TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 1.1 Khái niệm chuyển mạch nhãn Khái niệm chuyển mạch nhãn tương đối đơn giản Để hình dung vấn đề xem xét trình chuyển thư điện tử từ hệ thống máy tính gửi đến hệ thống máy tính nhận Trong mạng internet truyền thống (không sử dụng chuyển mạch nhãn) trình chuyển thư điện tử giống hệt trình chuyển thư thơng thường Các địa đích truyền qua thực thể trễ (các định tuyến) Địa đích yếu tố để xác định đường mà gói tin chuyển qua định tuyến Trong chuyển mạch nhãn, thay sử dụng địa đích để định định tuyến, “nhãn” gán với gói tin dặt tiêu đề gói tin với mục đích thay cho địa nhãn sử dụng để chuyển lưu lượng gói tin tới đích Mục tiêu chuyển mạch nhãn đưa nhằm cải thiện hiệu chuyển tiếp gói tin định tuyến lõi qua việc sử dụng chức gán phân phối nhãn gắn với dịch vụ định tuyến lớp mạng khác Thêm vào lược đồ phân phối nhãn hồn tồn độc lập với trình chuyển mạch Trước hết ta xem xét số lí quan tâm với cơng nghệ mạng nói chung chuyển mạch nhãn: tốc độ độ trễ, khả hệ thống, tính đơn giản, tài nguyên mạng, điều khiển định tuyến Tốc độ độ trễ Theo truyền thống chuyển tiếp gói tin dựa phần mềm chậm q trình xử lí tải lưu lượng lớn internet intranet, trễ chủ yếu trình q trình xử lí định tuyến để tìm thích hợp cho gói tin đầu vào Mặc dù có nhiều cải thiện việc tìm kiếm bảng định tuyến kĩ thuật tìm kiếm nhanh bảng định tuyến, tải lưu lượng bảng định tuyến ln lớn khả xử lí, kết lưu lượng, đấu nối giảm hiệu toàn mạng (mạng IP) Chuyển mạch nhãn đưa cách nhìn nhận khác với chuyển tiếp gói tin IP thơng thường, cung cấp giải pháp có hiệu để giải vấn đề Chuyển mạch nhãn thực trình gán nhãn cho gói tin đầu vào sử dụng nhãn để truy nhập vào bảng chuyển tiếp định tuyến số bảng Quá trình truy nhập yêu cầu cho lần truy nhập tới bảng thay hàng ngàn trình tìm kiếm thực bảng định tuyến truyền thống Kết hoạt động hiệu lưu lượng ngưịi sử dụng gói tin gửi qua mạng nhanh hơn, giảm độ trễ thời gian đáp ứng tốt cho chuyển giao thơng tin người sử dụng Mạng máy tính ln tồn hiệu ứng trễ, gói tin chuyển qua nhiều nút nhiều chặng khác để tới đích tạo hiệu ứng trễ biến động trễ Sự tích trữ cung đoạn tạo trễ tổng thể đầu cuối Tại nút mạng địa đích gói tin xác minh so sánh với địa đích có khả chuyển tiếp bảng định tuyến để tìm đường Các gói tin chuyển qua nút mạng tạo trễ biến động trễ khác nhau, tuỳ thuộc vào khả xử lý định tuyến lưu lượng luồng tin ảnh hưởng trực tiếp đến trễ người dùng đầu cuối Một lần nữa, chế hoạt động chuyển mạch nhãn với khả chuyển tiếp gói tin nhanh giải pháp để giải vấn đề Khả hệ thống Tốc độ khía cạnh quan trọng chuyển mạch nhãn tăng trình xử lý lưu lượng người dùng mạng internet vấn đề quan trọng Nhưng dịch vụ tốc độ cao tất mà chuyển mạch nhãn cung cấp Chuyển mạch nhãn cịn cung cấp mềm dẻo tính khác để đáp ứng nhu cầu người dùng internet Thay hàng loạt địa IP (tăng lên nhanh ngày) mà định tuyến cần phải xử lý chuyển mạch nhãn cho phép địa gắn với vài nhãn tiếp cận làm giảm kích thước bảng địa cho phép dịnh tuyến hỗ trợ nhiều người sử dụng Tính đơn giản Một khía cạnh khác chuyển mạch nhãn đơn giản giao thức chuyển tiếp gói tin (hoặc tập giao thức), nguyên tắc đơn giản:chuyển tiếp gói tin dựa “nhãn” Tuy nhiên, cần có kỹ thuật điều khiển cho q trình liên kết nhãn đảm bảo tính tương quan nhãn với luồng lưu lượng người sử dụng, kỹ thuật phức tạp chúng không ảnh hưởng đến hiệu suất dòng lưu lượng người dùng Sau gán nhãn vào dòng lưu lượng người dùng hoạt động chuyển mạch nhãn nhúng phần mềm, mạch tích hợp đặc biệt (ASIC) xử lý đặc biệt Tài nguyên sử dụng Các kỹ thuật điều khiển để thiết lập nhãn không chiếm dùng tài nguyên mạng, chế thiết lập đường chuyển mạch nhãn cho lưu lượng người sử dụng cách đơn giản tiêu chí thiết kế đường chuyển mạch nhãn Điều khiển định tuyến Định tuyến mạng Internet thực với địa IP (trong mạng LAN địa MAC) Tất nhiên, có nhiều thơng tin lấy từ gói IP để thực q trình định tuyến này, ví dụ như: Trường kiểu dịch vụ IP (TOS), số cổng phần định chuyển tiếp gói tin Nhưng định tuyến theo đích phương pháp thông thường sử dụng Định tuyến theo địa đích khơng phải phương pháp đem lại hiệu Các vấn đề lặp vòng mạng khác kiến trúc mạng trở ngại mặt điều khiển chuyển tiếp gói tin phương pháp Một vấn đề đặt nhà cung cấp thiết bị (bộ định tuyến, cầu) Triển khai phương pháp định tuyến dựa theo địa đích theo cách riêng họ: số thiết bị cho phép nhà quản trị mạng chia sẻ lưu lượng, số khác sử dụng trường chức TOS, số cổng Chuyển mạch nhãn cho phép định tuyến chọn tuyến đầu tường minh theo nhãn, chế cho cung cấp phương thức truyền tải lưu lượng qua nút liên kết phù hợp với lưu lượng truyền tải, đặt lớp lưu lượng bao gồm dịch vụ khác (dựa yêu cầu QOS) Chuyển mạch nhãn giải pháp tốt để hướng lưu lượng qua đường dẫn, mà không thiết phải nhận tồn thơng tin từ giao thức định tuyến IP động dựa địa đích Định tuyến dựa IP (PRB) thường gắn với giao thức chuyển mạch nhãn, FR, ATM MPLS Phương pháp sử dụng trường chức tiêu đề gói tin IP như: trường TOS, số cổng, nhận dạng giao thức IP kích thước gói tin Các trường chức cho phép mạng phân lớp dịch vụ thành kiểu lưu lượng thường thực nút đầu vào mạng(thiết bị gờ mạng) Các định tuyến lớp lõi sử dụng bít thiết bị gờ để định xử lý luồng lưu lượng đến, trình xử lý sử dụng kiểu hàng đợi khác phương pháp xếp hàng khác Định tuyến dựa IP cho phép nhà quản lý mạng thực phương pháp định tuyến ràng buộc Các sách dựa IP cho phép định tuyến: Đặt giá trị ưu tiên vào tiêu đề gói tin IP - Thiết lập bước cho gói tin IP - Thiết lập giao diện cho gói tin - Thiết lập bước cho gói tin khơng tồn hướng bảng định tuyến Chuyển mạch nhãn khác với phương pháp chuyển mạch khác chỗ kĩ thuật điều khiển giao thức chuyển mạch IP theo kiểu topo Mặt khác tồn địa mạng đích xác định trình cập nhật bảng định tuyến để đường dẫn chuyển mạch hướng tới đích Nó khái quát cấu chuyển tiếp trao đổi nhãn, phương pháp khơng thích hợp với mạng lớn ATM, chuyển mạch khung, PPP, thích hợp với phương pháp đóng gói 1.2 Tổng quan cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức 1.2.1 Các đặc điểm cơng nghệ MPLS MPLS cơng nghệ tích hợp tốt khả để phân phát gói tin từ nguồn tới đích qua mạng Internet Có thể định nghĩa MPLS tập cơng nghệ mở dựa vào chuẩn Internet mà kết hợp chuyển mạch lớp định tuyên lớp để chuyển tiếp gói tin cách sử dụng nhãn ngắn có chiều dài cố định Bằng cách sử dụng giao thức điều khiển định tuyến Internet MPLS cung cấp chuyển mạch hướng kết nối ảo qua tuyến Internet cách hỗ trợ nhãn trao đổi nhãn MPLS bao gồm việc thực đường chuyển mạch nhãn LSP, cung cấp thủ tục giao thức cần thiết để phân phối nhãn chuyển mạch định tuyến Nghiên cứu MPLS thực bảo trợ nhóm làm việc MPLS IETF MPLS phát triển tương đối mới, tiêu chuẩn hoá theo Internet vào đầu năm 2001 Sử dụng MPLS để trao đổi khe thời gian TDM, chuyển mạch khơng gian bước sóng quang phát triển Các nỗ lực gọi GMPLS (Generalized MPLS ) Nhóm làm việc MPLS đưa danh sách với bước yêu cầu để xác định MPLS là: MPLS phải làm việc với hầu hết công nghệ liên kết liệu MPLS phải thích ứng với giao thức định tuyến lớp mạng công nghệ Internet có liên quan khác MPLS cần hoạt động cách độc lập với giao thức định tuyến MPLS phải hỗ trợ khả chuyển tiếp nhãn cho trước MPLS phải hỗ trợ vận hành quản lý bảo dưỡng (OA&M) MPLS cần xác định ngăn chặn chuyển tiếp vòng 7 MPLS cần hoạt động mạng phân cấp MPLS phải có tính kế thừa Tám u cầu nỗ lực phát triển cần tập trung Liên quan tới yêu cầu này, nhóm làm việc đưa mục tiêu mà MPLS cần đạt được: Chỉ rõ giao thức tiêu chuẩn hố nhằm trì phân phối nhãn để hỗ trợ định tuyến dựa vào đích unicast mà việc chuyển tiếp thực cách trao đổi nhãn (Định tuyến unicast cách xác giao diện; định tuyến dựa vào đích ngụ ý định tuyến dựa vào địa đích cuối gói tin) Chỉ rõ giao thức tiêu chuẩn hố nhằm trì phân phối nhãn để hỗ trợ định tuyến dựa vào đích multicast mà việc chuyển tiếp thực cách trao đổi nhãn (Định tuyến mulicast giao diện đầu Nhiệm vụ tích hợp kỹ thuật multicast MPLS tiếp tục nghiên cứu phát triển Chỉ rõ giao thức tiêu chuẩn hố nhằm trì phân phối nhãn để hỗ trợ phân cấp định tuyến mà việc chuyển tiếp thực cách trao đổi nhãn , phân cấp định tuyến nghĩa hiểu biết topo mạng hệ thống tự trị Chỉ rõ giao thức tiêu chuẩn hố nhằm trì phân phối nhãn để hỗ trợ đường riêng dựa vào trao đổi nhãn Các đường khác so với đường tính tốn định tuyến IP thông thường ( định tuyến IP dựa vào chuyển địa đích ) Các đường riêng quan trọng ứng dụng TE Chỉ thủ tục tiêu chuẩn hố để mang thơng tin nhãn qua công nghệ lớp Chỉ phương pháp tiêu chuẩn nhằm hoạt động với ATM mặt phẳng điều khiển mặt phẳng người dùng Phải hỗ trợ cho công nghệ QoS ( giao thức RSVP) (QoS ứng dụng quan trọng MPLS, MPLS QoS mang lại nhiều lợi ích cho mạng hệ sau) Chỉ giao thức tiêu chuẩn cho phép host sử dụng MPLS 1.2.2 Cách thức hoạt động MPLS MPLS xem tập công nghệ hoạt động với để phân phát gói tin từ nguồn tới đích cách hiệu điều khiển Nó sử dụng đường chuyển mạch nhãn LSP để chuyển tiếp lớp mà thiết lập báo hiệu giao thức định tuyến lp lớp mặt phẳng điều khiển trì tuyến định tuyến chuyển mặt phẳng lựa chọn cổng mạch chuyển tiếp nhận gói đầu phát gói đầu vào chuyển tiếp cổng đầu vào cổng ®Çu Hình 1.1: Mơ hình chung chuyển tiếp chuyển mạch định tuyến Bởi khái niệm chuyển tiếp, chuyển mạch định tuyến vấn đề quan trọng để hiểu MPLS hoạt động ta xem xét vấn đề định tuyến Một thiết bị định tuyến chuyển gói tin từ nguồn tới đích cách thu nhận, chuyển mạch sau chuyển tiếp tới thiết bị mạng khác tới đích cuối Hình 1.1 mơ tả mơ hình chung chuyển tiếp chuyển mạch định tuyến Mặt điều khiển quản lý tập tuyến đường mà gói sử dụng, mơ hình gói vào thiết bị mạng qua giao diện đầu vào, xử lý thiết bị mà xử lý thơng tin gói để đưa định logic Quyết định logic có thơng tin cung cấp từ mặt điều khiển chứa tuyến, cho thơng tin gói cập nhật tới thiết bị khác để chuyển tiếp gói thơng qua giao diện đầu để tới đích gói tin Đây mơ hình đơn giản cơng nghệ mạng, bắt đầu cho vấn đề liên quan tới MPLS thực Các cơng nghệ MPLS đưa mơ hình cho việc định tuyến, chuyển mạch chuyển tiếp để chuyển gói tin mạng Internet Một mơ hình khác thường gặp để mơ tả luồng gói tin thiết bị mạng (ví dụ định tuyến) trình bầy hình 1.2 router A router B phÇn mỊm data phÇn mỊm ® êng ®iỊu khiĨn ® êng chËm (®iỊu khiĨn) ® êng ®iỊu khiĨn ® êng chun tiÕp ® êng nhanh (dữ liệu) đ ờng chuyển tiếp phần cứng data phần cøng Hình 1.2: Mơ hình luồng gói tin hai thiết bị mạng Lưu lượng mạng hiểu theo hai cách: Lưu lượng điều khiển bao gồm thông tin quản lý định tuyến Lưu lượng liệu Lưu lượng liệu theo “ đường nhanh” xử lý thiết bị mạng Trong hầu hết thiết bị mạng đại, đường nhanh thực phần cứng Bất thiết bị mạng nhận gói tin xử lý tiêu đề gói, thơng tin gói gửi lên đường điều khiển để xử lý Các gói điều khiển bao gồm thơng tin u cầu cho việc định tuyến gói, gói khác chứa thơng tin điều khiển, gói liệu ưu tiên vv xử lý chậm chúng cần kiểm tra phần mềm Vì lý đường xử lý thường gọi “đường chậm” Mơ hình quan trọng để hiểu MPLS hoạt động đường điều khiển đường chuyển tiếp riêng biệt Khả MPLS để phân biệt chức quan trọng để tạo phương pháp làm thay đổi phương thức truyền gói liệu qua mạng Internet MPLS chủ yếu làm việc với giao thức lớp lớp 3, hoạt động nhiều kiểu thiết bị mạng khác “ Công nghệ lớp 2.5” cách nhìn MPLS Hình 1.3 trình bày MPLS xem “ lớp chèn” mà tự đặt vào lớp mạng lớp liên kết liệu lớp 4-7( lớp truyền tải, phiên, trình diễn, ứng dụng) lớp 3(lớp mạng) lớp 2.5 (MPLS) lớp (liên kết d÷ liƯu) líp (líp vËt lý) Hình 1.3: Lớp chèn MPLS Mơ hình ban đầu xuất mơ hình khơng đồng với OSI, mơ hình MPLS khơng phải lớp riêng, mà phần ảo mặt phẳng điều khiển lớp mạng với mặt phẳng chuyển tiếp đỉnh lớp liên kết liệu MPLS giao thức tầng mạng khơng có khả tự định tuyến có sơ đồ địa chỉ, mà yêu cầu phải có giao thức lớp MPLS sử dụng giao thức định tuyến cách đánh địa IP ( với điều chỉnh mở rộng cần thiết) MPLS giao thức tầng liên kết liệu thiết kế để hoạt động nhiều công nghệ liên kết liệu phổ biến mà cung cấp yêu cầu chức địa lớp 1.2.3 Các thuật ngữ MPLS Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn định tuyến biên nhãn(LSR LER) Các thiết bị tham gia kỹ thuật giao thức MPLS phân loại thành định tuyến biên nhãn ( LER) định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR)  Một LSR thiết bị định tuyến tốc độ cao lõi mạng MPLS, tham gia việc thiết lập đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) việc sử dụng giao thức báo hiệu nhãn thích ứng chuyển mạch tốc độ cao lưu lượng số liệu dựa đường dẫn thiết lập  Một LER thiết bị hoạt động biên (cạnh ) mạng truy nhập mạng MPLS Các LER hỗ trợ đa cổng kểt nối tới mạng không giống ( chẳng hạn FR, ATM Ethernet ) chuyển tiếp lưu lượng vào mạng MPLS sau thiết lập LSP, việc sử dụng giao thức báo hiệu nhãn lối vào phân bổ lưu lượng trở lại mạng truy nhập lối LER đóng vai trị quan trọng việc định huỷ bỏ nhãn, lượng vào hay khỏi mạng MPLS Lớp tương đương chuyển tiếp (FEC) FEC biểu diễn nhóm gói, nhóm chia xẻ yêu cầu vận chuyển chúng Tất gói nhóm cung cấp cách chọn đường tới đích Ngược lại với chuyển tiếp IP truyền thống, MPLS việc gán gói cụ thể vào FEC cụ thể thực lần gói vào mạng Các FEC dựa yêu cầu dịch vụ tập gói cho trước hay đơn giản địa cho trước (address prefix) Mỗi LSR xây dựng bảng để xác định xem gói phải chuyển tiếp Bảng gọi bảng thông tin nhãn (LIB: Label Information Base), tổ hợp ràng buộc FEC với nhãn (FEC-to-label) Tiêu đề MPLS MPLS định nghĩa tiêu đề có độ dài 32 bit tạo nên LSR vào Nó phải đặt sau tiêu đề lớp trước tiêu đề lớp Ở IP sử dụng ingress LSR (LSR vào) để xác định FEC, lớp xét lại vấn đề tạo nhãn Sau nhãn xử lý LSR transit (LSR chuyển tiếp) Khuôn dạng tiêu đề MPLS hình1.4 Nó bao gồm trường sau: Nhãn: Giá trị nhãn 20 bits, giá trị chứa nhãn MPLS Exp: thực nghiệm sử dụng bits S : bit ngăn xếp,1 bit, sử dụng xếp đa nhãn TTL: Thời gian sống, bit, đặt giới hạn mà gói MPLS qua Điều cần thiết trường TTL IP khơng kiểm tra transit LSR (LSR chuyển tiếp) Tiêu đề IP Đệm MPLSTiêu đề lớp Tải Nhãn (20) COS (3) S (1) TTL (8) Hình 1.4: Định dạng cấu trúc nhãn Ngăn xếp nhãn Chuyển mạch nhãn thiết kế để co dãn mạng lớn MPLS hỗ trợ chuyển mạch nhãn với hoạt động phân cấp, hoạt động phân cấp dựa khả MPLS mang nhiều nhãn gói Ngăn xếp nhãn cho phép thiết kế LSR trao đổi thông tin với hành động giông việc tạo đường viền node để tạo miền mạng rộng lớn LSR khác Có thể nói lại LSR khác node bên (transit node) miền không liên quan đến đường viền node (với cấu tạo router liên vùng) nhãn kết hợp router Sự xử lý gói nhãn hồn thành độc lập với mức phân cấp Đó mức nhãn khơng LSR kiểm tra Để giữ hoạt động đơn, chương trình xử lý thường xuyên dựa đỉnh nhãn mà không cần quan tâm đến nhãn lúc trước, thời điểm Kết hợp luồng FEC Cách thức lưu lượng ảo đến FEC để FEC riêng biệt cho địa prefix Phương pháp tiếp cận có kết việc thiết lập FEC, lớp có định tuyến giống tới node ra, việc hốn đổi nhãn sử dụng để chuyển lưu lượng tới node Trong tình miền MPLS, FEC riêng rẽ thực khơng đem lại hiệu tốt Trong quan niệm MPLS, kết hợp FEC tạo FEC đặc trưng cho tất đem lại hiệu Trong tình có hai lựa chọn: - Liên kết nhãn riêng biệt tới miền FEC - Liên kết nhãn tới miền, ứng dụng nhãn kết hợp với tất lưu lượng miền Thủ tục liên kết nhãn đơn tới miền kết hợp FEC, miền FEC (trong miền MPLS giống nhau) ứng dụng nhãn cho tất lưu lượng miền kết hợp Sự kết hợp làm giảm bớt số lượng nhãn cần thiết để điều khiển cách chi tiết gói làm giảm số lượng lưu lượng điều khiển phân phối nhãn cần thiết Nhãn liên kết nhãn Một nhãn sử dụng để xác định đường dẫn cho gói qua Một nhãn mạng hay đóng gói vào tiêu đề lớp với gói Bộ định tuyến nhận kiểm tra gói với nội dung nhãn để định chặng Mỗi gói dán nhãn phần cịn lại hành trình gói qua đường trục mạng dựa chuyển mạch nhãn Giá trị nhãn có ý nghĩa cục bộ, nghĩa chúng liên quan đến chặng LSR Mỗi lần gói phân loại FEC hay FEC tồn tại, nhãn phân bổ cho gói Các giá trị nhãn nhận từ lớp liên kết liệu nằm phía Với lớp liên kết liệu (như FR hay ATM), nhận dạng lớp nhận dạng kết nối tuyến số liệu (DLCI: Data Link Connection Identifier) mạng chuyển tiếp khung (FR: Frame Relay) hay nhận dạng đường ảo (VPI: Virtual Path Identifier)/ nhận dạng kênh ảo (VCI: Virtual Channel Identifier) mạng ATM, sử dụng cách trực tiếp nhãn Các gói sau chuyển tiếp dựa vào giá trị nhãn chúng Các nhãn ràng buộc tới FEC kết vài kiện hay sách Điều yêu cầu cho ràng buộc Những kiện ràng buộc liệu hay ràng buộc điều khiển Ràng buộc điều khiển hay sử dụng có tính chất mở rộng tiên tiến sử dụng định tuyến thông tin mạng MPLS Các định phân bổ nhãn dựa tiêu chuẩn chuyển tiếp, chẳng hạn như:  Định tuyến đơn hướng đích  Kỹ thuật lưu lượng  Đa hướng (Multicast)  Mạng riêng ảo (VPN: Virtual Private Network)  QoS Nhãn nhúng tiêu đề lớp liên kết liệu (VPI/VCI ATM DLCI FR ) hay lớp đệm Tạo nhãn phân bổ nhãn Có số phương pháp sử dụng việc tạo nhãn:  Phương pháp dựa đồ hình (topology-based): sử dụng giao thức định tuyến thông thường OSPF (Open Shortest Path First) BGP (Border Gateway Protocol: Giao thức cổng đường biên)  Phương pháp dựa yêu cầu (request-based): sử dụng điều khiển lưu lượng dựa yêu cầu RSVP (Resource Reservation Protocol: Giao thức dành trước tài nguyên)  Phương pháp dựa lưu lượng (trafic-based): sử dụng tiếp nhận gói để phân bổ thơng tin nhãn Các phương pháp dựa đồ hình dựa yêu cầu ví dụ ràng buộc nhãn điều khiển, phương pháp dựa lưu lượng ví dụ ràng buộc liệu Kiến trúc MPLS không sử dụng phương pháp báo hiệu để phân bổ nhãn Các giao thức định tuyến tồn BGP, tăng cường để mang thông tin nhãn nội dung giao thức RSVP mở rộng để hỗ trợ việc trao đổi nhãn mang IETF (Internet Engineering Task Force: Nhóm đặc trách kĩ thuật Internet) định nghĩa giao thức gọi Giao thức phân bổ nhãn (LDP: Label Distribution Protocol) cho báo hiệu tường minh quản lý không gian nhãn Sự mở rộng tới giao thức LDP định nghĩa để hỗ trợ định tuyến tường minh dựa yêu cầu QoS CoS Những mở rộng lưu giữ định tuyến dựa ràng buộc (CR: Constraint-based Routing) - định nghĩa giao thức LDP Một tổng kết lược đồ khác cho việc trao đổi nhãn sau:  LDP - ánh xạ đích IP đơn hướng vào nhãn  RSVP, CP-LDP - sử dụng cho kĩ thuật lưu lượng đặt trước tài nguyên  Multicast độc lập giao thức - sử dụng cho việc ánh xạ nhãn trạng thái đa hướng  BGP – nhãn bên (VPN) Đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) Một tập hợp MPLS – thiết bị cho phép biểu diễn miền MPLS Trong miền MPLS, đường dẫn thiết lập cho gói di chuyển dựa FEC LSP thiết lập trước truyền dẫn liệu MPLS cung cấp chức sau để thiết lập LSP:  Định tuyến theo chặng (hop by hop routing): Mỗi LSR lựa chọn cách độc lập tuyến với FEC cho trước Phương pháp tương đương với phương pháp sử dụng mạng IP LSR sử dụng giao thức định tuyến OSPF, giao diện mạng-mạng riêng ATM (PNNI: Private Network to Network Interface), etc…  Định tuyến tường minh (ER:Explicit Routing): định tuyến tường minh tương tự với định tuyến nguồn LSR lối vào (nghĩa LSR nơi mà dòng liệu bắt đầu tới mạng đầu tiên) xác định danh sách node mà ER-LSP qua Đường dẫn xác định không tối ưu Dọc đường dẫn tài nguyên đặt trước để đảm bảo QoS cho lưu lượng liệu Đường làm giảm nhẹ cho kĩ thuật lưu lượng thông qua mạng dịch vụ khác cung cấp cách sử dụng luồng dựa sách hay phương pháp quản lý mạng LSP thiết lập cho FEC chất không đơn hướng Lưu lượng ngược lại phải sử dụng LSP khác Không gian nhãn Các nhãn sử dụng LSR với ràng buộc FEC-nhãn liệt kê sau:  per platform – Các giá trị vượt qua tồn LSR Các nhãn bố trí từ thùng chứa nhãn chung Khơng có nhãn phân bổ giao diện khác có giá trị  per interface – Vùng nhãn (phạm vi nhãn) kết hợp với giao diện Các thùng đa nhãn định nghĩa cho giao diện nhãn cung cấp giao diện định vị từ thùng tách biệt Giá trị nhãn cung cấp giao diện khác giống Hợp nhãn Dịng lưu lượng đến từ giao diện khác kết hợp chuyển mạch việc sử dụng nhãn chung chúng qua mạng hướng tới đích cuối Điều biết hợp luồng hay kết hợp luồng Nếu mạng truyền tải nằm bên mạng ATM, LSR sử dụng hợp đường ảo (VP) hay kênh ảo (VC) Trong kịch này, vấn đề đan xen tế bào xuất nhiều dòng lưu lượng kết hớp mạng ATM, cần phải tránh Sự trì nhãn MPLS định nghĩa cư xử cho ràng buộc nhãn nhận từ LSR, khơng phải chặng với FEC cho Hai chế độ định nghĩa:  Bảo toàn (conservative) – Trong chế độ này, ràng buộc nhãn FEC nhận từ LSR không chặng cho FEC cho trước bị huỷ bỏ Chế độ cần LSR để trì số nhãn Đây chế độ khuyến khích sử dụng cho LSR ATM  Tự (liberal) – Trong chế độ này, ràng buộc nhãn FEC nhận từ LSR không chặng với FEC cho trước giữ nguyên Chế độ cho phép tương thích nhanh với thay đổi cấu hình cho phép chuyển mạch lưu lượng tới LSP khác trường hợp có thay đổi Điều khiển nhãn MPLS định nghĩa chế độ cho việc phân bổ nhãn tới LSR lân cận sau:  Độc lập (Independent) – Trong chế độ này, LSR nhận dạng FEC định ràng buộc nhãn với FEC cách độc lập để phân bổ ràng buộc đến thực thể đồng mức Các FEC nhận dạng tuyến (route) trở nên rõ ràng với router  Có thứ tự (ordered) – Trong chế độ này, LSR ràng buộc nhãn với FEC router lối hay nhận ràng buộc nhãn cho FEC từ LSR chặng Chế độ khuyến nghị sử dụng cho LSR ATM 1.2.5 Các đặc tính hoạt động, điều hành MPLS Các bước sau phải thực với gói liệu để qua miền MPLS:  Tạo phân bổ nhãn  Tạo bảng router  Tạo đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP)  Chèn/tìm kiếm bảng nhãn  Chuyển tiếp gói Nguồn gửi liệu tới đích Trong miền MPLS tất lưu lượng nguồn cần thiết chuyển qua đường dẫn Phụ thuộc vào đặc tính lưu lượng, LSP khác tạo cho gói với yêu cầu CoS khác Trong hình 1.5, LER1 router lối vào LER4 router lối Luồng liệu LER2 LSR2 LER4 Nguồn LER1 LSR1 LSR3 Đớch Cỏc yờu cầu nhón LER3 Phõn phối nhón Hình 1.5 : Sự tạo LSP chuyển tiếp gói thơng qua miền MPLS Các bước sau minh hoạ hoạt động MPLS tác động tới gói liệu miền MPLS Tạo & phân bổ nhãn Trước lưu lượng bắt đầu, router định để ràng buộc nhãn với FEC xác định xây dựng bảng chúng Trong LDP, router đường xuống khởi tạo phân bổ nhãn ràng buộc nhãn/FEC Ngồi ra, đặc tính liên quan lưu lượng khả MPLS thoả thuận việc sử dụng LDP Tạo bảng Tại phía nhận ràng buộc nhãn, LSR tạo lối vào sở thông tin nhãn (LIB : Label Information Base) Nội dung bảng xác định ánh xạ nhãn FEC Ánh xạ cổng vào bảng nhãn đầu vào tới cổng bảng nhãn đầu Các lối vào cập nhật tái đàm phán ràng buộc nhãn xảy Tạo đường dẫn chuyển mạch nhãn Như biểu diễn đường ngắt quãng hình 1.5, LSP tạo phương ngược lại với tạo lối vào LIB Chèn/tìm kiếm bảng nhãn Router (LER1 hình 1.5) sử dụng bảng LIB để tìm chặng yêu cầu nhãn ch FEC xác định Các router sử dụng nhãn để tìm chặng Mỗi lần gói chạm tới LSR lối (LER4), nhãn xố bỏ gói cung cấp cho đích Chuyển tiếp gói LER1 khơng có nhãn cho gói lần xảy u cầu Trong mạng IP, tìm phù hợp địa dài để tìm chặng Cho LSR1 chặng LER1 LER1 khởi tạo yêu cầu nhãn chuyển tới LSR1 Yêu cầu phát thông qua mạng Mỗi router trung gian nhận nhãn từ router phía sau LER2 lên LER1 Thiết lập LSP báo đường xanh da trời gãy khúc việc sử dụng LDP hay giao thức báo hiệu khác Nếu kĩ thuật lưu lượng yêu cầu, CR-LDP sử dụng việc định thiết lập đường dẫn thực để chắn yêu cầu QoS/CoS tuân thủ LER1 chèn nhãn chuyển tiếp gói tới LSR Mỗi LSR lần lượt, nghĩa LSR2 LSR3, kiểm tra nhãn với gói nhận được, thay với nhãn đầu chuyển tiếp Khi gói tới LER4, xố bỏ nhãn gói rời khỏi miền MPLS phân phát tới đích 1.2.6 Kiến trúc ngăn xếp MPLS Các thành phần MPLS chủ yếu phân chia thành phần sau:  Các giao thức định tuyến (IP) lớp mạng  Chuyển tiếp biên lớp mạng  Chuyển tiếp dựa nhãn mạng lõi  Lược đồ nhãn  Giao thức báo hiệu để phân bố nhãn  Kĩ thuật lưu lượng  Khả tương thích với lược đồ chuyển tiếp lớp khác (ATM, FR, PPP: Point to Point Protocol) Hình 1.6 mơ tả giao thức sử dụng cho hoạt động MPLS Module định tuyến giao thức giao thức công nghiệp phổ biến Phụ thuộc vào mơi trường hoạt động, module định tuyến OSPF, BGP hay PNNI ATM, etc…Module LDP sử dụng TCP để truyền dẫn tin cậy liệu điều khiển từ LSR đến LSR khác suốt phiên LDP trì LIB LDP sử dụng UDP suốt q trình khám phá trạng thái hoạt động Trong trạng thái này, LSP cố gắng nhận dạng phần tử lân cận có mặt tín với mạng Điều thực thông qua trao đổi gói hello Routing LDP TCP CR – LDP UDP IP Fwd LIB MPLS Fwd PHY Hình 1.6: Ngăn xếp giao thức MPLS IP Fwd module chuyển tiếp IP cổ điển, tìm kiếm chặng việc so sánh để phù hợp với địa dài bảng Với MPLS, điều thực LER MPLS Fwd module chuyển tiếp MPLS, so sánh nhãn với cổng đầu chọn phù hợp với gói cho.Các lớp biểu diễn hộp với đường gãp khúc thực phần cứng để hoạt động nhanh có hiệu 1.3 Tổng kết chương Trong chương trình bày số vấn đề chuyển mạch nhãn đa giao thức- MPLS, số vấn đề liên quan đến công nghệ như: Khái niệm, cách thức hoạt động, thuật ngữ, hoạt động, để sáng tỏ cách khái quát công nghệ MPLS Chương se trình bày cách thức quản lý mạng viễn thông qua hệ thống quản lý hành ... nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức 1.2.1 Các đặc điểm công nghệ MPLS MPLS cơng nghệ tích hợp tốt khả để phân phát gói tin từ nguồn tới đích qua mạng Internet Có thể định nghĩa MPLS tập công nghệ. .. bày số vấn đề chuyển mạch nhãn đa giao thức- MPLS, số vấn đề liên quan đến công nghệ như: Khái niệm, cách thức hoạt động, thuật ngữ, hoạt động, để sáng tỏ cách khái quát cơng nghệ MPLS Chương se... công nghệ QoS ( giao thức RSVP) (QoS ứng dụng quan trọng MPLS, MPLS QoS mang lại nhiều lợi ích cho mạng hệ sau) Chỉ giao thức tiêu chuẩn cho phép host sử dụng MPLS 1.2.2 Cách thức hoạt động MPLS