Xem mẫu
- LUẬN VĂN
"Tìm hiểu công nghệ chuyển
mạch nhãn MPLS"
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
ð tài nghiên c u: Công ngh chuy n m ch nhãn MPLS
Sinh viên : Hoàng Xuân Di u
Mã s : 20707006
Email : hoangxudi@gmail.com
L p: C6ðTVT
Email c a l p : SVC6DTVT1@gmail.com
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com -1-
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com -2-
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
1, Sơ lư c l ch s
Khi m ng Internet phát tri n và m r ng, lưu lư ng Internet bùng n . Các ISP x lý b ng
cách tăng dung lư ng các k t n i và nâng c p b ñ nh tuy n (router) nhưng v n không tránh
kh i ngh n m ch. Lý do là các giao th c ñ nh tuy n thư ng hư ng lưu lư ng vào cùng m t s
các k t n i nh t ñ nh d n ñ n k t n i này b quá t i trong khi m t s tài nguyên khác không
ñư c s d ng. ðây là tình tr ng phân b t i không ñ ng ñ u và s d ng lãng phí tài nguyên
m ng Internet.
Vào th p niên 90, các ISP phát tri n m ng c a h theo mô hình ch ng l p (overlay) b ng
cách ñưa ra giao th c IP ng d ng trong ATM (IP over ATM).
ATM là công ngh ñ nh hư ng k t n i (connection-oriented), thi t l p các kênh o (Virtual
Circuit), tuy n o (Virtual Path) t o thành m t m ng logic n m trên m ng v t lý giúp ñ nh
tuy n, phân b t i ñ ng ñ u trên toàn m ng.
Tuy nhiên, IP và ATM là hai công ngh hoàn toàn khác nhau, ñư c thi t k cho nh ng môi
trư ng m ng khác nhau, khác nhau v giao th c, cách ñánh ñ a ch , ñ nh tuy n, báo hi u, phân
b tài nguyên. Khi các ISP càng m r ng m ng theo hư ng IP over ATM, h càng nh n rõ
như c ñi m c a mô hình này, ñó là s ph c t p c a m ng lư i do ph i duy trì ho t ñ ng c a
hai h th ng thi t b .
S bùng n c a m ng Internet d n t i xu hư ng h i t các m ng vi n thông khác như m ng
tho i, truy n hình d a trên Internet, giao th c IP tr thành giao th c ch ñ o trong lĩnh v c
m ng.
Xu hư ng c a các ISP là thi t k và s d ng các b ñ nh tuy n chuyên d ng, dung lư ng
chuy n t i l n, h tr các gi i pháp tích h p, chuy n m ch ña l p cho m ng tr c Internet. Nhu
c u c p thi t trong b i c nh này là ph i ra ñ i m t công ngh có kh năng k t h p nh ng ñ c
ñi m t t c a chuy n m ch kênh ATM và chuy n m ch gói IP.
Công ngh MPLS (Multiprotocol Label Switching) ra ñ i trong b i c nh này ñáp ng ñư c
nhu c u c a th trư ng ñúng theo tiêu chí phát tri n c a Internet ñã mang l i nh ng l i ích thi t
th c, ñánh d u m t bư c phát tri n m i c a m ng Internet trư c xu th tích h p công ngh
thông tin và vi n thông (ICT - Information Communication Technology) trong th i kỳ m i.
2, MPLS và mô hình tham chi u OSI
- MPLS là m t công ngh k t h p ñ c ñi m t t nh t gi a ñ nh tuy n l p ba và chuy n
m ch l p hai cho phép chuy n t i các gói r t nhanh trong m ng lõi (core) và ñ nh tuy n t t
m ng biên (edge) b ng cách d a vào nhãn (label). MPLS là m t phương pháp c i ti n
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com -3-
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
vi c chuy n ti p gói trên m ng b ng các nhãn ñư c g n v i m i gói IP, t bào ATM, ho c
frame l p hai. Phương pháp chuy n m ch nhãn giúp các Router và MPLS-enable ATM
switch ra quy t ñ nh theo n i dung nhãn t t hơn vi c ñ nh tuy n ph c t p theo ñ a ch IP
ñích. MPLS k t n i tính th c thi và kh năng chuy n m ch l p hai v i ñ nh tuy n l p ba.
Cho phép các ISP cung c p nhi u d ch v khác nhau mà không c n ph i b ñi cơ s h t ng
s n có. C u trúc MPLS có tính m m d o trong b t kỳ s ph i h p v i công ngh l p hai
nào.
MPLS h tr m i giao th c l p hai, tri n khai hi u qu các d ch c IP trên m t m ng
chuy n m ch IP. MPLS h tr vi c t o ra các tuy n khác nhau gi a ngu n và ñích trên m t
ñư ng tr c Internet. B ng vi c tích h p MPLS vào ki n trúc m ng, Các ISP có th gi m chi
phí, tăng l i nhu n, cung c p nhi u hi u qu khác nhau và ñ t ñư c hi u qu c nh tranh
cao.
mô hình tham chi u OSI
Hình 1.1
MPLS ñư c xem như là m t công ngh l p ñ m (shim layer), nó n m trên l p 2 nhưng
dư i l p 3, vì v y ñôi khi ngư i ta còn g i nó là l p 2,5.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com -4-
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
Hình 1.2
Nguyên lý c a MPLS ñư c th hi n hình 1.2. T t c các gói IP s ñư c g n nhãn
(label) và chuy n ti p theo m t ñư ng d n LSP (Label Switched Path). Các b ñ nh tuy n
(router) trên ñư ng d n ch căn c vào n i dung c a nhãn ñ th c hi n quy t ñ nh chuy n
ti p gói mà không c n ph i ki m tra ph n ñ u (header) c a IP.
3. Các khái ni m trong MPLS
• LDP (Label Distribution Protocol): Giao th c phân b nhãn.
• LSP (Label Switched Path): ðư ng d n chuy n m ch nhãn.
• FEC (Forwarding Equivalence Class): L p chuy n ti p tương ñương.
• LSR (Label Switching Router) B ñ nh tuy n chuy n m ch nhãn.
• LER (Label Edge Router): B ñ nh tuy n nhãn biên.
• NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry): M c chuy n ti p ch ng ti p theo.
• FTN (FEC to NHLFE): Ánh x FEC sang NHLFE.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com -5-
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
• LIB (Label Information Base): Cơ s thông tin nhãn.
Mi n MPLS (MPLS Domain)
Mi n MPLS là m t t p h p các nút m ng th c hi n ho t ñ ng ñ nh tuy n và chuy n ti p
MPLS. M t mi n MPLS thư ng ñư c qu n lý và ñi u khi n b i m t nhà qu n tr .
Mi n MPLS ñư c chia thành hai ph n: ph n m ng lõi (core) và ph n m ng biên (edge).
Các nút thu c mi n MPLS ñư c g i là b ñ nh tuy n (router) chuy n m ch nhãn LSR
(Label Switch Router). Các nút ph n m ng lõi ñư c g i là LSR chuy n ti p (transit-LSR)
hay LSR lõi (core-LSR) (thư ng ñư c g i t t là LSR). Các nút biên ñư c g i là b ñ nh
tuy n nhãn biên LER (Label Edge Router). N u m t LER là nút ñ u tiên trên ñư ng ñi c a
m t gói xuyên qua mi n MPLS thì nó ñư c g i là LER l i vào (ingress-LER), còn n u là
nút cu i cùng thì nó ñư c g i là LER l i ra (egress-LER). Lưu ý là các thu t ng này ñư c
áp d ng tuỳ theo chi u c a lu ng lưu lư ng trong m ng, do v y m t LER có th là LER l i
vào v a là LER l i ra tuỳ theo các lu ng lưu lư ng ñang xét.
Hình 1.3
L p chuy n ti p tương ñương FEC
L p chuy n ti p tương ñương FEC (Forwarding Equivalence Class) là m t t p h p
các gói ñư c ñ i x như nhau b i m t LSR. Như v y, FEC là m t nhóm các gói IP ñư c
chuy n ti p trên cùng m t ñư ng chuy n m ch nhãn LSP, ñư c ñ i x theo cùng m t
cách th c và có th ánh x vào m t nhãn b i m t LSR cho dù chúng có th khác nhau v
thông tin ñ u (header) l p m ng. Hình 1.4 cho th y cách x lý này.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com -6-
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
Hình 1.4
Hoán ñ i nhãn (Label Swapping)
Hoán ñ i nhãn là cách dùng các th t c ñ chuy n ti p gói. ð chuy n ti p gói có nhãn,
LSR ki m tra nhãn trên ñ nh ngăn x p và dùng ánh x ILM (Incoming Label Map) ñ ánh
x nhãn này t i m t m c chuy n ti p nhãn NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry).
S d ng thông tin trong NHLFE, LSR xác ñ nh ra nơi ñ chuy n ti p gói và th c hi n
m t tác v trên ngăn x p nhãn. R i nó mã hoá ngăn x p nhãn m i vào gói và chuy n gói
ñi.
Chuy n ti p gói chưa có nhãn cũng tương t nhưng x y ra LER l i vào (ingress-
LER). LER ph i phân tích ñ u (header) l p m ng ñ xác ñ nh FEC r i s d ng ánh x
FTN (FEC-to-NHLFE) ñ ánh x FEC vào m t NHLFE.
ðư ng chuy n m ch nhãn LSP (Label Switched Path)
ðư ng chuy n m ch nhãn LSP là m t ñư ng n i gi a b ñ nh tuy n ngõ vào và b ñ nh
tuy n ngõ ra, ñư c thi t l p b i các nút MPLS ñ chuy n các gói ñi xuyên qua m ng.
ðư ng d n c a m t LSP qua m ng ñư c ñ nh nghĩa b i s chuy n ñ i các giá tr nhãn
các LSR d c theo LSP b ng cách dùng th t c hoán ñ i nhãn.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com -7-
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
ð c đi m m ng MPLS:
- Không có MPLS API, cũng không có thành ph n giao th c phía host.
- MPLS ch n m trên các router.
- MPLS là giao th c ñ c l p nên có th ho t ñ ng cùng v i giao th c khác IP như IPX,
ATM, Frame Relay,…
- MPLS giúp ñơn gi n hoá quá trình ñ nh tuy n và làm tăng tính linh ñ ng c a các t ng
trung gian.
Phương th c ho t đ ng:
- Thay th cơ ch ñ nh tuy n l p ba b ng cơ ch chuy n m ch l p hai. MPLS ho t ñ ng
trong lõi c a m ng IP. Các Router trong lõi ph i enable MPLS trên t ng giao ti p. Nhãn
ñư c g n thêm vào gói IP khi gói ñi vào m ng MPLS. Nhãn ñư c tách ra khi gói ra kh i
m ng MPLS. Nhãn (Label) ñư c chèn vào gi a header l p ba và header l p hai. S d ng
nhãn trong quá trình g i gói sau khi ñã thi t l p ñư ng ñi. MPLS t p trung vào quá trình
hoán ñ i nhãn (Label Swapping). M t trong nh ng th m nh c a khi n trúc MPLS là t
ñ nh nghĩa ch ng nhãn (Label Stack).
- Công th c ñ gán nhãn gói tin là:
Network Layer Packet + MPLS Label Stack
- Không gian nhãn (Label Space): có hai lo i.
M t là, các giao ti p dùng chung giá tr nhãn (per-platform label space).
Hai là, m i giao ti p mang giá tr nhãn riêng, (Per-interface Label Space).
- B ñ nh tuy n chuy n nhãn (LSR – Label Switch Router): ra quy t ñ nh ch ng k ti p d a
trên n i dung c a nhãn, các LSP làm vi c ít và ho t ñ ng g n gi ng như Switch.
- Con ñư ng chuy n nhãn (LSP – Label Switch Path): xác ñ nh ñư ng ñi c a gói tin MPLS.
G m hai lo i: Hop by hop signal LSP - xác ñ nh ñư ng ñi kh thi nh t theo ki u best effort
và Explicit route signal LSP - xác ñ nh ñư ng ñi t nút g c.
M ts ng d ng c a MPLS:
- Internet có ba nhóm ng d ng chính: voice, data, video v i các yêu c u khác nhau. Voice
yêu c u ñ tr th p, cho phép th t thoát d li u ñ tăng hi u qu . Video cho phép th t thoát
d li u m c ch p nh n ñư c, mang tính th i gian th c (realtime). Data yêu c u ñ b o
m t và chính xác cao. MPLS giúp khai thác tài nguyên m ng ñ t hi u qu cao.
M ts ng d ng ñang ñư c tri n khai là:
- MPLS VPN: Nhà cung c p d ch c có th t o VPN l p 3 d c theo m ng ñư ng tr c cho
nhi u khách hàng, ch dùng m t cơ s h t ng công c ng s n có, không c n các ng d ng
encrytion ho c end-user.
- MPLS Traggic Engineer: Cung c p kh năng thi t l p m t ho c nhi u ñư ng ñi ñ ñi u
khi n lưu lư ng m ng và các ñ c trưng th c thi cho m t lo i lưu lư ng.
- MPLS QoS (Quality of service): Dùng QoS các nhà cung c p d ch v có th cung c p
nhi u lo i d ch v v i s ñ m b o t i ña v QoS cho khách hàng.
MPLS Unicast/Multicast IP routing.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com -8-
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
3,ði m vư t tr i c a MPLS so v i mô hình IP over ATM:
- Khi h p nh t v i chuy n m ch ATM, chuy n m ch nhãn t n d ng nh ng thu n l i c a
các t bào ATM - chi u dài thích h p và chuy n v i t c ñ cao. Trong m ng ña d ch v
chuy n m ch nhãn cho phép chuy n m ch BPX/MGX nh m cung c p d ch v ATM,
Frame, Replay và IP Internet trên m t m t ph ng ñơn trong m t ñư ng ñi t c ñ cao. Các
m t ph ng (Platform) công c ng h tr các d ch v này ñ ti t ki m chi phí và ñơn gi n hóa
ho t ñ ng cho nhà cung c p ña d ch v . ISP s d ng chuy n m ch ATM trong m ng lõi,
chuy n m ch nhãn giúp các các dòng Cisco, BPX8600, MGX8800, Router chuy n m ch ña
d ch v 8540 và các chuy n m ch Cisco ATM giúp qu n lí m ng hi u qu hơn x p ch ng
(overlay) l p IP trên m ng ATM. Chuy n m ch nhãn tránh nh ng r c r i gây ra do có
nhi u router ngang hàng và h tr c u trúc phân c p (hierarchical structure) trong m t
m ng c a ISP.
S tích h p:
MPLS xác nh p tính năng c a IP và ATM ch không x p ch ng l p IP trên ATM. MPLS
giúp cho cơ s h t ng ATM th y ñư c ñ nh tuy n IP và lo i b các yêu c u ánh x gi a
các ñ c tính IP và ATM. MPLS không c n ñ a ch ATM và k thu t ñ nh tuy n (như
PNNI).
ð tin c y cao hơn:
V i cơ s h t ng ATM, MPLS có th k t h p hi u qu v i nhi u giao th c ñ nh tuy n IP
over ATM thi t l p m t m ng lư i (mesh) d ch v công c ng gi các router xung quanh
m t ñám mây ATM. Tuy nhiên có nhi u v n ñ x y ra do các PCV link gi a các router x p
ch ng trên m ng ATM. C u trúc m ng ATM không th th y b ñ nh tuy n. M t link ATM
b h ng làm h ng nhi u router-to-router link, gây khó khăn cho lư ng c p nh t thông tin
ñ nh tuy n và nhi u ti n trình x lí kéo theo.
Tr c ti p th c thi các lo i d ch v :
MPLS s d ng hàng ñ i và b ñ m c a ATM ñ cung c p nhi u lo i d ch v khác nhau.
Nó h tr quy n ưu tiên IP và lo i d ch v (class of service – cos) trên chuy n m ch ATM
mà không c n chuy n ñ i ph c t p sang các l p ATM Forum Service.
H tr hi u qu cho Mulicast và RSVP:
Khác v i MPLS, x p l p IP trên ATM n y sinh nhi u b t l i, ñ c bi t trong vi c h tr các
d ch v IP như IP muticast và RSVP( Resource Reservation Protocol - RSVP). MPLS h
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com -9-
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
tr các d ch v này, k th a th i gian và công vi c theo các chu n và khuy n khích t o nên
ánh x x p x c a các ñ c trưng IP&ATM.
S ño lư ng và qu n lí VPN:
MPLS có th tính ñư c các d ch v IP VPN và r t d qu n lí các d ch v VPN quan tr ng
ñ cung c p các m ng IP riêng trong cơ s h t ng c a nó. Khi m t ISP cung c p d ch v
VPN h tr nhi u VPN riêng trên m t cơ s h t ng ñơn.V i m t ñư ng tr c MPLS, thông
tin VPN ch ñư c x lí t i m t ñi m ra vào. Các gói mang nhãn MPLS ñi qua m t ñư ng
tr c và ñ n ñi m ra ñúng c a nó. K t h p MPLS v i MP-BGP (Mutiprotocol Broder
Gateway Protocol) t o ra các d ch v VNP d a trên n n MPLS (MPLS-based VNP) d
qu n lí hơn v i s ñi u hành chuy n ti p ñ qu n lí phía VNP và các thành viên VNP, d ch
v MPSL-based VNP còn có th m r ng ñ h tr hàng trăm nghìn VPN.
Gi m t i trên m ng lõi:
Các d ch v VPN hư ng d n cách MPLS h tr m i thông tin ñ nh tuy n ñ phân c p. Hơn
n a,có th tách r i các ñ nh tuy n Internet kh i lõi m ng cung c p d ch v . Gi ng như d
li u VPN, MPSL ch cho phép truy su t b ng ñ nh tuy n Internet t i ñi m ra vào c a m ng.
V i MPSL, kĩ thu t lưu lư ng truy n biên c a AS ñư c g n nhãn ñ liên k t v i ñi m
tương ng. S tách r i c a ñ nh tuy n n i kh i ñ nh tuy n Internet ñ y ñ cũng giúp h n
ch l i, n ñ nh và tăng tính b o m t.
Kh năng ñi u khi n lưu lư ng:
MPLS cung c p các kh năng ñi u khi n lưu lư ng ñ s ng d ng hi u qu tài nguyên
m ng. K thu t lưu lư ng giúp chuy n t i t các ph n quá t i sang các ph n còn r i c a
m ng d a vào ñi m ñích, lo i lưu lư ng, t i, th i gian,…
4,Các hình th c ho t ñ ng c a MPLS:
M ng MPLS dùng các nhãn ñ chuy n ti p các gói. Khi m t gói ñi vào m ng, Node
MPLS l i vào ñánh d u m t gói ñ n l p chuy n ti p tương ñương (FEC –Forwarding
Equivalence Class) c th .
Trong m ng MPLS nhãn ñi u khi n m i ho t ñ ng chuy n ti p. ði u này có nhi u
thu n l i hơn s chuy n ti p thông thư ng:
S chuy n ti p MPLS có th th c hi n b ng các b chuy n m ch (switch), có th tra c u
(lookup) thay th nhãn mà không nh hư ng ñ n header l p m ng. Các b chuy n ATM
th c hi c các ch c năng chuy n các t bào d a trên giá tr nhãn. ATM-switch c n ñư c
ñi u khi n b i m t thành ph n ñi u khi n MPLS d a vào IP (IP-base MPLS control
element) như b ñi u khi n chuy n m ch nhãn (LSC - Label Switch Controller). ðây là
d ng cơ b n c a s k t h p IP v i ATM.
- Khi m t gói vào m ng nó ñư c chuy n ñ n l p chuy n ti p tương ñương (FEC -
Forwarding Equivalence Class). Router có th s d ng thông tin gói, như c ng vào
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com - 10 -
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
(ingress) hay giao ti p (interface). Các gói ñi vào m ng ñư c gán các nhãn khác nhau.
Quy t ñ nh chuy n ti p ñư c th c hi n d dàng b i router ngõ vào. ði u này không có
trong s chuy n ti p thông thư ng, vì s xác ñ nh l trình c a router khác v i thông tin l
trình trên gói.
- M ng ñư c qu n lý lưu lư ng bu c gói ñi theo m t con ñư ng c th , m t con ñư ng
chưa ñư c s d ng. Con ñư ng ñó ñư c ch n trư c ho c ngay khi gói ñi vào m ng t t hơn
s l a ch n b i các thu t toán ñ nh tuy n thông thư ng. Trong MPLS, m t nhãn có th
ñư c dùng ñ ñ i di n cho tuy n, không c n kèm trong gói. ðây là d ng cơ b n c a MPLS
Traffic Engineering.
- "L p d ch v (Class of service)" c a gói ñư c xác ñ nh b i nút MPLS vào (ingress MPLS
node). M t nút MPLS vào có th hu tuy n hay s a ñ i l ch trình ñ ñi u khi n các gói
khác nhau. Các tr m sau có th ñ nh l i ràng bu c d ch v b ng cách thi t l p PBH (per-
hop behavior). MPLS cho phép (không yêu c u) ñ ưu tiên m t ph n ho c hoàn toàn c a
l p d ch v t nhãn. Trư ng l p này nhãn ñ i di n cho s k t h p c a m t FEC v i ñ ưu
tiên ho c l p d ch v . ðây là d ng cơ b n c a MPLS QoS.
Chuy n gói qua mi n MPLS
Hình dư i ñây là m t ví d ñơn gi n minh ho quá trình truy n gói IP ñi qua mi n MPLS.
Gói tin IP khi ñi t ngoài m ng vào trong mi n MPLS ñư c b ñ nh tuy n (router) A ñóng
vai trò là m t LER ngõ vào s gán nhãn có giá tr là 6 cho gói IP r i chuy n ti p ñ n b
ñ nh tuy n B. B ñ nh tuy n B d a vào b ng hoán ñ i nhãn ñ ki m tra nhãn c a gói tin.
Nó thay giá tr nhãn m i là 3 và chuy n ti p ñ n router C. T i C, vi c ki m tra cũng tương
t như B và s hoán ñ i nhãn, gán cho gói tin m t nhãn m i là 9 và ti p t c ñư c ñưa ñ n
b ñ nh tuy n D.
B ñ nh tuy n D ñóng vai trò LER ngõ ra s ki m tra trong b ng hoán ñ i nhãn và g b
nhãn 9 ra kh i gói tin r i ñ nh tuy n gói IP m t cách bình thư ng ñi ra kh i mi n MPLS.
V i ki u làm vi c này thì các LSR trung gian như b ñ nh tuy n B và C s không ph i th c
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com - 11 -
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
hi n ki m tra toàn b ph n ñ u (header) IP c a gói tin mà nó ch vi c ki m tra các giá tr
c a nhãn, so sánh trong b ng và chuy n ti p. Vì v y t c ñ x lý trong mi n MPLS s
nhanh hơn nhi u so v i ñ nh tuy n IP truy n th ng. ðư ng ñi t b ñ nh tuy n A ñ n b
ñ nh tuy n D ñư c g i là ñư ng chuy n m ch nhãn LSP (Label Switched Path).
5,Nhãn (Label) trong MPLS
Ki u khung (Frame mode):
- Ki u khung là thu t ng khi chuy n ti p m t gói v i nhãn g n trư c tiêu ñ l p ba. M t
nhãn ñư c mã hoá v i 20bit, nghĩa là có th có 220 giá tr khác nhau. M t gói có nhi u
nhãn, g i là ch ng nhãn (label stack). m i ch ng trong m ng ch có m t nhãn bên ngoài
ñư c xem xét.
- Trong ñó:
- EXP=Experimental (3 bit): dành cho th c nghi m. Cisco IOS s d ng các bit này ñ gi
các thông báo cho QoS; khi các gói MPLS x p hàng có th dùng các bit EXP tương t như
các bit IP ưu tiên (IP Precedence).
- S=Bottom of stack (1 bit): là bít cu i ch ng. Nhãn cu i ch ng bit này ñư c thi t l p lên 1,
các nhãn khác có bít này là 0.
- TTL=Time To Live (8 bit): th i gian s ng là b n sao c a IP TTL. Giá tr c a nó ñư c
gi m t i m i ch ng ñ tránh l p (gi ng như trong IP). Thư ng dùng khi ngư i ñi u hành
m ng mu n che d u c u hình m ng bên dư i khi tìm ñư ng t m ng bên ngoài.
Ki u t bào (Cell mode):
- Thu t ng này dùng khi có m t m ng g m các ATM LSR dùng MPLS trong m t ph ng
ñi u khi n ñ trao ñ i thông tin VPI/VCI thay vì dùng báo hi u ATM. Trong ki u t bào,
nhãn là trư ng VPI/VCI c a t bào. Sau khi trao ñ i nhãn trong m t ph ng ñi u khi n,
m t ph ng chuy n ti p, router ngõ vào (ingress router) phân tách gói thành các t bào
ATM, dùng giá tr VCI/CPI tương ng ñã trao ñ i trong m t ph ng ñi u khi n và truy n t
bào ñi. Các ATM LSR phía trong ho t ñ ng như chuy n m ch ATM – chúng chuy n ti p
m t t bào d a trên VPI/VCI vào và thông tin c ng ra tương ng. Cu i cùng, router ngõ ra
(egress router) s p x p l i các t bào thành m t gói.
- Trong ñó:
• GFC (Generic Flow Control): ði u khi n lu ng chung
• VPI (Virtual Path Identifier): nh n d ng ñư ng o
• VCI (Virtual Channel Identifier): nh n d ng kênh o
• PT (Payload Type): Ch th ki u trư ng tin
• CLP (Cell Loss Priority): Ch c năng ch th ưu tiên hu b t bào
• HEC (Header error check): Ki m tra l i tiêu ñ .
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com - 12 -
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
C u trúc nút c a MPLS:
- M t nút c a MPLS có hai m t ph ng: m t ph ng chuy n ti p MPLS và m t ph ng ñi u
khi n MPLS. Nút MPLS có th th c hi n ñ nh tuy n l p ba ho c chuy n m ch l p hai.
Ki n trúc cơ b n c a m t nút MPLS như sau:
+M t ph ng chuy n ti p (Forwarding plane):
- M t ph ng chuy n ti p s d ng m t cơ s thông tin chuy n ti p nhãn (LFIB - Label
Forwarding Information Base) ñ chuy n ti p các gói. M i nút MPLS có hai b ng liên
quan ñ n vi c chuy n ti p là: cơ s thông tin nhãn (LIB - Label Information Base) và
LFIB. LIB ch a t t c các nhãn ñư c nút MPLS c c b ñánh d u và ánh x c a các nhãn
này ñ n các nhãn ñư c nh n t láng gi ng (MPLS neighbor) c a nó. LFIB s d ng m t t p
con các nhãn ch a trong LIB ñ th c hi n chuy n ti p gói.
+M t ph ng ñi u khi n (Control Plane)
- M t ph ng ñi u khi n MPLS ch u trách nhi m t o ra và lưu tr LFIB. T t c các nút
MPLS ph i ch y m t giao th c ñ nh tuy n IP ñ trao ñ i thông tin ñ nh tuy n ñ n các nút
MPLS khác trong m ng. Các nút MPLS enable ATM s dùng m t b ñi u khi n nhãn
(LSC – Label Switch Controller) như router 7200, 7500 ho c dùng m t mô ñun x lý tuy n
(RMP – Route Processor Module) ñ tham gia x lý ñ nh tuy n IP.
- Các giao th c ñ nh tuy n Link-state như OSPF và IS-IS là các giao th c ñư c ch n vì
chúng cung c p cho m i nút MPLS thông tin c a toàn m ng. Trong các b ñ nh tuy n
thông thư ng, b n ñ nh tuy n IP dùng ñ xây d ng b lưu tr chuy n m ch nhanh (Fast
switching cache) ho c FIB (dùng b i CEF - Cisco Express Forwarding). Tuy nhiên v i
MPLS, b n ñ nh tuy n IP cung c p thông tin c a m ng ñích và subnet prefix. Các giao th c
ñ nh tuy n link-state g i thông tin ñ nh tuy n (flood) gi a m t t p các router n i tr c ti p
(adjacent), thông tin liên k t nhãn ch ñư c phân ph i gi a các router n i tr c ti p v i nhau
b ng cách dùng giao th c phân ph i (LDP – Label Distribution Protocol) ho c TDP (Cisco
‘s proproetary Tag Distribution protocol).
- Các nhãn ñư c trao ñ i gi a các nút MPLS k c n ñ xây d ng nên LFIB. MPLS dùng
m t m u chuy n ti p d a trên s hoán ñ i nhãn ñ k t n i v i các mô ñun ñi u khi n khác
nhau. M i mô ñun ñi u khi n ch u trách nhi m ñánh d u và phân ph i m t t p các nhãn
cũng như lưu tr các thông tin ñi u khi n có liên quan khác. Các giao th c c ng n i (IGP –
Interior Gateway Potocols) ñư c dùng ñ xác nh n kh năng ñ n ñư c, s liên k t, và ánh
x gi a FEC và ñ a ch tr m k (next-hop address).
Các mô ñun ñi u khi n MPLS g m:
• ð nh tuy n Unicast (Unicast Routing)
• ð nh tuy n Multicast (Multicast Routing)
• K thu t lưu lư ng (Traffic engineering)
• M ng riêng o (VPN – Virtual private Network)
• Ch t lư ng d ch v (QoS – Quality of service)
+Các thành ph n m t ph ng d li u và m t ph ng ñi u khi n c a MPLS
- Cisco Express Forwarding (CEF) là n n t ng cho MPLS và ho t ñ ng trên các router c a
Cisco. Do ñó, CEF là ñi u ki n tiên quy t trong th c thi MPLS trên m i thi t b c a Cisco
ngo i tr các ATM switch ch h tr ch c năng c a m t ph ng chuy n ti p d li u. CEF là
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com - 13 -
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
m t cơ ch chuy n m ch thu c s h u c a Cisco nh m làm tăng tính ñơn gi n và kh năng
chuy n ti p gói IP. CEF tránh vi c vi t l i overhead c a cache trong môi trư ng lõi IP b ng
cách s d ng m t cơ s thông tin chuy n ti p (FIB – Forwarding Information Base) ñ
quy t ñ nh chuy n m ch. Nó ph n ánh toàn b n i dung c a b ng ñ nh tuy n IP (IP routing
table), ánh x 1-1 gi a FIB và b ng ñ nh tuy n. Khi router s d ng CEF, nó duy trì t i
thi u 1 FIB, ch a m t ánh x các m ng ñích trong b ng ñ nh tuy n v i các tr m k ti p
(next-hop adjacencies) tương ng. FIB trong m t ph ng d li u, nơi router th c hi n cơ
ch chuy n ti p và x lý các gói tin. Trên router còn duy trì hai c u trúc khác là cơ s
thông tin nhãn (LIB – Label Information Base) và cơ s thông tin chuy n ti p nhãn (LFIB
– Label Forwarding Information Base). Giao th c phân ph i s d ng gi a các láng gi ng
MPLS có nhi m v t o ra các ch m c (entry) trong hai b ng này. LIB thu c m t ph ng
ñi u khi n và ñư c giao th c phân ph i nhãn s d ng khi ñ a ch m ng ñích trong b ng
ñ nh tuy n ñư c ánh x v i nhãn nh n ñư c t router xuôi dòng. LFIB thu c m t ph ng d
li u và ch a nhãn c c b (local label) ñ n nhãn tr m k ánh x v i giao ti p ngõ ra
(outgoing interface), ñư c dùng ñ chuy n ti p các gói ñư c gán nhãn. Như v y, thông tin
v các m ng ñ n ñư c do các giao th c ñ nh tuy n cung c p dùng ñ xây d ng b ng ñ nh
tuy n (RIB - Routing Information Base). RIB cung c p thông tin cho FIB. LIB ñư c t o
nên d a vào giao th c phân ph i nhãn và t LIB k t h p v i FIB t o ra LFIB.
6,Thu t toán chuy n ti p nhãn (Label Forwarding Algorithm)
- B chuy n nhãn s d ng m t thu t toán chuy n ti p d a vào vi c hoán ñ i nhãn. Nút
MPLS l y giá tr trong nhãn c a gói v a ñ n làm ch m c ñ n LFIB. Khi giá tr nhãn tương
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com - 14 -
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
ng ñư c tìm th y, MPLS s thay th nhãn trong gói ñó b ng nhãn ra (outgoing label) t
m c con (subentry) và g i gói qua giao ti p ngõ ra tương ng ñ n tr m k ñã ñư c xác
ñ nh. N u nút MPLS ch a nhi u LFIB trên m i giao ti p, nó s d ng giao ti p v t lý nơi
gói ñ n ñ ch n m t LFIB c th ph c v chuy n ti p gói. Các thu t toán chuy n ti p
thông thư ng s d ng nhi u thu t toán như unicast, multicast và các gói unicast có thi t l p
bit ToS. Tuy nhiên, MPLS ch dùng m t thu t toán chuy n ti p d a trên s hoán ñ i nhãn
(Label swapping). M t nút MPLS truy xu t b nh ñơn ñ l y ra các thông tin như quy t
ñ nh dành ra tài nguyên c n thi t ñ chuy n ti p gói. Kh năng chuy n ti p và tra c u t c
ñ nhanh giúp chuy n nhãn (label switching) tr thành công ngh chuy n m ch có tính
th c thi cao. MPLS còn có th dùng ñ chuy n v n các giao th c l p ba khác như IPv6,
IPX, ho c Apple Talk. Các thu c tính này giúp MPLS có th tương thích t t v i vi c
chuy n ñ i các m ng t IPv4 lên IPv6.
7,Ho t ñ ng chuy n ti p c a MPLS
- Th c hi n chuy n ti p d li u v i MPLS g m các bư c sau:
• Gán nhãn MPLS (trên LSR).
• Giao th c phân ph i nhãn (LDP - label distribution protocol hay TDP - tag
distribution protocol ) th c hi n gán nhãn và trao ñ i nhãn gi a các LSR trong mi n
MPLS ñ thi t l p các phiên làm vi c (session). Vi c gán nhãn có th gán c c b
trên router ho c trên giao ti p c a router.
• Thi t l p LDP/TDP gi a LSR/ELSR.
• M c ñ nh trên router s d ng LDP.
C u hình: Router(config)#mpls label protocol {ldp | tdp}
- Th c hi n l nh khi router không măc ñ nh dùng LDP ho c mu n chuy n t LDP sang
TDP. L nh này có th ñư c c u hình toàn c c ho c trên giao ti p:
Router(config-if)#mpls label protocol {ldp | tdp}
- N u c u hình trên giao ti p thì nó s ghi ñè lên l nh toàn c c. TDP dùng c ng TCP 711.
LDP dùng c ng TCP 646.
- Có 4 lo i thông ñi p LDP:
• Discovery: qu ng cáo và ch p nh n s có m t c a LSR trong m ng.
• Session: Thi t l p, b o dư ng và h y phiên làm vi c gi a các LSR.
• Advertisement: qu ng cáo ánh x nhãn t i FEC
• Notification: báo hi u l i.
8,Phân ph i nhãn b ng giao th c phân ph i nhãn LDP
- Trong m t mi n MPLS, m t nhãn gán t i m t ñ a ch (FIB) ñích ñư c phân ph i t i các
láng gi ng ngư c dòng sau khi thi t l p session. Vi c k t n i gi a m ng c th v i nhãn
c c b và m t nhãn tr m k (nh n t router xuôi dòng) ñư c lưu tr trong LFIB và LIB.
MPLS dùng các phương th c phân ph i nhãn như sau:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com - 15 -
- Sinh Viên: Hoàng Xuân Di u
----------------------------------------------------------------------------------------------
• Yêu c u xuôi dòng (Downstream on demand).
• T nguy n xuôi dòng (Unsolicited downstream).
The end.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hoangxudi@gmail.com - 16 -
nguon tai.lieu . vn
