Đồ án Chuyển mạch MPLS

MỤC LỤC
MỤC LỤC..................................................................................................................... i
MỞ ĐẦU...................................................................................................................... iv
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT..........................................................................................vi
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG..........................................................................9
1.1. Tổng quan về NGN............................................................................................9
1.1.1. Cấu trúc chức năng của mạng NGN.........................................................9
1.1.2. Cấu trúc vật lý của mạng NGN................................................................10
1.2. Các công nghệ then chốt cho mạng thế hệ mới.............................................12
1.2.1. IP................................................................................................................ 12
1.2.2. ATM...........................................................................................................14
1.2.3. IP over ATM..............................................................................................15
1.2.4. MPLS.........................................................................................................17
CHƯƠNG 2. CHUYỂN MẠCH NHÃN...................................................................10
2.1. Khái niệm chuyển mạch nhãn........................................................................10
2.2. Lý do dùng chuyển mạch nhãn......................................................................10
2.2.1. Tốc độ và độ trễ.........................................................................................10
2.2.2. Khả năng đáp ứng.....................................................................................11
2.2.3. Tính đơn giản............................................................................................12
2.2.4. Sử dụng tài nguyên...................................................................................12
2.2.5. Điều khiển tuyến.......................................................................................12
2.3. Nhãn - địa chỉ...................................................................................................13
2.4. Định tuyến - quảng bá.....................................................................................15
2.5. Sự cần thiết cho QoS của mạng......................................................................16
2.5.1. Chuyển mạch nhãn và QoS......................................................................16
2.5.2. Sự đóng góp của chuyển mạch nhãn.......................................................17
2.6. Sự thừa kế của X.25 và VC.............................................................................17
2.6.1. Kênh ảo trong chuyển mạch nhãn...........................................................18
2.6.2. Frame Relay và ATM...............................................................................19
2.7. Hiện trạng và các khái niệm MPLS...............................................................19
2.8. Đường chuyển mạch nhãn..............................................................................20

CHƯƠNG 3. CƠ SỞ CHUYỂN MẠCH NHÃN......................................................21
3.1. Lớp tương đương chức năng (FEC)...............................................................21
3.1.1. Độ đáp ứng và bản chất hoạt động..........................................................21

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

i


3.1.2. Thông tin dùng trong quyết định chuyển tiếp........................................22
3.2. Các phương pháp chỉ định nhãn....................................................................23
3.2.1. Sự liên kết cục bộ và từ xa........................................................................23
3.2.2. Liên kết dòng lên và dòng xuống.............................................................24
3.2.3. Liên kết điều khiển và liên kết dữ liệu chuyển động..............................24
3.3. Không gian nhãn và sự phân nhãn.................................................................25
3.4. Router biên và miền chuyển mạch nhãn........................................................26
3.5. Ống chuyển mạch nhãn...................................................................................27
3.6. Sự trao đổi nhãn..............................................................................................28
CHƯƠNG 4. CHUYỂN MẠCH VÀ CHUYỂN TIẾP NHÃN................................30
4.1. Sự phân chia mạng chuyển mạch và chuyển tiếp..........................................30
4.1.1. Chuyển mạch lớp 2...................................................................................31
4.1.2. Định tuyến lớp 3........................................................................................33
4.1.3. Chuyển mạch lớp 3...................................................................................33
4.1.4. Chuyển mạch lớp 4...................................................................................35
4.2. Ánh xạ từ lớp 3 tới lớp 2.................................................................................36
4.2.1. LSR lối vào................................................................................................36
4.2.2. LSR trung gian..........................................................................................37
4.2.3. LSR lối ra..................................................................................................38
4.3. Chuyển mạch thẻ.............................................................................................38
4.3.1. Thành phần chuyển tiếp...........................................................................38

4.3.2. Thành phần điều khiển.............................................................................39
CHƯƠNG 5. HOẠT ĐỘNG PHÂN BỔ NHÃN......................................................44
5.1. Giao thức phân bổ nhãn..................................................................................44
5.1.1. Bản tin LDP...............................................................................................45
5.1.2. Các FEC, không gian nhãn và định danh...............................................46
5.1.3. Phiên LDP.................................................................................................47
5.1.4. Quản lý và phân bổ nhãn.........................................................................48
5.1.5. Bản tin LDP...............................................................................................49
5.1.5.1. Mào đầu LDP.....................................................................................49
5.1.5.2. Mã hoá mã hoá độ dài kiểu (TLV)....................................................50
5.1.5.3. Khuôn dạng bản tin LDP...................................................................50
5.1.5.4. Khuôn dạng và chức năng TLV........................................................51
5.1.5.5. Khuôn dạng và chức năng các bản tin LDP.....................................53
5.2 Giao thức dành trước tài nguyên (RSVP) và phân bổ nhãn.........................61

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

ii


5.3. Giao thức định tuyến cổng miền (BGP) và phân bổ nhãn............................62
CHƯƠNG 6. KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG................................................................63
6.1. Định nghĩa kỹ thuật lưu lượng (TE)..............................................................63
6.1.1. Hoạt động định hướng lưu lượng và định hướng tài nguyên................63
6.1.2 Tắc nghẽn nhỏ nhất...................................................................................64
6.2. Dịch vụ liên kết dựa trên QoS và phân lớp dịch vụ......................................65
6.3. Kỹ thuật lưu lượng và sự sắp đặt lưu lượng..................................................66
6.3.1. Hàng đợi lưu lượng...................................................................................67
6.3.2. Hoạt động định tuyến hiện nay................................................................68
6.4. Trung kế lưu lượng, luồng lưu lượng và tuyến chuyển mạch nhãn.............69

6.4.1. Sự thu hút của MPLS đối với kỹ thuật lưu lượng..................................69
6.4.2. Dung lượng liên kết...................................................................................70
6.4.3. Phân bổ tải trọng......................................................................................70
6.4.4. Các thuộc tính trung kế lưu lượng..........................................................71
KẾT LUẬN.................................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................78

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

iii


MỞ ĐẦU
Trong những năm qua, ngành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một
phương thức chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP và ATM để đáp ứng nhu
cầu phát triển của mạng lưới trong giai đoạn tiếp theo. Đã có nhiều nghiên cứu được
đưa ra trong đó có việc nghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS.
Công nghệ MPLS là kết quả phát triển của 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. MPLS tách chức năng của IP thành hai phần riêng
biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Bên cạnh đó, MPLS cũng hỗ
trợ việc quản lý dễ dàng hơn.
Trong những năm gần đây, MPLS đã được lựa chọn để đơn giản hoá và tích
hợp mạng trong mạng lõi. Nó cho phép các nhà khai thác giảm chi phí, đơn giản hoá
việc quản lý lưu lượng và hỗ trợ các dịch vụ Internet. Quan trọng hơn cả, nó là một
bước tiến mới trong việc đạt mục tiêu mạng đa dịch vụ với các giao thức gồm di động,
thoại, dữ liệu …
Vì vậy, em nhận đề tài nghiên cứu công nghệ chuyển mạch MPLS để hiểu rõ
sâu hơn các bản chất, cơ chế hoạt động của MPLS.
Luận văn tốt nghiệp “Chuyển mạch MPLS ” bao gồm các nội dung chính như

sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về NGN và các công nghệ trong mạng thế hệ sau.
Chương 2: Giới thiệu chung về chuyển mạch nhãn.
Chương 3: Giới thiệu về các cơ sở hoạt động của chuyển mạch nhãn.
Chương 4: Giới thiệu về hoạt động chuyển mạch và chuyển tiếp nhãn.
Chương 5: Giới thiệu về hoạt động phân bổ nhãn.
Chương 6: Giới thiệu về kỹ thuật lưu lượng được sử dụng trong MPLS.
Do thời gian và trình độ có hạn, nên chắc chắn những vấn đề được đề cập trong
đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự lượng thứ và ý
kiến đóng góp của các thầy, cô cũng như những ai quan tâm.
Trong quá trình học tập tại Học viện công nghệ Bưu Chính Viễn Thông và thực
hiện đồ án tốt nghiệp, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã trực tiếp và gián tiếp

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

iv


giúp đỡ em hoàn thành tốt chương trình học tập. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn
cô giáo Thạc sĩ Nguyễn Thị Thanh Kỳ đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án
tốt nghiệp này.
Hà Nội, ngày 21 tháng 10 năm 2005
Sinh viên
Hà Trương Nhật Linh

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

v

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt
AAL
ARP
ASP
ATM

Chú giải tiếng Anh
ATM Adaptation Layer
Addresss Resolution Protocol
Automatic Protection Switching
Asynchronous Transfer Mode

BGP
BTT
CR

Border Gateway Protocol
Bidirectional Traffic Trunk
Cell Router

CR-LDP

Constraint Routing LDP

Chú giải tiếng Việt
Lớp thích ứng ATM
Giao thức phân giải địa chỉ
Chuyển mạch bảo vệ tự động
Phương thức truyền tải không

đồng bộ
Giao thức định tuyến cổng miền
Trung kế lưu lượng hai chiều
Bộ định tuyến tế bào

Giao thức phân phối nhãn định
tuyến cưỡng bức
CS
Convergence Sublayer
Phân lớp hội tụ
CSR
Cell Switching Router
Thiết bị định tuyến chuyển mạch
tế bào
DLCI
Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối lớp liên kết
dữ liệu
DVMRP Distance Vector Multicast
Giao thức định tuyến multicast
Routing Protocol
theo vec tơ khoảng cách
EGP
Edge Gateway Protocol
Giao thức định tuyến cổng biên
FDDI
Fiber Distributed Data Interface Giao tiếp dữ liệu cáp quang phân
tán
FEC
Forwarding Equivalence Class Nhóm chuyển tiếp tương đương
FR

Frame Relay
Chuyển mạch khung
IGMP
Internet Group Massage
Giao thức bản tin nhóm internet
Protocol
IGP
Interior Gateway Protocol
Giao thức định tuyến trong miền
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
LANE
Local Area Network Emulation Mô phỏng mạng cục bộ
LCA
Least Common Ancestor
Node gốc ít chung nhất
LC-ATM Label Control ATM
Giao diện ATM điều khiển
chuyển mạch nhãn
LDP
Label Distribution Protocol
Giao thức phân phối nhãn
LER
Label Edge Router
Router chuyển mạch nhãn biên
LFIB
Label Forwarding Information Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn
Base
Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

vi


LIB

Label Information Base

LSFT

Label Switch Forwording Table

LSP
LSR

Label Switched Path
Label Switching Router

MAC

Media Access Controller

MG
MPLS
MSC
MSF

Media Gateway
MultiProtocol Label Switching
Multicast Server Model

MultiService Switch Forum

MTBF

Mean Time Between Failure

NGN
NLPID
OSPF

Next Generation Network
Network Layer Protocol
Identifier
Open Shortest Path First

PID
PML
PP
PSL
QoS
RPR
RSVP
TAT
TCP
TDP
TE
TIB
TDP
TLV
TSR

UDP
UPC
VCI
VPI

Protocol Identifier
Path Merging LSR
Protected Path
Path Switching LSR
Quality of Service
Resilient Packet Ring
Resource Reservation Protocol
Theoretical Arrival Time
Transmission Control Protocol
Tag Distribution Protocol
Traffic Engineering
Tag Information Base
Tag Distribution Protocol
Type-Length-Value
Tag Switching Router
User Data Protocol
Usage Parameter Control
Vitual Chennel Identifier
Vitual Path Identifier

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

vii

Bảng thông tin nhãn trong bộ

định tuyến
Bảng chuyển tiếp chuyển mạch
nhãn
Tuyến chuyển mạch nhãn
Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn
Thiết bị điều khiển truy nhập
mức phương tiện truyền thông
Cổng chuyển đổi phương tiện
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Mô hình máy chủ multicast
Diễn đàn chuyển mạch đa dịch
vụ
Thời gian trung bình giữa hai lỗi
liên tiếp
Mạng thế hệ sau
Nhận dạng giao thức lớp mạng
Giao thức định tuyến đường
ngắn nhất
Giao thức multicast độc lập
LSR hợp nhất
Tuyến được bảo vệ
LSR chuyển mạch đường
Chất lượng dịch vụ
Vòng gói khôi phục nhanh
Giao thức giành trước tài nguyên
Thời gian đến lý thuyết
Giao thức điều khiển truyền dẫn
Giao thức phân phối thẻ
Kỹ thuật lưu lượng

Cở sở thông tin thẻ
Giao thức phân bổ thẻ
Giá trị-chiều-dài kiểu
Router chuyển mạch thẻ
Giao thức dữ liệu người dùng
Điều khiển tham số sử dụng
Nhận dạng kênh ảo
Nhận dạng đường ảo


WAN
Wide Area Network
TTL
Time To Live
MPLSCP MPLS Conrol Protocol

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

Mạng diện rộng
Thời gian sống
Giao thức điều khiển MPLS

viii


Đồ án tốt nghiệp đại học
chung

Chương 1. Giới thiệu

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Tổng quan về NGN
Trong nhiều năm gần đây, nền công nghệ viễn thông vẫn đang trăn trở về vấn
đề phát triển công nghệ nào và dùng mạng gì để hỗ trợ các nhà khai thác trong bối
cảnh luật viễn thông đang thay đổi nhanh chóng, cạnh tranh ngày càng khốc liệt. Khái
niệm mạng thế hệ mới (hay còn gọi là mạng thế hệ sau - NGN) ra đời cùng với việc tái
kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra nhiều
dịch vụ mới, mang lại nguồn thu mới, góp phần giảm chi phí khai thác và đầu tư ban
đầu cho các nhà kinh doanh.
Một chiến lược để phát triển nhịp nhàng từ mạng hiện tại sang kiến trúc mạng
mới là rất quan trọng nhằm giảm thiểu yêu cầu đầu tư trong giai đoạn chuyển tiếp,
trong khi sớm tận dụng những phẩm chất của mạng NGN. Tuy nhiên, bất kì bước đi
nào trong tiến trình chuyển tiếp này cũng cần tạo điều kiện dễ dàng hơn cho mạng để
rốt cuộc vẫn phát triển sang kiến trúc NGN dựa trên chuyển mạch gói. Bất cứ giải
pháp nào được chọn lựa thì các hệ thống chuyển mạch truyền thống cũng sẽ phải tồn
tại bên cạnh các phần tử mạng công nghệ mới trong nhiều năm tới.
Mạng thế hệ sau được tổ chức dựa trên các nguyên tắc cơ bản sau:
- Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú đa
dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện.
- Mạng có cấu trúc đơn giản.
- Nâng cao hiệu quả sử dụng, chất lượng mạng lưới và giảm thiểu chi phí khai
thác bảo dưỡng.
- Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các dịch vụ mới.
- Độ linh hoạt và tính sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh.

1.1.1. Cấu trúc chức năng của mạng NGN
Cho đến nay, mạng thế hệ sau vẫn là xu hướng phát triển mới mẻ, chưa có một
khuyến nghị chính thức nào của Liên minh Viễn thông thế giới ITU về cấu trúc của nó.
Nhiều hãng viễn thông lớn đã đưa ra mô hình cấu trúc mạng thế hệ mới như Alcatel,
Ericssion, Nortel, Siemens, Lucent, NEC,….. Bên cạnh việc đưa ra nhiều mô hình cấu

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

9


Đồ án tốt nghiệp đại học
chung

Chương 1. Giới thiệu

trúc mạng NGN khác nhau và kèm theo là các giải pháp mạng cũng như những sản
phẩm thiết bị mới khác nhau. Các hãng đưa ra các mô hình cấu trúc tương đối rõ ràng
và các giải pháp mạng khá cụ thể là Alcatel, Siemens, Eicssion.
Nhìn chung từ các mô hình này, cấu trúc mạng mới có đặc điểm chung là bao
gồm các lớp chức năng sau :
-

Lớp ứng dụng.

-

Lớp điều khiển.

-

Lớp truyền thông.

-

Lớp truy nhập và truyền dẫn.

Hình 1.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN

1.1.2. Cấu trúc vật lý của mạng NGN
NGN cần được hiểu là mạng thế hệ sau hay mạng thế hệ kế tiếp mà không phải
là mạng thế hệ mới, nên khi xây dựng và phát triển mạng theo xu hướng NGN, người
ta chú ý đến vấn đề kết nối mạng thế hệ sau với mạng hiện hành và tận dụng các thiết
bị viễn thông hiện có trên mạng nhằm đạt được hiệu quả khai thác tối đa.
Trong mạng viễn thông thế hệ mới có rất nhiều thành phần cần quan tâm,
nhưng ở đây ta chỉ cần nghiên cứu những thành phần chính thể hiện rõ nét sự tiên tiến
của NGN so với mạng viễn thông truyền thống.

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

10


Đồ án tốt nghiệp đại học
chung

Chương 1. Giới thiệu

Hình 1.2. Cấu trúc vật lý của mạng NGN

Hình 1.3. Các thành phần chính của mạng NGN
Các thành phần đó gồm :
1.

Media Gateway (MG)

2.

Media Gateway Controller (MGC – Call Agent - Softswitch)

3.

Signaling Gateway (SG)

4.

Media Server (MS)

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

11


Đồ án tốt nghiệp đại học
chung

5.

Chương 1. Giới thiệu

Application Server (Feature Server)

1.2. Các công nghệ then chốt cho mạng thế hệ mới
Ngày nay, do yêu cầu ngày càng tăng về số lượng và chất lượng dịch vụ đã thúc
đẩy sự phát triển nhanh chóng của thị trường công nghệ điện tử - tin học - viễn thông.

Những xu hướng phát triển công nghệ đã và đang tiếp cận nhau, đan xen lẫn nhau
nhằm cho phép mạng lưới thỏa mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương
lai.
Theo ITU, có hai xu hướng tổ chức mạng chính:
- Hoạt động kết nối định hướng (CO – Connection Oriented Operation)
- Hoạt động không kết nối (CL – Connectionless Operation )
Trong hoạt động kết nối định hướng, các cuộc được thực hiện với trình tự:
gọi số - xác lập kết nối - gửi và nhận thông tin - kết thúc. Trong kiểu kết nối này, công
nghệ ATM phát triển cho phép đẩy mạnh các dịch vụ băng rộng và nâng cao chất
lượng dịch vụ. Hoạt động không kết nối dựa trên giao thức IP như việc truy cập
Internet không yêu cầu việc xác lập trước các kết nối, vì vậy chất lượng dịch vụ có thể
không hoàn toàn đảm bảo như trường hợp trên. Tuy nhiên, do tính đơn giản, tiện lợi
với chi phí thấp, các dịch vụ thông tin theo phương thức CL phát triển rất mạnh mẽ
theo xu hướng nâng cao chất lượng dịch vụ và tiến tới cạnh tranh với các dịch vụ
thông tin theo phương thức CO.
Tuy vậy, hai phương thức phát triển này dần tiệm cận và hội tụ dẫn đến sự ra
đời công nghệ ATM/IP. Sự phát triển mạnh mẽ của các dich vụ và các công nghệ mới
tác động trực tiếp đến sự phát triển cấu trúc mạng.

1.2.1. IP
Sự phát triển đột biến của IP, sự tăng trưởng theo cấp số nhân của thuê bao
Internet đã là một thực thể không ai có thể phủ nhận. Hiện nay, lượng dịch vụ lớn nhất
trên các mạng đường trục trên thực tế đều là từ IP. Trong công tác tiêu chuẩn hoá các
loại kỹ thuật, việc bảo đảm tốt hơn cho IP đã trở thành trọng điểm của công tác nghiên
cứu.
IP là giao thức chuyển tiếp gói tin. Việc chuyển tiếp gói tin thực hiện theo cơ
chế phi kết nối. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và
Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

12

Đồ án tốt nghiệp đại học
chung

Chương 1. Giới thiệu

các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận,
địa chỉ là số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển
gói tới đích.

Hình 1.4. Các xu hướng phát triển trong công nghệ mạng
Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng. Do
vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về
nguyên tắc chuyển tin và nó phải có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm
nhiều nút. Kết quả tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin
(Forwarding table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng
đích.
Dựa trên các bản chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói IP tới
hướng đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Ở cách này,
mỗi nút mạng tính toán mạng chuyển tin một cách độc lập. Phương thức này, do vậy
yêu cầu kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

13


Đồ án tốt nghiệp đại học
chung

Chương 1. Giới thiệu

nhau. Sự không thống nhất của kết quả sẽ dẫn đến việc chuyển gói tin sai hướng, điều
này đồng nghĩa với việc mất gói tin.
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với
phương thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ đi qua cùng một nút thì
chúng sẽ được truyền qua cùng một điểm tới đích. Điều này khiến cho mạng không thể
thực hiện một số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo dịch vụ.
Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ
tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. Giao thức định tuyến động cho phép
mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi
về topo mạng qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối. Với các phương thức
như CDIR (Classless Inter Domain Routing), kích thước của bản tin được duy trì ở
mức chấp nhận được, và do việc tính toán định tuyến đều được các nút tự thực hiện
nên mạng có thể mở rộng mà không cần bất cứ thay đổi nào.
Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở
rộng cao. Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định
tuyến theo từng chặng. Mặt khác, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.

1.2.2. ATM
Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói, thông tin
được nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định, trong đó vị trí của gói không phụ
thuộc vào đồng hồ đồng bộ và dựa trên nhu cầu bất kì của kênh trước. Các chuyển
mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau.
ATM có hai đặc điểm quan trọng :
-

Thứ nhất ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các

tế bào ATM, các tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền lan và biến
động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng sẽ tạo điều kiện cho việc
hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn.
-

Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo

nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.
ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. Nó là công nghệ chuyển mạch
hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

14


Đồ án tốt nghiệp đại học
chung

Chương 1. Giới thiệu

tin được gửi đi. ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết lập
một cách tự động thông qua báo hiệu. Mặt khác, ATM không thực hiện định tuyến tại
các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu
và được giữ cố định trong suốt thời gian kết nối. Trong quá trình thiết lập kết nối, các
tổng đài ATM trung gian cung cấp cho kết nối một nhãn. Việc này thực hiện hai điều:
dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài.
Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt
động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong bảng
chuyển tin của router dùng IP.

Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói
tin qua router. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có
kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với
của IP router, và việc này được thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng. Do
vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IP router truyền
thống.

1.2.3. IP over ATM
Hiện nay, trong xây dựng mạng IP, có đến mấy loại kỹ thuật, như IP over
SDH/SONET, IP over Fiber, IP over WDM. Còn kỹ thuật ATM, do có các tính năng
như tốc độ cao, chất lượng dịch vụ tốt, điều khiển lưu lượng,… mà các mạng lưới
dùng bộ định tuyến truyền thống chưa có, nên đã được sử dụng rộng rãi trên mạng
đường trục IP. Mặt khác, do yêu cầu tính thời gian thực còn tương đối cao đối với
mạng lưới, IP over ATM vẫn là kỹ thuật được chọn trước tiên hiện nay. Mà MPLS
chính là sự cải tiến của IP over ATM kinh điển, cho nên ở đây chúng ta cần nhìn lại
một chút về hiện trạng của kỹ thuật IP over ATM.
IP over ATM truyền thống là một kỹ thuật kiểu xếp chồng, nó xếp IP (kỹ thuật
lớp 3) lên ATM (kỹ thuật lớp 2); giao thức của hai tầng hoàn toàn độc lập với nhau;
giữa chúng phải nhờ một loạt giao thức ( như NHRP, ARP,….) nữa mới đảm bảo nối
thông. Điều đó hiện nay trên thực tế đã được ứng dụng rộng rãi. Nhưng trong tình
trạng mạng lưới được mở rộng nhanh chóng, cách xếp chồng đó cũng gây ra nhiều vấn
đề cần xem xét lại.

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

15


Đồ án tốt nghiệp đại học
chung

Chương 1. Giới thiệu

Trước hết, vấn đề nổi bật là phương thức chồng xếp phải thiết lập các liên kết
PVC tại N nút, tức là cần thiết lập mạng liên kết. Như thế có thể sẽ gây nên vấn đề
bình phương N, rất phiền phức, tức là khi thiết lập, bảo dưỡng, gỡ bỏ sự liên kết giữa
các điểm nút, số việc phải làm (như số VC, lượng tin điều khiển) đều có cấp số nhân
bình phương của N điểm nút. Khi mà mạng lưới ngày càng rộng lớn, chi phối kiểu đó
sẽ làm cho mạng lưới quá tải.
Thứ hai, phương thức xếp chồng sẽ cắt cả mạng lưới IP over ATM ra làm nhiều
mạng logíc nhỏ (LIS), các LIS trên thực tế đều là ở trong một mạng vật lý. Giữa các
LIS dùng bộ định tuyến trung gian để liên kết, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc truyền
nhóm gói tin giữa các LIS khác nhau. Mặt khác, khi lưu lượng rất lớn, những bộ định
tuyến này sẽ gây hiện tượng nghẽn cổ chai đối với băng rộng.
Hai điểm nêu trên đều làm cho IP over ATM chỉ có thể dùng thích hợp cho
mạng tương đối nhỏ, như mạng xí nghiệp,… nhưng không thể đáp ứng được nhu cầu
của mạng đường trục Internet trong tương lai. Trên thực tế, hai kỹ thuật này đang tồn
tại vấn đề yếu kém về khả năng mở rộng thêm.
Thứ ba là, trong phương thức chồng xếp, IP over ATM vẫn không có cách nào
đảm bảo QoS thực sự.
Thứ tư, vốn khi thiết kế hai loại kỹ thuật IP và ATM đều làm riêng lẻ, không xét
gì đến kỹ thuật kia, điều này làm cho sự nối thông giữa hai bên phải dựa vào một loạt
giao thức phức tạp, cùng với các bộ phục vụ xử lý các giao thức này. Cách làm như thế
có thể gây ảnh hưởng không tốt đối với độ tin cậy của mạng đường trục.
Các kỹ thuật MPOA (Multiprotocol over ATM – Đa giao thức trên ATM),
LANE (LAN Emulation – Mô phỏng LAN),… cũng chính là kết quả nghiên cứu để
giải quyết các vấn đề đó, nhưng các giải pháp này đều chỉ giải quyết được một phần
các tồn tại, như vấn đề QoS chẳng hạn. Phương thức mà các kỹ thuật này dùng vẫn là
phương thức chồng xếp, khả năng mở rộng vẫn không đủ. Hiện nay, đã xuất hiện một
loại kỹ thuật IP over ATM không dùng phương thức xếp chồng, mà dùng phương thức

chuyển mạch nhãn, áp dụng phương thức tích hợp. Kỹ thuật này chính là cơ sở của
MPLS.

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

16


Đồ án tốt nghiệp đại học
chung

Chương 1. Giới thiệu

1.2.4. MPLS
Đối với các nhà thiết kế mạng mà nói, sự phát triển nhanh chóng, sự mở rộng
không ngừng của mạng Internet, sự tăng vọt của lượng dịch vụ cũng như sự phức tạp
của các loại hình dịch vụ, đã dần dần làm cho mạng viễn thông hiện tại không còn
kham nổi. Một mặt, các nhà khai thác than phiền khó kiếm được lợi nhuận, nhưng mặt
khác thì thuê bao lại kêu ca là giá cả quá cao, tốc độ thì quá chậm. Thị trường bức
bách đòi hỏi có một mạng tốc độ cao hơn, giá cả thấp hơn. Đây chính là nguyên nhân
căn bản để ra đời một loạt các kỹ thuật mới, trong đó có MPLS.
Bất kể kỹ thuật ATM từng được coi là nền tảng của mạng số đa dịch vụ băng
rộng (B-ISDN), hay là IP đạt thành công lớn trên thị trường hiện nay, đều tồn tại
nhược điểm khó khắc phục được. Sự xuất hiện của MPLS - kỹ thuật chuyển mạch
nhãn đa giao thức đã giúp chúng ta có được sự chọn lựa tốt đẹp cho cấu trúc mạng
thông tin tương lai. Phương pháp này đã dung hợp một cách hữu hiệu năng lực điều
khiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch với tính linh hoạt của bộ định tuyến. Hiện
nay, càng có nhiều người tin tưởng một cách chắc chắn rằng MPLS sẽ là phương án lý
tưởng cho mạng đường trục trong tương lai.
MPLS tách chức năng của IP router làm hai phần riêng biệt : chức năng chuyển

gói tin và chức năng điều khiển. Phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm vụ gửi gói
tin giữa các router, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như ATM. Trong MPLS,
nhãn là một số có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng. Kỹ thuật hoán đổi
nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của một gói tin trong một bảng các nhãn để xác định
tuyến của gói và tìm nhãn mới của nó. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý
gói tin theo kiểu thông thường, do vậy cải thiện được khả năng của thiết bị. Các router
sử dụng kỹ thuật này được gọi là LSR (Label Switch Router). Phần chức năng điều
khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối
thông tin giữa các LSR, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành các
bảng định tuyến cho việc chuyển mạch. MPLS có thể hoạt động được với các giao
thức định tuyến Internet khác như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border
Bateway Protocol). Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập
tuyến cố định, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của các tuyến là hoàn toàn khả thi.
Đây là một điểm vượt trội của MPLS so với các định tuyến cổ điển.
Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

17


Đồ án tốt nghiệp đại học
chung

Chương 1. Giới thiệu

Ngoài ra MPLS còn có cơ chế chuyển tuyến (Fast rerouting). Do MPLS là công
nghệ chuyển mạch hướng kết nối, khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền thường
cao hơn các công nghệ khác. Trong khi đó, các dịch vụ tích hợp mà MPLS phải hỗ trợ
lại yêu cầu dung lượng 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 dưới.

Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng khiến cho việc quản lý mạng được
dễ dàng hơn. Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tin
thuộc một FEC có thể được xác định bởi một giá trị của nhãn. Do vậy, trong miền
MPLS, các thiết bị đo lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gói tin. Lưu
lượng đi qua các tuyến chuyển mạch nhãn (LSP) được giám sát một cách dễ dàng
dùng RTFM (Real Time Flow Measurement). Bằng cách giám sát lưu lượng tại các
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 pháp này không
đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ (ví dụ như trễ từ điểm đầu đến
điểm cuối của miền MPLS).
Tóm lại, 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 lượng của mạng sẽ được cải thiện một cách
rõ rệt. Tuy nhiên, độ tin cậy là một vấn đề thực tiễn có thể khiến việc triển khai MPLS
trên mạng Internet bị chậm lại.

Hà Trương Nhật Linh - Lớp D2001VT

18


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 2 . Chuyển mạch nhãn

CHƯƠNG 2. CHUYỂN MẠCH NHÃN
Chương này giải thích tại sao mạng chuyển mạch nhãn và chuyển mạch nhãn đa
giao thức trở thành chìa khoá cho mạng Internet đa dịch vụ hiện nay. Nó giải thích các
vấn đề kết hợp các thủ tục định tuyến IP quy ước và giới thiệu các khái niệm của sự
lựa chọn một trong hai chuyển mạch nhãn. Chương này cũng giới thiệu ý kiến về chất

lượng dịch vụ và giải thích sự quan trọng của nó cũng như sự quan trọng của chuyển
mạch nhãn đối với QoS. Chương này gồm một ví dụ về chuyển mạch nhãn và QoS
hoạt động mạng tại bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR).

2.1. Khái niệm chuyển mạch nhãn
Khái niệm cơ bản của chuyển mạch nhãn rất đơn giản. Để chỉ ra lý do, chúng ta
giả sử một lưu lượng người sử dụng (lời nói, tin nhắn) được chuyển từ máy tính người
sử dụng đến máy tính người nhận. Những mạng Internet truyền thống (không sử dụng
chuyển mạch nhãn) thì phương pháp chuyển thư điện tử tương tự như chuyển thư bưu
chính: một địa chỉ đích được kiểm tra bởi một thực thể chuyển tiếp (trong lĩnh vực của
chúng ta là router, với dịch vụ bưu chính là người đưa thư). Địa chỉ này quyết định
xem router hay người đưa thư sẽ chuyển gói dữ liệu hay phong bì thư tới người nhận
cuối cùng.
Chuyển mạch nhãn thì khác. Thay cho việc dùng địa chỉ đích để định tuyến thì
một số (hay nhãn) được gắn vào một gói dữ liệu. Tương tự trong dịch vụ bưu chính,
giá trị nhãn là địa chỉ trên phong bì để dựa vào đó chuyển thư tới người nhận. Trong
mạng máy tính, nhãn được đặt ở đầu gói được dùng như một địa chỉ (thường là địa chỉ
IP) và nhãn được dùng chuyển thẳng lưu lượng tới đích của nó.

2.2. Lý do dùng chuyển mạch nhãn
2.2.1. Tốc độ và độ trễ
Việc chuyển tiếp trên phần mềm truyền thống là quá chậm để tải một lưu lượng
lớn từ Internet. Thậm chí với kỹ thuật tiên tiến, như là sử dụng bảng tìm kiếm nhanh
dữ liệu thì router vẫn phải hoạt động nhiều hơn khả năng làm việc của nó. Kết quả là
mất lưu lượng, mất kết nối và vượt quá khả năng nghèo nàn của mạng IP cơ bản.


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 2 . Chuyển mạch nhãn

Chuyển mạch nhãn trái ngược với chuyển tiếp trong IP nó cung cấp một giải
pháp hiệu quả cho vấn đề này. Lý do chuyển mạch nhãn nhanh hơn là bởi giá trị nhãn
được đặt trong mào đầu gói và được dùng để truy cập bảng chuyển tiếp trong router.
Nhãn là danh sách trong bảng. Sự tìm kiếm này chỉ yêu cầu một truy cập tới bảng,
ngược lại bảng định tuyến truyền thống có thể đòi hỏi hàng ngàn tìm kiếm.
Kết quả của sự vận hành hiệu quả này là lưu lượng của người sử dụng trong gói
được gửi qua mạng nhanh hơn nhiều so với chuyển tiếp IP truyền thống, độ trễ và độ
đáp ứng thời gian giảm đi do sự thoả thuận giữa các người sử dụng.
Rung sai
Đối với mạng máy tính, tốc độ và độ trễ có cấu thành khác nhau. Nó là sự thay
đổi độ trễ của lưu lượng người sử dụng do việc chuyển gói tin qua nhiều nút trong
mạng để tới đích của nó. Nó cũng tích luỹ sự thay đổi độ trễ này khi gói tin thực hiện
hành trình từ người gửi đến người nhận. Tại từng nút, 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 nút
(thường là router).
Khi một gói đi qua các nút này, nó gặp cả độ trễ và biến thiên độ trễ phụ thuộc
vào số lượng gói và khoảng thời gian mà bảng tìm kiếm phải xử lý trong một khoảng
thời gian quy định. Kết quả cuối cùng tại nút nhận là Jitter (rung sai) là tổng cộng tất
cả các biến thiên độ trễ tại mỗi nút giữa bên gửi và bên thu. Tình trạng này gây phiền
hà với gói thoại vì làm cho cuộc nói chuyện thất thường, cuộc thoại bị mất đi tính liên
tục.
Do đó, vận hành chuyển mạch nhãn hiệu quả hơn do bởi lưu lượng người sử
dụng được gửi qua mạng nhanh hơn và ít Jitter so với định tuyến IP truyền thống.

2.2.2. Khả năng đáp ứng
Tất nhiên, tốc độ là một khía cạnh quan trọng của chuyển mạch nhãn và việc xử
lý lưu lượng nhanh trong mạng là rất quan trọng. Nhưng đó không phải là tất cả những
gì chuyển mạch nhãn có thể cung cấp. Nó có thể cung cấp khả năng đáp ứng cho
mạng. Khả năng đáp ứng chỉ ra năng lực và sự bất lực của hệ thống, với mạng Internet

là sự điều tiết sự phát triển độ lớn và số lượng người sử dụng Internet. Hàng nghìn
người dùng (và các nút trợ giúp cũng như router hay server) đang đăng kí hoà mạng


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 2 . Chuyển mạch nhãn

mỗi ngày. Hãy tưởng tượng nhiệm vụ của một router khi nó phải lưu giữ dấu hiệu của
tất cả các người dùng. Chuyển mạch nhãn đưa ra giải pháp đối với sự phát triển nhanh
chóng và rộng lớn của mạng bằng cách cho phép một lượng lớn địa chỉ IP được liên
kết với một hoặc một vài nhãn. Cách này làm tăng độ rộng bảng địa chỉ (thực tế là
nhãn) và cho phép router phục vụ nhiều người dùng hơn.

2.2.3. Tính đơn giản
Một khía cạnh hấp dẫn khác của chuyển mạch nhãn đó là nó là cơ sở của giao
thức chuyển tiếp, chuyển tiếp một gói dựa trên nhãn của nó. Cách xác định chính xác
nhãn là vấn đề hoàn toàn khác đó là cách cơ chế điều khiển được thực thi để tương
quan giữa nhãn với lưu lượng người sử dụng riêng và không liên quan tới chuyển tiếp
thực sự của lưu lượng. Cơ chế điều khiển thì phức tạp nhưng không làm ảnh hưởng tới
hiệu quả của luồng dữ liệu người sử dụng.
Nhiều phương pháp được dùng để thiết lập một liên kết nhãn với lưu lượng
người sử dụng. Nhưng sau khi liên kết nhãn hoàn thành thì việc vận hành chuyển
mạch nhãn để chuyển tiếp lưu lượng là rất đơn giản. Vận hành chuyển mạch nhãn có
thể thực hiện trong phần mềm, trong ASIC hoặc trong bộ xử lý chuyên môn hoá.

2.2.4. Sử dụng tài nguyên
Cơ chế điều khiển thiết lập nhãn phải không là gánh nặng đối với mạng. Chúng
không tiêu tốn tài nguyên. Nếu chúng sử dụng nhiều tài nguyên thì hiệu quả của chúng
sẽ bị phủ nhận.Tuy nhiên, mạng chuyển mạch nhãn không cần nhiều tài nguyên mạng

để thực hiện cơ chế điều khiển là thiết lập đường chuyển mạch nhãn cho lưu lượng
người dùng.

2.2.5. Điều khiển tuyến
Định tuyến trong Internet được thực hiện bởi việc sử dụng địa chỉ IP đích (hoặc
trong LAN với địa chỉ MAC đích). Tất nhiên, nhiều sản phẩm cũng rất khả dụng khi
dùng các thông tin khác ví dụ như kiểu IP của dịch vụ và các chỉ số cổng (như một
phần của quyết định chuyển tiếp). Nhưng định tuyến đích (địa chỉ IP) là phương pháp
chuyển tiếp thịnh hành.


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 2 . Chuyển mạch nhãn

Định tuyến đích không phải luôn luôn là hoạt động hiệu quả. Như hình 2.1,
Router 1 nhận lưu lượng từ router 2 và 3. Nếu địa chỉ IP đích trong dữ liệu đồ IP đến
được tìm thấy tại router 6, bảng định tuyến tại router 1 sẽ chỉ thị cho router chuyển tiếp
lưu lượng đến router 4 hoặc 5.
R2

R4
R1

R3

R6
R5

Hình 2.1. Định tuyến cơ sở đích

Chuyển mạch nhãn cho phép các tuyến xuyên qua mạng để điều khiển tốt hơn.
Ví dụ một gói có nhãn bắt nguồn từ router 2 đến địa chỉ đích là router 6, gói có nhãn
cũng có thể bắt nguồn từ router 3. Tuy nhiên, giá trị nhãn khác nhau của các gói sẽ chỉ
thị cho router 1 gửi một gói có nhãn tới router 4 và gói có giá trị nhãn khác tới router 5
Khái niệm này cung cấp một công cụ để bố trí các nút và liên kết lưu lượng phù
hợp, thuận lợi hơn, cũng như đưa ra phân lớp chính xác các phân lớp lưu lượng (dựa
trên QoS cần) khác nhau của dịch vụ. Có thể liên kết giữa router 1 và router 4 hay giữa
router 1 và router 5 là DS3 hoặc SONET tương ứng. Việc dùng chuyển mạch nhãn và
sự cần thiết của phân lớp lưu lượng là kỹ thuật lưu lượng.

2.3. Nhãn - địa chỉ
Nhãn không có ý nghĩa hình thể cố hữu nào. Cho đến trước khi tương quan với
địa chỉ thì nhãn không ý nghĩa định tuyến nào. Do đó, một yêu cầu vẫn đang tồn tại
đối với việc quy ước quảng bá địa chỉ IP được chỉ ra trong hình 2.2. Một phần công
việc của mạng chuyển mạch nhãn là tương quan giữa địa chỉ và định tuyến với các
nhãn.
Các tuyến được phát hiện thông qua các giao thức định tuyến IP dựa trên địa chỉ
IP. Trong ví dụ này, các router chuyển mạch nhãn đang quảng báo địa chỉ 192.168.1.1.
Trong hầu hết trường hợp, tiền tố địa chỉ được quảng báo nhưng nó không liên quan
tới ví dụ chung này. Sự quảng báo này chuyển tới router bên phía trái hình. Router này


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 2 . Chuyển mạch nhãn

lưu trữ thông tin định tuyến trong bảng định tuyến của nó. Sau đó, khi router nhận
được gói của địa chỉ đích 191.168.1.1 thì nó biết làm cách nào để tới địa chỉ này bằng
cách tra cứu bảng định tuyến của nó.
Nhớ thông

tin này

Địa chỉ
919.168.1.1 có
thể tới đây

Địa chỉ
919.168.1.1 có
thể tới đây

Lưu trữ quảng
báo trong bảng
định tuyến

Quảng báo địa
chỉ

Quảng báo địa
chỉ

Node C

Node B

Node A

Hình 2.2. Quảng báo địa chỉ
Trong mạng chuyển mạch nhãn, việc quan trọng là chọn giá trị nhãn để đặt vào
mào đầu gói dùng trong mạng và thông báo cho các router chuyển mạch nhãn khác về
sự kết hợp của giá trị nhãn với địa chỉ. Quá trình hoàn thành được chỉ ra trong hình

2.3, router A thông báo cho router B rằng địa chỉ 191.168.1.1 được kết hợp với nhãn
88888. Sự kết hợp này được gọi là một bind.
Liên kết nhãn 191.168.1.1
với 88888 có thể thực
hiện bởi phát hiện trước
đó
Liên kết nhãn 88888
với địa chỉ IP
191.168.1.1

Node A

Liên kết nhãn 88888
với địa chỉ IP
191.168.1.1

Node B

Hình 2.3. Quảng báo nhãn/địa chỉ
Khi router B nhận nhãn hay địa chỉ quảng báo này, nó kiểm tra bảng định tuyến
của nó và tìm kiếm nút tiếp theo để nhận lưu lượng đích của 191.168.1.1. Trong hình
2.2 thì nút tiếp theo là router C nên router B tạo ra một cổng trong một bảng khác
(được gọi bằng các tên khác nhau như: bảng chuyển mạch nhãn, bảng sắp xếp nhãn)
để một nhãn đến từ nút A với giá trị 88888 được định tuyến tới nút C. Quá trình này
tiếp tục tới khi đến được đích cuối cùng.


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 2 . Chuyển mạch nhãn

Phải chú ý rằng, quá trình xử lý giữa router A và router B không được chỉ ra
trong hình 2.2. Do có quá nhiều quá trình xử lý giữa LSR A và LSR B.
Hoạt động trong hình 2.3 có nhãn được ấn định bởi LSR A sau khi nó phát hiện
ra đường đi tới địa chỉ đích. Một cách tiếp cận khác là sự liên kết xảy ra ở cùng thời
điểm địa chỉ được quảng báo. Do vậy, trong hình 2.4, quá trình liên kết bắt đầu từ nút
C. Mạng chuyển mạch nhãn có thể hỗ trợ đồng thời cả hai hoạt động.
Đang quảng báo
địa chỉ 191.168.1.1

Liên kết nhãn 88888
với địa chỉ IP
191.168.1.1

Node D

Địa chỉ mới
919.16.1.1

Node C

Hình 2.4. Quảng báo và liên kết tại cùng thời điểm

2.4. Định tuyến - quảng bá
Hai giao thức được thiết lập bởi các router để truyền tiếp thành công lưu lượng
người dùng tới phía thu của nó. Giao thức 1 chuyển gói từ người dùng nguồn đến
người dùng đích, giao thức 2 tìm ra một tuyến đường cho gói từ nguồn đến đích.
Tuy nhiên, rất nhiều thuật ngữ được dùng để miêu tả hai loại giao thức này và
chúng cũng không là khuôn mẫu chính xác và chúng ta sẽ tiếp nhận chúng thông qua
mạng chuyển mạch nhãn.

Các thuật ngữ cũ miêu tả giao thức 1 là định tuyến và giao thức 2 là quảng bá
định tuyến và phát hiện tuyến. Hiện nay, thuật ngữ định tuyến được dùng để mô tả
giao thức 2 và các thuật ngữ chuyển tiếp và chuyển mạch được dùng để mô tả giao
thức 1. Các thuật ngữ bảng định tuyến và bảng nhãn để mô tả bảng địa chỉ và bảng
nhãn được dùng trong việc chuyển tiếp gói trong mạng.
Chuyển tiếp và chuyển mạch được dùng trong bảng định tuyến và bảng nhãn để
thiết lập một quyết định chuyển tiếp.
Định tuyến là việc dùng các tuyến được quảng bá để thu được thông tin nhằm
tạo ra bảng định tuyến và bảng nhãn sử dụng trong giao thức chuyển tiếp. Đối với


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 2 . Chuyển mạch nhãn

mạng chuyển mạch nhãn sự quảng bá này đòi hỏi một địa chỉ quảng bá và nhãn liên
kết của nó.

2.5. Sự cần thiết cho QoS của mạng
Sự chuẩn bị đầy đủ tài nguyên cho một ứng dụng (như băng tần để chuyển
nhanh dữ liệu qua mạng) không phải là việc đơn giản. Do bởi sự phức tạp của nó, các
mạng cũ đã xử lý tất cả các lưu lượng ứng dụng giống nhau và phân chia lưu lượng
trên cơ sở nỗ lực tối đa, điều này giống như dịch vụ bưu chính trong việc chuyển thư
đều đặn. Lưu lượng được phân phát nếu như mạng có đủ tài nguyên để đáp ứng sự
phân phát. Tuy nhiên, nếu mạng tắc nghẽn thì phải huỷ bỏ lưu lượng này. Một vài
mạng cố gắng thiết lập các phương pháp phản hồi (điều khiển tắc nghẽn) tới người
dùng để giảm bớt lưu lượng đi vào mạng. Nhưng kỹ thuật này không thường xuyên
hiệu quả, bởi có nhiều luồng lưu lượng trong mạng dữ liệu rất ngắn, như có thể chỉ có
vài gói trong một phiên giao dịch user to user. Bởi vậy khi người sử dụng nhận được
thông tin phản hồi thì đã kết thúc việc gửi lưu lượng. Các thông tin phản hồi là vô

dụng và không được dùng nhưng lại tạo thêm lưu lượng thừa.
Khái niệm nỗ lực tối đa có nghĩa lưu lượng bị đào thải một cách ngẫu nhiên,
không nỗ lực nào được tạo ra để chuyển lưu lượng này. Cách thức này có nỗ lực loại
bỏ nhiều gói hơn cho phía ứng dụng đòi hỏi băng tần cao rồi cho nhiều gói vào mạng
còn yêu cầu băng tần ít hơn thì gửi ít gói vào mạng. Vì vậy, những khách hàng lớn
nhất tức cần nhiều băng tần là người thiệt hại nhất. Cách thức nỗ lực tối đa không phải
là mô hình tốt.

2.5.1. Chuyển mạch nhãn và QoS
Trong vài năm gần đây, các loại lưu lượng tăng lên một cách rõ ràng, mạng cần
có khả năng phân biệt các loại lưu lượng và xử lý chúng. Khái niệm QoS được dùng
lần đầu tiên trong mô hình tham chiếu OSI, nó đặt ra khả năng của nhà cung cấp dịch
vụ để hỗ trợ những yêu cầu ứng dụng của người dùng như băng tần, độ trễ, dung sai và
tổn thất lưu lượng. Chú ý rằng sự phân loại này khá giống những nguyên nhân của
việc dùng chuyển mạch nhãn.
Thứ nhất, dự phòng băng tần cho một ứng dụng nghĩa là một mạng có đủ dung
lượng để hỗ trợ yêu cầu qua mạng, lượng thoại, số gói trên một giây.