Kỹ thuật lưu lượng với chuyển mạch nhãn đa giao thức

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT................................................................................7
LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................9
CHƯƠNG 1....................................................................................................................11
CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MPLS......................................................................................11
1Tổng quan về mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức .............................................. 11
1.1Định nghĩa .......................................................................................................... 11
1.2Lợi ích của MPLS ............................................................................................... 11
1.3Các ưu điểm của MPLS ...................................................................................... 12
2Các khái niệm cơ bản trong MPSL ......................................................................... 15
3Các thao tác nhãn .................................................................................................... 20
4Kết luận chương. .................................................................................................... 23
CHƯƠNG 2....................................................................................................................24
HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA MPLS.........................................................................24
5Các thành phần của mạng chuyển mạch nhãn ......................................................... 24
5.1Thành phần chuyển tiếp gói tin .......................................................................... 25
5.2Thành phần điều khiển ....................................................................................... 29
6Các giao thức sử dụng trong MPLS ........................................................................ 32
6.1Giao thức phân phối nhãn LDP ......................................................................... 32
6.2Giao thức CR-LDP ............................................................................................. 35
7Giao thức RSVP-TE ............................................................................................... 39
7.1Các bản tin thiết lập dự trữ. ............................................................................... 40
7.2Các bản tin Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE ..................................... 40
7.3Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tự theo yêu cầu. ............................ 41
7.4Giảm lượng Overhead làm tươi RSVP ............................................................... 42
8Giao thức cổng biên BGP ....................................................................................... 43
8.1BGPv4 và mở rộng cho MPLS ........................................................................... 43
8.2Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ. ................................................ 45
9Kết luận chương ..................................................................................................... 45
CHƯƠNG 3....................................................................................................................47

KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS.....................................................................47
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 1 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
3.1Kỹ thuật lưu lượng ............................................................................................... 47
9.1Khái niệm kỹ thuật lưu lượng ............................................................................. 47
9.2Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng ........................................................ 47
9.3Các lớp dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS và các lớp lưu lượng ........................... 48
9.4Hàng đợi lưu lượng ............................................................................................ 49
9.5Giải pháp mô hình chồng lớp (Overlay Model) ................................................. 52
9.6Những hạn chế của cơ chế điều khiển IGP hiện tại .......................................... 53
10Kỹ thuật lưu lượng trên MPLS .............................................................................. 53
10.1Khái niệm trung kế lưu lượng (traffic trunk) ................................................... 54
10.2Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph) .............................................................. 55
11Trung kế lưu lượng và các thuộc tính .................................................................... 56
11.1Các hoạt động cơ bản trên trung kế lưu lượng ................................................ 56
11.2Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter) .......................................... 57
11.3Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường (chính sách chọn đường) .................... 57
11.4Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priorty/Preemption) ....................................... 58
11.5Thuộc tính đàn hồi (Resilience) ....................................................................... 58
11.6Thuộc tính chính sách (Policing) ..................................................................... 58
12Các thuộc tính tài nguyên ...................................................................................... 59
12.1Bộ phân bổ lớn nhất ......................................................................................... 59
12.2Lớp tài nguyên (Resource-Class) ..................................................................... 59
12.3TE Metric ......................................................................................................... 60
13Tính toán đường ràng buộc ................................................................................... 60
13.1Quảng bá các thuộc tính của các liên kết ........................................................ 60
13.2Tính toán LSP ràng buộc (CR-LSP) ................................................................. 61
13.3Giải thuật chọn đường ..................................................................................... 62
13.4Ví dụ về chọn đường cho trung kế lưu lượng ................................................... 62
13.5Tái tối ưu hoá ................................................................................................... 64

14Bảo vệ khôi phục đường ....................................................................................... 65
14.1Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục ............................................................ 65
14.2Mô hình Makam ............................................................................................... 66
14.3Mô hình Haskin (Reverse Backup) ................................................................... 67
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 2 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
14.4Mô hình Hundessa ............................................................................................ 68
14.5Mô hình Shortest-Dynamic ............................................................................... 68
14.6Mô hình Simple-Dynamic ................................................................................. 68
14.7Mô hình Simple-Static ...................................................................................... 69
15Phát hiện và phòng ngừa định tuyến vòng ............................................................. 69
15.1Chế độ khung. ................................................................................................... 69
a)Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu ...................................................................... 70
b)Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng dữ liệu điều khiển. ................................................. 70
15.2Chế độ tế bào. .................................................................................................. 71
a)Phát hiện/ ngăn ngừa chuyển tiếp vòng thông tin điều khiển .............................. 71
b)Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu ...................................................................... 75
16Kết luận chương. .................................................................................................. 76
KẾT LUẬN....................................................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................79
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 3 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1: MPLS và mô hình tham chiếu OSI ..........................................................11
Hình 1-2: Miền MPLS..................................................................................................15
Hình 1-3: Upstream và downstream LSR..................................................................16
Hình 1-4: Định dạng cấu trúc nhãn............................................................................16
Hình 1-5: Ngăn xếp nhãn.............................................................................................17
Hình 1-6: Các kiểu node MPLS...................................................................................17
Bảng 1-1: Các loại LSR trong mạng MPLS...............................................................18

Hình 1-7: Lớp chuyển tiếp tương đương....................................................................18
Hình 1-8: Đường chuyển mạnh nhãn (LSP)..............................................................19
Hình 1-9 : Điều khiển độc lập......................................................................................21
Hình 1-10: Điều khiển theo yêu cầu............................................................................21
Hình 1-11: Các ánh xạ hỗ trợ vận chuyển..................................................................22
Hình 2-1 : Entry trong bảng chuyển tiếp...................................................................25
Hình 2-2 : Nhãn trong ATM; SONET/SDH; Ethernet............................................26
Hình 2-3 : Mang nhãn trong tiêu đề “Shim”.............................................................26
Hình 2-4 : Các chức năng định tuyến trong bộ định tuyến......................................28
Hình 2-5 : Kiến trúc chuyển mạch nhãn....................................................................28
Hình 2-6 : Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn............................................30
Hình 2-7 : Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn...........................30
Hình 2-8 : Liên kết nhãn downstream và upstream.................................................31
Hình 2-9: Vùng hoạt động của LDP............................................................................32
Hình 2-10 : Giao thức LDP với các giao thức khác..................................................33
Hình 2-11: Ví dụ về CSPF............................................................................................38
Hình 2-12: Thiết lập LSP với RSVP-TE.....................................................................42
Hình 2-13: Nội dung bản tin BGP Update.................................................................44
Hình 2-14: BGP phân phối nhãn qua nhiều hệ tự trị...............................................45
Bảng 3-1: Các lớp dịch vụ kỹ thuật lưu lượng...........................................................49
Hình 3-1: Nhiều luồng cho mỗi lớp lưu lượng...........................................................50
Hình 3-2: Hàng đợi CQ................................................................................................51
Hình 3-3: Hàng đợi PQ (Priority Queuing)...............................................................52
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 4 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
Hình 3-4: Mô hình chồng lớp (Overlay Model).........................................................52
Hình 3-5: Các trung kế lưu lượng...............................................................................55
Hình 3-6: Minh hoạ cách dùng bit Affinity và Resource-Class...............................60
Hình 3-7: Băng thông khả dụng ứng với từng mức ưu tiên.....................................61
Hình 3-8: Xem xét các ràng buộc khống chế.............................................................63

Hình 3-9: Xem xét tài nguyên khả dụng.....................................................................63
Hình 3-10: Chọn đường tốt nhất.................................................................................64
Hình 3-11: Mô hình đường Makam............................................................................67
Hình 3-12: Mô hình đường Haskin.............................................................................67
Hình 3-13: Mô hình Shortest-Dynamic......................................................................68
Hình 3-14: Mô hình Simple-Dynamic.........................................................................69
Hình 3-15: Ví dụ về cơ chế phát hiện dựa trên trường TTL trong mạng IP.........70
Hình 3-16: Nhu cầu trên luồng hướng về và chế độ điều khiển trình tự................72
Hình 3-17: Cơ chế xử lý bộ đếm nút mạng TLV.......................................................73
Hình 3-18: Cơ chế ngăn ngừa chuyển tiếp vòng sử dụng vector đường TLV.......75
Hình 3-19: Trao đổi giá trị bộ đếm nút mạng giữa các ATM-LSR.........................75
Hình 3-20: Xử lý trường TTL của gói tin IP trước khi phân đoạn gói tin.............76
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 5 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1: Các loại LSR trong mạng MPLS ......................................................................
Bảng 3-1: Các lớp dịch vụ kỹ thuật lưu lượng ..................................................................
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 6 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt Chú giải tiếng Anh Chú giải tiếng Việt
AS Autonomous System Vùng tự trị
ATM Asynchronous Transfer Mode
Phương thức truyền dẫn không
đồng bộ
BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên
CoS Class of Service Lớp dịch vụ
CR Cell Router Bộ định tuyến tế bào
CR-LDP
Constraint Routing Label

Distribution Protocol
Định tuyến ràng buộc với giao
thức phân bổ nhãn
CSPF Constraint Shortest Path First
Định tuyến cưỡng bức đường đi
ngắn nhất
Diffserv Differentiated Services Dịch vụ phân biệt
DLCI Data Link Connection Identifier
Trường nhận diện kết nối liên kết
dữ liệu.
EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên
FEC Forwarding Information Class Lớp chuyển tiếp tương đương
IETF Internet Engineering Task Force Ủy ban tư vấn kỹ thuật Internet
IGP Interior Gateway Protocol
Giao thức định tuyến trong phạm
vi miền
ILM Incoming Label Map Ánh xạ nhãn đầu vào
Intserv Integrated Service Dịch vụ tích hợp
LDP Label Distribution Protolcol Giao thức phân bổ nhãn
LER Label Edge Router
Bộ định tuyến biên chuyển mạch
nhãn
LIB Label Information Base Bảng cơ sở dữ liệu nhãn
LIS Logic IP Subnet Mạng con Logic IP
LSP Label Switch Path Đường chuyển mạch nhãn
LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 7 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry Mục chuyển tiếp nhãn tiếp theo

PHB Per Hop Behavior Ứng xử theo từng chặng
PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm
PVC Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ.
RFC Request For Comments Tài liệu chuẩn cho Internet
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên
TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối
TTL Time to Live Thời gian sống
VC Virtual Circuit Kênh ảo
VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo
VPI Virtual Path Identifier Trường nhận dạng đường ảo
MAM
Maximum allocation multiplier
Bộ phân bổ cực đại
ER Explicit route Định tuyến tường minh
ERB Explicit Route Information Base
Bảng cơ sở thông tin tuyến tường
minh
ERO Explicit route Object Đối tượng tuyến tường minh
NLRI
Network Layer Reachability
Information
IS-IS
Intermediate system to
Intermediate system
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 8 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
LỜI NÓI ĐẦU
Nền tảng cho xã hội thông tin chính là sự phát triển cao của các dịch vụ viễn thông.
Mềm dẻo, linh hoạt, và gần gũi với người sử dụng là mục tiêu cần hướng tới. Vài năm

qua, Internet đang ngày càng phát triển với các ứng dụng mới trong thương mại và thị
trường người tiêu dùng. Cùng với các dịch vụ truyền thống hiện nay được cung cấp qua
Internet thì các dịch vụ thoại và đa phương tiện đang được phát triển và sử dụng. Tuy
nhiên, tốc độ và dải thông của các dịch vụ và ứng dụng này đã vượt quá tài nguyên hạ
tầng Internet hiện nay. Chính những điều đã gây một áp lực cho mạng viễn thông hiện
thời, phải đảm bảo truyền tải thông tin tốc độ cao với giá thành hạ. Ở góc độ khác sự ra
đời của những dịch vụ mới này đòi hỏi phải có công nghệ thực thi tiên tiến.
Ưu điểm nổi bật của giao thức định tuyến TCP/IP là khả năng định tuyến và truyền
gói tin một cách 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 yêu cầu, trong khi đó công nghệ
ATM có thế mạnh ưu việt về tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất
lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước. Sự kết hợp IP với ATM có thể là giải pháp kỳ
vọng cho mạng viễn thông tương lai - mạng thế hệ sau NGN.
Gần đây, công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) được đề xuất để tải các
gói tin trên các kênh ảo và khắc phục được các vấn đề mà mạng ngày nay đang phải đối
mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng, quản lý băng
thông cho mạng IP thế hệ sau - dựa trên mạng đường trục và có thể 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.
Ngày nay, những xu hướng phát triển công nghệ đã và đang tiếp cận nhau, đan xen
lẫn nhau cho phép mạng lưới thỏa mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương
lai. Thị trường viễn thông trên thế giới đang đứng trong xu thế cạnh tranh và phát triển
hướng tới mạng viễn thông hội tụ toàn cầu tạo ra khả năng kết nối đa dịch vụ trên phạm
vi toàn thế giới. Do vậy, để đáp ứng được các nhu cầu đó, sự ra đời của MPLS là tất
yếu.
Mạng MPLS với những tính năng vượt trội, đáp ứng được sự gia tăng của nhu cầu
tốc độ mạng, quản lý QoS, điều phối lưu lượng dễ dàng, là công nghệ nền tảng cho
mạng thế hệ sau NGN. Việc điều khiển kỹ thuật lưu lượng MPLS trong hệ thống mạng
hiện tại sẽ giúp nhanh chóng đẩy nhanh quá trình chuyển đổi hệ thống sang mạng thế hệ
kế tiếp NGN. Hơn thế nữa, ở góc độ người sử dụng, yêu cầu được đáp ứng các dịch vụ

GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 9 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
với chất lượng tốt hơn sẽ được thỏa mãn trong khi ở góc độ nhà cung cấp dịch vụ, mạng
sẽ được sử dụng với hiệu suất cao hơn và đem lại nhiều lợi nhuận hơn.
Qua tìm hiểu trên lý thuyết và được sự góp ý hướng dẫn của thầy giáo, em đã chọn
nghiên cứu về đề tài: “Kỹ thuật lưu lượng với chuyển mạch nhãn đa giao thức”. Đề
tài đi sâu vào tìm hiểu các nguyên lý hoạt động của mạng MPLS, đặc biệt là ứng dụng
kỹ thuật lưu lượng trên mạng MPLS. Bố cục chuyên đề được chia ra làm 4 chương :
 Chương 1: Cơ sở công nghệ MPLS
 Chương 2: Hoạt động cơ bản của MPLS.
 Chương 3: Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS.
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 10 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MPLS
1 Tổng quan về mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức
1.1 Định nghĩa
Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS-Multi Protocol Label Switching) là một công
nghệ lai kết hợp những đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp 3 và chuyển mạch lớp 2
cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở các mạng biên
bằng cách dựa vào nhãn. Chuyển mạch nhãn đa giao thức là biện pháp linh hoạt để giải
quyết những vấn đề gặp nhiều khó khăn trong mạng hiện nay như tốc độ, quy mô, chất
lượng dịch vụ (QoS), quản trị và kỹ thuật lưu lượng. MPLS thể hiện một giải pháp
thông minh để đáp ứng những đòi hỏi dịch vụ và quản lý dải thông cho mạng IP thế hệ
sau - dựa trên mạng đường trục. MPLS giải quyết những vấn đề liên quan đến tính quy
mô và định tuyến (dựa trên QoS và dạng chất lượng dịch vụ) và có thể tồn tại trên mạng
ATM (phương thức truyền không đồng bộ - Asynchronous Tranfer Mode) và mạng
Frame-relay đang tồn tại.
Application
Presentation

Session
Application Application
Transport Transport Transport
Network Internet/Networking Internet/Networking
Data link
Physical
Nework Access Nework Access
OSI Model TCP/IP model IP/MPLS Model
Hình 1-1: MPLS và mô hình tham chiếu OSI
1.2 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 (routing protocol).
- Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn(label) cho trước.
- Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM).
- Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp.
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 11 SVTH: Phạm Quang Trung
Label Switching
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
- Có tính tương thích cao.
1.3 Các ưu điểm của MPLS
Mục tiêu đầu tiên của chuyển mạch nhãn đưa ra là nhằm cải thiện hiệu năng chuyển
tiếp gói tin của các bộ định tuyến lõi qua việc sử dụng các chức năng gán và phân phối
nhãn gắn với các dịch vụ định tuyến lớp mạng khác nhau. Thêm vào đó là các lược đồ
phân phối nhãn hoàn toàn độc lập với quá trình chuyển mạch.
Trước hết, chúng ta hãy xem xét một số lý do cơ bản hiện nay đang được quan tâm
đối với công nghệ mạng nói chung và chuyển mạch nhãn: Tốc độ và độ trễ, khả năng hệ
thống, tính đơn giản, tài nguyên mạng, điều khiển định tuyến.
Tốc độ và độ trễ

Theo truyền thống chuyển tiếp gói tin dựa trên phần mềm rất chậm trong quá trình xử
lý tải lưu lượng lớn trong internet và intranet, trễ chủ yếu trong quá trình này là quá
trình xử lý định tuyến để tìm ra thích hợp cho các gói tin đầu vào. Mặc dù đã có nhiều
cải thiện trong các quá trình tìm kiếm bảng định tuyến như các kỹ thuật tìm kiếm nhanh
bảng định tuyến, nhưng tải lưu lượng trên bộ định tuyến luôn lớn hơn khả năng xử lý,
và kết quả là có thể mất lưu lượng, mất đấu nối và giảm hiệu năng của toàn mạng(mạng
IP). Chuyển mạch nhãn đưa ra một cách nhìn nhận khác với chuyển tiếp gói tin IP thông
thường, sẽ cung cấp một giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề trên. Chuyển mạch
nhãn thực hiện quá trình gán nhãn cho gói tin đầu vào và sử dụng nhãn để truy nhập vaò
bảng chuyển tiếp tại bộ định tuyến như một chỉ số của bảng. Quá trình truy nhập này
chỉ yêu cầu duy nhất cho một truy nhập tới bảng thay vì hàng ngàn quá trình tìm kiếm
được thực hiện trong bảng định tuyến truyền thống. Kết quả là các hoạt động này hiệu
quả hơn và vì vậy lưu lượng người sử dụng trong gói tin được gửi qua mạng nhanh hơn,
giảm độ trễ và thời gian đáp ứng tốt hơn cho các chuyển giao thông tin giữa các người
sử dụng.
Mạng máy tính luôn tồn tại các hiệu ứng trễ, khi các gói tin chuyển qua rất nhiều nút
và nhiều chặng khác nhau để tới đích nó tạo ra các hiệu ứng trễ và biến động trễ. Sự tích
trữ trên các cung đoạn sẽ tạo ra trễ tổng thể giữa các đầu cuối.
Tại mỗi nút mạng, địa chỉ đích trong gói tin được xác minh và so sánh với các địa chỉ
đích có khả năng chuyển tiếp trong bảng định tuyến của bộ định tuyến để tìm đường ra.
Các gói tin chuyển qua các nút mạng tạo ra độ trễ và các biến động trễ khác nhau, tuỳ
thuộc vào khả năng xử lý của bộ định tuyến cũng như lưu lượng của luồng tin sẽ ảnh
hưởng trực tiếp tới trễ của người dùng đầu cuối. Một lần nữa, cơ chế hoạt động của
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 12 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
chuyển mạch nhãn với khả năng chuyển tiếp gói tin nhanh là giải pháp để giải quyết vấn
đề này.
Khả năng hệ thống
Tốc độ là một khía cạnh quan trọng của chuyển mạch nhãn và tăng quá trình xử lý
lưu lượng người dùng trên mạng internet là vấn đề rất quan trọng. Nhưng các dịch vụ

tốc độ cao không phải là tất cả những gì mà chuyển mạch nhãn cung cấp. Chuyển mạch
nhãn còn có thể cung cấp mềm dẻo các tính năng khác nhau để đáp ứng các nhu cầucủa
người dùng internet, thay vì hàng loạt các địa chỉ IP (tăng lên rất nhanh từng ngày) mà
bộ định tuyến cần phải xử lý thì chuyển mạch nhãn cho phép các địa chỉ này gắn với
một hoặc vài nhãn, tiếp cận này làm giảm kích thước bảng địa chỉ và cho phép bộ định
tuyến hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn.
Tính đơn giản
Một khía cạnh khác của chuyển mạch nhãn chính là sự đơn giản trong các giao thức
chuyển tiếp gói tin (hoặc một tập các giao thức), và nguyên tắc rất đơn giản:chuyển tiếp
gói tin dựa trên “nhãn” của nó. Tuy nhiên, cần có các kỹ thuật điều khiển cho qua trình
liên kết nhãn và đảm bảo tính tương quan giữa các nhãn với luồng lưu lượng người sử
dụng, các kỹ thuật này đôi khi khá phức tạp nhưng chúng không gây ảnh hưởng tới hiệu
suất của dòng lưu lượng người dùng. Sau khi đã gán nhãn vào dòng lưu lượng người
dùng thì hoạt động chuyển mạch nhãn có thể nhúng trong phần mềm, trong các mạch
tích hợp đặc biệt(ASIC) hoặc trong bộ xử lý đặc biệt.
Tài nguyên sử dụng
Các kỹ thuật điều khiển để thiết lập nhãn không chiếm dùng nhiều tài nguyên của
mạng, các cơ chế thiết lập tuyến đường chuyển mạch nhãn cho lưu lượng người sử dụng
một cách đơn giản là tiêu chí thiết kế của mạng chuyển mạch nhãn. Trong các phần sau
của cuốn sách này chúng ta sẽ xem xét cụ thể hơn.
Điều khiển định tuyến
Định tuyến trong mạng internet được thực hiện với các địa chỉ IP (trong mạng LAN
là các địa chỉ MAC). Tất nhiên, có rất nhiều các thông tin được lấy ra từ tiêu đề gói tin
IP để thực hiện quá trình định tuyến này, ví dụ như: Trường kiểu dịch vụ IP (TOS),chỉ
số cổng,v..v là một phần của quyết định chuyển tiếp gói tin. Nhưng định tuyến theo
đích là phương pháp chuyển tiếp gói tin thông thường nhất hiện đang sử dụng.
Định tuyến theo địa chỉ đích không phải là phương pháp luôn đem lại hiệu quả. Các
vấn đề lặp vòng trên mạng cũng như sự khác nhau về kiến trúc mạng sẽ là các trở ngại
trên mặt bằng điều khiển chuyển tiếp gói tin đối với phương pháp này. Một vấn đề nữa
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 13 SVTH: Phạm Quang Trung

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
được đặt ra là các nhà cung cấp thiết bị (bộ định tuyến, cầu), triển khai phương pháp
định tuyến dựa theo địa chỉ đích theo cách riêng của họ: một số thiết bị cho phép người
quản trị mạng chia sẻ lưu lượng, trong khi một số khác sử dụng các trường chức năng
TOS, chỉ số cổng,v..v.
Chuyển mạch nhãn cho phép các bộ định tuyến chọn tuyến đầu ra tường minh theo
nhãn, như vậy cơ chế này cho cung cấp một cách thức truyền tải lưu lượng qua các nút
và liên kết phù hợp với lưu lượng truyền tải, cũng như là đặt ra các lớp lưu lượng gồm
các lớp dịch vụ khác nhau(dựa trên yêu cầu QoS) trên đó. Chuyển mạch nhãn là giải
pháp tốt để hướng lưu lượng qua một đường dẫn, mà không nhất thiết phải nhận toàn bộ
thông tin từ giao thức định tuyến IP động dựa trên địa chỉ đích.
Định tuyến dựa trên IP (PBR) thường gắn với các giao thức chuyển mạch nhãn, như
FR, ATM hoặc MPLS. Phương pháp này sử dụng các trường chức năng trong tiêu đề
gói tin IP như:trường TOS, chỉ số cổng,nhận dạng giao thức IP hoặc kích thước của gói
tin. Các trường chức năng này cho phép mạng phân lớp dịch vụ thành các kiểu lưu
lượng và thường thực hiện tại các nút đầu vào mạng (thiết bị gờ mạng).
Các bộ định tuyến trên lớp lõi có thể sử dụng các bit đã xử lý tại thiết bị gờ để quyết
định xử lý luồng lưu lượng đến, quá trình xử lý này có thể sử dụng các kiểu hàng đợi
khác nhau và các kiểu phương pháp xếp hàng khác nhau. Định tuyến dựa trên IP cũng
cho phép người quản lý mạng thực hiện phương pháp định tuyến ràng buộc. Các chính
sách dựa trên IP cho phép bộ định tuyến:
- Đặt các giá trị ưu tiên vão trong tiêu đề gói tin IP
- Thiết lập bước kế tiếp cho gói tin
- Thiết lập giao diện ra cho gói tin
- Thiết lập bước kế tiếp cho gói tin khi không tồn tại hướng trong bảng định tuyến
Chuyển mạch nhãn khác với các phương pháp chuyển mạch khác ở chỗ nó là một kỹ
thuật điều khiển giao thức chuyển mạch IP theo kiểu topo. Mặt khác, sự tồn tại của một
địa chỉ mạng đích sẽ được xác định qua quá trình cập nhật trong bảng định tuyến để ra
một đường dẫn chuyển mạch hươngs tới đích. Nó cũng khái quát hoá cư cấu chuyển
tiếp và trao đổi nhãn,phương pháp này không chỉ thích hợp với các mạng lớn như ATM,

chuyển mạch khung, PPP, mà nó có thể thích hợp với bất kỳ một phương pháp đóng gói
nào.
Chúng ta lưu ý rằng có nhiều tài liệu chỉ ra rằng IP không có khả năng định tuyến dựa
theo chính sách và điều kiện ràng buộc, điều đó dựa trên lý do thực tế là trên mạng
internet có rất nhiều mạng và nhà cung cấp dịch vụ khác nhau, và không có một thoả
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 14 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
thuận cụ thể nào về việc sử dụng các bit ưu tiên. Đối với chuyển mạch nhãn cũng vậy,
chuyển mạch nhãn thực sự phát huy hiệu quả chỉ khi có được thoả thuận giữa các nhà
điều hành mạng về cách thức sử dụng nhãn như thế nào?
2 Các khái niệm cơ bản trong MPSL
a)Miền MPLS (MPLS Domain): là tập hợp của các node mạng MPLS được quản lý
và điều khiển bởi cùng một nhà quản trị mạng, hay nói một cách đơn giản hơn là một
MPLS domain có thể coi như hệ thống mạng của một tổ chức nào đó. (Chẳng hạn nhà
cung cấp dịch vụ).
LSR
LER
LER
LER
LER
LER
LSR
LSR
Label Switch Router
(Core Router)
Label Edged Router
Hình 1-2: Miền MPLS
Miền MPLS được chia thành 2 phần: phần mạng lõi (core) và phần mạng biên (edge).
Các nút thuộc miền MPLS được gọi là router chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch
Router). Các nút ở phần mạng lõi được gọi là transit-LSR hay core-LSR (thường gọi tắt

là LSR). Các nút ở biên được gọi là router biên nhãn LER (Label Edge Router).
Nếu một LER là nút đầu tiên trên đường đi của một gói xuyên qua miền MPLS thì nó
được gọi là LER lối vào (ingress-LER). Lưu ý là thuật ngữ này được áp dụng tuỳ theo
chiều của luồng lưu lượng trong mạng, do vậy một LER có thể là ingress-LER vừa là
egress-LER tuỳ theo luồng lưu lượng đang xét.
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 15 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
Hình 1-3: Upstream và downstream LSR
Thuật ngữ upstream-LSR và downstream-LSR cũng được dùng, phụ thuộc vào chiều
của lưu lượng.các tài liệu thường dùng ký hiệu Ru để biểu thị cho upstream-LSR và
dùng ký hiệu Rd để biểu thị cho downstream-LSR
b)Nhãn (Label):
Nhãn là một thực thể độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc bên trong. Nhãn
không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như đại chỉ lớp mạng. Nhãn
được gán vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho FEC mà gói tin đó được ấn định.
Thường thì một gói tin được ấn định cho một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa
trên địa chỉ đích lớp mạng của nó. Tuy nhiên nhãn không bao giờ là mã hoá của địa chỉ
đó.
Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương tiện truyền mà gói tin đựoc bọc vỏ. Ví dụ các
gói ATM (tế bào) sử dụng giá trị VPI/VCI như nhãn, FR sử dụng DLCI làm nhãn. Đối
với các phương tiện gốc không có cấu trúc nhãn, một đoạn đệm được chèn thêm để sử
dụng cho nhãn. Khuôn dạng đoạn đệm 4 byte có cấu trúc như trong hình sau:

T¶i
Tiªu ®Ò
IP
§Öm
MPLS
Tiªu ®Ò líp
2

Nh·n (20)
COS (3)
S (1)

TTL (8)
Hình 1-4: Định dạng cấu trúc nhãn
Đối với các khung PPP hay Ethernet giá trị nhận dạng giao thức P-Id (hoặc
Ethertype) được chèm thêm vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung là
MPLS unicast hay multicast.
c)Ngăn xếp nhãn (Label Stack):
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 16 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
Ngăn xếp nhãn là kỹ thuật sử dụng trong việc đóng gói IP. Nó cho phép một gói có
thể mang nhiều hơn một nhãn. Nó được cung cấp bởi việc đưa vào một nhãn mới (mức
2) bên trên nhãn đã tồn tại (mức 1), gói được chuyển tiếp qua mạng dựa trên cơ sở các
nhãn ở mức 2, sau khi qua mạng này thì nhãn mức 2 bị loại ra và việc chuyển tiếp này
hoạt động dựa trên các nhãn mức 1.
Hình 1-5: Ngăn xếp nhãn
d)Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR-Label Switch Router)
LSR là thiết bị bộ định tuyến hoặc chuyển mạch sử dụng trong mạng MPLS để
chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn. Có một số loại LSR cơ bản sau: LSR
biên, ATM-LSR, ATM-LSR biên.
L S R i n g r e s s
L S R e g r e s s
A T M - L S R
A T M - L S R
A T M - L S R
I P
1 0
I P

1 2
I P
1 5
I P
I P
Hình 1-6: Các kiểu node MPLS
Căn cứ vào vị trí và chức năng của LSR có thể phân thành các loại chính sau đây:
LSR biên: nằm ở biên của mạng MPLS. LSR này tiếp nhận hay gửi đi các gói thông
tin từ hay đến mạng khác (IP, Frame Relay,…). LSR biên gán hay loại bỏ nhãn cho các
gói thông tin đến hoặc đi khỏi mạng MPLS. Các LSR này có thể là các bộ định tuyến lối
vào, hoặc các bộ định tuyến lối ra.
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 17 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
ATM-LSR: là các tổng đài ATM có thể thực hiện các chức năng như LSR. Các ATM-
LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mảng điều khiển và
chuyển tiếp số liệu trên cơ sở chuyển mạch tế bào ATM trong mạng số liệu. Như vậy
các tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp phần mềm để thực hiện
chức năng của LSR.
Loại LSR Chức năng thực hiện
LSR biên Chuyển tiếp gói có nhãn
ATM-LSR
Nhận gói tin IP, kiểm tra lại lớp 3 và đặt vào ngăn xếp nhãn trước
khi gử gói vào mạng LSR.
Nhận gói tin có nhãn, loại bỏ nhãn, kiểm tra lại lớp 3 và chuyển tiếp
gói IP đến nút tiếp theo.
ATM-LSR biên
Nhận gói có nhãn hoặc không nhãn, phân vào các tế bào ATM và
gửi các tế bào đến nút ATM-LSR tiếp theo.
Nhận các tế bào ATM từ các ATM-LSR cận kề, tái tạo các gói từ
các tế bào ATM và chuyển tiếp gói có nhãn hoặc không có nhãn.

Bảng 1-1: Các loại LSR trong mạng MPLS
e)Lớp chuyển tiếp tương dương (Forward Equivalence Class - FEC)
Lớp chuyển tiếp tương đương-FEC là một khái niệm được dùng để chỉ một lớp các
gói tin được ưu tiên như nhau trong quá trình vận chuyển. Tất cả các gói trong một
nhóm được đối xử như nhau trên đường tới đích. Khác với IP thông thường, trong
MPLS, các gói tin riêng biệt được gán vào các FEC riêng ngay sau khi chúng vào mạng.
Các FEC dựa trên yêu cầu dịch vụ cho việc thiết lập các gói tin hay đơn giản cho một
tiền địa chỉ.
LSR
Ingress
LER
Egress
LER
LSR
LSP LSPLSP
IP
ATM ATM
PHY PHY
IP
ATM ATM
PHY PHY
MPLS
PHY
MPLS
PHY
IP 1
IP 2
IP 1
IP 1
IP 2

L1
IP 1 L3
IP 2 L3
IP 1 L1
IP 2 L2IP 2 L1
Hình 1-7: Lớp chuyển tiếp tương đương
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 18 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
f)Đường chuyển mạch nhãn (Label Switched path - LSP): Là đường dẫn qua một
hoặc nhiều LSR cho phép gói tin chuyển qua mạng trên lớp chuyển tiếp tương đương
FEC.
LSR
Ingress
LER
Egress
LER
LSR
IP
IP
IP
L1
IP L3IP L1
LSP (Label Switch Path)
Push L1
Swap L1, L2 Swap L2, L3
Pop L3
Hình 1-8: Đường chuyển mạnh nhãn (LSP)
Kiến trúc MPLS cho phép phân cấp các LSP, tương tự như ATM sử dụng VPI và
VCI để tạo ra phân cấp kênh ảo (VC) nằm trong đường ảo (VP). Tuy nhiên ATM chỉ có
thể hỗ trợ 2 mức phân cấp, trong khi với MPLS thì số mức phân cấp cho phép rất lớn

nhờ khả năng chứa được nhiều entry nhãn trong stack nhãn. Về lý thuyết, giới hạn số
lượng nhãn trong stack phụ thuộc vào giá trị MTU (Maximum Transfer Unit) của các
giao thức lớp liên kết đượng dùng dọc theo một LSP.
g)Cơ sở dữ liệu nhãn (Label Information Base - LIB). Cơ sở dữ liệu nhãn là bảng kết
nối trong LSR có chứa giá trị nhãn/FEC được gán vào cổng ra cũng như thông tin về
đóng gói phương tiện truyền.
h)Gói tin dán nhãn.
Một gói tin dãn nhãn là là một gói tin mà nhãn được mã hoá tron đó. Trong một vài
trường hợp, nhãn nằm trong tiêu đề của gói tin dành riêng cho mục đích dán nhãn.
Trong các trường hợp khác, nhãn có thể được đặt chung trong tiêu đề lớp mạng và lớp
liên kết dữ liệu miền là ở đây csó trường có thể dùng được cho mục đích dãn nhãn.
Công nghệ mã hoá được sử dụng phải phù hợp với với cả thực tế mã hoá nhãn và thực
tế giải mã nhãn.
i)Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn (LSFT-Label Switching Forwarding
Table).Chứa thông tin về nhãn đầu vào, nhãn đầu ra, giao diện đầu ra và địa chỉ nut tiếp
theo.
j)Hoán đổi nhãn (Label Swapping): Là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói có
nhãn, LSR kiểm tra nhãn trên đỉnh stack và dùng ánh xạ ILM (Incoming Label Map) để
ánh xạ nhãn này tới một entry chuyển tiếp nhãn NHLFE (Next Hop Label Forwarding
Entry). Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói và thực
hiện một tác vụ trên stack nhãn. Rồi nó mã hoá stack nhãn mới vào gói và chuyển gói
đi.
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 19 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy ra ở ingress-LER, LER phải
phân tích header lớp mạng để xác định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC-to-NHLFE)
để ánh xạ FEC vào một NHLFE.
k)Ấn định và phân phối nhãn.
Trong mạng MPLs, quyết định để kết hợp một nhãn L cụ thể với một FEC F cụ thể là
do LSR phía trước thực hiện. LSR phía trước sau khi kết hợp sẽ thông báo với LSR phía

sau về kết hợp đó. Do vậy các nhãn được LSR phía trước ấn định và các kết hợp nhãn
được phân phối theo hướng từ LSR phía trước tới LSR phía sau.
3 Các thao tác nhãn
Liên kết nhãn (Lable binding): là thủ tục liên kết một nhãn với một FEC. Quá trình
liên kết nhãn được thực hiện bởi downstream LSR. Giá trị của nhãn có thể là duy nhất
trong một giao diện (per - interface) hoặc duy nhất trong tất cả các giao diện của LSR
(per - platform). Sau đó, downstream LSR thông báo cho upstream LSR về liên kết mới
được tạo ra.
Điều khiển gán nhãn (Lable Control): để thực hiện chuyển tiếp gói tin qua mạng
chuyển mạch nhãn đa giao thức, nhãn được gán và phân phối trong các node mạng
MPLS, MPLS hỗ trợ hai kiểu điều khiển gán nhãn vào lớp chuyển tiếp tương đương
FEC: điều khiển gán nhãn độc lập và theo yêu cầu. Hai ví dụ dưới đây mô tả kiểu điều
khiển này. Hình 1-9. và hình 1-10.
Trên hình 1-9, LSR-1 sử dụng OSPF để phát hành tiền tố địa chỉ 192.168/19 tới
ATM-LSR, sau khi nhận được phát hành này LSR-ATM độc lập gán nhãn vào trong
luồng FEC và phát hành địa chỉ nhãn này tới các LSR lân cận, các nhãn là các nhãn rỗi
lấy được lấy ra từ ngăn xếp nhãn. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là các nhãn
được gán chỉ khi có phát hành địa chỉ, giả thiết là mạng có độ hội tụ định tuyến nhanh
(các bảng định tuyến trong miền định tuyến ổn định và đồng bộ với các bộ định tuyến
khác) thì bước liên kết gán nhãn được thực hiện rất nhanh. Tuy nhiên, các bộ định tuyến
chuyển mạch nhãn phải thiết lập thoả thuận với các LSR lân cận về lớp chuyển tiếp
tương đương sẽ sử dụng. Nếu quyết định khác với lớp chuyển tiếp tương đương, hoặc
một số lớp chuyển tiếp tương đương không có các đường dẫn chuyển mạch nhãn liên
kết với chúng, thậm chí có nhưng chúng không khả dụng thì quá trình gán nhãn không
được đảm bảo.
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 20 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
L S R - 1
A T M - L S R
L S R - 2

1 . O S P F
1 9 2 . 1 6 8 / 1 9
2 . L i ª n k Õ t
1 9 2 . 1 6 8 / 1 9 v í i n h · n 1 2
2 a . L i ª n k Õ t
1 9 2 . 1 6 8 / 1 9 v í i n h · n 1 4
1 4
I P
1 2
I P
Hình 1-9 : Điều khiển độc lập
L S R - 1
A T M - L S R
L S R - 2
1 . L i ª n k Õ t
1 9 2 . 1 6 8 / 1 9 v í i n h · n 1 2
2 . L i ª n k Õ t
1 9 2 . 1 6 8 / 1 9 v í i n h · n 1 4
1 4
I P
1 2
I P
Hình 1-10: Điều khiển theo yêu cầu
Phương pháp điều khiển gán nhãn theo yêu cầu đảm bảo chắc chắn rằng tất cả các
LSR trên đường dẫn chuyển mạch nhãn sử dụng cùng FEC được khởi tạo gán nhãn. Mặt
hạn chế của phương pháp này là thời gian thiết lập LSP, một số quan điểm cho rằng
phương pháp này có vẻ kém hiệu quả, một số khác lại cho rằng phương pháp điều khiển
gán nhãn theo yêu cầu sẽ hỗ trợ rất tốt cho vấn đề định tuyến ràng buộc. Trên thực tế,
công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS thực hiện cả hai phương pháp trên.
Ngăn xếp nhãn (Lable Stack): để hỗ trợ khả năng phân cấp nhằm đáp ứng sự mở rộng

của mạng, MPLS cho phép một gói tin có thể mang nhiều nhãn. Các nhãn này được xếp
liền nhau theo cấu trúc dữ liệu ngăn xếp tức là vào trước ra sau. Bit S sẽ chỉ ra nhãn đó
có phải là nhãn cuối cùng (đáy ngăn xếp) của gói tin hay không. Do vậy, có ba thao tác
liên quan đến nhãn là: push, pop, và đổi nhãn (swap). Các thao tác xử lý nhãn chỉ quan
tâm đến nhãn nằm trên cùng của ngăn xếp. Ngăn xếp nhãn cho phép nhiều thành phân
điều khiển tác động lên một gói tin, và các thành phần này ít hoặc không phụ thuộc vào
nhau.
Việc tạo ngăn xếp nhãn phải tuân theo các quy tắc sau: khi một LSR đẩy một nhãn
vào một gói tin đã được gán nhãn sẵn thì nhãn mới phải tương ứng với FEC mà LSR
đầu ra đã gán nhãn ban đầu. Như vậy, tại LSR đầu ra của LSP, phải thực hiện hai lần tra
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 21 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
bảng: một lần cho nhãn cần pop và một lần cho nhãn còn lại. Để tăng hiệu quả hoạt
động, MPLS đưa ra khái niệm nút ngay sát LSR đầu ra (Penultimate Hop) thực hiện
thao tác pop nhãn ra khỏi ngăn xếp và gửi gói tin đến LSR đầu ra. Tại LSR đầu ra, chỉ
cần thực hiện một thao tác tra bảng. Mục đích của việc pop tại nút áp chót là để mỗi
LSR chỉ thực hiện một lần tra bảng.
Các ánh xạ và bảng hỗ trợ: Các bảng và ánh xạ được sử dụng để hỗ trợ sự phối hợp
hoạt động của nhãn đến và nhãn đi, cũng như việc quản lý ngăn xếp nhãn. Chuyển nhãn
đến nút tiếp theo (NHLFE - Next Hop Lable Forwarding Entry) được sử dụng để quản
lý một gói tin đã được gán nhãn. Nó bao gồm các thông tin sau: Nút tiếp theo (next hop)
của gói tin và nhãn mới (outging lable) hoặc push/pop đối với ngăn xếp nhãn.
Ngoài ra, còn có thể có các thông tin về đóng gói dữ liệu ở tầng datalink, thông tin vè
chính sách quản lý gói tin. Có thể có nhiều NHLFE cùng tồn tại cho một FEC trong
bảng chuyển tiếp.
Ánh xạ ILM (Incoming Lable Map) ánh xạ mỗi nhãn đầu vào thành một tập hợp các
NHLFE. Nhãn ở trên cùng của ngăn xếp được sử dụng làm chỉ mục của ánh xạ để tìm ra
một tập hợp các NHLFE, dựa vào các thông tin này, LSR sẽ xử lý các nhãn của gói tin
đó rồi mới chuyển tiếp gói tin đi.
Ánh xạ FTN (FEC-To-NHLFE map): ánh xạ mỗi FEC ứng với một tập hợp

NHLFE. Quá trình này được thực hiện đối với các gói tin chưa được gán nhãn, những
gói tin này sẽ được gán nhãn trước khi chuyển đến node tiếp theo trong mạng.
Các ánh xạ này được minh họa trong hình 1-11. Tại biên mạng, gói tin được phân
tích phần tiêu đề và ánh xạ vào một FEC. Tiếp đó, FEC được ánh xạ để tìm ra NHLFE
rồi vận chuyển gói tin vào trong mạng. Tại mỗi node trong mạng, các nhãn được ánh xạ
thành NHLFE để xác định cách quản lý gói tin rồi được chuyển đến node tiếp theo.
(2)
Gán nhãn
Đổi nhãn
Bỏ nhãn
MPLS Domain
NHLFE
NHLFE
NHLFE
Label
Incoming Label
mapping
1. Packet-to-FEC mapping
2. FEC-to-NHLFE
Hình 1-11: Các ánh xạ hỗ trợ vận chuyển
Trộn nhãn (Lable merging): Nhiều gói đến với các nhãn khác nhau và cùng đi ra một
giao diện để đến node tiếp theo có thể được LSP gán chung một nhãn. Sau khi các gói
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 22 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
được gán chung một nhãn, thông tin về các gói đến từ các giao diện khác nhau với các
nhãn khác nhau bị mất đi. Do vậy, vấn đề cần phải phối hợp hoạt động giữa các LSR có
khả năng trộn và LSR không có khả năng này.
Quy tắc của hoạt động trộn nhãn là khá đơn giản: nếu LSR hỗ trợ khả năng trộn nhãn
thì chỉ cần gửi một nhãn cho FEC; nếu LSR không hỗ trợ khả năng trộn nhãn thì phải
gửi một nhãn cho mỗi FEC, nếu một upstream LSR không hỗ trợ khả năng trộn nhãn thì

nó phải yêu cầu một nhãn cho một FEC.
Chế độ sử dụng nhãn (Lable retention mode): sẽ quyết định duy trì thông tin về nhãn
hay bỏ nhãn đi khi nó nhận được thông tin về liên kết nhãn hay FEC. Nếu LSR duy trì
thông tin về liên kết giữa nhãn và FEC nhận được từ các LSR không phải là node tiếp
theo của nó ứng với FEC được gán nhãn, thì LSR hoạt động ở chế độ sử dụng nhãn tự
do (liberal lable retention mode). Ngược lại, LSR hoạt động ở chế độ tiết kiệm
(conservative lable retention mode), nó sẽ bỏ thông tin nhận được.
4 Kết luận chương.
Trong các giao thức lớp mạng truyền thống, khi một gói đi từ một router đến hop kế
tiếp thì quyết định chuyển tiếp phải được đưa ra độc lập ở mỗi hop. Việc chọn hop kế
dựa trên việc phân tích header của gói và kết quả chạy giải thuật định tuyến. Một
router xem hai gói là thuộc cùng một luồng nếu chúng có cùng tiền tố địa chỉ mạng
bằng cách áp dụng luật “longest prefix match” cho địa chỉ đích từng gói. Khi gói di
chuyển qua mạng, ở mỗi hop đến lượt mình sẽ lại kiểm tra gói và gán lại vào một luồng.
Công nghệ chuyển mạch nhãn cho phép thay thế chuyển tiếp gói truyền thống theo
kiểu hop-by-hop dựa trên dịa chỉ đích bằng kỹ thuật chuyển tiếp hoán đổi nhãn. kỹ
thuật này dựa vào các nhãn có độ dài cố định, cải thiện được năng lực định tuyến lớp
3, đơn giản hoá việc chuyển gói cho phép dễ dàng mở rộng và đặc biệt là hỗ trợ kỹ
thuật lưu lượng.
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 23 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
CHƯƠNG 2
HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA MPLS
5 Các thành phần của mạng chuyển mạch nhãn
Một đặc điểm kiến trúc quan trọng của chuyển mạch nhãn là các chức năng điều
khiển lớp mạng được tách biệt với hoạt động chuyển tiếp chuyển mạch nhãn. Sự tách
biệt của chức năng này đã được tính toán khi quyết định thiết kế.
Nó cho phép các nhà cung cấp mạng kết hợp một số dịch vụ mạng hiện tại và tương
lai với một cơ chế chuyển tiếp đơn giản. Nó hỗ trợ tốt các dịch vụ đặc biệt như định
tuyến dựa vào đích hay định tuyến đa hướng, hoặc tường minh định tuyến bằng cách kết

hợp chức năng định tuyến với việc thiết lập các nhãn khi phân phối chúng qua mạng, tạo
ra các đường dẫn chuyển mạch với các dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối. Mặc dù các dịch
vụ có thể thay đổi nhưng các cơ chế chuyển tiếp cơ bản là không thay đổi. Vì vậy nếu
các chức năng điều khiển lớp mạng mới được đưa vào thì cũng không cần thiết phải
đánh giá lại hoặc nâng cấp các thành phần và thiết bị trên đường dẫn chuyển tiếp. Một
ví dụ điển hình là phiên bản IPv6 đã mở rộng không gian địa chỉ thành 128 bít nhưng
vẫn không có bất kì sự thay đổi nào trên đường dẫn chuyển tiếp đã tồn tại. Dưới đây,
chúng ta sẽ xem xét các thành phần này trong mạng chuyển mạch nhãn.
Thành phần điều khiển
Thành phần điều khiển chịu trách nhiệm tạo ra và quản lý một bộ phận các nhãn tại
các thiết bị LSR. Việc tạo ra một nhãn liên quan đến việc cấp phát và gán cho một đích
cụ thể. Đích này có thể là một địa chỉ máy chủ mạng, địa chỉ mạng, địa chỉ nhóm đa
hướng hoặc chỉ là các thông tin lớp mạng. Việc phân phối các nhãn được thực hiện bởi
TDP hoặc sử dụng trên các giao thức đã tồn tại trước.
Thành phần chuyển tiếp
Thành phần chuyển tiếp dùng nhãn chứa trong một gói tin và thông tin lấy từ bảng
thông tin nhãn (LIB) của từng thiết bị LSR để chuyển tiếp gói tin. Đặc biệt khi một gói
chứa nhãn thu được từ LSR, nhãn này được dùng làm khoá để xác định một thực thể
thích hợp trong bảng LIB. Một thực thể trong LIB bao gồm một nhãn đầu vào, một nhãn
đầu ra và các thông tin về liên kết hoặc đóng gói dữ liệu. Khi có yêu cầu chuyển mạch
ứng với một thực thể trong bảng LIB thì nhãn đầu vào cùng với các thông tin liên kết
khác trao đổi với nhãn đầu ra.
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 24 SVTH: Phạm Quang Trung
CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS
5.1 Thành phần chuyển tiếp gói tin
Thuật toán sử dụng trong thành phần chuyển tiếp chuyển mạch nhãn để tạo ra quyết
định chuyển tiếp dựa trên hai nguồn thông tin chính: bảng chuyển tiếp trong bộ định
tuyến chuyển mạch nhãn (LSR) và nhãn trong gói tin chuyển tiếp.
Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn nằm trong bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
gồm một dãy các khoản mục (entry). Mỗi một entry gồm một nhãn đầu vào và nhiều

mục từ phụ, trong mục từ phụ chứa một nhãn đầu ra, giao diện ra và địa chỉ bước kế
tiếp. Các mục từ phụ trong cùng một mục từ có thể có cùng hoặc khác nhãn đầu ra, nhất
là đối với các đầu nối multicast- với cùng một đầu vào và cần phải chuyển ra nhiều giao
diện khác nhau.
Nhãn vào
Nhãn ra
Giao diện ra
Địa chỉ kế tiếp
Nhãn ra
Giao diện ra
Địa chỉ kế tiếp
Nhãn vào Subentry 1 Subentry 2
Hình 2-1 : Entry trong bảng chuyển tiếp
Bảng chuyển tiếp được đánh chỉ số bởi giá trị trong nhãn đầu vào, vì vậy nhãn vào có
thứ tự N sẽ nằm trong mục từ N của bảng chuyển tiếp. Để có các thông tin điều khiển
các gói tin chuyển tiếp tới nút kế tiếp, trong mục từ phụ chứa một số thông tin liên quan
tới nguồn tài nguyên mà gói sử dụng, ví dụ như giao diện ra mà gói tin sẽ được chuyển
tới.
LSR có thể duy trì hai kiểu bảng chuyển tiếp: bảng chuyển tiếp đơn cho toàn bộ bộ
định tuyến và các bảng chuyển tiếp gắn liền với các giao diện; trong kiểu thứ hai quá
trình xử lý không chỉ thực hiện trên các gói mà còn trên các giao diện gói tin tới. Một
bộ định tuyến chuyển mạch nhãn có thể sử dụng một trong hai kiểu bảng định tuyến
hoặc tổ hợp cả hai.
Nhãn được đặt trong gói tin cần chuyển qua chuyển mạch nhãn có thể thực hiện theo
nhiều cách tuỳ thuộc vào công nghệ lớp liên kết. ATM và chuyển mạch khung FR có
thể mang các nhãn như một phần tiêu đề của lớp liên kết. Đặc biệt, với ATM, nhãn có
thể mang cả trong trường VPI và VCI của tiêu đề ATM, còn đối với FR, nhãn có thể
mang trong trường DLCI của tiêu đề khung FR.
GVHD: Ths. Hoàng Trọng Minh 25 SVTH: Phạm Quang Trung