LUẬN VĂN "Tìm hiểu công nghệ chuyển
mạch nhãn MPLS"
Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu - 1 -
ðề tài nghiên cứu:
Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLSSinh viên : Hoàng Xuân Diệu

Mã số : 20707006

Email :

Lớp : C6ðTVT

Email của lớp :
Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu
thoại, truyền hình dựa trên Internet, giao thức IP trở thành giao thức chủ ñạo trong lĩnh vực
mạng.

Xu hướng của các ISP là thiết kế và sử dụng các bộ ñịnh tuyến chuyên dụng, dung lượng
chuyển tải lớn, hỗ trợ các giải pháp tích hợp, chuyển mạch ña lớp cho mạng trục Internet. Nhu
cầu cấp thiết trong bối cảnh này là phải ra ñời một công nghệ có khả năng kết hợp những ñặc
ñiểm tốt của chuyển mạch kênh ATM và chuyển mạch gói IP.

Công nghệ MPLS (Multiprotocol Label Switching) ra ñời trong bối cảnh này ñáp ứng ñược
nhu cầu của thị trường ñúng theo tiêu chí phát triển của Internet ñã mang lại những lợi ích thiết
thực, ñánh dấu một bước phát triển mới của mạng Internet trước xu thế tích hợp công nghệ
thông tin và viễn thông (ICT - Information Communication Technology) trong thời kỳ mới.

2, MPLS và mô hình tham chiếu OSI - MPLS là một công nghệ kết hợp ñặc ñiểm tốt nhất giữa ñịnh tuyến lớp ba và chuyển
mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và ñịnh tuyến tốt
ở mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label). MPLS là một phương pháp cải tiến
Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu - 4 -
việc chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn ñược 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 ñịnh theo nội dung nhãn tốt hơn việc ñịnh tuyến phức tạp theo ñịa chỉ IP
ñích. MPLS kết nối tính thực thi và khả năng chuyển mạch lớp hai với ñịnh tuyến lớp ba.

(Label Distribution Protocol): Giao thức phân bố nhãn.

• LSP

(Label Switched Path): ðường dẫn chuyển mạch nhãn.

• FEC

(Forwarding Equivalence Class): Lớp chuyển tiếp tương ñương.

• LSR

(Label Switching Router) Bộ ñịnh tuyến chuyển mạch nhãn.

• LER

(Label Edge Router): Bộ ñịnh tuyến nhãn biên.

• NHLFE

(Next Hop Label Forwarding Entry): Mục chuyển tiếp chặng tiếp theo.

• FTN

(FEC to NHLFE): Ánh xạ FEC sang NHLFE.
Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu - 6 -



Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu - 7 - Hình 1.4

Hoán ñổi nhãn (Label Swapping) Hoán ñổi nhãn là cách dùng các thủ tục ñể chuyển tiếp gói. ðể chuyển tiếp gói có nhãn,
LSR kiểm tra nhãn trên ñỉnh ngăn xếp và dùng ánh xạ ILM (Incoming Label Map) ñể ánh
xạ nhãn này tới một mục chuyển tiếp nhãn NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry).
Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác ñịnh ra nơi ñể chuyển tiếp gói và thực hiện
một tác vụ trên ngăn xếp nhãn. Rồi nó mã hoá ngăn xếp nhãn mới vào gói và chuyển gói
ñi.
Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy ra ở LER lối vào (ingress-
LER). LER phải phân tích ñầu (header) lớp mạng ñể xác ñịnh FEC rồi sử dụng ánh xạ
FTN (FEC-to-NHLFE) ñể ánh xạ FEC vào một NHLFE.

ðường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) ðường chuyển mạch nhãn LSP là một ñường nối giữa bộ ñịnh tuyến ngõ vào và bộ ñịnh
tuyến ngõ ra, ñược thiết lập bởi các nút MPLS ñể chuyển các gói ñi xuyên qua mạng.

 Một là, các giao tiếp dùng chung giá trị nhãn (per-platform label space).
 Hai là, mỗi giao tiếp mang giá trị nhãn riêng, (Per-interface Label Space).
- Bộ ñịnh tuyến chuyển nhãn (LSR – Label Switch Router): ra quyết ñịnh chặng kế tiếp dựa
trên nội dung của nhãn, các LSP làm việc ít và hoạt ñộng gần giống như Switch.
- Con ñường chuyển nhãn (LSP – Label Switch Path): xác ñịnh ñường ñi của gói tin MPLS.
Gồm hai loại: Hop by hop signal LSP - xác ñịnh ñường ñi khả thi nhất theo kiểu best effort
và Explicit route signal LSP - xác ñịnh ñường ñi từ nút gốc. 
Một số ứng dụng của MPLS:- Internet có ba nhóm ứng dụng chính: voice, data, video với các yêu cầu khác nhau. Voice
yêu cầu ñộ trễ thấp, cho phép thất thoát dữ liệu ñể tăng hiếu quả. Video cho phép thất thoát
dữ liệu ở mức chấp nhận ñược, mang tính thời gian thực (realtime). Data yêu cầu ñộ bảo
mật và chính xác cao. MPLS giúp khai thác tài nguyên mạng ñạt hiệu quả cao.

Một số ứng dụng ñang ñược triển khai là:

- MPLS VPN: Nhà cung cấp dịch cụ có thể tạo VPN lớp 3 dọc theo mạng ñường trục cho
nhiều khách hàng, chỉ dùng một cơ sở hạ tầng công cộng sẵn có, không cần các ứng dụng
encrytion hoặc end-user.
- MPLS Traggic Engineer: Cung cấp khả năng thiết lập một hoặc nhiều ñường ñi ñể ñiều
khiển lưu lượng mạng và các ñặc trưng thực thi cho một loại lưu lượng.
- MPLS QoS (Quality of service): Dùng QoS các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp
nhiều loại dịch vụ với sự ñảm bảo tối ña về QoS cho khách hàng.
MPLS Unicast/Multicast IP routing.
Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu


ñịnh tuyến và nhiều tiến trình xử lí kéo theo.

 Trực tiếp thực thi các loại dịch vụ:
MPLS sử dụng hàng ñợi và bộ ñếm của ATM ñể 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 ñổi phức tạp sang các lớp ATM Forum Service.

 Hỗ trợ hiệu quả cho Mulicast và RSVP:
Khác với MPLS, xếp lớp IP trên ATM nảy sinh nhiều bất lợi, ñặc biệt trong việc hỗ trợ các
dịch vụ IP như IP muticast và RSVP( Resource Reservation Protocol - RSVP). MPLS hỗ
Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu - 10 -
trợ các dịch vụ này, kế thừa thời gian và công việc theo các chuẩn và khuyến khích tạo nên
ánh xạ xấp xỉ của các ñặc trưng IP&ATM.

 Sự ño lường và quản lí VPN:
MPLS có thể tính ñược các dịch vụ IP VPN và rất dễ quản lí các dịch vụ VPN quan trọng
ñể cung cấp các mạng IP riêng trong cơ sở hạ tầng của nó. Khi một ISP cung cấp dịch vụ
VPN hỗ trợ nhiều VPN riêng trên một cơ sở hạ tầng ñơn.Với một ñường trục MPLS, thông
tin VPN chỉ ñược xử lí tại một ñiểm ra vào. Các gói mang nhãn MPLS ñi qua một ñường
trục và ñến ñiểm ra ñúng của nó. Kết hợp MPLS với MP-BGP (Mutiprotocol Broder
Gateway Protocol) tạo ra các dịch vụ VNP dựa trên nền MPLS (MPLS-based VNP) dễ
quản lí hơn với sự ñiều hành chuyển tiếp ñể quản lí phía VNP và các thành viên VNP, dịch
vụ MPSL-based VNP còn có thể mở rộng ñể hỗ trợ hàng trăm nghìn VPN.


Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu - 11 -
(ingress) hay giao tiếp (interface). Các gói ñi vào mạng ñược gán các nhãn khác nhau.
Quyết ñịnh chuyển tiếp ñược thực hiện dễ dàng bởi router ngõ vào. ðiều này không có
trong sự chuyển tiếp thông thường, vì sự xác ñịnh lộ trình của router khác với thông tin lộ
trình trên gói.
- Mạng ñược quản lý lưu lượng buộc gói ñi theo một con ñường cụ thể, một con ñường
chưa ñược sử dụng. Con ñường ñó ñược chọn trước hoặc ngay khi gói ñi vào mạng tốt hơn
sự lựa chọn bởi các thuật toán ñịnh tuyến thông thường. Trong MPLS, một nhãn có thể
ñược dùng ñể ñại diện cho tuyến, không cần kèm trong gói. ðây là dạng cơ bản của MPLS
Traffic Engineering.
- "Lớp dịch vụ (Class of service)" của gói ñược xác ñịnh bởi nút MPLS vào (ingress MPLS
node). Một nút MPLS vào có thể huỷ tuyến hay sửa ñổi lịch trình ñể ñiều khiển các gói
khác nhau. Các trạm sau có thể ñịnh lại ràng buộc dịch vụ bằng cách thiết lập PBH (per-
hop behavior). MPLS cho phép (không yêu cầu) ñộ ưu tiên một phần hoặc hoàn toàn của
lớp dịch vụ từ nhãn. Trường lợp này nhãn ñại diện cho sự kết hợp của một FEC với ñộ ưu
tiên hoặc lớp dịch vụ. ðây là dạng cơ bản của MPLS QoS. Chuyển gói qua miền MPLS Hình dưới ñây là một ví dụ ñơn giản minh hoạ quá trình truyền gói IP ñi qua miền MPLS.
Gói tin IP khi ñi từ ngoài mạng vào trong miền MPLS ñược bộ ñịnh tuyến (router) A ñóng
vai trò là một LER ngõ vào sẽ gán nhãn có giá trị là 6 cho gói IP rồi chuyển tiếp ñến bộ
ñịnh tuyến B. Bộ ñịnh tuyến B dựa vào bảng hoán ñổi nhãn ñể kiểm tra nhãn của gói tin.
Nó thay giá trị nhãn mới là 3 và chuyển tiếp ñến router C. Tại C, việc kiểm tra cũng tương
tự như ở B và sẽ hoán ñổi nhãn, gán cho gói tin một nhãn mới là 9 và tiếp tục ñược ñưa ñến

- S=Bottom of stack (1 bit): là bít cuối chồng. Nhãn cuối chồng bit này ñược 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 ñược
giảm tại mỗi chặng ñể tránh lặp (giống như trong IP). Thường dùng khi người ñiều hành
mạng muốn che dấu cấu hình mạng bên dưới khi tìm ñường từ mạng bên ngoài.  Kiểu tế bào (Cell mode):
- Thuật ngữ này dùng khi có một mạng gồm các ATM LSR dùng MPLS trong mặt phẳng
ñiều khiển ñể trao ñổi 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 ñổi nhãn trong mặt phẳng ñiều khiển, ở
mặt phẳng chuyển tiếp, router ngõ vào (ingress router) phân tách gói thành các tế bào
ATM, dùng giá trị VCI/CPI tương ứng ñã trao ñổi trong mặt phẳng ñiều khiển và truyền tế
bào ñi. Các ATM LSR ở phía trong hoạt ñộng như chuyển mạch ATM – chúng chuyển tiếp
một tế bào dựa trên VPI/VCI vào và thông tin cổng ra tương ứng. Cuối cùng, router ngõ ra
(egress router) sắp xếp lại các tế bào thành một gói. - Trong ñó:
•
GFC (Generic Flow Control): ðiều khiển luồng chung
•
VPI (Virtual Path Identifier): nhận dạng ñường ảo
•
VCI (Virtual Channel Identifier): nhận dạng kênh ảo
•
PT (Payload Type): Chỉ thị kiểu trường tin
•
CLP (Cell Loss Priority): Chức năng chỉ thị ưu tiên huỷ bỏ tế bào
•

(adjacent), thông tin liên kết nhãn chỉ ñược phân phối giữa các router 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 ñược trao ñổi giữa các nút MPLS kế cận ñể xây dựng nên LFIB. MPLS dùng
một mẫu chuyển tiếp dựa trên sự hoán ñổi nhãn ñể kết nối với các mô ñun ñiều khiển khác
nhau. Mỗi mô ñun ñiều khiển chịu trách nhiệm ñánh dấu và phân phối một tập các nhãn
cũng như lưu trữ các thông tin ñiều khiển có liên quan khác. Các giao thức cổng nội (IGP –
Interior Gateway Potocols) ñược dùng ñể xác nhận khả năng ñến ñược, sự liên kết, và ánh
xạ giữa FEC và ñịa chỉ trạm kế (next-hop address).
Các mô ñun ñiều khiển MPLS gồm:
•
ðịnh tuyến Unicast (Unicast Routing)
•
ðịnh tuyến Multicast (Multicast Routing)
•
Kỹ thuật lưu lượng (Traffic engineering)
•
Mạng riêng ảo (VPN – Virtual private Network)
•
Chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of service)

+Các thành phần mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng ñiều khiển của MPLS
- Cisco Express Forwarding (CEF) là nền tảng cho MPLS và hoạt ñộng trên các router của
Cisco. Do ñó, CEF là ñiều kiện tiên quyết trong thực thi MPLS trên mọi thiết bị của Cisco
ngoại trừ các ATM switch chỉ hỗ trợ chức năng của mặt phẳng chuyển tiếp dữ liệu. CEF là
Sinh Viên: Hoàng Xuân Diệu - 14 -
một cơ chế chuyển mạch thuộc sở hữu của Cisco nhằm làm tăng tính ñơn giản và khả năng

ñịnh. Nếu nút MPLS chứa nhiều LFIB trên mỗi giao tiếp, nó sử dụng giao tiếp vật lý nơi
gói ñến ñể chọn một LFIB cụ thể phục vụ chuyển tiếp gói. Các thuật toán chuyển tiếp
thông thường sử dụng nhiều thuật toán như unicast, multicast và các gói unicast có thiết lập
bit ToS. Tuy nhiên, MPLS chỉ dùng một thuật toán chuyển tiếp dựa trên sự hoán ñổi nhãn
(Label swapping). Một nút MPLS truy xuất bộ nhớ ñơn ñể lấy ra các thông tin như quyết
ñịnh dành ra tài nguyên cần thiết ñể chuyển tiếp gói. Khả năng chuyển tiếp và tra cứu tốc
ñộ nhanh giúp chuyển nhãn (label switching) trở thành công nghệ chuyển mạch có tính
thực thi cao. MPLS còn có thể dùng ñể chuyển vận các giao thức lớp ba khác như IPv6,
IPX, hoặc Apple Talk. Các thuộc tính này giúp MPLS có thể tương thích tốt với việc
chuyển ñổi các mạng từ IPv4 lên IPv6.

7,Hoạt ñộng chuyển tiếp của MPLS- Thực hiện chuyển tiếp dữ liệu với MPLS gồm các bước sau:
•
Gán nhãn MPLS (trên LSR).
•
Giao thức phân phối nhãn (LDP - label distribution protocol hay TDP - tag
distribution protocol ) thực hiện gán nhãn và trao ñổi nhãn giữa các LSR trong miền
MPLS ñể thiết lập các phiên làm việc (session). Việc gán nhãn có thể gán cục bộ
trên router hoặc trên giao tiếp của router.
•
Thiết lập LDP/TDP giữa LSR/ELSR.
•
Mặc ñịnh trên router sử dụng LDP.
Cấu hình: Router(config)#mpls label protocol {ldp | tdp}
- Thực hiện lệnh khi router không măc ñịnh dùng LDP hoặc muốn chuyển từ LDP sang
TDP. Lệnh này có thể ñược cấu hình toàn cục hoặc trên giao tiếp:
Router(config-if)#mpls label protocol {ldp | tdp}