Tweet
Tác giả: SVTT
Lê Văn Tuấn Cường
Hoàng Xuân Trung
Phần III:
1. Cấu trúc nhãn (label)
Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc bên trong. Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ mạng. Nhãn được gắn vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một FEC (Forwarding Equivalence Classes: Nhóm chuyển tiếp tương đương) mà gói tin được ấn định.
Thường thì một gói tin được ấn định một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của nó. Tuy nhiên nhãn không phải là mã hoá của địa chỉ đó.
Nhãn trong dạng đơn giản nhất xác định đường đi mà gói tin có thể truyền qua. Nhãn được mang hay được đóng gói trong tiêu đề lớp 2 cùng với gói tin. Bộ định tuyến kiểm tra các gói tin qua nội dung nhãn để xác định các bước chuyển kế tiếp. Khi gói tin được gán nhãn, các chặng đường còn lại của gói tin thông qua mạng đường trục dựa trên chuyển mạch nhãn. Giá trị nhãn chỉ có ý nghĩa cục bộ nghĩa là chúng chỉ liên quan đến các bước chuyển tiếp giữa các LSR.
Một khi một gói tin được xếp vào một FEC đã có hay mới, thì nhãn sẽ được gán cho gói. Giá trị nhãn được lấy từ lớp liên kết dữ liệu. Với lớp liên kết dữ liệu (như Frame Relay hay ATM), định dạng lớp 2, như DLCI trong trường hợp mạng Frame Relay hay VPIs/VCIs trong trường hợp mạng ATM có thể được sử dụng trực tiếp như nhãn. Các gói được chuyển dựa trên giá trị nhãn.
Nhãn được ràng buộc tới một FEC theo một vài sự kiện hoặc một vài cách thức chỉ ra sự cần thiết đối với sự ràng buộc. Những sự kiện có thể là ràng buộc data-driven hay ràng buộc control-driven. Gán nhãn có thể được quyết định dựa trên các cơ sở tiêu chuẩn chuyển tiếp như:
Định dạng của nhãn phụ thuộc vào phương thức truyền tin mà gói tin được đóng gói.
Kiểu khung (Frame mode): Kiểu khung là thuật ngữ khi chuyển tiếp một gói nhãn
gán trước tiêu đề lớp ba. Một nhãn được mã hoá với 20 bỉt, nghĩa là có thể có 2 mũ 20
giá trị khác nhau. Một gói có nhiều nhãn gọi là chồng nhãn (Lable stack). Ở mỗi chặng trong mạng chỉ có một nhãn bên ngoài được xem xét
Hình 3: Định dạng chung của nhãn MPLS
Kiểu tế bào (Cell mode): Thuật ngữ này dùng khi có một mạng gồm các ATM LSR dùng trong mặt phẳng điều khiển để trao đổi thông tin VPI/VCI thay vì dùng báo hiệu ATM. Trong kiểu tế bào, nhãn là trường VPI/VCI của tế bào. Sau khi trao đổi nhãn trong mặt phẳng điều khiển, ở mặt phẳng chuyển tiếp, router cổng vào phân tách gói thành các tế bào ATM, dùng giá trị VCI/CPI tương ứng đã trao đổi trong mặt phẳng điều khiển và truyền tế bào đi. Các ATM LSR ở phía trong hoạt động như chuyển mạch ATM-chúng chuyển tiếp một tế bào dựa trên VPI/VCI vào và thông tin cổng ra tương ứng. Cuối cùng, router cổng ra sắp xếp các tế bào thành một gói.
Kiểu khung PPP hoặc Ethernet, giá trị nhận dạng giao thức P-ID (hoặc Ethernet type) được chèn vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung là MPLS đơn hướng hay đa hướng.
Hình 6: Nhãn được chèn vào giữa lớp 2 và lớp 3
Tạo nhãn
Có một vài phương pháp để tạo nhãn:
Phương pháp dựa trên giao thức và dựa trên yêu cầu là ví dụ của ràng buộc nhãn control-driven, trong khi phương pháp dựa trên lưu lượng là ví dụ của ràng buộc data-
driven.
Phân phối nhãn
Kiến trúc MPLS không giao chỉ một phương pháp báo hiệu cho việc phân phối nhãn. Các giao thức định tuyến đang tồn tại, như BGP đã được nâng cao để có thể “cõng” thông tin nhãn trong nội dung của giao thức. RSVP cũng đã được mở rộng để h trợ chuyển giao nhãn. IETF đã định nghĩa một giao thức mới gọi là giao thức phân phối nhãn (LDP) để thực hiện báo hiệu và quản lý không gian nhãn. Mở rộng dựa trên cơ sở giao thức LDP có thể h trợ thực hiện định tuyến dựa trên các yêu cầu QoS và CoS. Sự mở rộng này tạo ra giao thức CR-LDP.
Không gian nhãn
Nhãn được sử dụng bởi một LSR cho ràng buộc nhãn-FEC có thể được phân chia như sau:
Kết hợp nhãn
Luồng đầu vào của lưu lượng từ các giao diện khác nhau có thể được kết hợp lại với nhau và thực hiện chuyển mạch dựa trên một nhãn chung nếu nó được truyền qua mạng tới cùng đích cuối cùng. Nếu mạng truyền tải lớp dưới là mạng ATM, các LSR có thể thực hiện việc kết hợp VP và VC.
Cầm giữ nhãn
MPLS định nghĩa cách đối xử với ràng buộc nhãn nhận được từ các LSR mà không có chặng tiếp với một FEC đã cho. Có hai mode được định nghĩa:
Điều khiển nhãn.
MPLS định nghĩa các mode cho việc phân phối nhãn tới các LSR bên cạnh
Quá trình báo hiệu
Ngăn xếp nhãn.
Quá trình ngăn xếp nhãn cho phép hoạt động một cách phân cấp trong miền MPLS. Nó cho phép MPLS được sử dụng đồng thời cho việc định tuyến ở mức nhân (ví dụ giữa các router riêng biệt trong một ISP và ở mức domain-by-domain cao hơn). Mỗi mức trong ngăn xếp nhãn gắn liền với mức phân cấp nào đó. Nó tạo điều kiện thuận lợi cho chế độ đường hầm trong MPLS.
Lê Văn Tuấn Cường
Hoàng Xuân Trung
Phần III:
1. Cấu trúc nhãn (label)
Nhãn là một thực thể có độ dài ngắn và cố định không có cấu trúc bên trong. Nhãn không trực tiếp mã hoá thông tin của mào đầu lớp mạng như địa chỉ mạng. Nhãn được gắn vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho một FEC (Forwarding Equivalence Classes: Nhóm chuyển tiếp tương đương) mà gói tin được ấn định.
Thường thì một gói tin được ấn định một FEC (hoàn toàn hoặc một phần) dựa trên địa chỉ đích lớp mạng của nó. Tuy nhiên nhãn không phải là mã hoá của địa chỉ đó.
Nhãn trong dạng đơn giản nhất xác định đường đi mà gói tin có thể truyền qua. Nhãn được mang hay được đóng gói trong tiêu đề lớp 2 cùng với gói tin. Bộ định tuyến kiểm tra các gói tin qua nội dung nhãn để xác định các bước chuyển kế tiếp. Khi gói tin được gán nhãn, các chặng đường còn lại của gói tin thông qua mạng đường trục dựa trên chuyển mạch nhãn. Giá trị nhãn chỉ có ý nghĩa cục bộ nghĩa là chúng chỉ liên quan đến các bước chuyển tiếp giữa các LSR.
Một khi một gói tin được xếp vào một FEC đã có hay mới, thì nhãn sẽ được gán cho gói. Giá trị nhãn được lấy từ lớp liên kết dữ liệu. Với lớp liên kết dữ liệu (như Frame Relay hay ATM), định dạng lớp 2, như DLCI trong trường hợp mạng Frame Relay hay VPIs/VCIs trong trường hợp mạng ATM có thể được sử dụng trực tiếp như nhãn. Các gói được chuyển dựa trên giá trị nhãn.
Nhãn được ràng buộc tới một FEC theo một vài sự kiện hoặc một vài cách thức chỉ ra sự cần thiết đối với sự ràng buộc. Những sự kiện có thể là ràng buộc data-driven hay ràng buộc control-driven. Gán nhãn có thể được quyết định dựa trên các cơ sở tiêu chuẩn chuyển tiếp như:
- Định tuyến đơn hướng.
- Công nghệ điều khiển lưu lượng (TE).
- Multicast.
- Chất lượng dịch vụ (QoS).
Định dạng của nhãn phụ thuộc vào phương thức truyền tin mà gói tin được đóng gói.
Kiểu khung (Frame mode): Kiểu khung là thuật ngữ khi chuyển tiếp một gói nhãn
gán trước tiêu đề lớp ba. Một nhãn được mã hoá với 20 bỉt, nghĩa là có thể có 2 mũ 20
giá trị khác nhau. Một gói có nhiều nhãn gọi là chồng nhãn (Lable stack). Ở mỗi chặng trong mạng chỉ có một nhãn bên ngoài được xem xét
Hình 3: Định dạng chung của nhãn MPLS
Trong đó:
- EXP (EXPERIMENTAL): dành cho thực nghiệm. Khi các gói tin xếp hàng có
- BS (BOTTOM OF STACK): là bit cuối chồng. Nhãn cuối chồng bit này được
- TTL (TIME TO LIVE): thời gian sống là bản sao của IP TTL. Giá trị của nóthể dùng các bit này tương tự như các bit IP ưu tiên (IP Precedence).thiết lập lên 1 các nhãn khác có giá trị là 0.được giảm tại m i chặng để tránh lặp như IP. Thường dùng khi người điềuhành mạng muốn che dấu cấu hình mạng bên dưới khi tìm đường từ mạng bênngoài.
Kiểu tế bào (Cell mode): Thuật ngữ này dùng khi có một mạng gồm các ATM LSR dùng trong mặt phẳng điều khiển để trao đổi thông tin VPI/VCI thay vì dùng báo hiệu ATM. Trong kiểu tế bào, nhãn là trường VPI/VCI của tế bào. Sau khi trao đổi nhãn trong mặt phẳng điều khiển, ở mặt phẳng chuyển tiếp, router cổng vào phân tách gói thành các tế bào ATM, dùng giá trị VCI/CPI tương ứng đã trao đổi trong mặt phẳng điều khiển và truyền tế bào đi. Các ATM LSR ở phía trong hoạt động như chuyển mạch ATM-chúng chuyển tiếp một tế bào dựa trên VPI/VCI vào và thông tin cổng ra tương ứng. Cuối cùng, router cổng ra sắp xếp các tế bào thành một gói.
Kiểu khung PPP hoặc Ethernet, giá trị nhận dạng giao thức P-ID (hoặc Ethernet type) được chèn vào mào đầu khung tương ứng để thông báo khung là MPLS đơn hướng hay đa hướng.
Hình 6: Nhãn được chèn vào giữa lớp 2 và lớp 3
Có một vài phương pháp để tạo nhãn:
- Phương pháp dựa trên giao thức ( topology-base method) sử dụng quá trình củacác giao thức định tuyến ( như OSPF và BGP).
- Phương pháp dựa trên yêu cầu (Request-base method) sử dụng quá trình yêu cầu dựa trên điều khiển lưu lượng.
- Phương pháp dựa trên lưu lượng (Traffic-base method) sử dụng một gói đểkích hoạt sự gán và phân phối nhãn.
Phương pháp dựa trên giao thức và dựa trên yêu cầu là ví dụ của ràng buộc nhãn control-driven, trong khi phương pháp dựa trên lưu lượng là ví dụ của ràng buộc data-
driven.
Phân phối nhãn
Kiến trúc MPLS không giao chỉ một phương pháp báo hiệu cho việc phân phối nhãn. Các giao thức định tuyến đang tồn tại, như BGP đã được nâng cao để có thể “cõng” thông tin nhãn trong nội dung của giao thức. RSVP cũng đã được mở rộng để h trợ chuyển giao nhãn. IETF đã định nghĩa một giao thức mới gọi là giao thức phân phối nhãn (LDP) để thực hiện báo hiệu và quản lý không gian nhãn. Mở rộng dựa trên cơ sở giao thức LDP có thể h trợ thực hiện định tuyến dựa trên các yêu cầu QoS và CoS. Sự mở rộng này tạo ra giao thức CR-LDP.
Không gian nhãn
Nhãn được sử dụng bởi một LSR cho ràng buộc nhãn-FEC có thể được phân chia như sau:
- per platform : Giá trị nhãn là độc nhất qua toàn bộ LSR. Nhãn được cấp phát từ một quỹ chung. Không có hai nhãn trên hai giao diện khác nhau có cung giá trị.
- per interface : Phạm vi của nhãn kết hợp với giao diện. Những quỹ nhãn đượcđịnh nghĩa cho mỗi giao diện, và các nhãn được cung cấp ở những giao diện đóđược cấp phát từ những quỹ tách biệt. Giá trị nhãn ở các giao diện khác nhaucó thể giống nhau.
Kết hợp nhãn
Luồng đầu vào của lưu lượng từ các giao diện khác nhau có thể được kết hợp lại với nhau và thực hiện chuyển mạch dựa trên một nhãn chung nếu nó được truyền qua mạng tới cùng đích cuối cùng. Nếu mạng truyền tải lớp dưới là mạng ATM, các LSR có thể thực hiện việc kết hợp VP và VC.
Cầm giữ nhãn
MPLS định nghĩa cách đối xử với ràng buộc nhãn nhận được từ các LSR mà không có chặng tiếp với một FEC đã cho. Có hai mode được định nghĩa:
- Conservative : Trong mode này, ràng buộc giữa nhãn và FEC nhận được từ cácLSR mà không có chặng tiếp với một FEC đã cho sẽ bị bỏ. Mode này yêu cầucác LSR duy trì ít nhãn hơn. Đây là mode được khuyến cáo cho ATM-LSRs
- Liberal : Trong mode này, ràng buộc giữa nhãn và FEC nhận được từ các LSRmà không có chặng tiếp với một FEC đã cho được giữ lại. Mode này đòi hỏithích ứng nhanh hơn với sự thay đổi topo mạng và cho phép chuyển lưu lượngtới các LSP khác trong trường hợp thay đổi.
Điều khiển nhãn.
MPLS định nghĩa các mode cho việc phân phối nhãn tới các LSR bên cạnh
- Độc lập (Independent) : Trong mode này, một LSR nhận một FEC nào đó vàquyết định ràng buộc một nhãn tới một FEC độc lập với với sự phân phối ràngbuộc. FEC mới được nhận ra khi nào tuyến mới trở nên xác định đối với router.
- Thứ tự (Ordered) : Trong mode này, một LSR ràng buộc một nhãn tới một FECnào đó khi và chỉ khi nó là router phía biên vào hay nó nhận một ràng buộcnhãn với FEC từ LSR chặng tiếp theo. Mode này được khuyến cáo dùng choATM-LSR.
Quá trình báo hiệu
- Yêu cầu nhãn : Sử dụng quá trình này, LSR yêu cầu nhãn từ luồng xuống cạnhnó vì thế nó có thể ràng buộc tới một FEC nhất định. Quá trình này có thể đượcgiao xuống cho một chu i các LSR cho tới khi tới LER biên ra.
- Ánh xạ nhãn : Để đáp ứng lại yêu cầu nhãn, luồng xuống LSR sẽ gửi một nhãntới khởi đầu luồng lên sử dụng quá trình ánh xạ nhãn.
Ngăn xếp nhãn.
Quá trình ngăn xếp nhãn cho phép hoạt động một cách phân cấp trong miền MPLS. Nó cho phép MPLS được sử dụng đồng thời cho việc định tuyến ở mức nhân (ví dụ giữa các router riêng biệt trong một ISP và ở mức domain-by-domain cao hơn). Mỗi mức trong ngăn xếp nhãn gắn liền với mức phân cấp nào đó. Nó tạo điều kiện thuận lợi cho chế độ đường hầm trong MPLS.