Kỹ thuật lưu lượng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức (mpls te)

Tr-ờng đại học vinh
khoa điện tử viễn thông
=== ===

đồ án

tốt nghiệp đại học
Đề tài:

Kỹ THUậT LƯU LƯợNG TRONG CHUYểN MạCH
NHÃN ĐA GIAO THứC (MPLS - TE)

Ng-ời h-ớng dẫn
Sinh viên thực hiện
Lớp
MÃ số sinh viên

:
:
:
:

KS. lê văn ch-ơng
võ trung hiếu
48K - §TVT
0751083498

NghƯ an - 01/2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Võ Trung Hiếu
Mã sinh viên: 0751083498
Khoá học: 48
Khoa: Điện tử Viễn thông
Ngành: Điện tử Viễn thông
1. Đầu đề đồ án:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3. Nội dung các phần thút minh và tính tốn:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Họ tên giảng viên hướng dẫn:

KS. Lê Văn Chương
1. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
....../....../20......
2. Ngày hoàn thành đồ án:
....../....../20......
Ngày ...... tháng ...... năm 2012
TRƯỞNG BỘ MƠN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN

Sinh viên đã hồn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày ...... tháng ...... năm 2012
CÁN BỘ PHẢN BIỆN


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
---------------------------

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: ....................................................................... Số hiệu sinh viên: ...........................
Ngành: .................................................................................................. Khoá: ....................................................
Giảng viên hướng dẫn:..............................................................................................................................................
Cán bộ phản biện: ........................................................................................................................... ............
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
............................................................................................................................. ......................................................................
..................................................................................................................................................................................... ..............
..................................................................................................................... ..............................................................................
............................................................................................................................. ......................................................................
............................................................................................................................. ......................................................................
......................................................................................................................................................................... ..........................
......................................................................................................... .............

2. Nhận xét của cán bộ phản biện:
............................................................................................................................. ......................................................................
............................................................................................................................................ .......................................................
...................................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ......................................................................
............................................................................................................................. ......................................................................
................................................................................................................................ ...................................................................
............................................................................................................................................................................................. ......
............................................................................................................................. ......................................................................
............................................................................................................................. ......................................................................
............................................................................................................................. ......................................................................
..........................................................................

Ngày

tháng

năm

Cán bộ phản biện
(Ký, ghi rõ họ và tên)


MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................... 3
DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU .................................................................... 4
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ............................................................................... 6
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH ............. 8

1.1. Giới thiệu chung ................................................................................................. 8
1.1.1 Khái quát về các công nghệ chuyển mạch .............................................. 8
1.1.2 Động lực ra đời công nghệ MPLS ......................................................... 10
1.2. Giới thiệu về công nghệ MPLS........................................................................ 11
1.2.1 Lịch sử phát triển của công nghệ MPLS ................................................ 11
1.2.2 Khái niệm MPLS ................................................................................... 12
1.2.3 Các ưu điểm và ứng dụng của MPLS .................................................... 13
Chương 2. CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS ......................................... 15
2.1. Các khái niệm cơ bản của mạng sử dụng công nghệ MPLS ........................... 15
2.1.1 Nhãn ( Lable) ......................................................................................... 15
2.1.2 LSR và LER ........................................................................................... 20
2.1.3 Lớp chuyển tiếp tương đương ( FEC ) ................................................... 21
2.1.4 Mặt phẳng điều hành và mặt phẳng dữ liệu ........................................... 21
2.2 Các thành phần cơ bản của mạng sử dụng công nghệ MPLS ........................... 23
2.3 Các giao thức cơ bản của MPLS ....................................................................... 24
2.3.1 Các giao thức phân bố nhãn LPD .......................................................... 25
2.3.2 Giao thức CR-LPD................................................................................. 32
2.3.3 Giao thức MPLS – BGP......................................................................... 34
2.4 Hoạt động của mạng sử dụng công nghệ MPLS............................................... 34
2.4.1 Chế độ hoạt động khung ........................................................................ 36
2.4.2 Chế độ hoạt động tế bào ......................................................................... 38
Chương 3. KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS ................................... 42
3.1 Kỹ thuật lưu lượng ( Traffic Engineering )....................................................... 42
3.1.2 Các lớp dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS và các lớp lưu lượng ................ 43
3.1.3 Hàng đợi lưu lượng ................................................................................ 43
3.1.4 Giải thuật thùng rò và thùng token ........................................................ 45
3.1.5 Giải pháp mơ hình chồng phủ ( Overlay Model ) .................................. 47
3.2 MPLS và kỹ thuật lưu lượng ............................................................................. 48
3.2.1 Khái niệm trung kế lưu lượng ( Traffic truck ) ...................................... 48
3.2.2 Đồ hình nghiệm suy ............................................................................... 49

3.2.3 Bài toán cơ sở của kỹ thuật lưu lượng ................................................... 49
3.3 Trung kế lưu lượng và các thuộc tính ............................................................... 50
3.3.1 Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng. ...................................... 50
1


3.3.2 Thuộc tính tham số lưu lượng ( Traffic Parameter ) .............................. 50
3.3.3 Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường(chính sách chọn đường) .......... 51
3.3.4 Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm ( Priority/Preemption ) .......................... 52
3.3.5 Thuộc tính đàn hồi ( Resilience ) ........................................................... 52
3.3.6 Thuộc tính khống chế ( Policing ).......................................................... 53
3.4 Các thuộc tính tài nguyên ................................................................................. 53
3.4.1 Bộ nhân cấp phát cực đại ( Maximum allocation multiplier ) ............... 53
3.4.2 Lớp tài nguyên ( Resource – Class ) ...................................................... 53
3.4.3 TE Metric ............................................................................................... 54
3.5 Tính toán đường ràng buộc ............................................................................... 54
3.5.1 Quảng bá các thuộc tính của link ........................................................... 54
3.5.2 Tính tốn LSP ràng buộc ( CR-LSP ) .................................................... 55
3.5.3 Giải thuật chọn đường ............................................................................ 56
3.5.4 Ví dụ về chọn đường cho trung kế lưu lượng ........................................ 56
3.5.5 Tái tối ưu hóa ( Re – optimization ) ....................................................... 58
3.6 Bảo vệ và khôi phục đường .............................................................................. 59
3.6.1 Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục .................................................. 59
3.6.2 Mơ hình Makam ..................................................................................... 60
3.6.3 Mơ hình Haskin ( Reverse Backup ) ...................................................... 61
3.6.4 Mơ hình Hundessa ................................................................................. 62
3.6.5 Mơ hình Shortest – Dynamic ................................................................. 62
3.6.6 Mơ hình Simple – Dynamic ................................................................... 63
3.6.7 Mơ hình Simple – Static ........................................................................ 63
Chương 4. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MPLS – TE VÀ ĐÁNH GIÁ ............... 64

4.1 Phương pháp và công cụ mơ phỏng .................................................................. 64
4.1.1 Phương pháp phân tích........................................................................... 64
4.1.2 Chuẩn bị công cụ mô phỏng .................................................................. 65
4.2 Nội dung và kết quả mô phỏng ......................................................................... 65
4.2.1 Mô phỏng mạng IP không hỗ trợ MPLS : ............................................. 66
4.2.2 Mô phỏng định tuyến ràng buộc trong mạng MPLS ............................. 67
4.2.3 Mô phỏng hoạt động lấn chiếm ( Preemption ) với các độ ưu tiên ....... 69
4.2.4 Mô phỏng khôi phục đường theo cơ chế Makam .................................. 71
4.2.5 Mô phỏng khôi phục đường theo cơ chế Haskin ( Reverse Backup ) ... 74
4.2.6 Mô phỏng khôi phục đường theo cơ chế Shortest – Dynamic............... 75
4.2.7 Mô phỏng khôi phục đường theo cơ chế Simple – Dynamic ................ 77
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 80
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 81

2


LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ IP và sự bùng nổ Internet đã dẫn
đến một loạt thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai thác. Lưu lượng
lớn nhất hiện nay trên mạng đường trục là lưu lượng IP. Giao thức IP thống trị toàn
bộ các giao thức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển công nghệ lớp
dưới đều hỗ trợ cho IP. Nhu cầu thị trường cấp bách cho mạng tốc độ cao với chi
phí thấp là cơ sở cho một loạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có MPLS
Trong 5 năm gần đây là khoảng thời gian mà công nghệ MPLS đã chứng
minh được tính ứng dụng thực tiễn các tính năng vượt trội của nó so với các cơng
nghệ chuyển mạch truyền thống khác như ATM. Tập đoàn BCVT Việt Nam đã lựa
chọn IP/MPLS làm công nghệ cho lớp chuyển tải mạng NGN đang triển khai trên
phạm vi toàn quốc. Một trong những ưu điểm lớn nhất của MPLS là ở khả năng

thực hiện kỹ thuật lưu lượng. Đây cũng là đối tượng nghiên cứu chính của sinh viên
trong đề tài này.
Đề tài được tổ chức thành 4 chương với các nội dung chính như sau :
Chương 1 – Tổng quan về các công nghệ chuyển mạch
Chương 2 – Công nghệ chuyển mạch MPLS
Chương 3 – Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS
Chương 4 – Mô phỏng hệ thống MPLS – TE và đánh giá
Sinh viên rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của q thầy cơ, các bạn
để hồn thiện thêm kiến thức trong lĩnh vực này. Qua đây, sinh viên bày tỏ sự tri ân
sâu sắc đến KS. Lê Văn Chương, giáo viên hướng dẫn đã giúp đỡ trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Võ Trung Hiếu

3


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1:

Các cơng nghệ chuyển mạch. ................................................................. 8

Hình 1.2:
Hình 1.3:

Mơ hình chuyển mạch kênh .................................................................... 9
Mơ hình chuyển mạch gói ...................................................................... 9

Hình 2.1:
Hình 2.2:

Hình 2.3:

Định dạng chung của nhãn MPLS. ....................................................... 16
Đặc điểm chung của chồng nhãn .......................................................... 17
Đường chuyển mạch nhãn LSP ............................................................ 18

Hình 2.4:
Hình 2.5:

Upstream và Downstream ..................................................................... 19
Cơ cấu báo hiệu..................................................................................... 20

Hình 2.6:
Hình 2.7:
Hình 2.8:

Vị trí của LSR và LER trong mạng MPLS. .......................................... 20
Mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu ......................................... 21
Thành phần trong mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu............ 22

Hình 2.9: Mơ hình mạng MPLS. .......................................................................... 23
Hình 2.10: Thủ tục phát hiện LSR lân cận.............................................................. 26
Hình 2.11: Tiêu đề LDP. ......................................................................................... 27
Hình 2.12:
Hình 2.13:
Hình 2.14:
Hình 2.15:

Mã hố TLV .......................................................................................... 27
Khuôn dạng các bản tin LDP ................................................................ 28

Chế độ phân phối nhãn tự nguyện và theo yêu cầu .............................. 31
Tạo LSP và chuyển tiếp gói tin thơng qua miền MPLS. ...................... 36

Hình 2.16:
Hình 2.17:
Hình 3.1:
Hình 3.2:

Mạng MPLS trong hoạt động chế độ khung. ........................................ 36
Phân bổ nhãn trong mạng ATM-MPLS. ............................................... 40
Nhiều luồng cho mỗi lớp lưu lượng ...................................................... 44
Hàng đợi CQ ......................................................................................... 45

Hình 3.3:
Hình 3.4:
Hình 3.5:
Hình 3.6:
Hình 3.7:
Hình 3.8:
Hình 3.9:
Hình 3.10:

Hàng đợi PQ.......................................................................................... 45
Giải thuật thung rị ................................................................................ 46
Giải thuật thùng token ........................................................................... 46
Mơ hình chồng phủ ( Overlay mode )................................................... 47
Các trung kế lưu lượng ......................................................................... 48
Một ví dụ băng thơng dự trữ cho từng mức ưu tiên. ............................. 53
Minh họa cho cách dùng bit Affinity và Resource-Class ..................... 54
Băng thông khả dụng ứng với từng mức ưu tiên .................................. 55

Hình 3.11:
Hình 3.12:
Hình 3.13:
Hình 3.14:

Xem xét các rằng buộc khống chế ........................................................ 57
Xem xét tài nguyên khả dụng ............................................................... 57
Chọn đường tốt nhất ............................................................................. 58
Mơ hình Makam .................................................................................... 61
4


Hình 3.15: Mơ hình Haskin..................................................................................... 62
Hình 3.16: Mơ hình Shortest – Dynamic ................................................................ 62
Hình 3.17: Mơ hình Simple – Dynamic ................................................................. 63
Hình 4.1: Dữ liệu đầu vào và kết xuất của NS ...................................................... 64
Hình 4.2: Topology vật lý mạng thực hiện mơ phỏng .......................................... 65
Hình 4.3:
Hình 4.4:
Hình 4.5:

Kết quả băng thông nhận được ở bài 1 ................................................. 66
Mô phỏng trực quan bài 1 trong cửa sổ NAM ...................................... 67
Kết quả băng thơng nhận được ở bài 2 ................................................. 68

Hình 4.6:
Hình 4.7:

Mô phỏng trực quan bài 2 trong cửa sổ NAM ...................................... 69

Xuất nội dung bảng LIB ở các LSR ra màn hình console .................... 69

Hình 4.8:
Hình 4.9:

Kết quả băng thơng nhận được ở bài 3 ................................................. 70
Mô phỏng trực quan bài 3 trong cửa sổ NAM ...................................... 71

Hình 4.10:
Hình 4.11:
Hình 4.12:
Hình 4.13:

Kết quả băng thơng nhận được ở bài 4 ................................................. 72
Đường đi của lưu lượng trước thời điểm sự cố..................................... 73
Đường đi của lưu lượng sau thời điểm sự cố (Makam) ....................... 73
Kết quả băng thông nhận được ở bài 5 ................................................. 74

Hình 4.14: Đường đi của lưu lượng sau thời điểm sự cố ( Haskin) ........................ 75
Hình 4.15:
Hình 4.16:
Hình 4.17:
Hình 4.18:

Kết quả băng thơng nhận được ở bài 6 ................................................. 76
Đường đi của lưu lượng sau thời điểm sự cố ( Shortest – Dynamic) ... 76
Kết quả băng thông nhận được từ bài 7 ................................................ 77
Đường đi của lưu lượng sau thời điểm sự cố ( Simple – Dynamic) ..... 78

5

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
AAL
ACL
AS
ASBR
ATM
BGP
CE
CEM
CEP
CoS
DLCI
EGP
FEC
FR
GRE
HDLC
HEC
ID
IGP
IP
IPLS
IP-Sec
ISP
L2F
L2TP
LAC

LAN
LDP
LER
LNS
LSP
LSR
M2M
MD
MPLS
MPLS-TE
MT
MTI

Từ đầy đủ
ATM Adapter Layer
Access Control List
Autonomous System
Autonomous System Border Router
Asynchronous Transfer Mode
Border Gateway Protocol
Customer Edge
Circuit Emulation Service over MPLS
Circuit Emulation over Packet
Class of Service
Data Link Connection Identifier
External Gateway Protocol
Forwarding Equivalence Class
Frame Relay
Generic RoutingEncapsulation
High-level Data Link Control

Header Error Controller
Identifier
Interior Gateway Protocol
Internet Protocol
IP-Only Private LAN Service
Internet Protocol Security
Internet Service Provider
Layer 2 Forwarding
Layer 2 Tunneling Protocol
L2TP Access Concentrator
Local Area Network
Label Distribution Protocol
Label Edge Router
L2TP Network Server
Label Switching Path
Label Switching Router
Multipoint-to-Multipoint
Multicast Domain
MultiProtocol Label Switching
MPLS-Traffice Engineering
Multicast Tunnel
Multicast Tunnel Interface

6

Chú giải tiếng Việt
Lớp tương thích ATM
Danh sách điều khiển truy cập
Hệ thống tự trị
Bộ định tuyến biên hệ thống tự trị

Cơ chế truyền tải không đồng bộ
Giao thức định tuyến cổng miền
Thiết bị biên của mạng người dùng
Dịch vụ mơ phỏng kênh trên MPLS
Mơ phỏng kênh trên gói
Lớp dịch vụ
Nhận dạng kết nối lớp kênh dữ liệu
Giao thức định tuyến liên miền
Lớp chuyển tiếp tương đương
Chuyển mạch khung
Giao thức đóng gói định tuyến chung
Điều khiển liên kết dữ liệu mức cao
Điều khiển lỗi tiêu đề
Nhận dạng
Giao thức định tuyến trong miền
Giao thức Internet
Dịch vụ LAN thuê riêng trên nền IP
Giao thức an ninh Internet
Nhà cung cấp dịch vụ Internet
Giao thức chuyển tiếp lớp 2
Giao thức đường hầm lớp 2
Bộ tập trung truy cập L2TP
Mạng cục bộ
Giao thức phân bổ nhãn
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn biên
Máy chủ mạng L2TP
Đường chuyển mạch nhãn
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
Đa điểm tới đa điểm
Miền đa điểm

Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Kỹ thuật lưu lượng
Đường hầm đa điểm
Giao diện đường hầm đa điểm


NAS
NGN
OSPF

Network Access Server
Next Generation Network
Open Shortest Path First

PAC
PE
PNS
POP
PPP
PVC
PW
QoS
RD
RSVP
RT
SDH
SDU
SONET
SP
TCP

TDP
UDP
VC
VCI
VLLS
VP
VPDN
VPI
VPLS
VPN
VPWS
VR
VRF

PPTP Access Concentrator
Provider Edge
PPTP Network Server
Point of Presence
Point to Point Tunneling Protocol
Permanent Virtual Circuit
Pseudowire
Quality of Service
Route Distinguisher
Resource Reservation Protocol
Route Target
Synchronous Digital Hierachy
Service Data Unit
Synchronous Optical Network
Service Provider
Transmission Control Protocol

Tag Distribution Protocol
User Datagram Protocol
Virtual Circuit
Virtual Circuit Identifier
Virtual Leased Line Service
Virtual Path
Virtual Private Dial Network
Virtual Path Identifier
Virtual Private LAN Service
Virtual Private Network
Virtual Private Wire Service
Virtual Router
VPN Routing and Forwarding

7

Máy chủ truy cập mạng
Mạng thế hệ kế tiếp
Giao thức đường đi ngắn nhất đầu
tiên
Bộ tập trung truy cập PPTP
Thiết bị biên của mạng nhà cung cấp
Máy chủ mạng PPTP
Điểm truy cập truyền thống
Giao thức đường hầm điểm tới điểm
Kênh ảo cố định
Dây giả
Chất lượng dịch vụ
Thuộc tính phân biệt tuyến
Giao thức dành trước tài nguyên

Thuộc tính tuyến đích
Phân cấp số đồng bộ
Đơn vị dữ liệu dịch vụ
Mạng quang đồng bộ
Nhà cung cấp dịch vụ
Giao thức điều khiển truyền dẫn
Giao thức phân phối thẻ
Giao thức lược đồ dữ liệu
Kênh ảo
Nhận dạng kênh ảo
Dịchvụ đường dây thuê riêng ảo
Đường ảo
Mạng quay số riêng ảo
Nhận dạng đường ảo
Dịch vụ LAN riêng ảo
Mạng riêng ảo
Dịch vụ đường dây riêng ảo
Bộ định tuyến ảo
Bảng định tuyến và chuyển tiếp VPN


CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH
1.1. Giới thiệu chung
1.1.1 Khái quát về các công nghệ chuyển mạch
Trong bất kỳ mạng viễn thông nào trên thế giới, hệ thống chuyển mạch đều đóng
một vai trị vơ cùng quan trọng. Chuyển mạch là sự thiết lập cuộc đấu nối từ một
trong các đầu vào đến một trong các đầu ra mong muốn cho đến khi nào thực hiện
được yêu cầu truyền tải thông tin. Với sự bùng nổ dịch vụ và xu hướng truyền thông

tin lớn qua mạng như ngày nay, tính phong phú về kỹ thuật chuyển mạch đã tăng
nhanh chóng. Sự xuất hiện của chuyện mạch kênh lần đầu tiên thích hợp cho các
dịch vụ thoại. Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu của con người cũng tăng lên.
Ngày càng có nhiều thuê bao có yêu cầu cao hơn về tốc độ truyền dẫn, chất lượng
dịch vụ, vì vậy bên cạnh chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói đã ra đời vào thập kỷ
70. Ngày nay, chúng ta sử dụng nhiều kỹ thuật chuyển mạch khác nhau, nhưng về
cơ bản, các kỹ thuật chuyển mạch này đều dựa trên cơ sở là hai phương pháp
chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.

Hình 1.1: Các cơng nghệ chuyển mạch.
Chuyển mạch kênh ra đời từ rất sớm. Đặc điểm của loại chuyển mạch này là nó
thiết lập một kênh kết nối vật lý giữa 2 đối tượng muốn trao đổi thơng tin bằng việc
chuyển các khe thời gian phía đầu vào tới các khe thời gian phía đầu ra của trường

8


chuyển mạch, do đó nó đáp ứng được địi hỏi về thời gian thực như trong dịch vụ
thoại và truyền số liệu băng hẹp. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là đã chiếm dụng
kênh truyền trong suốt quá trình đàm thoại gây nên lãng phí đường truyền, thêm vào
đó nó không linh hoạt cho việc truyền dữ liệu trong khi nhu cầu về tốc độ truyền dữ
liệu ngày một tăng.

Hình 1.2: Mơ hình chuyển mạch kênh

Hình 1.3: Mơ hình chuyển mạch gói
Chuyển mạch gói ra đời trên cơ sở của chuyển mạch bản tin và được thiết kế chủ
yếu cho việc truyền thông tin dữ liệu. Nguyên lý cơ bản của chuyển mạch gói là dữ
liệu cần truyền đi được chèn vào các gói tin có gắn nhãn tiêu đề, trường chuyển
mạch tại các node mạng căn cứ vào thông tin nhãn tiêu đề này để gửi các gói tin đến

đích cuối cùng. Ưu điểm của loại chuyển mạch này là độ chính xác gần như tuyệt

9


đối của các gói tin. Tuy nhiên, chính điều đó lại gây ra độ trễ rất khó kiểm sốt, rất
bất lợi cho các dịch vụ đòi hỏi thời gian thực như thoại, video. Vì thế, càng về sau
này các cơng nghệ mới ra đời dựa trên nguyên lý chuyển mạch gói đã được cải tiến
rất nhiều để khắc phục được nhược điểm đó, ví dụ như ATM, IP trên Internet.
1.1.2 Động lực ra đời công nghệ MPLS
Trong những năm gần đây, Internet đã phát triển thành một mạng lưới rộng
khắp và trở nên phổ biến, tạo ra một loạt các ứng dụng trong dịch vụ thương mại,
giải trí, giáo dục, thơng tin cộng đồng v.v… Bên cạnh đó, các dịch vụ đa phương
tiện đang được phát triển và triển khai thúc đẩy nhu cầu về tốc độ và băng thông
tăng nhanh. Vấn đề nảy sinh là làm thế nào để hình thành một mạng hội tụ cung cấp
đầy đủ các dịch vụ khi nhu cầu về tốc độ và băng thông đang là gánh nặng cho
nguồn tài nguyên trên cơ sở hạ tầng Internet sẵn có.
Khi mạng Internet phát triển và mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ. Các ISP xử
lý bằng cách tăng dung lượng các kết nối và nâng cấp router nhưng vẫn không tránh
khỏi nghẽn mạch. Lý do là các giao thức định tuyến thường hướng lưu lượng vào
cùng một số các kết nối nhất định dẫn đến kết nối này bị quá tải trong khi một số tài
ngun khác khơng được sử dụng. Đây là tình trạng phân bố tải không đồng đều
gây ra sự lãng phí tài nguyên mạng Internet. Với giao thức định tuyến internet
TCP/IP có khả năng định tuyến và truyền gói hết sức mềm dẻo linh hoạt và rộng
khắp toàn cầu. Nhưng IP không đảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo
u cầu, trong khi đó cơng nghệ ATM có tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian
thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước. Hơn nữa các dịch vụ thông tin
thế hệ sau được chia thành hai xu hướng phát triển đó là: Hoạt động kết nối định
hướng và hoạt động phi kết nối. Hai xu hướng phát triển này dần tiệm cận và hội tụ
với nhau tiến tới ra đời công nghệ IP/ATM. Bên cạnh các ưu điểm mơ hình IP/ATM

cịn có các nhược điểm như phức tạp do phải duy trì hoạt động của hai hệ thống, chi
phí lớn (cịn gọi là ATM cell tax), chưa có dự phịng về thiết bị, tính an ninh và khả
năng mở rộng chưa cao…
Sự ra đời của chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) là tất yếu và là giải pháp
đáp ứng được nhu cầu đó, khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất nhanh của mạng
internet yêu cầu phải có giao thức mới đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu
10


đồng thời phải đơn giản và tốc độ xử lý phải rất cao. Chuyển mạch nhãn đa giao
thức là một giải pháp linh hoạt cho việc giải quyết các vấn đề mà các mạng ngày
nay đang phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất
lượng dịch vụ (QoS) và kỹ thuật lưu lượng. MPLS xuất hiện để đáp ứng các yêu cầu
dịch vụ và quản lý băng thông cho giao thức internet thế hệ sau dựa trên mạng
đường trục. Tóm lại, chuyển mạch nhãn đa giao thức đóng vai trị quan trọng trong
việc định tuyến (dựa trên thước đo QoS - chất lượng dịch vụ), chuyển mạch, chuyển
tiếp các gói tin qua mạng NGN cũng như giải quyết các vấn đề liên quan tới khả
năng mở rộng cấp độ và hoạt động với các mạng Frame Relay và chế độ truyền tải
không đồng bộ ATM hiện nay để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dụng
mạng.
1.2. Giới thiệu về công nghệ MPLS
1.2.1 Lịch sử phát triển của công nghệ MPLS
MPLS được đề xuất đầu tiên do hãng Ipsilon một hãng rất nhỏ về công nghệ
thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas. Sau đó Cisco
và hàng loạt hãng khác như IBM, Toshiba…cơng bố các sản phẩm công nghệ
chuyển mạch của họ dưới những tên khác nhau nhưng đều cùng chung bản chất
công nghệ chuyển mạch nhãn.
Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế bào của Toshiba năm 1994 là tổng đài ATM
đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM. Tổng đài của
Ipsilon cũng là ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử dụng

công nghệ IP. Công nghệ chuyển mạch thẻ của Cisco cũng tương tự nhưng có bổ
xung thêm một vài kỹ thuật như lớp chuyển tiếp tương đương FEC, giao thức phân
phối nhãn. Năm 1998, nhóm nghiên cứu IETF đã tiến hành các công việc để đưa ra
tiêu chuẩn và khái niệm về chuyển mạch nhãn đa giao thức.
Sự ra đời của MPLS được dự báo là tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất
nhanh của mạng Internet đòi hỏi phải có một giao thức mới đảm bảo chất lượng
dịch vụ theo u cầu. Có rất nhiều cơng nghệ xây dựng trên mạng IP: IP trên nền
ATM (IPoA), IP trên nền SDH/SONET (IPOS), IP qua WDM. Mỗi loại có những
ưu và nhược điểm riêng, trong đó cơng nghệ ATM được sử dụng rộng rãi trong các
mạng IP đường trục có tốc độ cao và đảm bảo được dịch vụ, điều khiển luồng và
11


một số đặc tính khác mà các mạng định tuyến truyền thống khơng có được. Trong
trường hợp địi hỏi thời gian thực cao thì IPoA là giải pháp tối ưu và MPLS được
hình thành dựa trên kỹ thuật đó.
Khái niệm chuyển mạch nhãn đa giao thức xuất phát từ quá trình nghiên cứu hai
thiết bị cơ bản trong mạng IP: tổng đài chuyển mạch và bộ định tuyến. Có thể thấy
rằng nếu chỉ xét trong các yếu tố tốc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển
luồng, tỉ lệ giữa giá cả và chất lượng 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 tổng đài không thể so sánh được. Do đó khơng thể khơng nghĩ
rằng chúng ta có thể có một thiết bị có khả năng điều khiển luồng, tốc độ cao của
tổng đài cũng như các chức năng định tuyến mềm dẻo của bộ định tuyến. Đó là
động cơ then chốt để phát triển chuyển mạch nhãn.
1.2.2 Khái niệm MPLS
MPLS là một công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp ba và
chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói tin rất nhanh trong mạng lõi (core)
và định tuyến tốt ở mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label). MPLS là
phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn được gắn với

mỗi gói IP, tế bào ATM hoặc frame lớp hai. Phương pháp chuyển mạch nhãn giúp
các router quyết định theo nội dung nhãn tốt hơn việc định tuyến phức tạp theo địa
chỉ IP đích. MPLS kết nối tính thực thi và khả năng chuyển mạch lớp hai với định
tuyến lớp ba, cho phép các ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau mà không cần
phải bỏ đi cơ sở hạ tầng sẵn có. Cấu trúc MPLS có tính mềm dẻo trong bất kỳ sự
phối hợp với công nghệ lớp hai nào.
Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch nhãn là sử dụng một thiết bị tương tự như
bộ định tuyến để điều khiển thiết bị chuyển mạch phần cứng ATM, do vậy cơng
nghệ này có được tỉ lệ giữa giá thành và chất lượng có thể sánh được với tổng đài.
Nó cũng có thể hỗ trợ thậm chí rất nhiều chức năng định tuyến mới. Cơng nghệ này
do đó kết hợp một cách hoàn hảo ưu điểm của các tổng đài chuyển mạch với ưu
điểm của các bộ định tuyến.
MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch vụ IP trên một
mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và
12


đích trên một đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng,
các ISP có thể giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu quả khác nhau và
đạt được hiệu quả cạnh tranh cao.
MPLS thực hiện một số chức năng sau:
 Xác định cơ cấu quản lý nhiều mức độ khác nhau của các luồng lưu lượng,
như các luồng giữa các cơ cấu, phần cứng khác nhau hoặc thậm chí các
luồng giữa những ứng dụng khác nhau.
 Duy trì sự độc lập của các giao thức lớp 2 và lớp 3.
 Cung cấp các phương tiện để sắp xếp các địa chỉ IP thành các nhãn có độ dài
cố định được sử dụng bởi các cơng nghệ chuyển tiếp gói và chuyển mạch
gói khác nhau.
 Giao diện với các giao thức định tuyến hiện có như giao thức đặt trước tài
nguyên (RSVP) và giao thức mở rộng theo phương thức ưu tiên tuyến đường

ngắn nhất (OSPF).
 Hỗ trợ IP, ATM và giao thức lớp 2 Frame-relay.
1.2.3 Các ưu điểm và ứng dụng của MPLS
 Ưu điểm
MPLS ban đầu được phát triển với mục đích để giải quyết việc chuyển tiếp gói
tin, nhưng điểm lợi chính của MPLS trong môi trường mạng hiện tại lại từ khả
năng điều khiển lưu lượng của nó. Một số lợi ích của MPLS:
 Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu.
 Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác liên
quan đến Internet.
 Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến.
 Đơn giản hóa q trình định tuyến và tăng tính linh hoạt trong việc tìm đường
đi dựa vào nhãn (label) cho trước.
 Hỗ trợ cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM).
 Có thể hoạt động trong mạng phân cấp và có tính tương thích cao.
 Khả năng mở rộng và tạo sự phát triển mạng dễ dàng hơn, giá thành thấp hơn
và ít lỗi hơn.

13


Internet có 3 nhóm ứng dụng chính: voice, data, video với các yêu cầu khác
nhau. Như voice yêu cầu độ trễ thấp, cho phép thất thoát dữ liệu để tăng hiệu quả.
Video cho phép mất mát dữ liệu ở mức chấp nhận được, mang tính thời gian thực.
Data yêu cầu độ bảo mật, độ chính xác cao... Việc triển khai công nghệ MPLS làm
tăng hiệu quả khai thác các tài nguyên mạng sao cho hiệu quả nhất.
 Ứng dụng
Hiện có một số ứng dụng MPLS đang được triển khai là:
 MPLS Traffic Engineering: cung cấp khả năng thiết lập một hoặc nhiều
đường đi để điều khiển lưu lượng mạng và các đặc trưng thực thi cho một

loại lưu lượng.
 MPLS VPN: thiết lập cho người dùng một mạng ảo có khả năng và chính
sách như một mạng riêng, giữ các thông tin định tuyến riêng biệt cho mỗi
VPN, đảm bảo người dùng chỉ có thể liên lạc được với các địa chỉ đã được
lập sẵn cho VPN của mình.
 MPLS QoS: Dùng các QoS (Quality of service): các nhà cung cấp dịch vụ có
thể cung cấp nhiểu dịch vụ với sự đảm bảo tối đa về QoS cho khách hàng
như cung cấp dịch vụ truy cập Internet tốc độ cao, dịch vụ truyền số liệu tốc
độ cao cho các doanh nghiệp, các tổ chức tài chính, ngân hàng.
 MPLS Unicast/Multicast IP Routing: cung cấp khả năng hỗ trợ các loại gửi
chuyển tiếp là dịch vụ gửi unicast và các gói multicast.
Trong các ứng dụng của MPLS, thì MPLS TE được qua tâm nhất. Thiết bị sử
dụng công nghệ MPLS là lõi của cả một hệ thống mạng, nếu đường truyền được sự
quản lý và giám sát để đạt hiệu suất tối ưu thì hiệu quả mang lại rất to lớn. Nhà
mạng có thể giảm được chi phí đầu tư thiết bị cũng như vận hành, bảo dưỡng.
Người sử dụng sẽ được tiếp cận với các dịch vụ có chất lượng hơn nhưng có giá cả
phải chăng.

14


CHƯƠNG 2.

CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS
2.1. Các khái niệm cơ bản của mạng sử dụng công nghệ MPLS
2.1.1 Nhãn ( Lable)
2.1.1.1 Định nghĩa Nhãn
RFC 3031 định nghĩa “Nhãn là một nhận dạng có độ dài ngắn và cố định, mang ý
nghĩa cục bộ dùng để nhận biết một FEC”. Là dạng đơn giản nhất, xác định con
đường một gói tin sẽ đi. Nhãn được mang hoặc đóng gói ở tiêu đề lớp 2 cùng với

gói tin. Bộ định tuyến nhận được sẽ kiểm tra nội dung nhãn của gói để xác định
chặng kế tiếp. Khi một gói được gán nhãn, việc chuyển gói tin qua mạng đường
trục sẽ dựa trên chuyển mạch nhãn. Giá trị của nhãn chỉ có ý nghĩa cục bộ, nghĩa là
chỉ gắn liền với chặng chuyển tiếp giữa các LSR.
Nhãn được gán vào gói tin khi gói tin đó được sắp xếp bởi các FEC mới hay
FEC đang tồn tại. Giá trị nhãn phụ thuộc vào phương tiện mà gói tin được đóng
gói. Đối với mạng Frame Relay sử dụng giá trị nhận dạng kết nối lớp liên kết
dữ liệu - DLCI (Data Link Connection Identifier), ATM sử dụng trường nhận
dạng đường ảo trong tế bào/ trường nhận dạng kênh ảo trong tế bào (Virtual Path
Identifier/ Virtual Circuit Identifier - VPI/VCI).
Sau đó gói được chuyển tiếp dựa trên giá trị của chúng.
Việc gán nhãn dựa trên những tiêu chí sau:
 Định tuyến Unicast (Unicast Routing).
 Định tuyến Multicast (Multicast Routing).
 Kỹ thuật lưu lượng (Traffic engineering).
 Mạng riêng ảo (VPN – Virtual Private Network).
 Chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service ).
Định dạng chung của nhãn được giải thích trong hình 2.1
Trong đó:
 Label (20 bit): chứa giá trị nhãn.
 Exp.bits (3 bit): dành cho mục đích dự trữ nghiên cứu và phân chia lớp dịch
vụ (CoS – Class of Service). Cisco sử dụng giá trị các bit này để thông báo
15


cho QoS, 3 bit EXP có thể ánh xạ tương ứng 7 giá trị IP ưu tiên và gán tới gói
tin khi chúng đi qua miền MPLS.
 BS (1 bit) – bottom of stack: là nhãn cuối cùng trong ngăn xếp. Nếu là nhãn
cuối của chồng nhãn bit này được thiết lập lên 1, các nhãn khác có bít này là 0.
 TTL (8bit) - time to live: thời gian sống là bản sao của IP TTL. Giá trị của nó

được giảm tại mỗi chặng để tránh lặp như IP.

Hình 2.1: Định dạng chung của nhãn MPLS.
Nếu giá trị của bit BS trong nhãn là 0, router sẽ hiểu rằng một chồng nhãn được
sử dụng. LSR hoán đổi chỉ phần trên cùng của nhãn trong chồng nhãn. Một router
Edge LSR ở phía ra tiếp tục gỡ bỏ nhãn trong chồng nhãn cho đến khi nó tìm thấy
giá trị của bit BS bằng 1, nghĩa là ở cuối của chồng nhãn. Sau khi đi tới cuối của
chồng nhãn, bộ định tuyến thực hiện tra cứu định tuyến phụ thuộc vào thông tin
trong header lớp 3 và gửi gói tin một cách thích hợp tới đích. Trong trường hợp của
LSR biên đầu vào, LSR biên có thể áp đặt nhiều hơn một nhãn để triển khai một
chồng nhãn mà mỗi nhãn trong chồng nhãn có một chức năng cụ thể.
Chồng nhãn được áp dụng khi đưa ra dịch vụ cơ bản của MPLS như là MPLS
VPN hoặc ứng dụng lưu lượng MPLS (MPLS traffic engineering). Trong traffic
engineering, nhãn trên cùng của chồng nhãn giúp nhận ra điểm cuối của đường
ngầm TE (TE tunnel), và nhãn thứ hai chỉ ra đích. Trong mơ hình Any Transport
over MPLS (AtoM) và Virtual Private LAN Service (VPLS), nhãn trên cùng chỉ ra
Tunnel header hoặc là điểm kết thúc và giá trị thứ hai của nhãn chỉ ra VC. Tất cả
những đặc điểm chung của chồng nhãn được minh hoạ trong hình
16


Hình 2.2: Đặc điểm chung của chồng nhãn
1.1.1.2 Tạo nhãn
Tạo nhãn dựa trên các phương pháp sau:
 Phương pháp dựa trên giao thức (Topology-base method) sử dụng quá trình
của các giao thức định tuyến (như OSPF và BGP).
 Phương pháp dựa trên yêu cầu (Request-base method) sử dụng quá trình yêu cầu
dựa trên điều khiển lưu lượng.
 Phương pháp dựa trên lưu lượng (Traffic-base method) sử dụng một gói để
kích hoạt sự gán và phân phối nhãn.

1.1.1.3 Ngăn xếp nhãn ( Lable stack )
Là một tập hợp có thứ tự các nhãn gán theo gói để truyền tải thơng tin về
FEC mà gói nằm trong và về các LSP tương ứng gói sẽ đi qua. Ngăn xếp nhãn
cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp. Mỗi mức trong ngăn xếp nhãn gắn

17


liền với mức phân cấp nào đó. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho chế độ hoạt
động đường hầm trong MPLS.
1.1.1.4 Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn (LSFT)
Là bảng chuyển tiếp nhãn có chứa thơng tin về nhãn vào, nhãn ra, giao diện
vào, giao diện ra.
1.1.1.5 Bảng cơ sở thông tin nhãn ( LIB )
Là bảng kết nối trong LSR chứa các giá trị nhãn/ FEC được gán vào cũng như
thơng tin về đóng gói dữ liệu truyền tại mỗi LSR để xác định cách thức một gói tin
được chuyển tiếp.
1.1.1.6 Đường chuyển mạch nhãn ( LSP )
Là đường tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói
của một FEC nào đó sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn. Các đường chuyển mạch nhãn
chứa một chuỗi các nhãn tại tất cả các nút dọc theo tuyến từ nguồn tới đích. LSP
được thiết lập trước khi truyền dữ liệu hoặc trong khi xác định luồng dữ liệu nào đó.
Các nhãn được phân phối bằng việc sử dụng giao thức phân phối nhãn (Label
Distribution Protocol - LDP) hoặc giao thức giành trước tài nguyên (Resource
Reservation Protocol - RSVP) trên các giao thức định tuyến giống như giao thức
cổng biên (Border Gateway Protocol - BGP) và giao thức định tuyến mở rộng theo
phương thức ưu tiên tuyến đường ngắn nhất (Open Shortest Path First - OSPF).

Hình 2.3: Đường chuyển mạch nhãn LSP

18


Mỗi gói dữ liệu được đóng gói lại và mang các nhãn trong suốt thời gian di
chuyển từ nguồn tới đích. Chuyển mạch dữ liệu tốc độ cao hồn tồn có thể thực
hiện dựa theo phương pháp này, vì các nhãn có độ dài cố định được chèn vào phần
đầu của gói tin hoặc tế bào và có thể được sử dụng bởi phần cứng để chuyển mạch
nhanh các gói giữa các liên kết. Trong hình 2.3, LSP cho mạng 172.16.10.0/24 từ
R4 là R4-R3-R2-R1.
1.1.1.7 Upstream và Downstream

Hình 2.4: Upstream và Downstream
Khái niệm của upstream và downstream có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu về
hoạt động phân phối nhãn và gửi dữ liệu trong miền MPLS. Cả downstream và
upstream được định nghĩa với việc liên quan tới mạng đích: tiền tố hoặc FEC. Dữ
liệu gửi cho một mạng đích cụ thể ln theo dịng hướng xuống (downstream). Cập
nhật những thơng tin định tuyến hoặc phân phối nhãn gắn liền với một mạng cụ thể
thì ln ln được truyền theo hướng lên (upstream). Điều này được miêu tả trong
hình 2.4 nơi mà downstream tới mạng đích 172.16.20.0/24 là trong tuyến R1-R2-R3
và downstream với mạng 172.16.10.0/24 là trong tuyến R3-R2-R1. Vì vậy trong

19


hình 2.4 R2 là downstream từ R1 cho mạng đích 172.16.20.0/24 và R1 là
downstream từ R2 cho mạng đích 172.16.10.0/24
1.1.1.8 Cơ cấu báo hiệu
 Yêu cầu nhãn: Một LSR yêu cầu một nhãn từ dịng xuống lân cận nên nó có
thể liên kết đến FEC xác định. Cơ cấu này có thể dùng để truyền đến các
LSR tiếp theo cho đến LER lối ra.

 Đáp ứng nhãn: Để đáp ứng một yêu cầu nhãn, LSR luồng xuống sẽ gửi một
nhãn đến các bộ khởi động luồng lên sử dụng cơ cấu ánh xạ nhãn.
Lối vào LER

Đáp ứng
nhãn
Ví dụ nhãn 2

LSR

Yêu cầu
nhãn
Cho đích C

Bộ định
tuyến B

Đáp ứng
nhãn
Ví dụ nhãn 5

Yêu cầu
nhãn
Cho đích C

Bộ định
tuyến C

Hình 2.5: Cơ cấu báo hiệu.
1.1.2 LSR và LER

Thiết bị trong giao thức MPLS được phân loại thành LER và LSR.

Hình 2.6 : Vị trí của LSR và LER trong mạng MPLS.
LSR là thiết bị định tuyến tốc độ cao trong lõi của mạng MPLS tham gia vào
q trình thiết lập LSP sử dụng giao thức thích hợp và chuyển mạch tốc cao
luồng dữ liệu dựa trên con đường đã được thiết lập bằng các thủ tục phân phối
nhãn. LSR có thể kết nối với LER hay các LSR khác.
20


LER là thiết bị hoạt động ở biên của mạng truy cập và mạng MPLS. LER hỗ trợ
nhiều cổng (port) nối tới các mạng không tương đồng (như ATM, Frame Relay,
Ethenet) và chuyển những luồng lưu lượng này tới mạng MPLS sau khi thiết lập
các LSP, sử dụng giao thức báo hiệu nhãn ở đầu vào và phân phối lưu lượng trở lại
mạng truy cập ở đầu ra. LER đóng vai trò rất quan trọng trong việc gán và bỏ nhãn
khi các luồng lưu lượng vào và tồn tại trong mạng MPLS.
1.1.3 Lớp chuyển tiếp tương đương ( FEC )
FEC (Forward Equivalence Class) là một nhóm các gói chia sẻ cùng những yêu
cầu như nhau về việc truyền tải qua mạng. Tất cả các gói trong một nhóm như vậy
được cung cấp cùng cách chọn đường tới đích. Khác với chuyển tiếp IP truyền
thống, trong MPLS việc gán một gói cụ thể vào một FEC cụ thể chỉ được thực hiện
một lần khi các gói vào trong mạng. MPLS khơng ra quyết định chuyển tiếp với
mỗi datagram lớp 3 mà sử dụng khái niệm FEC. FEC phụ thuộc vào một số các yếu
tố như địa chỉ IP, kiểu lưu lượng trong datagram (thoại, dữ liệu, fax…). Sau đó dựa
trên FEC, nhãn được thoả thuận giữa các LSR lân cận từ lối vào tới lối ra trong một
vùng định tuyến. Mỗi LSR xây dựng một bảng để xác định xem một gói phải được
chuyển tiếp như thế nào. Bảng này chính là cơ sở thơng tin nhãn (LIB: Label
Information Base), nó là tổ hợp các ràng buộc FEC với nhãn.
1.1.4 Mặt phẳng điều hành và mặt phẳng dữ liệu
Mỗi nút MPLS được chia thành hai khối kiến trúc chính :

Hình 2.7:Mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu

21


Mặt phẳng điều khiển (control plane): Thực hiện chức năng có liên quan tới việc
nhận biết tuyến đường đi tới mạng đích. Mặt phẳng điều khiển bao gồm tồn bộ
thơng tin định tuyến của lớp 3,cũng như quá trình xử lý bên trong để trao đổi thông
tin định tuyến cho một mạng cụ thể. Chức năng của mặt phẳng điều khiển là việc
trao đổi thông tin định tuyến của các giao thức định tuyến như OSPF,BGP,... Các
chức năng giao thức tương ứng cho việc trao đổi nhãn giữa những router hàng xóm
như trong giao thức phân phối nhãn(LDP) đều được thực hiện trong mặt phẳng điều
khiển.
Mặt phẳng dữ liệu (data plane): Thực hiện chức năng quan hệ với việc gửi gói
tin dữ liệu. Những gói tin có thể là một trong hai kiểu : gói tin IP hoặc gói tin IP có
nhãn. Các thơng tin trong mặt phẳng dữ liệu, như là giá trị nhãn, các giao diện đầu
vào và ra đều được được xây dựng từ mặt phẳng điều khiển.

Hình 2.8: Thành phần trong mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu
Cisco Express Forwarding (CEF) là nền tảng cho MPLS và hoạt động trên các
router của Cisco. Do đó, CEF là điều kiện quan trọng trong việc thực thi MPLS trên
mọi thiết bị của Cisco ngoại trừ các ATM switch chỉ hỗ trợ chức năng của mặt
phẳng chuyển tiếp dữ liệu. CEF là một cơ chế chuyển mạch thuộc sở hữu của Cisco
nhằm làm tăng tính đơn giản và khả năng chuyển tiếp gói IP. CEF tránh việc viết lại
overhead của cache trong môi trường lõi IP bằng cách sử dụng một cơ sở thông tin

22