Đồ Án Tổng quan về chuyển mạch nhãn đa giao thức mpls

Tiêu luận nhóm
Đề tài: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS
Định dạng file word

MỤC LỤC
1. Lịch sử phát triển 05
2. Giới thiệu MPLS 06
2.1.Tổng quan . 06
2.2.Các thuật ngữ . 08
3. Các khái niệm cơ bản trong MPLS . 09
3.1.Nhãn . 09
3.2.Upstream và Downstream LSR 10
3.3.Gói tin được dán nhãn 11
3.4.Gán và phân phối nhãn . 11
3.5.Thuộc tính liên kết nhãn . 11
3.6.Giao thức phân phối nhãn . 12
3.7.Phân phối nhãn theo yêu cầu và không theo yêu cầu . 12
3.8.Chế độ lưu giữ nhãn . 13
3.9.Chồng nhãn . 14
3.10. Mục chuyển tiếp nhãn trạm kế NHLFE 15
3.11. Liên kết nhãn tới ILM . 16
3.12. Liên kết FEC – NHLFE 16
3.13. Hoán đổi nhãn 16
3.14. Phạm vi và tính duy nhất của nhãn 17
3.15. Đường chuyển mạch theo nhãn LSP, LSP vào, LSP ra 18
3.16. Xóa nhãn đối với trạm gần cuối . 19
3.17. Trạm LSP tiếp theo 21
3.18. Nhãn tới không tồn tại . 22
3.19. Điều kiển LSP: Theo thứ tự và Độc lập 22
3.20. Sự tổng hợp . 23
3.21. Lựa chọn định tuyến 24
3.22. Việc thiếu nhãn ra 25
3.23. Time-to-live 25
3.24. Điều khiển lặp . 26
3.25. Mã hóa nhãn 26
3.26. Sáp nhập nhãn 30
3.27. Đường hầm và Phân cấp 32
3.28. Giao thức truyền trong phân phối nhãn . 36
3.29. BGP và LDP 36
4. Một vài ứng dụng của MPLS . 37
4.1.MPLS và định tuyến đường truyền theo từng Hop 37
4.2.MPLS và định tuyến rõ ràng LSP . 41
4.3.Chồng nhãn và ngầm thiết lập ngang hàng . 42
4.4.MPLS và định tuyến đa đường . 42
4.5.Cây LSP và các thực thể đa điểm đến điểm . 42
5. Quy trình phân phối nhãn hop-by-hop 43

1. Lịch sử phát triển
MPLS được đề xuất đầu tiên do hãng Ipsilon một hãng rất nhỏ về công nghệ thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas. Sau đó Cisco và hàng loạt hãng khác như IBM, Toshiba công bố các sản phẩm công nghệ chuyển mạch của họ dưới những tên khác nhau nhưng đều cùng chung bản chất công nghệ chuyển mạch nhãn.
Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế bào của Toshiba năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM. Tổng đài của Ipsilon cũng là ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử dụng công nghệ IP. Công nghệ chuyển mạch thẻ của Cisco cũng tương tự nhưng có bổ sung thêm một vài kỹ thuật như lớp chuyển tiếp tương đương FEC, giao thức phân phối nhãn. Đến năm 1998 nhóm nghiên cứu IETF đã tiến hành các công việc để đưa ra tiêu chuẩn và khái niệm về chuyển mạch nhãn đa giao thức.
Sự ra đời của MPLS được dự báo là tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất nhanh của mạng Internet đòi hỏi phải có một giao thức mới đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu. Có rất nhiều công nghệ xây dựng trên mạng IP
· IP trên nền ATM (IPoA)
· IP trên nền SDH/SONET (IPOS)
· IP qua WDM
· IP qua cáp quang
Mỗi loại có những ưu và nhược điểm riêng. Trong đó công nghệ ATM được sử dụng rộng rãi trong các mạng IP đường trục có tốc độ cao và đảm bảo được dịch vụ, điều khiển luồng và một số đặc tính khác mà các mạng định tuyến truyền thống không có được, trong trường hợp đòi hỏi thời gian thực cao thì IpoA là giải pháp tối ưu. MPLS được hình thành dựa trên kỹ thuật đó.
MPLS thực hiện một số chức năng sau
· Hỗ trợ các giải pháp mạng riêng ảo VPN
· Định tuyến hiện (điều khiển lưu lượng)
· Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch ATM
Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ hai khái niệm: Tổng đài chuyển mạch và bộ định tuyến.
Xét trên góc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ lệ giá cả và chất lượng tổng đài chuyển mạch sẽ tốt hơn bộ định tuyến. Song bộ định tuyến lại có khả năng định tuyến mềm dẻo mà tổng đài chuyển mạch không có được. Do đó, chuyển mạch nhãn ra đời là sự kết hợp và kế thừa các ưu điểm trên cũng như khắc phục những nhược điểm của cả tổng đài và bộ định tuyến truyền thống.
2. Giới thiệu MPLS
2.1.Tổng quan
Đối với một giao thức mạng không kết nối, khi một gói tin đến một router, việc chuyển tiếp gói tin đi đâu phụ thuộc hoàn toàn vào quyết định của router đó thông qua việc phân tích header của gói tin và kết quả của thuật toán định tuyến được thiết lập trên router đó.
Header của gói tin ngoại trừ những thông tin cơ bản để định tuyến còn chứa khá nhiều các thông tin khác. Việc định tuyến do đó thường là sự kết hợp của 2 chức năng. Chức năng đầu tiên sẽ chia các gói tin vào tập lớp chuyển tiếp tương đương FECs (Forwarding Equivalence Classes). Chức năng thứ hai chỉ định cho mỗi FEC một trạm tới kế tiếp. 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.
Đối với việc chuyển tiếp thường thấy ở giao thức IP, router thường cho rằng 2 gói tin là chung FEC nếu chúng cùng có phần tiền tố X của địa chỉ đích trùng khớp nhiều nhất với một mục trong bảng định tuyến. Trong quá trình di chuyển trong mạng, tại mỗi trạm sẽ lại phân tích lại gói tin và ấn định nó vào một FEC.
Với MPLS, việc ấn định một gói tin vào một FEC được thực hiện chỉ một lần, khi gói tin bắt đầu vào mạng MPLS. FEC thường ở dạng một giá trị có độ dài ngắn và cố định, gọi là “nhãn” (label). Khi gói tin được chuyển tới trạm tiếp theo, nhãn được gởi kèm với nó, tức là, gói tin được dán nhãn trước khi được chuyển đi.
Tại trạm tiếp theo, router không cần phân tích header của gói tin tại tầng network nữa. Router sẽ sử dụng nhãn của gói tin, tra trong bảng, tìm ra trạm kế và thay thế nhãn cũ bằng một nhãn mới. Như vậy, với MPLS, việc chuyển tiếp phụ thuộc vào nhãn. Một số ưu điểm so với việc chuyển tiếp theo kiểu thường thấy như sau:
- Việc chuyển tiếp bằng MPLS có thể được thực hiện bởi các bộ chuyển mạch có khả năng tìm kiếm và thay thế nhãn nhưng không có chức năng phân tích header tầng 3 hoặc phân tích với tốc độ chậm.
- Việc ấn định một gói tin vào một FEC được router quyết định bằng các thông tin nó có về gói tin, các thông tin này không nhất thiết chỉ nằm ở header của tầng network. Ví dụ, router có thể sử dụng port của gói tin để quyết định FEC cho gói tin đó. Việc chuyển tiếp thông thường chỉ có thể dựa vào thông tin trong phần header của gói tin lớp mạng.
- Một gói tin khi đi vào mạng MPLS tại một router cụ thể có thể được dán nhãn khác khi cũng gói tin đó, nhưng đến một router khác trong mạng. Do đó việc chuyển tiếp gói tin trong mạng này phụ thuộc vào router đến (ingress router). Việc này không thể thực hiện được với chuyển tiếp thường thấy vì phần nhận biết router đến của 1 gói tin thì không được chuyển đi kèm với gói tin.
- Việc xem xét và ấn định FEC cho một gói tin có thể càng lúc càng phức tạp, mà không có bất kì can hệ nào với các router chỉ đơn thuần chuyển tiếp các gói tin đã được dán nhãn.
- Đôi lúc một gói tin cần phải buộc theo một đường đi cố định được chỉ định lúc gói tin bắt đầu đi vào mạng MPLS thay vì được chọn bởi các thuật toán định tuyến động thông thường. Điều này có thể được thực hiện bằng các chính sách hoặc các kĩ thuật hỗ trợ đường đi. Với chuyển tiếp thông thường, nó đòi hỏi gói tin phải mang theo mã hóa của đường đi theo nó (source routing). Với MPLS, một nhãn có thể được sử dụng để đại diện cho đường đi này, do đó source routing không cần phải gởi kèm theo với gói tin.
Một số router phân tích header gói tin không đơn thuần chỉ để lựa chọn next hop cho gói tin, mà còn để quyết định quyền ưu tiên hay loại dịch vụ của gói tin. Từ đó có thể áp dụng các ngưỡng loại bỏ gói tin hay lập lịch cho các gói tin khác nhau. MPLS cho phép độ ưu tiên hoặc loại dịch vụ có thể được suy ra hoàn toàn hoặc một phần từ nhãn. Trong trường hợp này, có thể nói rằng nhãn thể hiện sự kết hợp giữa FEC và độ ưu tiên hay loại dịch vụ của gói tin.