Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................... 3
DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................................... 4
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .................................................................................................. 6
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 8
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS ......................................................... 9
1.1.

Tổng quan về MPLS .......................................................................................... 9

1.2.

Kiến trúc mạng MPLS ....................................................................................... 9

1.2.1.

Các thành phần trong mạng MPLS ..............................................................10

1.2.1.1. Nhãn MPLS ............................................................................................10
1.2.1.2. Ngăn xếp nhãn ........................................................................................11
1.2.1.3. Router chuyển mạch nhãn LSR(Label Switching Router) và router
biên LER (Label Edge Router) ..............................................................................11
1.2.1.4. Lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng FEC (Forward Equivalence Class) ........12
1.2.1.5. Đƣờng chuyển mạch nhãn LSP (Label Swtiching Path) ........................12
1.2.1.6. Cơ sở thông tin nhãn LIB (Label Information Base) và bảng cơ sở
thông tin chuyển gói LFIB (Label Forwarding Information Based) .....................13

1.2.2.
1.3.

Định tuyến ....................................................................................................13
Các giao thức cơ bản của MPLS .......................................................................14

1.3.1.

Giao thức phân phối nhãn LDP ....................................................................14

1.3.2.

Giao thức CR-LDP .......................................................................................17

1.3.3.

Giao thức RSVP ...........................................................................................19

1.4.

Hoạt động của mạng MPLS ..............................................................................20

1.5.

Tổng kết chƣơng 1 ............................................................................................22

Chƣơng 2: KỸ THUẬT LƢU LƢỢNG TRONG MPLS VÀ............................................24
CÁC CƠ CHẾ BẢO VỆ, KHÔI PHỤC. ...........................................................................24
2.1. Tổng quan về kỹ thuật lƣu lƣợng ............................................................................24
2.1.1. Khái niệm kỹ thuật lƣu lƣợng ..........................................................................24

2.1.2. Tại sao cần điều khiển lƣu lƣợng trong MPLS ................................................24
1


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

2.1.3. Cơ chế điều khiển lƣu lƣợng trong MPLS .......................................................27
2.2. Kỹ thuật lƣu lƣợng trong MPLS. ............................................................................31
2.2.1.

Kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn FATE ...........................................................32

2.2.2.

Kỹ thuật chọn đƣờng cơ sở ...........................................................................33

2.2.3.

Kỹ thuật chọn lọc đƣờng dẫn dựa trên sự đảm bảo băng thông ...................33

2.3. Bảo vệ và khôi phục đƣờng trong MPLS................................................................34
2.3.1.

Sự cần thiết của bảo vệ và khôi phục đƣờng ................................................34

2.3.2.

Phân loại các cơ chế bảo vệ khôi phục .........................................................36


2.3.2.1. Sửa chữa toàn mạng và sửa chữa cục bộ ................................................36
2.3.2.2. Tái định tuyến và chuyển mạch bảo vệ ..................................................37
2.3.3.

Cơ chế bảo vệ và khôi phục đƣờng trong điều khiển lƣu lƣợng MPLS .......37

2.3.3.1. Cơ chế Makam ........................................................................................37
2.3.3.2. Cơ chế Haskin .........................................................................................38
2.3.3.3. Cơ chế Shortest-Dynamic .......................................................................39
2.3.3.4. Cơ chế Simple-Dynamic.........................................................................39
2.4.

Giải thuật cân bằng tải của Riikka Suisitaival ..................................................40

2.5.

Tổng kết chƣơng 2 ............................................................................................42

Chƣơng 3: MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ ...........................................................................43
3.1.
Mô phỏng bảo vệ và khôi phục đƣờng theo các cơ chế Makan, Haskin,
Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic .............................................................................44
3.1.1.

Mô phỏng theo cơ chế Makam .....................................................................44

3.1.2.

Mô phỏng theo cơ chế Haskin ......................................................................49


3.1.3.

Mô phỏng theo cơ chế Shortest-Dynamic ....................................................54

3.1.4.

Mô phỏng theo cơ chế Simple-Dynamic ......................................................59

3.2.

So sánh đánh giá các mô hình bảo vệ và khôi phục đƣờng ..............................64

3.3.

Tổng kết chƣơng 3. ...........................................................................................69

KẾT LUẬN ........................................................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................72

2


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

LỜI CAM ĐOAN
Trƣớc hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cô trong Viện
Điện tử Viễn thông, trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo ra một môi trƣờng thuận

lợi về cơ sở vật chất cũng nhƣ về chuyên môn trong quá trình tôi thực hiện đề tại. Tôi
cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Viện Đào tạo sau đại học đã quan tâm đến khóa học
này, tạo điều kiện cho các học viên có điều kiện thuận lợi để học tập và nghiên cứu. Và
đặc biệt Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Ngô Vũ Đức đã tận tình chỉ
bảo, định hƣớng khoa học và hƣớng dẫn, sửa chữa cho nội dung của luận văn này.
Tôi xin cam đoan rằng nội dung của luận văn này là hoàn toàn do tôi tìm hiểu,
nghiên cứu và viết ra. Tất cả đều đƣợc tôi thực hiện cẩn thận và có sự định hƣớng và
sửa chữa của giáo viên hƣớng dẫn.
Tôi xin chịu trách nhiệm với những nội dung trong luận văn này.
Tác giả

Đinh Bá Dũng

3


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1: Kiến trúc mạng MPLS [10]. .............................................................................. 10
Hình 2: Định dạng nhãn [4] ........................................................................................... 10
Hình 3: Ngăn xếp nhãn [4] ............................................................................................. 11
Hình 4: Lớp chuyển tiếp FEC [4]................................................................................... 12
Hình 5: Đƣờng chuyển mạch nhãn LSP [4] ................................................................... 13
Hình 6: Bảng thông tin nhãn LIB [4] ............................................................................. 13
Hình 7: Quá trình thiết lập LSP sử dụng giao thức LDP [10] ....................................... 15
Hình 8: Các loại thông điệp LDP [10] ........................................................................... 16
Hình 9: Định dạng các thông điệp LDP [4] ................................................................... 16

Hình 10: Mã hóa TLV [4] .............................................................................................. 17
Hình 11: Ví dụ thiết lập đƣờng LSP với giao thức CR-LDP[10] .................................. 18
Hình 12: Hoạt động của MPLS ...................................................................................... 22
Hình 13: Phƣơng pháp định tuyến ................................................................................. 25
Hình 14: Mô hình kỹ thuật lƣu lƣợng[10]...................................................................... 27
Hình 15: Tắc nghẽn gây ra bởi kĩ thuật chọn đƣờng ngắn nhất [8] ............................... 29
Hình 16: Giải pháp cho vấn đề sử dụng kĩ thuật lƣu lƣợng ........................................... 30
Hình 17: Cấu hình bộ đệm [6]........................................................................................ 33
Hình 18: Mô hình Makam .............................................................................................. 38
Hình 19: Mô hình Haskin ............................................................................................... 39
Hình 20: Mô hình Shortest-Dynamic ............................................................................. 39
Hình 21: Mô hình Simple-Dynamic ............................................................................... 40
Hình 22: Mô hình mạng thực hiện mô phỏng ................................................................ 43
Hình 23: Thiết lập đƣờng làm việc và đƣờng bảo vệ Makam ....................................... 45
Hình 24: Đƣờng đi lƣu lƣợng trƣớc khi xảy ra sự cố..................................................... 45
Hình 25: Đƣờng đi lƣu lƣợng tại thời điểm xảy ra sự cố (Makam) ............................... 46
Hình 26: Đƣờng đi lƣu lƣợng sau thời điểm xảy ra sƣ cố ............................................. 46
Hình 27: Đƣờng đi lƣu lƣợng sau khi khắc phục sự cố (Makam) ................................. 47
Hình 28: Kết quả mô phỏng theo cơ chế Makam .......................................................... 47
Hình 29: Băng thông nhận đƣợc theo cơ chế Makam.................................................... 48
Hình 30: Thiết lập đƣờng làm việc và đƣờng bảo vệ (haskin) ...................................... 50
Hình 31: Đƣờng đi lƣu lƣợng khi luồng 1 truyền (Haskin) ........................................... 50
Hình 32: Đƣờng đi lƣu lƣợng vào thời điểm xảy ra sự cố (Haskin) .............................. 51
Hình 33: Đƣờng đi lƣu lƣợng sau thời điểm xảy ra sự cố (Haskin) .............................. 51
Hình 34: Đƣờng đi lƣu lƣợng khi sự cố đƣợc khắc phục (Haskin)................................ 52
Hình 35: Đƣờng đi lƣu lƣợng khi luồng 1 ngừng truyền (Haskin) ................................ 52
Hình 36: Kết quả mô phỏng theo cơ chế Haskin ........................................................... 53
4



Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

Hình 37: Băng thông nhận đƣợc mô phỏng theo cơ chế Haskin ................................... 53
Hình 38: Báo hiệu thiết lập đƣờng làm việc .................................................................. 55
Hình 39: Đƣờng đi lƣu lƣợng khi luồng 1 truyền (Shortest-Dynamic) ......................... 55
Hình 40: Đƣờng đi lƣu lƣợng tại thời điểm xảy ra sự cố (Shortest-Dynamic) .............. 56
Hình 41: Đƣờng đi lƣu lƣợng sau thời điểm sự cố (Shortest-Dynamic)........................ 56
Hình 42: Đƣờng đi lƣu lƣợng khi sự cố đƣợc khắc phục (Shortest-Dynamic) .............. 57
Hình 43: Đƣờng đi lƣu lƣợng khi luồng 1 ngừng truyền (Shortest-Dynamic) .............. 57
Hình 44: Kết quả mô phỏng theo cơ chế Shortest-Dynamic ......................................... 58
Hình 45: Băng thông nhận đƣợc theo mô phỏng Shortest-Dynamic ............................. 58
Hình 46: Thiết lập đƣờng làm việc Simple-Dynamic .................................................... 59
Hình 47: Đƣờng đi lƣu lƣợng khi luồng 1 bắt đầu truyền (Simple-Dynamic) .............. 60
Hình 48: Đƣờng đi lƣu lƣợng khi xảy ra sự cố (Simple-Dynamic) ............................... 60
Hình 49: Đƣờng đi lƣu lƣợng sau thời điểm xảy ra dự cố (Simple-Dynamic) .............. 61
Hình 50: Đƣờng đi lƣu lƣợng khi sự cố đƣợc khắc phục (Simple-Dynamic) ............... 61
Hình 51: Kết quả mô phỏng theo cơ chế Simple-Dynamic ........................................... 62
Hình 52: Băng thông thu đƣợc ở mô phỏng theo cơ chế Simple-Dynamic ................... 63
Hình 53: Tỷ lệ mất gói của các mô hình bảo vệ, khôi phục........................................... 66
Hình 54: So sánh thời gian ngừng dịch vụ giữa các mô hình ........................................ 67

5


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chuyển giao không đồng bộ

BGP

Border Gateway Protocol

Giao thức cổng đƣờng biên

CR

Constrained Routing

Định tuyến cƣỡng bức

CR-LDP

Constrained Routing - LDP

Định tuyến cƣỡng bức - LDP

CR-LSP

Constrained Routing - LSP

Định tuyến cƣỡng bức - LSP


CSPF

Constrained Shortest Path First

SPF cƣỡng bức

DiffServ

Differentiated Service

Các dịch vụ đƣợc phân biệt

ER

Explicit Routing

Định tuyến hiện

FEC

Fowarding Equivalent Class

Lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng

FR

Frame Relay

Chuyển tiếp khung


IETF

Internet Engineering Task Force

Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

LAN

Local Area Network

Mạng cục bộ

LDP

Label Distribution Protocol

Giao thức phân bổ nhãn

LER

Label Edge Router

Router biên nhãn


LIB

Label Information Base

Cơ sở thông tin nhãn

LSFT

Label

Switching

Forwarding

Table

Bảng chuyển tiếp nhãn

LSP

Label Switched Path

Đƣờng dẫn chuyển mạch nhãn

LSR

Label Switch Router

Router chuyển mạch nhãn


MPLS

Multiprotocol Label Switching

Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NHRP

Next Hop Resolution Protocol

Giao thức phân giải chặng kế tiếp

OSPF

Open Shortest Path First

PSTN
QoS

Public

Switch

Giao thức đƣờng đi ngắn nhất đầu
tiên

Telephone Mạng thoại chuyển mạch công

Network


cộng

Quality of Service

Chất lƣợng dịch vụ

6


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

RESV

Resevation

Bản tin dành trƣớc

RSVP

Resource Resevation Protocol

Giao thức dành trƣớc tài nguyên

SPF

Shortest Path First


Đƣờng đi ngắn nhất đầu tiên

TCP

Transission Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền dẫn

TTL

Time To Live

Thời gian sống

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức lƣợc đồ dữ liệu

WAN

Wide Area Network

Mạng diện rộng

WFQ

Weighted Fair Queuing


Hàng đợi công bằng tải trọng

7


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại hội nhập ngày nay, nhu cầu đảm bảo băng thông và độ tin cậy
trong việc truyền dữ liệu ngày càng cao. Các nhà cung cấp dịch vụ tìm cách mở rộng
cơ sở hạ tầng mạng nhưng gặp phải trở ngại về: Băng thông, tốc độ truyền, chất lƣợng
dịch vụ, kỹ thuật lƣu lƣợng.
MPLS ra đời với mục đích tăng cƣờng sức mạnh chuyển mạch cho các router
IP, tận dụng những ưu điểm của 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 mạng biên (edge) bằng
cách dựa vào nhãn (label). MPLS có rất nhiều ƣu điểm, nó có thể tƣơng thích đƣợc với
kĩ thuật mạng phức tạp khác nhƣ các kỹ thuật ATM, Frame Relay, Ethernet… và một
số các ƣu điểm khác nhƣ tốc độ nhanh, khả năng linh hoạt, cung cấp chất lƣợng dịch
vụ QoS rõ ràng, hỗ trợ tốt chức năng kỹ thuật lƣu lƣợng.
Kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS là một trong những công nghệ chủ chốt khi triển khai
một hạ tầng mạng chuyển mạch nhãn MPLS, cho phép tối ƣu hóa đƣờng truyền của lƣu
lƣợng, từ đó sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên trong mạng đồng thời giảm thiểu
tình trạng tắc nghẽn kéo dài hoặc sử dụng lãng phí các nguồn tài nguyên của mạng. Kỹ
thuật lƣu lƣợng MPLS có kiến trúc khá phức tạp với nhiều thành phần, một trong
những vấn đề quan trọng nhất khi triển khai kỹ thuật này là đảm bảo giảm thiểu ảnh
hƣởng của các sự cố tới việc truyền tải lƣu lƣợng ở tốc độ cao trong miền MPLS. Các
phƣơng thức bảo vệ, khôi phục trong MPLS đã đƣợc nghiên cứu và phát triển nhằm
đáp ứng yêu cầu này.

Luận văn tìm hiểu những kiến thức cơ bản về MPLS, kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS,
tiếp đến tập trung nghiên cứu, mô phỏng và khảo sát hoạt động của các mô hình bảo
vệ, khôi phục đƣờng trong MPLS theo một số tiêu chí cụ thể, nhằm đƣa ra các đánh
giá, nhận xét và so sánh hiệu năng hoạt động của chúng. Từ đó, đƣa ra một số giải pháp
lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục tối ƣu nhất trong kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS.
Luận văn đƣợc chia làm 3 chƣơng:
 Chƣơng 1: Tổng quan về công nghệ MPLS
 Chƣơng 2: Kỹ thuật lƣu lƣợng trong MPLS và các cơ chế bảo vệ, khôi
phục
 Chƣơng 3: Mô phỏng và kết quả
8


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS
1.1.

Tổng quan về MPLS
Trong cuộc sống hiện tại, Internet đã trở thành một phƣơng tiện không thể thiếu

đối với tất cả mọi ngƣời dân. Ở Việt Nam, số lƣợng ngƣời dùng internet đã chiếm 35%
dân số (thống kê của trung tâm Internet Việt Nam – VNNIC tháng 01 năm 2012). Cùng
với sự phát triển rộng về thuê bao, yêu cầu về chất lƣợng, bảo mật của ngƣời dùng
ngày càng cao. MPLS ra đời để đáp ứng những nhu cầu đó.
Chuyển mạch gói IP đã thể hiện khá nhiều nhƣợc điểm trong thời gian dài sử
dụng. Có thể nói đến một số điểm chính nhƣ: Tốc độ định tuyến chậm do phải xử lý
định tuyến dựa trên tiêu đề gói tin và địa chỉ đích; khả năng mở rộng mạng khó khăn

do hạn chế về tài nguyên… Với khả năng chuyển tiếp linh hoạt, định tuyến nhanh và
có thể tận dụng đƣợc tài nguyên, MPLS đã bù đắp đƣợc hầu hết các nhƣợc điểm của
mạng IP.
Trong mạng MPLS các gói tin IP đƣợc gãn thêm một nhãn (label) giữa tiêu đề lớp và
lớp 3. Với việc tận dụng các ƣu điểm của kỹ thuật chuyển mạch của lớp 2 và kỹ thuật
định tuyến lớp 3, MPLS thể hiện rõ sự ƣu việt hơn so với mạng IP. Năng lực xử lý của
các router trong mạng MPLS, tập trung nhiều vào router biên. Các router trong mạng
lõi MPLS hoạt động giống nhƣ các switch hoán đổi các nhãn sau khi đã thiết lập đƣờng
đi. Có thể tổng hợp các lợi ích chính của MPLS nhƣ sau:
- Giá thành vận hành thấp hơn: Do chuyển mạch MPLS dễ dàng hơn so với
mạng IP, có thể nâng cấp hay tận dụng hạ tầng ATM có sẵn.
- Kĩ thuật lƣu lƣợng linh hoạt, chất lƣợng cao hơn do có thể phân phối lƣu lƣợng
trên nhiều LSP khác nhau. Trong trƣờng hợp có sự cố hoặc tắc nghẽn có thể
tiến hành tái định tuyến theo các cơ chế bảo vệ và khôi phục để đảm bảo chất
lƣợng mạng.
- MPLS thích nghi với hầu hết các giao thức lớp 2 do đó có thể dễ dàng tạo thêm
các dịch vụ mới (ví dụ: VNP-MPLS,…)

1.2.

Kiến trúc mạng MPLS
MPLS là công nghệ kết hợp các ƣu điểm của kỹ thuật chuyển mạch của lớp 2 và
9


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

kỹ thuật định tuyến lớp 3. Tại mỗi router biên, các gói tin đƣợc gán nhãn và sau đó

đƣợc chuyển tiếp trong mạng lõi thông qua các router trong mạng. Dƣới đây là một mô
hình mạng MPLS điển hình.

Hình 1: Kiến trúc mạng MPLS [10].

1.2.1. Các thành phần trong mạng MPLS
1.2.1.1.

Nhãn MPLS

Nhãn là một thành phần định danh (ID) có ý nghĩa cục bộ, độ dài ngắn và cố
định, đƣợc sử dụng để nhận dạng lớp tƣơng đƣơng chuyển gói (FEC). Nhãn đƣợc gắn
vào một gói tin cụ thể sẽ đại diện cho FEC mà gói tin mà tin đó đƣợc ấn định. Một
nhãn có chiều dài là 4 octec hay 32 bit. Với 4 trƣờng thông tin: [4]

Hình 2: Định dạng nhãn [4]

 20 bit đầu tiên là trƣờng giá trị nhãn (label) đƣợc sử dụng nhƣ một con trỏ
chuyển tiếp.
 3 bit EXP đƣợc sử dụng để qui định các lớp dịch vụ nhằm đảm bảo cho
chất lƣợng dịch vụ (QoS).
10


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

 Bít S đƣợc dùng để xác định nhãn có ở vị trí cuối cùng của ngăn xếp hay
không. Bit này nhận giá trị 1 nếu nhãn ở vị trí cuối cùng của ngăn xếp và 0

cho tất cả các nhãn còn lại
 8 bit còn lại đƣợc sử dụng cho trƣờng thông tin thời gian sống (TTL=Time
to live). Trƣờng này có chức năng tƣơng tự nhƣ trong tiêu đề IP.
1.2.1.2.

Ngăn xếp nhãn

Ngăn xếp nhãn là một tập hợp có thứ tự các nhãn nối vào một gói tin cho phép nó
mang các thông tin tƣờng minh về nhiều hơn một FEC mà gói tin đó có thể có hay
tƣơng đƣờng với nhiều LSP mà gói tin có thể truyền trên đó. Trƣờng thông tin S trong
mỗi nhãn đƣợc sử dụng trong trƣờng hợp này để xác định vị trí cuối của ngăn xếp.
Phần đầu của ngăn xếp tiếp giáp với tiêu đề lớp mạng và phần cuối tiếp xúc với lớp
liên kết dữ liệu. [4]

Hình 3: Ngăn xếp nhãn [4]

1.2.1.3.

Router chuyển mạch nhãn LSR(Label Switching Router) và router biên
LER (Label Edge Router)

Trong MPLS phân loại router thành 2 loại:
- Các router chuyển mạch LSR: Là các router trung gian nhận các gói tin đã gán nhãn
đến, chuyển mạch gói tin và gửi gói tin trên liên kết dữ liệu chính xác. Các LSR này
chỉ có chức năng chuyển tiếp nhãn, thêm hoặc bỏ bớt nhãn.
- Các router biên LER: Là các router nằm ở ngõ vào hoặc ngõ ra của miền MPLS. Các
11


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS


GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

LER ở đầu vào sẽ nhận các gói tin IP truyền thống và gán nhãn vào các gói tin. Các
LER đầu ra thì làm nhiệm vụ gỡ bỏ nhãn và tiếp tục gửi nó đến đích theo mạng ngoài.
1.2.1.4.

Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forward Equivalence Class)

Lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng (FEC) là một nhóm các gói tin đƣợc chuyển tiếp
theo cùng một đƣờng và đƣợc xử lý chuyển gói giống nhau. Tất cả các gói tin thuộc về
cùng một FEC có nhãn giống nhau, địa chỉ đích của các gói tin này tƣơng ứng với tiền
tố mạng IP, hoặc các gói mà thuộc một ứng dụng riêng biệt giữa một máy tính nguồn
và một máy tính đích. Tuy nhiên, không phải tất cả các gói tin có nhãn giống nhau
thuộc về cùng một FEC, bởi vì giá trị EXP của chúng có thể khác nhau, xử lý chuyển
gói có thể khác nhau và chúng thuộc về một FEC khác. Việc quyết định các gói tin
thuộc về FEC nào do các router đầu vào. LER xác định điều này nhờ vào một số thông
số sau: [4]
 Địa chỉ IP nguồn, đích
 Cổng nguồn, đích
 Nhận dạng giao thức (PID)
 Luồng

Hình 4: Lớp chuyển tiếp FEC [4]

1.2.1.5.

Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Swtiching Path)

Đƣờng chuyển mạch nhãn (LSP) là một chuỗi các router chuyển mạch nhãn để

chuyển mạch các gói tin đã gán nhãn qua mạng MPLS hoặc một phần của mạng
MPLS. Về cơ bản thì LSP là một đƣờng dẫn qua mạng MPLS hoặc một phần của mạng
12


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

MPLS mà gói tin đi qua. LSP đƣợc hình thành thông qua các giao thức phân phối nhãn
nhƣ LDP, RSVP,… [4]

Hình 5: Đường chuyển mạch nhãn LSP [4]

1.2.1.6.

Cơ sở thông tin nhãn LIB (Label Information Base) và bảng cơ sở thông
tin chuyển gói LFIB (Label Forwarding Information Based)

Mỗi FEC yêu cầu một nhãn riêng biệt. Các router biên (LER) và router lõi (LSR)
liệt kê các FEC với các nhãn tƣơng ứng của chúng vào trong một bảng, đƣợc gọi là
bảng cơ sở dữ liệu nhãn LIB. LIB là bảng chuyển tiếp nhãn có chứa thông tin về nhãn
đầu vào, nhãn đầu ra, giao diện đầu ra và địa chỉ bƣớc nhảy tiếp theo. Bảng này gồm
những trƣờng sau: [4]

Hình 6: Bảng thông tin nhãn LIB [4]

Bảng cơ sở thông tin chuyển gói LFIB là bảng chứa đựng thông tin các nhãn đến
các mạng đích, một gói tin có nhãn khi đi vào một LSR nó sẽ sử dụng bảng tra LFIB để
tìm ra hop kế tiếp, ngõ ra của gói tin này có thể là gói tin có nhãn cũng có thể là gói tin

không nhãn.
1.2.2. Định tuyến
Định tuyến ở đây là việc chọn đƣờng đi đƣợc sử dụng (LSP) cho một FEC xác
định. Kiến trúc giao thức MPLS hiện tại cho phép hỗ trợ hai khả năng của việc chọn
13


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

đƣờng đi: định tuyến hop-by-hop (từng chặng) và định tuyến explicit (tƣờng minh).
Định tuyến hop-by-hop là kĩ thuật thông dụng trong mạng IP. Kĩ thuật này sau
một thời gian sử dụng đã cho thấy sự yếu kém về tốc độ xử lý và hiệu năng thực thi ở
mỗi nút mạng. Với kĩ thuật định tuyến này mỗi nút độc lập đƣợc phép chọn hop kế tiếp
cho mỗi FEC.
Với cách thức định tuyến tƣờng minh, trong một LSP mỗi LSR không lựa chọn
hop kế tiếp, thay vào đó LER ngõ vào hay LER ngõ ra sẽ xác định các LSR trong LSP.
Nếu một LSR chọn tất cả LSR khác trong LSP, LSP đó đƣợc gọi là định tuyến tƣờng
minh chặt (strictly explicit routed). Ngƣợc lại, nếu một LSR chỉ xác định một số LSR
khác trong LSP, LSP đó đƣợc gọi là định tuyến tƣờng minh lỏng (loosely explicit
routed).
Thứ tự các LSR trong một LSP định tuyến tƣờng minh có thể đƣợc chọn bằng cấu hình
hay đƣợc chọn tự động bởi một nút riêng lẻ.
Định tuyến tƣờng minh đƣợc sử dụng rất hữu ích trong chính sách định tuyến cho
kỹ thuật lƣu lƣợng. Trong MPLS, một đƣờng đi tƣờng minh cần phải đƣợc xác định tại
thời điểm các nhãn đƣợc gán, nhƣng đƣờng đi tƣờng minh lại không đƣợc xác định cho
mỗi packet IP riêng lẻ. Điều này làm cho định tuyến tƣờng minh MPLS có hiệu quả
hơn so với việc sử dụng sự thay thế định tuyến nguồn IP.


1.3.

Các giao thức cơ bản của MPLS
Tham gia vào quá trình truyền thông tin trong mạng MPLS có một số giao thức

nhƣ LDP, RSVP, CR-LDP.
1.3.1. Giao thức phân phối nhãn LDP
MPLS không quyết định chuyển tiếp dữ liệu dựa vào lớp 3. Vì vậy, một lớp
chuyển tiếp tƣơng đƣơng FEC đƣợc xác định cho một tập các gói và đƣợc mã hóa bằng
một giá trị nhất định. Để có thể chuyển đƣợc các gói tin đến đích, tất cả các LSR phải
xác định đƣợc cách đối xử đối với gói tin đó. LDP đƣợc sử dụng để hỗ trợ mục đich
này. [4,10]
LDP là một giao thức báo hiệu cho phép các LSR có thể trao đổi thông tin với
nhau cũng nhƣ phát hiện sự có mặt của các LSR lân cận, đồng thời cũng là một giao
14


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

thức chiếm giữ tài nguyên dành cho các luồng lƣu lƣợng. Cơ chế cơ bản thiết lập LSP
bằng cách sử dụng LDP nhƣ hình sau: [4,10]

Hình 7: Quá trình thiết lập LSP sử dụng giao thức LDP [10]

LDP định nghĩa 4 loại thông điệp cơ sở dùng để thiếp lập và duy trì các LSP:
 Thông điệp khám phá (Discovery messages): đƣợc dùng để thông báo và
duy trì sự có mặt của LSR trong mạng. LSR sẽ gửi thông điệp “Hello” qua
các UDP port cho tất cả các LSR kết nối trực tiếp (với địa chỉ multicast)

 Thông điệp phiên (Session messages): đƣợc sử dụng để thiết lập, duy trì
và xóa các phiên giữa các cặp LSR.
 Thông điệp quảng bá (Advertisement message): đƣợc sử dụng để tạo, thay
đổi, hoặc xóa nhãn đƣợc gán vào FEC. Thông điệp này cũng có thể đƣợc
chuyển qua kết nối TCP. LSR có thể yêu cầu nhãn từ LSR kế cận.
 Thông điệp cảnh báo (Notification Messages): đƣợc gửi qua kết nối TCP
để cung cấp thông tin trạng thái dự đoán hoặc các thông tin lỗi.

15


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

Hình 8: Các loại thông điệp LDP [10]

Các thông điệp LDP đều có khuôn dạng nhƣ sau:

Hình 9: Định dạng các thông điệp LDP [4]

Nếu một LSR không nhận biết đƣợc thông điệp gửi đến, bit U sẽ cho LSR biết có
cảnh báo cho LSR gửi hay không. Trƣờng Message Type (15 bit) cho LSR biết 1 trong
10 loại thông điệp sau: [4,10]
 Hello: sử dụng trong quá trình phát hiện LSR lân cận.
 Initialisation: sử dụng trong việc thiết lập session LDP.
 KeepAlive: sử dụng để duy trì tính liên tục của session LDP khi không trao
đổi các thông điệp khác.
 Address: dùng để quảng bá các địa chỉ giao diện
 Address Withdraw: dùng để thu hồi các địa chỉ giao tiếp đã quảng bá trƣớc

16


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

đó.
 Label Mapping: dùng để quảng bá các nhãn ràng buộc.
 Label Request: để yêu cầu một sựràng buộc nhãn cho một FEC
 Label Withdraw: dùng để hủy bỏ một ánh xạ nhãn FEC đã thiết lập trƣớc
đó.
 Label Release: sử dụng để giải phóng một ánh xạ nhãn cho FEC.
 Notification: cung cấp các thông tin về thông tin lỗi hay các sự kiện khác.
Trƣờng Message Length có độ dài 16 bit cho chúng ta biết tổng chiều dài thông
điệp tính bằng byte. 32 bit Message ID là một chỉ số duy nhất để xác định một thông
điệp. Các trƣờng Mandatory Parameters và Optional Parameters sử dụng loại mã hóa
TLV với định dạng nhƣ hình dƣới. Nếu LSR không nhận ra đƣợc TLV, bit U sẽ cho
biết có cảnh báo cho LSR gửi hay không và bỏ qua toàn bộ thông điệp hay chỉ bỏ qua
TLV và xử lý phần còn lại của thông điệp. Nếu LSR không nhận ra đƣợc thông điệp và
thông điệp phải đƣợc chuyển tiếp, bit F sẽ cho LSR biết có phải chuyển tiếp TLV hay
không. Trƣờng Type có độ dài 14 bit xác định loại thông điệp và trƣờng Length xác
định chiều dài của trƣờng Value tính theo byte.[4,10]

Hình 10: Mã hóa TLV [4]

1.3.2. Giao thức CR-LDP
Với giao thức LDP đã tìm hiểu ở trên chúng ta đã biết vai trò của LDP là xây
dựng các LSP trên tuyến định tuyến xác định và dành sẵn tài nguyên trên toàn mạng.
CR-LDP là giao thức mở rộng từ LDP với mục đích hỗ trợ đặc biệt cho định tuyến

cƣỡng bức. Để xây dựng LSP trên tuyến định tuyến xác đinh, CR-LDP đƣa vào thêm
17


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

một thành phần gọi là ER (Explicit Route). Quá trình xây dựng LSP, đƣợc gọi là quá
trình ấn định nhãn đƣợc thực hiện dƣới hình thức xuôi dòng theo yêu cầu và sử dụng
các bản tin LDP lable request. Và trong CR-LDP các bản tin này đƣợc thêm vào thành
phần ER để hỗ trợ định tuyến xác định. [5]
Xét ví dụ sau để hiểu rõ hơn về cách xác định các LSP trong giao thức CR-LDP.
Mạng nhƣ sau:

LSR9

LSR3
LSR8
LSR4
LSR5

LSR1

LSR7

LSR2
LSR6

Thông điệp label request

Thông điệp label mapping

Hình 11: Ví dụ thiết lập đường LSP với giao thức CR-LDP[10]

Giả sử LSR1 muốn hình thành LSP từ LSR1 đến LSR4 theo đƣờng đi qua LSR2
và LSR3. Để thực hiện điều này LSR1 tạo ra thành phần ER với 3 nút mạng: LSR2,
LSR3, LSR4. Các nút này đƣợc gọi là nút abstract. Đầu tiên, LSR1 xây dựng thông
điệp label request và gắn thêm thành phần ER vào. Sau khi hoàn thành thông điệp này,
LSR1 nhận thấy LSR2 là nút mạng đầu tiên trong thành phần ER thêm vào nên sẽ gửi
thông điệp request đến LSR2. Nhận đƣợc thông điệp này LSR2 tiếp tục xác định nút
tiếp theo thông qua thành phần ER. LSR2 tiến hành hiệu chỉnh thông tin ER bằng cách
xóa hẳn các thông tin liên quan đến nó và gửi thông điệp request đến LSR3. Lúc này
ER chỉ còn hai nút LSR3 và LSR4. Tại LSR3 tiếp tục xử lý thông điệp request tƣơng tự
nhƣ ở LSR2. Thông điệp request đƣợc gửi đến LSR4 và nó nhận ra nó là nút mạng
cuối cùng trong thành phần ER. Lúc này LSR sẽ tạo ra thông điệp mapping và gửi lại
LSR3. Bản tin này chứa thành phần nhãn và các thành phần khác. Sau khi nhận LSR3
18


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

sử dụng giá trị nhãn trong bản tin ấn định cho đƣờng liên kết giữa nó và LSR4 dành
cho lƣu lƣợng. Tiếp theo LSR3 gửi thông điệp mapping đến LSR2 và hoàn toàn tƣơng
tự thông điệp này đƣợc gửi đến LSR1. Khi LSR1 nhận đƣợc thông điệp này thì quá
trình xây dựng kết thúc. Đi kèm với thông tin nhãn, giao thức CR-LDP cũng thông báo
cho các LSR biết đƣợc yêu cầu tài nguyên mạng mà luồng lƣu lƣợng cần đáp ứng.
Nhƣ vậy ta thấy, với LDP đƣờng chuyển mạch nhãn đƣợc thiếp lập giống nhƣ
đƣờng chuyển tiếp IP bình thƣờng, giao thức LDP chỉ thực hiện phân phối nhãn mà

thôi. Với CR-LDP, router ngõ vào đƣợc phép lựa chọn một đƣờng đi hoàn chỉnh thay
vì chọn chặng kế tiếp. Việc lựa chọn đƣờng đi tốt nhất sẽ dựa vào vác giao thức định
tuyến nhƣ OSPF hay IS-IS để chúng mang thêm các thông tin về trạng thái mạng (mức
độ sử dụng băng thông hiện tại, mức ƣu tiên….). Các bƣớc thực hiện nhƣ sau:
1. Router ngõ vào tập hợp thông tin trạng thái
2. Một luồng yêu cầu tài nguyên đặt trƣớc.
3. Router ngõ vào tính toán con đƣờng cho luồng này.
4. Router ngõ vào yêu cầu một LSP rõ ràng cho luồng và ánh xạ nhãn cho đƣờng
đó. Đây chính là chức năng của CR-LDP.
5. Việc này thành công, luồng lƣu lƣợng sẽ sử dụng con đƣờng chuyển mạch này.
1.3.3. Giao thức RSVP
Giao thức RSVP đƣợc gọi là giao thức dành trƣớc tài nguyên. Nó là giao thức báo
hiệu dùng để thiết lập sự dự phòng về chất lƣợng dịch vụ trong mạng internet. Trong
RSVP các router đƣợc yêu cầu thống nhất dành riêng tài nguyên (băng thông) cho mỗi
liên kết giữa một cặp điểm đầu cuối. Hay nói cách khác trƣớc khi dữ liệu đƣợc gửi đi,
các router đầu vào và đầu ra phải gửi yêu cầu xác định lƣợng tài nguyên cần thiết và tất
cả các router nội miền dọc theo đƣờng LSP phải thống nhất cung cấp tài nguyên cho
đƣờng truyền đó. Khi lƣu lƣợng đƣợc truyền đi trên đƣờng truyền, các router phải đảm
bảo theo dõi/kiểm tra để chắc chắn rằng lƣu lƣợng gửi đi không vƣợt quá khối lƣợng
đã xác định và thiết lập chính sách hàng đợi để đảm bảo cho việc gửi gói tin một cách
có tuần tự, đều đặn. [4]
Đối với RSVP, việc đảm bảo hoạt động hiệu quả đƣợc thực hiện bằng cách dự
19


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

phòng tài nguyên cần thiết tại mỗi nút mạng tham gia. RSVP sử dụng Ipv4 hay Ipv6

làm cơ chế vận chuyển (nhƣ ICMP, IGMP) với các thủ tục unicast hay multicast. Và
các thủ tục này cũng yêu cầu ngƣời nhận phải xác định thông số QoS và chuyển cho
RSVP. Khi hoàn thành phân tích yêu cầu, RSVP sẽ gửi thông điệp đến nút tham gia
trong luồng dữ liệu. [4]
Nhƣ vậy có thể nói rằng, RSVP là giao thực cho phép các ứng dụng cho mạng
biết yêu cầu về mức chất lƣợngdiịch vụ và mạng sẽ trả lời lại chấp nhận hay không
chấp nhận yêu cầu đó. Một tên gọi đầy đủ khác của nó là giao thức báo hiệu cung cấp
thủ tục để thiết lập và điều khiển quá trình chiếm giữ tài nguyên.
Có 2 thông điệp cơ bản đƣợc sử dụng trong RSVP:
- Thông điệp Path: Thông điệp này mang thông tin về đặc tả luồng lƣu lƣợng
Tspec và các thông tin nhƣ địa chỉ IP của nút gửi, nút nhận, port UDP.
- Thông điệp RESV: Thông điệp này đƣợc sử dụng khi các nút mạng nhận đƣợc
thông điệp Path. Các nút mạng sau khi nhận đƣợc thông điệp path sẽ gửi lại
thông điệp RESV. Thông điệp RESV sẽ đính kèm thêm phần mô tả yêu cầu
RSPEC chỉ định kiểu dịch vụ tích hợp là kiểm soát tải hay đảm bảo dịch vụ.
Khi nhận đƣợc thông điệp RESV, mỗi router trong mạng lõi sẽ tiến hành quá
trình điều khiển chấp nhận. Nếu yêu cầu không đƣợc chấp nhận do tài nguyên
mạng không đủ với yêu cầu đƣa ra thì router đó sẽ báo lỗi về phía đầu thu.
Nếu tài nguyên đủ để đáp ứng, bộ định tuyến sẽ gửi thông điệp RESV cho
router đã gửi thông điệp path cho nó. Quá trình này đƣợc thực hiện liên tục
trong toàn bộ các router trên đƣờng đi.
Một cách tổng thể ta thấy, RSVP có thể áp dụng triển khai trong các ứng dụng
cần thời giang thực nhƣ audio, video, streaming… Nó đóng vai trò rất quan trọng trong
việc đảm bảo chất lƣợng dịch vụ của mạng.

1.4.

Hoạt động của mạng MPLS
Mạng MPLS bao gồm một tập hợp các LSR có khả năng chuyển mạch và định


tuyến các gói dựa trên một nhãn đƣợc gán vào mỗi gói. Các nhãn xác định một luồng
các gói giữa 2 điểm đầu cuối hoặc giữa một điểm nguồn với một nhóm các điểm đích
20


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

trong trƣờng hợp đa hƣớng. Đối với mỗi luồng cụ thể, một đƣờng xác định đi qua
mạng với các LSR đã đƣợc xác định. Vì vậy, MPLS là công nghệ định hƣớng kết nối.
Liên quan với mỗi lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng là các đặc tính lƣu lƣợng mà xác định
các yêu cầu chất lƣợng dịch vụ cho luồng đó. LSR không cần kiểm tra hoặc xử lý tiêu
đề IP, mà chỉ đơn giản chuyển tiếp mỗi gói dựa trên các giá trị nhãn của nó. Do vậy,
quá trình chuyển tiếp đơn giản và nhanh hơn so với bộ định tuyến IP.
Trƣớc khi định tuyến và phân bổ gói trong một FEC nhất định, đƣờng chuyển
mạch nhãn LSP phải đƣợc xác định các tham số chất lƣợng dịch vụ QoS dọc theo
đƣờng truyền phải đƣợc thiết lập. Các tham số QoS xác định:
- Có bao nhiêu tài nguyên đi qua đƣờng truyền.
- Chính sách loại bỏ và chính sách hàng đợi nào thiết lập tại mỗi LSR cho các
gói trong FEC này.
Để thực hiện các nhiệm vụ này, hai giao thức đƣợc sử dụng để trao đổi thông tin
cần thiết giữa các bộ định tuyến. Một giao thức định tuyến trong phạm vi miền, nhƣ
OSPF, đƣợc sử dụng để trao đổi thông tin định tuyến.
Các nhãn phải đƣợc gán tới các gói cho một FEC cụ thể. Vì việc sử dụng các
nhãn duy nhất sẽ ảnh hƣởng tới việc quản lý và hạn chế số lƣợng các nhãn thích hợp,
các nhãn chỉ có ý nghĩa cục bộ. Ngƣời điều hành mạng có thể chỉ rõ các tuyến hiện
bằng phƣơng pháp thủ công và gán các giá trị nhãn tƣơng ứng.
Một giao thức đƣợc sử dụng để xác định tuyến và thiết lập các giá trị giữa LSR
lân cận. Một trong hai giao thức có thể sử dụng cho mục đích này là: giao thức phân bổ

nhãn (LDP) hoặc phiên bản mới của giao thức RSVP.

21


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

Hình 12: Hoạt động của MPLS

Một gói đi vào miền MPLS qua bộ định tuyến biên chuyển mạch nhãn LER lối
vào (Hình trên), ở đó nó đƣợc xử lý để xác định dịch vụ lớp mạng nào yêu cầu và xác
định đặc điểm QoS của nó. LER lối vào gán gói này tới một FEC cụ thể và vì vậy nó đi
qua một LSP cụ thể, LER lối vào gán một nhãn tƣơng ứng cho gói và chuyển tiếp gói.
Nếu không có LSP đƣợc thiết lập cho FEC này, LER lối vào phải kết hợp với LSR
khác trong việc xác định một LSP mới.
Trong miền MPLS, khi mỗi LSR nhận một gói đƣợc gán nhãn, nó:
- Xoá nhãn lối vào và gắn một nhãn lối ra tƣơng ứng cho gói.
- Chuyển tiếp gói tới LSR tiếp theo dọc theo LSP.
Bộ định tuyến biên chuyển mạch nhãn lối ra (LER) tách nhãn, đọc tiêu đề gói IP
và chuyển tiếp gói tới đích cuối cùng của nó. MPLS có hai chế độ hoạt động: chế độ
khung và chế độ hỗ trợ hoạt động trên công nghệ mạng lõi FR và ATM.

1.5.

Tổng kết chƣơng 1
Trong chƣơng 1 đã thực hiện tìm hiểu một số nội dung tổng quan về công nghệ
22



Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

chuyển mạch nhãn MPLS, bao gồm:
 Kiến trúc mạng MPLS và các thành phần trong mạng
 Các vấn đề trọng tâm trong nguyên lý hoạt động của mạng MPLS:
o Các giao thức cơ bản trong MPLS
o Các giao thức định tuyến và vai trò của chúng
Chƣơng 1 của luận văn đã tập trung nghiên cứu lý thuyết về các khái niệm và các
thành phần cơ bản cũng nhƣ kiến trúc và nguyên lý hoạt động của kỹ thuật chuyển
mạch nhãn MPLS, tạo cơ sở và kiến thức nền tảng cho việc đi sâu nghiên cứu về
nguyên lý hoạt động của kỹ thuật lƣu lƣợng trong MPLS và các cơ chế bảo vệ, khôi
phục đƣờng trong ở chƣơng sau.

23


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức

Chƣơng 2: KỸ THUẬT LƢU LƢỢNG TRONG MPLS VÀ
CÁC CƠ CHẾ BẢO VỆ, KHÔI PHỤC.
2.1. Tổng quan về kỹ thuật lƣu lƣợng
2.1.1. Khái niệm kỹ thuật lƣu lƣợng
Với chất lƣợng dịch vụ ngày càng tốt lên, lƣu lƣợng để đáp ứng trong mạng cũng
tỷ lệ thuận theo đó và chúng đƣợc chuyển đi qua mạng IP. Mạng IP vẫn phần nào có
thể đáp ứng đƣợc khả năng co giãn và linh hoạt, nhƣng nó cũng đang tồn tại một số

hạn chế cần phải đƣợc cải thiện hơn nữa trong các phạm vi về khả năng sử dụng, độ tin
cậy và chất lƣợng dịch vụ để cung cấp một dịch vụ tốt hơn. Một trong các cách để thực
hiện đƣợc các vấn đề tối ƣu trong mạng là sử dụng kỹ thuật lƣu lƣợng.
Kỹ thuật lƣu lƣợng đƣợc sử dụng bởi các nhà điều hành mạng để cân bằng tải lƣu
lƣợng trên các tuyến, các router và switch khác nhau trong mạng để không quá mức sử
dụng hay dƣới mức sử dụng. Kỹ thuật lƣu lƣợng ngắm đến việc khai thác các nguồn tài
nguyên mạng một cách hiệu quả. Kỹ thuật lƣu lƣợng nên đƣợc xem xét nhƣ sự gia tăng
của định tuyến cơ sở hạ tầng bằng việc cung cấp thêm thông tin để cho phép lƣu lƣợng
có thể đƣợc chuyển theo một đƣờng dẫn khác khi đƣờng dẫn này đang có sự cố.
Để đạt đƣợc điều này, trƣớc hết cần phải xem xét tính tƣơng hợp trong việc thay
đổi các thông số trong mạng, nhƣ topo mạng, các lƣu lƣợng tải, sự cố. Nhƣ vậy, chức
năng của kỹ thuật lƣu lƣợng là tối ƣu hóa việc điều hành mạng, làm cho các hoạt động
mạng trở nên hiệu quả và chính xác. Trong khi đó, cũng có một vài xu hƣớng khác
hƣớng đến dịch vụ cung cấp QoS theo yêu cầu mà khách hàng đã thỏa thuận.
Có thể cụ thể rằng, kỹ thuật lƣu lƣợng đó là một quá trình nâng cao hiệu quả toàn
bộ mạng bằng cách phân bố lƣu lƣợng đi qua mạng. Kỹ thuật lƣu lƣợng có thể cho
phép mạng nhanh chóng và tự động định tuyến lại lƣu lƣợng khi có lỗi hoặc phân bố
lƣu lƣợng không hợp lý bằng cách đo đạc ƣớc lƣợng tất cả tài nguyên mạng có sẵn. Kỹ
thuật lƣu lƣợng không cần chọn lựa đƣờng dẫn ngắn nhất giữa hai thiết bị, các gói dữ
liệu có thể đi qua nhiều đƣờng dẫn khác nhau từ cùng node nguồn và node đích.
2.1.2. Tại sao cần điều khiển lƣu lƣợng trong MPLS
Trong Internet hiện nay, định tuyến giữa bên nhận và bên gửi đƣợc thực hiện
bằng các giao thức IGP (Interior Gateway Protocols) phổ biến nhất trong mạng IP hiện
24


Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

GVHD: TS.Ngô Vũ Đức


tại nhƣ OSPF và BGP. Tuy nhiên các giao thức này không đƣợc thiết kế cho mục đích
tối ƣu hóa tài nguyên và yêu cầu chất lƣợng của lƣu thông, mà chúng hoạt động dựa
trên nguyên tắc tìm đƣờng ngắn nhất (số hop trung gian ít nhất), chúng đƣợc xây dựng
trên cấu hình của mạng mà không dựa trên băng thông của mạng. Thêm vào đó, lớp lƣu
thông không đƣợc xét đến trong quá trình định tuyến. Vì thế, việc định tuyến dựa trên
việc tính toán đƣờng dẫn ngắn nhất cũng không tránh đƣợc tắc nghẽn, nhiều mạng phải
chỉnh lại sơ đồ để thực hiện cân bằng tải trên đƣờng truyền và các nút mạng.

B

C

A

F

D

G

HOST

E

Hình 13: Phương pháp định tuyến

Ví dụ trên, router A có thể kết nối với host qua 2 đƣờng là: A-B-C-D-E-F-G và
A-D-E-F-G. Với giao thức định tuyến truyền thống, đƣờng đƣợc sử dụng là A-D-E-FG, bởi vì con đƣờng này có số router trung gian là ít nhất. Bình thƣờng, đƣờng này có
khả năng tốt hơn so với các đƣờng khác, nhƣng nếu đƣờng truyền giữa A và D bị tắc
nghẽn, hoặc A-D là đƣờng có dung lƣợng thấp, khi đó lƣu thông tập trung vào A-D

trong khi A-B thì dƣới mức sử dụng.
Tất nhiên chúng ta cũng có thể đo lƣờng để ép lƣu lƣợng vào những đƣờng truyền
dƣới mức sử dụng. Nhƣng hầu hết đƣờng truyền thông tin có lƣu lƣợng khác nhau, và
tải cũng luôn thay đổi theo thời gian. Vì thế ta phải sử dụng kỹ thuật lƣu lƣợng vào để
giải quyết hiện tƣợng dƣới mức hay vƣợt mức sử dụng tài nguyên mạng. Giao thức IP
không cung cấp cơ chế để giải quyết đƣợc vấn đề này.
ECMP (Equal Cost Multipath) mô tả một cơ chế ở đó lƣu lƣợng đƣợc phân chia bằng
nhau đến các đƣờng dẫn song song ngắn nhất từ một router đến 1 đích đƣợc cho trƣớc.
Mục đích của ECMP là để cải tiến việc thi hành của mạng trong trƣờng hợp luồng lƣu
25