CHƯƠNG 4 : CÔNG NGHỆ
MPLS
2.1 Một số vấn đề cơ bản
2.1.1 Các thuật ngữ, định nghĩa sử dụng trong MPLS
Đường lên (Upstream): Hướng đi dọc theo đường dẫn từ
đích đến nguồn. Một router đường l
ên có tính chất tương đối
so với một router khác, nghĩa là nó gần nguồn hơn router
được nói đến đó dọc theo đường dẫn chuyển mạch nh
ãn.
Đường xuống (Downstream): Hướng đi dọc theo đường dẫn
từ nguồn đến đích. Một router đường xuống có tính chất
tương đối so với một router khác, nghĩa l
à nó gần đích hơn
router được nói đến đó dọc theo đường dẫn chuyển mạch
nhãn.
Mặt phẳng điều khiển: Là nơi mà các thông tin điều khiển
như là thông tin về nh
ãn và định tuyến được trao đổi với
nhau.
Mặt phẳng dữ liệu/Mặt phẳng chuyển tiếp: Là nơi mà hoạt
động chuyển tiếp thự
c sự được thực hiện. Điều này chỉ có thể
được thực hiện sau khi mặt phẳng điều khiển đ
ã được thiết
lập.
Nhãn: Là thực thể có độ dài cố định dùng làm cơ sở cho việc
chuyển tiếp. Thuật ngữ nhãn có thể được dùng trong 2 ngữ
cảnh khác nhau. Một thuật ngữ liên quan tới nhãn có độ dài
20 bit,
ứng với việc MPLS được triển khai trên các công

ảng này được gọi là cơ sở thông tin nhãn (LIB: Label
Information Base), nó là t
ổ hợp các ràng buộc FEC với nhãn
(FEC-to-label). Và nhãn lại được sử dụng để chuyển tiếp lưu
lượng qua mạng.
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR): Thiết bị trong
mạng MPLS chỉ thực hiện chuyển tiếp các gói dựa trên giá trị
nhãn mà chúng mang theo.
Bộ định tuyến biên nhãn (LER): Là một LSR thực hiện
thêm chức năng đó là nhận các gói chưa được dãn nhãn (gói
IP) và ch
ỉ định một nhãn cho chúng tại lối vào. LER cũng
thực hiện loại bỏ nhãn tại lối ra.
Đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP): là một đường đi để
gói tin qua mạng chuyển mạch nhãn trọn vẹn từ điểm bắt đầu
dãn nhãn đến điểm nhãn bị loại bỏ khỏi gói tin. Các LSP
được thiết lập trước khi truyền dữ liệu
LSP từ đầu tới cuối được gọi là đường hầm LSP, nó là
chu
ỗi liên tiếp các đoạn LSP giữa 2 node kề nhau. Các đặc
trưng của đường hầm LSP, chẳng hạn như phân bổ băng tần,
được xác định bởi sự thoả thuận giữa các node, nhưng sau
khi đ
ã thoả thuận, node lối vào (bắt đầu của LSP) xác định
dòng lưu lượng bằng việc chọn lựa nhãn của nó. Khi lưu
lượng được gửi qua đường hầm, các node trung gian không
kiểm tra nội dung của tiêu đề mà chỉ kiểm tra nhãn. Do đó,
phần lưu lượng còn lại được xuyên hầm qua LSP mà không
ph
ải kiểm tra. Tại cuối đường hầm LSP, node lối ra loại bỏ

trước n
ày có thể là bên trong một mạng doanh nghiệp hay
trên mạng toàn cầu. RSVP với một chút sửa đổi đã tương
thích với MPLS để trở thành một giao thức báo hiệu hỗ trợ
MPLS-TE trong lõi. RSVP được mô tả chi tiết trong RFC
2205 và RFC 3209.
Định tuyến cưỡng bức-LDP (CR-LDP): Đây là một giải
pháp khác với RSVP dùng như một giao thức báo hiều để
thực hiện MPLS-TE. CR-LDP thường sử dụng để phân bổ
nhãn với định tuyến hiện và định tuyến cưỡng bức.
2.1.2 Một sồ vấn đề liên quan đến nhãn (Label)
Không gian nhãn
Nhãn có thể được ấn định giữa các LSR được lấy từ không
gian nhãn. Có 2 d
ạng không gian nhãn đó là: Không gian nhãn
theo t
ừng giao diện và Không nhãn theo từng node (theo tất cả các
giao di
ện). Cả 2 loại không gian nhãn này được minh hoạ trong
hình 2.1.
D
ạng không gian nhãn thứ nhất là Không gian nhãn theo
t
ừng giao diện. Nhãn được kết hợp với một giao diện nào đó trên
một LSR, chẳng hạn như giao diện DS3 hay SONET. Không gian
nhãn này th
ường được sử dụng với các mạng ATM và FR, trong
đó các nhãn nhận dạng kênh ảo được kết hợp với 1 giao diện.
Không gian nhãn lo
ại này được sử dụng khi 2 thực thể đồng cấp

ất cả các giao diện ở trên node. Điều này có nghĩa là node (host
hay LSR) ph
ải ấn định nhãn trên tất cả giao diện.
Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn
Một yêu cầu cần thiết với nhãn đó là một nhãn phải nhận
d
ạng một FEC sao cho không có sự nhầm lẫn. Điều này nghe có vẻ
đơn giản nhưng cũng không quá dễ để
thực hiện. Chẳng hạn, một
node nào đó có thể nhận được 1 nhãn giống nhau từ 2 node khác
đến, hay một ví dụ khác đó là một nhãn có thể nhận được từ một
node không k
ết nối trực tiếp.
Bất cứ trường hợp nào xảy ra thì một LSR không được ràng
bu
ộc nhãn với 2 FEC khác nhau trừ khi nó có phương pháp nào đó
để
nhận biết rằng gói đang đến là của LSR nào. Vì vậy, mặc dù
MPLS có nhi
ều qui tắc trong việc ràng buộc các nhãn với các FEC,
song ý t
ưởng chính phải nhớ đó là: mỗi LSR phải có khả năng hiểu
và thông d
ịch nhãn với FEC tương ứng của nó.
Hình 2.2
đưa ra 4 kịch bản về việc MPLS thiết lập các qui tắc
v
ề tính duy nhất của nhãn trong không gian nhãn như thế nào.
Trong các k
ịch bản này, chúng ta sử dụng kí hiệu Ru và Rd cho

ằng những LSR này là các node bên trong và không liên quan
đến chính chúng với các đường đi liên miền hay với các nhãn được
k
ết hợp với những tuyến đường này.
Quá trình xử lý một gói đã được dãn nhãn là độc lập hoàn toàn
v
ới mức phân cấp; nghĩa là, mức nhãn là không liên quan tới LSR.
để làm cho quá trình đơn giản, quá trình xử lý luôn dựa vào nhãn
trên cùng, mà không xem xét đến khả năng đó là: có thể một số
nhãn khác đã ở trên nó trước đây hay một số nhãn khác đang ở bên
dưới nó lúc này.
N
ếu ngăn xếp nhãn của gói có độ sâu m, nhãn tại đáy của
ngăn xếp được xem như là nhãn mức 1, nhãn trên nó là nhãn mức
2, và nhãn trên cùng là nhãn m
ức m. Trong hình 2.3, chúng ta có 3
LSR là các thành viên c
ủa cùng một miền (miền B) và LSR A và
LSR C là các LSR biên. Ví d
ụ này cũng thừa nhận rằng miền này
là mi
ền chuyển tiếp (nghĩa là gói không bắt đầu hay kết thúc tại
mi
ền này). Người ta muốn cô lập các LSR bên trong miền khỏi
nh
ững hoạt động này.
LSR X và LSR Y là các router biên được thiết kế cho miền A
và mi
ền C. Để phát hành các địa chỉ từ miền C, LSR Y phân phát
thông tin t

c
ủa nó chỉ đạo nó hoán đổi nhãn 33 cho nhãn 14 và chuyển tiếp gói
ra giao di
ện e, tuyến nối đến node E.
Khi node E nh
ận được gói này, bảng nhãn của nó hướng dẫn
node E l
ấy nhãn tiếp theo và sau đó gửi gói tới giao diện s. Bây giờ
chỉ có 1 nhãn trong tiêu đề. Tại node F, giá trị nhãn 21 trên giao
di
ện b được ràng buộc với nhãn 70 trên giao diện d, tuyến nối tới
node G.
Ví d
ụ thứ 2 trong hình 2.4 là một gói đến từ node B, với giá
tr
ị nhãn 42. Bảng nhãn tại node C chỉ ra rằng nhãn này được đẩy
vào ngăn xếp, và nhãn 33 được sử dụng như là nhãn bên ngoài.
Quá trình x
ử lý sau đó là giống như trong ví dụ thứ nhất cho đến
khi gói đến node F. Đến đây, nhãn 42 được lấy ra và được ràng
bu
ộc với nhãn 61 trên giao diện c, tuyến nối đến node H.
Trong ví d
ụ này, chỉ một ràng buộc nhãn được cần tại các
LSR bên trong để xử lý 2 nhãn bên ngoài. Tất nhiên, có thể ràng
buộc hàng ngàn nhãn từ các node bên ngoài tới một ràng buộc
nhãn
ở bên trong miền.
C
a

Table
Table
IP 21 IP 3321 IP 1421
G
IP 70
IP 42 IP 3342 IP 1442 IP 61
IP 1221
IP 1242
Hình 2.5 biểu diễn một ví dụ khác. Trong ví dụ này, LSR F
th
ực hiện lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp chứ không phải là LSR E làm
điều đó. LSR E xử lý nhãn bên ngoài như là LSR D đã làm.
Hình 2.6. Ví dụ về ngăn xếp nhãn: nhãn được lấy 2 lần tại LSR
E và F
Hình 2.5. Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR F lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp
Hình 2.6 biểu diễn thêm một ví dụ về ngăn xếp nhãn. Trong
ví d
ụ này, các node G và H không là các LSR. Chúng là các trạm
đầu cuối, chẳng hạn như là các router hay server, chúng không
được cấu hình để hỗ trợ các hoạt động MPLS. Có 2 sự lấy nhãn
trong ngăn xếp xảy ra, đầu tiên là tại LSR E và thứ hai là tại LSR
F.
C
ả 3 kịch bản về ngăn xếp nhãn trong các hình 2.4, 2.5 và 2.6
đều được cho phép sử dụng trong mạng MPLS.
Sự duy trì nhãn
MPLS định nghĩa 2 chế độ để duy trì nhãn.
 Chế độ thứ nhất là chế độ duy trì đầy đủ. Trong chế độ này
các ràng bu
ộc nhãn và các tiền tố địa chỉ được lưu giữ

ến, như biểu diễn trong hình 2.7(a). Giải pháp này có thể tạo ra
1 t
ập các FEC cho phép cùng đi một đường tới node lối ra. Trong
tình hu
ống này, bên trong một miền MPLS, những FEC riêng biệt
th
ực là vô ích. Theo quan điểm MPLS, hợp nhất những FEC đó
thành một FEC. Tình huống này tạo ra một sự lựa chọn: Ràng buộc
m
ột nhãn riêng với 1 FEC, hay ràng buộc 1 nhãn với tổ hợp FEC
và s
ử dụng nhãn kết hợp cho tất cả lưu lượng bên trong tổ hợp, như
biểu diễn trong hình 2.7(b).
(a) Các FEC riêng biệt cho mỗi tiền tố địa chỉ
(b) Tổng hợp FEC
Hình 2.7. Không t
ổng hợp và tổng hợp FEC
Thủ tục ràng buộc 1 nhãn duy nhất với tổ hợp các FEC, để
tạo thành 1 FEC (trong cùng miền MPLS), và áp dụng nhãn đó cho
tất cả lưu lượng trong tổ hợp FEC được gọi là sự tổng hợp
(aggregation). S
ự tổng hợp có thể làm giảm số các nhãn được cần
để xử lý một tập các gói và cũng có thể giảm lưu lượng điều khiển
phân b
ổ nhãn.
M
ột tập các FEC có thể (a) được tổng hợp vào trong một
FEC duy nh
ất, (b) được tổng hợp vào trong một tập các FEC, (c)
hay không được tổng hợp tý nào. Đặc tả về MPLS sử dụng thuật

ột LSR đường lên không hỗ trợ hợp nhất nhãn
ph
ải được gửi 1 nhãn cho mỗi FEC; (c) nếu một LSR đường lên
không h
ỗ trợ hợp nhất nhãn, thì nó phải yêu cầu 1 nhãn cho mỗi
FEC.
Nhi
ều kết quả xung quanh việc hợp nhất nhãn giải quyết vấn
đề thực hiện MPLS trên các mạng ATM. Do đó, chúng ta sẽ nói
v
ấn đề này rõ hơn trong phần ứng dụng của MPLS – MPLS với
m
ạng ATM.
2.1.3 Một số vấn đề liên quan đến ràng buộc nhãn
(FEC/Label)