Luận văn Nghiên cứu mô phỏng đánh giá chất lượng dịch vụ trên mạng MPLS
1
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
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hà Nội - 2009
2
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
...........................................................................................................1
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ....................................................................................7
DANH MỤC CÁC BẢNG .........................................................................................9
MỞ ĐẦU
.........................................................................................................10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC .11
1.1. Khái quát về Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS...............................11
1.1.1. Giới thiệu .................................................................................................11
1.1.2. Vấn đề của mạng IP và ATM ...................................................................12
1.2. Công nghệ Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS)................................14
1.2.1. Sự ra đời của MPLS .................................................................................14
1.2.2. Một số đặc điểm của MPLS......................................................................15
1.2.3. Một số ưu điểm của MPLS.......................................................................17
1.3. Các thành phần cơ bản Chuyển mạch nhãn Đa giao thức.........................20
1.3.1. Định tuyến Cơ bản....................................................................................20
1.3.2. Các Khái niệm Cơ sở................................................................................22
1.4. Các Thành phần điều khiển hoạt động của Hệ thống MPLS ....................25
1.4.1. Thành phần chuyển tiếp chuyển mạch nhãn..............................................25
1.4.2. Các thiết bị cơ bản của MPLS ..................................................................28
1.4.3. Các Giao thức sử dụng trong MPLS .........................................................28
1.5. Các ứng dụng của Chuyển mạch nhãn Đa giao thức .................................30
CHƯƠNG 2: CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA
GIAO THỨC ..................................................................................34
2.1. Vấn đề Chất lượng dịch vụ (QoS) ...............................................................34
2.1.1. Chất lượng dịch vụ là gì ?.........................................................................34
2.1.2. Những lợi ích của QoS .............................................................................34
2.2. Các đặc tính QoS..........................................................................................36
2.2.1. Băng thông (bandwidth) ...........................................................................36
3
2.2.2. Độ trễ (delay) ...........................................................................................37
2.2.3. Độ trượt (Jitter) ........................................................................................37
2.2.4. Mất gói (loss) ...........................................................................................38
2.2.5. Hoạt động của QoS...................................................................................38
2.3. Các công nghệ QoS ......................................................................................39
2.3.1. Cơ chế Xử lý Lưu thông...........................................................................39
2.3.2. Các cơ chế cung cấp và thiết lập...............................................................41
2.3.3. Chất lượng................................................................................................43
2.4. Chất lượng dịch vụ trong MPLS.................................................................43
2.4.1. Kỹ thuật lưu lượng trước MPLS ...............................................................44
2.4.2. Kỹ thuật lưu lượng với MPLS ..................................................................44
2.5. MPLS và công nghệ định luồng...................................................................48
CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ ĐỊNH LUỒNG (STREAMING) ...........................50
3.1. Tổng Quan về Công nghệ Streaming Media...............................................50
3.1.1. Codecs – Nén dữ liệu ...............................................................................50
3.1.2. Luồng Video làm việc như thế nào ? ........................................................52
3.1.3. Các thiết bị của Hệ thống Luồng Video ....................................................53
3.1.4. Các Thông số mạng cần quan tâm ............................................................54
3.2. Bộ Mã hoá/Giải mã và các chuẩn định luồng Media..................................58
3.2.1. H.263 .......................................................................................................58
3.2.2. Tổng quan về MPEG-1.............................................................................60
3.2.3. Tổng quan MPEG-2 .................................................................................60
3.2.4. MPEG-4...................................................................................................61
3.3. Các giao thức Định luồng Video..................................................................66
3.3.1. Tổng quan về các giao thức. .....................................................................66
3.3.2. Real-Time Transport Protocol (RTP)........................................................67
3.3.3. Real-Time Control Protocol (RTCP) ........................................................69
3.3.4. Resource Reservation Protocol (RSVP)....................................................71
3.3.5. Real-Time Streaming Protocol .................................................................73
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRONG
ĐỊNH LUỒNG MPLS....................................................................77
4.1 Lựa chọn tiêu chí đánh giá chất lượng Định luồng Đa phương tiện..........77
4.1.1. Những Tiêu chuẩn Chất lượng Định luồng ...............................................77
4.1.2. Thiết lập các tiêu chí kiểm tra chất lượng định luồng................................80
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...........................................81
4
4.2 Xây dựng mô hình thực nghiệm mô phỏng Công nghệ định luồng trên
MPLS..........................................................................................................83
4.2.1. Phương pháp tiến hành .............................................................................83
4.2.2. Xây dựng mô hình thực nghiệm................................................................83
4.3 Xây dựng Phần mềm Đánh giá Chất lượng định luồng MPLS..................90
4.3.1. Phân rã Chức năng ...................................................................................90
4.3.2. Sơ đồ luồng dữ liệu ..................................................................................91
4.3.3. Lựa chọn Công cụ Lập trình.....................................................................93
4.3.4. Mô tả chi tiết các Module Chương trình ...................................................93
4.3.5. Kết xuất các Tiêu chí thời gian .................................................................97
4.3.6. Kết xuất Tiêu chí Chất lượng Hình ảnh, Âm thanh ...................................98
4.4 Kết quả và Đánh giá.....................................................................................99
4.4.1. Các tiêu chí thời gian..............................................................................100
4.4.2. Độ mất mát gói tin..................................................................................100
KẾT LUẬN .......................................................................................................109
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................110
PHỤ LỤC A .......................................................................................................111
PHỤ LỤC B .......................................................................................................115
PHỤ LỤC C .......................................................................................................119
5
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chế độ Truyền không đồng bộ
Giao thức Cổng biên
Lớp dịch vụ
ATM
BGP
CoS
Asynchronous Transfer Mode
Border Gateway Protocol
Class of Service
Constant Bit Rate
Ứng dụng phát ra các yêu cầu truyền có
tốc độ bit không đổi
CBR
Constraint-base routing LDP
Giao thức phân phối nhãn dùng định
tuyến dựa vào các ràng buộc
CR-LDP
Exterior Gateway Protocol
Giao thức Cổng ngoài
EGP
FEC
Forwarding Equivalence Class
Lớp tương đương về mặt chuyển tiếp.
Khái niệm của MPLS để chỉ việc phân
loại các gói tin về phương diện chuyển
tiếp
FEC to NHLFE Map
Ánh xạ từ FEC và NHLFE
FTN
Generalized Multiprotocol Label
Switching
Chuyển mạch nhãn Đa giao thức Tổng
quát hoá
GMPLS
Internet Engineering Task Force
Nhóm làm việc về các cơ cấu trên
IETF
Internet
Interior Gateway Protocol
Incoming Label Map
Giao thức Cổng Nội bộ
Ánh xạ Nhãn đến
IGP
IML
Label Distribution Protocol
Label Edge Router
Giao thức Phân phối nhãn
Định tuyến Nhãn Biên
Cơ sở thông tin nhãn
LDP
LER
Label Information Base
Label Switching Path
Label Switching Router
LIB
Tuyến Chuyển mạch nhãn
Định tuyến chuyển mạch nhãn
LSP
LSR
Multiprotocol Lambda Switching Chuyển mạch nhãn Đa giao thức dựa
MPLambdaS
vào Thông tin quang
Multiprotocol Label Switching
Moving Picture Experts Group
Chuyển mạch nhãn Đa giao thức
MPLS
MPEG
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
Next Hop Label Forwarding Mục Chuyển Nhãn cho điểm tiếp theo
Entry
NHLFE
NS
Network Simulation
Mô phỏng Mạng - Sản phẩm mô phỏng
của Phòng thí nghiệm Lawrence
Berkeley National Laboratory
Open Shortest Path First
Phương pháp lựa chọn định tuyến dựa
và đường đi ngắn nhất
OSPF
Pulse Code Modulator
Bộ điều chế xung mã
PCM
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
Routing Information Protocol
Resource Reservation Protocol
Giao thức Thông tin định tuyến
Giao thức Đặt trước Tài nguyên
RIP
RSVP
6
Real-Time Protocol
Giao thức Thời gian thực – Giao thức
vân chuyển chính của các Công nghệ
thời thực
RTP
Real-Time Control Protocol
Giao thức Điều khiển Thời gian thực
RTCP
RTSP
Real-Rime Streaming Protocol
Giao thức định luồng thời gian thực.
Giao thức mức ứng dụng của công nghệ
định luồng
Traffic Engineering
Time-To-Live
Kỹ thuật điều khiển lưu lượng
TE
Thời gian sống. Thường là thời gian tồn
tại của một gói tin trên đường truyền
TTL
Universal Datagram Protocol
Virtual Chanel
Giao thức Mô hình dữ liệu Tổng quát
UDP
VC
Kênh ảo. Khái niệm của ATM để chỉ
một tuyến dữ liệu
Virtual Chanel
Định danh mạch ảo
VCI
7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Định tuyến trong mạng IP.........................................................................12
Hình 1.2: Mô hình chồng lấn trên mạng IP/ATM .......................................................14
Hình 1.3: Ví dụ về chuyển mạch truyền thống............................................................20
Hình 1.4: Ví dụ về MPLS TE......................................................................................22
Hình 1.5: Định dạng nhãn MPLS chung ....................................................................23
Hình 1.6: Lớp liên kết dữ liệu ATM............................................................................23
Hình 1.7: Ngăn xếp nhãn. ..........................................................................................24
Hình 1.8: Minh hoạ lớp chuyển tiếp tương đương......................................................24
Hình 1.9: Giao thức LDP với các giao thức khác.......................................................29
Hình 1.10: Thủ tục báo hiệu trong RSVP. ..................................................................30
Hình 1.11: Mạng Nhà cung cấp dich vụ....................................................................30
Hình 1.12: IP over ATM với vấn đề N(N-1)/2.............................................................31
Hình 1.13: MPLS trên các mạng ATM đã tồn tại .......................................................32
Hình 1.14: Ánh xạ MPLS/ATM QoS...........................................................................32
Hình 2.1: Ví dụ về độ trượt ........................................................................................37
Hình 2.2: Mất gói trong mạng....................................................................................38
Hình 2.3: Mối liên hệ giữa Công nghệ định luồng và MPLS ......................................49
Hình 3.1: Truyền dữ liệu Video bằng phương pháp Download file Video...................52
Hình 3.2: Truyền Video theo phương pháp Luồng Video............................................53
Hình 3.3: Bộ đệm ra được sử dụng để lưu trữ truyền đẳng thời .................................53
Hình 3.4: Máy chủ gửi các luồng video riêng biệt đến mỗi điểm................................55
Hình 3.5: Multicast....................................................................................................55
Hình 3.6: Ethernet chuyển mạch cho truyền trên mạng LAN tín hiệu Video luồng .....56
Hình 3.7: Tín hiệu Video được định luồng thông qua Internet....................................57
Hình 3.8: Thâm nhập Video đã định luồng thông qua mạng truyền thông công cộng 57
Hình 3.9: Bộ mã hoá trong mã hoá H.263..................................................................59
Hình 3.10: Quá trình giải mã H.263 ..........................................................................60
Hình 3.11: Mô hình hệ thống MPEG-1 và MPEG-2...................................................61
Hình 3.12: Kiến trúc Dựa vào đối tượng (Object-Based) ...........................................63
Hình 3.13: Truyền dữ liệu đã định luồng....................................................................65
Hình 3.14: Các phiên bản của MPEG-4.....................................................................66
Hình 3.15: Các Giao thức Định luồng và ngăn xếp TCP/IP.......................................67
Hình 3.16: Đóng gói RTP ..........................................................................................68
Hình 3.17: Khuôn dạng Header RTP .........................................................................69
Hình 3.18: Gói tin RTCP Sender Report ....................................................................71
Hình 3.19: Kết hợp các yêu cầu RSVP Multicast........................................................72
Hình 3.20: Quy trình Yêu cầu RSVP ..........................................................................73
8
Hình 3.21: Kết nối điều khiển RTSP...........................................................................75
Hình 3.22: Kết nối RTSP............................................................................................76
Hình 3.23: Các trạng thái của RTSP[12]...................................................................76
Hình 4.1: Mô hình thực nghiệm.................................................................................87
Hình 4.2: Mô hình mô phỏng trên NS2.......................................................................88
Hình 4.3: Khuôn dạng file log....................................................................................89
Hình 4.4: Quy trình tiến hành thực nghiệm................................................................90
Hình 4.5: Phân rã Chức năng của Chương trình........................................................91
Hình 4.6: Sơ đồ luồng dữ liệu ....................................................................................92
Hình 4.7: Lưu đồ Thuật toán Mô phỏng Máy trạm Định luồng ..................................96
Hình 4.8: Lưu đồ Thuật toán Kết xuất các Tiêu chí thời gian.....................................98
Hình 4.9: Lưu đồ Thuật toán Kết xuất Tiêu chí Chất lượng Hình ảnh Âm thanh ........99
Hình 4.10: Độ mất mát gói tin toàn thể của 3 đoạn phim .........................................101
Hình 4.11: Độ mất mát gói tin của Phim Công viên kỷ Jura ( không MPLS)............103
Hình 4.12: Độ mất mát gói tin của Phim Ngài Bean ( không MPLS)........................103
Hình 4.13: Độ mất mát gói tin của Phim Aladdin và cây đèn thần (không MPLS)....104
Hình 4.14: Độ mất mát gói tin của Phim Công viên kỷ Jura (có MPLS)...................104
Hình 4.15: Độ mất mát gói tin của Phim Ngài Bean ( có MPLS)..............................105
Hình 4.16: Độ mất mát gói tin của Aladdin và cây đèn thần ( có MPLS)..................105
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 ...................................................................106
Hình 4.18: So sánh độ mất mát gói tin giữa 2 trường hợp (có MPLS và không MPLS)
của Phim Ngài Bean ...............................................................................106
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 ...................................................................107
Hình 4.20: So sánh Độ mất mát cực đại trên 2 hệ thống ..........................................107
Hình 4.21: So sánh Độ mất mát trung bình trên 2 hệ thống......................................108
9
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Các công nghệ chuyển mạch đa lớp...........................................................15
Bảng 2.1: Một số vấn đề gặp phải khi mạng không hỗ trợ QoS.................................35
Bảng 4.1 Các tiêu chí lựa chọn để đánh giá chất lượng định luồng ...........................82
Bảng 4.2 Khuôn dạng của file dữ liệu mã hóa............................................................85
Bảng 4.3 Các bộ phim lựa chọn và thể loại................................................................86
Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật của Phim Công viên kỷ Jura...........................................86
Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật của Phim Ngài Bean.......................................................86
Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật của Phim Aladin và Cây đèn thần...................................87
Bảng 4.7 Các Tham số của Mô hình thực nghiệm ......................................................87
Bảng 4.8 Các Module chức năng của Chương trình...................................................91
Bảng 4.9 Thống kê gói tin của Công viên kỷ Jura ....................................................102
Bảng 4.10 Thống kê gói tin của Ngài Bean..............................................................102
Bảng 4.11 Thống kê gói tin của Aladdin và cây đèn thần.........................................102
10
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.
11
CHƯƠNG 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
12
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 hoạt động theo cách thức định tuyến IP truyền
thống, mỗi node mạng (router) đều phải thực hiện hai chức năng chính: định tuyến
(routing) và chuyển tiếp (switching hoặc forwarding). Quá trình định tuyến và chuyển
tiếp này gặp phải ba hạn chế lớn:
- Phải dựa vào các giao thức định tuyến để phân bố thông tin định tuyến
- Việc thực hiện quá trình chuyển tiếp chỉ dựa trên địa chỉ đích của gói tin; không
thể dựa trên các tham số QoS (chất lượng dịch vụ).
- Mỗi node mạng đều phải thực hiện việc tìm kiếm thông tin định tuyến.
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
13
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:
14
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:
Nhà sản
Công nghệ
Mục đích
Tổng quan
xuất/Chuẩn
Multiprotocol IETF
over ATM
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.
(MPOA)
IP Switching Nokia
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.
(Ipsilon)
15
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.
Cell-
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.
Switched
Routers
Aggregate
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.
Route-based
IP Switching
(ARIS)
Tag
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:
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
16
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:
17
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 ưu 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.
18
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 lưu lượng: 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 vượt 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
19
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 lường 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.
20
- Khả năng điều khiển lưu lượng: 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
21
luỹ (các biểu đồ, thường dựa vào băng thông) đến điểm đích được tham khảo, và giá
trị tổng nhỏ nhất của tất cả các liên kết sẽ được ưu tiên.
Việc chạy các giao thức IGP như RIP và OSPF cuang cấp một giải pháp có khả năng
mở rộng, như lại thiếu sót khi giải quyết các yêu cầu định tuyến inter-AS, quản lý
mạng, kỹ thuật vận chuyển, và các dịch vụ IP yêu cầu tính mở. Xem xét lại hình 1.3,
Định tuyến C cần phải lựa chọn quyết định chuyển gói tin kết thúc tại tại Định tuyến F
dựa vào các biểu đồ được định nghĩa bởi một IGP đang thực thi. Nếu là OSPF, biểu đồ
có thể dựa vào một loạt các tiêu chuẩn, cho dù băng thông thường là một tiêu chuẩn.
RIP, mặt khác sử dụng biểu đồ dựa vào việc đếm các điểm chuyển tiếp và xoá các gói
tin đã qua 15 điểm chuyển tiếp. Như nhìn thấy tại hình 1.3, tất cả các gói tin đến từ
Định tuyến A hoặc Định tuyến B và kết thúc tại Định tuyến F sẽ được chuyển trên
cùng một đường, dọc theo tuyến có biểu đồ ưu tiên. Vì thế, nếu tuyến đến Định tuyến
F qua Định tuyến D có băng thông rộng hơn – như 2 DS-3, và tuyến qua Định tuyến E
được kết nối thông qua T-1, tuyến qua Định tuyến D sẽ chỉ được sử dụng khi lỗi mạng
xẩy ra.
Kỹ thuật lưu thông MPLS (MPLS Traffic Engineering)
Tương phản với những điều trình bày ở trên, MPLS là phương thức chuyển các gói tin
tại tốc độ cao. Nó kết hợp tốc độ và khả năng thực hiện của Lớp 2 và khả năng mở
rộng và sự thông minh của Lớp 3. Các Định tuyến trên sườn của mạng (các Định tuyến
Nhãn Sườn - Labels Edge Router) sẽ ghép các nhãn vào các gói tin dựa vào chỉ số
Phân loại Tương đương Chuyển tiếp (Forwarding Equivalence Class – FEC). Các gói
tin sau đó sẽ được chuyển đi thông qua mạng MPLS, dựa vào các FEC tích hợp của
chúng, thông qua việc tráo đổi các nhãn của định tuyến hoặc chuyển mạch trong lõi
của mạng được gọi là các Định tuyến chuyển mạch nhãn, đến đích của chúng.
Ý tưởng quan trọng nhất là chỉ cần thêm một nhãn đơn giản, các LSR có thể chuyển
các gói tin hiệu quả hơn, nhờ vào phần tử chuyển tiếp đơn giản, tương phản với cơ sở
hop-by-hop được sử dụng trong định tuyến truyền thống.
Một nhãn thường có ý nghĩa cục bộ, một hình ảnh rút gọn của mào đầu IP, nó liên kết
với một FEC (như phần đầu của IP nhận được) được tham khảo trên một bảng các
nhãn đến để tìm ra cá nhãn đi ra và các ánh xạ giao tiếp được gọi là Cơ sở Thông tin
Nhãn (Label Information Base – LIB). Nhãn tự nó đại diện cho các FEC cụ thể. Bằng
cách tham khảo một LIB, sức mạnh thực sự của MPLS TE trở nên hiển nhiên. Khi một
LSR hoặc LER xây dựng LIB của chúng, sự điều khiển tường minh có thể được sử
dụng để chuyển thẳng các gói tin chuyển mạch qua mạng.
Sức mạng thực sự của thuật toán chuyển tiếp MPLS là việc phân tích mào đầu IP của
gói tin, chỉ cần thiết thực hiện một lần, tại lối vào của mạng MPLS do một LER thực
hiện. Ngay khi một gói tin được gán đến một FEC, việc chuyển tiếp gói tin có thể thực
22
hiện một cách đơn nhất trên các nhãn sử dụng bởi tuyến chuyển mạch nhãn (LSP) cụ
thể.
Hình 1.4: Ví dụ về MPLS TE
Trong hình 1.4, chúng ta nhìn thấy rằng bằng cách sử dụng MPLS, chúng ta có sự điều
khiển thông qua tuyến của một gói tin. Các gói tin kết thúc tại Định tuyến F có nguồn
tại Định tuyến A theo LSP màu xanh liền nét. Các gói tin xuất phát từ Định tuyến B sẽ
được chuyển tiếp theo đường gạch màu đỏ. Điều này được hoàn thành bằng cách tham
khảo các nhãn đến trong LIB để nhận được giá trị của nhãn ra và giao diện ra. Bảng A
là một ví dụ của một LIB Định tuyến. Các gói tin kết thúc cho một FEC ra khỏi Định
tuyến F sẽ đến Định tuyến C thông qua giao diện S2 với nhãn 50. Chúng được tham
khảo trên một LIB để biết chắc quyết định chuyển tiếp. Dựa vào LIB, các gói tin cùng
với nhãn 50 đến trên giao diện S2 sẽ được tráo đổi lấy một nhãn có giá trị 12 và được
chuyển mạch ra giao diện S0.
Sức mạnh của những mầu điều khiển chuyển tiếp là hiển nhiên khi so sánh với các
IGP truyền thống (như OSPF), những giao thức chỉ dựa vào địa chỉ Lóp 3 đích. Phần
lớn các thiết kế mạng OSPF với nhiều tuyến đến cùng một đích chỉ sử dụng tuyến có
giá tích luỹ thấp nhất.
1.3.2. Các Khái niệm Cơ sở
Nhãn
Nhãn là một thực thể có độ dài, cố định và không có cấu trúc bên trong. Nhãn xác định
đường mà gói tin sẽ đi qua. Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp
mạng, như địa chỉ lớp mạng. Nhãn được gắn vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một
Lớp Chuyển tiếp tương đương (Forwading Equivelance Class - FEC) mà gói tin đó
được ấn định. Thường thì một gói được ấn định cho một Lớp Chuyển tiếp Tương
đương FEC dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của nó. Tuy nhiên nhãn không bao giờ là
mã hoá của địa chỉ đó. Dạng của nhãn phụ thuộc vào phương tiện truyền mà gói tin
được đóng gói. Ví dụ các gói ATM sử dụng giá trị VPI/VCI như nhãn, Frame Relay sử
23
dụng DLCI như nhãn, một đoạn đệm gồm 4 byte được chèn thêm để sử dụng cho
nhãn. Khuôn dạng đoạn đệm có cấu trúc như hình 1.5:
Mào đầu lớp
Mào đầu lớp
Đệm MPLS
Tải
mạng
liên kết
Nhãn
Exp.bits
3bits
BS
TLL
8bits
1bits
20 bits
Hình 1.5: Định dạng nhãn MPLS chung
Tiêu đề IP
Tiêu đề IP
Dữ liệu
Dữ liệu
Nhãn của gói
Tiêu đề đệm
VPI/VCI
Dữ liệu
VPI/VCI Dữ liệu
Các tế bào ATM
Hình 1.6: Lớp liên kết dữ liệu ATM
Đối với các khung PPP hay Ethernet giá trị nhận dạng giao thức P-Id hoặc Ethertype
được chèn thêm vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung là unicast hay là
multicast.
Ngăn xếp nhãn (Label Stack).
Là một tập hợp có thứ tự các nhãn gắn theo gói để truyền tải thông tin về nhiều FEC
và các Tuyến chuyển mạch nhãn (Label Switching Path - LSP) tương ứng mà gói sẽ đi
qua. Ngăn xếp nhãn cho phép MPLS hỗ trợ định tuyến phân cấp (một nhãn cho EGP
và một nhãn cho IGP) và tổ chức đa đường chuyển mạch nhãn trong một trung kế
chuyển mạch nhã. Mỗi mức trong ngăn xếp nhãn gắn liền với mức phân cấp nào đó.
Điều này tạo thuận lợi cho chế độ hoạt động đường hầm trong MPLS.
24
Hình 1.7: Ngăn xếp nhãn.
Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn
Bảng chuyển tiếp nhãn có chứa thông tin về nhãn vào, nhãn ra, giao diện vào, giao
diện ra.
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
Thiết bị sử dụng trong mạng MPLS để chuyển các gói tin bằng thủ tục phân phối nhãn
được gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR), nó có thể là Router hoặc Switch.
Có một số loại LSR cơ bản sau: LSR, LSR biên, ATM LSR, ATM LSR biên.
Các lớp chuyển tiếp tương đương (FEC – Forwading Equivelance Class)
Các lớp chuyển tiếp tương đương là khái niệm được dùng để chỉ một lớp các gói được
ưu tiên như nhau (chúng đều gửi tới chặng tiếp theo như nhau) qua mạng MPLS ngay
cả khi có sự khác biệt giữa các gói tin này thể hiện trong mào đầu lớp mạng. Trong lớp
chuyển tiếp tương đương chứa ba thành phần cơ bản là: tiền tố địa chỉ, nhận dạng bộ
định tuyến và đặc tính luồng. Một nhóm gói tin IP có thể chuyển trên cùng một đường
LSP với cùng tiêu đề nhãn.
IP
IP
IP
IP
ATM ATM
PHY PHY
MPLS
MPLS
ATM ATM
PHY PHY
PHY PHY
PHY PHY
LSP
LSP
LSP
LSR biªn
LSR biªn
LSR lâi
LSR lâi
iP 1
iP 2
iP 1
iP 1
iP 2
L3
L3
iP 1
iP 2
L1
L1
iP 1
iP 2
L2
L2
iP 2
Hình 1.8: Minh hoạ lớp chuyển tiếp tương đương.
25
Cơ sở dữ liệu nhãn
Là bảng kết nối trong bộ định tuyến chuyển mạch nhãn có chứa giá trị nhãn trên một
lớp chuyển tiếp tương đương được gán vào cổng ra cũng như thông tin về đóng gói
phương tiện truyền.
Tuyến chuyển mạch nhãn
Là tuyến tạo ra từ đầu vào đến đầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói của
một FEC nào đó sử dụng cơ chế chuyển đổi nhãn. Đường chuyển mạch nhãn được
thiết lập trước khi truyền dữ liệu. MPLS cung cấp hai lựa chọn cho việc thiết lập LSP.
Định tuyến tường minh: định tuyến này giống như định tuyến nguồn. LSR lối
vào (LSR mà dữ liệu bắt đầu truyền) xác định danh sách các nút mà ER-LSP
truyền qua. Đường dẫn đã xác định có thể không tối ưu. Dọc đường đi tài
nguyên có thể được đặt trước để bảo đảm chất lượng dịch vụ cho lưu lượng dữ
liệu. Dẫn đến giảm nhẹ kỹ thuật lưu lượng khắp mạng, và các dịch vụ phân biệt
được cung cấp bằng việc sử dụng các luồng dựa trên các chính sách hoặc
phương thức quản lý mạng.
Định tuyến theo từng bước truyền: mỗi một LSR lựa chọn chặng tiếp theo
một cách độc lập cho một FEC nhất định. Phương pháp này giống với hiện nay
đã sử dụng trong mạng IP. LSR sử dụng giao thức định tuyến có sẵn nào đó như
OSPF, giao diện mạng-mạng riêng ATM (PNNI),…
Gói tin dán nhãn
Gói tin dán nhán nhãn là gói tin mà nhãn được mã hoá trong đó. Trong một số trường
hợp, nhãn nằm trong mào đầu của gói tin dành riêng cho mục đích gán nhãn. Trong
các trường hợp khác, nhãn có thể được đặt chung vào trong mào đầu lớp mạng và lớp
liên kết dữ liệu miễn là ở đây có trường có thể dùng được cho mục đích dán nhãn.
Công nghệ mã hoá được sử dụng phải phù hợp với cả thực thể mã hoá và giải mã.
Ấn định và phân phối nhãn
Trong mạng MPLS, quyết định để kết hợp nhãn L cụ thể với một FEC M cụ thể là do
LSR phía trước thực hiện. LSR phía trước sau khi kết hợp sẽ thông báo với LSR phía
sau về kết hợp đó. Do vậy, các nhãn được LSR phía trước ấn định và các kết hợp nhãn
được phân phối theo hướng từ LSR phía trước tới LSR phía sau.
1.4. Các Thành phần điều khiển hoạt động của Hệ thống MPLS
1.4.1. Thành phần chuyển tiếp chuyển mạch nhãn
Một nhãn có thể được kết hợp với một gói theo một vài cách. Một số mạng có thể
được gắn nhãn vào trong mào đầu lớp liên kết dữ liệu (ATM VCI/VPI, và đặc biệt là
26
FR DLCI). Lựa chọn khác để nén nó vào mào đầu nhãn nhỏ đặt ở giữa mào đầu liên
kết dữ liệu và giao thức liên kết dữ liệu hay giữa dữ liệu với đơn vị (ở giữa mào đầu
lớp 2 và lớp 3, dữ liệu được truyền đi). Kỹ thuật này cho phép chuyển mạch nhãn được
hỗ trợ nhờ liên kết dữ liệu ảo bất kỳ bao gồm Ethernet, FDDI, và các liên kết điểm
điểm.
Ở biên mạng MPLS, các LSR tạo ra sự lựa chọn và những quyết định chuyển tiếp nhờ
kiểm tra mào đầu IP trong các gói không được gán nhãn. Kết quả là những nhãn thích
hợp được cung cấp cho các gói và sau đó chúng được chuyển tới một LSR làm nhiệm
vụ như trạm tiếp theo về phía đích cuối.
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn phát ra nhãn có độ dài cố định thay thế cho mào đầu
của gói IP, vì thế làm đơn giản quá trình xử lý tại tất cả các nút mạng sau đó trong
đường dẫn. Nhãn được tạo ra trong suốt quá trình xử lý mào đầu tại LSR nút mạng.
Tất cả các nút mạng tiếp theo dùng nhãn có thể và thường xuyên thay đổi tại mỗi LSR
trong đường dẫn chạy trong mạng. Trước khi các gói thoát khỏi lõi mạng MPLS, các
LER biên sẽ tháo bỏ nhãn trước khi gói tin ra ngoài.
Khi một LSR nhận một gói tin dán nhãn, đầu tiên nhãn được lấy ra và nó được dùng
như một chỉ số trong bảng chuyển tiếp thường trú trong LSR. Khi đề mục trong bảng
được tìm thấy, nhãn đi ra được lấy ra và cộng vào gói, gói sau đó được gửi ra các giao
diện bên ngoài tới các trạm tiếp theo đặc biệt là các trạm trong bảng đề mục. Bảng
chuyển tiếp chuyển mạch nhãn có thể được ứng dụng tại mức nút mạng (một bảng đơn
cho mỗi nút mạng) hoặc tại mức giao diện (một bảng cho mỗi giao diện).
Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn
Các nhãn được gán cho các gói nhỏ nhờ một LSR truyền, LSR nhận những gói tin dán
nhãn này và xử lý nó thông qua thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn. Nó dùng
nội dung của một mục trong bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn như là hướng dẫn
của nó.
Thiết lập và duy trì bảng các mục là những chức năng quan trọng và phải thực hiện tại
mỗi LSR. Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn đáp lại sự phân phối thông tin
định tuyến giữa các LSR trong một mẫu thích hợp và thực thi những thủ tục được
dùng bởi các LSR để chuyển thông tin này vào một bảng chuyển tiếp.
Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn gồm tất cả các giao thức định tuyến thông
thường như OSPF, BGP, PIM v..v. Những giao thức này cung cấp các LSR với ánh xạ
giữa FEC và địa chỉ trạm tiếp theo.
Ngoài ra các LSR phải thoả mãn là:
Tạo các ràng buộc giữa các nhãn và các FEC.
27
Phân phối những ràng buộc này tới các LSR khác.
Xây dựng bảng chuyển tiếp nhãn cho bản thân nó.
Ràng buộc giữa một nhãn và một FEC có thể là đường dữ liệu (sự có mặt của các loại
lưu lượng đặc biệt) hoặc có thể là đường điều khiển. Mỗi một kỹ thuật ràng buộc này
có một vài lựa chọn. Quyết định thiết lập dòng đã dán nhãn có thể dựa trên nhiều
chuẩn. Đường dữ liệu ràng buộc nhãn thiết lập những ràng buộc nhãn tích cực chỉ khi
có một yêu cầu ngay lập tức (lưu lượng phải được đưa ra để chuyển tiếp). Những thay
đổi của cả hình dạng và lưu lượng phải được phân phối. Đường điều khiển ràng buộc
dựa trên kết quả quản lý của xử lý tuyến và giữ trước tài nguyên. Mặc dù hai kỹ thuật
vẫn được dùng nhưng chuẩn MPLS được dựa trên đường điều khiển.
Phân phối thông tin nhãn
Một phần trong bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn cung cấp rất ít thông tin về giao
diện lối ra và một nhãn mới, nhưng nó vẫn có thể bao hàm các thông tin khác. Có thể
là luật xếp nối lối ra được cung cấp cho gói tin. Nhãn đi vào duy nhất nhận diện một
mục đơn trong bảng này. Mỗi nhãn được phân phối phải được hướng tới một mục
trong bảng chuyển tiếp. Điều này được thực hiện trong nội bộ LSR hoặc được cung
cấp bởi một LSR từ xa. Bản dịch hiện hành của MPLS dùng hướng truyền đi mà trong
đó các nhãn hướng cục bộ được dùng như là các nhãn đi ra. Hướng nhận thì xảy ra
ngược lại. Với MPLS, các mục trong bảng chuyển tiếp được thiết lập như sau:
Trạm tiếp được cung cấp bởi các giao thức định tuyến.
Nhãn đi vào được cung cấp bằng cách tạo một hướng cục bộ giữa một FEC và
nhãn
Nhãn đi ra được cung cấp bằng cách tạo một hướng từ xa giữa một FEC và một
nhãn.
Cấu trúc MPLS dùng cả điều khiển cục bộ (bộ đinh tuyến có thể quyết định tạo và
thông báo một hướng không cần phải đợi để nhận ràng buộc từ FEC tương tự) và điều
khiển bên ngoài (LSR đợi một ràng buộc từ lân cận trước khi chỉ định một nhãn và đợi
thông báo truyền tới nó). Nhãn trên một gói thông tin được dùng để phát hiện các quy
luật cho chuyển tiếp gói.
Thông tin nhãn có thể được phân theo hai cách:
Dùng giao thức phân phối nhãn (LDP): MPLS sử dụng một giao thức mới
đặc biệt cho phân phối thông tin ràng buộc nhãn gọi là LDP. LDP được dùng
cho cả đường điều khiển và đường dữ liệu. Nhược điểm của LDP gián đoạn là
nó thêm độ phức tạp. Cần có thêm các giao thức mới khác để hỗ trợ
28
Gửi lại trên giao thức định tuyến: thông tin nhãn MPLS có thể được cộng vào
các giao thức định tuyến thông thường để phân phối mặc dù chỉ có đường điều
khiển mới có thể hỗ trợ phương pháp này. Gửi lại trên vận hành thông thường
của các giao thức định tuyến đảm bảo độ tin cậy của thông tin chuyển tiếp và
hạn chế yêu cầu đối với giao thức khác. Mặt khác, không phải tất cả các giao
thức định tuyến có thể dễ dàng xử lý các nhãn, vì thế đây không phải là câu trả
lời hoàn thiện cho phân phối nhãn.
1.4.2. Các thiết bị cơ bản của MPLS
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR):
Là thành phần quan trọng cơ bản nhất của mạng MPLS. LSR là thiết bị định tuyến
chuyển mạch nhãn. Thiết bị này thực hiện chức năng chuyển tiếp gói thông tin trong
phạm vi mạng MPLS bằng thủ tục phân phối nhãn.
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn biên (Edge LSR)
Là thiết bị nằm ở biên của mạng MPLS. LSR biên gửi hay nhận các gói tin từ hay đến
mạng khác nhau (Frame Relay, ATM ,…) và chuyển tiếp lưu lượng của các mạng này
lên mạng MPLS sau khi thiết lập LSPs bằng việc sử dụng giao thức báo hiệu nhãn ở
lối vào và phân bổ lưu lượng trở lại mạng truy nhập ở lối ra. LSR biên gán hay loại bỏ
nhãn cho các gói thông tin đến hoặc đi ra khỏi mạng MPLS. Các LSR biên có thể là
router lối vào hay router lối ra.
ATM LSR: sử dụng giao thức MPLS trong mảng điều khiển để thiết lập kênh ảo
ATM. Chuyển tiếp tế bào đến nút ATM LSR tiếp theo
ATM LSR biên: Nhận gói có nhãn hoặc không có nhãn, phân vào các tế bào ATM và
gửi các tế bào đến nút ATM LSR tiếp theo. Nhận các tế bào ATM từ ATM LSR cận
kề, tái tạo các gói từ các tế bào ATM và chuyển tiếp gói có nhãn hoặc không nhãn.
1.4.3. Các Giao thức sử dụng trong MPLS
Tham gia vào quá trình truyền thông trong mạng MPLS có một số giao thức như LDP,
CR-LDP, RSVP. Các giao thức như RIP, OSPF, BGP sử dụng trong mạng định tuyến
gói IP sẽ không đề cập tới trong phần này.
Giao thức phân phối nhãn (LDP)
Giao thức phân phối nhãn được sử dụng trong quá trình gán nhãn cho các gói thông tin
yêu cầu. Giao thức LDP là giao thức điều khiển tách biệt, được các LSR sử dụng để
trao đổi và điều phối quá trình gán nhãn trên một lớp chuyển tiếp tương đương. Giao
thức này là tập hợp các thủ tục trao đổi các bản tin cho phép LSR sử dụng giá trị nhãn
thuộc lớp chuyển tiếp tương đương nhất định để truyền các gói thông tin.
29
Một kết nối TCP được thiết lập giữa các LSR đồng cấp để đảm bảo các bản tin LDP
được truyền một cách trung thực theo đúng thứ tự. Các bản tin LDP có thể được xuất
phát từ trong bất cứ một LSR (điều khiển đường chuyển mạch nhãn LSP độc lập) hay
từ các LSR biên lối ra (điều khiển LSP theo lệnh) và chuyển từ LSR phía trước đến
LSR phía sau cận kề. Việc trao đổi bản tin LDP có thể được khởi phát bởi sự xuất hiện
của luồng số liệu đặc biệt, bản tin RSVP hay cập nhật thông tin định tuyến. Khi một
cặp LSR đã trao đổi bản tin LDP cho một FEC nhất định thì một đường chuyển mạch
LSP từ đầu vào đến đầu ra được thiết lập sau khi mỗi LSR ghép nhãn vào với nhãn đầu
ra tương ứng trong LIB của nó.
LSRs đồng cấp trao đổi các bản tin sau:
Bản tin DISCOVERY: Thông báo và duy trì sự có mặt của LSR trong mạng.
Bản tin SESSION: Thiết lập, duy trì và loại bỏ phiên giữa LDP đồng cấp.
Bản tin ADVERTISEMENT: Tạo, thay đổi và xoá các ánh xạ nhãn cho FECs.
Bản tin NOTIFICATION: Cung cấp thông tin cố vấn và thông tin lỗi tín hiệu.
Mgr Qu¶n lý LDP
Dscy B¶n tin ph¸t hiÖn
Sess B¶n tin qu¶n lý phiªn
Advt Ph¸t hµnh LDP
Notf B¶n tin x¸c nhËn
Thµnh phÇn giao thøc MPLS
Thµnh phÇn giao thøc non-MPLS
Hình 1.9: Giao thức LDP với các giao thức khác.
Giao thức CR-LDP
Giao thức phân phối nhãn định tuyến dựa trên ràng buộc CR-LDP (Contraint-Based
Routing-LDP) được sử dụng để điều khiển cưỡng bức LDP. Giao thức này là phần mở
rộng của LDP cho quá trình định tuyến cưỡng bức của LSP. Cũng giống như LDP, nó
sử dụng các phiên TCP giữa các LSR đồng cấp để gửi các bản tin phân phối nhãn.
Giao thức RSVP
30
RSVP là giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng trong MPLS, nó cho phép các ứng
dụng thông báo về các yêu cầu QoS với mạng và mạng sẽ đáp ứng băng những thông
báo thành công hoặc thất bại.
RSVP sử dụng bản tin trao đổi tài nguyên đặt trước qua mạng cho luồng IP. RSVP là
giao thức riêng ở mức IP. Nó sử dụng các gói dữ liệu IP hoặc UDP ở phần biên của
mạng để thông tin giữa các LSR đồng cấp. Nó không đòi hỏi duy trì phiên TCP, nhưng
sau phiên này nó phải xử lý mất mát các bản tin điều khiển.
M¸y nhËn
M¸y göi
RESV
LSR biªn
LSR lâi
LSR lâi
PATH
Hình 1.10: Thủ tục báo hiệu trong RSVP.
1.5. Các ứng dụng của Chuyển mạch nhãn Đa giao thức
Tiếp theo đây trình bày một vài kịch bản của MPLS trong các mạng khác nhau. Mục
đích của phần này là cung cấp một cài nhìn tổng quát nhất của một vài khả năng sử
dụng của MPLS. Ở đây trình bày một vài ứng dụng để có minh hoạ sự linh hoạt của
giao thức này.
Ứng dụng 1: MPLS trong mạng của nhà cung cấp dịch vụ
Hình 1.11: Mạng Nhà cung cấp dich vụ
Có một vài thực thi bên trong nhà cung cấp dịc vụ và mạng truyền dẫn mà ở đó MPLS
có thể được sử dụng để kết hợp với BGP để định tuyến inter-AS có khả năng mở rộng,
bằng cách giảm bớt sự cần thiết các định tuyến nội bộ AS để chấp nhận các định tuyến
BGP. Điều này cho phép tăng thêm việc điều khiển trên tuyến nằm trong luồng giao
thông trung chuyển qua mạng của nhà cung cấp dịch vụ (thông qua các tuyến LSP
được định tuyến một cách tường minh), nhằm tối thiểu hoá các liên kết bị sử dụng
không đúng mức, nhờ đó giảm tải trên tài nguyên mạng.
Tải về để xem bản đầy đủ
120 trang
16/04/2025
100
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Nghiên cứu mô phỏng đánh giá chất lượng dịch vụ trên mạng MPLS", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- luan_van_nghien_cuu_mo_phong_danh_gia_chat_luong_dich_vu_tre.pdf
