MPLS và ứng dụng MPLS VPN

Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
MỞ ĐẦU
Trong những năm qua, ngành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một phương
thức chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP và ATM để đáp ứng nhu cầu phát
triển của mạng lưới trong giai đoạn tiếp theo. Đã có nhiều nghiên cứu được đưa ra trong
đó có việc nghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS.
Công nghệ MPLS là kết quả phát triển của công nghệ chuyển mạch IP sử dụng cơ
chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi
các giao thức định tuyến của IP. MPLS tách chức năng của IP thành hai phần riêng biệt:
chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Bên cạnh đó, MPLS cũng hỗ trợ
việc quản lý dễ dàng hơn.
Trong những năm gần đây, MPLS đã được lựa chọn để đơn giản hoá và tích hợp
mạng trong mạng lõi. Nó cho phép các nhà khai thác giảm chi phí, đơn giản hoá việc
quản lý lưu lượng và hỗ trợ các dịch vụ Internet. Quan trọng hơn cả, nó là một bước tiến
mới trong việc đạt mục tiêu mạng đa dịch vụ với các giao thức gồm di động, thoại, dữ
liệu …
Mạng riêng ảo VPN là một trong những ứng dụng rất quan trọng trong mạng
MPLS. Các công ty, doanh nghiệp đặc biệt các công ty đa quốc gia có nhu cầu rất lớn về
loại hình dịch vụ này. Với VPN họ hoàn toàn có thể sử dụng các dịch vụ viễn thông,
truyền số liệu nội bộ với chi phí thấp, an ninh bảo đảm. Đây là một ứng dụng rất quan
trọng đáp ứng các yêu cầu của các mạng riêng sử dụng hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia
với những yêu cầu khác nhau về độ an toàn, bảo mật và chất lượng dịch vụ.
Luận văn được trình bày trong 6 chương và được chia làm hai phần. Phần đầu tập
trung vào tìm hiểu công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức. Phần thứ hai tìm hiểu về
ứng dụng của mạng riêng ảo trong công nghệ MPLS.
Phần đầu gồm có 3 chương.
Chương 1: Trình bày về cấu trúc tổng quan của mạng MPLS, những vấn đề mà
đang tồn tại trong mạng IP truyền thống, một số ứng dụng của chuyển mạch nhãn đa
giao thức
Lê Phạm Minh Thông
1

Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Chương 2: Hoạt động của MPLS ở chế độ Frame-mode: Hoạt động trên miền dữ
liệu, quá trình truyền và kết hợp nhãn, và xử lý ở bộ định tuyến cuối cùng trong quá
trình truyền dữ liệu.
Chương 3: Hoạt động của MPLS ở chế độ Cell-mode: Sự kết nối trong vùng điều
khiển qua giao diện LC-ATM, sự chuyển tiếp gói tin đã được gán nhãn qua miền ATM-
LSR, phân phối và phân bổ nhãn qua miền ATM-LSR.
Phần hai gồm 3 chương:
Chương 4: Tổng quan về mạng riêng ảo VPN: sự phát triển của mạng riêng ảo,
phân loại và chức năng của mạng riêng ảo, đường hầm và mã hóa, các giao thức dùng
cho VPN, mô hình ngang hàng và chồng lấn.
Chương 5: Mô hình mạng MPLS/VPN: Mô hình ở lớp 2 (các thành phần VPN lớp
2, mô hình Martini, thông tin định tuyến) và lớp 3 (BGP/MPLS, các thành phần trong
VPN lớp 3, hoạt động của BGP/MPLS, tồn tại và giải pháp.
Chương 6: Vấn đề bảo mật và chất lượng dịch vụ trong MPLS VPN: Tách biệt các
VPN, chống lại các sự tấn công, dấu cấu trúc mạng lõi, chống lại sự giả mạo, chất lượng
dịch vụ và xu hướng cũng như cơ hội của nhà cung cấp dịch vụ khi triển khai công nghệ
MPLS VPN.
Đề tài MPLS là một đề tài khó và rộng, lại do trình độ và hiểu biết còn nhiều hạn
chế nên luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót, và có những phần còn chưa
thể đề cập hết được. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các
bạn sinh viên. Em xin chân thành cám ơn
Hà Nội, những ngày tháng 6/2008
Sinh viên
Lê Phạm Minh Thông
Lê Phạm Minh Thông
2
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Phần 1: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Chương 1. Cấu trúc tổng quan của MPLS.

1. 1. Các nhà cung cấp dịch vụ mạng [4]
Chúng ta hãy xét các ví dụ sau để thấy được các vấn đề mà nhà cung cấp dịch vụ
đang gặp phải, qua đó thấy được sự cần thiết ra đời một công nghệ có khả năng giải
quyết tốt các vấn đề này.
Hình 1.1 gồm 4 địa điểm sau: Atlanta, Miami, Orlando và Raleigh. Tại các địa
điểm này các router được kết nối tới chuyển mạch ATM dưới dạng full mesh, tạo ra lõi
của mạng cung cấp dịch vụ.
Hình 1. 1: Topo vật lý của nhà cung cấp dịch vụ
Hình 1. 2: Topo logic của nhà cung cấp dịch vụ
Lê Phạm Minh Thông
3
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Một cách khác để nhìn mô hình mạng trên chính là việc xem các địa điểm trên kết
nối tới một đám mây mạng (cloud network) như trên hình 1. 2
Đám mây mạng chính là sự minh họa vấn đề gặp phải khi kết nối giữa ATM và
IP. IP và ATM được phát triển độc lập và không có sự liên hệ giữa chúng. Chuyển
mạch ATM chỉ quan tâm tới việc truyền tải lưu lượng dựa trên các giá trị VPI/VCI trong
khi đó các router là thiết bị lớp 3 quan tâm tới việc chuyển tiếp các gói tin dựa trên
thông tin chứa trong các gói.
1. 1. 1. Tính khả chuyển (Scalability)
Một vấn đề mà nhà cung cấp dịch vụ gặp phải nữa là tính khả chuyển. Tức là để
đảm bảo việc dự phòng và tối ưu trong quá trình định tuyến thì mô hình full mesh của
các mạch ảo (VCs) phải được tạo ra mà kết quả có quá nhiều kết nối.

Hình 1. 3: Full mesh với 6 kết nối ảo
Và càng nhiều các địa điểm thêm vào mạng lõi thì càng cần phải có nhiều kết nối
ảo (VCs) được tạo ra. Điều đó cũng có nghĩa là các router sẽ phải trao đổi cập nhật
bảng thông tin định tuyến với nhiều router liền kề gây ra một sự lưu thông lớn trên
mạng. Sự quá tải này cũng sẽ làm ảnh hưởng tới hiệu suất của router là làm tốc độ xử lý
của chúng giảm.

1. 1. 2. Điều khiển lưu lượng
Điều khiển lưu lượng là quá trình xử lý mà lưu lượng được vận chuyển một cách
tối ưu theo yêu cầu. Mặc dù cả hai công nghệ IP và ATM đều có nhưng rõ ràng IP
không thể sánh được với ATM về đặc tính này. ATM và IP là hai công nghệ hoàn toàn
tách biệt nhau cho nên thật khó để kết hợp triển khai điều khiển lưu lượng đầu cuối
Lê Phạm Minh Thông
4
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
1. 1. 3. Chất lượng của dịch vụ (QoS)
Cả IP và ATM đều có khả năng QoS. Một sự khác nhau giữa chúng chính là IP là
giao thức không kết nối (connectionless) còn ATM là giao thức có kết nối (connection-
oriented).
Vì vậy vấn đề đặt ra ở đây chính là các nhà cung cấp dịch vụ phải làm thế nào để
kết hợp được 2 cách triển khai chất lượng dịch vụ thành một giải pháp duy nhất
Chúng ta cũng có thể thấy rõ sự bất cập tồn tại ở chuyển tiếp gói tin ở lớp mạng
truyền thống(ví dụ chuyển tiếp gói tin IP qua mạng Internet). Sự chuyển tiếp gói tin dựa
trên các thông tin được cung cấp bởi các giao thức định tuyến (ví dụ RIP, OSPF,
EIGRP, BGP…), hoặc định tuyến tĩnh để đưa ra quyết định chuyển tiếp gói tin tới hop
tiếp theo trong mạng. Sự chuyển tiếp này chỉ duy nhất dựa trên địa chỉ đích. Tất cả các
gói tin có cùng một đích đến sẽ đi theo cùng một con đường nếu không tồn tại các tuyến
có cùng cost. Trong trường hợp ngược lại sẽ sinh ra hiện tượng load balancing (cân
bằng tải).
Các router (bộ định tuyến) đưa ra quyết định gói tin sẽ đi theo đường nào. Các
thiết bị lớp mạng thu thập và phân phối các thông tin lớp mạng, và thực hiện chuyển
mạch lớp 3 dựa trên dựa trên các nội dung của tiêu đề lớp mạng trong mỗi gói tin.
Chúng ta có thể kết nối các router trực tiếp với nhau qua liên kết point-to-point hoặc
LAN, cũng có thể kết nối chúng bằng chuyển mạch WAN (ví dụ Frame-relay hoặc
ATM). Tuy nhiên chuyển mạch này lại không có khả năng xử lý các thông tin định
tuyến lớp 3 hoặc chọn tuyến cho gói tin thông qua việc phân tích địa chỉ đích. Vì vậy
chuyển mạch lớp 2 không thể tham gia vào quá trình đưa ra quyết định chuyển tiếp gói

tin ở lớp 3. Trong trường hợp môi trường mạng WAN này, người thiết kế mạng phải
thiết lập các tuyến lớp 2 một cách thủ công qua mạng WAN. Các tuyến sau đó chuyển
tiếp gói tin lớp 3 giữa các router mà nó có kết nối vật lý đến mạng lớp 2.
Các đường dẫn lớp 2 trong mạng LAN thiết lập kết nối khá đơn giản. Tuy nhiên
thiết lập kết nối tuyến lớp 2 trong WAN phức tạp hơn. Các tuyến lớp 2 trong WAN
thường dựa trên kiểu point-to-point (ví dụ như các mạch ảo trong phần lớn công nghệ
WAN) và chỉ được thiết lập theo yêu cầu cấu hình thủ công. Bất kỳ thiết bị định tuyến
nào (ví dụ như định tuyến đầu vào) ở biên của mạng lớp 2 muốn chuyển tiếp các gói tin
lớp 3 tới một thiết bị định tuyến khác (định tuyến đầu ra) cần hoặc là thiết lập sự kết nối
trực tiếp qua mạng tới thiết bị đầu ra hoặc gửi dữ liệu tới một thiết bị khác để tryền dữ
liệu tới đích.
Lê Phạm Minh Thông
5
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Hình 1. 4: Một ví dụ về mạng IP dựa trên mạng lõi ATM
Để đảm bảo quá trình chuyển tiếp gói tin trong mạng là tối ưu, một mạch ảo ATM
phải tồn tại giữa bất kỳ hai router kết nối tới mạng lõi ATM. Điều đó có nghĩa là nếu
quy mô của mạng lớn, có đến vài chục hoặc thậm chí hàng trăm router kết nối với nhau
thì xảy ra một vấn đề khá trầm trọng
Ta có thể gặp các vấn đề sau:
 Khi một router mới được nối vào mạng lõi WAN thì một mạch ảo phải
được thiết lập
 Nếu một mạng chạy giao thực định tuyến (giả sử OSPF hoặc IS-IS) thì
mọi router sẽ thông báo sự thay đổi trong mạng tới mọi router khác cùng
kết nối tới WAN đường trục, kết quả là có quá nhiều lưu lượng trong
mạng.
 Sử dụng các mạch ảo giữa các router là phức tạp bởi vì thật là khó để dự
đoán chính xác lưu lượng giữa bất kỳ hai router trong mạng.
Sự thiếu thông tin trao đổi giữa các router và các chuyển mạch WAN không phải
là vấn đề với mạng Internet truyền thống bởi chúng chỉ đơn thuần sử dụng các router

cho định tuyến, hoặc các dịch vụ WAN(ATM hay Frame-relay). Tuy nhiên nếu có sự
kết hợp giữa hai dịch vụ trên thì lại là vấn đề. Vì vậy yêu cầu đòi hỏi một kiến trúc khác
cho phép trao đổi thông tin lớp mạng giữa các router với các chuyển mạch WAN và cho
Lê Phạm Minh Thông
6
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
phép các chuyển mạch tham gia vào quá trình xử lý chuyển tiếp các gói tin, khi đó sự
kết nối giữa các router biên là không cần thiết.
1. 2. Chuyển mạch nhãn đa giao thức là gì?
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (Multiprotocol Label Switching – MPLS) là một
công nghệ được đưa ra với mục đích giải quyết nhiều vấn đề đang tồn tại liên quan tới
chuyển mạch gói trong môi trường kết nối internet.
Chuyển mạch nhãn đa giao thức kết hợp giữa lợi ích của chuyển mạch gói dựa trên
chuyển mạch lớp 2 với định tuyến lớp 3. Tương tự như các mạng lớp 2 ( Frame relay
hay ATM), MPLS là một phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng
cách gán nhãn cho các gói IP, tế bào ATM hoặc frame lớp 2. Cơ chế chuyển tiếp qua
mạng như thế được gọi là đổi nhãn (label swapping), trong đó các đơn vị dữ liệu (ví dụ
như gói hoặc tế bào) mang một nhãn ngắn có chiều dài cố định để tại các node các gói
được xử lý và chuyển tiếp.
Sự khác nhau cơ bản giữa MPLS và các công nghệ WAN truyền thống chính là
cách mà các nhãn được gán và khả năng mang một ngăn xếp của các nhãn (stack of
labels) cho một gói tin. Khái niệm ngăn xếp nhãn cho phép chúng ta có nhiều ứng dụng
mới ví dụ như Điều khiển lưu lượng (Traffic Engineering), Mạng riêng ảo (Virtual
Private Network – VPN )….
Chuyển tiếp các gói trong MPLS hoàn toàn tương phản với môi trường không kết
nối hiện có, nơi mà các gói tin được phân tích trên từng hop một (router), đấy chính là
quá trình kiểm tra tiêu đề lớp 3, và một quyết định forward gói tin được tiến hành dựa
trên thuật toán định tuyến ở lớp mạng
Cấu trúc của một nút MPLS bao gồm 2 mặt thành phần:thành phần chuyển tiếp
(hay còn được gọi là mặt phẳng dữ liệu) và thành phần điều khiển (còn được gọi là mặt

phẳng điều khiển). Thành phần chuyển tiếp sử dụng một cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn
để chuyển tiếp dữ liệu dựa trên các nhãn đi kèm với gói tin. Thành phần điều khiển chịu
trách nhiệm tạo và duy trì các thông tin chuyển tiếp nhãn (còn được gọi là bindings )
giữa nhóm các chuyển mạch nhãn với nhau.
Tất cả các nút MPLS phải chạy một hoặc nhiều giao thức định tuyến IP (hoặc dựa
trên định tuyến tĩnh) để có thể trao đổi thông tin định tuyến với các nút MPLS khác trên
mạng. Theo đó, mỗi một nút MPLS (bao gồm cả chuyển mạch ATM) là một router trên
mặt phẳng điều khiển.
Lê Phạm Minh Thông
7
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN

Hình 1. 4: Cấu trúc cơ bản của một nút MPLS
Tương tự như các router truyền thống, các giao thức định tuyến IP sẽ dùng để xây
dựng nên bảng định tuyến. Bảng định tuyến IP được sử dụng để forward gói tin.
Tại một nút MPLS, bảng định tuyến được sử dụng để xác định việc trao đổi thông
tin nhãn chuyển tiếp, nơi mà các nút MPLS kề cận với nó trao đổi các nhãn cho các
mạng con (subnets) cụ thể được chứa trong bảng định tuyến.
Các quá trình Điều khiển định tuyến MPLS IP (MPLS IP Routing Control) sử
dụng các nhãn để trao đổi với các nút MPLS cạnh nó để tạo ra Bảng chuyển tiếp nhãn
(Label Forwarding Table), bảng này là vùng cơ sở dữ liệu được sử dụng để chuyển tiếp
các gói được gán nhãn qua mạng MPLS
1.2.1. Kiến trúc MPLS
Trước hết chúng ta tìm hiểu các khái niệm mới trong kiến trúc MPLS và chức
năng của chúng trong miền cấu tạo MPLS
Thiết bị đầu tiên là Bộ định tuyến chuyển nhãn (Label Switch Router-LSR). Đó là
các router hoặc switch triển khai phân phối nhãn và có thể chuyển tiếp các gói dựa trên
các nhãn. Chức năng cơ bản của quá trình phân phối nhãn này cho phép một LSR phân
phối nhãn thông tin chuyển tiếp của nó tới các LSRs khác trong mạng MPLS.
Có một vài loại LSR khác nhau và chúng được phân biệt nhờ chức năng của chúng

trong cơ sở hạ tầng mạng. Sự khác nhau của các loại LSR được mô tả bên trong cấu trúc
Lê Phạm Minh Thông
8
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
của Edge-LSR, ATM-LSR và ATM edge-LSR. Sự khác nhau giữa các loại LSR chỉ là
cấu trúc bởi một loại có thể đóng nhiều vai trò khác nhau.
Chúng ta có thể tóm tắt các chức năng của các loại LSR. Chú ý rằng bất kỳ một
thiết bị trên mạng nào có thể có nhiều hơn một chức năng (một thiết bị có thể vừa là
LSR biên vừa là ATM LSR biên.
1. 2. 2. Tạo nhãn ở mạng biên
Các gói tin phải được đánh nhãn trước khi chuyển tiếp tới miền mạng MPLS. Để
thực hiện được nhiệm vụ này, LSR biên phải biết nơi gói tin được đánh tiêu đề, hoặc
ngăn xếp nhãn, nó phải khai báo cho gói tin. Để chuyển tiếp IP lớp 3 tới hop tiếp theo,
nó kiểm tra trong bảng định tuyến địa chỉ IP đích được chứa trong header lớp 3 của gói
tin. Sau đó lựa chọn hop tiếp theo để chuyển tiếp gói tin. Và cứ như thế cho đến khi gói
tin đi đến đích.
Có 2 cách để gói IP tới hop tiếp theo. Cách thứ nhất là toàn bộ các gói được coi là
như nhau khi chuyển qua mạng. Cách thứ hai là ánh xạ từng địa chỉ IP đích tới một IP
của hop tiếp theo. Trong mạng MPLS cách thứ nhất được gọi là nhóm chuyển tiếp
tương đương – FECs (Forwarding Equivalence Classes). FEC là một nhóm các gói,
nhóm các gói này chia sẻ cùng yêu cầu trong sự chuyển tiếp chúng qua mạng. Tất cả các
gói trong một nhóm như vậy được cung cấp cùng cách chọn đường tới đích. Khác với
Lê Phạm Minh Thông
Kiểu LSR Chức năng
LSR Chuyển tiếp các gói tin đã được gán nhãn
LSR biên - Có thể nhận một gói tin IP, thực hiện kiểm tra lớp 3, và gán một
ngăn xếp nhãn trước khi chuyển tiếp gói vào miền LSR
- Có thể nhận một gói IP, thực hiện việc kiểm tra ở lớp 3, chuyển
tiếp gói IP tới điểm tiếp theo (next-hop)
ATM-LSR - Chạy các giao thức MPLS trong mặt phẳng điều khiển để tạo ra các

mạch ảo ATM, và chuyển tiếp các tế bào tới ATM-LSR ở điểm tiếp
theo(next-hop)
ATM LSR-
biên
- Có thể nhận 1 gói đã được gán nhãn hoặc chưa, chia nó thành các
tế bào ATM và chuyển tiếp các tế bào tới ATM-LSR tiếp theo
- Có thể nhận các tế bào ATM từ một ATM-LSR kề cận, lắp ghép
các tế bào này trở lại gói tin gốc và sau đó chuyển tiếp gói tin này
dưới dạng đã được gán nhãn hoặc chưa.
9
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
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 không 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, ít nhất là phụ thuộc vào địa chỉ IP và có thể là phụ thuộc cả vào 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 được gọi là cơ sở thông tin nhãn (LIB: Label Information Base), nó là tổ hợp các
ràng buộc FEC với nhãn (FEC-to-label). Và nhãn lại được sử dụng để chuyển tiếp lưu
lượng qua mạng.
Một cách để phân chia lưu lượng vào trong các FEC là tạo một FEC riêng biệt
cho mỗi tiền tố địa chỉ xuất hiện trong bảng định tuyến. Cách này có thể tạo ra một tập
hợp các FEC cho phép cùng đi một đường tới đích. Theo cách này thì bên trong một
miền MPLS, sẽ có nhiều FEC riêng biệt và như thế sẽ không hiệu quả. Trên thực tế
MPLS hợp nhất những FEC đó thành một FEC duy nhất.
Egress
Node
Routing Table
172.16.10.5/16

172.16.17.3/16
172.16.12.8/16
192.168.14.7/24
192.168.14.20/24
Ingress Node
1 Prefix = 1 FEC
Hình 1. 5: Các FEC riêng biệt cho mỗi tiền tố địa chỉ
Lê Phạm Minh Thông
10
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Egress
Node
Routing Table
172.16.10.5/16
172.16.17.3/16
172.16.12.8/16
192.168.14.7/24
192.168.14.20/24
Ingress Node
n Prefix = 1 FEC
Hình 1. 6: Tổng hợp các FEC
Hình 1. 7: Sự tạo nhãn MPLS và chuyển tiếp
Lê Phạm Minh Thông
11
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Với cơ chế chuyển tiếp IP truyền thống, thì mỗi gói tin được xử lý tại một hop
trong mạng. Tuy nhiên với MPLS, một gói tin cụ thể được gán tới một FEC cụ thể, và
được thực hiện tại thiết bị mạng biên khi mà gói tin tham gia vào mạng. Nhóm chuyển
tiếp tương đương cho mỗi gói được khai báo sau đó mã hóa thành một chỉ số định dạng
ngắn có chiều dài cố định, được gọi là nhãn.

1. 2. 3. Chuyển tiếp gói MPLS và Đường chuyển mạch nhãn
Mỗi một gói tin khi tham gia mạng MPLS tại LSR vào và ra khỏi mạng MPLS tại
một LSR ra. Cơ chế này tạo ra Đường chuyển mạch nhãn – Label Switched Path (LSP),
được mô tả như là một nhóm các LSRs mà các gói được gán nhãn phải đi qua để tới
LSR đầu ra cho một FEC cụ thể. LSP này là theo một phương hướng duy nhất, có nghĩa
là một LSP khác được sử dụng để cho lưu lượng có thể trở về từ một FEC nào đó
LSP là một hướng kết nối (connection-oriented) bởi vì đường dẫn được tạo ra
trước khi có sự vận chuyển lưu lượng. Tuy nhiên, việc thiết lập kết nối này dựa trên
thông tin về mô hình mạng hơn là yêu cầu về luồng lưu lượng.
Khi gói tin đi qua mạng MPLS, mỗi LSR sẽ hoán đổi nhãn đi vào với một nhãn đi
ra cho đến LSR cuối cùng, được biết đến là LSR ra. (giống như cơ chế được sử dụng
trong mạng ATM nơi mà một cặp VPI/VCI này được tráo đổi với một cặp VPI/VCI
khác khi ra khỏi chuyển mạch ATM)
1. 3. Các ứng dụng khác của MPLS
Hình 1. 8: Các ứng dụng khác nhau của MPLS
MPLS được tạo ra để kết hợp của định tuyến truyền thống và chuyển mạch ATM
trong một mạng lõi IP thống nhất ( IP-ATM cấu trúc). Tuy nhiên ưu thế thực sự của
Lê Phạm Minh Thông
12
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
MPLS chính là các ứng dụng khác mà nó đem lại, từ điều khiển lưu lượng (Traffic
Engineering) tới mạng riêng ảo (Virtual Private Networks). Tất cả các ứng dụng này sử
dụng chức năng miền điều khiển để thiết lập một cơ sở dữ liệu chuyển mạch
1. 3. 1. Điều khiển lưu lượng:
Vấn đề quan trọng trong các mạng IP là thiếu khả năng điều khiển linh hoạt các
luồng lưu lượng IP để sử dụng hiệu quả dải thông mạng có sẵn. Do vậy, thiếu hụt này
liên quan đến khả năng gửi các luồng được chọn xuống các đường được chọn ví dụ
như chọn các đường trung kế được bảo đảm cho các lớp dịch vụ riêng. MPLS sử dụng
các đường chuyển mạch nhãn LSP, đó chính là một dạng của “lightweight VC” mà có
thể được thiết lập trên cả ATM và thiết bị dựa trên gói tin. Khả năng kỹ thuật lưu

lượng của MPLS sử dụng thiết lập các LSP để điều khiển một cách linh hoạt các luồng
lưu lượng IP.
1. 3. 2. Mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network)
VPN thiết lập cơ sở hạ tầng cho mạng Intranet và Extranet, đó là các mạng IP mà
các công ty kinh doanh sẽ thiết lập trên cơ sở toàn bộ cấu trúc kinh doanh của họ. Dịch
vụ VPN là dịch vụ mạng Intranet và Extranet mà các mạng đó được cung cấp bởi nhà
cung cấp dịch vụ đến nhiều tổ chức khách hàng. MPLS kết hợp với giao thức BGP cho
phép một nhà cung cấp mạng hỗ trợ hàng nghìn VPN của khách hàng. Như vậy, mạng
MPLS cùng với BGP tạo ra cách thức cung cấp dịch vụ VPN trên cả ATM và các thiết
bị dựa trên gói tin rất linh hoạt, dễ mở rộng quy mô và dễ quản lý. Thậm chí trên các
mạng của nhà cung cấp khá nhỏ, khả năng linh hoạt và dễ quản lý của các dịch vụ BGP/
MPLS VPN là ưu điểm chủ yếu.
1. 3. 3. Tích hợp IP và ATM
Do “chuyển mạch nhãn” có thể thực hiện được bởi các chuyển mạch ATM, MPLS
là một phương pháp tích hợp các dịch vụ IP trực tiếp trên chuyển mạch ATM. Sự tích
hợp này cần phải đặt định tuyến IP và phần mềm LDP trực tiếp trên chuyển mạch ATM.
Do tích hợp hoàn toàn IP trên chuyển mạch ATM, MPLS cho phép chuyển mạch ATM
hỗ trợ tối ưu các dịch vụ IP như IP đa hướng (multicast), lớp dịch vụ IP, RSVP và
mạng riêng ảo VPN
1. 3. 4. Hỗ trợ chất lượng dịch vụ Qos (Quality of Service)
Một thiếu sót của mạng IP so với mạng Frame Relay và ATM, là sự bất lực của
chúng để cung cấp dịch vụ thoả mãng nhu cầu lưu lượng. Ví dụ lưu lượng thời gian thực
như voice hay video cần dịch vụ chất lượng cao (độ trễ luồng thấp, mất luồng thấp…)
Lê Phạm Minh Thông
13
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
khi truyền qua mạng. Tương tự dữ liệu trong kinh tế thương mại phải được ưu tiên qua
trình duyệt web thông thường.
Kết nối định hướng mang tính tự nhiên của MPLS cung cấp khung làm việc hợp lý
để đảm bảo chất lượng lưu lượng IP. Trong khi QoS và lớp dịch vụ CoS (Class of

Service) không phải là cơ sở đặc biệt của MPLS, chúng có thể ứng dụng trong mạng
MPLS khi kỹ thuật lưu lượng được sử dụng. Điều này cho phép nhà cung cấp thiết lập
hợp đồng mức dịch vụ SLA (Service Level Agreements) với khách hàng để đảm bảo
dịch vụ như độ rộng băng, độ trễ, mức thấp thoát. Dịch vụ giá trị gia tăng có thể được
phân phối bổ sung như truyển tải dữ liệu cơ sở, tăng thu nhập và cuối cùng cho tiến tới
mạng hội tụ.
Intserv and Diffserv, qua thời gian một số kỹ thuật được phát triển để thiết lập
QoS/CoS trong một mạng. Trong mô hình dịch vụ tích hợp Intserv (Integrated Services),
RSVP đã phát triển thủ tục báo hiệu QoS qua một mạng, cho phép thiết bị sắp xếp và
thiết lập thông số lưu lượng đảm bảo như độ rộng băng và độ trễ đầu cuối - đầu cuối.
Nó sử dụng nguồn tài nguyên tại chỗ, đảm bảo dịch vụ xuống theo luồng cơ sở. Mô
hình dịch vụ khác nhau Diffserv (Differentiated Services) giảm bớt cứng nhắc, cung cấp
phân phối CoS để đối xử như nhau đối với lớp lưu lượng có mức ưu tiên như nhau,
nhưng không có báo hiệu hay đảm bảo dịch vụ đầu cuối đầu cuối. Diffserv định nghĩa
lại kiểu dịch vụ ToS (Type of Service) trong tiêu đề gói IP để cung cấp sự phân loại
này.
Trong khi Intserv đảm bảo độ rộng băng lưu lượng, nó xác nhận không thể tăng
hay thực hiện hoạt động qua mạng lớn. Khiến trúc Diffserv, có một tăng luôn phiên,
nhưng không cung cấp đản bảo. IETF kết hợp Difserv và kỹ thuật lưu lượng MPLS để
cung cấp QoS đảm bảo trong mạng MPLS. Thông tin Diffserv trong tiêu đề gói IP được
ánh xạ trong thông tin nhãn của gói MPLS. Bộ định tuyến MPLS cập nhật thông tin ưu
tiên để truyển tiếp dữ liệu thích hợp. Một số cơ chế sử dụng gồm chia sẻ lưu lượng,
đợi, và phân loại gói.
QoS thực hiện ở biên của đám mây MPLS, ở nơi lưu lượng phi nhãn từ mạng
khách hàng đi vào mạng truyền thông. Tại cổng vào này, lưu lượng thời gian thực dễ bị
ảnh hưởng như lưu lượng định dạng voice IP hay hội nghị video có thể được ưu tiên
phân phát qua sự chuyển giao dữ liệu lớn.
Lê Phạm Minh Thông
14
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN

Chương 2. Hoạt động của MPLS ở chế độ Frame-mode
Trong Chương 1, chúng ta đã có cái nhìn tổng quan về kiến trúc của MPLS. Trong
phần này chúng ta sẽ một trong những ứng dụng của nó:
Định tuyến IP với địa chỉ đích là unicast trong môi trường đơn thuần các bộ định
tuyến. Cũng được gọi là Frame-mode MPLS, bởi vì các nhãn được gán được trao đổi
giống như là các frames ở lớp 2.
Ở phần này chúng ta tập trung trên miền dữ liệu (MPLS data plane), giả sử rằng,
bằng một cách nào đó các nhãn được trao đổi giữa các bộ định tuyến. Ở phần tiếp theo
chúng ta sẽ giải thích một cách chính xác cơ chế phân phối nhãn giữa các router.
2. 1. Hoạt động miền dữ liệu MPLS ở chế độ Frame-mode
Trong Chương 1 chúng ta đã hiểu một cách tóm tắt quá trình một gói tin IP đi qua
mạng lõi MPLS. Có 3 bước chính trong quá trình này đấy là:
 Một LSR biên vào nhận một gói tin IP, phân loại gói tin này vào một
nhóm các chuyển tiếp tương đương nào đó (FEC) và gán nhãn cho gói tin
với ngăn xếp nhãn ra (outgoing label stack) phù hợp với FEC. Để định
tuyến dựa trên địa chỉ đích IP, FEC phải phù hợp với subnet của địa chỉ
đích và việc phân loại gói tin chỉ là việc kiểm tra lớp 3 dựa theo bảng định
tuyến.
 Các LSR lõi nhận các gói tin đã được gán nhãn và sử dụng các bảng
chuyển tiếp nhãn để trao đổi nhãn đi vào trong gói tin với nhãn ra phù hợp
với FEC ( trong trường hợp này là IP subnet).
 Khi đến LSR biên lối ra nhận gói tin đã được gán nhãn, nó bỏ nhãn này ra
và thực hiện việc tra cứu lớp 3 trong gói tin IP đó.
Một câu hỏi được đặt ra ở đây là: Ở đâu nhãn được tạo ra và ở bộ định
tuyến nhận được gói tin thì đó là gói tin đã được gán nhãn hay đơn thuần chỉ
là gói tin IP
Chúng ta xem lại mô hình sau:
Lê Phạm Minh Thông
15
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN

Hình 2. 1: Mô hình chuyển mạch gói tin giữa các bộ định tuyến
2. 1. 1. Tiêu đề ngăn xếp nhãn MPLS ( MPLS label stack header)
Vì nhiều lý do, mà hiệu suất chuyển mạch là một trong những số đó, nhãn MPLS
phải được đặt ở trước dữ liệu được dán nhãn trong chế độ frame-mode. Vì vậy nhãn
MPLS phải được chèn vào giữa tiêu đề lớp 2 và nội dung lớp 3 của frame lớp 2.
Hình 2. 2. Vị trí của nhãn MPLS trong một Frame lớp 2
Theo cách mà nhãn MPLS được chèn vào giữa gói tin lớp 3 và tiêu đề lớp 2, thì
tiêu đề nhãn MPLS được gọi là shim header. Một tiêu đề của nhãn MPLS bao gồm: 20
bit nhãn MPLS, 3 bit thông tin lớp dịch vụ (class-of-service information), 8 bit trường
Time-to-live (TTL) dùng để xác định dò loop giống như chức năng của trường TTL
trong IP và 1 bit được gọi là bit đáy của ngăn xếp (Bottom-of-Stack)
Lê Phạm Minh Thông
16
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Hình 2. 3: Tiêu đề ngăn xếp nhãn MPLS
Bit đáy ngăn xếp nhãn đóng vai trò (implement) như ngăn xếp nhãn MPLS. Chúng
ta nhắc lại khái niệm ngăn xếp nhãn, nó được định nghĩa giống như là một sự kết hợp
của hai hoặc nhiều tiêu đề nhãn đính vào một gói tin. Trong định tuyến IP theo địa chỉ
unicast thì không sử dụng ngăn xếp, nhưng với các ứng dụng khác của MPLS, ví dụ như
MPLS-VPN hay MPLS Traffic Engineering thì đây là một yếu tố rất quan trọng
Với tiêu đề ngăn xếp nhãn MPLS được chèn vào giữa tiêu đề lớp 2 và tải trọng lớp
3 thì router gửi phải có vài cách thức để thông báo với router nhận rằng gói tin đang
được truyền không phải là gói IP đơn thuần mà là gói tin được gán nhãn. Để làm được
điều đó một cách thuận lợi, các loại giao thức mới được định nghĩa ở trên lớp 2:
 Trong môi trường mạng LAN (Local Area Network), các gói tin đã được
gán nhãn mang địa chỉ unicast và multicast lớp 3 sử dụng kiểu ethernet có
giá trị 8847 và 8848 trong hệ 16. Những giá của kiểu ethernet này có thể
được sử dụng trực tiếp trong môi trường Ethernet (Fast Ethernet và
Gigabit Ethernet)

 Trong kiểu kết nối point-to-point sử dụng cách thức đóng gói PPP, một
giao thức điều khiển mạng mới (new Network Control Protocol – NCP)
được gọi là giao thức điều khiển MPLS(MPLSCP) được sử dụng. Các gói
tin MPLS được đánh dấu bằng trường giao thức PPP có giá trị là 8281
trong hệ 16
 Các gói tin MPLS đi qua một DLCI Frame Relay giữa một cặp định
tuyến(router) được đánh dấu bởi chỉ số giao thức lớp mạng SNP của
Frame Relay(Frame Relay SNAP Network Layer Protocol ID – NLPID),
theo sau đó là tiêu đề SNAP với giá trị của kiểu ethernet là 8847 trong hệ
hex.
San Jose router trong hình 2.1 chèn nhãn MPLS vào trước gói IP mà nó nhận
được, đóng gói gói tin đã gán nhãn đó trong một khung PP với trường giao thức PPP có
giá trị là 8281 trong hệ 16 và chuyển tiếp khung lớp 2 tới router San Francisco.
Lê Phạm Minh Thông
17
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
2. 1. 2. Chuyển mạch nhãn trong chế độ Frame-mode
Sau khi nhận được frame PPP lớp 2 từ router San Jose, router San Francisco ngay
lập tức xác định gói tin vừa nhận được là một gói tin đã được gán nhãn dựa trên giá trị
trường giao thức PPP của nó và thực hiện tra cứu trong cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn
(Label Forwarding Information – LFIB)
Các gói tin được gán nhãn được truyền như vậy cho đến đích, đến router cuối cùng
thì LFIB sẽ thông báo với router bỏ nhãn và chuyển tiếp gói tin không gán nhãn này.
2. 1. 3. Chuyển mạch nhãn MPLS với ngăn xếp nhãn
Hoạt động của chuyển mạch nhãn được thực hiện mà không quan tâm tới số lượng
nhãn gán vào gói tin, có thể là một nhãn hoặc một ngăn xếp gồm một số nhãn bên trong.
Trong cả hai trường hợp, LSR sẽ chỉ xử lý nhãn ở trên cùng của ngăn xếp, bỏ qua các
nhãn khác. Chức năng này cho phép nhiều ứng dụng ở các bộ định tuyến biên có thể cho
phép phân loại nhãn và kết hợp các nhãn (Can agree on packet classification rules and
associated labels) mà không cần biết các bộ định tuyến lõi của mạng.

Ví dụ, giả sử rằng router San Joe và router New York ở trong mạng có hỗ trợ
MPLS/VPN và cùng biết mạng 10. 1. 0. 0/16, mạng này có thể đến được thông qua
router New York, nhãn được khai báo với giá trị là 73. Các router trong mạng lõi (San
Francisco và Washington) không có thông tin về điều này. Để gửi một gói tin tới host có
địa chỉ là 10. 1. 0. 0/16, router San Jose tạo ra một ngăn xếp nhãn. Nhãn dưới cùng trong
ngăn xếp được khai báo cho router New York còn nhãn trên cùng được khai báo cho địa
chỉ IP của router New York thông qua router San Francisco. Khi mạng chuyển gói tin
thì nhãn trên cùng được chuyển mạch chính xác giống như chuyển tiếp gói tin IP qua
mạng đường trục và nhãn thứ 2 trong ngăn xếp sẽ nguyên vẹn khi đến router New York
Lê Phạm Minh Thông
18
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Hình 2. 4: Chuyển mạch nhãn với ngăn xếp
2. 2. Quá trình truyền và kết hợp nhãn trong Frame-mode MPLS
Phần này sẽ tập trung vào quá trình kết hợp FEC với nhãn và truyền chúng giữa
các LSRs qua các giao diện đã được đóng khung.
Có hai giao thức kết hợp nhãn được sử dụng để tổng hợp một IP mạng con
(subnet) với một số nhãn MPLS cho mục đích gửi tới địa chỉ đích:
 Giao thức phân phối thẻ (Tag Distribution Protocol – TDP)
 Giao thức phân phối nhãn(Label Distribution Protocol – LDP)
Cả TDP và LDP đều có chức năng giống nhau và có thể được sử dụng trong
mạng, thậm chí trên các interface khác nhau của cùng một LSR. Ở đây chúng ta chỉ đề
cập đến TDP
2. 2. 1. Thiết lập một phiên LDP/TDP
Khi bắt MPLS trên interface của router, thì TDP/LDP được khởi tạo và cấu trúc
cơ sở thông tin nhãn(LIB) được tạo ra. Bộ định tuyến(router) cũng tìm cách nhận ra các
LSRs khác trên interface đang chạy MPLS thông qua gói tin hello TDP. Các gói tin
hello TDP này được gửi quảng bá(broadcast) hoặc là gói tin UDP multicast(tới một
nhóm các đích), tạo ra quan hệ hàng xóm LSR.
Sau khi gói tin hello TDP khám phá ra TDP hàng xóm thì một phiên TDP được

thiết lập. Các phiên TDP sử dụng TCP với cổng 711 và LDP sử dụng TCP cổng 646. Sử
Lê Phạm Minh Thông
19
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
dụng giao thức TCP đem lại khả năng tối ưu trong điều khiển luồng và tin cậy trong
việc giải quyết tắc nghẽn lưu lượng.
2. 2. 2. Phân phối và kết hợp nhãn
Khi cơ sở thông tin nhãn (LIB) được tạo ra trong bộ định tuyến, một nhãn được
khai báo cho mọi FEC biết đến bộ định tuyến. Vì định tuyến dựa vào địa chỉ đích, FEC
tương đương với một tiền tố IGP(Internal Gateway Protocol) trong bảng định tuyến IP.
Vì vậy một nhãn được khai báo cho mọi tiền tố trong bảng định tuyến IP và có sự ánh
xạ hai bảng này được lưu trữ trong LIB.
Bởi vì LSR khai báo một nhãn cho mỗi IP prefix trong bảng định tuyến của nó khi
mà prefix xuất hiện trong bảng định tuyến và nhãn này được sử dụng bởi các LSR khác
trong việc gửi các gói tin đã được gán nhãn cho LSR, phương pháp cấp và phân phối
nhãn này được gọi là khai báo nhãn điều khiển độc lập, với cách phân phối nhãn phía
sau tự nguyện :
 Việc cấp nhãn trong các bộ định tuyến được thực hiện mà không quan tâm
tới việc bộ định tuyến đã nhận nhãn cho cùng prefix từ bộ định tuyến kế
cận hay chưa. Vì vậy việc cấp nhãn này trong các bộ định tuyến được gọi
là điều khiển độc lập(independent control)
 Phương pháp phân phối này là tự nguyện(unsolicited) bởi vì LSR khai báo
nhãn và quảng bá sự ánh xạ tới các bộ định tuyến hàng xóm phía sau
nó(từ đích tới nguồn) không quan tâm tới việc các LSR khác cần nhãn hay
không. Một LSR chỉ khai báo một nhãn cho một prefix IP và phân phối nó
cho router phía sau nó (từ đích tới nguồn) khi được yêu cầu.
 Phương pháp phân phối này là downstream(từ phía sau ra phía trước) khi
LSR khai báo một nhãn mà các LSR khác(Các LSR phía sau) có thể sử
dụng cho chuyển tiếp các gói tin đã được gán nhãn và quảng bá sự ánh xạ
nhãn này tới các bộ định tuyến liền kề. Việc khởi tạo cấu trúc chuyển

mạch thẻ cũng bao gồm cả sự cung cấp cho LSR phía sau nhưng cả việc
triển khai bổ sung chuyển mạch thẻ hiện tại và cấu trúc MPLS không cần
kiểu này cho phương pháp phân phối nhãn.
Tất cả sự kết hợp nhãn được quảng bá ngay lập tức đến các bộ định tuyến khác
thông qua các phiên TDP. Các bộ định tuyến thông báo sự kết hợp IP prefix-to-label của
nó tới tất cả các bộ định tuyến kề cận mà không quan tâm đó là upstream hay
downstream. Thậm chí sự kết hợp này cũng được gửi tới cho bộ định tuyến tiếp theo vì
thế sẽ không có split-horizon trong quá trình xử lý TDP hay LDP.
Lê Phạm Minh Thông
20
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Các LSR nhận bảng ánh xạ prefix-to-label, lưu chúng trong bảng cơ sở thông tin
nhãn (LIB) và sử dụng chúng trong cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn (LFIB) nếu bảng
ánh xạ nhận được từ router phía trước, chính là router tiếp theo. Phương pháp lưu giữ
này được gọi là kiểu ghi nhớ tự do (liberal retention mode) trái ngược với kiểu ghi nhớ
bảo thủ (conservative retention mode), tức là các LSR chỉ giữ lại các nhãn được khai
báo cho một prefix bởi các bộ định tuyến phía trước hiện tại của nó, nơi mà LSR chỉ
lưu giữ các nhãn được khai báo tới một prefix bởi các router phía trước.
Một bộ định tuyến có thể nhận được nhiều sự kết hợp TDP từ các bộ định tuyến
kề cận, nhưng chỉ sử dụng một vài trong số đó để chuyển tiếp các bảng như sau :
 Sự kết hợp nhãn từ bộ định tuyến tiếp theo được xem xét cho phù hợp với
đầu vào FIB. Nếu bộ định tuyến không nhận sự kết hợp nhãn từ bộ định
tuyến kế tiếp thì đầu vào FIB xác nhận các gói tin đến đích mà không
được gán nhãn.
 Nếu bộ định tuyến nhận một sự kết hợp nhãn từ bộ định tuyến kế tiếp, thì
nhãn hiện tại ở bộ định tuyến và nhãn tiếp theo ở bộ định tuyến kế tiếp
được lưu lại trong LFIB. Nếu bộ định tuyến kế tiếp không khai báo nhãn
phù hợp với prefix thì gói tin không được gán nhãn
2. 2. 3. Hội tụ trong mạng MPLS ở chế độ Frame-mode
Một trong những yếu tố quan trọng trong việc thiết kế mạng MPLS chính là thời

gian hội tụ của mạng. Một số ứng dụng của MPLS (ví dụ như :MPLS/VPN hay thiết kế
BGP dựa trên MPLS) sẽ không hoạt động chính xác trừ khi một gói tin được gán nhãn
được gửi qua tất cả các đường dẫn từ đầu vào LSR biên đến LSR biên đầu ra. Trong các
ứng dụng này thời gian hội tụ có thể tăng lên bởi do trễ truyền
Trong mạng MPLS ở chế độ Frame-mode, sử dụng kiểu lưu giữ tự do (liberal
retention mode) kết hợp với điều khiển nhãn độc lập(independent label control) và phân
phối nhãn luồng xuống tự nguyện(unsolicited downstream label distribution) sẽ làm
giảm thiểu thời gian hội tụ TDP/LDP. Mọi bộ định tuyến sử dụng kiểu lưu giữ tự do
luôn có nhãn khai báo cho một prefix đưa ra từ tất cả các bộ định tuyến hàng xóm sử
dụng TDP/LDP, vì vậy nó luôn luôn tìm thấy một nhãn đi ra ngoài trong bảng định
tuyến phù hợp mà không cần hỏi bộ định tuyến kế tiếp cho việc khai báo nhãn.
2. 3. Xử lý ở bộ định tuyến cuối cùng (Penultimate Hop Popping)
Lê Phạm Minh Thông
21
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Ở LSR biên ở đầu ra trong mạg MPLS thì phải tiến hành hai tra cứu: Một là gói
tin nhận được từ một MPLS kề cận, hai là đích đến cho một subnet bên ngoài mạng
MPLS. Nó phải kiểm tra nhãn trong tiêu đề ngăn xếp nhãn và thực hiện kiểm tra để
nhận biết rằng nhãn đã được đẩy vào và dưới sự kiểm soát của gói tin IP
Hình 2. 5: Hai quá trình tra cứu ở bộ định tuyến cuối New York
Việc thực hiện hai quá trình tra cứu ở router New York có thể làm giảm hiệu suất
của node mạng. Hơn nữa trong môi trường mà MPLS và chuyển mạch IP được thực
hiện bởi phần cứng thì tra cứu hai lần làm tăng độ phức tạp của việc triển khai các thiết
bị phần cứng lên rất nhiều. Để giải quyết vấn đề này người ta sử dụng Penultimate Hop
Popping(PHP).
Phương pháp này chỉ được áp dụng trực tiếp cho những subnet(mạng con) kết
nối trực tiếp hoặc tập hợp các đường dẫn (aggregate routes). Trong trường hợp là giao
diện là kết nối trực tiếp, thì việc thực hiện tra cứu lớp 3 là cần thiết để có được các
thông tin chính xác cho việc gửi một gói tin đến đích được kết nối trực tiếp. Nếu prefix
là một sự tập hợp thì việc tra cứu ở lớp 3 cũng cần thiết để tìm ra đường đi cụ thể sau đó

được sử dụng để gói tin đi đến đích chính xác. Trong các trường hợp còn lại, thì thông
tin đi ra ngoài của gói tin lớp 2 có trong LFIB và vì vậy việc tra cứu lớp 3 là không cần
thiết.
Với phương pháp này, LSR biên có thể yêu cầu một nhãn từ router phía sau kề
cận với nó.
Lê Phạm Minh Thông
22
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Hình 2. 6: Penultimate Hop Popping trong mạng MPLS
Ở Hình 2. 6 router Washington lấy nhãn từ gói tin và gửi gói tin IP đơn thuần tới
router New York. Sau đó router New York thực hiện việc tra cứu lớp 3 và chuyển tiếp
gói tin tới đích cuối cùng.
Tóm lại chế độ hoạt động khung xuất hiện khi sử dụng MLS trong môi trường các
bộ định tuyến thuần nhất định tuyến các gói tin IP điểm-điểm. Các gói tin gán nhãn
được chuyển tiếp trên cơ sở khung lớp 2.
Quá trình chuyển tiếp môt gói tin IP qua mạng MPLS thực hiện thông qua một số
bước sau:
 LSR biên lối vào nhận gói tin IP, phân loại gói vào nhóm chuyển tiếp
tương đương FEC và gán nhãn cho gói với ngăn xếp nhãn tương ứng FEC
đã được xác định. Nếu định tuyến một địa chỉ đích(unicast), FEC sẽ tương
ứng với mạng con đích và việc phân loại gói tin sẽ được thực hiện bằng
cách tra cứu bảng định tuyến lớp 3 truyền thống.
 LSR lõi nhận gói tin đã được gán nhãn và sử dụng bảng chuyển tiếp nhãn
để thay đổi nhãn nội vùng trong gói đến với nhãn ngoài vùng tương ứng
cùng với vùng FEC(trong trường hợp này là mạng con IP)
 Khi LSR biên lối ra của vùng FEC này nhận được gói có nhãn, nó loại bỏ
nhãn và thực hiện việc chuyển tiếp gói tin IP theo bảng định tuyến lớp 3
truyền thống.
Chương 3: Hoạt động của MPLS ở chế độ Cell-mode
Lê Phạm Minh Thông

23
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
Trong chương 2 chúng ta đã tìm hiểu cách MPLS hoạt động giữa thiết bị chuyển
mạch lớp 3 (router) ở chế độ Frame-mode. Các bộ định tuyến trao đổi các gói tin IP đơn
thuần (cho các giao thức điều khiển) cũng như các gói tin IP được gán nhãn qua cùng
một link liên kết. Các bộ định tuyến cũng thực hiện chuyển mạch nhãn bằng cách xác
định tiêu đề nhãn ở trước mỗi gói tin IP
Khi thực hiện triển khai MPLS qua công nghệ ATM cần phải giải quyết một số
khó khăn sau:
 Không có cơ chế trao đổi các gói tin IP một cách trực tiếp giữa 2 node
MPLS kề nhau qua giao diện ATM. Tất cả các dữ liệu trao đổi qua giao
diện ATM phải được thực hiện qua kênh ảo(virtual circuit – VC)
 Chuyển mạch ATM không thể thực hiện việc kiểm tra nhãn hay tra cứu ở
lớp 3. Khả năng duy nhất của một chuyển mạch ATM là chuyển đổi VC
đầu vào thành VC đầu ra của giao diện ra.
Công nghệ MPLS đã đưa ra một số các giải pháp để đảm bảo việc thực hiện triển
khai MPLS qua ATM:
 Các gói tin IP trong vùng điều khiển không thể trao đổi một cách trực tiếp
qua giao diện ATM. Một VC điều khiển phải được thiết lập giữa các node
MPLS kề nhau để có thể trao đổi các gói tin trong vùng điều khiển
 Chuyển mạch ATM không thể thực hiện việc tra cứu nhãn. Khi đó nhãn
trên cùng trong ngăn xếp nhãn phải được chuyển đổi sang giá trị VPI/VCI
Chúng ta nhắc đến một số khái niệm được dùng trong việc triển khai MPLS qua
môi trường ATM
• Giao diện ATM được điều khiển chuyển mạch nhãn (Label Switching Controlled
ATM interface – LC-ATM interface) là một giao diện trên router hoặc trên
chuyển mạch ATM mà trong đó giá trị VPI/VCI được khai báo thông qua các
giao thức điều khiển MPLS (TDP hoặc LDP)
• ATM-LSR là một chuyển mạch ATM chạy các giao thức MPLS trong miền điều
khiển và thực hiện chuyển tiếp MPLS giữa các giao diện LC-ATM trong miền dữ

liệu bằng các chuyển mạch tế bào ATM truyền thống
• Frame-based LSR là một LSR thực hiện việc chuyển tiếp các frame giữa các giao
diện. Một ví dụ điển hình của một Frame-based LSR đó chính là router. Một
Frame-based LSR có thể có nhiều giao diện LC-ATM, nhưng nó chỉ thực hiện
Lê Phạm Minh Thông
24
Luận văn tốt nghiệp MPLS và ứng dụng MPLS/VPN
chuyển mạch nhãn Frame-based trên ngăn xếp nhãn mà không thực hiện chuyển
mạch tế bào giống như một ATM-LSR
• ATM-LSR domain là một nhóm các ATM-LSR được kết nối với nhau qua giao
diện LC-ATM
• ATM LSR biên là một Frame-based LSR với ít nhất một giao diện LC-ATM
Hình 3. 1: Mô hình triển khai ATM trong mạng
3. 1. Sự kết nối trong vùng điều khiển qua giao diện LC-ATM
Hình 3. 2: Trao đổi thông tin giữa các LSR kề cận
Cấu trúc của mạng MPLS yêu cầu vùng điều khiển của các LSR kề cận phải có sự
kết nối thuần IP để trao đổi liên kết nhãn cũng như các gói điều khiển khác(ví dụ như
gói tin hello và gói tin update)
Lê Phạm Minh Thông
25