Đại học

Mục lục

MỤC LỤC

MỤC LỤC… ........................................................................................................ i
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU ...................................................... vi
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ................................................................................ iii
LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MPLS VÀ ỨNG DỤNG
MPLS TRONG MẠNG VIỄN THÔNG ...........................................................2
1.1. Giới thiệu tổng quan về MPLS ...................................................................2
1.1.1. Giới thiệu tổng quan ....................................................................................2
1.1.2. Đặc điểm của MPLS ...................................................................................6
1.2. Các ứng dụng của MPLS trong Mạng Viễn Thông ..................................7
1.2.1. Ứng dụng mạng riêng ảo trong MPLS ........................................................7
1.2.2. Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS .............................................................. 14
1.3. Kết luận chương 1 ..................................................................................... 27
CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG
MẠNG VIỄN THÔNG .................................................................................... 29
2.1. Tổng quan về QoS ..................................................................................... 29
2.1.1. Định nghĩa ................................................................................................ 29
2.1.2. Các đặc tính của QoS .............................................................................. 31
2.1.3. Mô hình Best-Effort trong QoS ............................................................... 35
2.1.4. Mô hình dịch vụ tích hợp IntServ trong QoS........................................... 36
2.2. Ý nghĩa của QoS với MPLS...................................................................... 42
2.3. Kết luận chương 2 ..................................................................................... 44
CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HÓA CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ SỬ DỤNG
DIFFSERV-MPLS ........................................................................................... 46
3.1. Tổng quan về Diff-Serv ............................................................................. 46

3.1.1. Khái niệm ................................................................................................. 46
3.1.2. Đặc điểm .................................................................................................. 48
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page i


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Mục lục

3.1.3. Các thuật ngữ sử dụng trong Diff-Serv .................................................... 48
3.1.4. Nguyên lí hoạt động ................................................................................. 50
3.1.5. Mô hình DiffServ ..................................................................................... 51
3.2. Kiến trúc mạng DiffServ .......................................................................... 52
3.2.1. Kiến trúc mạng ......................................................................................... 52
3.2.2. Quá trình xử lí gói tin ............................................................................... 54
3.2.3. Xử lý từng chặng (PHP) ........................................................................... 57
3.2.4. Các điểm mã của DiffServ (Code point) .................................................. 59
3.2.5. Phân lớp lưu lượng và điểu hòa ............................................................... 60
3.2.6. Ưu điểm và nhược điểm của DiffServ ..................................................... 63
3.3. Sử dụng Diff-Serv kết hợp MPLS để tối ưu hóa chất lượng dịch vụ ....... 64
3.3.1. Động lực hình thành DiffServ kết hợp MPLS ......................................... 64
3.3.2. MPLS hỗ trợ DiffServ .............................................................................. 65
3.3.3. DiffServ với kỹ thuật lưu lượng trong MPLS .......................................... 69
3.3.4. Thực tế quản lý hàng đợi trong MPLS-DiffServ ..................................... 73
3.3.5. Các đặc tính QoS của MPLS UNI ........................................................... 74
3.4. Phân tích hiệu năng ................................................................................... 77
3.4.1. Kiểm tra hiệu năng thông qua Băng thông và Độ mất gói ...................... 77
3.4.2. Kết luận phân tích hiệu năng.................................................................... 82

3.5. Triển khai MPLS QoS trên hạ tầng mạng của công ty SPT ................ 83
3.5.1. Hạ tầng mạng của công ty SPT ................................................................ 83
3.5.2. Phương án triển khai ................................................................................ 83
3.5.3. Cấu hình triển khai MPLS QoS trên mạng SPT ...................................... 87
3.6. Kết luận chương 4 ..................................................................................... 89
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 92

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page ii


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Thuật ngữ viết tắt

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ đầy đủ

Từ viết

Nghĩa Tiếng Việt

tắt
AF
ATM

Assured Forwading

Chuyển tiếp bảo đảm

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ truyền không đồng
bộ

BA

Behavior Aggretate

Tập hợp đối xử

BC

Bandwidth Constraint

Hạn chế băng thông

BGP

Border Gateway Protocol

Giao thức cổng đường biên

CoS

Class of Service

Lớp dịch vụ

CQ

Custom Queuing

Hàng đợi theo yêu cầu

CT

Class-Type

Phân loại lớp

DS

Differentiated Services

Dịch vụ phân biệt

Differentiated Services Codes Point

Điểm mã dịch vụ phân biệt

External Gateway Protocol

Giao thức cổng ngoài

Enhance Interio Gateway Routing

Giao thức định tuyến mở

Protocol

rộng của IGRP

E-Label Switch Path

Đường chuyển mạch nhãn

DSCP
EGP
EIGRP

E-LSPs

E
EF

Expedited Forwarding

Chuyển tiếp nhanh

FCS

Frame Check Sequence

Chuỗi kiểm tra khung

FEC

Forward Error Correction

Sửa lỗi trước

Generalized Multiprotocol Label

Chuyển mạch nhãn đa giao

Switching

thức tổng quát

FIFO

First-in, first-out

Hàng đợi vào trước ra trước

HTTP

HyperText Transfer Protocol

Giao thức truyền tải siêu

GMPLS

văn bản
IGP

Interior Gateway Protocol

Giao thức định tuyến trong
miền

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page iii


Đồ án tốt nghiệp Đại học

ILM
IP
IS-IS

ISP

Thuật ngữ viết tắt

Incoming Label Map

Ánh xạ nhãn lối vào

Internet Protocol

Giao thức Internet

Intermediate System to Intermediate

Hệ thống trung gian đến hệ

System

thống trung gian

Internet Service Provider

Nhà cung cấp dịch vụ
Internet

Layer 3 Vitual Private Network

Mạng riêng ảo lớp 3

LDP

Label Distribution Protocol

Giao thức phân bổ nhãn

LER

Label Edge Router

Bộ định tuyến chuyển mạch

L3VPN

nhãn biên
LSA

Link state advertisements

Quảng bá kiểu trạng thái
liên kết

L-LSPs
LSP

L-Label Switch Path

Con đường chuyển nhãn L

Label Switch Path

Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn

LSR

Label Switched Routers

Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn

LVC

Label Virtual Circuit

Mạch ảo nhãn

MAM

Maximum Allocation Model

Mô hình phân bổ tối đa

RDM

Russian Dolls Model

Mô hình Dolls Russian

MPLS

Multi Protocol Label Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao
thức

MPLS

MPLS User to Network Interface

UNI

Giao diện người sử dụng –
mạng trong mạng MPLS

Network Layer Reachability

Thông tin về khả năng tiếp

Information

cận lớp mạng

OSPF

Open Shortest Path First

Đường đi ngắn nhất

PCM

Pulse Code Modulation

Điều chế xung mã

PDU

Protocol Data Unit

Đơn vị dữ liệu giao thức

NLRI

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page iv

Đồ án tốt nghiệp Đại học

PE

Provider Edge

Thuật ngữ viết tắt

Thiết bị biên của nhà cung
cấp dịch vụ

PHP

Per Hop Behavior

Xử lý từng chặng

PPP

Point to Point Tunneling Protocol

Giao thức đường hầm điểm
tới điểm

PQ

Priority Queuing

Hàng đợi ưu tiên

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

RIP

Routing Information Protocol

Giao thức thông tin định
tuyến

RSVP

Resource Reservation Protocol

Giao thức dành trước tài
nguyên mạng

SLA

Service level Agreement

Thỏa thuận mức dịch vụ

SVC

Switched Virtual Connections

Kết nối ảo Chuyển mạch

TCP

Transmission Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền
dẫn

Time Division Multiplexing

Ghép kênh theo thời gian

TE

Traffic Engineering

Kỹ thuật lưu lượng

SLA

Service level Agreement

Thỏa thuận mức dịch vụ

ToS

Type of Service

Loại dịch vụ

TCA

Traffic Conditinoning Agreement

Thỏa thuận điều kiện lưu

TDM

lượng
Traffic Trunks

Trung kế lưu lượng

Operations Administration and

vận hành quản lý và bảo

Management

dưỡng

VPN

Vitual Private Network

Mạng riêng ảo

VRF

Virtual Routing Forwarding

Chuyển tiếp định tuyến ảo

WAN

Wide Area Network

Mạng diện rộng

WFQ

Weighted Fair Queuing

Hàng đợi công bằng trọng

TT
OA&M

số
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page v


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Danh mục hình vẽ và bảng biểu

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Hình 1. 1: Tương tác cuả các giao thức trong mặt phẳng điều khiển ................. 12
Hình 1. 2: Hoạt động của mặt phẳng dữ liệu (Data Plane) ................................. 13
Hình 1. 3: Sắp xếp lưu lượng tại LSR lối vào ..................................................... 15
Hình 1. 4: Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS................................. 16
Hình 1. 5: Thủ tục phát hiện LSR lân cận ........................................................... 18
Hình 1. 6: Tiêu đề LDP ....................................................................................... 20
Hình 1. 7: Khuôn dạng các bản tin LDP ............................................................. 20
Hình 1. 8. Các bản tin PATH truyền từ bộ gửi tới bộ nhận và các bản tin RESV
truyền theo hướng ngược lại ............................................................................... 23
Hình 1. 9. Các bản tin Path và Reservation ........................................................ 24
Hình 1. 10. Đối tượng Session và Explicit Route ............................................... 25
Hình 1. 11: Tránh tắc nghẽn ................................................................................ 26
Hình 1. 12: Sự chia sẻ tải .................................................................................... 27
Hình 2. 1. Mất gói trong mạng ............................................................................ 35
Hình 2. 2. Kiến trúc IntServ ................................................................................ 40
Hình 2. 3. Luồng thông điệp PATH và RESV .................................................... 41
Hình 3. 1. Mô hình DiffServ tại biên và lõi của mạng........................................ 51
Hình 3. 2. Kiến trúc mạng ................................................................................... 53
Hình 3. 3. Quá trình xử lý gói tin tại router biên của mạng DS .......................... 55
Hình 3. 4 : Byte ToS trước và sau DiffServ ........................................................ 59
Hình 3. 5. Khung DSCP ...................................................................................... 60
Hình 3. 6. Cấu trúc của router DiffServ .............................................................. 62
Hình 3. 7. Ánh xạ giữa tiêu đề IP và tiêu đề đệm MPLS cho một E-LSP .......... 66
Hình 3. 8. Ánh xạ giữa tiêu đề IP và tiêu đề đệm MPLS cho một L-LSP .......... 66
Hình 3. 9. Luồng của gói tin trong MPLS không kết hợp DiffServ ................... 67
Hình 3. 10. Luồng của gói tin trong MPLS kết hợp DiffServ ............................ 68
Hình 3. 11. Maximum Allocation Model –MAM............................................... 70
Hình 3. 12. Russian Dolls Model ........................................................................ 71

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page vi


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Danh mục hình vẽ và bảng biểu

Hình 3. 13. Kiến trúc LSR với hàng đợi và lịch trình. ........................................ 73
Hình 3. 14. Giao diện MPLS người dùng tới giao diện mạng ............................ 75
Hình 3. 15. Phục vụ VNP trên nền MPLS UNI .................................................. 77
Hình 3. 16. Mô hình được sử dụng trong thí nghiệm ......................................... 78
Hình 3. 17. Bảng biểu diễn định nghĩa các dịch vụ ............................................ 80
Hình 3. 18. Kết quả QoS ..................................................................................... 80
Hình 3. 19. Độ mất gói với những đảm bảo về băng thông khác nhau .............. 81
Hình 3. 20. Lịch sử xác suất thất thoát gói tin .................................................... 81
Hình 3. 21. Hình thể hiện bảng tóm tắt lưu lượng luồng .................................... 82
Hình 3. 22. Cấu trúc phân lớp mạng SPT ........................................................... 84
Hình 3. 23. Mạng IP tích hợp nhiều kỹ thuật chuyển mạch khác nhau .............. 85

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3. 1. Ánh xạ giữa PHB và DSCP .............................................................. 56
Bảng 3. 2: Các lớp AF và mức độ ưu tiên loại bỏ gói. ....................................... 58
Bảng 3. 3 : Byte ToS trước và sau DiffServ ....................................................... 59
Bảng 3. 4. Thống kê chính sách QoS ................................................................. 86

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page vii

Đồ án tốt nghiệp Đại học

Lời mở đầu

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày này, khi Internet vô cùng phát triển, lưu lượng di chuyển trên
Internet không chỉ đơn thuần là data, mà còn là các dịch vụ Voice, Video, và các
dịch vụ mang tính thời gian thực… luôn yêu cầu độ ưu tiên cao nhất và độ trễ
nhỏ nhất. Chính vì thế, nên vấn đề tối ưu chất lượng dịch vụ luôn được các nhà
mạng thực hiện thường xuyên và đặt lên hàng đầu để giải quyết vấn đề về băng
thông khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng mà còn đáp ứng các yêu cầu của khách
hàng. Bên cạnh đó, MPLS là cơ chế chuyển mạch nhãn hỗ trợ khả năng chuyển
mạch, định tuyến luồng thông tin một cách hiệu quả. Nó cho phép chuyển tải
các gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở mạng biên bằng cách dựa
vào nhãn.
Vì những lợi ích công nghệ chuyển mạch nhãn mang lại để giải quyết các
vấn đề về chất lượng dịch vụ được thực hiện tốt nên sử dụng MPSL đang là xu
hướng phát triển của ngày nay. Được sự hướng dẫn của cô Phan Thị Nga, em đã
đi tìm hiểu và nghiên cứu đề tài “Triển khai các ứng dụng và tối ưu chất
lượng dịch vụ sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức”. Nội dung đề tài
gồm có 3 chương:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS trong
mạng viễn thông.
Chương 2: Các vấn đề về chất lượng dịch vụ trong mạng viễn thông.
Chương 3: Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS.
Trong quá trình làm đồ án, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn
chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý,
hướng dẫn và sự giúp đỡ của quý thầy cô và bạn bè.

Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên

Phan Thị Thanh Mai

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 1


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MPLS VÀ ỨNG
DỤNG MPLS TRONG MẠNG VIỄN THÔNG
1.1. Giới thiệu tổng quan về MPLS
1.1.1. Giới thiệu tổng quan
Rất nhiều tài liệu trong sách, cũng như trên Internet đề cập tới MPLS và
các tối ưu của nó trong sự phát triển của ngành Viễn thông ngày nay. Chỉ trong
vòng vài năm kể từ khi MPLS ra đời thì nó đã phát triển từ một công nghệ kỳ lạ
trở thành công cụ chính được sử dụng bởi các ISP để tạo ra các lợi nhuận dịch vụ.
Vậy, MPLS là gì và tại sao MPLS lại có vai trò quan trọng trong sự phát
triển của ngành Viễn Thông như thế? Ta xét một quá trình chuyển thư điện tử từ
hệ thống máy tính gửi đến hệ thống máy tính nhận. Trong mạng internet truyền
thống (không sử dụng chuyển mạch nhãn) quá trình chuyển thư điện tử giống
hệt quá trình chuyển thư thông thường. Các địa chỉ đích được truyền qua các
thực thể trễ (các bộ định tuyến). Địa chỉ đích sẽ là yếu tố để xác định con đường
mà gói tin chuyển qua các bộ định tuyến. Trong chuyển mạch nhãn, thay vì sử

dụng địa chỉ đích để quyết định định tuyến, một “nhãn” được gán với gói tin và
được dặt trong tiêu đề gói tin với mục đích thay thế cho địa chỉ và nhãn được sử
dụng để chuyển lưu lượng các gói tin tới đích.
Mục tiêu của chuyển mạch nhãn đưa ra nhằm cải thiện hiệu năng chuyển
tiếp gói tin của các bộ định tuyến lõi qua việc sử dụng các chức năng gán và
phân phối nhãn gắn với các dịch vụ định tuyến lớp mạng khác nhau.Thêm vào
đó là lược đồ phân phối nhãn hoàn toàn độc lập với quá trình chuyển mạch.
MPLS viết tắt của Multi Protocol Layer Switching, chuyển mạch nhãn đa
giao thức. MPLS là một công nghệ kết hợp giữa định tuyến lớp 3 và chuyển
mạch lớp 2 cho phép chuyển tải gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở
mạng biên bằng cách dựa vào nhãn. MPLS là phương pháp cải tiến việc chuyển
tiếp gói trên mạng bằng các nhãn được gán vào mỗi gói IP, tế bảo ATM hoặc
frame lớp 2. MPLS cho phép các ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau mà
không cần phải bỏ đi cơ sở hạ tầng có sẵn.
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 2


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

 Phương thức hoạt động:
Thay thế cơ chế định tuyến lớp 3 bằng cơ chế chuyển mạch lớp 2. MPLS
hoạt động trong lõi của mạng IP. Các router trong lõi phải enable trên từng giao
diện. Nhãn được gắn thêm vào gói đi vào mạng MPLS, nhãn được tách ra khi
gói ra khỏi mạng MPLS. Sử dụng nhãn trong quá trình gửi gói khi đã thiết lập
đường đi. MPLS tập trung vào quá trình hoán đổi nhãn. Một trong những thế

mạnh của MPLS là tự định nghĩa chồng nhãn.
Những tính năng nào của MPLS vẫn còn phù hợp với ngày nay:
- Khả năng mở rộng của việc định tuyến lớp mạng: Sử dụng nhãn như là
một phương tiện để tổng hợp các thông tin chuyển tiếp (forwarding
information), nó làm việc như là bộ định tuyến phân cấp. VPN lớp 3 đã chứng
minh là một ví dụ điển hình về sự kết hợp các thông tin chuyển tiếp. Router biên
cần chưa rất nhiều thông tin định tuyến liên quan đến mỗi VPN mà nó cung cấp
dịch vụ. Nhưng Router lõi lại không cần đến điều đó. Như vậy, giả sử bất kỳ
Router biên nào cung cấp dịch vụ cho duy nhất một subnet của các VPN liên
quan đến mạng thì không một Router nào trong mạng cần giữ lại toàn bộ các
tuyến đường hiện có trong mạng.
- Tốc độ và trễ: Chuyển mạch nhãn nhanh hơn nhiều bởi vì giá trị nhãn
được đặt ở header của gói được sử dụng để truy nhập bảng chuyển tiếp tại
router, nghĩa là nhãn được sử dụng để tìm kiếm trong bảng. Việc tìm kiếm này
chỉ yêu cầu một lần truy nhập tới bảng, khác với truy nhập bảng định tuyến
truyền thống việc tìm kiếm có thể cần hàng ngàn lần truy nhập. Kết quả là lưu
lượng người sử dụng trong gói được gửi qua mạng nhanh hơn nhiều so với
chuyển tiếp IP truyền thống.
- Jitter: Là sự thay đổi độ trễ của lưu lượng người sử dụng do việc
chuyển gói tin qua nhiều node trong mạng để chuyển tới đích của nó. Tại từng
node, địa chỉ đích trong gói phải được kiểm tra và so sánh với danh sách địa chỉ
đích khả dụng trong bảng định tuyến của node, do đó trễ và biến thiên trễ phụ
thuộc vào số lượng gói và khoảng thời gian mà bảng tìm kiếm phải xử lý trong
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 3


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

khoảng thời gian xác định. Kết quả là tại node cuối cùng, Jitter là tổng cộng tất
cả các biến thiên độ trễ gại mỗi node giữa bên gửi và bên thu. Với gói là thoại
thì cuộc thoại bị mất đi tính liên tục. Do chuyển mạch nhãn hiệu quả hơn, lưu
lượng người dùng được gửi qua mạng nhanh hơn và ít Jitter hơn so với định
tuyến IP truyền thống.
- Tính linh hoạt trong việc cung cấp các dịch vụ định tuyến: Sử dụng
nhãn để xác định lưu lượng truy cập để nhận các dịch vụ đặc biệt. ví dụ: QoS.
Sử dụng nhãn để cung cấp chuyển tiếp dọc theo một đường dẫn, nó khác với
việc chuyển tiếp dựa vào đích. MPLS có khả năng xác định lưu lượng truy cập
các dịch vụ đặc biệt như QoS. Nó cũng dùng Kỹ thuật lưu lượng cho phép nó
cung cấp chuyển tiếp dọc theo đường dẫn cụ thể rõ ràng. Hai thuộc tính này
được kết hợp trong DiffServ Aware Traffic Engineering , sẽ được mô tả chi tiết
trong chương 3.
- Tăng hiệu suất làm việc của Mạng: Sử dụng mô hình hoán đổi nhãn để
tối ưu hóa hiệu năng mạng. Bởi vì các bộ định tuyến hiện đại thực hiện chuyển
tiếp gói tin trong phần cứng, các tốc độ chuyển tiếp cho các gói IP và MPLS
tương tự nhau. Tuy nhiên, 'Tối ưu hóa hiệu suất mạng' hàm ý một ngữ cảnh rộng
hơn đơn giản hiệu suất của từng nút. Nhưng MPLS lại giúp ích trong phạm vi
rộng lớn hơn. ví dụ: thông qua việc sử dụng kỹ thuật lưu lượng để tránh tắc
nghẽn và sử dụng các tuyến định tuyến nhanh để giảm sự gián đoạn của lưu
lượng khi một liên kết trong mạng bị lỗi.
- Đơn giản hóa việc tích hợp các bộ định tuyến với công nghệ chuyển
mạch tế bào: bằng cách làm cho các thiết bị chuyển mạch di động có thể có
chức năng định tuyến như một router. Do đó làm giảm số lượng các bộ định
tuyến ngang hàng mà router phải duy trì. Bên cạch đó việc đơn giản hóa việc
tích hợp các bộ định tuyến với công nghệ chuyển mạch tế bào bởi việc tạo thông
tin về mô hình mạng vật lý luôn sẵn sàng cho các thủ tục định tuyến lớp mạng.

Cuối cùng thì việc đơn giản hóa việc tích hợp các bộ định tuyến với công nghệ

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 4


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

chuyển mạch tế bào cũng được làm bằng cách sử dụng địa chỉ chung, định
tuyến và thủ tục quản lý.
Chuyển mạch nhãn khác với phương pháp chuyển mạch khác ở chỗ nó là
kĩ thuật điều khiển giao thức chuyển mạch IP theo kiểu topo. Mặt khác sự tồn tại
của một địa chỉ mạng đích sẽ xác định quá trình cập nhật trong bảng định tuyến
để ra một đường dẫn chuyển mạch hướng tới đích. Nó cũng khái quát cơ cấu
chuyển tiếp và trao đổi nhãn, phương pháp này không chỉ thích hợp với các
mạng lớn như ATM, chuyển mạch khung, PPP, và nó có thể thích hợp với bất kì
phương pháp đóng gói nào.
 Chức năng của MPLS:
- 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 dùng chung với các giao thức định tuyến RSVP hay OSPF.

- Hỗ trợ IP, ATM, Frame Relay
 Lợi ích của MPLS:
- Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu như IP, ATM….
- Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ
khác liên quan đến Internet.
- Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol).
- Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn (label) cho trước.
- Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM).
- Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp.
- Có tính tương thích cao.

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 5


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

1.1.2. 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 .
Nghiên cứu MPLS đang được thực hiện dưới sự bảo trợ của nhóm làm
việc MPLS trong IETF. MPLS vẫn là một sự phát triển tương đối mới, nó mới
chỉ được tiêu chuẩn hoá theo Internet vào đầu năm 2001.
Sử dụng MPLS để trao đổi khe thời gian TDM, chuyển mạch không gian
và các bước sóng quang là những phát triển mới nhất. Các nỗ lực này được gọi
là GMPLS (Generalized MPLS ).
Nhóm làm việc MPLS đưa ra danh sách với 8 bước yêu cầu để xác định
MPLS đó là:
- MPLS phải làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu. Chỉ rõ
các giao thức được tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhãn để hỗ trợ
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).
- MPLS phải thích ứng với các giao thức định tuyến lớp mạng và các
công nghệ Internet có liên quan khác. 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
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 6


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

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.
- MPLS cần hoạt động một cách độc lập với các giao thức định tuyến.
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
- MPLS phải hỗ trợ mọi khả năng chuyển tiếp của bất kỳ nhãn cho trước
nào. 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.
- MPLS phải hỗ trợ vận hành quản lý và bảo dưỡng (OA&M). Chỉ ra các
thủ tục được tiêu chuẩn hoá để mang thông tin về nhãn qua các công nghệ lớp 2.
- MPLS cần xác định và ngăn chặn chuyển tiếp vòng. Chỉ ra một phương
pháp tiêu chuẩn nhằm hoạt động cùng với ATM ở mặt phẳng điều khiển và mặt
phẳng người dùng.
- MPLS cần hoạt động trong mạng phân cấp. 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).
- MPLS phải có tính kế thừa. Chỉ ra các giao thức tiêu chuẩn cho phép
các host sử dụng MPLS.
1.2. Các ứng dụng của MPLS trong Mạng Viễn Thông
1.2.1. Ứng dụng mạng riêng ảo trong MPLS
1.2.1.1. Tổng quan về VPN
Có rất nhiều các định nghĩa khác nhau về mạng riêng ảo VPN, để hiểu rõ
hơn về VPN chúng ta xem xét hai khái niệm sau:

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 7


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

- Mạng dùng riêng, được xây dựng và quản lý bởi từng khách hàng riêng
lẻ. Khách hàng tự xây dựng và quản lý hệ thống mạng của mình.
- Mạng công cộng: Được xây dựng, quản lý bởi một nhà cung cấp dịch
vụ viễn thông và dùng chung cho tất cả các khách hàng có yêu cầu sử dụng dịch
vụ. Khách hàng sử dụng các thủ tục được xác định trước do nhà cung cấp dịch
vụ quy định.
VPN sử dụng mạng công cộng cùng với các chức năng bảo mật khác như:
tạo đường truyền dẫn riêng "Tunneling", mã hoá dữ liệu "Encription", khả năng
nhận thực "Authentication" với mục đích đạt được khả năng bảo mật và an toàn
như một mạng dùng riêng. Hay nói cách khác VPN là một sự liên kết bí mật
giữa hai hoặc nhiều thiết bị khác nhau (Gửi và nhận dữ liệu) thông qua mạng
công cộng (Internet, Frame Relay hoặc ATM) của nhà cung cấp dịch vụ.
Theo tổ chức IETF mạng riêng ảo VPN được định nghĩa là: Việc tạo ra
một mạng diện rộng dùng riêng sử dụng các thiết bị và các phương tiện truyền
dẫn của một mạng công cộng.
Mạng riêng ảo hay VPN (Virtual Private Network) là một mạng dành
riêng để kết nối các máy tính lại với nhau thông qua mạng Internet công
cộng. Đây được hiểu là 1 hệ thống mạng, có khả năng tạo ra 1 kết nối mạng (tùy
theo nhu cầu của người sử dụng) dựa trên hệ thống mạng Public, mạng Internet...
dựa trên nhà cung cấp dịch vụ nào đó (thông thường chúng ta phải dùng phần
mềm hỗ trợ mới tạo, quản lý và kết nối được VPN). Các mô hình doanh nghiệp

có quy mô lớn như: trường học, bệnh viện... đều ứng dụng VPN trong hệ thống
của họ.
1.2.1.2. MPLS VPN Layer 3
MPLS VPN Layer 3 là một trong những ứng dụng đượ triển khai rộng rãi
nhất của Công nghệ MPLS. Không phải “Định tuyến nhanh” hay “Kỹ thuật lưu
lượng” sẽ xuất hiện đầu tiên khi người ta nói đến MPLS, mà đó chính là hỗ trợ
của VPN. Trong thực tế, Kỹ thuật lưu lượng và Định tuyến nhanh được nghĩ tới
nhiều nhất về những lợi ích mà nó cung cấp cho một phạm vi phục vụ cụ thể. Có
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 8


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

lẽ dịch vụ phổ biến nhất là cung cấp mô tả các giải pháp IP-VPN và L3VPN
chính là cách mà các dịch vụ được thực thi trong mạng MPLS. Đối với các nàh
cung cấp dịch vụ, L3VPN là công cụ vận chuyển chính và đôi khi trở thành công
cụ vận chuyển duy nhất cho sự triển khai MPLS trong mạng.
 Định tuyến VPN lớp 3
MPLS sử đụng các giao thức định tuyến trạng thái liên kết như OSPF
hay IS-IS để xác định các bộ định tuyến cho lưu lượng IP và LVC. Các LVC
sử dụng các giao thức định tuyến IP giống như các bộ định tuyến thường
dùng. Thiết kể định tuyến IP trong mạng MPLS hoàn toàn giống như thiết
kể định tuyến BP cho mạng IP truyền thống. Mạng có thể được mô tả bằng cấu
hình logic, và cấu hình định tuyến cũng từ cấu hình này mà ra.
Bằng cách xem xét cấu hình định tuyển, chúng ta có thể chia mạng 'ra

thành các khu vực, thiết kế tuyến tổng quát, rồi cứ như vậy cho đến hết. Một
thiết kế logic trình diễn mạng như nó được xem bời các giao thức định tuyển IP.
Một điều quan trọng trong giải pháp của MPLS/VPN đó là các tuyến
đường khách hàng được giữ trong bảng định tuyến và chuyển tiếp VPN (VRF).
Bảng VRF được phổ biến với các tuyến đường được học từ CE cục bộ và tuyến
đường được học từ các CE từ xa cũng được coi là tuyến đường của VPN.
PE có một vài lựa chọn để tìm ra các thông tin về tuyến đường nhờ CE
gần kề nó như: Định tuyến tĩnh, RIPv2, OSPF và BGP. Bất kỳ PE dùng cách
nào để tìm ra tuyến đường nó cũng bắt buộc phải đặt những thông tin về tuyến
đường đó vào bảng VRF và cài đặt chúng trong liên kết VRF với giao diện với
CE. Do đó, một giao thức định tuyến phải cài đặt các tuyến đường học được qua
một giao diện CE-PE trong VRF kết hợp với giao diện đó. Từ quan điểm thực
hiện, điều này được thực hiện bằng cách tạo ra các ngữ cảnh riêng biệt cho các
giao thức định tuyến trên mỗi VRF. Về cơ bản, chúng ta phải cần có VRF cho
việc định tuyến, bên cạnh đó liệu có nên sử dụng định tuyến tĩnh hoặc động, và
các giao thức định tuyến.

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 9


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

Một điểm quan trọng cần chú ý nữa đó là trong cùng một VPN, những
cách thức khác nhau có thể đặt tại các site khác nhau, cũng giống như nhiều site
khác nhau có thể sử dụng các giao thức định tuyến khác nhau. Tính chất này đặc

biệt hữu ích trong các tình huống mà các site khác nhau trong cùng một VPN
được quản trị bởi các quảng trị viên khác nhau và có thể chạy những giao thức
không giống nhau ở mỗi site.
Chúng ta hãy xem xét một vài trong số các yếu tố ảnh hưởng đến sự lựa
chọn của phương pháp định tuyến PE-CE:
 Hạn chế của các thiết bị CE: Để triển khai nhiều VPN nó yêu cầu phải
có một lượng lớn các thiết bị CE có chức năng hạn chế. Ví dụ, một công ty với
một văn phòng nhánh nhỏ, có rất nhiều site phải truy cập vào máy chủ trung
tâm, trong trường hợp này, định tuyến phức tạp là không yêu cầu, thay vào đó,
ta cần một lượng lớn các thiết bị CE, vì thế vấn để về kinh tế này sinh. Những
thiết bị rẻ tiền thì chỉ hỗ trợ Định tuyến tĩnh, hoặc định tuyến tĩnh và RIP. Đó là
lý do vì sao mà ngày nay giao thức định tuyến tĩnh lại được dùng phổ biến để
định tuyến giữa CE-PE.
 Các giao thức định tuyến chạy trong site của khách hàng: Việc chạy các
giao thức định tuyến khác nhau trên liên kết giữa CE-PE hơn trong phần còn lại
của site có nghĩa là Router sẽ phải được phân phối lại từ giao thức định tuyến
này sang giao thức định tuyến khác. Và người quản trị sẽ phải xử lý hai giao
thức thay vì một. Đó là lý do tại sao khách hàng thích chạy cùng một giao thức
định tuyến trên liên kết CE-PE hơn.
 Mức độ tin cậy của nhà cung cấp liên quan đến định tuyến thông tin của
khách hàng. Khi tin tưởng thấp, nhà cung cấp có thể chọn sử dụng đinh tuyến
tĩnh hướng tới khách hàng để tự bảo về khỏi các tương tác định tuyến động với
khách hàng.
 Mức độ kiểm soát mà một giao thức cung cấp cho nhà cung cấp. BGP
cho phép tuyến đường lọc dựa trên chính sách và do đó cung cấp cho nhà cung
cấp kiểm soát tuyến đường để chấp nhận từ phía khách hàng. Khá dễ dàng cho
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 10

Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

nhà cung cấp để bảo vệ một khách hàng không hoạt động thì BGP là một giao
thức định tuyến CE-PE khá phổ biến.
Chúng ta hãy cùng kiểm tra chi tiết hơn một số vấn đề được đưa ra trong
trường hợp của định tuyến PE-CE:
 Việc sử dụng định tuyến tĩnh: Một mặt, định tuyến tĩnh rất đơn giản, nó
được hỗ trợ mọi thiết bị. Mặt khác, các host trong site khách hàng không biết
về khả năng tiếp cận tới đich của các site khác. Nếu LSP vận chuyển bị down
trong mạng lõi, thì tuyến đường VPN sẽ giải quyết, qua đó, LSP trở nên không
kích hoạt ở phía PE. Tuy nhiên, thông tin này không được truyền bá đến site
khách hàng, vì thế gây ra một sự thất bại im lặng từ phía khách hàng. Đó chính
là vấn đề nếu như site của khách hàng gắn với hai hoặc nhiều PE dự phòng và có
thể chọn một kết nối khác để thoát khỏi site. Chính vì thế, định tuyến động được
yêu cầu khi sử dụng Multihoming.
 Chạy cùng một giao thức trên đường kết nối PE-CE như một site khách
hàng. Về nguyên tắc, không có lý do để không sử dụng giao thức độc quyền,
chẳng hạn như EIGRP, dù cả CE và PE đều hỗ trợ chúng. Tuy nhiên, CE và PE
nằm trong các domain khác nhau và thường dưới sự quản lý khác nhau. Dù chạy
bất cứ một giao thức nào, cái mà có thuật toán có tính hợp tác cao sẽ làm cho sự
khó khăn của việc khắc phục sự cố trong môi trường giống như site của khách
hàng và nhà cung cấp có thể được quản lý bởi các thực thế khác nhau.
 Bảo vệ chống lại một CE không hoạt động. Nhà cung cấp phải bảo vệ
chính nó khỏi một CE không hoạt động quảng bá một lượng lớn các tuyến
đường. Sử dụng định tuyến tĩnh tránh khỏi vấn đề này, còn sử dụng định tuyến
động thì có một số lựa chọn sau: một là cấu hình giới hạn trên về số lượng

đường mà nhà cung cấp chấp nhận từ khách hàng hoặc là sử dụng bộ lọc để chỉ
cho phép một tập hợp các tiền tố xuất hiện trước. Khái niệm về hạn chế số tuyến
đường có thể được mở rộng cho toàn bộ VRF bằng cách thiết lập một giới hạn
về số tuyến đường được phép trong VRF, bất kể họ có được nhận trong phiên
định tuyến PE-CE tại địa phương hoặc cho dù đó là nhận được từ các PEs từ xa.
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 11


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

 Sử dụng OSPF làm giao thức CE-PE. OSPF sử dụng quảng bá kiểu
trạng thái liên kết (link state advertisements - LSA) để truyền thông thông tin về
topo mạng.
 Sử dụng BGP làm giao thức CE-PE. Khi sử dụng BGP làm PE-CE, có
một phiên làm việc EBGP (bên ngoài BGP) giữa nhà cung cấp và khách hàng
(giả định rằng nhà cung cấp và khách hàng đang ở các AS khác nhau). BGP
được chú ý trong hoàn cảnh này bởi vì mức độ kiểm soát nó có thể cung cấp
cho nhà cung cấp qua những tuyến đường để chấp nhận từ khách hàng. BGP
cũng có các thuộc tính hiệu chỉnh tốt vì nó không quảng bá theo chu kì dưới bất
kỳ hình thức nào và chỉ gia tăng cập nhật các thông tin được gửi đi. Vì những lý
do này, BGP là một sự lựa chọn phổ biến như một giao thức PE-CE.
1.2.1.3. Hoạt động của MPLS VPN
 Hoạt động của mặt phẳng điều khiển trong MPLS VPN
Mặt bằng điều khiển trong MPLS VPN chứa đựng thông tin định tuyến
lớp 3 và các tiến trình trao đổi thông tin của các IP Prefix gán và phân phối nhãn

bằng LDP. Mặt phẳng dữ liệu thực hiện chức năng chuyển tiếp các gói IP được
gán nhãn trên trạm kế để tới trạm đích. Hình 1.1 cho thấy sự tương tác của các
giao thức trong mặt phẳng điều khiển của MPLS VPN.

Hình 1. 1: Tương tác cuả các giao thức trong mặt phẳng điều khiển
Các Router CE được kết nối với các Router PE bằng một giao thức IGP,
BGP hay định tuyến tĩnh (Static route) được yêu cầu trên các CE cùng với các
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 12


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

PE để thu thập và quảng bá thông tin NLRI. Trong MPLS VPN blackpone gồm
các router P và PE. Một IGP kết hợp với LDP được sử dụng giữa các PE và P.
LDP dùng để phân phối nhãn trong một MPLS domain. IGP dùng để trao đổi
thông tin NLRI, ánh xạ (map) các NLRI này vào MP-BGP. MP-BGP được duy
trì giữa các PE trong một miền MPLS VPN và trao đổi cập nhật MP-BGP.
 Hoạt động của mặt phẳng dữ liệu trong MPLS VPN
Việc chuyển tiếp trong mạng MPLS VPN đòi hỏi phải dùng chồng nhãn
(label stack). Nhãn trên (top lable) được gán và hoán đổi (swap) để chuyển tiếp
gói dữ liệu đi trong lõi MPLS. Nhãn thứ hai (nhãn VPN) được kết hợp với VRF
ở router PE để chuyển tiếp gói đến các CE. Hình sau mô tả các bước trong
chuyển tiếp dữ liệu khách hàng của mặt phẳng dữ liệu từ một site khách hàng
CE2-A tới CE1-A trong hạ tầng mạng của SP.

Hình 1. 2: Hoạt động của mặt phẳng dữ liệu (Data Plane)
Khi dữ liệu được chuyển tiếp tới một mạng cụ thể dọc theo mạng VPN
qua lõi MPLS, chỉ có nhãn trên (top lable) trong chồng nhãn bị hoán đổi (swap)
khi gói đi qua backbone. Nhãn VPN vẫn giữ nguyên và được bóc ra khi đến
router PE ngõ ra (egress)/xuôi dòng(downstream). Mạng gắn với một giao tiếp

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 13


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

ngõ ra thuộc vào một VRF cụ thể trên router phụ thuộc vào giá trị của nhãn
VPN.
1.2.2. Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS
1.2.2.1. Tổng quan về điều khiển lưu lượng trong MPLS
Kỹ thuật lưu lượng (TE - Traffic Engineering) là quá trình điều khiển các
luồng lưu lượng qua mạng để tối ưu hệ số sử dụng tài nguyên và hiệu suất mạng.
Hoạt động này giải quyết vấn đề đảm bảo cho mạng nguồn tài nguyên để hỗ trợ
QoS của người dùng.
Kỹ thuật lưu lượng trong môi trường MPLS (MPLS TE) thiết lập mục tiêu
hướng tới hai chức năng hoạt động:
 Định hướng lưu lượng: Hỗ trợ hoạt động QoS của lưu lượng người
dùng, cố gắng đảm bảo tổn thất lưu lượng nhỏ nhất, trễ nhỏ nhất, độ thông qua
lớn nhất nhằm đáp ứng các yêu cầu thỏa thuận của lớp dịch vụ.
 Định hướng tài nguyên: Nhằm giải quyết các bài toán liên quan đến tài

nguyên mạng như các liên kết truyền thông, các bộ định tuyến và máy chủ. Các
tài nguyên này cũng chính là những thực thể góp phần vào sự thực hiện mục
đích định hướng lưu lượng. Quản lý năng lực của tài nguyên mạng là vấn đề
sống còn đối với các hoạt động định hướng tài nguyên. Trong các tài nguyên
mạng thì băng thông bao giờ cũng được đặt lên hàng đầu, không có băng thông
thì bất cứ hoạt động nào của kỹ thuật điều khiển lưu lượng đều vô nghĩa. Việc
quản lý năng lực của băng thông sử dụng là đặc trưng của kỹ thuật điều khiển
lưu lượng.
 Kỹ thuật sắp xếp lưu lượng:
Kỹ thuật lưu lượng là cố gắng tạo ra tài nguyên mạng tốt nhất để hỗ trợ
những nhu cầu QoS của người sử dụng. Song tài nguyên mạng là hạn chế, và
thường là không đủ (tốc độ liên kết, công suất xử lý LSR) để hỗ trợ QoS của
người dùng ở mọi thời điểm trong ngày. Vì vậy, nhiệm vụ của kỹ thuật lưu
lượng là phải sắp xếp lưu lượng người dùng một cách hợp lý. Việc sắp xếp lưu
lượng sẽ xảy ra tại LSR đầu vào và phải thiết lập hàng đợi hoạt động dựa trên sự
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 14


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

phân chia mức ưu tiên của lớp lưu lượng. Mỗi lớp lưu lượng được phân vào một
hàng đợi và lưu lượng báo hiệu được đưa vào trước các lớp lưu lượng khác. Đó
cũng là nguyên lý hoạt động chung của kỹ thuật sắp xếp lưu lượng.
Lưu lượng
Báo hiệu 1

Lớp/FEC A 2
Lớp/FEC B 3

LSR
lối vào

Lớp/FEC C 4

Liên kết vào mạng

Lớp/FEC D 5
n
Quyền được
đi trước

Hình 1. 3: Sắp xếp lưu lượng tại LSR lối vào
Các thiết bị định tuyến ngày nay hỗ trợ nhiều loại hàng đợi khác nhau.
Một số loại thường thấy là:
 Hàng đợi vào trước ra trước (FIFO): Truyền dẫn các gói dựa trên yêu
cầu đến của chúng. MPLS dùng phương pháp này cho việc đưa ra một FEC.
 Hàng đợi công bằng trọng số (WFQ): Băng thông khả dụng dọc theo
hàng đợi được chia ra dựa trên trọng số, và các lớp lưu lượng được xử lý theo
trọng số một cách công bằng. Loại hàng đợi này thường được dùng khi toàn bộ
lưu lượng là sự hòa hợp của nhiều lớp lưu lượng (lưu lượng lớp A được hòa hợp
với khối lượng lớn lưu lượng lớp D). WFQ phù hợp với việc quản lý luồng
MPLS.
 Hàng đợi theo yêu cầu (CQ): Băng thông được phân chia cân xứng
theo yêu cầu cho mỗi lớp lưu lượng. Nó đảm bảo mức yêu cầu QoS tới tất cả các
lớp dịch vụ.

Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 15


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

 Hàng đợi ưu tiên (PQ): Tất cả các gói thuộc lớp ưu tiên cao được
truyền trước các gói thuộc bất cứ lớp nào có độ ưu tiên thấp hơn. Khi đó, một
vài phần lưu lượng sẽ được truyền do các phần lưu lượng khác chịu phí tổn.
1.2.2.2. Giao thức phân phối nhãn LDP
Giao thức phân phối nhãn được IETF đưa ra trong RFC 3036. Vị trí của
giao thức LDP và các mối liên kết chức năng cơ bản của LDP với các giao thức
khác thể hiện trên hình 1.4
Giao thức phân bổ nhãn
Mgr Dscy

OSPF

Sess Adtv Notf

UDP

Cơ
sở
thông
tin

nhãn

TCP

IP

MPLS Fwd

ARP

Notf Bản tin xác nhận
Advt Phát hành LDP
Mgr Quản lý LDP
Sess Bản tin quản lý phiên
Dscy Bản tin thăm dò

MAC

PHY
Thµnh phÇn giao thức MPLS
Thµnh phÇn giao thøc kh«ng ph¶i MPLS

Hình 1. 4: Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS
Giao thức phân bổ nhãn là một thiết lập các thủ tục bởi một LSR cho biết
một LSR khác nhãn sử dụng để chuyển hướng lưu lượng giữa và qua chúng.
LDP có thể hoạt động giữa các LSR kết nối trực tiếp hay không được kết
nối trực tiếp. Các LSR sử dụng LDP để hoán đổi thông tin ràng buộc FEC và
nhãn được gọi là các thực thể đồng cấp LDP, chúng hoán đổi thông tin này bằng
việc xây dựng các phiên LDP.
 Các loại bản tin LDP

LDP định nghĩa 4 loại bản tin đó là: Bản tin thăm dò, Bản tin phiên, Bản
tin phát hành, Bản tin thông báo. Bốn loại bản tin này cũng nói lên chức năng
mà nó thực hiện.
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 16


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

 Bản tin thăm dò (Discovery): Dùng để thông báo và duy trì sự có mặt
của một LSR trong mạng. Theo định kỳ, LSR gửi bản tin Hello qua cổng UDP
với địa chỉ Multicast của tất cả các router trên mạng con.
 Bản tin phiên (Session): Dùng để thiết lập, duy trì, và xoá các phiên
giữa các LSR. Hoạt động này yêu cầu gửi các bản tin Initialization trên TCP.
Sau khi hoạt động này hoàn thành các LSR trở thành các đối tượng ngang cấp
LDP
 Bản tin phát hành (Advertisement): Dùng để tạo, thay đổi và xoá các
ràng buộc nhãn với các FEC. Những bản tin này cũng mang trên TCP. Một LSR
có thể yêu cầu 1 ánh xạ nhãn từ LSR lân cận bất cứ khi nào nó cần. Nó cũng
phát hành các ánh xạ nhãn bất cứ khi nào nó muốn một đối tượng ngang cấp
LDP nào đó sử dụng ràng buộc nhãn.
 Bản tin thông báo (Notification): Dùng để cung cấp các thông báo lỗi,
thông tin chẩn đoán, và thông tin trạng thái. Những bản tin này cũng mang trên
TCP.
 Thủ tục thăm dò LSR lân cận
Thủ tục LSR lân cận của LDP chạy trên UDP và thực hiện như sau : Một

LSR định kỳ gửi bản tin Hello tới tất cả giao diện của nó. Những bản tin này
được gửi trên UDP, với địa chỉ Multicast của tất cả Router trên mạng con.
 Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP. Như vậy,
tại một thời điểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có kết nối
trực tiếp.
 Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó
sẽ thiết lập kết nối TCP đến LSR đó.
 Khi đó phiên LDP được thiết lập giữa 2 LSR. Phiên LDP là phiên hai
chiều có nghĩa là mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi ràng buộc
nhãn.
 Đa số các bản tin LDP chạy trên giao thức TCP để đảm bảo độ tin cậy
của các bản tin (ngoại trừ bản tin thăm dò).
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 17


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về MPLS và ứng dụng MPLS
trong mạng Viễn Thông

Trong trường hợp các LSR không kết nối trực tiếp trong một mạng con,
người ta sử dụng một cơ chế bổ sung như sau:
LSR định kỳ gửi bản tin Hello trên UDP đến địa điạ chỉ IP đã được khai
báo khi lập cấu hình. Phía nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin Hello
khác truyền ngược lại đến LSR gửi và việc thiết lập các phiên LDP được thực
hiện như trên.
UDP Hello

UDP Hello
TCP Open

Initialization
IP

Label Request

Label Mapping

Hình 1. 5: Thủ tục phát hiện LSR lân cận
 Các bản tin LDP
Như phần đầu đã trình bày có 4 kiểu bản tin cơ bản được sử dụng trong
giao thức phân phối nhãn LDP, các bản tin thông dụng là: Bản tin khởi tạo
(Initialization), Bản tin giữ đường (KeepAlive), Bản tin gán nhãn (Label
Mapping), Bản tin giải phóng

(Release), Bản tin Thu hồi nhãn (Label

Withdraw), Bản tin yêu cầu (Request), Bản tin huỷ bỏ yêu cầu (Request Abort).
 Dạng bản tin (Initialization): Các bản tin thuộc loại này 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 bộ định thời.
Phan Thị Thanh Mai – D13VT2

Page 18