Công nghệ MPLS

Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
Lời cảm ơn
Em xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Kim Giao đã
tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em hoàn thành tốt khoá luận tốt nhiệp này.
Đồng thời em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trờng Đại Học Công Nghệ
_Đại Học Quốc Gia Hà Nội, những ngời đã bị cho em những kiến thức và tạo điều kiện tốt nhất
cho em trong suốt quá trình học tập và giúp em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này.
Cuối cùng tôi cũng xin gi lời cảm ơn các bạn bề cùng lớp đã nhiệt tình giúp tôi hoàn thành
khoá luận này.
Xin chúc các thầy cô giáo và các bạn sức khỏe, hạnh phúc.
Em Xin Chân Thành Cảm ơn!
Khoá Luận Tốt Nghiệp
i
H ni thỏng 6 nm 2008
Sinh viờn
Nguyễn Ngọc Thành
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
TÓM TẮT NỘI DUNG
Trong những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của internet và công nghệ
truyền thông đã gây ra sự quá tải trên các mạng hiện có, vì vậy nhu cầu cấp thiết cần
phải có một công nghệ mạng thế hệ mới đáp ứng được nhu cầu đó.
Công nghệ MPLS là hướng giải quyết cho vấn đề đó vì những khả năng ưu việt
của nó. Trong đề tài này của em, em xin giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển
mạch nhãn đa giao thức ( MPLS ).
Trong đó em xin giới thiệu về những khái niệm cơ bản về mạng MPLS, những
thành phần cơ bản để tạo nên mạng MPLS . Vì công nghệ MPLS là sự kết hợp của công
nghệ IP và công nghệ ATM nên nó kế thừa những ưu điểm của mạng IP và mạng ATM
là khả năng mềm dẻo của mạng IP cùng với khả năng chuyển mạch tốc độ cao của công
nghệ ATM. Công nghệ mạng MPLS cho phép khả năng điều khiển lưu lượng và cung
cấp chất lượng dịch vụ (QoS) theo yêu cầu của khách hàng. Trong luận văn này em xin
nêu ra một số bước cấu hình cơ bản dự trên thiết bị Cisco để cấu hình cho mạng MPLS.

Đặc biệt trong đó em nêu ra một ví dụ và kết quả thu đượcmô phỏng mạng lõi
chạy MPLS sử dụng phần mềm mô phỏng Dynapic.
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
ii
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................................vi
1.1. Giới thiệu................................................................................................................................vii
1.2. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS..............................................................vii
1.2.1 Sự ra đời của MPLS....................................................................................................viii
1.2.2 Quá trình phát triển và chuẩn hoá công nghệ MPLS.....................................................x
1.3. Một số đặc điểm của công nghệ MPLS.................................................................................xii
1.3.1. Tốc độ và độ trễ..........................................................................................................xii
1.3.2. Độ dung pha................................................................................................................xii
1.3.3. Mở rộng cấp độ mạng ...............................................................................................xiii
1.3.4. Tính đơn giản ............................................................................................................xiii
1.3.5. Tiêu tốn nguồn tài nguyên ........................................................................................xiii
1.4. Các ứng dụng của MPLS......................................................................................................xiv
1.4.1. Tích hợp IP+ATM .....................................................................................................xiv
1.4.2. Dịch vụ mạng riêng ảo IP (VPN) ..............................................................................xiv
1.4.3. Điều khiển lưu lượng và định tuyến IP rõ ràng.........................................................xiv
Kết luận chương.............................................................................................................................xv
2.1. Một vài khái niện cơ bản:......................................................................................................xvi
2.1.1. Nhãn (label)................................................................................................................xvi
2.1.2. Ngăn xếp nhãn(Label stack):...................................................................................xviii
2.1.3. Hoán đổi nhãn (Label Swapping)..............................................................................xix
2.1.4. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR :label switching router):............................xix
2.1.5. Lớp chuyển tiếp tương đương(FEC).........................................................................xix
2.1.6. Tạo nhãn ....................................................................................................................xxi
2.1.7. Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn........................................................................xxi

2.1.8. Cơ sở thông tin nhãn (label information base -LIB).................................................xxi
2.1.9. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB...................................................................xxii
2.1.10. NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry).......................................................xxiii
2.1.11. Đường chuyển mạch nhãn (label switching path - LSP).......................................xxiv
2.1.12.Gói tin gán nhãn......................................................................................................xxiv
2.1.13. Ấn định và phân phối nhãn.....................................................................................xxv
2.1.14. Không gian nhãn(Label spaces)..............................................................................xxv
2.1.15. Cơ cấu báo hiệu.......................................................................................................xxv
2.2. Chuyển tiếp gói trong MPLS.............................................................................................xxvi
2.2.1 Hoạt động chuyển tiếp.............................................................................................xxvi
2.2.2 Ví dụ về chuyển tiếp gói..........................................................................................xxvii
2.3. Các thành phần cơ bản của mạng MPLS..........................................................................xxviii
2.3.1. Bộ định tuyến biên nhãn (Label Edge router – LER)..........................................xxviii
2.3.2. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (Label Switching Router - LSR)......................xxix
2.3.3. ATM LSR :...............................................................................................................xxix
2.3.4. ATM LSR biên:........................................................................................................xxix
2.4. Các giao thức cơ bản của MPLS.........................................................................................xxix
2.4.1 Giao thức phân phối nhãn – LDP..............................................................................xxx
2.4.1.1 Phát hiện LSR lân cận :.......................................................................................xxx
2.4.1.2 Các bản tin LDP:...............................................................................................xxxii
2.4.1.3 Các chế độ phân phối nhãn...............................................................................xxxv
2.4.2 Giao thức phân phối nhãn dựa trên ràng buộc CR-LDP.......................................xxxvii
2.4.3. giao thức đặt trước nguồn tài nguyên RSVP (Resource reservation protocol).....xxxix
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
iii
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
2.4.4. giao thức MPLS – BGP..............................................................................................xli
2.5 Hoạt động của MPLS..............................................................................................................xli
2.5.1 Các hoạt động của MPLS............................................................................................xli
2.5.2 các chế độ hoạt động của MPLS ..............................................................................xliii

2.5.2.1 chế độ hoạt động khung .....................................................................................xliii
2.5.2.2 Chế độ hoạt động tế bào MPLS..........................................................................xlvi
2.5.2.3 Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-LSR .......................................xlix
Kết luận chương................................................................................................................................l
3.1. Kỹ thuật lưu lượng...................................................................................................................li
3.1.1. Khái niện kỹ thuật lưu lượng........................................................................................li
3.1.2. Vận hành định hướng nguồn và định hướng lưu lượng ..............................................li
3.1.3. Tối thiểu hoá tắc nghẽn.................................................................................................li
3.1.4. Phân cấp lưu lượng và điều khiển dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS. ............................lii
3.1.5. Hàm đợi lưu lượng......................................................................................................liii
3.1.6. Các vấn đề tồn tại với các hoạt động định tuyến. ....................................................liii
3.1.7. Sự tiệm cận đến mạng chồng lấn................................................................................liv
3.2. Quản lý lưu lượng trong mạng MPLS...................................................................................liv
3.2.1 Các vấn đề cơ bản của quản lý lưu lượng qua MPLS.................................................liv
3.3. Định tuyến dựa trên ràng buộc................................................................................................lv
3.3.1. Ví dụ miêu tả định tuyến rằng buộc...........................................................................lvi
3.3.2 Định tuyến hiện(Explicit routing : ER)......................................................................lvii
3.3.3 Ví dụ thiết lập LSP với CR-LDP...............................................................................lviii
3.3.4 Các bản tin định tuyến ràng buộc và trường TLV : ...............................................lviii
3.4. Chất lượng dịch vụ:................................................................................................................lix
3.4.1. Mô hình dịch vụ tích hợp(IntServ).............................................................................lix
3.4.2. Mô hình dịch vụ Diffserv.............................................................................................lx
3.4.3. Mô hình chất lượng dịch vụ MPLS............................................................................lxi
3.5. Phát hiện và định tuyến vòng ...............................................................................................lxii
Kết luận chương...........................................................................................................................lxii
4.1 Câu lệnh và các bước cấu hình.............................................................................................lxiii
4.1.1 Cấu hình MPLS mức điều khiển. .............................................................................lxiii
4.1.2 Cấu hình lưu lượng MPLS......................................................................................lxviii
4.1.2.1 Cấu hình một thiết bị hỗ trợ đường ống (tunnels).............................................lxix
4.1.2.2 Cấu hình một giao diện để hõ trợ RSVP-base tunnel signaling và IGP Flooding

.........................................................................................................................................lxix
4.1.2.3 Cấu hình kỹ thuật lưu lượng đường ống trên MPLS..........................................lxx
4.1.2.4 Cấu hình IS-IS cho kỹ thuật lưu lượng MPLS....................................................lxx
4.1.3 Cấu hình những tuyến kỹ thuật lưu lượng.................................................................lxxi
4.1.4.1 Định nghĩa VPNs:...............................................................................................lxxi
4.1.4.2 Cấu hình định tuyến PE to PE:..........................................................................lxxii
4.1.4.3 Cấu hình định tuyến BGP PE to CE:...............................................................lxxiii
4.1.4.4. Cấu hình định tuyến RIP PE to CE:................................................................lxxiii
4.1.4.5 Cấu hình định tuyến tĩnh PE to CE:.................................................................lxxiii
4.1.4.6 Kiểm tra hoạt động của VPN:..........................................................................lxxiv
4.1.5 Cấu hình đường trục hỗ trợ MPLS CoS..................................................................lxxiv
4.1.6 Cấu hình MPLS CoS:...............................................................................................lxxvi
4.1.6.1 Cấu hình chế độ PVC trong một Non-MPLS-Enable core:............................lxxvii
4.1.6.2 Cấu hình chế độ Multi-VC trong MPLS-Enable core:...................................lxxvii
4.1.6.3 Cấu hình Multi-VCs sử dụng chức năng CoS-Map :......................................lxxvii
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
iv
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
4.1.6.4 Cấu hình DWFQ và changing Queue Weight trên một giao diện ra:............lxxviii
4.1.6.5 Kiểm tra hoạt động CoS:..................................................................................lxxix
4.1.7 Cấu hình bộ điều khiển chuyển mạch nhãn:...........................................................lxxix
4.1.7.1 Cấu hình MPLS trên một cổng LSC-controlled BPX:.....................................lxxxi
4.2. Những ví dụ về cấu hình MPLS:.......................................................................................lxxxi
4.2.1 Ví dụ cho phép thực hiện MPLS trong một mạng.................................................lxxxii
4.2.2 Ví dụ cho phép MPLS cho một vùng mạng đích đặt trước...................................lxxxii
4.2.2 Ví dụnlựa chọn những đích trước và những tuyến................................................lxxxii
4.2.3 Ví dụ hiển thị MPLS LDP với các thông tin........................................................lxxxiii
4.2.4 Ví dụ hiển thị thông tin bảng chuyển tiếp MPLS..................................................lxxxiv
4.2.5 Ví dụ hiển thị thông tin về giao diện MPLS...........................................................lxxxv
4.2.6 Ví dụ hiển thị thông tin MPLS LDP hàng xóm....................................................lxxxvi

4.2.7 Ví dụ cho phép LSP tunnel signaling...................................................................lxxxvii
4.2.8 Ví dụ cấu hình một đường ống LSP.....................................................................lxxxvii
4.2.9 Ví dụ Hiển thị thông tin đường ống LSP............................................................lxxxviii
4.2.10 Ví dụ cấu hình một kỹ thuật lưu lượng đường ống MPLS...............................lxxxviii
4.2.11 Ví dụ cấu hình mạng riêng ảo MPLS.........................................................................xc
4.2.12 Ví dụ cấu hình MPLS trên một LSC-Controlled BPX port...................................xciii
4.2.13 Ví dụ thực hiện MPLS CoS......................................................................................xcv
4.3 Mô phỏng và thực nhiệm........................................................................................................civ
4.3.1. Các bước cấu hình như sau:........................................................................................cv
4.3.2. Kết quả thu được sau khi tiến hành mô phỏng :........................................................cvi
Kết luận chương..........................................................................................................................cxiv
KẾT LUẬN..................................................................................................................................cxv
THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT...................................................................................................cxvi
Tài liệu tham khảo.......................................................................................................................cxx
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
v
Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
LI M U
Trong nhng nm gn õy, vi s phỏt trin manh m ca cụng ngh truyn
thụng v thụng tin, nghnh cụng nghip vin thụng ó v ang tỡm mt phng thc
chuyn mch cú th kt hp u im ca IP (nh kh nng nh tuyn mm do) v ca
ATM (kh nng chuyn mch tc cao) Cụng ngh chuyn mch nhón a giao thc
(MPLS Multi Protocol Label Switching) l kt qa phỏt trin ca nhiu cụng ngh
chuyn mch IP, s dng c ch hoỏn i nhón ca ATM tng tc truyn gúi tin
m khụng cn thay i cỏc giao thc nh tuyn ca IP.
MPLS tỏch chc nng ca b nh tuyn IP (IP router )ra lm hai phn riờng bit : chc
nng chuyn gúi v chc nng iu khin . phn chc nng chuyn gúi tin, vi nhim v
gi gúi tin gia cỏc b nh tuyn IP, s dng c ch hoỏn i nhón nh ca ATM.
Trong MPLS nhón l mt thc th cú di c nh v khụng ph thuc vo lp
mng.K thut hoỏn i nhón thc cht l tỡm nhón ca mt gúi tin trong bng cỏc nhón

xỏc nh tuyn ca gúi v nhón mi ca nú. vic ny n gin hn nhiu so vi vic
s lý gúi tin theo kiờu thụng thng v do vy ci thin c kh nng ca thit b.
MPLS cú th hot ng c vi nhiu giao thc nh tuyn khỏc nhau nh
OSPF, IS-IS, BGP, ngoi ra nú cũn cú th tng thớch tt vi cỏc mng hin ti nh IP,
ATM, Frame Relay
Ngoi ra MPLS cung cp kh nng m rng mng ln, cung cp vic qun lý
cht lng dch v theo yờu cu, kh nng iu khin lu lng. l mt la chn lý
tng cho nghnh cụng nghip vin thụng ỏp ng nhu cu ngy cng cao ca khỏch
hng c v cht lng dch v ln s a dng hoỏ v loi hỡnh trờn mt mng duy nht.
Vi ý ngha nh vy mc ớch ca vic nghiờn cu ti bc u cung cp cỏi
nhỡn tng quan v cụng ngh MPLS v tin ti i sõu nghiờn cu cú th ng dng v
trin khai trong thc t. Vi mc tiờu nh vy ti gm cỏc phn nh sau:
Chng 1: Gii thiu tng quan v cụng ngh chuyn mch nhón a giao thc
(MPLS)
Chng 2: Cỏc thnh phn v hot ng ca MPLS
Chng 3: Cỏc vn k thut c s dng trong mng MPLS
Chng 4 : Cu hỡnh MPLS trờn thit b Cisco v mụ phng .
Khoá Luận Tốt Nghiệp
vi
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
1.1. Giới thiệu
Với sự phát triển nhãn chóng của internet, internet đã trở nên phổ biến và đã trở
thành công cụ hiệu quả phục vụ cho giáo dục, thương mại giải trí, thông tin liên lạc lạc
giữa các cộng đồng… các ứng dụng mới phục vụ cho thông tin liên lạc cũng ngày càng
phát triền cùng với đó la nhu cầu về truyền thông phục vụ cho các ứng dụng mới ngày
càng cao như yêu cầu về đường truyền tốc độ cao, yêu cầu về chất lượng dịch vụ…do
đó tài nguyên hạ tầng của mạng internet hiện nay không thể đáp ứng được nhu cầu đó.
Do đó yêu cầu cấp thiết cần phải có một công nghệ mạng thế hệ mới đáp ứng
được yêu cầu đó.
Mạng MPLS ra đời cung cấp một nền tảng công nghệ cho quá trình tạo ra mạng

đa người dung, đa dịch vụ, hiệu năng cao, tốc độ cao, khả năng mở rộng mạng lớn,
nhiều chức năng cải tiến và đáp ứng được nhiều yêu cầu chất lượng dịch vụ. chuyển
mạch nhãn là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình mở rộng mạng internet, nó cung
cấp những ứng dụng quan trọng trong xử lý chuyển tiếp gói bằng cách đơn giản hoá quá
trình xử lý, hạn chế tạo ra các bản sao mào đầu tại mỗi bước trong đường dẫn, tạo ra
một môi trường có thể hỗ trợ cho điều khiển chất lượng dịch vụ. phát triển của MPLS
cho phép tích hợp IP và ATM, hỗ trợ hội tụ dịch vụ cà sung cấp những cơ hội mới cho
điều khiển lưu lượng và mạng riêng ảo. hiệu năng sử lý gói có thể cải tiến bằng cách
thêm nhãn có kích thước có định vào các gói. điều khiển chất lượng dịch vụ có thể được
cung cấp dễ dàng hơn và có thể xây dựng các mạng công cộng rất lớn.MPLS là kỹ thuật
mới được mong đợi sẽ phát triển phổ biến trên phạm vi rộng ở cả các mạng IP riêng và
công cộng mở đường cho việc hội tụ các dịch vụ mạng, video và thoại.
Tóm lại MPLS sẽ đóng vai trò quan trọng trong định tuyến, chuyển mạch và
chuyển tiếp gói cho mạng thế hệ sau cũng như giải quyết các vấn đề lien quan tới mở
rộng cấp độ mạng có thể hoạt độn với các mạng hiện có như ATM, Frame Relay để đáp
ứng nhu cầu càng tăng cao của người sử dụng.
1.2. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.
Chuyển mạch nhãn đa giao thức – MPLS(MultiProtocol Label Switching) là một
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 giải
thông cho mạng IP thế hệ sau - dựa trên 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
Transfer Mode ) và mạng Frame Relay đang tồn tại.
MPLS thực hiện một số chức năng sau:
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
vii
Chương 1
Giới thiệu về công nghệ MPLS

Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
- Xỏc nh c cu qun lý nhiu mc khỏc nhau ca cỏc lung lu lng , nh cỏc
lung gia cỏc c cu, phn cng khỏc nhau, thm chớ cỏc lung gia nhng ng
dng khỏc nhau.
- Duy trỡ s c lp ca cỏc giao thc lp 2 v lp 3
- Cung cp phng phỏp ỏnh x a ch IP vi cỏc nhón n gin , cú di c nh
c s dng bi cỏc cụng ngh chuyn tip gúi v chuyn mch gúi khỏc nhau.
- Giao din vi giao thc nh tuyn hin cú nh giao thc t trc ti nguyờn
(RSVP) v giao thc m rng theo m rng theo phng thc u tiờn tuyn ng
ngn nht (OSPF).
- H tr IP, ATM v giao thc lp 2 Frame Relay.
1.2.1 S ra i ca MPLS.
MPLS l s kt hp mt cỏch hon ho cỏc u im ca cụng ngh IP v ATM.
- Cụng ngh IP
IP (Giao thc internet Internet Protocol) l thnh phn chớnh ca kin trỳc
mng internet . IP nh ngha c cu ỏnh s, c cu chuyn tin, c cu nh tuyn v
cỏc chc nng iu khin mc thp (giao thc bn tin iu khin internet - ICMP).
Gúi IP gm a ch bờn nhn , a ch l mt s duy nht trong ton mng v mang y
thụng tin cn cho vic chuyn gúi tin ti ớch.
C cu nh tuyn cú nhin v tớnh toỏn ng i ti cỏc nỳt trong mng. do vy,
c cu nh tuyn phi c cp nht cỏc thụng tin v hỡnh mng v nú phi cú kh
nng hot ng trong mụi trng mng gm nhiu nỳt. kt qu tớnh toỏn ca c cu
nh tuyn c lu trong cỏc bng chuyn tin cha thụng tin vố chng tip theo cú
th gi gúi tin ti hng ớch .
Da trờn cỏc bng chuyn tin, c cu chuyn tin chuyn mch cỏc gúi IP hng
ti ớch. Phng thc chuyn tin truyn thng l theo tng chng mt. cỏch ny mi
nỳt mng phi tớnh toỏn bng chuyn tin mt cỏch c lp. do vy phng thc ny yờu
cu kt qu tớnh toỏn ca phn nh tuyn ti tt c cỏc nỳt phi nht quỏn vi nhau. s
khụng thng nht ca kt qu ny ng ngha vi vic mt gúi tin .
Kiu chuyn tin theo tng chng hn ch kh nng ca mng. vớ d vi phng

thc ny, nu cỏc gúi tin chuyn ti cựng mt a ch m i qua cựng mt nỳt thỡ chỳng
s c quyn qua cựng mt tuyn ti im ớch. iu ny khin mng khụng th thc
hin m s chc nng khỏc nh nh tuyn theo ớch, theo loi hỡnh dch v
Tuy nhiờn, bờn cnh ú, phng thc nh tuyn v chuyn tin ny nõng cao
tin cy cng nh kh nng m rng ca mng. giao thc nh tuyn m rng cho phộp
mng phn ng li vi s c bng vic thay i tuyn khi b inh tuyn bit c s
thay i v hỡnh mng thụng qua vic cp nht thụng tin v trng thỏi kt ni . vi
cỏc phng thc nh nh tuyn lien min khụng phõn cp (classless interdomain
Khoá Luận Tốt Nghiệp
viii
Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
routing - CIDR), kớch thc ca bng chuyn tin c duy trỡ mc chp nhn c v
vic tớnh toỏn nh tuyn u do cỏc nỳt thc hin, mng cú th c m rng m
khụng cn thc hin bt k s thay i no.
Túm li, IP l mt giao thc chuyn mnh gúi cú tin cy v kh nng m rng
cao. Nhng vic iu khin lu lng rt khú thc hin do phng thc nh tuyn theo
tng chng. ngoi gia,IP khong h tr cht lng dch v.
- Cụng ngh ATM
Cụng ngh ATM ( Asychronous Transfer Mode phng thc truyn tin khụng
ng b ) l mt k thut truyn tin tc cao, ATM nhn thụng tin nhiu dng khỏc
nhau nh thoi, s liu, video v ct nhau v ct ra thnh nhiu phn nh gi l t bo.
Cỏc t bo ny sau ú c truyn qua cỏc kt ni o goi l VC (virtual connection), vỡ
ATM h tr thoi, s liu v video vi cht lng lng dch v trờn nhiu cụng ngh
bng rng khỏc nhau. Nú c coi l cụng ngh chuyn mch hng u v thu hỳt c
nhiu quan tõm.
ATM khỏc vi nh tuyn IP mt s im. nú l cụng ngh chuyn mch
hng kt ni . kt ni t im u ti im cui phi c thit lp trc khi thụng tin
c gi i . ATM yờu cu kt ni phi c thit lp bng nhõn cụng hoc thit lp
mt cỏch t ng thụng qua bỏo hiu. mt im khỏc na l ATM khụng thc hin nh
tuyn ti cỏc nỳt trung gian. tuyn kt ni xuyờn sut c xỏc nh trc khi chao i

d liu v c gi c nh trong thi gian kt ni , trong quỏ trỡnh thit lp kt ni cỏc
tng i ATM trung gian cp cho kt ni mt nhón. vic ny thc hin hai iu : dnh
cho kt ni mt s nguyờn v xõy dng bng chuyn t bo ti mi tng i . Bng
chuyn t bo ny cú tớnh cc b v ch cha thụng tin v cỏc kt ni ang hot ng i
qua tng i. iu ny khỏc vi thụng tin v ton mng cha trong bng nh tuyn ca
b nh tuyn dựng IP.
Quỏ trỡnh chuyn tộ bo qua tng i ATM cng tng t nh vic chuyn gúi
tin qua b nh tuyn. tuy nhiờn ATM cú th chuyn mch nhan hn vỡ nhón gn trờn
cỏc t bo cú kớch thc c nh (nh hn ca IP), kớch thc ca bng nh tuyn nh
hn nhiu so vi b nh tuyn IP, vic ny c thc hin trờn cỏc thit b phn cng
chuyờn dng. do vy thụng lng ca tng i ATM thng ln hn thụng lng ca
b nh tuyn IP truyn thng.
Núi cỏch khỏc , cụng ngh ATM l mt cụng ngh truyn thụng tc cao, m
bo thi gian thc v cht lng dch v theo yờu cu t trc.
- Cụng ngh MPLS - s kt hp gia cụng ngh IP v ATM
u im ni bt ca giao thc truyn tin TCP/IP l kh nng nh tuyn v
truyn gúi mt cỏch ht sc mm do linh hot v rng khp ton cu, nhng IP khụng
m bo cht lng dch v, tc truyn tin theo yờu cu, trong khi ú cụng ngh
Khoá Luận Tốt Nghiệp
ix
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
ATM có thế mạng ưu việt về tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất
lượng dịch vụ theo yêu cầu đặt trước. sự kết hợp IP và ATM cóa thể là giải pháp kỳ
vọng cho mạng viễn thông tương lai-mạng thế hệ sau NGN.
Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đáp ứng nhu cầu đó . MPLS đã kết hợp
ưu điểm của công nghệ IP và ATM tạo ra một giải pháp linh hoạt cho việc giải quyết
các vấn đề mà các mạng trước đố 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.
Thật vậy công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS là kết quả phát triển của nhiều
công nghệ chuyển mạch IP sử dụng công nghệ 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. Tư tưởng khi
đưa ra MPLs là định tuyến tại biên chuyển mạch tại lõi.
Trong các mạng MPLS các gói được gán nhãn tại biên cả mạng và chúng được
định tuyến xuyên qua mạng dựa trên các nhãn đơn giản.
Có thể nói MPLS là một công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng, với tính
chất cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng lâng cao chất lượng dịch vụ cảu
mạng IP truyền thống . bên cạnh đó thông tin lưu lượng của mạng sẽ được cải thiện rõ
rệt.
1.2.2 Quá trình phát triển và chuẩn hoá công nghệ MPLS
- Tình hình triển khai cônng nghệ MPLS
BIG PIPE nhà khai thác dịch vụ IP của Canada đã lựa chọn Cisco Systems là nhà
cung cấp thiết bị cho mạng trục IP OC-192 vào tháng 10 năm 2001- các bộ định tuyến
của Cisco trong mạng trục này sẽ cho phép BIG PIPE cung cấp băng thông OC-192. các
bộ định tuyến 12410 và 12416 của cisco sẽ cho pháp nhà cung cấp dịch vụ này triển
khai dịch vụ IP thế hệ sau như MPLS-VPN, IP QoS và voice over IP (VOIP).
Juniper Network và Ericsson communication thông báo rằng thế hệ internet
router trục mới (serie M) đã được triển khai trong mạng trục mới của TelstraSaturn.
TelstraSaturn là công ty đầu tiên tại Newzealand triển khai mạng băng tần lớn nhất cung
cấp cả IP và thoại. Các bộ định tuyến M160 và M20 đã được triển khai trong mạng trục
tải lưu lượng qua MPLS. Đây là mạng thương mại đầu tiên triển khai đầy đủ
STM-16(2.5Gb/s) tại New Zealand
Tháng 10 Alcatel thông báo đã ký hợp đồng cung cấp thiết bị băng rộng cho
Deashe Telecom Group. Các sản phẩn của Acatel bao gồm : thiết bị chuyển mạch định
tuyến (RSP) 7670 cho mạng chuyển đổi số liệu ATm của quốc nội tại đức. thiết bị này
sẽ cho phép Deashe Telecom mở rộng mạng đa dịch vụ của họ từ 12.8 Gb/s lên 450 Gb/
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
x
Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
s tho món nhu cu trong mng thc. thit b ny cú kh nng chuyn mch MPLS
trờn ATM.

NTT America tong bỏo ó trin khai dch v Arestar Glbal IP-VPN n tt c cỏc
doanh nghip ti m. dch v Arestar IP-VPN cung cp gii phỏp hon chnh bao gm
cụng ngh IP-VPN,MPLS.
China Telecom la chn Nortel works trong hai hp ng tr giỏ 12 triu USD
lõng cp mngTM a dch v ti tnh Jiasngu v Shandong vo thỏng 10 nm 2001. hai
mng ny cho phộp china telecom cung cp dch v ATM tiờn tin, duy nht.
China telecom cú k hot thay th thit b chuyn mch ng trc hin ti bng gii
phỏp ca Nortel work . cỏc thit b bao gm :Passport 15000, Passport 7480 MS. Cỏc
thit b ny cung cp dch v ATM,Frame Relay, chuyn mch v nh tuyn
Ip,MPLS
River stone Network ó trin khai mng cho hai nh cung cp chõu au l Telenet
nh cung cp dch v b v Neosnetwork-nh khai thỏc ca UK. Nha khai thỏc ny trin
khai mng MPLS u tiờn ti UK vi router loi RS. Neosnetwork chn RS8600 multi-
service v RS3000 metro access router cung cp dch v Ethernet nh mt phn
trong mngtruyn s liu ton quc ca U.K. Telenet lu chn Reverstone l nh cung
cp cỏc router mng ung trc IP trong mng truyn s liu v mng cỏp ca mỡnh.
Telenet s dng reverstone RS 8600 multi-service metro routers. c hai d ỏn ny u
c trin khai cui nm 2001.
- Quỏ trỡnh chun hoỏ MPLS
i vi cỏc cụng ngh chuyn mch mi, vic tiờu chun hoỏ l mt khớa cnh quan
trng quyt nh kh nng chim lnh th trng nhanh chúng ca cụng ngh ú. Cỏc
tiờu chun lien quan n Ip v ATM ó c xõy dng v hon thin trong mt thi
gian tng i di. Cỏc tiờu chun v MPLS ch yu c IETF phỏt trin (Cỏc tiờu
chun RFC Request for comment) hin ang c hon thin v ó thc hin theo
mt quỏ trỡnh nh sau:
- Vo u nm 1997, hin chng MPLS c thụng qua.
- Vo thỏng 4 nm 1997, nhúm lm vic MPLS tin hnh cuc hp u tiờn
- Vo thỏng 11 nm 1997, ti liu MPLS c ban hnh
- Vo thỏng 7 nm 1998, ti liu cu trỳc MPLS c ban hnh
- Vo thỏng 8 v thỏng 9 nm 1998, 10 ti liu internet b xung c ban hnh, bao

gm giao thc phõn phi nhón MPLS (MPLS Label Distribution Protocol- MPLS
LDP), mó hỏo ỏnh du (Mark Encoding), cỏc ng dng ATM, . . . MPLS hỡnh thnh
v vn bn.
- IETF hon thin cỏc tiờu chun MPLS v a ra cỏc ti liu RFC trong nm 1999.
- Quỏ trỡnh chun hoỏ MPLS cũn do ITU-T xõy dng v phỏt trin.
Nh vy, cú th thy rng MPLS ó phỏt trin nhanh chúng v hiu qu. iu ny cng
chng minh nhng yờu cu cp bỏch trong cụng nghip cho mt cụng ngh mi. Hu
ht cỏc tiờu chun MPLS hin ti ó c ban hnh di dng RFC.
Khoá Luận Tốt Nghiệp
xi
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
1.3. Một số đặc điểm của công nghệ MPLS
Mặc dù thực tế rằng MPLS ban đầu phát triển với mục đích giải quyết việc
chuyển gói tin, nhưng lợi điểm chính của MPLS trong môi trường mạng hiện tại lại là
khảt năng điều khiển lưu lượng của nó. một số ưu điểm khác là:
1.3.1. Tốc độ và độ trễ.
Các chuyển mạch dựa trên phần mền truyền thống thì quá chậm để xử lý các tải lưu
lượng lơng trong internet .ngay cả với kỹ thuật đã được cải tiến thì việc tra tìm bang
nhanh với một gói dư liệu nào đó trên bộ định tuyến thì thường mất nhiều thời gian hơn
nhiều so với tốc độ xử lý của bộ định tuyến .kết quả là mất tải lưu lưọng ,mất các kết
nối ,tính năng thực thi sẽ bị giảm trong mạnh dựa trên IP.
Chuyển mạch nhãn khác xa so với định tuyến IP ,nó cung cấp một giải pháp
hiệu quả cho vân đề này .lý do để chuyển mạch nhãn nhanh hơn nhiều là việc giá trị
nhãn được đặt trong tiêu đè của gói đến ,giá trị này được sử dụng để truy cập vào bộ
chuyển tiếp trong bộ định tuyến , có nghĩa là giá trị này được sử dụng để làm địa chỉ
tham chiếu bảng (Index the table) .việc tra tìm này chỉ yeu cầu duy nhất một truy cập ,
khác với bảng định tuyến thống ,viêc truy cập là hangf ngàn lần ( do cơ sở dữ liệu trong
bảng định tuyến truyền thống là quá lớn ).
Kết quả mang lại khi sử chuyển mạch nhãn là tốc đọ chuyển mạch , lượng thông
tin lưu chuyển trên mạng nhan hơn ,do dó làm giảm độ trễ và thợi gian đáp ứng trng

việc trao đổi giữa những ngưòi sử dụng .
1.3.2. Độ dung pha.
Đối với máy tính, ngoài các tham số về tốc độ, sự đáp ứng, trễ còn có một thành
phần khác . đó là sự biến thiên trễ của lưu lượng người sử dụng do sự chuyển tiếp các
gói tin tới một vài nút trong mạng để tới đích của nó. biến thiên trễ bị tích luỹ khi gói tin
đi từ nguồn tới đích . tại mỗi nút địa chỉ đích của gói tin được xem xét và so sánh với
một danh sách dài các địa chỉ có khả năng làm địa chỉ đích trong các bảng định tuyến
của nút .
Khi gói tin được truyền qua các nút này, nó sẽ tích luỹ cả trễ lẫn biến thiên trễ,
phụ thuộc vào độ dài của bảng được tra và số các gói tin được sử lý trong một đơn vị
thời gian .kết quả cuối cùng tại các nút nhận được là dung pha, trôi pha và nghiêm
trọng hơn là trược pha.vấn đề này ảnh hưỏng xấu tới các gói dữ liệu tiếng nói .
Đối với chuyển mạch nhãn, do việc tra tìm thông tin bảng định tuyến là ít, nên
việc tích luỹ biến thiên để giảm trễ là rất nhiều. kết quả là lưu lượng người sử dụng sẽ
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xii
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
được chuyển tiếp trong mạng một cách nhanh chóng, do đó sự dung pha cũng ít hơn so
với định tuyến IP truyền thống .
1.3.3. Mở rộng cấp độ mạng .
Tốc độ là một khía cạnh quang trọng trong chuyển mạch nhãn, việc sử lý lưu lưọng
người sử dụng trong một mạng internet là rất cần thiết, tuy nhiên các dịch vụ còn cung
cấp khả năng mở rộng cấp độ mạng, đó là khả năng mà hệ thống có thể mở rộng quy mô
và tăng số lượng thuê bao trong mạng internet lên hàng ngàn thuê bao mới được các nút
mạng (các bộ định tuyến, các máy chủ )hỗ trợ đăng nhập mỗi ngày. để quản lý hết các
thuê bao như vậy , đặc biệt là các thuê bao sử dụng các dịch vụ đa phương tiện thì công
việc của bộ dịnh tuyến là hết sức nặng nề. chuyển mạch nhãn đưa ra cách giải quyết cho
các mạng lớn và tăng trưởng một cách nhanh chóng là bàng cách cho phép một số lượng
lớn các địa chỉ IP gắn vào một hoặc một số ít nhãn.phương pháp tiếp cận này làm giảm
đi rất nhiều kích thứơc các địa chỉ và cho phép bộ định tuyến hỗ trợ nhiều người sử

dụng hơn .
1.3.4. Tính đơn giản .
Một khía cạnh hấp dẫn khác của chuyển mạch nhãn là giao thức chuyển mạch ( nó
bao gồm một tập các giao thức )vì các chuyển tiếp dựa trên gói. cơ cấu điều khiển luồng
được thực hiện để tạo mối liên quan giữa nhãn và lưu lượng . các cơ cấu điều khiển này
thì phức tạp nhưng không ảnh hưởng tới việc điều khiển lưu lượng người sử dụng .
Có một vài phương pháp khác nhau được áp dụng để thiết lập sự kết hợp nhãn
(binging) của lượng người sử dụng. khi sự kết hợp này được hoàn tất thì các hoạt động
chuyển mạch nhãn được thực hiện trong phần mềm, trong ASIC , hoặc trong bộ sử lý
đặc biệt .
1.3.5. Tiêu tốn nguồn tài nguyên .
Cơ cấu điều khiển để thiết lập nhãn phải không là gánh nặng cho mạng. điều đó
có nghĩa là chúng không tiêu tốn tài nguyên. các mạng chuyển mạch nhãn không tiêu
tốn nhiều nguồn tài nguyên để thực hiện cơ cấu điều khiển thiết lập các đường mạch
nhãn đối với lưu lượng người sử dụng .
- Hỗ trợ mềm dẻo tất cả các dịch vụ (Hiện tại và sắp tới ) trên một mạng đơn.
- Hỗ trợ tất cả các công cụ điều khiển lưu lượng mạnh mẽ bao gồm cả định tuyến liên
tiếp và chuyển mạch bảo vệ.
- Hỗ trợ đa kết nối và đa giao thức : thiết bị chuyển tiếp chuyển mạch nhãn có thể
được dùng khi thực hiện chuyển mạch nhãn với IP cũng tốt như với IPx. Chuyển
mạch nhãn cũng có thể vận hành ảo trên bất kỳ lớp giao thức lớp liên kết dữ liệu.
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xiii
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
- Hỗ trợ cho tất cả các loại lưu lượng : một ưu điểm khác của chuyển mạch nhãn là nó
có thể hỗ trợ tất cả các loại chuyển tiếp unicast, loại dịch vụ unicast và các gói
multicast.
1.4. Các ứng dụng của MPLS.
Mạng MPLS có nhiều ứng dụng trong đó có 3 ứng dụng chính và thông thường
2 trong 3 khả năng đó được sử dụng đồng thời:

1.4.1. Tích hợp IP+ATM
Do “chuyển mạch nhãn “ có thể thực hiện bởi các 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
(Resource Reservation protocol – giao thức hỗ trợ tài nguyên) và mạng riêng ảo.
1.4.2. Dịch vụ mạng riêng ảo IP (VPN)
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 giao thức cổng biên
(BGP) cho phép một nhà cung cấp 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 dịch vụ
MPLS+BGP VPN là ưu điểm chủ yếu.
1.4.3. Điều khiển lưu lượng và định tuyến IP rõ ràng
Vấn đề quan trọng trong các mạng IP liên tục là thiếu khả năng điều khiển linh
hoạt các luồng lưu lượng IP để sử dụng hiệu quả dải thông của mạng sẵn có. do vậy
thiếu hụt này liên quan tới khả năng gửi các luồng được chọn xuống các đường được
chọn ví dụ như chọn các đường trung kế được đảm bảo cho lớp dịch vụ riêng. MPLS sử
dụng các đường chuyển mạch nhãn (LSPs), 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 điều khiển
lưu lượng IP của MPLS sử dụng
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xiv
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
thiết lập đặc biệt các LSP để điều khiển một cách linh hoạt các luồng IP.
Kết luận chương
Trong chương 1 đã giới thiệu tổng quan về công nghệ MPLS, MPLS là sự kết

hợp giữa công nghệ IP và công nghệ ATM, trong chương này cũng giới thiệu sự ra đời
của MPLS, quá trình chuẩn hoá và tình hình triển khai MPLS trên thế giới, tại sao
MPLS lại được kỳ vọng nhiều tới vậy trong chương này cũng giới thiệu một số đặc
diểm nổi bật của MPLS, ưu điểm của MPLS.
.
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xv
Chương 2
Các thành phần và hoạt động của MPLS
Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
2.1. Mt vi khỏi nin c bn:
2.1.1. Nhón (label)
Nhón l mt thc th cú di ngn v c nh khụng cú cu trỳc bờn trong.
Nhón khụng trc tip mó hoỏ thụng tin ca mo u lp mng nh a ch lp mng.
nhón c gn vo mt gúi tin c th s i din cho mt FEC (forwarding Equivalence
Classes: nhúm chuyn tip tng ng ) m gúi tin ú c n nh .
Thng thỡ mt gúi c n nh mt FEC (hon ton hoc mt phn ) da trờn
a ch ớch lp mng ca nú. tuy nhiờn nhón khụng phi l mó hoỏ a ch ú .nhón
trong mng n gin nht xỏc nh ng i m gúớ cú th truyn qua .nhón c mang
hay c úng gúi trong tiờu lp 2 cựng vi gúi tin. b nh tuyn kim tra gúi thụng
qua ni dung nhón xỏc nh cỏc bc chuyn tip k tip. khi gúi tin c gỏn nhón,
cỏc chng ng cũn li ca gúi tin thụng qua mng ng trc da trờn chuyn mch
nhón. giỏ tr ca nhón cú ý ngha cc b ngha l chỳng ch liờn quan ti cỏc bc
chuyn tip gia cỏc LSR.
Dng ca nhón ph thuc vo phung thc truyn tin m gúi tin c úng gúi.
i vi dng Frame Relay s dng giỏ tr nhn dng kt ni cỏc liờn kt d liu
DLCI (data link connection identifier), ATM s dng trng nhn dng ng o trong
t bo ng nhn dng kờnh o trong t bo (virtual path identifier/virtual circuit
identifier VPI/VCI).sau ú gúi c chuyn tip da trờn giỏ tr ca chỳng .
nh dng chung ca nhón c gii thớch trong hỡnh 1. nhón c th hin rừ

trong tiờu cỏc lp liờn kt (VPI/VCI ca ATM trong hỡnh 2 v DLCI ca Frame
Relay trong hỡnh 3 ) hoc trong lp d liu shim (gia tiờu lp liờn kt d liu lp 2
v lp mng lp 3 nh hỡnh 4 )
Khoá Luận Tốt Nghiệp
xvi
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
Tiêu đề lớp
liên kết
MPLS SHIM
Tiêu đề lớp
mạng
Dữ liệu và tiêu đề lớp
khác
Nhãn EXP.Bits BS TTL
32 bit
20 bit
3 bit
1bit
8 bit
Hình 1 : định dạng chung của nhãn MPLS
Đối với các phương tiện gốc không có cấu trúc nhãn, một đoạn đệm (shim) được
chèn thêm vào để sử dụng cho nhãn. Khuôn dạng đoạn đệm 4 byte có cấu trúc như hình
3 phần SHIM MPLS bao gồm:
- LABEL (20bit):chứa giá trị nhãn
- EXP.bits: CoS(3 bit)- chất lượng dịch vụ
- BS (1 bit) – bie-stack: xác định nhãn cuối cùng trong ngăn xếp
- TTL (8 bit) – time to live :trường định thời
Tiêu đề IP Dữ liệu
Tiêu đề SHIM Tiêu đề IP Dữ liệu
VPI/VCI Dữ liệu VPI/VCI Dữ liệu

Gói IP
Gán nhãn vào
Gói tin
Các tế bào
ATM
Hình 2: Liên kết dữ liệu là ATM
Tiêu đề IP Dữ liệu
Tiêu đề IP Dữ liệu
Tiêu đề
SHIM
DLCI Dữ liệu DLCI Dữ liệu
Gói IP
Gán nhãn
vào gói tin
Các tế
bào ATM
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xvii
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
Hình 3 :Liên kết dữ liệu là Frame Relay
Đối với các khung PPP hoặc Ethernet, giá trị nhận dạng giao thức P- ID(hoặc Ether
type) được chèn vào đầu khung tương ứng để thông báo khung là MPLS đơn hướng hay
đa hướng
Tiêu đề PPP
Tiêu đề
SHIM
Tiêu đề lớp 3
Nhãn
Tiêu đề MAC
Tiêu đề

SHIM
Tiêu đề lớp 3
Tiêu đề PPP
trên gói
SONET/SDH
Tiêu đề MAC
LAN Label
Creation
Hình 4 : Nhãn trong shim - giữa lớp 2 và lớp 3
2.1.2. Ngăn xếp nhãn(Label stack):
Là một tập có thứ tự các nhãn gán theo gói để chyển tải thông tin về nhiều FEC
và về các LSP tương ứng mà gói đi qua. ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định
tuyến phân cấp (một nhãn cho EGP và một nhãn cho IGP)và tổ chức đa LSP trong một
trung kế LSP. điều này tạo điều kiện thuận lợi cho chế độ hoạt động đường hầm trong
MPLS .
Một gói có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này được chứa trong
stack.
Stack thì được tổ chức theo nguyên tắc LIFO. tại mỗi hop trong mạng sử lý nhãn
sử lý nhãn hiện hành trên đỉnh stack. Chính nhãn này được LSR sử dụng để chuyển tiếp
gói.
Nếu gói tin chưa có nhãn thì stack rỗng (độ sâu của stack bằng 0). nếu stack có chiều
sâu là d thì mức 1sẽ là đáy của stack (bít s trong entry nhãn đặt lên 1)và mức d sẽ là ở
đỉnh stack.một entry nhãn có thể được đặt thêm vào (push) hoặc lấy ra (pop ) khỏi stack.
Hình 5: Ngăn xếp nhãn
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xviii
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
2.1.3. Hoán đổi nhãn (Label Swapping).
Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói. Để chuyển tiếp gói
có nhãn, LSR kiểm tra trên đỉnh stack và dung ánh xạ ILM (Incoming Label Map) để

ánh xạ 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 háo stack nhãn mới vào gói và chuyển gói đi.
Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng sảy 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.
2.1.4. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR :label switching router):
Là thiết bị định tuyến hay chuyển mạch (router hay switch)sử dụng trong mạng
MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn .có một số loại LSR như sau:
LSR biên,ATM -LSR lõi,ATM-LSR biên…
2.1.5. Lớp chuyển tiếp tương đương(FEC)
Hình 6: Lớp chuyển tiếp tương đương FEC
Lớp chuyển tiếp tương đương FEC là một thuật ngữ được sử dụng trong các hoạt
động chuyển tiếp nhãn, nó dùng để mô tả sự kết hợp các gói rời rạc với địa chỉ đích,
thường là địa chỉ của người nhận cuối cùng , chẳng hạn như máy chạm .việc thực hiện
của FEC cũng có thể là sự kết hợp một giá trị FEC với địa chỉ đích và lớp tải lưu lượng
(class of traffic). lớp tải lưu lượng này thường kết hợp với số cổng đích .
tất cả các gói trong một nhóm được đối sử như nhau qua mạng MPLS ngay cả khi có sự
khác biệt giữa các gói tin thể hiện trong mào của lớp mạng . khác với IP thông thường ,
trong MPLS ,các gói tin riêng biệt được gắn 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
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xix
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
Tại sao FEC được sử dụng:
Đầu tiên nó cho phép một nhóm các gói tin vào trong các lớp . từ nhóm này , giá
trị FEC trong một gói có thể được sử dụng để thiết lập độ ưu tiên để sử lý các gói. các
FEC có độ ưu tiên cao sẽ được xử lí trước các FEC khác. Các FEC này có thể được sử
dụng để hỗ trợ hiệu quả chất lượng dịch vụ QoS, chẳng hạn các FEC có thể kết hợp với

độ ưu tiên cao, lưu lượng tiếng nói thời gian thực, lưu lượng tiếng nói với độ ưu tiên
thấp…
Sự phù hợp của một FEC với một gói có thể đạt được bằng cách sử dụng một
nhãn để xác định một FEC đặc biệt. đối với các dịch vụ khác nhau có các FEC khác
nhau và các nhãn kèm theo . đối với tải internet, các trường nhận dạng sau là các tham
số quan trọng cho việc thiết lập một FEC. tuy nhiên , trong một vài hệ thống chỉ có địa
chỉ IP đích được sử dụng :
- Địa chỉ IP nguồn và đích
- Số cổng nguồn và đích
- Trường nhận dạng giao thức IP (PIN)
- Điểm mã các dịch vụ mở rộng của IP phiên bản 4 (Ipv4 Differentiated services
(DS)codepoint)
- Nhãn luồng Ipv6
Thông tin sử dụng trong quyết định chuyển tiếp
Layer 2
trailer
User
traffic
Message
(e.g...email)
Header
(layer 7)
Segment
(TCP,UDP)
Header
(layer 4)
Datagram
(IP)
Header
(layer 3)

Layer 2
Header
Tải tin TCP,UDP
Tải gói dữ liệu IP
Chứa
cổng số
Chứa địa chỉ IP và
trường nhận dạng
giao thức ID(PID)
Chứa địa chỉ MAC,
hoặc ATM,Frame
RelayVCIDs
Hình 7–Thông tin được sử dụng trong các quyết định chuyển tiếp
Các trường trong các gói đến được sử dụng để làm nên các quyết định chuyển
tiếp các gói đã được chỉ ra ở hình 7. lý do các trường này được các bộ định tuyến,
chuyển mạch hay cầu sử dụng để làm các quyết định chuyển mạch , nhưng thường
không sử dụng FEC .
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xx
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
Lớp 2 sử dụng các địa chỉ LAN (dịa chỉ MAC), trường nhận dạng tuyến ảo ATM
và Frame Relay(VCID)
Lớp 3 sử dụng các địa chỉ IP đích và nguồn
Lớp 4 sử dụng số cổng nguồn và đích , trường nhận dạng giao thức IP
Chỉ số cổng và giao thức IP được sử dụng trong FEC để ra quyết định chuyển
tiếp, các trường này dùng để xác định loại tải tin trong gói dữ liệu IP. Ví dụ trường PID
có thể được mã hoá bởi bộ phát của gói dữ liệu gốc để chỉ rằng loại tải tin (payload) là
tải OSPF, một bộ định tuyến có thể được lập trình cho việc sử lý các tải tin này khác với
các loại tải tin khác (ví dụ tải tin TCP hoặc UDP). chỉ số cổng trong tiêu đề TCP và
UDP sẽ chỉ ra loại tải tin trong gói tin mà giao thức TCP và UDP mang, ví dụ chỉ số

cổng đích có thể được mã hoá để chỉ ra tải tin là âm thanh ,thư điện tử, truyền file … do
đó , các trường này là tương đối quan trọng đối với các mạng cần hỗ trợ các dịch vụ
Qos khác nhau đối với loại lưu lượng khác nhau .
Đối vói nhãn MPLS thông dụng đựơc chỉ ra ở hình 7. còn với VCID của ATM
hoặc Frame Relay thì một tiêu đề đệm được chèn vào (shim header) có thể được sử
dụng trong gói .
2.1.6. Tạo nhãn
Tạo nhãn dựa trên các phương pháp sau:
- Topo: nhờ giao thức định tuyến thông thường (OSPF và BGP)
- Yêu cầu : điều khiển lưu lượng dựa trên yêu cầu
- Lưu lượng :nhận gói tin để phân phối và gán nhãn
2.1.7. Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn
Là bảng chuyển tiếp có chứa thông tin về nhãn vào, nhãn ra giao diện vào giao
diện ra và địa chỉ tiếp theo .
2.1.8. Cơ sở thông tin nhãn (label information base -LIB)
Cơ sở thông tin nhãn (label information base - LIB) là bảng kết nối LSR có chứa
giá trị nhãn FEC được gán vào cổng ra cũng như thông tin để đóng gói dữ liệu truyền tin
để xác định phương thức một gói tin được chuyển tiếp .
Ví dụ về hoạt động LIB:
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xxi
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
Hình 8: Ví dụ về LIB
M1 LIB
InLabel Outlabel Outinterface FEC
X 20 2 H2
M2 LIB
InLabel Outlabel Outinterface FEC
20 31 2 H2
M3 LIB

InLabel Outlabel Outinterface FEC
31 43 2 H2
M4 LIB
Inlabel Outlabel Outinterface FEC
43 X 3 H2
1. H1 tạo ra một gói và gửi nó tới M1 ( nó là Default Gateway)
2.M1 là một ingress LSR và quyết định nhãn nào được gán vào gói. ở đó là 20 .sau khi
nhãn được gán thì gói tin đựơc chuyển tiếp trên giao diện tương ứng 2
3.M2 nhận một gói với nhãn 20, chuyển đổi nó bằng nhãn 31 và chuyển tiếp gói đi qua
giao diện 2
4.M3 nhận gói với nhãn 31 , chuyển đổi bằng nhãn 43 và gửi nó đi qua giao diện 2.
5.M4 nhận gói với nhãn 43 nhưng nó không yêu cầu nãhn ra. nhận dạng M4 là một
egress LSR choc FEC và vì vậy nó gỡ bỏ nhãn và gửi gói IP qua giao diện 2.
2.1.9. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB
Trong mạng IP, quyết định chuyển tiếp gói được xác lập bằng cách thực hiện tra
kứu địa chỉ đích trong bẳng FIB để xác định hop kế tiếp và giao diện ra. Trong mạng
MPLS, mỗi LSR duy trì một bẳng LFIB riêng rẽ và tách biệt với FIB. bảng LFIB có hai
loại entry là ILM (incoming Label Map) và FTN (FEC –to - NHLFE).
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xxii
Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) l Subentry cha cỏc trng a ch Hop
k tip, cỏc tỏc v stack nhón, giao din ra v thụng tin header lp 2. ILM ỏnh x mt
nhón n mt hoc nhiu NHLFE. Nhón trong gúi n s dựng chn ra mt entry
ILM c th nhm xỏc nh NHLFE. Cũn FTN ỏnh x mi FEC vo mt hoc nhiu
NHLFE. nh cỏc entry FTN, gúi cha cú nhón c chuyn thnh gúi cú nhón.

Hỡnh 9: FTN,ILM v NHLFE
Nh vy , khi mt gúi khụng nhón thuc mt FEC i vo min MPLS, ingress-
LER s s dng mt entry LFIB loi FTN chuyn gúi khụgn nhón thnh cú nhón. Sau

ú. ti cỏc transit-LSR s dng entry LFIB loi ILM hoỏn i nhón vo bng nhón ra.
cui cựng, ti Egress-LER s dng mt entry LFIB loi ILM g b nhón n v
chuyn gúi khụng nhón n Router k tip.
2.1.10. NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry)
NHLFE l subentry ca ILM hoc FTN, nú cha cỏc thụng tin sau:
- Hop k (chng tip theo) ca gúi
Tỏc v s tin hnh trờn stack nhón ca gúi nh sau:
- Swap :Thay nhón nh ca stack nhón bng mt nhón mi c ch nh.
- Pop :Búc mt nhón ra khi stack
- Push :chng thờm mt nhón vo trong stack nhón.
Hỡnh 10: Vớ d NHLFE
Ngoi ra, NHLFE cng cú th cha thụng tin sau :
Khoá Luận Tốt Nghiệp
xxiii
Nguyễn Ngọc Thành Trờng Đại Học Công Nghệ_ĐHQGHN
- úng gúi lp datalink s dng khi truyn gúi
- Cỏch thc mó hoỏ stackb khi truyn gúi
- Bt k cỏc thong tin khỏc cn thit x lý gúi mt cỏch chớnh xỏc.
2.1.11. ng chuyn mch nhón (label switching path - LSP)
Hỡnh 11 : ng chuyn mch nhón LSP
L tuyn to ra t u vo n u ra ca mng MPLS dựng chuyn tip gúi
ca mt FEC no ú s dng c ch hoỏn i nhón. cỏc ng chuyn mch nhón cha
mt chui cỏc nhón ti tt c cỏc nỳt dc theo tuyn t ngun ti ớch. LSP c thit
lp trc khi truyn d liu hoc trong khi xỏc nh lung d liu no ú. cỏc nhón
c phõn phi bng vic s dng giao thc phõn phi nhón (Label distribution protocol
- LDP) hoc giao thc dnh trc ti nguyờn (resource Reservation Protocol - RSVP)
trờn cỏc giao thc nh tuyn ging nh giao thc cng biờn (Border Gateway Protocol -
BGP) v giao thc nh tuyn m ng ngn nht (Open Shortest Path First OSPF).
mi gúi d liu c úng gúi li v mang cỏc nhón trong sut thi gian di chuyn t
ngun ti ớch .chuyn mch d liu tc cao hon ton cú th thc hin da theo

phng phỏp ny, vỡ cỏc nhón cú di c nh c chốn vo phn u ca gúi tin
hoc t bo v cú th s dng bi phn cng chuyn mch nhanh cỏc gúi d liu gia
cỏc liờn kt.
2.1.12.Gúi tin gỏn nhón.
Mt gúi tin dỏn nhón l mt gúi tin m nhón c mó hoỏ trong ú .trong mt s
trng hp, nhón nm trong mo u ca gúi tin dnh riờng cho mc ớch dỏn nhón
.trong cỏc trng hp khỏc, nhón c t chung trong mo u lp mng v lp liờn
kt d liu min l õy cú trng tin cú th dựng cho mc ớch dỏn nhón. cụng ngh
mó hoỏ c s dng phi phự hp vi c thc th mó hoỏ nhón v thc th gii mó
nhón.
Khoá Luận Tốt Nghiệp
xxiv
NguyÔn Ngäc Thµnh –Trêng §¹i Häc C«ng NghÖ_§HQGHN
2.1.13. 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 nào đó do LSR phía trước thực hiện .LSR phía trước sau khi kết hợp sẽ thông báo
với LSR phía sau về sự kết hợp đó .do vậy ,các nhãn được LSR phía trước ấn định và
kết hợp nhãn được phân phối theo hướng từ LSR phía trước tới LSR phía sau .
để hiểu rõ hơn về cách ấn định nhãn, ta đưa ra khái niện “kông gian nhãn – Label
Space ” dùng để chỉ cách mà mà trong đó nhãn được ấn định với LSR .
2.1.14. Không gian nhãn(Label spaces).
Nhãn được sử dụng bởi một LSR cho FEC- gán nhãn được chia ra như sau:
Phương pháp thứ nhất là “per interface ”. ở phương pháp này các nhãn được
gán với giao diện đặc biệt trên một LSR, chẳng hạn giao diện DS3 hoặc SONET.
Thông thường phương pháp này được thực hiện trong các mạng ATM và Frame Relay,
nơi mà các nhãn ID tuyến ảo được gắn trên một giao diện. phương pháp này được sử
dụng khi có hai mạng đồng cấp được gắn trên một giao diện và nhãn chỉ được sử dụng
để xác định lưu lượng được gửi trên một giao diện .nếu LSR sử dụng giá trị giao diện để
theo dõi các nhãn trên mỗi giao diện thì giá trị nhãn có thể sử dụng lại tại mỗi giao
diện .trường nhận dạng giao diện này sẽ trở thành “một nhãn nội –internal label” trong

LSR này để cho “nhãn ngoại - External label|”được gửi giữa các LSR.
Phương pháp thứ 2 là “per platform ” ở đây các nhãn đến được chuyển chung
thông qua tất cả các giao diện tới một nút mcó nghĩa là nút này (chẳng hạn một máy
chạm hoặc LSR)phải đặt không gian nhãn thông qua tất cả các giao diện .
Tuy nhiên phương pháp thứ nhất được sủ dụng thông dụng hơn.
2.1.15. Cơ cấu báo hiệu.
- Yêu cầu nhãn - sử dụng cơ cấu này ,một LSR yêu cầu một nhãn từ dòng xuống lân
cận nên nó có thể liên kết đến FEC xác định .cơ cấu này có thể được dùng dể truyền đến
các LSR tiếp theo cho đến LSR lối ra.
- Đáp ứng nhãn - để đáp ứng một yêu cầu nhãn , LSR luồng xuống sẽ gửi một
nhãn đến các bộ khởi động cơ cấu ánh xạ nhãn.
Kho¸ LuËn Tèt NghiÖp
xxv