Luận văn Tìm hiểu công nghệ MPLS – VPN – QoS

Sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ IP và sự bùng nổ thông tin trên mạng Internet đã dẫn đến sự nhận thức mới trong vấn đề kinh doanh của các nhà cung cấp dịch vụ. Lưu lượng lớn nhất hiện nay trên mạng trục chính là lưu lượng IP. Giao thức IP giữ vai trò chủ đạo trong toàn bộ các giao thức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ cho IP. Nhu cầu cấp bách của thị trường cho một kết nối tốc độ cao với chi phí thấp là cơ sở cho một loạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có MPLS. Trong khoảng 5 năm gần đây là khoảng thời gian mà công nghệ MPLS đã chứng minh được tính ứng dụng thực tiễn các tính năng vượt trội của nó so với các công nghệ chuyển mạch truyền thống khác như ATM. Tập đoàn Viễn thông Quân đội Viettel, trong đó có Công ty Mạng lưới Viettel, một thành viên của Tập đoàn, nơi chúng tôi đang thực tập, đã lựa chọn MPLS làm công nghệ cho lớp truyền tải của mạng NGN đang triển khai trên phạm vi toàn quốc. Chính vì tầm quan trọng của công nghệ MPLS trong mạng của các ISP hiện nay, cũng như thực tế công việc mà chúng tôi đang thực hiện tại Trung tâm Khu vực II – Công ty Mạng Lưới Viettel, chúng tôi đã quyết định chọn đề tài “Tìm hiểu công nghệ MPLS, triển khai chất lượng dịch vụ và.mạng riêng ảo trong mạng MPLS”. Chất lượng dịch vụ và mạng riêng ảo VPN chính là hai dịch vụ chủ yếu trong số các dịch vụ mà công nghệ MPLS hỗ trợ. Hai dịch vụ này chính là đối tượng nghiên cứu của chúng tôi xuyên suốt đề tài tốt nghiệp này.

doc95 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 3154 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Tìm hiểu công nghệ MPLS – VPN – QoS, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tel. (84-511) 736 949, Fax. (84-511) 842 771 Website: itf.ud.edu.vn, E-mail: cntt@edu.ud.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MÃ NGÀNH : 05115 ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ MPLS – VPN – QoS Mã số : 06T1 – 013 06T4 – 007 Ngày bảo vệ : 15 – 16/06/2011 SINH VIÊN : Nguyễn Huệ Nguyễn Phú Duy LỚP : 06T1 – 06T4 CBHD : Nguyễn Thế Xuân Ly ĐÀ NẴNG, 06/2011 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ Thông tin cũng như các thầy cô giảng dạy trong trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong những năm học vừa qua. Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Thế Xuân Ly đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn các anh chị trong Trung Tâm KV2 – Công ty Mạng Lưới Viettel đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập và làm đề tài tại công ty. Xin chân thành cám ơn các bạn trong khoa Công nghệ Thông tin đã ủng hộ, giúp đỡ, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu có được cho tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Một lần nữa xin chân thành cám ơn! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan : Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Nguyễn Thế Xuân Ly. Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá,tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Sinh viên, Nguyễn Huệ – Nguyễn Phú Duy MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Quá trình chuyển tiếp gói tin IP 14 Hình 2. Mạng chuyển mạch ATM 14 Hình 3. Kết nối full mesh với 4 router 15 Hình 4. Kết nối full mesh với 6 router 15 Hình 5. Miền MPLS 16 Hình 6. Upstream và Downstream LSR 17 Hình 7. Lớp chuyển tiếp tương đương trong mạng MPLS 17 Hình 8. Ngăn xếp nhãn 18 Hình 9. Đường chuyển mạch nhãn 18 Hình 10. Cấu trúc nhãn MPLS 19 Hình 11. Shim header được chèn vào giữa header lớp 2 và header lớp 3 19 Hình 12. Nhãn trong chế độ tế bào 20 Hình 13. Đóng gói gói tin có nhãn trên liên kết ATM 20 Hình 14. Kiến trúc một nút MPLS 21 Hình 15. Vùng hoạt động của LDP 22 Hình 16. Quá trình trao đổi thông điệp LDP 23 Hình 17. Định dạng LDP PDU header 23 Hình 18. Định dạng thông điệp LDP 24 Hình 19. Phân phối nhãn tự nguyện 26 Hình 20. Phân phối nhãn theo yêu cầu 26 Hình 21. Chế độ duy trì nhãn tự do 27 Hình 22. Chế độ duy trì nhãn bảo toàn 27 Hình 23. Điều khiển độc lập 28 Hình 24. Điều khiển tuần tự 28 Hình 25. Quá trình xây dựng bảng định tuyến 29 Hình 26. Quá trình gán nhãn 29 Hình 27. Quá trình phân phối nhãn 30 Hình 28. Cập nhật nhãn vào bảng LIB 30 Hình 29. Quảng bá nhãn 30 Hình 30. Hoàn thành việc thiết lập LSP 31 Hình 31. Mạng riêng ảo VPN 33 Hình 32. Mô hình VPN site – site – site 34 Hình 33. Mô hình mã hóa thông thường 35 Hình 34. Mô hình phân tách dựa vào VRF trong MPLS VPN 36 Hình 35. Mô hình MPLS VPN 36 Hình 36. Đường đi từ Site 1 đến Site 2 37 Hình 37. Mô tả các bảng định tuyến ảo trong PE 38 Hình 38. Mô tả định dạng RD 39 Hình 39. RT trong MPLS VPN Extranet 40 Hình 40.Các bước phân tán tuyến từ router CE ở site A đến site B 42 Hình 41. Quá trình chuyển tiếp gói tin trong mạng MPLS VPN 43 Hình 42. Mô hình dịch vụ tích hợp IntServ 45 Hình 43. So sánh IntServ với DiffServ 46 Hình 44. Các thành phần trong kiến trúc DiffServ 47 Hình 45. Trường ToS trong IP header trước và sau khi có DiffServ 48 Hình 46. Cấu trúc trường DS 48 Hình 47. Thuật toán một thùng token 52 Hình 48. Thuật toán hai thùng token 53 Hình 49. Tính năng shaping 55 Hình 50. Miền MPLS sử dụng E – LSP 56 Hình 51. Miền MPLS sử dụng L – LSP 57 Hình 52. Mô hình Uniform trong MPLS DiffServ tunnel 58 Hình 53. Mô hình Pipe trong MPLS DiffServ tunnel 59 Hình 54. Mô hình Short Pipe trong MPLS DiffServ tunnel 60 Hình 55. Ánh xạ giá trị DSCP vào các bit EXP 60 Hình 56. Biểu đồ Use – Case chức năng của Người dùng 65 Hình 57. Biểu đồ hoạt động chức năng “Upload file” 66 Hình 58. Biểu đồ hoạt động chức năng “Download file” 67 Hình 59. Biểu đồ hoạt động chức năng “Delete file” 67 Hình 60. Biểu đồ tuần tự chức năng “Upload file” 68 Hình 61. Biểu đồ tuần tự chức năng“Download file” 68 Hình 62. Biểu đồ tuần tự chức năng “Delete file” 69 Hình 63. Mô hình mạng thực tế 70 Hình 64. Giao diện chính của trang web 72 Hình 65. Giao diện chức năng upload 73 Hình 66. Chức năng delete 73 Hình 67. Mô hình mạng bài lab 74 Hình 68. Kết quả ping từ Server đến Client 75 Hình 69. Kết quả ping từ Client đến Server 76 Hình 70. Tốc độ tải file khi chưa áp dụng QoS 76 Hình 71. Tốc độ tải file khi áp dụng QoS 77 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Các kiểu bản tin LDP 25 Bảng 2. Bảng ánh xạ giá trị DSCP và PHB 49 Bảng 3. Các PHB AF với độ ưu tiên hủy gói tương ứng 50 Bảng 4. Quan hệ giữa giá trị IP Predence và bộ lựa chọn lớp CS 51 Bảng 5. So sánh E – LSP với L – LSP 58 Bảng 6. Bảng cơ sở dữ liệu của trang web 69 Bảng 7. Bảng quy hoạch địa chỉ IP cho máy Server và máy Client 74 Bảng 8. Bảng quy hoạch địa chỉ IP cho các router CE 74 Bảng 9. Bảng quy hoạch địa chỉ IP cho các LSR 75 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ tiếng Anh AS Autonomous System ASN Autonomous System number ATM Asynchronous Transfer Mode AtoM Any Traffic over MPLS BGP Border Gateway Protocol B-ISDN Broadband Integrated Services Digital Network CE Customer Edge CEF Cisco Express Forwarding CIDR Classless Interdomain Routing CLP Cell Loss Priority CPE Customer Premise Equipment CSR Cell Switch Router DLCI Data Link Connection Identifier DoS Denial of Service DS – TE DiffServ – aware Traffic Engineering eBGP External Border Gateway Protocol EGP Exterior Gateway Protocol EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol FEC Fowarding Equivalent Class FIB Forwarding Information Base FR Frame Relay GFC Generic Flow Control GRE Generic Routing Encapsulation HDLC High Level Data Link Control HEC Header Error Check iBGP Internal Border Gateway Protocol IANA Internet Assigned Numbers Authority ICMP Internet Control Message Protocol IGP Interior Gateway Protocol IP Internet Protocol IPSec Internet Protocol Security IPv4 Internet protocol v4 ISDN Integrated Services Digital Network ISP Internet Service Provider L2TP Layer 2 Tunneling Protocol LDP Label Distribute Protocol LER Label Edge Router LFIB Label Forwarding Information Base LIB Label Information Base LSP Label Switched Path LSR Label Switch Router MED Media Endpoint Discovery MP – BGP Multiprotocol BGP MPLS Multiprotocol Label Switching MTU Maximum Transmission Unit NBMA Non-Broadcast Multiple Access NGN Next Generation Network OSI Open Systems Interconnection OSPF Open Shortest Path First PE provider edge PPP Point to Point Protocol PPTP Point-to-Point Tunneling Protocol PT Payload Type PVC permanent virtual circuit QoS Quality of Service RD Route Distinguisher RIB Routing Information Base RT Route Target SP Service Provider SDN Software Defined Networks SVC Switch virtual circuit SONET Synchronous Optical NETwork SDH Synchronous Digital Hierarchy TCP Transport Control Protocol TE Traffic Engineering ToS Type of Service TTL Time To Live UDP User Datagrame Protocol VC Virtual channel VCI Virtual Channel Identifier VLSM Variable Length Subnet Mask VPI Virtual Path Identifier VPDN Virtual private dial-up network VPN Virtual Private Network VRF Virtual Routing and Forwarding Table WAN Wide Area Network MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ IP và sự bùng nổ thông tin trên mạng Internet đã dẫn đến sự nhận thức mới trong vấn đề kinh doanh của các nhà cung cấp dịch vụ. Lưu lượng lớn nhất hiện nay trên mạng trục chính là lưu lượng IP. Giao thức IP giữ vai trò chủ đạo trong toàn bộ các giao thức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ cho IP. Nhu cầu cấp bách của thị trường cho một kết nối tốc độ cao với chi phí thấp là cơ sở cho một loạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có MPLS. Trong khoảng 5 năm gần đây là khoảng thời gian mà công nghệ MPLS đã chứng minh được tính ứng dụng thực tiễn các tính năng vượt trội của nó so với các công nghệ chuyển mạch truyền thống khác như ATM. Tập đoàn Viễn thông Quân đội Viettel, trong đó có Công ty Mạng lưới Viettel, một thành viên của Tập đoàn, nơi chúng tôi đang thực tập, đã lựa chọn MPLS làm công nghệ cho lớp truyền tải của mạng NGN đang triển khai trên phạm vi toàn quốc. Chính vì tầm quan trọng của công nghệ MPLS trong mạng của các ISP hiện nay, cũng như thực tế công việc mà chúng tôi đang thực hiện tại Trung tâm Khu vực II – Công ty Mạng Lưới Viettel, chúng tôi đã quyết định chọn đề tài “Tìm hiểu công nghệ MPLS, triển khai chất lượng dịch vụ và.mạng riêng ảo trong mạng MPLS”. Chất lượng dịch vụ và mạng riêng ảo VPN chính là hai dịch vụ chủ yếu trong số các dịch vụ mà công nghệ MPLS hỗ trợ. Hai dịch vụ này chính là đối tượng nghiên cứu của chúng tôi xuyên suốt đề tài tốt nghiệp này. Mục đích và ý nghĩa của đề tài Một trong những ứng dụng phổ biến nhất trên Internet hiện nay chính là việc chia sẻ dữ liệu. Dữ liệu được tải lên và tải xuống trên mạng Internet với dung lượng ngày càng lớn đã làm tăng độ trễ, giảm tốc độ mà người sử dụng mong muốn khi đăng ký với nhà cung cấp dịch vụ. Chính vì vậy, mục đích của đề tài là xây dựng một mô hình mạng chạy trên nền công nghệ MPLS và thực hiện chất lượng dịch vụ trong mạng này để cải thiện chất lượng việc chia sẻ dữ liệu trên mạng. Đồng thời vấn đề bảo mật cũng vô cùng trong hệ thống mạng ngày nay, việc triển khai VPN trên nền công nghệ MPLS sẽ là một giải pháp bảo mật rất tiện lợi và tối ưu cho người dùng. Việc xây dựng một mô hình mạng chạy MPLS để mô phỏng công nghệ mà các ISP đang triển khai trên thực tế (cụ thể là tại Công ty Mạng lưới Viettel) và hiểu được cách họ cung cấp cho người sử dụng đường truyền tốc độ cao với chi phí hợp lý. Nhiệm vụ thực hiện Tìm hiểu tổng quan về công nghệ MPLS, các thành phần trong một hệ thống mạng chạy MPLS, kiến trúc của MPLS. Tìm hiểu về công nghệ MPLS VPN, mô hình VPN áp dụng trong mạng MPLS. Tìm hiểu về QoS trong mạng MPLS, mô hình QoS áp dụng trong mạng MPLS. Tiến hành xây dựng hệ thống mạng mô phỏng cách truyển gói tin bằng công nghệ MPLS. Tiến hành xây dựng trang Web phục vụ kiểm tra QoS trong mạng MPLS. Hướng giải quyết Để xây dựng một hệ thống mạng triển khai công nghệ MPLS cần phải nghiên cứu các nội dung chủ yếu sau đây: Cơ sở lý thuyết về công nghệ MPLS, công nghệ MPLS VPN và QoS trong mạng MPLS. Các thành phần cần có trong một mạng chạy MPLS. Nội dung luận văn Luận văn tốt nghiệp được tổ chức thành 4 chương với các nội dung chính sau đây: Chương 1 – Cơ sở lý thuyết: Giới thiệu tổng quan công nghệ MPLS, các khái niệm cơ bản, kiến trúc chức năng và cơ chế hoạt động của MPLS. Chương 2 – Công nghệ MPLS VPN và QoS trong mạng MPLS: Trình bày khái niệm về QoS, các mô hình QoS, QoS trong mạng MPLS; trình bày các mô hình VPN và công nghệ MPLS VPN. Chương 3 – Phân tích thiết kế hệ thống Chương 4 – Kết quả và đánh giá CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Tổng quan về MPLS Trong một vài năm gần đây, Internet đã phát triển thành một mạng lưới rộng khắp và tạo ra một loạt các ứng dụng mới trong thương mại. Những ứng dụng này mang đến đòi hỏi phải tăng và bảo đảm được yêu cầu băng thông trong mạng đường trục. Thêm vào đó, ngoài các dịch vụ dữ liệu truyền thống được cung cấp qua Internet, thoại và các dịch vụ đa phương tiện đang được phát triển và triển khai. Internet đã làm nảy sinh vấn đề hình thành một mạng hội tụ cung cấp đầy đủ các dịch vụ. Tuy nhiên vấn đề đặt ra đối với mạng bởi các dịch vụ và ứng dụng mới là yêu cầu về băng thông và tốc độ lại đặt gánh nặng cho nguồn tài nguyên trên cơ sở hạ tầng Internet có sẵn. Một thách thức khác liên quan tới việc truyền các byte và bit qua mạng đường trục để cung cấp các cấp độ dịch vụ khác nhau đối với người dùng. Sự phát triển nhanh chóng của số người dùng và lưu lượng đã làm tăng thêm sự phức tạp của vấn đề. Vấn đề cấp độ dịch vụ (GoS) và chất lượng dịch vụ (QoS) phải được quan tâm để có thể đáp ứng được những yêu cầu khác nhau của lượng lớn người dùng mạng. Nhu cầu về một phương thức chuyển tiếp đơn giản mà các đặc tính quản lý lưu lượng và chất lượng với phương thức định tuyến, chuyển tiếp thông minh là một yêu cầu cấp thiết. Tất cả các yêu cầu đó có thể được đáp ứng bởi công nghệ MPLS. MPLS là viết tắt của từ “Multiprotocol Label Switching”, còn gọi là Chuyển mạch nhãn đa giao thức. Thuật ngữ multiprotocol để nhấn mạnh rằng công nghệ này được áp dụng cho tất cả các giao thức lớp Network chứ không chỉ riêng có giao thức IP. MPLS cũng hoạt động tốt trên bất kỳ giao thức lớp Data Link. Đây là một công nghệ lai kết hợp những đặc tính tốt nhất của định tuyến lớp 3 (routing) và chuyển mạch lớp 2 (switching). Định tuyến và chuyển mạch gói truyền thống Định tuyến IP IP là thành phần chính trong kiến trúc mạng Internet. Trong kiến trúc này, IP đóng vai trò là giao thức lớp 3 và nó định nghĩa cơ chế đánh địa chỉ, cơ chế truyền tin và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP có chứa địa chỉ của bên nhận và các thông tin cần cho việc chuyển gói tin đến đích. Ưu điểm của mô hình TCP/IP là khả năng định tuyến và truyền gói tin một cách mềm dẻo, linh hoạt. Nhưng IP không đảm bảo chất lượng dịch vụ và tốc độ truyền tin theo yêu cầu. Hình 1. Quá trình chuyển tiếp gói tin IP Chuyển mạch ATM ATM là một kỹ thuật truyền tin tốc độ cao. ATM nhận thông tin ở nhiều dạng khác nhau như thoại, video, dữ liệu… và cắt ra thành nhiều phần nhỏ gọi là tế bào (cell). Các tế bào này được truyền qua các mạch ảo VC. Vì ATM có thể truyền các tế bào trên nhiều công nghệ băng rộng khác nhau nên nó được xem là công nghệ chuyển mạch hàng đầu. Công nghệ ATM có thế mạnh ưu việt về tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước. Nhưng ATM cũng có nhược điểm là tốn băng thông (do mỗi tế bào có kích thước đến 53 bytes), nên gói tin nhỏ bị hạn chế tác dụng khi tốc độ đường truyền vật lý tăng nhiều. Hình 2. Mạng chuyển mạch ATM Mô hình IP over ATM IP và ATM là hai công nghệ thuộc hai lớp khác nhau trong mô hình OSI. Các ATM switch chỉ vận chuyển lưu lượng dựa trên giá trị VPI/VCI mà các router IP không thể nhận biết. Tượng tự, các router IP là các thiết bị lớp 3, chỉ quan tâm đến việc chuyển tiếp gói tin dựa trên các thông tin chứa trong gói tin, mà các ATM switch không thể hiểu được các thông tin này. Để cho phép khả năng dự phòng tối đa và định tuyến tối ưu, một thiết kế full mesh các VC phải được thiết lập, dẫn đến việc sinh ra mô hình overlay. Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất đối với mô hình overlay chính là khả năng mở rộng. Càng có nhiều node được thêm vào mạng core thì càng yêu cầu nhiều VC để tạo một thiết kế full mesh. Số lượng VC được thiết lập sẽ tính theo công thức: n(n – 1)/2, với n là số lượng router. Giả sử, có 4 router được kết nối với nhau theo kiểu full mesh, thì chỉ cần có 6 VC. Hình 3. Kết nối full mesh với 4 router Tuy nhiên, khi thêm vào 2 router thì tổng số router là 6. Lúc này, số lượng VC cần thiết lập lên đến 15 VC. Hình 4. Kết nối full mesh với 6 router Không chỉ vấn đề mở rộng với số lượng VC phải thiết lập để thực hiện thiết kế full mesh, mà còn có vấn đề mở rộng với các giao thức định tuyến sử dụng trong mạng. Khi càng nhiều VC được thiết lập, thì các router phải thiết lập mối quan hệ láng giềng với các router khác càng nhiều. Tất cả các router phải trao đổi thông tin cập nhật bảng định tuyến với nhau, tạo ra một lượng thông tin rất lớn trên mạng. Lưu lượng quá lớn này sẽ tiêu thụ nhiều tài nguyên trên các router và làm chúng xử lý chậm đi. Chính vì vậy, công nghệ MPLS được đề xuất để tải các gói tin trên các VC và khắc phục được các vấn đề đã nêu trên để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dùng. Các khái niệm cơ bản trong MPLS Miền MPLS (MPLS Domain) Miền MPLS (MPLS Domain) là một tập hợp các nút mạng thực hiện hoạt động định tuyến và chuyển tiếp MPLS. Một miền MPLS thường được quản lý và điều khiển bởi một nhà quản trị. Hình 5. Miền MPLS Miền MPLS được chia làm 2 phần: phần mạng lõi (core) và phần mạng biên (edge). Các nút thuộc miền MPLS được gọi là router chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch Router). Các nút ở phần mạng lõi được gọi là transit – LSR. Các LSR ở biên được gọi là các LSR biên hay gọi tắt là LER (Label Edge Router). Nếu một LER là nút đầu tiên trên đường đi của một gói tin khi đi qua miền MPLS thì nó được gọi là LER ngõ vào (ingress – LER), còn nếu là nút cuối cùng thì được gọi là LER ngõ ra (egress – LER). Các thuật ngữ này chỉ có ý nghĩa tương đối tùy theo chiều của luồng lưu lượng trong mạng, do đó một LER có thể vừa là LER ngõ vào, vừa là LER ngõ ra tùy theo các luồng lưu lượng đang xét. Hình 6. Upstream và Downstream LSR Thuật ngữ upstream – LSR và downstream – LSR được sử dụng phụ thuộc vào chiều của luồng lưu lượng. Lớp chuyển tiếp tương đương FEC FEC là một nhóm các gói, nhóm các gói này chia sẻ cùng yêu cầu trong sự chuyển tiếp chúng qua mạng. Tất cả các gói trong một nhóm như vậy được cung cấp cùng cách chọn đường tới đích. Khác với chuyển tiếp IP truyền thống, trong MPLS việc gán một gói cụ thể vào một FEC cụ thể chỉ được thực hiện một lần khi các gói vào trong mạng. MPLS không ra quyết định chuyển tiếp với mỗi datagram lớp 3 mà sử dụng khái niệm FEC. FEC phụ thuộc vào một số các yếu tố, ít nhất là phụ thuộc vào địa chỉ IP và có thể là phụ thuộc cả vào kiểu lưu lượng trong datagram (thoại, dữ liệu, fax…). Hình 7. Lớp chuyển tiếp tương đương trong mạng MPLS Nhãn và ngăn xếp nhãn Nhãn là một bộ nhận dạng ngắn, có độ dài cố định, chỉ có ý nghĩa nội bộ và được sử dụng để xác định một FEC. Nhãn được “dán” lên một gói đại diện cho một FEC mà gói tin đó được gán vào. Một gói tin có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này được chứa trong một nơi gọi là ngăn xếp nhãn (label stack). Tại mỗi hop trong mạng chỉ xử lý nhãn trên cùng trong ngăn xếp nhãn. Chính nhãn này được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói. Hình 8. Ngăn xếp nhãn Nếu gói tin chưa có nhãn thì ngăn xếp nhãn là rỗng (độ sâu ngăn xếp là 0). Nếu ngăn xếp nhãn có chiều sâu là d thì nhãn ở đáy ngăn xếp sẽ thiết lập bit S lên bằng 1. Một entry nhãn có thể gắn thêm vào (push) hoặc lấy ra khỏi (pop) ngăn xếp nhãn. Đường chuyển mạch nhãn LSP Mỗi một gói tin khi tham gia mạng MPLS tại LSR vào và ra khỏi mạng MPLS tại một LSR ngõ ra. Cơ chế này tạo ra Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path), được mô tả như là một nhóm các LSR mà các gói tin được gán nhãn phải đi qua để tới LSR ngõ ra cho một FEC cụ thể. LSP này chỉ theo một hướng duy nhất, có nghĩa là một LSP khác được sử dụng để cho lưu lượng có thể trở về từ một FEC nào đó. LSP là hướng kết nối (connection-oriented) bởi vì đường dẫn được tạo ra trước khi có sự vận chuyển lưu lượng. Tuy nhiên, việc thiết lập kết nối này dựa trên thông tin về mô hình mạng hơn là yêu cầu về luồng lưu lượng. Khi gói tin đi qua mạng MPLS, mỗi LSR sẽ hoán đổi nhãn đi vào với một nhãn đi ra cho đến LSR cuối cùng. Hình 9. Đường chuyển mạch nhãn Mã hóa nhãn và các chế độ đóng gói nhãn Mã hóa ngăn xếp nhãn Khi nhãn được gắn lên gói tin, bản thân giá trị nhãn 20 bit sẽ được mã hóa cùng với một số thông tin cộng thêm để phụ trợ trong quá trình chuyển tiếp gói. Một nhãn header có độ dài cố định gồm 32 bit chia làm 4 trường được mô tả như hình sau: Hình 10. Cấu trúc nhãn MPLS Nhãn: trường này có độ dài 20 bit, tức là có tới 220 = 1.048.576 giá trị nhãn. EXP (Experimental): trường này có độ dài 3 bit, dùng để ánh xạ trường ToS (Type of Service) hay DSCP (Differentiated Service Code Point) trong gói tin IP vào trường EXP để phục vụ cho mục đích QoS. S (Stack): trường này có độ dài 1 bit, dùng để chỉ định nhãn nào ở cuối một ngăn xếp nhãn. Nhãn ở cuối ngăn xếp thì trư