Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức

Bộ giáo dục và đào tạo
Tr-ờng đại học bách khoa Hà Nội

Phạm đức thuận

công nghệ chuyển mạch nhÃn đa giao thức

Chuyên ngành : Điện tử viễn thông
Luận văn thạc sỹ điện tử viễn thông
Ng-ời h-ớng dẫn khoa học:
TS Đỗ Hoàng TiÕn

Hµ Néi-2004


Các từ viết tắt
Viết tắt
aal

Tiếng Anh
ATM Adaption Layer

Tiếng Việt
Lớp thích ứng ATM

as

Autonomous System

Hệ thống tự trị

Atm

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ truyền không đồng bộ

Bgp

Boder Gateway Protocol

Giao thức định tuyến biên

cbr

Contrain Based Routing

Định tuyến ép buộc

Dlci

Data Link Circuit Identifier

Nhận dạng kênh liên kết dữ liệu

egp

Exterior Gateway Protocol

Giao thức định tuyến cổng ngoài

Fec

Forwarding Equivalence Class

Lớp chuyển tiếp t-ơng đ-ơng

Fib

Forwarding Information Base

Cơ sở thông tin chuyển tiếp

Ftn

FEC to NHLFE Map

Sắp xếp FEC vào NHLFE

Generalized Label Switched
Path
gmpls Generalized Multiprotocol
Label Switching
Internet Engineering Task
ietf
Force
Interior Gateway Protocol
Igp
Income Label Map
Ilm
glsp

Đ-ờng chuyển mạch nhÃn tổng
quát
Chuyển mạch nhÃn đa giao thức
tổng quát
Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật
Internet
Giao thức định tuyến cổng trong
ánh xạ nhÃn đến

Ip

Internet Protocol

Giao thức Internet

isp

Internet Service Provider

Nhà cung cấp dịch vụ Internet

lan

Local Area Network

Mạng cục bộ

Ldp

Label Distribution Protocol

Giao thức phân phối nhÃn

lfa
lmp

Label swaping Forwarding
Alorithm
Link Management Protocol

Thuật toán chuyển tiếp trao đổi
nhÃn
Giao thức quản lý liên kết

lsdb

Link State Database

Cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết

lsr

Label Switched Router

Bộ định tuyến chuyển mạch nhÃn

Lsp

Label Switched Path

Đ-ờng chuyển mạch nhÃn


mpls

Multiprotocol Label Switching

Chuyển mạch nhÃn đa giao thức

NGN

Next Generation Network

Mạng thÕ hÖ sau

ospf

Open Shortest Path First

Ppp

Point to Point Protocol

Giao thøc định tuyến mở đ-ờng
ngắn nhất đầu tiên
Giao thức điểm điểm

PVC
QoS

Permanent Virtual Circuit

Kênh ảo cố định

rip

Quality of Service
Routing Information Protocol

Chất l-ợng dịch vụ
Giao thức thông tin định tuyến

rsvp

Resouce Reservation Protocol

Giao thức dành tr-ớc tài nguyên

SDH

Synchronous Digital Hierachy

Phân cấp số đồng bộ

Sonet

Synchronous Optical Network

Mạng quang đồng bộ

Svc

Switched Virtual Circuit

Kênh chuyển mạch ảo

Svp

Switched Virtual Path

Đ-ờng chuyển mạch ảo

te

Traffic Engineering

Kỹ thuật l-u l-ợng

Tcp

Transmission Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền tải

Tdm

Time Division Multiplexing

tt

Trafic Trunk

Ghép kênh phân chia theo thời
gian
Trung kế l-u l-ợng

Ttl

Time to Live

Thời gian sống

Vc

Virtual Circuit

Kênh ảo

Vp

Virtual Path

Đ-ờng ảo

Vci

Virtual Circuit Identifier

Nhận dạng kênh ảo

Vpi

Virtual Path Identifier

Nhận dạng đ-ờng ảo


Danh mục hình vẽ và bảng
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
H×nh 1.6
H×nh 2.1
H×nh 2.2
H×nh 2.3
H×nh 2.4
H×nh 2.5
H×nh 2.6
H×nh 3.1
H×nh 3.2
H×nh 3.3
Hình 3.4
Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3
Hình 4.4
Hình 4.5

Hình 4.6
Hình 4.7
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 4.1

Khối chức năng định tuyến: chuyển tiếp và điều khiển
Gói đi qua một đ-ờng chuyển mạch nhÃn
Mô hình IP over ATM
Chuyển mạch đa lớp nh- 1 bộ định tuyến IP nhanh.
Giải pháp chuyển mạch đa lớp-Tích hợp định tuyến IP và
chuyển mạch ATM
Chuyển mạch nhÃn đa giao thức
Đóng gói MPLS
Khuôn dạng nhÃn cho các gói không có cấu trúc nhÃn gốc
Sơ đồ chuyển tiếp.
Gộp VC không xáo trộn cell
Thao tác ngăn xếp nhÃn
Chuyển tiếp gói qua MPLS
Tr-ờng DS (Differentiated Services)
Khắc phục liên kết
Phục hồi một phần LSP
Phục hồi toàn bộ LSP
Xu h-ớng phát triển của mạng
Phân cấp chuyển tiếp cđa xÕp lång c¸c LSP tõ c¸c giao diƯn
cã c¸c khả năng chuyển mạch khác nhau
Thông tin mang trong yêu cầu nhÃn tổng quát
Yêu cầu nhÃn tổng quát với phạm vi nhÃn SDH/SONET
Các nhÃn SDH và SONET
NhÃn của chuyển mạch dải sóng

Tập nhÃn
Các loại thông điệp của OSPF
Các bản tin trao đổi giữa các bộ định tuyến trong BGP
So sánh một số đặc tính của GMPLS và kiến trúc ATM/SDH

12
14
16
17
19
22
26
26
31
38
39
47
53
74
75
75
78
82
90
91
92
94
96
9
10

101


Mục lục
Danh mục các từ viết tắt
Danh mục hình vẽ và bảng
Lời nói đầu
Ch-ơng 1 tổng quan
1.1-Mở đầu
1.2-Các thuật toán và giao thức định tuyến IP
1.2.1-Các thuật toán định tuyến
1.2.1.1-Thuật toán chọn đ-ờng tĩnh
1.2.1.2-Thuật toán chọn đ-ờng động
1.2.2-Các giao thức định tuyến
1.2.2.1-Giao thức định tuyến IGP
1.2.2.2-Giao thức định tuyến EGP
1.3-Sự phát triển của chuyển mạch đa lớp
1.3.1- Cơ sở xây dựng các khối chung trong chuyển mạch đa lớp
1.3.1.1-Phân tách khối điều khiển và chuyển tiếp
1.3.1.2-Thuật toán chuyển tiếp trao đổi nhÃn
1.3.2-Mô hình IP over ATM
1.3.3-Sự giống nhau giữa các giải pháp chuyển mạch đa lớp
1.3.4-Sự khác nhau cơ bản giữa các giải pháp chuyển mạch đa lớp
1.3.5-Vấn đề cơ bản đối với giải pháp chuyển mạch đa lớp
1.4-Chuyển mạch nhÃn đa giao thức
1.5-Kết luận
Ch-ơng 2-chuyển mạch nhÃn đa giao thức
2.1- Các bộ phận của hệ thống MPLS
2.1.1-Gói đánh nhÃn
2.1.2-Bộ định tuyến chuyển mạch nhÃn

2.1.2.1-Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp
2.1.2.2- Khối xác định tuyến
2.1.2.3- Khối chuyển tiếp
2.1.3- Đ-ờng chuyển mạch nhÃn
2.2-Các chức năng của hệ thống MPLS
2.2.1-Phân phối nhÃn
2.2.2- Gộp
2.2.3-Thao tác ngăn xếp nhÃn
2.2.4- Lựa chọn đ-ờng
2.3-Các chế độ hoạt động MPLS
2.3.1-Chế độ cấp phát nhÃn
2.3.2- Chế độ phân phối nhÃn
2.3.3-Các chế độ l-u giữ nhÃn
2.3.4-Chế độ điều khiển

1
3
3
4
4
5
5
6
7
9
11
12
12
13
15

17
20
21
22
24
25
25
25
28
29
30
30
31
33
33
36
38
40
41
41
41
42
44


2.3.5- Không gian nhÃn
2.3.6-Hoạt động khi chuyển một gói qua MPLS
Ch-ơng 3-Chất l-ợng dịch vụ và
kỹ thuật l-u l-ợng trong MPLS
3.1-Chất l-ợng dịch vụ

3.1.1-QoS trong mạng IP
3.1.1.1-IntServ
3.1.1.2-DiffServ
3.1.2-Chất l-ợng dịch vụ trong MPLS
3.1.2.1-Sử dụng mô hình IntServ.
3.1.2.2-Sử dụng mô hình DiffServ
3.2-Kỹ thuật l-u l-ợng
3.2.1-Tổng quan
3.2.1.1-Đối t-ợng thực hiện kỹ thuật l-u l-ợng
3.2.1.2- Điều khiển tài nguyên và l-u l-ợng
3.2.1.3-Hạn chế của các cơ chế điều khiển IGP hiện nay
3.2.2-MPLS và kỹ thuật l-u l-ợng
3.2.2.1-Vấn đề cơ bản của kỹ thuật l-u l-ợng sử dụng MPLS
3.2.2.2-Các khả năng tăng thêm cho kỹ thuật l-u l-ợng
3.2.2.3-Giao thức báo hiệu
3.2.2.4-Thay đổi tham số của LSP
3.2.2.5-Khắc phục sự cố với LSP
3.2.2.6-Kết luận
Ch-ơng 4-gmpls
4.1-Giới thiệu
4.2-GMPLS
4.2.1-Phân cấp chuyển mạch và chuyển tiếp
4.2.2-Mảng điều khiển GMPLS
4.2.2.1-Phân tách mảng điều khiển và dữ liệu
4.2.2.2 Mảng điều khiển GMPLS
4.2.3-Mô hình địa chỉ và định tuyến
4.2.4 Các định dạng liên quan ®Õn nh·n
4.2.5-LSP hai chiỊu
4.2.6 §iỊu khiĨn nh·n t-êng minh
4.2.7- GMPLS và MPLS-TE

4.2.8 GMPLS trong mạng truyền tải
4.2.9 So sánh một số đặc tính của GMPLS và kiến trúc ATM/SDH
4.2.10-Khả năng triển khai và chuẩn hoá của GMPLS
4.2.11-Kết luận
Kết luận
Tài liệu tham kh¶o

45
46
50
50
50
50
52
54
54
55
56
56
57
58
58
59
60
61
70
71
72
76
77

77
79
80
83
83
83
87
90
96
98
98
99
101
102
103
104


1

Lời nói đầu
Trong những năm gần đây, đà có những thay đổi lớn trong mô hình l-u
l-ợng liên mạng. Đầu tiên, đà có sự bùng nổ của Internet về ph-ơng diện
phạm vi và dung l-ợng. Thứ hai, đà có sự gia tăng về số l-ợng các ứng dụng
thời gian thực và đa ph-ơng tiện trong mạng. Các thay đổi này gây áp lực lên
mạng nhằm hỗ trợ băng thông lớn hơn và cung cấp đảm bảo chất l-ợng dịch
vụ. Cho đến nay IP đà làm việc khá tốt về ph-ơng diện mở rộng phạm vi do
bản chất không nối thông của nó. Tuy nhiên mô hình chuyển gửi dữ liệu từng
chặng của IP có những hạn chế nh-: phải dựa vào giao thức định tuyến để
phân bố thông tin định tuyến, việc thực hiện quá trình chuyển tiếp chỉ dựa trên

địa chỉ đích gói tin mà không thể dựa trên tham số chất l-ợng dịch vụ , mỗi
nút đều phải thực hiện việc tìm kiếm thông tin định tuyến.
Để đáp ứng yêu cầu của mạng cũng nh- giải quyết những hạn chế của
mạng IP hiện nay, ngành công nghiệp viễn thông đà và đang tìm ra một
ph-ơng thức chuyển mạch có thể kết hợp -u điểm của IP (nh- cơ cấu định
tuyến) và của ATM (thông l-ợng chuyển mạch), công nghệ chuyển mạch
nhÃn đa giao thức (MPLS) là kết quả của sự kết hợp này. MPLS đ-a ra một
giải pháp nh- một cầu nối cho tích hợp điều khiển của định tuyến IP với sự
đơn giản của chuyển mạch lớp hai. Công nghệ MPLS là công nghệ chuyển
mạch IP có triển vọng ứng dụng rất cao. Nhờ đặc tính cơ cấu định tuyến của
mình, MPLS có khả năng nâng cao chất l-ợng dịch vụ của mạng IP truyền
thống. Bên cạnh đó thông l-ợng của mạng cũng đ-ợc cải thiện rõ rệt. Hiện
nay, nhiều nhà khai thác có định h-ớng hoặc đà triển khai mạng thế hệ sau
trên cơ sở công nghệ MPLS. Việc tìm hiểu bản chất công nghệ cũng nh- xu
h-ớng phát triển và khả năng ứng dụng của công nghệ MPLS hiện nay là rất
cần thiết. Luận văn này xin trình bày các nội dung sau:
- Quá trình hình thành và phát triển của MPLS


2
- Các vấn đề cơ bản của MPLS
- Chất l-ợng dịch vụ và kỹ thuật l-u l-ợng trong MPLS
- GMPS b-ớc phát triển mở rộng của MPLS
Vì thời gian và trình độ có hạn, luận văn chắc chắn còn nhiều sai sót. Tôi
mong nhận đ-ợc sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô giáo, đồng nghiệp và bạn bè
để có thể hoàn thiện hơn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sau sắc đến TS Đỗ Hoàng Tiến ng-ời đà tận
tình h-ớng dẫn và chỉ bảo quý báu để tôi có thể hoàn thành luận văn tốt
nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn ThS D-ơng Thanh Ph-ơng, các cán bộ
ở Trung tâm đào tạo và bồi d-ỡng sau đại học, các thầy cô giáo, đồng nghiệp,

bạn bè đà giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi hoàn thành bản luận
văn này.
Phạm Đức Thuận


3

Ch-ơng 1 tổng quan
1.1-Mở đầu
Các nhà cung cấp dịch vụ Internet luôn gặp phải thách thức về thích ứng
mạng để hỗ trợ sự phát triển nhanh chóng và yêu cầu khách hàng cho các dịch
vụ tin cậy và đa dạng hơn. Giữa những năm 90, IP over ATM đà cung cấp cho
các nhà cung cấp dịch vụ một giải pháp cho phân phát đ-ợc thực hiện hiệu
quả và khả năng điều khiển l-u l-ợng. Hơn thế nữa các nhà cung cấp thấy
đ-ợc hiệu quả khi ghép l-u l-ợng Internet nh- một trong nhiều dịch vụ đ-ợc
mang trên mạng lõi ATM. Ngày nay, sự phát triển của dịch vụ Internet và
WDM tại cấp độ sợi quang đà cung cấp một sự lựa chọn khác hiệu quả hơn
ATM cho ghép đa dịch vụ qua kênh riêng. Thêm vào đó, chuyển mạch ATM
trong băng nhanh hơn và cao hơn đang nằm ngoài sự đáp ứng của các bộ định
tuyến x-ơng sống Internet. MPLS đ-a ra một cơ chế đơn giản hơn cho điều
khiển l-u l-ợng h-ớng gói và chức năng đa dịch vụ.
Trong tất cả các ngành công nghệ có tính chất quyết định cho sự hoạt
động thành công và tiếp tục phát triển của Internet, sự tiến triển của chức năng
định tuyến là thiết yếu. MPLS là b-ớc phát triển gần đây nhất của công nghệ
định tuyến chuyển tiếp cho mạng lõi Internet. MPLS đ-a ra một giải pháp nhmột cầu nối cho tích hợp điều khiển của định tuyến IP với sự đơn giản của
chuyển mạch lớp hai. Hơn thế nữa, MPLS cung cấp một cơ sở để hỗ trợ cho
việc triển khai các dịch vụ định tuyến tiên tiến vì nó giải quyết một số vấn đề
phức tạp nh- sau:
- Địa chỉ MPLS đ-ợc kết hợp với sự triển khai hiện tại của chế độ chồng
lấp IP over ATM.

- MPLS tạo điều kiện cho việc phân phát các khả năng định tuyến mới để
cải tiến kỹ thuật định tuyến IP truyÒn thèng.


4
- MPLS giảm sự phức tạp của hoạt động mạng.
- MPLS đ-a ra giải pháp tiêu chuẩn, thúc đẩy sự phối hợp hoạt động của
nhiều nhà sản xuất.
Để hiểu đầy đủ về MPLS và vai trò của nó, chúng ta xem xét sự phát triển
của chuyển mạch đa lớp và chúng đ-ợc tích hợp vào MPLS nh- thế nào.
1.2-Các thuật toán và giao thức định tuyến IP
Trong định tuyến truyền thống, một gói đ-ợc chuyển tiếp qua mạng theo
từng chặng sư dơng giao thøc IGP nh- RIP, OSPF hc EGP nh- BGP. Mỗi
bộ định tuyến sẽ phân tích phần đầu của gói dữ liệu, và mỗi bộ định tuyến
thực hiện một thuật toán định tuyến tầng mạng. Mỗi bộ định tuyến độc lập
chọn chặng tiếp theo cho gói, dựa trên việc phân tích header của gói và kết
quả của thuật toán định tuyến.
1.2.1-Các thuật toán định tuyến
Chức năng cơ bản của tầng mạng là dẫn đ-ờng các gói dữ liệu từ nguồn
đến đích. Trong đa số mạng con, các gói đi theo hành trình từng chặng. Chỉ
ngoại trừ với mạng quảng bá, những đ-ờng dẫn ở đây bao gồm cả nguồn và
đích không cùng nằm trong một mạng. Thuật toán chọn đ-ờng và cấu trúc dữ
liệu là vấn đề cơ bản của thiết lập tầng mạng. Thuật toán chọn đ-ờng là một
bộ phận của các phần mềm tầng mạng chịu trách nhiệm xác định đ-ờng ra
nào một gói dữ liệu đến sẽ đ-ợc chuyển đi. Nếu mạng con sử dụng các
datagram bên trong, thì mỗi quyết định phải đ-ợc làm với mỗi gói dữ liệu đến.
Nếu mạng con sử dụng kênh ảo, quyết định chọn đ-ờng đ-ợc thực hiện chỉ
khi một kênh ảo mới đ-ợc thiết lập, sau đó các gói dữ liệu đi theo đ-ờng thiết
lập từ tr-ớc. Tr-ờng hợp sau gọi là chọn đ-ờng theo phiên, vì đ-ờng đ-ợc giữ
nguyên tác dụng đối với phiên hiện thời của ng-ời sử dụng. Các thuật toán

chọn đ-ờng có thể nhóm thành hai loại chính : thuật toán chọn đ-ờng tĩnh và
động.


5
1.2.1.1-Thuật toán chọn đ-ờng tĩnh (thuật toán không thích nghi)
Không dựa trên quyết định chọn đ-ờng phụ thuộc vào việc đánh giá tải
hiện thời và kiến trúc hình học hiện thời. Thay vào đó việc chọn đ-ờng đ-ợc
tính toán từ tr-ớc, và đ-ợc chuyển đến bộ định tuyến khi bộ định tuyến đ-ợc
khởi động. Các thuật toán chọn đ-ờng tĩnh nh- :
Chọn đ-ờng ngắn nhất : ý t-ởng là xây dựng một đồ thị của một mạng
con mỗi nút là một bộ định tuyến, và mỗi cạnh của đồ thị là một đ-ờng truyền
thông kết nối các bộ định tuyến. Để chọn đ-ờng giữa hai bộ định tuyến nào
đó , giải thuật chọn đ-ờng đi ngắn nhất giữa chúng trên đồ thị. Khái niệm
ngắn nhất ở đây cần hiểu là : Số chặng, khoảng cách địa lý theo km, trễ truyền
tải. Giải thuật Dijikstra đ-ợc áp dụng cho tính toán đ-ờng đi ngắn nhất giữa
hai nút trên đồ thị.
Trút đổ: Những gói tin vào đ-ợc gửi trên tất cả các đ-ờng trừ đ-ờng nó
vừa đến và đ-ờng đà bị chiếm. Nh- vậy trút đổ tạo ra một số l-ợng lớn các gói
tin bị trùng lặp. Một số biệm pháp đ-ợc ®-a ra ®Ĩ kh¾c phơc nh- : Dïng bé
®Õm sè chặng chứa trong phần đầu gói tin, đánh số thứ tự cho gói tin và gán
tr-ờng tuổi (age) cho từng gói tin.
Chọn đ-ờng theo dòng: Trong một số mạng, bình quân dòng dữ liệu giữa
từng cặp nút t-ơng đối ổn định và có thể dự đoán đ-ợc. Có thể phân tách các
dòng một cách toán học để tối -u việc chọn đ-ờng. Để dùng kỹ thuật này,
thông tin phải đ-ợc biÕt tr-íc nh-: Bè trÝ cđa Subnet, ma trËn giao thông, tốc
độ cho phép của đ-ờng.
1.2.1.2-Thuật toán chọn đ-ờng động (thuật toán thích nghi )
Thay đổi quyết định chọn đ-ờng theo sự thay đổi của cấu trúc hình học,
cũng nh- l-u l-ợng. Thuật toán này lấy thông tin ( một cách cục bộ, từ các bộ

chọn đ-ờng lân cận hoặc từ tất cả các bộ chọn đ-ờng) khi chúng thay đổi các
đ-ờng (sau một thời gian ngắn khi tải thay đổi, khi cấu trúc hình học thay đổi)
và th-ớc đo đ-ợc sử dụng cho việc tối -u (khoảng cách, số chỈng hc thêi


6
gian chuyển dịch). Các mạng máy tính hiện đại nói chung sử dụng các thuật
toán động hơn là tĩnh. Các thuật toán chọn đ-ờng động đ-ợc sử dụng rộng rÃi
là:
Chọn đ-ờng theo vector khoảng cách: Mỗi bộ định tuyến duy trì một
bảng định tuyến ( bảng vector) mang nội dung về đ-ờng truyền thích hợp đến
đích và -ớc l-ợng thời gian hay khoảng cách đến đích đó. Có hai đại l-ợng có
thể áp dụng để tính đ-ờng dẫn tốt nhất là đo bằng số chặng nhỏ nhất và đo
bằng độ trễ nhỏ nhất. Các bảng định tuyến đ-ợc cập nhật bởi trao đổi thông
tin với các bộ định tuyến lân cận.
Chọn đ-ờng theo trạng thái đ-ờng kết nối : Các thuật toán tr-ớc đây
không quan tâm đến độ rộng băng thông trong việc chọn đ-ờng. ý t-ởng của
thuật toán chọn đ-ờng theo trạng thái kết nối đ-ợc phát biểu nh- sau, mỗi bộ
định tuyến phải :
+ Phát hiện ra các hàng xóm và học địa chỉ của chúng
+ Đo độ trƠ hay chi phÝ cho tõng ®é trƠ cđa ®-êng truyền
+ Xây dựng các gói dữ liệu để trao đổi thông tin thu đ-ợc từ việc học.
+ Gửu các gói tin này đến các bộ định tuyến khác.
+ Tính toán các đ-ờng dẫn ngắn nhất đến mỗi bộ định tuyến khác.
Ngay khi bộ định tuyến thu nhận đ-ợc đầy các gói dữ liệu về trạng thái
đ-ờng kết nối, nó xây dựng nên kiến trúc hình học của mạng (một đồ thị) và
giá trên các đ-ờng đi giữa các nút. Sau đó thuật toán Dijikstra có thể đ-ợc sử
dụng để chọn đ-ờng đi ngắn nhất đến mỗi bộ định tuyến .
1.2.2-Các giao thức định tuyến
Các giao thức định tuyến phải đạt đ-ợc đồng thời các yêu cầu sau:

- Khám phá động topo của mạng
- Xây dựng các cây đ-ờng ngắn nhất
- Kiểm soát tóm tắt thông tin về các mạng bên ngoµi


7
- Phản ứng nhanh với sự thay đổi topo của mạng và cập nhật các cây
đ-ờng ngắn nhất
- Làm tất cả các điều trên theo định kỳ thời gian.
Giao thức định tuyến IGP (Interior Gateway Protocol) là giao thức định
tuyến đ-ợc sử dụng trong phạm vi một mạng. Giao thức EGP (Exterior
Gateway Protocol) là giao thức định tuyến đ-ợc sử dụng giữa các mạng. Hệ
thống tự trị (AS) là hệ thống đ-ợc quản lý độc lập bởi các chủ sở hữu khác
nhau và có thể có các thuật toán riêng bên trong nó. AS là một tập các bộ định
tuyến của một nhà quản lý duy nhất, sử dụng cùng một giao thức định tuyến
IGP, giữa các AS dùng giao thức EGP
1.2.2.1-Giao thức định tuyến IGP
RIP( Routing Information Protocol)
Đây là giao thức đầu tiên của Internet, giao thức này sử dụng thuật toán
chọn đ-ờng theo vector khoảng cách với đại l-ợng đo là số chặng. RIP gửu
một thông báo cập nhật theo chu kỳ 30 giây một lần và khi cấu trúc mạng thay
đổi, thông báo gồm toàn bộ bảng đ-ờng truyền đến các bộ định tuyến. Tránh
lặp (loop) bằng cách giới hạn số chặng (hop) cho phép truyền trên một đ-ờng
từ nguồn đến đích là 15. Ưu điểm : thuật toán đơn giản, thời gian sử lý nhanh.
Nh-ợc điểm : số l-ợng chặng lớn nhất mà RIP cung cấp ®Ĩ trun lµ 15, ®iỊu
nµy cã nghÜa lµ RIP chØ phù hợp với hệ thống nhỏ.
IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)
Là giao thức sử dụng thuật toán chọn đ-ờng theo vector khoảng cách với
đại l-ợng đo là tổng hợp của nhiều biến nh- băng thông, độ trễ , tải trọng, độ
tin cậy,thời gian chiếm kênh . IGRP chỉ có trên các bộ định tuyến của Cisco.

EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)
Là phiên bản cải tiến của IGRP, cung cấp các tiến trình cập nhật tại các
thời khoảng khác nhau để phản ánh những thay đổi của mạng nh-: tải, cấu
trúc.


8
IS-IS ( Intermediate System- Intermediate System )
Lµ giao thøc theo trạng thái đ-ờng kết nối, đ-ợc thiết kế bởi DECnet và
sau đó đ-ợc chấp nhận bởi ISO đ-ợc sử dụng với giao thức tầng mạng không
kết nối.
OSPF( Open Shortest Path First )
Là giao thức theo trạng thái đ-ờng kết nối . Ra đời năm 1988 và thành
chuẩn năm 1990. Nhiều nhà sản xuất hỗ trợ giao thức này và đà trở thành giao
thức phổ biến hiện nay.
OSPF hỗ trợ 3 loại kết nối và mạng:
+ Các đ-ờng nối điểm giữa 2 bộ định tuyến,
+ Các mạng đa truy nhập với quảng bá
+ Các mạng đa truy nhập không quảng bá
Mạng đa truy nhập: là mạng có thể có nhiều bộ định tuyến trên đó, mỗi
bộ định tuyến có thể truyền thông đ-ợc với tất cả các bộ định tuyến khác,
LAN và WAN có tính chất này.
OSPF làm việc bằng cách lập một đồ thị về các bộ định tuyến và những
đ-ờng truyền. Vì nhiều AS trong Internet rất lớn và khó quản lý, OSPF cho
phép chia chúng thành các khu vực có đánh số, trong đó mỗi khu vực là một
mạng hay một tập hợp mạng. Trong cùng một AS các bộ định tuyến có cùng
cơ sở dữ liệu trạng thái kết nối và chạy cùng thuật toán đ-ờng dẫn ngắn nhất.
Nếu một bộ định tuyến kết nối đến hai khu vực cần có cơ sở dữ liệu cho cả hai
khu vực và phải chạy thuật toán chọn đ-ờng cho từng cái riêng rẽ. Cách thức
OSPF quản lý các loại dịch vụ chọn đ-ờng là mỗi một bộ định tuyến l-u giữ

nhiều đồ thị. Bộ định tuyến dựa vào những đồ thị này để phân tích các đ-ờng
dẫn tối -u về cả độ trễ, thông l-ợng và độ tin cây.
Các loại thông điệp của OSPF


9
Hello

Dùng để khám phá ai là láng giềng

Data Base Description

Mô tả cơ sở dữ liệu

Link State Request

Yêu cầu trạng thái kết nối

Link State Update

Cập nhật trạng thái kết nối

Link State Ack

Xác nhận trạng thái kết nối

Bảng 1.1-Các loại thông điệp của OSPF
1.2.2.2-Giao thức định tuyến EGP
BGP(Borde Gateway Protocol)
BGP là giao thức định tuyến giữa các AS, chức năng chính của hệ thống

BGP là trao đổi thông tin mạng có thể tới được giữa các hệ thống. Thông tin
mạng có thể tới đ-ợc này bao gồm thông tin trên danh sách của các AS mà
thông tin có thể tới được đi ngang qua. Thông tin này đủ để xây dựng một
graph của liên kết AS từ đó các tuyến lặp đ-ợc cắt tỉa và một số quyết định
chính sách tại mức AS có thể đ-ợc bắt buộc. Mỗi BGP Router duy trì một
bảng định tuyến mà duyệt ra tất cả các đ-ờng có thể đ-ợc để tới một mạng.
Thông tin định tuyến nhận từ các bộ định tuyến vùng liên kết đ-ợc giữ lại cho
đến khi một cập nhật mới đ-ợc nhận. Khi nào một bộ định tuyến lần đầu tiên
đ-ợc nối với mạng, BGP Router trao đổi toàn bộ bảng định tuyến BGP. T-ơng
tự khi bảng định tuyến thay đổi, các bộ định tuyến gửi phần bảng định tuyến
của chúng bị thay đổi. Các BGP router không lập lịch trình cho việc cập nhật
thông tin định tuyến và định tuyến BGP cập nhật thông báo chỉ những đ-ờng
tốt nhất tới mạng.
BGP thực hiện 3 loại định tuyến
- Inter-Autonomous System Routing: giữa hai hay nhiều BGP router
trong các AS khác nhau
- Intra-Autonomous System Routing: gi÷a hai hay nhiỊu BGP router
trong ph¹m vi cïng mét AS


10
- Pass-though Autonomous System Routing: gi÷a hai hay nhiỊu BGP
router ngang hàng trao đổi l-u l-ợng qua một AS trung gian không
chạy BGP
BGP duy trì một bảng định tuyến tại mỗi bộ định tuyến. Các bản tin trao
đổi giữa các bộ định tuyến :
Open

Mang các thông tin chung về bộ định tuyến gửi

Keepalive

Bên nhận xác nhận đà nhận đ-ợc Open

Update

Sau đó nó gửi đến tất cả các hàng xóm

Notification Thông báo một kết nối BGP bị lỗi
Bảng 1.2 -Các bản tin trao đổi giữa các bộ định tuyến trong BGP
Các bảng thông tin định tuyến trong BGP :
+ Bảng Adj-RIB-In(Adjacency Routing Information Base Input): là
CSDL l-u thông tin định tuyến mà bộ định tuyến BGP nhận đ-ợc từ các hàng
xóm của nó. Bộ định tuyến BGP l-u trong các bảng Adj-RIB-In khác nhau
t-ơng ứng với các hàng xóm khác nhau.
+ Bảng Local-RIB (Local Routing Information Base): là CSDL l-u các
tuyến tối -u nhận đ-ợc trên cơ sở thực hiện thuật toán chọn tuyến tối -u với
các đầu vào là các bảng CSDL Adj-RIB-In.
+ Bảng Adj-RIB-Out(Adjacency Routing Information Base Output): là
CSDL l-u thông tin định tuyến mà bộ định tuyến BGP này sẽ gửi tới các hàng
xóm của nó.
BGPv4 cung cấp một tập hợp các cơ chế mới cho việc hỗ trợ các lớp định
tuyến đa miền. Các cơ chế này bao gồm việc hỗ trợ cho thông báo một tiền tố
IP và hạn chế khái niệm lớp mạng trong phạm vi BGP. BGP4 cịng giíi thiƯu
c¬ chÕ cho phÐp tËp hợp các tuyến, kể cả tập hợp các đ-ờng AS.
Trên đây trình bầy các giao thức định tuyến trong tầng mạng, một số giao
thức ta sẽ thấy đ-ợc sử dụng trong MPLS.


11

1.3-Sự phát triển của chuyển mạch đa lớp
Trong định tuyến IP truyền thống, mỗi bộ định tuyến chọn chặng tiếp
theo cho gói dữ liệu một cách độc lập, dựa vào việc phân tích phần đầu của
gói dữ liệu và kết quả của thuật toán chọn đ-ờng. Nh- vậy mỗi nút phải thực
hiện hai chức năng chính: định tuyến (routing) và chuyển tiếp (forwarding).
Quá trình định tuyến và chuyển tiếp này gặp phải 3 hạn chế lớn:
- Phải dựa vào giao thức định tuyến để phân bố thông tin định tuyến.
- Việc thực hiện quá trình chuyển tiếp chỉ dựa trên địa chỉ đích gói tin,
không thể dựa trên tham số chất l-ợng dịch vụ (QoS)
- Mỗi nút đều phải thực hiện việc tìm kiếm thông tin định tuyến
Chuyển mạch đa lớp là một giải pháp để khắc phục những hạn chế này.
Chuyển mạch đa lớp đ-ợc mô tả nh- sự kết hợp của chuyển mạch lớp 2 và
định tuyến lớp 3. Chóng ta thÊy r»ng chØ xÐt c¸c u tè nh- tốc độ chuyển
mạch, ph-ơng thức điều khiển luồng, tỷ lệ giữa giá cả và chất l-ợng thì tổng
đài chuyển mạch chắc chắn tốt hơn nhiều so với bộ định tuyến. Tuy nhiên, các
bộ định tuyến có các chức năng định tuyến mềm dẻo mà các tổng đài chuyển
mạch không thể so sánh đ-ợc. Do đó không thể không nghĩ r»ng chóng ta cã
thĨ cã mét thiÕt bÞ cã thĨ có khả năng điều khiển luồng, tốc độ cao của tổng
đài cũng nh- chức năng định tuyến mềm dẻo của bộ định tuyến.
Hiện nay một số mạng đ-ợc xây dựng sử dụng mô hình chồng lấp trong
đó mạng định tuyến IP hoạt động bên trên và độc lập với chuyển mạch lớp 2
bên d-ới (ATM và Frame Relay). Chuyển mạch líp hai cung cÊp kÕt nèi tèc
®é cao trong khi các bộ định tuyến IP tại biên - đ-ợc kết nối bởi mạng l-ới
kênh ảo lớp 2 - cung cấp thông tin để chuyển tiếp các đơn vị dữ liệu IP. Sự khó
khăn của việc này nằm ở sự phức tạp của ánh xạ giữa hai kiến trúc khác nhau,
điều này đòi hỏi định rõ và duy trì sự phân tách về cấu trúc hình học, không
gian địa chỉ, giao thức định tuyến, giao thức báo hiệu và sơ đồ cấp phát tài
nguyên. Sự nổi bật của giải pháp chuyển mạch đa lớp và MPLS là một phần

12
của quá trình phát triển của Internet để giảm sự phức tạp khi kết hợp chuyển
mạch lớp 2 và định tuyến lớp 3 vào một giải pháp tích hợp đầy đủ.
1.3.1- Cơ sở xây dựng các khối chung trong chuyển mạch đa lớp
Tr-ớc khi bắt đầu thảo luận về chuyển mạch đa lớp. Điều quan trọng
chúng ta phải hiểu cơ sở để xây dựng các khối chung với mọi giải pháp
chuyển mạch đa lớp và MPLS đó là:
- Phân tách khối điều khiển và chuyển tiếp.
- Thuật toán chuyển tiếp trao đổi nhÃn.
1.3.1.1-Phân tách khối điều khiển và chuyển tiếp
Routing updates

Routing Protocol

Routing updates

Control
Routing Table

Forwarding

Forwarding table
Packet processing

Packets
in

Line card

Switch fabric

Line card

Packets
out

H×nh 1.1-Khèi chức năng định tuyến: chuyển tiếp và điều khiển
Tất cả các giải pháp chuyển mạch đa lớp, gồm cả MPLS đ-ợc kết hợp bởi
hai thành phần khác nhau - điều khiển và chuyển tiếp. Khối điều khiển sử
dụng các giao thức định tuyến tiêu chuẩn (OSPF, IS - IS và BGP - 4) để trao
đổi thông tin với các bộ định tuyến khác để xây dựng và duy trì một bảng định
tuyến. Khi gói đến, khối chuyển tiếp tìm kiếm bảng định tuyến duy trì bởi
khối điều khiển để thực hiện một quyết định chọn tuyến cho mỗi gói. Đặc biệt
khối chuyển tiếp xem xét thông tin trong phần đầu của gói, tìm bảng định
tuyến phù hợp và gửi gói từ giao diện vào tới giao diện đầu ra ngang qua cơ
cấu chuyển mạch của hệ thống.


13
Nhờ phân tách khối, mỗi khối có thể độc lập phát triển và thay đổi. Yêu
cầu duy nhất là khối điều khiển giữ thông tin với khối chuyển tiếp bởi qu¶n lý
b¶ng chun tiÕp gãi. Chóng ta sÏ thÊy sù triển khai của một thuật toán
chuyển tiếp cực kỳ đơn giản nh- trao đổi có thể cung cấp khả năng chuyển
tiếp mở rộng cần thiết để hỗ trợ các dịch vụ khách hàng mới.
1.3.1.2-Thuật toán chuyển tiếp trao đổi nhÃn
(Label-swapping Forwarding Alorithm-LFA)
Khối chuyển tiếp của hầu hết mọi giải pháp chuyển mạch đa lớp và
MPLS đ-ợc dựa trên thuật toán chuyển tiếp trao đổi nhÃn. Điều này giống nhthuật toán sử dụng để chuyển tiếp dữ liệu trong chuyển mạch ATM và Frame
Relay. Phân phối nhÃn và báo hiệu là cơ sở hoạt động của LFA.
NhÃn là một giá trị ngắn, có độ dài cố định đ-ợc mang trong phần đầu

của gói để nhận dạng một lớp chuyển tiếp t-ơng đ-ơng (FEC). NhÃn t-ơng tự
nhận dạng kết nối nh- ATM VPI/VCI hoặc Frame Relay DLCI bởi vì nó chỉ
có ý nghĩa liên kết cục bộ không mà hoá thông tin từ header lớp mạng, và ánh
xạ l-u l-ợng tới một FEC xác định.
Một FEC là một tập các gói đ-ợc chuyển tiếp trên cùng đ-ờng qua một
mạng, thậm chí đích cuối cùng của chúng là khác nhau. Ví dụ, trong định
tuyến IP truyền thống, bộ các gói đơn điểm có địa chỉ đích ánh xạ tới một tiền
tố IP đà định là một ví dụ FEC.
Thuật toán chuyển tiếp trao đổi nhÃn (LFA) yêu cầu phân loại gói tại đầu
vào của mạng để gán một nhÃn cho mỗi gói. Ví dụ hình 1.2, chuyển mạch
nhÃn đầu vào tiếp nhận một gói không đánh nhÃn với địa chỉ

đích là

192.4.2.1. Chuyển mạch nhÃn thực hiện bảng định tuyến phù hợp dài nhất tìm
kiếm và ánh xạ gói tới FEC-192.4/16. Chuyển mạch nhÃn đầu vào gán một
nhÃn tới gói và chuyển tiếp nó tới chặng tiếp theo trong đ-ờng chuyển mạch
nhÃn (LSP).


14

Edge

Core

Core

Core

Ingress label switch
IP addr Outlabel
192.4/16
Layer 2

Egress label switch
In label Next hop
Label switch
In label Outlabel

5
Assign

192.4.2.1 transport initial
label

Edge

5

5

Label switch
In label Outlabel

9
Label
swapping

9

9

2

2
Label
swapping

2

219.1.1.1

Remove Layer 2
label transport 192.4.2.1

Label Switch path

Hình 1.2- Gói đi qua một đ-ờng chuyển mạch nhÃn
Một LSP chức năng t-ơng đ-ơng một kênh ảo vì nó xác định một đ-ờng
đầu vào tới đầu ra qua một mạng, đ-ợc sinh ra bởi tất cả các gói gán tới một
FEC cụ thể. Chuyển mạch nhÃn đầu tiên trong LSP gọi là đầu vào. Chuyển
mạch nhÃn cuối cùng trong LSP gọi là đầu ra.
Trong lõi của mạng, các chuyển mạch nhÃn bỏ qua tiêu đề lớp mạng của
gói và đơn giản chuyển tiếp gói sử dụng thuật toán trao đổi nhÃn. Khi một gói
đà đánh nh·n tíi t¹i chun m¹ch, khèi chun tiÕp sư dơng số liệu cổng vào
và nhÃn để thực hiện tìm kiếm phù hợp chính xác của bảng chuyển tiếp của
nó. Khi một sự phù hợp đ-ợc tìm, khối chuyển tiếp lấy ra nhÃn đi ra, giao diện
đi ra, địa chỉ chặng tiÕp theo tõ b¶ng chun tiÕp. Khèi chun tiÕp trao đổi
(hoặc thay thế) nhÃn đầu vào với một nhÃn đi ra và gửi gói tới giao diện bên
ngoài để phát tới chặng tiếp theo trong LSP.

Khi gói đánh nhÃn tới chuyển mạch nhÃn đầu ra, khối chuyển tiếp tìm
bảng chuyển tiếp của nó. Nếu chặng tiếp theo không là chuyển mạch nhÃn,
chuyển mạch đầu ra loại bỏ nhÃn và chuyển tiÕp gãi sư dơng chun tiÕp IP
trun thèng. Trao ®ỉi nhÃn cung cấp một số lợi điểm khi hoạt động so với
định tuyến lớp mạng từng chặng truyền thống nh-:
- Gán các gói tới các FEC, trao đổi nhÃn đ-a ra cho các nhà cung cấp dịch
vụ một sự linh ®éng tut vêi. VÝ dơ, m« pháng theo chun tiÕp IP truyền
thống, chuyển mạch nhÃn đầu vào có thể đ-ợc cấu hình để gán một gói tới


15
FEC dựa trên địa chỉ đích của nó. Tuy nhiên, các gói cũng có thể đ-ợc gán tới
một FEC dựa trên một số không giới hạn của chính sách- dựa trên các sự xem
xét- chỉ riêng địa chỉ nguồn kiểu ứng dụng, điểm vào mạng chuyển tiếp nhÃn,
điểm ra từ mạng chuyển tiếp nhÃn, C0S mang trong tiêu đề gói, hoặc bất cứ sự
kết hợp ở trên.
- Nhà cung cấp dịch vụ có thể xây dựng các LSP của khách hàng để hỗ trợ
các yêu cầu ứng dụng riêng biệt. Các LSP có thể đ-ợc thiết kế để cực tiểu số
chặng, đáp ứng hoàn toàn yêu cầu độ rộng băng thông, hỗ trợ yêu cầu thực
hiện chính xác, vòng qua các điểm có thể tắc nghẽn, dẫn l-u l-ợng ra khỏi
đ-ờng mặc định đ-ợc lựa chọn bởi IGP, hoặc đơn giản ép l-u l-ợng đi qua các
liên kết hoặc nút nào đó trong mạng.
- Lợi ích quan trọng nhất của LFA là có thể thực hiện với bất kì kiểu l-u
l-ợng ng-ời sử dụng nào, kết hợp nó với một FEC, và ánh xạ FEC tới một LSP
đà đ-ợc thiết kế đặc biệt để thoả mÃn yêu cầu của FEC. Sự triển khai của công
nghệ dựa trên kỹ thuật chuyển tiếp trao đổi nhÃn cho phép các ISP điều khiển
chính xác trên luồng l-u l-ợng trong mạng của họ. Cấp độ điều khiển không
định tr-ớc đạt kết quả trong một mạng đó là hoạt động hiệu quả hơn và cung
cấp nhiều dịch vụ hơn.
1.3.2-Mô hình IP over ATM

Giữa những năm 90, một số ISP phát triển mạng của họ từ các lõi dựa
trên bộ định tuyến sang mô hình chồng lấp của hoạt động IP over ATM. Các
nhà cung cấp thực hiện việc chuyển này vì họ cần băng thông rộng hơn, khả
năng chuyển tiếp định tr-ớc, và điều khiển l-u l-ợng để hỗ trợ cho sự tăng
tr-ởng mau chóng đang diễn ra trong mạng của họ. Một nguyên nhân cơ bản
mà mô hình chồng lấp IP over ATM có thể thoả mÃn các yêu cầu hoạt động là
sự sử dụng của ATM cho thuật toán chuyển tiếp trao đổi nhÃn. Mô hình IP
over ATM tập trung xung quanh chức năng ATM, yêu cầu phần mềm điều
khiển ATM (báo hiệu và định tuyến) và chuyển tiếp phần cứng (trao đổi nh·n)


16
trên mọi hệ thống trong lõi của mạng. Mô hình IP over ATM đáp ứng yêu cầu
ứng dụng bởi sử dụng chức năng lớp 3 tại biên của mạng và cực đại công suất
mạng bởi dựa trên tốc độ cao, các chuyển mạch ATM trao đổi nhÃn và các
PVC trong lõi. Vai trò của định tuyến IP đ-ợc giới hạn tới biên của mạng vì
mô hình này xem các bộ định tuyến dựa trên phần mềm nh- một nguyên nhân
chính làm giảm khả năng của mạng.
Edge

Core
Standard IP routing
protocol

Core

Ingress edge router
IP control
IP forwarding

ATM forum ATM switch
ATM forum
ATM forum
ATM switch
Signaling/routing
Signaling/routing
Signaling/routing

ATM control

Layer 2
transport Assign initial
Packets

ATMlabel

Cells

ATM control

ATM control

ATM label
swapping

ATM label
swapping

Cells

Cells

Hình 1.3-Mô hình IP over ATM
Giữa những năm 90, thiết bị mạng không thiết kế riêng cho ứng dụng
backbone Internet vì thế các ISP buộc phải thích ứng bất cứ thiết bị trên thị
tr-ờng có thể hỗ trợ sự phát triển nhanh mạng của họ. Chỉ có thiết bị hạ tầng
chuyển mạch ATM cung cấp khả năng băng thông và chuyển tiếp hỗ trợ yêu
cầu tr-ớc mắt của họ. Tuy nhiên, các ISP tiếp tục tăng tr-ởng ngày càng
nhanh và các thiết bị xây dựng theo mục đích này trở thành sẵn sàng cho các
ứng dụng Internet. Tiếp tục với mô hình IP over ATM và vấn đề khả năng mở
rộng vốn có của nó có thể hiểu đ-ợc. Vấn đề khả năng mở rộng mạng gồm:
băng thông giới hạn của giao diện ATM SAR, , vấn đề n 2 PVC, sức ép IGP và
không có khả năng hoạt động trên hạ tầng non- ATM. Bất chấp điều này, vấn
đề thách thức nhất là sự phức tạp của hoạt động một mạng dựa trên hai công
nghệ khác hẳn nhau, đ-ợc thiết kế và triển khai độc lập cho các công việc
hoàn toàn khác nhau. IP và ATM đ-ợc dựa trên các kiến trúc giao thức hoàn
toàn khác nhau (không h-ớng liên kết và h-ớng liên kết) và mỗi công nghệ có
kiểu địa chỉ riêng, giao thức định tuyến, báo hiệu và kế hoạch cấp phát tµi


17
nguyên riêng. Trong khi tăng tr-ởng nhanh chóng các ISP yêu cầu sự thi hành
và điều khiển, ATM và nhÃn trao đổi đ-ợc cung cấp. Họ hiểu rằng trong môi
tr-ờng mạng dựa trên gói, nó trở thành khó khăn hơn để biện hộ cho sự phức
tạp của mô hình IP over ATM. Ngày nay khi các bộ định tuyến đ-ờng trục
Internet hiệu năng cao đ-ợc xây dựng cho mục đích mạng lõi Internet, có các
nguyên nhân tốt để tiếp tục với một cách tiếp cận quá phức tạp yêu cầu hai tập
thiết bị tách biệt.
Cuối những năm 1996 một số hÃng đà phát triển giải pháp chuyển mạch
đa lớp tích hợp chuyển mạch ATM và định tuyến IP, bao gồm:

- Chuyển mạch IP đ-ợc thiết kế bởi Ipsdon/ Nokia.
- Chuyển mạch nhÃn phát triển bởi Ciscosystem.
- ARIS thiết kế bởi công ty IBM.
- IP Navigator phân phát bởi Cascade/Aceent/Lacent
- Router chuyển mạch cell (CSR) phát triển bởi Toshiba.
Mặc dù các cách tiếp cận này có một số đặc tính chung, nh-ng chúng
không phối hợp hoạt động vì mỗi cách dựa vào các công nghệ khác nhau để
kết hợp định tuyến IP và chuyển mạch ATM vào một giải pháp tích hợp. Tuy
nhiên, đầu năm 1997 hiệp hội Internet đà bị tác động bởi sự đơn giản của các
giải pháp này, họ bắt đầu xem chuyển mạch đa lớp nh- một b-ớc cách mạng
cho việc thiết kế mạng đ-ờng trục IP lớn.
1.3.3-Sự giống nhau giữa các giải pháp chuyển mạch đa líp
IP Router

Multilayer switch

ATM switch

Control:
IP router
software

Control:
IP router
Software

Control:
ATM Forum
sortware

Forwarding:
Longest-match
lookup

Forwarding:
ATM label
Swapping

Forwarding:
ATM label
Swapping

H×nh 1.4- Chuyển mạch đa lớp nh- 1 bộ định tuyến IP nhanh.


18
Mỗi giải pháp tìm kiếm cách tích hợp các đặc tính tốt nhất của định tuyến
IP và chuyển mạch ATM. Trong khi vÉn duy tr× mét sù héi tơ IP. Cách tiếp
cận cơ bản chọn lựa bởi các chiến l-ợc này là thực hiện phần mềm điều khiển
từ một bộ định tuyến IP, tích hợp nó với khả năng chuyển tiếp của chuyển
mạch ATM trao đổi nhÃn, và tạo bộ định tuyến IP nhanh và hiệu quả.
Với khối điều khiển:
Mỗi chuyển mạch đa lớp hoạt động trên một phần mềm định tuyến IP
tiêu chuẩn (OSPF, IS - IS và BGP- 4) và một cơ chế gán nhÃn độc quyền. Phần
mềm định tuyến cho phép các chuyển mạch đa lớp trao đổi thông tin tới mạng
lớp 3. Cơ chế gán nhÃn ¸nh x¹ c¸c tun líp 3 tíi c¸c nh·n ( ở đây tới ATM
VPI/VCI) và phân phối chúng tới hàng xóm để thiết lập các LSP ngang qua lõi
của mạng. Thực hiện các giao thức định tuyến trên hệ thống lõi, hơn là chỉ hệ
thống biên, cung cấp một số lợi điểm cải tiến hoạt động mạng nh- :
- Loại bỏ vấn đề n2 PVC của mô hình IP over ATM.

- Giảm sức ép IGP bởi giảm đáng kể số các bộ định tuyến ngang hàng mà
mỗi bộ định tuyến phải duy trì.
- Cho phép thông tin về topo vật lý thực tế của lõi sẵn sàng cho các thủ
tục định tuyến lớp mạng.
Với khối chuyển tiếp:
Chuyển mạch đa lớp sử dụng phần cứng chuyển mạch ATM truyền thống
và trao ®ỉi nh·n ®Ĩ chun tiÕp c¸c cell ngang qua lâi của mạng. Tuy nhiên,
các thủ tục điều khiển để gán các nhÃn đến tuyến, phân phát các nhÃn giữa các
chuyển mạch đa lớp và tạo bảng định tuyến đ-ợc quản lý bởi giao thức dựa
trên IP độc quyền, không phải là các giao thức ATM Forum. Trao đổi nhÃn
trong lõi của mạng cung cấp một số lợi ích:
- Trao đổi nhÃn tối -u hoá khả năng thi hành mạng bởi ảnh h-ởng lợi thế
của chuyển tiếp dựa trên phần cứng ( các hÃng tin rằng điều này sẽ thúc đẩy
việc tạo ra một thế hệ sản phẩm mới cho phép hệ số giá cả/sự thực hiện cao


19
hơn). Trong khi đây là một ấn bản quan trọng trong những năm 1990, nó
không là một lợi ích cuối cùng của chuyển mạch đa lớp vì công nghệ tiên tiến
đà cung cấp cách tiếp cận tốt hơn để xây dựng bộ định tuyến đ-ờng trục IP
- Trao đổi nhÃn có thể thực hiện định tuyến t-ờng minh. Một tuyến t-ờng
minh là một chuỗi các chặng đ-ợc cấu hình tr-ớc mô tả đ-ờng mà l-u l-ợng
sẽ đi qua mạng của nhà cung cấp dịch vụ, điều này cho phép xây dựng một
đ-ờng chuyển tiếp khác với đ-ờng chuyển tiếp tạo bởi định tuyến dựa trên
đích. Các đ-ờng t-ờng minh cho phép các ISP hỗ trợ kỹ thuật l-u l-ợng, QoS,
chống lặp.
- Trao đổi nhÃn cung cấp một thiết bị mở rộng phạm vi điều khiển giới
hạn của định tuyến dựa trên đích truyền thống.
Edge Core
Ingress multilayer switch

Standard IP
routing protocol Multilayer switch

IP control
Proprietary IP-based
signaling and labeddistribution protocols

IP forwarding

Packets

Multilayer switch

IP control

IP control

Layer 2
transport

Core

Assign initial
ATMlabel

Cells

ATM label
swapping

ATM label
swapping

Hình1.5--Giải pháp chuyển mạch đa lớp-Tích hợp định tuyến IP và chuyển
mạch ATM
Nhờ loại bỏ các giao thức định tuyến và báo hiệu ATM, chuyển mạch đa
lớp đà giảm sự hoạt động phức tạp bởi lấy ra nh-ng gì cần thiết để phối hợp
và ánh xạ giữa hai kiến trúc giao thức khác nhau IP và ATM. Mặc dù chuyển
mạch đa lớp vẫn sử dụng VPI/VCI của ATM tiêu chuẩn nh- các nhÃn, nh-ng
chúng đ-ợc gán và phân phát bằng giao thức dựa trên IP chứ không phải là
giao thức ATM. Điều này tổ chức hợp lý sự tích hợp của định tuyến IP với
chuyển mạch ATM bởi lấy ra những gì cần thiết để thực hiện sự ánh xạ phức
tạp giữa hai kiến trúc. Tuy nhiên giới hạn đáng lo ngại cơ bản của giải pháp
chuyển mạch đa lớp là chúng bị ngăn cản thực hiện trên hạ tầng ATM dựa
trên cell khi Internet đang gia tăng h-ớng gói.