Sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ IP và sự bùng nổ Internet đã dẫn đến một loạt thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai thác. Lưu lượng lớn nhất hiện nay trên mạng trục là lưu lượng IP. Giao thức IP thống trị toàn bộ các giao thức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ cho IP. Nhu cầu thị trường cấp bách cho mạng tốc độ cao với chi phí thấp là cơ sở cho một loạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có MPLS.
Trong 5 năm gần đây là khoảng thời gian mà công nghệ MPLS đã chứng minh được tính ứng dụng thực tiễn các tính năng vượt trội của nó so với các công nghệ chuyển mạch truyền thống khác như ATM.
Công nghệ MPLS là kết quả phát triển của công nghệ chuyển mạch IP sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP. MPLS tách chức năng của IP thành hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Bên cạnh đó, MPLS cũng hỗ trợ việc quản lý dễ dàng hơn.
Do thời gian và trình độ có hạn, nên chắc chắn những vấn đề được đề cập trong đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự lượng thứ và ý kiến đóng góp của các thầy, cô cũng như những ai quan tâm.
Trong quá trình học tập tại trường đại học Bách Khoa Hà Nội và thực hiện đồ án tốt nghiệp, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã trực tiếp và gián tiếp giúp đỡ em hoàn thành tốt chương trình học tập. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Khắc Kiểm đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
111 trang |
Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 2285 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lời nói đầu
Sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ IP và sự bùng nổ Internet đã dẫn đến một loạt thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai thác. Lưu lượng lớn nhất hiện nay trên mạng trục là lưu lượng IP. Giao thức IP thống trị toàn bộ các giao thức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ cho IP. Nhu cầu thị trường cấp bách cho mạng tốc độ cao với chi phí thấp là cơ sở cho một loạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có MPLS.
Trong 5 năm gần đây là khoảng thời gian mà công nghệ MPLS đã chứng minh được tính ứng dụng thực tiễn các tính năng vượt trội của nó so với các công nghệ chuyển mạch truyền thống khác như ATM.
Công nghệ MPLS là kết quả phát triển của công nghệ chuyển mạch IP sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP. MPLS tách chức năng của IP thành hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Bên cạnh đó, MPLS cũng hỗ trợ việc quản lý dễ dàng hơn.
Do thời gian và trình độ có hạn, nên chắc chắn những vấn đề được đề cập trong đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự lượng thứ và ý kiến đóng góp của các thầy, cô cũng như những ai quan tâm.
Trong quá trình học tập tại trường đại học Bách Khoa Hà Nội và thực hiện đồ án tốt nghiệp, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã trực tiếp và gián tiếp giúp đỡ em hoàn thành tốt chương trình học tập. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Khắc Kiểm đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2009
Sinh viên
Bùi Quang Thái
Tóm tắt đồ án
MPLS đã được lựa chọn để đơn giản hoá và tích hợp mạng trong mạng lõi. Nó cho phép các nhà khai thác giảm chi phí, đơn giản hoá việc quản lý lưu lượng và hỗ trợ các dịch vụ Internet. Quan trọng hơn cả, nó là một bước tiến mới trong việc đạt mục tiêu mạng đa dịch vụ với các giao thức gồm di động, thoại, dữ liệu …
Tập đoàn BCVT Việt Nam đã lựa chọn IP/MPLS làm công nghệ cho lớp chuyển tải mạng NGN đang triển khai trên phạm vi toàn quốc. Một trong những ưu điểm lớn nhất của MPLS là ở khả năng thực hiện kỹ thuật lưu lượng.
Đề tài tốt nghiệp được chia thành 4 chương với những nội dung chính như sau:
Chương 1 - Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS: Giới thiệu tổng quan công nghệ MPLS, các khái niệm cơ bản, kiến trúc chức năng và cơ chế hoạt động của MPLS.
Chương 2 - Định tuyến và báo hiệu MPLS: Trình bày các kỹ thuật định tuyến được hỗ trợ bởi MPLS , các chế độ báo hiệu và một số giao thức báo hiệu phân phối nhãn của MPLS .
Chương 3 – Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS: Trình bày các khái niệm và mục tiêu
của kỹ thuật lưu lượng, khả năng và các cơ chế thực hiện kỹ thuật lưu lượng MPLS. Các vấn đề bảo vệ khôi phục đường - một trong những nhiệm vụ của kỹ thuật lưu lượng cũng được trình bày trong chương này.
Chương 4 – Mô phỏng MPLS – TE và đánh giá.
SUMMARIZED DESIGN
MPLS is chosen in order to simplify and integrate network in core-network . It allows the operators lower their cost and simply in management traffic , support Internet’services. The most importance , it’s the new move to multi-service included mobile , voice , data .
Corporation BCVT Vietnam has applied technology MPLS network for the next NGN which being operated over country. One of most advantage of MPLS is traffic engineering .
With the theme: " Traffic enginneering in MPLS ’’the content of project including 4 chapters will in turn present the basic issues and trffic engineering of MPLS network
Chapter 1 : The multi protocol label switching MPLS : Overview of MPLS , basic define , fuction and performance of MPLS .
Chapter 2 : Routing and signalling in MPLS :Present routing mechanism used by MPLS , the signalling modes and somes distribution label protocol .
Chapter 3 : Traffic engineering in MPLS : Present the define , ambition of MPLS techonogy and the mechanism to operate the taffic engineering of MPLS. The problem about protection and repair road – most important mission of trffic engineering is presented in this chapter.
Chapter 4 : Simulation MPLS-TE and summary.
Mục lục
Các hình vẽ sử dụng trong luận văn
Hình 1.1: MPLS và mô hình tham chiếu OSI - 15 -
Hình 1.2: So sánh giữa chuyển tiếp IP và chuyển tiếp MPLS - 16 -
Hình 1.3: Miền MPLS - 16 -
Hình 1.4: Upstream và downstream LSR - 17 -
Hình 1.5: Lớp chuyển tiếp tương đương trong MPLS - 18 -
Hình 1.6 : Stack nhãn - 18 -
Hình 1.7:Đường chuyển mạch nhãn MPLS - 19 -
Hình 1.8 : Phân cấp LSP trong MPLS - 20 -
Hình 1.9 : Gói IP đi qua mạng MPLS - 20 -
Hình 1.10: Định dạng một entry trong stack nhãn MPLS - 20 -
Hình 1.11 : Shim header - 22 -
Hình 1.12 : Nhãn trong chế độ cell ATM - 23 -
Hình 1.13 : Encapsulation gói có nhãn trên link ATM - 23 -
Hình 2.1: Một ví dụ định tuyến ràng buộc - 25 -
Hình 2.2: Phân phối nhãn không cần yêu cầu - 26 -
Hình 2.3: Phân phối nhãn theo yêu cầu - 27 -
Hình 2.4: Duy trì nhãn tự do - 27 -
Hình 2.5: Duy trì nhãn bảo thủ - 28 -
Hình 2.6: Điều khiển độc lập - 28 -
Hình 2.7: Điều khiển tuần tự - 29 -
Hình 2.8 : Vùng hoạt động của LDP - 30 -
Hình 2.9: Trao đổi thông điệp LDP - 31 -
Hình 2.10: LDP header - 32 -
Hình 2.11: Format thông điệp LDP - 33 -
Hình 2.12: Ví dụ LDP chế độ điều khiển độc lập theo yêu cầu - 35 -
Hình 2.13: Thiết lập LSP với CR-LDP - 37 -
Hình 2.14: Thiết lập LSP với RSVP-TE - 41 -
Hình 2.15 : Nội dung bản tin BGP Update - 43 -
Hình 2.16 : BGP phân phối nhãn qua nhiều Autonomous System - 44 -
Hình 3.1 : Nhiều luồng cho mỗi lớp lưu lượng - 48 -
Hình 3.2 : Hàng đợi CQ - 49 -
Hình 3.4: Giải thuật thung rò - 51 -
Hình 3.5: Giải thuật thùng token - 52 -
Hình 3.6: Mô hình chồng phủ ( Overlay mode ) - 53 -
Hình 3.7 : Các trung kế lưu lượng - 54 -
Hình 3.8: Một ví dụ băng thông dự trữ cho từng mức ưu tiên. - 59 -
Hình 3.9: Minh họa cho cách dùng bit Affinity và Resource-Class - 60 -
Hình 3.10: Băng thông khả dụng ứng với từng mức ưu tiên - 61 -
Hình 3.11: Xem xét các rằng buộc khống chế - 63 -
Hình 3.12: Xem xét tài nguyên khả dụng - 64 -
Hình 3.13: Chọn đường tốt nhất - 64 -
Hình 3.14: Mô hình Makam - 67 -
Hình 3.15: Mô hình Haskin - 68 -
Hình 3.16: Mô hình Shortest – Dynamic - 69 -
Hình 3.17: Mô hình Simple – Dynamic - 70 -
Hình 4.1: Kiến trúc thư mục cài đặt của NS-2 và NAM trong môi trường Linux - 77 -
Hình 4.2: Tổng quan về NS dưới góc độ người dùng - 79 -
Hình 4.3: Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS - 80 -
Hình 4.4: TclCL hoạt động như liên kết giữa A và B - 81 -
Hình 4.5: Mô tả các công cụ của NAM - 86 -
Hình 4.6: Bốn thành phần cơ bản của Nscript GUI - 91 -
Hình 4.7: Giao diện đồ họa người dùng của Xgraph - 96 -
Hình 4.8 : Cửa sổ Graphs - 98 -
Hình 4.9 : Cửa sổ Network Imformation - 99 -
Hình 4.10 : Mô hình mạng mô phỏng - 99 -
Hình 4.11 :Đồ thị kết quả mô phỏng - 100 -
Hình 4.12 : Kết quả mô phỏng - 101 -
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 : Các chế độ của các giao thức phân phối nhãn MPLS - 28 -
Bảng 2.2: Các loại bản tin LDP - 32 -
Bảng 3.1 : Các lớp dịch vụ lưu lượng - 46 -
Các Thuật Ngữ Viết Tắt
Từ viết tắt
Từ đầy đủ
Chú giải tiếng Việt
AAL
ATM Adapter Layer
Lớp tương thích ATM
ACL
Access Control List
Danh sách điều khiển truy cập
AS
Autonomous System
Hệ thống tự trị
ASBR
Autonomous System Border Router
Bộ định tuyến biên hệ thống tự trị
ATM
Asynchronous Transfer Mode
Cơ chế truyền tải không đồng bộ
BGP
Border Gateway Protocol
Giao thức định tuyến cổng miền
CE
Customer Edge
Thiết bị biên của mạng người dùng
CEM
Circuit Emulation Service over MPLS
Dịch vụ mô phỏng kênh trên MPLS
CEP
Circuit Emulation over Packet
Mô phỏng kênh trên gói
CoS
Class of Service
Lớp dịch vụ
DLCI
Data Link Connection Identifier
Nhận dạng kết nối lớp kênh dữ liệu
EGP
External Gateway Protocol
Giao thức định tuyến liên miền
FEC
Forwarding Equivalence Class
Lớp chuyển tiếp tương đương
FR
Frame Relay
Chuyển mạch khung
GRE
Generic RoutingEncapsulation
Giao thức đóng gói định tuyến chung
HDLC
High-level Data Link Control
Điều khiển liên kết dữ liệu mức cao
HEC
Header Error Controller
Điều khiển lỗi tiêu đề
ID
Identifier
Nhận dạng
IGP
Interior Gateway Protocol
Giao thức định tuyến trong miền
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
IPLS
IP-Only Private LAN Service
Dịch vụ LAN thuê riêng trên nền IP
IP-Sec
Internet Protocol Security
Giao thức an ninh Internet
ISP
Internet Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ Internet
L2F
Layer 2 Forwarding
Giao thức chuyển tiếp lớp 2
L2TP
Layer 2 Tunneling Protocol
Giao thức đường hầm lớp 2
LAC
L2TP Access Concentrator
Bộ tập trung truy cập L2TP
LAN
Local Area Network
Mạng cục bộ
LDP
Label Distribution Protocol
Giao thức phân bổ nhãn
LER
Label Edge Router
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn biên
LNS
L2TP Network Server
Máy chủ mạng L2TP
LSP
Label Switching Path
Đường chuyển mạch nhãn
LSR
Label Switching Router
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
M2M
Multipoint-to-Multipoint
Đa điểm tới đa điểm
MD
Multicast Domain
Miền đa điểm
MPLS
MultiProtocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MPLS-TE
MPLS-Traffice Engineering
Kỹ thuật lưu lượng
MT
Multicast Tunnel
Đường hầm đa điểm
MTI
Multicast Tunnel Interface
Giao diện đường hầm đa điểm
MVPN
Multicast VPN
VPN đa điểm
MVRF
Multicast VRF
VRF đa điểm
NAS
Network Access Server
Máy chủ truy cập mạng
NGN
Next Generation Network
Mạng thế hệ kế tiếp
OSPF
Open Shortest Path First
Giao thức đường đi ngắn nhất đầu tiên
PAC
PPTP Access Concentrator
Bộ tập trung truy cập PPTP
PE
Provider Edge
Thiết bị biên của mạng nhà cung cấp
PNS
PPTP Network Server
Máy chủ mạng PPTP
POP
Point of Presence
Điểm truy cập truyền thống
PPP
Point to Point Tunneling Protocol
Giao thức đường hầm điểm tới điểm
PVC
Permanent Virtual Circuit
Kênh ảo cố định
PW
Pseudowire
Dây giả
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
RD
Route Distinguisher
Thuộc tính phân biệt tuyến
RSVP
Resource Reservation Protocol
Giao thức dành trước tài nguyên
RT
Route Target
Thuộc tính tuyến đích
SDH
Synchronous Digital Hierachy
Phân cấp số đồng bộ
SDU
Service Data Unit
Đơn vị dữ liệu dịch vụ
SONET
Synchronous Optical Network
Mạng quang đồng bộ
SP
Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ
TCP
Transmission Control Protocol
Giao thức điều khiển truyền dẫn
TDP
Tag Distribution Protocol
Giao thức phân phối thẻ
UDP
User Datagram Protocol
Giao thức lược đồ dữ liệu
VC
Virtual Circuit
Kênh ảo
VCI
Virtual Circuit Identifier
Nhận dạng kênh ảo
VLLS
Virtual Leased Line Service
Dịchvụ đường dây thuê riêng ảo
VP
Virtual Path
Đường ảo
VPDN
Virtual Private Dial Network
Mạng quay số riêng ảo
VPI
Virtual Path Identifier
Nhận dạng đường ảo
VPLS
Virtual Private LAN Service
Dịch vụ LAN riêng ảo
VPN
Virtual Private Network
Mạng riêng ảo
VPWS
Virtual Private Wire Service
Dịch vụ đường dây riêng ảo
VR
Virtual Router
Bộ định tuyến ảo
VRF
VPN Routing and Forwarding
Bảng định tuyến và chuyển tiếp VPN
Chương 1: CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS
1.1 Tổng quan
MPLS là viết tắt của “Multi-Protocol Label Switching”. Thuật ngữ multi-protocol để nhấn mạnh rằng công nghệ này áp dụng được cho tất cả các giao thức lớp mạng chứ không chỉ riêng có IP, MPLS có thể hoạt động với các giao thức khác IP như là IPX, ATM, Fram Relay…. MPLS cũng hoạt động tốt trên bất kỳ các giao thức lớp liên kết. Đây là một công nghệ lai kết hợp những đặc tính tốt nhất của định tuyến lớp 3(Layer 3 routing) và chuyển mạch lớp 2 (Layer 2 switching).
1.1.1 Tính thông minh phân tán
Trong mạng chuyển mạch kênh, tính thông minh chủ yếu tập trung ở mạng lõi (core). Tất cả những thiết bị thông minh nhất đều đặt trong mạng lõi như các tổng đài toll, transit, MSC… Các thiết bị kém thông minh hơn thì đặt ở mạng biên (edge), ví dụ như các tổng đài nội hạt, truy nhập…
Trong mạng gói IP, tính thông minh gần như chia đều cho các thiết bị trong mạng. Tất cả các router đều phải làm hai nhiệm vụ là định tuyến và chuyển mạch. Đây là ưu điểm nhưng cũng là nhược điểm của IP.
Quan điểm của MPLS là tính thông minh càng đưa ra biên thì mạng càng hoạt động tốt. Lý do là những thành phần ở mạng lõi phải chịu tải rất cao. Thành phần mạng lõi nên có độ thông minh thấp và năng lực chuyển tải cao. MPLS phân tách hai chức năng định tuyến và chuyển mạch: Các router ở biên thực hiện định tuyến và gắn nhãn (label) cho gói. Còn các router ở mạng lõi chỉ tập trung làm nhiệm vụ chuyển tiếp gói với tốc độ cao dựa vào nhãn. Tính thông minh được đẩy ra ngoài biên là một trong những ưu điểm lớn nhất của MPLS. Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của các tuyến là hoàn toàn khả thi. Đây là một điểm vượt trội của MPLS so với các định tuyến cổ điển.
Tóm lại, MPLS là một công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng. Với tính chất cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng IP truyền thống. Bên cạnh đó, thông lượng của mạng sẽ được cải thiện một cách rõ rệt.
1.1.2 MPLS và mô hình tham chiếu OSI
Hình 1.1: MPLS và mô hình tham chiếu OSI
MPLS được xem như là một công nghệ lớp đệm (shim layer), nó nằm trên lớp 2 nhưng dưới lớp 3, vì vậy đôi khi người ta còn gọi nó là lớp 2,5.
Hình 1.2: So sánh giữa chuyển tiếp IP và chuyển tiếp MPLS
Nguyên lý của MPLS là tất cả các gói IP sẽ được gắn nhãn (label) và được chuyển tiếp theo một đường dẫn LSP (Label Switched Path). Các router trên đường dẫn chỉ căn cứ vào nội dung của nhãn để thực hiện quyết định chuyển tiếp gói mà không cần phải kiểm tra header IP.
1.2 Các khái niệm cơ bản trong MPLS
1.2.1 Miền MPLS (MPLS domain)
RFC 3031 mô tả miền MPLS là “một tập hợp các nút mạng thực hiện hoạt động định tuyến và chuyển tiếp MPLS”. Một miền MPLS thường được quản lý và điều khiển bởi một nhà quản trị.
Hình 1.3: Miền MPLS
Miền MPLS được chia thành 2 phần: phần mạng lõi (core) và phần mạng biên (edge). Các nút thuộc miền MPLS được gọi là router chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch Router). Các nút ở phần mạng lõi được gọi là transit-LSR hay core- SR (thường được gọi tắt là LSR). Các nút ở biên được gọi là router biên nhãn LER (Label Edge Router).
Nếu một LER là nút đầu tiên trên đường đi của một gói xuyên qua miền MPLS thì nó được gọi là LER lối vào (ingress-LER), còn nếu là nút cuối cùng thì nó được gọi là LER lối ra (egress-LER). Lưu ý là các thuật ngữ này được áp dụng tùy theo chiều của luồng lưu lượng trong mạng, do vậy một LER có thể là ingress-LER vừa là egress-LER tuỳ theo các luồng lưu lượng đang xét.
Hình 1.4: Upstream và downstream LSR
Thuật ngữ upstream-LSR và downstream-LSR cũng được dùng, phụ thuộc vào chiều của luồng lưu lượng. Các tài liệu MPLS thường dùng ký hiệu Ru để biểu thị cho upstream-LSR và dùng ký hiệu Rd để biểu thị cho downstream-LSR.
1.2.2 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC)
Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equivalence Class) là một tập hợp các gói được đối xử như nhau bởi một LSR. Như vậy, FEC là một nhóm các gói IP được chuyển tiếp trên cùng một đường chuyển mạch nhãn LSP, được đối xử theo cùng một cách thức và có thể ánh xạ vào một nhãn bởi một LSR cho dù chúng có thể khác nhau về thông tin header lớp mạng. Hình dưới cho thấy cách xử lý này.
Hình 1.5: Lớp chuyển tiếp tương đương trong MPLS
1.2.3 Nhãn và Stack nhãn
RFC 3031 định nghĩa nhãn là “một bộ nhận dạng có độ dài ngắn và cố định, mang ý nghĩa cục bộ dùng để nhận biết một FEC”. Nhãn được “dán” lên một gói để báo cho LSR biết gói này cần đi đâu. Phần nội dung nhãn có độ dài 20 bit không cấu trúc, như vậy số giá trị nhãn có thể có là 220 (hơn một triệu giá trị). Giá trị nhãn định nghĩa chỉ mục (index) để dùng trong bảng chuyển tiếp.
Một gói lại có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này chứa trong một nơi gọi là stack nhãn (label stack). Stack nhãn là một tập hợp gồm một hoặc nhiều entry nhãn tổ chức theo nguyên tắc FIFO. Tại mỗi hop trong mạng chỉ xử lý nhãn hiện hành trên đỉnh stack. Chính nhãn này sẽ được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói.
Hình 1.6 : Stack nhãn
Nếu gói tin chưa có nhãn thì stack nhãn là rỗng (độ sâu của stack nhãn bằng 0). Nếu stack có chiều sâu là d thì mức 1 sẽ ở đáy stack (bit S trong entry nhãn đặt lên 1) và mức d sẽ ở đỉnh của stack. Một entry nhãn có thể được đặt thêm vào (push) hoặc lấy ra (pop) khỏi stack.
1.2.4 Hoán đổi nhãn (Label Swapping)
Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói. Để chuyển tiếp gói có nhãn, LSR kiểm tra nhãn trên đỉnh stack và dùng ánh xạ ILM (Incoming Label Map) để ánh xạ nhãn này tới một entry chuyển tiếp nhãn NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry). Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói và thực hiện một tác vụ trên stack nhãn. Rồi nó mã hóa stack nhãn mới vào gói và chuyển gói đi.
Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy ra ở ingress-LER. LER phải phân tích header lớp mạng để xác định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC-to-NHLFE) để ánh xạ FEC vào một NHLFE.
1.2.5 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path)
Đường chuyển mạch nhãn LSP là một đường nối giữa router ngỏ vào và router ngỏ ra, được thiết lập bởi các nút MPLS để chuyển các gói đi xuyên qua mạng. Đường
Hình 1.7:Đường chuyển mạch nhãn MPLS
dẫn của một LSP qua mạng được định nghĩa bởi sự chuyển đổi các giá trị nhãn ở các LSR dọc theo LSP bằng cách dùng thủ tục hoán đổi nhãn. Khái niệm LSP tương tự như khái niệm mạch ảo (VC) trong ATM.
Kiến trúc MPLS cho phép phân cấp các LSP, tương tự như ATM sử dụng VPI và VCI để tạo ra phân cấp kênh ảo (VC) nằm trong đường ảo (VP). Tuy nhiên ATM chỉ có thể hỗ trợ 2 mức phân cấp, trong khi với MPLS thì số mức phân cấp cho phép rất lớn nhờ khả năng chứa được nhiều entry nhãn trong stack nhãn. Về lý thuyết, giới hạn số lượng nhãn trong stack phụ thuộc giá trị MTU (Maximum Transfer Unit) của các giao thức lớp liên kết được dùng dọc theo một LSP.
Hình 1.8 : Phân cấp LSP trong MPLS
1.2.6 Chuyển gói qua miền MPLS
Sau đây là một ví dụ đơn giản minh họa quá trình truyền gói IP đi qua miền MPLS. Gói tin IP khi đi từ ngoài mạng vào trong miền MPLS được router A đóng vai trò là
Hình 1.9 : Gói IP đi qua mạng MPLS
một ingress-LER sẽ gán nhãn có giá trị là 6 cho gói IP rồi chuyển tiếp đến router B. Router B dựa vào bảng hoán đổi nhãn để kiểm tra nhãn của gói tin. Nó thay giá trị nhãn mới là 3 và chuyển tiếp đến router C. Tại C, việc kiểm tra cũng tương tự như ở B và sẽ hoán đổi nhãn, gán cho gói tin một nhãn mới là 9 và tiếp tục được đưa đến router D.
Router D đóng vai trò egress-LER sẽ kiểm tra trong bảng hoán đổi nhãn và gỡ bỏ
Hình 1.10: Định dạng một entry trong stack nhãn MPLS
nhãn 9 ra khỏi gói tin rồi định tuyến gói IP một cách bình thường đi ra khỏi miền MPLS. Với kiểu làm việc này thì các LSR trung gian như router B và C sẽ không phải thực hiện kiểm tra toàn bộ header IP của gói tin mà nó chỉ việc kiểm tra các giá trị của nhãn, so sánh trong bảng và chuyển tiếp. Vì vậy tốc độ xử lý trong miền MPLS sẽ nhanh hơn nhiều so với định tuyến IP truyền thống. Đường đi từ router A đến router D được gọi là đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path).
1.3 Mã hóa nhãn và các chế độ đóng gói nhãn MPLS
1.3.1 Mã hóa stack nhãn
Khi nhãn được gắn lên gói, bản thân giá trị nhãn 20 bit sẽ được mã hoá cùng với một số thông tin cộng thêm để phụ trợ trong quá trình chuyển tiếp gói để hình thành một entry nhãn. Hình 10 minh họa định dạng một entry nhãn trong stack nhãn.
Nhóm 32 bit ở hình trên là một entry trong stack nhãn, trong đó phần giá trị nhãn thực sự chỉ có 20 bit. Tuy nhiên người ta thường gọi chung cho cả entry 32 bit nói trên là một nhãn. Vì vậy khi thảo luận về nhãn cần phân biệt là đang xem xét giá trị nhãn 20 bit hay nói về entry 32 bit trong stack nhãn. Phần thông tin 12 bit cộng thêm gồm các trường sau đây:
EXP (một số tài liệu gọi là CoS - Class of Service ) – Gồm 3 bit, có thể là một hàm của trường TOS (Type of Service) hoặc Diffserv trong gói IP. Đa số các nhà sản xuất sử dụng các bi