Ứng dụng công nghệ MPLS vào xây dựng mạng riêng ảo VPN

hử nghiệm: Gửi một gói điều khiển từ điểm tắc nghẽn tới một hoặc tất cả các nút nguồn. Gói này sẽ làm dừng hoặc giảm tốc độ truyền gói tin từ nguồn và hạn chế tổng số gói tin trên mạng. Phương pháp này làm tăng thêm lưu lượng trên mạng trong khi xảy ra tắc nghẽn. Dựa vào các thông tin định tuyến: các thuật toán định tuyến như của APANET cung cấp các thông tin trễ liên kết đến các nút khác. Điều này sẽ ảnh hưởng đến quyết định định tuyến. Thông tin này cũng có thể được sử dụng để tác động vào tốc độ tạo ra các gói mới. Vì các thông tin trễ này cũng chịu ảnh hưởng bởi các quyết định định tuyến, chúng có thể thay đổi rất nhanh để việc điều khiển tắc nghẽn đạt hiệu quả. Đưa vào sử dụng một gói tin thăm dò end-to-end. Theo cách này, một gói có thể được gán thời gian để đo lường trễ giữa hai điểm đầu – cuối nhất định. Phương pháp này có điển bất lợi là làm tăng tải cho mạng. Cho phép các nút chuyển mạch gói thêm các thông tin tắc nghẽn cho gói. Có hai cách thực hiện: một nút có thể thêm thông tin tắc nghẽn cho các gói đang di chuyển theo chiều ngược lại với chiều tắc nghẽn. Các thông tin này đi đến nút nguồn một cách nhanh chóng và có thể làm giảm luồng gói đi vào trong mạng. Cách khác, một nút có thể thêm thông tin tắc nghẽn vào các gói đang di chuyển cùng chiều với chiều tắc nghẽn. Đích sẽ yêu cầu nguồn điều chỉnh tải hoặc gửi trả tín hiệu (báo nhận) trở lại nguồn trong các gói đang đi theo hướng ngược lại. b. Vấn đề định tuyến trong mạng chuyển mạch gói Định tuyến (Routing) là sự lựa chọn một tuyến đường để truyền một đơn vị dữ liệu từ trạm nguồn đến trạm đích của nó. Kỹ thuật định tuyến có ảnh hưởng rất lớn đến kỹ thuật điều khiển lưu lượng. Việc lựa chọn kỹ thuật định tuyến phù hợp sẽ góp phần hạn chế tắc nghẽn, cân bằng tải cho mạng, sử dụng tài nguyên mạng một cách hợp lý… Các kỹ thuật định tuyến có khả năng này phải kể đến: kỹ thuật định tuyến động và định tuyến QoS. Kỹ thuật định tuyến động Kỹ thuật định tuyến động thực hiện việc lựa chọn tuyến để truyền các gói tin dựa trên thông tin trạng thái hiện thời của mạng. Các tuyến này có thể thay đổi khi topo mạng hoặc lưu lượng trên mạng thay đổi . Các thông tin định tuyến (như: trạng thái đường truyền, độ trễ truyền dẫn, mức độ lưu thông, các tài nguên khả dụng…) phục vụ cho quá trình định tuyến được cập nhật vào trong các bảng định tuyến và có đáp ứng thời gian thực nhằm tránh tắc nghẽn cũng như tối ưu hiệu năng của mạng. Các thông tin trạng thái định tuyến động được trao đổi và cập nhật theo các giao thức định tuyến. Hai kỹ thuật được sử dụng phổ biến trong định tuyến động là: định tuyến vectơ khoảng cách (DVA) và định tuyến trạng thái liên kết (LSA). Định tuyến vectơ khoảng cách Trong kỹ thuật định tuyến vectơ khoảng cách, mỗi router sẽ duy trì một bảng định tuyến trong đó đưa ra khoảng cách tốt nhất đã biết tới đích và đường đi đến đích đó. Các bảng này còn được cập nhật các thông tin mới nhất của mạng (như sự thay đổi của các nút lân cận). Trong kỹ thuật định tuyến vectơ khoảng cách, trễ truyền dẫn được cập nhật bằng cách đo đạc theo chu kỳ trễ truyền dẫn giữa các nút. Về nguyên tắc, không thể tất cả các nút đều tiến hành đo giá trị trễ của mình đến tất cả các nút còn lại trên mạng. Các nút sẽ tiến hành đo trễ từ nó tới một số nút, sau đó nó gửi các thông tin mới đo được này đến các nút khác, ngược lại, các nút khác cũng phải gửi thông tin mới đến cho nó. Để tính được trễ truyền dẫn giữa hai nút không thể đo trực tiếp sử dụng phương pháp “ước lượng trễ”. Nhận xét: định tuyến vectơ khoảng cách bước đầu đã đáp ứng được khả năng ngăn chặn trước tình trạng tắc nghẽn toàn mạch do luôn cập nhật các thông tin về hiện trạng của mạng ( như topo mạng, trễ truyền dẫn giữa các nút…) làm cơ sở cho quyết định chọn tuyến. Tuy nhiên, nó vẫn còn có những hạn chế như : đáp ứng của nó với các sự cố mạng thường chậm (đây là đặc điểm chung của kỹ thuật định tuyến thích nghi). Ngoài ra, thời gian hội tụ của bài toán là rất lớn, ảnh hưởng xấu đến kết quả định tuyến trên mạng, gây tắc nghẽn cục bộ và mất dữ liệu. Định tuyến trạng thái liên kết. Bản chất của định tuyến trạng thái liên kết là mỗi router sẽ xây dựng bên trong nó một sơ đồ cấu trúc mạng. Kỹ thuật định tuyến trạng thái liên kết được thực hiện thông qua 5 bước: Tìm hiểu các nút lân cận và biết được địa chủ mạng của chúng. Đo lường độ trễ hay “giá” (tiêu chuẩn tối ưu) đến các nút lân cận. Xây dựng một gói tin thông báo tới các nút khác về giá trị mà nó với đo đạc được. Gửi các thông tin này đến các router khác trong mạng. Sau khi nhận được thông tin, các router sẽ tiến hành tính toán các đường dẫn tối ưu. Nhận xét: Kỹ thuật định tuyến trạng thái liên kết tuy đòi hỏi nhiều thời gian xử lý trên mỗi router nhưng lại giảm được sự tiêu thụ băng thông của mạng do các router không cần thiết phải gửi toàn bộ bảng định tuyến của mình lên mạng. Nó có đáp ứng nhanh với sự thay đổi hiện trạng của mạng cũng như các luồng lưu thông trên mạng. Cũng như kỹ thuật định tuyến vectơ khoảng cách, quyết định định tuyến luôn dựa vào hiện trạng của mạng. Vì vậy nó có khả năng hỗ trợ việc điều khiển luồng lưu thông. Tuy nhiên, kỹ thuật định tuyến trạng thái liên kết cũng bộc lộ một số nhược điểm, đặc biệt là việc đo lường trễ. Nếu đo lường trễ bao hàm tải dẫn đến lưu lượng trên mạng không ổn định. Nhưng nếu đo lường trễ không bao hàm tải sẽ không bám sát hiện trạng thực của mạng. Ngoài ra, quyết định chọn tuyến phức tạp, làm gia tăng tải trên mạng. * Nhận xét chung về định tuyến động: Trong kỹ thuật định tuyến động, việc đưa ra quyết định chọn tuyến luôn dựa vào hiện trạng tại thời điểm gần nhất của mạng. Nhờ vậy, nó có khả năng điều khiển luồng lưu lượng, tránh việc các luồng này đổ vào vùng có khả năng xảy ra tắc nghẽn cao, góp phần giảm thiểu tắc nghẽn trên mạng. Tuy nhiên, đây là kỹ thuật định tuyến đơn mục tiêu nên với các gói tin của các dịch vụ khác nhau có cùng địa chỉ nguồn và địa chỉ đích sẽ có cùng một con đường đến đích, dẫn đến luồng lưu lượng trên tuyến là rất lớn, dễ xảy ra tắc nghẽn khi số lượng dịch vụ yêu cầu được phục vụ tăng nhanh, khó đảm bảo chất lượng cho tất cả các loại dịch vụ. Định tuyến QoS Như đã nói ở trên, kỹ thuật định tuyến động đã bám sát hiện trạng của mạng khi đưa ra quyết định định tuyến. Đây là một cải tiến đáng kể góp phần giải quyết và ngăn chặn khả năng tắc nghẽn, nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng. Tuy nhiên, phương pháp định tuyến này khó có thể đáp ứng được sự gia tăng của các dịch vụ thời gian thực cũng như các yêu cầu khác nhau của mỗi dịch vụ được cung cấp. Để đáp ứng được yêu cầu này phải sử dụng các biện pháp kỹ thuật khác nhau để có thể điều khiển truy nhập, chia sẻ liên kết, bộ đệm, tài nguyên mạng… Trong đó, một kỹ thuật quan trọng góp phần cung cấp các dịch vị đảm bảo chất lượng theo yêu cầu là kỹ thuật định tuyến QoS. *Định nghĩa: Kỹ thuật định tuyến QoS là kỹ thuật lựa chọn tuyến cho các luồng hoặc kết nối với điều kiện thoả mãn một vài thông số (tiêu chuẩn tối ưu) đặc trưng cho mức chất lượng dịch vụ yêu cầu và sử dụng tài nguyên tối ưu. Định tuyến QoS được sử dụng cho các ứng dụng nhạy cảm với QoS hay yêu cầu QoS. Cũng giống như các bài toán định tuyến nói chung, định tuyến QoS có hai chức năng chính: Cập nhật thông tin định tuyến (thông tin trạng thái) và đảm bảo thông số đó luôn được cập nhật. Quyết định chọn tuyến theo những tiêu chuẩn tối ưu nào để tìm ra tuyến khả dụng cho kết nối đảm bảo các yêu cầu QoS. Kết quả của một bài toán định tuyến nói chung, định tuyến QoS nói riêng chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố: các tiêu chuẩn tối ưu, thuật toán sử dụng trong định tuyến… Vậy khi triển khai xây dựng mạng thế hệ mới NGN thì phải cần bổ sung kỹ thuật lưu lượng nào cho phù hợp với yêu cầu dịch vụ cũng như dễ dàng hơn trong quản lý mạng và giảm chi phí khai thác đem lại lợi nhuận cao nhất? Câu hỏi này sẽ ít nhiều được giới thiệu trong phần sau. II.3.2. Yêu cầu bổ sung kỹ thuật lưu lượng cho mạng lõi NGN Như ta đã biết lưu lượng đổ qua mạng NGN khác hẳn với mạng thông thường. Mạng NGN với lưu lượng lớn và có sự biến động lớn về tốc độ, chất lượng và mức độ ưu tiên do nhu cầu của từng loại khách hàng trong mạng là khác nhau tại các thời điểm. Chính vì vậy một nhu cầu tất yếu là phải có kỹ thuật hỗ trợ luồng lưu lượng này nhằm đảm bảo tiêu chí ban đầu của mạng đặc biệt là trong điều kiện mạng chưa thể đáp ứng đủ nhu cầu như hiện nay. IETF đã đưa ra nhiều mô hình và cơ chế dịch vụ cho việc cung cấp QOS trên IP. Đáng chú ý là các mô hình tích hợp dịch vụ như IntServ/RSVP, mô hình phân chia dịch vụ như DiffServ và kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. Trong đó MPLS là một công nghệ truyền thông mới tiên tiến cho phép cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau với mức chất lưọng khác nhau với đòi hỏi khác nhau. MPLS thể hiện nhiều đặc tình như kỹ thuật điêu khiển lưu lượng, tái định tuyến nhanh, khôi phục đưòng … cho phép mạng cung cấp chất lượng tổng thể cho các dịch vụ. Vậy công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS trở nên hữu ích với mạng IP như thế nào? Nó giải quyết vấn đề nào của mạng NGN? Những câu hỏi này sẽ lần lượt giải đáp trong chương III. Chương III Kỹ thuật điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS Như được đề cập trong chương II, xây dựng mạng viễn thông thế hệ mới NGN đáp ứng đa dạng yêu cầu chất lượng dịch vụ cũng như đơn giản và linh hoạt rong quản lý mạng đòi hỏi phải giải quyết một số vấn đề không nhỏ cho mạng gói truyền thống. Một trong các vấn đề đó là bài toán lưu lượng trong mang thế hệ sau. Cùng với sụ phát triển cua công nghệ truyền thông nói riêng và công nghệ chuyển mạch nnhẫn đa giao thức MPLS ( Multi Protocol Label Switching) nói riêng như một giải pháp hữu dụng giải quyết hạn chế của mạng IP hiện thời. MPLS không thay thế hoàn toàn kỹ thuật định truyến hiện thời mà nó tồn tại song hành và kể cả những kỹ thuật định tuyến trong tương lai cung cấp khả năng chuyển tiếp dữ liệu tốc độ cao giữa các Router chuyển mạch nhãn với nhau. Song song với đó MPLS với việc quản lý lưu lượng linh động và hiệu quả cho các loại dịch vụ khác nhau cho phép nhà cung cấp mạng điều hành lưu thông tốt hơn. III.1. Giới thiệu chung về kỹ thuật lưu lượng III.1.1. Kỹ thuật lưu lượng là gì? Kỹ thuật lưu lượng là cơ chế thủ tục được áp dụng vào mạng để tối ưu hoá mạng đảm bảo yêu cầu chất lượng phục vụ và phân phói tài nguyên hợp lý. Có hai vấn đề trọng tâm trong kỹ thuật lưu lượng ở mạng MPLS, dó là: Vấn đề đo lường lưu thông. Vấn đề điều khiển lưu thông. III.1.2. Sự cần thiết của kỹ thuật điều khiển lưu lượng Điều khiển lưu lương trong mạng Viễn thông nói chung và mạng chuyển mạch gói nói riêng nhằm hai định hướng, Thứ nhất đó là định hướng tài nguyên, liên quan tới việc cung cấp tài nguyên mạng (đường truyền, băng thông…) một cách có hiệu quả để từ đó tối ưu hoá quá trình khai thác mạng. Định hướng thứ hai là hỗ trợ các loại lưu thông khác nhau xuất phát từ nhu cầu người dùng. Tại sao kỹ thuật lưu lượng lại cần thiết? Thực tế ngày nay có rất nhiều loại khách hành khác nhau có yêu cầu khác nhau về chất lượng, tốc độ, mức độ ưu tiên của cùng một loại dịch vụ hoặc giữa các dịch vụ khác nhau. Hơn nữa nhu cầu truyền thông của khách hàng tại các thời điểm khác nhau là hoàn toàn khác nhau. Chính vì vậy lưu lượng trên mạng là không đồng đều tại các thời điểm của ngày, của tháng, của năm. Đứng về góc độ mạng, đầu tư xây dựng và mở rộng một mạng truyền thông cần chi phí rất lớn. Do đó đầu tư cho một mạng có khả nang phục vụ tốt tại thời điểm tải cao là rất lãng phí. Từ hai vấn đề nói trên việc tìm các giải pháp kỹ thuật tối ưu hoá quá trình khai thác mạng bảo đảm cung cấp dịch vụ tốy nhất với chi phí nhỏ nhất là cần thiết. III.1.2.1. Mạng chuyển mạch gói IP không có điều khiển lưu lượng Trong một mạng chuyển mạch gói, một nút mạng A không chỉ thực hiện trao đổi dữ liệu với một mà còn trao đổi với nhiều nút mạng khác có kết nối trực tiếp với nó (xét ở mức điểm - điểm). Nghĩa là, tại cùng một thời điểm có thể có nhiều nút mạng cùng đổ dữ liệu vào nút A. Dung lượng bộ đệm , khả năng xử lý cũng như băng thông đầu ra của nút A là có hạn, một số gói tin gói tin gửi đến nút A có thể bị huỷ bỏ. Các nút mạng có gói tin bị loại bỏ tại A sẽ phải truyền lại các gói đó cùng các gói tin mới. Điều này càng làm cho nút A trở nên quá tải. Cứ tiíep tục như vậy, không chỉ nút A quá tải mà băng thông liên kết cũng không đủ đáp ứng nhu cầu, dẫn đến mạng bị “khóa cứng”.Để khắc phục ta có một số giải pháp được đưa ra để hạn chế điều này: Tăng dung lượng bộ đệm tại nút A để nó có khả năng lưu trữ được toàn bộ các gói tin từ các nút mạng gửi tới. Một vấn đề mới nảy sinh trong trường hợp này là trễ xử lý tại nút mạng. Mặt khác, nếu không có cơ chế xử lý ưu tiên cho các gói tin thì không thể đảm bảo QOS theo yêu cầu. Ta cũng khó có thể xác định được kích thước của bộ đệm là bao nhiêu thì “đủ”. Giải pháp này không khả thi. Tăng cả kích thước bộ đệm cũng như khả năng xử lý của nút mạng để giảm trễ xử lý. Khi đó ta phải tăng năng lực truyền dẫn ở phía đầu ra của nút mạng cũng như khả năng xử lý của các nút mạng khác trên mạng. Điều này có nghĩa là phải tăng năng lực của toàn mạng. Giải pháp không khả thi vì ta khó có thể xác định được yêu cầu tối đa và chi phí xây dựng mạng sẽ quá lớn. Như vậy, ta cần phải có một giải pháp kỹ thuật tác động vào luồng lưu lượng - điều khiển lưu lượng để tối ưu hoá quá trình khai thác mạng, đảm bảo sử dụng hiệu quả tài nguyên mạng để cung cấp các dịch vụ đảm bảo đạt chất lượng theo yêu cầu. Công nghệ nào giải quyết được vấn đề này. III.1.2.2. Kỹ thuật lưu lượng bằng công nghệ MPLS Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức kết hợp với giải pháp định tuyến ràng buộc nhằm tìm đường đi theo yêu cầu của luồng lưu lượng và tài nguyên hiện có của mạng nên nó tránh được vấn đề tắc nghẽn khi có quá nhiều lưu lượng đổ vào một lien kết mà không có đủ tài nguyên. Rõ ràng giao thức IGP trong điều khiển lưu lượng IP không thể làm được điều này. Ngoài ra MPLS cho phép thiết lập đường dẫn giữa hai cặp nút với tỉ lệ thích hợp để giải quyết vấn đề cân bằng tải. Trong mạng MPLS đưa ra khái niệm đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP nên giải quyết vấn đề dao động lưu lượng trong mạng. Như vậy có thể thấy rằng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS rất phù hợp cho điều khiển lưu lượng lớn và phức tạp. Một khi triển khai mạng thế hệ sau NGN thì công nghệ mạng lõi được ưu tiên lựa chọn là MPLS vì những tính chất đặc trưng của nó. Các phần tiếp theo trong chương sẽ tập trung giải quyết kỹ thuật lưu lượng dùng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. III.2. Định tuyến để quản lý lưu lượng Kỹ thuật l−u l−ợng MPLS bao gồm ba thμnh phần chính đó lμ: Giao thức định tuyến IGP mở rộng : Mở rộng hỗ trợ thông tin về trạng thái mạng vμ cơ sở dữ liệu l−u trữ thông tin đó. Cơ chế định tuyến rμng buộc. Cơ chế báo hiệu thiết lập đ−ờng LSP trong mạng MPLS. Hình 3.1: Các thành phân của kỹ thuật lưu lượng MPLS. Khi trạng thái mạng thay đổi, giao thức định tuyến IGP mở rộng sẽ gửi các bản tin cập nhật để thông tin về trạng thái mạng tại mỗi nút bám sát vμo tμi nguyên mạng hiện có. Khi không có một yêu cầu l−u l−ợng mới hoặc dựa vμo chính sách quản trị, định tuyến rμng buộc sẽ dựa vμo các thông tin mới nhất có trong cơ sở dữ liệu để tìm đ−ờng đi thỏa mãn yêu cầu dịch vụ hay xây dựng bảng định tuyến QoS. Tiếp theo để đảm bảo tμi nguyên mạng vẫn còn trên đ−ờng đi vừa chọn d−ợc vμ giμnh tμi nguyên đó cho yêu cầu mới, các giao thức báo hiệu MPLS sẽ thực hiện việc thiết lập đ−ờng đi LSP qua mạng đáp ứng đòi hỏi của l−u l−ợng yêu cầu. Nếu đ−ờng đi đó không đủ tμi nguyên để đáp ứng yêu cầu nμy, định tuyến rμng buộc sẽ đ−ợc thông báo để tính toán lại một đ−ờng khác hay thực hiện các thao tác liên quan đến chính sách quản trị ( ví dụ : Thỏa thuận lại giữa khách hμng vμ nhμ cung cấp dịch vụ, chấp nhận chỉ đáp ứng với mức chất l−ợng dịch vụ thấp hơn yêu cầu). Quá trình kiểm tra tμi nguyên hiện có để đáp ứng yêu cầu QoS đ−ợc gọi lμ quá trình điều khiển thu nhận (Admission Control). Sau khi đ−ờng LSP đã đ−ợc thiết lập qua mạng, tμi nguyên hiện có của mạng sẽ thay đổi vμ cập nhật vμo cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết. III.2.1.Các thành phần trong mạng MPLS MPLS cung cấp nhiều cải tiến mới đối với việc định tuyến IP trong quỏ trỡnh chuyển tiếp cỏc gúi. Những cải tiến này giống như kỹ thuật lưu lượng và chất lượng dịch vụ đó được sử dụng trong ATM. Cỏc thành phần khỏc của giao thức MPLS cho phộp nú thực hiện cỏc chức năng ở mức độ cao hơn và thụng minh hơn cỏc cụng nghệ hiện nay. Nú cũng cung cấp kiểu chuyển tiếp gúi từ nguồn tới đớch hiệu quả hơn phương thức định tuyến từng chặng được sử dụng trong phương phỏp định tuyến truyền thống. Nhiều thành phần của nú là sự mở rộng của cỏc kỹ thuật hiện cú, như việc mở rộng đó được thực hiện đối với giao thức định tuyến hiện cú. Thờm vào đú, chức năng LSR/ LER cú thể được đưa vào chuyển mạch ATM hoặc chuyển mạch quang đơn giản bằng phần mềm nõng cấp. Một lợi ớch nữa mà MPLS cung cấp là việc nõng cấp giao thức cú thể thực hiện dễ dàng vỡ cỏc thành phần điều khiển và chuyển tiếp là riờng biệt. Thành phần chuyển tiếp tương ứng với việc truyền gúi dựa trờn bảng định tuyến. Thành phần điều khiển tương ứng với việc kiến tạo và duy trỡ bảng định tuyến, cũng như đang như liờn kết với cỏc thành phần điều khiển của cỏc nỳt khỏc để truyền thụng tin định tuyến. Nhón MPLS Nhón là phần tiờu đề thu gọn của một gúi IP, nú bao gồm cỏc thụng tin cần thiết để chuyển tiếp gúi từ nguồn tới đớch. Khụng giống như tiờu đề IP, nú khụng bao gồm địa chỉ IP, đỳng hơn là một giỏ trị bằng số được thoả thuận bởi hai nỳt MPLS để chỉ thị một kết nối dọc LSP. Nhón cú độ dài cố định và ngắn. Nhón được gỏn vào một gúi cụ thể sẽ đại diện cho một FEC mà gúi được gỏn. Trong một số phương thức truyền, cú nhiều nhón hiện nay mà cú thể được sử dụng bởi cỏc nỳt MPLS khi đang thực hiện chuyển tiếp gúi, như trường nhận diện kờnh ảo và trường nhận diện đường ảo ATM (VPI/ VCI) và nhận diện kết nối liờn kết dữ liệu của Frame relay Một nhón bao gồm 4 byte và nằm giữa tiờu đề lớp 2 và tiờu đề IP trong cỏc gúi. 32-bit(4byte) của nhón bao gồm cỏc trường: + 20-bit trường nhón bao gồm cỏc giỏ trị thực của nhón. + 3-bit trường lớp dịch vụ (CoS) hỗ trợ việc xỏc định mức ưu tiờn truyền. + 1-bit trường ngăn xếp ( S) hỗ trợ thứ bậc nhón. + 8-bit trường thời gian sống (TTL) mà chức năng như là bộ đếm bước nhảy IP thụng thường. Hình 3.2: Khuôn dạng nhãn MPLS Ngăn xếp nhón Ngăn xếp nhón xuất hiện sau lớp tiờu đề lớp liờn kết dữ liệu, nhưng trước mọi tiờu đề lớp mạng. Phần đầu của ngăn xếp nhón xuất hiện sớm nhất trong gúi (gần với tiờu đề lớp mạng), và phần cuối cựng xuất hiện muộn nhất (gần với tiều đề lớp liờn kết dữ liệu). Gúi dữ liệu lớp mạng đi theo cổng vào chồng nhón mà cú bit S đó lập. Trong một khung liờn kết dữ liệu, vớ dụ như giao thức điểm điểm (PPP), ngăn xếp nhón xuất hiện giữa tiờu đề IP và tiờu đề liờn kết dữ liệu. Đối với khung IEEE 802, ngăn xếp nhón xuất hiện giữa tiờu đề IP và tiờu đề điều khiển liờn kết logic. Nếu MPLS được sử dụng trờn dịch vụ mạng kết nối định hướng, một cỏch sắp xếp khỏc cú thể được thực hiện, như trong hỡnh 3. Đối với cỏc tế bào ATM, giỏ trị nhón trong phần ngăn xếp nhón cao nhất được đặt vào trong trường nhận diện VPI/VCI của tế bào ATM. Đường chuyển mạch nhón LSP Đường chuyển mạch nhón là tuyến tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dựng để chuyển tiếp gúi của một FEC nào đú sử dụng cơ chế hoỏn đổi nhón. LSP được thiết lập một lần mà sau đó mỗi gói được ấn định vào mỗi một LSP tương ứng mà không cần thiết lập lại thủ tục định tuyến. MPLS cung cấp 2 phương thức sau để thiết lập một LSP: Định tuyến từng chặng: Mỗi LSR lựa chọn riờng một bước nhảy tiếp tiếp theo cho FEC nhất định. Phương thức này giống với phương thức được lựa chọn trong mạng IP. LSR sử dụng mọi giao thức định tuyến cú sẵn như OSPF, giao diện giữa cỏc mạng riờng ATM. Tuỳ chọn này cung cấp một vài ưu điểm của MPLS, bao gồm việc chuyển mạch nhanh bằng nhón, khả năng để sử dụng ngăn xếp nhón và cỏch xử lý gúi từ cỏc FEC khỏc đang đi trờn cựng một tuyến. Định tuyến hiện: Định tuyến hiện giống với định tuyến nguồn. LSR lối vào chỉ định cỏc nỳt mà ER-LSP đi qua. Đường được chọn cũng cú thể khụng tuyệt đối. Dọc theo đường được chọn, tài nguyờn được duy trỡ để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho lưu lượng dữ liệu. Điều này làm giảm kỹ thuật lưu lượng trong toàn mạng và cỏc dịch vụ khỏc cú thể được cung cấp dựa trờn cỏc chớnh sỏch hoặc cỏc phương thức quản lý mạng. Bộ định tuyến biờn chuyển mạch nhón LER Bộ định tuyến biờn chuyển mạch nhón LER là thiết bị hoạt động tại biờn của mạng truy nhập và mạng MPLS. LER là một bộ định tuyến lớp 3, chuyển mạch ATM hoặc chuyển mạch Frame relay mà hỗ trợ MPLS. LER hỗ trợ nhiều cổng được kết nối tới cỏc mạng khỏc nhau (như Frame relay, ATM hoặc Ethernet) và chuyển tiếp lưu lượng này tới mạng MPLS sau khi thiết lập đường chuyển mạch nhón, bằng việc sử dụng giao thức phõn bổ nhón tại lối vào và phõn bổ lưu lượng trở lại mạng truy nhập tại lối ra. LER cú vai trũ rất quan trọng trong việc gỏn và tỏch nhón khi lưu lượng đi vào hoặc đi ra trong mạng MPLS và thiết lập đường chuyển mạch nhón LSP Bộ định tuyến chuyển mạch nhón LSR Bộ định tuyến chuyển mạch nhón LSR là bộ định tuyến tốc độ cao trong mạng lừi MPLS mà tham gia vào việc thiết lập đường chuyển mạch nhón LSP bằng việc sử dụng cỏc giao thức phõn bổ nhón thớch hợp và chuyển mạch lưu lượng tốc độ cao dựa trờn đường đó thiết lập. LSR cú thể kết nối tới LER hoặc LSR khỏc. Hình 3.3: Cáu trúc miền MPLS Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equivalent Classes) FEC cú thể được cho là một tập hợp cỏc gúi mà được chuyển tiếp trờn cựng một đường đi qua mạng. FEC cú thể bao gồm tất cả cỏc gúi mà địa chỉ đớch của nú tương ứng với tiền tố mạng IP, hoặc cỏc gúi mà thuộc một ứng dụng riờng biệt giữa một mỏy tớnh nguồn và một mỏy tớnh đớch. Cỏc FEC thường được tạo thành bởi cỏc thụng tin thu được từ một IGP, vớ dụ như OSPF hoặc hệ thống ISIS theo minh hoạ theo sơ đồ hình 3.4. Hỡnh 3.4 : Minh hoạ lớp chuyển tiếp tương đương Bảng cơ sở dữ liệu nhón LIB Mỗi FEC yờu cầu một nhón riờng biệt. LER lối vào liệt kờ cỏc FEC với cỏc nhón tương ứng của chỳng vào trong một bảng, được biết như là bảng cơ sở dữ liệu nhón LIB. LIB là bảng chuyển tiếp nhón cú chứa thụng tin về nhón đầu vào, nhón đầu ra, giao diện đầu ra và địa chỉ bước nhảy tiếp theo. Cỏc thành phần MPLS được sử dụng cỏc LIB riờng biệt. LER lối vào gỏn nhỏn, LSR hoỏn đổi nhón và LER lối ra tỏch nhón. LSP thứ hai mà đi trờn cựng một tuyến về hướng đối diện cú thể yờu cầu việc thiết lập thờm LIB lối vào cho mỗi thành phần. Vỡ vậy, LER cú thể gỏn nhón cho LSP thứ nhất nhưng tỏch nhón đối với LSP thứ hai. Hoạt động của miền MPLS Mạng MPLS hoặc mạng Internet bao gồm một tập hợp cỏc nỳt, được gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhón LSR, mà cú khả năng chuyển mạch và định tuyến cỏc gúi dựa trờn một nhón được gỏn vào mỗi gúi. Cỏc nhón xỏc định một luồng cỏc gúi giữa 2 điểm đầu cuối hoặc giữa một điểm nguồn với một nhúm cỏc điểm đớch trong trường hợp đa hướng. Đối với mỗi luồng cụ thể, một đường xỏc định đi qua mạng của LSR được xỏc định. Vỡ vậy, MPLS là cụng nghệ kết nối định hướng. Liờn quan với mỗi lớp chuyển tiếp tương đương FEC là cỏc đặc tớnh lưu lượng mà xỏc định cỏc yờu cầu chất lượng dịch vụ cho luồng đú. LSR khụng cần kiểm tra hoặc xử lý tiờu đề IP, mà chỉ đơn giản chuyển tiếp mỗi gúi dựa trờn cỏc giỏ trị nhón của nú. Do vậy, quỏ trỡnh chuyển tiếp đơn giản hơn với bộ định tuyến IP. Để hiểu được hoạt động của MPLS, chỳng ta cần phải hiệu được mối liờn hệ hoạt động trong FEC, LIB và nhón. * Trỡnh tự hoạt động như sau: 1). Trước khi định tuyến và phõn bổ gúi trong một FEC nhất định, đường chuyển mạch nhón LSP phải được xỏc định cỏc tham số chất lượng dịch vụ QoS dọc theo đường truyền phải được thiết lập. Cỏc tham số QoS xỏc định: (1). Cú bao nhiờu tài nguyờn đi qua đường truyền. (2) Chớnh sỏch loại bỏ và chớnh sỏch hàng đợi nào thiết lập tại mỗi LSR cho cỏc gúi trong FEC này. Để thực hiện cỏc nhiệm vụ này, hai giao thức được sử dụng để trao đổi thụng tin cần thiết giữa cỏc bộ định tuyến. Một giao thức định tuyến trong phạm vi miền, như OSPF, được sử dụng để trao đổi thụng tin định tuyến. Cỏc nhón phải được gỏn tới cỏc gúi cho một FEC cụ thể. Vỡ việc sử dụng cỏc nhón duy nhất sẽ ảnh hưởng tới việc quản lý và hạn chế số lượng cỏc nhón thớch hợp, cỏc nhón chỉ cú ý nghĩa nội bộ. Người điều hành mạng cú thể chỉ rừ cỏc tuyến hiện bằng nhõn cụng và gỏn cỏc giỏ trị nhón tương ứng. Lần lượt, một giao thức được sử dụng để xỏc định tuyến và thiết lập cỏc giỏ trị giữa LSR lõn cận. Một trong hai giao thức cú thể sử dụng cho mục đớch này là: giao thức phõn bổ nhón (LDP) hoặc phiờn bản mới của giao thức RSVP. 2). Một gúi đi vào miền MPLS qua bộ định tuyến biờn chuyển mạch nhón LER lối vào, ở đú nú được xử lý để xỏc định dịch vụ lớp mạng nào nú yờu cầu và xỏc định đặc điểm QoS của nú. LER lối vào gỏn gúi này tới một FEC cụ thể và vỡ vậy nú đi qua một LSP cụ thể, LER lối vào gỏn một nhón tương ứng cho gúi và chuyển tiếp gúi. Nếu khụng cú LSP đư