Tài liệu Nghiên cứu mô phỏng đánh giá chất lượng dịch vụ trên mạng mpls

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN HOÀNG TRƯỜNG NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRÊN MẠNG MPLS Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN KIM GIAO Hà Nội - 2009 1 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC ........................................................................................................... 1 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................. 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................................... 6 DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................... 8 MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 9 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC . 10 1.1. Khái quát về Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ............................... 10 1.1.1. Giới thiệu ................................................................................................. 10 1.1.2. Vấn đề của mạng IP và ATM ................................................................... 11 1.2. Công nghệ Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) ................................ 13 1.2.1. Sự ra đời của MPLS ................................................................................. 13 1.2.2. Một số đặc điểm của MPLS ...................................................................... 14 1.2.3. Một số ưu điểm của MPLS ....................................................................... 16 1.3. Các thành phần cơ bản Chuyển mạch nhãn Đa giao thức ......................... 19 1.3.1. Định tuyến Cơ bản.................................................................................... 19 1.3.2. Các Khái niệm Cơ sở ................................................................................ 21 1.4. Các Thành phần điều khiển hoạt động của Hệ thống MPLS .................... 24 1.4.1. Thành phần chuyển tiếp chuyển mạch nhãn .............................................. 24 1.4.2. Các thiết bị cơ bản của MPLS .................................................................. 27 1.4.3. Các Giao thức sử dụng trong MPLS ......................................................... 27 1.5. Các ứng dụng của Chuyển mạch nhãn Đa giao thức ................................. 29 CHƢƠNG 2: CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC .................................................................................. 33 2.1. Vấn đề Chất lƣợng dịch vụ (QoS) ............................................................... 33 2.1.1. Chất lượng dịch vụ là gì ? ......................................................................... 33 2.1.2. Những lợi ích của QoS ............................................................................. 33 2.2. Các đặc tính QoS.......................................................................................... 35 2.2.1. Băng thông (bandwidth) ........................................................................... 35 2.2.2. Độ trễ (delay) ........................................................................................... 36 2.2.3. Độ trượt (Jitter) ........................................................................................ 36 2 2.2.4. Mất gói (loss) ........................................................................................... 37 2.2.5. Hoạt động của QoS................................................................................... 37 2.3. Các công nghệ QoS ...................................................................................... 38 2.3.1. Cơ chế Xử lý Lưu thông ........................................................................... 38 2.3.2. Các cơ chế cung cấp và thiết lập ............................................................... 40 2.3.3. Chất lượng................................................................................................ 42 2.4. Chất lƣợng dịch vụ trong MPLS ................................................................. 42 2.4.1. Kỹ thuật lưu lượng trước MPLS ............................................................... 43 2.4.2. Kỹ thuật lưu lượng với MPLS .................................................................. 43 2.5. MPLS và công nghệ định luồng................................................................... 47 CHƢƠNG 3: CÔNG NGHỆ ĐỊNH LUỒNG (STREAMING) ........................... 49 3.1. Tổng Quan về Công nghệ Streaming Media ............................................... 49 3.1.1. Codecs – Nén dữ liệu ............................................................................... 49 3.1.2. Luồng Video làm việc như thế nào ? ........................................................ 51 3.1.3. Các thiết bị của Hệ thống Luồng Video .................................................... 52 3.1.4. Các Thông số mạng cần quan tâm ............................................................ 53 3.2. Bộ Mã hoá/Giải mã và các chuẩn định luồng Media .................................. 57 3.2.1. H.263 ....................................................................................................... 57 3.2.2. Tổng quan về MPEG-1 ............................................................................. 59 3.2.3. Tổng quan MPEG-2 ................................................................................. 59 3.2.4. MPEG-4 ................................................................................................... 60 3.3. Các giao thức Định luồng Video .................................................................. 65 3.3.1. Tổng quan về các giao thức. ..................................................................... 65 3.3.2. Real-Time Transport Protocol (RTP) ........................................................ 66 3.3.3. Real-Time Control Protocol (RTCP) ........................................................ 68 3.3.4. Resource Reservation Protocol (RSVP) .................................................... 70 3.3.5. Real-Time Streaming Protocol ................................................................. 72 CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG TRONG ĐỊNH LUỒNG MPLS .................................................................... 76 4.1 Lựa chọn tiêu chí đánh giá chất lƣợng Định luồng Đa phƣơng tiện .......... 76 4.1.1. Những Tiêu chuẩn Chất lượng Định luồng ............................................... 76 4.1.2. Thiết lập các tiêu chí kiểm tra chất lượng định luồng ................................ 79 4.1.3. Lựa chọn các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng Định luồng Đa phương tiện khi sử dụng Chuyển mạch nhãn Đa giao thức ........................................... 80 4.2 Xây dựng mô hình thực nghiệm mô phỏng Công nghệ định luồng trên MPLS .......................................................................................................... 82 3 4.2.1. Phương pháp tiến hành ............................................................................. 82 4.2.2. Xây dựng mô hình thực nghiệm................................................................ 82 4.3 Xây dựng Phần mềm Đánh giá Chất lƣợng định luồng MPLS.................. 89 4.3.1. Phân rã Chức năng ................................................................................... 89 4.3.2. Sơ đồ luồng dữ liệu .................................................................................. 90 4.3.3. Lựa chọn Công cụ Lập trình ..................................................................... 92 4.3.4. Mô tả chi tiết các Module Chương trình ................................................... 92 4.3.5. Kết xuất các Tiêu chí thời gian ................................................................. 96 4.3.6. Kết xuất Tiêu chí Chất lượng Hình ảnh, Âm thanh ................................... 97 4.4 Kết quả và Đánh giá..................................................................................... 98 4.4.1. Các tiêu chí thời gian ................................................................................ 99 4.4.2. Độ mất mát gói tin .................................................................................... 99 KẾT LUẬN ....................................................................................................... 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 109 PHỤ LỤC A ....................................................................................................... 110 PHỤ LỤC B ....................................................................................................... 114 PHỤ LỤC C ....................................................................................................... 118 4 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ATM BGP CoS CBR Asynchronous Transfer Mode CR-LDP Constraint-base routing LDP EGP FEC Exterior Gateway Protocol Forwarding Equivalence Class FTN GMPLS IETF FEC to NHLFE Map Generalized Multiprotocol Label Switching Internet Engineering Task Force IGP IML LDP LER LIB LSP LSR MPLambdaS Interior Gateway Protocol Incoming Label Map Label Distribution Protocol Label Edge Router Label Information Base Label Switching Path Label Switching Router Multiprotocol Lambda Switching MPLS MPEG Multiprotocol Label Switching Moving Picture Experts Group NHLFE NS Next Hop Label Forwarding Entry Network Simulation OSPF Open Shortest Path First PCM QoS RIP RSVP Pulse Code Modulator Quality of Service Routing Information Protocol Resource Reservation Protocol Border Gateway Protocol Class of Service Constant Bit Rate Chế độ Truyền không đồng bộ Giao thức Cổng biên Lớp dịch vụ Ứng dụng phát ra các yêu cầu truyền có tốc độ bit không đổi Giao thức phân phối nhãn dùng định tuyến dựa vào các ràng buộc Giao thức Cổng ngoài Lớp tương đương về mặt chuyển tiếp. Khái niệm của MPLS để chỉ việc phân loại các gói tin về phương diện chuyển tiếp Ánh xạ từ FEC và NHLFE Chuyển mạch nhãn Đa giao thức Tổng quát hoá Nhóm làm việc về các cơ cấu trên Internet Giao thức Cổng Nội bộ Ánh xạ Nhãn đến Giao thức Phân phối nhãn Định tuyến Nhãn Biên Cơ sở thông tin nhãn Tuyến Chuyển mạch nhãn Định tuyến chuyển mạch nhãn Chuyển mạch nhãn Đa giao thức dựa vào Thông tin quang Chuyển mạch nhãn Đa giao thức Nhóm các chuyên gia về Hình ảnh chuyển động, đồng tgời là tên chuẩn mã hoá dữ liệu đa phương tiện mà nhóm này đưa ra Mục Chuyển Nhãn cho điểm tiếp theo Mô phỏng Mạng - Sản phẩm mô phỏng của Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley National Laboratory Phương pháp lựa chọn định tuyến dựa và đường đi ngắn nhất Bộ điều chế xung mã Chất lượng dịch vụ Giao thức Thông tin định tuyến Giao thức Đặt trước Tài nguyên 5 RTP Real-Time Protocol RTCP RTSP Real-Time Control Protocol Real-Rime Streaming Protocol TE TTL Traffic Engineering Time-To-Live UDP VC Universal Datagram Protocol Virtual Chanel VCI Virtual Chanel Giao thức Thời gian thực – Giao thức vân chuyển chính của các Công nghệ thời thực Giao thức Điều khiển Thời gian thực Giao thức định luồng thời gian thực. Giao thức mức ứng dụng của công nghệ định luồng Kỹ thuật điều khiển lưu lượng Thời gian sống. Thường là thời gian tồn tại của một gói tin trên đường truyền Giao thức Mô hình dữ liệu Tổng quát Kênh ảo. Khái niệm của ATM để chỉ một tuyến dữ liệu Định danh mạch ảo 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Định tuyến trong mạng IP ......................................................................... 11 Hình 1.2: Mô hình chồng lấn trên mạng IP/ATM ....................................................... 13 Hình 1.3: Ví dụ về chuyển mạch truyền thống ............................................................ 19 Hình 1.4: Ví dụ về MPLS TE ...................................................................................... 21 Hình 1.5: Định dạng nhãn MPLS chung .................................................................... 22 Hình 1.6: Lớp liên kết dữ liệu ATM ............................................................................ 22 Hình 1.7: Ngăn xếp nhãn. .......................................................................................... 23 Hình 1.8: Minh hoạ lớp chuyển tiếp tương đương. ..................................................... 23 Hình 1.9: Giao thức LDP với các giao thức khác. ...................................................... 28 Hình 1.10: Thủ tục báo hiệu trong RSVP. .................................................................. 29 Hình 1.11: Mạng Nhà cung cấp dich vụ .................................................................... 29 Hình 1.12: IP over ATM với vấn đề N(N-1)/2............................................................. 30 Hình 1.13: MPLS trên các mạng ATM đã tồn tại ....................................................... 31 Hình 1.14: Ánh xạ MPLS/ATM QoS ........................................................................... 31 Hình 2.1: Ví dụ về độ trượt ........................................................................................ 36 Hình 2.2: Mất gói trong mạng.................................................................................... 37 Hình 2.3: Mối liên hệ giữa Công nghệ định luồng và MPLS ...................................... 48 Hình 3.1: Truyền dữ liệu Video bằng phương pháp Download file Video ................... 51 Hình 3.2: Truyền Video theo phương pháp Luồng Video ............................................ 52 Hình 3.3: Bộ đệm ra được sử dụng để lưu trữ truyền đẳng thời ................................. 52 Hình 3.4: Máy chủ gửi các luồng video riêng biệt đến mỗi điểm ................................ 54 Hình 3.5: Multicast .................................................................................................... 54 Hình 3.6: Ethernet chuyển mạch cho truyền trên mạng LAN tín hiệu Video luồng ..... 55 Hình 3.7: Tín hiệu Video được định luồng thông qua Internet .................................... 56 Hình 3.8: Thâm nhập Video đã định luồng thông qua mạng truyền thông công cộng 56 Hình 3.9: Bộ mã hoá trong mã hoá H.263.................................................................. 58 Hình 3.10: Quá trình giải mã H.263 .......................................................................... 59 Hình 3.11: Mô hình hệ thống MPEG-1 và MPEG-2 ................................................... 60 Hình 3.12: Kiến trúc Dựa vào đối tượng (Object-Based) ........................................... 62 Hình 3.13: Truyền dữ liệu đã định luồng.................................................................... 64 Hình 3.14: Các phiên bản của MPEG-4 ..................................................................... 65 Hình 3.15: Các Giao thức Định luồng và ngăn xếp TCP/IP ....................................... 66 Hình 3.16: Đóng gói RTP .......................................................................................... 67 Hình 3.17: Khuôn dạng Header RTP ......................................................................... 68 Hình 3.18: Gói tin RTCP Sender Report .................................................................... 70 Hình 3.19: Kết hợp các yêu cầu RSVP Multicast ........................................................ 71 Hình 3.20: Quy trình Yêu cầu RSVP .......................................................................... 72 7 Hình 3.21: Kết nối điều khiển RTSP ........................................................................... 74 Hình 3.22: Kết nối RTSP............................................................................................ 75 Hình 3.23: Các trạng thái của RTSP[12] ................................................................... 75 Hình 4.1: Mô hình thực nghiệm................................................................................. 86 Hình 4.2: Mô hình mô phỏng trên NS2 ....................................................................... 87 Hình 4.3: Khuôn dạng file log. ................................................................................... 88 Hình 4.4: Quy trình tiến hành thực nghiệm ................................................................ 89 Hình 4.5: Phân rã Chức năng của Chương trình........................................................ 90 Hình 4.6: Sơ đồ luồng dữ liệu .................................................................................... 91 Hình 4.7: Lưu đồ Thuật toán Mô phỏng Máy trạm Định luồng .................................. 95 Hình 4.8: Lưu đồ Thuật toán Kết xuất các Tiêu chí thời gian ..................................... 97 Hình 4.9: Lưu đồ Thuật toán Kết xuất Tiêu chí Chất lượng Hình ảnh Âm thanh ........ 98 Hình 4.10: Độ mất mát gói tin toàn thể của 3 đoạn phim ......................................... 100 Hình 4.11: Độ mất mát gói tin của Phim Công viên kỷ Jura ( không MPLS) ............ 102 Hình 4.12: Độ mất mát gói tin của Phim Ngài Bean ( không MPLS) ........................ 102 Hình 4.13: Độ mất mát gói tin của Phim Aladdin và cây đèn thần (không MPLS) .... 103 Hình 4.14: Độ mất mát gói tin của Phim Công viên kỷ Jura (có MPLS) ................... 103 Hình 4.15: Độ mất mát gói tin của Phim Ngài Bean ( có MPLS) .............................. 104 Hình 4.16: Độ mất mát gói tin của Aladdin và cây đèn thần ( có MPLS) .................. 104 Hình 4.17: So sánh độ mất mát gói tin giữa 2 trường hợp (có MPLS và không MPLS) của Phim Công viên kỷ Jura ................................................................... 105 Hình 4.18: So sánh độ mất mát gói tin giữa 2 trường hợp (có MPLS và không MPLS) của Phim Ngài Bean ............................................................................... 105 Hình 4.19: So sánh độ mất mát gói tin giữa 2 trường hợp (có MPLS và không MPLS) của Aladdin và cây đèn thần ................................................................... 106 Hình 4.20: So sánh Độ mất mát cực đại trên 2 hệ thống .......................................... 106 Hình 4.21: So sánh Độ mất mát trung bình trên 2 hệ thống ...................................... 107 8 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các công nghệ chuyển mạch đa lớp ........................................................... 14 Bảng 2.1: Một số vấn đề gặp phải khi mạng không hỗ trợ QoS ................................. 34 Bảng 4.1 Các tiêu chí lựa chọn để đánh giá chất lượng định luồng ........................... 81 Bảng 4.2 Khuôn dạng của file dữ liệu mã hóa............................................................ 84 Bảng 4.3 Các bộ phim lựa chọn và thể loại ................................................................ 85 Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật của Phim Công viên kỷ Jura ........................................... 85 Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật của Phim Ngài Bean ....................................................... 85 Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật của Phim Aladin và Cây đèn thần................................... 86 Bảng 4.7 Các Tham số của Mô hình thực nghiệm ...................................................... 86 Bảng 4.8 Các Module chức năng của Chương trình................................................... 90 Bảng 4.9 Thống kê gói tin của Công viên kỷ Jura .................................................... 101 Bảng 4.10 Thống kê gói tin của Ngài Bean .............................................................. 101 Bảng 4.11 Thống kê gói tin của Aladdin và cây đèn thần ......................................... 101 9 MỞ ĐẦU Trong thời gian qua mạng Internet đã phát triển một cách bùng nổ, với các dịch vụ mạng phổ biến như mạng xã hội, blog, chia sẻ video, và đặc biệt là các dịch vụ điện toán đám mây. Đằng sau các thành công rực rỡ của dịch vụ trực tuyến trên có thể kể đến sự trợ giúp đắc lực của công nghệ mạng lõi và đặc biệt là Công nghệ Chuyển mạch nhãn Đa giao thức (MPLS). Vậy với công nghệ như vậy, bên cạnh việc tìm hiểu để làm chủ công nghệ thì việc đánh giá hiệu quả của của công nghệ đó đối với các ứng dụng cụ thể cũng là một việc làm có ý nghĩa cả trong lý thuyết lẫn thực tiễn. Chính vì lý do đó, tác giả đã chọn đề tài “Nghiên cứu mô phỏng, đánh giá chất lượng dịch vụ trên mạng MPLS” trong đó nhấn mạnh việc đánh giá hiệu quả của công nghệ Chuyển mạch nhãn Đa giao thức trong ứng dụng cụ thể là Công nghệ Định luồng (Streaming Media) - một công nghệ thời gian thực rất phổ biến hiện nay trên Internet. Để báo cáo các kết quả đã thực hiện được, luận văn này được tổ chức thành 4 chương: - Các chương 1, 2, 3 tập trung vào các cơ sở lý thuyết, trình bày về các vấn đề cơ bản của Chuyển mạch nhãn Đa giao thức, chất lượng dịch vụ, công nghệ định luồng, và mối liên hệ giữa chúng. - Chương 4 đi sâu vào việc xây dựng phương pháp tiến hành thực nghiệm đánh giá hiệu quả và phân tích một số kết quả thu được. - Phần kết luận đưa ra một số hướng nghiên cứu tiếp theo để làm rõ thêm hiệu quả của Chuyển mạch nhãn Đa giao thức với Công nghệ định luồng. - Đồng thời với việc thực hiện luận văn này, tác giả mong muốn xây dựng một mô hình mô phỏng thực nghiệm có thể triển khai tại phòng LAB trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, để giúp sinh viên, học viên tại trường có một công cụ phục vụ công việc học tập và nghiên cứu. 10 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC 1.1. Khái quát về Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 1.1.1. Giới thiệu Trong những năm gần đây, mạng Internet đã phát triển rất nhanh và trở nên rất phổ biến. Internet đã trở thành một phương tiện thông tin vô cùng hiệu quả và tiện lợi phục vụ cho giáo dục, thương mại, giải trí, thông tin giữa các cộng đồng. Hiện nay, các ứng dụng mới cả trong thương mại và thị trường người tiêu dùng ngày càng phát triển. Để các ứng dụng mới này được vận hành đòi hỏi băng thông rộng và các nhu cầu về dải thông được đảm bảo trong mạng đường trục. Cùng với các dịch vụ truyền thống hiện nay được cung cấp qua Internet, các dịch vụ thoại và đa phương tiện cũng đang được sử dụng và phát triển rất mạnh mẽ. Sự lựa chọn cho việc cung cấp là tích hợp các dịch vụ đang được mong đợi. Tuy nhiên, tốc độ và dải thông của nhu cầu về các dịch vụ và ứng dụng này là một bài toán nan giải với tài nguyên hạ tầng Internet hiện nay. Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới không có đủ thời gian để xây dựng cơ sở hạ tầng mới. Do đó, sự kết hợp cơ sở hạ tầng mới và cũ là giải pháp đầu tiên được đưa ra. Kết hợp cơ sở hạ tầng để truyền tín hiệu trên nhiều phương tiện như cáp đồng, cáp quang, vô tuyến cho đến nay vẫn là giải pháp tốt. Mạng hiện nay đòi hỏi việc truyền dữ liệu trong thời gian thực, tính phổ biến cao với việc hỗ trợ “cắm và chạy” (plug-and-play), dễ sử dụng, giảm thiểu trễ trong quá trình truyền và tính khả dụng đạt 99,9%. Ngoài ra, mạng cần phải có tính bảo mật cao, dễ dàng truy xuất, giá hợp lý và không bị kiểm soát bởi bất cứ tổ chức nào[6]. Giao thức định tuyến Internet TCP/IP có khả năng định tuyến, truyền gói tin 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 tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước. Hơn nữa, các dịch vụ thông tin thế hệ sau được chia thành hai xu hướng phát triển chính là: hoạt động kết nối định hướng (connection-oriented) và hoạt động không kết nối (connectionless). Hai xu hướng phát triển này dần tiệm cận và hội tụ với nhau tiến tới ra đời công nghệ ATM/IP (IP over ATM). Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS – Multiprotocol Label Switching) là một giải pháp linh hoạt cho việc giải quyết các vấn đề mà các mạng ngày nay đang phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service) và kỹ thuật lưu lượng (Traffic Enginering). MPLS xuất hiện để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ và quản lý băng thông cho giao thức Internet thế hệ sau dựa trên mạng đường trục. MPLS hỗ trợ giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch vụ 11 IP trên một mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau trên mạng đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, ISP có thể giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp hiệu quả các dịch vụ trên nền mạng của họ và đạt được hiệu quả cạnh tranh cao. Tóm lại, chuyển mạch nhãn đa giao thức sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc định tuyến (dựa trên các thước đo QoS và chất lượng dịch vụ), chuyển mạch và chuyển tiếp các gói qua mạng thế hệ sau cũng như giải quyểt các vấn đề liên quan tới khả năng mở rộng mạng. Ngoài ra, nó có thể hoạt động với các mạng Frame Relay và chế độ truyền tải không đồng bộ (ATM – Asyncronous Transfer Mode), đặc biệt là mạng IP hiện nay, để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dụng mạng. 1.1.2. Vấn đề của mạng IP và ATM Mạng IP Mọi công nghệ đều có những mặt mạnh và mặt yếu. Hoạt động không kết nối mang đến một số lợi ích đáng kể tới mạng IP, như tính mở rộng và khả năng phục hồi của toàn bộ mạng. Với các hệ thống mạng hoa ̣t đô ̣ng theo cách thức đinh ̣ tuyế n IP truyề n thống, mỗi node ma ̣ng (router) đều phải thực hiện hai chức năng chính : đinh ̣ tuyế n (routing) và chuyển tiếp (switching hoặc forwarding ). Quá trình định tuyến và chuyển tiế p này gă ̣p phải ba ha ̣n chế lớn: - Phải dựa vào các giao thức đinh ̣ tuyế n để phân bố thông tin đinh ̣ tuyế n - Viê ̣c thực hiê ̣n quá triǹ h chuyể n tiế p chỉ dựa trên điạ chỉ đić h của gói tin ; không thể dựa trên các tham số QoS (chấ t lươ ̣ng dich ̣ vu )̣ . - Mỗi node ma ̣ng đề u phải thực hiê ̣n viê ̣c tìm kiế m thông tin đinh ̣ tuyế n . Hình 1.1: Định tuyến trong mạng IP Với COLL (Connection-Oriented Link Layer), mạng IP có thể tạo ra sự tắc nghẽn trong mạng. Router dùng OSPF để định tuyến dựa trên địa chỉ IP đích của gói tin. Điều này dẫn đến tình trạng có những nhánh được dùng với mật độ cao (tắc nghẽn) và có những nhánh sẽ không được dùng (Hình 1.1). Router không hề nhận thấy sự tắc 12 nghẽn của mạng, nên không thể sử dụng tốt nhất tất cả tài nguyên sẵn có. Một số nhà cung cấp đã ước tính rằng họ mất tới 40% khả năng mạng của họ do việc sử dụng không hợp lý tài nguyên mạng bởi hoạt động không kết nối trong mạng IP[5]. Ngoài ra, việc định tuyến theo lược đồ định tuyến từng chặng (hop-by-hop) sẽ gặp khó khăn khác, đó chính là việc lựa chọn đường đi trên mạng sao cho có thể đảm bảo được yêu cầu chất lượng dịch vụ. Chẳng hạn khi hàng đợi cho chặng tiếp theo quá dài, gói tin sẽ bị trễ hay khi hàng đợi quá đầy, IP router cho phép hủy gói. Việc tăng thời gian trễ và mất dữ liệu là không thể dự đoán được. Một ví dụ dễ thấy, trong mạng IP, một cuộc gọi thời gian thực hoặc hội nghị trực tuyến sẽ được định tuyến tương tự như cách gửi một e-mail hoặc truyền một file trên mạng, cộng với việc tắc nghẽn do OSPF thì rõ ràng rằng mạng IP không thể đảm bảo được chất lượng cuộc gọi nói riêng và các dịch vụ thời gian thực nói chung. Hơn nữa, với việc định tuyến này, Router luôn luôn phải kiểm tra địa chỉ đích và so sánh trong bảng định tuyến để xác định chặng tiếp theo. Hoạt động này làm tăng thời gian trễ của gói tin. Nói tóm lại, mạng IP là một trong những công nghệ mạng mạnh được tạo ra cho đến giờ. Sự ra đời của nó thực sự đã làm thay đổi thế giới. Tuy nhiên đứng về khía cạnh nhà cung cấp dịch vụ mạng, định tuyến IP giới hạn khả năng của nhà cung cấp dịch vụ cho việc quản lý lưu lượng trong mạng, và cũng hạn chế các lớp dịch vụ họ có thể mang đến cho khách hàng[6]. Mạng ATM ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định (53 bytes) gọi là các tế bào ATM (ATM Cell). Các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ (delay jitter) giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực. Ngoài ra, kích thước nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn (theo lý thuyết tốc độ có thể lên tới 1,2Gbit/s). ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo (virtual channel) thành một đường ảo (virtual path), nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng hơn. Chính vì thế để nâng cao hiệu năng của mạng IP, người ta đã kết hợp ATM vào mạng của họ, thường là mạng đường trục. Việc kết hợp này làm tối ưu đáng kể hiệu năng của mạng và việc kết nối định hướng của ATM có khả năng tạo ra việc phân chia lưu lượng ảo. Điều này tránh việc tắc nghẽn trong mạng và tối ưu việc định tuyến lại trong trường hợp mạng gặp sự cố. Tuy nhiên việc kết hợp IP trên nền ATM vẫn còn những bất tiện. Thứ nhất đó là chúng ta sẽ gặp rắc rối với số lượng mạch ảo: 13 Hình 1.2: Mô hình chồng lấn trên mạng IP/ATM Như hình trên (hình 1.2), chúng ta thấy rằng việc vận hành một mạng đầy đủ kết nối (full mesh) sẽ gặp rất nhiều bất tiện mỗi khi chúng ta muốn thêm mới một router, chúng ta phải cấu hình toàn bộ số router trong mạng ATM (số lượng kết nối sấp sỉ N2, với N là số router trên mạng – “n-square problem”). Thứ hai, đối với nhà cung cấp dịch vụ, họ đòi hỏi phải dễ dàng chuyển đổi mạng của họ cho thích hợp với nhiều dịch vụ khác nhau. ATM không linh hoạt trong việc này[10]. 1.2. Công nghệ Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) 1.2.1. Sự ra đời của MPLS Công nghệ MPLS là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP. Hơn tám năm trước, một số công ty đã cố gắng hợp nhất hoạt động tốc độ cao của ATM (dựa trên tổng đài) với quá trình xử lý tuyến của IP (dựa trên lớp mạng). Bảng dưới đây liệt kê các công nghệ chuyển mạch đa lớp: Công nghệ Nhà sản Mục đích xuất/Chuẩn Tổng quan Multiprotocol IETF over ATM (MPOA) LAN, WAN Công nghệ bao gồm chuẩn dựa trên việc tiếp cận việc định hướng các gói tin ở lớp mạng trên mạng đường trục ATM. MPOA giảm bớt hiện tượng nghẽn cổ chai trong những router lõi bởi việc sử dụng những tiện lợi của chuyển mạch hiệu năng cao ATM. IP Switching LAN, WAN Tổng đài IP của Ipsilon ra đời năm 1996 là một ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử dụng công nghệ IP. Nokia (Ipsilon) 14 Mục đích cơ bản của tổng đài IP là kết hợp các tổng đài ATM và tuyến IP một cách đơn giản và có hiệu quả. CellSwitched Routers Toshiba LAN, WAN Thiết bị CSR (bộ định tuyến chuyển mạch tế bào) của Toshiba ra đời năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM. CSR được thiết kế với chức năng như là một bộ định tuyến để kết nối các mạng con IP cục bộ trong môi trường IP. Aggregate Route-based IP Switching IBM WAN ARIS của IBM gần giống với chuyển mạch thẻ, nó gán các nhãn để tập hợp tuyến và được thiết kế với một tiêu điểm trên ATM như lựa chọn của lớp liên kết dữ liệu (nó cung cấp cơ chế ngăn ngừa vòng mà ATM không có). Quá trình phân phối nhãn bắt đầu tại bộ định tuyến lối ra và truyền bá theo thứ tự về phía bộ định tuyế lối vào. Cisco WAN Cách tiếp cận này dựa trên độ dài cố định của tag. Tag switching được xác định hỗ trợ đa giao thức và tạo điều kiện cho việc: (ARIS) Tag Switching - Định tuyến rõ ràng - Quản lý lưu lượng - Dịch vụ linh động - Khả năng mở rộng mạng Bảng 1.1: Các công nghệ chuyển mạch đa lớp Do có quá nhiều giải pháp nên một nhóm làm việc IETF được hình thành và cuộc họp đầu tiên của nhóm tiến hành vào tháng tư năm 1997. Sau nhiều hội nghị, thuật ngữ Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) được chọn cho tập tiêu chuẩn. MPLS cung cấp các cơ chế tuỳ theo yêu cầu của mạng[13]. 1.2.2. Một số đặc điểm của MPLS MPLS tách chức năng cuả IP ra thành hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Phần chức năng chuyển gói tin với nhiệm vụ gửi gói tin giữa 15 các bộ định tuyến IP, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự 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 về bản chất là tìm nhãn của một gói tin trong một bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn mới của nó. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin theo kiểu thông thường, và do vậy cải thiện hiệu năng của thiết bị. Các bộ định tuyến sử dụng kỹ thuật này được gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router). Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin định tuyến cho việc chuyển mạch. MPLS có thể hoạt động với các giao thức định tuyến khác như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border Gateway Protocol). Do MPLS hỗ trợ điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định nên việc đảm bảo dịch vụ của các tuyến là hoàn toàn khả thi. Đây là một tính năng vượt trội của MPLS so với các giao thức định tuyến cổ điển. Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế định tuyến lại nhanh. Việc sử dụng chuyển mạch nhãn cho phép đảm bảo độ tin cậy cao, đồng thời nó hỗ trợ việc quản lý mạng được dễ dàng hơn:  Do MPLS là công nghệ chuyển mạch định hướng kết nối nên khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền thường cao hơn các công nghệ khác. Trong khi đó, các dịch vụ tích hợp mà MPLS phải hỗ trợ lại yêu cầu chất lượng cao, do vậy khả năng phục hồi của MPLS đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ của mạng không phụ thuộc vào cơ cấu khôi phục lỗi của lớp vật lý bên dưới.  Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng hỗ trợ việc quản lý mạng được dễ dàng hơn. Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng thông tin, các gói tin thuộc một lớp chuyển tiếp tương đương (FEC - Forwarding Equivalence Class) có thể được xác định bởi giá trị của nhãn. Do vậy, trong miền MPLS, các thiết bị đo lưu lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại các gói tin. Bằng cách giám sát lưu lượng tại các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn lưu lượng có thể được xác định nhanh chóng. Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương thức này không đưa ra được toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ (ví dụ như trễ xuyên suốt của miền MPLS). Việc đo trễ có thể được thực hiện bởi giao thức lớp hai. Để giám sát tốc độ của mỗi luồng và đảm bảo các luồng lưu lượng tuân thủ tính chất lưu lượng đã được định trước, hệ thống giám sát và đảm bảo tuân thủ đặc tính lưu lượng mà không cần thay đổi các giao thức hiện có. MPLS là một công nghệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng. Với tính chất cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng IP truyền thống. Bên cạnh đó, thông tin lưu lượng của mạng sẽ được cải thiện rõ rệt. MPLS thực hiện các chức năng sau: 16  Xác định cơ cấu quản lý khác nhau của các luồng lưu lượng, như các luồng giữa các máy, phần cứng khác nhau hoặc 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 các giao thức định tuyến hiện có như giao thức đặt trước tài nguyên (RSVP-Resource Reservation Protocol) và giao thức mở đường ngắn nhất đầu tiên (OSPF).  Hỗ trợ IP, ATM và giao thức lớp 2 Frame Relay. Trong MPLS, việc truyền dữ liệu xảy ra trên các đường chuyển mạch nhãn LSPs (Label Switching Path) tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS. LSPs được thiết lập trước khi truyền dữ liệu hoặc trong lúc phát hiện luồng dữ liệu nào đó. Các nhãn được phân bổ bằng việc sử dụng giao thức phân bổ nhãn LDP (Label Distribution Protocol) hoặc RSVP hoặc được đội lên các giao thức định tuyến như giao thức định tuyến cổng miền (BGP) và OSPF. Mỗi gói dữ liệu bọc và mang các nhãn trong suốt hành trình của chúng từ nguồn tới đích. Bởi vì các nhãn có độ dài cố định được chèn ở đầu gói hoặc tế bào nên có thể chuyển mạch gói nhanh giữa các liên kết bằng phần cứng. 1.2.3. Một số ƣu điểm của MPLS Một trong những ưu điểm chính của MPLS là một chuẩn dựa trên ứng dụng của kỹ thuật chuyển mạch nhãn. Sự phát triển chuẩn dẫn tới mở ra môi trường mà các sản phẩm của nhiều nhà sản xuất đều có thể hoạt động được. Sự cạnh tranh cũng làm cho giá thấp hơn dẫn tới nhiều thuộc tính được đưa ra và sớm có tác dụng, khách hàng có nhiều sự lựa chọn cho nhu cầu của mình. MPLS được mong đợi để hỗ trợ công nghiệp và sẽ thay thế các giải pháp trước đó.  Các mạng riêng ảo (VPN-Virtual Private Network): nhiều tổ chức thiết lập mạng riêng bằng cách dùng các đường thuê riêng. Các VPN là bản sao của những mạng riêng qua các phương tiện truyền tin theo cách thức mà mỗi khách hàng cảm thấy mình được sử dụng trên một mạng riêng. Cơ sở hạ tầng của kênh truyền được ảo hoá để hỗ trợ cho những mạng ảo độc lập. MPLS là một giải pháp hợp thành trong quá trình xây dựng các mạng, các nhãn MPLS có thể được dùng để tách lưu lượng giữa và thậm chí cả trong các mạng riêng ảo. 17  Định tuyến gián tiếp: một thuộc tính của MPLS là nó hỗ trợ cho định tuyến gián tiếp. Các đường chuyển mạch nhãn định tuyến gián tiếp có hiệu quả hơn định tuyến nguồn trong IP. Cung cấp các chức năng cho kỹ thuật điều khiển lưu lượng. Các đường định tuyến gián tiếp cũng có sức hấp dẫn như các đường hầm ảo có thể mang loại lưu lượng bất kỳ như SNA, IPX.  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 giao thức lớp liên kết dữ liệu.  Khả năng mở rộng: chuyển mạch nhãn cũng có ưu điểm về tách giữa chức năng điều khiển và chuyển tiếp. Mỗi phần có thể phát triển không cần nén các phần khác, tạo sự phát triển mạng dễ dàng hơn, giá thành thấp hơn và lỗi ít hơn.  Định tuyến liên vùng: chuyển mạch nhãn cung cấp khả năng tách hoàn thiện hơn giữa định tuyến liên vùng và trong vùng. Những khả năng cải tiến này của quá trình xử lý định tuyến và thực tế tạo lại các tuyến biết được yêu cầu bên trong một vùng. Lợi ích này của ISP và những tải tin có thể có một lượng lớn của lưu lượng truyền thông (cụ thể là lưu lượng của nguồn và đích là không cùng trên một mạng).  Hỗ trợ cho tất cả các loại lƣu lƣợng: một ưu điểm khác của chuyển mạch nhãn là nó có thể hỗ trợ cho tất cả các loại chuyển tiếp unicast, loại dịch vụ unicast và các gói multicast. Chuyển mạch nhãn cũng cải tiến dựa trên các phương pháp tích hợp IP với ATM dựa trên các mạng con. Vì thế, có thể xoá yêu cầu cho các thủ tục phức tạp và các giao thức bất lực với những chủ đề như quyết định địa chỉ và các phương pháp khác cho multicast và giữ trước tài nguyên. Chuyển mạch nhãn có thể được dùng với các thuộc tính chất lượng dịch vụ, cho phép các loại IP khác nhau truy cập dịch vụ đã được thiết lập[13]. Điểm vƣợt trội của MPLS so với mô hình IP over ATM Khi hợp nhất với chuyển mạch ATM, chuyển mạch nhãn tận dụng những thuận lợi của các tế bào ATM – chiều dài thích hợp và chuyển với tốc độ cao. Trong mạng đa dịch vụ chuyển mạch nhãn cho phép chuyển mạch BPX/MGX nhằm cung cấp dịch vụ ATM, Frame Relay và IP Internet trên một mặt phẳng đơn trong một đường đi tốc độ cao. Các mặt phẳng (Platform) công cộng hỗ trợ dịch vụ này để tiết kiệm chi phí và đơn giản hóa hoạt động cho nhà cung cấp đa dịch vụ. ISP sử dụng chuyển mạch ATM trong mạng lõi, chuyển mạch nhãn giúp các dòng Cisco, BPX8600, MGX8800, Router chuyển mạch đa dịch vụ 8540 và các chuyển mạch Cisco ATM giúp quản lý mạng 18 hiệu quả hơn xếp chồng lớp IP trên mạng ATM. Chuyển mạch nhãn tránh những rắc rối gây ra do có nhiều router ngang hàng và hỗ trợ cấu trúc phân cấp (hierarchical structure) trong một mạng ISP. - Sự tích hợp: MPLS xác nhập tính năng của IP và ATM chứ không xếp chồng lớp IP trên ATM. MPLS giúp cho cơ sở hạ tầng ATM thấy được định tuyến IP và loại bỏ các yêu cầu ánh xạ giữa các đặc tính IP và ATM. MPLS không cần địa chỉ ATM và kỹ thuật định tuyến (như PNNI). - Độ tin cậy cao hơn: Với cơ sở hạ tầng ATM, MPLS có thể kết hợp hiệu quả với nhiều giao thức định tuyến IP over ATM thiết lập một mạng lưới dịch vụ công cộng giữ các router xung quanh một đám mây ATM. Tuy nhiên có nhiều vấn đề xảy ra do các PCV link giữa các router xếp chồng trên mạng ATM. Cấu trúc mạng ATM không thể thấy bộ định tuyến. Một link ATM hỏng làm hỏng nhiều router-to-router link, gây khó khăn cho lượng cập nhật thông tin định tuyến và nhiều tiến trình xử kéo theo. - Trực tiếp thực thi các loại dịch vụ: MPLS sử dụng hàng đợi và bộ đếm của ATM để cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau. Nó hỗ trợ quyền ưu tiên IP và loại dịch vụ (Class of Service - CoS) trên chuyển mạch ATM mà không cần chuyển đổi phức tạp sang các lớp ATM Forum Service. - Hỗ trợ hiệu quả Multicast và RSVP: Khác với MPLS, xếp lớp IP trên ATM nảy sinh nhiều bất lợi, đặc biệt trong việc hỗ trợ các dịch vụ IP như IP multicast và RSVP. MPLS hỗ trợ các loại dịch vụ này, kế thừa thời gian và công việc theo các chuẩn và khuyến khích tạo nên ánh xạ xấp xỉ của các đặc trưng IP&ATM. - Sự đo lƣờng và quản lý VPN: MPLS có thể tính được các dịch vụ IP VPN và rất dễ quản lý các dịch vụ VPN quan trọng để cung cấp các mạng IP riêng trong cơ sở hạ tầng của nó. Khi một ISP cung cấp dịch VPN hỗ trợ nhiều VPN riêng trên một cơ sở hạ tầng đơn. Với một đường trục MPLS, thông tin VPN chỉ được xử lý tại một điểm ra vào. Các gói mang nhãn MPLS đi qua một đường trục và đến điểm ra đúng của nó. Kết hợp MPLS với MP-BGP (Multiprotocol Border Gateway Protocol) tạo ra các dịch vụ VPN dựa trên nền MPLS (MPLS-based VPN) dễ quản lý hơn vớ sự điều hành chuyển tiếp để quản lý phía VPN và các thành viên VNP, dịch vụ MPLS-based VPN còn có thể mở rộng để hỗ trợ hàng trăm nghìn VPN. - Giảm tải trên mạng lõi: Các dịch vụ VPN hướng dẫn cách MPLS hỗ trợ mọi thông tin định tuyến để phân cấp. Hơn nữa, có thể tách rời các định tuyến Internet khỏi lõi mạng cung cấp dịch vụ. Giống như dữ liệu VPN, MPLS chỉ cho phép truy xuất bảng định tuyến Internet tại điểm ra vào của mạng. Với MPLS, kỹ thuật lưu lượng truyền ở biên của AS được gắn nhãn để liên kết với điểm tương ứng. Sự tách rời của định tuyến nội khỏi định tuyến Internet đầy đủ cũng giúp hạn chế lỗi, ổn định và tăng tính bảo mật. 19 - Khả năng điều khiển lƣu lƣợng: MPLS cung cấp các khả năng điều khiển lưu lượng để sử dụng hiệu quả tài nguyên mạng. Kỹ thuật lưu lượng giúp chuyển tải từ các phần quá tải sang các phần còn rỗi của mạng dựa vào điểm đích, loại lưu lượng, thời gian,… 1.3. Các thành phần cơ bản Chuyển mạch nhãn Đa giao thức 1.3.1. Định tuyến Cơ bản Định tuyến truyền thống Trong các môi trường định tuyến truyền thống, một gói tin được chuyển đi thông qua một mạng trên cơ sở hop-by-hop sử dụng các giao thức cổng nội bộ (IGP), như giao thức Thông tin Chuyển mạch (Routing Information Protocol – RIP) và Cơ sở Đường dẫn Ngắn nhất Mở (Open Shortest Path First – OSPF), hoặc các giao thức Cổng ngoài (EGP), như Giao thức Cổng Biên (Border Gateway Protocol – BGP). Điều này được thực hiện đến các địa chỉ đích Lớp 3 trên bảng bảng định tuyến cho điểm đến (hop) tiếp theo. Để lọc ra điểm đến, mỗi bộ định tuyến mà gói tin đi qua cần phải thực hiện việc tìm kiếm định tuyến, dựa vào các địa chỉ đích Lớp 3 trên mào đầu IP. Điều này cần phải thực hiện để quyết định điểm tiếp theo của gói tin trên đường đi của nó để chuyển nó đến điểm cuối cùng. Các địa chỉ đích Lớp 2 sau đó được thay thế cùng với địa chỉ Lớp 2 của điểm tiếp theo, và địa chỉ Lớp 2 của nguồn được thay thế bằng địa chỉ Lớp 2 của định tuyến hiện tại, để lại các địa chỉ Lớp 3 của nguồn và đích cho điểm tiếp theo để thực hiện việc tìm kiếm định tuyến của chính nó trên gói tin. Quá trình này phải được lặp lại tại mỗi điểm để chuyển gói tin đến điểm cuối. Hình 1.3: Ví dụ về chuyển mạch truyền thống Tại hình 1.3, để chuyển các gói tin đến Định tuyến F, Định tuyến C sẽ chỉ tham khảo các địa chỉ đích của Định tuyến F. Định tuyến C sẽ quyết định tuyến tốt nhất dựa vào các thuộc tính được định nghĩa cho IGP cụ thể. Nếu định tuyến sử dụng RIP, tuyến có tổng nhỏ nhất các điểm chuyển tiếp đến đích sẽ được ưu tiên coi như là tuyến tốt nhất, tổng số các điểm chuyển tiếp không vượt quá 15. Nếu IGP là OSPF, tổng giá trị tích