1
Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO
TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hà NộI

TRầN PHƯƠNG NHUNG
MạNG CHUYểN MạCH NHãN ĐA GIAO THứC MPLS
Và ứNG DụNG TạI VIệT NAM
CHUYÊN NGàNH : Kỹ THUậT ĐIệN Tử
Ngời hớng dẫn:
ts. NGUYễN Vũ SƠN
Hà nội, năm 2013
1
2
LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là : Trần Phương Nhung
Sinh ngày: 04/01/1986
Học viên cao học khóa 2011-2013
Tôi xin cam đoan, toàn bộ kiến thức và nội dung trong bài luận văn của mình
là các kiến thức tự nghiên cứu từ các tài liệu tham khảo trong và ngoài nước, không
có sự sao chép hay vay mượn dưới bất kỳ hình thức nào để hoàn thành bản luận
văn tốt nghiệp cao học chuyên ngành Điện tử Viễn thông. Tôi xin chịu hoàn toàn
trách nhiệm về nội dung của luận văn này trước Trung tâm Đào tạo và Bồi dưỡng
sau Đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà nội.

2
3

MỤC LỤC
3
4

nhất.
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền
DLCI
Data Link Connection
Identifier Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ liệu
DS Differentiated Service Các dịch vụ khác nhau
ECR Egress Cell Router Thiết bị định tuyến tế bào lối ra
EGP Edge Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên
EMS
Element Management
System Hệ thống quản lý phần tử
FEC
Forwarding Equivalence
Class Nhóm chuyển tiếp tương đương
FIB Forwarding Infomation Base
Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp trong bộ định
tuyến
4
5
FR Frame Relay Chuyển dịch khung
FTN FEC - to – NHLFE Sắp xếp FEC vào NHLFE
IBM
International Bussiness
Machine Công ty IBM
ICMP
Internet Control Message
Protocol Giao thức bản tin điều khiển Internet
ICR Ingress Cell Router Thiết bị định tuyến tế bào lối vào
IETF
International Engineering

LSP Label Switched Path Tuyến chuyển mạch nhãn
LSR Label Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
MAC Media Access Controller
Thiết bị điều khiển truy nhập mức
phương tiện truyền thông
MG Media Gateway Cổng chuyển đổi phương tiện
5
6
MGC Media Gateway Controller Thiết bị điều khiển MG
MIB
Management Information
Base Cơ sở dữ liệu thông tin quản lý
MPLS
MultiProtocol Label
Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MPOA MPLS over ATM MPLS trên ATM
MSF MultiService Switch Forum Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau
NHLFE
NextHop Label Forwarding
Entry
Phương thức gửi chuyển tiếp gói tin dán
nhãn
NHRP
Next Hop Resolution
Protocol Giao thức phân tích địa chỉ nút tiếp theo
NLPID Network Layer Protocol Nhận dạng giao thức lớp mạng
NNI Network Network Interface Giao diện mạng - mạng
NMS
Network Management

7
Management Protocol
SONET
Synchronous Optical
Network Mạng truyền dẫn quang đồng bộ
SP Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ
SPF Shortest Path First Giao thức định tuyến đường ngắn nhất
SVC Switched Virtual Circuit Kênh ảo chuyển mạch
TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải
TDP Tag Distribution Protocol Giao thức phân phối thẻ
TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối
TGW Trunking Gateway Cổng trung kế
TLV Type-Length- Value Giá trị chiều dài tuyến (số nút)
TMN
Telecommunication
Mângement Network Mạng quản lý thông tin
TOM
Telecommunications
Operations MAP Hoạt động thông tin MAP
TOS Type of Service Các kiểu dịch vụ
USM User – based security Model Kiểu bảo mật cơ sở người sử dụng
UDP User Data Protocol Giao thức dữ liệu người sử dụng
VC Virtual Circuit Kênh ảo
VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo trong tế bào
VNS Virtual Network Service Dịch vụ mạng ảo
VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
VR Virtual Router Bộ định tuyến ảo
VSC Virtual Switched Controller Khối điều khiển chuyển mạch ảo
VSCF

thiện khả năng của thiết bị. MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định
tuyến Internet khác như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border Gateway
Protocol). Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố
định, nên việc đảm bảo chất lượng 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 trước đây.
Ngoài ra MPLS còn có cơ chế tái định tuyến lại (fast rerouting).
Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng hỗ trợ quản lý mạng dễ dàng và
đơn giản hơn. 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.
9
MPLS là một công nghệ chuển mạch IP có triển vọng ứng dụng rất cao. Nhờ
đặc tính 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 lượng của mạng cũng được cải
thiện rõ rệt.
Do MPLS có nhiều ưu điểm như vậy nên việc tìm hiểu các vấn đề về công
nghệ MPLS là vấn đề quan trọng đối với sinh viên ngành điện tử - viễn thông. Nhận
thức được điều đó tôi đã lựa chọn đồ án tốt nghiệp “Điều khiển lưu lượng trong
chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS”.
Nội dung đồ án được chia thành 4 chương.
Chương 1: Tổng quan về công nghệ MPLS
Chương 2: Vấn đề điều khiển lưu lượng và bài toán điều khiển lưu lượng trong MPLS
Chương 3: Kỹ thuật lưu lượng với MPLS TE
Chương 4: Ứng dụng công nghệ MPLS tại Việt Nam
Do công nghệ MPLS còn tương đối mới, việc tìm hiểu các vấn đề của công nghệ
MPLS đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng và lâu dài. Do vậy đồ án không tránh khỏi
những sai sót. Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Vũ Sơn đã tận tình hướng
dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ

MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch cụ IP trên
một mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa
11
nguồn và đích trên một đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc
mạng, Các ISP có thể giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu quả khác
nhau và đạt được hiệu quả cạnh tranh cao.
MPLS là một công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp ba và
chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và
định tuyến tốt ở mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label). MPLS là một
phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn được gắn với
mỗi gói IP, tế bào ATM, hoặc frame lớp hai. Phương pháp chuyển mạch nhãn giúp
các Router và MPLS-enable ATM switch ra quyết định theo nội dung nhãn tốt hơn
việc định tuyến phức tạp theo địa chỉ IP đích. MPLS kết nối tính thực thi và khả
năng chuyển mạch lớp hai với định tuyến lớp ba. Cho phép các ISP cung cấp nhiều
dịch vụ khác nhau mà không cần phải bỏ đi cơ sở hạ tầng sẵn có. Cấu trúc MPLS có
tính mềm dẻo trong bất kỳ sự phối hợp với công nghệ lớp hai nào.
MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch cụ IP trên một
mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và
đích trên một đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng,
Các ISP có thể giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu quả khác nhau và
đạt được hiệu quả cạnh tranh cao.
1.2 Phương thức hoạt động:
Thay thế cơ chế định tuyến lớp ba bằng cơ chế chuyển mạch lớp hai.
MPLS hoạt động trong lõi của mạng IP. Các Router trong lõi phải enable MPLS
trên từng giao tiếp. Nhãn được gắn thêm vào gói IP khi gói đi vào mạng MPLS.
Nhãn được tách ra khi gói ra khỏi mạng MPLS. Nhãn (Label) được chèn vào giữa
header lớp ba và header lớp hai. Sử dụng nhãn trong quá trình gửi gói sau khi đã
thiết lập đường đi. MPLS tập trung vào quá trình hoán đổi nhãn (Label Swapping).
Một trong những thế mạnh của khiến trúc MPLS là tự định nghĩa chồng nhãn
(Label Stack).

13
Hình 1.1:Cấu trúc mạng MPLS
• MPLS domain: Là tập hợp của các node mạng MPLS được quản lý và điều
khiển bởi cùng một quản trị mạng, hay nói một cách đơn giản hơn là một MPLS domain,
có thể coi như hệ thống mạng của một tổ chức nào đó (chẳng hạn nhà cung cấp dịch vụ).
• LSR (Label Switching Router): Là node mạng MPLS. Có hai loại LSR chính:
- LSR cạnh (gồm LSR hướng vào, LSR hướng ra): LSR nằm ở biên của
MPLS domain và kết nối trực tiếp với mạng người dùng.
- LSR chuyển tiếp (Transit LSR): LSR nằm bên trong MPLS domain, các
LSR này chính là các bộ định tuyến lõi (core router) của nhà cung cấp dịch vụ.
• Nhãn (Label): Thường được tổ chức dưới dạng ngăn xếp nhãn (Label
Stack), có độ dài 32 bit được thể hiện như sau:
Hình 1.2: Cấu trúc nhãn MPLS
Trường Label: Có độ dài 20 bit, đây chính là giá trị nhãn.
Trường Exp (Experimental): Có độ dài 3 bit dùng cho mục đích dự trữ
nghiên cứu và phân chia lớp dịch vụ (COS – Class Of Service).
Trường S: Có độ dài 1 bit, dùng chỉ định nhãn cuối cùng của Label Stack.
Với nhãn cuối cùng, S=1.
14
Trường TTL (Time To Live): Có mục đích như trường TTL trong gói tin IP.
• FEC: MPLS không thực hiện quyết định chuyển tiếp với gói dữ liệu lớp 3
(datagram) mà sử dụng một khái niệm mới gọi là FEC (Forwarding Equivalence
Class). Mỗi FEC được tạo bởi một nhóm các gói tin có chung các yêu cầu về truyền
tải hoặc dịch vụ (thoại, data, video, VPN…) hoặc cùng yêu cầu về QoS. Hay nói
một cách khác, MPLS thực hiện phân lớp dữ liệu để chuyển tiếp qua mạng.
• LSP (Label Switching Path): Là tuyến được bắt đầu tại một LSR hướng vào
thông qua một hoặc nhiều hoặc thậm chí là không LSR chuyển tiếp nào và cuối
cùng kết thúc tại một LSR hướng ra. LSP chính là đường đi của các FEC thông qua
mạng MPLS. Khái niệm về LSP tương tự như khái niệm về kênh ảo (Virtual
Channel) trong mạng IP, ATM, Frame Relay …

mạng chỉ có một nhãn bên ngoài được xem xét. Hình 4 mô tả định dạng tiêu đề
của MPLS
16
Hình 1.4: Định dạng tiêu đề của MPLS
Trong đó:
− EXP=Experimental (3 bit): dành cho thực nghiệm. Cisco IOS sử dụng các
bit này để giữ các thông báo cho QoS; khi các gói MPLS xếp hàng có thể dùng các
bit EXP tương tự như các bit IP ưu tiên (IP Precedence).
− S=Bottom of stack (1 bit): là bít cuối chồng. Nhãn cuối chồng bit này được
thiết lập lên 1, các nhãn khác có bít này là 0.
− TTL=Time To Live (8 bit): thời gian sống là bản sao của IP TTL. Giá trị
của nó được giảm tại mỗi chặng để tránh lặp (giống như trong IP). Thường dùng khi
người điều hành mạng muốn che dấu cấu hình mạng bên dưới khi tìm đường từ
mạng bên ngoài.
+ Kiểu tế bào (Cell mode):
Hình 1.5 : Cấu trúc nhãn dạng tế bào
17
Thuật ngữ này dùng khi có một mạng gồm các ATM LSR dùng MPLS trong
mặt phẳng điều khiển để trao đổi thông tin VPI/VCI thay vì dùng báo hiệu ATM.
Trong kiểu tế bào, nhãn là trường VPI/VCI của tế bào. Sau khi trao đổi nhãn trong
mặt phẳng điều khiển, ở mặt phẳng chuyển tiếp, bộ định tuyến ngõ vào (ingress
router) phân tách gói thành các tế bào ATM, dùng giá trị VCI/CPI tương ứng đã
trao đổi trong mặt phẳng điều khiển và truyền tế bào đi. Các ATM LSR ở phía trong
hoạt động như chuyển mạch ATM – chúng chuyển tiếp một tế bào dựa trên
VPI/VCI vào và thông tin cổng ra tương ứng. Cuối cùng, bộ định tuyến ngõ ra
(egress router) sắp xếp lại các tế bào thành một gói.
Trong đó:
GFC (Generic Flow Control): Điều khiển luồng chung
VPI (Virtual Path Identifier): nhận dạng đường ảo
VCI (Virtual Channel Identifier): nhận dạng kênh ảo

LDP hay TDP, vì thế khi cấu hình điều cần thiết là gán cho các Router một giao
thức phân phối nhãn chung nhất.
20
Hình 1.8: Control Plane trong MPLS
Mặt phẳng điều khiển MPLS chịu trách nhiệm tạo ra và lưu trữ LFIB. Tất cả
các nút MPLS phải chạy một giao thức định tuyến IP để trao đổi thông tin định
tuyến đến các nút MPLS khác trong mạng. Các nút MPLS enable ATM sẽ dùng một
bộ điều khiển nhãn (LSC – Label Switch Controller) như bộ định tuyến 7200, 7500
hoặc dùng một mô đun xử lý tuyến (RMP – Route Processor Module) để tham gia
xử lý định tuyến IP.
Các giao thức định tuyến Link-state như OSPF và IS-IS là các giao thức
được chọn vì chúng cung cấp cho mỗi nút MPLS thông tin của toàn mạng. Trong
các bộ định tuyến thông thường, bản định tuyến IP dùng để xây dựng bộ lưu trữ
chuyển mạch nhanh (Fast switching cache) hoặc FIB (dùng bởi CEF - Cisco
Express Forwarding). Tuy nhiên với MPLS, bản định tuyến IP cung cấp thông tin
của mạng đích và subnet prefix.
21
Các giao thức định tuyến link-state gửi thông tin định tuyến (flood) giữa một
tập các bộ định tuyến nối trực tiếp (adjacent), thông tin liên kết nhãn chỉ được phân
phối giữa các bộ định tuyến nối trực tiếp với nhau bằng cách dùng giao thức phân
phối (LDP – Label Distribution Protocol) hoặc TDP (Cisco ‘s proproetary Tag
Distribution protocol)
Các nhãn được trao đổi giữa các nút MPLS kế cận để xây dựng nên LFIB. MPLS
dùng một mẫu chuyển tiếp dựa trên sự hoán đổi nhãn để kết nối với các mô đun điều
khiển khác nhau. Mỗi mô đun điều khiển chịu trách nhiệm đánh dấu và phân phối một
tập các nhãn cũng như lưu trữ các thông tin điều khiển có liên quan khác. Các giao thức
cổng nội (IGPs – Interior Gateway Potocols) được dùng để xác nhận khả năng đến được,
sự liên kết, và ánh xạ giữa FEC và đia chỉ trạm kế (next-hop address).
1.5.2 Module điều khiển trong MPLS
Các module điều khiển trong mpls bao gồm

từ LIB kết hợp với FIB tạo ra LFIB.
1.6 Phân phối nhãn trong mpls
1.6.1 Giao Thức TDP
Trước đây, trong quá trình "thai nghén" ra MPLS, Cisco đưa ra công nghệ
tag-switching và hỗ trợ từ IOS 11.1CT. MPLS được hỗ trợ bởi các router cisco từ
IOS 12.1(3)T.
Tag-switching chính là tiền thân của mpls nên rất giống, chỉ có một số khác
biệt như: Giao thức sử dụng phân phối nhãn của tag-switching là TDP - sử dụng
tcp/udp port 711, còn mpls là LDP sử dụng tcp/udp port 646. Để cho phép chuyển
mạch nhãn hoạt động thì IOS 11.1 là tag-switching ip, IOS 12.1 là mpls ip. Cú pháp
lệnh tùy vào IOS.
1.6.2 Giao Thức LDP
23
MPLS là thế hệ sau của tag-switching, nó sử dụng giao thức LDP để
phân phối nhãn, hoạt động như TDP chỉ khác là nó sử dụng LDP để phân phối
nhãn, LDP phải được cấu hình trên từng interface chạy MPLS, các láng giềng của
chúng sẽ tự động nhận ra các interface có chạy LDP kết nối với chúng. Sử dụng
UDP broadcast và mulicast để tìm ra các láng giềng của chúng.
Để kích hoạt LDP MPLS trên các router ta dùng các lệnh sau:
P1#config t
P1(config)#ip cef
P1(config)#mpls ip
P1(config-if)#interface serial 0/0
P1(config-if)#mpls ip
Trong một miền MPLS, một nhãn gán tới một địa chỉ (FIB) đích được phân
phối tới các láng giềng ngược dòng sau khi thiết lập session. Việc kết nối giữa mạng
cụ thể với nhãn cục bộ và một nhãn trạm kế (nhận từ router xuôi dòng) được lưu trữ
trong LFIB và LIB.
1.6.3 Sự duy trì nhãn MPLS
Có hai chế độ duy trì nhãn: