Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS và đế xuất các kiến nghị áp dụng công nghệ MPLS trong mạng thế hệ mới NGN của tổng công ty

kỹ sư Internet (IETF). Một vài đặc tính MPLS mới trở nên có giá trị trong năm nay sẽ cung cấp những khả năng mới cho các mạng cung cấp dịch vụ. Sự phát triển nhanh chóng của Internet và sự triển khai trên diện rộng các mạng được xây dựng trên tập giao thức Internet đang tạo ra những nhu cầu cho các khả năng mới trong mạng IP. MPLS cung cấp một số các khả năng như vậy. Trong khi báo chí thương mại thường tập trung vào MPLS như một công nghệ nâng cao chất lượng, chúng ta sẽ xem xét các lợi ích của MPLS theo khía cạnh tăng cường chức năng. Các khả năng cơ bản mà MPLS cung cấp cho việc phân phối các dịch vụ thương mại IP bao gồm: Hỗ trợ VPN Định tuyến thẳng (cũng được biết đến như là định tuyến có điều tiết hay điều khiển lưu lượng) Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch ATM. Sự phát triển nhanh chóng của IP và sự tăng trưởng của Internet trở thành một sự thật không thể không thừa nhận. Địa vị thống trị của IP tại giao thức lớp 3 cũng là điều không cần bàn cãi. Trong một thời gian dường như mọi thứ đều dựa trên IP và IP ở trên tất cả mọi thứ. Trên thực tế, xu hướng phát triển chứng minh cho điều đó. Lưu lượng lớn nhất trong các mạng xương sống thực tế đều bắt nguồn từ IP. Hầu hết các dịch vụ khác nhau từ các công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ cho các dịch vụ IP. Trong tất cả các công việc tiêu chuẩn hoá công nghệ, hỗ trợ cho IP trở thành tiêu chí cho việc nghiên cứu. Với các nhà thiết kế mạng, sự phát triển nhanh chóng của Internet có thể không tránh khỏi. Việc mở rộng đều đặn của mạng, sự tăng trưởng không ngừng của lưu lượng, và sự phức tạp của các dịch vụ đã biến mạng hiện tại thành không thể chấp nhận đươc. Nhu cầu thị trường cấp bách cho một mạng tốc độ cao, giá thành thấp là tác nhân chủ yếu cho sự ra đời của một loạt các công nghệ mới bao gồm MPLS. Hiện nay, có rất nhiều công nghệ để xây dựng mạng IP, như IPOA (IP qua ATM), IPOS (IP qua SDH/SONET), IP qua WDM và IP qua cáp quang. Mỗi công nghệ có ưu điểm và nhược điểm nhất định. Công nghệ ATM được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu trong các mạng IP xương sống do tốc độ cao, chất lượng dịch vụ QoS, điều khiển luồng và các đặc tính khác của nó mà các mạng định tuyến truyền thống không có. Nó cũng được phát triển để hỗ trợ cho IP. Hơn nữa, trong các trường hợp đòi hỏi thời gian thực cao, IPOA sẽ là sự lựa chọn số một, do đó nghiên cứu về IPOA quan trọng hơn. MPLS thực sự là sự cải tiến của công nghệ IPOA truyền thống. IPOA truyền thống là một công nghệ lai ghép. Nó đặt IP (công nghệ lớp thứ 3) trên ATM (công nghệ lớp thứ 2). Các giao thức của hai lớp là hoàn toàn độc lập. Chúng được kết nối với nhau bằng một loạt các giao thức (như NHRP, ARP, v.v..). Cách tiếp cận này hình thành tự nhiên và nó được sử dụng rộng rãi. Khi xuất hiện sự bùng nổ lưu lượng mạng, phương thức này dẫn đến một loạt các vấn đề cần giải quyết. 1. Thứ nhất, trong phương thức lai ghép, cần phải thiết lập các kết nối PVC cho tất cả các nút nghĩa là để thiết lập mạng với tất cả các kết nối như được biểu diễn trong Hình I1. Điều này sẽ tạo ra hình vuông N. Khi thiết lập, duy trì và ngắt kết nối giữa các nút, các mào đầu liên quan (như số kênh ảo, số lượng thông tin điều khiển) sẽ chỉ thị về độ lớn của hình vuông N của số các nút. Khi mạng mở rộng, mào đầu sẽ ngày càng lớn và tới mức không thể chấp nhận được. 2. Phương thức lai ghép phân chia toàn bộ mạng IPOA thành rất nhiều các LIS (Mạng con IP Logic), thậm chí với các LIS trong cùng một mạng vật lý. Các LIS được kết nối nhờ các bộ định tuyến trung gian được biểu diễn trong Hình I2. Cấu hình multicast giữa các LIS khác nhau trên một mặt và giữa các bộ định tuyến này sẽ sẽ trở nên hạn chế khi luồng lưu lượng lớn. Cấu hình như vậy chỉ áp dụng cho các mạng nhỏ như mạng doanh nghiệp, mạng trường sở, v.v.. và không phù hợp với nhu cầu cho các mạng xương xống Internet trong tương lai. Cả hai đều khó mở rộng. 3. Trong phương thức lai ghép, IPOA sẽ không thể đảm bảo về chất lượng dịch vụ QoS. Hình I1 Sự mở rộng mạng IPOA. Hình I2 Nút cổ chai trong mạng IPOA. 4. Không phải tất cả mọi cân nhắc được đưa ra cho mỗi bên trong thiết kế IP và ATM. Điều này tạo nên sự liên kết giữa chúng phụ thuộc vào một loạt các giao thức phức tạp và các bộ định tuyến xử lý các giao thức này. Sự phức tạp sẽ gây ra các hiệu ứng có hại đến độ tin cậy của các mạng xương sống. Các công nghệ như MPOA, và LANE đang được hình thành để giải quết các tồn tại này. Tuy nhiên các giải pháp đó không thể giải quyết được tất cả các tồn tại. Trong khi ấy, nổi bật lên trên một loạt các công nghệ IPOA khác với phương thức lai ghép là chuyển mạch nhãn theo phương thức tích hợp. Chúng cung cấp giải pháp hợp lý để giải quyết những tồn tại này. Chuyển mạch nhãn được hiểu là khải niệm chung cho tất cả các công nghệ chuyển mạch nhãn hiện có. Những công nghệ này thực sự dựa trên những cơ sở mà MPLS đã được hình thành. Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ quá trình nghiên cứu hai thiết bị cơ bản trong mạng IP: tổng đài chuyển mạch và bộ định tuyến. Chúng ta có thể thấy rằng chỉ xét trong các yếu tố tốc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ lệ giữa giá cả và chất lượng thì tổng đài chuyển mạch chắc chắn tốt hơn nhiều so với bộ định tuyến. Tuy nhiên, các bộ định tuyến có các chức năng định tuyến mềm dẻo mà tổng đài không thể so sánh được. Do đó chúng ta không thể không nghĩ rằng chúng ta có thể có một thiết bị có khả năng điều khiển luồng, tốc độ cao của tổng đài cũng như các chức năng định tuyến mềm dẻo của bộ định tuyến. Đó là động cơ then chốt để phát triển chuyển mạch nhãn. Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch nhãn là sử dụng một thiết bị tương tự như bộ định tuyến để điều khiển thiết bị chuyển mạch phần cứng ATM, do vậy công nghệ này có được tỉ lệ giữa giá thành và chất lượng có thể sánh được với tổng đài. Nó cũng có thể hỗ trợ thậm chí rất nhiều chức năng định tuyến mới mạnh hơn như định tuyến hiện v.v.. Công nghệ này do đó kết hợp một cách hoàn hảo ưu điểm của các tổng đài chuyển mạch với ưu điểm của các bộ định tuyến, và trở thành điểm nóng thu hút sự tập trung của ngành công nghiệp. Quá trình tiêu chuẩn hoá MPLS MPLS phát triển cùng với sự phát triển của hàng loạt các công nghệ: 1. IP over ATM Mặc dù các ứng dụng MPLS hoàn toàn không giới hạn với IPOA, sự cải tiến IPOA đầu tiên sinh ra MPLS. Công việc tiêu chuẩn hoá ATM bắt đầu rất sớm vào khoảng năm 1980, và ngay sau đó phạm vi ứng dụng của IP dẫn tới việc nghiên cứu xem thi hành IP trên ATM như thế nào. Một vài nhóm làm việc IETF đã giải quyết câu hỏi này, và đưa đến kết quả trong hai tài liệu RFC là RFC 1483 và RFC 1577 vào năm 1993 và 1994. RFC1483 mô tả cách đóng gói bản tin IP trong các tế bào ATM trong khi RFC1577 định nghĩa CIPOA và ATMARP (ATM Address Resolution Protocol). CIPOA thiết kế ATM bằng công nghệ mạng con IP logic, máy chủ và các bộ định tuyến IP đặt trong các LIS khác nhau tương ứng. Khi cả hai phần liên lạc đều nằm trong cùng một LIS giống nhau, chúng có thể liên lạc trực tiếp. Nếu không chúng không thể liên lạc trực tiếp với nhau và một hoặc một vài bộ định tuyến trung gian cần thiết sẽ được sử dụng. Vì những nhược điểm của CIPOA được đề cập ở trên, trong khi nó lại được sử dụng rất rộng rãi, các nhà nghiên cứu đang làm việc để tìm kiếm một công nghệ IPOA hiệu quả hơn. Toshiba's CSR Toshiba đầu tiên định nghĩa mô hình chuyển mạch nhãn, công nghệ CSR (Cell Switching Router). Mô hình này đầu tiên đề xuất ý kiến đặt cấu trúc chuyển mạch ATM dưới sự điều khiển của giao thức IP (như giao thức định tuyến IP và giao thức RSVP) mà không phải là giao thức ATM (Q.2931). Bởi vậy mô hình này có thể loại trừ toàn bộ cuộc gọi báo hiệu ATM và việc xắp xếp địa chỉ phức tạp. Và CSR đòi hỏi mạng CSR có thể chứa những tổng đài chuyển mạch ATM và các tổng đài chuyển mạch CSR tại cùng một thời điểm. CSR có thể thay thế các bộ định tuyến giữa một LIS trong CIPOA, do đó giải phóng nhu cầu cho NHRP. CSR xem như là công nghệ chuyển mạch nhãn đầu tiên được đệ trình tại cuộc họp IETF BOF vào cuối năm 1994 và đầu năm 1995. Tuy nhiên, không có những nghiên cứu chuyên sâu vào mô hình này. Định nghĩa của công nghệ này không rõ ràng và hoàn chỉnh. Và các sản phẩm vật lý chưa có. Cisco's Tag Switching Chỉ một vài tháng sau khi Ipsion thông báo về công nghệ chuyển mạch IP, Cisco đã phổ biến công nghệ chuyển mạch thẻ của mình. Mô hình này khác rất nhiều so với hai công nghệ ở trên. Ví dụ, nó không sử dụng điều khiển luồng nhưng sử dụng phương thức control drive trong thiết lập bảng truyền lại, và nó không giới hạn với các ứng dụng trong hệ thống chuyển mạch ATM. Công nghệ này đã có các tài liệu RFC. Không giống như Ipsilon, Cisco dành hết cho tiêu chẩn quốc tế của công nghệ này. Các tài liệu RFC được xuất bản cho tất cả các khía cạnh của các công nghệ, và các nỗ lực của Cisco đã mang lại kết quả trong việc thiết lập nên nhóm làm việc MPLS IETF. 4. IBM's ARIS and Nortel's VNS Ngay sau khi Cisco thông báo về công nghệ của mình, IBM bắt kịp với ARIS (aggregate Route-based IP Switching) của mình và các tài liệu RFC cũng được hình thành. Mặc dầu ARIS khá giống với chuyển mạch thẻ, chúng cũng có rất nhiều các điểm khác biệt. Các công ty lớn khác trong công nghiệp, như Nortel, cũng sử dụng chúng trong các sản phẩm VNS chuyển mạch nhãn của mình. Có thể thấy rằng nghiên cứu về chuyển mạch nhãn đã nhận được sự chú ý rộng rãi trong công nghiệp. 5. Công việc chuẩn hoá MPLS Với sự hỗ trợ từ nhiều công ty, IETF triệu tập cuộc họp BOF trong năm 1996. Đây là một trong những cuộc họp thành công nhất trong lịch sử IETF. MPLS đi vào con đường chuẩn hoá một cách hợp lý, mặc dầu nó còn được cân nhắc xem liệu có những bộ định tuyến đủ nhanh hay công nghệ này liệu có còn cần thiết. Trong thực tế, không có một bộ định tuyến nào đạt được và các công nghệ chuyển mạch nhãn hiện có cần phải chuẩn hoá. Vào đầu năm 1997, hiến chương MPLS được thông qua. Vào tháng 4 năm 1997 nhóm làm việc MPLS tiến hành cuộc họp đầu tiên. Vào tháng 11 năm 1997, tài liệu MPLS được ban hành. Vào tháng 7 năm 1998, tài liệu cấu trúc MPLS được ban hành. Trong thgáng 8 và tháng 9 năm 1998, 10 tài liệu internet bổ xung được ban hành, bao gồm MPLS LDP (Label Distribution Protocol), Mark Encoding, các ứng dụng ATM, v.v... MPLS hình thành về căn bản. IELF hy vọng sẽ kết thúc các tiêu chuẩn MPLS và đưa ra các tài liệu RFC trong năm 1999. Chúng ta có thể thấy rằng MPLS đã phát triển rất nhanh chóng và hiệu quả. Điều này cũng chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công nghệ mới. Hầu hết các tiêu chuẩn MPLS hiện tại đang còn ở dạng “Internet Draft”, mặc dù có một vài tiêu chuẩn MPLS đã được đưa vào dạng RFC-STD. Không có một tiêu chuẩn MPLS độc lập mà chỉ có một tập các RFC, khi toàn bộ các RFC được hoàn thiện chúng sẽ được tập hợp với nhau cho phép xây dựng một hệ thống MPLS. Ví dụ như hiện này có khoảng hơn RFC về chỉ tiêu kỹ thuật cho bộ định tuyến IP mà các bộ định tuyến này phải tuân theo. III. Nhóm làm việc MPLS trong IETF Nhóm làm việc MPLS là một tập các nhóm làm việc bao gồm các phạm vi ‘sub-IP’ mà IESG thành lập gần đây. Tất cả các nhóm làm việc sub-IP tạm thời đang được đặt trong General Area cho đến khi IESG quyết định cấu trúc quản lý cuối cùng cho việc quản lý các nhóm này. Nhóm làm việc MPLS chịu trách nhiệm chuẩn hoá các công nghệ cơ sở cho sử dụng chuyển mạch nhãn và cho việc thi hành các đường chuyển mạch nhãn trên các loại công nghệ lớp liên kết, như Frame Relay, ATM và các công nghệ LAN (Ethernet, Token Ring, v.v..). Nó bao gồm các thủ tục và các giao thức cho việc phân phối nhãn giữa các bộ định tuyến, xem xét về đóng gói và multicast. Các mục tiêu khởi đầu của nhóm làm việc đã gần như hoàn thành. Cụ thể, nó đã xây dựng một số các RFC (xem liệt kê phía dưới) định nghĩa Giao thức phân phối nhãn cơ sở (LDP), kiến trúc MPLS cơ sở và đóng gói gói tin, các định nghĩa cho việc chạy MPLS qua các đường liên kết ATM, Frame Relay. Các mục tiêu gần đây của nhóm làm việc là: 1. Hoàn thành các chỉ mục còn tồn tại: 2. PHát triển các tiêu chuẩn đề nghị của nhóm làm việc MPLS thành các bản Dratf Standard. Bao gồm: LDP, CR-LDP, và các tiêu chuẩn kỹ thuật RSVP-TE cũng như vấn đề đóng gói. 3. Định rõ các mở rộng phù hợp với LDP và RSVP cho việc xác nhận LSP nguồn. 4. Hoàn thành các công việc trên MPLS-TE MIB 5. Xác định các cơ chế chấp nhận lỗi cải tiến cho LDP. 6. Xác định các cơ chế phụ phồi MPLS cho phép một đường chuyển mạch nhãn có thể được sử dụng như là một bản dự trữ cho một tập các đường chuyển mạch nhãn khác bao gồm các trường hợp cho phép sửa chữa cục bộ. 7. Cung cấp tài liệu về các phương thức đóng gói MPLS mở rộng cho phép hoạt động trên các đường chuyển mạch nhãn trên các công nghệ lớp thấp hơn, như phân chia theo thời gian (SONET ADM), độ dài bước sóng và chuyển mạch không gian. 8. Hoàn tất các công việc đang tiến hành cho việc xác định cơ cấu với IP Multicast qua các đưòng chuyển mạch nhãn. Internet-Drafts: STT Tên Draft Carrying Label Information in BGP-4 Definitions of Managed Objects for the Multiprotocol Label Switching, Label Distribution Protocol (LDP) LDP State Machine RSVP-TE: Extensions to RSVP for LSP Tunnels Constraint-Based LSP Setup using LDP MPLS Traffic Engineering Management Information Base Using SMIv2 MPLS Support of Differentiated Services Framework for IP Multicast in MPLS MPLS Label Switch Router Management Information Base Using SMIv2 ICMP Extensions for MultiProtocol Label Switching Applicability Statement for CR-LDP Applicability Statement for Extensions to RSVP for LSP-Tunnels LSP Modification Using CR-LDP LSP Hierarchy with MPLS TE Link Management Protocol (LMP) Framework for MPLS-based Recovery Multiprotocol Label Switching (MPLS) FEC-To-NHLFE (FTN) Management Information Base Using SMIv2 Fault Tolerance for LDP and CR-LDP Generalized MPLS - Signaling Functional Description MPLS LDP Query Message Description Signalling Unnumbered Links in CR-LDP LDP Extensions for Optical User Network Interface (O-UNI) Signaling Signalling Unnumbered Links in RSVP-TE Requirements for support of Diff-Serv-aware MPLS Traffic Engineering Extensions to RSVP-TE and CR-LDP for support of Diff-Serv-aware MPLS Traffic Engineering Generalized MPLS Signaling - CR-LDP Extensions Generalized MPLS Signaling - RSVP-TE Extensions Chương II: Các khía cạnh kỹ thuật MPLS I. Khái niệm MPLS 1. Khái quát MPLS Khi một gói tin tuân theo các phương thức lớp mạng connectionless từ một bộ định tuyến đến bộ định tuyến tiếp theo, mỗi bộ định tuyến phải đưa ra một quyết định gửi chuyển tiếp độc lập cho gói tin đó. Do đó, mỗi bộ định tuyến phân tích mào đầu gói tin và mỗi bộ định tuyến sẽ chạy các thuật toán định tuyến lớp mạng. Mỗi bộ định tuyến lựa chọn hop tiếp theo cho gói tin một cách hoàn toàn độc lập dựa trên những phân tích của nó về mào đầu gói tin và kết quả của việc chạy thuật toán định tuyến. Các mào đầu gói tin chứa đựng nhiều thông tin hơn là thông tin cần thiết để lựa chọn hop tiếp theo. Lựa chọn hop tiếp theo bởi vậy có thể xem là sự cấu thành của hai chức năng. Chức năng thứ nhất phân chia toàn bộ các gói tin vào các tập lớp gửi chuyển tiếp ngang cấp FEC (Forwarding Equivalence Class). Chức năng thứ hai là xắp xếp mỗi FEC cho một hop tiếp theo. Khi quyết định gửi chuyển tiếp được đưa ra, với các gói tin được xắp xếp vào cùng một FEC là giống nhau. Tất cả các gói tin trong cùng một FEC cụ thể và xuất phát từ một nút cụ thể sẽ đi theo cùng một tuyến đường hoặc theo một tập các tuyến đường liên kết với FEC đó. Trong gửi chuyển tiếp IP truyền thống, một bộ định tuyến cụ thể sẽ đưa hai gói tin vào cùng một FEC nếu như một vài tiền tố địa chỉ X trong các bảng định tuyến của bộ định tuyến phù hợp với các địa chỉ đích của gói tin. Khi gói tin truyền qua mạng, mỗi hop lần lượt kiểm tra lại gói tin và ấn định nó vào một FEC. Trong MPLS, việc ấn định một gói tin cụ thể vào một FEC được thực hiện một lần khi gói tin đi vào mạng. FEC mà gói tin được ấn định được mã hoá thành một giá trị có độ dài cố định được gọi là nhãn. Khi một gói tin được gửi chuyển tiếp tới hop tiếp theo của nó, nhãn được gửi theo gói tin, như vậy các gói tin được dán nhãn trước khi chúng được gửi chuyển tiếp. Tại các hop phía sau, không có những phân tích sâu hơn về mào đầu lớp mạng. Đúng hơn là nhãn được sử dụng như chỉ số trong bảng mà nó xác định hop tiếp theo và nhãn mới. Nhãn cũ được thay thế bằng một nhãn mới và gói tin được gửi chuyển tiếp đến hop tiếp theo. Trong mô hình gửi chuyển tiếp MPLS, một khi một gói tin được ấn định vào một FEC thì không có bất cứ một phân tích mào đầu nào được các bộ định tuyến phía sau thực hiện. Tất cả công việc gửi chuyển tiếp được điều khiển bằng các nhãn. Điều này có một số các ưu điểm so với việc gửi chuyển tiếp lớp mạng truyền thống. - Việc gửi chuyển tiếp có thể được thực hiện bằng các tổng đài có khả năng tìm kiếm và thay thế nhãn, nhưng không có khả năng phân tích mào đầu lớp mạng hoặc không có khả năng phân tích mào đầu lớp mạng tại một tốc độ xác định. - Kể từ lúc gói tin được ấn định vào một FEC khi nó đi vào mạng, bộ định tuyến đầu vào có thể sử dụng bất cứ thông tin nào mà nó có về gói tin cho dù là các thông tin đó không thể lấy được từ mào đầu lớp mạng trong khi quyết định việc ấn định. Ví dụ, các gói tin tới các cổng khác nhau có thể được ấn định cho các FEC khác nhau. Trong khi đó việc gửi chuyển tiếp truyền thống có thể chỉ xem xét đến thông tin được mang theo cùng với gói tin trong mào đầu gói tin. - Một gói tin đi vào mạng tại một bộ định tuyến cụ thể có thể được dán nhãn khác với một gói tin tương tự nhưng đi vào mạng tại một bộ định tuyến khác, kết quả là các quyết định gửi chuyển tiếp phụ thuộc vào bộ định tuyến lối vào. Điều này không thể thực hiện được trong việc gửi chuyển tiếp truyền thống, khi mà bộ định tuyến lối vào của gói tin không được mang theo gói tin. - Những yếu tố quyết định xem liệu gói tin được ấn định cho một FEC như thế nào có thể trở nên ngày càng phức tạp, nếu không có bất cứ một tác động nào vào các bộ định tuyến chỉ đơn thuần là gửi chuyển tiếp các gói tin dán nhãn. - Đôi khi chúng ta muốn bắt gói tin đi theo một tuyến đường xác định mà đã được lựa chọn trước hoặc tại thời điểm gói tin đi vào mạng, hơn là tuyến đường được lựa chọn bằng các thuật toán định tuyến động khi gói tin đi qua mạng. Điều này có thể được thực hiện như là vấn đề về chính sách hoặc để hỗ trợ điều khiển lưu lượng. Trong gửi chuyển tiếp truyền thống, điều này đòi hỏi gói tin phải mang bộ mã về tuyến đường của nó đi theo. Trong MPLS, một nhãn có thể được sử dụng để đại diện cho một tuyến đường vì thế nhận dạng của tuyến đường không cần phải mang theo trong gói tin. Một vài bộ định tuyến phân tích mào đầu lớp mạng của gói tin không phải đơn thuẩn chỉ để lựa chọn hop tiếp theo mà còn để quyết định quyền ưu tiên và COS của gói tin. Sau đó chúng có thể áp dụng các ngưỡng loại bỏ hoặc các lịch trình khác nhau cho các gói tin khác nhau. MPLS cho phép (nhưng không yêu cầu) quyền ưu tiên hoặc CoS có thể được xác định hoàn toàn hoặc một phần từ nhãn. Trong trường hợp này, có thể nó rằng nhãn đại diện cho sự kết hợp của FEC và quyền ưu tiên hoặc CoS. MPLS là Chuyển mạch nhãn đa giao thức, đa giao thức ở đây có nghĩa là các công nghệ của nó có thể áp dụng trong bất cứ giao thức lớp mạng nào. Trong đề tài này chúng tôi chủ yếu tập trung vào giao thức IP. Một bộ định tuyến hỗ trợ MPLS được gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn hay LSR. 2. MPLS và các thành phần trong MPLS MPLS MPLS là một nhóm là việc IETF cung cấp các bản phác thảo, định tuyến, gửi chuyển tiếp và chuyển mạch các luồng lưu lượng qua mạng. MPLS thi hành các chức năng sau: Xác định cơ chế quản lý các luồng lưu lượng của các phần tử khác nhau, như các luồng lưu lượng giữa các phần cứng, các máy móc khác nhau hoặc thậm chí là các luồng lưu lượng giữa các ứng dụng khác nhau. Duy trì tính độc lập của các giao thức lớp 2 và lớp 3. Cung cấp các phương tiện để xắp xếp các địa chỉ IP thành các nhãn có độ dài cố định và đơn giản được các công nghệ gửi chuyển tiếp gói tin và chuyển mạch gói sử dụng. Giao diện với các giao thức định tuyến có sẵn như RSVP và OSPF. Hỗ trợ IP, ATM, và các giao thức lớp 2 Frame-Relay. Trong MPLS, việc truyền dữ liệu thực hiện theo các đường chuyển mạch nhãn (LSP). Các đường chuyển mạch nhãn là dãy các nhãn tại mỗi nút và tại tất cả các nút dọc theo tuyến đường từ nguồn tới đích. LSP được thiết lập hoặc là trước khi truyền dữ liệu hoặc trong khi dò luồng dữ liệu. Các nhãn được phân phối sử dụng giao thức phân phối nhãn LDP hoặc RSVP hoặc dựa trên các giao thức định tuyến như giao thức BGP và OSPF. mỗi gói dữ liệu nén và mang các nhãn trong quá trình đi từ nguồn tới đích. Chuyển mạch tốc độ cao có thể chấp nhận được vì các nhãn với độ dài cố định được chèn vào vị trí đầu của gói tin hoặc tế bào và có thể được phần cứng sử dụng để chuyển mạch các gói tin một cách nhanh chóng giữa các đường liên kết. II. Các thành phần trong MPLS 1. Nhãn Nhãn là một nhận dạng có ý nghĩa cục bộ với độ dài cố định và ngắn, được dùng để nhận dạng FEC. Nhãn được gán vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho FEC mà gói tin đó được ấn định. Thường thì một gói tin được ấn định cho một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của nó. Tuy nhiên nhãn không bao giờ là mã hoá của địa chỉ đó. Nếu Ru và Rd là các LSR, chúng có thể thoả thuận khi Ru truyền gói tin tới Rd, Ru sẽ dán cho gói tin nhãn có giá trị L nếu như gói tin là một thành viên trong FEC F. Do vậy, các bộ định tuyến có thể thoả thuận một sự kết hợp giữa nhãn L và FEC F cho việc gửi gói tin từ Ru tới Rd. Kết quả của quá trình thoả thuận này là L sẽ trở thành nhãn lối ra đại diện cho FEC F của Ru và là nhãn lối vào đại diện cho FEC F của Rd. Chú ý rằng L không nhất thiết đại diện cho FEC F cho bất cứ gói tin nào khác. L là một giá trị tuỳ ý để kết hợp F một cách cục bộ giữa Ru và Rd. Việc gửi gói tin ở trên từ Ru tới Rd không ngụ ý là gói tin sẽ xuất phát từ Ru và đích của nó là Rd, nó bao gồm việc truyền gói tin tại một hoặc cả hai LSR. Đôi khi Rd rất khó thậm chí là không thể xác định được (khi có một gói tin mang nhãn L tới) nhãn L được đặt trong gói tin là do Ru hay các LSR khác. Điển hình là trong trường hợp Ru và Rd không phải là hai LSR kết cận. Trong trường hợp này nó phải đảm bảo việc kết hợp nhãn với FEC là ánh xạ một - một. Nghĩa là Rd không được thoả thuận với Ru1 kết hợp nhãn L với FECF1 trong khi cũng thoả thuận với Ru2 kết hợp nhãn L với FECF2. Ngoại trừ trường hợp khi Rd nhận một gói tin dán nhãn L thì nó luôn có thể xác định được gói tin được Ru1 hay Ru2 dán nhãn. Trách nhiệm của mỗi LSR là đảm bảo nó có thể làm rõ các nhãn lối vào của nó. 2. LSR ngược và LSR xuôi Xem rằng Ru và Rd thoả thuận kết hợp nhãn L với FEC F cho việc gửi gói tin từ Ru tới Rd. Sau đó về phương diện kết hợp, Ru là LSR ngược và Rd là LSR xuôi. Để có thể nói một nút là xuôi hay ngược với khía cạnh liên kết nghĩa là một nhãn cụ thể đại diện cho một FEC cụ thể được truyền từ nút ngược tới nút xuôi. Điều này không ngụ ý là các gói tin trong FEC được gửi từ nút ngược tới nút xuôi. 3. Gói tin dán nhãn Một gói tin dán nhãn là một gọi tin mà nhãn được mã hoá trong đó. Trong một vài trường hợp, nhãn nằm trong mào đầu của gói tin dành riêng cho mục đích dán nhãn. Trong các trường hợp khác, nhãn có thể dược đặt chung 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 nhãn và thực thể giải mã nhãn. 4. Ấn định và phân phối nhãn Trong kiến trúc MPLS, quyết định để kết hợp một nhãn L cụ thể với một FEC F cụ thể là do LSR xuôi thực hiện. LSR xuôi sau khi kết hợp sẽ thông báo với LSR ngược về kết hợp đó. Do vậy các nhãn là được LSR xuôi ấn định và các kết hợp nhãn được phân phối theo hướng từ LSR xuôi tới LSR ngược. Nếu một LSR được thiết kế để cho nó chỉ có thể tìm kiếm các nhãn trong một phạm vi cố định, thì khi đó nó đơn thuần chỉ cần đảm bảo rằng nó chỉ kết hợp các nhãn trong phạm vi này. 5. Các thuộc tính của việc kết hợp nhãn Việc kết hợp nhãn L với FEC F, được phân phối từ Rd tới Ru, có thể có các thuộc tính liên kết. Nếu Ru, đóng vai trò là LSR xuôi, cũng phân phối một kết hợp của một nhãn với FEC F, khi đó dưới điều kiện cụ thể, nó có thể cũng yêu cầu phân phối các thuộc tính đáp ứng mà nó nhận được từ Rd. Các giao thức phân phối nhãn Một giao thức phân phối nhãn là một tập các thủ tục mà nhờ đó một LSR thông báo cho các LSR khác các kết hợp nhãn/FEC mà nó thực hiện. Hai LSR sử dụng giao thức phân phối nhãn để trao đổi thông tin kết hợp nhãn/FEC được gọi là hai LSR phân phối nhãn ngang cấp xét theo khía cạnh thông tin kết hợp mà nó trao đổi. Nếu hai LSR là hai LSR phân phối nhãn ngang cấp, chúng sẽ đề cập đến ‘label distribution adjacency’ giữa chúng. Chú ý rằng hai LSR có thể là hai LSR phân phối nhãn ngang cấp xét theo phương diện một vài tập kết hợp nhưng sẽ không phải là hai LSR phân phối nhãn ngang cấp xét theo phương diện một vài tập kết hợp khác. Giao thức phân phối nhãn cũng bao gồm các thủ tục đàm phán mà hai LSR phân phối nhãn ngang cấp phải thực hiện để học các khả năng MPLS của nhau. Kiến trúc mạng không đòi hỏi chỉ có một giao thức phân phối nhãn. Trong thực tế, một số các giao thức phân phối nhãn đang được chuẩn hoá. Các giao thức đã có đang được mở rộng để cho việc phân phối nhãn có thể thực hiện trên nó(như [MPLS-BGP], [MPLS-RSVP], [MPLS-RSVP-TUNNELS]). Các giao thức mới cũng được định nghĩa cho mục đích phân phối nhãn như [MPLS-LDP], [MPLS-CR-LDP]. 7. Công nghệ phân phối nhãn Downstream-on-demand và Unsolicited Downstream Trong kiến trúc MPLS cho phép một LSR yêu cầu trực tiếp việc kết hợp nhãn cho một FEC từ hop tiếp theo của FEC đó. Công nghệ này được gọi là công nghệ phân phối nhãn Downstream-on-Demand. Kiến trúc MPLS cũng cho phép một LSR phân phối các kết hợp nhãn/FEC của nó tới các LSR không yêu cầu các kết hợp đó. Công nghệ này được gọi là công nghệ phân phối nhãn unsolicited Downstream. Một vài nhà vận hành MPLS sẽ chỉ cung cấp cơ chế phân phối nhãn Downstream-on-Demand, một vài nhà vận hành khác chỉ cung cấp cơ chế phân phối nhãn unsolicited Downstream, và một số khác cung cấp cả hai. Cơ chế nào được cung cấp có thể phụ thuộc vào các đặc tính của các giao diện mà chúng được các nhà vận hành hỗ trợ. Tuy nhiên cả hai công nghệ này có thể được sử dụng trong cùng một mạng tại cùng một thời điểm. Nhưng trong hai LSR kế cận thì LSR xuôi và LSR ngược phải thoả thuận loại công nghệ nào được sử dụng. 8. Chế độ nhớ nhãn Một LSR Ru có thể nhận hoặc đã nhận một kết hợp nhãn/FEC từ một LSR Rd, cho dù Rd không phải là hop tiếp theo của Ru với FEC đó. Ru sau đó lựa chọn xem liệu giữ các kết hợp như vậy hay loại bỏ những kết hợp đó. Nếu Ru giữ những kết hợp như vậy, sau đó nó có thể sử dụng kết hợp đó ngay lập tức khi Rd trở thành hop tiếp theo của FEC đang xem xét. Nếu Ru loại bỏ kết hợp đó thì khi Rd trở thành hop tiếp theo của Ru thì kết hợp đó sẽ phải được thực hiện lại. Nếu một LSR hỗ trợ ‘chế độ nhớ nhãn tự do’, nó duy trì các kết hợp giữa một nhãn và một FEC nó nhận từ LSR không phải là hop tiếp theo của nó cho FEC đó. Nếu một LSR hỗ trợ ‘chế độ nhớ nhãn bảo thủ’, nó loại bỏ những kết hợp như vậy. ‘Chế độ nhớ nhãn tự do’ cho phép tương thích nhanh hơn với những thay đổi trong định tuyến, nhưng ‘chế độ nhớ nhãn bảo thủ’ chỉ đòi hỏi LSR duy trì ít nhãn hơn nhiều. 9. Tập nhãn Trước đây, chúng ta thường cho rằng gói tin dán nhãn chỉ mang một nhãn duy nhất. Nhưng chúng ta thấy rằng sẽ tiện ích hơn nhiều nếu có một mô hình tổng quan trong đó gói tin dán nhãn mang một số nhãn được tổ chức thành một tập xắp xếp theo chế độ last-in, first-out. Chúng ta gọi đó là tập nhãn. Mặc dù MPLS hỗ trợ hệ thống phân cấp nhưng xử lý gói tin dán nhãn hoàn toàn độc lập với cấp mạng. Việc xử lý luôn dựa trên nhãn trên cùng của tập nhãn mà không xem xét tới khả năng mà một vài nhãn khác có thể ở phía trên nhãn đó trước đây hoặc một số nhãn khác có thể nằm dưới nó tại thời điểm hiện tại. Một gói tin không dán nhãn có thể xem như là một gói tin có tập nhãn rỗng. Nếu một tập nhãn của gói tin có độ lớn là m thì nhãn ở đáy của tập nhãn là nhãn mức1, nhãn trên nó là nhãn mức 2 và nhãn ở trên cùng là nhãn mức m. Tiện ích của tập nhãn sẽ được làm rõ khi chúng ta xem xét đến khái niệm LSP Tunnel và hệ thống phân cấp MPLS. Lối vào gửi chuyển tiếp nhãn hop tiếp theo (NHLFE) NHLFE được sử dụng khi gửi chuyển tiếp gói tin dán nhãn. Nó bao gồm các thông tin sau: 1. Hop tiếp theo của gói tin. 2. Hoạt động thi hành trên tập nhãn của gói tin. Nó là một trong các hoạt động sau: - Thay thế nhãn trên cùng của tập nhãn bằng một nhãn mới - Đẩy tập nhãn đi - Thay thế nhãn trên cùng của tập nhãn bằng một nhãn mới sau đó đẩy một số nhãn mới vào tập nhãn. Ngoài ra nó còn gồm các hoạt động sau: - đóng gói thông tin lớp liên kết dữ liệu để sử dụng khi truyền gói tin. - Hoạt động mã hoá tập nhãn khi truyền gói tin - Các thông tin cần thiết để xắp xếp gói tin chính xác. Chú ý là với một LSR cho trước thì nó có thể nhận được gói tin mà hop tiếp theo chính là nó. Trong trường hợp đấy nó sẽ đẩy nhãn trên cùng trong label stack sau đó gửi gói tin đến chính nó. Sau đó nó sẽ đưa ra quyết định gửi chuyển tiếp mới dựa trên những thông tin còn lại sau khi đẩy tập nhãn. Khi đó có thể gói tin vẫn là gói tin được dán nhãn hoặc có thể là gói tin IP thông thường. Nghĩa là trong một vài trường hợp LSR phải dựa vào mào đầu gói tin IP để gửi chuyển tiếp. Nếu hop tiếp theo của gói tin chính là LSR hiệnt tại thì hoạt động trên tập nhãn lúc này phải là hoạt động đẩy tập nhãn. Bản đồ nhãn lối vào(ILM) ILM sắp xếp mối các nhãn lối vào vào các tập NHLFE. Nó được sử dụng khi gói tin gửi đến là gói tin gán nhãn. Nếu ILM sắp xếp nhãn gói tin vào một tập NHLFE chứa hơn một thành phần, thì khi đó một thành phần xác định phải được chọn trước khi gửi gói tin đi tiếp. Xắp xếp FEC-to-NHLFE (FTN) FTN xắp xếp mỗi FEC vào một tập NHLFE. Nó được sử dụng khi gói tin đến chưa được dán nhãn nhưng cần ._.phải dán nhãn cho nó trước khi gửi đi. Khi FTN sắp xếp một FEC vào tập NHLFE chứa nhiều hơn một thành phần thì một thành phần phải được chọn trước khi gửi gói tin đi tiếp. Đổi nhãn Cơ chế đổi nhãn sử dụng các thủ tục sau để gửi chuyển tiếp gói tin: Để gửi gói tin đã dán nhãn LSR kiểm tra nhãn trên cùng trong tập nhãn sau đó dùng ILM để xắp xếp nó vào NHLFE. Sau đó sử dụng thông tin trong NHLFE để quyết định dích gửi tiếp theo của gói tin đồng thời thực hiện các hoạt động trên tập nhãn. Sau đó mã hoá tập nhãn mới vào gói tin và gửi đi Để gửi gói tin chưa dán nhãn, LSR phân tích mào đầu lớp mạng để biết FEC của gói tin. Sử dụng FNT để xắp xếp nó vào NHLFE, sau đó sử dụng thông tin trong NHLFE để quyết định nơi gửi gói tin đi đồng thời thực hiện các hoạt động trên tập nhãn(loại trừ hoạt động đẩy tập nhãn). Sau đó mã hoá tập nhãn mới vào gói tin và gửi đi Chú ý là khi cơ chế đổi nhãn được sử dụng, thông tin về hop tiếp theo luôn luôn được lấy từ NHLFE, trong một vài trường hợp hop tiếp theo này khác so với khái niệm hop tiếp theo khi MPLS không được áp dụng. Mục tiêu và tính duy nhất của nhãn Một LSR Rd có thể kết hợp nhãn L1 với một FEC F, và phân phối kết hợp đó tới LSR phân phối ngang cấp Ru1. Rd cung kết hợp nhãn L2 với FEC F và gửi kết hợp này tới LSR phân phối ngang cấp Ru2. Liệu L1 có bằng L2 hay không không phải là do kiến trúc mạng quyết định mà nó chỉ mạng ý nghĩa cục bộ. Một LSR Rd kết hợp L với FEC F1 sau đó gửi binding này tới LSR Ru1 đồng thời kết hợp L với FEC F2 rồi gửi binding này cho LSR Ru2. Khi Rd nhận được gói tin dán nhãn L thì chỉ nếu như nó nhận biết đựoc gói tin được gửi từ Ru1 hay Ru2 thì khi đó kiến trúc mạng mới không đòi hỏi F1 bằng F2. Trong trường hợp này Rd sử dụng các không gian nhãn khác nhau cho các nhãn gửi tới Ru1 và Ru2. Nhìn chung, Rd chỉ xác định được liệu Ru1 hay Ru2 đẩy nhãn L lên vị trí trên cùng của tập nhãn khi: -Ru1 và Ru2 là các đơn vị phân phối nhãn ngang cấp được RD phân phối liên kết của nhãn L và - Ru1 và Ru2 được kết nối trực tiếp với Rd qua giao diện liên kết điểm - điểm. Khi điều kiện được thoả mãn nó sử dụng các nhãn giới hạn cho từng giao diện nghĩa là nó là duy nhất cho mỗi giao diện. Khi đó ta nói LSR sử dụng "per-interface label space". Khi điều kiện này không có hiệu lực, các nhãn phải là duy nhất với các LSR cấp phát chúng và chúng ta nói rằng LSR sử dụng "per-platform label space." Nếu LSR Rd liên kết với LSR Ru qua hai giao diện điểm điểm, khi đó Rd có thể phân phối kết hợp L với FEC F1 cũng như L với FEC F2, F1 khác F2 nếu như mỗi kết hợp là hợp lệ cho các gói tin Ru gửi tới Rd qua một giao diện cụ thể. Trong các trường hợp khác, Rd không đựoc phân phối tới Ru các kết hợp của một nhãn với các FEC khác nhau. Trong MPLS không có khái niệm về các không gian khác nhau cho các cấp khác nhau. Một câu hỏi được đặt ra là liệu có khả năng LSR sử dụng “multiple per-platform label spaces” hoặc ‘multiple per-interface label spaces’ cho cùng một giao diện?. Điều này không bị kiến trúc mạng ngăn cấm. Tuy nhiên, trong trường hợp này LSR phải có một vài phương tiện, không được định rõ trong kiến trúc mạng, để xác định cho cho nhãn lối vào xem label space nào mà nhãn thuộc vào., Ví dụ, [MPLS-SHIM] chỉ rõ label space khác nhau được sử dụng cho gói tin unicast hơn là gói tin multicast, và sử dụng điểm mã lớp liên kết dữ liệu để phân biệt hai label space khác nhau. Đường chuyển mạch nhãn (LSP), LSP lối vào, LSP lối ra “LSP mức m” cho một gói tin P là dãy các bộ định tuyến với các tính chất như sau: 1. R1: "LSP lối vào", là LSR đầu tiên đẩy nhãn vào trong tập nhãn của P, kết quả là tập nhãn có độ dài m. 2. với 1<i<n, tập nhãn của P có độ dài m khi LSR Ri nhận nó. 3. Trong thời gian P truyền từ R1 tới R[n-1] tập nhãn của gói tin P luôn có độ dài m 4. Với 1<i<n, Ri truyền P tới R[i+1] bằng các phương tiện của MPLS, ví dụ bằng cách sử dụng nhãn trên cùng trong tập nhãn (nhãn mức m) là chỉ số để vào ILM. 5. với 1<i<n, Nếu hệ thống S nhận được và gửi P sau khi P được Ri truyền đi nhưng trước khi Ri+1 nhận được. Khi đó quyết định gửi chuyển tiếp của hệ thống S không dựa trên nhãn mức m hoặc dựa trên mào đầu lớp mạng. Điều này vì: a. Quyết định hoàn toàn không dựa trên tập nhãn và mào đầu lớp mạng. b. Quyết định dựa trên tập nhãn mà trong đó các nhãn bổ xung đã được đẩy vào (ví dụ nhãn mức m+k, k>0) Nói cách khác LSP mức m cho gói tin P giống như là dãy các bộ định tuyến mà 1. nó bắt đầu với LSR (LSP lối vào) đẩy nhãn mức m vào tập nhãn. 2. Tất cả các LSR trung gian đưa ra quyết định gửi chuyển tiếp bằng việc chuyển mạch nhãn trên nhãn mức m. 3. Nó kết thúc (tại LSP lối ra) khi quyết định gửi được tạo bởi chuyển mạch nhãn trên nhãn mức m-k, ở đây k>0, hoặc khi quyết định gửi được tạo bởi các thủ tục gửi chuyển tiếp non-MPLS thông thường. Hệ quả của điều này là bất cứ khi nào LSR đẩy nhãn vào gói tin đã dán nhãn, nó cần phải đảm bảo rằng nhãn mới phù hợp với FEC mà LSP lối ra của nó là LSR ấn định nhãn đang ở vị trí thứ 2 trong tập nhãn. Chúng ta sẽ gọi dãy các LSR là "LSP cho một FEC F" nếu nó là một LSP mức m cho một gói tin cụ thể P thì nhãn mức m của gói tin P là nhãn tương ứng với FEC F. Cân nhắc tập các nút mà nó có thể là nút LSP lối vào cho FEC F. Khi đó ở đây có một LSP cho FEC F nó bắt đầu bằng một trong số các nút trên. Nếu số LSP này có cùng một LSP lối ra, khi đó xem xét một tập các LSP như vậy dưới dạng hình cây mà gốc là LSP lối ra. Đẩy nhãn tại hop kề cuối Theo như phần trên ta thấy rằng nếu dẫy là LSP mức m của gói tin P thì P có thể được truyền từ Rn-1 tới Rn với label stack có độ dài m-1. Khi đó label stack có thể đựoc đẩy đi từ LSR giáp cuối hơn là tại LSP lối ra. Từ cấu trúc tương ứng ta thấy rằng điều đó hoàn toàn phù hợp vì nhãn mức m để truyền gói tin tới Rn một khi Rn-1 quyết định gửi gói tin đến Rn thì nhãn không còn thực hiện chức năng nào nữa và không cần phải mang nó đi nữa. Có những ưu điểm thiết thực khi thực hiện việc đẩy nhãn tại hop kề cuối. Nếu không thực hiện việc đẩy nhãn tại hop kề cuối thì khi LSP lối ra nhận được gói tin, đầu tiên nó sẽ tìm kiếm nhãn trên cùng và các quyết định đưa ra là kết quả của quá trình tìm kiếm tại LSP lối ra. Sau khi đẩy nhãn và kiểm tra những thứ còn lại trong gói tin. Nếu còn nhãn khác trong tập nhãn, LSP lối ra sẽ tìm kiếm nó và sau đó gửi chuyển tiếp gói tin dựa trên việc tìm kiếm này. (trong trường hợp này, LSR lối ra trong LSP mức m của gói tin chỉ là nút trung gian cho LSP mức m-1 của nó). Nếu không có một nhãn nào khác trong tập nhãn thì khi đó gói tin sẽ được gửi đi theo địa chỉ đích lớp mạng của nó. Chú ý là điều này đòi hỏi LSR lối ra phải thực hiện hai lần tìm kiếm, hoặc là hai lần tìm kiếm nhãn hoặc là một lần tìm kiếm nhãn theo sau là một lần tìm kiếm địa chỉ đích. Mặt khác nếu việc đẩy hop kề cuối được áp dụng, thì khi hop kề cuối tìm kiếm nhãn nó sẽ quuyết định: nó là hop giáp cuối và hop tiếp theo là hop nào. Nút giáp cuối sau đó đẩy nhãn trong tập nhãn và gửi gói tin dựa trên thôntg tin thu được bằng việc tìm kiếm nhãn trên cùng của tập nhãn. Khi LSP lối ra nhận được gói tin, nhãn ở trên cùng lúc này sẽ là nhãn cần tìm kiếm để đưa ra quyết định gửi chuyển tiếp. Hoặc nếu gói tin chỉ mang một nhãn đơn, LSP lối ra sẽ đơn giản là xem gói tin lớp mạng, đó là việc mà nó cần làm để đưa ra quyết định gửi chuyển tiếp. Công nghệ này cho phép đầu ra thực hiện một lần tìm kiếm và cũng đòi hỏi nút giáp cuối chỉ một lần tìm kiếm. Sự ra đời của việc gửi chuyển tiếp “fastpath” trong các sản phẩm chuyển mạch nhãn có thể hỗ trợ nếu chỉ yêu cầu một lần tìm kiếm: - Mã có thể đơn giảm nếu xem rằng chỉ cần một lần tìm kiếm. - Mã có thể được dựa trên quỹ thời gian mà một lần tìm kiếm đòi hỏi. Trên thực tế, khi việc đẩy nhãn tại hop kề cuối được thực hiện thì LSP lối ra thậm chí không cần phải là một LSR. Tuy nhiên một vài thiết bị chuyển mạch phần cứng không có khả năng đẩy tập nhãn do đó việc này không đòi hỏi bắt buộc. Ở đây cũng có một vài tình huống mà việc đẩy tập nhãn là không thể chấp nhận. Do đó nút kề cuối chỉ đẩy tập nhãn nếu như nó được nút lối ra yêu cầu một cách rõ ràng, hoặc nếu như nút tiếp theo trong LSP không hỗ trợ MPLS (Nếu nút tiếp theo trong LSP hỗ trợ MPLS, nhưng không yêu cầu đẩy tập nhãn thì nút kề cuối không có cách nào để biết được rằng mình là nút kề cuối) Một LSR có khả năng đẩy tập nhãn phải thực hiện công việc này khi được thiết bị phân phối nhãn ngang cấp xuôi của nó yêu cầu. Giàn xếp giao thức LDP ban đầu phải cho phép mỗi LSR biết được liệu LSR kế cận của mình có khả năng đẩy tập nhãn hay không. Một LSR không được yêu cầu LSR phân phối nhãn ngang cấp đẩy tập nhãn nếu như nó không có khả năng đó. Có một câu hỏi là liệu nút lối ra có thể làm sáng tỏ nhãn trên cùng của gói tin nhận được một cách đúng đắn nếu việc đẩy nhãn tại hop kề cuối được sử dụng. Miễn là qui tắc về tính duy nhất trong phần II.1.2.2.14 được tuân theo, thì nó luôn làm sáng tỏ nhãn trên cùng của gói tin nhận được một cách chính xác. LSP hop tiếp theo LSP hop tiếp theo cho một gói tin dán nhãn xác định trong một LSR xác định là một LSR hop tiếp theo, được lựa chọn theo phưong pháp NHLFE sử dụng cho việc gửi chuyển tiếp gói tin. LSP hop tiếp theo cho một FEC xác định là hop tiếp theo được lựa chọn theo phương pháp NHLFE được nhãn đáp ứng với FEC đó ra dấu. Chú ý là LSP hop tiếp theo có thể khác với hop tiếp theo được sử dụng trong thuật toán định tuyến lớp mạng. Chúng ta sẽ sử dụng thuật nghữ L3 hop tiếp theo để đề cập đến LSP hop tiếp theo trong thuật toán định tuyến lớp mạng. Các nhãn lối vào không hợp lệ LSR sẽ làm gì khi nhận một gói tin dán nhãn nhưng không có kết hợp cho nhãn đó. Khi đó nó có xu hướng nghĩ rằng các nhãn này có thể đã được loại bỏ, và gói tin được gửi chuyển tiếp như một gói tin IP không dán nhãn. Tuy nhiên trong một vài trường hợp làm như vậy có thể gây ra lặp. Nếu LSR ngược nghĩ rằng nhãn được xắp xếp cho một tuyến xác định nhưng LSR xuôi lại không nghĩ như vậy, và nếu như việc định tuyến hop by hop của các gói tin IP không dán nhãn mang gói tin trở về LSR ngược khi đó hiện tượng lặp xảy ra. Cũng có thể nhãn có xu hướng đại diện cho một tuyến đường mà nó không thể phỏng đoán từ mào đầu IP. Do vậy, khi một gói tin dán nhãn được nhận với nhãn lối vào không hợp lệ, nó bị loại bỏ, trừ khi nó được quyết định bằng một vài phương tiện để gửi chuyển tiếp nó dưới dạng không dán nhãn mà không gây ra bất cứ tổn hại nào. Điều khiển LSP: Độc lập và theo chỉ dẫn Một vài FEC đáp ứng với các tiền tố địa chỉ được phân phối qua một thuật toán định tuyến động. Thiết lập các LSP cho những FEC này có thể được thực hiện theo một hoặc hai cách: Điều khiển LSP độc lập và điều khiển LSP theo chỉ dẫn. Điều khiển LSP độc lập: mỗi LSR, lưu ý rằng nó nhận biết một FEC cụ thể, đưa ra những quyết định độc lập để liên kết nhãn với FEC đó và để phân phối liên kết đó tới các LSR ngang cấp. Điều này phù hợp với công việc định tuyến gói tin IP; mỗi nút tạo ra một quyết định độc lập và dựa trên thuật toán định tuyến để hội tụ một cách nhanh chóng nhằm đảm bảo mỗi gói tin được phân phát chính xác. Điều khiển LSP chỉ dẫn: LSR chỉ kết hợp một nhãn với một FEC xác định nếu nó là LSR lối ra cho FEC đó, hoặc nếu nó đã nhận được kết hợp nhãn cho FEC đó từ hop tiếp theo của nó cho FEC đó. Nếu để đảm bảo việc truyền lưu lượng trong FEC theo một tính chất cụ thể nào đó thì phải dùng điều khiển LSP theo chỉ dẫn. Với tuyến đường xác định trước, một vài LSR có thể bắt đầu chuyển mạch nhãn lưu lượng theo điều khiển độc lập, một vài LSR có thể chuyển mạch nhãn theo FEC trước khi LSP được thiết lập xong, và do đó một vài lưu lượng trong FEC có thể theo tuyến được mà không tuân theo một số tính chất xác định trước. Điều khiển có chỉ dẫn cũng cần được sử dụng nếu thừa nhận FEC là kết quả của việc thiết lập LSP tương ứng. Thiết lập LSP chỉ dẫn có thể khởi động từ LSP lối vào hoặc LSP lối ra. Điều khiển độc lập và theo chỉ dẫn có thể hoạt động tương hợp với nhau. Tuy nhiên, trừ khi tất cả các LSR trong cùng một LSP sử dụng điều khiển theo chỉ dẫn thì hiệu quả của mạng lớn hơn nhiều so với điều khiển độc lập. Điều khiển độc lập và chỉ dẫn có thể cùng tồn tại, kiến trúc mạng cho phép hai loại điều khiển này mang tính cục bộ. Khi hai phương thức này hoạt động với nhau, một LSR cần phải hỗ phương thức này hoặc phương thức kia. Lựa chọn phương thức điều khiển độc lập hay điều khiển có chỉ dẫn không ảnh hưởng đến cơ chế phân phối nhãn. Thủ tục kết hợp Có một cách để phân chia lưu lượng vào các FEC là tạo ra các FEC riêng biệt cho mỗi tiền tố địa chỉ xuất hiện trong bảng định tuyến. Tuy nhiên trong một miền MPLS cụ thể, điều này có thể dẫn đến trong một tập các FEC tất cả các lưu lượng trong các FEC này truyền theo cùng một tuyến đường. Khi các lưu lượng đầu vào có tiền tố địa chỉ khác nhau được định tuyến đến cùng một lối ra giống nhau thì có những lựa chọn: Gán các nhãn khác nhau cho mỗi FEC thành phần, hoặc gán một nhãn đơn cho toàn bộ và nhãn này được áp dụng cho tất cả các lưu lượng đó. Thủ tục liên kết một nhãn đơn cho một tập các FEC được gọi là “aggregation-kết hợp”. Kiến trúc MPLS cho phép sử dụng thủ tục kết hợp. Thủ tục kết hợp thể giảm số nhãn cần thiết để xử lý một tập các gói tin cụ thể và cũng giảm lưu lượng điều khiển phân phối nhãn cần thiết. Gán một tập các FEC được kết hợp vào một FEC đơn, Khi đó có thể Kết hợp chúng vào một FEC đơn. Kết hợp chúng vào một tập các FEC. Không kết hợp chúng. Khi điều khiển theo chỉ dẫn được áp dụng, mỗi LSR sẽ chấp nhận độ mịn được hop tiếp theo của nó sử dụng cho những FEC này. Khi điều khiển độc lập được sử dụng có thể ở đây sẽ có hai LSR liền nhau, Ru và Rd, chúng kết hợp một vài tập FEC theo các cách khác nhau. Nếu Ru mịn hơn Rd thì điều này không gây ra vấn đề gì. Ru phân phối nhiều nhãn cho một tập các FEC hơn Rd. Điều này có nghĩa là Ru cần gửi chuyển tiếp các gói tin dán nhãn trong những FEC này tới Rd, nó cần phải xắp xếp n nhãn thành m nhãn ở đây n lớn hơn m. Tuỳ chọn, Ru có thể rút tập n nhãn mà nó phân phối,và sau đó phân phối tập m nhãn, tương ứng với mức mịn của Rd. Không cần thiết phải đảm bảo các hoạt động là chính xác, nhưng kết quả là giảm số nhãn do Ru phân phối, và Ru không thu được ưu điểm gì bằng việc phân phối một số lượng lớn các nhãn. Quyết định liệu thực hiện điều này hay không là vấn đề cục bộ. Nếu Ru ở kém mịn hơn Rd (Rd phải phân phối n nhãn cho tập các FEC trong khi Ru phải phân phối m nhãn ở đây n>m). Nó có hai sự lựa chọn: Nó có thể chấp nhận Rd mịn hơn Ru. Điều này đỏi hỏi nó phải rút lại m nhãn mà nó phân phối và phân phối n nhãn. Cách lựa chọn này này tốt hơn Nó có thể xắp xếp một cách đơn giản m nhãn vào một tập con n nhãn của Rd, nếu nó co óhể quyết định điều này sẽ thực hiện việc định tuyến tương tự. Ví dụ, cho rằng Ru sử dụng một nhãn đơn cho tất cả các lưu lượng tới một LSR lối ra trong khi Rd kết hợp một số nhãn khác nhau cho lưu lượng này dựa theo các địa chỉ đích khác nhau của các gói tin. Nếu Ru biết địa chỉ của bộ định tuyến lối ra và nếu Ru đã kết hợp một nhãn cho một FEC mà nó được nhận dạng nhờ địa chỉ đó thì sau đó Ru có thể áp sử dụng nhãn đó một cách đơn giản. Trong bất cứ trường hợp nào, tất cả các LSR cần phải biết độ mịn sử dụng cho các nhãn được ấn định. Khi điều khiển theo chỉ dẫn được sử dụng, điều này đòi hỏi mỗi nút phải biết độ mịn cho FEC mà nó thoát khỏi mạng MPLS tại nút đó. Với điều khiển độc lập, các kết quả tốt nhất có thể thu được nhờ việc đảm bảo rằng tất cả các LSR được cấu hình một cách phù hợp để biết độ mịn cho mỗi FEC. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp điều này có thể thực hiện được bằng việc sử dụng một mức mịn áp dụng cho tất cả các FEC. Lựa chọn tuyến Lựa chọn tuyến ám chỉ phương pháp sử dụng cho việc lựa chọn LSP cho một FEC cụ thể. Kiến trúc giao thức MPLS đề xuất hỗ trợ hai khả năng cho lựa chọn tuyến: (1) định tuyến hop-by-hop và (2) định tuyến thẳng. Định tuyến hop-by-hop cho phép mỗi nút lựa chọn một cách độc lập hop tiếp theo cho mỗi FEC. Đây là phương pháp thông thường hiện nay trong các mạng IP hiện có. Một LSP được định tuyến theo phương pháp hop-by-hop là một LSP mà tuyến đường của nó được lựa chọn theo phương pháp định tuyến hop-by-hop. Trong LSP được định tuyến theo phương pháp định tuyến thẳng, mỗi LSR không lựa chọn độc lập hop tiếp theo. Đúng hơn là một LSR thường là LSP lối vào hoặc LSP lối ra sẽ chỉ định một vài(hoặc tất cả) các LSR trong LSP. Nếu một LSR chỉ định toàn bộ LSP, LSP là định tuyến thẳng hoàn toàn. Còn nếu LSR chỉ định một vài LSR trong LSP thì LSP là định tuyến thẳng không hoàn toàn. Dãy các LSR trong LSP định tuyến thảng có thể được chọn nhờ cấu hình hoặc có thể được lựa chọn động nhờ một nút đơn (ví dụ nút lối ra có thể tận dụng thông tin cấu hình topo thu được từ cơ sở dữ liệu trạng thái đường liên kết để tính toán toàn bộ tuyến đường cho một cấu trúc cây kết thúc tại nút lối ra) Việc định tuyến thẳng có thể hữu ích cho một số mục đích, như định tuyến chính sách hoặc phân tích lưu lượng. Trong MPLS, định tuyến thẳng cần phải được xác định tại thời điểm mà các nhãn đó được ấn định, nhưng tuyến đường thẳng không nhất thiết phải được chỉ rõ với mỗi gói tin IP. Điều này làm cho việc định tuyến thẳng MPLS hiệu quả hơn với cách định tuyến IP truyền thống. Thiếu nhãn lối ra Khi một gói tin đang di chuyển dọc theo một LSP, thỉnh thoảng có thể xảy ra trường hợp nó tới LSR mà ILM không xắp xếp nhãn lối vào của gói tin vào NHLFE, cho dù là nhãn lối vào là hợp lệ. Điều này xảy ra là do điều kiện hiện tại, hoặc do một lỗi tại LSR mà nó có thể là hop tiếp theo của gói tin. Trong trường hợp này nên bỏ toàn bộ tập nhãn và cố gắng gửi chuyển tiếp gói tin đi xa hơn thông qua việc gửi chuyển tiếp truyền thống, dựa trên mào đầu gói tin lớp mạng. Tuy nhiên, nó chung đây không phải là một thủ tục an toàn: Nếu gói tin theo một LSP được định tuyến thẳng, điều này có thể gây ra lặp Mào đầu lớp mạng của gói tin có thể không đủ thông tin để cho phép LSR gửi chuyển tiếp nó một cách chính xác. Trừ khi nó có thể quyết định rằng không có hai tình huống như trên xảy ra, thủ tục an toàn duy nhất là loại bỏ gói tin. Thời gian sống (TTL) Trong gửi chuyển tiếp IP truyền thống, mỗi gói tin mang một giá trị TTL trong mào đầu của nó. Bất cứ khi nào một gói tin đi qua một bộ định tuyến, giá trị TTL của nó giảm 1; nếu TTL tiến tới 0 trước khi gói tin tới đích, gói tin sẽ bị loại bỏ. Điều này cung cấp một vài mức bảo vệ chống lại hiện tượng lặp trong gửi chuyển tiếp mà nó có thể tồn tại do cấu hình sai, hoặc do lỗi hoặc sự hội tụ quá chậm của thuật toán định tuyến. TTL thỉnh thoảng cũng dược sử dụng cho các chức năng khác, như phạm vi áp dụng multicast, và hỗ trợ lệnh “traceroute”. Điều này ngụ ý là ở đây có hai vấn đề liên quan đến TTL mà MPLS phải giải quyết: (1) TTL làmột cách để chặn hiện tượng lặp; (2) TTL là một cách để thực hiện các chức năng khác, như giới hạn phạm vi của gói tin. Khi một gói tin di chuyển dọc theo LSP, nó có giá trị TTL tương tự như khi nó di chuyển theo dãy các bộ định tuyến như vậy không theo phương thức chuyển mạch nhãn. Nếu gói tin di chuyển dọc theo một hệ thống phân cấp của các LSP, tổng số của các hop LSR được truyền qua sẽ phản ánh trong giá trị TTL khi nó ra khỏi hệ thống phân cấp của các LSP. Cách mà TTL được xử lý có thể biến đổi phụ thuộc vào liệu các giá trị nhãn MPLS được mang trong một mào đầu chèn thêm MPLS [MPLS-SHIM] hay là các nhãn MPLS được mang trong mào đầu L2 như mào đầu ATM[MPLS-ATM] hoặc mào đầu FrameRelay[MPLS-FRMRLY] Nếu các giá trị nhãn được mã hoá trong mào đầu mở rộng mà nó nằm giữa mào đầu lớp liên kết dữ liệu và mào đầu lớp mạng. Mào đầu mở rộng này phải có trường TTL mà nó có thể được nạp ban đầu từ trường TTL trongmào đầu lớp mạng, phải được giảm giá trị tại mỗi hop LSR và phải được sao chép vào trường TTL trong mào đầulớp mạng khi gói tin ra khỏi LSP. Nếu giá trị nhãn được mã hoá trong mào đầu lớp liên kết dữ liệu (ví dụ trường VPI/VCI trong mào đầu AAL5 của ATM), và các gói tin dán nhãn được gửi chuyển tiếp bằng tổng đài L2 (ví dụ tổng đài ATM), và lớp liên kết dữ liệu(lớp ATM) không có trường TTL tại mỗi hop thì khi đó nó sẽ không thể giảm giá trị TTL tại mỗi hop. Một đoạn LSP bao gồm một dãy các LSR không có khả năng giảm TTL của gói tin sẽ gọi là đoạn LSP non-TTL. Khi một gói tin thoát khỏi đoạn LSP non-TTL, nó được đưa một giá trị TTL phản ánh số hop LSR mà nó đi qua. Trong trường hợp unicast, điều này có thể đạt được bằng việc truyền độ dài LSP tới nút lối vào, cho phép nút lối vào giảm giá trị TTL trước khi gửi chuyển tiếp gói tin vào đoạn LSP non-TTL. Đôi khi nó có thể được quyết định, trong lúc đi từ lối vào tới đoạn LSP non-TTL, rằng TTL của một gói tin cụ thể sẽ hết hiêu lực trước khi gói tin tới được lối ra của đoạn LSP non-TTL đó. Trong trường hợp này, LSR tại lối vào đoạn LSP non-TTL không được chuyển mạch nhãn gói tin. Điều này có nghĩa là các thủ tục đặt biệt phải được phát triển để hỗ trợ traceroute theo chức năng, ví dụ, các gói tin traceroute có thể được gửi chuyển tiếp sử dụng việc gửi chuyển tiếp hop by hop truyền thống. Điều khiển lặp Trong một đoạn LSP non-TTL, theo như việc định nghĩa, TTL không thể được sử dụng để bảo vệ khỏi hiện tượng lặp trong gửi chuyển tiếp. Tầm quan trọng của việc điều khiển lặp có thể phụ thuộc vào phần cứng đang được sử dụng để cung cấp các chức năng LSR dọc theo đoạn LSP non-TTL Cho rằng phần cứng chuyển mạch ATM đang được sử dụng để cung cấp các chức năng chuyển mạch MPLS, với một nhãn đang được mang trong trường VPI/VCI. Do phần cứng chuyển mạch ATM không thể giảm giá trị TTL, ở đây không có bảo vệ chống lại hiện tượng lặp. Nếu phần cứng ATM có khả năng cung cấp quyền truy nhập công bằng tới bộ đệm cho các tế bào lối vào mang các giá trị VPI/VCI khác nhau, hiện tượng lặp này có thể gây ra những ảnh hưởng có hại với các lưu lượng khác. Nếu phần cứng ATM không thể cung cấp khả năng truy cập bộ đệm công bằng loại này, thì thậm chí các vòng lặp ngắn cũng có thể gây ra sự giảm sút nhanh chóng về toàn bộ chất lượng của các LSR. Cho dù là khả năng truy cập bộ đệm công bằng có thể được cung cấp, vẫn chẳng đáng giá chỉ để có một vài phương tiện phát hiện các vòng lặp diễn ra lâu hơn mức cho phép. Tất cả các LSR gắn liền với các đoạn LSP non TTL bởi vậy đòi hỏi hỗ trợ công nghệ cho việc phát hiện lặp, tuy nhiên sử dụng công nghệ phát hiện lặp là tuỳ chọn. Mã hoá nhãn Để truyền tập nhãn theo gói tin, cần phải định nghĩa một phương thức mã hoá cụ thể của tập nhãn. Kiến trúc hỗ trợ một vài cộng nghệ mã hoá, lựa chọn công nghệ nào phụ thuộc vào loại thiết bị được sử dụng để gửi chuyển tiếp gói tin. III. Phần mềm, phần cứng tuân thủ MPLS Nếu sử dụng phần cứng và mềm MPLS để gửi chuyển tiếp gói tin dán nhãn, một cách để mã hóa tập nhãn là định nghĩa một giao thức mới được sử dụng như phần đệm giữa mào đầu lớp liên kết dữ liệu và mào đầu lớp mạng. Phần đệm này sẽ là phần đóng gói của gói tin lớp mạng. Chúng ta sẽ đề cập nó là “Generic MPLS Encapsulation” và được mô tả rõ trong [MPLS-SHIM] IV. Các tổng đài ATM đóng vai trò các LSR Chú ý rằng các thủ tục gửi chuyển tiếp MPLS tương tự như các thủ tục trong tổng đài chuyển mạch nhãn như tổng đài ATM. Các tổng đài ATM sử dụng cổng lối vào và giá trị VPI/VCI như là chỉ số vào bảng “đấu nối chéo”, từ đó chúng có thể thu được cổng lối ra và các giá trị VPI/VCI lối ra. Do đó nếu một hoặc nhiều nhãn được mã hoá trực tiếp vào các trường mà chúng có thể được các tổng đài này (với phần mềm nâng cấp phù hợp) truy cập, và sau đó các tổng đài này có thể được sử dụng như các LSR. Chúng ta gọi những thiết bị này là “ATM-LSR” Có một vài cách để mã hoá các nhãn trong mào đầu tế bào ATM (sử dụng AAL5): Mã hoá SVC: sử dụng trường VPI/VCI để mã hoá nhãn trên cùng của tập nhãn. Công nghệ này có thể được sử dụng trong bất cứ mạng nào. Với công nghệ mã hoá này, mỗi LSP được xem như là ATM SVC, và giao thức phân phối nhãn trở thành giao thức báo hiệu ATM. Với công nghệ mã hoá này, ATM-LSR không thi hành các hoạt động đẩy vào, đẩy ra trong tập nhãn. Mã hoá SVP: Sử dụng trường VPI để mã hoá nhãn trên cùng của tập nhãn, và VCI để mã hoá nhãn thứ hai của tập nhãn, nếu nó đang có mặt. Công nghệ này có một vài ưu điểm so với công nghệ trên, nó chấp nhận sử dụng ATM “VP-switching”. Do đó, LSP được xem như là ATM SVP và giao thức phân phối nhãn được xem như giao thức báo hiệu ATM . Tuy nhiên, công nghệ này không thể sử dụng thường xuyên, nếu mạng bao gồm một đường ảo ATM qua mạng ATM không áp dụng MPLS, khi đó trường VPI không dùng được cho MPLS. Khi công nghệ mã hoá này được sử dụng, ATM-LSR tại lối ra của VP thi hành hoạt động đẩy nhãn một cách hiệu quả. Mã hoá đa điểm SVP: Sử dụng trường VPI để mã hoá nhãn trên cùng trong tập nhãn, sử dụng một phần của trường VCI để mã hoá nhãn thứ 2 trong tập nhãn và sử dụng phần còn lại của trường VCI để định nghĩa LSP lối vào. Nếu công nghệ này được sử dụng, các khả năng chuyển mạch VP ATM truyền thống có thể được sử dụng để cung cấp các VP Multipoint-to-point. Các tế bài từ các gói tin khác nhau sẽ mang các giá trị VCI khác nhau. Như chúng ta sẽ thấy trong phần 25, điều này cho phép chúng ta thực hiện việc hợp nhất nhãn mà không gặp phải vấn đề chèn tế bào, trong các tổng đài ATM, chúng có thể cung cấp các VP multipoint-to-point, nhưng nó không có khả năng hợp nhất VC. Công nghệ này phụ thuộc vào sự tồn tại của khả năng cho việc ấn định các giá trị VCI 16 bit vào mỗi tổng đài ATM như vậy không có giá trị VCI đơn được ấn định cho hai tổng đài khác nhau. (Nếu một số thích hợp các giá trị như vậy có thể được ấn định cho mỗi tổng đài, nó có thể cũng xem giá trị VCI như nhãn thứ hai trong tập nhãn.) Nếu có nhiều nhãn trong tập nhãn hơn có thể được mã hoá trong mào đầu ATM, Các phương thức mã hoá ATM phải được kết hợp với việc đóng gói gói tin. Các hoạt động tương hỗ trong các công nghệ mã hoá Nếu là một phân đoạn của LSP, Có thể R1 sẽ sử dụng dụng một công nghệ để mã hoá tập nhãn khi truyền gói tin P tới R2, nhưng R2 sẽ sử dụng một phương thức mã hoá khác khi truyền gói tin P tới R3. Nói chung, kiến trúc MPLS hỗ trợ các LSP với các phương thức mã hoá tập nhãn khác nhau được sử dụng trong các hop khác nhau. Do đó, khi chúng ta thảo luận về các thủ tục cho việc xử lý một gói tin dán nhãn, chúng ta nói đến thuật ngữ viết tắt của hoạt động trên tập nhãn của gói tin. Khi một gói tin dán nhãn được nhận., LSR phải giải mã nó để quyết định giá trị hiện thời của tập nhãn, sau đó phải tiến hành xử lý trên tập nhãn để quyết định giá trị mới của tập nhãn, và sau đó mã hoá giá trị mới một cách thích hợp trước khi truyền gói tin đến hop tiếp theo. Không may là các tổng đài ATM không có khả năng biên dịch từ một công nghệ mã hoá này sang công nghệ mã hoá khác. Kiến trúc MPLS bởi vậy đỏi hỏi bất cứ lúc nào khi hai tổng đài ATM có thể là hai LSR liên tiếp dọc theo LSP mức m của một vài gói tin thì chúng phải sử dụng cùng một công nghệ mã hoá. Ở đây sẽ có các mạng MPLS bao gồm sự kết hợp của các tổng đài ATM hoạt động như các LSR, và các LSR khác hoạt động sử dụng mào đầu chèn thêm MPLS. Trong một mạng như vậy, có thể có một vài LSR có các giao diện ATM cũng như giao diện MPLS SHIM. Đây là một ví dụ về một LSR với các cách mã hoá tập nhãn khác nhau trong các hop khác nhau. Một LSR như vậy có thể đổi tập nhãn được mã hoá ATM tại giao diện lối vào và thay thế bằng tập nhãn mã hoá mào đầu chèn thêm MPLS tại giao diện lối ra. Hợp nhất nhãn Xem rằng một LSR kết hợp các nhãn lối vào với một FEC cụ thể. Khi gửi chuyển tiếp các gói tin trong FEC đó, nó muốn có một nhãn lối ra được áp dụng cho tất cả các gói tin đó. Sự thật là hai gói tin khác nhau trong một FEC đến với hai nhãn lối vào khác nhau là không liên quan tới nhau; mà lại muốn gửi chuyến tiếp chúng với cùng nhãn lối ra như nhau. Khả năng để thực hiện việc này được gọi là “hợp nhất nhãn” Một LSR có khả năng hợp nhất nhãn nếu nó có thể nhận được hai gói tin từ hai giao diện lối vào khác nhau với các nhãn khác nhau, và gửi cả hai gói tin ra cùng một giao diện lối ra với nhãn giống nhau. Một khi các gói tin được truyền, thông tin mà chúng nhận từ các giao diện khác nhau với nhãn lối vào khác nhau sẽ bị mất. Một LSR không có khả năng hợp nhất nhãn nếu có hai gói tin bất kỳ đến từ các giao diện khác nhau, hoặc với các nhãn khác nhau, thì các gói tin phải hoặc là được truyền ra các giao diện khác nhau hoặc phải có các nhãn khác nhau. ATM-LSR sử dụng phương thức mã hoá SVC hoặc SVP không có khả năng hợp nhất nhãn. Điều này sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong phần sau. Một LSR không thể thi hành việc hợp nhất nhãn nếu hai gói tin trong cùng một FEC tới với các nhãn lối vào khác nhau, chúng phải được gửi chuyển tiếp với các nhãn lối ra khác nhau. Với việc hợp nhất nhãn, số nhãn lối ra cho mỗi FEC chỉ là 1. Nếu không có hợp nhất nhãn, số nhãn lối ra cho mối FEC có thể bằng với số nút trong mạng. Với việc hợp nhất nhãn, số nhãn lối vào cho mỗi FEC mà một LSR cần không bao giờ lớn hơn số LSR phân phối nhãn kế cận. Không có hợp nhất nhãn, số nhãn lối vào cho mỗi FEC mà một LSR cần bằng số nút ngược mà chúng gửi lưu lượng trong FEC tới LSR. Trong thực tế, một LSR thậm chí khó có thể quyết xem có bao nhiêu nhãn mà nó phải hỗ trợ cho một FEC. Kiến trúc MPLS cung cấp cả các LSR hợp nhất và không hợp nhất nhãn nhưng sự thật là nó cho phép có thể có LSR không hỗ trợ kết hợp nhãn. Điều này dẫn đến vấn đề về việc bảo đảm hoạt động chính xác giữa các LSR kết hợp nhãn và các LSR không kết hợp nhãn. Vấn đề này có phần nào khác nhau trong trường hợp của truyền gói tin trong trường hợp của ATM. Các loại truyền thông khác nhau vì thế sẽ được thảo luận riêng rẽ. 2. Các LSR không hợp nhất nhãn Các thủ tục gửi chuyển tiếp MPLS tương tự như các thủ tục gửi chuyển tiếp được sử dụng bằng các công nghệ như ATM, Frame Relay. Tức là, khi một đơn vị dữ liệu tới, một nhãn (VPI/VCI hoặc DLCI) được tìm kiếp trong bảng đấu nối chéo, dựa trên những cơ sở của việc tìm kiếm, cổng lối ra được lựa chọn, và giá trị nhãn mới được ghi lại. Trong thực tế, có thể sử dụng những công nghệ như vậy cho việc gửi chuyển tiếp MPLS; Một giao thức phân phối nhãn có thể được._.cast. Địa chỉ này được lựa chọn từ phạm vi áp dụng quản lý và yêu cầu duy nhất là địa chỉ multicast có thể được xắp xếp đơn nhất vào một VPN cụ thể. Điều này có thể thực hiện tự động một cách dễ dàng trong các bộ định tuyến nhờ việc sử dụng các chức năng đơn giản để xắp xếp chính xác một VPNID cho một địa chỉ multicast. Địa chỉ multicast này cho phép một VR có thể nhận biết các VR khác và được các VR khác nhận biết. Chú ý rằng địa chỉ multicast không nhất thiết phải được cấu hình. Việc gửi chuyển tiếp dữ liệu có thể được thực hiện theo một trong các cách sau: Một LSP với các đặc tính hiệu quả nhất mà tất cả các VPN có thể sử dụng Một LSP dành riêng cho một VPN và lưu lượng được xử lý thông qua các khách hàng VPN. Một LSP cá nhân với các đặc tính khác nhau. Chính sách dựa trên việc gửi chuyển tiếp trên kênh ảo L2 dành riêng. Lựa chọn phương pháp tốt hơn có thể được dàn xếp giữa SP và khách hàng VPN, có thể là một phần của SLA giữa chúng. Điều này cho phép SP đưa ra các mức dịch vụ khác nhau cho các khách hàng VPN khác nhau. Tất nhiên, việc gửi chuyển tiếp hop-by-hop cũng sẵn sàng để gửi các gói tin định tuyến và để gửi chuyển tiếp các gói tin dữ liệu người sử dụng trong các quá trình LSP thiết lập và hỏng. Phương pháp tiếp cận này không uỷ thác các nhiệm vụ hệ thống vận hành riêng rẽ cho mỗi giao thức định tuyến nào được chạy cho mỗi VR và SPED cư trú. Các quá trình thực hiện cụ thể có thể đáp ứng nhu cầu của SPED cụ thể đang được sử dụng. Bảo dưỡng các cơ sở dữ liệu định tuyến và các bảng gửi chuyển tiếp, mỗi một cơ sở dữ liệu và bảng cho một VR, là một cách để thu được chất lượng tốt nhất cho SPED cho trước. VI. MPLS đóng vai trò cơ chế gửi chuyển tiếp Chúng ta sẽ xem xét xem sử dụng BGP như thế nào để xây dựng tất cả các bộ định tuyến, thậm chí với các địa chỉ IP không duy nhất. Tuy nhiên vấn đề với việc sử dụng những bộ định tuyến này là khả năng thu thập thông tin được biểu diễn không phải dưới dạng địa chỉ IP mà dưới dạng địa chỉ VPN-IP. Và ở đây không có gì trong mào đầu IP để mang địa chỉ VPN-IP, như vậy làm thế nào để gửi chuyển tiếp các gói tin IP dọc theo các bộ định tuyến này. Để cung cấp việc gửi chuyển tiếp các gói tin IP dọc theo các bộ định tuyến được biểu diễn dưới thuật ngữ địa chỉ VPN-IP, chúng ta sử dụng MPLS. Lý do mà MPLS giúp chúng ta làm được điều này là vì nó tách riêng thông tin sử dụng cho việc gửi chuyển tiếp tói tin với thông tin mang trong mào đầu IP. Do vậy, chúng ta có thể kết hợp LSP với các bộ định tuyến VPN-IP và sau đó gửi chuyển tiếp các gói tin IP dọc theo những bộ định tuyến đó sử dụng MPLS đóng vai trò cơ chế gửi chuyển tiếp. Nhận thấy là từ khi các địa chỉ VPN-IP bị hạn chế với nhà cung cấp dịch vụ, MPLS cũng có thể bị hạn chế đối với nhà cung cấp dịch vụ. Để minh hoạ việc gửi chuyển tiếp được thực hiện như thế nào, đầu tiên xem xét một ví dụ được biểu diễn trong Hình III1. Chú ý là theo quan điểm MPLS thì bộ định tuyến PE chính là LSR biên. Tức là bộ định tuyến PE chuyển các gói tin không dán nhãn thành các gói tin dán nhãn và ngược lại. Khi một bộ định tuyến CE gửi một gói tin IP tới bộ định tuyến PE, bộ định tuyến PE sử dụng cổng lối vào (giao diện mà bộ định tuyến PE nhận gói tin) để xác định VPN mà bộ định tuyến CE trực thuộc và xác định chính xác bảng gửi chuyển tiếp (còn gọi là cơ sở thông tin gửi chuyển tiếp hay FIB) liên kết với VPN đó. Một khi FIB đã được xác định, bộ định tuyến PE thi hành việc tìm kiếm địa chỉ IP bình thường trong FIB này, sử dụng địa chỉ đích trong gói tin. Kết quả của việc tìm kiếm trong FIB là bộ định tuyến PE thêm các thông tin nhãn phù hợp vào gói tin và gửi chuyển tiếp nó đi. Hình III1 Dán nhãn tại bộ định tuyến PE Để cải thiện các tính chất mở rộng củ cách tiếp cận này, chúng ta áp dụng hệ thống phân cấp thông tin định tuyến. Nhờ sử dụng công nghệ này,không có bộ định tuyến P nào duy trì thông tin định tuyến VPN, điều này giảm tải định tuyến trên các bộ định tuyến. Để thi hành hệ thống phân cấp thông tin định tuyến, chúng ta sử dụng không chỉ một mà hai mức nhãn, ở đây nhãn mức một kết hợp với bộ định tuyến PE lối ra, và do đó có thể gửi chuyển tiếp từ bộ định tuyến PE lối vào tới bộ định tuyến PE lối ra. Nhãn mức hai có thể được phân phối hoặc là qua LDP hoặc nếu nhà cung cấp dịch vụ muốn sử dụng điều khiển lưu lượng thì có thể qua RSVP hoặc CR-LDP. Nhãn mức hai được phân phối qua BGP cùng với các bộ định tuyến VPN-IP. Chú ý là tuyến đường VPN-IP được phân phối qua BGP mang thuộc tính hop tiếp theo, địa chỉ của bộ định tuyến PE khởi đầu tuyến đường, và tuyến đường tới địa chỉ hop tiếp theo đó được cung cấp qua các thủ tục định tuyến trong miền của nhà cung cấp. Do vậy, chúng ta có thể nhận thấy rằng đó chính là thông tin được mang trong thuộc tính hop tiếp theo mà nó cung cấp sự móc nối giữa thông tin định tuyến trong miền và các tuyến VPN. Để minh hoạ xem chúng ta sử dụng hệ thống phân cấp thông tin định tuyến MPLS như thế nào, xem xét ví dụ trong hình . Ví dụ biểu diễn hai vùng trong một VPN, ở đây mỗi vùng đại diện bằng một bộ định tuyến CE (CE1 và CE2). Cả PE1 và PE2 được cấu hình với Route Distinguisher phù hợp được sử dụng cho VPN đó, cũng như với BGP Community phù hợp được sử dụng khi xuất các tuyến đường tới BGP của nhà cung cấp và khi nhập các tuyến đường từ BGP nhà cung cấp. Trong PE1 giao diện kết nối PE1 với CE1 được liên kết với một bảng định tuyến của VPN đó. Hình III2. Sử dụng tập nhãn hai mức (trang 230MPLS) Khi PE2 nhận một tuyến đường từ CE2 với thông tin đích là 10.1.1/24, PE2 chuyển thông tin đích của tuyến đường đó từ địa chỉ IP sang địa chỉ VPN-IP, kết hợp với thuộc tính BGP Community, và xuất tuyến dường này vào BGP nhà cung cấp. thuộc tính BGP hop tiếp theo của tuyến đường này được đặt địa chỉ của PE2. Thêm vào tất cả thông tin BGP truyền thống, tuyến đường cũng mang một nhãn đại diện cho tuyến VPN-IP đó. Thong tin này được phân phối tới PE1 sử dụng BGP (đường chấm chấm). Khi PE1 nhận một tuyến đường, PE1 chuyển tuyến đường từ VPN-IP sang IP và sử dụng nó để xác định bảng gửi chuyển tiếp của VPN đó. Hơn nữa, có một LSP từ PE1 tới PE2, nó liên kết với tuyến đường tới PE2 và được thiết lập và duy trì nhờ LDP hoặc quản lý lưu lượng MPLS. Chú ý là tuyến đường phân phối qua BGP, như là thuộc tính hop tiếp theo, điạc chỉ của PE2, và tuyến đường tới địa chỉ đó được cung cấp thông qua định tuyến trong miền nhà cung cấp. Vì vậy địa chỉ của PE2 (mang trong thuộc tính hop tiếp theo) cung cấp móc nối giữa định tuyến nhà cung cấp (định tuyến tới PE2) và các tuyến VPN (định tuyến tới 10.1.1/24). Tại điểm này bảng gửi chuyển tiếp VPN trên PE1 chứa một tuyến đường cho 10.1.1/24 và một tập nhãn mà nhãn phía trong là nhãn mà PE1 nhận qua BGP và nhãn phía ngoài là nhãn đại diện cho tuyến đường tới PE2. Xem rằng CE1 gửi một gói tin với địa chỉ đích là 10.1.1.1. Khi gói tin tới PE1, PE1 lựa chọn bảng gửi chuyển tiếp phù hợp và sau đó thi hành việc tìm kiếm trong bảng đó. Kết quả của việc tìm kiếm đó, PE1 kết hợp hai nhãn với gói tin và gửi gói tin tới P1. P1 sử dụng nhãn phía ngoài khi đưa ra quyết định gửi chuyển tiếp và gửi gói tin đó tới P2. P2 là hop kề cuối theo kía cạnh LSP đại diện cho tuyến tới PE2, P2 đẩy nhãn phía ngoài trước khi gửi gói tin tới PE2. Khi PE2 nhận gói tin nó sử dụng nhãn mang trong gói tin (nhãn mà PE2 phân phối tới PE1 qua BGP) để đưa ra quyết định gửi chuyển tiếp. PE2 loại bỏ nhãn và gửi gói tin tới CE2. Để đánh giá được lợi ích của khả năng mở rộng của hệ thống phân cấp thông tin định tuyến, xem xét vị dụ mạng nhà cung cấp dịch vụ gồm 200 bộ định tuyến (cả PE và P), hỗ trợ 10000 VPN, mỗi VPN có trung bình 100 bộ định tuyến. Không sử dụng hệ thống phân cấp thông tin định tuyến MPLS, mỗi bộ định tuyến P cần duy trì thông tin 10000x100=1000000 tuyến đường. Với hệ thống phân cấp thông tin định tuyến MPLS, mỗi bộ định tuyến cần duy trì chỉ 200 tuyến. VII. Cấu hình MPLS VNP có thể mở rộng Một VPN điển hình phải có hàng trăm tới hàng nghìn điểm cuối trong một đám mây SP. Do đó, cấu hình nên mở rộng một cách tuyến tính về số lượng các điểm cuối. Một cách cụ thể, nhà quản trị mạng phải thêm một cặp các mục cấu hình khi một khách hàng mới gia nhập vào tập các VR hình thành nên VPN. Bất cứ thứ gì kém hơn sẽ làm cho nhiệm vụ này trở nên khó khăn đối với nhà cung cấp dịch vụ. Trong kiến trúc này, tất cả những thứ mà các nhà cung cấp dịch vụ cần phải cấp phát và cấu hình là các đường liên kết vật lý vào/ra (ví dụ như Frame Relay DLCI hoặc ATM VPI/VCI) và các kết nối ảo giữa VR và mạng LAN. VIII. Nhận biết các bộ định tuyến lân cận động trong MPLS VPN Các VR trong một VPN cho trước thuộc về một số các SPED trong mạng. Những VR này cần phải nhận biết về mỗi VR khác và phải được kết nối với các VR khác. Một cách để thực hiện điều này là yêu cầu cấu hình của các VR lân cận. Ví dụ, khi một vùng mới được thêm vào VPN, điều này đòi hỏi cấu hình của tất cả các VR khác như là các VR lân cận. Điều này rõ ràng là không thể mở rộng được trên quan điểm tài nguyên mạng và cấu hình. Nhu cầu tăng lên để cho phép những VR này nhận biết động mỗi VR khác. Phương pháp nhận biết các bộ định tuyến lân cận được làm cho thuận tiện bằng việc cung cấp cho mỗi VPN một mạng LAN mô phỏng giới hạn. Mạng LAN mô phỏng này được sử dụng theo vài cách: Giải quyết địa chỉ sử dụng mạng LAN này để quyết định các địa chỉ IP hop kế tiếp liên kết với các VR khác. Các giao thức định tuyến như RIP và OSPF sử dụng mạng LAN mô phỏng giới hạn cho việc nhận biết các VR lân cận và để gửi các cập nhật định tuyến. Mạng LAN (cho mỗi VPN) được mô phỏng sử dụng địa chỉ multicast IP. Trong tầm quan trọng của việc duy trì không gian địa chỉ công cộng và vì điều này mà địa chỉ multicast cần được xác định chỉ trong không gian mạng SP. Chúng ta sử dụng một địa chỉ từ các địa chỉ multicast trong phạm vi một tổ chức. Mỗi VPN được cấp phát một địa chỉ từ tập địa chỉ đó. Để loại trừ hoàn toàn cấu hình trong phần xem xét này, địa chỉ này được tính toán từ VPNID. Bộ định tuyến A 151.0.0.1 Bộ định tuyến C 151.0.0.3 Bộ định tuyến B 151.0.0.2 IX. Cấu hình miền VPN IP Hình III1 Miền định tuyến vật lý Miền định tuyến vật lý trong mạng SP được biểu diễn trong hình trên. Trong mạng này, các bộ định tuyến vật lý A, B và C được kết nối với nhau. Mỗi trong số các bộ định tuyến có một địa chỉ IP ‘công cộng’ được ấn định cho nó. Những địa chỉ này xác định duy nhất mỗi trong số các bộ định tuyến trong mạng SP. Bộ định tuyến A 151.0.0.1 Bộ định tuyến C 151.0.0.3 Bộ định tuyến B 151.0.0.2 Bộ định tuyến ảo B 10.0.0.2/24 Bộ định tuyến ảo A 10.0.0.1/24 Bộ định tuyến ảo C 10.0.0.3/24 172.150.0/18 172.150.128/18 Phần cơ sở dữ liệu 172.150.128.1 172.150.64/18 Nhà cung cấp sản phẩm Hình III2 Miền định tuyến ảo Mỗi bộ định tuyến ảo được cấu hình nhờ PNA khi đi qua nó là một bộ định tuyến vật lý cá nhân. Tất nhiên, SP giới hạn các tài nguyên mà bộ định tuyến ảo này có thể tiêu thụ trên các cơ sở SPED-by-SPED. Mỗi VPN có một số các kết nối vật lý (tới các bộ định tuyến CPE) và một số các kết nối logic (tới mạng LAN mô phỏng). Mỗi kết nối là kết nối IP và có thể được cấu hình để sử dụng bất cứ kết hợp giữa các giao thức định tuyến chuẩn và các chính sách định tuyến để đạt được mục tiêu mạng hợp nhất cụ thể. Để minh hoạ, trong Hình III2, ba VR đặt trong ba SPED trong VPN1. Bộ định tuyến A nằm trong VR-A, bộ định tuyến B nằm trong VR-B và bộ định tuyến C nằm trong VR-C, VR-C và VR-B có một kết nối tới các thiết bị CPE, trong khi VR-A có hai kết nối vật lý. Mỗi trong số các VR có kết nối logic IP tới ban điều hành công ty và chạy OSPF qua các kết nối này. Do đó, nó có thể định tuyến các gói tin tới 172.150.0/18 và 172.150.128/18. VR-B chạy RIP tại văn phòng chi nhánh (qua kết nối vật lý) và sử dụng RIP (qua kết nối logic) để xuất 172.150.64/18 tới VR-A. VR-A thông báo một tuyến mặc định tới VR-B qua kết nối logic. Nhà cung cấp sử dụng VR-C như kết nối extranet để kết nối tới cơ sở dữ liệu tại 172.150.128.1. Do đó, VR-C thông báo một tuyến mặc định tới VR-A qua đường kết nối logic. VR-A chỉ xuất 175.150.128.1 tới VR-C. Điều này giữ phần còn lại của mạng khỏi những vấn đề về bảo mật. Nhà quản trị mạng sẽ cấu hình những thứ như sau: Các kết nối OSPF tới mạng 172.150.0/18 và mạng 172.150.128/18 trong VR-A Các kết nối RIP tới VR-B và VR-C trong VR-A Các chính sách định tuyến trong VR-A để thông báo chỉ một tuyến mặc định tới VR-B Các chính sách định tuyến trong VR-A để thông báo chỉ 172.150.128.1 tới VR-C RIP trong VR-B tới VR-A RIP trong VR-C để thông báo một tuyến mặc định tới VR-A. Ví dụ về phương pháp nhận biết các bộ định tuyến lân cận Trong Hình III1, SPED trong VR-A (SPED-A) sử dụng địa chỉ của 150.0.0.1/24, SPED-B sử dụng 150.0.0.2/24 và SPED-C sử dụng 150.0.0.3/24. Chú ý rằng kết nối giữa các VR là thông qua mạng LAN mô phỏng. Cho các địa chỉ giao diện trong kết nối mạng LAN mô phỏng, VR-A sử dụng 10.0.0.1/24, VR-B sử dụng 10.0.0.2/24 và VR-C sử dụng 10.0.0.3/24. Bây giờ quan tâm tới việc VR-A gửi gói tin tới VR-B. Để thu được địa chỉ của VR-B (Địa chỉ của SPED-B), VR-A gửi một gói tin yêu cầu ARP với địa chỉ của VR-B (10.0.0.2) như địa chỉ logic. Địa chỉ logic nguồn là 10.0.0.1 và địa chỉ phần cứng là 151.0.0.1. Yêu cầu ARP này được đóng gói trong địa chỉ multicast của VPN này và gửi ra. SPED-B và SPED-C nhận một bản sao của gói tin. SPED-B nhận ra 10.0.0.2 trong phạm vi VPN1 và đáp ứng với 152.0.0.2 như địa chỉ phần cứng. Đáp ứng này được gửi tới địa chỉ multicast VPN để đề xướng cách sử dụng ARP không phân loại giúp giảm lưu lượng trong mạng. Cấu hình thông thường sẽ cần thiết nếu phương pháp nhận biết bộ định tuyến lân cận không được sử dụng. Trong ví dụ này, VR-A sẽ được cấu hình với lối vào ARP tĩnh cho địa chỉ logic của VR-B (10.0.0.1) với địa chỉ phần cứng được đặt là 152.0.0.2. XI. Gửi chuyển tiếp trong MPLS VPN Như được đề cập trong phác thảo về kiến trúc, gửi chuyển tiếp dữ liệu có thể được thực hiện theo một vài cách. Trong tất cả các công nghệ ngoại trừ công nghệ Hop-by-Hop cho việc gửi chuyển tiếp các gói tin định tuyến/điều khiển, các phương thức hiện thời đều có thể cấu hình được. Tại điểm cuối, giải quyết dựa trên việc gửi chuyển tiếp cho dịch vụ nhanh và tại điểm khác, việc gửi chuyển tiếp hiệu quả tốt nhất sử dụng LSP công cộng được áp dụng. Trật tự ưu tiên gửi chuyển tiếp như sau: Chính sách dựa trên việc gửi chuyển tiếp LSP cá nhân cấu hình tuỳ chọn LSP công cộng hiệu quả cao. LSP cá nhân LSP này được cấu hình tuỳ chọn trong các cơ sở VPN. LSP này thường kết hợp với việc dự trữ trước băng thông và với các dịch vụ khác nhau riêng biệt hoặc lớp QOS. Nếu LSP này sẵn sàng, nó được sử dụng cho dữ liệu người sử dụng và cho việc gửi chuyển tiếp dữ liệu điều khiển cá nhân VPN. LSP công cộng hiệu quả cao Các gói tin VPN được gửi chuyển tiếp sử dụng LSP này nếu LSP cá nhân với băng thông xác định và các đặc tính QOS hoặc không được cấu hình hoặc hiện tại không sẵn sàng. LSP được sử dụng là một LSP được tính trước cho bộ định tuyến lối ra trong VPN0. VPNID trong mào đầu chèn thêm được sử dụng để phân các gói dữ liệu từ các VPN khác nhau tại bộ định tuyến lối ra. Các dịch vụ khác nhau trong MPLS VPN Việc cấu hình các LSP cá nhân cho các VPN cho phép SP đưa ra những dịch vụ khác nhau dành cho các khác hàng. Những LSP cá nhân này có thể được kết hợp với bất cứ lớp QOS L2 nào có sẵn hoặc với các điểm mã dịch vụ. Trong một VPN, nhiều LSP cá nhân với các lớp dịch vụ khác nhau có thể được cấu hình với các thông tin luồng cho việc sắp xếp các gói tin trong các LSP. Đặc tính này, cùng với khả năng thay đổi kích thước các bộ định tuyến ảo, cho phép SP cung cấp các dịch vụ hoàn toàn khác nhau tới các khách hàng VPN. Vấn đề bảo mật trong MPLS VPN Bảo mật định tuyến Sử dụng các giao thức định tuyến chuẩn như OSPF và BGP theo hình thức không thay đổi của chúng có nghĩa là tất cả các các phương thức mã hoá và bảo mật (Như xác nhận MD5 của các bộ định tuyến lân cận) là hoàn toàn có sẵn trong các VR. Đảm bảo rằng các tuyến này không bị rò rỉ thông tin từ một VPN tới các VPN khác là một vấn đề phải được thực hiện. Một cách để đạt được điều này là duy trì các cơ sở dữ liệu định tuyến và gửi chuyển tiếp. Bảo mật dữ liệu Điều này cho phép SP đảm bảo với các khách hàng VPN rằng tất cả các gói tin dữ liệu trong một VPN không bao giờ đi chệch đường sang VPN khác. Từ quan điểm định tuyến, điều này có thể đạt được bằng việc duy trì các cơ sở dữ liệu định tuyến riêng biệt cho mỗi bộ định tuyến ảo. Từ quan điểm gửi chuyển tiếp dữ liệu, sử dụng các tập nhãn trong trường hợp các LSP dùng chung hoặc sử dụng các LSP cá nhân đảm bảo bảo mật dữ liệu. Các bộ lọc gói tin cũng có thể được cấu hình để giúp đỡ làm các vấn đề trở nên dễ dàng hơn. Bảo mật cấu hình Các bộ định tuyến ảo được xem như các bộ định tuyến vật lý đối với PNA. Điều này có nghĩa là chúng có thể được PNA cấu hình để có được kết nối giữa các văn phòng của một tập đoàn. Rõ ràng, SP phải đảm bảo rằng chỉ có PNA và các nhà thiết kế của PNA, những người truy cập tới các VR trên SPED trong mạng cá nhân, là có được các kết nối tới chúng. Kể từ khi bộ định tuyến ảo cân bằng về mặt chức năng với bộ định tuyến vật lý, tất cả các phương thức xác nhận có thể dùng trong phạm vi vật lý như khẩu lệnh, RADIUS là dùng được trong PNA. Bảo mật mạng vật lý Khi một PNA truy cập vào một SPED để cấu hình hoặc giám sát VPN, PNA đó được truy cập vào VR của VPN. PNA chỉ có quyền cấu hình và giám sát lớp 3 cho VR. Cụ thể PNA không có quyền cấu hình cho mạng vật lý. Điều này đảm bảo cho SP rằng nhà quản trị VPN sẽ không thể tác động đến mạng SP. Giám sát bộ định tuyến ảo trong MPLS VPN Tất cả các đặt tính giám sát bộ định tuyến dùng trong bộ định tuyến vật lý có thể dùng được trong bộ định tuyến ảo. Điều này bao gồm các công cụ như “ping” “traceroute”. Thêm vào đó, khả năng hiển thị bảng định tuyến cá nhân, cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết, v.v.. cũng sử dụng được. Hỗ trợ QoS trong MPLS VPN Trong phần này chúng ta sẽ xem xét các cơ cấu mà SP sử dụng để thi hành các khía cạnh QoS. Trong phạm vi QoS, đòi hỏi phải phát triển các cơ cấu hỗ trợ QoS theo cách đủ độ mềm dẻo để hỗ trợ nhiều loại khác hàng VPN khác nhau. Ví dụ SP có thể đưa ra cho các khách hàng VPN của mình các CoS cho mỗi VPN, các ứng dụng khác nhau trong cùng một VPN có thể nhận các CoS khác nhau. Theo cách nay, dịch vụ email có thể có một CoS trong khi một vài ứng dụng thời gian thực khác có thể có các CoS khác nhau. Hơn nữa, CoS mà một ứng dụng nhận được trong một VPN có thể khác so với CoS mà một ứng dụng như vậy có thể nhận được trong VPN khác. Tức là, một tập các cơ chế hỗ trựo QoS cho phép quyết định dữ liệu nào nhận CoS nào. Hơn nữa, không phải tất cả các VPN phải sử dụng tất cả các CoS mà một nhà cung cấp dịch vụ VPN đưa ra. Do đó, một tập các cơ chế hỗ trợ QoS cho phép quyết định lại CoS nào được sử dụng để tạo ra các cơ sở per-VPN. Trước khi mô tả các cơ chế được sử dụng trong BGP/MPLS VPN để hỗ trợ QoS, chúng ta xem xét hai mô hình được sử dụng để mô tả QoS trong phạm vi VPN là mô hình ‘pipe’ và mô hình ‘hose’. Trong mô hình ‘pipe’ một nhà cung cấp dịch vụ VPN cung cấp cho một khách hàng VPN một QoS cố định đảm bảo cho dữ liệu đi từ một bộ định tuyến CE của khách hàng tới các bộ định tuyến CE khác. Về một ý nghĩa nào đó thì ta có thể hình dung mô hình này như một đường ống mà nó kết nối hai bộ định tuyến với nhau, và lưu lượng giữa hai bộ định tuyến trong đường ống này có những giá trị QoS xác định. Ví dụ về một loại QoS có thể được cung cấp trong mô hình ‘pipe’ là giá trị băng thông nhỏ nhất giữa hai vùng. Ta có thể cải tiến mô hình ‘pipe’ bằng việc tạo một tập con của tất cả các lưu lượng từ một CE tới các CE khác có thể sử dụng đường ống. Quyết định cuối cùng lên lưu lượng nào có thể sử dụng đường ống mang ý nghĩa cục bộ đối với bộ định tuyến PE tại đầu ống. Chú ý là mô hình ‘pipe’ khá giống với mô hình QoS mà các khác hàng VPN có được hiện nay với các giải pháp dựa trên FrameRelay hoặc ATM. Sự khác nhau căn bản là với ATM hay FrameRelay thì kết nối theo hai hướng trong khi trong mô hình ‘pipe’ cung cấp kết nối theo một hướng. Trên thực tế đường ống là đơn hướng không đối xứng tương ứng với kiểu lưu lượng, do đó tổng lưu lượng từ một vùng tới vùng khác có thể khác với tổng lưu lượng theo hướng ngược lại. Hình III1 Mô hình pipe QoS Xem xét ví dụ biểu diễn trên Error! Reference source not found., ở đây nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho VPN A một đường ống đảm bảo băng thông 7Mb/s cho lưu lượng từ vùng 3 đến vùng 1 và một đường ống khác đảm bảo băng thông 10Mb/s cho lưu lượng từ vùng 3 đến vùng 2. Nhận thấy rằng bộ định tuyến CE có thể có nhiều hơn một ống xuất phát từ nó (ví dụ có hai ống xuất phát từ vùng 3). Cũng như vậy, có thể có hơn một ống kết thúc tại vùng cho trước. Một ưu điểm của mô hình ‘pipe’ là nó giống với môt hình QoS đang được các khách hàng VPN sử dụng với FrameRelay hay ATM. Do đó, nó có thể là dễ hiểu đối với các khách hàng. Tuy nhiên, mô hình ‘pipe’ cũng có một vài nhược điểm. Thứ nhất, nó đòi hỏi một khách hàng VPN phải biết toàn bộ ma trận lưu lượng của nó. tức là, cho tất cả các vùng, khách hàng phải biết tổng lưu lượng đi từ một vùng đến các vùng khác. Thường thì thông tin này không có sẵn, thậm chí là nếu có thì cũng bị lỗi thời. Trong mô hình ‘hose’, nhà cung cấp dịch vụ VPN cung cấp cho khách hàng một sự đảm bảo chắc chắn cho lưu lượng mà bộ định tuyến CE của khách hàng gửi đi và nhận về từ các bộ định tuyến CE khác trong cùng một VPN. Trong trường hợp khác khách hàng phải chỉ định bằng cách nào lưu lượng này được phân phối trong các bộ định tuyến CE. Kết quả là ngược với mô hình ‘pipe’, mô hình ‘hose’ không đòi hỏi khách hàng biết ma trận lưu lượng mà điều này là gánh nặng với các khách hàng muốn sử dụng dịch vụ VPN. Mô hình ‘hose’ sử dụng hai tham số, ICR (ingress Committed Rate) và ECR (egress Committed Rate). ICR là tổng lưu lượng mà một CE có thể gửi tới các CE khác trong khi ECR là tổng lưu lượng mà moọt CE có thể nhận từ các CE khác. Nói cách khác, ICR đại diện cho tổng lưu lượng từ một CE cụ thể, trong khi ECR đại diện cho tổng lưu lượng tới một CE cụ thể. Chú ý là, với một CE cho trước, không đòi hỏi là ICR cân bằng với ECR. Để minh hoạ mô hình ‘hose’, xem xét ví dụ biểu diễn trên Hình III2, ở đây nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho VPN B một sự đảm bảo chắc chẵn với băng thông 15Mb/s cho lưu lượng từ vùng 2 tới các vùng khác (ICR=15Mbps) mà không chú ý đến liệu lưu lượng này đi tới vùng 1 hay vùng 3 hay được phân phối giữa vùng 1 và vùng 3. Cũng như vậy nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho VPN B một sự đảm bảo chắc chắn với băng thông 7Mbps cho lưu lượng từ vùng 3 gửi tới các vùng khác trong cùng VPN (ICR=7Mbps), không chú ý đến liệu lưu lượng tới vùng 1 hay vùng 2 hay được phân phối trong vùng 1 và 2. Tương tự như vậy nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho VPN B sự đảm bảo với băng thông 15Mbps cho lưu lượng gửi tới vùng 2 (ECR=15Mpbs) mà không chú ý tới liệu lưu lượng xuất phát từ vùng 1 hay vùng 3 hay được phân phối giữa vùng 1 và vùng 3. Mô hình ‘hose’ hỗ trợ nhiều CoS với các dịch vụ khác nhau từ mỗi trong số các đặc tính chất lượng liên quan; Ví dụ, một dịch vụ có thể có khả năng mất mát gói tin ít hơn dịch vụ khác. Với các dịch vụ đòi hỏi phải có sự đảm bảo lớn (như đảm bảo về băng thông), thì mô hình ‘pipe’ phù hợp hơn. Hình III2 Mô hình hose QoS Mô hình ‘pipe’ và ‘hose’ không phải là các mô hình đối ngược nhau. Nghĩa là, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp cho khách hàng VPN một sự kết hợp giữa các mô hình ‘pipe’ và ‘hose’, và có thể giúp cho khách hàng quyết định loại dịch vụ nào cần mua và loại lưu lượng nào nên có gía trị CoS nào. Để hỗ trợ mô hình ‘pipe’ chúng ta sử dụng các LSP băng thông bảo đảm. Những LSP này bắt đầu và kết thúc tại các bộ định tuyến PE và được sử dụng để cung cấp băng thông đảm bảo cho tất cả các ống từ một PE đến các PE khác. Tức là với một cặp bộ định tuyến PE, ở đây có thể có nhiều bộ định tuyến CE gắn liền với cặp bộ định tuyến PE này mà chúng đã có các đường ống giữa chúng và hơn là sử dụng một LSP băng thông đảm bảo cho mỗi ống như vậy, chúng ta sử dụng một LSP cho tất cả. Ví dụ trong hình Hình III1 có thể có một ống cho VPN A từ CEA3 tới CEA1 và một ống khác cho VPN B từ CEB3 tới CE2B1. Để hỗ trợ hai ống này, chúng ta thiết lập một LSP từ PE3 tới PE1 và dự trữ trong LSP băng thông có độ lớn bằng tổng băng thông của hai ống. Khi PE3 nhận gói tin từ CEA3 và gói tin có đích là một host ở vùng 1 của VPN A, PE3 quyết định dưới sự điều khiển của cấu hình cục bộ của nó xem liệu gói tin nhận CoS nào. nếu như vậy, sau đó PE3 gửi chuyển tiếp gói tin dọc theo LSP từ PE3 tới PE1. Sử dụng một LSP băng thông cố định để mang nhiều đường ống giữa một cặp bộ định tuyến PE cải thiện tính mở rộng của giải pháp. Điều này bởi vì số LSP mà nhà cung cấp dịch vụ phải thiết lập và duy trì phụ thuộc với số cặp bộ định tuyến PE của nhà cung cấp dịch vụ hơn là phụ thuộc vào số đường ống của các khác hàng VPN mà nhà cung cấp có thể có. Để hỗ trợ CoS trong mô hình hose, nhà cung cấp dịch vụ sử dụng các dịch vụ khác nhau với MPLS. Nhà cung cấp dịch vụ cũng sử dụng xử lý lưu lượng để cải thiện khả năng sử dụng mạng trong khi đạt được những mục tiêu về chất lượng mong muốn. Các thủ tục mà thông qua nó bộ định tuyến PE lối vào quyết định loại lưu lượng nào nhận được CoS nào rơi vào mô hình hose hay pipe là hoàn toàn mang tính cục bộ đối với bộ định tuyến PE đó. Những thủ tục này có thể xem xét các yếu tố như giao diện lối vào, địa chỉ IP nguồn, đích, quyền ưu tiên IP, số cổng TCP, hoặc sự kết hợp của những yếu tố trên. Điều này mang lại cho nhà cung cấp dịch vụ sự mềm dẻo với khía cạnh điều khiển xem loại lưu lượng nào nhận CoS nào. Mặc dù các khách hàng ký kết hợp đồng với nhà cung cấp dịch vụ cho số lưu lượng cụ thể trong CoS cụ thể, khách hàng có thể gửi lưu lượng quá lượng đó. Để quyết định liệu lưu lượng có nằm trong hợp đồng ký kết, nhà cung cấp dịch vụ sử dụng các chính sách tại bộ định tuyến PE lối vào. Với lưu lượng vượt khỏi giao ước, nhà cung cấp có hai khả năng lựa chọn: hoặc là loại bỏ lưu lượng này ngay lập tức tại bộ định tuyến lối vào hoặc gửi lưu lượng đi nhưng đánh dấu nó khác với các lưu lượng nằm trong hợp đồng. Với sự lựa chọn thứ hai, để giảm phân phối không đúng thủ tục, cả lưu lượng nằm trong hoặc vượt khỏi hợp đồng đều được gửi theo cùng một LSP. Lưu lượng vượt hợp đồng sẽ được đánh dấu khác và cách đánh dấu này ảnh hưởng đến khả năng loại bỏ trong trường hợp có tắc nghẽn. Xem xét về chất lượng trong MPLS VPN Cho mục đích tranh luận về các vấn đề chất lượng và khả năng mở rộng, các bộ định tuyến ngày nay có thể được phân chia thành hai mặt bằng: mặt bằng định tuyến và mặt bằng gửi chuyển tiếp. Xem xét tại mặt bằng định tuyến, hầu hết các giao thức định tuyến hiện đại sử dụng một vài hình thức của phương thức tính toán tối ưu để tính toán đường đi ngắn nhất để tới được đích cuối cùng. Ví dụ, OSPF và ISIS sử dụng thuật toán Djikstra trong khi BGP sử dụng “Decision Process”. Những thuật toán này dựa trên việc phân tích cơ sở dữ liệu định tuyến và tính toán đường đi tốt nhất tới đích cuối cùng. Các đặc tính chất lượng của những thuật toán này được dựa trên hoặc là đặc tính hình học topo (ISIS và OSPF) hoặc số AS trên đường đi tới đích (BGP). Nhưng chú ý rằng mào đầu trong việc thiết lập và khởi tạo những tính toán này là rất nhỏ cho hầu hết các bộ định tuyến ngày nay. Điều này bởi vì mặc dầu chúng ta đề cập tới đầu vào tính toán định tuyến là cơ sở dữ liệu, những cơ sở dữ liệu này được nhớ trong các cấu trúc dữ liệu thường trú. Do đó, những kết luận sau có thể được đưa ra: Việc bắt đầu tính toán định tuyến cho một miền định tuyến không nhiều hơn việc thiết lập những đăng ký để chỉ ra các đối tượng cơ sở dữ liệu đúng. Dựa trên 1, chất lượng của một thuật toán đưa ra hoàn toàn không tồi hơn nhờ mào đầu được yêu cầu để thiết lập thuật toán đó. Dựa trên 2, tiếp theo, khi một số các công việc tính toán định tuyến cho một số các bộ định tuyến ảo phải được bộ định tuyến vật lý thi hành, độ phức tạp trong kết quả tính toán định tuyến không nhiều hơn tổng các độ phức tạp của việc tính toán định tuyến của các bộ định tuyến ảo riêng rẽ. Dựa trên 3, tiếp theo liệu mô hình lai ghép được sử dụng hay một mô hình định tuyến ảo được áp dụng, các đặc tính chất lượng của một bộ định tuyến hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng về phần cứng của nó và sự lựa chọn các cấu trúc dữ liệu và các thuật toán. Để minh hoạ, đặt một bộ định tuyến vật lý trong N VPN, tất cả chạy cùng một giao thức định tuyến gọi là RP. Cho rằng chất lượng trung bình trong thuật toán tính toán định tuyến của RP là f(X,Y) ở đây x và y là các tham số quyết định chất lượng của thuật toán cho giao thức định tuyến đó. Như trong ví dụ, cho thuật toán Djikstra với giao thức OSPF, X có thể là số nút trong vùng trong khi Y có thể là số liên kết. Chất lượng của một VPN n tuỳ ý là f(Xn,Yn). Chất lượng của bộ định tuyến vật lý là tổng của f(Xi,Yi) cho các giá trị i chạy từ 0 tới N. Kết luận này độc lập với cách tiếp cận VPN lựa chọn (bộ định tuyến ảo hay mô hình lai ghép) Trong trường hợp thông thường, mặt bằng gửi chuyển tiếp có hai đầu vào: bảng gửi chuyển tiếp và mào đầu gói tin. Tham số chất lượng chính là thuật toán tìm kiếm. Chất lượng tốt nhất có thể có được cho việc tìm kiếm bảng định tuyến IP bằng cách tổ chức bảng dưới một vài mô hình hình cây và sử dụng các phương pháp tìm kiếm nhị phân để thi hành việc tìm kiếm. Chất lượng của thuật toán này là O (log n) Do đó, chỉ cần các bảng định tuyến của các bộ định tuyến ảo là riêng biệt, chi phí tìm kiếm là giá trị không đổi cho việc tìm kiếm bảng định tuyến và là O(log n) để tìm lối vào. Điều này không tồi hơn bất cứ bộ định tuyến nào và không khác so với bộ định tuyến mà áp dụng các công nghệ lai ghép để phân phối các dịch vụ VPN. Tuy nhiên, khi bộ định tuyến lai ghép sử dụng việc tích hợp nhiều bảng định tuyến VPN, chất lượng sẽ là O(log m*n) ở đây ‘m’ là số VPN mà bản định tuyến giữ. Giải pháp MPLS của một số hãng Khuyến nghị về khả năng ứng dụng công nghệ MPLS trong mạng NGN của Tổng công ty BCVT Việt nam Kết luận và khuyến nghị MỤC LỤC ._.