cong nghe mpls (da hieu chinh - v2)

LỜI NÓI ĐẦU

Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT i

LỜI NÓI ĐẦU

Với chiến lược phát triển toàn diện mang tính chất đón đầu về công nghệ nhằm

tạo ra tiềm lực to lớn, đủ sức cạnh tranh về chất lượng và sự đa dạng hóa các dịch vụ

giá thành thấp, năng suất lao động cao, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt nam có

chiến lược và kế hoạch chuyển đổi mạng Viễn thông số sang mạng thế hệ sau (NGN).

Mạng NGN có hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển

khai dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số

liệu, giữa cố định và di động, bắt nguồn từ sự tiến bộ của công nghệ thông tin và các

ưu điểm của công nghệ chuyển mạch gói nói chung và công nghệ IP nói riêng và công

nghệ truyền dẫn quang băng rộng. Cấu trúc của mạng thế hệ sau và các nguyên tắc

hoạt động của nó về cơ bản khác nhiều so với cấu trúc của mạng PSTN hiện nay. Do

vậy đội ngũ kỹ sư và cán bộ kỹ thuật Viễn thông cần phải được bồi dưỡng cập nhật

kiến thức về công nghệ mới này, có như vậy họ mới đủ khả năng và trình độ vận hành

khai thác quản lý và triển khai các dịch vụ Viễn thông một cách an toàn và hiệu quả.

Chương trình “Bồi dưỡng kỹ sư điện tử viễn thông về công nghệ IP và NGN”

của Tập đoàn được xây dựng với mục đích cung cấp kiến thức và kỹ năng cơ bản liên

quan tới công nghệ IP và NGN cho các cán bộ kỹ thuật đang trực tiếp quản lý và khai

thác hệ thống trang thiết bị tại cơ sở nhằm đáp ứng yêu cầu về chuyển đổi công nghệ

mạng lưới và dịch vụ viễn thông của Tập đoàn.

VNPT là một trong những nhà khai thác đầu tiên ở Việt nam tìm kiếm khả năng

ứng dụng MPLS vào cơ sở hạ tầng mạng viễn thông của mình. Hiện nay, mạng NGN

với phần lõi MPLS của VNPT đã đi vào hoạt động, song để khai thác nó một cách hiệu

quả và tận dụng tối đa những ưu điểm mà nó mang lại thì việc tìm hiểu các vấn đề cơ

bản về công nghệ MPLS trên cả hai khía cạnh lí thuyết và thực tiễn triển khai là vô cùng

cần thiết. Mục tiêu của tài liệu này là đóng góp một phần nhỏ vào việc cung cấp những

kiến thức như vậy.

Cuốn tài liệu “Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức” được chia thành 4

chương:

Chương 1 giới thiệu khái quát về sự phát triển và khả năng của MPLS, các khái

niệm cơ bản cũng như là các ưu nhược điểm và ứng dụng của công nghệ này.

Chương 2 trình bày về các thành phần MPLS, các vấn đề liên quan đến nhãn,

nguyên lí hoạt động và các giao thức sử dụng trong MPLS.

Chương 3 đề cập đến một số vấn đề kĩ thuật trong MPLS, trong đó tập trung đi

sâu vào hai bài toán cơ bản là định tuyến ràng buộc và điều khiển lưu lượng.

Chương 4 trình bày về tình hình triển khai MPLS trên thế giới và ở Việt nam,

sau đó giới thiệu giải pháp ứng dụng MPLS trong mạng NGN của VNPT.

Trong quá trình biên soạn, mặc dù giáo viên đã rất cố gắng, tuy nhiên không thể

CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC

Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT ii

tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các bạn đọc để

những lần xuất bản sau chất lượng của tài liệu được tốt hơn.

TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 1

MỤC LỤC

Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT iii

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................................... i

MỤC LỤC ...........................................................................................................................iii

DANH SÁCH HÌNH ............................................................................................................ v

DANH SÁCH BẢNG .......................................................................................................... vi

CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU MPLS ..................................................................................... 1

1.1 Nhu cầu phát triển MPLS......................................................................................... 2

1.2 Khả năng của MPLS ................................................................................................ 3

1.3 Ưu, nhược điểm và ứng dụng của MPLS.................................................................. 4

1.3.1 Ưu điểm............................................................................................................ 4

1.3.2 Nhược điểm...................................................................................................... 7

1.3.3 Ứng dụng.......................................................................................................... 7

1.4 Chuẩn hoá MPLS..................................................................................................... 8

1.5 KẾT CHƯƠNG ....................................................................................................... 9

CHƯƠNG 2 - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS................................................. 10

2.1 Các khái niệm cơ bản............................................................................................. 11

2.2 Kiến trúc nút chuyển mạch nhãn ............................................................................ 14

2.2.1 Các thành phần MPLS .................................................................................... 14

2.2.2 Thành phần chuyển tiếp gói tin ....................................................................... 15

2.2.3 Thành phần điều khiển.................................................................................... 18

2.3 Các hoạt động liên quan đến nhãn .......................................................................... 19

2.3.1 Dán nhãn ........................................................................................................ 19

2.3.2 Làm việc với không gian nhãn ........................................................................ 21

2.3.3 Sử dụng ngăn xếp nhãn................................................................................... 23

2.3.4 Duy trì nhãn.................................................................................................... 25

2.3.5 Hợp nhất nhãn ................................................................................................ 26

2.4 Liên kết nhãn với FEC ........................................................................................... 26

2.4.1 Các phương pháp liên kết nhãn ....................................................................... 26

2.4.2 Tổ hợp FEC .................................................................................................... 27

2.4.3 Các chế độ điều khiển liên kết nhãn ................................................................ 28

2.4.4 Phân bổ liên kết nhãn...................................................................................... 30

2.5 Hoạt động của MPLS............................................................................................. 31

2.5.1 Hoạt động cơ bản............................................................................................ 31

2.5.2 Định tuyến ...................................................................................................... 33

2.5.3 Quá trình gán và phân bổ nhãn........................................................................ 34

2.5.4 Các chế độ hoạt động...................................................................................... 35

2.6 KẾT CHƯƠNG ..................................................................................................... 37

CHƯƠNG 3 - MỘT SỐ VẤN ĐỀ KỸ THUẬT TRONG MPLS ...................................... 38

3.1 Giao thức phân bổ nhãn LDP ................................................................................. 39

3.1.1 Giới thiệu........................................................................................................ 39

3.1.2 Thủ tục thăm dò LSR lân cận.......................................................................... 40


Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT iv

3.1.3 Các bản tin LDP ............................................................................................. 40

3.1.4 Phát hành và sử dụng nhãn.............................................................................. 44

3.2 Giao thức RSVP và ứng dụng trong MPLS ............................................................ 49

3.2.1 Giới thiệu về RSVP ........................................................................................ 49

3.2.2 Ứng dụng RSVP với MPLS ............................................................................ 51

3.3 Giao thức BGP và ứng dụng trong MPLS .............................................................. 53

3.4 Định tuyến ràng buộc............................................................................................. 53

3.4.1 Sử dụng CR với LDP ...................................................................................... 53

3.4.2 Điều kiện ràng buộc........................................................................................ 55

3.4.3 Thuật toán định tuyến ràng buộc ..................................................................... 56

3.5 Kỹ thuật điều khiển lưu lượng................................................................................ 59

3.5.1 Các khái niệm cơ bản...................................................................................... 59

3.5.2 Kỹ thuật sắp xếp lưu lượng ............................................................................. 61

3.5.3 Trung kế lưu lượng, luồng lưu lượng và tuyến chuyển mạch nhãn................... 63

3.5.4 Sử dụng định tuyến ràng buộc trong điều khiển lưu lượng MPLS.................... 64

3.5.5 Thiết lập đường LSP với các tham số lưu lượng.............................................. 66

3.5.6 Thay đổi các tham số của LSP ........................................................................ 70

3.5.7 Thực hiện kỹ thuật điều khiển lưu lượng......................................................... 70

3.6 KẾT CHƯƠNG ..................................................................................................... 76

CHƯƠNG 4 - TRIỂN KHAI MPLS TRONG MẠNG NGN............................................. 78

4.1 Tình hình triển khai MPLS trên thế giới ................................................................. 79

4.2 Thực tế triển khai MPLS ở Việt Nam..................................................................... 80

4.2.1 Khả năng ứng dụng MPLS tại Việt Nam ......................................................... 80

4.2.2 Giải pháp triển khai MPLS của VNPT ............................................................ 81

4.3 KẾT CHƯƠNG ..................................................................................................... 85

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT.................................................................................................. 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................. 89

DANH SÁCH HÌNH

Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT v

DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Định tuyến dựa trên địa chỉ đích.............................................................................. 6

Hình 2.1 Các thiết bị trong mạng MPLS............................................................................... 12

Hình 2.2 Kiến trúc nút mạng MPLS...................................................................................... 15

Hình 2.3 Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn ....................................................... 16

Hình 2.4 Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn............................................................. 19

Hình 2.5 Cấu trúc tiêu đề đệm MPLS ................................................................................... 20

Hình 2.6 Các loại không gian nhãn ...................................................................................... 21

Hình 2.7 Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn ........................................................ 22

Hình 2.8 Ứng dụng các mức nhãn khác nhau trong chuyển tiếp liên miền ............................ 23

Hình 2.9 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR E lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp..................................... 24

Hình 2.10 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR F lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp................................... 25

Hình 2.11 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: nhãn được lấy hai lần tại LSR E và F ............................ 25

Hình 2.12 Hợp nhất nhãn..................................................................................................... 26

Hình 2.13 Liên kết đường lên và đường xuống ..................................................................... 27

Hình 2.14 Sử dụng FEC riêng biệt cho mỗi tiền tố địa chỉ và tổ hợp FEC ............................ 28

Hình 2.15 Chế độ điều khiển độc lập.................................................................................... 29

Hình 2.16 Phân bổ liên kết nhãn không theo yêu cầu ........................................................... 30

Hình 2.17 Phân bổ liên kết nhãn theo yêu cầu ...................................................................... 31

Hình 2.18 Hoạt động chuyển gói tin qua miền MPLS ........................................................... 32

Hình 2.19 Ví dụ về định tuyến hiện....................................................................................... 34

Hình 2.20 Ví dụ khung MPLS với PPP/Ethernet là lớp liên kết dữ liệu ................................. 35

Hình 2.21 Truyền gói MPLS trong chế độ tế bào.................................................................. 36

Hình 3.1 Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS ...................................................... 39

Hình 3.2 Thủ tục thăm dò LSR lân cận ................................................................................. 40

Hình 3.3 Tiêu đề LDP .......................................................................................................... 41

Hình 3.4 Mã hoá TLV .......................................................................................................... 41

Hình 3.5 Khuôn dạng bản tin LDP ....................................................................................... 42

Hình 3.6 Thủ tục đẩy không điều kiện .................................................................................. 45

Hình 3.7 Thủ tục đẩy có điều kiện ........................................................................................ 45

Hình 3.8 Thủ tục kéo không điều kiện................................................................................... 46

Hình 3.9 Thủ tục kéo có điều kiện ........................................................................................ 46

Hình 3.10 Các thực thể hoạt động RSVP .............................................................................. 50

Hình 3.11 Các bản tin Path và Reservation .......................................................................... 51

Hình 3.12 Sử dụng các đối tượng bản tin RSVP để hỗ trợ định tuyến hiện............................ 52

Hình 3.13 Ví dụ về CSPF ..................................................................................................... 58

Hình 3.14 Sắp xếp lưu lượng tại LSR lối vào ........................................................................ 62

Hình 3.15 FEC, trung kế lưu lượng và LSP .......................................................................... 63

Hình 3.16 Thiết lập CR-LSP dùng RSVP mở rộng ................................................................ 67

Hình 3.17 Thiết lập CR-LSP dùng CR-LDP.......................................................................... 68

Hình 3.18 Ví dụ thiết lập đường hầm hiện để tránh tắc nghẽn .............................................. 71

Hình 3.19 Ví dụ thiết lập LSP với metric thích hợp để chia tải ............................................. 72

Hình 3.20 Nối mắt lưới các nút mạng................................................................................... 73

Hình 3.21 Nối mắt lưới phần bên trong mạng ...................................................................... 74

Hình 3.22 Kỹ thuật điều khiển lưu lượng tự điều chỉnh cân bằng tải..................................... 75


Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT vi

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 So sánh các thuật toán chuyển tiếp IP truyền thống và MPLS .................... 17 Bảng 3.1 Thuộc tính của trung kế lưu lượng (hoặc LSP) ........................................... 64 Bảng 3.2 So sánh tính toán trực tuyến và ngoại tuyến ............................................... 65 Bảng 3.3 So sánh các đặc điểm của CR-LDP và RSVP.............................................. 69

Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT 1

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU VỀ MPLS

Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) là công

nghệ mới, bắt đầu được nghiên cứu vào năm 1997. Tuy mới xuất hiện trong thời gian

chưa lâu nhưng MPLS đã nhanh chóng được đón nhận và đang ngày càng trở nên phổ

biến. Đây là công nghệ mạng sử dụng các nhãn gắn vào các gói tin để truyền qua mạng.

Chuyển mạch nhãn đóng vai trò quan trọng trong các giải pháp liên mạng và Internet

toàn cầu đa dịch vụ. Chương này giới thiệu khái quát về những đặc điểm cơ bản của

MPLS cũng như các khả năng và ứng dụng mà công nghệ này mang lại.

Nội dung chương này bao gồm:

q Nhu cầu phát triển MPLS

q Khả năng của MPLS

q Ưu nhược điểm và ứng dụng của MPLS

q Chuẩn hoá MPLS



1.1 Nhu cầu phát triển MPLS

Trước đây các công nghệ mạng diện rộng phổ biến là Frame Relay và ATM. Các

mạng WAN đã được xây dựng để hỗ trợ nhiều giao thức khác nhau. Ngày nay, sự

bùng nổ của Internet dẫn tới xu hướng hội tụ các mạng viễn thông như thoại, truyền

hình và truyền số liệu. Giao thức IP đã trở thành giao thức chủ đạo trong lĩnh vực

mạng và có mặt khắp mọi nơi.

Cùng với sự phát triển và mở rộng của Internet là vấn đề bùng nổ lưu lượng

mạng. Các ISP xử lý vấn đề này bằng cách tăng dung lượng các kết nối và nâng cấp

các thiết bị định tuyến, song vẫn không tránh khỏi nghẽn mạch. Lý do là các giao thức

định tuyến thường hướng lưu lượng vào cùng một số kết nối nhất định dẫn đến kết nối

này bị quá tải trong khi một số tài nguyên khác không được sử dụng. Đây là tình trạng

phân bố tải không đồng đều và sử dụng lãng phí tài nguyên mạng.

Vào những năm 1990, các ISP phát triển mạng của họ theo mô hình xếp chồng

(overlay) bằng cách đưa ra giao thức IP over ATM. ATM là công nghệ hướng kết nối,

thiết lập các kênh ảo và đường ảo để tạo thành một mạng logic nằm trên mạng vật lý

giúp cho định tuyến và phân bố tải đồng đều trên toàn mạng. Tuy nhiên, IP và ATM là

hai công nghệ hoàn toàn khác nhau, được thiết kế cho những môi trường mạng khác

nhau về giao thức, cách đánh địa chỉ, định tuyến, báo hiệu, phân bổ tài nguyên, … Do

đó, khi các ISP càng mở rộng mạng theo hướng IP over ATM, họ càng nhận rõ nhược

điểm của mô hình này là sự phức tạp của mạng lưới khi phải duy trì hoạt động của hai

hệ thống thiết bị.

Để đáp ứng nhu cầu phát triển mạng lưới, xu hướng của các ISP là thiết kế và sử

dụng các thiết bị định tuyến chuyên dụng với dung lượng chuyển tải lớn, hỗ trợ các

giải pháp tích hợp, chuyển mạch đa lớp cho mạng đường trục. Công nghệ MPLS ra đời

trong bối cảnh này đã đáp ứng được nhu cầu của thị trường, mang lại những lợi ích

thiết thực và đánh dấu một bước phát triển mới của mạng Internet.

Thực ra, chuyển mạch nhãn không phải là một kỹ thuật mới. Công nghệ Frame

Relay và ATM đã sử dụng nó để truyền các khung hay tế bào qua mạng. Các tiêu đề

của tế bào ATM hay khung Frame Relay được đưa tới các mạch ảo có nhiệm vụ

chuyển khung hay tế bào đó. Trong Frame Relay khung có thể thay đổi chiều dài, còn

trong ATM thì các tế bào có chiều dài cố định. Song sự giống nhau giữa chúng là tại

mỗi bước chuyển qua một mạng, giá trị của nhãn trong tiêu đề lại thay đổi. Đây là sự

khác biệt so với việc truyền các gói tin IP. Khi một bộ định tuyến truyền gói tin IP, nó

không thay đổi giá trị địa chỉ đích của gói tin.

MPLS là giải pháp nhằm liên kết định tuyến lớp mạng và cơ chế hoán đổi nhãn

thành một giải pháp đơn nhất để đạt được các mục tiêu sau:

• Cải thiện hiệu năng định tuyến;

• Cải thiện tính mềm dẻo của định tuyến trên các mô hình xếp chồng truyền

thống;

CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU VỀ MPLS


• Tăng tính mềm dẻo trong quá trình đưa và phát triển các loại hình dịch vụ mới.

Chỉ trong vòng vài năm MPLS đã trở thành giao thức được lựa chọn để đơn giản

hoá và tích hợp giải pháp trong mạng lõi. Nó cho phép các nhà khai thác giảm chi phí,

đơn giản hoá việc quản lý lưu lượng và hỗ trợ các dịch vụ Internet xếp chồng. MPLS

sử dụng chế độ tích hợp, bởi vậy nó có được cả những điểm mạnh của ATM như tốc

độ cao, QoS, điều khiển luồng cũng như độ mềm dẻo và khả năng mở rộng của IP.

MPLS không những giải quyết được rất nhiều vấn đề của mạng hiện tại mà còn hỗ trợ

thêm nhiều chức năng mới. Chính vì thế, nó được coi là giải pháp cơ sở cho IP thế hệ

tiếp theo với việc cung cấp khả năng đáp ứng băng thông và QoS theo yêu cầu của

người sử dụng.

1.2 Khả năng của MPLS

Bước cải tiến cơ bản của MPLS là thay đổi các thiết bị lớp 2 trong mạng như

chuyển mạch ATM thành các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn. Các bộ định tuyến này

có thể được xem như một sự kết hợp giữa hệ thống chuyển mạch ATM với bộ định

tuyến IP truyền thống. Các giao thức MPLS được sử dụng để liên lạc giữa những bộ

định tuyến chuyển mạch nhãn trong miền MPLS. Tại biên của miền MPLS là các bộ

định tuyến biên được thiết kế để thích ứng với công nghệ IP truyền thống.

Trong MPLS, nhãn được sử dụng để truyền các gói tin qua mạng. Các nhãn này

gắn vào các gói tin IP và cho phép bộ định tuyến chuyển tiếp lưu lượng theo nhãn mà

không cần địa chỉ IP đích. MPLS dựa trên mô hình ngang cấp, vì vậy mỗi thiết bị

MPLS chạy một giao thức định tuyến, trao đổi thông tin định tuyến với các thiết bị lân

cận, và chỉ duy trì một không gian cấu hình mạng với một không gian địa chỉ.

MPLS chia bộ định tuyến làm hai phần chức năng riêng biệt là chuyển tiếp gói

tin và điều khiển. Phần chức năng chuyển tiếp gói sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn. Kỹ

thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm chặng kế tiếp cho gói tin trong một bảng

chuyển tiếp nhãn, sau đó thay thế giá trị nhãn của gói rồi chuyển tới cổng ra của bộ

định tuyến. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin thông thường ở lớp

mạng và do vậy cải tiến được năng lực của thiết bị. Phần chức năng điều khiển của

MPLS bao gồm các giao thức định tuyến với nhiệm vụ phân phối thông tin định tuyến

giữa các bộ định tuyến, và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành bảng

chuyển tiếp nhãn. MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet

như OSPF và BGP hay PNNI của ATM.

Khi các gói tin vào mạng MPLS, bộ định tuyến không chuyển tiếp theo từng gói

mà thực hiện phân loại chúng thành các lớp chuyển tiếp, sau đó liên kết các lớp này

với các giá trị nhãn. Một giao thức phân bổ nhãn sẽ được sử dụng để ấn định và phân

bổ các liên kết nhãn với lớp chuyển tiếp. Khi giao thức phân bổ nhãn hoàn thành

nhiệm vụ của nó, một đường dẫn chuyển mạch nhãn sẽ được thiết lập từ lối vào tới lối

ra. Với mỗi gói tin vào mạng, bộ định tuyến lối vào kiểm tra các trường trong tiêu đề

gói để xác định xem nó sẽ thuộc về lớp chuyển tiếp nào. Nếu đã có một liên kết nhãn



với lớp chuyển tiếp đó thì bộ định tuyến gắn nhãn cho gói và định hướng nó tới giao

diện đầu ra tương ứng. Sau đó gói được hoán đổi nhãn qua các nút mạng cho đến khi

nó đến bộ định tuyến lối ra. Tại đó nhãn bị loại bỏ và gói được xử lý tiếp ở lớp 3.

Như vậy, hiệu năng đạt được trong MPLS là nhờ việc đưa quá trình xử lý lớp 3

tới biên của mạng và chỉ thực hiện một lần tại đó thay cho việc xử lý tại từng nút trung

gian như trong IP. Tại các nút trung gian việc xử lý chỉ là tìm sự tương quan giữa nhãn

trong gói với thực thể tương ứng trong bảng chuyển tiếp và sau đó hoán đổi nhãn. Quá

trình này có thể được thực hiện bằng phần cứng nên đạt tốc độ rất cao.

Các khả năng cơ bản của MPLS được liệt kê sau đây:

- Hỗ trợ liên kết điểm-điểm và multicast;

- Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu;

- Tương thích với hầu hết các giao thức lớp mạng và công nghệ khác liên quan

đến Internet;

- Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến và có khả năng tìm đường đi

linh hoạt dựa vào nhãn cho trước;

- Hỗ trợ định tuyến hiện;

- Có khả năng tạo các luồng băng thông cố định tương tự như kênh ảo của

ATM hay Frame Relay;

- Cung cấp khả năng điều khiển lưu lượng và QoS;

- Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM);

- Hỗ trợ truy nhập máy chủ và VPN;

- Có thể hoạt động trong mạng phân cấp.

1.3 Ưu, nhược điểm và ứng dụng của MPLS

1.3.1 Ưu điểm

Sau đây là một số ưu điểm nổi trội của công nghệ MPLS. Việc phân tích các ưu

điểm này sẽ cung cấp lí do và sở cứ để lựa chọn MPLS thay cho định tuyến IP truyền

thống trong các mạng lõi.

Tốc độ và trễ

Với mạng chuyển mạch gói, các tham số hiệu năng cơ bản là tốc độ, tỷ lệ mất gói,

trễ và độ biến thiên trễ của lưu lượng người sử dụng. Cơ chế chuyển tiếp IP truyền

thống là quá chậm để xử lý tải lưu lượng lớn trên mạng Internet toàn cầu hay trong các

liên mạng. Tải thực tế trên các bộ định tuyến thường nhiều hơn lượng tải mà nó có thể

xử lý. Điều này dẫn đến kết quả là lưu lượng trên các kết nối có thể bị mất và hiệu

năng toàn mạng sẽ giảm sút. Tại mỗi nút, địa chỉ đích trong gói phải được kiểm tra và

so sánh với một tập dài các địa chỉ trong bảng định tuyến của nút. Giá trị trễ và biến

thiên trễ mà gói gặp phải khi đi qua những nút này phụ thuộc vào việc cần thời gian

bao lâu để tìm kiếm trong bảng định tuyến và tất nhiên là phụ thuộc vào cả số lượng



gói phải được xử lý trong một khoảng thời gian cho trước. Kết quả cuối cùng là sự tích

luỹ của cả thời gian trễ và độ biến động trễ khi các gói truyền trên đường từ nguồn đến

đích.

Ngược lại với chuyển tiếp IP, chuyển mạch nhãn đang chứng tỏ là một giải pháp

hiệu quả để giải quyết những vấn đề nêu trên. Chuyển mạch nhãn đạt được tốc độ cao

bởi vì giá trị nhãn khá nhỏ được đặt ở tiêu đề của gói và được sử dụng để truy nhập

bảng chuyển tiếp tại bộ định tuyến, nghĩa là nhãn được sử dụng để tìm kiếm trong

bảng. Việc tìm kiếm này chỉ yêu cầu một lần truy nhập tới bảng, khác với truy nhập

bảng định tuyến truyền thống, khi mà việc tìm kiếm có thể cần đến hàng ngàn lần truy

nhập. Kết quả của hoạt động hiệu quả này là lưu lượng người sử dụng trong gói sẽ

được chuyển qua mạng nhanh hơn nhiều, đồng thời sự tích lũy trễ và độ biến thiên trễ

cũng giảm được một cách đáng kể so với trong mạng IP truyền thống.

Khả năng mở rộng mạng

Rõ ràng tốc độ và khả năng xử lý lưu lượng nhanh là những khía cạnh rất quan

trọng của chuyển mạch nhãn. Song chuyển mạch nhãn không chỉ cung cấp các dịch vụ

tốc độ cao mà nó còn có thể hỗ trợ khả năng mở rộng tương đối mềm dẻo cho mạng.

Khả năng mở rộng liên quan đến năng lực điều chỉnh của hệ thống để phù hợp với sự

tăng nhanh của số lượng người sử dụng mạng. Hàng ngàn người sử dụng mới và các

nút hỗ trợ như bộ định tuyến hay máy chủ đang được đưa vào trong mạng Internet mỗi

ngày. Chuyển mạch nhãn cung cấp giải pháp cho sự phát triển nhanh chóng và xây

dựng các mạng lớn bằng việc cho phép một lượng lớn các địa chỉ IP được kết hợp với

một hay vài nhãn. Giải pháp này giảm đáng kể kích cỡ bảng địa chỉ và cho phép bộ

định tuyến hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn.

Tính đơn giản

Một khía cạnh hấp dẫn khác của chuyển mạch nhãn là ở chỗ về cơ bản nó chỉ là

tập các giao thức định tuyến. Cơ chế chuyển tiếp đơn giản đến tuyệt vời, trong đó việc

chuyển tiếp gói chỉ dựa vào nhãn. Nhãn được xác nhận thế nào là một vấn đề khác,

nghĩa là, các kỹ thuật điều khiển được thực hiện như thế nào để liên kết nhãn với lưu

lượng người sử dụng là không liên quan tới hoạt động chuyển tiếp thực sự. Những kỹ

thuật điều khiển này có thể hơi phức tạp, nhưng chúng không ảnh hưởng đến hiệu quả

của việc chuyển tiếp dòng lưu lượng người sử dụng.

Tại sao khái niệm này lại quan trọng. Nó có nghĩa rằng nhiều phương pháp khác

nhau có thể được sử dụng để thiết lập các liên kết nhãn với lưu lượng người sử dụng.

Nhưng sau khi liên kết được thực hiện và nhãn đã được phân phối, các hoạt động

chuyển mạch nhãn để chuyển tiếp lưu lượng là rất nhanh và đơn giản. Hoạt động

chuyển mạch nhãn có thể được thực hiện bằng phần mềm, các mạch tích hợp chuyên

dụng hay các bộ xử lý đặc biệt.

Sử dụng tài nguyên

Các kỹ thuật điều khiển để thiết lập nhãn không được là gánh nặng cho mạng.



Chúng không nên tiêu tốn nhiều tài nguyên, vì nếu như vậy thì lợi ích mà chúng mang

lại có thể bị phủ nhận. Một điều may mắn là các mạng chuyển mạch nhãn không cần

nhiều tài nguyên mạng để thực hiện công việc điều khiển khi thiết lập các tuyến đường

chuyển mạch nhãn cho lưu lượng người sử dụng. Nếu có trường hợp tiêu tốn nhiều tài

nguyên thì đó là do mạng được thiết kế không tốt.

Điều khiển định tuyến

Trừ một số ngoại lệ, định tuyến trong các liên mạng được thực hiện bằng việc sử

dụng địa chỉ IP đích. Tất nhiên, nhiều giao thức có sử dụng các thông tin khác như

kiểu dịch vụ (TOS) và số cổng như là một phần trong việc quyết định chuyển tiếp,

nhưng địa chỉ đích vẫn là yếu tố cơ bản để chuyển tiếp gói tin trong mạng IP.

Định tuyến dựa theo địa chỉ đích không phải lúc nào cũng hoạt động hiệu quả.

Để thấy tại sao, chúng ta xem xét hình 1.1. Bộ định tuyến R1 nhận lưu lượng từ các bộ

định tuyến R2 và R3. Nếu địa chỉ đích trong gói IP đến là địa chỉ của bộ định tuyến R6,

bảng định tuyến tại bộ định tuyến R1 sẽ chỉ đạo bộ định tuyến này chuyển tiếp lưu

lượng đi theo bộ định tuyến R4 hoặc R5. Trừ một số ngoại lệ, không có yếu tố nào

khác được tính đến ở đây.

Hình 1.1 Định tuyến dựa trên địa chỉ đích

Chuyển mạch nhãn cho phép các đường đi qua một liên mạng được điều khiển

tốt hơn. Chẳng hạn, một gói tin được dán nhãn xuất phát từ bộ định tuyến R2 dự định

đi đến bộ định tuyến R6 và một gói tin mang nhãn khác cũng định đi đến bộ định

tuyến R6 nhưng xuất phát từ bộ định tuyến R3. Trong mạng chuyển mạch nhãn, giá trị

nhãn khác nhau của các gói có thể hướng dẫn bộ định tuyến R1 gửi một gói tới bộ định

tuyến R4 và một gói với giá trị nhãn khác đến bộ định tuyến R5 rồi sau đó mới đến bộ

định tuyến R6.

Khả năng này cung cấp một công cụ để điều khiển các nút và tuyến xử lý lưu

lượng hiệu quả hơn. Nó cũng cho phép đưa ra các lớp lưu lượng với mức dịch vụ khác

nhau dựa trên các yêu cầu về QoS. Có thể tuyến giữa bộ định tuyến R1 và R4 là E1,

còn tuyến giữa R1 và R5 là STM1. Nếu ứng dụng của người sử dụng cần nhiều băng

thông hơn, nhãn của các gói tin có thể được dùng để hướng dẫn bộ định tuyến chuyển

lưu lượng vào tuyến STM1 chứ không phải vào tuyến E1. Giải pháp sử dụng chuyển



mạch nhãn dựa trên chính sách này để đáp ứng yêu cầu khác nhau của các lớp lưu

lượng được gọi là kỹ thuật điều khiển lưu lượng. Đối với những nhà cung cấp mạng

lớn thì khả năng để thực hiện kỹ thuật lưu lượng tiên tiến mà không phải trả giá về

hiệu năng của MPLS được quan tâm đặc biệt.

1.3.2 Nhược điểm

Bất kể công nghệ nào, dù được tính toán thiết kế kĩ càng đến đâu, cũng đều có cả

các điểm mạnh và điểm yếu. Các nhược điểm của MPLS có thể kể đến là:

- Việc hỗ trợ đồng thời nhiều giao thức sẽ gặp phải những vấn đề phức tạp

trong kết nối;

- Khó hỗ trợ QoS xuyên suốt;

- Các ưu thế về hiệu năng, tốc độ hay điều khiển lưu lượng của MPLS chỉ thực

sự phát huy tác dụng đối với các mạng qui mô lớn. Đối với các mạng qui mô

nhỏ thì đôi khi việc ứng dụng MPLS lại dẫn đến sự phức tạp hóa mạng không

cần thiết, giảm tốc độ xử lí tại các nút và giảm hiệu năng mạng nói chung.

1.3.3 Ứng dụng

Những ưu việt của MPLS đã tăng cường khả năng cạnh tranh của các nhà khai

thác dịch vụ. Các sản phẩm MPLS đã được triển khai và ứng dụng rộng rãi trên phạm

vi toàn cầu. Sau đây là một số ứng dụng cơ bản của MPLS xét từ góc độ các giải pháp

mạng.

Ứng dụng đầu tiên của chuyển mạch nhãn là điều khiển lưu lượng (TE – Traffic

Engineering), trong một số trường hợp còn được gọi là định tuyến với việc dành trước

tài nguyên. Việc điều khiển lưu lượng ban đầu được thực hiện theo cấu hình tĩnh. Điều

này có nghĩa là người quản trị phải cấu hình tất cả các bước để một luồng lưu lượng

nào đó có thể truyền qua mạng. Bổ sung sau đó cho việc điều khiển lưu lượng là cấu

hình động khi sử dụng giao thức định tuyến trạng thái liên kết. Người quản trị không

phải cấu hình để điều khiển lưu lượng theo từng bước. Giao thức định tuyến theo trạng

thái liên kết truyền nhiều thông tin hơn, để đường hầm có thể tạo ra theo nhiều cách

thức khác nhau. Do đó giảm được số lượng công việc cho người vận hành, và điều này

đã làm cho điều khiển lưu lượng trong MPLS trở nên phổ biến hơn.

Trước khi xuất hiện MPLS-VPN, chuyển mạch nhãn vẫn chưa được phổ biến

rộng rãi. Khi phiên bản phần mềm điều khiển bộ định tuyến hỗ trợ cho MPLS-VPN

đầu tiên được phát hành, nó thành công ngay lập tức bởi vì nhiều nhà khai thác đang

mong muốn nhanh chóng cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo trên nền MPLS cho khách

hàng của họ. Ngày nay, MPLS-VPN là ứng dụng phổ biến nhất trong tất cả các ứng

dụng của MPLS.

Ứng dụng to lớn tiếp theo của MPLS là AToM (Any Transport over MPLS). Giải

pháp AToM đầu tiên đưa ra trong phiên bản Cisco IOS 12.0(10)ST vào năm 2000, hỗ

trợ truyền ATM AAL-5 qua mạng đường trục MPLS. Sau đó nhiều thành phần khác



đã được thêm vào AToM. Ví dụ, tại lớp 2 các thành phần có thể truyền qua mạng

AToM là Frame Relay, ATM, PPP, HDLC, Ethernet và 802.1Q. Đặc biệt, việc truyền

Ethernet qua mạng MPLS đường trục ngày nay đã thu được nhiều thành công. Tuy

nhiên, AToM bị hạn chế khi nó truyền khung Ethernet qua mạng đường trục MPLS

trong kiểu truyền điểm-điểm.

Dịch vụ LAN riêng ảo VPLS (Virtual Private LAN Service) cho phép truyền các

khung Ethernet theo kiểu điểm-đa điểm. Thực chất, VPLS là một dịch vụ lớp 2 mô

phỏng LAN qua mạng MPLS. Phiên bản Cisco IOS đầu tiên bổ sung VPLS được đưa

ra vào đầu năm 2004 trên nền bộ định tuyến 7600 là 12.2(17d)SXB.

Như vậy, có thể thấy MPLS đã kết hợp được những ưu điểm của cả Frame Relay,

ATM và công nghệ trên nền IP. Giải pháp truyền gói mới này đã mở ra các lĩnh vực

ứng dụng mang lại nhiều thành công lớn như là MPLS-VPN, MPLS-TE, AToM và

VPLS.

1.4 Chuẩn hoá MPLS

Năm 1996, với sự hỗ trợ từ nhiều công ty, IETF triệu tập cuộc họp bàn về vấn đề

chuẩn hóa MPLS. Đây là một trong những cuộc họp thành công nhất trong lịch sử

IETF. MPLS đi vào con đường chuẩn hoá một cách hợp lý, mặc dù nó còn được cân

nhắc xem liệu có những bộ định tuyến đủ nhanh hay công nghệ này liệu có còn cần

thiết. Thực tế đã cho thấy rằng không có một bộ định tuyến nào đảm bảo được tốc độ

cao hơn và các công nghệ chuyển mạch nhãn cần phải được chuẩn hoá.

Sau đây là một số mốc phát triển quan trọng của MPLS:

- Tháng 4 năm 1997, nhóm làm việc MPLS tiến hành cuộc họp đầu tiên;

- Tháng 11 năm 1997, tài liệu MPLS được ban hành;

- Tháng 7 năm 1998, tài liệu cấu trúc MPLS được ban hành;

- Tháng 8 và 9 năm 1998, 10 tài liệu bổ sung được ban hành, bao gồm MPLS

LDP, các ứng dụng ATM, v.v... MPLS hình thành về căn bản;

- Trong năm 1999, IETF hoàn thiện các tiêu chuẩn MPLS và đưa ra các tài liệu

RFC.

Một công nghệ mới muốn phát triển thì phải được chuẩn hóa một cách đầy đủ.

Hầu hết các tiêu chuẩn MPLS hiện tại đã được ban hành dưới dạng RFC. Khi toàn bộ

các RFC đã hoàn thiện chúng sẽ được tập hợp với nhau và cho phép xây dựng một hệ

thống tiêu chuẩn đầy đủ về MPLS.

Hiện nay công việc chuẩn hóa MPLS vẫn được IETF tích cực tiến hành cùng với

một số tổ chức chuẩn hóa khác. Các nhóm làm việc MPLS trong IETF đã đưa ra nhiều

văn bản quan trọng là:

- Nhóm làm việc vùng định tuyến (Routing Area Working Group);

- Nhóm làm việc MPLS (MPLS Working Group).



ATM Forum cũng là một tổ chức đóng góp nhiều vào các nghiên cứu phát triển

công nghệ MPLS. Một số nhóm làm việc MPLS trong ATM Forum là:

- Nhóm làm việc quản lý lưu lượng (Traffic Management Working Group);

- Nhóm làm việc cộng tác ATM-IP (ATM-IP Collaboration Working Group).

Như vậy, có thể thấy rằng công việc chuẩn hóa MPLS đang diễn ra hết sức tích

cực, và cũng nhờ những hoạt động tích cực này mà MPLS đã có được những bước

phát triển rất nhanh chóng và hiệu quả trong những năm gần đây. Điều này cũng

chứng minh những yêu cầu cấp bách phải phát triển một công nghệ mạng tốc độ cao

mới với những khả năng mềm dẻo và linh hoạt nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao

của người sử dụng dịch vụ viễn thông.

1.5 KẾT CHƯƠNG

Hiện nay giao thức IP đang thống trị toàn bộ các giao thức lớp 3, và hầu như tất

cả các xu hướng phát triển mạng hay dịch vụ mới đều hướng vào IP. Tuy nhiên, nhược

điểm lớn nhất của giao thức này là nó không hỗ trợ QoS một cách đầy đủ mà chỉ ở

dạng “nỗ lực tối đa”. Ngoài ra, nhu cầu về một mạng đa dịch vụ tốc độ cao với chi phí

thấp ngày càng trở nên cấp bách khiến cho mạng IP truyền thống không thể đáp ứng

nổi. MPLS là một bước tiến quan trọng nhằm thỏa mãn các nhu cầu đó.

Chương này đã trình bày khái quát về những đặc điểm chính của công nghệ

MPLS, những khả năng mà công nghệ này mang lại, các giải pháp ứng dụng trên thực

tế cũng như vấn đề tiêu chuẩn hóa MPLS hiện nay. Thay vì phải xử lí các gói IP với

tiêu đề lớp 3 mang rất nhiều thông tin, MPLS bổ sung vào gói tin một nhãn nhỏ để xử

lí tại các nút, do vậy tốc độ xử lí và chuyển tiếp gói tin qua mạng nhanh lên rất nhiều.

Có thể nói MPLS là kết quả của quá trình phát triển nhiều giải pháp chuyển mạch

IP với những cố gắng kết hợp các ưu điểm của cả hai công nghệ IP và ATM. Cụm từ

“chuyển mạch nhãn” trong tên gọi của nó bắt nguồn từ thực tế là việc hoán đổi nhãn

được sử dụng như một kỹ thuật chuyển tiếp nằm ở lớp dưới, còn cụm từ “đa giao thức”

muốn nói lên rằng nó có thể hỗ trợ nhiều loại giao thức lớp mạng khác nhau chứ

không chỉ riêng IP. Đồng thời, các nhà cung cấp mạng cũng có thể cấu hình để chạy

MPLS trên nhiều công nghệ lớp 2 khác nhau như PPP, Ethernet, Frame Relay hay

ATM, v.v.

MPLS đã chứng tỏ được khả năng vượt trội của mình trong việc cung cấp các

giải pháp ứng dụng mang lại nhiều thành công như điều khiển lưu lượng, MPLS-VPN,

AToM, và VPLS. Những tiêu chuẩn cơ bản của MPLS đã được IETF ban hành dưới

dạng các RFC. Ngoài ra, ITU-T và nhiều tổ chức chuẩn hóa khác hiện cũng đang tích

cực tiến hành các nghiên cứu liên quan đến công nghệ này.


CHƯƠNG 2

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS

Chương này trình bày về nguyên lí hoạt động của MPLS. Kiến trúc chuyển mạch

nhãn được xem xét từ hai khía cạnh là điều khiển và chuyển tiếp gói tin. Hoạt động

chuyển mạch nhãn gắn liền với các khái niệm liên quan như không gian nhãn, ngăn

xếp nhãn cũng như các phương pháp liên kết nhãn với FEC. Vấn đề định tuyến, các

chế độ hoạt động và các giao thức phân bổ nhãn trong MPLS cũng được trình bày một

cách khái quát.


q Các khái niệm cơ bản

q Kiến trúc nút chuyển mạch nhãn

q Các hoạt động liên quan đến nhãn

q Liên kết nhãn với FEC

q Hoạt động của MPLS

CHƯƠNG 2 - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS


2.1 Các khái niệm cơ bản

Để giúp hiểu rõ hơn nguyên lí hoạt động của MPLS cũng như là thuận tiện cho

việc trình bày các vấn đề kĩ thuật trong các chương tiếp theo, sau đây xin giới thiệu và

thống nhất một số khái niệm và thuật ngữ cơ bản sử dụng trong công nghệ này.

Nhãn (Label)

Là thực thể có độ dài cố định dùng làm cơ sở cho việc chuyển tiếp gói tin. Thuật

ngữ nhãn có thể được dùng trong 2 ngữ cảnh khác nhau. Một thuật ngữ liên quan tới

nhãn có độ dài 20 bit, ứng với việc MPLS được triển khai trên các công nghệ lớp 2 sử

dụng cấu trúc nhãn trong địa chỉ MAC như ATM hay FR. Thuật ngữ thứ hai liên quan

tới tiêu đề nhãn có độ dài 32 bit, ứng với việc MPLS được triển khai trên các công

nghệ lớp 2 mà địa chỉ MAC không có cấu trúc nhãn. Chúng ta sẽ còn đề cập chi tiết

đến nhãn trong phần sau. Một điểm cần chú ý là trong MPLS nhãn có quan hệ với QoS.

Ngăn xếp nhãn (Label Stack)

Trong MPLS một gói có thể mang nhiều hơn một nhãn. Khi đó, ngăn xếp nhãn là

tập các nhãn có thứ tự được chỉ định cho gói. Việc xử lý các nhãn này cũng tuân theo

một thứ tự nhất định. Để đơn giản, quá trình xử lý luôn dựa vào nhãn trên cùng mà

không xem xét đến khả năng là có thể một số nhãn khác đã ở trên nó trước đây hay

một số nhãn khác đang ở bên dưới nó lúc này.

Miền MPLS (MPLS Domain)

Một tập hợp các nút MPLS kề nhau trong cùng một miền định tuyến hay quản trị

tạo thành một miền MPLS. Trong miền MPLS các gói tin IP dán nhãn được chuyển

mạch theo nhãn của chúng. Một miền MPLS có thể kết nối tới một nút ở ngoài thuộc

miền MPLS khác hay miền IP không MPLS (miền IP trong đó các bộ định tuyến sử

dụng cơ chế chuyển tiếp truyền thống dựa trên tiền tố địa chỉ IP).

Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR – Label Switching Router)

LSR là thiết bị định tuyến tốc độ cao trong mạng MPLS, chỉ thực hiện chuyển

tiếp các gói dựa trên giá trị nhãn mà chúng mang theo. LSR tham gia thiết lập các

đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) bằng việc sử dụng giao thức báo hiệu nhãn thích

hợp và thực hiện chuyển mạch lưu lượng dựa trên các đường dẫn được thiết lập.

Bộ định tuyến nhãn biên (LER – Label Edge Router)

Là các LSR ở biên của miền MPLS, gồm có LER vào (Ingress LER) và LER ra

(Egress LER). Các LER thực hiện thêm chức năng nhận các gói IP chưa được dãn

nhãn và chỉ định một nhãn cho chúng (tại lối vào), hoặc loại bỏ nhãn (tại lối ra).

LER hỗ trợ đa cổng được kết nối tới các mạng khác nhau (như ATM, FR và

Ethernet ). Tại lối vào nó thực hiện việc chuyển tiếp lưu lượng vào mạng MPLS sau

khi đã thiết lập LSP nhờ các giao thức báo hiệu nhãn, còn tại lối ra nó phân bổ lưu

lượng trở lại mạng truy nhập bên ngoài.



Hình 2.1 minh họa một miền MPLS với các thiết bị định tuyến LSR và LER sử

dụng bên trong.

Hình 2.1 Các thiết bị trong mạng MPLS

Đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP – Label Switching Path)

LSP là một đường đi để gói tin qua mạng chuyển mạch nhãn trọn vẹn từ điểm bắt

đầu dán nhãn đến điểm nhãn bị loại bỏ khỏi gói tin. Tất cả các gói tin có cùng giá trị

nhãn sẽ đi trên cùng một đường. Các LSP được thiết lập trước khi truyền dữ liệu. Việc

thiết lập LSP có thể được thực hiện bằng một trong ba cách là định tuyến từng chặng,

định tuyến hiện hay định tuyến ràng buộc.

LSP từ đầu tới cuối được gọi là đường hầm LSP, nó là chuỗi liên tiếp các đoạn

LSP giữa hai nút kề nhau. Các đặc trưng của đường hầm LSP, chẳng hạn như phân bổ

băng thông, được xác định bởi sự thoả thuận giữa các nút. Sau khi đã thoả thuận, nút

lối vào (bắt đầu của LSP) xác định dòng lưu lượng bằng việc chọn lựa nhãn của nó.

Khi lưu lượng được gửi qua đường hầm, các nút trung gian không kiểm tra nội dung

của tiêu đề mà chỉ kiểm tra nhãn. Do đó, phần lưu lượng còn lại được xuyên qua hầm

LSP mà không phải kiểm tra. Tại cuối đường hầm LSP, nút lối ra loại bỏ nhãn và

chuyển lưu lượng IP tới nút IP.

Các đường hầm LSP có thể sử dụng để thực hiện chính sách kỹ thuật lưu lượng

liên quan tới việc tối ưu hiệu năng mạng. Chẳng hạn, đường hầm LSP có thể được di

chuyển tự động hay thủ công ra khỏi vùng mạng bị lỗi, tắc nghẽn, hay là nút mạng bị

nghẽn cổ chai. Ngoài ra, nhiều đường hầm LSP song song có thể được thiết lập giữa

hai nút, và lưu lượng giữa hai nút đó có thể được chuyển vào trong các đường hầm này

theo các chính sách cục bộ.

Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC – Forwarding Equivalence Class)

MPLS không ra quyết định chuyển tiếp đối với mỗi gói lớp 3 mà sử dụng khái

niệm FEC. Có thể hiểu FEC là một nhóm các gói chia sẻ cùng yêu cầu chuyển tiếp qua

MPLS

LSR = Label Switched Router LER = Label Edge Router

L ER

LER LSR

LER

LSR

LSR

IP

MPLS

IP

Internet

LER



mạng. Tất cả các gói trong nhóm như vậy được cung cấp cùng một cách chọn đường

tới đích. Khác với chuyển tiếp IP truyền thống, trong MPLS việc gán gói tin cụ thể vào

một FEC chỉ được thực hiện một lần khi các gói vào mạng.

FEC phụ thuộc vào một số yếu tố, ít nhất là địa chỉ IP và có thể là cả kiểu lưu

lượng trong gói (thoại, dữ liệu, fax, …). Dựa trên FEC, nhãn được thoả thuận giữa các

LSR lân cận từ lối vào tới lối ra trong một vùng định tuyến, sau đó được sử dụng để

chuyển tiếp lưu lượng qua mạng.

Liên kết nhãn (Label Binding)

Thuật ngữ liên kết nhãn liên quan tới hoạt động xảy ra tại LSR, trong đó một

nhãn được kết hợp với một FEC. Tùy theo cách thức thực hiện liên kết nhãn mà người

ta phân chia thành liên kết tại chỗ và liên kết xa, liên kết đường lên và liên kết đường

xuống.

Đường lên (Upstream)

Là hướng đi dọc theo đường dẫn từ đích đến nguồn. Một bộ định tuyến đường

lên có tính chất tương đối so với một bộ định tuyến khác, nghĩa là nó gần nguồn hơn

bộ định tuyến được nói đến dọc theo đường dẫn chuyển mạch nhãn.

Đường xuống (Downstream)

Là hướng đi dọc theo đường dẫn từ nguồn đến đích. Một bộ định tuyến đường

xuống có tính chất tương đối so với một bộ định tuyến khác, nghĩa là nó gần đích hơn

bộ định tuyến được nói đến dọc theo đường dẫn chuyển mạch nhãn.

Giao thức phân bổ nhãn (LDP – Label Distribution Protocol)

Là giao thức dùng để phân bổ nhãn giữa LSR và các LSR lân cận. MPLS không

yêu cầu phải có giao thức phân bổ nhãn riêng, vì một vài giao thức định tuyến đang

được sử dụng có thể hỗ trợ phân bổ nhãn. Tuy nhiên, IETF đã phát triển một giao thức

mới để bổ sung cho MPLS, đó là giao thức phân bổ nhãn LDP. Giao thức này thường

được sử dụng cùng với định tuyến từng chặng.

Giao thức phân bổ nhãn-định tuyến ràng buộc (CR-LDP) là một sự mở rộng của

LDP, cho phép các nhà quản lý mạng thiết lập đường đi chuyển mạch nhãn một cách

rõ ràng. CR-LDP thường được sử dụng để phân bổ nhãn với định tuyến hiện và định

tuyến ràng buộc.

Giao thức RSVP bằng việc sử dụng các bản tin Reservation và Path (mở rộng)

cũng cho phép thực thi các hoạt động liên kết và phân bổ nhãn. RSVP thường được

dùng như một giao thức báo hiệu để hỗ trợ MPLS-TE. Một công cụ phân bổ nhãn khác

là BGP cũng có thể được sử dụng. Nó là sự lựa chọn tốt cho việc phân bổ nhãn trong

các giải pháp thực hiện VPN.

Cơ sở thông tin nhãn (LIB – Label Information Base)

Mỗi LSR xây dựng một bảng để xác định xem một gói phải được chuyển tiếp

như thế nào. Bảng này được gọi là cơ sở thông tin nhãn LIB, nó là tổ hợp các liên kết



nhãn với FEC. LSR nhận được những liên kết này từ các giao thức phân bổ nhãn.

Mặt phẳng điều khiển (Control Plane)

Mặt phẳng điều khiển là tập hợp các giao thức hỗ trợ cho việc thiết lập mặt

phẳng dữ liệu hay chuyển tiếp. Những thành phần cơ bản của mặt phẳng điều khiển là

các giao thức định tuyến, bảng định tuyến cũng như các giao thức báo hiệu và điều

khiển sử dụng để cung cấp mặt phẳng dữ liệu. Có thể coi mặt phẳng điều khiển là nơi

mà các thông tin điều khiển như thông tin về nhãn và định tuyến được trao đổi với

nhau.

Mặt phẳng dữ liệu/chuyển tiếp (Data/Forwarding Plane)

Mặt phẳng dữ liệu là thành phần chuyển tiếp gói tin qua thiết bị định tuyến hay

chuyển mạch. Việc chuyển mạch hay chuyển tiếp gói tin được thực hiện bởi các mạch

tích hợp chuyên dụng. Sử dụng các mạch tích hợp này trong mặt phẳng chuyển tiếp

của bộ định tuyến cho phép các gói IP dán nhãn được chuyển mạch qua với tốc độ rất

cao. Có thể coi mặt phẳng dữ liệu là nơi mà hoạt động chuyển tiếp gói tin thực sự xảy

ra. Hoạt động chuyển tiếp này chỉ có thể được thực hiện sau khi mặt phẳng điều khiển

đã thiết lập các thông tin cần thiết.

ATM-LSR

Khi MPLS xếp chồng trên ATM, các chuyển mạch ATM được điều khiển bởi

mặt phẳng điều khiển MPLS, và lúc đó các chuyển mạch ATM được gọi là các ATM-

LSR. Tương ứng cũng sẽ có hai loại thiết bị là ATM-LSR hoạt động trong lõi và

ATM-LSR biên hoạt động ở biên mạng hay còn gọi là ATM-LER.

ATM-LSR là các chuyển mạch ATM có thể thực hiện chức năng như LSR. Các

ATM-LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP và gán nhãn trong mặt phẳng điều

khiển và chuyển tiếp số liệu theo cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mặt phẳng

chuyển tiếp. Như vậy các tổng đài chuyển mạch ATM truyền thống có thể nâng cấp

phần mềm MPLS để thực hiện chức năng của LSR. Các thiết bị biên khác với thiết bị

lõi ở chỗ là ngoài việc chuyển tiếp lưu lượng nó còn phải thực hiện việc giao tiếp với

các mạng khác cũng như chỉ định hay loại bỏ nhãn.

2.2 Kiến trúc nút chuyển mạch nhãn

2.2.1 Các thành phần MPLS

Một đặc điểm quan trọng của chuyển mạch nhãn là các chức năng điều khiển lớp

mạng được tách biệt với hoạt động chuyển tiếp gói tin. Sự tách biệt 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. Sự độc

lập của mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng chuyển tiếp được thể hiện rõ nét trong kiến

trúc của LSR như trên hình 2.2.



Hình 2.2 Kiến trúc nút mạng MPLS

Mặt phẳng chuyển tiếp của MPLS có nhiệm vụ vận chuyển các gói dữ liệu dựa

vào các giá trị nằm trong nhãn. Mỗi một nút MPLS có hai bảng phục vụ cho việc

chuyển tiếp dữ liệu là bảng thông tin nhãn và bảng thông tin chuyển tiếp nhãn. Bảng

thông tin chuyển tiếp nhãn sử dụng một tập con các nhãn nằm trong bảng thông tin

nhãn để phục vụ quá trình chuyển tiếp gói tin qua mạng. Quá trình chuyển tiếp tại mỗi

nút mạng chỉ đơn thuần là quá trình trao đổi nhãn và gửi gói tin đến nút tiếp theo dựa

vào thông tin trong bảng thông tin chuyển tiếp nhãn.

Mặt phẳng điều khiển của MPLS có nhiệm vụ xây dựng và duy trì thông tin trong

các bảng phục vụ quá trình chuyển tiếp. Tất cả các nút MPLS phải chạy các giao thức

định tuyến IP để trao đổi các thông tin định tuyến với nhau. Trong MPLS, bảng định

tuyến cung cấp thông tin về mạng đích và các phần địa chỉ mạng hỗ trợ việc liên kết

nhãn. Các giao thức định tuyến trạng thái liên kết như OSPF hay IS-IS thường được

chọn vì nó cung cấp cho nút MPLS một cái nhìn toàn mạng. Tuy nhiên, các giao thức

này lại không phù hợp với việc phân phối nhãn vì chúng gửi các bản tin định tuyến chỉ

trong một nhóm các bộ định tuyến không nằm lân cận nhau, trong khi đó các thông tin

liên kết nhãn chủ yếu là thông tin giữa các bộ định tuyến nằm cạnh nhau. Mỗi module

điều khiển làm nhiệm vụ gán và phân phối một tập hợp nhãn cũng như duy trì các

thông tin điều khiển liên quan.

2.2.2 Thành phần chuyển tiếp gói tin

Thành phần chuyển tiếp dùng nhãn chứa trong gói và thông tin lấy từ bảng cơ sở

thông tin nhãn LIB của từng thiết bị LSR để chuyển tiếp gói tin. Bảng chuyển tiếp

trong bộ định tuyến bao gồm một dãy các mục hay thực thể (entry). Mỗi mục gồm một

nhãn đầu vào và nhiều mục phụ (subentry), trong mục phụ chứa một nhãn đầu ra, giao

diện ra và địa chỉ bước kế tiếp (hình 2.3). Các mục phụ trong cùng một mục có thể có

Giao thức định tuyến IP

Giao thức phân bổ nhãn

Bảng định tuyến IP

Cơ sở định tuyến chuyển tiếp nhãn

Các gói IP đến

Các gói được dán nhãn đến

Trao đổi thông tin định tuyến

Trao đổi thông tin liên kết nhãn

Các gói IP ra

Các gói IP được dán nhán

Mặt phẳng điều khiển

Mặt phẳng chuyển tiếp



cùng hoặc khác nhãn đầu ra (đối với kết nối multicast, các gói với cùng một đầu vào

có thể cần phải chuyển ra nhiều giao diện ra khác nhau).

Nhãn vào Subentry1 Subentry2

Nhãn vào Nhãn ra Nhãn ra

Giao diện ra Giao diện ra

Địa chỉ kế tiếp Địa chỉ kế tiếp

Hình 2.3 Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn

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 thứ N của bảng chuyển tiếp. LSR có thể duy trì hai

kiểu bảng chuyển tiếp: bảng chuyển tiếp đơn cho toàn bộ hoạt động 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 trên hoặc tổ hợp

cả hai.

Thuật toán chuyển tiếp được thực hiện dựa trên quá trình hoán đổi nhãn (label

swapping). Khi LSR nhận được một gói tin chứa nhãn, giá trị nhãn này được dùng để

xác định một mục thích hợp trong bảng, sau đó nhãn đầu vào cùng với các thông tin

liên kết khác sẽ được trao đổi với nhãn đầu ra để thực hiện yêu cầu chuyển mạch

tương ứng. Để có thông tin điều khiển các gói tin chuyển tiếp tới nút kế tiếp, trong

mục 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.

Trong trường hợp có đa bảng chuyển tiếp gắn kết với các giao diện của bộ định

tuyến, thì các thủ tục vẫn tương tự, chỉ thay đổi nhỏ tại bước đầu tiên. Ngay khi bộ

định tuyến nhận được gói tin, LSR sử dụng chính giao diện đó để lựa chọn bảng

chuyển tiếp sẽ được dùng để xử lí gói. Nếu chúng ta đã từng quen thuộc với công nghệ

ATM thì có thể nhận ra rằng nguyên lí chuyển tiếp các tế bào trong trường chuyển

mạch ATM cũng tương tự như vậy. Đây cũng chính là một hướng tiếp cận mà MPLS

kế thừa từ ATM, tuy rằng đó không phải là tất cả.

Một nhãn luôn mang ý nghĩa chuyển tiếp và cũng có thể mang ý nghĩa dành

trước tài nguyên. Nhãn mang ý nghĩa chuyển tiếp là vì trong một gói tin xác định duy

nhất một mục trong bảng chuyển tiếp của bộ định tuyến, chứa thông tin về nơi mà gói

tin sẽ được chuyển tới. Một nhãn có thể tuỳ chọn cho xử lý dành trước tài nguyên, bởi

vì mục được xác định bởi nhãn có thể mang thông tin liên quan tới tài nguyên mà gói

tin cần sử dụng, như là hàng đợi mà gói tin sẽ được đặt vào đó.

Khi nhãn đặt trong tiêu đề của ATM hoặc FR, nó mang cả hai ý nghĩa chuyển

tiếp và dành trước tài nguyên. Khi nhãn đặt trong tiêu đề shim, các thông tin liên quan



tới tài nguyên sử dụng có thể mã hoá như một phần của tiêu đề, vì thực chất của tiêu

đề shim chỉ mang ý nghĩa chuyển tiếp. Một lựa chọn khác được đưa ra nhằm sử dụng

cả thành phần nhãn và không phải nhãn của shim cho việc mã hoá thông tin, như vậy,

nhãn sẽ mang cả hai ý nghĩa chuyển tiếp và dành trước tài nguyên.

Sự đơn giản của thuật toán chuyển tiếp trong chuyển mạch nhãn cho phép nó có

thể thực hiện trên phần cứng, và như vậy hiệu năng chuyển tiếp sẽ tăng lên mà không

yêu cầu các phần cứng phức tạp hay đắt tiền. Một đặc tính quan trọng của thuật toán

chuyển tiếp là LSR có thể thu được tất cả các thông tin cần thiết để chuyển tiếp gói tin

cũng như là quyết định tài nguyên mà gói tin có thể sử dụng trong một lần truy nhập

bộ nhớ. Điều này thực hiện được bởi vì nhãn trong gói tin cung cấp chỉ số tới mục

trong bảng chuyển tiếp, mà một mục trong bảng chuyển tiếp thì chứa tất cả các thông

tin cần thiết để chuyển tiếp gói tin và tài nguyên cần sử dụng. Khả năng thu nhận cả

hai thông tin trong một lần truy nhập bộ nhớ sẽ làm cho chuyển mạch nhãn thực sự là

một công nghệ có hiệu năng chuyển tiếp cao.

Một vấn đề nữa cần hiểu rõ là khi sử dụng chuyển tiếp nhãn với khả năng mang

nhãn trên nhiều công nghệ lớp liên kết cho phép nhiều thiết bị khác nhau có thể sử

dụng như bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR. Ví dụ, việc mang nhãn trong tiêu đề

của ATM cho phép trường chuyển mạch ATM hoạt động như là một LSR mà không

phải thay đổi các chức năng chuyển mạch phần cứng cơ bản, các vấn đề còn lại sẽ

được xử lí tại phần mềm điều khiển. Tương tự như vậy, trong tiêu đề shim được mô tả

trên đây, shim đặt tại vị trí mà hầu hết các bộ định tuyến đều xử lí được bằng phần

mềm, và khi đó chúng cũng có thể trở thành bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR. Có

thể thấy điều này mang lại tính mềm dẻo cao và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng.

Trong kiến trúc của bộ định tuyến truyền thống, các chức năng cung cấp bởi

thành phần điều khiển như unicast, unicast với kiểu dịch vụ hay multicast yêu cầu

nhiều thuật toán khác nhau trong thành phần chuyển tiếp (xem bảng 2.1). Khi bộ định

tuyến thực hiện chuyển tiếp các gói tin unicast, nó yêu cầu một quá trình tìm kiếm địa

chỉ đích có tiền tố dài dựa trên địa chỉ lớp mạng. Nếu đó là chuyển tiếp multicast thì

các địa chỉ nguồn và giao diện ra sẽ được thêm vào làm cơ sở cho quá trình xử lý

chuyển tiếp gói tin.

Bảng 2.1 So sánh các thuật toán chuyển tiếp IP truyền thống và MPLS

Chức năng

định tuyến

Thuật toán chuyển tiếp

IP truyền thống

Thuật toán chuyển

tiếp MPLS

Unicast Tìm kiếm địa chỉ đích

Unicast với

kiểu dịch vụ

Tìm kiếm địa chỉ đích theo

kiểu dịch vụ

Multicast Tìm kiếm trên cơ sở địa chỉ

nguồn, đích, giao diện đến

Trao đổi nhãn



Như vậy, trong chuyển tiếp IP truyền thống thời gian sử dụng cho quá trình tìm

kiếm địa chỉ IP sẽ tăng lên rất nhanh khi số lượng địa chỉ tăng lên, đồng thời kéo theo

sự gia tăng của kích thước bảng định tuyến. Trong khi đó, thành phần chuyển tiếp

MPLS thường chỉ gồm một thuật toán chuyển tiếp dựa trên hoạt động trao đổi nhãn.

Đây là điều rất quan trọng để chúng ta phân biệt kiến trúc chuyển mạch nhãn với định

tuyến truyền thống. Khả năng hỗ trợ một miền rộng lớn các chức năng định tuyến trên

cùng một thuật toán chuyển tiếp gói đơn nhất là một yếu tố quan trọng của chuyển

mạch nhãn. Nó đạt được hiệu quả hơn hẳn so với kiến trúc định tuyến truyền thống,

khi sử dụng nhiều thuật toán chuyển tiếp.

Chúng ta dễ dàng nhận thấy trong thành phần chuyển tiếp nhãn có hai vấn đề

quan trọng. Một là, thành phần chuyển tiếp nhãn không gắn chặt với lớp mạng cụ thể

nào. Trên cùng một thành phần chuyển tiếp nhãn có thể gắn với IP, IPX, Apple Talk, ...

Hai là, thành phần chuyển tiếp nhãn có thể kết hợp với bất kỳ giao thức lớp liên kết

nào. Vì vậy, chuyển mạch nhãn là giải pháp đa giao thức.

Các đặc tính của thành phần chuyển tiếp nhãn có thể tổng kết như sau:

- Thành phần chuyển tiếp nhãn sử dụng thuật toán chuyển tiếp đơn dựa trên

hoạt động trao đổi nhãn;.

- Nhãn trong gói tin mang cả ý nghĩa chuyển tiếp và dành trước tài nguyên;

- Thành phần chuyển tiếp nhãn có thể hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng cũng

như là giao thức lớp liên kết dữ liệu.

2.2.3 Thành phần điều khiển

Như đã đề cập ở trên, thành phần điều khiển trong chuyển mạch nhãn chịu trách

nhiệm tạo ra và quản lý một bộ phận nhãn tại các thiết bị LSR. Việc tạo ra một nhãn

liên quan đến hoạt động 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 bổ các nhãn được thực hiện bởi LDP hoặc dựa trên các giao thức

đã tồn tại trước.

Thành phần điều khiển của chuyển mạch nhãn có nhiệm vụ:

- Phân bổ thông tin định tuyến giữa các LSR;

- Thực hiện các thủ tục chuyển đổi thông tin định tuyến vào bảng chuyển tiếp

nằm tại thành phần chuyển tiếp.

Giống như thành phần điều khiển của bất kỳ hệ thống định tuyến nào, thành phần

điều khiển chuyển mạch nhãn phải cung cấp thông tin định tuyến tường minh giữa các

LSR. Trên cơ sở các thông tin định tuyến này, bộ định tuyến thiết lập các thủ tục để

tạo ra các bảng chuyển tiếp. Trên thực tế, thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn sử

dụng tất cả các giao thức định tuyến trong các bộ định tuyến truyền thống (OSPF,

BGP, ...). Có thể coi như cấu trúc định tuyến chuyển mạch nhãn là một tập nhỏ thuộc

về bộ định tuyến truyền thống. Tuy nhiên, thành phần điều khiển của bộ định tuyến



truyền thống không hỗ trợ một cách hoàn toàn hiệu quả đối với chuyển mạch nhãn, bởi

vì kiến trúc định tuyến truyền thống không thích hợp để tạo ra các bảng chuyển tiếp

trên cơ sở của thành phần chuyển tiếp chuyển mạch nhãn.

Cấu trúc chung của thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn chỉ ra trên hình 2.4.

Các giao thức lớp mạng cung cấp cho LSR thông tin về sự sắp xếp FEC và địa chỉ

bước kế tiếp. Ngoài ra, các thủ tục mà LSR phải thực hiện là tạo liên kết giữa nhãn với

FEC và phân bổ thông tin về liên kết nhãn đã tạo tới các LSR khác. Sau đó, LSR sử

dụng cả hai thủ tục trên để xây dựng và duy trì bảng chuyển tiếp.

Hình 2.4 Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn

Bộ định tuyến LSR tạo và huỷ bỏ liên kết nhãn với lớp chuyển tiếp tương đương

dựa trên tác động từ gói tin chuyển tiếp và thông tin điều khiển (ví dụ, cập nhật thông

tin định tuyến OSPF, bản tin RSVP, ...). Quá trình tạo và huỷ bỏ liên kết nhãn khi có

tác động từ phía gói tin chuyển tiếp được gọi là quá trình liên kết nhãn hướng dữ liệu

(data-driven). Quá trình tạo và huỷ bỏ liên kết nhãn dưới tác động của thông tin điều

khiển được gọi là hướng điều khiển (control-driven). Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn

hỗ trợ nhiều cách tiếp cận để lựa chọn điều khiển. Ví dụ, tiếp cận theo hướng dữ liệu

sẽ tạo ra liên kết nhãn với luồng tin qua gói tin đầu tiên tới LSR, hoặc có thể chờ một

vài gói tin đến rồi mới thực hiện liên kết nhãn nếu các gói tin đến theo luồng. Việc lựa

chọn phương pháp thiết lập liên kết được xem xét dựa trên một số điều kiện và yêu cầu

của mạng để nhằm đạt được hiệu năng và độ mềm dẻo của LSR là cao nhất.

Khi bộ định tuyến tạo ra liên kết nhãn mới, các nhãn sẽ được lấy ra từ ngăn xếp

nhãn và khi huỷ bỏ liên kết các nhãn sẽ được trả lại cho lần sử dụng tiếp theo. Chú ý

rằng, bộ định tuyến chuyển mạch nhãn có hai dạng bảng chuyển tiếp là bảng chuyển

tiếp đơn và đa bảng chuyển tiếp. Tương ứng với hai kiểu này, trong bộ định tuyến sẽ

có một hoặc nhiều ngăn xếp chứa nhãn. Ngoài ra, bộ định tuyến chuyển mạch nhãn

thường duy trì một số nhãn “tự do” (không liên kết) trong ngăn xếp nhãn. Khi LSR

khởi tạo lần đầu tiên các nhãn này được sử dụng cho việc liên kết nhãn trực tiếp, và số

lượng của chúng chỉ ra khả năng liên kết nhãn đồng thời của LSR.

2.3 Các hoạt động liên quan đến nhãn

2.3.1 Dán nhãn

Thủ tục phân bổ thông tin về liên kết

nhãn đã tạo

Thủ tục tạo liên kết giữa nhãn với FEC

Các giao thức định tuyến lớp mạng

Duy trì bảng chuyển tiếp



MPLS định nghĩa nhãn như là “một thực thể có chiều dài cố định, được sử dụng

để nhận dạng một FEC, thường chỉ có ý nghĩa cục bộ”. Nhãn không có cấu trúc bên

trong và không trực tiếp mã hóa thông tin của tiêu đề lớp mạng như địa chỉ IP. Nhãn

được gắn 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 dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của

nó. Tuy nhiên nhãn không bao giờ là mã hóa của địa chỉ đó. Nói một cách đơn giản,

nhãn là giá trị được bổ sung cho một gói, nói cho mạng biết nơi nào gói đi qua.

Một gói có thể có nhiều nhãn, được mang trong ngăn xếp nhãn. Tại mỗi chặng

trong mạng chỉ có nhãn trên cùng được kiểm tra. LSR sử dụng nhãn để chuyển tiếp các

gói trong mặt phẳng dữ liệu, các nhãn này trước đó được chỉ định và phân bổ trong

mặt phẳng điều khiển.

Nhãn có thể được đặt trong gói tin theo nhiều cách tuỳ thuộc vào công nghệ lớp

liên kết dữ liệu. ATM và Frame Relay có thể mang nhãn như một phần tiêu đề của lớp

liên kết. Với ATM, nhãn có thể mang trong trường VPI và VCI của tiêu đề. Còn với

Frame Relay, nhãn có thể mang trong trường DLCI (Data Link Connection Identifier)

của tiêu đề khung.

Phương pháp mang nhãn như một phần của tiêu đề lớp liên kết chỉ cho phép thực

hiện trên một số công nghệ lớp hai. Vì vậy, một phương pháp khác hỗ trợ chuyển

mạch nhãn trên các công nghệ lớp liên kết khi tiêu đề lớp này không mang trực tiếp

nhãn, được thực hiện thông qua một tiêu đề đệm nhỏ hay còn gọi là “shim”. Shim

được chèn vào giữa tiêu đề lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu, vì vậy nó có thể sử dụng

với bất kỳ công nghệ lớp liên kết nào và cho phép chuyển mạch nhãn hoạt động trên

các công nghệ khác nhau như Ethernet, FDDI, Token Ring, PPP, v.v.

Tiêu đề đệm MPLS gồm 32 bit và có cấu trúc như hình 2.5.

Hình 2.5 Cấu trúc tiêu đề đệm MPLS

Như trên hình vẽ có thể thấy, tiêu đề MPLS là sự kết hợp của trường nhãn 20 bit,

trường Exp 3 bit, trường BS 1 bit và trường TTL 8 bit. Với 20 bit có thể tạo ra được 202 giá trị nhãn. Ngoài trường nhãn như đã biết, các trường còn lại có ý nghĩa như sau:

• Exp (Experimental) – Các bit Exp được dự trữ về mặt kỹ thuật cho các ứng



dụng thực tế. Chẳng hạn có thể sử dụng những bit này để chứa chỉ thị CoS

(Class of Service), thường là một bản sao trực tiếp của các bit chỉ thị độ ưu

tiên ToS trong gói IP. Khi thực hiện xếp hàng các gói MPLS, có thể sử dụng

các bit Exp như cách sử dụng các bit chỉ thị độ ưu tiên IP.

• BS (Bottom of Stack) – Bit này dùng để chỉ thị cho nhãn ở cuối ngăn xếp

nhãn. Trong ngăn xếp nhãn của gói có thể có nhiều hơn một nhãn. Khi đó,

nhãn ở đáy của ngăn xếp có giá trị BS bằng 1, các nhãn khác có giá trị BS

bằng 0.

• TTL (Time To Live) – Thông thường các bit TTL là một bản sao trực tiếp của

các bit TTL trong tiêu đề gói IP. Chúng giảm giá trị đi một đơn vị khi gói đi

qua mỗi chặng để tránh lặp vòng vô hạn. TTL cũng có thể được sử dụng khi

các nhà điều hành mạng muốn dấu cấu hình mạng nằm bên dưới.

2.3.2 Làm việc với không gian nhãn

Các dạng không gian nhãn

Nhãn ấn định giữa các LSR được lấy từ không gian nhãn. Có hai dạng không

gian nhãn là: không gian nhãn theo từng giao diện và không gian nhãn theo nút (tất cả

các giao diện). Cả hai loại không gian nhãn này được minh họa trên hình 2.6.

Đối với trường hợp không gian nhãn theo từng giao diện, nhãn được kết hợp với

một giao diện nào đó trên một LSR. Không gian nhãn này thường được sử dụng với

các mạng ATM và FR, trong đó các nhãn nhận dạng kênh ảo được kết hợp với một

giao diện. Không gian nhãn loại này thích hợp khi hai thực thể đồng cấp được kết nối

trực tiếp trên một giao diện, và nhãn được sử dụng chỉ để nhận dạng lưu lượng gửi trên

giao diện. Nếu LSR sử dụng một giá trị giao diện để giữ một bản ghi các nhãn trên

mỗi giao diện, thì một giá trị nhãn có thể được tái sử dụng tại mỗi giao diện. Theo một

nghĩa nào đó, bộ nhận dạng giao diện này trở thành một nhãn bên trong tại LSR, khác

với nhãn bên ngoài được gửi giữa các LSR.

Hình 2.6 Các loại không gian nhãn



Dạng không gian nhãn thứ hai là không gian nhãn theo từng nút. Trong trường

hợp này, nhãn đến được dùng chung cho tất cả các giao diện ở trên nút. Điều này có

nghĩa là nút (host hay LSR) phải ấn định nhãn trên tất cả các giao diện.

Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn

Một yêu cầu cần thiết đối với nhãn là một nhãn phải nhận dạng một FEC sao cho

không có sự nhầm lẫn. Điều này nghe có vẻ đơn giản nhưng cũng không quá dễ để

thực hiện. Chẳng hạn, một nút nào đó có thể nhận được cùng một nhãn từ hai nút khác

nhau gửi đến, hay một ví dụ khác là một nhãn có thể nhận được từ một nút không kết

nối trực tiếp.

Trong bất cứ trường hợp nào thì một LSR không được liên kết nhãn với hai FEC

khác nhau trừ khi nó có phương pháp nào đó để nhận biết rằng gói đang đến là của

LSR nào. Vì vậy, mặc dù MPLS có nhiều qui tắc trong việc liên kết nhãn với FEC,

song ý tưởng chính ở đây là mỗi LSR phải có khả năng hiểu và thông dịch nhãn với

FEC tương ứng của nó.

Hình 2.7 đưa ra bốn kịch bản về việc MPLS thiết lập các qui tắc về tính duy nhất

của nhãn trong không gian nhãn. Trong các kịch bản này, chúng ta sử dụng các kí hiệu

Ru và Rd tương ứng cho LSR đường lên và LSR đường xuống.

Hình 2.7 Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn

• Kịch bản 1: LSR Rd liên kết nhãn L1 với FEC F và gửi liên kết này tới LSR

đồng cấp Ru1.

• Kịch bản 2: LSR Rd liên kết nhãn L2 với FEC F và gửi liên kết này tới LSR

đồng cấp Ru2.

• Kịch bản 3: LSR Rd liên kết nhãn L với FEC F1 và gửi liên kết này tới LSR

đồng cấp Ru1.



• Kịch bản 4: LSR Rd liên kết nhãn L với FEC F2 và gửi liên kết này tới LSR

đồng cấp Ru2.

Với các kịch bản 1 và 2 có vấn đề cục bộ là liệu L1 có bằng L2. Với các kịch bản

3 và 4, qui tắc sau được áp dụng: nếu khi Rd nhận được 1 gói mà nhãn trên cùng của

nó là L, Rd có thể xác định liệu nhãn đó được đặt vào bởi Ru1 hay Ru2, lúc đó MPLS

không yêu cầu F1 bằng F2. Do đó, với kịch bản 3 và 4, Rd đang sử dụng các không

gian nhãn khác nhau để phân bổ liên kết tới Ru1 và Ru2. Đó là ví dụ về việc sử dụng

không gian nhãn theo từng giao diện.

2.3.3 Sử dụng ngăn xếp nhãn

MPLS được thiết kế để mở rộng các mạng lớn và hỗ trợ chuyển mạch nhãn với

các hoạt động phân cấp. Sự hỗ trợ này dựa trên khả năng của MPLS là trong gói có thể

mang nhiều hơn một nhãn. Ngăn xếp nhãn cho phép các LSR hoán đổi thông tin và

hoạt động như các nút biên giữa các miền trong mạng lớn. Các LSR bên trong một

miền không liên quan đến các đường đi liên miền hay các nhãn kết hợp với những

đường đi này.

Quá trình xử lý một gói được dán nhãn là độc lập hoàn toàn với mức phân cấp,

nghĩa là mức nhãn không liên quan đến LSR. Để đơn giản, quá trình xử lý luôn dựa

vào nhãn trên cùng mà không xem xét đến khả năng là có thể một số nhãn khác đã ở

trên nó trước đây hay một số nhãn khác đang ở bên dưới nó lúc này. Nếu ngăn xếp

nhãn của gói có độ sâu m, nhãn tại đáy của ngăn xếp được xem như là nhãn mức 1,

nhãn trên nó là nhãn mức 2, và nhãn trên cùng là nhãn mức m.

Trên hình 2.8, chúng ta có ba LSR là thành viên của cùng một miền B với LSR A

và LSR C là các bộ định tuyến biên. Giả định rằng miền này là miền chuyển tiếp,

nghĩa là các gói không bắt đầu hay kết thúc tại đây, và người ta muốn cô lập các LSR

bên trong miền khỏi những hoạt động bên ngoài miền.

Hình 2.8 Ứng dụng các mức nhãn khác nhau trong chuyển tiếp liên miền



LSR X và LSR Y là các bộ định tuyến biên được thiết kế cho miền A và miền C.

Để phát hành các địa chỉ từ miền C, LSR Y phân phát thông tin tới LSR C, LSR C lại

phân phát thông tin đến LSR A, sau đó LSR A phân phát thông tin tới LSR X. Thông

tin không được phân phát tới LSR B vì nó chỉ đóng vai trò là LSR bên trong của miền

B. Có hai mức nhãn được sử dụng. Khi lưu lượng đi qua miền B, nhãn tương ứng với

“Mức nhãn 1” được sử dụng và các nhãn liên quan đến hoạt động liên miền được đẩy

xuống trong ngăn xếp nhãn của gói. Khi gói ra khỏi miền B, các nhãn thuộc “Mức

nhãn 2” lại được lấy ra từ ngăn xếp để phục vụ cho các hoạt động xử lí liên miền.

Hình 2.9 minh họa ví dụ về sử dụng ngăn xếp nhãn. Các nút A, B, G và H là nút

bên ngoài (LSR lối vào và ra), còn miền bên trong gồm các nút C, D, E và F. Các bảng

LSR tại nút C và F có ngăn xếp nhãn với độ sâu là 2. Các bảng LSR D và LSR E có

ngăn xếp nhãn với độ sâu 1. Trong ví dụ này, các khả năng MPLS được mở rộng ra

ngoài tới các nút A, B, G và H. Đằng sau những nút này có thể là các nút không có khả

năng MPLS, chẳng hạn như các trạm làm việc hay máy chủ.

Hình 2.9 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR E lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp

Nút A gửi một gói tới nút C với nhãn 21. Nút C hỏi bảng nhãn của nó, sau đó

quyết định rằng nhãn được đẩy xuống và nhãn 33 được sử dụng giữa nút C và nút D.

Gói gửi tới nút D có 2 nhãn, nhưng nhãn 21 không được kiểm tra. Bảng nhãn của nút

D chỉ đạo nó hoán đổi nhãn 33 với nhãn 14 và chuyển tiếp gói ra giao diện e, tuyến nối

đến nút E. Khi nút E nhận được gói này, bảng nhãn hướng dẫn nó lấy nhãn tiếp theo từ

ngăn xếp và sau đó gửi gói tới giao diện s. Bây giờ chỉ còn 1 nhãn trong tiêu đề. Tại

nút F, giá trị nhãn 21 trên giao diện b được liên kết với nhãn 70 trên giao diện d, tuyến

nối tới nút G.

Trường hợp thứ hai trong ví dụ trên hình 2.9 là một gói đến từ nút B với giá trị

nhãn 42. Bảng nhãn tại nút C chỉ ra rằng nhãn này được đẩy vào ngăn xếp, và nhãn 33

được sử dụng như là nhãn bên trên. Quá trình xử lý sau đó giống như trong trường hợp

thứ nhất cho tới khi gói đến nút F. Đến đây, nhãn 42 được lấy ra và liên kết với nhãn

61 trên giao diện c, tuyến nối đến nút H.

Trong ví dụ này, chỉ cần một liên kết nhãn sử dụng tại các LSR bên trong để xử

lý hai nhãn bên ngoài. Tất nhiên, trong trường hợp tổng quát có thể liên kết hàng ngàn



nhãn từ các nút bên ngoài tới một nhãn ở bên trong miền.

Hình 2.10 biểu diễn một ví dụ khác. Trong ví dụ này, LSR F thực hiện lấy nhãn

ra khỏi ngăn xếp chứ không phải là LSR E như ví dụ trên. LSR E xử lý nhãn bên trên

như là LSR D đã làm.

Hình 2.10 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR F lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp

Hình 2.11 minh họa thêm một ví dụ về ngăn xếp nhãn. Trong ví dụ này, các nút

G và H không là các LSR. Chúng là các trạm đầu cuối, chẳng hạn như bộ định tuyến

hay máy chủ và không được cấu hình để hỗ trợ các hoạt động MPLS. Như trên hình vẽ

có thể thấy, đã xảy ra hai lần lấy nhãn từ ngăn xếp, đầu tiên là tại LSR E và sau đó là

tại LSR F.

Hình 2.11 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: nhãn được lấy hai lần tại LSR E và F

Cả ba kịch bản sử dụng ngăn xếp nhãn trong các hình 2.9 – 2.13 đều được cho

phép sử dụng trong mạng MPLS.

2.3.4 Duy trì nhãn

MPLS định nghĩa hai chế độ để duy trì nhãn (Label Retention) là đầy đủ và hạn

chế. Trong chế độ duy trì nhãn đầy đủ các liên kết nhãn được lưu giữ trong cả các nút

đường lên và đường xuống. Trong chế độ duy trì nhãn hạn chế LSR chỉ lưu giữ liên

kết nhãn được ấn định bởi LSR đường xuống.

Một cách tóm tắt, hoạt động duy trì hay huỷ bỏ nhãn được mô tả như sau. Một

LSR đường lên (Ru) có thể nhận một liên kết nhãn với một FEC nào đó từ một LSR



đường xuống (Rd), mặc dù Rd này không là chặng kế tiếp của Ru (hay không còn là

chặng kế tiếp của Ru) với FEC đó. Ru có hai sự lựa chọn: giữ một bản ghi về liên kết

hoặc loại bỏ nó. Nếu Ru giữ một bản ghi về liên kết, nó có thể sử dụng lại liên kết này

trong trường hợp Rd trở thành chặng kế tiếp sau đó. Nếu Ru loại bỏ những liên kết

như vậy thì trong trường hợp Rd trở thành chặng kế tiếp sau đó, liên kết sẽ phải yêu

cầu lại.

Trong trường hợp LSR hỗ trợ chế độ duy trì nhãn đầy đủ, nó sẽ duy trì các liên

kết nhãn nhận được từ các LSR không là chặng kế tiếp của nó. Còn nếu LSR hỗ trợ

chế độ duy trì nhãn hạn chế thì nó sẽ loại bỏ những liên kết như vậy.

2.3.5 Hợp nhất nhãn

Khi sử dụng hợp nhất nhãn (Label Merging), nhiều gói đến với nhãn khác nhau

được gán một nhãn duy nhất trên giao diện lối ra (cùng giao diện). Ý tưởng được minh

hoạ trong hình 2.12. LSR C gửi 3 gói tới LSR D, với nhãn 21, 24, và 44 trong các tiêu

đề nhãn. LSR D hợp nhất những nhãn này vào trong nhãn 14 và gửi 3 gói tới LSR E.

Hình 2.12 Hợp nhất nhãn

MPLS hỗ trợ hai loại LSR: có thể thực hiện hoạt động hợp nhất và không hỗ trợ

hoạt động hợp nhất nhãn. Những qui tắc cơ bản cho cả hai loại LSR này là khá đơn

giản. Một LSR hỗ trợ hợp nhất nhãn chỉ cần gán một nhãn cho các FEC, trong khi đó

một LSR không hỗ trợ hợp nhất nhãn phải thực hiện liên kết nhãn cho từng FEC.

Nhiều kết quả xung quanh việc hợp nhất nhãn đã giúp giải quyết được vấn đề thực

hiện MPLS trên các mạng ATM.

2.4 Liên kết nhãn với FEC

2.4.1 Các phương pháp liên kết nhãn

Liên kết tại chỗ và liên kết xa

Hoạt động liên kết nhãn xảy ra tại LSR, trong đó một nhãn được kết hợp với một

FEC. Liên kết nhãn tại chỗ là trường hợp khi chính bộ định tuyến thiết lập quan hệ

giữa nhãn với một FEC. Bộ định tuyến có thể thiết lập quan hệ này khi nó nhận lưu

lượng hay thông tin điều khiển từ một nút lân cận. Một giải pháp đơn giản là chỉ định

một nhãn cho mỗi tiền tố địa chỉ IP nó biết và sau đó phân phát những quan hệ này

theo các qui tắc đã trình bày ở trên để đảm bảo tính duy nhất của nhãn trong không



gian nhãn. Liên kết xa là hoạt động trong đó một nút lân cận chỉ định một liên kết nhãn

tới nút cục bộ. Thông thường điều này được thực hiện với các bản tin điều khiển,

chẳng hạn như bản tin phân bổ nhãn.

Liên kết đường lên và liên kết đường xuống

Như mô tả trên hình 2.13, liên kết nhãn đường xuống liên quan tới phương pháp

trong đó liên kết nhãn được thực hiện bởi LSR đường xuống, còn đối với liên kết nhãn

đường lên thì bởi LSR đường lên. Thuật ngữ đường xuống chỉ hướng từ nguồn đến

đích, còn đường lên là từ đích đến nguồn.

Hình 2.13 Liên kết đường lên và đường xuống

Khi bộ định tuyến đường lên (Ru) gửi một gói tới bộ định tuyến đường xuống

(Rd), gói này đã được nhận dạng trước đó như là một thành viên của một FEC và nhãn

L được kết hợp với FEC. Khi đó, L là nhãn lối ra của Ru và là nhãn lối vào của Rd.

2.4.2 Tổ hợp FEC

Cách đơn giản nhất để phân chia lưu lượng vào trong các FEC là tạo một FEC

riêng biệt cho mỗi tiền tố địa chỉ xuất hiện trong bảng định tuyến, như biểu diễn trong

hình 2.14(a). Giải pháp này có thể tạo ra một tập các FEC cho phép cùng đi một đường

tới nút lối ra. Tuy nhiên, có thể thấy rằng việc tạo ra những FEC riêng biệt bên trong

một miền MPLS trong trường hợp này là không hợp lí. Theo quan điểm MPLS, có thể

hợp nhất những FEC đó thành một FEC chung. Thủ tục liên kết một nhãn duy nhất với

tập hợp các FEC trong cùng miền MPLS và áp dụng nhãn đó cho tất cả lưu lượng

trong những FEC này được gọi là sự tổ hợp FEC (FEC Aggregation).



(a) Các FEC riêng biệt cho mỗi tiền tố địa chỉ

(b) Tổ hợp FEC

Hình 2.14 Sử dụng FEC riêng biệt cho mỗi tiền tố địa chỉ và tổ hợp FEC

Khả năng tổ hợp tạo ra sự lựa chọn: liên kết một nhãn với riêng một FEC, hay

liên kết một nhãn với tổ hợp FEC và sử dụng nhãn kết hợp cho tất cả lưu lượng bên

trong tổ hợp, như biểu diễn trên hình 2.14(b). Sự tổ hợp cho phép giảm số lượng nhãn

cần thiết để xử lý một tập các gói và cũng có thể giảm lưu lượng điều khiển phân bổ

nhãn. Một tập các FEC trong miền MPLS có thể được tổ hợp vào trong một FEC duy

nhất, một tập các FEC, hay không được tổ hợp gì cả.

2.4.3 Các chế độ điều khiển liên kết nhãn

MPLS hỗ trợ hai chế độ điều khiển liên kết nhãn với FEC. Chúng được gọi là chế

độ điều khiển độc lập (Independent Control Mode) và chế độ điều khiển tuần tự

(Ordered Control Mode).

Chế độ điều khiển độc lập

Trong chế độ điều khiển độc lập, bộ định tuyến liên kết nhãn với mỗi FEC mà nó

biết. Do đó, mỗi FEC (tối thiểu là mỗi tiền tố địa chỉ IP) có một nhãn được liên kết với

nó. Hiển nhiên là các giao thức định tuyến IP, chẳng hạn như OSPF, đã được sử dụng

trước đó để có được thông tin cần thiết. Các thông tin này được đặt trong bảng định



tuyến IP.

Chúng ta có thể hỏi, tại sao nhãn được liên kết với mọi tiền tố địa chỉ IP. Xét cho

cùng, một số địa chỉ không được sử dụng để chuyển tiếp lưu lượng. Tuy nhiên, như sẽ

thấy trong chương sau, thủ tục liên kết nhãn cho phép thời gian hội tụ nhanh hơn trong

trường hợp một tuyến đường được thay đổi.

Như trên hình 2.15, LSR D đang thông báo với các LSR đồng cấp rằng nhãn cục

bộ của nó là 40 được liên kết với tiền tố địa chỉ IP 192.168.20.0/24. Một ý tưởng quan

trọng đằng sau hoạt động này là ở chỗ các nút lân cận của D sẽ sử dụng nhãn 40 khi

gửi lưu lượng tới nút D với tiền tố địa chỉ như vậy. Nói cách khác, nút đường lên sẽ sử

dụng giá trị nhãn được gán bởi nút đường xuống khi gửi lưu lượng với nhãn/prefix cho

nút đã thực hiện gán nhãn.

Nhãn 40 sẽ được sử dụng bởi nút đường lên C khi gửi mọi gói IP với địa chỉ đích

192.168.20.x tới nút D. Tuy nhiên, nút D sẽ không sử dụng nhãn 40 cho lưu lượng tới

nút E, I và J. Chẳng hạn, khi gửi lưu lượng tới nút E, nút D sẽ sử dụng nhãn đã được

gửi cho nó từ nút E.

Chúng ta nhấn mạnh lại là ở đây nút D phát hành (quảng cáo) nhãn 40 với tiền tố

địa chỉ 192.168.20.0/24 tới tất cả các thực thể đồng cấp phân bổ nhãn với nó. Việc các

thực thể đồng cấp có sử dụng nhãn này hay không còn tuỳ thuộc vào quan hệ đường

lên hay đường xuống của chúng với nút D.

C D E

I

J

40

40

40

40

40 = Phát hành liên kết nhãn 40 với 192.168.20.0/24

Hình 2.15 Chế độ điều khiển độc lập

Một ưu điểm của chế độ điều khiển độc lập là ở chỗ các hoạt động liên kết nhãn

chỉ xảy ra sau khi sự phát hành địa chỉ được thực hiện. Sự phát hành địa chỉ cho phép

hội tụ định tuyến nhanh, do vậy các liên kết nhãn cũng được thiết lập khá nhanh và

đảm bảo mạng sử dụng các nhãn hiệu quả về mặt thời gian.

Điều khiển độc lập nên được thiết lập sao cho các LSR lân cận cùng thống nhất

về các FEC (tiền tố địa chỉ) mà chúng sẽ sử dụng. Nếu không có sự thống nhất này,

một số FEC có thể không có LSP đi kèm và như vậy sẽ không hiệu quả. Chẳng hạn,

trong ví dụ trên hình 2.15, cả hai LSR C và D có thể đang liên kết cùng lúc với những



sự lựa chọn khác nhau về FEC và điều này dẫn đến sự không nhất quán. Tuy nhiên,

trên thực tế bộ định tuyến chỉ quan tâm đến các nhãn khi chúng liên quan tới dòng lưu

lượng đường xuống, nghĩa là tới chặng tiếp theo được kết hợp với FEC (tiền tố địa chỉ

192.168.10.0/24). Do đó, nếu nút C đang chuyển tiếp lưu lượng tới D, nó sẽ sử dụng

liên kết nhãn được phát hành bởi D, và như vậy sự không nhất quán sẽ không xảy ra.

Chế độ điều khiển tuần tự

Chế độ liên kết nhãn thứ hai là điều khiển tuần tự, trong đó việc liên kết nhãn

được điều khiển một cách có trật tự. Chế độ này được phân biệt theo cách thức xảy ra

việc chỉ đạo liên kết nhãn (từ LSR lối vào hay LSR lối ra của một LSP).

Không như điều khiển độc lập, điều khiển tuần tự đảm bảo rằng tất cả các LSR

sử dụng cùng FEC như phát hành ban đầu. Chế độ này cũng cho phép nhà quản trị

mạng sử dụng một số phương pháp để điều khiển việc thiết lập LSP. Chẳng hạn, tại

LSR lối ra nhà quản trị có thể cấu hình các danh sách hướng dẫn LSR thực hiện liên

kết FEC với LSP nào.

Nhược điểm của chế độ điều khiển tuần tự so với điều khiển độc lập là ở chỗ nó

cần nhiều thời gian hơn để thiết lập LSP. Một số người xem điều này như là một lượng

“trễ” không đáng kể, song một số người khác lại cho rằng điều khiển tuần tự là không

tiện lợi.

MPLS hỗ trợ cả hai chế độ điều khiển trên, nhưng cần nhớ rằng điều khiển tuần

tự nên được thực hiện tại tất cả các LSR nếu nó hiệu quả. Chúng ta sẽ còn trở lại với

điều khiển tuần tự trong các phần sau khi nói về định tuyến ràng buộc.

2.4.4 Phân bổ liên kết nhãn

Có hai kiểu phân bổ liên kết nhãn: không theo yêu cầu và theo yêu cầu.

Thủ tục điều khiển độc lập giới thiệu ở trên là ví dụ về phân bổ nhãn không theo

yêu cầu, khi LSR không chỉ ấn định mà còn phát hành (phân tán) các liên kết nhãn tới

tất cả các nút lân cận (đường lên và đường xuống) mà không quan tâm đến việc những

LSR lân cận đó có cần liên kết như vậy hay không. Hình 2.16 minh họa cho kiểu phân

bổ nhãn không theo yêu cầu.

Hình 2.16 Phân bổ liên kết nhãn không theo yêu cầu



Kiểu phân bổ nhãn thứ hai là theo yêu cầu. Khi đó, liên kết nhãn chỉ xảy ra nếu

LSR nhận được yêu cầu thực hiện. Hình 2.17 minh họa cho kiểu phân bổ liên kết nhãn

theo yêu cầu.

Bb d C ca D ad dca

172.16.1.1 172.16.2.1

1. Yêu cầu

2. Gán 21

3. Yêu cầu

4. Gán 30

5. Yêu cầu

6. Gán 21

7. Yêu cầu

8. Gán 55

Hình 2.17 Phân bổ liên kết nhãn theo yêu cầu

2.5 Hoạt động của MPLS

2.5.1 Hoạt động cơ bản

Một miền MPLS bao gồm các bộ định tuyến MPLS đặt kế tiếp nhau và liên tục.

FEC cho một gói được xác định bằng một hoặc nhiều tham số do người quản trị mạng

chỉ định. Cơ chế chuyển tiếp của MPLS được thực hiện bằng cách tra cứu trong một

bảng LIB đã định nghĩa trước (ánh xạ giữa các giá trị nhãn và các địa chỉ của bước tiếp

theo). Một PHB (Per Hop Behavior) có thể được xác định ở mỗi LSR cho một FEC

nào đó. PHB xác định mức ưu tiên khi xếp hàng gói tương ứng với FEC và chính sách

hủy gói (khi nghẽn mạch).

Các gói tin được gửi có thể có cùng LER vào và ra nhưng FEC khác nhau. Khi

đó, chúng được đánh nhãn khác nhau, được xử lý theo PHB khác nhau ở các LSR, và

có thể được vận chuyển qua mạng theo các LSP khác nhau.

Ba khái niệm cơ bản của MPLS là FEC, LSP và nhãn. Phần quan trọng nhất

trong MPLS chính là quan hệ hoạt động của ba thành phần này. Về cơ bản, MPLS

phân lưu lượng vào thành các loại FEC. Lưu lượng thuộc một FEC sẽ được chuyển

qua miền MPLS theo một đường LSP. Từng gói dữ liệu sẽ được xem như thuộc một

FEC bằng việc sử dụng các nhãn cục bộ. Một LSR phải biết rõ LSP cho một FEC, phải

dành một nhãn đến cho LSP tương ứng và phải thông báo nhãn đó cho các LSR khác

gửi gói thuộc FEC này.

MPLS thực hiện bốn bước như minh họa trên hình 2.18 để chuyển gói tin qua

một miền MPLS.



Hình 2.18 Hoạt động chuyển gói tin qua miền MPLS

Bước 1 – Báo hiệu

Với bất kì loại lưu lượng nào vào mạng MPLS, các bộ định tuyến sẽ xác định

một liên kết giữa nhãn với lớp chuyển tiếp FEC của lưu lượng đó. Sau khi thực hiện

thủ tục liên kết nhãn như trên, mỗi bộ định tuyến sẽ tạo các mục trong bảng cơ sở dữ

liệu thông tin nhãn LIB. Tiếp đó, MPLS thiết lập một đường dẫn chuyển mạch nhãn

LSP và các tham số về QoS của đường đó.

Để thực hiện bước 1, cần phải có hai giao thức cho phép trao đổi thông tin giữa

các bộ định tuyến là:

- Giao thức định tuyến bên trong một miền để trao đổi các thông tin về đường đi;

- Giao thức phân bổ nhãn.

Giao thức định tuyến cho phép xác định cấu trúc cũng như tình trạng hoạt động

hiện thời của mạng. Dựa vào các thông tin đó, một LSP có thể được gán cho một FEC.

Như vậy, giao thức định tuyến phải có khả năng thu thập và sử dụng thông tin để hỗ

trợ các yêu cầu QoS của FEC.

Các nhãn được gán cho các gói ứng với FEC của nó. Vì giá trị của nhãn chỉ

mạng tính cục bộ giữa hai bộ định tuyến kề nhau nên cần phải có cơ chế đảm bảo tính

xuyên suốt giữa các bộ định tuyến trên cùng LSP nhằm thống nhất về việc liên kết giá

trị nhãn với FEC. Như vậy, cần có một giao thức để phân bổ nhãn giữa các LSR.

Bước 2 – Dán nhãn

Khi một gói đến bộ định tuyến LER đầu vào, LER sau khi xác định các tham số

QoS sẽ phân gói này vào một loại FEC, tương ứng với một LSP nào đó. Sau đó, LER

gán cho gói này một nhãn phù hợp và chuyển tiếp gói dữ liệu vào trong mạng. Nếu

LSP chưa có sẵn thì MPLS phải thiết lập một LSP mới như ở bước 1.



Bước 3 – Vận chuyển gói dữ liệu

Sau khi đã vào trong mạng MPLS, tại mỗi LSR gói dữ liệu sẽ được xử lý như sau:

- Bỏ nhãn các gói đến và gán cho chúng một nhãn mới ở đầu ra (đổi nhãn);

- Chuyển tiếp gói dữ liệu đến LSR kế tiếp dọc theo LSP.

Bước 4 – Tách nhãn

Bộ định tuyến biên LER ở đầu ra của miền MPLS sẽ cắt bỏ nhãn, phân tích tiêu

đề IP (hoặc xử lý nhãn tiếp theo trong ngăn xếp) và chuyển tiếp gói dữ liệu đó đến

đích.

2.5.2 Định tuyến

Khái niệm định tuyến trong mạng MPLS đề cập đến việc chọn LSP cho một FEC

nào đó. Nói chung các LSP có thể được thiết lập bằng một trong ba cách: định tuyến

từng chặng (hop-by-hop routing), định tuyến hiện (ER – Explicit Routing) hoặc định

tuyến ràng buộc (CR – Constrained Routing).

Định tuyến từng chặng

Định tuyến từng chặng tương tự như phương pháp được sử dụng hiện nay trong

mạng IP truyền thống. Các giao thức định tuyến truyền thống như OSPF, BGP hay

PNNI được sử dụng, và mỗi LSR lựa chọn một cách độc lập tuyến kế tiếp đối với một

FEC cho trước. Mỗi nút MPLS xác định nội dung của LIB bằng việc tham chiếu tới

bảng định tuyến IP của nó. Với mỗi lối vào trong bảng định tuyến, mỗi nút sẽ thông

báo một liên kết (chứa một địa chỉ mạng và một nhãn) tới các nút lân cận.

Phương pháp định tuyến này hỗ trợ vài ưu điểm của MPLS như chuyển mạnh

nhãn nhanh, có thể dùng ngăn xếp nhãn và xử lý khác nhau với các FEC trên cùng một

tuyến. Tuy nhiên, do có hạn chế về các tham số trong giao thức định tuyến nên định

tuyến từng chặng không hỗ trợ tốt việc xử lý lưu lượng và các chính sách quản trị.

Định tuyến hiện

Định tuyến hiện tương tự như định tuyến nguồn. Trong phương pháp này không

một nút nào được cho phép lựa chọn chặng kế tiếp. Thay vào đó, một LSR được lựa

chọn trước, thường là LSR lối vào hay LSR lối ra, sẽ xác định danh sách các nút mà

ER-LSP đi qua. Đường dẫn đã được xác định có thể là không tối ưu. Song do các

tuyến có thể chọn trước nên định tuyến hiện cho phép đơn giản hóa công việc quản trị.

Dọc đường dẫn các tài nguyên có thể được đặt trước để đảm bảo QoS cho lưu lượng

dữ liệu. Điều này làm cho kĩ thuật lưu lượng thực hiện dễ dàng hơn, các dịch vụ phân

biệt có thể được cung cấp bằng cách sử dụng các luồng dựa trên chính sách hay

phương pháp quản trị mạng.

Hình 2.19 thể hiện ví dụ về định tuyến hiện. Các đường đi được xác định bắt đầu

tại bộ định tuyến lối vào A, sau đó tới B và D rồi ra tại F. Trong trường hợp này định

tuyến hiện không cho phép đường đi qua các LSR C và E. Các đường đi trong định

tuyến hiện được mã hoá trong bản tin yêu cầu nhãn và có thể được thiết lập bằng việc



sử dụng các bản tin LDP.

Hình 2.19 Ví dụ về định tuyến hiện

Cũng như các chức năng khác của MPLS, chức năng định tuyến hiện được chia

làm hai phần là điều khiển và chuyển tiếp. Thành phần điều khiển chịu trách nhiệm

thiết lập trạng thái chuyển tiếp dọc theo tuyến hiện. Thành phần chuyển tiếp sử dụng

trạng thái chuyển tiếp được thiết lập bởi thành phần điều khiển cũng như thông tin có

trong các gói tin để truyền chúng dọc theo tuyến hiện.

Định tuyến ràng buộc

Một thuật toán định tuyến có tính đến các yêu cầu về lưu lượng của nhiều luồng

và tài nguyên hiện có tại các nút trong mạng được xem là thuật toán định tuyến có

ràng buộc. Mạng sử dụng thuật toán định tuyến ràng buộc có thể biết được mức độ sử

dụng mạng hiện tại, dung lượng mạng còn lại và các dịch vụ được cam kết. Định tuyến

ràng buộc có thể được sử dụng cùng với MPLS để thiết lập các LSP. IETF đã định

nghĩa thành phần CR-LDP để làm cho việc thiết lập đường đi dựa trên các ràng buộc

trở nên thuận tiện hơn.

Các tham số được tính đến trong định tuyến ràng buộc có thể là đặc tính liên kết

(băng thông, trễ, …), số bước nhảy (hop count) hay QoS. Các LSP được thiết lập gọi là

CR-LSP, trong đó thông tin ràng buộc có thể là các chặng định tuyến hiện hay các yêu

cầu QoS. Các chặng định tuyến hiện chỉ ra đường đi nào được dùng, còn các yêu cầu

QoS chỉ ra những tuyến và cơ chế xếp hàng hay lập lịch nào được sử dụng cho luồng

lưu lượng.

Khi sử dụng định tuyến ràng buộc, có thể một đường đi có trị giá (cost) tổng cộng

lớn hơn nhưng chịu tải ít hơn sẽ được lựa chọn. Tuy nhiên, trong khi định tuyến ràng

buộc gia tăng hiệu năng mạng thì nó cũng bổ sung thêm độ phức tạp trong việc tính

toán định tuyến vì đường dẫn được lựa chọn phải thoả mãn các yêu cầu QoS của LSP.

Định tuyến ràng buộc là một kĩ thuật quan trọng trong MPLS. Nó liên quan đến khá

nhiều vấn đề và sẽ được trình bày chi tiết hơn trong chương 3.

2.5.3 Quá trình gán và phân bổ nhãn

Khi xuất hiện một LSR mới trong mạng MPLS hay bắt đầu khởi tạo mạng, các



thành viên LSR trong mạng phải liên lạc khai báo với nhau thông qua bản tin Hello.

Sau khi bản tin này được gửi, một phiên giao dịch giữa hai LSR được thực hiện. Thủ

tục trao đổi là giao thức LDP. Ngay sau khi cơ sở dữ liệu nhãn LIB được tạo ra trong

LSR, nhãn được gán cho mỗi FEC mà LSR nhận biết được.

Đối với trường hợp định tuyến dựa trên đích đơn hướng (unicast), FEC tương

đương với tiền tố (prefix) trong bảng định tuyến IP. Như vậy, nhãn được gán cho mỗi

tiền tố trong bảng định tuyến IP và bảng chuyển đổi chứa trong LIB. Bảng chuyển đổi

định tuyến này được cập nhật liên tục. Khi xuất hiện những tuyến nội vùng mới, giá trị

nhãn mới sẽ được gán cho tuyến mới.

Như ở trên đã đề cập, phương pháp gán và phân bổ nhãn này được gọi là gán

nhãn điều khiển độc lập và phân bổ nhãn không theo yêu cầu. Việc liên kết các nhãn

được quảng bá ngay đến tất cả các bộ định tuyến thông qua giao thức phân bổ nhãn.

Hoạt động phân bổ nhãn cũng như đặc điểm và khả năng của các giao thức phân bổ

nhãn là những nội dung quan trọng và sẽ được trình bày chi tiết hơn trong chương 3.

2.5.4 Các chế độ hoạt động

MPLS có thể hoạt động trong hai chế độ là:

• Chế độ khung,

• Chế độ tế bào.

2.5.4.1 Chế độ khung

Chế độ khung là thuật ngữ được sử dụng khi thực hiện chuyển tiếp gói với một

tiêu đề nhãn được bổ sung vào giữa các tiêu đề lớp 3 và lớp 2 của gói tin (hình 2.20).

Hình 2.20 Ví dụ khung MPLS với PPP/Ethernet là lớp liên kết dữ liệu

Do nhãn MPLS được chèn thêm vào gói tin như vậy nên bộ định tuyến gửi thông

tin phải có phương tiện gì đó thông báo cho bộ định tuyến nhận biết rằng gói đang

được gửi đi không phải là gói IP thuần mà là gói có nhãn (gói MPLS). Để thực hiện

chức năng này, một số dạng giao thức mới được định nghĩa trên lớp 2 như sau:

- Trong môi trường Ethernet, các gói truyền tải unicast hay multicast được gán

nhãn sẽ sử dụng các giá trị trường Ethertype tương ứng là 8847H hay 8848H.

Các giá trị này được sử dụng trực tiếp trên các phương tiện Ethernet, bao gồm

cả Fast Ethernet và Gigabit Ethernet.



- Trên kênh điểm-điểm sử dụng khuôn dạng PPP, giao thức điều khiển mạng

mới được gọi là MPLSCP (MPLS Control Protocol). Các gói MPLS được

đánh dấu bởi giá trị trường PPP Protocol là 0281H (đối với unicast) hay

0283H (đối với multicast).

2.5.4.2 Chế độ tế bào

Chế độ tế bào là thuật ngữ được sử dụng khi chúng ta có một mạng các chuyển

mạch ATM sử dụng MPLS trong mặt phẳng điều khiển để hoán đổi thông tin VCI/VPI

thay cho việc sử dụng báo hiệu ATM.

Trong chế độ tế bào, nhãn được mã hoá trong các trường VPI/VCI (hình 2.21).

Sau khi quá trình trao đổi thông tin nhãn được thực hiện trong mặt phẳng điều khiển,

trong mặt phẳng chuyển tiếp bộ định tuyến lối vào sẽ phân chia các gói vào trong các

tế bào ATM, dán nhãn cho chúng và thực hiện truyền. Các ATM LSR trung gian xử lý

các gói như một chuyển mạch ATM thông thường – chúng chuyển tiếp tế bào dựa trên

giá trị VPI/VCI và thông tin cổng vào. Cuối cùng, bộ định tuyến lối ra sẽ tổng hợp các

tế bào trở lại thành gói.

Hình 2.21 Truyền gói MPLS trong chế độ tế bào

Khi triển khai MPLS qua ATM cần phải giải quyết một số trở ngại sau đây:

- Hiện tại chưa có một cơ chế nào cho việc trao đổi trực tiếp các gói IP giữa hai

nút MPLS cận kề qua giao diện ATM. Tất cả các số liệu trao đổi qua giao

diện ATM phải được thực hiện qua kênh ảo ATM.

- Các tổng đài ATM không thể thực hiện việc kiểm tra nhãn hay địa chỉ lớp 3.

Khả năng duy nhất của tổng đài ATM là chuyển đổi VC đầu vào sang VC đầu

ra của giao diện ra.

Như vậy, cần phải xây dựng một số cơ chế để đảm bảo thực thi MPLS qua ATM

như sau:

- Do các gói IP trong mảng điều khiển không thể trao đổi trực tiếp qua giao

diện ATM, một kênh ảo VC phải được thiết lập giữa hai nút MPLS cận kề để

trao đổi gói mang thông tin điều khiển.

- Nhãn trên cùng trong ngăn xếp nhãn phải được sử dụng cho các giá trị



VPI/VCI.

- Các thủ tục gán và phân bổ nhãn phải được sửa đổi để đảm bảo các tổng đài

ATM không phải kiểm tra địa chỉ lớp 3.

2.6 KẾT CHƯƠNG

Chương này đã trình bày những khái niệm cơ bản liên quan đến MPLS, kiến trúc

và chức năng của các thành phần trong nút chuyển mạch nhãn, các hoạt động xử lí

nhãn cũng như các phương pháp và chế độ điều khiển liên kết nhãn với FEC. Những

vấn đề cốt yếu trong nguyên lí hoạt động của MPLS như định tuyến, các chế độ hoạt

động và các giao thức phân bổ nhãn cũng được trình bày một cách khái quát.

Sự tách biệt các chức năng điều khiển lớp mạng với hoạt động chuyển tiếp gói tin

trong MPLS cho phép các bộ định tuyến chuyển tiếp lưu lượng của người sử dụng với

tốc độ rất cao, đồng thời hỗ trợ nhiều dịch vụ đặc biệt từ đầu cuối tới đầu cuối. Quá

trình phân bổ nhãn là độc lập với quá trình truyền tin và được thực hiện thông qua các

giao thức phân bổ nhãn. Hoạt động gán và phân bổ nhãn phụ thuộc nhiều vào cấu trúc

mạng, lưu lượng điều khiển cũng như lưu lượng số liệu.

Trong quá trình phát triển mạng các dịch vụ có thể thay đổi nhưng cơ chế chuyển

tiếp về cơ bản là không 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 mặt phẳng chuyển tiếp. Một ví dụ điển hình là phiên bản IPv6 đã mở rộng

không gian địa chỉ thành 128 bit nhưng vẫn không có bất kì sự thay đổi nào trên hệ

thống chuyển tiếp đã tồn tại.


CHƯƠNG 3

MỘT SỐ VẤN ĐỀ KỸ THUẬT TRONG MPLS

Chương này trình bày chi tiết hơn về một số vấn đề kỹ thuật trong MPLS.

Chuyển mạch nhãn đa giao thức là một công nghệ mới và có rất nhiều vấn đề đặt ra

cần phải giải quyết. Tuy nhiên, trong khuôn khổ tài liệu này sẽ chỉ đề cập đến những

vấn đề cơ bản như các giao thức hỗ trợ cho việc phân bổ nhãn, kĩ thuật định tuyến ràng

buộc và kĩ thuật điều khiển lưu lượng. Một số vấn đề cũng rất quan trọng đối với

MPLS như chất lượng dịch vụ hay mạng riêng ảo sẽ được trình bày trong các tài liệu

khác.


q Giao thức phân bổ nhãn LDP

q Giao thức RSVP và ứng dụng trong MPLS

q Giao thức BGP và ứng dụng trong MPLS

q Định tuyến ràng buộc

q Kỹ thuật điều khiển lưu lượng

CHƯƠNG 3 - MỘT SỐ VẤN ĐỀ KỸ THUẬT TRONG MPLS


3.1 Giao thức phân bổ nhãn LDP

3.1.1 Giới thiệu

Giao thức phân bổ nhãn LDP được IETF đưa ra trong RFC 3036. Vị trí của giao

thức LDP và các mối quan hệ giữa LDP với các giao thức khác thể hiện trên hình 3.1.

LDP có thể hoạt động giữa các LSR kết nối trực tiếp hay không kết nối trực tiếp. Các

LSR sử dụng LDP để hoán đổi thông tin liên kết FEC/nhãn được gọi là các thực thể

đồng cấp LDP. Chúng hoán đổi thông tin này bằng việc xây dựng các phiên LDP.

Hình 3.1 Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS

LDP định nghĩa 4 loại bản tin là: thăm dò, phiên, phát hành và thông báo. Chức

năng mà các loại bản tin này thực hiện như sau:

• Bản tin thăm dò (Discovery) dùng để thông báo và duy trì sự có mặt của một

LSR trong mạng. Theo định kỳ, LSR gửi bản tin Hello qua cổng UDP với địa

chỉ multicast tới tất cả các bộ định tuyến trên mạng con.

• Bản tin phiên (Session) dùng để thiết lập, duy trì và xoá các phiên giữa các

LSR. Hoạt động này yêu cầu gửi các bản tin Initialization trên TCP. Sau khi

hoạt động này hoàn thành các LSR trở thành các đối tượng ngang cấp LDP.

• Bản tin phát hành (Advertisement) dùng để tạo, thay đổi và xoá các liên kết

nhãn với FEC. Những bản tin này được mang trên TCP. Một LSR có thể yêu

cầu một liên kết nhãn từ LSR lân cận bất cứ khi nào nó cần. Nó cũng phát

hành các liên kết nhãn bất cứ khi nào nó muốn tới một đối tượng ngang cấp

LDP nào đó sử dụng liên kết nhãn.

• Bản tin thông báo (Notification) dùng để cung cấp các thông báo lỗi, thông tin

chẩn đoán và thông tin trạng thái. Những bản tin này cũng được mang trên TCP.

Có thể nhận thấy là đa số các bản tin LDP (ngoại trừ bản tin thăm dò) chạy trên

giao thức TCP để đảm bảo độ tin cậy.



3.1.2 Thủ tục thăm dò LSR lân cận

Thủ tục thăm dò LSR lân cận của LDP chạy trên UDP và thực hiện như sau (hình

3.2):

• Mỗi LSR định kỳ gửi bản tin Hello tới tất cả giao diện của nó. Những bản tin

này được gửi trên UDP, với địa chỉ multicast của tất cả bộ định tuyến trên

mạng con.

• Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP. Như vậy, tại một thời

điểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có kết nối trực tiếp.

• Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó sẽ thiết

lập kết nối TCP đến LSR đó.

• Khi đó phiên LDP được thiết lập giữa hai LSR. Phiên LDP là phiên hai chiều,

nghĩa là mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi liên kết nhãn.

Hình 3.2 Thủ tục thăm dò LSR lân cận

Trong trường hợp các LSR không kết nối trực tiếp trong một mạng con, người ta

sử dụng một cơ chế bổ sung như sau:

• LSR định kỳ gửi bản tin Hello trên UDP đến địa điạ chỉ IP đã được khai báo

khi lập cấu hình. Phía nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin Hello

khác truyền ngược lại đến LSR gửi và việc thiết lập các phiên LDP được thực

hiện như trên.

3.1.3 Các bản tin LDP

3.1.3.1 Tiêu đề bản tin LDP

Mỗi bản tin LDP là một đơn vị dữ liệu giao thức PDU, được bắt đầu bằng tiêu đề

và sau đó là phần tải tin. Hình 3.3 chỉ ra các trường chức năng của tiêu đề LDP.



Hình 3.3 Tiêu đề LDP

Các trường trong tiêu đề LDP có chức năng cụ thể như sau:

• Version (Phiên bản): số phiên bản của giao thức, hiện tại là phiên bản 1.

• PDU Length (Độ dài PDU): tổng độ dài của PDU tính theo byte, không tính

trường phiên bản và trường độ dài.

• LDP Identifier (Nhận dạng LDP): nhận dạng không gian nhãn của LSR gửi

bản tin này. Bốn byte đầu tiên chứa địa chỉ IP được gán cho LSR là để nhận

dạng bộ định tuyến. Hai byte cuối nhận dạng không gian nhãn bên trong LSR.

Với LSR có không gian nhãn theo từng nút, trường này có giá trị bằng 0.

3.1.3.2 Mã hoá TLV

LDP sử dụng lược đồ mã hoá TLV (Type-Leng-Value) để mã hoá các thông tin

mang trong bản tin LDP. Như chỉ ra trên hình 3.4, LDP TLV được mã hoá thành ba

trường. Trường đầu tiên gồm 2 byte, trong đó sử dụng 14 bit để xác định kiểu và 2 bit

xác định cách hành động trong trường hợp LSR không nhận ra được kiểu. Trường thứ

hai là trường độ dài gồm 2 octet, và tiếp theo là trường giá trị có độ dài thay đổi.

Hình 3.4 Mã hoá TLV

Ý nghĩa của các trường cụ thể như sau:

• Bit U (Unknown TLV): TLV không biết;

• Bit F (Forward Unknown TLV): chuyển tiếp TLV không biết;

• Type (Kiểu): qui định cách mà trường Value được dịch;

• Length (Độ dài): xác định độ dài của trường giá trị;

• Value (Giá trị): có thể chứa các TLV khác.

Trong trường hợp TLV nhận được không xác định được kiểu, nếu bit U có giá trị

0 thì LSR sẽ gửi thông báo ngược lại nơi gửi và toàn bộ bản tin sẽ được bỏ qua. Nếu U

có giá trị 1, TLV không biết kiểu sẽ bị bỏ qua mà không có thông báo phản hồi lại phía

gủi, và phần còn lại của bản tin vẫn được xử lý như thể là TLV chưa biết kiểu này

không tồn tại.



Bit F chỉ được sử dụng khi bit U bằng 1 và bản tin LDP chứa bản tin chưa biết

kiểu này được truyền đi. Nếu bit F bằng 0 thì bản tin chưa biết kiểu sẽ không chuyển

đi cùng bản tin LDP chứa nó, còn nếu bit F bằng 1 thì bản tin chưa biết kiểu sẽ chuyển

đi cùng bản tin LDP chứa nó.

3.1.3.3 Khuôn dạng bản tin LDP

Tất cả các bản tin LDP có khuôn dạng như trên hình 3.5.

U Message Type Message Length

Message ID

15 160 31

Mandatory Parameters

Optional Parameters

Hình 3.5 Khuôn dạng bản tin LDP

Ý nghĩa của các trường trong khuôn dạng bản tin LDP như sau:

• Bit U (Unknown Message): liên quan đến bản tin chưa biết kiểu. Trong

trường hợp không biết kiểu của bản tin nhận được, nếu U = 0 thì một thông

báo sẽ được phản hồi lại cho phía gửi. Khi U = 1 thì bản tin sẽ bị bỏ qua mà

không có phản hồi.

• Message Type (Kiểu bản tin): chỉ ra kiểu bản tin là gì.

• Message Length (Độ dài bản tin): chỉ ra chiều dài của các phần nhận dạng

bản tin, các thông số bắt buộc và các thông số tuỳ chọn.

• Message ID (Nhận dạng bản tin): là một số nhận dạng duy nhất của bản tin.

Trường này có thể được sử dụng để kết hợp các bản tin Thông báo với một

bản tin khác.

• Mandatory Parameters (Các tham số bắt buộc): tuỳ thuộc vào từng bản tin

LDP.

• Optional Parameters (Các tham số tuỳ chọn): tuỳ thuộc vào từng bản tin

LDP.

Về nguyên tắc, mọi thông tin xuất hiện trong bản tin LDP đều có thể được mã

hoá theo TLV, nhưng các đặc tả LDP không phải luôn luôn sử dụng lược đồ này. Nó

không được sử dụng khi không cần thiết để tránh gây lãng phí. Chẳng hạn, không cần

thiết phải sử dụng khuôn dạng TLV nếu chiều dài của giá trị là cố định hay kiểu của

giá trị đã được biết và không phải chỉ định một nhận dạng kiểu.



3.1.3.4 Chức năng các bản tin LDP

Sau đây là chức năng của các bản tin LDP sử dụng trong quá trình phân bổ nhãn.

Bản tin Hello

Bản tin Hello (Chào hỏi) được trao đổi giữa hai LSR ngang cấp trong một phiên

phát hiện LDP. Một LSR lưu giữ bản ghi của các bản tin Hello được gửi từ các LSR

ngang cấp khác. Các cặp LSR thương lượng thời gian lưu giữ dùng cho bản tin Hello.

Mỗi cặp đề nghị một thời gian lưu giữ và thời gian lưu giữ được dùng sẽ là giá trị nhỏ

nhất được đề nghị trong các bản tin.

Bản tin Notification

Bản tin Notification (Thông báo) cho biết một lỗi không thể tránh khỏi, là kết

quả của quá trình xử lý bản tin hay trạng thái của phiên LDP. Nếu một LSR bắt gặp

một điều kiện mà cần phải thông báo tới LSR ngang cấp cùng với thông tin tư vấn hay

lỗi, nó gửi tới LSR đó một thông báo chứa TLV trạng thái mã hóa thông tin và các

TLV tùy chọn thêm. Nếu điều kiện là không thể tránh khỏi, sau khi gửi bản tin thông

báo, LSR chấm dứt phiên LDP bằng cách đóng kết nối TCP và loại bỏ tất cả các trạng

thái đã liên kết cùng với phiên này.

Bản tin Initialization

Các bản tin Initialization (Khởi tạo) được gửi khi bắt đầu một phiên LDP giữa

hai LSR để trao đổi các tham số và tuỳ chọn cho phiên. Các tham số này bao gồm:

• Chế độ phân bổ nhãn;

• Các giá trị bộ định thời;

• Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa hai LSR đó.

Cả hai LSR đều có thể gửi các bản tin Initialization và LSR nhận sẽ trả lời bằng

KeepAlive nếu các tham số được chấp nhận. Nếu có một tham số nào đó không được

chấp nhận thì LSR trả lời bằng thông báo có lỗi và phiên kết thúc.

Bản tin KeepAlive

Các bản tin KeeepAlive (Duy trì) được gửi định kỳ khi không có bản tin nào

được gửi để đảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khác đang

hoạt động tốt. Trong trường hợp không xuất hiện bản tin KeepAlive hay một số bản tin

khác của LDP trong khoảng thời gian nhất định thì LSR sẽ xác định đối phương hoặc

kết nối bị hỏng và phiên LDP bị dừng.

Bản tin Address và Address Withdraw

Một LSR gửi bản tin Address (Địa chỉ) đến LSR ngang cấp để thông báo các địa

chỉ giao diện của nó. LSR nhận bản tin địa chỉ sử dụng các địa chỉ nó biết để duy trì cơ

sở dữ liệu cho phép ánh xạ giữa các giá trị nhận dạng LDP ngang cấp và địa chỉ chặng

tiếp theo. Khi một phiên LDP mới được khởi tạo và trước khi gửi bản tin yêu cầu và

gán nhãn, LSR thông báo các địa chỉ giao diện của nó. Bất cứ khi nào một LSR kích

hoạt một địa chỉ giao diện mới, nó cần thông báo địa chỉ mới đó cùng với bản tin địa



chỉ.

Khi LSR muốn hủy kích hoạt địa chỉ nào đó, nó cần thu hồi địa chỉ cùng với bản

tin Address Withdraw (Thu hồi địa chỉ).

Bản tin Label Mapping và Label Withdraw

Các bản tin Label Mapping (Liên kết nhãn) được sử dụng để quảng bá liên kết

giữa FEC và nhãn. Bản tin Label Withdraw (Thu hồi nhãn) thực hiện quá trình ngược

lại, nó được sử dụng để thu hồi hay xoá liên kết nhãn vừa quảng bá. Bản tin này được

sử dụng khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến (tiền tố địa chỉ) hay thay đổi trong

cấu hình LSR làm tạm dừng việc chuyển nhãn các gói trong FEC đó.

Bản tin Label Request, Label Request Abort và Label Release

Trong chế độ hoạt động gán nhãn theo yêu cầu, LSR đường lên sẽ yêu cầu LSR

đường xuống gán và quảng bá nhãn bằng cách sử dụng bản tin Label Request (Yêu cầu

nhãn).

Nếu bản tin Label Request cần phải huỷ bỏ trước khi được chấp nhận (do nút kế

tiếp trong FEC yêu cầu đã thay đổi), thì LSR yêu cầu sẽ hủy bỏ yêu cầu với bản tin

Label Request Abort (Huỷ bỏ yêu cầu nhãn).

Bản tin Label Release (Giải phóng nhãn) được sử dụng bởi LSR khi nhận được

liên kết nhãn mà nó không cần thiết nữa. Điều này thường xảy ra khi LSR nhận thấy

nút tiếp theo cho FEC không phải là LSR quảng bá liên kết nhãn tương ứng.

3.1.4 Phát hành và sử dụng nhãn

Có một vài công cụ được sử dụng để phát hành và phân bổ nhãn. Các đặc tả LDP

đã thiết lập những thủ tục đầy đủ cho các hoạt động này đối với cả các LSR đường

xuống và LSR đường lên.

3.1.4.1 Các thủ tục LSR đường xuống

Các LSR đường xuống định nghĩa năm thủ tục, trong đó có bốn thủ tục phân bổ

nhãn (Label Distribution Procedure) và một thủ tục thu hồi nhãn (Label Withdrawal

Procedure).

Các thủ tục phân bổ là:

§ Đẩy không điều kiện (Push Unconditional);

§ Đẩy có điều kiện (Push Conditional);

§ Kéo không điều kiện (Pulled Unconditional);

§ Kéo có điều kiện (Pulled Conditional).

Đẩy không điều kiện

Đẩy không điều kiện là trường hợp phân bổ nhãn đường xuống không theo yêu

cầu trong chế độ điều khiển độc lập. Hình 3.6 minh họa thủ tục này.



Hình 3.6 Thủ tục đẩy không điều kiện

Giả sử X là tiền tố địa chỉ trong bảng định tuyến của LSR-Rd và LSR-Ru là thực

thể ngang cấp phân bổ của Rd. Trong trường hợp đó, LSR-Rd phải liên kết một nhãn

với X và gửi liên kết này tới LSR-Ru. Trách nhiệm của Ru là phải luôn cập nhật liên

kết này và theo dõi mọi sự thay đổi từ Rd.

Đẩy có điều kiện

Đẩy có điều kiện là trường hợp phân bổ nhãn đường xuống không theo yêu cầu

trong chế độ điều khiển tuần tự. Thủ tục này được minh họa trên hình 3.7. Giả sử X là

tiền tố địa chỉ trong bảng định tuyến của LSR-Rd, LSR-Ru là lối ra của LSP, và Rn là

nút kế cận của Rd. Hơn nữa, Rn đã liên kết một nhãn với X và phân bổ liên kết đó tới

Rd. Trong tình huống này, Rd liên kết một nhãn với X và gửi nó tới Ru.

Hình 3.7 Thủ tục đẩy có điều kiện

Sự khác nhau giữa đẩy không điều kiện và đẩy có điều kiện là ở chỗ: đẩy không

điều kiện thực hiện phân bổ các liên kết nhãn cho tất cả các tiền tố địa chỉ trong bảng

định tuyến, còn đẩy có điều kiện chỉ thực hiện phân bổ liên kết nhãn cho các tiền tố địa

chỉ mà Rd đã nhận được liên kết nhãn từ nút kế của nó.

Kéo không điều kiện

Kéo không điều kiện là trường hợp phân bổ nhãn đường xuống theo yêu cầu,

bằng việc sử dụng chế độ điều khiển độc lập. Minh họa cho thủ tục này được thể hiện

trên hình 3.8.



LSR-Ru LSR-Rd

Bảng định tuyến

Tiền tố X...

1-Yêu cầu liên kết nhãn với tiền tố X

2-Liên kết nhãn với tiền tố X

Hình 3.8 Thủ tục kéo không điều kiện

Giả sử X là tiền tố địa chỉ trong bảng định tuyến của LSR-Rd. Bộ định tuyến

LSR-Ru yêu cầu LSR-Rd liên kết nhãn với X, và phân bổ liên kết nhãn này cho nó. Rd

phải tôn trọng yêu cầu liên kết này, và trong trường hợp nó không thể (chẳng hạn, do

nó không là đối tượng ngang cấp phân bổ nhãn với Ru), thì nó cũng phải thông báo

cho Ru biết.

Nếu Rd đã gửi một liên kết rồi, thì nó phải gửi một liên kết mới. Liên kết cũ vẫn

giữ nguyên tác dụng. Kết quả của hoạt động này là hai nhãn được kết hợp với cùng

một tiền tố địa chỉ, và MPLS hiểu rõ điều này. Chúng ta nhớ lại rằng, nếu các khía

cạnh khác của FEC bên cạnh tiền tố địa chỉ được xem xét, nó sẽ cho phép liên kết các

nhãn khác nhau với các FEC khác nhau cho cùng một tiền tố địa chỉ.

Kéo có điều kiện

Kéo có điều kiện là trường hợp phân bổ nhãn đường xuống theo yêu cầu, bằng

việc sử dụng chế độ điều khiển tuần tự. Thủ tục này được minh họa trên hình 3.9.

LSR-Ru LSR-Rd

Bảng định tuyến

Tiền tố X...

2-Yêu cầu liên kết nhãn với tiền tố X

3-Liên kết nhãn với tiền tố XLSR-Rn

1-Liên kết nhãn với tiền tố X

Hình 3.9 Thủ tục kéo có điều kiện

Giả sử X là tiền tố địa chỉ trong bảng định tuyến của LSR-Rd. Ru yêu cầu Rd

liên kết một nhãn với X và phân bổ liên kết này tới Ru. Rd là một đầu của LSP, và nút

kế cận của Rd đối với X là Rn. Rn đã liên kết một nhãn với X và phân bổ liên kết đó

tới Rd. Nếu những điều kiện này thoả mãn, Rd phải liên kết một nhãn với X và phân

bổ liên kết đó tói Ru.

Thu hồi nhãn

Nếu một LSR quyết định phá vỡ liên kết nhãn và tiền tố địa chỉ, bản tin huỷ liên



kết nhãn LDP phải được phân bổ tới tất cả các LSR mà liên kết nhãn này đã đi qua lúc

đầu.

3.1.4.2 Các thủ tục LSR đường lên

Các thủ tục LSR đường lên đơn giản hơn những thủ tục LSR đường xuống đã nói

ở trên. Sau đây giới thiệu tóm tắt về hoạt động của các thủ tục LSR đường lên.

a) Các thủ tục Yêu cầu

Các thủ tục Yêu cầu (Request) gồm:

§ Không bao giờ yêu cầu (Request Never);

§ Yêu cầu khi cần (Request When Needed);

§ Yêu cầu theo yêu cầu (Request On Request).

Không bao giờ yêu cầu

Là thủ tục khi LSR không bao giờ yêu cầu một liên kết nhãn. Chẳng hạn, trong

hình 3.6 và 3.7, LSR đường xuống thực hiện các hành động cần thiết để liên kết các

nhãn với tiền tố địa chỉ. LSR đường lên không cần thiết phải thực hiện những nhiệm

vụ này. Thủ tục này có thể áp dụng khi một LSR sử dụng phân bổ nhãn đường xuống

không theo yêu cầu và trong chế độ duy trì nhãn đầy đủ, nhưng không được áp dụng

nếu Rd sử dụng các thủ tục Kéo không điều kiện hay Kéo có điều kiện.

Yêu cầu khi cần

Khi bộ định tuyến tìm thấy một tiền tố địa chỉ mới hay khi một tiền tố mới được

cập nhật, nếu liên kết nhãn không tồn tại thì thủ tục này được thực hiện. LSR thực hiện

thủ tục này khi ở chế độ duy trì nhãn hạn chế.

Yêu cầu khi có yêu cầu

Thủ tục này sinh ra một yêu cầu mỗi khi nhận được một yêu cầu, điều này là

khác với sinh ra yêu cầu khi cần. Nếu Rd không có khả năng như một LSR lối vào, nó

chỉ sinh ra yêu cầu khi nhận được một yêu cầu từ bộ định tuyến đường lên. Nếu Rd

nhận được một yêu cầu như vậy từ Ru về tiền tố địa chỉ X mà Rd đã phân bổ nhãn tới

Ru rồi, thì Rd sẽ ấn định một nhãn mới, liên kết nó với X và phân bổ liên kết đó. Nếu

Rd chưa có liên kết nhãn với tiền tố X mà Ru yêu cầu thì nó sẽ gửi yêu cầu đến nút

khác.

b) Các thủ tục Không khả dụng

Các thủ tục Không khả dụng (Not Available) xác định Ru phản ứng như thế nào

với tình huống sau:

1. Ru và Rd là các thực thể đồng cấp phân bổ nhãn với tiền tố địa chỉ X.

2. Rd là nút kế tiếp lớp 3 của Ru đối với tiền tố địa chỉ X.

3. Ru yêu cầu một liên kết với X từ Rd.

4. Rd trả lời rằng nó không thể cung cấp một liên kết tại thời điểm này vì nó

không có nút kế cho tiền tố địa chỉ X.



Có hai thủ tục điều khiển hành vi của Ru lúc đó là:

§ Thử lại yêu cầu (Request Retry);

§ Không thử lại yêu cầu (No Request Retry).

Thử lại yêu cầu

Ru phát tán lại yêu cầu tại một thời điểm sau đó. Thủ tục này được thực hiện khi

phân bổ nhãn theo yêu cầu đường xuống được sử dụng.

Không thử lại yêu cầu

Ru không phát tán lại yêu cầu, thay vào đó nó thừa nhận rằng Rd sẽ cung cấp liên

kết một cách tự động khi có thể. Điều này là có ích nếu Rd sử dụng thủ tục đẩy không

điều kiện, nghĩa là nếu phân bổ nhãn đường xuống không theo yêu cầu được sử dụng.

c) Các thủ tục giải phóng nhãn

Các thủ tục Giải phóng nhãn (Label Release) có ý nghĩa đơn giản là xoá liên kết

nhãn/FEC tại LSR. Kịch bản cho quá trình giải phóng nhãn này như sau. Rd là một

LSR đã liên kết một nhãn với tiền tố địa chỉ X và đã phân bổ liên kết đó tới LSR Ru.

Nếu Rd không là nút kế tiếp lớp 3 của Ru đối với tiền tố địa chỉ X hay đã thôi không

còn là nút kế nữa thì Ru không sử dụng nhãn và không có lý do gì để duy trì nhãn trừ

khi có khả năng là sự liên kết này xảy ra sau đó.

Có hai thủ tục để điều khiển hành vi của Ru lúc đó là:

§ Giải phóng khi thay đổi (Release On Change);

§ Không giải phóng khi thay đổi (No Release On Change).

Giải phóng khi thay đổi

Ru giải phóng liên kết nhãn và thông báo với Rd rằng nó đã giải phóng. Thủ tục

này được sử dụng để thực hiện chế độ duy trì nhãn hạn chế.

Không giải phóng khi thay đổi

Ru duy trì liên kết nhãn để có thể sử dụng lại nếu sau đó Rd trở thành nút kế tiếp

lớp 3 của Ru đối với tiền tố địa chỉ X. Thủ tục này được sử dụng để thực hiện chế độ

duy trì nhãn đầy đủ.

d) Các thủ tục Sử dụng nhãn

Giả sử rằng Ru đã nhận được một liên kết nhãn L với tiền tố địa chỉ X từ LSR Rd,

và Ru là bộ định tuyến đường lên của Rd tương ứng với tiền tố địa chỉ X. Ru sẽ sử

dụng liên kết nhãn này nếu Rd là chặng kế tiếp của Ru. Còn nếu tại thời điểm nhận

liên kết nhãn, Ru biết được rằng Rd không là chặng kế tiếp của Ru, thì Ru sẽ không sử

dụng mọi liên kết nhãn tại thời điểm đó. Tuy nhiên, Ru có thể bắt đầu sử dụng liên kết

nhãn này tại thời điểm sau đó nếu Rd trở thành chặng kế tiếp của Ru.

Các thủ tục Sử dụng nhãn (Label Use) mà Ru có thể áp dụng là:

§ Sử dụng ngay (Use Immediate);

§ Sử dụng nếu không phát hiện lặp vòng (Use If Loop Not Detected).



Sử dụng ngay

Ru có thể sử dụng liên kết nhãn ngay lập tức. Tại mọi thời điểm khi Ru có liên

kết nhãn với X từ Rd và Ru là chặng kế tiếp của Rd, thì Rd cũng sẽ là chặng kế tiếp

LSP của Ru. Thủ tục này được thực hiện khi cơ chế phát hiện lặp vòng không sử dụng.

Sử dụng nếu không phát hiện lặp vòng

Thủ tục này cho phép Ru sử dụng liên kết nhãn nếu như nó không phát hiện thấy

vòng lặp trong LSP. Nếu vòng lặp được phát hiện, Ru sẽ ngừng sử dụng nhãn L để

chuyển tiếp gói tới Rd cho đến khi chặng kế tiếp đối với X thay đổi hay cho đến khi

lặp vòng không còn được phát hiện. Thủ tục này được thực hiện khi cơ chế phát hiện

lặp vòng được sử dụng.

3.2 Giao thức RSVP và ứng dụng trong MPLS

3.2.1 Giới thiệu về RSVP

Các thành phần RSVP

Giao thức dành trước tài nguyên RSVP được mô tả chi tiết trong các RFC

2205/3209. Như tên gọi của nó, RSVP dùng để dành trước các tài nguyên cho một

phiên làm việc (dòng lưu lượng) trong mạng Internet. Giao thức này là một trong

những bổ sung quan trọng để hỗ trợ QoS do thiết kế ban đầu của Internet chỉ cung cấp

các dịch vụ nỗ lực tối đa mà không xem xét đến những yêu cầu được xác định trước về

chất lượng dịch vụ hay đặc tính lưu lượng của người sử dụng.

Cần nhớ rằng IP là giao thức phi kết nối, nó không thiết lập trước đường đi cho

các dòng lưu lượng, trong khi đó RSVP thiết lập trước những đường đi này và đảm

bảo cung cấp đủ băng thông cho chúng. RSVP không cung cấp các hoạt động định

tuyến mà sử dụng IPv4 hay IPv6 như là cơ chế truyền tải giống như cách mà giao thức

bản tin điều khiển Internet (ICMP) và giao thức bản tin nhóm Internet (IGMP) hoạt

động.

RSVP yêu cầu phía thu đưa ra tham số QoS cho dòng lưu lượng. Các ứng dụng

phía thu phải xác định bản ghi QoS và chuyển tới RSVP. Sau khi phân tích các yêu

cầu này, RSVP gửi các yêu cầu tới tất cả các nút tham gia trong việc vận chuyển dòng

lưu lượng. Như thể hiện trên hình 3.10, chất lượng dịch vụ của một dòng lưu lượng

nào đó được thực hiện bằng các kỹ thuật: phân loại gói, điều khiển chấp nhận kết nối,

lập lịch gói và điều khiển chính sách.



Hình 3.10 Các thực thể hoạt động RSVP

Bộ phân loại xác định lớp QoS (và có thể là đường đi) cho mỗi gói, dựa trên sự

kiểm tra tiêu đề lớp vận chuyển và lớp IP. Với mỗi giao diện đầu ra, bộ lập lịch gói

hay một cơ chế phụ thuộc lớp liên kết dữ liệu nào khác sẽ đảm bảo đạt được giá trị

QoS như đã cam kết. Bộ lập lịch gói thực hiện các mô hình dịch vụ QoS được định

nghĩa bởi nhóm làm việc dịch vụ tích hợp IntServ.

Như chỉ ra trên hình 3.10, quá trình RSVP chuyển các yêu cầu QoS tới hai khối

quyết định tại chỗ là Điều khiển chấp nhận và Điều khiển chính sách. Điều khiển chấp

nhận xác định xem nút có đủ tài nguyên để cung cấp cho dòng lưu lượng với mức QoS

được yêu cầu hay không. Điều khiển chính sách xác định xem một dòng lưu lượng có

được cho phép theo các quy tắc quản lý hay không, chẳng hạn như địa chỉ IP hay nhận

dạng giao thức nào đó được hay không được phép dành trước băng thông, …

Trong quá trình thiết lập việc dành trước tài nguyên, nếu xảy ra trường hợp một

trong hai hoạt động điều khiển chấp nhận hay chính sách không thành công, sự dành

trước tài nguyên sẽ bị huỷ bỏ và quá trình RSVP trả lại bản tin thông báo lỗi tới phía

nhận tương ứng. Nếu cả hai hoạt động điều khiển này thành công thì nút sẽ cho phép bộ

phân loại gói lựa chọn các gói dữ liệu và tương tác với lớp liên kết dữ liệu tương ứng để

đạt được QoS mong đợi.

Phiên RSVP

Một phiên RSVP được xác định bởi địa chỉ IP đích (DestAddress), nhận dạng

giao thức IP (ProtocolId), và nhận dạng cổng đích (DestPort). Địa chỉ IP đích của gói

dữ liệu có thể là địa chỉ đơn hướng hay đa hướng. ProtocolId là nhận dạng giao thức IP.

Tham số chức năng DestPort là một “cổng đích đã được tổng quát hóa”. DestPort có

thể được xác định bởi trường cổng đích UDP/TCP, hay bởi một trường tương đương

trong giao thức vận chuyển khác.

Các bản tin chính của RSVP

RSVP yêu cầu phía thu đưa ra các tham số QoS cho dòng lưu lượng. Các ứng

dụng tiếp nhận dòng lưu lượng đến phải xác định bản ghi chứa các tham số QoS rồi

chuyển tới RSVP. Sau khi phân tích yêu cầu này, RSVP gửi các bản tin yêu cầu tới tất

cả các nút tham gia vào việc vận chuyển dòng lưu lượng. Các hoạt động trao đổi bản



tin RSVP được thể hiện trên hình 3.11.

Hình 3.11 Các bản tin Path và Reservation

Các hoạt động RSVP được bắt đầu bằng bản tin Path. Nó được sử dụng bởi phía

gửi để thiết lập một đường đi cho phiên (dòng lưu lượng). Các bản tin Reservation

được gửi bởi phía nhận và chúng cho phép phía gửi cũng như các nút trung gian biết

các yêu cầu của phía nhận. Đường đi của bản tin Reservation giống với đường đi của

bản tin Path, nhưng theo chiều ngược lại.

Các trường bên trong bản tin RSVP được gọi là đối tượng. Từ khi RSVP ra đời,

nhiều đối tượng đã liên tục được bổ sung. Chúng ta sẽ đề cập đến những đối tượng

trong các bản tin RSVP liên quan đến MPLS trong phần tiếp theo.

3.2.2 Ứng dụng RSVP với MPLS

Phân bổ nhãn

Sự mở rộng của RSVP có thể dùng để hỗ trợ MPLS trong việc thiết lập các LSP

bằng cách sử dụng hay không sử dụng việc dành trước tài nguyên. Những mở rộng này

cũng dùng để tái định tuyến LSP, cân bằng tải, định tuyến ràng buộc và phát hiện lặp

vòng. Chúng phản ánh nhiều hoạt động trong LDP như đã nói ở trên.

Các trạm và bộ định tuyến hỗ trợ RSVP và MPLS có thể kết hợp các nhãn với

các dòng lưu lượng RSVP. Mỗi lần một LSP được thiết lập, lưu lượng đi qua đường

dẫn này được xác định bởi giá trị nhãn đã được gắn vào gói tại lối vào của LSP. Tập

các gói được ấn định cùng giá trị nhãn thuộc về cùng một FEC và cũng giống như tập

các giá trị nhãn ấn định cho dòng lưu lượng RSVP. Khi các nhãn được kết hợp với các

dòng lưu lượng, bộ định tuyến có thể nhận ra trạng thái dành trước RSVP tương ứng

cho mỗi gói dựa trên giá trị nhãn của gói.

Mô hình RSVP/MPLS sử dụng phân bổ nhãn theo yêu cầu đường xuống. Trên

hình 3.11, chúng ta thấy rằng các nút đường lên yêu cầu một liên kết nhãn (A tới B, B

tới C, …). Một yêu cầu để liên kết nhãn với một đường hầm LSP được khởi tạo bởi

nút lối vào A thông qua bản tin Path RSVP, trong đó chứa một đối tượng

LABEL_REQUEST. Đối tượng này chứa các giá trị nhãn yêu cầu, có thể bao gồm các

số kênh ảo ATM và FR nếu cần.

Các nhãn được chỉ định từ các bộ định tuyến đường xuống và được phân bổ

ngược trở lại đường lên bởi các bản tin Reservation. Để thực hiện mục đích này, bản

tin Reservation RSVP được mở rộng với một đối tượng LABEL. Đối tượng này chứa

nhãn được sử dụng giữa các nút lân cận. Chẳng hạn, trong hình 3.11, bản tin Path giữa



các nút B và C chứa đối tượng LABEL_REQUEST, còn bản tin Reservation chứa đối

tượng LABEL.

Định tuyến hiện

Chức năng của định tuyến hiện tương tự như định tuyến nguồn IP. Ngoài ra, nó

cho phép sử dụng định tuyến lỏng hay chặt. Định tuyến lỏng là một tập các chặng

được gợi ý, còn định tuyến chặt là một tập các chặng được yêu cầu. Sự mở rộng của

RSVP cũng có thể hỗ trợ cho định tuyến hiện. Hoạt động này được thực hiện bằng

việc đặt đối tượng EXPLICIT_ROUTE vào trong bản tin Path. Trên hình 3.12 là ví dụ

trường hợp, khi các nút D, J, E và F được thiết lập cho LSP.

Hình 3.12 Sử dụng các đối tượng bản tin RSVP để hỗ trợ định tuyến hiện

Đối tượng EXPLICIT_ROUTE chứa các chặng cho các LSP được định tuyến

hiện. Các đường đi định tuyến hiện có thể được cấu hình bởi nhà quản trị hay được

tính toán tự động bằng một thực thể phù hợp dựa trên các yêu cầu QoS và chính sách,

có tính cả trạng thái mạng hiện thời, nhưng RSVP không xác định đường đi định tuyến

hiện được quyết định như thế nào. Các chặng của đường đi định tuyến hiện có thể

được nhận ra bởi tiền tố địa chỉ IPv4, tiền tố địa chỉ IPv6 hay định danh của hệ thống

tự quản.

Điều khiển các nút lối vào và ra

Đối tượng SESSION, như được biểu diễn trong hình 3.12, là một trường hữu ích

với các nhà quản trị mạng muốn điều khiển các nút lối vào và ra của LSP mà không

cần phải điều khiển mỗi nút từ lối vào cho đến lối ra. Để thực hiện chức năng này đối

tượng SESSION phải chứa địa chi IP của nút lối ra.

Xác định mức ưu tiên của phiên

Một trường khác được định nghĩa trong RSVP mở rộng là

SESSION_ATTRIBUTE. Nó được sử dụng bởi các nút RSVP/MPLS để nhận ra độ ưu



tiên của dòng lưu lượng (LSP trong MPLS) tương ứng với quyền được sử dụng tài

nguyên tại các nút đó. Ngoài ra, nó cũng được sử dụng để quyết định xem một phiên

(dòng lưu lượng) nào đó có thể được ưu tiên hơn các phiên khác hay không.

Ngoài những tính năng mở rộng như trên, RSVP còn được mở rộng trong một

số khía cạnh khác như kỹ thuật lưu lượng, định tuyến lại, v.v.

3.3 Giao thức BGP và ứng dụng trong MPLS

Giao thức cổng biên cũng đã được tăng cường để hỗ trợ việc phân bổ nhãn. BGP

được sử dụng để phân bổ một tuyến đường nào đó và nó cũng có thể phân bổ một nhãn

liên kết với tuyến đường đó. Thông tin phân bổ liên kết nhãn có thể được mang cùng

trong bản tin Update BGP là bản tin dùng để phân bổ tuyến đường (RFC 2283). Lúc

này, nhãn được mã hóa vào trong trường thuộc tính NLRI, và trường SAFI

(Subsequent Address Family Identifier) chỉ ra rằng NLRI chứa một nhãn.

Các hoạt động BGP khá giống với hoạt động ngăn xếp nhãn MPLS thông thường.

Chẳng hạn, giả sử bộ định tuyến A bên ngoài cần gửi một gói tới đích D, chặng kế tiếp

BGP của A là bộ định tuyến B bên ngoài và B đã liên kết nhãn L với D. Đầu tiên A sẽ

đặt nhãn L vào ngăn xếp nhãn của gói, sau đó nó sử dụng IGP để tìm chặng kế tiếp tới

B (giả sử là C). Nếu C đã phân bổ cho A một nhãn MPLS, thì A có thể đặt nhãn này

lên ngăn xếp nhãn của gói và sau đó gửi gói tới C.

Một nút BGP có thể không sử dụng BGP để gửi nhãn tới một đối tượng ngang

cấp BGP khác, trừ khi đối tượng ngang cấp BGP đó chỉ ra rằng nó có thể xử lý các bản

tin Update với trường SAFI đã được xác định (thông qua thoả thuận khả năng BGP).

Trong trường hợp một tập các nút BGP đang hoán đổi các thông tin định tuyến qua

một bộ phản hồi thông tin định tuyến, nếu phân bổ nhãn được mang cùng với phân bổ

thông tin định tuyến, bộ phản hồi thông tin định tuyến cũng có thể phân bổ nhãn. Điều

này cải thiện đáng kể khả năng mở rộng mạng.

Ngoài ứng dụng trong việc phân bổ nhãn, BGP còn đóng vai trò quan trọng trong

việc thực hiện các mạng riêng ảo trên nền MPLS.

3.4 Định tuyến ràng buộc

3.4.1 Sử dụng CR với LDP

Để có thể hiểu được khái niệm định tuyến ràng buộc, trước hết chúng ta xem xét

cơ chế định tuyến truyền thống được sử dụng trong mạng IP như Internet chẳng hạn.

Một mạng có thể được xem như là tập hợp các hệ thống tự trị (AS – Autonomous

System), trong đó việc định tuyến trong mỗi AS tuân theo giao thức định tuyến nội

vùng, còn việc định tuyến giữa các AS tuân theo giao thức định tuyến liên vùng. Các

giao thức định tuyến nội vùng có thể là RIP, OSPF và IS-IS, còn giao thức định tuyến

liên vùng được sử dụng ngày nay là BGP.

Cơ chế tính toán xác định đường đi trong các giao thức định tuyến nội vùng tuân

theo thuật toán tối ưu. Trong trường hợp giao thức RIP thì đó là tối ưu số nút mạng



trên đường. Chúng ta biết rằng bao giờ cũng có thể lựa chọn nhiều đường để đi đến

một đích, RIP sử dụng thuật toán Bellman-Ford để xác định đường đi sao cho số lượng

nút mạng sẽ qua là ít nhất (sử dụng hop count). Trong trường hợp OSPF hoặc IS-IS thì

đó là thuật toán tìm đường ngắn nhất. Nhà quản trị mạng sử dụng giao thức OSPF

(hoặc IS-IS) sẽ ấn định cho mỗi liên kết (link) trong mạng một trị giá (cost) tương ứng

với độ dài của liên kết đó. OSPF (hoặc IS-IS) sẽ sử dụng thuật toán tìm đường Dijkstra

để lựa chọn đường ngắn nhất trong số các đường có thể đi đến đích, với định nghĩa độ

dài của một đường là tổng độ dài của tất cả các liên kết trên đường đó.

Về cơ bản chúng ta có thể định nghĩa định tuyến ràng buộc như sau. Một mạng

có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ gồm tập hợp các nút và các liên kết nối giữa các

nút. Mỗi liên kết sẽ có các đặc điểm riêng và phải thoả mãn một số điều kiện ràng

buộc. Tập hợp các điều kiện ràng buộc được coi là các đặc điểm của liên kết và chỉ có

nút đóng vai trò khởi tạo liên kết mới biết các đặc điểm này. Nhiệm vụ của định tuyến

ràng buộc là tính toán xác định đường kết nối từ nút này đến nút kia sao cho đường

này không vi phạm các điều kiện ràng buộc và là phương án tối ưu theo một tiêu chí

nào đó (số nút ít nhất hoặc đường ngắn nhất). Khi đã xác định được một đường kết nối

thì định tuyến ràng buộc sẽ thực hiện việc thiết lập, duy trì và truyền trạng thái kết nối

dọc theo các liên kết trên đường.

Điểm khác nhau chính giữa định tuyến IP truyền thống và định tuyến ràng buộc

là thuật toán định tuyến IP truyền thống chỉ tìm ra đường tối ưu ứng với một tiêu chí

(ví dụ như số nút nhỏ nhất), trong khi đó thuật toán định tuyến ràng buộc vừa tìm ra

một đường tối ưu theo tiêu chí nào đó vừa phải đảm bảo phương án đó không vi phạm

các điều kiện ràng buộc. Các giao thức định tuyến (chẳng hạn như OSPF mở rộng)

được sử dụng để tìm ra các đường đi thoả mãn những điều kiện ràng buộc này.

Định tuyến ràng buộc là một công cụ có thể đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật lưu

lượng cho mạng MPLS. Khái niệm cơ bản này được mở rộng tới LDP bằng việc định

nghĩa các công cụ và các TLV để hỗ trợ các đường dẫn chuyển mạch nhãn được định

tuyến ràng buộc (CR-LSP). Hoạt động định tuyến ràng buộc được thực hiện từ đầu

cuối tới đầu cuối, nghĩa là từ CR-LSR lối vào tới CR-LSR lối ra. Ý tưởng ở đây là để

cho CR-LSR lối vào khởi tạo định tuyến ràng buộc và tất cả các nút liên quan có thể

dành trước tài nguyên bằng việc sử dụng LDP.

Nếu LDP được sử dụng cho định tuyến ràng buộc, đường đi định tuyến ràng

buộc được mã hoá như là một chuỗi liên tiếp các chặng định tuyến hiện ER chứa trong

bản tin LDP. Mỗi chặng ER có thể nhận ra một nhóm các nút trên đường đi được định

tuyến ràng buộc, và cũng có các TLV để mô tả các tham số lưu lượng, chẳng hạn như

là tốc độ đỉnh và tốc độ cam kết. Một đường đi được định tuyến ràng buộc là một

đường dẫn bao gồm tất cả nhóm các nút được nhận dạng theo thứ tự như chúng xuất

hiện trong TLV.



3.4.2 Điều kiện ràng buộc

Một điều kiện ràng buộc phải là điều kiện giúp ta tìm ra một đường có các tham

số hoạt động nhất định. Ví dụ như chúng ta muốn tìm một đường với độ rộng băng

thông khả dụng nhỏ nhất. Trong trường hợp đó điều kiện ràng buộc sẽ được đưa vào

thuật toán định tuyến để tìm đường và số liệu đầu vào ít nhất phải có là độ rộng băng

thông khả dụng của tất cả các liên kết dọc theo đường. Đặc điểm của liên kết cần quan

tâm ở đây là độ rộng băng thông khả dụng. Lưu ý rằng các đường khác nhau trong

mạng có thể có điều kiện ràng buộc về độ rộng băng thông khác nhau. Điều đó có

nghĩa là đối với một cặp nút, một đường từ nút đầu tiên trong cặp đến nút thứ hai có

thể yêu cầu một giá trị của độ rộng băng thông khả dụng nhỏ nhất, trong khi đó một

cặp nút khác thì lại yêu cầu giá trị khác của độ rộng băng thông khả dụng nhỏ nhất.

Một điều kiện ràng buộc khác có thể là khả năng quản trị. Ví dụ như một nhà

quản trị mạng muốn ngăn không cho một lưu lượng loại nào đó đi qua một số liên kết

nhất định trong mạng, trong đó các liên kết được xác định bởi các đặc điểm cụ thể.

Trong trường hợp đó điều kiện ràng buộc sẽ được đưa vào thuật toán định tuyến để

xác định đường cho lưu lượng đó không đi qua các liên kết đã được loại ra. Hoặc nhà

quản trị mạng lại muốn một lưu lương loại nào đó chỉ được đi qua các liên kết nhất

định trong mạng và các liên kết cũng được xác định bằng các đặc điểm cụ thể. Khi đó

điều kiện ràng buộc sẽ được đưa vào thuật toán định tuyến để xác định đường cho lưu

lượng chỉ có thể đi qua các liên kết thoả mãn các đặc điểm đó. Lưu ý rằng cũng giống

như ràng buộc về khả năng của liên kết, ràng buộc về quản trị ứng với các đường khác

nhau cũng có thể có các điều kiện khác nhau. Đối với một cặp nút, đường từ nút thứ

nhất trong cặp tới nút thứ hai có thể bao gồm một tập hợp liên kết có một số đặc điểm

nhất định bị loại ra, trong khi đối với một cặp khác thì lại có một tập liên kết khác bị

loại ra.

Định tuyến ràng buộc có thể kết hợp cả hai điều kiện ràng buộc về tính năng của

liên kết và quản trị chứ không nhất thiết là chỉ một trong hai điều kiện. Ví dụ như định

tuyến ràng buộc phải tìm ra đường vừa có độ rộng băng thông nhất định vừa loại trừ

một số liên kết có đặc điểm nhất định.

Câu hỏi đặt ra là liệu phương pháp định tuyến IP truyền thống có thể hỗ trợ được

định tuyến ràng buộc trong đó các điều kiện ràng buộc có thể là tính năng liên kết, khả

năng quản trị hoặc cũng có thể là cả hai. Câu trả lời là không và có rất nhiều nguyên

nhân để lý giải câu trả lời này. Nguyên nhân chính là định tuyến ràng buộc yêu cầu

tuyến (hay đường) phải được tính toán và xác định từ phía nguồn. Đó chính là vì các

nguồn khác nhau có thể có các điều kiện ràng buộc khác nhau đối với đường đến cùng

một đích. Các điều kiện ràng buộc tương ứng với bộ định tuyến của một nguồn cụ thể

chỉ được biết đến bởi bộ định tuyến đó mà thôi, không một bộ định tuyến nào khác

trong mạng có thể biết các điều kiện này. Trong khi đó, đối với phương pháp định

tuyến IP truyền thống, một tuyến được tính toán xác định bởi tất cả các bộ định tuyến

phân tán trong toàn mạng.



Một nguyên nhân khác để phương pháp định tuyến IP truyền thống không thể hỗ

trợ định tuyến ràng buộc là khi một tuyến đường được xác định bởi nguồn thì mô hình

chuyển tiếp sử dụng trong định tuyến IP truyền thống lại không được hỗ trợ bởi định

tuyến ràng buộc. Đối với phương pháp định tuyến ràng buộc cần có một số khả năng

định tuyến hiện (tường minh) vì các nguồn khác nhau có thể tính toán xác định các

đường khác nhau đến cùng một đích. Vì vậy, chỉ có thông tin về đích là không đủ để

xác định đường truyền các gói tin.

Nguyên nhân cuối cùng, đối với phương pháp định tuyến ràng buộc thì việc xác

định đường phải tính đến các thông tin về đặc điểm tương ứng của từng liên kết trong

mạng, và ở đây phải có một vài cách để truyền các thông tin đó trong mạng. Hiển

nhiên là phương pháp định tuyến IP truyền thống không hỗ trợ yêu cầu này. Các giao

thức định tuyến truyền thống dựa vào trạng thái liên kết (OSPF, IS-IS) chỉ truyền đi

các thông tin bận/rỗi và độ dài của từng đường liên kết, còn các giao thức định tuyến

vectơ khoảng cách (ví dụ như RIP) chỉ truyền đi các thông tin địa chỉ nút tiếp theo và

khoảng cách.

Những điều nêu trên không có nghĩa là định tuyến IP truyền thống không thể bổ

sung thêm để hỗ trợ các chức năng của định tuyến ràng buộc. Trong thực tế có thể

thực hiện được việc này. Bằng cách nâng cấp định tuyến IP truyền thống, chúng ta có

thể xây dựng được một hệ thống định tuyến có khả năng kết hợp và hỗ trợ cả định

tuyến IP truyền thống và định tuyến ràng buộc. Đối với hệ thống định tuyến kiểu này

thì một vài kiểu lưu lượng có thể được định tuyến dựa trên phương pháp định tuyến

truyền thống trong khi một vài kiểu lưu lượng khác lại được định tuyến dựa trên

phương pháp định tuyến ràng buộc.

Một trong những đặc tính quan trọng nhất của hệ thống định tuyến kết hợp truyền

thống và ràng buộc là các hệ thống này phải cung cấp nhiều kiểu thông tin cho các ứng

dụng định tuyến.

3.4.3 Thuật toán định tuyến ràng buộc

Như đã đề cập ở trên, định tuyến ràng buộc phải tính toán xác định đường đi sao

cho:

• Tối ưu theo một tiêu chuẩn nào đó (ví dụ đường ngắn nhất hoặc số chặng ít nhất);

• Thoả mãn các điều kiện ràng buộc.

Một trong những cách đạt được tiêu chí tối ưu là sử dụng thuật toán chọn đường

ngắn nhất đầu tiên (SPF). Các mạng IP truyền thống sử dụng thuật toán này để tìm

đường tối ưu mà không tính tới các điều kiện bổ sung. Vì vậy, để thoả mãn cả các điều

kiện ràng buộc thì thuật toán SPF cần phải thay đổi sao cho có thể bao gồm các điều

kiện ràng buộc. Thuật toán mới này gọi là SPF ràng buộc (CSPF).

Để hiểu được làm cách nào CSPF có thể tính đến các điều kiện ràng buộc, trước

tiên xin giới thiệu vắn tắt về hoạt động của SPF thông thường.

Thuật toán SPF hoạt động khởi đầu tại một nút được gọi là gốc và bắt đầu tính



toán xây dựng đường ngắn nhất ứng với gốc là nút đó. Tại mỗi vòng của thuật toán sẽ

có một danh sách các nút “ứng cử” (khởi đầu danh sách này chỉ có nút gốc). Thông

thường, đường từ nút gốc đến các nút “ứng cử” không nhất thiết phải là ngắn nhất.

Tuy nhiên đối với nút “ứng cử” ở ngay kề nút gốc thì đường nối tới nút này phải là

ngắn nhất. Tại mỗi vòng, thuật toán sẽ bổ sung nút có đường ngắn nhất tới nút gốc vào

cây đường ngắn nhất, đồng thời loại bỏ nút này khỏi danh sách các nút “ứng cử”. Khi

một nút được bổ sung vào cây đường ngắn nhất thì các nút không nằm trên cây đường

ngắn nhất nhưng liền kề ngay nút này cũng được kiểm tra để bổ sung hoặc sửa đổi

danh sách nút “ứng cử”. Sau đó thuật toán lại được thực hiện lặp lại. Trong trường hợp

tìm đường ngắn nhất từ một gốc đến tất cả các nút khác trong mạng thì thuật toán sẽ

dừng khi nào danh sách các nút “ứng cử” là rỗng. Còn trong trường hợp tìm đường

ngắn nhất từ một gốc đến một nút cụ thể thì thuật toán sẽ dừng khi nào nút đó được bổ

sung vào cây đường ngắn nhất.

Thuật toán SPF để tính toán xác định đường ngắn nhất từ nút S (nguồn) đến một

số nút D (đích) có thể được mô tả thông qua các bước như sau:

• Bước 1 (khởi tạo): Đặt danh sách các nút “ứng cử” bằng rỗng. Đặt cây đường ngắn

nhất chỉ có gốc S. Đối với mỗi nút liền kề gốc đặt độ dài đường bằng độ dài liên kết

giữa gốc và nút. Đối với tất cả các nút khác, đặt độ dài này bằng vô cùng.

• Bước 2: Đặt tên nút bổ sung vào cây đường ngắn nhất là V. Đối với mỗi liên kết nối

tới nút này, kiểm tra các nút phía đầu kia của liên kết. Đánh dấu các nút đó là W.

− Bước 2a: Nếu như nút W đã có trong danh sách cây đường ngắn nhất thì kiểm

tra tiếp đối với các liên kết còn lại nối với nút V.

− Bước 2b: Trong trường hợp ngược lại (W không nằm trong danh sách cây đường

ngắn nhất) thì tính độ dài của đường nối từ gốc đến nút W (độ dài này bằng tổng

độ dài của đường nối từ gốc đến nút V cộng với độ dài từ nút V đến nút W). Nếu

như W không nằm trong danh sách các nút “ứng cử” thì bổ sung W vào danh

sách này và gán độ dài đường từ gốc đến nút W bằng giá trị khoảng cách tổng đã

tính. Nếu như W nằm trong danh sách các nút “ứng cử” và giá trị độ dài đường

hiện thời lớn hơn giá trị độ dài đường mới tính thì gán độ dài đường từ gốc đến

nút W bằng giá trị độ dài mới tính.

• Bước 3: Trong danh sách nút “ứng cử”, tìm một nút với độ dài đường ngắn nhất. Bổ

sung nút này vào cây đường ngắn nhất và xoá nó khỏi danh sách nút “ứng cử”. Nếu

như nút này là D thì thuật toán kết thúc và ta được cây đường ngắn nhất từ nút

nguồn S đến nút đích D. Nếu như nút này chưa phải là D thì quay trở lại bước 2.

Các bước của thuật toán trên đây có thể sửa đổi để SPF trở thành CSPF. Việc sửa

đổi được thực hiện ở bước bổ sung/sửa đổi danh sách nút “ứng cử“. Cụ thể là ở bước 2,

khi kiểm tra các liên kết nối tới nút V, đối với mỗi liên kết trước hết chúng ta kiểm tra

xem liên kết đó có thoả mãn các điều kiện ràng buộc không. Chỉ khi các điều kiện này

được thoả mãn, chúng ta mới kiểm tra nút W ở đầu kia của liên kết.



Thủ tục kiểm tra xem liên kết có thoả mãn một điều kiện ràng buộc cụ thể là đặc

điểm của định tuyến ràng buộc. Để thực hiện được thủ tục này thì chúng ta phải biết

trước các thông tin của liên kết có liên quan đến điều kiện ràng buộc. Ví dụ như khi

điều kiện ràng buộc là độ rộng băng thông khả dụng thì thông tin cần có là độ rộng

băng thông khả dụng của từng liên kết. Đối với mỗi liên kết, chúng ta kiểm tra độ rộng

băng thông khả dụng của nó xem có lớn hơn giá trị được chỉ ra trong điều kiện ràng

buộc hay không. Chỉ khi nào điều kiện này thoả mãn thì mới kiểm tra nút W ở đầu kia

của liên kết.

Lưu ý rằng thuật toán xác định đường sử dụng trong CSPF yêu cầu bộ định tuyến

phải có các thông tin về tất cả các liên kết trong mạng. Chỉ có một số giao thức định

tuyến theo trạng thái liên kết như IS-IS hay OSPF có thể hỗ trợ điều này. Còn các giao

thức định tuyến theo vectơ khoảng cách (ví dụ như RIP) không hỗ trợ việc truyền các

thông tin như vậy.

Hình 3.13 Ví dụ về CSPF

Để minh hoạ cho CSPF, chúng ta xem xét ví dụ trên hình 3.13. Giả sử rằng độ

dài của tất cả các liên kết đều bằng nhau và có giá trị là 1. Đồng thời cũng giả sử rằng

các liên kết đều có độ rộng băng thông khả dụng là 150 Mb/s, ngoại trừ liên kết nối từ

LSR2 đến LSR4 có độ rộng băng thông khả dụng là 45 Mb/s. Nhiệm vụ của chúng ta

là tìm đường từ LSR1 đến LSR6 sao cho có độ dài ngắn nhất và độ rộng băng thông

khả dụng phải lớn hơn hoặc bằng 100 Mb/s. Ở đây điều kiện ràng buộc cần thoả mãn

là độ rộng băng thông khả dụng.

Khởi đầu cây đường ngắn nhất (có gốc ở LSR1) chỉ có nút LSR1. Tiếp theo

chúng ta kiểm tra hai nút bên cạnh là LSR2 và LSR3 với lưu ý rằng độ rộng băng

thông khả dụng của liên kết LSR1-LSR2 và LSR1-LSR3 đều lớn hơn giá trị cần thiết

là 100 Mb/s. Do không liên kết nào vi phạm điều kiện ràng buộc, ta bổ sung LSR2 và

LSR3 vào danh sách “ứng cử”. Tiếp theo chúng ta tìm nút có khoảng cách ngắn nhất

đến LSR1 trong danh sách các nút “ứng cử”. Ở đây, vì cả hai nút LSR2 và LSR3 đều

có khoảng cách như nhau đến LSR1 nên ta có thể chọn ngẫu nhiên LSR2, bổ sung nó

vào cây đường ngắn nhất và xoá nó khỏi danh sách các nút “ứng cử”. Đến đây cây



đường ngắn nhất được bổ sung (LSR1, LSR2) và kết thúc một vòng của thuật toán.

Sang vòng thứ hai, chúng ta kiểm tra nút cạnh LSR2 là LSR4. Do độ rộng băng

thông khả dụng trên liên kết LSR2-LSR4 nhỏ hơn độ rộng băng thông yêu cầu nên liên

kết này không thoả mãn điều kiện ràng buộc và LSR4 không được bổ sung vào danh

sách nút “ứng cử”. Chúng ta vẫn còn LSR3 trong danh sách nút “ứng cử”, vì vậy ta bổ

sung nó vào cây đường ngắn nhất và xoá nó khỏi danh sách “ứng cử”. Cây đường ngắn

nhất được bổ sung (LSR1, LSR3) và kết thúc vòng thứ hai của thuật toán.

Tại vòng thứ ba, chúng ta kiểm tra nút cạnh LSR3 là LSR5. Do độ rộng băng

thông khả dụng trên liên kết LSR3-LSR5 lớn hơn độ rộng băng thông yêu cầu, liên kết

này thoả mãn điều kiện ràng buộc và ta bổ sung LSR5 vào danh sách nút “ứng cử”.

Tiếp theo, chúng ta tìm trong danh sách các nút “ứng cử” nút có khoảng cách ngắn

nhất tới LSR1 là LSR5. Vì vậy ta bổ sung LSR5 vào cây đường ngắn nhất và xoá nó

khỏi danh sách “ứng cử”. Cây đường ngắn nhất được cập nhật (LSR1, LSR3, LSR5)

và kết thúc vòng thứ ba của thuật toán.

Sang vòng thứ tư, ta kiểm tra nút cạnh LSR5 là LSR4. Kết quả kiểm tra cho thấy

độ rộng băng thông khả dụng trên liên kết LSR5-LSR4 lớn hơn độ rộng băng thông

yêu cầu, vì vậy liên kết này thoả mãn điều kiện ràng buộc và ta bổ sung LSR4 vào

danh sách nút “ứng cử”. Tiếp theo, chúng ta tìm trong danh sách các nút “ứng cử” nút

có khoảng cách ngắn nhất tới LSR1 là LSR4. Vì vậy ta bổ sung LSR4 vào cây đường

ngắn nhất và xoá nó khỏi danh sách “ứng cử”. Cây đường ngắn nhất được cập nhật

(LSR1, LSR3, LSR5, LSR4) và kết thúc vòng thứ tư của thuật toán.

Tại vòng thứ năm, ta kiểm tra nút cạnh LSR4 là LSR6 và LSR7. Do độ rộng

băng thông khả dụng trên các liên kết LSR4-LSR6 và LSR4-LSR7 lớn hơn độ rộng

băng thông yêu cầu nên cả hai liên kết này thoả mãn điều kiện ràng buộc, LSR6 và

LSR7 được bổ sung vào danh sách nút “ứng cử”. Tiếp theo chúng ta nhận thấy rằng,

trong danh sách các nút “ứng cử”, LSR6 có khoảng cách ngắn nhất tới LSR1. Vì vậy,

ta bổ sung LSR6 vào cây đường ngắn nhất và xoá nó khỏi danh sách “ứng cử”. Đến

đây chúng ta nhận thấy cây đường ngắn nhất (LSR1, LSR3, LSR5, LSR4, LSR6) đã có

chứa nút LSR6 là nút đích của đường cần tìm, vì vậy thuật toán kết thúc.

Kết quả tìm đường ngắn nhất từ LSR1 đến LSR6 cuối cùng là (LSR1, LSR3,

LSR5, LSR4, LSR6). Chúng ta có thể nhận thấy đường này khác với đường được xác

định theo thuật toán SPF thông thường là (LSR1, LSR2, LSR4, LSR6).

3.5 Kỹ thuật điều khiển lưu lượng

3.5.1 Các khái niệm cơ bản

3.5.1.1 Bài toán điều khiển lưu lượng

Kỹ thuật điều khiển lưu lượng là quá trình điều khiển các luồng lưu lượng qua

mạng để tối ưu hệ số sử dụng tài nguyên và hiệu suất mạng. Hoạt động này giải quyết

vấn đề đảm bảo cho mạng nguồn tài nguyên để hỗ trợ yêu cầu QoS của người dùng.

Bài toán điều khiển lưu lượng trong mạng IP truyền thống gặp một số khó khăn.



Thứ nhất, thuật toán tìm đường đi ngắn nhất thường gây ra tắc nghẽn vì đường đi được

chọn không đủ tài nguyên đáp ứng yêu cầu về lưu lượng hoặc phân bổ tài nguyên

mạng không hiệu quả (dồn nhiều luồng cùng đi qua một liên kết hoặc một nút). Thứ

hai, việc thay đổi tham số mạng có thể gây ảnh hưởng đến hoạt động của toàn mạng và

dẫn đến chuyển tiếp lưu lượng không hiệu quả. Một hạn chế nữa trong kỹ thuật điều

khiển lưu lượng dựa trên IP là thiếu cơ chế để giải quyết bài toán cân bằng tải trên toàn

mạng.

Định tuyến ràng buộc tìm đường đi theo yêu cầu lưu lượng và tài nguyên hiện có

trong mạng nên tránh được vấn đề tắc nghẽn xảy ra khi dồn nhiều lưu lượng vào một

liên kết không đủ tài nguyên. MPLS đưa ra khái niệm FEC cho phép nhóm các luồng

lưu lượng với kích cỡ thích hợp. Việc vận chuyển lưu lượng theo các đường đi LSP

giúp tránh được những dao động lưu lượng mạng. Ngoài ra, MPLS còn cho phép thiết

lập nhiều đường giữa hai cặp nút với tỷ lệ thích hợp để giải quyết vấn đề cân bằng tải.

Như vậy, định tuyến ràng buộc kết hợp với MPLS đã giải quyết được những hạn chế

của vấn đề điều khiển lưu lượng trong mạng IP theo cách tiếp cận tích hợp với chi phí

thấp hơn giải pháp IP over ATM.

Các yêu cầu của kỹ thuật lưu lượng qua MPLS được định nghĩa một cách khái

quát trong RFC 2702 của IETF. Việc tăng cường toàn bộ hiệu năng mạng được thực

hiện bằng cách tạo ra một phân bổ lưu lượng đồng nhất hay được phân biệt thông qua

mạng. Kết quả quan trọng của quá trình này là khả năng tránh tắc nghẽn trên bất kì

một đường dẫn nào qua mạng. Một chú ý quan trọng là kĩ thuật lưu lượng không nhất

thiết lựa chọn đường ngắn nhất giữa hai thiết bị. Các luồng gói dữ liệu có thể đi qua

các đường khác nhau hoàn toàn, dù rằng nút đầu tiên và nút đích cuối cùng là giống

nhau.

Trong MPLS kĩ thuật lưu lượng được cung cấp bằng cách sử dụng các đường dẫn

được định tuyến tường minh. Các LSP có thể được tạo một cách độc lập dựa trên các

chính sách do người sử dụng định nghĩa. Tuy nhiên, điều này có thể cần đến sự can

thiệp của các nhà khai thác một cách mạnh mẽ. RSVP và CR-LDP là hai giải pháp để

cung cấp kĩ thuật lưu lượng động và QoS trong MPLS.

3.5.1.2 Hoạt động định hướng lưu lượng và định hướng tài nguyên

Kỹ thuật lưu lượng trong môi trường MPLS thiết lập mục tiêu hướng tới hai chức

năng hoạt động:

- Định hướng lưu lượng;

- Định hướng tài nguyên.

Chức năng định hướng lưu lượng hỗ trợ hoạt động QoS của lưu lượng người

dùng, cố gắng đảm bảo tổn thất lưu lượng nhỏ nhất, trễ nhỏ nhất, độ thông qua lớn

nhất, nhằm đáp ứng các yêu cầu của thoả thuận lớp dịch vụ.

Hoạt động định hướng tài nguyên nhằm giải quyết các bài toán liên quan đến tài

nguyên mạng như các liên kết truyền thông, các bộ định tuyến và máy chủ. Các tài



nguyên này cũng chính là những thực thể góp phần vào sự thực hiện mục đích định

hướng lưu lượng. Quản lý năng lực của tài nguyên mạng là vấn đề sống còn đối với

các hoạt động định hướng tài nguyên. Trong các tài nguyên mạng thì băng thông bao

giờ cũng được đặt lên đầu tiên, không có băng thông thì bất cứ hoạt động nào của kĩ

thuật lưu lượng đều là vô nghĩa. Việc quản lý năng lực của băng thông sử dụng là đặc

trưng của kĩ thuật lưu lượng.

3.5.1.3 Tắc nghẽn và điều khiển tắc nghẽn

Bất cứ mạng dựa trên công nghệ nào đều phải giải quyết vấn đề tắc nghẽn. Việc

quản lý tất cả lưu lượng của người dùng để ngăn chặn tắc nghẽn là khía cạnh quan

trọng của kĩ thuật lưu lượng. Tắc nghẽn làm giảm thông lượng, tăng độ trễ và ảnh

hưởng nghiêm trọng đến các tham số QoS.

Hầu hết các mạng cung cấp các quy tắc truyền dẫn cho người dùng của nó, bao

gồm sự thoả thuận về lưu lượng có thể gửi tới mạng. Điều khiển luồng là một thành

phần đặc trưng để ngăn chặn tắc nghẽn trong mạng. Các mạng phải cung cấp một vài

kỹ thuật để thông báo cho các nút khi tắc nghẽn xảy ra và có biện pháp điều khiển

luồng trên thiết bị của người sử dụng mạng. Việc hạn chế tối thiểu hiện tượng tắc

nghẽn là một trong những mục đích quan trọng nhất của hoạt động định hướng tài

nguyên và lưu lượng.

Có hai kịch bản để xảy ra tắc nghẽn. Kịch bản thứ nhất đơn giản là do không có

đủ tài nguyên để cung cấp cho lưu lượng người dùng. Kịch bản thứ hai phức tạp hơn,

đó là khi có đủ tài nguyên mạng để hỗ trợ QoS của người dùng nhưng các dòng lưu

lượng lại không được sắp xếp một cách hợp lý khi vào mạng. Khi đó, một vài phần tài

nguyên mạng không được dùng đến trong khi các phần khác thì bị quá tải bởi lưu

lượng người dùng.

Vấn đề đầu tiên có thể được giải quyết bởi việc xây dựng các mạng với băng

thông rộng hơn. Điều này cũng có thể được hỗ trợ bởi việc ứng dụng các kỹ thuật điều

khiển tắc nghẽn như hoạt động điều khiển cửa sổ lưu lượng với thông báo tắc nghẽn.

Bài toán đặt ra đối với việc tăng cường băng thông rộng hơn là hiệu quả sử dụng tài

nguyên mạng trong khoảng thời gian có ít lưu lượng. Nó cũng giống như việc xây

dựng một hệ thống giao thông chấp nhận được lưu lượng dồn dập của tất cả các giờ

trong khi tại 2 giờ sáng thì tất cả các đường đều trống rỗng một cách lãng phí.

Vấn đề thứ hai liên quan đến việc chỉ định tài nguyên không hiệu quả và có thể

được giải quyết thông qua kỹ thuật lưu lượng. Tài nguyên là có sẵn trong mạng, điều

quan trọng là tìm chúng và hướng lưu lượng người dùng tới chúng một cách hợp lí.

Một trong những biện pháp để giảm tắc nghẽn do chỉ định tài nguyên không hiệu quả

là thực hiện các hoạt động xử lý cân bằng tải bằng cách hướng lưu lượng tới các liên

kết và các nút theo năng lực hiệu dụng.

3.5.2 Kỹ thuật sắp xếp lưu lượng

Mục đích của kỹ thuật lưu lượng là cố gắng tạo ra tài nguyên mạng tốt nhất để hỗ



trợ những nhu cầu QoS của người sử dụng. Song tài nguyên mạng là hạn chế, và

thường là không đủ (tốc độ liên kết, công suất xử lý LSR) để hỗ trợ các yêu cầu QoS

của người dùng ở mọi thời điểm trong ngày. Vì vậy, nhiệm vụ của kỹ thuật lưu lượng

là phải sắp xếp lưu lượng người dùng một cách hợp lí. Điều này có nghĩa là các kỹ

thuật phải đưa ra cách thức hỗ trợ sự phân lớp lưu lượng người dùng. Như mô tả trên

hình 3.14, việc sắp xếp này sẽ xảy ra tại LSR lối vào và phải thiết lập hàng đợi hoạt

động dựa trên sự phân chia mức ưu tiên của các lớp lưu lượng. Trong ví dụ này, mỗi

lớp lưu lượng được phân vào một hàng đợi và lưu lượng báo hiệu được đưa vào trước

các lớp lưu lượng khác. Đó cũng là nguyên lý hoạt động chung của kĩ thuật sắp xếp

lưu lượng.

LSR lối vào

Báo hiệu 1

Lớp/FEC A 2

Lớp/FEC B 3

Lớp/FEC C 4

Lớp/FEC D 5

Hình 3.14 Sắp xếp lưu lượng tại LSR lối vào

Các thiết bị định tuyến ngày nay hỗ trợ nhiều loại hàng đợi khác nhau. Một số

loại thường thấy là:

- Hàng đợi vào trước ra trước (FIFO): truyền dẫn các gói dựa trên yêu cầu

đến của chúng. MPLS dùng phương pháp này cho việc đưa ra một FEC.

- Hàng đợi công bằng trọng số (WFQ): băng thông khả dụng dọc theo hàng

đợi được chia ra dựa trên trọng số, và các lớp lưu lượng được xử lý theo trọng

số một cách công bằng. Loại hàng đợi này thường được dùng khi toàn bộ lưu

lượng là sự hoà hợp của nhiều lớp lưu lượng (lưu lượng lớp A được hoà hợp

với khối lượng lớn hơn lưu lượng lớp D). WFQ phù hợp với việc quản lý

luồng MPLS.

- Hàng đợi theo yêu cầu (CQ): Băng thông được phân chia cân xứng theo yêu

cầu cho mỗi lớp lưu lượng. Nó đảm bảo mức yêu cầu QoS tới tất cả các lớp

dịch vụ.

- Hàng đợi ưu tiên (PQ): Tất cả các gói thuộc lớp ưu tiên cao được truyền

trước các gói thuộc bất cứ lớp nào có độ ưu tiên thấp hơn. Khi đó, một vài



phần lưu lượng sẽ được truyền trước do các phần lưu lượng khác chịu phí tổn.

3.5.3 Trung kế lưu lượng, luồng lưu lượng và tuyến chuyển mạch nhãn

Một khía cạnh quan trọng của kỹ thuật lưu lượng MPLS là sự phân biệt các khái

niệm trung kế lưu lượng, luồng lưu lượng và đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP. Bản

chất của kỹ thuật lưu lượng MPLS liên quan đến việc trao đổi trung kế lưu lượng tới

các liên kết vật lý của mạng thông qua các đường dẫn chuyển mạch nhãn

Như trên đã trình bày, FEC là một nhóm các gói dữ liệu được chuyển tiếp qua

mạng theo cùng một cách. Do đi qua cùng một đường và được xử lý như nhau nên các

gói dữ liệu này được ánh xạ vào cùng một LSP. Mỗi một đường LSP có một FEC

tương ứng với nó được báo hiệu vào lúc thiết lập đường. Mỗi một FEC có thể được

xem như một bộ lọc gói IP để quyết định gói nào được ánh xạ vào đường LSP nào.

MPLS sử dụng khái niệm FEC để nhóm các luồng lưu lượng với kích cỡ thích hợp.

Trong cùng một mạng có thể có nhiều FEC với mức độ nhóm khác nhau.

Trung kế lưu lượng (Traffic Trunk) là một tập hợp các luồng lưu lượng thuộc

cùng một loại được đặt trong một đường LSP. Về bản chất, trung kế lưu lượng là cách

trừu tượng hóa các luồng lưu lượng cùng loại với các đặc điểm cụ thể được gắn liền

với nó. Đường LSP được thiết lập để truyền tải trung kế lưu lượng qua đó, và LSP phải

thỏa mãn các đặc điểm của trung kế lưu lượng. Như vậy, trung kế lưu lượng và LSP là

hai mặt của một vấn đề.

Trên hình 3.15 các gói được phân thành từng loại FEC ở đầu vào của mạng. Sau

đó các FEC cùng loại được nhóm lại thành trung kế lưu lượng. LSP được thiết lập qua

mạng MPLS phải có các đặc điểm của trung kế lưu lượng, và trên cùng một liên kết

vật lý có thể có nhiều đường LSP đi qua.

Hình 3.15 FEC, trung kế lưu lượng và LSP

Như vậy, hoạt động căn bản của kỹ thuật điều khiển lưu lượng sử dụng MPLS là:

ánh xạ các gói tin vào FEC, nhóm các FEC thành trung kế lưu lượng, ánh xạ trung kế

lưu lượng lên cấu trúc vật lý của mạng thông qua các LSP. Các gói tin được phân tích

và ánh xạ vào FEC tùy theo mức độ chi tiết của FEC. Các FEC cùng chung một số đặc

Gói tin

Gói tin FECs

FECs

FECs

Kết nối vật lý

LSP

LSP

LSP

LSP



điểm (đầu vào, đầu ra, tham số QoS, ...) sẽ được ánh xạ vào cùng một trung kế lưu

lượng. Để điều khiển đường LSP một cách hiệu quả, mỗi LSP được gắn một hay nhiều

thuộc tính xác định các đặc điểm hoạt động của trung kế lưu lượng tương ứng. Việc

chọn đường và thiết lập LSP phải dựa vào các thuộc tính này. Các thuộc tính của trung

kế lưu lượng và ý nghĩa của chúng được tóm tắt trong bảng 3.1.

Bảng 3.1 Thuộc tính của trung kế lưu lượng (hoặc LSP)

Thuộc tính Ý nghĩa

Băng thông Yêu cầu băng thông tối thiểu của LSP

Thuộc tính đường

(Path Attribute)

Xác định đường được nhà quản trị cấu hình hay được tính

toán bằng định tuyến ràng buộc

Quyền ưu tiên thiết lập

(Setup Priority)

Xác định độ ưu tiên thiết lập đường khi có nhiều LSP

cùng thiết lập

Quyền ưu tiên chiếm

(Holding Priority)

Sau khi LSP được thiết lập, nó có một mức ưu tiên để giữ

tài nguyên mà nó vừa giành được

Tính tương quan/mầu

(Affinity/Color)

Là thuộc tính quản trị, xác định những loại lưu lượng

mạng nào được xét đến khi tìm đường LSP

Tính tương thích

(Adaptability)

Cho phép một LSP được chuyển đến một đường tối ưu

hơn khi trạng thái mạng thay đổi

Tính phục hồi

(Resilience)

Khi đường LSP đang sử dụng bị lỗi, thuộc tính này cho

phép định tuyến lại LSP hay không

Ngoài các thuộc tính liệt kê trong bảng, một nhóm các thuộc tính được gán cho

các tài nguyên là điều kiện ràng buộc cho phép chuyển các trung kế lưu lượng qua nó

hay không. Các thuộc tính này bao gồm hệ số cấp phát tài nguyên và loại tài nguyên.

Hệ số cấp phát tối đa (MAM – Maximum Allocation Multiplier) của một tài nguyên là

một tham số có thể cấu hình được, quyết định hệ số tài nguyên hiện có để cấp phát cho

trung kế lưu lượng. Các thuộc tính loại tài nguyên được gán để giúp quản trị quá trình

phân loại tài nguyên.

Định tuyến ràng buộc có nhiệm vụ giúp MPLS xác định đường LSP qua mạng

thỏa mãn các yêu cầu về LSP và tài nguyên mạng vừa nêu trên. Sau khi định tuyến

ràng buộc xác định được tuyến, MPLS sẽ thiết lập đường đi LSP và đảm bảo đường đi

thỏa mãn các yêu cầu đặt ra. MPLS và định tuyến ràng buộc bổ sung cho nhau để đưa

vào cơ sở hạ tầng mạng IP một dịch vụ hướng kết nối đảm bảo QoS.

3.5.4 Sử dụng định tuyến ràng buộc trong điều khiển lưu lượng MPLS

Để giải quyết bài toán tìm đường theo nhiều điều kiện như nêu ở trên có hai cách

tiếp cận: cấu hình các đường đi và tính đường (dùng định tuyến ràng buộc). Định

tuyến ràng buộc được sử dụng để tự động hóa quá trình tìm đường và cân bằng tải lưu



lượng trong toàn mạng. Trong mạng MPLS, định tuyến ràng buộc được sử dụng để

phục vụ cho những mục đích sau: định tuyến động, tối ưu lại các LSP và phục hồi các

đường LSP. Sau đây trình bày vắn tắt việc ứng dụng định tuyến ràng buộc để hỗ trợ kỹ

thuật điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS.

3.5.4.1 Định tuyến ràng buộc trực tuyến và ngoại tuyến

Định tuyến ràng buộc có thể được thực hiện trực tuyến ngay trong mạng (online)

hoặc ngoại tuyến (offline).

Định tuyến ràng buộc ngoại tuyến là trường hợp khi quá trình tính toán định

tuyến được thực hiện ngoài mạng. Việc tính toán được thực hiện với sơ đồ cấu trúc

mạng chính xác và chi tiết để tìm ra các đường đi cho ma trận lưu lượng biết trước.

Mục đích của quá trình tính toán bên ngoài mạng là tối ưu hệ số sử dụng tài nguyên

mạng khi biết trước các yêu cầu về lưu lượng. Vì quá trình tính toán thực hiện ở bên

ngoài mạng nên nó không bị hạn chế về thời gian tính toán, và như vậy có thể cho

phép thuật toán tương đối phức tạp, tính toán dựa vào thông tin chi tiết (sơ đồ mạng và

yêu cầu lưu lượng). Tuy nhiên, hạn chế của quá trình tính toán này là phải biết trước

ma trận lưu lượng chi tiết và không có khả năng đáp ứng các thay đổi về trạng thái

mạng hoặc hỗ trợ các yêu cầu lưu lượng mới.

Khác với trường hợp ngoại tuyến, định tuyến ràng buộc trực tuyến là cơ chế định

tuyến nằm bên trong mạng và được thực thi trong các phần tử mạng. Quá trình này có

đầu vào là các yêu cầu về lưu lượng động và không được biết các yêu cầu trong tương

lai. Dựa vào yêu cầu và trạng thái mạng, nó tính toán đường đi thích hợp cho yêu cầu

đó. Mục đích của quá trình định tuyến là tìm đường thỏa mãn các yêu cầu ràng buộc

với những thông tin về trạng thái hiện thời của mạng. Do đặc điểm trực tuyến nên quá

trình này có thể sử dụng các thông tin cập nhật mới nhất về trạng thái mạng, đáp ứng

được các thay đổi và không cần quan tâm đến ma trận lưu lượng. Tuy nhiên, nó phải

thỏa mãn các yêu cầu về chi phí hoạt động (như độ phức tạp, thời gian hội tụ của thuật

toán) và phải có khả năng phục hồi đối với những thay đổi tạm thời của trạng thái

mạng.

Bảng 3.2 So sánh tính toán trực tuyến và ngoại tuyến

Đặc điểm so sánh Tính toán trực tuyến Tính toán ngoại tuyến

Tối ưu đường LSP Cục bộ Toàn mạng

Khắc phục sự cố Tốt Kém

Tiêu tồn tài nguyên của LSR Trung bình Không

Ứng dụng điển hình Mạng quy mô nhỏ Mạng quy mô lớn

Bảng 3.2 so sánh một số đặc điểm của định tuyến ràng buộc trực tuyến và ngoại

tuyến. Để mang lại hiệu quả cao, người ta có thể sử dụng kết hợp cả hai cách tiếp cận

này. Với tính toán ngoại tuyến, tài nguyên toàn mạng sẽ được tối ưu định kỳ. Tính



toán trực tuyến nhằm điều chỉnh lại các tính toán ngoại tuyến để phù hợp với trạng thái

mạng hiện thời.

3.5.4.2 Định tuyến ràng buộc theo băng thông và số nút

Một trường hợp điển hình trong điều khiển lưu lượng là sử dụng định tuyến ràng

buộc với hai tham số: băng thông và số nút. Thuật toán tìm đường với các tham số

ràng buộc này khá đơn giản nên chi phí thực hiện thấp và thời gian hội tụ nhanh.

Yêu cầu về băng thông là rất cần thiết nên các thỏa thuận mức dịch vụ thường

quan tâm đầu tiên đến băng thông và nhà quản trị muốn dựa vào ràng buộc về băng

thông để điều khiển hệ số sử dụng liên kết. Số nút mạng trên đường đi cũng là một

tham số không kém phần quan trọng. Nếu một luồng đi qua nhiều nút mạng hơn so với

đường đi ngắn nhất thì sẽ tốn nhiều tài nguyên mạng hơn. Để tăng hiệu quả sử dụng tài

nguyên, các luồng lưu lượng cần đi qua càng ít nút mạng càng tốt.

Các tham số liên quan đến chất lượng dịch vụ khác như trễ, trượt có thể được ánh

xạ thành các tham số về băng thông và số nút dựa trên cơ sở các tính toán băng thông

hiệu dụng.

Với hai tham số băng thông và số nút, thuật toán tìm đường được thực hiện như

sau:

• Bước 1: Loại bỏ các liên kết mà băng thông hiện có không thỏa mãn yêu cầu

về băng thông của luồng lưu lượng;

• Bước 2: Thực hiện thuật toán đường đi ngắn nhất để tìm đường với số nút bé

nhất.

Trong đó băng thông hiện có của một liên kết được tính bằng cách lấy băng

thông có thể dành được lớn nhất trừ đi phần băng thông đã bị chiếm.

3.5.5 Thiết lập đường LSP với các tham số lưu lượng

Phần trên đã đề cập đến cách tìm ra đường đi theo các điều kiện ràng buộc. Để

đảm bảo cho lưu lượng đi qua tuyến đường này với các tham số lưu lượng cho trước,

MPLS tiến hành thủ tục thiết lập một đường LSP với các điều kiện ràng buộc bằng

cách sử dụng các giao thức báo hiệu.

CR-LSP có thể được chỉ định và điều khiển bởi nhà điều hành mạng hoặc ứng

dụng quản trị mạng để tải lưu lượng theo một tuyến độc lập với các tính toán trên tầng

IP. CR-LSP thường gắn liền với các thuộc tính liên quan đến các đặc điểm lớp dịch vụ

và hỗ trợ các tuyến sử dụng các đường vật lý khác nhau. Như vậy, MPLS đã đưa ra

một công cụ để điều khiển lưu lượng là khả năng cấu hình các đường CR-LSP với các

ràng buộc về kỹ thuật lưu lượng.

Để thiết lập CR-LSP có thể sử dụng giao thức RSVP mở rộng hoặc giao thức

CR-LDP.

3.5.5.1 Thiết lập LSP bằng RSVP mở rộng

Giao thức RSVP được mở rộng để hỗ trợ thiết lập và duy trì đường CR-LSP và



phân bổ nhãn trong MPLS. Hoạt động của RSVP mở rộng tương tự như RSVP và

được minh họa trên hình 3.16.

Hình 3.16 Thiết lập CR-LSP dùng RSVP mở rộng

RSVP thiết lập đường đi bằng cách sử dụng các bản tin Path và Resv. Nó là một

giao thức “mềm”, tức là trạng thái của các nút trung gian phải được duy trì bằng việc

gửi các bản tin “làm tươi” theo chu kỳ. LSR nguồn sử dụng bản tin Path để thiết lập

trạng thái đường đi qua các nút trung gian. Phía nhận sẽ sử dụng bản tin Resv với các

tham số về lưu lượng và QoS theo chiều ngược lại để chiếm giữ tài nguyên tại mỗi nút

trên đường đi đó. Mỗi nút trên đường đi nhận được bản tin Resv sẽ kiểm tra tài nguyên

hiện có và so sánh với tài nguyên yêu cầu. Nếu tài nguyên hiện có không đủ để đáp

ứng yêu cầu thì nút này sẽ gửi bản tin báo lỗi đến cả hai phía gửi và nhận để giải

phóng trạng thái đường đi và tài nguyên đã chiếm giữ. Nếu tất cả các nút trung gian

trên đường đi có đủ tài nguyên hỗ trợ thì đường đi sẽ được thiết lập sau khi phía gửi

khẳng định bằng bản tin ResvConf.

Như vậy, đặc điểm của RSVP mở rộng là cần có các bản tin để duy trì trạng thái

các nút trên đường đi và độ tin cậy được tăng cường bằng cách sử dụng cơ chế báo

nhận.

3.5.5.2 Thiết lập LSP bằng CR-LDP

Cách tiếp cận thứ hai đối với vấn đề báo hiệu để hỗ trợ kỹ thuật điều khiển lưu

lượng trong mạng MPLS là mở rộng giao thức LDP. Ngoài các hoạt động tối thiểu đã

được mô tả trong LDP, CR-LDP còn hỗ trợ thêm các thông tin liên quan đến các ràng

buộc và các mã tình trạng mới. CR-LDP hỗ trợ hai kiểu đường đi xác định trước là

đường đi đầy đủ, tức là tất cả các nút trên đường đi đó phải được biết trước, và đường

đi tương đối, nghĩa là chỉ biết trước đường đi đó qua một số các nút. CR-LDP thiết lập

đường đi với các thuộc tính LSP đã được mô tả trong bảng 3.1, nghĩa là có khả năng

hỗ trợ các đặc điểm liên quan đến lưu lượng, mức ưu tiên thiết lập và giữ đường, cố

định đường đi và các loại tài nguyên.

Hoạt động của CR-LDP (hình 3.17) tương tự như hoạt động của RSVP mở rộng.

LSR đầu vào A gửi yêu cầu về nhãn xác định rõ đường đi qua B đến C. Vì chế độ điều



khiển liên kết nhãn mặc định là điều khiển tuần tự nên LSR B gửi tiếp yêu cầu đến

LSR C, sau khi đã bỏ địa chỉ của B ra khỏi bản tin. Nhận được yêu cầu cấp phát nhãn,

LSR đầu ra C gửi thông tin liên kết nhãn ngược trở lại cho LSR B. LSR B tạo một liên

kết nhãn mới và gửi thông tin cho A. Sau khi LSR A nhận được thông tin về nhãn từ B,

đường đi được thiết lập với các ràng buộc về lưu lượng.

Hình 3.17 Thiết lập CR-LSP dùng CR-LDP

Khác với giao thức RSVP mở rộng, CR-LDP là một giao thức thiết lập tình trạng

đường đi “cứng” nên không cần gửi các bản tin để duy trì thông tin này. CR-LDP chỉ

sử dụng giao thức không tin cậy UDP để nhận biết các LSR trên mạng, còn các thông

tin báo hiệu đều được gửi qua giao thức tin cậy là TCP. Ngoài ra, nút đưa ra yêu cầu sẽ

mô tả các tham số về lưu lượng nên phù hợp với chức năng của LSR đầu vào.

3.5.5.3 So sánh RSVP mở rộng và CR-LDP

Qua phần trên ta thấy hoạt động của hai giao thức RSVP mở rộng và CR-LDP là

tương đối giống nhau. Sự khác biệt lớn giữa hai giao thức này nằm ở kiến trúc cơ sở

của chúng. CR-LDP đưa ra hệ thống báo hiệu duy nhất hỗ trợ đầy đủ các khả năng

phân bổ nhãn và các chế độ thiết lập đường với việc cấp phát, phân bổ và gán nhãn

theo yêu cầu. Nếu muốn hỗ trợ các chế độ phân bổ nhãn khác, mạng sẽ phải chạy cả

hai giao thức RSVP và CR-LDP.

CR-LDP sử dụng TCP để đảm bảo truyền tin cậy các bản tin báo hiệu của nó.

Khi một lỗi xảy ra, bản tin báo lỗi sẽ được gửi bằng giao thức tin cậy, đảm bảo đáp

ứng sự cố kịp thời. Do thiếu cơ chế truyền tin cậy, RSVP không thể đảm bảo thông

báo lỗi được gửi kịp thời đến các đầu vào bị ảnh hưởng, thậm chí cả bản tin chấm dứt

phiên RSVP. Do vậy, các điểm đầu cuối không thể định tuyến lại lưu lượng bị ảnh

hưởng do lỗi trước khi bộ định thời hết hạn.

CR-LDP là một giao thức tình trạng cứng nên nó có khả năng mở rộng tốt hơn về

lưu lượng báo hiệu khi số lượng đường CR-LDP tăng lên. Một hạn chế chính của giao

thức RSVP là khả năng mở rộng kém khi có một lượng lớn các đường đi qua một nút

vì cần nhiều thông tin để làm tươi trạng thái đường đi. Nếu giảm tần số gửi các bản tin

này thì có thể ảnh hưởng xấu đến khả năng phát hiện lỗi và các thủ tục phục hồi.



Một số đặc điểm của hai giao thức CR-LDP và RSVP được so sánh trong bảng

3.3.

Bảng 3.3 So sánh các đặc điểm của CR-LDP và RSVP

Đặc điểm CR-LDP RSVP

Truyền tải TCP IP thuần

Trạng thái LSP Cứng Mềm

Bảo mật Có Có (không sử dụng được IPSec)

Đa điểm – điểm Có Có

Hỗ trợ Multicast Không Không

Hợp nhất LSP Có Có

Làm tươi LSP Không cần Chu kỳ, từ nút đến nút

Khả dụng cao Không Có

Định tuyến lại Có Có

Định tuyến hiện Chặt chẽ Chặt chẽ

Giữ tuyến Có Có, bằng ghi đường

Giữ trước LSP Có, trên cơ sở độ ưu tiên Có, trên cơ sở độ ưu tiên

Bảo vệ LSP Có Có

Chia sẻ dự trữ trước Không Có

Trao đổi tham số lưu

lượng

Có Có

Điều khiển lưu lượng Đường đi Đường về

Điều khiển điều khoản Ẩn Hiện

Chỉ thị giao thức lớp 3 Không Có

Ràng buộc loại tài

nguyên

Có Không

Các bản tin sử dụng Request và Mapping Path, Resv, và ResvConf

Kiến trúc nền tảng Dựa vào LDP đã được

xây dựng để hỗ trợ MPLS

Dựa vào RSVP, nhưng phải thay đổi

để cải thiện khả năng mở rộng và độ

tin cậy

Như vậy, hai giao thức RSVP và CR-LDP có hoạt động gần giống nhau. Tuy

nhiên, một số ưu điểm của CR-LDP khiến nó trở thành sự lựa chọn tốt hơn cho giao

thức báo hiệu hỗ trợ kỹ thuật lưu lượng trong mạng MPLS. CR-LDP là một giải pháp

đơn giản và tương thích trong nhiều trường hợp, nó không chỉ hỗ trợ các yêu cầu của



kỹ thuật lưu lượng mà còn mang lại tính đơn giản trong mạng, tính trong suốt và thích

hợp với các dịch vụ đảm bảo QoS.

3.5.6 Thay đổi các tham số của LSP

Ở trên đã trình bày quá trình thiết lập các đường LSP với các tham số ràng buộc

hỗ trợ kỹ thuật lưu lượng. Tuy nhiên, các tham số này lại thay đổi theo thời gian chứ

không cố định như tại thời điểm thiết lập LSP. Sau đây giới thiệu một số quá trình thay

đổi các tham số của đường LSP đang hoạt động.

Thay đổi tài nguyên của LSP

Quá trình thay đổi các tham số của LSP chỉ được thực hiện với các đường đang

hoạt động và do LSR đầu vào quyết định. LSR đầu vào gửi bản tin Label Request với

các tham số mới. Các LSR trên đường LSP sẽ nhận ra yêu cầu mới cho LSP đang hoạt

động (dựa vào LSP ID) và chỉ dành độ chênh lệch về tài nguyên giữa yêu cầu mới và

cũ để tránh dành tài nguyên hai lần cho cùng một LSP. Quá trình tiếp tục được thực

hiện và LSR đầu ra sẽ gửi bản tin Label Mapping ngược trở lại. Tại LSR đầu vào, sau

khi nhận bản tin này và tạo ra liên kết nhãn tương ứng thì sẽ đồng thời tồn tại hai tập

hợp nhãn cho cùng một LSP ID. Như vậy, nhãn mới ứng với đường LSP vừa yêu cầu

đã có thể sử dụng. Để hoàn tất việc thay đổi LSP, LSR đầu vào sẽ gửi bản tin Label

Release để giải phóng các nhãn ban đầu.

Định tuyến lại LSP

Nếu yêu cầu thay đổi tài nguyên trong quá trình trên không được đáp ứng tại một

nút nào đó trên đường truyền thì thông báo lỗi sẽ được gửi trở lại LSR đầu vào. Để đáp

ứng các thay đổi của LSP, LSR đầu vào sẽ gửi bản tin Label Request theo một đường

mới (có các nút khác so với đường cũ và có thể đáp ứng các yêu cầu mới về tài

nguyên). Các nút mà đường LSP cũ đi qua có đủ tài nguyên sẽ chỉ dành độ chênh lệch

về tài nguyên như trên. Các LSR mới sẽ thiết lập một đường LSP mới với các tham số

yêu cầu. Quá trình thực hiện như trên cho tới khi LSR đầu vào nhận được bản tin

Label Mapping. Lúc này, đường LSP mới được thiết lập và sẵn sàng dùng với nhãn

mới. LSR đầu vào sẽ gửi bản tin Label Release để giải phóng các nhãn ứng với đường

LSP cũ.

Như vậy, ta thấy các thuộc tính của LSP có thể được thay đổi để đáp ứng các

thay đổi của lưu lượng yêu cầu. Việc thay đổi các đường LSP cho phép nhà quản trị có

thể quản lý việc sử dụng tài nguyên một cách hợp lý và đem lại hiệu quả cao hơn.

3.5.7 Thực hiện kỹ thuật điều khiển lưu lượng

Trong các phần trước, chúng ta đã xem xét các công cụ hỗ trợ kỹ thuật điều khiển

lưu lượng dùng MPLS. Mặc dù vai trò của kỹ thuật điều khiển lưu lượng trong mạng

đã khá rõ ràng, nhưng nó được thực hiện như thế nào còn phụ thuộc vào việc cấu hình

chính xác và một số vấn đề cụ thể khác.



3.5.7.1 Khắc phục sự cố tắc nghẽn

Trong nhiều trường hợp, kỹ thuật điều khiển lưu lượng được áp dụng dựa vào các

tình huống bất thường. Lưu lượng thông thường được định tuyến bằng giao thức IGP

đi qua đường đi ngắn nhất. Nếu việc định tuyến theo đường đi ngắn nhất tạo thành các

nút tắc nghẽn trong mạng thì kỹ thuật điều khiển lưu lượng sẽ được sử dụng để khắc

phục phần nào ảnh hưởng do tình huống này gây ra.

Hình 3.18 minh họa trường hợp một lượng lớn lưu lượng dồn qua một liên kết để

đến một site “nóng” và thường thì lưu lượng này chỉ mạng tính ngắn hạn, khó dự báo.

Kết quả có thể dẫn đến tắc nghẽn trên một vài liên kết hay bộ định tuyến nhất định.

Giải pháp với vấn đề này là định nghĩa một đường hầm hiện không phải là đường đi

ngắn nhất và đẩy một phần lưu lượng vào đường này.

Hình 3.18 Ví dụ thiết lập đường hầm hiện để tránh tắc nghẽn

Trên hình 3.19 là ví dụ minh họa trường hợp sử dụng kĩ thuật điều khiển lưu

lượng để chia tải trên các tuyến. Giả sử bên trong một hệ tự trị AS sử dụng tiêu chí

đường đi ngắn nhất để chuyển lưu lượng đến một hệ thống khác là AS 100. Cũng giả

sử rằng, LSR A và B nhận tải lưu lượng cần chuyển đến AS 100 nhiều hơn so với LSR

C và D. Lưu lượng tới A và B sẽ đi theo đường đi ngắn nhất từ A và B qua bộ định

tuyến biên phía trên để đến AS 100. Kết quả là bộ định tuyến biên phía trên sẽ chịu tải

lớn hơn bộ định tuyến biên phía dưới. Tải không cân bằng giữa các đường có thể gây

ra hiện tượng tắc nghẽn tại bộ định tuyến biên phía trên hoặc trong miền AS 100.



30

Lưu lượng đến AS 100

Lưu lượng đến AS 100

30LSP

Hình 3.19 Ví dụ thiết lập LSP với metric thích hợp để chia tải

Sử dụng kỹ thuật điều khiển lưu lượng có thể điều chỉnh hoạt động của mạng.

Trong trường hợp này có thể thiết lập đường hầm LSP từ LSR A đến bộ định tuyến

biên phía dưới như trong hình vẽ bằng cách sử dụng định tuyến ràng buộc hoặc cấu

hình đường đi qua các nút cụ thể. Theo mặc định thì giao thức định tuyến (IGP) coi

các đường CR-LSP như một kết nối với một metric tương đương với đường đi có chi

phí thấp nhất đến cuối đường hầm. Trong trường hợp đang xét thì CR-LSP vừa thiết

lập phải có chi phí bằng 70 và đến AS 100 là 90. Tuy nhiên, khả năng điều khiển lưu

lượng đã thay đổi metric IGP trong ví dụ này. Độ đo của CR-LSP giảm xuống còn 30,

nếu cộng với cả chi phí giữa hai miền sẽ thành 50. Như vậy, nếu từ LSR A đi qua bộ

định tuyến biên phía trên sẽ có chi phí là 60, còn đi qua bộ định tuyến biên phía dưới

là 50. Kết quả là một phần lưu lượng từ LSR A sẽ được gửi qua bộ định tuyến biên

phía dưới để đến AS 100.

Hai ví dụ trên minh họa trường hợp sử dụng kỹ thuật điều khiển lưu lượng trong

các tình huống bất thường. Các ứng dụng này có thể hỗ trợ nhà điều hành mạng xử lý

các vấn đề liên quan đến đường đi và hiện tượng không cân bằng tải dài hạn do cơ chế

định tuyến theo đường đi ngắn nhất gây ra. Như trong ví dụ đã minh họa, các thao tác

quản trị được thực hiện và cấu hình bằng tay. Điển hình là các đường hầm LSP được

cấu hình rõ ràng, và lưu lượng được gửi lên các đường này thông qua việc định tuyến

tĩnh hoặc điều chỉnh các tham số đo IGP.

Để sử dụng kỹ thuật lưu lượng theo hình thức này, cần phải có dữ liệu về hệ số

sử dụng các liên kết trong mạng và thống kê ma trận lưu lượng. Khi các thông tin này

được thu thập đầy đủ thì mới có thể điều khiển lưu lượng dựa vào tiền tố địa chỉ hoặc

đầu ra nhằm tránh các chỗ tắc nghẽn trong mạng.

3.5.7.2 Nối mắt lưới các đường CR-LSP

Giải pháp nối mắt lưới (mesh) tất cả các bộ định tuyến có thể giúp tận dụng tốt

hơn các tài nguyên hiện có trong mạng. Điều này được minh họa thông qua ví dụ trên



hình 3.20. Mạng đưa ra trong hình vẽ sẽ không sử dụng tài nguyên hiệu quả nếu dùng

định tuyến theo đường đi ngắn nhất. Cụ thể hơn, định tuyến theo đường đi ngắn nhất

sẽ không sử dụng liên kết giữa B và C. Việc thực hiện nối mắt lưới các đường hầm

CR-LSP sẽ cho phép sử dụng tốt hơn các tài nguyên trong mạng.

Tại nút C, giao thức định tuyến sẽ tìm đường đi ngắn nhất đến A và B như sau.

Do chi phí C → A là 10, C → B → A là 40 nên đường đi C → A sẽ được chọn. Chi

phí C → B là 30, C → A → B là 20 nên đường đi C → A → B sẽ được chọn. Giả sử

băng thông cho phép qua liên kết C → A là 100 kb/s. Khi lưu lượng từ C đến A là 80

kb/s, còn lưu lượng từ C đến B là 25 kb/s thì tổng lưu lượng đi qua liên kết C → A sẽ

là 105 kb/s. Giá trị này lớn hơn 100 kb/s nên tắc nghẽn sẽ xảy ra ở liên kết C → A,

trong khi đó liên kết C → B lại không được sử dụng.

Hình 3.20 Nối mắt lưới các nút mạng

Bằng cách cấu hình đường đi LSP từ C đến B để sử dụng thì tài nguyên mạng sẽ

được tận dụng tốt hơn. Đường hầm đến A sẽ đi qua liên kết 100 kb/s. Đường hầm đến

B sẽ không thể sử dụng tuyến 100 kb/s này vì không đủ băng thông cho cả hai luồng

80 kb/s và 25 kb/s. Kết quả là đường hầm LSP đến B sẽ được thiết lập qua liên kết 300

kb/s. Sau khi đã thiết lập hai đường CR-LSP, IGP sẽ hướng lưu lượng với tiền tố đến

A qua đường hầm thứ nhất, còn đến B qua đường hầm thứ hai. Mặc dù ví dụ này khá

đơn giản nhưng nó minh họa khả năng ứng dụng cũng như các lợi ích mà các đường

hầm được nối mắt lưới mang lại.

Trong môi trường mắt lưới, các đường hầm CR-LSP thường được cấu hình động

dựa vào định tuyến ràng buộc và sử dụng IGP để quyết định luồng nào được ánh xạ

vào đường hầm nào. Để sử dụng cách tiếp cận mắt lưới có hiệu quả, cần phải biết rõ

ràng các yêu cầu băng thông của nhiều luồng tại các điểm kết thúc mạng cũng như tải

hiện thời của mạng. Vì lưu lượng trong mạng mắt lưới LSP sẽ chạy qua các đường

hầm nên thống kê lưu lượng qua các đường hầm được kiểm soát, cấu hình băng thông

đường hầm được điều chỉnh, các cơ chế thiết lập, duy trì đường hầm và IGP được thực

hiện để tối ưu mạng. Trong một số trường hợp, có thể cấu hình nhiều đường hầm giữa



mỗi cặp điểm. Rõ ràng việc này đòi hỏi cấu hình nhiều hơn nhưng lưu lượng được cân

bằng tải tốt hơn qua các đường hầm và liên kết.

Cần lưu ý rằng mặc dù mạng với LSP được nối mắt lưới nhưng IGP vẫn hoạt

động dựa trên sơ đồ mạng vật lý và các đường đi không được tạo qua các đường hầm.

Điều này có nghĩa là các LSP mắt lưới không gây ra vấn đề quảng bá bản tin IGP như

trong trường hợp mạng ATM nối mắt lưới.

Điều quan trọng trong mô hình này là phải xác định biên của mạng mắt lưới nằm

ở đâu. Việc xác định khu vực cần nối mắt lưới phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng vật

lý và lí do sử dụng kỹ thuật điều khiển lưu lượng này. Sau đây là một số cách nối mắt

lưới thường sử dụng.

Nối mắt lưới phần bên trong mạng

Vùng được nối mắt lưới là các bộ định tuyến từ đó nối đến các PoP và là phần

bên trong của các liên kết WAN (hình 3.21). Theo cách này, tất cả lưu lượng đi giữa

các PoP sẽ được điều khiển, do đó mạng WAN có thể được tối ưu dựa theo tổng yêu

cầu lưu lượng của mạng. Thông thường, chi phí hoạt động của mạng WAN là khá lớn

nên việc sử dụng tối ưu mạng WAN là rất cần thiết.

Hình 3.21 Nối mắt lưới phần bên trong mạng

Nối mắt lưới toàn bộ mạng

Trong trường hợp này, tất cả các bộ định tuyến được nối mắt lưới với nhau. Do

toàn mạng được nối mắt lưới nên kỹ thuật điều khiển lưu lượng được thực hiện từ các

bộ định tuyến đầu vào đến các bộ định tuyến đầu ra của mạng. Tuy nhiên, nếu như có

N bộ định tuyến thì cần cấu hình tất cả là N*(N – 1) đường hầm, và khi N lớn thì điều

này trở nên khá phức tạp.

Nối mắt lưới phân cấp

Sau khi phân mạng thành từng cấp, mỗi vùng trong một cấp có thể được nối mắt

lưới với nhau để tăng hệ số sử dụng tài nguyên trong mạng. Có thể hình dung trường

hợp này như là sự mở rộng của việc nối mắt lưới phần lõi, sau đó tại từng PoP các bộ



định tuyến lại được nối mắt lưới với nhau.

Nối mắt lưới một phần

Trong trường hợp này, định tuyến theo đường đi ngắn nhất được sử dụng trong

mạng ngoại trừ các phần quan trọng như đường trục, các liên kết tốc độ thấp hoặc chi

phí lớn sẽ được sử dụng kỹ thuật điều khiển lưu lượng.

Việc thực hiện nối mắt lưới các đường hầm LSP cần phải quan tâm tới số lượng

đường hầm và mục đích của chúng. Sơ đồ nối các bộ định tuyến theo kiểu mắt lưới ở

phần lõi sẽ yêu cầu số lượng đường hầm ít hơn. Hơn nữa, các PoP ở phần lõi sẽ tĩnh

hơn, tức là ít khi phải cấu hình lại. Trong khi đó, việc nối các bộ định tuyến ở miền

truy nhập sẽ đòi hỏi số lượng đường hầm lớn và yêu cầu cấu hình lại thường xuyên

hơn. Mặt khác, câu hỏi đặt ra là các đường hầm này có thực sự cần thiết không trong

thực tiễn triển khai.

Kỹ thuật điều khiển lưu lượng nhằm sử dụng tốt hơn băng thông hiện có của

mạng. Trong trường hợp băng thông ở mạng lõi không phải là vấn đề cần quan tâm thì

việc cấu hình để sử dụng kỹ thuật điều khiển lưu lượng đem lại hiệu suất không đáng

kể. Lúc này việc sử dụng kỹ thuật điều khiển lưu lượng ở miền truy nhập có thể trở

nên quan trọng hơn.

3.5.7.3 Các đường LSP tự điều chỉnh cân bằng tải

Kỹ thuật điều khiển lưu lượng có khả năng duy trì việc kiểm soát chặt chẽ các

đường qua mạng. Ứng dụng điều khiển lưu lượng cho phép mạng hoặc một phần mạng

sử dụng tất cả băng thông hiện có của đường đi mà không cần quan tâm đến các liên

kết vật lý giữa hai điểm. Bằng cách cấu hình các tham số của đường hầm có thể cân

bằng tải qua các liên kết khác nhau. Việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển lưu lượng

trong các trường hợp này là rất hữu ích khi có ít cơ chế điều khiển và chi phí cho các

liên kết còn đắt.

Hình 3.22 Kỹ thuật điều khiển lưu lượng tự điều chỉnh cân bằng tải

Hình 3.22 minh họa trường hợp có rất nhiều lưu lượng mạng từ Net 1 chuyển đến



Net 5 và chi phí cho liên kết giữa hai phần mạng này là rất lớn. Lưu lượng từ Net 1

đến Net 5 có thể đi theo hai đường: qua liên kết A → B hoặc A → C → D → B. Với

cơ chế định tuyến IP theo đường ngắn nhất thì rất khó có thể tận dụng cả hai đường đi

này, và thường một đường sẽ được sử dụng nhiều hơn đường còn lại. Kỹ thuật lưu

lượng sẽ cho phép sử dụng cả hai đường đi này với việc hai đường hầm LSP được

thiết lập từ A đến B.

Nhìn từ góc độ định tuyến, LSR A sẽ thấy có hai giao diện đi đến mạng Net 5.

Nếu không có tham số băng thông nào được chỉ định hoặc chúng bằng nhau thì lưu

lượng đến Net 5 được chia sẻ đều trên hai đường hầm. Nếu việc điều khiển hệ số sử

dụng liên kết là cần thiết thì có thể cấu hình tham số băng thông của đường hầm LSP.

Vì vậy lưu lượng sẽ được chia trên hai đường hầm với hệ số sử dụng định nghĩa trước

tỷ lệ với băng thông của chúng.

Việc quản lý là tương đối đơn giản khi các đường hầm LSP được cân bằng tải

theo một hệ số định nghĩa trước mà không cần quan tâm đến nguồn, đích hay tải lưu

lượng. Do vậy, cần kiểm soát chặt chẽ hệ số sử dụng của các liên kết vật lý để đảm bảo

lựa chọn được tham số cân bằng tải thích hợp.

3.6 KẾT CHƯƠNG

Chuyển mạch nhãn đa giao thức là một công nghệ với nhiều ưu điểm. Nó mở ra

nhiều khả năng ứng dụng mới, song cũng đặt ra nhiều vấn đề cần phải giải quyết cho

các nhà thiết kế mạng. Chương này đã trình bày về một số vấn đề kỹ thuật cơ bản của

MPLS như thủ tục phân bổ nhãn và hoạt động của các giao thức liên quan, kĩ thuật

định tuyến theo các điều kiện ràng buộc, và kĩ thuật điều khiển lưu lượng để tối ưu hóa

hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng.

Phân bổ nhãn là một trong những thủ tục quan trọng để đảm bảo hoạt động của

mạng MPLS, và LDP là giao thức được phát triển bởi IETF để hỗ trợ chính cho thủ tục

này. CR-LDP là một sự mở rộng của LDP và hoạt động độc lập với các giao thức cổng

nội. Nó thường được sử dụng cho các dòng lưu lượng nhạy cảm với trễ và mô phỏng

mạng chuyển mạch kênh.

Giao thức dành trước tài nguyên RSVP khởi đầu dùng để báo hiệu đảm bảo chất

lượng dịch vụ trong mô hình dịch vụ tích hợp IntServ, song với một chút sửa đổi đã

tương thích với MPLS để trở thành một giao thức phân bổ nhãn hỗ trợ thực hiện

MPLS-TE trong mạng lõi một cách hiệu quả. Nếu cần phải liên kết nhãn với tiền tố địa

chỉ thì giao thức BGP với một cơ chế phản hồi cũng có thể được sử dụng. BGP là một

sự lựa chọn tốt cho việc phân bổ nhãn trong các giải pháp thực thi VPN.

Định tuyến ràng buộc là một công cụ hữu hiệu để đáp ứng đồng thời các yêu cầu

về lưu lượng của người sử dụng và năng lực tài nguyên hiện có trong mạng. Khái niệm

cơ bản này được mở rộng tới LDP để hỗ trợ việc thiết lập các đường dẫn chuyển mạch

nhãn định tuyến ràng buộc CR-LSP. Hoạt động định tuyến ràng buộc được thực hiện

từ đầu cuối tới đầu cuối, nghĩa là từ CR-LSR lối vào tới CR-LSR lối ra. Ý tưởng ở đây



là để cho CR-LSR lối vào khởi tạo định tuyến ràng buộc và tất cả các nút liên quan có

thể dành trước tài nguyên bằng việc sử dụng LDP. Định tuyến ràng buộc là một trong

những khả năng mạnh của MPLS, nó cho phép tự động hóa quá trình tìm đường theo

các điều kiện ràng buộc và cân bằng tải lưu lượng trên toàn mạng.

Kỹ thuật lưu lượng là quá trình điều khiển các luồng lưu lượng qua mạng để tối

ưu hóa hiệu suất sử dụng tài nguyên mạng. Hoạt động này giải quyết vấn đề đảm bảo

cho mạng nguồn tài nguyên cần thiết để hỗ trợ yêu cầu QoS của người sử dụng. Tài

nguyên có sẵn trong mạng, điều quan trọng là tìm chúng và hướng lưu lượng người

dùng tới chúng một cách hợp lí.

Việc tăng cường toàn bộ hiệu năng mạng được thực hiện bằng cách tạo ra một

phân bổ lưu lượng đồng nhất hay phân biệt qua các liên kết mạng. Kết quả quan trọng

của quá trình này là khả năng tránh tắc nghẽn trên bất kì một đường dẫn nào qua mạng.

Trong MPLS kĩ thuật lưu lượng có thể được đảm bảo bằng cách sử dụng các đường

dẫn định tuyến tường minh. RSVP và CR-LDP là hai giải pháp hiệu quả để cung cấp

kĩ thuật lưu lượng động và QoS trong mạng MPLS ngày nay.


CHƯƠNG 4

TRIỂN KHAI MPLS TRONG MẠNG NGN

Chỉ trong vòng vài năm MPLS đã trở thành giao thức được lựa chọn để đơn giản

hoá và tích hợp giải pháp trong các mạng lõi. Nó cho phép các nhà khai thác giảm chi

phí, đơn giản hoá việc quản lý lưu lượng và hỗ trợ các dịch vụ Internet xếp chồng.

Quan trọng hơn cả, nó là một bước tiến mới trong việc đạt mục tiêu mạng đa dịch vụ

với các giao thức cho phép sự hội tụ giữa thoại, video và dữ liệu đa thành phần.

Chương này giới thiệu khái quát về tình hình triển khai MPLS trong các mạng đa

dịch vụ thế hệ mới trên thế giới và ở Việt nam. Hiện nay MPLS đã được triển khai

trong mạng của hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hàng đầu trên thế giới. Ở

Việt nam MPLS cũng hứa hẹn nhiều khả năng phát triển, cụ thể là VNPT đã triển khai

rất thành công MPLS trong mạng lõi NGN của mình.


q Tình hình triển khai MPLS trên thế giới

q Thực tế triển khai MPLS ở Việt nam

CHƯƠNG 4 - TRIỂN KHAI MPLS TRONG MẠNG NGN

Chương trình bồi dưỡng kiến thức IP và NGN cho kỹ sư ĐTVT của VNPT

4.1 Tình hình triển khai MPLS trên thế giới

Những ưu việt của MPLS đã tăng cường khả năng cạnh tranh của các nhà khai

thác dịch vụ viễn thông, và các sản phẩm MPLS đã nhanh chóng được triển khai trên

phạm vi toàn cầu. Tuy vẫn còn nhiều vấn đề về mặt công nghệ cần giải quyết nhưng

MPLS hiện đang được coi là giải pháp tốt cho mạng thế hệ sau của các nhà cung cấp

dịch vụ hàng đầu trên thế giới. Hiện nay, hầu hết các nhà khai thác quốc tế như Level

3, Qwest, Cable & Wireless, Infonet, UNET và Equant/Global One đều đã triển khai

công nghệ này trên mạng của họ.

MPLS được đón nhận rộng rãi ở Mỹ và châu Âu, là những nơi có nhiều nhà khai

thác viễn thông đa quốc gia, đồng thời cũng là quê hương của những nhà cung cấp giải

pháp và thiết bị viễn thông hàng đầu như Cisco Systems, Juniper, Siemens, Alcatel, ...

Theo những nghiên cứu mới nhất có thể khẳng định được sự thống trị thị trường của

MPLS ở các châu lục này. Rõ ràng MPLS là giải pháp hợp lý đối với các nhà khai thác

lớn để tăng cường khả năng cung cấp dịch vụ mới và khả năng cạnh tranh trong môi

trường biến động hiện nay.

Ở châu Á, MPLS cũng đang được nhiều nhà khai thác lớn triển khai dưới một số

hình thức. Những công ty viễn thông như China Telecom của Trung Quốc, StarHup

của Singapore và Telstra Saturn của New Zealand đều đã triển khai công nghệ này

trong mạng mới của mình. Đặc biệt, việc chấp nhận MPLS của Unicom, nhà khai thác

VoIP lớn nhất trên thế giới hiện đang cung cấp dịch vụ này cho hơn 200 thành phố

thuộc Trung Quốc, là điều rất đáng lưu ý. Để được Unicom chấp nhận, MPLS phải

tích hợp nhiều kiểu mạng như GSM, CDMA, thoại và dữ liệu. Nó cũng cần phải rẻ,

đơn giản và có khả năng cung cấp các dịch vụ viễn thông chất lượng cao.

Tập đoàn viễn thông Nhật Bản (Japan Telecom) đã chính thức triển khai các dịch

vụ viễn thông tại thị trường Nhật Bản dựa trên chuẩn MPLS thế hệ mới. Việc triển

khai này được hỗ trợ bởi công ty Cisco Systems với các bộ định tuyến Cisco 12000

series và phần mềm Cisco MPLS IOS, cho phép cung cấp nhiều lựa chọn dịch vụ mới

ở lớp 2 và lớp 3 trên cùng một hạ tầng mạng, đồng thời có thể nhanh chóng thay đổi

việc phân chia băng thông cho các nhà cung cấp dịch vụ. Hiện tại, nhà cung cấp dịch

vụ có thể đưa ra các dịch vụ kết nối mới sử dụng khả năng băng thông rộng 10 Gbps

của mạng lõi MPLS.

Theo Japan Telecom, loại dịch vụ viễn thông mới làm việc dựa trên chuẩn MPLS

Internet Exchange (IX) có khả năng bảo mật rất cao. Ngoài ra, việc quản lý và điều

khiển luồng dữ liệu hoàn toàn tích hợp với nhau, đảm bảo cho khách hàng triển khai

tốt dịch vụ ở bất cứ nơi đâu và bất kỳ khi nào, và điều này cũng một phần nhờ vào các

thiết bị rất tiên tiến của Cisco.

Xu hướng sử dụng cấu trúc MPLS-IX là một phương pháp tiên tiến, vì nó cung

cấp kết nối cho dịch vụ đa phương tiện hoàn toàn không phụ thuộc vào vị trí địa lý hay

mạng trục ảo dựa trên MPLS LSP của các nhà cung cấp dịch vụ. Hơn hẳn việc kết nối



dịch vụ dựa trên chuyển mạch vật lý với giá thành cao, các nhà cung cấp dịch vụ mới

có thể hoàn toàn linh hoạt trong việc kết nối với các nhà cung cấp dịch vụ khác hay

công ty cung cấp dịch vụ nội dung cùng một lúc với cuộc cách mạng chuyển đổi sang

Internet băng thông rộng. Đặc biệt, giải pháp này không làm tăng chi phí khi quản lý

một kết nối hay vùng cung cấp dịch vụ mới.

Việc triển khai nhanh chóng và mạnh mẽ của MPLS đã thu hút được sự chú ý

của các tổ chức chuẩn hóa cũng như là các cơ sở nghiên cứu lớn trên thế giới. Nhờ có

động lực này mà những vấn đề về công nghệ và tính tương thích thiết bị của MPLS đã

được thảo luận rất tích cực và khẩn trương hoàn thiện. Việc hoàn thiện công nghệ và

chuẩn hóa đầy đủ là những yếu tố thúc đẩy quá trình triển khai MPLS trên diện rộng.

Điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với những quốc gia như Việt nam, khi các

nhà khai thác trong nước không muốn bị phụ thuộc vào một hay một vài nhà cung cấp

giải pháp nước ngoài.

4.2 Thực tế triển khai MPLS ở Việt Nam

4.2.1 Khả năng ứng dụng MPLS tại Việt Nam

Xác định được xu hướng tất yếu của thị trường viễn thông thế giới, cũng như nhu

cầu thông tin và viễn thông trong nước, Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam

VNPT đã triển khai xây dựng mạng thế hệ sau NGN dựa trên nền công nghệ IP với

mục tiêu cung cấp đa loại hình dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng mạng thống nhất. Trong

vai trò là nhà khai thác viễn thông lớn nhất Việt Nam với cơ sở hạ tầng thông tin mang

tính chủ lực của quốc gia, VNPT đã khẩn trương xúc tiến việc ứng dụng các công nghệ

mới nhất, trong đó có MPLS, vào trong mạng NGN của mình.

Từ những phân tích đặc điểm công nghệ và giải pháp triển khai của MPLS có thể

nhận thấy:

• MPLS hoàn toàn phù hợp với định hướng phát triển mạng viễn thông của

VNPT cũng như là xu hướng chung của viễn thông thế giới;

• Việc lựa chọn MPLS sẽ giải quyết được những vấn đề cơ bản của mạng mục

tiêu NGN. Các thiết bị chuyển mạch, định tuyến sẽ thực hiện chức năng chuyển

mạch và định tuyến thuần túy. Phần điều khiển sẽ liên quan trực tiếp đến các

giao thức điều khiển như UNI, PNNI cho ATM; CR-LDP, RSVP cho MPLS;

RIP, BGP, OSPF, … cho IP. Các chức năng liên quan đến điều khiển phương

tiện truy nhập và điều khiển cuộc gọi đều do chuyển mạch mềm đảm nhiệm.

Như vậy, việc ứng dụng MPLS đã được khẳng định là tất yếu. Tuy nhiên, lộ trình

triển khai trên mạng thực tế như thế nào lại không đơn giản và còn nhiều vấn đề cần

phải nghiên cứu. Phạm vi triển khai các nút chuyển mạch MPLS cần phải được tính

toán kĩ lưỡng để đảm bảo phát huy được tính ưu việt của công nghệ, đồng thời bảo

toàn được vốn đầu tư. Việc phân cấp điều khiển đối với các nút mạng và ứng dụng

giao thức điều khiển cũng là vấn đề quan trọng cần giải quyết. Để tăng hiệu suất sử

dụng mạng MPLS thì cần gia tăng các dịch vụ khuyến khích khách hàng sử dụng, đặc



biệt như VPN. Với MPLS, mạng riêng ảo VPN được tổ chức đơn giản nhưng rất hiệu

quả, đảm bảo tăng nhiều doanh thu cho nhà khai thác mạng.

Ngoài ra, tính tương thích thiết bị và khả năng hỗ trợ của các nhà cung cấp giải

pháp cũng là một vấn đề đáng quan tâm. Mặc dù được nhiều người ưa chuộng, song

MPLS dù sao vẫn là một công nghệ mới, nó có thể là tối ưu với quốc gia hay nhà khai

thác này, song lại không thích hợp với quốc gia hay nhà khai thác khác. Hiện nay

MPLS vẫn đang được các tổ chức tiếp tục nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện tiêu

chuẩn. Việc hoàn thiện các tiêu chuẩn có vai trò quan trọng đối với các nhà sản xuất

thiết bị, cũng như các nhà cung cấp giải pháp mạng.

Việt nam là một quốc gia với nền công nghiệp viễn thông mới chỉ ở giai đoạn

đầu phát triển, cơ sở hạ tầng thông tin còn chưa hoàn thiện, các đặc điểm địa hình, địa

lí, dân cư, mức sống cũng như là thói quen sử dụng dịch vụ của người dân đều mang

những đặc thù rất riêng và không giống các quốc gia khác. Thêm vào đó, trong thời

điểm mở cửa và hội nhập hiện nay, công nghiệp viễn thông sẽ đứng trước những thử

thách và cạnh tranh khốc liệt không chỉ giữa các nhà khai thác trong nước mà còn với

cả các nhà khai thác nước ngoài. Các công nghệ mới thì vẫn không ngừng ra đời, thay

đổi và phát triển với tốc độ chóng mặt. Do vậy, việc lựa chọn giải pháp triển khai

MPLS theo từng bước với qui mô mở rộng dần là một bước đi đúng đắn.

4.2.2 Giải pháp triển khai MPLS của VNPT

VNPT là nhà khai thác đầu tiên ở Việt nam xúc tiến xây dựng mạng thế hệ sau

NGN, đồng thời cũng là người đi đầu trong việc tìm kiếm khả năng ứng dụng MPLS

vào cơ sở hạ tầng mạng viễn thông của mình. Mạng NGN của VNPT được triển khai

theo một số giai đoạn và đã được đưa vào khai thác để cung cấp nhiều loại hình dịch

vụ mới. NGN của VNPT sử dụng giải pháp SURPASS của Siemens với công nghệ

truyền tải dựa trên nền tảng IP/MPLS.

Trong lộ trình triển khai mạng truyền tải, các vùng lưu lượng cơ bản được xác

định là Hà nội, TP Hồ Chí Minh và khu vực miền Trung. Hệ thống mạng lõi sử dụng

các tuyến đường truyền dẫn cáp quang cho lưu lượng thoại và số liệu theo trục Bắc –

Nam. Với giải pháp mạng hiện tại, công nghệ MPLS được ứng dụng không chỉ trong

lớp lõi mà còn trong lớp biên. Các thiết bị MPLS lớp biên đóng vai trò như những

LER lối vào và lối ra. Các mạng Internet quốc gia, truyền số liệu, mạng thông tin quản

lý đều được kết nối với các bộ định tuyến biên này. Việc chuyển tiếp thông tin sau đó

được thực hiện qua mạng MPLS đến các bộ định tuyến biên lối ra.

Giải pháp này hứa hẹn khả năng điều khiển định tuyến và chuyển mạch đơn giản

dựa trên MPLS, khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ xuyên suốt bảo đảm. Tuy nhiên,

một vấn đề quan trọng là cần xác định nguyên tắc tổ chức của những nút LSR trong

mạng, phân định rõ ràng giao diện và chức năng của từng thành phần thiết bị trong

mạng lõi và mạng biên.

Trong cấu hình mạng đang triển khai VNPT đã thiết lập hệ thống đường trục



MPLS với 3 LSR lõi M160 của Juniper. Thiết bị định tuyến biên là ERX-1410 cũng

của Juniper. Hiện nay các thiết bị định tuyến biên đang được tiếp tục đầu tư và mở

rộng tại nhiều địa điểm có nhu cầu lớn trên địa bàn cả nước. Toàn bộ thiết bị NGN của

VNPT là do VTN quản lý. Sơ đồ cấu hình phát triển mạng giai đoạn 2 được thể hiện

trên hình 4.1.



Hình 4.1: Cấu hình triển khai mạng MPLS giai đoạn 2 của VNPT (tham khảo VTN)



M160 là thiết bị định tuyến lõi, có cấu trúc module với khả năng mở rộng cao, có

khả năng hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau như thuần IP (MPLS), xếp

chồng IP/ATM, hay thậm chí trực tiếp qua mạng quang. Hiện nay M160 đang được sử

dụng như bộ định tuyến lõi IP/MPLS, cho phép băng thông truyền tải siêu cao (năng

lực truyền tải đạt 160 Gb/s). Với cách bố trí các bộ định tuyến M160 tại ba trung tâm

là Hà nội, Đà Nẵng và thành phố Hồ Chí Minh, những bộ định tuyến này sẽ tập trung

lưu lượng IP/MPLS từ các bộ định tuyến biên ERX-1410 của các tỉnh để chuyển mạch

nội vùng hay liên vùng tuỳ theo địa chỉ đích đến.

Cấu trúc M160 gồm hai phần chính :

§ Phần điều khiển: khối xử lý định tuyến chuyển mạch (SRP);

§ Phần giao diện: các cổng kết nối rất mềm dẻo, có thể giao tiếp từ luồng T1, E1

cho tới OC-192c/STM-64c.

Thiết bị ERX-1410 được sử dụng làm bộ định tuyến biên mạng. Đây là khối

chuyển mạch/định tuyến thế hệ mới. Nó cung cấp các dịch vụ lớp 3 của một bộ định

tuyến biên, thực hiện chuyển tiếp gói IP đến các bộ định tuyến lõi M160 đặt tại các

trung tâm. ERX-1410 là thiết bị đa dịch vụ, hỗ trợ nhiều giao thức và nhiều loại cổng

khác nhau. Các giao thức định tuyến nó hỗ trợ là BGP-4, IS-IS, OSPF, RIPv2, MPLS.

Các phương thức truy nhập hỗ trợ bao gồm ATM, SONET, FR, PPP.

Cấu trúc ERX-1410 gồm các thành phần:

§ Phần điều khiển;

§ Khối xử lý định tuyến chuyển mạch (SRP);

§ Giao diện thuê bao của ERX-1410 với xDSL, 802.11, Ethernet với các thẻ

VLAN PPPoE, PPPoA, Bridge IP Ethernet, IP over ATM;

§ Giao diện của ERX-1410: ATM, Ethernet.

ERX-1410 có nhiệm vụ thu thập các luồng VoIP đi và đến, các luồng gói

IP/ATM (chức năng BRAS) đến từ DSLAM của mạng ADSL các tỉnh và các luồng

gói IP đến từ các bộ định tuyến lõi đưa xuống. Sau khi thu thập các luồng gói này

ERX-1410 làm nhiệm vụ:

§ Lọc gói IP và cô lập lưu lượng mạng;

§ Kết nối các đoạn mạng với nhau;

§ Chọn đường đi để định tuyến gói tin chính xác.

Với hệ thống truyền tải MPLS đang triển khai của VNPT, có thể nói bước đầu đã

hình thành được mạng trục quốc gia trên cơ sở công nghệ gói. Khi lưu lượng thoại

được chuyển dần sang hệ thống này, nó sẽ là giải pháp thay thế cho mạng trục TDM

đang hoạt động. Hệ thống truyền tải MPLS là giải pháp lí tưởng để cung cấp dịch vụ

truyền số liệu tốc độ cao cho các doanh nghiệp như ngân hàng, các hãng thông tấn báo

chí, v.v. Ngoài ra, nó còn có khả năng cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo VPN cho các

công ty xuyên quốc gia và các doanh nghiệp lớn. Đây đang được coi như dịch vụ quan



trọng nhất tác động đến việc thay đổi cơ cấu kinh doanh và tăng khả năng cạnh tranh

của các nhà khai thác viễn thông.

4.3 KẾT CHƯƠNG

Chương này đã giới thiệu một cách khái quát về tình hình triển khai MPLS trên

thế giới và giải pháp ứng dụng cụ thể ở Việt nam. Để có thể tận dụng tối đa những ưu

điểm vượt trội của công nghệ MPLS cũng như là khai thác triệt để các tài nguyên

mạng sẵn có, thì việc nghiên cứu, khảo sát để hiểu rõ các đặc điểm kĩ thuật của MPLS

cả về khía cạnh lí thuyết cũng như thực tiễn triển khai cần phải được quan tâm đúng

mức.

Rõ ràng những lợi ích mà MPLS mang lại là rất nhiều, và việc triển khai MPLS

trong mạng viễn thông thế hệ sau của VNPT là một bước đi đúng đắn. Tuy nhiên, một

công nghệ dù tiên tiến đến mấy, nếu không được sử dụng và khai thác một cách khoa

học và hợp lí thì không những không mang lại hiệu quả như mong muốn, mà còn có

thể gây ra những tổn thất khó lường trước. Nói cách khác, MPLS là một công nghệ

đầy hứa hẹn song cũng đầy thách thức.



THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt

AToM Any Transport over MPLS Mọi giao vận qua MPLS

ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng

bộ

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên

CoS Class of Service Lớp dịch vụ

CLIP Classical IP IP trên ATM

CR Constrained Routing Định tuyến ràng buộc

CR-LDP Constrained Routing-LDP Giao thức phân bổ nhãn-định

tuyến ràng buộc

CSPF Constrained SPF SPF ràng buộc

DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ được phân biệt

DLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết dữ

liệu

ER Explicit Routing Định tuyến hiện

FR Frame Relay Chuyển tiếp khung

FEC Fowarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IntServ Integrated Service Các dịch vụ được tích hợp

LAN Local Area Network Mạng cục bộ

LANE LAN Emulation Mô phỏng LAN

LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn

LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên nhãn

LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn

LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn

LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch

nhãn

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT


MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao

thức

MPOA Multiprotocol Over ATM Đa giao thức trên ATM

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp

NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế

tiếp

OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất

đầu tiên

PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức

PNNI Private Network-Network

Interface

Mạng riêng ảo

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RESV Resevation Bản tin dành trước

RFC Request For Comment Yêu cầu ý kiến

RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài

nguyên

SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiên

STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ

SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu

TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền

dẫn

TE Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng

TTL Time To Live Thời gian sống

TLV Type-Leng-Value Kiểu-Chiều dài-Giá trị

ToS Type of Service Kiểu dịch vụ

UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu

VC Virtual Circuit Kênh ảo

VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo

VNPT Vietnam Post &

Telecommunications

Tập đoàn BCVT Việt Nam

VP Virtual Path Đường ảo

VPLS Virtual Private LAN Service Dịch vụ LAN riêng ảo



VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo

WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

Tài liệu tham khảo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bruce S. Davie, Yakov Rekhter. MPLS: Technology and Applications.

Morgan Kaufmann Press, 2000.

[2] Uyless Black. MPLS & Label Switching Network. Prentice Hall, 2002.

[3] Monique Morrow, Azhar Sayeed. MPLS and Next-Generation Networks:

Foundations for NGN and Enterprise Virtualization. Cisco Press, 2006.

[4] Eric Osborne, Ajay Simha. Traffic Engineering with MPLS. Cisco Press,

2003.

[5] Ivan Pepelnjak. MPLS and VPN Architectures, Vol. 1. Cisco Press, 2000.

[6] Ivan Pepelnjak. MPLS and VPN Architectures, Vol. 2. Cisco Press, 2003.

[7] IETF, “RFC 3031 – Multiprotocol Label Switching Architecture”.

[8] IETF, “RFC 3036 – LDP Specification”.

[9] http://www.vnpt.com.vn.

[10] http://www.vtn.com.vn.

http://www.vnpt.com.vn/

http://www.vtn.com.vn/

cong nghe mpls (da hieu chinh - v2)

Documents