Tài liệu Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ gmpls vào mạng ngn việt nam

§¹I HäC QUèC GIA Hµ NéI TR¦êNG §¹I HäC C¤NG NGHÖ Vò Minh Yªn Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông c«ng nghÖ GMPLS vµo m¹ng NGN ViÖt nam Ngµnh: C«ng nghÖ §iÖn tö ViÔn th«ng. Chuyªn ngµnh: Kü thuËt v« tuyÕn ®iÖn tö vµ th«ng tin liªn l¹c. M· sè: 2.07.00 LuËn v¨n Th¹c sÜ Ng-êi h-íng dÉn khoa häc: PGS.TS NguyÔn C¶nh TuÊn. Hµ néi-2008 Trang i §¹I HäC QUèC GIA Hµ NéI TR¦êNG §¹I HäC C¤NG NGHÖ Vò Minh Yªn Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông c«ng nghÖ GMPLS vµo m¹ng NGN ViÖt nam Ngµnh: C«ng nghÖ §iÖn tö ViÔn th«ng. Chuyªn ngµnh: Kü thuËt v« tuyÕn ®iÖn tö vµ th«ng tin liªn l¹c. M· sè: 2.07.00 LuËn v¨n Th¹c sÜ Ng-êi h-íng dÉn khoa häc: PGS.TS NguyÔn C¶nh TuÊn. Hµ néi-2008 Trang ii Môc lôc Trang Ch-¬ng I: ChuyÓn m¹ch nh·n ®a giao thøc MPLS........................................ 1 1.1 Tæng quan vÒ c«ng nghÖ MPLS ................................................................. 1 1.1.1 MPLS vµ m« h×nh tham chiÕu OSI ...................................................... 1 1.1.2 C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n trong MPLS ...................................................... 2 1.1.3 M· ho¸ nh·n vµ c¸c chÕ ®é ®ãng gãi nh·n MPLS ............................... 6 1.1.4 CÊu tróc chøc n¨ng MPLS ................................................................... 9 1.1.5 Ho¹t ®éng chuyÓn tiÕp MPLS............................................................ 12 1.2 §Þnh tuyÕn vµ b¸o hiÖu MPLS ................................................................. 15 1.2.1 §Þnh tuyÕn trong MPLS .................................................................... 15 1.2.2 C¸c chÕ ®é b¸o hiÖu MPLS ............................................................... 17 1.3 C¸c giao thøc ph©n phèi nh·n MPLS...................................................... 20 1.3.1 Giao thøc LDP (Label Distribution Protocol) .................................... 20 1.3.2 Giao thøc CR-LDP (Constrain- Based Routing LDP) ........................ 23 1.3.3 Giao thøc RSVP- TE (RSVP- Traffic Engineering) ........................... 26 1.3.4 Giao thøc BGP (Boder Gateway Protocol) ......................................... 30 1.4 ¦u, nh-îc ®iÓm cña c«ng nghÖ MPLS ..................................................... 33 1.4.1 ¦u ®iÓm cña c«ng nghÖ MPLS.......................................................... 33 1.4.2 Nh-îc ®iÓm cña c«ng nghÖ MPLS .................................................... 34 Ch-¬ng II: ChuyÓn m¹ch nh·n ®a giao thøc tæng qu¸t GMPLS ................ 36 2.1 Giíi thiÖu vÒ c«ng nghÖ GMPLS ............................................................. 36 2.1.1 Tõ MPLS ®Õn GMPLS ...................................................................... 36 2.1.2 ThiÕt lËp LSP trong m¹ng GMPLS .................................................... 37 2.2 B¸o hiÖu trong m¹ng GMPLS ................................................................. 46 2.2.1 Nh·n tæng qu¸t.................................................................................. 47 2.2.2 LSP hai chiÒu .................................................................................... 51 Trang iii 2.3 Më réng c¸c giao thøc trong m¹ng GMPLS ........................................... 55 2.3.1 Giao thøc RSVP-TE .......................................................................... 55 2.3.2 Giao thøc CR-LDP ............................................................................ 61 2.3.3 Giao thøc OSPF-TE, IS-IS-TE ........................................................... 65 2.3.4 Giao thøc LMP (Link Management Protocol) ................................... 65 2.4 C«ng nghÖ GMPLS cho qu¶n lý ®iÒu khiÓn chuyÓn t¶i SDH ................. 67 2.4.1 Giíi thiÖu .......................................................................................... 67 2.4.2 C¸c tham sè l-u l-îng SDH .............................................................. 68 2.4.3 §iÒu khiÓn, qu¶n lý SDH trong giao thøc RSVP-TE.......................... 71 2.4.4 §iÒu khiÓn, qu¶n lý SDH trong giao thøc CR-LDP ........................... 71 Ch-¬ng III: Nghiªn cøu øng dông GMPLS vµo m¹ng NGN ViÖt Nam ...... 73 3.1 Nhu cÇu ¸p dông c«ng nghÖ GMPLS cho m¹ng NGN ViÖt Nam ........... 73 3.2 Kinh nghiÖm ¸p dông c«ng nghÖ GMPLS cña c¸c n-íc ........................ 75 3.2.1 Dù ¸n MUPBED cña Ch©u ¢u .......................................................... 75 3.2.2 Dù ¸n KDDI cña NhËt B¶n ................................................................ 78 3.3 øng dông c«ng nghÖ GMPLS trong m¹ng NGN ViÖt Nam.................... 79 3.3.1 X©y dùng m¹ng GMPLS ®-êng trôc.................................................. 80 3.3.2 X©y dùng m¹ng GMPLS trong m¹ng biªn ......................................... 86 3.3.3 X©y dùng m¹ng GMPLS tæng thÓ ...................................................... 89 3.3.4 Lé tr×nh triÓn khai x©y dùng m¹ng GMPLS ....................................... 94 Tµi liÖu tham kh¶o ......................................................................................... 99 Trang iv ThuËt ng÷ viÕt t¾t AAL ATM Adaptation Layer AS Autonomous System ASIC Application-Specific Integrated Circuit ASON Automatic Switched Optical Network. ATM Asynchronous Transfer Mode BGP Border Gateway Protocol CBQ Class Based Queueing CBR Constant Bit Rate CBS Committed Burst Size CCI Connection Control Interface CDR Committed Data Rate CLIP Classical IP CQ Custom Queuing CR Constraint-based Routing CR-LDP Constraint-based Routing Label Distribution Protocol CR-LSP Constraint-based Routing Label Switched Path CSPF Constrained Shortest Path First Diffserv Differentiated Service DLCI Data Link Connection Identifier DSCP Service Code Point eBGP exterior Border Gateway Protocol EBS Excess Burst Size EGP External (Exterior) Gateway Protocol E- NNI Exterior Network Network Interface. ER Explicit Route ERB Explicit Route Information Base ERO Explicit Route Object EXP Experimental field FDDI Fiber Distributed Data Interface Trang v FEC Forwarding Equivalence Class FF Fixed Filter (RSVP reservation style) FIB Forwarding Infomation Base FIFO Fault Information Signal FR Frame Relay FRS Fault Recovery Signal FTN FEC to NHLFE Map FSC Fiber-Switch Capable GFC Generic Flow Control (ATM) GMPLS Generalized MPLS G-Pid Generalized PID HEC Header Error Control (ATM) iBGP interior Border Gateway Protocol IETF Internet Engineering Task Force IGP Interior Gateway Protocol ILM Incoming Label Map I- NNI Interior NNI IP Internet Protocol IS-IS Intermediate System - to - Intermediate System IS-IS TE IS-IS with Traffic Engineering LC-ATM Label Controlled ATM Interface LDP Label Distribution Protocol LER Label Edge Router LFIB Label Forwarding Information Base LIB Label Information Base LIFO Last-in First-out LMP Link Management Protocol LSA Link State Advertisements LSC Lambda-Switch Capable Trang vi L2SC Layer-2 Switch Capable LSP Label Switched Path LSR Label Switching Router MPLS MultiProtocol Label Switching MPLSCP MPLS Control Protocol MPLS-TE MPLS Traffic Engineering MPOA Multiprotocol over ATM MSTP Multiple Spanning Tree Protocol MTU Maximum Transfer Unit NCP Network Control Program NGN Next Generation Network NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry NHRP Next Hop Resolution Protocol NLRI Network Layer Reachability Information NNI Network Network Interface. OSI Open System Interconnection OSPF Open Shortest Path First OSPF-TE OSPF with Traffic Engineering OXC Optical Cross Connect System PBS Peak Burst Size PDR Peak Data Rate PDU Protocol Data Unit PHP Penultimate Hop Popping PIL Protection Ingress LSR PML Protection Mergin LSP POR Point of Repair PPP Point to Point Protocol PQ Priority Queuing PSC Packet- Switch Capable Trang vii PSL Path Switch LSR PTI Payload Type Identifier (ATM) PVC Permanent Virtual Connection PXC Photonic Cross-Connect QoS Quality of Service RED Random Early Detection (Discard) RFC Transmission Control Protocol REF Reference RIB Routing Information Base RSVP Resource reSerVation Protocol RSVP-TE RSVP with Traffic Engineering SDH Synchronous Digital Hierarchy SLA Service Level Agreement SONET Synchronous Optical Network SPF Shortest Path First TDMC Time-Division- Multiplex Capable TCP Transmission Control Protocol TE Traffic Engneering TLV Type-Length-Value ToS Type of Service TTL Time To Live UBR UDP UPSR UNI VC VCI VPI VPN Unspecified Bit Rate User Datagram Protocol Unidirectional Path Switched Ring User Network Interface Virtual Circuit Virtual Circuit Identifier Virtual Path Identifier Virtual Private Network Trang viii danh môc h×nh vÏ Trang H×nh 1: MPLS vµ m« h×nh tham chiÕu TCP/IP, OSI ............................................ 1 H×nh 2: MiÒn MPLS ........................................................................................... 2 H×nh 3: Upstream vµ Downstream LSR. ............................................................. 2 H×nh 4: Líp chuyÓn tiÕp t-¬ng ®-¬ng trong MPLS. ............................................ 3 H×nh 5: Stack nh·n ............................................................................................. 4 H×nh 6: §-êng chuyÓn m¹ch nh·n LSP .............................................................. 4 H×nh 7: Ph©n cÊp LSP trong MPLS ..................................................................... 5 H×nh 8: Gãi IP ®i qua m¹ng MPLS ..................................................................... 5 H×nh 9: §Þnh d¹ng mét entry trong stack nh·n. .................................................. 6 H×nh 10: Shim header ®­îc “chªm” v¯o gi÷a header líp 2 v¯ líp 3 .................... 7 H×nh 11: Nh·n trong chÕ ®é Cell ATM ............................................................... 8 H×nh 12: §ãng gãi gãi cã nh·n trªn link ATM ................................................... 8 H×nh 13: CÊu tróc LER vµ Transit- LSR ............................................................. 9 H×nh 14: FTN, ILM vµ NHLFE ........................................................................ 10 H×nh 15: Qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp 1 gãi ®Õn hop kÕ tiÕp ....................................... 11 H×nh 16: Mét vÝ dô vÒ NHLFE ......................................................................... 12 H×nh 17: Bªn trong mÆt ph¼ng chuyÓn tiÕp MPLS ............................................ 13 H×nh 18: VÝ dô ho¹t ®éng chuyÓn tiÕp gãi. ....................................................... 14 H×nh 19: Mét vÝ dô ®Þnh tuyÕn rµng buéc ......................................................... 15 H×nh 20: Ph©n phèi nh·n kh«ng cÇn yªu cÇu .................................................... 17 H×nh 21: Ph©n phèi nh·n theo yªu cÇu .............................................................. 17 H×nh 22: Duy tr× nh·n tù do .............................................................................. 18 H×nh 23: Duy tr× nh·n b¶o thñ .......................................................................... 18 H×nh 24: §iÒu hiÓn ®éc lËp ............................................................................... 19 H×nh 25: §iÒu khiÓn tuÇn tù ............................................................................. 19 H×nh 26: Vïng ho¹t ®éng cña LDP ................................................................... 20 Trang ix H×nh 27: Trao ®æi th«ng ®iÖp LDP.................................................................... 21 H×nh 28: LDP header ........................................................................................ 22 H×nh 29: VÝ dô LDP chÕ ®é ®iÒu khiÓn ®éc lËp theo yªu cÇu ............................ 22 H×nh 30: ThiÕt lËp LSP víi CR-LDP ................................................................. 24 H×nh 31: TiÕn tr×nh dù tr÷ tµi nguyªn ............................................................... 25 H×nh 32: ThiÕt lËp LSP víi RSVP-TE ............................................................... 29 H×nh 33: Néi dung b¶n tin BGP Update ............................................................ 31 H×nh 34: BGP ph©n phèi nh·n qua nhiÒu Autonomous System ......................... 32 H×nh 35: ThiÕt lËp LSP qua m«i tr-êng m¹ng kh«ng ®ång nhÊt ........................ 39 H×nh 36: C¬ chÕ chuyÓn tiÕp cËn kÒ.................................................................. 41 H×nh 37: CÊu tróc ph©n cÊp m¹ng ..................................................................... 42 H×nh 38: CÊu tróc ph©n cÊp LSP ....................................................................... 42 H×nh 39: C¬ chÕ bã ®-êng LSP trong m«i tr-êng m¹ng kh«ng ®ång nhÊt ......... 43 H×nh 40: Xö lý c¸c h- háng trong m¹ng GMPLS ............................................. 44 H×nh 41: C¬ chÕ phôc håi hç trî bëi m¹ng GMPLS .......................................... 44 H×nh 42: Khu«n d¹ng nh·n tæng qu¸t ............................................................... 47 H×nh 43: Khu«n d¹ng th«ng tin trong mét tËp hîp nh·n ................................... 51 H×nh 44: M« h×nh tranh chÊp nh·n ................................................................... 53 H×nh 45: Gi¶i quyÕt tranh chÊp nh·n kh«ng cã h¹n chÕ vÒ tµi nguyªn .............. 53 H×nh 46: Tranh chÊp nh·n víi tµi nguyªn h¹n chÕ ............................................ 54 H×nh 47: Khu«n d¹ng c¸c ®èi t-îng trong yªu cÇu nh·n ®Ò xuÊt ...................... 55 H×nh 48: Khu«n d¹ng ®èi t-îng nh·n tæng qu¸t ............................................... 57 H×nh 49: Khu«n d¹ng ®èi t-îng chuyÓn m¹ch b¨ng th«ng ............................... 57 H×nh 50: Khu«n d¹ng ®èi t-îng tËp hîp nh·n .................................................. 59 H×nh 51: Khu«n d¹ng c¸c ®èi t-îng trong yªu cÇu nh·n ®Ò xuÊt ...................... 61 H×nh 52: Khu«n d¹ng ®èi t-îng nh·n tæng qu¸t ............................................... 62 H×nh 53: Khu«n d¹ng ®èi t-îng chuyÓn m¹ch b¨ng th«ng ............................... 63 H×nh 54: Khu«n d¹ng ®èi t-îng tËp hîp nh·n .................................................. 64 H×nh 55: Khu«n d¹ng c¸c b¶n tin LMP ............................................................ 66 Trang x H×nh 56: Khu«n d¹ng c¸c tham sè l-u l-îng trong SDH .................................. 68 H×nh 57: KiÕn tróc cña m¹ng thö nghiÖm MUPBED ........................................ 76 H×nh 58: Topo m¹ng giai ®o¹n ®Çu dù ¸n MUPBED ........................................ 77 H×nh 59: 5 vïng m¹ng kh¸c nhau trong dù ¸n MUPBED .................................. 78 H×nh 60: M« h×nh thö nghiÖm GMPLS dù ¸n KDDI ......................................... 79 H×nh 61: Tæ chøc m¹ng GMPLS ®-êng trôc theo m« h×nh chång lÊn ............... 81 H×nh 62: Tæ chøc m¹ng GMPLS ®-êng trôc theo m« h×nh ngang hµng ............ 83 H×nh 63: Tæ chøc m¹ng GMPLS ®-êng trôc theo m« h×nh lai ghÐp .................. 85 H×nh 64: Tæ chøc m¹ng GMPLS Metro theo m« h×nh chång lÊn....................... 87 H×nh 65: Tæ chøc m¹ng GMPLS Metro theo m« h×nh ngang hµng .................... 88 H×nh 66: Tæ chøc m¹ng GMPLS Metro theo m« h×nh lai ghÐp ......................... 89 H×nh 67: Ph-¬ng ¸n triÓn khai m¹ng víi m¹ng trôc lµ GMPLS ......................... 90 H×nh 68: Ph-¬ng ¸n triÓn khai m¹ng víi m¹ng trôc lµ GMPLS m¹ng vïng lµ m¹ng IP/MPLS ................................................................................................. 92 H×nh 69: Ph-¬ng ¸n triÓn khai GMPLS hoµn toµn ........................................... 93 Trang xi Më ®Çu Tõ khi chiÕc m¸y ®iÖn tÝn ®-îc Samuel FB Morse ph¸t minh vµo n¨m 1837 ®Õn nay c«ng nghÖ truyÒn th«ng ®· cã nh÷ng b-íc tiÕn nh¶y vät. C¸c c«ng nghÖ míi ra ®êi cã tÝnh kÕ thõa vµ ph¸t triÓn trªn nÒn cña c¸c c«ng nghÖ tr-íc ®ã. HiÖn tr¹ng m¹ng viÔn th«ng cña c¸c nhµ khai th¸c trªn thÕ giíi nãi chung vµ ë ViÖt Nam nãi riªng lµ sù trén lÉn gi÷a c¸c m¹ng ®ang ho¹t ®éng dùa trªn c¸c c«ng nghÖ m¹ng kh¸c nhau. ViÖc x©y dùng c¬ së h¹ tÇng m¹ng t-¬ng lai cÇn ph¶i tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng tËn dông nh÷ng c¬ së h¹ tÇng m¹ng ®· cã s½n. C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch nh·n ®a giao thøc tæng qu¸t GMPLS lµ sù kÕ thõa vµ héi tô nh÷ng -u ®iÓm cña nh÷ng c«ng nghÖ tr-íc ®ã. §-îc x©y dùng vµ hoµn thiÖn trªn nÒn cña c«ng nghÖ MPLS, c«ng nghÖ GMPLS cho phÐp thiÕt lËp mét mÆt ph¼ng ®iÒu khiÓn chung cho tÊt c¶ c¸c m«i tr-êng chuyÓn m¹ch (TDMC, PSC, LSC, FSC) cã kh¶ n¨ng thiÕt lËp c¸c kÕt nèi tõ ®Çu cuèi ®Õn ®Çu cuèi xuyªn qua c¸c m«i tr-êng m¹ng kh«ng ®ång nhÊt. Ngµy nay, hÇu hÕt c¸c nhµ khai th¸c ®Òu cã ®Þnh h-íng hoÆc ®· triÓn khai m¹ng thÕ hÖ sau trªn c¬ së c«ng nghÖ MPLS & GMPLS. ViÖc t×m hiÓu b¶n chÊt c«ng nghÖ còng nh- xu h-íng ph¸t triÓn, triÓn khai s¶n phÈm trªn thÕ giíi vÒ GMPLS vµ kh¶ n¨ng øng dông cña c«ng nghÖ GMPLS lµ rÊt cÇn thiÕt, v× vËy em ®· chän ®Ò tµi "Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông c«ng nghÖ GMPLS vµo m¹ng NGN ViÖt nam". Néi dung cña ®Ò tµi gåm 3 ch-¬ng: Ch-¬ng I: ChuyÓn m¹ch nh·n ®a giao thøc. Ch-¬ng II: ChuyÓn m¹ch nh·n ®a giao thøc tæng qu¸t. Ch-¬ng III: Nghiªn cøu øng dông c«ng nghÖ GMPLS trong m¹ng NGN ViÖt Nam. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi, em xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù h-íng dÉn, chØ b¶o tËn t×nh cña PGS.TS NguyÔn C¶nh TuÊn vµ c¸c thÇy c« tr-êng §¹i häc c«ng nghÖ ®· gióp ®ì em trong suèt qu¸ tr×nh häc tËp t¹i tr-êng. Trang xii Xin c¶m ¬n c¸c ®ång nghiÖp t¹i C«ng ty Cæ phÇn ph¸t triÓn C«ng tr×nh viÔn th«ng, ®¬n vÞ em ®ang c«ng t¸c. C¶m ¬n c¸c anh chÞ trong Ban viÔn th«ng tËp ®oµn VNPT, trung t©m th«ng tin B-u ®iÖn, Alcatel ViÖt nam, Huawei Cop vµ c¸c thµnh viªn cña líp K11§2 ®· t¹o ®iÒu kiÖn gióp ®ì vµ cã nh÷ng lêi khuyªn bæ Ých cho em trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi. Hµ néi, ngµy 20 th¸ng 11 n¨m 2008 Häc viªn Vò Minh Yªn Trang xiii Ch-¬ng I: ChuyÓn m¹ch nh·n ®a giao thøc MPLS 1.1 Tæng quan vÒ c«ng nghÖ MPLS [1, 4, 5] MPLS l¯ viÕt t¾t cða tõ “Multi Protocol Label Switching”. §©y l¯ mét c«ng nghÖ lai, kÕt hîp nh÷ng ®Æc tÝnh tèt nhÊt cña ®Þnh tuyÕn líp 3 vµ chuyÓn m¹ch líp 2. Trong m¹ng chuyÓn m¹ch kªnh, c¸c thiÕt bÞ th«ng minh ®Òu tËp trung t¹i m¹ng lâi (Core), vÝ dô nh- tæng ®µi Toll, Transit, MSC .v.v. C¸c thiÕt bÞ kÐm th«ng minh h¬n th× ®-îc ®Æt t¹i m¹ng biªn (Edge), vÝ dô nh- c¸c tæng ®µi néi h¹t, truy nhËp .v.v. Trong m¹ng IP, tÝnh th«ng minh gÇn nh- chia ®Òu cho c¸c thiÕt bÞ trªn m¹ng. TÊt c¸c c¸c Router ®Òu ph¶i lµm nhiÖm vô ®Þnh tuyÕn vµ chuyÓn m¹ch. §©y lµ -u ®iÓm nh-ng còng lµ nh-îc ®iÓm cña m¹ng IP. Trong m¹ng MPLS tÝnh th«ng minh ®-îc ®-a tèi ®a ra biªn. Lý do lµ c¸c thiÕt bÞ ë m¹ng lâi ph¶i chÞu t¶i rÊt cao. Thµnh phÇn m¹ng lâi nªn cã ®é th«ng minh thÊp vµ n¨ng lùc chuyÓn t¶i cao. MPLS ph©n t¸ch hai chøc n¨ng ®Þnh tuyÕn vµ chuyÓn m¹ch: C¸c Router ë biªn thùc hiÖn ®Þnh tuyÕn vµ g¾n nh·n cho gãi, c¸c Router ë m¹ng lâi chØ tËp trung lµm nhiÖm vô chuyÓn tiÕp gãi víi tèc ®é cao dùa vµo nh·n. TÝnh th«ng minh ®-îc ®Èy ra ngoµi biªn lµ mét trong nh÷ng -u ®iÓm lín nhÊt cña MPLS. 1.1.1 MPLS vµ m« h×nh tham chiÕu OSI H×nh 1: MPLS vµ m« h×nh tham chiÕu TCP/IP, OSI Trang 1 1.1.2 C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n trong MPLS [1,5] a. MiÒn MPLS MiÒn MPLS lµ mét tËp hîp c¸c nót m¹ng thùc hiÖn ho¹t ®éng ®Þnh tuyÕn vµ chuyÓn tiÕp MPLS. Mét miÒn MPLS th-êng ®-îc ®Þnh tuyÕn vµ qu¶n lý bëi 1 nhµ qu¶n trÞ. H×nh 2: MiÒn MPLS MiÒn MPLS ®-îc chia lµm 2 phÇn: PhÇn m¹ng lâi (Core) vµ phÇn m¹ng biªn (Edge). C¸c nót thuéc miÒn MPLS ®-îc gäi lµ Router chuyÓn m¹ch nh·n LSR (Label Switch Router). C¸c nót ë phÇn m¹ng lâi ®-îc gäi lµ Transit- LSR hay Core- LSR. C¸c nót ë biªn ®-îc gäi lµ LER (Label Edge Router). NÕu mét LER lµ nót ®Çu tiªn trªn ®-êng cña mét gãi ®i qua vïng MPLS th× nã ®-îc gäi lµ LER lèi vµo (Ingress_LER), cßn nÕu lµ nót cuèi cïng th× nã ®-îc gäi lµ LER lèi ra (Egress- LER). H×nh 3: Upstream vµ Downstream LSR. ThuËt ng÷ Upstream- LSR vµ Downstream- LSR còng ®-îc dïng phô thuéc vµo chiÒu cña luång l-u l-îng. C¸c tµi liÖu MPLS th-êng dïng ký hiÖu Ru ®Ó biÓu thÞ cho Upstream- LSR vµ Rd ®Ó biÓu thÞ cho Downstream- LSR. b. Líp chuyÓn tiÕp t-¬ng ®-¬ng (FEC) Trang 2 Líp chuyÓn tiÕp t-¬ng ®-¬ng FEC (Forwarding Equivalence Class) lµ mét tËp hîp c¸c gãi ®-îc ®èi xö nh- nhau bëi mét LSR. Nh- vËy, FEC lµ mét nhãm c¸c gãi IP ®-îc chuyÓn tiÕp trªn cïng mét ®-êng chuyÓn m¹ch nh·n LSP, ®-îc ®èi xö theo cïng mét c¸ch thøc vµ cã thÓ ¸nh x¹ vµo mét nh·n bëi mét LSR cho dï chóng cã thÓ kh¸c nhau vÒ th«ng tin header líp m¹ng. H×nh d-íi ®©y cho thÊy c¸ch xö lý nµy. H×nh 4: Líp chuyÓn tiÕp t-¬ng ®-¬ng trong MPLS. c. Nh·n vµ Stack nh·n Nh·n lµ mét bé nhËn d¹ng cã ®é dµi ng¾n vµ cè ®Þnh, mang ý nghÜa côc bé dïng ®Ó nhËn biÕt mét FEC. Nh±n ®­îc “d²n” lªn mét gãi ®Ó b¸o cho LSR biÕt gãi nµy cÇn ®i ®©u. PhÇn néi dung nhµn cã ®é dµi 20 bÝt kh«ng cã cÊu tróc, nhvËy sè gi¸ trÞ nh·n cã thÓ cã lµ 220 (kho¶ng 1 triÖu gi¸ trÞ). Gi¸ trÞ nh·n ®Þnh nghÜa chØ môc (index) ®Ó dïng trong b¶ng chuyÓn tiÕp. Mét gãi l¹i cã thÓ ®­îc “d²n chång” nhiÒu nh±n, c²c nh±n n¯y chøa trong mét n¬i gäi lµ stack nh·n (label stack). Stack nh·n lµ mét tËp hîp gåm mét hoÆc nhiÒu entry nh·n tæ chøc theo nguyªn t¾c LIFO. T¹i mçi hop trong m¹ng chØ xö lý nh·n hiÖn hµnh trªn ®Ønh stack. ChÝnh nh·n nµy sÏ ®-îc FEC sö dông ®Ó chuyÓn tiÕp gãi. Trang 3 H×nh 5: Stack nh·n NÕu gãi tin ch-a cã nh·n th× stack nh·n lµ rçng (®é s©u cña nh·n =0). NÕu stack nh·n cã ®é s©u = d th× møc 1 sÏ ë ®¸y stack vµ møc d sÏ ë ®Ønh cña stack. Mét entry cã thÓ ®-îc ®Æt thªm vµo hoÆc lÊy bít ra khái stack. d. Ho¸n ®æi nh·n (Label Swapping) Lµ c¸ch dïng c¸c thñ tôc ®Ó chuyÓn tiÕp gãi. §Ó chuyÓn tiÕp gãi cã nh·n, LSR kiÓm tra nh·n trªn ®Ønh stack vµ dïng ¸nh x¹ ILM (Incoming Label Map) ®Ó ¸nh x¹ nh·n nµy tíi 1 entry chuyÓn tiÕp nh·n NHLFE (Next Hop Label Fowarding Entry). Sö dông th«ng tin nµy trong NHLFE, LSR x¸c ®Þnh ra n¬i ®Ó chuyÓn tiÕp gãi vµ thùc hiÖn mét t¸c vô trªn stack nh·n råi m· ho¸ stack nh·n míi vµo gãi vµ chuyÓn ®i. ChuyÓn tiÕp gãi ch-a cã nh·n còng t-¬ng tù nh-ng x¶y ra ë Ingress- LER. LER ph¶i ph©n tÝch header líp m¹ng ®Ó x¸c ®Þnh FEC råi sö dông ¸nh x¹ FTN (FEC to NHLFE) ®Ó ¸nh x¹ FEC vµo mét NHLFE. e. §-êng chuyÓn m¹ch nh·n LSP (Label Switching Path) Lµ mét ®-êng nèi gi÷a router ngâ vµo vµ router ngâ ra, ®-îc thiÕt lËp bëi c¸c nót MPLS ®Ó chuyÓn tiÕp c¸c gãi xuyªn qua m¹ng. §-êng dÉn cña mét LSP qua m¹ng ®-îc ®Þnh nghÜa bëi sù chuyÓn ®æi c¸c gi¸ trÞ nh·n ë c¸c LSR däc theo LSP b»ng c¸c thñ tôc ho·n ®æi nh·n. H×nh 6: §-êng chuyÓn m¹ch nh·n LSP Trang 4 KiÕn tróc MPLS cho phÐp ph©n cÊp c¸c LSP, t-¬ng tù nh- ATM sö dông VPI vµ VCI ®Ó t¹o ra c¸c ph©n cÊp kªnh ¶o (VC) n»m trong ®-êng ¶o (VP). Tuy nhiªn ATM chØ cã thÓ hç trî 2 møc ph©n cÊp, trong khi víi MPLS th× sè møc ph©n cÊp cho phÐp rÊt lín nhê kh¶ n¨ng chøa ®-îc nhiÒu entry trong stack nh·n. VÒ lý thuyÕt, giíi h¹n sè l-îng nh·n trong stack phô thuéc vµo gi¸ trÞ MTU (Maximun Transfer Unit) cña c¸c giao thøc líp liªn kÕt ®-îc dïng trong mét LSP. H×nh 7: Ph©n cÊp LSP trong MPLS f. ChuyÓn m¹ch gãi qua miÒn MPLS Gãi IP khi ®i tõ ngoµi m¹ng vµo vïng MPLS ®-îc router A ®ãng vai trß lµ mét Ingress- LER sÏ g¸n nh·n cã gi¸ trÞ lµ 6 cho gãi IP råi chuyÓn tiÕp ®Õn router B. router B dùa vµo b¶ng ho¸n ®æi nh·n ®Ó kiÓm tra nh·n cña gãi tin. Nã thay gi¸ trÞ nh·n míi lµ 3 vµ chuyÓn tiÕp ®Õn router C. T¹i C, viÖc kiÓm tra còng diÔn ra t-¬ng tù nh- ë B vµ sÏ ho¸ ®æi nh·n, g¸n nh·n cho gãi tin míi lµ 9 vµ tiÕp tôc ®-îc ®-a ®Õn router D. H×nh 8: Gãi IP ®i qua m¹ng MPLS Trang 5 Router D ®ãng vai trß lµ mét Egress- LER sÏ kiÓm tra trong b¶ng ho¸n ®æi nh·n vµ gì bá nh·n 9 ra khái gãi tin IP råi ®Þnh tuyÕn gãi IP mét c¸ch b×nh th-êng ra khái miÒn MPLS. Víi kiÓu lµm viÖc nµy th× c¸c LSR trung gian nhrouter B vµ C sÏ kh«ng ph¶i thùc hiÖn toµn bé header IP cña gãi tin mµ nã chØ viÖc kiÓm tra c¸c gi¸ trÞ cña nh·n, so s¸nh trong b¶ng vµ chuyÓn tiÕp. V× vËy tèc ®é xö lý trong miÒn MPLS sÏ nhanh h¬n nhiÒu so víi ®Þnh tuyÕn IP truyÒn thèng. §-êng ®i tõ router A ®Õn router D ®-îc gäi lµ ®-êng chuyÓn m¹ch nh·n. 1.1.3 M· ho¸ nh·n vµ c¸c chÕ ®é ®ãng gãi nh·n MPLS [3] a. M· ho¸ Stack nh·n Khi nh·n ®-îc g¾n lªn gãi, b¶n th©n gi¸ trÞ nh·n 20 bit sÏ ®-îc m· ho¸ cïng mét sè th«ng sè th«ng tin céng thªm ®Ó phô trî trong qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp gãi ®Ó h×nh thµnh mét entry nh·n. H×nh d-íi ®©y minh ho¹ ®Þnh d¹ng mét entry nh·n trong stack nh·n. 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Label Label EXP S TTL = = = = EXP S TTL 20 bits. Experimental, 3 bits. Bottom of Stack, 1 bit. Time To Live, 8 bits. H×nh 9: §Þnh d¹ng mét entry trong stack nh·n. Nhãm 32 bit ë h×nh trªn lµ mét entry trong stack nh·n, trong ®ã phÇn gi¸ trÞ nh·n thùc sù chØ cã 20 bit. Tuy nhiªn ng-êi ta th-êng gäi chung cho c¶ entry 32 bit nãi trªn lµ mét nh·n. V× vËy khi th¶o luËn vÒ nh·n cÇn ph©n biÖt lµ ®ang xem xÐt gi¸ trÞ nh·n 20 bÝt hay nãi vÒ entry 32 bÝt trong stack nh·n. PhÇn th«ng tin 12 bÝt céng thªm gåm c¸c tr-êng sau ®©y: * EXP (mét sè tµi liÖu gäi lµ CoS)- gåm 3 bÝt, cã thÓ lµ mét hµm cña tr-êng TOS (Type of Service) hoÆc Diffeserv trong gãi IP. §a sè c¸c nhµ s¶n xuÊt sö dông c¸c bÝt nµy ®Ó mang chØ thÞ QoS, th-êng lµ Copy trùc tiÕp tõ c¸c bÝt TOS Trang 6 trong gãi IP. Khi gãi MPLS vµo hµng ®îi, cã thÓ sö dông c¸c bit EXP theo c¸ch gièng nh- c¸c bit -u tiªn trong IP. * S- gåm 1 bÝt, chØ thÞ ®¸y cña stack nh·n. Khi mét nh·n n»m ë ®¸y cña stack nh·n, th× bÝt S nhËn gi¸ trÞ 1, tr-êng hîp cã nhiÒu h¬n 1 nh·n n»m trong stack nh·n, bit S nhËn gi¸ trÞ 0. * TTL- gåm 8 bit, th-êng lµ copy trùc tiÕp tõ tr-êng TTL cña header IP, ®-îc gi¶m ®i 1 qua mçi hop ®Ó chÆn loop ®Þnh tuyÕn giång nh- IP. Tuy nhiªn c¸c bÝt TTL còng cã thÓ ®-îc ®Æt kh¸c víi TTL trong gãi IP, th-êng dïng khi nhµ khai th¸c m¹ng muèn che giÊu topology m¹ng MPLS. MPLS cã thÓ ho¹t ®éng ë chÕ ®é Frame hoÆc chÕ ®é Cell. b. ChÕ ®é Frame C¸c kü thuËt líp 2 nh- Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP kh«ng cã tr-êng nµo phï hîp trong header cña frame cã thÓ mang nh·n. V× vËy, stack nh·n sÏ ®-îc chøa trong header chªm (shim header). Shim header ®­îc “chªm” v¯o gi÷a header líp liªn kÕt vµ header líp m¹ng, nh- h×nh vÏ. §Ønh stack n»m liÒn sau líp 2 vµ ®¸y stack n»m liÒn tr-íc header líp m¹ng. H×nh 10: Shim header ®­îc “chªm“ v¯o gi÷a header líp 2 v¯ líp 3 Router göi Frame ph¶i cã c¸ch ®Ó c¶nh b¸o router nhËn biÕt r»ng frame nµy cã chøa shim header, c¸ch thøc kh¸c nhau gi÷a c¸c kü thuËt líp 2. Ethernet sö dông cÆp gi¸ trÞ ethertype 0x8847 vµ 0x8848 ®Ó chØ thÞ frame ®ang mang gãi MPLS unicast vµ multicast t-¬ng øng. PPP sö dông NCP (Network Control Program) söa ®æi gäi lµ MPLSCP (MPLS Control Protocol) vµ ®¸nh dÊu tÊt c¶ c¸c gãi cã chøa shim header b»ng gi¸ trÞ 0x8281 trong tr-êng PPP protocol. c. ChÕ ®é Cell Trang 7