Transcript Multi Protocol Label Switch (MPLS)

Multi Protocol Label Switch
(MPLS)
Nội dung :





Giới thiệu
Định tuyến và chuyển mạch
Mặt bằng điều khiển và mặt bằng
chuyển tiếp
Các thành phần của MPLS
Giao thức phân phối nhãn
Giới thiệu về MPLS
MPLS là gì ?

Là một công nghệ kết hợp định tuyến lớp 3 (IP) và
chuyển mạch lớp 2 (ATM,FR, Ethernet…)

Chuyển tiếp gói tin bằng cách gán nhãn có chiều dài
cố định và ngắn vào gói tin

Các gói MPLS có thể chạy trên các công nghệ lớp 2
khác như : ATM,FR, POS, PPP…

Cung cấp cơ chế chuyển mạch hướng kết nối

MPLS là một công nghệ phân phối các dịch vụ trên
nền IP
Lý do phát triển MPLS






Tốc độ và độ trễ của IP
Khả năng tương thích với sự phát triển kích
cở mạng
Tính đơn giản
Sử dụng tài nguyên mạng
Kỹ thuật lưu lượng
Tích hợp IP và ATM
Tốc độ và độ trễ
IP
MPLS

Định tuyến IP cần một
lượng lớn họat động
tìm kiếm cho mỗi gói IP

Quá trình tìm kiếm trong
MPLS chỉ cần một lần
truy xuất bảng tìm kiếm

Độ biến động trễ lớn

Độ biến động trễ nhỏ
Tương thích với sự phát triển
mạng

Internet mỗi ngày có
hàng ngàn user và
node mạng mới tạo ra
một khối lượng công
việc đáng kể cho router

MPLS cho phép nhóm
một số lượng địa chỉ IP
kết hợp với một hoặc
vài nhãn
Tính đơn giản

Để chuyển tiếp gói tin
yêu cầu một số họat
động tìm kiếm trên
bảng tìm kiếm

Sự chuyển tiếp gói tin
chỉ dựa vào nhãn.

Sự phức tạp chỉ nằm ở
giai đọan đầu trong quá
trình kết nối (thiết lập
LSP, gán nhãn)
Sử dụng tài nguyên mạng

MPLS không cần nhiều tài nguyên mạng để thiết lập các con đường chuyển
mạch nhãn

Chuyển mạch nhãn cho phép các con đường qua mạng được điều khiển tốt
hơn

Ví dụ :
R4
R2
R1
R3
R6
R5
Các thuật ngữ

FEC (Forwarding Equivalence Class): tập hợp các luật xác định
một nhóm các gói lớp mạng cụ thể sẽ được chuyển tiếp theo
cùng một con đường và cách thức như nhau qua mạng

LSR (Label Switching Router) node mạng có chức năng xử lý
nhãn ( chuyển nhãn, gán nhãn), nó có thể là một bộ định tuyến
IP hoặc một bộ chuyển mạch ATM hỗ trợ MPLS
Các thuật ngữ



Label : là header của gói tin được gán với một FEC nào đó.
LDP (Label Distribution Protocol) là một giao thức có trách nhiệm
tạo ra mối quan hệ (phép gán) giữa FEC và nhãn chạy trong
thiết bị LSR và chức năng phân phối nhãn cho các luồng thông
tin qua mạng.
LSP ( Label Switching Path) là một con đường đi qua mạng cho
một luồng thông tin. Nó bắt đầu từ một LSR ở lối vào mạng, qua
các LSR trung gian nằm trong mạng và kết thúc ở LSR lối ra.
Họat động cơ bản của MPLS
Nhaõ
n
vaø
o
Giao tieá
p
vaø
o
FEC (ñòa chæ
IP )
Giao tieá
p
ra
Nhaõ
n
ra
Nhaõ
n
vaø
o
Giao tieá
p
vaø
o
FEC (ñòa chæ
IP )
Giao tieá
p
ra
Nhaõ
n
ra
5
2
160.100
1
8
8
1
160.100
3
3
20
2
125.100
3
30
-
Nhaõ
n
vaø
o
Giao tieá
p
vaø
o
FEC (ñòa
chæIP )
Giao tieá
p
ra
Nhaõ
n
ra
Nhaõ
n
vaø
o
Giao tieá
p
vaø
o
FEC (ñòa
chæIP )
Giao tieá
p
ra
-
2
160.100
1
5
3
1
160.100
2
-
2
125.100
1
20
Nhaõ
n
ra
LSR
Host B
LSR
loá
i vaø
o
LSR
LSR
loá
i ra
LSR
5
8
3
Maïng
MPLS
Host A
LSR
LSR
LSR
LSR
160.100.0.0
LSR
Họat động cơ bản của MPLS

Bước1 : Dựa trên kết quả địa hình định tuyến của giao thức định
tuyến động chạy trên mạng, các thiết bị ở biên mạng sử dụng giao
thức phân phối nhãn tạo một bảng các giá trị nhãn giữa các thiết
bị kế cân nhau.

Bước 2 : Một gói tin từ Host A vào thiết bị MPLS ở lối vào. Tại
đây gói tin được xem xét header lớp mạng (địa chỉ đích IP), yêu
cầu băng thông hoặc lọai chất lượng dịch vụ. Dựa trên kết quả xử
lý, LSR lối vào chọn và ấn định nhãn vào header của gói tin, sau
đó chuyển tiếp nó tới chặng kế. Các nhãn này chỉ có giá trị cục bộ
trên liên kết giữa 2 node mạng
Họat động cơ bản của MPLS

Bước 3 : LSR kế đọc nhãn trong gói đến và dựa vào bảng
thông tin nhãn để thay đổi nhãn mới. Sau đó chuyển tiếp gói
tin này tới node kế tiếp. Mỗi node theo sau họat động tương
tự như trên cho tới khi gói tới LSR ở lối ra

Bước 4 : LSR ở lối ra lọai bỏ nhãn, khảo sát header lớp
mạng (địa chỉ IP đích) của gói và chuyển tiếp gói tới đích
cuối cùng (host B).
Một số khái niệm cơ bản
Chuyển mạch và định tuyến

Chuyển mạch/chuyển tiếp :
sử dụng một bảng định tuyến hoặc một bảng nhãn để đưa
ra quyết định chuyển tiếp

Định tuyến :
sử dụng họat động thông báo tuyến để có được sự hiểu
biết về mạng và tạo ra các bảng định tuyến/ bảng nhãn sử
dụng trong quá trình gởi chuyển tiếp gói tin
Chuyển mạch

Chuyển mạch lớp 2 : Bridge dùng trong LAN,
ATM,FR

Chuyển mạch lớp 3 : chuyển mạch dựa trên địa chỉ
IP, sử dụng phần cứng được thiết kế đặc biệt, vd :
ASIC ( Application-Specific Intergrated Circuit)

Chuyển mạch lớp 4 : chuyển mạch dựa trên địa chỉ
IP và số cổng (TCP/UDP) hoặc PID (protocol
IDentifier)
Định tuyến

Gồm 2 thành phần phân biệt : Thành phần chuyển tiếp
(forwarding) và thành phần điều khiển ( control)

Chuyển tiếp
Chuyển tiếp gói dựa trên thông tin trong bảng chuyển tiếp và
header lớp 3

Điều khiển
Xây dựng và duy trì bảng chuyển tiếp
Giao thức định tuyến : OSPF, IS-IS, BGP…
Dùng các giãi thuật định tuyến : Dijkstra, Bellman Ford để
chuyển đổi bảng topology thành bảng chuyển tiếp
Chuyển mạch và định tuyến
Định tuyến

Tiến trình thiết lập con
Chuyển mạch

đường đi qua mạng

Dựa vào sự phân tích
ra đúng cổng ra của nó

header của lớp 3


Dùng bảng định tuyến, được
Tiến trình chuyển tiếp gói tin
Dựa vào sự phân tích
header của lớp 2

Dùng bảng chuyển mạch,
thiết lập do giao thức định
được thiết lập trước từ
tuyến
thông tin điều khiển kết nối
Họat động chậm hơn

Họat động nhanh hơn
Mặt bằng điều khiển và mặt
bằng chuyển tiếp
IP router
Network layer
Routing Control Plane
Datalink layer
Data Forwarding Plane
Physical layer
input/output
Internet
Mặt bằng điều khiển và mặt
bằng chuyển tiếp
IP router
Network layer
Routing Control Plane: Duy trì moä
t danh saù
c h caù
c
tuyeá
n khaûthi (RIB) vaøtaïo moä
t danh saù
c h caù
c
tuyeá
n tích cöïc cho vieä
c chuyeå
n tieá
p (FIB). Coùtheå
goà
m moä
t hay nhieà
u giaû
i thuaä
t ñònh tuyeá
n.
Datalink layer
Physical layer
Caù
c giao tieá
p input/output
Internet
Mặt bằng điều khiển và mặt
bằng chuyển tiếp
IP router
Transport and Application layers
Network layer
Datalink layer
Data Forwarding Plane: duø
ng FIB ñeåchaáp nhaän caùc
goùiñi vaø
o vaøquyeát ñònh chuyeån goùira port naø
o. Ñieàu
khieån traïng thaùiport, caùc haø
ng ñôïi beân trong, vaøcaùc
taø
i nguyeân lôùp lieân keát döõlieäu khaùc
Physical layer
Caùc giao tieáp input/output
Internet
Mặt bằng điều khiển và mặt
bằng chuyển tiếp
IP router coùchöùc naêng MPLS
Network layer
Routing Control Plane
MPLS
Data Forwarding Plane
Datalink layer
Physical layer
Caù
c giao tieá
p input/output
Internet
Chức năng của các mặt bằng điều khiển
và mặt bằng chuyển tiếp trong MPLS

Mặt bằng điều khiển
- Định tuyến và tạo thông tin chuyển tiếp
-

- Thiết lập các LSP tương ứng với FEC
Mặt bằng chuyển tiếp
- Hóan đổi nhãn
- Gán và lọai bỏ nhãn
- xử lý chồng nhãn
- Chuyển tiếp gói tin
Kiến trúc node MPLS
Control Plane
IP Routing
Protocol
Label Distribution
Protocol
Routing information
exchange
Label binding
information exchange
Forwarding Plane
Incoming IP
packets
IP Routing Table
Outgoing IP
packets
Incoming labeled
packets
Label Forwarding
Information Base
Outgoing labeled
packets
Có 2 mặt bằng : mặt bằng chuyển tiếp MPLS và mặt bằng
điều khiển MPLS
Có thể thực hiện định tuyến lớp 3 và chuyển mạch lớp 2
(chuyển mạch gói có gán nhãn)
Kiến trúc node MPLS (tt)

Mặt bằng chuyển tiếp :
- Chuyển tiếp gói dựa vào giá trị nhãn và cơ sở dữ liệu
thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB (Label Forwarding
Information Base).
- Mỗi node MPLS duy trì 2 bảng cho họat động chuyển tiếp
: LFIB và LIB (Label Information Base)
- LIB chứa tất cả các nhãn do node chứa LIB tạo ra và các
nhãn nhận được từ các node láng giềng
- LFIB chỉ chứa một tập con các nhãn chứa trong LIB dùng
cho họat động chuyển tiếp gói thật sự trên một LSP. LFIB
tương ứng với bảng định tuyến trong IP
Ví dụ về LIB
192.168.20.9
192.168.20.1
192.168.20.7
48
A
30
192.168.20.3 192.168.20.4 192.168.20.5 192.168.20.6 67
40
B
192.168.20.2
C
38
D
87
47
89
E
LI
B
35
I 53
For 192.168.20.0/24
Address
Label
192.168.20.3
40
192.168.20.9
48
192.168.20.10 87
192.168.20.5
38
J
192.168.20.10
G
192.168.20.0/24
F
77
H
192.168.20.8
End Nodes
Ví dụ về LFIB
192.168.20.9
192.168.20.1
192.168.20.7
48
A
30
192.168.20.3 192.168.20.4 192.168.20.5 192.168.20.6 67
40
B
192.168.20.2
C
38
D
87
47
89
E
LF
IB
35
I 53
For 192.168.20.0/24
Local Outgoing Interface
Label
Label
40
38
n
J
192.168.20.10
G
192.168.20.0/24
F
77
H
192.168.20.8
End Nodes
Kiến trúc node MPLS (tt)

Mặt bằng Điều khiển
- Có trách nhiệm tạo và duy trì LFIB bằng cách
quảng cáo, phân phối nhãn và địa chỉ, và tạo mối
tương giữa chúng.
- Tất cả các node MPLS phải chạy một giao thức
định tuyến IP. Như OSPF, IS-IS..
- Thông tin gán nhãn được phân bố nhờ một giao
thức phân phối nhãn như LDP, RVSP,BGP
Quan hệ giữa các mặt bằng điều
khiển IP và MPLS
LSR
IP
Control Plane
Routing
Table
MPLS
Control Plane
LIB
Labeled
Packet
LFIB
MPLS
Data Plane
Labeled
Packet
Lớp tương đương chuyển tiếp
(FEC)

Miêu tả sự kết hợp các gói tin cụ thể với một địa chỉ
IP/một lớp lưu lượng

Dùng nhãn để nhận diện một FEC cụ thể.

FEC có thể thiết lập dựa vào
- Địa chỉ IP nguồn và địa chỉ IP đích
- Số cổng nguồn và cổng đích
- Nhận diện giao thức PID (Protocol Identifier)
- Điểm mã (code point) của dịch vụ phân biêt (differentiated
Service) trong IP4
- Nhãn luồng trong IP6
Tại sao dùng FEC ?

FEC cho phép gom nhóm lưu lượng thành
các lớp, tạo điều kiện phân biệt các luồng
lưu lượng khác nhau đi qua mạng .

FEC có thể hỗ trợ họat động chất lượng
dịch vụ trên mạng
Header MPLS

Tùy thuộc vào công nghệ lớp 2 :
ATM : nhãn MPLS là VPI,VCI
FR : nhãn MPLS là DLCI
Ethernet, PPP..: header MPLS được chèn giữa
header lớp 2 và header lớp 3 (Shim Header)
Encapsulation
Protocol Header
Lower Level
Protocol Header
(insert
here)
Higher Level
Protocol Header
Data
Field
Header MPLS (tt)

Cấu trúc Header MPLS
Label Value : 20 bit (0-19), giá trị 0 ÷ 1.048.575, các giái trị đặc biệt 0 ÷ 15
EXP (Experimental) : 3 bit (20-22) dành riêng cho nghiên cứu và thực nghiệm.
S (Stack) : 1 bit (23) dùng trong họat động chồng nhãn
TTL (Time to Live) : 8 bit (24-31), giới hạn số hop gói MPLS đi ngang qua
(20 bits)
Label Value
L2 Header
(3 bits) (1 bit) (8 bits)
EXP
MPLS Header
S
TTL
L3 Header
Data Field
Header MPLS (tt)

Các thao tác trên nhãn : có 3 thao tác cơ bản
- Push : đặt nhãn MPLS vào gói lớp mạng. Luôn thực
hiện ở LSR lối vào
- Pop : lấy nhãn ra khỏi gói tin. Thực hiện ở LSR lối ra
- Swap : Hóan đổi nhãn, dựa vào LFIB thay đổi nhãn
cũ bằng một nhãn mới. Thực hiện ớ LSR trung gian
Header MPLS (tt)

Không gian nhãn : có 2 cách tổ chức không gian
nhãn
- Không gian nhãn trên giao tiếp
LSR
Interface 1
Labels
(0 . . . 1048574)
Interface n
Labels
(0 . . . 1048574)
Label Manager Process
Interface 1
Interface n
- Không gian nhãn trên thiết bị
LSR
PLATFORM LABELS
(0 . . . 1048574)
Label Manager Process
Interface 1
Interface n
Ví dụ: Tạo và xử lý header MPLS
Xöûlyù
nhaõ
n
MPLS
Taù
ch goù
i
MPLS (taù
ch
nhaõ
n)
Xöûlyù
header IP
y1
Taïo header
IP
Aù
nh xaï
FEC vaø
o
nhaõ
n
MPLS
User
IP Payload IP Hdr L_2 Hdr
Ingress LSR
Transit LSR
Egress LSR
IP Payload IP Hdr MPLS Hdr L_2 Hdr
User
IP Payload IP Hdr L_2 Hdr
Chồng nhãn (Label Stack)

Gói MPLS có khả năng mang nhiều nhãn

Như chúng ta đã biết nhãn tương ứng với FEC.
Vd : Một nhãn để định tuyến gói tới điểm ra, một nhãn khác để
phân biệt gói của khách hàng A với gói của khách hàng B.
Các nhãn bên trong để chỉ định các dịch vụ/FEC, vd : VPN,
Fast Re-route

Nhãn bên ngòai dùng để chuyển mạch các gói MPLS
trong mạng

Nhãn trong cùng trong chồng nhãn có bit S=1
Ví dụ Chồng nhãn
IP 21
IP 21 33
IP 21 14
IP 21
A
d
a
c
b
IP 42
B
a
C
b
IP 42 33
OUT
c.push 33
c.push 33
IP 42 14
Table
IN
a.33
s
OUT
e.14
b
F
E
D
Table
IN
a.21
b.42
e
IP 70
IP 61
IP 42
Table
IN
b.14
c
G
OUT
s.Pop
Table
IN
a.21
b.42
OUT
d.70
c.61
H
Ví dụ Chồng nhãn
IP 21
IP 21 33
IP 21 14
IP 21 12
A
a
c
b
IP 42
B
G
IP 21
d
a
e
b
s
b
IP 42
C
IP 42 33
Table
IN
OUT
a.21 c.push 33
b.42 c.push 33
IP 42 14
Table
IN
a.33
F
E
D
OUT
e.14
IP 42 12
Table
IN
b.14
c
OUT
s.12
Table
IN
b.12
b.12
OUT
d.Pop
c.Pop
H
Ví dụ Chồng nhãn
IP 21
IP 21 33
IP 21 14
IP 21
A
d
a
c
b
IP 42
B
a
C
e
b
Table
IN
OUT
a.21 c.push 33
b.42 c.push 33
IP 42 14
Table
IN
a.33
OUT
e.14
b
F
E
D
IP 42 33
s
IP
IP
IP 42
Table
IN
b.14
c
G
OUT
s.Pop
Table
IN
a.21
b.42
OUT
d.Pop
c.Pop
H
Sư tập hợp các FEC (Aggregation)
1 Prefix = 1 FEC
Ingress
Node
Egress
Node
Routing Table
172.16.10.5/16
172.16.17.3/16
172.16.12.8/16
192.168.14.71/24
192.168.14.20/24
(a) FEC rieâ
ng cho moã
i tieà
n toáñòa chæ
n Prefix = 1 FEC
Ingress
Node
Egress
Node
Routing Table
172.16.10.5/16
172.16.17.3/16
172.16.12.8/16
192.168.14.71/24
192.168.14.20/24
(b) Taä
p hôïp caù
c FEC

Gộp nhiều FEC vào chung một nhãn

Giảm số lượng nhãn và số lượng lưu thông LDP
Sư tập hợp các nhãn (Merge)

Nhiều gói đến với những nhãn khác nhau có thể được
gán cùng một nhãn trên cùng một giao tiếp ra
C c
IP
21
IP
14
IP
24
IP
14
IP
44
IP
14
a D e
Table
IN
a.21
a.24
a.44
OUT
e.14
e.14
e.14
b E s
Các thành phần của MPLS
Các thành phần của MPLS bao gồm

Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label
Switched Router)

Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label
Switched Path)

Giao thức phân phối nhãn LDP (Label
Distribution Protocol)
LSR

Là thiết bị thực hiện các thành phần chuyển
tiếp và điều khiển MPLS

Chuyển tiếp gói dựa trên giá trị nhãn của gói

Theo mode hoạt động LSR có 2 lọai : MPLSenabled router (frame mode MPLS) và MPLSenabled ATM switch (cell mode MPLS).

Theo vị trí trong mạng LSR có 3 lọai : Ingress
LSR, Transit LSR và egress LSR
LSR (tt)
Transit
LSR
User
Ingress
LSR
Transit
LSR
User
Ingress
LSR
Transit
LSR
LSR (tt)

Ingress LSR (Edge LSR)
-nhận luồng thông tin của user (vd IP) vào và phân lọai vào
một FEC
- Tạo một header MPLS và gán một nhãn
- Gắn header MPLS vào gói IP để hỉnh thành một PDU MPLS

Transit LSR (core LSR)
- Nhận PDU và dựa vào header MPLS để đưa ra quyết định
chuyển tiếp
- Thực hiện hóan đổi nhãn

Egress LSR (Edge LSR)
Gỡ bỏ header MPLS
LSR (tt)
Các lọai họat động của LSR

Aggregate : lọai bỏ nhãn trên cùng và thực hiện họat
động tìm kiếm ở lớp 3

Pop : Lọai bỏ nhãn trên cùng và phát phần tải tin còn lại
như là một gói có gán nhãn hoặc gói IP không gán nhãn

Push : thay thế nhãn trên cùng trong chồng nhãn bằng
một tập các nhãn

Swap : thay thế nhãn trên cùng bằng một nhãn khác

Untag : Lọai bỏ nhãn trên cùng và chuyển tiếp gói IP tới
chặng IP kế
LSR (tt)
Họat động của Packet-Based LSR-chồng
nhãn đơn
151.45.20.1
Data
7
151.45.20.1
Data
1
0
1
8
LSR3
151.45.20.1
Data
0
151.45.20.1
Data
LSR2 2
LSR1
In label
Out label
Prefix
Interface
In label
Out label
Prefix
Interface
--
4
200.35.15.0
0
4
9
200.35.15.0
1
--
7
151.45.20.0
1
7
8
151.45.20.0
2
LRS1 loáivaø
o thöïc hieän so truø
ng phaàn ñòa
chædaø
i nhaát, gaùn nhaõn (out label)vaø
chuyeån tieáp goùitôùiLSR2
LSR 2 trung gian hoùan ñoåinhaõn vaø
chuyeån tieáp goùitôùiLSR4
LSR4
151.45.20.1
LSR4 loáira thöïc hieän tìm kieám
nhaõn, laáy nhaõn ra khoûigoùitin, thöïc
hieän tìm kieám lôùp 3, vaøchuyeån
tieáp goùitôùirouter chaëng keá
LSR (tt)
Họat động của Packet-Based LSR- chồng
nhãn đa cấp
151.45.20.1
Data
7
17
151.45.20.1
Data
1
0
1
8
LSR3
17
151.45.20.1
Data
151.45.20.1
Data
0
LSR2 2
LSR1
In label
Out label
Label2
Prefix
Interface
In label
Out label
Prefix
Interface
--
4
19
200.35.15.0
0
4
9
200.35.15.0
1
--
7
17
151.45.20.0
1
7
8
151.45.20.0
2
LRS1 loáivaø
o thöïc hieän so truø
ng phaàn ñòa
chædaø
i nhaát, gaùn nhaõn (out label)vaø
chuyeån tieáp goùitôùiLSR2
LSR 2 trung gian hoùan ñoåinhaõn vaø
chuyeån tieáp goùitôùiLSR4
LSR4
151.45.20.1
LSR4 loáira thöïc hieän tìm kieám
nhaõn, laáy nhaõn ra khoûigoùitin, thöïc
hieän tìm kieám lôùp 3, vaøchuyeån
tieáp goùitôùirouter chaëng keá
LSR (tt)
Họat động của ATM LSR
Label request
LSR3
1
Label reply
0
1
Label request
0
2
Label reply
LSR2
LSR1
In label
Out label
Prefix
Interface
In label
Out label
Prefix
Interface
2/3
2/4
200.35.15.0
0
2/4
2/9
200.35.15.0
1
2/2
2/7
151.45.20.0
1
2/7
2/8
151.45.20.0
2
151.45.20.1
1. ATM LSR1 yeâ
u caà
u moä
t nhaõ
n cho FEC
151.45.20.0 töølaù
ng gieà
ng ATM LSR2
2. ATM LSR2 yeâ
u caà
u moä
t nhaõ
n cho FEC
151.45.20.0 töølaù
ng gieà
ng ATM LSR4
5. ATM LSR1 söûduïng giaùtròVPI/VCI
nhaä
n ñöôïc töøATM LSR2 nhö laøgiaùtrò
VPI/VCI loá
i ra
4. ATM LSR2 söûduïng giaùtròVPI/VCI
nhaä
n ñöôïc töøATM LSR4 nhö laøgiaùtrò
VPI/VCI loá
i ra, aù
nh xaïnoùvôù
i moä
t caë
p
VPI/VCI loá
i vaø
o, vaøgôù
i giaùtròVPI/VCI
naø
y tôù
i ATM LSR1
LSR4
3. ATM LSR4 ôûloá
i ra ñònh vòmoä
t nhaõ
n
cho FEC 151.45.20.0 töông öù
ng vôù
i giaù
tròVPI/VCI loá
i vaø
o cuû
a noùvaøgôû
i giaù
trònaø
y tôù
i ATM LSR2
LSP

Là một kết nối được cấu hình giữa 2 LSR. Trong đó kỹ
thuật chuyển mạch nhãn được dùng để chuyển tiếp gói

LSP là đơn hướng.

LSP được xác định qua tập các nhãn trên các chặng
của LSP từ LSR lối vào đến LSR lối ra.

Có thể có nhiều LSP khác nhau ở nhiều cấp nhãn khác
nhau (chồng nhãn)

LSP được thiết lập nhờ giao thức phân phối nhãn LDP

Điều khiển thiết lâp LSP có 2 phương pháp : điều khiển
độc lập và điều khiển có thứ tự.
2 phương pháp điều khiển
thiết lập LSP

Điều khiển độc lập
LSR tự chọn một nhãn trong số nhãn chưa sử dụng của nó trong
LIB (Label Information Base) cho một FEC cụ thể và cập nhật
LFIB. Sau đó, thông tin kết nhãn cục bộ này sẽ được thông báo
tới các LSR láng giềng của nó sử dụng LDP.

Điều khiển theo thứ tự
Việc gán nhãn được thực hiện theo thứ tự từ LSR lối ra đến LSR
lối vào của LSP. Việc thiết lập LSP có thể bắt nguồn từ LSR lối
vào hay LSR lối ra. Phương pháp điều khiển này yêu cầu các
thông tin ràng buộc nhãn lan truyền qua tất cả các LSR trước khi
thiết lập LSP
Ví dụ về điều khiển độc lập
S0
S1
S2
S0
S2
S0
E0
S1
S1
LSR 1
S2
LSR 6
S2
172.16.0.0/16
S1
S0
LSR 4
S0
S1
LSR 5
Ví dụ về điều khiển theo thứ tự
Label =11
LSR 2
LSR 3
Label =33
Label =7
S0
S1
S2
S0
Label =66
S2
S0
E0
S0
S1
S2
S1
LSR 1
S2
LSR 6
S2
LSR 7
172.16.0.0/16
S1
S0
S0
LSR 4
S1
LSR 5
Label =22
Label =33
LDP

Sử dụng kết hợp với các giao thức định tuyến để
phân bố thông tin gán nhãn giữa các thiết bị LSR.

Phân phối nhãn dùng giao thức vận chuyển TCP
(cổng 646).

LDP giúp thiết lập LSP bằng cách dùng một số
thủ tục để phân phối nhãn giữa các LSR ngang
cấp
Giao thức phân phối nhãn
Các giao thức phân phối nhãn

LDP (Label Distribution Protocol)

CR_LDP (Constraint-based LDP).

RSVP ( Resource Reservation Protocol).

BGP (Border Gateway Protocol)
MPLS không qui định một giao thức phân phối
nhãn cụ thể
Giới thiệu LDP

RFC 3035 và 3036

Xác định FEC cho các lọai gói lớp 3.

Xác định các láng giềng có khả năng MPLS

Thương lượng nhãn giữa các LSR ngang cấp.

Các ngang cấp LDP (LDP peer) là các LSR dùng
LDP để trao đổi nhãn và thông tin ánh xạ FEC.

Có thể họat động giữa 2 LSR kế cận hoặc không
kế cận nhau.

Các phiên làm việc LDP theo 2 chiều
Giới thiệu LDP (tt)
Logical
Exchange
Logical
Exchange
Logical
Exchange
LDP
Messages
LSR A
LDP
Messages
LSR B
LSR C
Các lọai bản tin LDP
Peer LSR
Peer LSR
Discovery
Messages
Session
Messages
Advertisement
Messages
Notification
Messages
Các lọai bản tin LDP (tt)
•
Discovery : thông báo và duy trì sự tồn tại của
một LSR trên mạng, dùng UDP
•
Session : thiết lập, duy trì và xóa các phiên làm
việc giữa các ngang cấp LDP, dùng TCP
•
Advertisement : Tạo,thay đổi và xóa các ánh xạ
nhãn cho các FEC, dùng TCP
•
Notification : cung cấp thông tin trạng thái, chuẩn
đóan và thông tin lỗi, dùng TCP
Ví dụ Router : chuyển tiếp gói
Address
Prefix
Address
Prefix
Address
IF
Prefix
128.89
1
128.89
0
171.69
1
171.69
1
....
128.89
IF
IF
0
....
....
128.89
0
0
128.89.25.4
128.89.25.4
1
128.89.25.4
Data
Data
1
128.89.25.4
Data
Chuyeå
n tieá
p goù
i
döïa vaø
o ñòa chæIP
171.69
Data
Ví dụ MPLS : Thông tin định tuyến
In
Address Prefix
Label
In
Address Prefix
Label
-
Out Out
IF Label
128.89
1
171.69
1
In
Address Prefix
Label
....
....
....
....
Out Out
IF Label
128.89
0
-
....
....
...
Out Out
IF Label
128.89
0
171.69
1
....
....
...
...
0
...
128.89
0
1
Coùtheåqua toâiñeåtôùi128.89
1
Coùtheåqua toâiñeåtôùi128.89 vaø
171.69
Caùc caäp nhaätñònh tuyeán
(OSPF, EIGRP, ...)
Coùtheåqua toâiñeåtôùi171.69
171.69
Ví dụ MPLS : Gán nhãn
In
Out Out
Address Prefix
Label
IF Label
In
Out Out
Address Prefix
Label
IF Label
-
....
128.89
1
4
171.69
1
5
....
....
9
128.89
0
-
...
....
....
...
In
Out Out
Address Prefix
Label
IF Label
4
128.89
0
9
5
171.69
1
7
....
....
....
...
0
...
128.89
1
0
Söûduïng nhaõn 9 cho 128.89
1
Söûduïng nhaõn 4 cho 128.89
vaønhaõn 5 cho 171.69
Label Distribution protocol (LDP)
(Downstream Allocation)
Söûduïng nhaõn 7 cho 171.69
171.169
Ví dụ MPLS : Chuyển tiếp gói
In
Address Prefix
Label
In
Address Prefix
Label
Out Out
IF Label
-
128.89
1
4
-
171.69
1
5
....
....
....
In
Address Prefix
Label
Out Out
IF Label
9
128.89
0
-
...
....
....
...
Out Out
IF Label
4
128.89
0
9
5
171.69
1
7
....
....
....
...
0
...
128.89
128.89.25.4
0
1
4
128.89.25.4
Data
9
128.89.25.4
Data
128.89.25.4
Data
1
Data
Chuyeån maïch nhaõn chuyeån
tieáp goùidöïa vaøo nhaõn
171.169
Các phương pháp phân phối nhãn

Downstream unsolicited
Node downstream chỉ thông báo các nhãn được
dùng cho các prefixe/FEC có thể đi tới thông qua nó.
Xem ví dụ trước

Downstream on-demand
Node upstream yêu cầu một nhãn cho prefixe/FEC
đi qua node downstream
Xem ví dụ kế
Ví dụ ATM MPLS : Yêu cầu nhãn
In In
label I/F
In Address Out Out
label Prefix I’face label
Address Out Out
Prefix I’face label
-
128.89
1
128.89
0
-
171.69
1
171.69
1
…
…
…
…
In In
label I/F
Address Out Out
Prefix I’face label
128.89
0
…
…
1
1
Tôi cần một nhãn cho 128.89
2
(Downstream Allocation on Demand)
128.89
0
3
Tôi cần một nhãn cho 171.69
Label Distribution
Protocol (LDP)
0
Tôi cần một nhãn cho 128.89
Tôi cần một nhãn khác cho 128.89
Tôi cần một nhãn cho 171.69
Tôi cần một nhãn cho 128.89
171.69
Ví dụ ATM MPLS : Yêu cầu nhãn
In In
label I/F
In Address Out Out
label Prefix I’face label
Address Out Out
Prefix I’face label
In In
label I/F
Address Out Out
Prefix I’face label
-
128.89
1
4
4
2
128.89
0
9
9
1
128.89
0
-
171.69
1
5
8
3
128.89
0
10
10
1
128.89
0
…
…
5
2
171.69
1
7
…
…
1
1
Dùng nhãn 4 cho đích 128.89
Dùng nhãn 5 cho đích 171.69
2
0
128.89
0
Dùng nhãn 9 cho đích 128.89
Dùng nhãn 10 cho đích 128.89
3
Dùng nhãn 7 cho đích 171.69
Dùng nhãn 8 cho đích 128.89
171.69
Ví dụ ATM MPLS : Chuyển tiếp gói
In In
label I/F
In Address Out Out
label Prefix I’face label
Address Out Out
Prefix I’face label
In In
label I/F
Address Out Out
Prefix I’face label
-
128.89
1
4
4
2
128.89
0
9
9
1
128.89
0
-
171.69
1
5
8
3
128.89
0
10
10
1
128.89
0
…
…
5
2
171.69
1
7
…
…
1
1
0
0
2
128.89.25.4
1
128.89.25.4
9
Data
4
128.89.25.4
128.89
128.89.25.4
Data
Data
Chuyển mạch nhãn
chuyển tiếp dựa vào nhãn
171.69
Data
Nhận ra và điều khiển hiện tượng
Loop
•
Lặp vòng (loop) là hiện tượng lưu thông đi ngang
qua mạng không dứt
•
Trong MPLS lặp vòng xảy ra trong quá trình thiết
lập LSP
•
LDP hộ trở 2 cơ chế phát hiện và tránh lặp vòng :
- Time to Live (TTL)
- Path vectors
TTL
•
Tương tự như trong mạng chuyển tiếp IP, chỉ có 2 khác
biệt :
- Giá trị TTL được gọi là hop count
- Hop count được tăng qua mỗi lần đi qua một LSR
•
Trong các bản tin thiết lập LSP của LDP (Label request,
Label mapping) có vùng TTL. Giá trị TTL được gia tăng khi
đi qua một LSR, và nếu TTL đạt đến giá trị cực đại được
cấu hình trước bởi nhà thiết kế phần mền MPLS/LDP hoặc
nhà khai thác mạng thì bản tin nó sẽ bị lọai bỏ
Path Vectors
•
•
Tương tự với khái niệm route recording trong internet
•
Khi một LSR lan truyền bản tin có chứa path vector
nó sẽ bổ xung ID của nó vào danh sách.
•
Một LSR nhận ra một bản tin lặp vòng khi nó thấy ID
của nó trong vùng path vector của bản tin này
Path vector có trong các bản tin Label request, Label
mapping của LDP. Nó chứa danh sách các nhận ID
của các LSR mà nó đi qua.
Ví dụ về lặp vòng
Danh saù
ch Path vector
ôûLSR 2 : LSR1-LSR2LSR3-LSR4-LSR5
5
4
LSR 5
1
LSR 1
LSR 2
LSR 4
2
3
LSR 3
LSR 6
Các phương pháp phân phối nhãn
Khác- RSVP

Sử dụng trong MPLS-TE (Traffic Engineering)

Bổ xung giao thức báo hiệu MPLS

Dùng cơ chế điều khiển chấp nhận kết nối của RSVP để
tạo một LSP với băng thông yêu cầu.

Các yêu cầu nhãn được gởi trong các bản tin Path và sự
ràng buộc nhãn được thực hiên thông qua các bản tin
RESV

Đối tượng Explicit-route xác định con đường mà các bản
tin thiết lập nên đi qua

Sử dụng RSVP có nhiều thuận lợi
Các phương pháp phân phối nhãn
Khác- BGP

Sử dụng trong MPLS VPN

Cần mở rộng đa giao thức cho BGP.

Các router phải là các BGP ngang cấp.

Thông tin ánh xạ nhãn được mang trong một
phần của NLRI (Network Layer Reacheability
Information)