NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
TP. Hồ Chí Minh, Ngày .... Tháng …. Năm …….
Giáo viên hướng dẫn

ThS. Phạm Chuẩn

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
TP. Hồ Chí Minh, Ngày .... Tháng …. Năm …….
Giáo viên phản biện

2


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, chúng em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo,
ThS. Phạm Chuẩn, người đã luôn bên cạnh chúng em trong suốt thời gian thực hiện
Khóa luận. Chúng em cũng xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến các quý Thầy cô phụ
trách giảng dạy Khoa Công Nghệ Thông Tin cũng như toàn thể quý Thầy Cô của
trường Đại học Giao Thông Vận Tải TP. Hồ Chí Minh. Sau hơn bốn năm học tập và
nghiên cứu tại trường, dưới sự tận tụy của quý Thầy cô, chúng em đã học hỏi được rất

nhiều kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm sống quý báu.
Cảm ơn ba mẹ, anh chị em, bạn bè đã động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình
hoàn thành Khóa luận.
Cuối cùng chúng em xin chúc quý Thầy Cô đồi dào sức khỏe và thành công trong
sự nghiệp cao quý. Mặc dù đã cố gắng hết sức để hoàn thành khóa luận, tuy nhiên,
thiếu sót là diều khó tránh khỏi. Chúng em rất mong nhận được sự góp ý và thông cảm
từ quý Thầy Cô và bạn bè.
TP. Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2012
Nhóm thực hiện
Nguyễn Văn Cường – Phan Thành Luân

3


MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.................................................1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN....................................................2
MỤC LỤC............................................................................................................. 4
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU..........................................................7
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.............................................................................12
Chương 1. Giới thiệu đề tài..............................................................................14
1.1. Giới thiệu về đề tài.......................................................................................14
1.2. Mục tiêu của đề tài.......................................................................................15
1.3. Cấu trúc của đề tài........................................................................................15
Chương 2. Cơ sở lý thuyết về MPLS................................................................17
2.1. Định nghĩa MPLS........................................................................................17
2.1.1. Định nghĩa.............................................................................................17
2.1.2. Ưu điểm của MPLS so với công nghệ cũ.............................................17
2.1.3. Lợi ích của việc sử dụng MPLS...........................................................17
2.2. Các thành phần cấu thành MPLS................................................................18

2.2.1. Nhãn MPLS...........................................................................................18
2.2.2. Label Switch Router – LSR..................................................................19
2.2.3. Label Switched Path – LSP..................................................................20
2.2.4. Forwarding Equivalence Class.............................................................20
2.2.5. Phân phối nhãn......................................................................................21
2.2.6. Label Forwarding Instance Base – LFIB.............................................22
2.2.7. Không gian nhãn MPLS.......................................................................23
4


2.3. Di chuyển gói tin nhãn trong MPLS............................................................25
2.3.1. Cách xử lý nhãn....................................................................................25
2.3.2. Các nhãn dự phòng...............................................................................26
2.4. Giao thức phân phối nhãn............................................................................26
2.4.1. Giới thiệu..............................................................................................26
2.4.2. Tổng quan về LDP................................................................................27
2.4.3. Hoạt động của LDP...............................................................................27
2.4.4. Chứng thực LDP...................................................................................29
2.4.5. Đồng bộ hóa LDP và IGP.....................................................................30
2.5. Công nghệ chuyển mạch Cisco Express Forwarding..................................30
2.5.1. Tổng quan các phương pháp chuyển mạch của Cisco IOS..................31
2.5.2. Tại sao CEF quan trọng trong mạng MPLS.........................................32
2.5.3. Các thành phần trong CEF....................................................................33
2.5.4. Quản lý CEF..........................................................................................35
2.5.5. Các điểm nổi bật của chuyển mạch CEF..............................................36
Chương 3. Cơ sở lý thuyết về MPLS VPN.......................................................37
3.1. Định nghĩa MPLS VPN...............................................................................37
3.1.1. Định nghĩa lại VPN...............................................................................37
3.1.2. Định nghĩa MPLS VPN........................................................................39
3.1.3. Lợi điểm của MPLS VPN so với VPN.................................................40

3.2. Kiến trúc của MPLS VPN...........................................................................41
3.2.1. Virtual Routing Forwarding..................................................................41
3.2.3. Route Distinguisher..............................................................................44
3.2.3. Route Target..........................................................................................45
5


3.3. Vận chuyển thông tin trong MPLS VPN.....................................................47
3.3.1. Vận chuyển các đường mạng vpnv4 trong MPLS VPN......................47
3.3.2. Vận chuyển gói tin trên mạng MPLS VPN..........................................49
3.4. Định tuyến giữa ISP và khách hàng............................................................53
3.4.1. Định tuyến tĩnh.....................................................................................53
3.4.2. Giao thức RIPv2...................................................................................54
3.4.3. Giao thức EIGRP..................................................................................55
3.4.4. Giao thức OSPF....................................................................................57
3.4.5. Giao thức eBGP....................................................................................60
Chương 4. Triển khai giải pháp MPLS VPN...................................................63
4.1. Yêu cầu.........................................................................................................63
4.2. Mô hình triển khai........................................................................................63
4.2.1. Đánh giá................................................................................................63
4.2.2. Giải pháp...............................................................................................66
4.3. Các bước tiến hành.......................................................................................69
4.3.1. Phía ISP MPLS Core............................................................................70
4.3.2. Phía khách hàng....................................................................................75
4.3.3. Triển khai MPLS VPN..........................................................................75
4.3.4. Mở rộng.................................................................................................89
Chương 5. Tổng kết...........................................................................................94
5.1. Đánh giá đề tài.............................................................................................94
5.2. Các điểm hạn chế.........................................................................................94
5.2. Hướng phát triển..........................................................................................95

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................97
6


DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Danh mục hình vẽ
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.................................................1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN....................................................2
MỤC LỤC............................................................................................................. 4
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU..........................................................7
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.............................................................................12
Chương 1. Giới thiệu đề tài..............................................................................14
1.1. Giới thiệu về đề tài.......................................................................................14
1.2. Mục tiêu của đề tài.......................................................................................15
1.3. Cấu trúc của đề tài........................................................................................15
Chương 2. Cơ sở lý thuyết về MPLS................................................................17
2.1. Định nghĩa MPLS........................................................................................17
2.1.1. Định nghĩa.............................................................................................17
2.1.2. Ưu điểm của MPLS so với công nghệ cũ.............................................17
2.1.3. Lợi ích của việc sử dụng MPLS...........................................................17
2.2. Các thành phần cấu thành MPLS................................................................18
2.2.1. Nhãn MPLS...........................................................................................18
Hình 2.1: Cấu trúc của một Label...............................................................19
Hình 2.2: Chồng nhãn và giá trị BoS.........................................................19
2.2.2. Label Switch Router – LSR..................................................................19

7


2.2.3. Label Switched Path – LSP..................................................................20

Hình 2.3: Một LSP đi qua mạng MPLS.....................................................20
2.2.4. Forwarding Equivalence Class.............................................................20
2.2.5. Phân phối nhãn......................................................................................21
2.2.6. Label Forwarding Instance Base – LFIB.............................................22
Hình 2.4: Cách thức xây dựng bảng LFIB.................................................23
2.2.7. Không gian nhãn MPLS.......................................................................23
Hình 2.5: Không gian nhãn trên interface..................................................24
Hình 2.6: Không gian nhãn trên platform..................................................24
2.3. Di chuyển gói tin nhãn trong MPLS............................................................25
2.3.1. Cách xử lý nhãn....................................................................................25
Hình 2.7: Các hành động xử lý nhãn..........................................................25
2.3.2. Các nhãn dự phòng...............................................................................26
2.4. Giao thức phân phối nhãn............................................................................26
2.4.1. Giới thiệu..............................................................................................26
2.4.2. Tổng quan về LDP................................................................................27
2.4.3. Hoạt động của LDP...............................................................................27
Hình 2.8: Số lượng LDP Session trong một số trường hợp.......................28
2.4.4. Chứng thực LDP...................................................................................29
2.4.5. Đồng bộ hóa LDP và IGP.....................................................................30
Hình 2.9: LDP Session down......................................................................30
2.5. Công nghệ chuyển mạch Cisco Express Forwarding..................................30
2.5.1. Tổng quan các phương pháp chuyển mạch của Cisco IOS..................31
2.5.2. Tại sao CEF quan trọng trong mạng MPLS.........................................32
8


Hình 2.10: Sự khác nhau giữa lookup trong CEF và LFIB.......................33
2.5.3. Các thành phần trong CEF....................................................................33
Hình 2.11: Hai thành phần của chuyển mạch CEF.....................................33
2.5.4. Quản lý CEF..........................................................................................35

Hình 2.12: Quá trình xử lý gói tin của chuyển mạch CEF.........................36
2.5.5. Các điểm nổi bật của chuyển mạch CEF..............................................36
Chương 3. Cơ sở lý thuyết về MPLS VPN.......................................................37
3.1. Định nghĩa MPLS VPN...............................................................................37
3.1.1. Định nghĩa lại VPN...............................................................................37
Hình 3.1: Mạng Frame Relay là một Overlay VPN...................................39
3.1.2. Định nghĩa MPLS VPN........................................................................39
Hình 3.2: Mô hình MPLS VPN..................................................................39
3.1.3. Lợi điểm của MPLS VPN so với VPN.................................................40
3.2. Kiến trúc của MPLS VPN...........................................................................41
3.2.1. Virtual Routing Forwarding..................................................................41
Hình 3.3: Mô tả về bảng VRF trên PE router.............................................42
3.2.3. Route Distinguisher..............................................................................44
Hình 3.4: Cấu trúc của một vpnv4..............................................................45
3.2.3. Route Target..........................................................................................45
Hình 3.5: Cách hoạt động của RT...............................................................47
3.3. Vận chuyển thông tin trong MPLS VPN.....................................................47
3.3.1. Vận chuyển các đường mạng vpnv4 trong MPLS VPN......................47
Hình 3.6: Vận chuyển các đường mạng trong MPLS VPN.......................48
Hình 3.7: Các bước vận chuyển đường mạng qua mạng MPLS VPN......49
9


3.3.2. Vận chuyển gói tin trên mạng MPLS VPN..........................................49
Hình 3.8: Vận chuyển gói tin trong mạng MPLS VPN.............................50
Hình 3.9 : Các bước cụ thể để di chuyển một gói tin qua mạng................51
Hình 3.10: Di chuyển gói tin qua MPLS VPN bằng hai nhãn...................52
3.4. Định tuyến giữa ISP và khách hàng............................................................53
3.4.1. Định tuyến tĩnh.....................................................................................53
3.4.2. Giao thức RIPv2...................................................................................54

3.4.3. Giao thức EIGRP..................................................................................55
Hình 3.11: Di chuyển một đường mạng EIGRP qua MPLS VPN.............56
3.4.4. Giao thức OSPF....................................................................................57
3.4.5. Giao thức eBGP....................................................................................60
Hình 3.12: Loại bỏ cập nhật khi giá trị AS giống nhau.............................61
Hình 3.13: Chức năng AS Override............................................................62
Chương 4. Triển khai giải pháp MPLS VPN...................................................63
4.1. Yêu cầu.........................................................................................................63
4.2. Mô hình triển khai........................................................................................63
4.2.1. Đánh giá................................................................................................63
4.2.2. Giải pháp...............................................................................................66
Hình 4.1: Mô hình triển khai......................................................................67
Hình 4.2: Mô hình giả lập GNS3................................................................68
4.3. Các bước tiến hành.......................................................................................69
Hình 4.3: Mô hình luận lý MPLS VPN......................................................69
4.3.1. Phía ISP MPLS Core............................................................................70
4.3.2. Phía khách hàng....................................................................................75
10


4.3.3. Triển khai MPLS VPN..........................................................................75
4.3.4. Mở rộng.................................................................................................89
Chương 5. Tổng kết...........................................................................................94
5.1. Đánh giá đề tài.............................................................................................94
5.2. Các điểm hạn chế.........................................................................................94
5.2. Hướng phát triển..........................................................................................95
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................97

Danh mục bảng biểu
Bảng 4.1: Thông tin các chi nhánh của hai khách hàng.............................63

Bảng 4.2: So sánh các tiêu chí giữa MPLS VPN và IPSec VPN...............64
Bảng 4.3: Bảng phân hoạch địa chỉ IP........................................................69

11


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt
AS
ASIC

Đầy đủ
Autonomous System
Application-Specific Integrated

ATM
AToM
BGP
BoS
CE
CEF

Circuit
Asynchronous Transfer Mode
Any Transport over MPLS
Border Gateway Protocol
Bottom of Stack
Customer Edge
Cisco Express Forwarding


DLCI
EIGRP

Data Link Connection Identifier
Enhanced Interior Gateway

ERP

Routing Protocol
Enteprise Resource Planning

EXP
FEC
FIB
GRE
HDLC
IGP
IOS
IPSec
IPv4
IPv6
IS-IS
ISP
LDP
LFIB

Mô tả
Vùng quản trị định tuyến
Chip chuyên dụng cho ứng dụng
Vận chuyển bất đối xứng

Ứng dụng lớp 2 của MPLS
Giao thức ngoại mạng
Trên cùng của chồng nhãn
Biên phía khách hàng
Công nghệ chuyển mạch của
Cisco
Gía trị xác định kết nối lớp 2
Giao thức định tuyến mạng
Phần mềm quản lý tài nguyên

doanh nghiệp
Experimental
Bit sử dụng cho QoS
Forwarding Equivalence Class
Nhóm các gói tin có cùng xử lý
Forwarding Information Base
Bảng thông tin chuyển mạch
General Routing Encapsulation
Đóng gói thông tin định tuyến
High-Level Data Link Control
Giao thức điều khiển dữ liệu lớp 2
Interior Gateway Protocol
Giao thức định tuyến nội
Internetwork Operating System Hệ điều hành mạng của Cisco
Internet Protocol Security
Giao thức bảo mật mạng IP
Internet Protocol version 4
Giao thức IP version 4
Internet Protocol version 6
Giao thức IP version 6

Intermediate System-Intermediate Giao thức định tuyến mạng
System
Internet Service Provider
Label Distribution Protocol
Label Forwaring Information
Base

12

Nhà cung cấp dịch vụ
Giao thức phân phối nhãn
Bảng chuyển mạch nhãn


LIB
LSA
LSP
LSR
MP-BGP
MPLS

Label Information Base
Link State Advertisement
Label Switched Path
Label Switch Router
Multi Protocol-BGP
Multiple Protocol Label

Bảng thông tin nhãn
Thông điệp quảng bá của OSPF

Đường đi của gói tin trong MPLS
Router tham gia trong MPLS
Đa giao thức mở rộng cho BGP
Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MPLS VPN

Switching
Multiple Protocol Label

Mạng riêng ảo chạy trên nền

Switching Virtual Private

MPLS

OSPF
PE
PPP
QoS
RD
RIB
RIP
RT
TE
UDP
VCI
VLSM
VoiP
VPI

VPLS
VPN
VRF

Network
Open Shortest Path First
Provider Edge
Point-to-Point
Quality of Service
Route Distinguisher
Routing Information Base
Routing Information Protocol
Route Target
Traffic Engineering
User Datagram Protocol
Virtual Channel Identifier
Variable Length Subnet Mask
Voice over IP
Virtual Path Identifiers
Virtual Private Lan Service
Virtual Private Network
Virtual Routing Forwarding

13

Giao thức định tuyến mạng
Biên phía nhà cung cấp
Kiểu kết nối trực tiếp
Chất lượng dịch vụ
Gía trị phân biệt route

Bảng thông tin chuyển mạch
Giao thức định tuyến mạng
Gía trị dung để xuất/nhập route
Kỹ thuật điều khiển lưu lượng
Giao thức vận chuyển dữ liệu
Định danh kênh ảo
Gía trị mặt nạ mạng thay đổi
Ứng dụng thoại trên nền IP
Định danh đường ảo
Ứng dụng mạng Lan ảo trên
MPLS
Mạng riêng ảo
Bảng chuyển mạch ảo


Chương 1.

Giới thiệu đề tài

1.1. Giới thiệu về đề tài
Ngày nay, hầu hết các tổ chức đều có nhiều chi nhánh đặt tại nhiều vị trí địa lý
khác nhau để phục vụ cho việc hoạt động. Một hệ thống công nghệ thông tin của một
tổ chức cần phải đáp ứng được các yêu cầu kết nối và giao tiếp giữa các chi nhánh về
trụ sở chính cũng như việc truyền vận giữa các chi nhánh với nhau. Mạng VPN được ra
đời để đáp ứng nhu cầu đó. Ban đầu, mạng VPN được xây dựng trên nền hệ thống
mạng công cộng như Internet. Nhưng dần dần, việc sử dụng Internet làm hạ tầng mạng
VPN đã trở nên lạc hậu và gặp nhiều trở ngại khi yêu cầu của người sử dụng ngày càng
cao.
Một công nghệ mới là MPLS đã được ra đời, sử dụng một phương thức vận
chuyển dữ liệu mới, có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với các công nghệ cũ. MPLS

được phát triển dựa trên ý tưởng đơn giản hóa quá trình định tuyến lưu lượng truyền
trên mạng truyền số liệu bằng cơ chế gán nhãn gói tin IP. Điều này có thể làm cho quá
trình định tuyến và chuyển dữ liệu nhanh và bảo mật hơn. Với cách này, MPLS đã dần
dần cho thấy hiệu quả vượt trội so với công nghệ vận chuyển bằng IP hiện tại.
Kế thừa những ưu điểm của MPLS, hàng loạt các kỹ thuật được ra đời để áp dụng
vào các yêu cầu cụ thể. Một ứng dụng nổi tiếng đem lại hiệu quả trực tiếp và đang
được triển khai rộng rãi nhất của MPLS đó là MPLS VPN, VPN chạy trên nền MPLS.
Hai điểm nổi bật lớn nhất của MPLS VPN là tính trong suốt với khách hàng và
chất lượng dịch vụ được cải thiện đáng kể. Khác với những công nghệ truyền thống
như Leased Line, Frame Relay hay IPSec VPN, khách hàng phải tự quản trị hệ thống
VPN của mình mà không có bất kì sự hỗ trợ nào; công nghệ MPLS VPN sẽ giao lại
trách nhiệm này cho nhà cung cấp dịch vụ - đơn vị có đầy đủ năng lực, thiết bị và công
nghệ tốt hơn nhiều cho hệ thống mạng của người dùng. Do vậy, khách hàng không phải

14


đầu tư những thiết bị đắt tiền, không phải thay đổi cấu hình khi mở rộng số lượng điểm
kết nối,...Tại Việt Nam, các nhà cung cấp dịch vụ nổi tiếng như VDC, FPT, Viettel...
đều đã triển khai hệ thống mạng MPLS VPN để phục vụ nhu cầu của các doanh
nghiệp.
Đề tài “Tìm hiểu công nghệ MPLS VPN” được lựa chọn với mục đích tiếp cận
công nghệ đầy tiềm năng này. Đề tài sẽ trình bày cơ sở lý thuyết, các thành phần cấu
thành nên một mạng MPLS; kiến trúc, các kỹ thuật được triển khai trong một hệ thống
MPLS VPN; những ưu điểm vượt trội mà một hệ thống MPLS VPN đem lại so với hệ
thống mạng VPN truyền thống.Và mô hình giả lập sẽ được đưa ra nhằm mô phỏng một
hệ thống mạng trong thực tế mà trên đó công nghệ MPLS VPN sẽ được triển khai.
1.2. Mục tiêu của đề tài
MPLS nói chung và MPLS VPN nói riêng là một công nghệ lớn và còn tương đối
mới mẻ. Vì vậy, trong phạm vi một khóa luận tốt nghiệp, với thời gian và chuyên môn

còn giới hạn, mục tiêu được đặt ra khi hoàn thành đề tài là làm rõ các chủ đề cơ bản
sau:
 Cơ sở lý thuyết và cách thức hoạt động của MPLS.
 Ưu điểm của công nghệ MPLS so với các công nghệ cũ.
 Các yếu tố cấu thành một hệ thống MPLS VPN.
 Cách thức hoạt động của MPLS VPN.
 Tầm quan trọng của MPLS VPN.
 MPLS VPN trong thực tế.
1.3. Cấu trúc của đề tài
Nội dung của đề tài sẽ được chia thành 5 chương chính:
 Chương 1 sẽ dẫn nhập, giới thiệu về lý do lựa chọn đề tài.
 Chương 2 đi vào giới thiệu và làm rõ các vấn đề về MPLS. Chương này sẽ nói
rõ về các thành phần cơ bản để cấu thành mạng MPLS. Sau đó tiếp tục làm rõ
các công nghệ bên trong MPLS. Chương 2 sẽ đem lại một cái nhìn chính xác và
đầy đủ về công nghệ MPLS.
15


 Chương 3 tập trung làm rõ các vấn đề về công nghệ MPLS VPN. Sau khi đã
trình bày về ưu điểm mà MPLS VPN đem lại, sẽ trình bày về các thành phần cơ
bản để cấu thành một mạng MPLS VPN. Cuối cùng là mô tả chung về cách thức
hoạt động của MPLS VPN.
 Chương 4 sẽ là chương áp dụng những lý thuyết mà Chương 2 và 3 đã trình bày
vào việc cấu hình và vận hành một hệ thống MPLS VPN. Bằng việc sử dụng
phần mềm GNS3 để giả lập thiết bị của hãng Cisco, Chương 4 sẽ cung cấp một
cách rõ ràng các bước giúp hoàn thành việc cấu hình một hệ thống MPLS VPN
hoàn chỉnh.
 Chương 5 sẽ tổng kết và đánh giá lại những vấn đề về mặt lý thuyết. Những
điểm đạt được và chưa đạt được của đề tài. Đưa ra những hướng phát triển tiềm
năng của đề tài.

 Phần tài liệu tham khảo sẽ nêu các các tài liệu về công nghệ MPLS VPN được
sử dụng để tham khảo khi thực hiện đề tài.

16


Chương 2.

Cơ sở lý thuyết về MPLS

2.1. Định nghĩa MPLS
2.1.1. Định nghĩa
MPLS là một công nghệ lai kết hợp những đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp
ba và chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi và
định tuyến tốt ở các mạng biên bằng cách dựa vào nhãn. Công nghệ IP truyền thống di
chuyển gói tin bằng cách nhìn vào thông tin ở IP header tìm địa chỉ đích sau đó tra cứu
trong bảng định tuyến để tìm đường đi cho gói tin. MPLS không nhìn vào thông tin
trong IP header mà sẽ gán cho gói tin một thông tin gọi là nhãn vào phần đầu của gói
tin. Khi gói tin được đánh nhãn này đến một router được bật chức năng MPLS, router
sẽ nhìn vào thông tin trên nhãn để gửi gói tin đi tiếp.
2.1.2. Ưu điểm của MPLS so với công nghệ cũ
Công nghệ IP được sử dụng rộng rãi hiện tại vì nó vận chuyển được nhiều kiểu dữ
liệu khác nhau, không chỉ dữ liệu thường mà cả dữ liệu thoại (telephone). Nhưng khi
sử dụng MPLS, việc hỗ trợ các kiểu dữ liệu càng được mở rộng hơn. Thay vì phải phụ
thuộc vào thông tin của lớp ba như địa chỉ IP, bây giờ chỉ cần dựa vào thông tin nhãn.
2.1.3. Lợi ích của việc sử dụng MPLS
Khi triển khai MPLS trong hệ thống mạng, có thể thấy được các lợi điểm sau:
 Sử dụng chung một hạ tầng mạng có sẵn: Sử dụng MPLS trên nền hệ thống
mạng IP sẵn có giúp mở rộng khả năng vận chuyển các dịch vụ của hệ thống
mạng. MPLS có thể vận chuyển các giao thức IPv4, IPv6, HDLC, Ethernet, PPP,

cùng với nhiều công nghệ layer hai.
 Loại bỏ BGP trong mạng core: Khi mạng IP của một ISP phải di chuyển các
traffic, mỗi router phải tìm kiếm địa chỉ IP đích của gói tin. Nếu các gói tin được
17


gửi đến các đích bên ngoài mạng của ISP, những địa chỉ IP đó phải có trong
bảng định tuyến của mỗi router. BGP là giao thức vận chuyển các địa chỉ bên
ngoài đó hoặc các địa chỉ bên ngoài Internet. Điều đó có nghĩa tất cả các router
trong ISP phải chạy BGP. BGP là một giao thức yêu cầu tài nguyên của router
khá nhiều. Khi chạy MPLS, các router bên trong mạng core của ISP sẽ không
cần phải chạy BGP mà chỉ cần nhìn vào nhãn của gói tin để vận chuyển. Lúc
này, chỉ còn các router biên của ISP cần phải chạy BGP.
 Cung cấp các dịch vụ VPN tốt hơn: ISP triển khai các dịch vụ VPN, không chỉ
triển khai cho một khách hàng mà còn cho nhiều khách hàng khác nhau. Đối với
mỗi khách hàng, yêu cầu phải có tính riêng tư và ngăn cách đối với các mạng
VPN. ISP có thể triển khai các biện pháp khác nhau để điều khiển việc quảng bá
các địa chỉ mạng. Tránh việc quảng bá các routes từ mạng này sang mạng khác.
Nhưng việc sử dụng các biện pháp như route filter, route map... sẽ gặp khó khăn
lớn nếu như số lượng khách hàng tăng nhiều. MPLS VPN sử dụng một khái
niệm gọi là Virtual Routing Forwarding (VRF). VRF sẽ đảm bảo rằng thông tin
định tuyến của khách hàng được giữ riêng biệt một cách dễ dàng và đơn giản.
 Điều khiển lưu lượng thông qua Traffic Engineering (TE): TE là một kỹ thuật
cho phép điều khiển lưu lượng bên trong mạng MPLS. TE thường được sử dụng
để tối ưu hoá việc sử dụng tài nguyên của toàn bộ hệ thống mạng.
Các ứng dụng trên nền MPLS hiện nay đang phát triển đó là MPLS VPN, MPLS
Traffic Engineering, AToM, VPLS, MPLS và QoS. Trong đó, MPLS VPN đang là ứng
dụng được triển khai nhiều và rộng nhất.
2.2. Các thành phần cấu thành MPLS
2.2.1. Nhãn MPLS

Nhãn là một giá trị được gán vào gói tin. Đây là một trường gồm 32 bit. Cấu trúc
của một nhãn như mô tả trong hình 2.1 bên dưới.

18


Hình 2.1: Cấu trúc của một Label.
20 bit đầu tiên dành cho giá trị của nhãn. Như vậy sẽ có (2 20 – 1) giá trị có thể sử
dụng cho nhãn. Tuy nhiên, 16 nhãn đầu tiên được để dành để sử dụng cho mục đích
đặc biệt.
EXP: có giá trị 3 bit, được sử dụng cho QoS.
BoS (Bottom of Stack): đây là giá trị cho biết nhãn nằm trên cùng của chồng
nhãn hay không. Chồng nhãn là tập các nhãn xếp chồng lên nhau. Chồng nhãn có thể
có 1 hoặc nhiều nhãn. BoS là giá trị cho biết nhãn nằm dưới cùng hay không. Nếu giá
trị là 1 thì nhãn nằm dưới cùng, còn lại thì có giá trị là 0.

Label

EXP

0

TTL

Label

EXP

0


TTL

…
Label

EXP 1
Hình 2.2: Chồng nhãn và giá trị BoS.

TTL

Nhãn được đặt ngay trước thông tin header của lớp ba và ngay sau header của lớp
hai. Chính vì vậy, MPLS được gọi là công nghệ lớp 2,5.
2.2.2. Label Switch Router – LSR
Một LSR là một router đang chạy MPLS. LSR có nhiệm vụ nhận các gói tin đã
được gán nhãn, đọc thông tin về nhãn và chuyển gói tin đi tiếp dựa vào thông tin này.
Có 3 loại LSR chính trong mạng MPLS:
 Ingress LSR: Nhận vào một gói tin thông thường chưa được gán nhãn. LSR này
sẽ chèn một nhãn vào trước gói tin và chuyển đi.
 Egress LSR: Nhận vào một gói tin đã được gán nhãn, sau đó gỡ bỏ nhãn để gói
tin trở lại bình thường. Ingress và Egress là các LSR nằm ở biên của mạng
MPLS.
19


 Intermediate LSR: Là các LSR sẽ nhận và xử lý các nhãn trên gói tin, sau đó di
chuyển gói tin đến đích.
Một LSR phải có khả năng thực hiện ba hành động: pop, push và swap.
 Pop: Là hành động gỡ bỏ nhãn ra khỏi gói tin.
 Push: Là hành động đưa một nhãn vào gói tin hoặc chồng nhãn.
 Swap: Là hành động thay thế một nhãn bằng nhãn khác.

2.2.3. Label Switched Path – LSP
Một LSP là tập các LSR di chuyển gói tin nhãn qua mạng MPLS hoặc một phần
của hệ thống mạng MPLS. Có thể coi đây là đường đi của gói tin nhãn trên mạng
MPLS. LSR đầu tiên trong LSP được gọi là Ingress LSR cho LSP đó, còn LSR cuối
cùng trong LSP đó gọi là Egress LSR. Tất cả các LSR còn lại nằm giữa 2 LSR đó trên
LSP là các Intermediate LSR.
LSP chỉ có ý nghĩa một chiều, nếu với hai LSR tương ứng nhưng chiều ngược lại
thì sẽ là một LSP khác. Trong hình 2.3 bên dưới, mũi tên chỉ ra hướng đi của gói tin đó
chỉ ra một LSP. Còn hướng ngược lại là một LSP khác.

Hình 2.3: Một LSP đi qua mạng MPLS.
2.2.4. Forwarding Equivalence Class
Một Forwarding Equivalence Class (FEC) là một nhóm các gói tin được di
20


chuyển trên cùng một đường và được xử lý như nhau. Tất cả các gói tin trong cùng một
FEC sẽ có nhãn giống nhau. Nhưng không phải các gói tin có nhãn giống nhau sẽ cùng
nằm trong một FEC. Ingress LSR là router quyết định xem gói tin thuộc về FEC nào.
Còn Ingress LSR sẽ phân loại các gói tin, sau đó gán các nhãn cho gói tin.
Khi các gói tin cùng nằm trong một FEC thì một router sẽ:
 Gửi các gói tin đó đến cùng một địa chỉ next hop.
 Có cùng out interface.
 Các gói tin đó được đối xử bằng các chính sách như nhau.
Ví dụ về FEC:
 Các gói tin lớp ba có địa chỉ IP đích cùng nằm trong một subnet.
 Các gói tin multicast nằm trong cùng một group.
2.2.5. Phân phối nhãn
Nhãn đầu tiên sẽ được gán vào gói tin bởi Ingress LSR, đồng thời nhãn này cũng
sẽ thuộc về một LSP. Từ đây, mọi thay đổi sẽ chỉ diễn ra trên nhãn của gói tin. Nhãn có

thể bị thay đổi mỗi lần qua một LSR. Ingress LSR gán một hoặc nhiều nhãn vào gói tin
và chuyển đến LSR kế tiếp. Khi nhận được một gói tin nhãn, một LSR sẽ làm động tác
gỡ bỏ nhãn trên cùng của gói tin nhãn vừa mới nhận, sau đó sử dụng một nhãn của
chính nó để gán lên trên cùng của gói tin nhãn này. LSR tiếp tục chuyển gói tin nhãn
đến một LSR láng giềng. Egress LSR sẽ gỡ bỏ nhãn cuối cùng và chuyển gói tin đi
dưới dạng gói tin thông thường.
Cùng xem xét một trường hợp phổ biến đó là mạng MPLS chạy trên nền IPv4.
Mạng MPLS này gồm các LSR chạy các giao thức định tuyến nội như OSPF, IS-IS,
EIGRP. Ingress LSR sẽ tìm kiếm địa chỉ đích đến của gói tin trong bảng định tuyến,
thực hiện động tác push để gán nhãn vào gói tin rồi chuyển gói tin đi. LSR tiếp theo
nhận được gói tin nhãn này sẽ làm động tác swap để thay thế nhãn trên gói tin, tiếp tục
gửi gói tin đi. Egress LSR nhận được gói tin nhãn sẽ làm động tác pop để gỡ bỏ hoàn
toàn nhãn ra khỏi gói tin, đưa gói tin đến một mạng khác. Để làm được việc này, các
LSR phải thoả thuận với nhau rằng nhãn nào thì được sử dụng cho địa chỉ nào. LSR

21


cũng phải biết được rằng khi gặp một gói tin nhãn thì nhãn đó sẽ được thay thế bởi
nhãn tương ứng nào cho hợp lý.
Như vậy, các LSR cần có một cơ chế để biết được khi muốn đến địa chỉ thì sử
dụng nhãn nào là hợp lý. Các nhãn chỉ có ý nghĩa cục bộ với mỗi cặp LSR liền kề và
không có ý nghĩa trong toàn bộ mạng MPLS. Nhãn có thể được phân phối thông qua
hai cách:
 Sử dụng một giao thức nội đang chạy để phân phối nhãn.
 Sử dụng các giao thức để phân phối nhãn riêng.
Hiện tại, việc sử dụng một giao thức phân phối nhãn riêng đang phổ biến nhất.
Giao thức phân phối nhãn sẽ được trình bày chi tiết ở phần 4 của chương này.
2.2.6. Label Forwarding Instance Base – LFIB
LFIB là một bảng dùng để di chuyển các gói tin nhãn, nó chứa các nhãn đi vào

(incoming label) và các nhãn đi ra (outgoing label) cho các LSP. Các incoming label là
các nhãn lấy từ việc ánh xạ trên LSR tương ứng. Outgoing label là các nhãn lấy từ các
ánh xạ nhận được từ các LSR láng giềng. Các ánh xạ nhận được từ láng giềng này đều
được chứa trong bảng lưu trữ nhãn cục bộ của LSR gọi là LIB (Label Information
Base. LFIB) chỉ chọn một ánh xạ để làm outgoing label cho mỗi địa chỉ mạng và đưa
vào LFIB.
Cách thức xây dựng LFIB được mô tả như hình 2.4

22


Hình 2.4: Cách thức xây dựng bảng LFIB.
Hình 2.4 mô tả cách xây dựng thông tin cho bảng LFIB. Các thông tin định tuyến
sẽ được trao đổi bởi các giao thức định tuyến. Các thông tin này được lưu trữ trong
bảng định tuyến Routing Information Base (RIB). Thông tin về các nhãn của LSR được
lưu trữ trong bảng Label Information Base (LIB). Thông tin của LIB và RIB được sử
dụng kết hợp với nhau để xây dựng nên bảng di chuyển IP Forwarding Table (FIB).
Khi một gói tin thông thường đi vào LSR, nó sẽ được xử lý dựa vào bảng FIB mới
được xây dựng. Nếu gói tin thông thường này có đích đến nằm trong mạng MPLS, gói
tin đi ra sẽ được gán nhãn (labeled packets). Còn nếu đích đến không nằm trong mạng
MPLS, mà nằm trong mạng IP bình thường, gói tin đi ra là gói tin IP thông thường.
Giao thức LDP sẽ trao đổi các nhãn giữa các LSR láng giềng với nhau, kết hợp với
thông tin của bảng FIB để xây dựng nên bảng LFIB để di chuyển các gói tin nhãn khi
đi vào. Khi đó, gói tin đi ra sẽ là một gói tin có giá trị nhãn khác.
2.2.7. Không gian nhãn MPLS
MPLS sử dụng hai loại không gian để quy định về sự tồn tại của nhãn là không
gian nhãn trên interface và không gian nhãn trên platform. Với không gian nhãn trên
interface, gói tin được gửi đi không chỉ dựa vào thông tin nhãn mà còn phải dựa thêm
vào thông tin của interface để phân biệt. Đối với không gian nhãn trên platform, gói tin


23


được gửi đi chỉ cần dựa vào thông tin nhãn, không phụ thuộc vào thông tin về
interface.

Hình 2.5: Không gian nhãn trên interface.
Trong hình 2.5, LSR A đang phân phối hai nhãn. Nhãn L1 cho FEC1 đến LSR B,
nhãn L1 cho FEC2 đến LSA C. LSR A chỉ có thể làm được điều này nếu nó phân biệt
được đâu là L1 cho LSR B, đâu là L1 cho LSR C khi nhận lại L1 từ LSR B và C.
Trong trường hợp này, nếu sử dụng không gian nhãn trên interface thì hai nhãn L1FEC1 và L1-FEC2 là khác nhau vì có thêm thông tin về interface để phân biệt.

Hình 2.6: Không gian nhãn trên platform.
Với hình 2.6, LSR A đang phân phối nhãn L1 cho FEC1 đến đồng thời LSR B và
LSR C. Khi LSR A phân phối một nhãn cho FEC2, nhãn đó phải khác nhãn L1. Nếu sử
dụng không gian nhãn trên platform thì các nhãn phải khác nhau vì thông tin để phân
biệt các nhãn dựa vào thông tin của nhãn.

24


2.3. Di chuyển gói tin nhãn trong MPLS
Khi gói tin đi vào bên trong một mạng MPLS và trở thành một gói tin nhãn, việc
di chuyển gói tin sẽ thay đổi, không những về cách di chuyển gói tin, mà bao gồm cả
việc xử lý các thông tin về nhãn như thế nào.
2.3.1. Cách xử lý nhãn
Nhãn là đối tượng được xử lý khi gói tin nhãn đi qua các LSR. Các LSR sẽ phải
có khả năng thực hiện các xử lý như: pop, push, swap. Các xử lý này có thể được hình
dung như hình 2.7 phía dưới


Hình 2.7: Các hành động xử lý nhãn.
Hình 2.7 mô tả cách thức hoạt động của ba hành động swap, push và pop. Đối với
hành động swap, khi gói tin đi vào có nhãn là 16, LSR sẽ xử lý bằng cách gỡ bỏ nhãn
16 ra, thay vào đó nhãn 34. Hành động push là hành động gỡ toàn bộ các nhãn của gói
tin đi vào, ở đây là nhãn 16, sau đó thay bằng các nhãn mới, nhãn 34 và 55. Pop là
hành động đưa một nhãn vào trong gói tin nhãn, nếu đã có nhãn sẵn trên gói tin nhãn,
nhãn mới được pop vào sẽ tạo nên một chồng nhãn.
25