CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS.doc

Mục lục
Mục lục
Danh mục Hình....................................................................................................................iii
Thuật ngữ và viết tắt...................................................................................................................iv
Lời nói đầu..........................................................................................................................vii
Chơng 1:.....................................................................................................................................1
TổNG quaN Về Công nghệ chuyển mạch nhÃn đa giao thức MPLS....1
1.1. Khái niệm cơ bản về chuyển mạch nhÃn.....................................................................1
1.2. Tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhÃn đa giao thức.........................................4
1.2.1. Các đặc điểm cơ bản của công nghệ MPLS..........................................................4
1.2.2. Cách thức hoạt động của MPLS............................................................................5
1.2.3. Các thuật ngữ trong MPLS....................................................................................7
1.2.5. Các đặc tính hoạt động, điều hành của MPLS...................................................13
1.2.6. Kiến trúc ngăn xếp trong MPLS.........................................................................14
1.3. Tổng kết chơng.................................................................................................................16
Chơng 2:...................................................................................................................................17
Quản lý mạng trong mạng viễn thông..........................................................17
2.1. Giới thiệu chung về quản lý mạng..............................................................................17
2.2. Các yêu cầu cơ bản với một kiến trúc quản lý mạng................................................18
2.3. Các thành phần cứng cơ bản trong một hệ quản trị mạng......................................19
2.4. Quản lý mạng theo mô hình OSI................................................................................22
2.4.1. Khung làm việc của mô hình OSI.......................................................................22
2.4.2. Khái quát về quản lý hệ thống theo OSI (SMO)................................................23
2.5. Giao thức quản trị mạng đơn giản SNMP.................................................................25
2.5.1. Giao thức SNMPv1..............................................................................................25
2.5.2. Cấu trúc SNMPv3................................................................................................27
2.5.3. Điều hành SNMP..................................................................................................28
2.6. Cơ sở thông tin quản lý trong SNMP.........................................................................29
2.6.1. Cấu trúc MIB........................................................................................................29
2.6. 2. Truy cập MIB.......................................................................................................32
2.6.3. Nội dung của MIB................................................................................................33

2.7. Những điểm hạn chế trong SNMP và MIB................................................................35
2.7.1. Mô hình thông tin bị quản lý...............................................................................35
2.7.2. Mô hình truy cập thông tin..................................................................................35
2.8. Tổng kết chơng.............................................................................................................36
Chơng 3:...................................................................................................................................38
ứng dụng MIB trong Quản lý mạng MPLS.......................................................38
3.1. Giới thiệu về các giải pháp quản lý MPLS................................................................38
3.2. Đặc điểm MIB trong quản lý mạng MPLS bằng SNMP.........................................40
3.2.1. Vị trí và u điểm của MIB......................................................................................40
3.2.2. Một số vấn đề đối với đối tợng của MIB.............................................................40
3.3. Quản lý mạng MPLS với MIB....................................................................................43
3.3.1. Phác thảo các chuẩn MPLS MIBs.......................................................................43
3.3.2. Các thiết bị MPLS................................................................................................43
3.3.3. Các giao diện MPLS quản lý của MPLS............................................................44
3.3.4. Các tham số cấu hình của MIB............................................................................47
3.3.5. Tạo ra một đờng hầm sử dụng TE MIB..............................................................51
3.4. Thực tế quản lý mạng MPLS qua SNMP..................................................................53
3.4.1. Các sự phụ thuộc liên cột kết hợp với nhau chặt chẽ........................................53
3.4.2. Các giá trị mặc định và các lớp đệm...................................................................54
3.4.3. Các MIB và sự thay ®ỉi tØ lƯ.................................................................................55
3.4.4. VÝ dơ vỊ viƯc sư dơng FTNMIB...........................................................................55
3.5. Tổng kết chơng.............................................................................................................58
Kết luận..............................................................................................................................60
Tài liệu tham khảo......................................................................................................61

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

i

Danh mục hình

Danh mục Hình
Hình 1.1: Mô hình chung về chuyển tiếp và chuyển mạch tại bộ định tuyến.............5
Hình 1.2: Mô hình luồng gói tin giữa hai thiết bị mạng..............................................6
Hình 1.3: Lớp chèn MPLS...........................................................................................7
Hình 1.4: Định dạng cấu trúc nhÃn............................................................................8
Hình 1.5 : Sự tạo ra LSP và chuyển tiếp các gói thông qua một miền MPLS...........13
Hình 1.6: Ngăn xếp giao thức MPLS........................................................................15
Hình 2.1: Mối quan hệ trong hệ thống quản lý mạng...............................................18
Hình 2.2: Các thành phần NMS và các luồng dữ liệu..............................................20
Hình 2.3: Quản lý giao diện terminal- server...........................................................20
Hình 2.4: Các thành phần của hệ thống OSI đơn....................................................23
Hình 2.5: Quản lý đối tợng theo mô hình OSI..........................................................23
Hình 2.6: Tổ chức quản lý của mô hình OSI theo kiểu tập trung..............................24
Hình 2.7: Trao đổi thông tin giữa manager- Agent...................................................24
Hình 2.8: Kiến trúc cơ bản của SNMP.....................................................................25
Hình 2.9: Khuôn dạng bản tin SNMPv1...................................................................26
Hình 2.10: Cấu trúc thông tin SNMP PDU..............................................................26
Hình 2.11: Kiến trúc thực thể của SNMPv3.............................................................27
Hình 2.12: Phân hệ xử lý bản tin..............................................................................27
Hình 2.13: Cấu trúc module của phân hệ bảo mật...................................................28
Hình 2.14: Cấu trúc phân hệ điều khiển truy nhập.................................................28
Hình 2.15: Cây đăng kí của OSI MIB II....................................................................29
Hình 2-17: Cây MIB Internet....................................................................................30
Hình 3.1: Mục tiêu của chuyển mạch đa dịch vụ......................................................44
Hình 3.2: LSP và đờng hầm trong một mạng MPLS.................................................45
Bảng 3.1: B¶ng MIB giao diƯn MPLS.......................................................................46
B¶ng 3.2. B¶ng MIB chi In-segments......................................................................47
B¶ng 3.3 : B¶ng MIB out-segment MPLS..................................................................48

B¶ng 3.4: B¶ng MIB chứa ngăn xếp nhÃn.................................................................50
Bảng 3.5 :Các tham số lu lợng trong MIB................................................................50
Hình 3.2: Đờng hầm sơ cấp với trờng hợp sao lu dự phòng....................................53
Hình 3.3: Sự thiết lập FTN MIB cho lu lợng IP........................................................56

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

iii


Thuật ngữ viết tắt

Thuật ngữ và viết tắt
AAL5
API
ASN.1
ARP
AS
ATM
BBRAS
BCF
BGP
BOF
COS
CPE
CR
CSPF
DNS
DLCI
DS

ECR
EGP
EMS
FEC
FIB
FR
FTN
IBM
ICMP
ICR
IETF
IGP
IN
INTSERV
IP
IPv4
ISC
ISDN
ISIS
IT
LAN
LC-ATM
LDP
LFIB
LIB
L2TP
LMP
LPF
LSP
LSR

MAC
MG
MGC
MIB
MPLS

ATM Adaptation Layer 5
Application Programming Interface
Abstract Syntax Notation Number
One
Addresss Resolution Protocol
Autonomous System
Asynchronous Transfer Mode

Lớp thích ứng ATM 5
Giao Diện chơng trình ứng Dụng
Chuyển mạch IP theo phơng pháp
tổng hợp tuyến
Giao thức phân tích địa chỉ
Hệ tự quản
Phơng thức truyền tải không đồng
bộ
BroadBand Remote Access Server
Máy chủ truy nhập từ xa băng rộng
Bearer Contrrol Function
Khối chức năng điều khiển tải tin
Border Gateway Protocol
Giao thức ®Þnh tun cỉng miỊn.
Board Of a Founders
Cc häp trï bÞ WG-IETF

Class of Service
Lớp dịch vụ
Customer Premise Equipment
Thiết bị phía khách hàng
Cell Router
Bộ định tuyến tế bào
Constrained Shortest Path First
Giao thức định tuyến tìm đờng ngắn
nhất.
Domain Name System
Hệ thống tên miền
Data Link Connection Identifier
Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ
liệu
Differentiated Service
Các dịch vụ khác nhau
Egress Cell Router
Thiết bị định tuyến tế bào lối ra
Edge Gateway Protocol
Giao thức định tuyến cổng biên
Element Management System
Hệ thống quản lý phần tử
Forwarding Equivalence Class
Nhóm chuyển tiếp tơng đơng
Forwarding Infomation Base
Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp trong bộ
định tuyến
Frame Relay
Chuyển dịch khung
FEC - to - NHLFE

Sắp xếp FEC vào NHLFE
International Bussiness Machine
Công ty IBM
Internet Control Message Protocol
Giao thức bản tin điều khiển Internet
Ingress Cell Router
Thiết bị định tuyến tế bào lối vào
International Engineering Task
Tổ chức tiªu chuÈn kü thuËt quèc tÕ
Force
cho Internet
Interior Gateway Protocol
Giao thøc định tuyến trong miền
Intelligent Network
Mạng thông minh
Integrated services
Dịch vụ tích hợp
Internet Protocol
Giao thức định tuyến Internet
IP version 4
IP phiên bản 4.0
International Softswitch Consortium Tỉ chøc chun m¹ch mỊm qc tÕ.
Intergrated Service Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ
Intermediate System
Giao thức định tuyến IS-IS
Intermediate System
Information Technology
Kỹ thuật thông tin
Local Area Network
M¹ng cơc bé

Label Controlled ATM Interface
Giao diƯn ATM ®iỊu khiĨn bëi nh·n
Label Distribution Protocol
Giao thøc ph©n phèi nh·n
Label Forwarding Information Base Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhÃn
Label Information Base
Bảng thông tin nhÃn trong bộ định
tuyến
Layer 2 tunnel protocol
Giao thức đờng hầm lớp 2
Link Management Protocol
Giao thức quản lý kênh
Logical Port Fuction
Khối chức năng cổng logic
Label Switched Path
Tuyến chuyển mạch nhÃn
Label Switching Router
Bộ định tuyến chuyển mạch nhÃn
Thiết bị điều khiển truy nhập mức
Media Access Controller
phơng tiện truyền thông
Media Gateway
Cổng chuyển đổi phơng tiện
Media Gateway Controller
Thiết bị điều khiển MG
Management Information Base
Cơ sở dữ liệu thông tin quản lý
MultiProtocol Label Switching
Chuyển mạch nhÃn đa giao thức

Trần Thị Hơng Trµ - D2001VT

iv


Thuật ngữ viết tắt
MPOA
MSF
NGN
NHLFE

MPLS over ATM
MultiService Switch Forum
Next Generation Network
NextHop Label Forwarding Entry

NHRP

Next Hop Resolution Protocol

NLPID
NNI
NMS
OID
OOD
OPSF
OSI
OSS
PDU
PSTN

PVC
QOS
RFC

Network Layer Protocol Identifier
Network Network Interface
Network Management system
Object Identifier
Object- Oriented Design
Open Shortest Path First
Open Systems Interconnection
Operation Support system
Protocol Data Unit
Public switch telephone Network
Permanent Virtual Circuit
Quality Of Service
Request for Comment

RIP
RSVP

Realtime Internet Protocol
Resource Reservation Protocol

SHA1
SIN
SLA

US Secure Hash Algorithm 1
Ship- in-the-Night

Service Level Agreement

SNAP
SNI
SNMP

Service Node Access Point
Signalling Network Interface
Simple Network Management
Protocol
Synchronous Optical Network
Service Provider
Shortest Path First

SONET
SP
SPF
SVC
TCP
TDP
TE
TGW
TLV
TMN

TOS
USM
UDP
VC
VCI

Switched Virtual Circuit
Transport Control Protocol
Tag Distribution Protocol
Terminal Equipment
Trunking Gateway
Type-Length- Value
Telecommunication M©ngement
Network
Telecommunications Operations
MAP
Type of Service
User – based security Model
User Data Protocol
Virtual Circuit
Virtual Circuit Identifier

VNS
VPI
VPN
VPNID
VR
VSC
VSCF

Virtual Network Service
Virtual Path Identifier
Virtual Private Network
Virtual Private Network Identifier
Virtual Router

Virtual Switched Controller
Virtual Switched Control Fuction

VSF
WAN
WDM
WFQ

Virtual Switched Fuction
Wide Area Network
Wave Division Multiplexing
Weighted Factor Queque

TOM

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

MPLS trên ATM
Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ
Mạng thế hệ sau
Phơng thức gửi chuyển tiếp gói tin
dán nhÃn
Giao thức phân tích địa chỉ nót tiÕp
theo
NhËn d¹ng giao thøc líp m¹ng
Giao diƯn m¹ng - mạng
Hệ thống quản lý mạng
Nhận dạng đối tợng
Thiết kế đối tợng định hớng
Giao thức định tuyến OSPF

Kết nối các hệ thống mở
Hệ thống hỗ trợ vận hành
Đơn vị dữ liệu giao thức
Mạng chuyển mạch thoại công cộng
Kênh ảo cố định
Chất lợng dịch vụ
Các tài liệu về tiêu chuẩn IP do IETF
đa ra
Giao thức báo hiệu IP thời gian thực
Giao thức giành trớc tài nguyên (hỗ
trợ QoS)
Thoả thuận mức dịch vụ giữa nhà
cung cấp và khác hàng
Điểm truy nhập nút dịch vụ
Giao diện mạng báo hiệu
Giao thức quản lý mạng đơn giản
Mạng truyền dẫn quang đồng bộ
Nhà cung cấp dịch vụ
Giao thức định tuyến đờng ngắn
nhất
Kênh ảo chuyển mạch
Giao thức điều khiển truyền tải
Giao thức phân phối thẻ
Thiết bị đầu cuối
Cổng trung kế
Giá trị chiều dài tuyến (số nút)
Mạng quản lý thông tin
Hoạt động thông tin MAP
Các kiểu dịch vụ
Kiểu bảo mật cơ sở ngời sử dụng

Giao thức dữ liệu ngời sử dụng
Kênh ảo
Trờng nhận dạng kênh ảo trong tế
bào
Dịch vụ mạng ảo
Nhận dạng đờng ảo
Mạng riêng ảo
Nhận dạng mạng riêng ảo
Bộ định tuyến ảo
Khối điều khiển chuyển mạch ảo
Khối chức năng điều khiển chuyển
mạch ảo
Khối chức năng chuyển mạch ảo
Mạng diện rộng
Ghép kênh phân chia theo bớc sóng
Hàng đợi theo träng sè
v


Lời nói đầu

Lời nói đầu
Để đáp ứng nhu cầu phát triển băng thông không ngừng của ngời sử dụng, nhà
cung cấp dịch vụ (ISP) cần có thiết bị định tuyến và chuyển mạch tốc độ cao.
Nhu cầu về một phơng thức chuyển tiếp đơn giản mà các đặc tính quản lý lu lợng và chất lợng chuyển mạch truyền thống đợc kết hợp với chuyển tiếp thông minh
của một bộ định tuyến là rất rõ ràng. Tất cả các nhu cầu đó có thể đ ợc đáp ứng bởi
chuyển mạch nhÃn đa giao thức, nó không bị hạn chế bởi mäi giao thøc líp 2 vµ líp 3.
Cơ thĨ lµ, MPLS có một vài ứng dụng và có thể đợc mở rộng qua các phân đoạn đa sản
phẩm (nh một bộ định tuyến MPLS, một bộ định tuyến/chuyển mạch dịch vơ IP, mét
chun m¹ch Ethernet quang cịng nh chun m¹ch quang). MPLS là một giải pháp

quan trọng trong việc định tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp các gói thông qua mạng
thế hệ sau để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ của ngời sử dụng mạng.
Bài toán quản lý mạng luôn đợc đặt ra với bất kỳ giai đoạn nào của quá trình
xây dựng và phát triển hệ thống, SNMP là giao thức quản trị mạng đơn giản đợc sử
dụng phổ biến nhất trên mạng IP. Trong quá trình hội tụ các đợc trên nền mạng IP,
giao thức quản lý mạng đơn giản đà thể hiện tốt các yêu cầu cơ bản. Tuy nhiên, việc
cải thiện cơ sở thông tin quản lý MIB là một đề xuất tiếp cận tới phơng pháp quản lý và
xử lý phân tán các thông tin quản lý mạng hiệu quả.
Luận văn tốt nghiệp của em trình bày những kiến thức cơ bản về công nghệ
chuyển mạch nhÃn, vấn đề quản lý mạng viễn thông và bài toán cải thiện cũng nh thực
tế triển khai các ứng dụng liên quan tới cơ sở thông tin quản lý MIB trong mạng MPLS
. Do thời gian và trình độ có hạn, luận văn tốt nghiệp của em khó tránh khỏi những sai
sót, rất mong sự chỉ bảo của các thầy cô giáo.
Hà Nội ngày 25 tháng 10 năm 2006
Sinh viên thực hiện
Trần Thị Hơng Trà

Trần Thị Hơng Trµ - D2001VT

vii


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Chơng 1:
TổNG quaN Về Công nghệ chuyển mạch nhÃn đa
giao thức MPLS
1.1. Khái niệm cơ bản về chuyển mạch nhÃn

Khái niệm chuyển mạch nhÃn tơng đối đơn giản. Để hình dung vấn đề này chúng ta
xem xét một quá trình chuyển th 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 th điện tử giống hệt quá trình chuyển th thông thờng. Các địa chỉ đích đợc
truyền qua các thực thể trễ (các bộ định tuyến). Địa chỉ đích sẽ là yếu tố để xác định
con đờng 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 đợc gán với gói tin và đợc
dặt trong tiêu ®Ị gãi tin víi mơc ®Ých thay thÕ cho ®Þa chỉ và nhÃn đợc sử dụng để
chuyển lu lợng các gói tin tới đích.
Mục tiêu của chuyển mạch nhÃn đa 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 lợc đồ phân phối nhÃn
hoàn toàn độc lập với quá trình chuyển mạch.
Trớc hết ta xem xét một số lí do cơ bản hiện nay đang đợc quan tâm với công nghệ
mạng nói chung và chuyển mạch nhÃn: tốc độ và độ trễ, khả năng của hệ thống, tính
đơn giản, tài nguyên mạng, điều khiển định tuyến.
Tốc độ và ®é trƠ
Theo trun thèng chun tiÕp gãi tin dùa trªn phần mềm rất chậm trong quá
trình xử lí tải lu lợng lớn trong internet và intranet, trễ chủ yếu trong quá trình này là
quá trình xử lí định tuyến để tìm ra thích hợp cho các gói tin đầu vào. Mặc dù đà có
nhiều cải thiện trong việc tìm kiếm bảng định tuyến nh kĩ thuật tìm kiếm nhanh trong
bảng định tuyến, nhng tải lu lợng trong bảng định tuyến luôn lớn hơn khả năng xử lí,
và kết quả có thể mất lu lợng, mất đấu nối và giảm hiệu năng của toàn mạng (mạng
IP). Chuyển mạch nhÃn đa ra cách nhìn nhận khác với chuyển tiếp gói tin IP thông thờng, sẽ cung cấp giải pháp có hiệu quả để giải quyết vấn đề trên. Chuyển mạch nhÃn
thực hiện quá trình gán nhÃn cho gói tin đầu vào và sử dụng nhÃn để truy nhập vào
bảng chuyển tiếp tại bộ định tuyến nh một chỉ số của bảng. Quá trình truy nhập này chỉ
yêu cầu duy nhất cho một lần truy nhập tới bảng thay vì hàng ngàn quá trình tìm kiếm
đợc thực hiện trong bảng định tuyến truyền thống. Kết quả là các hoạt động này hiệu
quả hơn và vì vậy lu lợng ngòi sử dụng trong gói tin đợc gửi qua mạng nhanh hơn,
giảm độ trễ và thời gian đáp ứng tốt hơn cho các chuyển giao thông tin giữa các ngời

sử dụng.
Mạng máy tính luôn tồn tại các hiệu ứng trễ, khi các gói tin chuyển qua rất nhiều
nút và nhiều chặng khác nhau để tới đích nó tạo ra các hiệu ứng trễ và biến động trễ. Sự
tích trữ trên các cung đoạn sẽ tạo ra trễ tổng thể giữa các đầu cuối. Tại mỗi nút mạng
địa chỉ đích trong gói tin đợc xác minh và so sánh với các địa chỉ đích có khả năng
chuyển tiếp trong bảng định tuyến để tìm ra đờng ra. Các gói tin chuyển qua các nút
mạng tạo ra trễ và biến động trễ khác nhau, tuỳ thuộc vào khả năng xử lý của bộ định
tuyến cũng nh lu lợng của luồng tin sẽ ảnh hởng trực tiếp đến trễ của ngời dùng đầu

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

1


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

cuối. Một lần nữa, cơ chế hoạt động của chuyển mạch nhÃn với khả năng chuyển tiếp
gói tin nhanh là giải pháp để giải quyết vấn đề này.
Khả năng của hệ thống
Tốc độ là một khía cạnh quan trọng của chuyển mạch nhÃn và tăng quá trình xử
lý lu lợng ngời dùng trên mạng internet là vấn đề rất quan trọng. Nhng các dịch vụ tốc
độ cao không phải là tất cả những gì mà chuyển mạch nhÃn cung cấp. Chuyển mạch
nhÃn còn có thể cung cấp mềm dẻo các tính năng khác nhau để đáp ứng các nhu cầu
của ngời dùng internet. Thay vì hàng loạt các địa chỉ IP (tăng lên rất nhanh từng ngày)
mà bộ định tuyến cần phải xử lý thì chuyển mạch nhÃn cho phép các địa chỉ này gắn
với một hoặc vài nhÃn. tiếp cận này làm giảm kích thớc bảng địa chỉ và cho phép bộ
dịnh tuyến hỗ trợ nhiều ngời sử dụng hơn.
Tính đơn giản

Một khía cạnh khác của chuyển mạch nhÃn là sự đơn giản trong các giao thức
chuyển tiếp gói tin (hoặc một tập các giao thức), và nguyên tắc rất đơn giản:chuyển
tiếp gói tin dựa trên nhÃn của nó. Tuy nhiên, cần có kỹ thuật điều khiển cho quá
trình liên kết nhÃn và đảm bảo tính tơng quan giữa các nhÃn với luồng lu lợng ngời sử
dụng, các kỹ thuật này đôi khi khá phức tạp nhng chúng không ảnh hởng đến hiệu suất
của dòng lu lợng ngời dùng. Sau khi đà gán nhÃn vào dòng lu lợng ngời dùng thì hoạt
động chuyển mạch nhÃn có thể nhúng trong phần mềm, trong các mạch tích hợp đặc
biệt (ASIC) hoặc trong bộ xử lý đặc biệt.
Tài nguyên sử dụng
Các kỹ thuật điều khiển để thiết lập nhÃn không chiếm dùng tài nguyên của
mạng, các cơ chế thiết lập đờng chuyển mạch nhÃn cho lu lợng ngời sử dụng một cách
đơn giản là tiêu chí thiết kế các đờng chuyển mạch nhÃn.
Điều khiển định tuyến
Định tuyến trong mạng Internet đợc thực hiện với các địa chỉ IP (trong mạng
LAN là các địa chỉ MAC). Tất nhiên, có rất nhiều thông tin đợc lấy ra từ gói IP để thực
hiện quá trình định tuyến này, ví dụ nh: Trờng kiểu dịch vụ IP (TOS), chỉ số cổng...là
một phần quyết định của chuyển tiếp gói tin. Nhng định tuyến theo đích là phơng pháp
thông thờng nhất hiện đang đợc sử dụng.
Định tuyến theo địa chỉ đích không phải là phơng pháp luôn đem lại hiệu quả.
Các vấn đề lặp vòng trên mạng cũng nh sự khác nhau về kiến trúc mạng sẽ là trở ngại
trên mặt bằng điều khiển chuyển tiếp gói tin đối với phơng pháp này. Một vấn đề đặt ra
nữa là các nhà cung cấp thiết bị (bộ định tuyến, cầu). Triển khai phơng pháp định tuyến
dựa theo địa chỉ đích theo cách riêng của họ: một số thiết bị cho phép nhà quản trị
mạng chia sẻ lu lợng, trong khi mét sè kh¸c sư dơng c¸c trêng chøc năng TOS, chỉ số
cổng...
Chuyển mạch nhÃn cho phép các bộ định tuyến chọn tuyến đầu ra tờng minh
theo nhÃn, nh vậy cơ chế này cho cung cấp một phơng thức truyền tải lu lợng qua các
nút và liên kết phù hợp với lu lợng truyền tải, cũng nh là đặt ra các lớp lu lợng bao gồm
các dịch vụ khác nhau (dựa trên yêu cầu QOS) trên đó. Chuyển mạch nhÃn là giải pháp
tốt để hớng lu lợng qua một đờng dẫn, mà không nhất thiết phải nhận toàn bộ thông tin

từ giao thức định tuyến IP động dựa trên địa chỉ đích.
Định tuyến dựa trên IP (PRB) thờng gắn với các giao thức chuyển mạch nhÃn,
nh FR, ATM hoặc MPLS. Phơng pháp này sử dụng các trờng chức năng trong tiêu đề
gói tin IP nh: trờng TOS, chỉ số cổng, nhận dạng giao thức IP hoặc kích thớc của gói
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

2


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

tin. Các trờng chức năng này cho phép mạng phân lớp dịch vụ thành các kiểu lu lợng
và thờng đợc thực hiện tại nút đầu vào mạng(thiết bị gờ mạng).
Các bộ định tuyến trên lớp lõi có thể sử dụng các bít tại thiết bị gờ để quyết định
xử lý luồng lu lợng đến, quá trình xử lý này có thể sử dụng các kiểu hàng đợi khác
nhau và các phơng pháp xếp hàng khác nhau. Định tuyến dựa trên IP cũng cho phép
nhà quản lý mạng thực hiện phơng pháp định tuyến ràng buộc. Các chính sách dựa trên
IP cho phép bộ định tuyến:
Đặt các giá trị u tiên vào trong tiêu đề gói tin IP.
Thiết lập bớc kÕ tiÕp cho gãi tin IP.
ThiÕt lËp giao diÖn ra cho gãi tin.
ThiÕt lËp bíc kÕ tiÕp cho gãi tin khi không tồn tại hớng trong bảng định tuyến.
Chuyển mạch nhÃn khác với phơng 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 đờng dẫn
chuyển mạch hớng tới đích. Nó cũng khái quát cơ cấu chuyển tiếp và trao đổi nhÃn,
phơng pháp này không chỉ thích hợp với các mạng lớn nh ATM, chuyển mạch khung,
PPP, và nó có thể thích hợp với bất kì phơng pháp đóng gói nào.

1.2. Tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhÃn đa giao thức
1.2.1. Các đặc điểm cơ bản của công nghệ 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 hớng kết nối ảo qua các tuyến Internet bằng cách hỗ trợ các nhÃn và
trao đổi nhÃn. MPLS bao gồm việc thực hiện các đờng 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 đợc thực hiện dới sự bảo trợ của nhóm làm việc MPLS
trong IETF. MPLS vẫn là một sự phát triển tơng đối mới, nó mới chỉ đợc tiêu chuẩn
hoá theo Internet vào đầu năm 2001.
Sử dơng MPLS ®Ĩ trao ®ỉi khe thêi gian TDM, chun mạch không gian và các
bớc sóng quang là những phát triển mới nhất. Các nỗ lực này đợc gọi là GMPLS
(Generalized MPLS ).
Nhóm làm việc MPLS đa ra danh sách với 8 bớc yêu cầu để xác định MPLS đó là:
1. MPLS phải làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu.
2. MPLS phải thích ứng với các giao thức định tuyến lớp mạng và các công
nghệ Internet có liên quan khác.
3. MPLS cần hoạt động một cách độc lập với các giao thức định tuyến.
4. MPLS phải hỗ trợ mọi khả năng chuyển tiếp của bất kỳ nhÃn cho trớc nào.
5. MPLS phải hỗ trợ vận hành quản lý và bảo dỡng (OA&M).
6. MPLS cần xác định và ngăn chặn chuyển tiếp vòng.
7. MPLS cần hoạt động trong mạng phân cấp

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

3


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

8. MPLS phải có tính kế thừa.
Tám yêu cầu này chính là các nỗ lực phát triển cần tập trung. Liên quan tới các yêu
cầu này, nhóm làm việc cũng đa ra 8 mục tiêu chính mà MPLS cần đạt đợc:
1. Chỉ rõ các giao thức đợc tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhÃn
để hỗ trợ định tuyến dựa vào đích unicast mà việc chuyển tiếp đợc 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).
2. Chỉ rõ các giao thức đợc tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhÃn
để hỗ trợ định tuyến dựa vào đích multicast mà việc chuyển tiếp đợc thực
hiện bằng cách trao đổi nhÃn. (Định tuyến mulicast chỉ ra hơn một giao
diện ở đầu ra. Nhiệm vụ tích hợp các kỹ thuật multicast trong MPLS vẫn
đang tiếp tục nghiên cứu và phát triển.
3. Chỉ rõ các giao thức đợc tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhÃn
để hỗ trợ phân cấp định tuyến mà việc chuyển tiếp đợc thực hiện bằng
cách trao đổi nhÃn , phân cấp định tuyến nghĩa là hiểu biết về topo mạng
trong hệ thống tự trị.
4. Chỉ rõ các giao thức đợc tiêu chuẩn hoá nhằm duy trì và phân phối nhÃn
để hỗ trợ các đờng riêng dựa vào trao đổi nhÃn. Các đờng này có thể khác
so với các đờng đà đợc tính toán trong định tuyến IP thông thờng ( định
tuyến trong IP dựa vào chuyển tiếp theo địa chỉ đích ). Các đờng riêng rất
quan trọng trong các ứng dụng TE.
5. Chỉ ra các thủ tục đợc tiêu chuẩn hoá để mang thông tin về nhÃn qua các

công nghệ lớp 2.
6. Chỉ ra một phơng pháp tiêu chuẩn nhằm hoạt động cùng với ATM ở mặt
phẳng điều khiển và mặt phẳng ngời dùng.
7. Phải hỗ trợ cho các công nghệ QoS ( nh là giao thức RSVP) (QoS là một
trong những ứng dụng quan träng nhÊt cđa MPLS, MPLS QoS sÏ cã thĨ
mang lại nhiều lợi ích cho mạng thế hệ sau).
8. Chỉ ra các giao thức tiêu chuẩn cho phép các host sử dụng MPLS.

1.2.2. Cách thức hoạt động của MPLS
MPLS có thể đợc xem nh là một tập các công nghệ hoạt động với nhau để phân
phát gói tin từ nguồn tới đích một cách hiệu quả và có thể điều khiển đợc. Nó sử dụng
các đờng chuyển mạch nhÃn LSP để chuyển tiếp ở lớp 2 mà đà đợc thiết lập báo hiệu
bởi các giao thức định tuyến lớp 3.

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

4


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

các lớp trên
mặt phẳng
điều khiển

duy trì tuyến

định tuyến

chuyển
mặt phẳng
lựa chọn cổng ra
mạch
chuyển tiếp
nhận gói đầu
phát gói đầu ra
vào

chuyển tiếp

các cổng đầu
vào

các cổng đầu ra

Hình 1.1: Mô hình chung về chuyển tiếp và chuyển mạch tại bộ định tuyến
Bởi vì các khái niệm chuyển tiếp, chuyển mạch và định tuyến là những vấn đề
quan trọng để hiểu MPLS hoạt động nh thế nào do vậy ta xem xét các vấn đề này trong
bộ định tuyến. Một thiết bị định tuyến chuyển một gói tin từ nguồn tới đích bằng cách
thu hoặc nhận, chuyển mạch và sau đó chuyển tiếp nó tới một thiết bị mạng khác cho
tới khi nó tới đích cuối cùng. Hình 1.1 trên đây mô tả mô hình chung về chuyển tiếp và
chuyển mạch tại bộ định tuyến.
Mặt bằng điều khiển quản lý một tập các tuyến đờng mà một gói có thể sử dụng,
trong mô hình này một gói đi vào thiết bị mạng qua giao diện đầu vào, đợc xử lý bởi
một thiết bị mà nó chỉ xử lý thông tin về gói để đa ra quyết định logic. Quyết định
logic này có thông tin đợc cung cấp từ mặt bằng điều khiển chứa các tuyến, cho các
thông tin về gói đợc cập nhật tới thiết bị khác để chuyển tiếp gói thông qua giao diện
đầu ra để tới đích của gói tin đó.

Đây là mô hình đơn giản nhất trong các công nghệ mạng, nhng nó là sự bắt đầu cho
các vấn đề liên quan tới MPLS đợc thực hiện nh thế nào. Các công nghệ MPLS đa ra
mô hình mới cho việc định tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp để chuyển các gói tin
trong mạng Internet.
Một mô hình khác thờng gặp để mô tả luồng các gói tin giữa các thiết bị mạng (ví dụ
nh là các bộ định tuyến) đợc trình bầy trong hình 1.2 dới đây.

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

5


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

router A

router B

phần mềm

data

phần mềm

đ ờng điều
khiển

đ ờng chậm

(điều khiển)

đ ờng điều
khiển

đ ờng chuyển
tiếp

đ ờng nhanh
(dữ liệu)

đ ờng chuyển
tiếp

phần cứng

data

phần cứng

Hình 1.2: Mô hình luồng gói tin giữa hai thiết bị mạng
Lu lợng trong mạng có thể đợc hiểu theo hai cách: Lu lợng điều khiển bao gồm các
thông tin về quản lý và định tuyến và Lu lợng dữ liệu. Lu lợng dữ liệu thì đi theo đờng nhanh và đợc xử lý bởi các thiết bị mạng. Trong hầu hết các thiết bị mạng hiện
đại, đờng nhanh đợc thực hiện bởi phần cứng. Bất cứ thiết bị mạng nào nhận một gói
tin khi xử lý tiêu đề của gói, thông tin về gói đợc gửi lên ®êng ®iỊu khiĨn ®Ĩ xư lý. C¸c
gãi ®iỊu khiĨn bao gồm các thông tin yêu cầu cho việc định tuyến gói, bất cứ một gói
nào khác có thể chứa thông tin điều khiển, các gói dữ liệu u tiên vv.. thì đợc xử lý
chậm bởi vì chúng cần đợc kiểm tra bởi phần mềm. Vì lý do này đờng xử lý này thờng
đợc gọi là đờng chậm.
Mô hình này rất quan trọng để hiểu MPLS hoạt động nh thế nào bởi vì nó chỉ ra đờng điều khiển và đờng chuyển tiếp là riêng biệt. Khả năng của MPLS để phân biệt các

chức năng quan trọng này để tạo ra một phơng pháp mới làm thay đổi phơng thức
truyền các gói dữ liệu qua mạng Internet.
MPLS chủ yếu làm việc với các giao thức lớp 2 và lớp 3, và cũng hoạt động
trong nhiều kiểu thiết bị mạng khác.
Công nghệ lớp 2.5 là một cách nhìn về MPLS. Hình 1.3 trình bày MPLS đợc xem
nh là một lớp chèn mà tự đặt nó vào giữa lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu.
lớp 4-7( lớp truyền tải, phiên, trình diễn, ứng dụng)
lớp 3(lớp mạng)
lớp 2.5 (MPLS)
lớp 2 (liên kết dữ liệu)
lớp 1 (lớp vật lý)

Hình 1.3: Lớp chèn MPLS
Mô hình này ban đầu xuất hiện nh là một mô hình không đồng nhất với OSI, mô
hình này chỉ ra rằng MPLS không phải là một lớp mới riêng, mà nó là một phần ảo của

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

6


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

mặt phẳng điều khiển ở dới lớp mạng với mặt phẳng chuyển tiếp ở đỉnh của lớp liên
kết dữ liệu. MPLS không phải là một giao thức tầng mạng mới bởi vì nó không có khả
năng tự định tuyến hoặc có sơ đồ địa chỉ, mà yêu cầu phải cã trong giao thøc líp 3.
MPLS sư dơng c¸c giao thức định tuyến và cách đánh địa chỉ của IP ( với sự điều chỉnh
và mở rộng cần thiết) MPLS cũng không phải là một giao thức tầng liên kết dữ liệu bởi

vì nó đợc thiết kế để hoạt động trong nhiều công nghệ liên kết dữ liệu phổ biến mà
cung cấp yêu cầu chức năng và địa chỉ lớp 2.

1.2.3. Các thuật ngữ trong MPLS
Bộ định tuyến chuyển mạch nhÃn và bộ định tuyến biên nhÃn(LSR và LER)
Các thiết bÞ tham gia trong kü thuËt giao thøc MPLS cã thể đợc phân loại thành các
bộ định tuyến biên nhÃn ( LER) và các bộ định tuyến chuyển mạch nhÃn (LSR).

Một LSR là 1 thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lâi cđa 1 m¹ng MPLS, nã
tham gia trong việc thiết lập các đờng dẫn chuyển mạch nhÃn (LSP) b»ng viƯc sư dơng
giao thøc b¸o hiƯu nh·n thÝch øng và chuyển mạch tốc độ cao lu lợng số liệu dựa trên
các đờng dẫn đợc thiết lập.

Một LER là 1 thiết bị hoạt động tại biên (cạnh ) của mạng truy nhập và
mạng MPLS. Các LER hỗ trợ đa cổng đợc kểt nối tới các mạng không giống nhau
( chẳng hạn FR, ATM và Ethernet ) và chuyển tiếp lu lợng này vào mạng MPLS sau
khi thiết lập LSP, bằng việc sử dụng các giao thức báo hiệu nhÃn tại lối vào và phân bổ
lu lợng trở lại mạng truy nhập tại lối ra. LER đóng vai trò quan trọng trong việc chỉ
định và huỷ bỏ nhÃn, khi lợng vào trong hay đi ra khỏi mạng MPLS.
Lớp tơng đơng chuyển tiếp (FEC)
FEC là một sự biểu diễn của nhóm các gói, các nhóm này chia xẻ cùng yêu cầu
trong sự vận chuyển của chúng. Tất cả các gói trong một nhóm nh vậy đợc cung cấp
cùng cách chọn đờng tới đích. Ngợc lại với chuyển tiếp IP truyền thống, trong MPLS
việc gán một gói cụ thể vào một FEC cụ thể đợc thực hiện chỉ một lần khi các gói vào
trong mạng. Các FEC dựa trên các yêu cầu dịch vụ đối với một tập các gói cho trớc hay
đơn giản là đối với một địa chỉ cho trớc (address prefix). Mỗi LSR xây dựng một bảng
để xác định xem một gói phải đợc chuyển tiếp nh thế nào. Bảng này đợc gọi là một
bảng thông tin nhÃn cơ bản (LIB: Label Information Base), nó là tổ hợp các ràng buộc
FEC với nhÃn (FEC-to-label).
Tiêu đề MPLS

MPLS định nghĩa một tiêu đề có độ dài 32 bit và đợc tạo nên tại LSR vào. Nó
phải đợc đặt ngay sau tiêu đề lớp 2 bất kì và trớc một tiêu đề lớp 3. ở đây là IP và đợc
sử dụng bởi ingress LSR (LSR vào) để xác định một FEC, lớp này sẽ đợc xét lại trong
vấn đề tạo nhÃn. Sau đó các nhÃn đợc xử lý bởi LSR transit (LSR chuyển tiếp).
Khuôn dạng và tiêu đề MPLS đợc chỉ ra trong hình1.4 . Nó bao gồm các trờng sau:
NhÃn: Giá trị nhÃn 20 bits, giá trị này chứa nhÃn MPLS.
Exp: thực nghiệm sử dụng 3 bits.
S : bit ngăn xếp,1 bit, sử dụng sắp xếp đa nhÃn.
TTL: Thời gian sống, 8 bit, đặt ra một giới hạn mà các gói MPLS có thể đi qua.
Điều này là cần thiết bởi vì trờng TTL IP không đợc kiểm tra bởi các transit LSR
(LSR chuyển tiếp).

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

7


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS
Tải

Tiêu đề
IP

NhÃn (20)

COS (3)

Đệm

MPLS

Tiêu đề lớp
2

S (1)

TTL (8)

Hình 1.4: Định dạng cấu trúc nhÃn

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

8


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Ngăn xếp nhÃn
Chuyển mạch nhÃn đợc thiết kế để co dÃn các mạng lớn và MPLS hỗ trợ
chuyển mạch nhÃn với các hoạt động phân cấp, hoạt động phân cấp này dựa trên khả
năng của MPLS có thể mang nhiều hơn một nhÃn trong gói. Ngăn xếp nhÃn cho phép
thiết kế các LSR trao đổi thông tin với nhau và hành động này giông nh việc tạo đờng
viền node để tạo ra một miền mạng rộng lớn và các LSR khác. Có thể nói lại rằng các
LSR khác này là node bên trong (transit node) một miền và không liên quan đến đờng
viền node (với cấu tạo router liên vùng) và các nhÃn đợc kết hợp trong các router này.
Sự xử lý một gói nhÃn đợc hoàn thành độc lập với từng mức của sự phân cấp. Đó
là các mức nhÃn thì không đợc LSR kiểm tra. Để giữ hoạt động đơn, các chơng trình xử

lý thờng xuyên dựa trên đỉnh nhÃn mà không cần quan tâm đến nhÃn ở trên nó lúc trớc,
hoặc ở dới nó tại thời điểm hiện tại.
Kết hợp luồng FEC
Cách thức các lu lợng ảo đến các FEC để tại ra một FEC riêng biệt cho mỗi địa
chỉ prefix. Phơng pháp tiếp cận này có kết quả trong việc thiết lập các FEC, các lớp này
có định tuyến giống nhau tới node ra, việc hoán đổi nhÃn có thể chỉ đợc sử dụng để
chuyển lu lợng tới node kế tiếp. Trong tình huống này trong miền MPLS, các FEC
riêng rẽ thực hiện thì sẽ không đem lại hiệu quả tốt. Trong quan niệm của MPLS, kết
hợp các FEC này tạo ra một FEC đặc trng cho tất cả là đem lại hiệu quả nhất. Trong
tình huống này có hai lựa chọn:
-

Liên kết một nhÃn riªng biƯt tíi mét miỊn FEC.

- Liªn kÕt mét nh·n tíi mét miỊn, øng dơng nh·n kÕt hỵp víi tÊt cả lu lợng trong
miền.
Thủ tục liên kết một nhÃn đơn tới một miền kết hợp các FEC, miền này chính lµ
mét FEC (trong miỊn MPLS gièng nhau) vµ øng dơng các nhÃn đó cho tất cả các lu lợng trong miền kết hợp. Sự kết hợp làm giảm bớt số lợng nhÃn cần thiết để điều khiển
một cách chi tiết một bộ gói và cũng làm giảm đi số lợng lu lợng điều khiển phân phối
nhÃn cần thiết.
NhÃn và sự liên kết nhÃn
Một nhÃn đợc sử dụng để xác định đờng dẫn cho một gói đi qua. Một nhÃn đợc
mạng hay đợc đóng gói vào trong tiêu đề lớp 2 cùng với gói. Bộ định tuyến nhận kiểm
tra các gói với nội dung nhÃn của nó để quyết định chặng kế tiếp. Mỗi khi gói đợc dán
nhÃn thì phần còn lại hành trình của gói qua đờng trục mạng đợc dựa trên chuyển mạch
nhÃn. Giá trị nhÃn chỉ có ý nghĩa cục bộ, nghĩa là chúng chỉ liên quan đến các chặng
giữa các LSR.
Mỗi lần một gói đợc phân loại nh một FEC mới hay FEC đang tồn tại, một nhÃn
đợc phân bổ cho gói. Các giá trị nhÃn nhận đợc từ lớp liên kết dữ liệu nằm phía dới.
Với các lớp liên kết dữ liệu (nh FR hay ATM), các bộ nhận dạng lớp 2 nh là bộ nhận

dạng kÕt nèi tuyÕn sè liÖu (DLCI: Data Link Connection Identifier) trong m¹ng chun
tiÕp khung (FR: Frame Relay) hay bé nhËn dạng đờng ảo (VPI: Virtual Path
Identifier)/ bộ nhận dạng kênh ảo (VCI: Virtual Channel Identifier) trong mạng ATM,
có thể đợc sư dơng mét c¸ch trùc tiÕp nh c¸c nh·n. C¸c gói sau đó đợc chuyển tiếp dựa
vào giá trị nhÃn của chúng.

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

9


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Các nhÃn đợc ràng buộc tới một FEC nh một kết quả của một vài sự kiện hay
chính sách. Điều này chỉ ra một yêu cầu cho ràng buộc nh vậy. Những sự kiện này có
thể hoặc là các ràng buộc dữ liệu hay các ràng buộc điều khiển. Ràng buộc điều khiển
hay đợc sử dụng hơn do có các tính chất mở rộng tiên tiến và đợc sử dụng trong định
tuyến thông tin trong mạng MPLS.
Các quyết định phân bổ nhÃn có thể dựa trên các tiêu chuẩn chuyển tiếp, chẳng
hạn nh:
Định tuyến đơn hớng đích.
Kỹ thuật lu lợng.
Đa hớng (Multicast).
Mạng riêng ảo (VPN: Virtual Private Network).
QoS.
NhÃn có thể nhúng trong tiêu đề của lớp liên kết dữ liệu (VPI/VCI ATM và
DLCI FR ) hay trong lớp đệm .
Tạo nhÃn và phân bổ nhÃn

Có một số phơng pháp đợc sử dụng trong việc tạo nhÃn:
Phơng pháp dựa trên đồ hình (topology-based): sử dụng các giao thức định
tuyến thông thờng nh OSPF (Open Shortest Path First) vµ BGP (Border
Gateway Protocol: Giao thøc cỉng đờng biên).
Phơng pháp dựa trên yêu cầu (request-based): sử dụng điều khiển lu lợng
dựa trên yêu cầu nh RSVP (Resource Reservation Protocol: Giao thức dành
trớc tài nguyên).
Phơng pháp dựa trên lu lợng (trafic-based): sử dụng sự tiếp nhận của gói để
phân bổ thông tin nhÃn.
Các phơng pháp dựa trên đồ hình và dựa trên yêu cầu là các ví dụ về các ràng buộc
nhÃn điều khiển, trong khi phơng pháp dựa trên lu lợng là một ví dụ về các ràng buộc
dữ liệu.
Kiến trúc MPLS không sử dụng một phơng pháp báo hiệu để phân bổ nhÃn. Các
giao thức định tuyến đang tồn tại nh BGP, đà đợc tăng cờng để mang thông tin nhÃn
trong nội dung của giao thức. RSVP cũng đà đợc mở rộng để hỗ trợ việc trao đổi nhÃn
đà đợc mang. IETF (Internet Engineering Task Force: Nhóm đặc trách kĩ thuật
Internet) đà định nghĩa một giao thức đợc gọi là Giao thức phân bổ nhÃn (LDP: Label
Distribution Protocol) cho báo hiệu tờng minh và quản lý không gian nhÃn. Sự mở rộng
tới giao thức LDP cơ bản cũng đà đợc định nghĩa để hỗ trợ định tuyến tờng minh dựa
trên các yêu cầu về QoS và CoS. Những sự mở rộng này đợc lu giữ trong định tuyến
dựa trên ràng buộc (CR: Constraint-based Routing) - định nghĩa giao thức LDP.
Một tổng kết về các lợc đồ khác nhau cho việc trao đổi nhÃn nh sau:
LDP - ánh xạ các đích IP đơn hớng vào các nhÃn.
RSVP, CP-LDP - đợc sử dụng cho kĩ thuật lu lợng và đặt trớc tài nguyên.
Multicast ®éc lËp giao thøc - ®ỵc sư dơng cho viƯc ánh xạ nhÃn các trạng
thái đa hớng.
BGP các nhÃn bên ngoài (VPN).
Đờng dẫn chuyển mạch nhÃn (LSP)
Một tập hợp MPLS các thiết bị đợc cho phép biểu diƠn mét miỊn MPLS.
Trong mét miỊn MPLS, mét ®êng dÉn ®ỵc thiÕt lËp cho mét gãi ®ỵc di chun dùa trên

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

10


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

một FEC. LSP đợc thiết lập trớc truyền dẫn dữ liệu. MPLS cung cấp 2 chức năng sau
để thiết lập một LSP:

Định tuyến theo từng chặng (hop by hop routing): Mỗi LSR lựa chọn một
cách độc lập tuyến kế tiếp với một FEC cho trớc. Phơng pháp này là tơng đơng với phơng pháp đợc sử dụng hiện nay trong các mạng IP. LSR sử dụng mọi giao thức định
tuyến có thể nh OSPF, giao diện mạng-mạng riêng ATM (PNNI: Private Network to
Network Interface), etc

Định tuyến tờng minh (ER:Explicit Routing): định tuyến tờng minh tơng tự
với định tuyến nguồn. LSR lối vào (nghĩa là LSR nơi mà dòng dữ liệu bắt đầu tới mạng
đầu tiên) xác định danh sách các node mà ER-LSP đi qua. Đờng dẫn đà đợc xác định
có thể là không tối u. Dọc đờng dẫn các tài nguyên có thể đợc đặt trớc để đảm bảo QoS
cho lu lợng dữ liệu. Đờng này làm giảm nhẹ cho kĩ thuật lu lợng thông qua mạng và
các dịch vụ khác nhau có thể đợc cung cấp bằng cách sử dụng các luồng dựa trên các
chính sách hay các phơng pháp quản lý mạng.
LSP thiết lập cho một FEC về bản chất là không đơn hớng. Lu lợng ngợc lại
phải sử dụng LSP khác.
Không gian nhÃn
Các nhÃn đợc sử dụng bởi một LSR với các ràng buộc FEC-nhÃn đợc liệt kê nh
sau:

per platform Các giá trị là duy nhất vợt qua toàn bộ LSR. Các nhÃn đợc bố
trí từ một thùng chứa nhÃn chung. Không có 2 nhÃn đợc phân bổ trên các giao
diện khác nhau có cùng giá trị.
per interface Vùng nhÃn (phạm vi nhÃn) đợc kết hợp với các giao diện. Các
thùng đa nhÃn đợc định nghĩa cho các giao diện và các nhÃn đợc cung cấp
trên các giao diện này đợc định vị từ các thùng tách biệt. Giá trị các nhÃn đợc
cung cấp trên các giao diện khác nhau có thể giống nhau.
Hợp nhất nhÃn
Dòng lu lợng đến từ các giao diện khác nhau có thể đợc kết hợp cùng nhau và đợc chuyển mạch bằng việc sử dụng một nhÃn chung nếu chúng đang đi qua mạng hớng
tới cùng một đích cuối cùng. Điều này đợc biết nh là sự hợp nhất luồng hay kết hợp các
luồng.
Nếu mạng truyền tải nằm bên dới là một mạng ATM, các LSR có thể sử dụng hợp nhất
đờng ảo (VP) hay kênh ảo (VC). Trong kịch bản này, các vấn đề đan xen tế bào xuất
hiện khi nhiều dòng lu lợng đợc kết hớp trong mạng ATM, cần phải đợc tránh.
Sự duy trì nhÃn
MPLS định nghĩa sự c xử cho các ràng buộc nhÃn nhận đợc từ các LSR, đó
không phải là chặng kế tiếp với một FEC đà cho. Hai chế độ đợc định nghĩa:
Bảo toàn (conservative) Trong chế độ này, các ràng buộc giữa một nhÃn và
một FEC nhận đợc từ các LSR không là chặng kế tiếp cho một FEC cho trớc bị
huỷ bỏ. Chế độ này cần một LSR để duy trì số nhÃn ít hơn. Đây là chế độ đợc
khuyến khích sử dụng cho các LSR ATM.
Tự do (liberal) Trong chế độ này, các ràng buộc giữa một nhÃn và một FEC
nhận đợc từ các LSR không là chặng kế tiếp với một FEC cho trớc đợc giữ
nguyên. Chế độ này cho phép tơng thích nhanh hơn với các thay đổi cấu hình

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

11

Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

và cho phép chuyển mạch lu lợng tới các LSP khác trong trờng hợp có sự thay
đổi.
Điều khiển nhÃn
MPLS định nghĩa các chế độ cho việc phân bổ nhÃn tới các LSR lân cận nh sau:
Độc lập (Independent) Trong chế độ này, một LSR nhận dạng một FEC nào
đó và ra quyết định ràng buộc một nhÃn với một FEC một cách độc lập để
phân bổ ràng buộc đến các thực thể đồng mức của nó. Các FEC mới đợc nhận
dạng bất cứ khi nào các tuyến (route) trở nên rõ ràng với router.
Có thứ tự (ordered) Trong chế độ này, một LSR ràng buộc một nhÃn với
một FEC nào đó nếu và chỉ nếu nó là router lối ra hay nó đà nhận đợc một ràng
buộc nhÃn cho FEC từ LSR chặng kế tiếp của nó. Chế độ này đợc khuyến nghị
sử dụng cho các LSR ATM.

1.2.5. Các đặc tính hoạt động, điều hành của MPLS
Các bớc sau phải đợc thực hiện với một gói dữ liệu để đi qua một miền MPLS:
Tạo và phân bổ nhÃn.
Tạo bảng tại mỗi router.
Tạo các đờng dẫn chuyển mạch nhÃn (LSP).
Chèn/tìm kiếm bảng nh·n.
 Chun tiÕp gãi.
Ngn gưi d÷ liƯu cđa nã tíi đích. Trong một miền MPLS không phải tất cả lu lợng nguồn là cần thiết đợc chuyển qua cùng đờng dẫn. Phụ thuộc vào đặc tính lu lợng,
các LSP khác nhau có thể đợc tạo cho các gói với các yêu cầu CoS khác nhau.
Trong hình 1.5, LER1 là router lèi vµo vµ LER4 lµ router lèi ra
Luồng dữ liệu

LER2

LSR2
LER4

Nguồn
LER1

LSR1
LSR3

Đích
Các yờu cu nhón

LER3

Phõn phi nhón

Hình 1.5 : Sự tạo ra LSP và chuyển tiếp các gói thông qua một miền MPLS

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

12


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Các bớc sau đây minh hoạ hoạt động MPLS tác động tới gói dữ liệu trong một miền
MPLS.
Tạo & phân bổ nhÃn

Trớc khi lu lợng bắt đầu, các router quyết định để ràng buộc một nhÃn với một FEC
xác định và xây dựng bảng của chúng.
Trong LDP, các router đờng xuống khởi tạo sự phân bổ các nhÃn và ràng buộc
nhÃn/FEC.
Ngoài ra, các đặc tính liên quan lu lợng và khả năng MPLS đợc thoả thuận bằng việc sử
dụng LDP.
Tạo bảng
Tại phía nhận các ràng buộc nhÃn, mỗi LSR tạo các lối vào trong cơ sở thông tin nhÃn
(LIB : Label Information Base).
Nội dung của bảng sẽ xác định ánh xạ giữa một nhÃn và một FEC.
ánh xạ giữa cổng vào và bảng nhÃn đầu vào tới cổng ra và bảng nhÃn đầu ra.
Các lối vào đợc cập nhật bất cứ khi nào sự tái đàm phán về ràng buộc nhÃn xảy ra.
Tạo đờng dẫn chuyển mạch nhÃn .
Nh đợc biểu diễn bằng đờng ngắt quÃng trong hình 1.5, các LSP đợc tạo ở phơng ngợc
lại với sự tạo các lối vào trong các LIB.
Chèn/tìm kiếm bảng nhÃn
Router đầu tiên (LER1 trong hình 1.5) sử dụng bảng trong LIB để tìm chặng kế tiếp và
yêu cầu một nhÃn ch FEC xác định.
Các router chỉ lần lợt sử dụng nhÃn để tìm chặng kế tiếp.
Mỗi lần gói chạm tới LSR lối ra (LER4), nhÃn đợc xoá bỏ và gói đợc cung cấp cho
đích.
Chuyển tiếp gói .
LER1 có thể không có nhÃn nào cho gói này khi đó là lần đầu tiên xảy ra yêu cầu
này. Trong một mạng IP, nó sẽ tìm sự phù hợp địa chỉ dài nhất để tìm chặng kế tiếp.
Cho LSR1 là chặng kế tiếp của LER1. LER1 sẽ khởi tạo một yêu cầu nhÃn chuyển tới
LSR1.
Yêu cầu này sẽ phát thông qua mạng. Mỗi router trung gian sÏ nhËn mét nh·n tõ router
phÝa sau nã bắt đầu từ LER2 và đi lên trên cho đến LER1. Thiết lập LSP đợc chỉ báo
bởi đờng xanh da trêi g·y khóc b»ng viƯc sư dơng LDP hay bÊt kì giao thức báo hiệu
nào khác. Nếu kĩ thuật lu lợng đợc yêu cầu, CR-LDP sẽ đợc sử dụng trong việc quyết

định thiết lập đờng dẫn thực sự để chắc chắn yêu cầu QoS/CoS đợc tuân thủ.
LER1 sẽ chèn nhÃn và chuyển tiếp gói tới LSR 1.
Mỗi LSR lần lợt, nghÜa lµ LSR2 vµ LSR3, sÏ kiĨm tra nh·n víi các gói nhận đợc, thay
thế nó với các nhÃn đầu ra vµ chun tiÕp nã.
Khi gãi tíi LER4, nã sÏ xoá bỏ nhÃn bởi vì gói sẽ rời khỏi miền MPLS và phân phát tới
đích.

1.2.6. Kiến trúc ngăn xếp trong MPLS
Các thành phần MPLS chủ yếu có thể đợc phân chia thành các phần sau:
Các giao thức định tuyến (IP) lớp mạng.
Chuyển tiếp biên của lớp mạng.
Chuyển tiếp dựa trên nhÃn mạng lõi.
Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

13


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

Lợc đồ nhÃn.
Giao thức báo hiệu để phân bố nhÃn.
Kĩ thuật lu lợng.
Khả năng tơng thích với các lợc đồ chuyển tiếp lớp 2 khác nhau (ATM,
FR, PPP: Point to Point Protocol).
Hình 1.6 mô tả các giao thức có thể đợc sử dụng cho các hoạt động MPLS.
Module định tuyến có thể là bất cứ giao thức nào trong các giao thức công nghiệp
phổ biến. Phụ thuộc vào môi trờng hoạt động, module định tuyến cã thĨ lµ OSPF,
BGP hay PNNI cđa ATM, etc…Module LDP sử dụng TCP để truyền dẫn tin cậy các

dữ liệu điều khiển từ LSR này đến LSR khác trong suốt một phiên. LDP cũng duy
trì LIB. LDP sử dụng UDP trong suốt quá trình khám phá của nó về trạng thái hoạt
động. Trong trạng thái này, LSP cố gắng nhận dạng các phần tử lân cận và cũng nh
sự có mặt của chính các tín hiện của nó với mạng. Điều này đ ợc thực hiện thông
qua trao đổi gói hello.
Routing

LDP

TCP

CR LDP

UDP

IP Fwd

LIB

MPLS Fwd

PHY

Hình 1.6: Ngăn xếp giao thức MPLS
IP Fwd là module chuyển tiếp IP cổ điển, nó tìm kiếm chặng kế tiếp bằng việc
so sánh để phù hợp với địa chỉ dài nhất trong các bảng của nó. Với MPLS, điều này đợc thực hiện chỉ bởi các LER. MPLS Fwd là module chuyển tiếp MPLS, nó so sánh
một nhÃn với một cổng đầu ra và chọn sự phù hợp nhất với một gói đà cho.Các lớp ®ỵc
biĨu diƠn trong hép víi ®êng g·p khóc cã thĨ đợc thực hiện bằng phần cứng để hoạt
động nhanh và có hiệu quả.

1.3. Tổng kết chơng
Trong chơng 1 đà trình bày một số vấn đề cơ bản của chuyển mạch nhÃn đa giao
thức- MPLS, một số vấn đề liên quan đến công nghệ này nh: Khái niệm, cách thức hoạt
động, các thuật ngữ, hoạt động, để sáng tỏ một cách khái quát nhất về công nghệ
MPLS. Chơng tiếp theo se trình bày về cách thức quản lý mạng viễn thông qua các hệ
thống quản lý hiện hành.

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

14


Đồ án tốt nghiệp đại học

Trần Thị Hơng Trà - D2001VT

Chơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS

15