Đề tài Chuyển mạch nhãn đa giao thức ( MPLS )

Lêi c¶m ¬n Em xin tá lßng kÝnh träng vµ biÕt ¬n s©u s¾c tíi thÇy gi¸o PGS.TS NguyÔn Kim Giao ®· tËn t×nh chØ b¶o vµ gióp ®ì em hoµn thµnh tèt kho¸ luËn tèt nhiÖp nµy. §ång thêi em còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy c« gi¸o tr­êng §¹i Häc C«ng NghÖ _§¹i Häc Quèc Gia Hµ Néi, nh÷ng ng­êi ®· bÞ cho em nh÷ng kiÕn thøc vµ t¹o ®iÒu kiÖn tèt nhÊt cho em trong suèt qu¸ tr×nh häc tËp vµ gióp em hoµn thµnh kho¸ luËn tèt nghiÖp nµy. Cuèi cïng t«i còng xin g­i lêi c¶m ¬n c¸c b¹n bÒ cïng líp ®· nhiÖt t×nh gióp t«i hoµn thµnh kho¸ luËn nµy. Xin chóc c¸c thÇy c« gi¸o vµ c¸c b¹n søc kháe, h¹nh phóc. Em Xin Ch©n Thµnh C¶m ¬n! Hà nội tháng 6 năm 2008 Sinh viên NguyÔn Ngäc Thµnh TÓM TẮT NỘI DUNG Trong những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của internet và công nghệ truyền thông đã gây ra sự quá tải trên các mạng hiện có, vì vậy nhu cầu cấp thiết cần phải có một công nghệ mạng thế hệ mới đáp ứng được nhu cầu đó. Công nghệ MPLS là hướng giải quyết cho vấn đề đó vì những khả năng ưu việt của nó. Trong đề tài này của em, em xin giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức ( MPLS ). Trong đó em xin giới thiệu về những khái niệm cơ bản về mạng MPLS, những thành phần cơ bản để tạo nên mạng MPLS . Vì công nghệ MPLS là sự kết hợp của công nghệ IP và công nghệ ATM nên nó kế thừa những ưu điểm của mạng IP và mạng ATM là khả năng mềm dẻo của mạng IP cùng với khả năng chuyển mạch tốc độ cao của công nghệ ATM. Công nghệ mạng MPLS cho phép khả năng điều khiển lưu lượng và cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) theo yêu cầu của khách hàng. Trong luận văn này em xin nêu ra một số bước cấu hình cơ bản dự trên thiết bị Cisco để cấu hình cho mạng MPLS. Đặc biệt trong đó em nêu ra một ví dụ và kết quả thu đượcmô phỏng mạng lõi chạy MPLS sử dụng phần mềm mô phỏng Dynapic. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, với sự phát triển manh mẽ của công nghệ truyền thông và thông tin, nghành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một phương thức chuyển mạch có thể kết hợp ưu điểm của IP (như khả năng định tuyến mềm dẻo) và của ATM (khả năng chuyển mạch tốc độ cao) Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS – Multi Protocol Label Switching) là kết qủa phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn 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 bộ định tuyến IP (IP router )ra làm hai phần riêng biệt : chức năng chuyển gói và chức năng điều khiển . phần chức năng chuyển gói tin, với nhiệm vụ gửi gói tin giữa các bộ định tuyến IP, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM. Trong MPLS nhãn là một thực thể có độ dài cố định và không phụ thuộc vào lớp mạng.Kỹ thuật hoán đổi nhãn thực chất là tìm nhãn của một gói tin trong bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn mới của nó. việc này đơn giản hơn nhiều so với việc sử lý gói tin theo kiêu thông thường và do vậy cải thiện được khả năng của thiết bị. MPLS có thể hoạt động được với nhiều giao thức định tuyến khác nhau như OSPF, IS-IS, BGP, ngoài ra nó còn có thể tương thích tốt với các mạng hiện tại như IP, ATM, Frame Relay… Ngoài ra MPLS cung cấp khả năng mở rộng mạng lớn, cung cấp việc quản lý chất lượng dịch vụ theo yêu cầu, khả năng điều khiển lưu lượng. là một lựa chọn lý tưởng cho nghành công nghiệp viễn thông đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng cả về chất lượng dịch vụ lẫn sự đa dạng hoá về loại hình trên một mạng duy nhất. Với ý nghĩa như vậy mục đích của việc nghiên cứu đề tài bước đầu cung cấp cái nhìn tổng quan về công nghệ MPLS và tiến tới đi sâu nghiên cứu để có thể ứng dụng và triển khai trong thực tế. Với mục tiêu như vậy đề tài gồm các phần như sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) Chương 2: Các thành phần và hoạt động của MPLS Chương 3: Các vấn đề kỹ thuật được sử dụng trong mạng MPLS Chương 4 : Cấu hình MPLS trên thiết bị Cisco và mô phỏng . Chương 1 Giới thiệu về công nghệ MPLS 1.1. Giới thiệu Với sự phát triển nhãn chóng của internet, internet đã trở nên phổ biến và đã trở thành công cụ hiệu quả phục vụ cho giáo dục, thương mại giải trí, thông tin liên lạc lạc giữa các cộng đồng… các ứng dụng mới phục vụ cho thông tin liên lạc cũng ngày càng phát triền cùng với đó la nhu cầu về truyền thông phục vụ cho các ứng dụng mới ngày càng cao như yêu cầu về đường truyền tốc độ cao, yêu cầu về chất lượng dịch vụ…do đó tài nguyên hạ tầng của mạng internet hiện nay không thể đáp ứng được nhu cầu đó. Do đó yêu cầu cấp thiết cần phải có một công nghệ mạng thế hệ mới đáp ứng được yêu cầu đó. Mạng MPLS ra đời cung cấp một nền tảng công nghệ cho quá trình tạo ra mạng đa người dung, đa dịch vụ, hiệu năng cao, tốc độ cao, khả năng mở rộng mạng lớn, nhiều chức năng cải tiến và đáp ứng được nhiều yêu cầu chất lượng dịch vụ. chuyển mạch nhãn là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình mở rộng mạng internet, nó cung cấp những ứng dụng quan trọng trong xử lý chuyển tiếp gói bằng cách đơn giản hoá quá trình xử lý, hạn chế tạo ra các bản sao mào đầu tại mỗi bước trong đường dẫn, tạo ra một môi trường có thể hỗ trợ cho điều khiển chất lượng dịch vụ. phát triển của MPLS cho phép tích hợp IP và ATM, hỗ trợ hội tụ dịch vụ cà sung cấp những cơ hội mới cho điều khiển lưu lượng và mạng riêng ảo. hiệu năng sử lý gói có thể cải tiến bằng cách thêm nhãn có kích thước có định vào các gói. điều khiển chất lượng dịch vụ có thể được cung cấp dễ dàng hơn và có thể xây dựng các mạng công cộng rất lớn.MPLS là kỹ thuật mới được mong đợi sẽ phát triển phổ biến trên phạm vi rộng ở cả các mạng IP riêng và công cộng mở đường cho việc hội tụ các dịch vụ mạng, video và thoại. Tóm lại MPLS sẽ đóng vai trò quan trọng trong định tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp gói cho mạng thế hệ sau cũng như giải quyết các vấn đề lien quan tới mở rộng cấp độ mạng có thể hoạt độn với các mạng hiện có như ATM, Frame Relay để đáp ứng nhu cầu càng tăng cao của người sử dụng. 1.2. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. Chuyển mạch nhãn đa giao thức – MPLS(MultiProtocol Label Switching) là một biện pháp linh hoạt để giải quyết những vấn đề gặp nhiều khó khăn trong mạng hiện nay như : tốc độ, quy mô, chất lượng dịch vụ(QoS), quản trị và kỹ thuật lưu lượng. MPLS thể hiện một giải pháp thông minh để đáp ứng những đòi hỏi dịch vụ và quản lý giải thông cho mạng IP thế hệ sau - dựa trên đường trục. MPLS giải quyết những vấn đề liên quan đến tính quy mô và định tuyến (dựa trên QoS và dạng chất lượng dịch vụ) và có thể tồn tại trên mạng ATM (phương thức truyền không đồng bộ - Asynchronous Transfer Mode ) và mạng Frame Relay đang tồn tại. MPLS thực hiện một số chức năng sau: Xác định cơ cấu quản lý nhiều mức độ khác nhau của các luồng lưu lượng , như các luồng giữa các cơ cấu, phần cứng khác nhau, thậm chí các luồng giữa những ứng dụng khác nhau. Duy trì sự độc lập của các giao thức lớp 2 và lớp 3 Cung cấp phương pháp ánh xạ địa chỉ IP với các nhãn đơn giản , có độ dài cố định được sử dụng bởi các công nghệ chuyển tiếp gói và chuyển mạch gói khác nhau. Giao diện với giao thức định tuyến hiện có như giao thức đặt trước tài nguyên (RSVP) và giao thức mở rộng theo mở rộng theo phương thức ưu tiên tuyến đường ngắn nhất (OSPF). Hỗ trợ IP, ATM và giao thức lớp 2 Frame Relay. 1.2.1 Sự ra đời của MPLS. MPLS là sự kết hợp một cách hoàn hảo các ưu điểm của công nghệ IP và ATM. Công nghệ IP IP (Giao thức internet – Internet Protocol) là thành phần chính của kiến trúc mạng internet . IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (giao thức bản tin điều khiển internet - ICMP). Gói IP gồm địa chỉ bên nhận , địa chỉ là một số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tin tới đích. Cơ cấu định tuyến có nhiện vụ tính toán đường đi tới các nút trong mạng. do vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về đồ hình mạng và nó phải có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút. kết quả tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin chứa thông tin vè chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng đích . Dựa trên các bảng chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói IP hướng tới đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một.ở cách này mỗi nút mạng phải tính toán bảng chuyển tin một cách độc lập. do vậy phương thức này yêu cầu kết quả tính toán của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. sự không thống nhất của kết quả này đồng nghĩa với việc mất gói tin . Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. ví dụ với phương thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được quyền qua cùng một tuyến tới điểm đích. điều này khiến mạng không thể thực hiện mộ số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo loại hình dịch vụ … Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. giao thức định tuyến mở rộng cho phép mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi bộ đinh tuyến biết được sự thay đổi về đồ hình mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối . với các phương thức như định tuyến lien miền không phân cấp (classless interdomain routing - CIDR), kích thước của bảng chuyển tin được duy trì ở mức chấp nhận được và việc tính toán định tuyến đều do các nút để thực hiện, mạng có thể được mở rộng mà không cần thực hiện bất kỳ sự thay đổi nào. Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mành gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao. Nhưng việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến theo từng chặng. ngoài gia,IP khong hỗ trợ chất lượng dịch vụ. - Công nghệ ATM Công nghệ ATM ( Asychronous Transfer Mode – phương thức truyền tin không đồng bộ ) là một kỹ thuật truyền tin tốc độ cao, ATM nhận thông tin ở nhiều dạng khác nhau như thoại, số liệu, video và cắt nhau và cắt ra thành nhiều phần nhỏ gọi là tế bào. Các tế bào này sau đó được truyền qua các kết nối ảo goi là VC (virtual connection), vì ATM hỗ trợ thoại, số liệu và video với chất lượng lượng dịch vụ trên nhiều công nghệ băng rộng khác nhau. Nó được coi là công nghệ chuyển mạch hàng đầu và thu hút được nhiều quan tâm. ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. nó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối . kết nối từ điểm đầu tới điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin được gửi đi . ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu. một điểm khác nữa là ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi chao đổi dữ liệu và được giữ cố định trong thời gian kết nối , trong quá trình thiết lập kết nối các tổng đài ATM trung gian cấp cho kết nối một nhãn. việc này thực hiện hai điều : dành cho kết nối một số nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài . Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài. điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong bảng định tuyến của bộ định tuyến dùng IP. Quá trình chuyển té bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói tin qua bộ định tuyến. tuy nhiên ATM có thể chuyển mạch nhan hơn vì nhãn gắn trên các tế bào có kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước của bảng định tuyến nhơ hơn nhiều so với bộ định tuyến IP, việc này được thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng. do vậy thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của bộ định tuyến IP truyền thống. Nói cách khác , công nghệ ATM là một công nghệ truyền thông tốc độ cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu đặt trước. - Công nghệ MPLS - sự kết hợp giữa công nghệ IP và ATM Ưu điểm nổi bật của giao thức truyền tin TCP/IP là khả năng định tuyến và truyền gói một cách hết sức mềm dẻo linh hoạt và rộng khắp toàn cầu, nhưng IP không đảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu, trong khi đó công nghệ ATM có thế mạng ưu việt về tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu đặt trước. sự kết hợp IP và ATM cóa thể là giải pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông tương lai-mạng thế hệ sau NGN. Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đáp ứng nhu cầu đó . MPLS đã kết hợp ưu điểm của công nghệ IP và ATM tạo ra một giải pháp linh hoạt cho việc giải quyết các vấn đề mà các mạng trước đố phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) và kỹ thuật lưu lượng. Thật vậy công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP sử dụng công nghệ hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP. Tư tưởng khi đưa ra MPLs là định tuyến tại biên chuyển mạch tại lõi. Trong các mạng MPLS các gói được gán nhãn tại biên cả mạng và chúng được định tuyến xuyên qua mạng dựa trên các nhãn đơn giản. Có thể nói MPLS là một công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng, với tính chất cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng lâng cao chất lượng dịch vụ cảu mạng IP truyền thống . bên cạnh đó thông tin lưu lượng của mạng sẽ được cải thiện rõ rệt. 1.2.2 Quá trình phát triển và chuẩn hoá công nghệ MPLS - Tình hình triển khai cônng nghệ MPLS BIG PIPE nhà khai thác dịch vụ IP của Canada đã lựa chọn Cisco Systems là nhà cung cấp thiết bị cho mạng trục IP OC-192 vào tháng 10 năm 2001- các bộ định tuyến của Cisco trong mạng trục này sẽ cho phép BIG PIPE cung cấp băng thông OC-192. các bộ định tuyến 12410 và 12416 của cisco sẽ cho pháp nhà cung cấp dịch vụ này triển khai dịch vụ IP thế hệ sau như MPLS-VPN, IP QoS và voice over IP (VOIP). Juniper Network và Ericsson communication thông báo rằng thế hệ internet router trục mới (serie M) đã được triển khai trong mạng trục mới của TelstraSaturn. TelstraSaturn là công ty đầu tiên tại Newzealand triển khai mạng băng tần lớn nhất cung cấp cả IP và thoại. Các bộ định tuyến M160 và M20 đã được triển khai trong mạng trục tải lưu lượng qua MPLS. Đây là mạng thương mại đầu tiên triển khai đầy đủ STM-16(2.5Gb/s) tại New Zealand Tháng 10 Alcatel thông báo đã ký hợp đồng cung cấp thiết bị băng rộng cho Deashe Telecom Group. Các sản phẩn của Acatel bao gồm : thiết bị chuyển mạch định tuyến (RSP) 7670 cho mạng chuyển đổi số liệu ATm của quốc nội tại đức. thiết bị này sẽ cho phép Deashe Telecom mở rộng mạng đa dịch vụ của họ từ 12.8 Gb/s lên 450 Gb/s để thoả mãn nhu cầu trong mạng thực. thiết bị này có khả năng chuyển mạch MPLS trên ATM. NTT America tong báo đã triển khai dịch vụ Arestar Glbal IP-VPN đến tất cả các doanh nghiệp tại mỹ. dịch vụ Arestar IP-VPN cung cấp giải pháp hoàn chỉnh bao gồm công nghệ IP-VPN,MPLS. China Telecom lựa chọn Nortel works trong hai hợp đồng trị giá 12 triệu USD để lâng cấp mậngTM đa dịch vụ tại tỉnh Jiasngu và Shandong vào tháng 10 năm 2001. hai mạng này cho phép china telecom cung cấp dịch vụ ATM tiên tiến, duy nhất. China telecom có kế hoặt thay thế thiết bị chuyển mạch đường trục hiện tại bằng giải pháp của Nortel work . các thiết bị bao gồm :Passport 15000, Passport 7480 MS. Các thiết bị này cung cấp dịch vụ ATM,Frame Relay, chuyển mạch và định tuyến Ip,MPLS… River stone Network đã triển khai mạng cho hai nhà cung cấp châu au là Telenet – nhà cung cấp dịch vụ bỉ và Neosnetwork-nhà khai thác của UK. Nha khai thác này triển khai mạng MPLS đầu tiên tại UK với router loại RS. Neosnetwork chọn RS8600 multi-service và RS3000 metro access router để cung cấp dịch vụ Ethernet như một phần trong mạngtruyền số liệu toàn quốc của U.K. Telenet lựu chọn Reverstone là nhà cung cấp các router mạng đuường trục IP trong mạng truyền số liệu và mạng cáp của mình. Telenet sử dụng reverstone RS 8600 multi-service metro routers. cả hai dự án này đều được triển khai cuối năm 2001. - Quá trình chuẩn hoá MPLS Đối với các công nghệ chuyển mạch mới, việc tiêu chuẩn hoá là một khía cạnh quan trọng quyết định khả năng chiếm lĩnh thị trường nhanh chóng của công nghệ đó. Các tiêu chuẩn lien quan đến Ip và ATM đã được xây dựng và hoàn thiện trong một thời gian tương đối dài. Các tiêu chuẩn về MPLS chủ yếu được IETF phát triển (Các tiêu chuẩn RFC – Request for comment) hiện đang được hoàn thiện và đã thực hiện theo một quá trình như sau: Vào đầu năm 1997, hiến chương MPLS được thông qua. Vào tháng 4 năm 1997, nhóm làm việc MPLS tiến hành cuộc họp đầu tiên Vào tháng 11 năm 1997, tài liệu MPLS được ban hành Vào tháng 7 năm 1998, tài liệu cấu trúc MPLS được ban hành Vào tháng 8 và tháng 9 năm 1998, 10 tài liệu internet bổ xung được ban hành, bao gồm giao thức phân phối nhãn MPLS (MPLS Label Distribution Protocol- MPLS LDP), mã háo đánh dấu (Mark Encoding), các ứng dụng ATM, . . . MPLS hình thành về văn bản. IETF hoàn thiện các tiêu chuẩn MPLS và đưa ra các tài liệu RFC trong năm 1999. Quá trình chuẩn hoá MPLS còn do ITU-T xây dựng và phát triển. Như vậy, có thể thấy rằng MPLS đã phát triển nhanh chóng và hiệu quả. Điều này cũng chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công nghệ mới. Hầu hết các tiêu chuẩn MPLS hiện tại đã được ban hành dưới dạng RFC. 1.3. Một số đặc điểm của công nghệ MPLS Mặc dù thực tế rằng MPLS ban đầu phát triển với mục đích giải quyết việc chuyển gói tin, nhưng lợi điểm chính của MPLS trong môi trường mạng hiện tại lại là khảt năng điều khiển lưu lượng của nó. một số ưu điểm khác là: 1.3.1. Tốc độ và độ trễ. Các chuyển mạch dựa trên phần mền truyền thống thì quá chậm để xử lý các tải lưu lượng lơng trong internet .ngay cả với kỹ thuật đã được cải tiến thì việc tra tìm bang nhanh với một gói dư liệu nào đó trên bộ định tuyến thì thường mất nhiều thời gian hơn nhiều so với tốc độ xử lý của bộ định tuyến .kết quả là mất tải lưu lưọng ,mất các kết nối ,tính năng thực thi sẽ bị giảm trong mạnh dựa trên IP. Chuyển mạch nhãn khác xa so với định tuyến IP ,nó cung cấp một giải pháp hiệu quả cho vân đề này .lý do để chuyển mạch nhãn nhanh hơn nhiều là việc giá trị nhãn được đặt trong tiêu đè của gói đến ,giá trị này được sử dụng để truy cập vào bộ chuyển tiếp trong bộ định tuyến , có nghĩa là giá trị này được sử dụng để làm địa chỉ tham chiếu bảng (Index the table) .việc tra tìm này chỉ yeu cầu duy nhất một truy cập , khác với bảng định tuyến thống ,viêc truy cập là hangf ngàn lần ( do cơ sở dữ liệu trong bảng định tuyến truyền thống là quá lớn ). Kết quả mang lại khi sử chuyển mạch nhãn là tốc đọ chuyển mạch , lượng thông tin lưu chuyển trên mạng nhan hơn ,do dó làm giảm độ trễ và thợi gian đáp ứng trng việc trao đổi giữa những ngưòi sử dụng . 1.3.2. Độ dung pha. Đối với máy tính, ngoài các tham số về tốc độ, sự đáp ứng, trễ còn có một thành phần khác . đó là sự biến thiên trễ của lưu lượng người sử dụng do sự chuyển tiếp các gói tin tới một vài nút trong mạng để tới đích của nó. biến thiên trễ bị tích luỹ khi gói tin đi từ nguồn tới đích . tại mỗi nút địa chỉ đích của gói tin được xem xét và so sánh với một danh sách dài các địa chỉ có khả năng làm địa chỉ đích trong các bảng định tuyến của nút . Khi gói tin được truyền qua các nút này, nó sẽ tích luỹ cả trễ lẫn biến thiên trễ, phụ thuộc vào độ dài của bảng được tra và số các gói tin được sử lý trong một đơn vị thời gian .kết quả cuối cùng tại các nút nhận được là dung pha, trôi pha và nghiêm trọng hơn là trược pha.vấn đề này ảnh hưỏng xấu tới các gói dữ liệu tiếng nói . Đối với chuyển mạch nhãn, do việc tra tìm thông tin bảng định tuyến là ít, nên việc tích luỹ biến thiên để giảm trễ là rất nhiều. kết quả là lưu lượng người sử dụng sẽ được chuyển tiếp trong mạng một cách nhanh chóng, do đó sự dung pha cũng ít hơn so với định tuyến IP truyền thống . 1.3.3. Mở rộng cấp độ mạng . Tốc độ là một khía cạnh quang trọng trong chuyển mạch nhãn, việc sử lý lưu lưọng người sử dụng trong một mạng internet là rất cần thiết, tuy nhiên các dịch vụ còn cung cấp khả năng mở rộng cấp độ mạng, đó là khả năng mà hệ thống có thể mở rộng quy mô và tăng số lượng thuê bao trong mạng internet lên hàng ngàn thuê bao mới được các nút mạng (các bộ định tuyến, các máy chủ )hỗ trợ đăng nhập mỗi ngày. để quản lý hết các thuê bao như vậy , đặc biệt là các thuê bao sử dụng các dịch vụ đa phương tiện thì công việc của bộ dịnh tuyến là hết sức nặng nề. chuyển mạch nhãn đưa ra cách giải quyết cho các mạng lớn và tăng trưởng một cách nhanh chóng là bàng cách cho phép một số lượng lớn các địa chỉ IP gắn vào một hoặc một số ít nhãn.phương pháp tiếp cận này làm giảm đi rất nhiều kích thứơc các địa chỉ và cho phép bộ định tuyến hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn . 1.3.4. Tính đơn giản . Một khía cạnh hấp dẫn khác của chuyển mạch nhãn là giao thức chuyển mạch ( nó bao gồm một tập các giao thức )vì các chuyển tiếp dựa trên gói. cơ cấu điều khiển luồng được thực hiện để tạo mối liên quan giữa nhãn và lưu lượng . các cơ cấu điều khiển này thì phức tạp nhưng không ảnh hưởng tới việc điều khiển lưu lượng người sử dụng . Có một vài phương pháp khác nhau được áp dụng để thiết lập sự kết hợp nhãn (binging) của lượng người sử dụng. khi sự kết hợp này được hoàn tất thì các hoạt động chuyển mạch nhãn được thực hiện trong phần mềm, trong ASIC , hoặc trong bộ sử lý đặc biệt . 1.3.5. Tiêu tốn nguồn tài nguyên . Cơ cấu điều khiển để thiết lập nhãn phải không là gánh nặng cho mạng. điều đó có nghĩa là chúng không tiêu tốn tài nguyên. các mạng chuyển mạch nhãn không tiêu tốn nhiều nguồn tài nguyên để thực hiện cơ cấu điều khiển thiết lập các đường mạch nhãn đối với lưu lượng người sử dụng . Hỗ trợ mềm dẻo tất cả các dịch vụ (Hiện tại và sắp tới ) trên một mạng đơn. Hỗ trợ tất cả các công cụ điều khiển lưu lượng mạnh mẽ bao gồm cả định tuyến liên tiếp và chuyển mạch bảo vệ. Hỗ trợ đa kết nối và đa giao thức : thiết bị chuyển tiếp chuyển mạch nhãn có thể được dùng khi thực hiện chuyển mạch nhãn với IP cũng tốt như với IPx. Chuyển mạch nhãn cũng có thể vận hành ảo trên bất kỳ lớp giao thức lớp liên kết dữ liệu. Hỗ trợ cho tất cả các loại lưu lượng : một ưu điểm khác của chuyển mạch nhãn là nó có thể hỗ trợ tất cả các loại chuyển tiếp unicast, loại dịch vụ unicast và các gói multicast. 1.4. Các ứng dụng của MPLS. Mạng MPLS có nhiều ứng dụng trong đó có 3 ứng dụng chính và thông thường 2 trong 3 khả năng đó được sử dụng đồng thời: 1.4.1. Tích hợp IP+ATM Do “chuyển mạch nhãn “ có thể thực hiện bởi các chuyển mạch ATM. sự tích hợp này cần phải đặt định tuyến IP và phần mềm LDP trực tiếp trên chuyển mạch ATM. Do tích hợp hoàn toàn IP trên chuyển mạch ATM, MPLS cho phép chuyển mạch ATM hỗ trợ tối ưu các dịch vụ IP như IP đa hướng (Multicast), lớp dịch vụ IP, RSVP (Resource Reservation protocol – giao thức hỗ trợ tài nguyên) và mạng riêng ảo. 1.4.2. Dịch vụ mạng riêng ảo IP (VPN) VPN thiết lập cơ sở hạ tầng cho mạng intranet và extranet, đó là các mạng IP mà các công ty kinh doanh sẽ thiết lập trên cơ sở toàn bộ cấu trúc kinh doanh của họ. Dịch vụ VPN là dịch vụ mạng intranet và Extranet mà các mạng đó được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ đến nhiều tổ chức khách hàng. MPLS kết hợp giao thức cổng biên (BGP) cho phép một nhà cung cấp hỗ trợ hàng nghìn VPN của khách hàng. Như vậy, mạng MPLS cùng với BGP tạo ra cách thức cung cấp dịch vụ VPN trên cả ATM và các thiết bị dựa trên gói tin rất linh hoạt, dễ mở rộng quy mô và dễ quản lý. thậm chí trên các mạng của nhà cung cấp khá nhỏ, khả năng linh hoạt và dễ quản lý của dịch vụ MPLS+BGP VPN là ưu điểm chủ yếu. 1.4.3. Điều khiển lưu lượng và định tuyến IP rõ ràng Vấn đề quan trọng trong các mạng IP liên tục là thiếu khả năng điều khiển linh hoạt các luồng lưu lượng IP để sử dụng hiệu quả dải thông của mạng sẵn có. do vậy thiếu hụt này liên quan tới khả năng gửi các luồng được chọn xuống các đường được chọn ví dụ như chọn các đường trung kế được đảm bảo cho lớp dịch vụ riêng. MPLS sử dụng các đường chuyển mạch nhãn (LSPs), đó chính là một dạng của “lightweight VC” mà có thể được thiết lập trên cả ATM và thiết bị dựa trên gói tin. khả năng điều khiển lưu lượng IP của MPLS sử dụng thiết lập đặc biệt các LSP để điều khiển một cách linh hoạt các luồng IP. Kết luận chương Trong chương 1 đã giới thiệu tổng quan về công nghệ MPLS, MPLS là sự kết hợp giữa công nghệ IP và công nghệ ATM, trong chương này cũng giới thiệu sự ra đời của MPLS, quá trình chuẩn hoá và tình hình triển khai MPLS trên thế giới, tại sao MPLS lại được kỳ vọng nhiều tới vậy trong chương này cũng giới thiệu một số đặc diểm nổi bật của MPLS, ưu điểm của MPLS. Chương 2 Các thành phần và hoạt động của MPLS . 2.1. Một vài khái niện cơ bản: 2.1.1. Nhãn (label) Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc bên trong. Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ lớp mạng. nhãn được gắn vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một FEC (forwarding Equivalence Classes: nhóm chuyển tiếp tương đương ) mà gói tin đó được ấn định . Thường thì một gói được ấn định một FEC (hoàn toàn hoặc một phần ) dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của nó. tuy nhiên nhãn không phải là mã hoá địa chỉ đó .nhãn trong mạng đơn giản nhất xác định đường đi mà góí có thể truyền qua .nhãn được mang hay được đóng gói trong tiêu đề lớp 2 cùng với gói tin. bộ định tuyến kiểm tra gói thông qua nội dung nhãn để xác định các bước chuyển tiếp kế tiếp. khi gói tin được gán nhãn, các chặng đường còn lại của gói tin thông qua mạng đường trục dựa trên chuyển mạch nhãn. giá trị của nhãn có ý nghĩa cục bộ nghĩa là chúng chỉ liên quan tới các bước chuyển tiếp giữa các LSR. Dạng của nhãn phụ thuộc vào phuơng thức truyền tin mà gói tin được đóng gói. đối với dạng Frame Relay sử dụng giá trị nhận dạng để kết nối các liên kết dữ liệu – DLCI (data link connection identifier), ATM sử dụng trường nhận dạng đường ảo trong tế bào đường nhận dạng kênh ảo trong tế bào (virtual path identifier/virtual circuit identifier – VPI/VCI).sau đó gói được chuyển tiếp dựa trên giá trị của chúng . Định dạng chung của nhãn được giải thích trong hình 1. nhãn được thể hiện rõ trong tiêu đề các lớp liên kết (VPI/VCI của ATM trong hình 2 và DLCI của Frame Relay trong hình 3 ) hoặc trong lớp dữ liệu shim (giữa tiêu đề lớp liên kết dữ liệu lớp 2 và lớp mạng lớp 3 như hình 4 ) Hình 1 : định dạng chung của nhãn MPLS Đối với các phương tiện gốc không có cấu trúc nhãn, một đoạn đệm (shim) được chèn thêm vào để sử dụng cho nhãn. Khuôn dạng đoạn đệm 4 byte có cấu trúc như hình 3 phần SHIM MPLS bao gồm: LABEL (20bit):chứa giá trị nhãn EXP.bits: CoS(3 bit)- chất lượng dịch vụ BS (1 bit) – bie-stack: xác định nhãn cuối cùng trong ngăn xếp TTL (8 bit) – time to live :trường định thời Hình 2: Liên kết dữ liệu là ATM Hình 3 :Liên kết dữ liệu là Frame Relay Đối với các khung PPP hoặc Ethernet, giá trị nhận dạng giao thức P- ID(hoặc Ether type) được chèn vào đầu khung tương ứng để thông báo khung là MPLS đơn hướng hay đa hướng Hình 4 : Nhãn trong shim - giữa lớp 2 và lớp 3 2.1.2. Ngăn xếp nhãn(Label stack): Là một tập có thứ tự các nhãn gán theo gói để chyển tải thông tin về nhiều FEC và về các LSP tương ứng mà gói đi qua. ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (một nhãn cho EGP và một nhãn cho IGP)và tổ chức đa LSP trong một trung kế LSP. điều này tạo điều kiện thuận lợi cho chế độ hoạt động đường hầm trong MPLS . Một gói có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này được chứa trong stack. Stack thì được tổ chức theo nguyên tắc LIFO. tại mỗi hop trong mạng sử lý nhãn sử lý nhãn hiện hành trên đỉnh stack. Chính nhãn này được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói. Nếu gói tin chưa có nhãn thì stack rỗng (độ sâu của stack bằng 0). nếu stack có chiều sâu là d thì mức 1sẽ là đáy của stack (bít s trong entry nhãn đặt lên 1)và mức d sẽ là ở đỉnh stack.một entry nhãn có thể được đặt thêm vào (push) hoặc lấy ra (pop ) khỏi stack. Hình 5: Ngăn xếp nhãn 2.1.3. Hoán đổi nhãn (Label Swapping). Hoán đổi nhãn là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói. Để chuyển tiếp gói có nhãn, LSR kiểm tra trên đỉnh stack và dung ánh xạ ILM (Incoming Label Map) để ánh xạ tới một entry chuyển tiếp nhãn NHLFE ( Next Hop Label Forwarding Entry). Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói và thực hiện một tác vụ trên stack nhãn. rồi nó mã háo stack nhãn mới vào gói và chuyển gói đi. Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng sảy ra ở ingress – LER. LER phải phân tích header lớp mạng để xác định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC-to-NHLFE) để ánh xạ FEC vào một NHLFE. 2.1.4. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR :label switching router): Là thiết bị định tuyến hay chuyển mạch (router hay switch)sử dụng trong mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn .có một số loại LSR như sau: LSR biên,ATM -LSR lõi,ATM-LSR biên… 2.1.5. Lớp chuyển tiếp tương đương(FEC) Hình 6: Lớp chuyển tiếp tương đương FEC Lớp chuyển tiếp tương đương FEC là một thuật ngữ được sử dụng trong các hoạt động chuyển tiếp nhãn, nó dùng để mô tả sự kết hợp các gói rời rạc với địa chỉ đích, thường là địa chỉ của người nhận cuối cùng , chẳng hạn như máy chạm .việc thực hiện của FEC cũng có thể là sự kết hợp một giá trị FEC với địa chỉ đích và lớp tải lưu lượng (class of traffic). lớp tải lưu lượng này thường kết hợp với số cổng đích . tất cả các gói trong một nhóm được đối sử như nhau qua mạng MPLS ngay cả khi có sự khác biệt giữa các gói tin thể hiện trong mào của lớp mạng . khác với IP thông thường , trong MPLS ,các gói tin riêng biệt được gắn vào các FEC riêng ngay sau khi chúng vào mạng.các FEC dựa trên yêu cầu dịch vụ cho việc thiết lập các gói tin hay đơn giản cho một tiền địa chỉ Tại sao FEC được sử dụng: Đầu tiên nó cho phép một nhóm các gói tin vào trong các lớp . từ nhóm này , giá trị FEC trong một gói có thể được sử dụng để thiết lập độ ưu tiên để sử lý các gói. các FEC có độ ưu tiên cao sẽ được xử lí trước các FEC khác. Các FEC này có thể được sử dụng để hỗ trợ hiệu quả chất lượng dịch vụ QoS, chẳng hạn các FEC có thể kết hợp với độ ưu tiên cao, lưu lượng tiếng nói thời gian thực, lưu lượng tiếng nói với độ ưu tiên thấp… Sự phù hợp của một FEC với một gói có thể đạt được bằng cách sử dụng một nhãn để xác định một FEC đặc biệt. đối với các dịch vụ khác nhau có các FEC khác nhau và các nhãn kèm theo . đối với tải internet, các trường nhận dạng sau là các tham số quan trọng cho việc thiết lập một FEC. tuy nhiên , trong một vài hệ thống chỉ có địa chỉ IP đích được sử dụng : Địa chỉ IP nguồn và đích Số cổng nguồn và đích Trường nhận dạng giao thức IP (PIN) Điểm mã các dịch vụ mở rộng của IP phiên bản 4 (Ipv4 Differentiated services (DS)codepoint) Nhãn luồng Ipv6 Thông tin sử dụng trong quyết định chuyển tiếp Hình 7–Thông tin được sử dụng trong các quyết định chuyển tiếp Các trường trong các gói đến được sử dụng để làm nên các quyết định chuyển tiếp các gói đã được chỉ ra ở hình 7. lý do các trường này được các bộ định tuyến, chuyển mạch hay cầu sử dụng để làm các quyết định chuyển mạch , nhưng thường không sử dụng FEC . Lớp 2 sử dụng các địa chỉ LAN (dịa chỉ MAC), trường nhận dạng tuyến ảo ATM và Frame Relay(VCID) Lớp 3 sử dụng các địa chỉ IP đích và nguồn Lớp 4 sử dụng số cổng nguồn và đích , trường nhận dạng giao thức IP Chỉ số cổng và giao thức IP được sử dụng trong FEC để ra quyết định chuyển tiếp, các trường này dùng để xác định loại tải tin trong gói dữ liệu IP. Ví dụ trường PID có thể được mã hoá bởi bộ phát của gói dữ liệu gốc để chỉ rằng loại tải tin (payload) là tải OSPF, một bộ định tuyến có thể được lập trình cho việc sử lý các tải tin này khác với các loại tải tin khác (ví dụ tải tin TCP hoặc UDP). chỉ số cổng trong tiêu đề TCP và UDP sẽ chỉ ra loại tải tin trong gói tin mà giao thức TCP và UDP mang, ví dụ chỉ số cổng đích có thể được mã hoá để chỉ ra tải tin là âm thanh ,thư điện tử, truyền file … do đó , các trường này là tương đối quan trọng đối với các mạng cần hỗ trợ các dịch vụ Qos khác nhau đối với loại lưu lượng khác nhau . Đối vói nhãn MPLS thông dụng đựơc chỉ ra ở hình 7. còn với VCID của ATM hoặc Frame Relay thì một tiêu đề đệm được chèn vào (shim header) có thể được sử dụng trong gói . 2.1.6. Tạo nhãn Tạo nhãn dựa trên các phương pháp sau: Topo: nhờ giao thức định tuyến thông thường (OSPF và BGP) Yêu cầu : điều khiển lưu lượng dựa trên yêu cầu Lưu lượng :nhận gói tin để phân phối và gán nhãn 2.1.7. Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn Là bảng chuyển tiếp có chứa thông tin về nhãn vào, nhãn ra giao diện vào giao diện ra và địa chỉ tiếp theo . 2.1.8. Cơ sở thông tin nhãn (label information base -LIB) Cơ sở thông tin nhãn (label information base - LIB) là bảng kết nối LSR có chứa giá trị nhãn FEC được gán vào cổng ra cũng như thông tin để đóng gói dữ liệu truyền tin để xác định phương thức một gói tin được chuyển tiếp . Ví dụ về hoạt động LIB: Hình 8: Ví dụ về LIB M1 LIB InLabel Outlabel Outinterface FEC X 20 2 H2 M2 LIB InLabel Outlabel Outinterface FEC 20 31 2 H2 M3 LIB InLabel Outlabel Outinterface FEC 31 43 2 H2 M4 LIB Inlabel Outlabel Outinterface FEC 43 X 3 H2 1. H1 tạo ra một gói và gửi nó tới M1 ( nó là Default Gateway) 2.M1 là một ingress LSR và quyết định nhãn nào được gán vào gói. ở đó là 20 .sau khi nhãn được gán thì gói tin đựơc chuyển tiếp trên giao diện tương ứng 2 3.M2 nhận một gói với nhãn 20, chuyển đổi nó bằng nhãn 31 và chuyển tiếp gói đi qua giao diện 2 4.M3 nhận gói với nhãn 31 , chuyển đổi bằng nhãn 43 và gửi nó đi qua giao diện 2. 5.M4 nhận gói với nhãn 43 nhưng nó không yêu cầu nãhn ra. nhận dạng M4 là một egress LSR choc FEC và vì vậy nó gỡ bỏ nhãn và gửi gói IP qua giao diện 2. 2.1.9. Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB Trong mạng IP, quyết định chuyển tiếp gói được xác lập bằng cách thực hiện tra kứu địa chỉ đích trong bẳng FIB để xác định hop kế tiếp và giao diện ra. Trong mạng MPLS, mỗi LSR duy trì một bẳng LFIB riêng rẽ và tách biệt với FIB. bảng LFIB có hai loại entry là ILM (incoming Label Map) và FTN (FEC –to - NHLFE). NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) là Subentry chứa các trường địa chỉ Hop kế tiếp, các tác vụ stack nhãn, giao diện ra và thông tin header lớp 2. ILM ánh xạ một nhãn đến một hoặc nhiều NHLFE. Nhãn trong gói đến sẽ dùng để chọn ra một entry ILM cụ thể nhằm xác định NHLFE. Còn FTN ánh xạ mỗi FEC vào một hoặc nhiều NHLFE. nhờ các entry FTN, gói chưa có nhãn được chuyển thành gói có nhãn. Hình 9: FTN,ILM và NHLFE Như vậy , khi một gói không nhãn thuộc một FEC đi vào miền MPLS, ingress-LER sẽ sử dụng một entry LFIB loại FTN để chuyển gói khôgn nhãn thành có nhãn. Sau đó. tại các transit-LSR sử dụng entry LFIB loại ILM để hoán đổi nhãn vào bằng nhãn ra. cuối cùng, tại Egress-LER sử dụng một entry LFIB loại ILM để gỡ bỏ nhãn đến và chuyển gói không nhãn đến Router kế tiếp. 2.1.10. NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) NHLFE là subentry của ILM hoặc FTN, nó chứa các thông tin sau: - Hop kế (chặng tiếp theo) của gói Tác vụ sẽ tiến hành trên stack nhãn của gói như sau: - Swap :Thay nhãn ở đỉnh của stack nhãn bằng một nhãn mới được chỉ định. - Pop :Bóc một nhãn ra khỏi stack - Push :chồng thêm một nhãn vào trong stack nhãn. Hình 10: Ví dụ NHLFE Ngoài ra, NHLFE cũng có thể chứa thông tin sau : - Đóng gói lớp datalink để sử dụng khi truyền gói - Cách thức mã hoá stackb khi truyền gói - Bất kỳ các thong tin khác cần thiết để xử lý gói một cách chính xác. 2.1.11. Đường chuyển mạch nhãn (label switching path - LSP) Hình 11 : Đường chuyển mạch nhãn LSP Là tuyến tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói của một FEC nào đó sử dụng cơ chế hoán đối nhãn. các đường chuyển mạch nhãn chứa một chuỗi các nhãn tại tất cả các nút dọc theo tuyến từ nguồn tới đích. LSP được thiết lập trước khi truyền dữ liệu hoặc trong khi xác định luồng dữ liệu nào đó. các nhãn được phân phối bằng việc sử dụng giao thức phân phối nhãn (Label distribution protocol - LDP) hoặc giao thức dành trước tài nguyên (resource Reservation Protocol - RSVP) trên các giao thức định tuyến giống như giao thức cổng biên (Border Gateway Protocol - BGP) và giao thức định tuyến mở đường ngắn nhất (Open Shortest Path First OSPF). mỗi gói dữ liệu được đóng gói lại và mang các nhãn trong suốt thời gian di chuyển từ nguồn tới đích .chuyển mạch dữ liệu tốc độ cao hoàn toàn có thể thực hiện dựa theo phương pháp này, vì các nhãn có độ dài cố định được chèn vào phần đầu của gói tin hoặc tế bào và có thể sử dụng bởi phần cứng để chuyển mạch nhanh các gói dữ liệu giữa các liên kết. 2.1.12.Gói tin gán nhãn. Một gói tin dán nhãn là một gói tin mà nhãn được mã hoá trong đó .trong một số trường hợp, nhãn nằm trong mào đầu của gói tin dành riêng cho mục đích dán nhãn .trong các trường hợp khác, nhãn được đạt chung trong mào đầu lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu miễn là ở đây có trường tin có thể dùng cho mục đích dán nhãn. công nghệ mã hoá được sử dụng phải phù hợp với cả thực thể mã hoá nhãn và thực thể giải mã nhãn. 2.1.13. Ấn định và phân phối nhãn Trong mạng MPLS ,quyết định để kết hợp một nhãn L cụ thể với một FEC F cụ thể nào đó do LSR phía trước thực hiện .LSR phía trước sau khi kết hợp sẽ thông báo với LSR phía sau về sự kết hợp đó .do vậy ,các nhãn được LSR phía trước ấn định và kết hợp nhãn được phân phối theo hướng từ LSR phía trước tới LSR phía sau . để hiểu rõ hơn về cách ấn định nhãn, ta đưa ra khái niện “kông gian nhãn – Label Space ” dùng để chỉ cách mà mà trong đó nhãn được ấn định với LSR . 2.1.14. Không gian nhãn(Label spaces). Nhãn được sử dụng bởi một LSR cho FEC- gán nhãn được chia ra như sau: Phương pháp thứ nhất là “per interface ”. ở phương pháp này các nhãn được gán với giao diện đặc biệt trên một LSR, chẳng hạn giao diện DS3 hoặc SONET. Thông thường phương pháp này được thực hiện trong các mạng ATM và Frame Relay, nơi mà các nhãn ID tuyến ảo được gắn trên một giao diện. phương pháp này được sử dụng khi có hai mạng đồng cấp được gắn trên một giao diện và nhãn chỉ được sử dụng để xác định lưu lượng được gửi trên một giao diện .nếu LSR sử dụng giá trị giao diện để theo dõi các nhãn trên mỗi giao diện thì giá trị nhãn có thể sử dụng lại tại mỗi giao diện .trường nhận dạng giao diện này sẽ trở thành “một nhãn nội –internal label” trong LSR này để cho “nhãn ngoại - External label|”được gửi giữa các LSR. Phương pháp thứ 2 là “per platform ” ở đây các nhãn đến được chuyển chung thông qua tất cả các giao diện tới một nút mcó nghĩa là nút này (chẳng hạn một máy chạm hoặc LSR)phải đặt không gian nhãn thông qua tất cả các giao diện . Tuy nhiên phương pháp thứ nhất được sủ dụng thông dụng hơn. 2.1.15. Cơ cấu báo hiệu. - Yêu cầu nhãn - sử dụng cơ cấu này ,một LSR yêu cầu một nhãn từ dòng xuống lân cận nên nó có thể liên kết đến FEC xác định .cơ cấu này có thể được dùng dể truyền đến các LSR tiếp theo cho đến LSR lối ra. - Đáp ứng nhãn - để đáp ứng một yêu cầu nhãn , LSR luồng xuống sẽ gửi một nhãn đến các bộ khởi động cơ cấu ánh xạ nhãn. Hình12: Cơ cấu báo hiệu 2.2. Chuyển tiếp gói trong MPLS. 2.2.1 Hoạt động chuyển tiếp FEC là một tập con các gói căn cứ theo một số thông tin trong header IP được dung bởi FIB. Một FEC được dung dựa theo luật “longest prefix math” trên địa chỉ IP đích. Ví dụ :các địa chỉ IP so trùng 16 bit đầu có dạng “a.b.*.*” (Trong đó * đại diện cho giá trị hợp lệ bất kỳ) được biểu diễn là “a.b/16” cho entry FEC đầu tiên trong bảng FIB. FEC còn có thể căn cứ bổ sung theo các trường khác trong header IP như ToS hay Diffserv. FIB sử dụng FEC để xác định ra giao tiếp đi đến hop kế cho các gói IP, cách thực hiện giống như các router cổ điển. Hình 13: Bên trong mặt phẳng chuyển tiếp MPLS Cho các ví dụ từng hoạt động LFIB ở hình trên . Phần ILM (incoming label map) của LFIB thao tác trên một gói có nhãn và ánh xạ một nhãn vào (incoming label) tới một tập các entry NHLFE, ILM đuợc thể hiện trong hình bởi các cột IN-IF và IN-LBL, nhưng cũng có thể là một bẳng riêng rẽ cho một giao tiếp. FTN (FEC – to- NHLFE)của FIB ánh xạ tới nhiều NHLFE, chẳng hạn để dung trong cân bằng tải. 2.2.2 Ví dụ về chuyển tiếp gói. Trong ví dụ này thể hiện đường và hoạt động chuyển tiếp được thể hiện ở mỗi nút cho 2 LSP là LSP-1 và LSP-2. LSP-1 bắt đầu từ LER E1, tại đó có một gói IP đến với địa chỉ đích là “a.b.c.d”. LER E1 kiển tra bẳng FIB của nó xác định rằng gói này thuộc về FEC “a.b.c/24”, nó gắn nhãn A lên gói và xuất đi trên giao diện số 2. tiếp theo, LSR S1 thấy có gói gắn nhãn A đến qua giao diện số 1, LFIB của nó chỉ thị rằng gói sẽ xuất ra trên giao diện số 4 và sẽ được thay thế bằng nhãn D. gói có nhãn đi ra trên giao diện số 4 trên LSR S1 nối đến giao diện số 1 trên LSR 4. Hình 14 : Ví dụ hoạt động chuyển tiếp gói Vì LSR S4 là hop áp của LSP-1 nên thao tác được chỉ thị trong LFIB của nó là gỡ nhãn (pop) và gửi gói đi trên giao diện số 4. Cuối cùng, ở đích là LER E4, entry LFIB thao tác trên FEC “a.b.c/24” và chuyển phát gói đến hop kế tiếp trên giao diện số 3. Đối với ví dụ ở LSP-2, các entry trong FIB là LFIB cũng được thể hiện tương tự như trình bầy đối với LSP-1. 2.3. Các thành phần cơ bản của mạng MPLS Mô hình mạng MPLS: Hình 15: Mô hình mạng MPLS Miền MPLS là một “tập kế tiếp các nút hoạt động định tuyến và chuyển tiếp MPLS”.miền MPLS có thể chia thành lõi MPLS (MPLS core) và biên MPLS (MPLS Edge) như hình 15. Khi một gói tin IP đi qua miền MPLS ,nó đi theo một tuyến được xác định phụ thuộc vào nhóm chuyển tiếp tương đương FEC mà nó được ấn định cho khi đi vào miền . tuyến này gọi là đường chuyển mạch nhãn LSP. LSP chỉ có tính một chiều, tức là cần hai LSP cho một truyền thông song công. Các nút có khả năng chạy giao thức MPLS và chuyển tiếp các gói tin gốc IP được gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR – Label Switching Router). LSR lối vào (ingress LSR) xử lý lưu lưọng đi vào miền MPLS LSR chuyển tiếp (Triansit LSR) xử lý lưu lượng bên trong miền MPLS ; LSR lối ra (Egress LSR) xử lý lưu lượng ra khỏi miền MPLS LSR biên (Edge LSR) thường được sử dụng như là tên chung cho cả LSRlối vào và lối ra. 2.3.1. Bộ định tuyến biên nhãn (Label Edge router – LER). Là thiết bị hoạt động tại biên của mạng truy nhập và mạng MPLS .LER hỗ trợ nhiều cổng kết nối từ những mạng khác (như Frame Relay , ATM và Ethernet ).nó tiếp nhận hay gửi đi các thông tin đến hay đi từ các mạng khác tới mạng MPLS sau khi thiết lập đường chuyển mạch nhãn .LER có vai trò rất quan trọng trong việc gán và tách nhãn khi lưu lượng đi vào hoặc đi ra trong mạng MPLS .các LER này có thể là bộ định tuyến lối vào (ingress Router) hoặc bộ định tuyến lối ra (Egress Router). Bộ định tuyến biên lối vào nhận gói IP ,kiểm tra lại lớp 3 và đặt vào ngăn xếp nhãn trước khi gửi gói vào mạng MPLS. bộ định tuyến biên lối ra nhận gói tin có nhãn ,loại bỏ nhãn ,kiểm tra lại lớp 3 và chuyển tiếp gói IP tới nút tiếp theo. 2.3.2. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (Label Switching Router - LSR) LSR là thành phần quan trọng nhất của mạng MPLS ,nó là bộ phận định tuyến tốc độ cao trong mạng lõi MPLS tham gia vào việc thiết lập đường chuyển mạch nhãn LSP sử dụng các giao thức báo hiệu nhãn thích hợp và chuyển các gói dữ liệu trong phạm vi mạng MPLS dựa trên các đường đã thiết lập bằng thủ tục phân phối nhãn . LSR có thể kết nối với LER hay các LSR khác. 2.3.3. ATM LSR : Là các tổng đài ATM có thể thực hiện chức năng như LSR . Các ATM LSR thực hiện chức năng định tuyến gói IP ,gán nhãn trong mảng điều khiển và chuyển tiếp số liệu theo cơ chế chuyển mạch tế bào ATM trong mảng số liệu. có thể sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển để thiết lập kênh ảo ATM , chuyển tiếp tế bào đến nút ATM LSR tiếp theo. Do đó, các tổng đài ATM có thể lâng cấp phần mềm để thực hiện chức năng LSR. 2.3.4. ATM LSR biên: - Nhận gói có nhãn hoặc không có nhãn phân vào tế bào ATM và gửi các tế bào đến nút ATM LSR tiếp theo. - Nhận các tế bào ATM từ ATM LSR cận kề ,tái tạo các gói từ các tế bào ATM và chuyển tiếp gói có nhãn hoặc không có nhãn 2.4. Các giao thức cơ bản của MPLS. Kiến trúc MPLS không bắt buộc một phương thức báo hiệu đơn nào cho phân phối nhãn .các giao thức định tuyến đang tồn tại, như giao thức cổng biên (BGP) được cải tiến để mang thêm thông tin nhãn trong nội dung của giao thức . giao thức dành sẵn tài nguyên – RSVP cũng được mở rộng để hỗ trợ chao đổi nhãn . Nhóm đặc trách kỹ thuật internet – IETF cũng xác định một giao thức mới được biết đến như giao thức phân phối nhãn - LPD để làm rõ hơn về báo hiệu và quản lý không gian nhãn .Sự mở rộng của giao thức LDP cơ sở cũng được xác định để hỗ trợ định tuyến liên vùng (explicit router) dựa trên các yêu cầu về QoS và CoS .những mở rộng này cũng được áp dụng trong việc xác định giao thức (CR - LDP) định tuyến dựa trên ràng buộc. Các giao thức hỗ trợ chao đổi nhãn như sau: LDP- chỉ ra các đích IP vào trong các bảng. RSVP ,CR-LDP - sử dụng sho kỹ thuật lưu lượng và dành trước tài nguyên. Protocol-Independent Multicast (PIM) - sử dụng để chỉ ra nhãn ở trạng thái đa hướng – Multicast. BGP – các nhãn biên bên ngoài 2.4.1 Giao thức phân phối nhãn – LDP. Giao thức phân phối nhãn được nhón nghiên kứu MPLS của IETF xây dựng và ban hành có tên là RFC 3036, phiên bản mới nhất được công bố năm 2001. Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong quá trình gán nhãn cho các gói thông tin. Giao thức LDP là giao thức điều khiển tách biệt được các LSR sử dụng để chao đổi và điều phối quá trình gán nhãn FEC. giao thức này là một tập hợp thủ tục chao đổi bản tin cho phép các LSR sử dụng giá trị nhãn thuộc FEC nhất định để truyền các gói tin . Một kết nối TCP được thiếp lập giữa các LSR đồng cấp dể đảm bảo các bản tin LDP được truyền theo dúng thứ tự. các bản tin LDP có thể xuất hiện từ bất kì một LSR(điều khiển đường chuyển mạch nhãn LSP độc lập ) hay từ LSR biên lối ra (điều khiển LSP theo lệnh ) và chuyển tử LSR phía trước tới LSR phía sau cận kề. Việc chao đổi bản tin LDP có thể được khởi phát bởi sự xuất hiện của, luồng số liệu đặc biệt, bản tin lập dự chữ RSVP hay cập nhật thông tin định tuyến. Khi gặp một LSR đã chao đổi bản tin LDP cho một FEC nhất định thì một đường chuyển mạch LSP từ đầu vào tới đầu ra được thiết lập sau khi mỗi LSR ghép nhãn đầu vào với đầu ra tương ứng trong LIB của nó . 2.4.1.1 Phát hiện LSR lân cận : Thủ tục phát hiện LSR lân cận của LDP chạy trên UDP và thực hiện như sau: Hình16 : Thủ tục phá hiện LSR lân cận một LSR định kỳ gửi bản tin hello tới các cổng UDP đã biết trong tất cả các bộ định tuyến trong tất cả các mạng con của nhóm multicast tất cả các LSR tiếp nhận bản tin hello này trên cổng UDP. tại mỗi thời điểm nào đó, LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó có thể 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 UDP tới LSR đó. khi đó, phiên UDP được thiết lập giữa 2 LSR, phiên LDP là phiên 2 chiều, tức mỗi LSR ở 2 đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi liên kết nhãn. Trong trường hợp các LSR không kết nối trực tiếp trong một mạng con thì người ta sử dụng cơ chế bổ sung sau: LSR định kì gửi bản tin hello đến cổng UDP đã biết tại địa chỉ IP xác định được khai báo khi lập cấu hình. đầu nhận bản tin này có thể trả lời bằng bản tin hello khác truyền chiều ngược lại tới LSR gửi và thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên . Thông thường trường hợp này thường được áp dụng khi giữ hai LSR có một đường LSP cho điều khiển lưu lượng và nó yêu cầu phải gửi các gói có nhãn qua đường LSP đó. 2.4.1.2 Các bản tin LDP: Các bản tin LDP được định nghĩa theo một khuôn dạng độc lập với mọi trường. Nội dung của một vài bản tin có thể kết hợp với các gói dữ liệu đơn để giảm thiểu quá trình xử lý của CPU. 1 – Tiêu đề LDP (header LDP) Mỗi bản tin LDP còn được gọi là dơn vị dữ liệu giao thức (PDU) bắt đầu với một tiêu đề LDP, gồm các trường sau: Phiên bản (version): chỉ ra số phiên bản của giao thức, hiện tại là phiên bản số 1. chiều dài PDU : tổng chiều dài PDU trong các octet, ngoại trừ trường phiên bản và chiều dài . LDP ID : đây là trường nhận dạng khuôn không gian nhãn của việc gửi LSR của bản tin này .4 octet đầu tiên chứa địa chỉ IP gắn với LSR,nó là trường nhận dạng giao thức. 2 octet sau cùng xác định không gian nhãn trong phạm vi LSR này. 0 1-14 15 16-30 31 version PDU lenth LDP Identifier LDP Identifier Hình 17 –Ttiêu đề :LDP 2-Mã hoá “giá trị - chiều dài - loại” (type –length – value :TLV Encoding). LDP sử dụng sơ đồ mã hoá TLV để mã hoá các thông tin được mang trong các bản tin LDP. Trong đó như hình 18 chỉ ra nó bao gồm các truờng loại dữ liệu. Trường loại dữ liệu Trường chiều dài Trường giá trị 0 1 2-14 15 16 17-30 31 U F type lenth value Hình 18 – Mã hoá giá trị -chiều dài - loại 3- Khuôn dạng bản tin LDP: Tất cả các bản tin LDP đều có khuôn dạng giống nhau, như hình 19 0 1-14 15 16-30 31 u Message ID Message lenth Message ID Mandatory parameters Optional parameters Hình 19: Khuôn dạng bản tin LDP Bít U: bít này là bít chỉ ra rằng bản tin không nhận biết được.nêu U=1 thì bản tin coi như khong nhận biết được tại bộ thu và bản tin này sẽ bị loại bỏ. Loại bản tin: xác định lọai bản tin Chiều dài bản tin : chiều dài của bản tin ID, các tham số bắt buộc (mandatory) và các tham số tuỳ chọn. trường nhận dạng bản tin : đây là trường nhận dạng duy nhất nó có thể được sử dụng kèm với các bản tin thông báo và bản tin khác. Các tham số bắt buộc Các tham số tuỳ chọn Các tham số bắt buộc và các tam số tuỳ chọn sẽ giải thích sau. về nguyên lý mọi thứ xuất hiện trong bản tin LDP đều có thể được mã hoá giống như TLV. tuy nhiên, tuỳ từng trường hợp mà các tham số này được sử dụng trong giản đồ mã hoá TLV hay không ,vì những nơi không thật sự cần thiết thì sẽ không sử dụng vì nó lãng phí không gian. 4- Khuôn dạng và các chức năng của TLV: - FEC :TLV này mang các FEC dùng để trao đổi giữa các LSR. MPLS và LDP chỉ sử dụng địa chỉ cho FEC, không dùng cho các cổng và PID. FEC có thể là một địa chỉ cố định, hoặc một địa chỉ máy trạm đầy đủ, nó cũng có thể chứa địa chỉ các mạng khác, như IPX nhưng ít khi là địa chỉ IP. Address list : danh sách địa chỉ TLV xuất hiện trong bản tin “Address” và “Address withdraw” Hiện tại chỉ có địa chỉ Ipv4 được định nghĩa cho trường TLV này Hop count : TLV này xuất hiện trong các bản tin dùng để thiết lập các LSP, nó tính toán số chặng LSR dọc theo một LSP khi LSP đã được thiết lập.nó có thể sử dụng để dò tìm vòng lặp ( trong trường hợp có lỗi trong mạng làm gói tin không tới được đích và lưu chuyển vòng quanh trên mạng ). PATH vector : trương TLV này cũng được sử dụng để dò tìm vòng lặp với việc tính toán chặng TLV trong các bản tin “Label request và Label mapping”. Nó sử dụng các bản tin Label request để ghi lại đường đi của các LSR. Generic Label : trường TLV chứa các nhãn cho việc sử dụng trên các liên kết đối với các giá trị nhãn là độc lập dưới nền tảng công nghệ liên kết (các dịch vụ tải tin ) như là các liên kết PPP và Ethernet. ATM label: nếu ATM được sử dụng để mang thông tin thì TLV này sẽ chứa giá trị ATM VPI/VCI. Frame Relay Label: nếu Frame Relay được sử dụng để mang thông tin thì TLV này sẽ chứa giá trị DLCI Frame Relay. Status: trường TLV này dùng cho mục đích chuẩn đoán ,chẳng hạn sự thành công hay hỏng hóc của sự kiện. Extended status : đây là trường mỏ rộng của status bằng việc cung cấp thêm các byte mở rộng cho mục đích chuẩn đoán . Returned PDU : trường này có thể hoạt động cùng với trường status TLV,LSR sử dụng tham số nsỳ để gửi phần PDU LDP trở lại LSR đã gửi nó .giá trị của TLV này là tiêu đề PDU và dữ liệu kèm theo tiêu đề phù hợp trong bản tin thông báo. Return Message : trường này cũng có thể di kèm với trường status TLV. LSR sử dụng tham số này để gửi một phần bản tin LDP tới LSR đã gửi bản tin đó. Common Hello Parameters : các LSRs lân cận có thể gửi các bản tin hello một cách định kỳ tới các LSR khác để đảm bảo rằng chúng đang kết nối và đang trong trạng thái hoạt động. TLV chứa đựng các tham số chung để quản lý hoạt động, ví dụ như các bản tin hello được gửi và được nhận như thế nào, và các bản tin này được gửi đi bao nhiêu và nhận lại bao nhiêu trong một khoảng thời gian được chọn. IPv6/IPv4 transport address : nếu các địa chỉ IPv6 được sử dụng thì TLV này sẽ cho phép một địa chỉ IPv6 được sử dụng khi mở một TCP cho một phiên LSP. nếu nó không được sử dụng, địa chỉ nguồn trong tiêu đề IP được sử dụng. ý tưởng này cũng tương tự đối với các địa chỉ IPv4. Common session Parameters: TLV này cũng chứa tham số “thoả hiệp” được gửi đi bởi LSR trong mỗi phiên LDP. Các tham số này bao gồm : + Keep Alive Time :chỉ ra số giây cực đại trôi qua để nhận thành công các PDU từ các LDP đồng cấp trong một phiên kết nối TCP.bộ định thời này đựoc thiết lập khi một PDU đến. + Label Advertisement Dicrips line ( luật thông báo bản tin ): luồng xuống( Downstream) là bắt buộc theo yêu cầu. + Loop Detection :chỉ ra rằng sự dò tìm vòng lặp là cho phép (enable) hay không. PATH vector limit : chỉ ra độ dài đường cực đại cho phép. + Maximun PDU length : chỉ ra độ dài cực đại của một PDU LDP ATM session Parameters: TLV này xác định khả năng quản lý ATM của một ATM-LSR.tuỳ chọn bao gồm: +Việc hợp nhất không được hỗ trợ + Hợp nhất VP được hỗ trợ + Hợp nhất VC được hỗ trợ + Cả hợp nhất VP và VC được hỗ trợ trường này cung cấp thông tin về khả năng định hướng VC, có nghĩa việc sử dụng các VCI theo một hướng hay cả hai hướng trong một liên kết, nó cũng chứa đựng trường xác định một dải các nhãn ATM được hỗ trợ bởi việc gửi LSR. Frame Relay session Parameters: trường TLV này cũng chứa đựng các tham số như của ATM session parameters, nhưng ở đây TLV là DLCIs. Label Request message ID: giá trị của tham số này là trường nhận dạng bản tin của một bản tin yêu cầu nhãn tương ứng. Private : trường TLV và cấc bản tin riêng của nhà sản xuất được sử dụng để thông báo thông tin riêng của nhà sản xuất giữa các LSR. 5 - Các bản tin trong LDP Bao gồm 11 bản tin LDP: Bản tin Notification Bản tin hello Bản tin Initialization Bản tin KeepAlive Bản tin Address Bản tin Addess withdraw Bản tin Label Mapping Bản tin Label Request Bản tin Label Abort Request Bản tin Label withdraw Bản tin Label release 2.4.1.3 Các chế độ phân phối nhãn Chúng ta sẽ biết một số chế độ hoạt động của phân phối nhãn trong một vài phần mục phía sau như : không yêu cầu phía trước, điều khiển LSP theo lệnh hay tự lập, duy trì tiên tiến hay lưu chữ. các chế độ này được thoả thuận bởi LSR trong quá trình khởi tạo phiên LDP. Khi LSR hoạt động ở chế độ duy trì lưu giữ, nó sẽ chỉ giữ những giá trị nhãn FEC mà nó cần tại thời điểm hiện tại.các chuyển đổi khác được giải phóng . còn trong chế độ duy trì tiên tiến, LSR giữ tất cả các chuyển đổi mà nó được thông báo ngay cả những chuyển đổi không được sử dụng tại thời điểm hiện tại.hoạt động của chế độ này như sau: + LSR 1 gửi liên kết nhãn vào một FEC đến một LSR khác kế tiếp(LSR2) cho FEC đó. + LSR 2 nhận thấy LSR 1 hiện tại không phải là nút tiếp theo đối với FEC đó, nó không thể sử dụng FEC này cho mục đích chuyển tiếp tại thời điểm hiện tại nhưng nó vẫn lưu giữ liên kết này lại. + Tại thời điểm nào đó sau này có sự xuất hiện thay đổi định tuyến và LSR 1 trở thành nút tiếp theo của LSR2 đối với FEC đó thì LSR2 sẽ cập nhật thông tin trong bảng định tuyến tương ứng và có thể chuyển tiếp các gói có nhãn đến LSR1 trên tuyến mới.việc này được thực hiện một cách tự động mà không cần tới báo hiệu LDP hay quá trình phân bổ nhãn mới. Ưu điểm lớn nhất của chế độ duy trì tiên tiến là khả năng phản ứng nhanh hơn khi có sự thay đổi tuyến. Nhược điểm lớn nhất là lãng phí bộ nhớ và nhãn. điều này đặc biệt quan trọng và có ảnh hưởng rất lớn đối với những thiết bị lưu trữ bảng định tuyến trong phần cứng như ATM – LSR.thông thường chế độ duy trì lưu chữ đựoc sử dụng cho các ATM - LSR. Ví dụ minh hoạ việc sử dụng bản tin Label Request và Label Mapping trong chế độ công bố nhãn theo yêu cầu và điều khiển LSP độc lập. Trình tự thời gian trao đổi các bản tin LDP giữa các đối tác (peer) thiết lập một LSP từ router lối vào R1 qua R2 rồi đến router lối ra R3 cho một FEC có frefix “a.b/16”. R1 khởi tạo tiến trình bằng cách yêu cầu một nhãn cho FEC “a.b/16” từ hop kế của nó là R2. vì sử dụng điều khiển độc lập nên R2 trả ngay một ánh xạ nhãn về cho R1 trước khi R2 nhận được ánh xạ nhãn từ phía downstream là R3. cả R2 và R3 đáp ứng bằng bản tin Label Mapping, kết quả là trong FIB của R1 và LFIB của R2, R3 có các entry gán nhãn hình thành nên đường chuyển mạch nhãn LSP. Hình 20: Ví dụ LDP chế độ điều khiển độc lập theo yêu cầu . 2.4.2 Giao thức phân phối nhãn dựa trên ràng buộc CR-LDP. Giao thức phân phối nhãn định tuyến dựa trên ràng buộc CR-LDP(constraint-based routing-LDP) được sử dụng để điều khiển cưỡng bức LDP. giao thức này là phần mở rộng của LDP cho quá trình định tuyến cưõng bức của LSP. cũng giống như LDP, nó sử dụng các phiên TCP giữa các LSR đồng cấp để gửi các bản ti phân phối nhãn . Để hiểu rõ hơn về định tuyến cưỡng bức dựa trên ràng buộc, ta xét việc định tuyến đối với một mạng IP truyền thống. một mạng có thể đựơc xem là một tập hợp các hệ thống tự trị AS, trong đó việc định tuyến ở mỗi AS tuân theo giao thức định tuyến trong miền (intradomain). việc định tuyến giữa các AS tuân theo giao thức định tuyến liên miền(interdomain).các giao thức định tuyến trong miền có thể là RIP, OSPF, IS – IS còn giao thức định tuyến liên miền đang được sử dụng là BGP .trong phạm vi một hệ thống tự trị, cơ chế xác định tuyến trong các giao thức định tuyến trong miền thường tuân theo thuật toán tối ưu. trong giao thức định tuyến RIP thì có sự tối ưu về nút mạng trên đường mà gói tin được chuyển từ nguồn tới đích. có nhiều đường đi từ nguồn tới đích nhưng mỗi đường đi lại có số nút, độ dài ngắn , băng thông khả dụng khác nhau, do vậy với RIP thì thuật toán bellman-ford được sử dụng để xác định sao cho đường đi qua ít nút nhất. còn trong trường hợp OSPF và IS –IS thì thuật toán là tìm đương ngắn nhất.nhà quản trị mạng ứng với giao thức OSPF(hoặc IS-IS)sẽ ấn định cho mỗi kênh trong mạng một giá trị tương ứng với độ dài của kênh đó OSPF(hoặc IS-IS)sẽ sử dụng thuật toán tìm đường ngẵn nhất Dijkstra để lựa chọn đường ngắn nhất trong số các đường có thể nối tới đích, với định nghĩa độ dài của đường là tổng độ dài các kênh trên đường đó. Đối với định tuyến cưỡng bức, ta có thể xem một mạng như là một tập hợp các nút mạng và một tập hợp kết nối giữa các nút mạng đó. mỗi kênh sẽ có các đặc điẻm riêng . để kết nối giữa 2 nút bất kỳ tì phải thoả mãn một số yêu cầu(các ràng buộc),và coi các ràng buộc này như là đặc điểm cua các kênh.chỉ có nút đầu tiên trong cặp đóng góp vai trò khởi tạo đường kết nối mới biết đặc điểm này.nhiện vụ của định tuyến cưỡng bức là tính toán xác định đường kết nối từ nút này tới nút kia sao cho thoả mãn mốt số điều kiện ràng buộc có thể là một hoặc nhiều trong các tiêu chí ví dụ :số nút ít nhất, đường đi ngắn nhất, băng thông rộng nhất… tuy nhiên, việc tối ưu hoá các tiêu chí khác nhau không thể được đáp ứng một cách đồng thời.một thuật toán tối ưu theo một tiêu chí chứ không thể một lúc đáp ứng nhiều tiêu chí, vì 2 yêu cầu có thể xung đột nhau, chẳng hạn đường đi ngắn nhất và số nút ít nhất chưa hẳn đã có băng tần lớn nhất vì đường đi ngắn nhất và số nút ít nhất sẽ là lựa chọn số một cho nhiều kết nối các kênh như vậy,nên băng tần khả dụng cho các liên kết như trên có độ rộng sẽ không thể bằng băng tần kênh có ít kết nối đi qua.do vậy ,thuật toán định tuyến ràng buộc cũng không thể đáp ứng tối ưu tất cả các tiêu chí .nó thực hiện tối ưu theo một tiêu chí nào đó đồng thời thoả mãn một số điều kiện ràng buộc được đặt ra.khi xác định được một đường kết nối thì định tuyến cưỡng bức sẽ thực hiện thiết lập, duy trì và chuyển trạng thái kết nối dọc theo các kênh phù hợp nhất trên đường . Ngoài các điều kiện ràng buộc được đặt ra đối với kênh , còn có các điều kiện được đặt ra đối với việc quản trị. chẳng hạn nhà quản trị muốn ngăn không cho một loại lưu lượng nào đó đi qua một số kênh nhất định trong mạng được xác định bởi một số đặc điểm nào đó. Do đó, thuật toán định tuyến mà nhà quản trị phải thực hiện là tìm ra các kênh xác định mà nó cho qua lưu lượng trên, đồng thời thoả mãn một số điều kiện ràng buộc khác nữa. Định tuyến cưỡng bức còn có thể kết hợp cả hai đều kiện ràng buộc là quản lý đặc điểm kênh một cách đồng thời chứ không phải chỉ từng điều kiện riêng rẽ .ví dụ tuyến cưỡng bức phải tìm ra một đường vừa phải có độ rộng băng tần nhất định ,vừa loại trừ một số kênh có đặc điểm nhất định . Điểm khác biệt giữa định tuyến IP truyền thống và định tuyến cưỡng bức là : thuật toán định tuyến IP truyền thống chỉ tìm ra một đường tối ưu ứng với duy nhất một tiêu chí được đặt ra , trong khi thuật toán định tuyến cưỡng bức vừa tìm ra một tuyến tối ưu theo một tiêu chí nào đó đồng thời thoả mãn một số điều kiện ràng buộc nhất định . chính vì điều này mà thuật toán định tuyến cưỡng bức trong mạng MPLS có thể đáp ứng yêu cầu dịch vụ và cung cấp các kết nối tin cậy cho người dùng theo yêu cầu trong khi trong khi mạng sử dụng các thuật toán tìm đường khác không thể có được, kể cả giao thức định tuyến IP. Để làm được điều này có rất nhiều giải pháp .trong đó giải pháp chính là thuật toán định tuyến cưỡng bức yêu cầu đường đi phải được tính toán và xác định từ phía nguồn. các nguồn khác nhau có các ràng buộc khác nhau Đối với một đường trên cùng một đích các điều kiện rằng buộc ứng với bộ định tuyến của một nguồn cụ thể chỉ đựơc biết đến bởi bộ định tuyến đó mà thôi, không một bộ định tuyến nào khác trên mạng được biết về điều kiện này, ngược lại trong bộ định tuyến IP thì đường đi được tính toán và xác định bởi tất cả các bộ định tuyến phân tán trong mạng. Một lý do khác là khả năng định tuyến hiện(Explicit Routing)(hoặc nguồn ) vì các nguồn khác nhau có hể tính toán xác định các đường khác nhau tới cùng một đích. Vì vậy chỉ dựa vào thông tin về đích là không đủ để xác định đường truyền các gói tin. một lý do nữa là đối với phương pháp định tuyến cưỡng bức thì việc tính toán và xác định đường phải tính đến các thông tin về đặc điểm tương ứng của từng kênh trong mạng. đối với phương pháp IP đơn giản không hỗ trợ khả năng này. Ví dụ các giao thức định tuyến truyền thống dựa vào trạng thái kênh (như OSPF, IS-IS) chỉ truyền duy nhất thông tin bận rỗi của từng kênh và độ dài của từng kênh, các giao thức định tuyến vector khoảng cách (như RIP)thì chỉ truyền đi các thông tin địa chỉ nút tiếp theo và khoảng cách. 2.4.3. giao thức đặt trước nguồn tài nguyên RSVP (Resource reservation protocol) RSVP là giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng trong mạng MPLS, được sử dụng để đặt trước tài nguyên cho một phiên truyền trong mạng internet. nó cho phép các ứng dụng thông báo về yêu cầu QoS với mạng và mạng sẽ đáp ứng bằng thông báo thành công hay thất bại. RSVP được dùng để cung cấp khả năng vận hành bảo vệ bằng việc đặt trước nguồn tài nguyên cần thiết tại mỗi máy tham gia việc hỗ trợ nguồn lưu lượng (ví dụ như âm thanh hoặc hình ảnh ). đối với giao thức IP, là giao thức không kết nối nó không hỗ trợ việc thiết lập các đường cho luông lưu lượng, trong khi RSVP được thiết kế để thiết lập các đường truyền cũng như bảo vệ giải thông trên các đường truyền. RSVP yêu cầu các máy nhận lưu lượng về yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS cho luồng dữ liệu. các ứng dụng tại máy trạm nhận phải quyết định các thuộc tính QoS sẽ được truyền tới RSVP. sau khi phân tích các yêu cầu này, RSVP được sử dụng để gửi các bản tin tới tất cả các nút cần truyền dữ liệu . RSVP thao tác với cả thủ tục đơn hướng và đa hướng, việc liên mạng ở thời điểm hiện tại là giao thức đa hướng. RSVP phải mang các thông tin sau : thông tin phân loại, nhờ nó mà các luồng lưu lượng với yêu câu QoS cụ thể có thể được nhận biểt trong mạng. thông tin này bao gồm địa chỉ IP phía người gửi và người nhận, số cổng UDP. chỉ tiêu kỹ thuật của luồng lưu lượng và các yêu cầu QoS theo khuôn dạng Tspec và Rspec bao gồm các dịch vụ yêu cầu . RSVP phải mang thông tin trên từ máy chủ tới tất cả các tổng đài chuyển mạch và các bộ định tuyến dọc theo đường truyền từ bộ phát tới bộ thu . vì vậy tất cả các thành phần mạng phải tham gia vào việc đảm bảo các yêu cầu QoS của ứng dụng RSVP sử dụng bản tin chao đổi tài nguyên đặt trước qua mạng cho luồng IP.RSVP là giao thức riêng ở mức IP.nó sử dụng các gói dữ liệu IP hoặc UDP ở phần biên của mạng để thông tin giữa các LSR đồng cấp .nó không đòi hỏi duy trì phiên TCP, nhưng sau phiên này nó phải xử lý mất mát các bản tin điều khiển. RSVP mang các loại thông tin trong hai loại bản tin cơ bản là PATH và RESV để xác định nguồn và các yêu cầu QoS cho luồng. các yêu cầu này chỉ ra dịch vụ được bảo vệ ví dụ tốc độ cho luồng dữ liệu , kích thước cụm…các bản tin PATH truyền từ bộ phát tới một(hỗ trợ đơn hướng )hoặc nhiều (hỗ trợ đa hướng) bộ thu chứa Tspec và các thông tin về phân loại cho bộ phát cung cấp. Khi bộ thu nhận được bản tin PATH, nó có thể gửi bản tin RESV trở lại cho bộ phát, bản tin RESV dùng để xác nhận phiên có chứa thông tin về số cổng dành riêng và Rspec xác nhận mức QoS mà bộ thu yêu cầu . nó cũng bao gồm một số thông tin xem xét những bộ phát nào được phép sử dụng tài nguyên đang được cấp phát. Khi cổng dành riêng được thiết lập, các bộ định tuyến nằm giữa bộ phát và bộ thu sẽ xác định các gói tin thuộc cổng dành riêng nào nhờ kiểm tra 5 trường trong phần mào đầu IP và giao thức truyền tải , đó là: địa chỉ nguồn , số cổng nguồn , số giao thức (là UDP hay TCP … ), địa chỉ đích, số cổng đích. tập hợp các gói tin được nhận dạng theo cách này được gọi là luồng dành riêng . các thông ti trong luồng dành riêng được khống chế để đảm bảo không phát sinh lưu lượng vượt quá so với thông báo Tspec và được xếp vào hàm đợi phù hợp theo yêu cầu về QoS. Một đặc điểm nữa cần phải nhắc đến đối với giao thức này ,RSVP là giao tức “trạng thái mềm”. nó khác với các loại giao thức khác là trạng thái sẽ tự động hết hiệu lực sau một thời gian trừ trường hợp nó được làn tươi theo định kỳ , tức là RSVP sẽ liên tục gửi các bản tin PATH và RESV để là tươi các cổng dành riêng. nếu chuún không được gửi đi trong một khoảng thời gian nào đó thì cổng rành riêng tự động bị huỷ bỏ • MPLS hỗ trợ RSVP RSVP được sử dụng trong mạng MPLS để hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS và điều khiển lưu lượng .MPLS sử dụng RSVP để cho phép các LSR dựa vào việc phân loại gói tin theo nhãn chứ không phai theo mào đầu IP để nhận biết các gói tin thuộc các luồng của công dành riêng .vì vậy ,cần phải có sự kết hợp phân phối giữa các luồng và các nhãn cho các luồng và cổng dành riêng RSVP .ta có thể xem một tập hợp các gói tin tạo bởi cổng dành riêng RSVP như là mot trường hợp riêng của FEC. Chúng ta định nghĩa một đối tượng RSVP mới là đối tượng LABEL được mang trong bản tin RSVP RESV .ki một LSR muốn gửi bản tin RESV cho một luông RSVP mới, LSR cấp phát một nhãn từ trong tập nhãn rỗi, tại một lối vào trong LFIB của nó với nhãn lối vào được đặt cho nhãn cấp phát Và gửi bản tin RESV có chứa nhãn này . Khi nhận bản tin RESV chứa đối tượng LABEL, một LSR thiết lập LFIB của nó với nhãn này là nhãn lối ra . sau đó nó cấp phát một nhãn để sử dụng như là nhãn lối vào và chèn nó vào bản tin RESV trươc khi nó gửi đi. Khi các bản tin RESV truyền đến LSR ngược , LSP thiết lập dọc theo tuyến đường . khi các nhãn được cung cấp trong các bản tin RESV , mỗi LSR có thể rễ dàng kết hợp các tài nguyên QoS phù hợp với LSP. việc thiết lập cho một luồng dành riêng RSVP là chỉ có bộ định tuyến đầu tiên trong LSP liên quan tới việc xem xét các gói tin thuộc luồng dành riêng nào . điều này cho phép RSVP được áp dụng trong môi trường MPLS theo cách mà nó không thể thực hiện được trong mạng IP truyền thống . theo quy ước thì các cổng dành riêng RSVPchỉ có thể tạo cho những luồng ứng dụng riêng lẻ , tức làn những luồng ứng dụng được xác định nhờ 5 trường mào đầu như đã đề cập ở trên ,tuy nhiên cung có thể đặt cấu hình của bộ định tuyến để chọn các gói dựa trên một số tiêu chuẩn ,ví dụ bộ định tuyến có thể xem xét các tiền tố ứng với cùng một đích và đặt chúng vào LSP. vì vậy thay vì có một LSP cho mỗi luồng ứng dụng riêng, một LSP có thể cung cấp QoS cho nhiều luồng lưu lượng . do vậy đặc tính này có thể áp dụng cho khả năng cung cấp “đường ống” với băng thông đảm bảo yêu cầu cho một đường thuê bao thay vì phải sử dụng nhiều đường thuê bao riêng để có được cùng giải thông như trên. Điều này là có ích cho công ty lớn muốn có nhiều kết nối với công ty khác mà chỉ sử dụng một đường thuê bao nhằm giảm bớt sự phức tạp trong việc quản lý cũng như điều khiển lưu lượng , đây là một lưu lượng lớn cần phải gửi dọc theo các LSP với băng thông đủ để tải lưu lượng. Để hỗ trợ một số cách sử dụng tăng cường của RSVP, MPLS định nghĩa một đối tượng RSVP mới có thể mang trong bản tin PATH là đối tượng Label Request . bản tin này được đề cập trong phần loại bản tin trong LDP. 2.4.4. giao thức MPLS – BGP MPLS mở rộng chức năng cho BGP để mang các nhãn trong giao thức cổng biên BGP, MPLS-BGP cho phếp bộ định tuyến chạy BGP phân phối nhãn tới các bộ định tuyến biên khác một cách trực tiếp thông qua bản tin cập nhật BGP. tiếp cận này đảm bảo cho quá trình phân phối nhãn và các thông tin định tuyến ổn định và giảm bớt tiêu đề bản tin điều khiển xử lý . 2.5 Hoạt động của MPLS 2.5.1 Các hoạt động của MPLS Để gói tin truyền qua mạng MPLS phải thực hiện các bước sau: 1.Tạo và phân phối nhãn 2.Tạo bảng cho mỗi bộ định tuyến 3. Tạo đường chuyển mạch nhãn 4.Gán nhãn dựa trên tra cứu bảng 5. Truyền gói tin. Nguồn gửi các dữ liệu của nó tới đích .trong mền MPLS, không phải tất cả các lưu lượng nguồn cần thiết truyền qua cùng một đường. dựa trên các đặc tính lưu lượng, các LSP khác nhau có thể tạo cho các gói tin với các yêu cầu CoS khác nhau. Hình 21 -Tạo LSP và chuyển tiếp gói tin thông qua miền MPLS Trong hình 21, LER1 là lối vào và LER4 là lối ra. bảng 2 mô tả các bước hoạt động của MPLS khi gói dữ liệu truyền qua miền MPLS Bảng 2 : các hoạt động MPLS hoạt động MPLS Miêu tả tạo và phân phối nhãn trước khi dữ liệu bắt đầu truyền , các bộ định tuyến quyết định tạo ra liên kết nhãn tới các FEC cụ thể và tạo bảng. Trong LDP, các bộ định tuyến luồng xuống bắt đầu phân phối nhãn và gán nhãn/FEC thêm vào đó các đặc tính liên quan đến lưu lượng và dung lượng MPLS được điều chỉnh thông qua LDP. Giao thức báo hiệu nên dùng giao thức vận chuyển có thứ tự và đảm bảo tin cậy. LDP dùng TCP Tạo bảng khi chấp nhận các liên kết nhãn mỗi LSR tạo ra mục trong bảng cơ sở dữ liệu (LIB). nội dung của bảng sẽ xác định mối liên hệ giữa nhãn và FEC, ánh xạ giữa cổng vào và bảng nhãn vào đến cổng ra và bảng nhãn ra. Các mục được cập nhật bất kỳ khi việc gán nhãn được điều chỉnh lại. tạo đường chuyển mạch nhãn Như hình 21 , các LSP được tạo ra theo chiều ngược với các mục trong các LIB Gán nhãn /bảng tra cứu bộ định tuyến đầu tiên (LER 1 trong hình 21 )sử dụng bảng LIB để tìm đường tiếp theo yêu cầu nhãn cho FEC cụ thể. Các bộ định tuyến tiếp theo sử dụng bảng để tìm đường đi tiếp theo. Khi gói tin đến LSR lối ra (LER4),nhãn được loại bỏ và gói được truyền tới đích. chuyển tiếp gói tin Hình 21 mô tả đường đi của gói tin khi nó được truyền từ nguồn tới đích hay từ LER1,LSR lối vào đến LER 4 , LSR lối ra . lần đầu tiên của yêu cầu nhãn, các gói tin không có nhãn tại LER1 trong mạng IP ,nó sẽ tìm địa chỉ dài nhất để tìm các bước tiếp theo. LSR1 là bước tiếp theo của LER1. LER1 sẽ khởi phát các yêu cầu nhãn tới LSR1. yêu cầu này sẽ được phát trên toàn mạng như hình 21. LDP sẽ xác định đường dẫn ảo đảm bảo QoS, CoS. mỗi bộ định tuyến trung gian LSR2 và LSR3 sẽ nhận gói tin gán nhãn thay đổi nhãn và truyền đi. Gói tin truyền tới LER4 , loại bỏ nhãn vì gói ra khỏi miền hoạt động của MPLS và phân phát tới đích. đường truyền gói tin được mô tà hình 21. 2.5.2 các chế độ hoạt động của MPLS Có hai chế độ hoạt động đối với MPLS : Chế độ khung (Frame mode) Chế độ tế bào (cell mode) 2.5.2.1 chế độ hoạt động khung . Chế độ này xuất hiện khi sử dụng MPLS trong môi trường thiết bị định tuyến thuần điều khiển các gói IP điểm - điểm. Các gói dán nhãn được chuyển tiếp trên cơ sở khung lớp 2. Cơ chế hoạt động của mạng MPLS trong chế độ này được mô tả trong hình 22 dưới đây. Hình 22 - Mạng MPLS trong chế độ hoạt động khung •Các hoạt động trong mảng số liệu : Quá trình chuyển tiếp gói IP qua mạng MPLS được thực hiện qua một số các bước cơ bản sau đây : LSR biên lối vào nhận gói IP, phân loại gói vào nhóm chuyển tiếp tương đương FEC và gán nhãn cho gói với ngăn xếp nhãn tương ứng với FEC đã xác định. Trong trường hợp định tuyến một địa chỉ đích, FEC sẽ tương ứng với mạng con đích và việc phân lại gói sẽ đơn giản là việc so sánh bảng định tuyến lớp 3 truyền thống. LSR lõi nhận gói tin có nhãn và sử dụng bảng chuyển tiếp nhãn để thay đổi nhãn lối vào của gói đến với nhãn lối ra tương ứng cùng với FEC( trong trường hợp này là mạng con IP). Khi LSR biên lối ra của vùng FEC nhận được gói có nhãn, nó loại bỏ nhãn và thực hiện chuyển tiếp gói IP theo bảng định tuyến lớp 3 truyền thống. •Mào đầu vào MPLS Nhãn MPLS được chèn trước số liệu cần gán nhãn ở chế độ hoạt động khung . tức nhãn MPLS được chèn vào giữa mào đầu lớp 2 và nội dung thông tin lớp 3 của khung lớp 2, vị trí của nhãn MPLS trong khung lớp 2 được thể hiện như hình 23 : Hình 23 - Vị trí nhãn MPLS trong khung lớp 2 Do nhãn MPLS đựơc chèn vào ở vị trí 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 IP). để đơn giản chức năng này , một số dạng giao thức mới được định nghĩa trong lớp 2 như sau : trong môi trường LAN các gói có nhãn truyền tải gói lớp 3 đơn hướng hay đa hướng sử dụng giá trị 8847H và 8848H cho mạng Ethernet.các giá trị này sử dụng trực tiếp trên phương tiện Ethernet(bao gồm cả Fast Ethernet và Gigabit Ethernet) trên kênh điểm-điểm sử dụng giao thức ppp, sử dụng giao thức mới được gọi là MPLSCP (giao thức điều khiển MPLS). Các gói MPLS được đánh dấu bởi giá trị 8281H trong trường giao thức PPP. Các gói MPLS truyền qua dịch chuyển khung DLCI giữa một cặp thiết bị định tuyến được đánh dấu bởi nhận dạng giao thức SNAP của chuển dịch khung (NLPIN), tiếp theo mào đầu SNAP với giá trị 8847H cho Ethernet như trong mạng LAN. •Chuyển mạch nhãn trong chế độ khung Ta xem xét quá trình chuyển đổi nhãn ( như hình 22 ) trong mạng MPLS sau khi nhận được một gói IP sau khi nhận khung PPP lớp2 từ bộ định tuyến biên số 1,LSR lập tức nhận dạng gói nhận được là gói có nhãn dựa trên giá trị trường giao thức PPP và thực hiện kiểm tra nhãn trong cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn .kết quả nhãn vào là 30 được thay bằng nhãn ra 28 tương ứng với việc gói LSR lõi 3 tại LSR lõi 3 ,nhãn được kiển tra, nhãn số 28 được thay bằng nhãn só 37 và cổng ra được xác định . gói tin được chuỷen tiếp tới LSR biên số 4 tại LSR biên số 4, nhãn 37 bị loại bỏ và việc kiểm tra địa chỉ lớp 3 được thực hiện, gói được chuyển tiếp đến bộ định tuyến tiếp theo ngoài mạng MPLS. Quá trình chuyển đổi nhãn thực hiện trong các LSR lõi dựa trên bảng định tuyến nhãn .bảng định tuýen này phải được cập nhật đầy đủ để đảm bảo mỗi LSR trong mạng MPLS có đầy đủ thông tin về tất cả các hướng chuyển tiếp. quá trình này sảy ra trước khi thông tin được trưyền trong mạng và được gọi là quá trình liên kết nhãn(Label binding). • Quá trình liên kết và lan truyền nhãn. Khi xuất hiện một LSR mới trong mạng MPLS hay bắt đầu khởi tạo mạng MPLS, các thành viên LSR trong mạng MPLS phải có liên lạc với nhau trong quá trình khai báo thông qua bản tin hello. Sau khi bản tin này được gửi, một phiên giao dịch giữa hai LSR được thực hiện . thủ tục chao đổi là LDP. 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 định tuyến đơn hướng , FEC tương đương với tiền tố bảng định tuyến IP . vậy nhãn được gán trong 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 trong miền mới. Do LSR gán nhãn cho mỗi tiền tố IP trong bảng định tuyến của chúng ngay sau khi tiền tố xuất hiện trong bảng định tuyến và nhãn là phương tiện được LSR khác sử dụng khi gửi gói tin có nhãn này được gọi là gán nhãn điều khiển độc lập với quá trình phân phối ngược không yêu cầu. việc quảng bá các nhãn được quảng bá ngay đến tất cả các bộ định tuyến thông qua phiên LDP. 2.5.2.2 Chế độ hoạt động tế bào MPLS Để triển khai MPLS qua ATM cần phải giải quyết một số trở ngại sau : hiện tại không tồn tại một cơ chế nào cho việc chao đổi trực tiếp các gói IP giữa nút MPLS lân cận qua giao diện ATM.tất cả các số liệu chao đổi qua giao diện ATM phải thực hiện qua kênh ảo ATM . các tổng đài ATM không thể thực hiên việc kiển tra nhãn hay địa chỉ lớp 3 . khả năng duy nhất của ATM là chuyển đổi VC đầu vào sang VC đầu ra của giao diện ra. Để thực hiện MPLS qua ATM thì cần một số cơ chế sau : các gói IP trong mảng điều khiển không thể chao đổi trực tiếp qua giao diện ATM.một kênh ảo VC phải được thiết lập giữa 2 nút lân cận để chao đổi gói 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 phối nhãn phải được sửa đổi để đảm bảo các tổng đài ATM không phải kiểm tra địa chỉ lớp3. •Các khái niệm : a. Giao diện ATM điều khiển chuyển mạch nhãn (LC-ATM)là giao diện ATM trong tổng đài hoặc trong bộ định tuyến mà giá trị VPI/VCI được gán bàng thủ tục điều khiển MPLS(LDP). b. ATM-LSR là tổng đài ATM sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển và thực hiện chuyển tiếp MPLS giữa các giao diện LC- ATM trong mảng số liệu bằng chuyển mạch tế bào ATM truyền thống. c. LSR theo khung là LSR chuyển tiếp toàn bộ các khung giữa các giao diện của nó. định tuyến truyền thống là LSR kiểu này. d. Miền ATM-LSR là tập hợp các ATM-LSR kết nối với nhau qua các giao diện LC-ATMe. ATM-LSR biên là LSR theo khung có ít nhất một giao diện LC-ATM. •Kết nối trong mảng điều khiển qua giao diện LC-ATM : Cấu trúc MPLS đòi hỏi liên kết thuần IP giữa các mảng điều khiển của các LSR lân cận để chao đổi liên kết nhãn cũng như các gói điều khiển khác. ở chế độ hoạt động MPLS khung yêu cầu này được đáp ứng một cách đơn giản bởi thiết bị định tuyến có thể gửi, nhận các gói IP và các gói có nhãn qua bất kỳ giao diện chế độ khung nào dù là LAN hay WAN . còn tổng đài ATM không có khả năng đó. để cung cấp kết nối thuần IP giữa các ATM-LSR có hai cách sau : - Thông qua kết nối ngoài băng như kết nối Ethernet giữa các tổng đài. - Thông qua kênh ảo quản lý trong băng tương tự cách mà giao thức ATM Forum thực hiện như sau : Kênh ảo điều khiển MPLS VC thông thường thực hiện giá trị VPI/VCI là 0/32 và bắt buộc phải thực hiện phương pháp đóng gói LLC/SNAP cho các gói IP theo tiêu chuẩn RFC 1483 .khi triển khai MPLS trong tổng đài ATM(ATM-LSR) phần điều khiển trung tâm của tổng đài ATM phải hỗ trợ thêm báo hiệu MPLS và giao thức thiết lập kênh VC. • Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR Việc chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR được thực hiện trực tiếp qua các bước sau : ATM-LSR biên lối vào nhận gói có nhãn hoặc không có nhãn, thực hiện việc kiểm tra cơ sở dữ liệu chuyển tiếp FIB hay cơ sở dữ liệu chuyển tiếp nhãn LFIB và tìm kiểm tra giá trị VPI/VCI đầu ra để sử dụng như nhãn lối ra.các gói có nhãn được phân chia thành các tế bào ATM và gửi tới ATM-LSR tiếp theo. giá trị VPI/VCI được gắn vào mào đầu của từng tế bào . Các nút ATM-LSR chuyển mạch tế bào theo giá trị VPI/VCI trong mào đầu của tế bào theo cơ chế chuyển mạch ATM truyền thống. Cơ chế phân bổ và phân phối nhãn phải đảm bảo việc chuyển đổi giá trị VPI/VCI trong miền và ngoài miền là chính xác ATM-LSR tại lối ra tái tạo lại các gói có nhãn từ các tế bào, thực hiện việc kiển tra nhãn và chuyển tiếp tế bào đến LSR tiếp theo. việc kiểm tra nhãn dựa vào giá trị VPI/VCI của tế bào đến mà không dựa vào nhãn trên đỉnh của ngăn xếp trong mào đầu nhãn MPLS do ATM-LSR giữa các biên của miền ATM-LSR chỉ thay đổi giá trị VPI/VCI mà không thay đổi nhãn bên trong các tế bào ATM. Trong đó cần chú ý rằng nhãn đỉnh của ngăn xếp được lập giá trị bằng 0 bởi ATM-LSR biên lối vào trước khi gói có nhãn được phân chia thành các tế bào. • Phân bổ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR Hình 24 – phân bổ nhãn trong mạng ATM-LSR Việc phân bổ và phân phối nhãn trong chế độ hoạt động này có thể sử dụng cơ chế giống như trong chế độ hoạt động khung . tuy nhiên nếu triển khai như vậy tì sẽ dẫn tới các hạn chế bởi mỗi nhãn được gán qua giao diện LC-ATM tương ứng với một ATM VC. Vì số lượng VC qua giao diện ATM là hạn chế nên cần giới hạn số lượng VC phân bổ qua LC-ATM ở mức thấp nhất. để đảm bảo được điều này, các LSR phía sau sẽ nhận trách nhiệm yêu cầu phân bổ và phân phối nhãn qua giao diện LC-ATM. LSR phía sau cần nhãn để gửi gói đến nút tiếp theo phải yêu cầu nhãn từ LSR phía trước nó. Thông thường các nhãn được yêu cầu dựa trên nội dung bảng định tuyến mà không dựa vào luồng dữ liệu, điều đó đòi hỏi nhãn cho mỗi đích trong phạm vi của nút kế tiếp qua giao diện LC-ATM. LSR phía trước có thể đơn giản phân bổ nhãn và trả lời yêu cầu cho LSR phía sau với bản tin trả lời tương ứng. Trong một số trường hợp , LSR phía trước có thể phải có khả năng kiêm tra địa chỉ lớp 3 (nếu không còn nhãn phía trước yêu cầu cho đích). đối với tổng đài ATM , yêu cầu như vậy sẽ không được trả lời bởi chỉ khi nào nó có nhãn được phân phối cho đích phía trước thì nó mới trả lời yêu cầu. nếu ATM-LSR không có nhãn phái trước đáp ứng yêu cầu của LSR phía sau thì nó sẽ yêu cầu nhãn từ LSR phía trước nó và chỉ trả lời khi nó đã nhận được nhãn từ LSR phía trước nó. •Hợp nhất VC Hợp nhất VC tức là gán VC cho các gói đến cùng đích . đây là một vấn đề quan trọng cần giải quyết đối với tổng đài ATM trong mạng MPLS. để tối ưu hoá quá trình dán nhãn ATM-LSR, có thể sử dụng lại nhãn cho các gói cùng đích. khi các gói xuất phát từ các nguồn khác nhau (các LSR khác nhau ), nếu sử dụng chung một giá trị VC cho đích thì sẽ không có khả năng phân biệt gói nào thuộc luồng nào và LSR phía trước không có khả năng tái tạo dúng các gói từ tế bào. để tránh trường hợp này, ATM-LSR phải yêu cầu LSR phía trước nó phân bổ nhãn mới mỗi khi LSR phía sau nó đòi hỏi nhãn đén bất cứ đích nào ngay cả trong trường hợp nó có nhãn phân bổ cho đích đó. Quá trình gửi kế tiếp các tế bào ra kênh VC như vậy được gọi là hợp nhất kênh ảo VC. chức năng hợp nhất kênh ảo VC này giảm tối đa số lượng nhãn phân bổ trong miền ATM-LSR. 2.5.2.3 Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-LSR Do việc chuyển đổi công nghệ tác động đến rất nhiều mặt trong mạng dang khai thác từ những vấn đề ghép nối mạng, cũng như quan niện và cách thức vận hành khai thác. Quá trình chuyển đổi sang mạng MPLS có thể thực hiện theo nhiều cách « : hoặc là thực hiện một số giai doạn nhất định , hoặc triển khai đồng loạt từ đầu. MPLS có hai chế độ hoạt động cơ bản là chế độ hoạt động khung và chế độ hoạt động tế bào như đã nói ở trên . đối với hạ tầng cơ sở như FR hoặc ATM-PVC thì rất khó triển khai chế độ hoạt động tế bào của MPLS , thông thường thì chế độ khung sẽ được sử dụng trong các môi trường như vậy để thực hiện kết nối MPLS xuyên suốt qua mạng. Trong một số điều kiện nhất định như trong giai đoạn chuyển dịch sang mạng hoàn toàn IP+ATM(MPLS) hoặc chuyển mạch ATM chuyển tiếp không hỗ trợ MPLS thì cần thiết phải phải sử dụng chế độ hoạt động khung qua mạng ATM-PVC.cấu hình này phù hợp, tuy nhiên nó cũng gặp khó khăn khi sử dụng IP qua ATM trong chế độ chuyển dịch ( do số lượng lớn các VC ) Hình 25 - Kết nối MPLS qua mạng ATM-PVC kết nối giữa hai LSR được thiết lập bằng kênh PVC xuyên suốt . các phiên LDP được thực hiện thông qua kết nối PVC này . quá trình phân phối nhãn được thực hiện theo kiểu phân phối nhãn chiều đi không yêu cầu . việc sử dụng MPLS qua mạng ATM- PVC yêu cầu đóng gói bằng ALL5-SNAP trênh kênh PVC đó. Việc sử dụng chế độ khung qua mạng ATM-PVC là rất cần thiết trong quá trình chuyển dịch sang mạng MPLS. Kết luận chương Trong chương này giới thiệu các thành phần và hoạt động của MPLS trong đó nêu ra các khái niệm như là nhãn ( Label ), ngăn xếp ( Stack ), lớp chuyển tiếp tương đương FEC, đường chuyển mạch nhãn LSP… và các thành phần cơ bản của mạng MPLS như bộ định tuyến biên nhãn, trong chương này giới thiệu về các giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong MPLS như LDP, CR-LDP và các chế độ hoạt động của MPLS. Chương 3 Các vấn đề kỹ thuật được sử dụng trong mạng MPLS Trong chương trước chúng ta đã đề cập đến những vấn đề cơ bản trong mạng MPLS như : các khái niện, các thành phân của mạng MPLS… Trong chương này chúng ta xem xét các vấn đề kỹ thuật liên quan cũng như việc chọn lựu sử dụng các giao thức đó là. Kỹ thuật lưu lượng Quản lý lưu lượng Định tuyến dựa trên ràng buộc Mô hình chất lượng dịch vụ Phát hiện và ngăn ngừa hiện tượng định tuyến vòng 3.1. Kỹ thuật lưu lượng 3.1.1. Khái niện kỹ thuật lưu lượng. Kỹ thuật lưu lượng (TE) làm việc liên quan đến tính năng của mạng trong việc hỗ trợ khách hàng của mạng và nhu cầu về chất lượng dịch vụ QoS. trọng điển của kỹ thuật lưu lượng đối với MPLS là. Đo lưu lượng Điều khiển lưu lượng 3.1.2. Vận hành định hướng nguồn và định hướng lưu lượng . Vận hành theo định hướng lưu lượng hỗ trợ các hoạt động chất lượng dịch vụ của người sử dụng. Trong một lớp đơn , mô hình dịch Internet  tới sự  «cố gắng lớn nhất « , mục đích vận hành theo định hướng lưu lượng nhằm tối thiểu  hoá sự mất mát lưu lượng, tối thiểu hoá trễ, tối đa hoá thông lượng và và tăng cường sự phù hợp mức dịch vụ (SLAs :Service Level Agreements). Vận hành theo định hướng nguồn nhằm làm việc với nguồn tài nguyên như là các liên kết truyền thông , các bộ định tuyến , các máy chủ, các nguồn tài nguyên này chi phối thực sự đến cách vận hành theo định hướng lưu lượng. việc quản lý một cách hiệu quả nguồn tài nguyên này là rất cần thiết trong đó phải kể đến việc quản lý hiệu quả băng tần khả dụng. 3.1.3. Tối thiểu hoá tắc nghẽn Bất kỳ một mạng nào cũng phải đối mặt với các vấn đề tắc nghẽn . việc quản lý lưu lượng của tất cả người dùng để ngăn tình trạng tắc nghẽn sảy ra là một khía cạnh quan trọng của QoS. Tắc nghẽn dẫn tới tình trạng giảm thông lượng và tăng trễ. Do đó làm giảm khả năng cung cấp QoS một cách hiệu quả. Hầu hết các mạng đều có cơ chế truyền dẫn đối với người sử dụng, bao gồm sự thoả hiệp mức lưu lượng có thể được gửi tới mạng trước khi luồng lưu lượng được điều chỉnh, và gọi là điều  khiển luồng. Diều khiển luồng là cần thiết để ngăn chặn tăc nghẽn trong một mạng. Khi lưu lượng trong mạng tăng đến một điểm tới hạn nào đó thì tắc nghẽn xuất hiện, và thông lượng sẽ giảm xuống. Nếu chỉ mới một vài tắc nghẽn xảy ra thì chưa có vấn đề gì phức tạp, nhưng nếu tắc nghẽn kéo dài trong một thời gian dài thì lưu lượng tưng lên đột ngột vược quá khả năng dải thông cho phép của mạng. Do vậy, các mạng phải cung cấp một vài cơ cấu điều khiển các nút bên trong mạng khi có tắc nghẽn xuất hiện đồng thời cung cấp một cơ cấu điều khiển luồng trên các thiết bị người sử dụng bên ngoài. 3.1.4. Phân cấp lưu lượng và điều khiển dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS. Tương tự trong các mạng ATM, phân cấp lưu lượng và điều khiển dịch vụ dựa trên nhu cầu QoS được xem xét. Sự phân lớp lưu lượng được định nghĩa dựa trên các thao tác sau. Việc định thời giữa bộ phát và bộ thu ( có hoặc không) Tốc độ bít (biến đổi hay cố định) Phiên truyền giữa bộ phát và bộ thu định hướng kết nối hay không. Sự sắp xếp chật tự tải người dùng Các hoạt động điều khiển luồng Tính toán tải người dùng Phân tách và hợp nhất (SAR) gói dữ liệu người dùng. Phân lớp người dùng : Lớp A + tốc độ bít không đổi (CBR), định hướng kết nối , dựa trên TDM, định thời được yêu cầu, điều khiển luồng phải tối thiểu, một vài mất mát được phép. Lớp B +tốc độ bit biến đổi (VBR), dựa trên STDM, định hướng kết nối, định thời được yêu cầu, điều khiển luồng phải tối thiểu , một vài mất mát được phép. Lớp C + tốc độ bít biến đổi , dựa trên STDM, định hướng kết nối , không yêu cầu định thời , được phép điều khiển luồng, không được phép mất dữ liệu. Lớp D + tốc độ bít biến đổi , dựa trên STDM , không định hướng kết nối , không yêu cầu định thời , cho phép đièu khiển luồng , không được phép mất dữ liệu. Thuật ngữ TDM và STDM có nghĩa là ghép kênh phân chia theo thời gian và ghép kênh phân chia theo thời gian thống kê. TDM cung cấp dự doán mức dịch vụ, người sử dụng được cung cấp với một luồng tốc độ bít không đổi và khe thời gian một cách tuần hoàn trên các kênh, thường là 125µs. STDM không phân chia các khe thời gian một cách tuần hoàn , người sử dụng được cung cấp một cụm(burst) thời gian. 3.1.5. Hàm đợi lưu lượng Nhiều hệ thống ngày nay đặc biệt là các bộ định tuyến , đã hỗ trợ một vài loại hàm đợi. Các loại hàm đợi thường gặp là : FIFO (First In – First Out) : hàm đợi vào trước, ra trước truyền các gói dựa trên thứ tự đếm. MPLS sử dụng phương pháp này cho FEC. WFQ (Weighted Fair Quenuing)- Hàm đợi có trọng số : dải thông khả dụng qua hàm đợi của lưu lượng được phân chia dựa trên trọng số, khi trọng số được đưa ra thì mỗi phân lớp lưu lượng sẽ được đối xử theo độ ưu tiên đó . phương pháp này được sử dụng khi tải là hỗn hợp của nhiều phân lớp lưu lượng. WFQ là phù hợp để quản lý luồng MPLS. CQ (Custom Queuing) : trong hàm đợi theo yêu cầu , dải thông được phân chia từng lớp dịch vụ, nó đảm bảo mức dịch vụ cho tất cả các phân lớp lưu lượng. PQ (Priority Queuing)- hàm đợi ưu tiên : tất cả các gói thuộc phân lớp có độ ưu tiên cao được xử lý và truyền trước tất cả các gói có độ ưu tiên thấp hơn. 3.1.6. Các vấn đề tồn tại với các hoạt động định tuyến. Trong mạng internet hiện tại, các bộ định tuyến giữa các thực thể gửi và nhận được thiết lập bằng các giao thức định tuyến như OSPF hoặc BGP. Các giao thức này không được thiết kế cho việc tối ưu hoá định tuyến và nguồn , vì thuật toán của chúng là dựa trên việc tìm đường ngắn nhất hoặc số chặng ít nhất. Chúng xây dựng tuyến dựa trên cấu hình chứ không dựa trên dải thông của mạng. Ngoài ra chúng không xem xét đến phân lớp lưu lượng được thiết lập trên các tưyến này.vì vậy nhiều mạng phải có các sơ đồ để cân bằng tải giữa các đường liên kết và các nút. 3.1.7. Sự tiệm cận đến mạng chồng lấn. Để giải quyết vấn đề trên, có một cách giải quyết là sử dụng mô hình mạng chồng lấn . mô hình này đưa ra các giải pháp như IP trên nền ATM hoặc IP trên nền Frame Relay. Dùng các tuyến ảo ATM hoặc Frame Relay như là một cơ cấu để cải thiện việc sử dụng nguồn mạng. để hiểu rõ hơn ta xét mạng tải tin là ATM. Trong các mạng IP hoạt động trên nền ATM này , các giao thức định tuyến vẫn hoạt động và vận hành định tuyến quảng bá, nhưng chúng không được sử dụng để quyết định đường đi trong mạng. bằng việc cấu hình các tuyến ảo cố định (PVC) thì các hoạt động của mạng được cải thiện… do các đặc điển của mạng ATM như phần trước chúng ta đã xét, ATM được coi là công nghệ nền tảng cho các mạng hội tụ, các mạng dựa trên MPLS. 3.2. Quản lý lưu lượng trong mạng MPLS. MPLS là công nghệ đóng vai trò quan trọng trong chiến lược cho quản lý lưu lượng bởi nó có khả năng cung cấp đa số các chức năng của mô hình xếp chồng theo kiểu tích hợp với giá thấp hơn so với các kỹ thuật khác hiện nay. MPLS còn có khả năng điều khiển tự động các chức năng quản lý lưu lượng. Trung kế lưu lượng MPLS là một phần của luồng tải lưu lượng thuộc cùng một lớp trong một đường chuyển mạch nhãn LSP. việc sử dụng MPLS cho việc quản lý lưu lưọng mang lại một số lợi ích sau. + các đường chuyển mạch nhãn hiện không bị rằng buộc với nguyên tắc định tuyến dựa trên địa chỉ đích có thể được tạo một cách đơn giản bằng nhân công hoặc tự động qua các giao thức điều khiển. + LSP được quản lý một cách rất hiệu quả + các trung kế lưu lượng được thiết lập và được ghép vào LSP + các thuộc tính của trung kế lưu lượng được mô tả bởi bộ thuộc tính + một bộ thuộc tính có liên quan tới tài nguyên bắt buộc đối với LSP và các trung kế lưu lượng qua LSP + MPLS hỗ trợ tích hợp và phân tán lưu lượng trong khi định tuyến IP truyền thống chỉ hỗ trợ tích hợp lưu lượng. + dễ dàng tích hợp ‘định tuyến cưỡng bức’ vào MPLS + MPLS có thể thực hiện với gias thành thấp hơn ATM việc triển khai tốt MPLS có thể làm giảm đáng kể mào đầu so với các công nghệ cạnh tranh khác. Ngoài ra dựa trên cơ sở các đường chuyển mạch nhãn, hiện MPLS cho phép khả năng cùng triển khai mô phỏng chuyển mạch kênh trên mô hình mạng internet hiện nay. 3.2.1 Các vấn đề cơ bản của quản lý lưu lượng qua MPLS Có 3 vấn đề liên quan tới quản lý lưu lượng trong MPLS : Làm thế nào để chuyển đổi từ gói thông tin sang FEC Làm thế nào để chuyển FEC sang trung kế lưu lượng Làm thế nào để chuyển đổi các trung kế lưu lưọng sang cấu trúc hình học mạng vật lý qua các LSP. • Hoạt động cơ bản của các trung kế lưu lượng . Thiết lập : tạo trung kế lưu lượng Kích hoạt : kích hoạt trung kế lưu lượng để chuyển lưu lượng Giải kích hoạt : dừng việc chuyển lưu lượng trên các kênh trung kế lưu lượng Thay đổi thuộc tính : thay đổi thuộc tính của trung kế lưu lưọng Tái định tuyến : thay đổi tuyến cho trung kế lưu lượng, được thực hiện nhân công hay tự dộng trên cơ sở giao thức lớp dưới. Huỷ bỏ : huỷ bỏ trung kế lưu lượngvà các tài nguyên có liên quan. Các tài nguyên có thể nhãn hoặc băng tần khả dụng ngoài ra còn có các hoạt động khác như thiết lập kiểm soát hay định dạng lưu lượng. • Các thuộc tính kỹ thuật lưu lượng cơ bản của trung kế lưu lượng Các thuộc tính này được gắn cho trung kế lưu lượng để mô tả chính xác đặc tính tải lưu lượng Các thuộc tính có thể được gán nhân công hay tự độngkhi các gói được gán vào FEC tại đầu vào mạng MPLS , các thuộc tính này có khả năng thay đổi bởi nhà quản trị mạng. Các thuộc tính cơ bản được gán cho trung kế lưu lượng gồm : Thuộc tính tham số lưu lượng Thuộc tính lựa chọn và bảo dưỡng đường cơ bản Thuộc tính ưu tiên Thuộc tính dự trữ trước Thuộc tính khôi phục Thuộc tính kiểm soát. 3.3. Định tuyến dựa trên ràng buộc Như đã trình bày khái quát ở phần trước, trong mục ‘giao thức cơ bản trong mạng MPLS ‘ . trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiếp hơn để thấy rõ hơn các đặc tính kỹ thuật của thuật toán định tuyến này. Định tuyến dựa trên rằng buộc (hay còn gọi là định tuyến QoS) đuợc thiết kế để thiết lập một tuyến thông qua mạng MPLS dựa trên nhu cầu QoS của người dùng. Thuật toán này nhằm hướng tới việc hỗ trợ các đường chuyển mạch nhãn được định tuyến dựa trên ràng buộc(CR- LSPs) bằng việc định nghĩa các cơ cấu và các trường TLV (loại – chiều dài – giá trị) hoặc sử dụng các giao thức đang tồn tại để hỗ trợ định tuyến dựa trên ràng buộc. CR có thể được thiết lập như là một hoạt động đầu cuối, có nghĩa là từ CR-LSR lối vào đến CR-LSR lối ra. Ý tưởng là để cho CR-LSR biên lối vào thiết lập các ràng buộc, các ràng buộc này có tác dụng tới tất cả các nút, nhằm đặt trước nguồn tài nguyên bằng việc dùng LDP. Điều khiển dựa trên ràng buộc sẽ tác động đến phân bổ trung kế lưu lượng và phân bổ tài nguyên mạng. Mỗi LSR tính toán một cách tự động một tuyến hiện cho mỗi trung kế lưu lượng dựa trên yêu cầu của việc phan bổ các trung kế, mục đích là ràng buộc tài nguyên mạng và các chính sách quản trị mạng đó. Thuật ngữ ràng buộc như đã nói trước đây, nhằm để chỉ ra cho mỗi tập hợp các nút trong mạng, tồn tại một tập hợp các ràng buộc thoả nãm cho một hay các đường liên kết giữa hai nút mạng, như băng thông tối thiểu , đường đi ngắn nhất, số nút ít nhất, trễ truyền ít nhất, sai pha ít nhất, độ bảo mật đường truyền cao nhất… Các mạng ATM và Frame Relay dang sử dụng các định tuyến dựa trên ràng buộc. Công việc hoạt động dưới hình thức mở rộng các hình thức khái niện cho các hoạt động lớp 3, tập trung vào mở rộng OSPF vdà IS – IS để hỗ trợ định tuyến dựa trên ràng buộc. 3.3.1. Ví dụ miêu tả định tuyến rằng buộc. Hình 26: Ví dụ miêu tả định tuyến rằng buộc Để minh hoạ hoạt động của định tuyến rằng buộc, xét cấu trúc mạng “con cá” kinh điển như trên hình. Giả sử rằng định tuyến rang buộc sử dụng số hop (hop-count) và băng thông khả dụng làm metric. Lưu lượng 600Kbps được định tuyến trước tiên, sau đó lưu lượng 500Kbps và 200 Kbps. Cả 3 loại lưu lượng này đều hướng đến cùng một Egress-router. Ta thấy rằng: - Vì lưu lượng 600kbps được định tuyến trước nên nó đi theo đường ngắn nhất là R8-R2-R3-R4-R5. vì băng thông khả dụng là như nhau trên tất cả các chặng kênh (1Mbps). Nên lưu lượng 600 Kbps chiếm 60% băng thông. - Sau đó, vì băng thông khả dụng của đường ngắn nhất không đủ cho cả 2 lưu lượng 600 Kbps và 500Kbps. Nên lưu lượng 500Kbps được định tuyến theo đường mới qua R6 và R7 mặc dù nhiều hơn một hop so với đường cũ. - với lưu lượng 200Kbps tiếp theo. Vì vẫn còn băng thông khả dụng trên đường ngắn nhất nên đường này được chọn để chuyển lưu lượng 200Kbps. 3.3.2 Định tuyến hiện(Explicit routing : ER) Định tuyến hiện bao gồm định tuyến dựa trên ràng buộc . định tuyến loại này được thiết lập ở biên của mạng, dựa trên các tiêu chuẩn về thông tin định tuyến . định tuyến hiện được thiết lập nhờ sử dụng các bản tin LDP. Nó được mã hoá trong bản tin yêu cầu nhãn . bản tin này chứa một danh sách các nút (một nhóm các nút ) được thiết lập cho tuyến ràng buộc. sau khi một CR-LSP được thiết lập thì tất cả các nút thì tất cả các nút trong nhóm đều có trường LSP đi qua. Nếu LDP được sử dụng cho định tuyến dựa trên ràng buộc, thì tuyến dựa trên ràng buộc này sẽ được mã hoá như là một dãy các chạng ER chứa đựng trường TLV. mỗi chặng ER có thể nhận biết được một nhón các nút trong tuyến ràng buộc , và các trường TLV chứa đựng các tham số lưu lượng như tốc độ đỉnh (peak rate), hoặc tốc độ bắt buộc (commited rate). tuyến dựa trên ràng buộc là một đường bao gồm tất cả các nhóm các nút đã được định nghĩa theo thứ tự mà nó xuất hiện trong TLV . CR-LDP chuyển tải nguồn tài nguyên được yêu cầu bởi một đường trên mỗi chặng của tuyến. nếu một tuyến với nguồn tài nguyên yêu cầu khong thoả mãn (không tìm thấy) thì các đường đang tồn tại có thể được định tuyến lại để ấn định lại các nguồn tài nguyên cho đường mới. ý tưởng này gọi là ‘quyền ưu tiên đường truyền ’ (path pre-emption) . quyền ưu tiên thiết lập CR-LSP mới và sự phân bố quyền ưu tiên giữa CR-LSP đang tồn tại được sử dụng để xác định độ ưu tiên . các giá trị cho việc thiết lập giữa CR-LSP là trong khoảng 0 đến 7. giá trị 0 có nghĩa là độ ưu tiên cao nhất, đường truyền mang giá trị này quan trọng nhất, còn mang giá trị 7 là ít quan trọng nhất. 3.3.3 Ví dụ thiết lập LSP với CR-LDP. Hình27 : Thiết lập LSP với CR-LDP Xét ví dụ trên hình giả sử LSR A muốn thiết lập một con đường hiện là B-C-D. để thực hiện việc này . LSR A xây dựn một đối tượng ER chứa tuần tự 3 nút là LSR B, LSR C, LSR D. Mỗi nút được đại diện bằng một địa chỉ IP prefix. LSR A sau đó xây dựng một bản tin Label Request có chứa đối tượng ER mới tạo. khi bản tin được tạo xong, LSR A sẽ xem xét nút trừu tượng đầu tiên trong đối tượng ER là LSR B, tìm kết nối đến LSR B và gửi bản tin Label Request trên kết nối đó. Khi LSR B nhận bản tin Label Request, LSR B nhận thấy nó là nút đầu tiên của đối tượng ER, LSR B sâu đó tìm kiếm nút kế tiếp là LSR C và tìm kết nối đến LSR C, sâu đó LSR B thay đổi đối tượng ER và gửi bản tin Label Request đến LSR C, lúc này đối tượng ER cũng chỉ gồm LSR C và LSR D. việc điều khiển bản tin này tại LSR C cũng tương tự như ở LSR B. Khi bản tin tới LSR D, LSR D nhận thấy nó là nút cuối cùng trong đối tượng ER, vì vậy , LSR Dtạo một bản tin Label Mapping và gửi nó đến LSR C, bản tin này bao gồm đối tượng nhãn. Khi nhận bản tin này . LSR C dung nhãn chứa trong bản tin để cập nhật LFIB. Sau đó, LSR C gửi bản tin Label Mapping đến LSR B, bản tin này cũng chứa nhãn mà LSR C đã quảng bá. việc điều khiển bản tin Label Mapping ở LSR B cũng tương tự như ở LSR C. Cuối cùng, LSR A nhận được bản tin và LSP được thiết lập theo con đường định tuyến hiện. 3.3.4 Các bản tin định tuyến ràng buộc và trường TLV : 1.Bản yêu cầu nhãn : 2.Bản tin ánh xạ nhãn. 3.Bản tin thông báo : 4.Trường TLV tuyến hiện(ER-TLV). 5.Trường TLV chặng định tuyến hiện (Erplicit route hop TLV). 6.Trường tham số lưu lượng TLV 7. Độ ưu tiên TLV. 8. Trường LSPID 9. Trường