Mục lục
Lời nói đầu 2
Chương I: Giới thiệu tổng quan về mạng MAN của TP Hồ Chí Minh
1. Mạng MAN là gì?
2.
3.
4.
5.
6.

Mục tiêu thiết lập mạng MAN
Ứng dụng của MAN
Sơ đồ kết nối mạng
Ưu điểm của MAN
Các công đoạn xây dựng mạng MAN

Chương II: Công nghệ sử dụng trên MAN
1. Công nghệ Ethernet
2. Metro IP :
3. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
a. Giới thiệu về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
b. Điểm vượt trội của MPLS so với mô hình IP over ATM
c. Các hình thức hoạt động của MPLS
d. Nhãn ( label ) trong MPLS
e. Cấu trúc nút của MPLS
f. Kỹ thuật MPLS dựa vào các thành phần
g. Hoạt động của MPLS
Chương III: Giao thức định tuyến
1. Các giao thức
a. OSPF
b. BGP

2. Khảo sát Cisco 7609
3. Cisco Router 7609
3.1 Đặc điểm hệ thống phần cứng
3.2 Giới hạn khoảng cách kết nối
Chương IV: Các dịch vụ ứng dụng dựa trên MAN và ứng dụng MPLS trong hạ tầng
mạng quốc gia
1. MPLS VPN
2. MPLS TE (MPLS Traffic Engineering)
3. Dịch vụ EWS (Ethernet Wire Service)
4. Dịch vụ ERS (Ethernet Relay Service)
5. Dịch vụ EMS (Ethernet Multipoint Service)
6. Dịch vụ ERMS (Ethernet Relay Multipoint Service)
7. Dịch vụ L3 VPN 33
-1-


Kết Luận

Lời nói đầu
Trong sự phát triển ngày một rộng của ngành công nghệ thông tin và sự bùng nổ dịch vụ
đa phương tiện truyền thông, do đó sự phát triển các công nghệ mới ngày càng cần thiết để
đáp ứng nhu cầu trong quá trình đổi mới.
Việc phát triển các mạng thông minh, mạng thế hệ sau đã và đang được áp dụng tại Việt
Nam và đạt được những thành công nhất định, trong đó,công nghệ MPLS (Multi Protocol
Label Switching) được phát triển bởi các nhà khai thác mới không yêu cầu có sẵn cơ sở hạ
tầng hay chỉ cần nâng cấp, mở rộng trên cấu trúc mạng sẵn có. Ngày nay, MPLS (chuyển
mạch nhãn đa giao thức) là kỹ thuật được công nhận cho mạng hội tụ ở Việt Nam sau khi có
sự đánh giá kỹ càng các mạng ATM, RPR và các mạng khác. MPLS đã có một bước phát
triển rất dài bởi cộng đồng MSF và IETF. MPLS đang dẫn đầu về các mức linh hoạt, tính
đảm bảo và an toàn mà ngày nay chưa có một công nghệ nào khác có thể thỏa mãn được.

Hiện nay hầu hết các mạng diện rộng tại Việt Nam đều được tổ chức với kết nối sử dụng
dịch vụ thuê đường truyền riêng ( Leased Line ),Frame Relay hoặc X.25 thông qua các nhà
cung cấp dịch vụ viễn thông. Hầu hết các hệ thống mạng này đều hoạt động theo cách thức
định tuyến IP truyền thống với không ít nhược điểm, đáp ứng rất chậm khi có yêu cầu xử lý
luồng lưu lượng lớn trên mạng. Ngay cả khi áp dụng một số kỹ thuật mới như fast-table
lookup hoặc policy-based routing thì việc xử lý tại các router vẫn thường bị quá tải. Hậu quả
là có thể mất lưu lượng, mất kết nối, thậm chí giảm đặc tính của mạng. Ngoài ra còn phải kể
đến các chi phí không nhỏ dành cho việc thuê dịch vụ viễn thông để kết nối mạng.
Công nghệ MPLS và dịch vụ MPLS VPN (mạng riêng ảo MPLS) được xem là giải pháp
cho vấn đề này. Điểm nổi bật của công nghệ này là chuyển tiếp lưu lượng nhanh, khả năng
linh hoạt, đơn giản và điều khiển phân luồng. MPLS còn có khả năng phục vụ linh hoạt các
dịch vụ định tuyến, tận dụng được đường truyền giúp giảm chi phí.
MPLS cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tách biệt việc kiểm soát lưu thông mạng dựa
trên yêu cầu của ứng dụng. MPLS còn có khả năng cho phép ứng dụng tự động yêu cầu tài
nguyên mà chúng cần sử dụng trên hạ tầng mạng. Tuy nhiên, chất lượng mạng chỉ dựa vào
một mình MPLS và IP thì không đủ, do vậy tính thông minh cộng thêm (Intelligent Network)
-2-


là cần thiết để đảm bảo chất lượng, bảo mật, kế toán và thanh toán cho dịch vụ mới. Việc
kiểm soát tốt hơn cũng là điều cần thiết cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể kiểm soát lưu
thông trên mạng.
Sự xuất hiện của các ứng dụng đa phương tiện với các yêu cầu về băng thông và chất
lượng dịch vụ cao đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực công nghệ viễn thông. Sự hội
tụ giữa các mạng di động và cố định sẽ cung cấp các mô hình kinh doanh mới cho các hệ
thống viễn thông cũng như tạo ra các ứng dụng mới.
Đề tài này nhằm mục đích nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ chuyển mạch mới áp dụng
trong mạng thế hệ sau. Đây là một nhu cầu hết sức cần thiết trong quá trình phát triển của
nước Việt Nam trong giai đoạn hiện nay khi chúng ta đang chuẩn bị xây dựng mạng trục,
mạng truy nhập cho các dịch vụ mới trên cơ sở công nghệ chuyển mạch gói. Đề tài này cũng

góp phần giải quyết một số vấn đề về mặt công nghệ, lợi ích cũng như những khó khăn trong
việc triển khai mạng MPLS và các ứng dụng của MPLS trong mạng thế hệ mới của Việt
Nam.

-3-


Chương I: Giới thiệu tổng quan về mạng
MAN của TP HồChí Minh
1. Mạng MAN là gì?
Mạng đô thị băng rộng đa dịch vụ, gọi tắt là mạng MAN (Metropolitan Area
Network) là mạng băng thông rộng trên cơ sở tích hợp cấu trúc mạng thế hệ mới - NGN
(Next Generation Network), có khả năng cung cấp một siêu xa lộ thông tin.
Mạng MAN có khả năng tạo ra các kết nối tốc độ cao, lên đến hàng trăm Megabit/s
(có thể mở rộng lên đến 1Gigabit/s) phục vụ cho công tác chỉ đạo, quản lý hành chính
nhà nước, trao đổi thông tin, cung cấp các dịch vụ hành chính công, chuẩn bị cho phát
triển thương mại điện tử...
2. Mục tiêu thiết lập mạng MAN (Metropolitan Area Network):
Năm 2000, chính phủ Việt Nam đã ký hiệp định khung e-ASEAN, xây dựng chính phủ
điện tử ở Việt Nam, ứng dụng công nghệ thông tin – truyền thông vào cơ quan chính phủ để
làm việc tốt hơn, cung cấp thông tin chính xác và tốt hơn đến người dân, doanh nghiệp, tổ
chức nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho người dân thực hiện quyền làm chủ và tham gia quản
lý Nhà Nước, phát triển kinh tế.
Để tạo nền tảng cho chính phủ điện tử, chính phủ đã hỗ trợ triển khai cơ sở hạng tầng mạng,
nối mạng đến tận người dân với thiết bị giá rẻ, phổ cập tin học để có thể khai thác được các
dịch vụ của chính phủ điện tử.
Thành phố Hồ Chí Minh là một trong những trung tâm kinh tế, văn hóa, chính trị lớn,
đóng vai trò quan trọng trong cả nước. Đây là thành phố tiên phong trong việc ứng dụng
mạng băng rộng để xây dựng chính phủ điện tử. Ngày 9/11/2004, VNTP ký hợp đồng với
Bưu Điện Thành phố Hồ Chí Minh và ban quản lý các dự án CNTT về việc cung cấp mạng

dùng riêng (MAN) cho Ủy Ban Nhân Dân Thành Phố với tổng trị giá 40 tỉ VND. Mạng
MAN cho phép kết nối 90 điểm từ trung tâm thành phố đến các khu vực khác.
TP.HCM đã tiến tới quyết định triển khai một giải pháp kết nối mạng trục đảm bảo an
ninh thông tin, đồng bộ với việc triển khai xây dựng và bảo mật các hệ thống thông tin phân
-4-


tán. Giải quyết vấn đề kết nối mạng càng sớm càng tránh được sự lãng phí thời gian, giảm chi
phí mua phần mềm an ninh mạng (phục vụ kết nối VPN qua Internet), đảm bảo các nguyên
tắc cơ bản về quản trị bảo mật thông tin trên mạng. Hạ tầng mạng trục cho thành phố cần có
cấu trúc mở, mang lại khả năng quản trị tốt, dựa trên nền công nghệ viễn thông hiện đại, cho
phép cung cấp nhiều dịch vụ (không chỉ truyền dữ liệu, mà còn các ứng dụng trực tuyến khác
như âm thanh, hình ảnh, dịch vụ gía trị gia tăng khác trên mạng). Đó là chính là dự án "Mạng
đô thị băng thông rộng đa dịch vụ”, hay còn gọi là mạng MAN.
Ngày 30/4/2005 hoàn thành giai đoạn 1 của dự án là xây dựng cơ bản hạ tầng mạng, giai
đoạn 2 sẽ tiếp tục phát triển kết nối và dịch vụ, thời gian thực hiện của dự án là 5 năm (2005
– 2010).
3. Ứng dụng của MAN
Thời gian qua, TP.HCM đã đưa vào sử dụng hàng loạt dự án lớn như: Mạng thông
tin tích hợp trên Internet (City Web); hệ thống đối thoại doanh nghiệp - chính quyền
thành phố; chợ công nghệ trên mạng; công viên phần mềm Quang Trung; tin học hoá
quản lý Nhà nước - Chính phủ điện tử; cao ốc CNTT - viễn thông… Các dự án này
đang hoạt động tích cực, giúp ích nhiều cho hoạt động quản lý Nhà nước và người dân,
nhưng nếu “chạy” trên “siêu đại lộ” MAN thì hiệu quả chắc chắn còn cao hơn nữa.
Nếu ví truy cập Internet qua dịch vụ Dial-up như chạy xe trong… ngõ hẻm, qua dịch
vụ ADSL như chạy xe trên đường lớn, thì “lạc” vào mạng MAN, khách hàng cảm thấy
như chạy trên siêu đại lộ. Tình trạng nghẽn mạng chắc chắn sẽ giảm đến mức thấp
nhất.
Bên cạnh đó, việc tổ chức họp từ xa qua cầu truyền hình, chạy trên nền dịch vụ
MAN sẽ đem đến một lợi ích thiết thực hơn. Một đối tác nữa chắc chắn sẽ e dè trước

dịch vụ MAN là dịch vụ truyền hình cáp bởi dịch vụ MAN sẽ đưa đến chất lượng cao,
hình ảnh đẹp, âm thanh tốt… Dịch vụ MAN ra đời đã đem đến bộ mặt mới cho ngành
CNTT nước ta.
4.

Sơ đồ kết nối mạng:

Các mạng LAN của các Ủy ban, Sở, Ban ngành, các tổ chức Xã hội tại Tp. Hồ Chí
Minh được kết nối đến các Switch và kết nối đến router lõi tạo thành các intranet, extranet.
Công nghệ được sử dụng chủ yếu hiện nay là MPLS VPN – Multi Protocol Label Switching
Virtual Private Network (chuyển mạch nhãn đa giao thức ứng dụng mạng riêng ảo).
Hạ tầng kết nối sẽ được thực hiện bằng công nghệ mạng riêng ảo trên nền dịch vụ dán
nhãn đa giao thức (MPLS VPN), có giải pháp tổng thể quản trị dịch vụ và an ninh thông tin
mạng tập trung; đặt tại trung tâm điều hành mạng và tại các điểm kết nối mạng MAN ra
Internet. Mạng MAN sẽ có băng thông rộng, kết nối bằng cáp quang với tất cả các hệ thống
thông tin đặt tại UBND thành phố, UBND các quận, huyện, sở, ngành; đồng thời kết nối
bằng cáp đồng (công nghệ xDSL) với UBND các phường, xã, đơn vị trực thuộc. Văn phòng
UBND thành phố và các sở ngành tại khu trung tâm (12 điểm) sẽ được kết nối bằng cáp
quang thành một mạng riêng, có 2 cổng kết nối với mạng MAN của Bưu Điện TP.HCM (và
-5-


mạng Internet), liên kết với 50 điểm (năm 2006), mở rộng trên 100 điểm (năm 2007) để hình
thành mạng CPĐT.
Trung tâm điều hành mạng (đặt tại Sở BCVT) sẽ quản lý vận hành và khai thác các dịch
vụ truyền thông trên mạng, đảm bảo khả năng duy trì hoạt động và phát triển, mở rộng kết
nối mạng cho tất cả các phường, xã, đơn vị trực thuộc sở, ngành, quận, huyện (trường học,
bệnh viện...). Toàn bộ các điểm kết nối mạng hiện hữu thuộc đề án 112 (sử dụng công nghệ
g.sHDSL) sẽ được hòa với mạng MAN, thống nhất quản lý điều hành chung. Hạng mục thuê
hạ tầng mạng truyền dẫn (bên ngoài khu vực trung tâm) được giao cho Bưu Điện TP.HCM

quản lý.

Mạng thế hệ mới và các công nghệ truy nhập
Mạng MAN có thể đáp ứng đầy đủ các nhu cầu trước mắt và lâu dài của các đơn vị quản
lý hành chính nhà nước; đồng thời mở rộng được cho các doanh nghiệp, trường, viện, cơ
quan, tổ chức có nhu cầu kết nối mạng diện rộng. Mặt khác, đây lại là hệ thống được xây
dựng và phát triển vừa trên cơ sở tận dụng thiết bị mạng sẵn có vừa trên nền công nghệ hiện
đại. Đầu tư xây dựng mạng MAN của TP.HCM là một sự đầu tư hợp lý, không trùng lặp,
mang lại hiệu quả lớn trong khai thác, sử dụng.
5. Ưu điểm của MAN
Xu hướng đa dịch vụ với nhu cầu băng thông lớn đang thực sự trở thành nhu cầu
bức xúc tại các đô thị lớn như Hà Nội và Thành phố HCM hay các Khu công nghiệp,
công nghệ cao. Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền dẫn, mạng MAN theo tiêu
chuẩn IP/MPLS còn chịu sự ảnh hưởng bởi việc lựa chọn hạ tầng và công nghệ truyền

-6-


dẫn – đó là POS trên nền tảng TDM, Metro Ethernet (GbE & 10GbE) trên hạ tầng cáp
quang kéo thẳng hoặc dựa trên công nghệ vòng gói co giãn RPR (Resillient Packet
Ring)

Dịch vụ mạng đô thị băng rộng MAN sẽ cung cấp cho khách hàng nhiều dịch vụ gia
tăng, mang lại lợi nhuận đáng kể cho các nhà cung cấp dịch vụ. So với các mạng đô thị
khác mạng MAN có nhiều ưu điểm vượt trội, cụ thể như sau:
- Cung cấp nhiều loại hình dịch vụ với việc tối đa hóa lưu lượng trên băng thông hiện
tại.
- Đa dạng hoá dịch vụ bằng việc cung cấp cả các dịch vụ hiện tại và các dịch vụ mới
trong tương lai.
- Tăng cường khả năng cung cấp dịch vụ trên diện rộng để đáp ứng các nhu cầu tương

lai.
6. Các công đoạn xây dựng mạng MAN
Việc xây dựng mạng MAN phải được xây dựng qua hai công đoạn như sau:
Xây dựng mạng truyền tải đa dịch vụ với tổng băng thông đô thị đủ lớn dựa trên
công nghệ chuyển mạch gói IP/MPLS với kiến trúc linh động dễ mở rộng và tích hợp
các dịch vụ mới. Mạng MAN đô thị phải là hệ thống truyền tải chung, đáp ứng yêu cầu
kết nối của các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ và nhu cầu sử dụng của khách hàng trên
địa bàn, đảm bảo cung cấp các dịch vụ công cộng truyền thống như thoại, fax và các
dịch vụ dữ liệu, các dịch vụ truyền hình v.v... Các hệ thống Gateway sẽ là cầu nối giữa
mạng truyền thống và Mạng MAN (MGW cho thoại, CMTS cho TV cable, BRAS cho
ADSL – Metro Ethernet v.v...)
Triển khai các dịch vụ giá trị gia tăng – dịch vụ tích hợp cả thoại, dữ liệu, hình ảnh
off-line và on-line. Các dịch vụ tích hợp thoại, hình ảnh và dữ liệu sẽ được phát triển
cho mục đích sử dụng nội đô ví dụ như thoại-video hội nghị, đào tạo trực tuyến... Các
dịch vụ điển hình sẽ là các dịch vụ mạng riêng ảo VPN/MPLS cho doanh nghiệp hoặc
game-online...

-7-


Chương II: Công nghệ sử dụng trên MAN
1.

Công nghệ Ethernet:

MAN – Metropolitan Area Network là mạng đường trục bao phủ một khu vực đô thị và
thường đươc quản lý theo qui định của chính quyền địa phương hoặc chính phủ. Chuẩn
MAN tương thích với các chuẩn LAN khác của IEEE (Insitute of Electrical and Electronic
Engineers). MAN có thể hỗ trợ một loạt các dịch vụ khác như là kết nối LAN – to – LAN,
kết nối PBX, kết nối trực tiếp các máy trạm hay kết nối máy tính lớn. Nói cách khác, MAN

là một mạng tích hợp âm thanh và dữ liệu, các khối dữ liệu yêu cầu đẳng thời gian như âm
thanh và video thời gian thực được ưu tiên để đảm bảo chuyển giao đúng thời hạn.
Các mạng được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ trong mạng MAN thường dựa
trên vòng SONET/SDH. Các vòng SONET gồm một cấu hình vòng đôi, song hướng mà
trong đó một vòng được dùng cho back up, vòng này không được dùng trong lúc hoạt động
bình thường, nó là một tiện ích trong trường hợp có lỗi xảy ra trên vòng chính.
Tuy nhiên, mạng MAN dùng SONET không hỗ trợ lưu lượng dữ liệu lớn, đòi hỏi băng
thông cố định và tăng chi phí khi nâng cấp. Trong khi đó, GE – Gigabyte Ethernet không
yêu cầu băng thông cố định, có thể cung cấp các nhu cầu nâng cấp về sau cũng như hiệu
quả trong việc truyền gói trong MAN.
Ethernet có một lịch sử phát triển đầy màu sắc. Ban đầu nó được tạo ra tại viện nghiên
cứu Xerox Palo Alto Research Center (PARC), người phát triển là Bob Metcalfe vào năm
1972. Trong năm 1979, Digital Equipment Corp, Intel và Xerox đã đưa ra chuẩn khung gói
tin (frame) DIX V1.0; hai năm sau họ nâng cấp lên phiên bản Version 2.0. Vào năm 1981 tổ
chức kỹ sư Insitute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) có một dự án mang tên
802 và quyết định lựa trọn dự án con là 802.3 đồng nghĩa với Ethernet hiện nay. Ethernet
đã có 25 năm xây dựng phát triển và trong tương lai nó vẫn sẽ liên tục được cải tiến và đưa
ra các chuẩn tốc độ cao hơn, và các chuẩn mới dựa trên các nền tảng có sẵn.
Tên gọi các chuẩn của IEEE cũng được chuẩn hoá như: 10Base-T, 10 có nghĩa là tốc độ
truyền dữ liệu là 10 Mbps, T có nghĩa là sử dụng cáp xoắn (Twisted-pair), trong khi chữ F
là chuẩn cho công nghệ truyền sử dụng Cáp Quang (fiber). Các phiên bản trước sử dụng
cáp đồng trục như 10Base-5 và 10Base-2 với tên gọi không được chuẩn hoá.
Ethernet làm việc tại lớp thứ hai trong mô hình OSI (OSI Layers 2) tức tầng data link.
Trong tầng data link được chia làm hai tầng khác đó là MAC Layer và Logical Link

-8-


Control (LLC) Layer. Lớp LLC – 802.2 là một chuẩn giữa lớp địa chỉ MAC và các giao
thức thuộc tầng 3 trong mô hình OSI.

Thông tin tại tầng MAC được hiểu như các frame chúng được đóng gói với địa chỉ
nguồn và đích (địa chỉ này là địa chỉ MAC - địa chỉ của phần cứng). Địa chỉ MAC bao gồm
48 bits trong đó 3 bytes đầu được gán bởi IEEE và 3 bytes sau là được gán bởi nhà sản xuất
phần cứng.
Đặc điểm của Ethernet:
_ Đảm bảo quá trình truyền tin một cách tin cậy
_ Đồng bộ dữ liệu truyền
_ Nhận ra lỗi trong quá trình truyền
_ Điều khiển truyền
Khi nghiên cứu về Ethernet sẽ thật thiếu sót nếu chỉ biết các chuẩn hoá của nó, một vấn
đề vô cùng quan trọng là phương thức truyền gói tin của Ethernet:
 Ethernet CSMA/CD
Công nghệ Ethernet được miêu tả một cách đơn giản: Carrier-sense multiple access /
collision detect (CSMA/CD).
Ethernet truyền các gói tin được hiểu với các tiến trình:
 Carrier sense - Điều này được hiểu như “nghe trước khi nói”. Một máy chuẩn bị
truyền một frame đi trước tiên nó nghe xem đối tượng nhận hiện thời đang dỗi và có thể
đáp ứng quá trình truyền tin.
 Talk if quiet - Được hiểu như chỉ nói khi đang im lặng, nếu hệ thống lỗi nó sẽ lặp lại
lần sau cho đến bao giờ nó kiểm tra thấy hệ thống dỗi nó bắt đầu truyền tin
 Collision - Một sung đột xảy ra có nghĩa là sự vượt quá điện áp trên cable truyền. Một
xung đột xảy ra bởi hai đối tượng cùng truyền tin trong một thời điểm nếu xảy ra vấn đề
này cả hai frames sẽ phải truyền lại.
 Collision detection - Nếu một đối tượng phát hiện ra xung đột trong quá trình truyền
nó sẽ dừng lại đợi đến khi hệ thống không còn xung đột nó mới truyền gói tin.
 Backoff – Sau một xung đột, một đối tượng sẽ đợi sau một khoảng thời gian nhất định
được gọi là backoff, sau thời gian backoff này hệ thống sẽ kiển tra lại và với thời gian
backoff được lấy ngẫu nhiên dựa trên thuật toàns backoff. Nó trống lại toàn bộ các đối
tượng yêu cầu truyền tin trong lúc đang xảy ra xung đột.
 Half và Full-Duplex Ethernet

Ethernet được phát triển trên các công nghệ cáp xoắn từ trước, và nó chỉ cho một tín
hiệu duy nhất truyền trong một đơn vị thời gian. Và đó là lý do vì sao Ethernet cần công
nghệ truyền CSMA/CD. Với những switch cao cấp, công nghệ truyền Ethernet được sử
dụng cáp UTP và fiber, Full-duplex Ethernet được hỗ trợ đầy đủ. Full-duplex Ethernet cho
phép các đối tượng vừa truyền vừa nhận trong cùng một đơn vị thời gian. Full-duplex
không dùng công nghệ CSMA/CD. Full-duplex chỉ sử dụng khi cả đối tượng (máy tính) và

-9-


switchs đều hỗ trợ full-duplex, các hub bình thường sẽ không thể thực hiện full-duplex
được.

2.

Metro IP :
Giải pháp này sử dụng các Router kết nối cáp quang với công nghệ mới RPR hỗ
trợ IP hoặc thậm chí MPLS đáp ứng tất cả các dịch vụ khác nhau. RPR là công nghệ
chủ đạo cho Mạng đô thị thế hệ mới đang được các hãng Viễn thông lớn tập trung phát
triển (50 nhà sản xuất thiết bị và chip - Cisco, Nortel, Siemens, Redstone, …). Công
nghệ này kết hợp tính ưu việt của phương thức bảo vệ đường như ở công nghệ SDH
cho phép khả năng hồi phục tuyến cực nhanh ở mức 50 ns. cùng với khả năng đánh địa
chỉ kết nối theo địa chỉ (dùng địa chỉ MAC) và phân loại lưu lượng cho chất lượng dịch
vụ như ở công nghệ Ethernet ở lớp 2. Việc không phải xử lý những tính toán định tuyến
phức tạp ở lớp 3 làm RPR trở nên đơn giản và xử lý rất nhanh. RPR còn có nhiều lợi
điểm khác như : RPR trở thành chuẩn công nghiệp chính thức từ 7/2004; RPR hỗ trợ
nhiều vòng Ring và có thể chạy trên cáp quang thẳng, trên tốc độ khung SDH truyền
thống hoặc mới nhất là RPR chạy trên GbE ; RPR không bị giới hạn bởi một số ít các
node như SDH vì một vòng Ring RPR có thể hỗ trợ tới 128 node với tổng khoảng cách
là 2400 km (Việc thêm bớt các node trên Ring thực hiện đơn giản hơn hẳn SDH); Các

thiết bị hỗ trợ RPR bao gồm Next-Generation SDH, LAN Switch, và Router.

3.

Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS:

a. Giới thiệu về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS:
MPLS là một công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp 3 và chuyển
mạch lớp 2 cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (core) và định tuyến tốt ở
mạng biên (edge) bằng cách dựa vào nhãn (label). MPLS là một phương pháp cải tiến việc
chuyển tiếp gói trên mạng bằng các nhãn được gắn với mỗi gói IP, tế bào ATM, hoặc frame
lớp hai. Phương pháp chuyển mạch nhãn giúp các Router và MPLS-enable ATM switch ra
quyết định theo nội dung nhãn tốt hơn việc định tuyến phức tạp theo địa chỉ IP đích.
MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch vụ IP trên một mạng
chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và đích trên một
đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, các ISP có thể giảm chi
phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu quả khác nhau và đạt được hiệu quả cạnh tranh
cao.
Đặc điểm mạng MPLS:
-

Không có MPLS API, cũng không có thành phần giao thức phía host.

-

MPLS chỉ nằm trên các router.

-

MPLS là giao thức độc lập nên có thề hoạt động cùng với giao thức khác IP

như IPX, ATM, Frame Relay….

-

Định tuyến trong MPLS được dùng để tạo các luồng băng thông cố định tương
tự như kênh ảo của ATM hay Frame Relay.

-

MPLS giúp đơn giàn hóa quá trình định tuyến và làm tăng tính linh động của
các tần trung gian.
- 10 -


Phương thức hoạt động:
Thay thế cơ chế định tuyến lớp 3 bằng cơ chế chuyển mạch lớp 2.
MPLS hoạt động trong lõi của mạng IP. Các Router trong lõi phải enable MPLS
trên từng giao tiếp. nhãn được gắn thêm vào gói IP khi gói đi vào mạng MPLS. Nhãn được
tách ra khi gói ra khỏi mạng MPLS. Nhãn (label) được chèn vào giữa header lớp 3 và
header lớp 2. Sử dụng nãhn trong quá trình gửi gói sau khi đã thiết lập đường đi. MPLS tập
trung vào quá trình hoán đổi nhãn (Label Swapping). Một trong những thế mạnh của khiến
trúc MPLS là tự định nghĩa chồng nhãn (Label Stack).
Công thức để gán nhãn gói tin là:
Network Layer Packet + MPLS Label Stack
Không gian nhãn (Label Space): có hai loai. Một là các giao tiếp dùng chung giá
trị nhãn (per-platform label space). Hai là mỗi giao tiếp mang giá trị nhãn riêng (perinterface Label Space).
Bộ định tuyến chuyển nhãn (LSP – Label Switch Router): ra quyết định chặng kế
tiếp dựa trên nội dung của nhãn, các LSP làm việc ít và hoạt động gần giống như Switch.
Con đường chuyển nhãn (LSP – Label Switch Path): xác định đường đi của gói
tin MPLS. Gồm hai loại: Hop by hop signal LSP – xác định đường đi khả thi nhất theo kiểu

best effort và Explicit route signal LSP – xác định đường đi từ nút gốc.
Lợi ích của MPLS:
- Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu.
- Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác liên
quan đến Internet.
- Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol).
- Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn (label) cho trước.
- Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM).
- Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp.
- Có tính tương thích cao.
Một số ứng dụng của MPLS:
Internet có 3 nhóm ứng dụng chính: voice,data, video với các yêu cầu khác nhau. Voice
yêu cầu độ trễ thấp, cho phép thất thoát dữ liệu để tăng hiệu quả. Video cho phép thất thoát
dữ liệu ở mức chấp nhận được, mang tính thời gian thực (realtime). Data yêu cầu độ bảo
mật và chính xác cao. MPLS giúp khai thác tài nguyên mạng đạt hiệu quả cao.
Một số ứng dụng đang được triển khai là:
MPLS VPN: nhà cung cấp dịch vụ có thể tạo VPN lớp 3 doc theo mạng đường
trục cho nhiều khách hang, chỉ dung một cơ sở hạ tầng công cộng sẵn có, không cần các
ứng dụng encryption hoặc end-user.
Eo.MPLS: ứng dụng của Ethernet trên MPLS

- 11 -


MPLS Traggic Engineer: cung cấp khả năng thiết lập một hoặc nhiều đường đi để
điền khiển lưu lượng mạng và các đặc trưng thực thi cho một loại lưu lượng.
MPLS QoS (Quality of Service): dùng QoS các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung
cấp nhiều loại dịch vụ với sự bảo đảmtối đa về QoS cho khách hàng.
MPLS Unicast/Multicast IP Routing.
b. Điểm vượt trội của MPLS so với mô hình IP over ATM:

Khi hợp nhất với chuyển mạch ATM, chuyển mạch nhãn tận dụng những thuận lợi của
các tế bào ATM – chiều dài thích hơp và chuyển với tốc độ cao. Trong mạng đa dịch vụ
chuyển mạch nhãn cho phép chuyển mạch BPX/MGX nhằm cung cấp dịch vụ ATM,
Frame, Replay và IP Internet trên một mặt phẳng đơn trong một đường đi tốc độ cao. Các
mặt phẳng (Platform) công cộng hỗ trợ các dịch vụ này để tiết kiệm chi phí và đơn giản hóa
hoạt động cho các nhà cung cấp đa dịch vụ. Chuyển mạch nhãn tránh những rắc rối gây ra
do có nhiều router ngang hàng và hỗ trợ cấu trúc phân cấp (hierarchical structure) trong
một mạng của ISP.
Sự tích hợp:
MPLS xác nhập tính năng của IP và ATM chứ không xếp chồng lớp IP trên ATM.
MPLS giúp cho cơ sở hạ tầng ATM thấy được định tuyến IP và loại bỏ các yêu cầu ánh xạ
giữa các đặc tính IP và ATM. MPLS không cần địa chỉ ATM và kỹ thuật định tuyến (như
PNNI).
Độ tin cậy cao hơn:
Với cơ sở hạ tầng ATM, MPLS có thể kết hợp hiệu quả với nhiều giao thức định tuyến
IP over ATM thiết lập một mạng lưới (mesh) dịch vụ công cộng giữ các router xung quanh
một đám mây ATM. Tuy nhiên có nhiều vần đề xảy ra do các PVC link giữa các router xếp
chồng trên mạng ATM. Cấu trúc mạng ATM không thể thấy bộ định tuyến, một link ATM
bị hỏng làm hỏng nhiều router-to-router link, gây khó khăn cho lượng cập nhật thông tin
định tuyến và nhiều tiến trình xử lý kéo theo.
Trực tiếp thực thi các loại dịch vụ:
MPLS sử dụng hàng đợi và bộ đếm của ATM để cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau.
Nó hỗ trợ quyền ưu tiên IP và loại dịch vu (class of service - cos) trên chuyển mạch ATM
mà không cần chuyển đổi phức tạp sang các lớp ATM Forum Service.
Hỗ trợ hiệu quả cho Multicast và RSVP:
Khác với MPLS, xếp lớp IP trên ATM nảy sinh nhiều bất lợi, đặc biệt trong việc hỗ trợ
các dịch vụ IP như IP multicast và RSVP (Resource Reservation Protocol - RSVP). MPLS
hỗ trợ các dịch vụ này, kế thừa thời gian và công việc theo các chuẩn và khuyến khích tạo
nên ánh xạ xấp xỉ của các đặc trưng IP & ATM.
Sự đo lường và quản lý VPN:

MPLS có thể tính được các dịch vụ IP VPN và rất dễ quản lý các dịch vụ VPN quan
trọng để cung cấp các mạng IP riêng trong cơ sở hạ tầng của nó. Khi một ISP cung cấp dịch
vụ VPN hỗ trợ nhiều VPN riêng trên một cơ sở hạ tầng đơn. Với một đường trục MPLS,
- 12 -


thông tin VPN chỉ được xử lý tại một điểm ra vào. Các gói mang nhãn MPLS đi qua một
đường trục và đến điểm ra đúng của nó. Kết hợp MPLS với MP-BGP(Multiprotocol Broder
Gateway Protocol) tạp ra các dịchvụ VPN dựa trên nền MPLS (MPLS-base VPN) dễ quản
lý hơn với sự điều hành chuyển tiếp để quản lý phía VPN và các thành viên VPN, dịch vụ
MPLS-base VPN còn có thể mở rộng để hỗ trợ hàng trăm nghìn VPN.
Giảm tải trên mạng lõi:
Các dịch vụ VPN hướng dẫn cách MPLS hỗ trợ mọi thông tin định tuyến để phân cấp.
Hơn nữa, có thể tách rời các định tuyến Internet khỏi lõi mạng cung cấp dịch vụ. Giống
như dữ liệu VPN, MPLS chỉ cho phép truy suất bảng định tuyến Internet tại điểm ra vào
của mạng. Với MPLS, kĩ thuật lưu lượng truyền ở biên của AS dược gắn nhãn để liên kết
với điểm tương ứng. Sự tách rời của định tuyến nội khỏi định tuyến Internet đầy đủ cũng
giúp hạn chế lỗi, ổn định và tăng tính bảo mật.

Khả năng điều khiển lưu lượng:
MPLS cung cấp các khả năng điều khiển lưu lượng để sử dụng hiệu quả tài nguyên
mạng. Kỹ thuật lưu lượng giúp chuyển tải từ các phần quá tải sang các phần còn rỗi của
mạng dựa vào điểm đích, loại lưu lượng, tải, thời gian,…
c. Các hình thức hoạt động của MPLS:
Mạng MPLS dùng các nhãn để chuyển tiếp các gói. Khi một gói đi vào mạng, Node
MPLS ở lối vào đánh dấu một gói đến lớp chuyển tiếp tương đương (FEC – Forwarding
Equivalence Class) cụ thể.
Trong mạng MPLS nhãn điểu khiển mọi hoạt động chuyển tiếp. Điều này có nhiều
thuận lợi hơn sự chuyển tiếp thông thường:
-


Sự chuyển tiếp MPLS có thể thực hiện bằng các bộ chuyển mạch (switch), có
thể tra cứu (lookup) thay thế nhãn mà không ảnh hưởng đến header lớp mạng.
Các bộ chuyển ATM thực hiện các chức năng chuyển các tế bào dựa trên giá
trị nhãn. ATM- switch cần được điều khiển bởi một thành phần điều khiển
MPLS dựa vào IP (IP-base MPLS control element) như bộ điều khiển chuyển
mạch nhãn (LSC- Label Switch Controller). Đây là dạng cơ bản của sự kết
hợp IP với ATM.

-

Khi một gói vào mạng nó được chuyển đến lớp chuyển tiếp tương đương
(FEC- Forwarding Equivalence Class). Router có thể sử dụng thông tin gói,
như cổng vào (ingress) hay giao tiếp (interface). Các gói đi vào mạng dược
gán các nhãn khác nhau. Quyết định chuyển tiếp được thực hiện dễ dàng bởi
router gõ vào.Điều này không có trong sự chuyển tiếp thông thường, vì sự xác
định lộ trình của router khác với thông tin lộ trình trên gói.

-

Mạng được quản lí lưu lượng buộc gói đi theo một con đường cụ thể, một con
đường chưa được sử dụng. Con đường đó được chọn trước hoặc ngay khi gói
đi vào mạng tốt hơn sự lựa chọn bởi các thuật toán định tuyến thông thường.

- 13 -


Trong MPLS, một nhãn có thể được dùng để đại diện cho tuyến, không cần
kèm trong gói. Đây là dạng cơ bản của MPLS Traffic Engineering.
-


“Lớp dịch vụ (Class of service)” của gói được xác định bởi nút MPLS vào
(ingress MPLS node). Một nút MPLS vào có thể hủy tuyến hay sửa đổi lịch
trình để điểu khiển các gói khác nhau. Các trạm sau có thể định lại ràng buộc
dịch vụ bằng cách thiết lập PBH (per-hop behavior). MPLS cho phép (không
yêu cầu) độ ưu tiên một phần hoặc hoàn toàn của lớp dịch vụ từ nhãn. Trường
hợp này nhãn đại diện cho sự kết hợp của một FEC với độ ưu tiên hoặc lớp
dịch vụ. Đây là dạng cơ bản của MPLS QoS.

d.Nhãn (Label) trong MPLS:
Kiểu khung ( Frame mode):
Kiệu khung là thuật ngữ khi chuyển tiếp một gói với nhãn gắn trước tiêu đề lớp ba. Một
nhãn đươc mã hóa với 20bit, nghĩa là có thể có 2 20 giá trị khác nhau. Một gói có nhiều nhãn
, gọi là chồng nhãn (label stack). Ở mỗi chặng trong mạch chỉ có một nhãn bên ngoài được
xem xét. Hình 2 mô tả định dạng tiêu đề của MPLS

Trong đó:
-

EXP = Experimental (3 bit): dành cho thực nghiệm. Cisco IOS sử dụng các bit
này để giữ các thông báo cho QoS; khi các gói MPLS xếp hàng có thể dùng các
bit EXP tương tự như các bit IP ưu tiên (IP Precedence).

-

S = Bottom of stack (1 bit): là bit cuối chồng. Nhãn cuối chồng bit này được
thiết lập lên 1, các nhãn khác có bit này là 0.

- 14 -



-

TTL = Time To Live (8 bit): thời gian sống là bản sao của IP TTL. Giá trị của nó
được giảm tại mỗi chặng để tránh lập (giống như trong IP). Thường dùng khi
người điều hành mạng muốn che giấu cấu hình mạng bên dưới khi tìm đướng từ
mạng bên ngoài .

Kiểu tế bào (Cell mode):
Thuật ngữ này dùng khi có một mạng gồm các ATM LSR dùng MPLS trong
mặt phẳng điều khiển để trao đổi thông tin VPI / VCI thay vì dùng báo hiệu ATM.
Trong kiểu tế bào, nhãn là trường VPI / VCI của tế bào. Sau khi trao đổi nhãn trong
mặt phẳng điều khiển, ở mặt phẳng chuyển tiếp, router ngõ vào (ingress router)
phân tách gói thành các tế bào ATM, dùng giá trị VPI / CPI tương ứng đã trao đổi
trong mặt phẳng điều khiển và truyền tế bào đi. Các ATM LSR ở phía trong hoạt
động như chuyển mạch ATM – chúng chuyển tiếp một tế bào dựa trên VPI / VCI
vào và thông tin cổng ra tương ứng. Cuối cùng, router ngõ ra (egress router) sắp xếp
lại các tế bào thành một gói.

Trong đó:
GFC (Generic Flow Control): điều khiển luồng chung
VPI (Virtual Path Identifier): nhận dạng đường ảo
VCI (Virtual Channel Identufier): nhận dạng kênh ảo
PT (Payload Type): chỉ thị kiểu trường tin
CLP (Cell Loss Priority): chức năng chỉ thị ưu tiên hủy bỏ tế bào
HEC (Header erroe check): kiểm tra lỗi tiêu đề.
e.Cấu trúc nút của MPLS:
Một nút của MPLS có hai mặt phẳng: mặt phẳng chuyển tiếp MPLS và mặt phẳng điều
khiển MPLS. Nút MPLS có thể thực hiện định tuyến lớp ba hoặc chuyển mạch lớp hai. Kiến
trúc cơ bản của một nút MPLS như sau:


- 15 -


f.Kỹ thuật MPLS dựa vào các thành phần :
FEC – Forwarding Equivalence Class – tập hợp các gói lớp mạng được chuyển đi
trên cùng một con đường và theo cùng một cách. Với MPLS, các gói này có thể dùng
cùng một nhãn.
LSR – Label Switching Router – là một nút mạng, như một IP router, được trang
bị phần mềm và phần cứng MPLS để có thể nhận giao thức điều khiển MPLS, sự vận
hành của một hay nhiều giao thức định tuyến lớp 3, thay đổi và chuyển nhãn MPLS
chính xác.
LER - Label Edge Router - là các LSR ở biên mạng MPLS trong MPLS domain,
gồm có LER vào (Ingress LER) và LER ra (Egress LER).
LSP – Label Switched Path – một con đường bắt đầu từ ingress LSR, chạy qua
không hay nhièu transit LSR, và kết thúc ở một egress LSR. Tất cả các gói chứa cùng
giá trị nhãn cùng đi qua một con đường. Các nút chạy cùng một bộ giao thức liên kết
với nhau gọi là “MPLS domain”, được quản lý và điều khiển bởi một sự quản trị mạng.

Forwarding Equivalence Class (FEC)
Bên trong mỗi nút MPLS, tập hợp đích đến nào đó có thể đặt vào một tập hợp con độc
lập gọi là FEC. Sau khi nút MPLS phân loại gói đến vàp một FEC, nó sẽ sắp xếp mỗi FEC
vào chặng kế để gói được chuyển đi chính xác.
Điểm quan trọng là header của lớp mạng chỉ được phân tích một lần là khi gói thâm
nhập một MPLS domain, rất khác với định tuyến IP yêu cầu phải phân tích header ở mỗi
chặng, tăng sự sử dụng băng thông và cho phép triển khai nhiều ứng dụng mới.
- 16 -


Trước khi hoạt động chuyển MPLS xảy ra, mỗi ingress LSR phải xây dựng bảng FEC

của riêng nó dựa trên:
Địa chỉ LAN (đại chỉ MAC IEEE)
ATM VCI
FRVCI (DLCI)
Địa chỉ IP hay địa chỉ lớp 3 khác như IPX
Số port
CoS (lớp dịch vụ)
Hình dưới đây cho thấy một nút MPLS hoạt động như một ingress LSR chọn chặng kế
cho mỗi gói đến bằng cách xác định thành viên FEC.
Gói đến

Giao diện vào
FEC #1

Quá trình
định vị gói
đến

FEC #2

Tập hợp
gói đến

...
FEC #n

Quá trình
sắp xếp gói
ra


Giao diện ra

Gói ra
Hoạt động của một nút MPLS
Nhãn MPLS được sử dụng trong quá trình chuyển gói sau khi một đường đi được thiết
lập. Nhãn có giá trị giữa hai LSR kế nhau, độ dài bít cố định, đại diện cho FEC của gói,
nhưng không phải là sự mã hóa địa chỉ đích đến của lớp mạng.
a. MPLS header
MPLS header được chèn vào giữa header của lớp 2 và lớp 3. quá trình chèn này được
gọi là “đóng gói”. Giao thức đóng gói mang một hay nhiều giao thức lớp cao hơn một cách
trong suốt bên trong payload thông tin dữ liệu.

- 17 -


Chèn nhãn giữa header lớp 2 và lớp 3
Một điểm mạnh của MPLS là label stack (chồng nhãn), là một chuỗi MPLS header, cho
phép tạo LSP phân cấp sử dụng bởi nhữung dịch vụ bao gồm quản lý mạng, VPN, TE…

Hdr
MPLS#3
(S=0)

Header
lớp 2

Hdr
MPLS#3
(S=0)


Hdr
MPLS#3
(S=0)

Push sau cùng, Push thứ hai,
pop đầu tiên
Pop thứ hai

Header
lớp 3

Data

Push đầu tiên,
Pop sau sùng

MPLS label stack
Cấu trúc MPLS header:

MPLS header
Label – 20 bit, là nhãn thực tế, dùng để push, pop, swap.
Exp – 3 bit, dùng để xác dịnh lớp dịch vụ (CoS) (độ ưu tiên IP)
S (stack)- 1 bit, cho phép nhiều nhãn được chèn vào. Nếu bit này bằng 1, đây là nhãn
cuối cùng trong gói.
TTL (Time to live) – 8 bit, xác địh số hop gói có thể qua trước khi đếm tới zero, nếu
không nó sẽ bị loại bỏ hoặc kích hoạt sự sinh ra một bản tin ICMp, tùy theo cấu hình LSR.
Có ba hoạt động liên quan đến nhãn:
PUSH: đăt nhãn MPLS lên gói lớp 3. thực hiện ở ingress node. Khi nhiều nhãn được
đặt vào gói, entry của label stack luôn được thực hiện theo stack LIFO (Last In First Out).
SWAP: chuyển đổi nhãn. Thực hiện ở transit node. Label đến được sử dụng như chỉ

mục đến nhãn ra mới.
POP: xóa MPLS label. Thực hiện ở egress node.

- 18 -


Ví dụ chuyển gói MPLS
b. Ấn định nhãn
Mỗi label có giá trị 0 đến 1048574, với 0 đến 15 đươc giữ trước. Còn lại được ấn định
cho thiết bị hay giao diện.
- Per-Platform LABEL space: có một bộ nhãn cho toàn bộ LSR. Tất cả giao diện chia sẻ
lượng nhãn này.
- Per-Interface Label Space: mỗi giao diện sử dụng một lượng nhãn của riêng nó và bất
kỳ nhãn trên giao diện khác phải được phân bố và ấn định độc lập. Loại cấu hình này chỉ sử
dụng trong ATM-LSP yêu cầu sự độc lập.
c. Cách gắn nhãn
Việc ấn định và phân bố nhãn chủ yếu liên quan đến cấu hình, phân bố và sự sử dụng
tài nguyên sẵn có ở một LSR gồm:
-

Ấn định nhãn: có hai kiểu được sử dụng khi nhãn đươc phân bố là:

+ Điều khiển LSP độc lập: mỗi LSR tạo quyết định của riêng nó để gắn nhãn đến FEC và
phân phối sự ấn định mới này.
+ Điều khiển LSP bị sắp đặt: sự gắn nhãn chỉ liên kết với một FEC riêng biệt, LSR có phải
là egress node của FEC đó không hay là LSR vừa nhận sự ấn định nhãn từ hop kế của nó
đối với FEC đó.
-

Phân bố nhãn: có hai kiểu

- 19 -


+ Downstream yêu cầu: dùng cho LSR từng chặng. Cho phep 1LSR yêu cầu chính xác sự
ấn định nhãn cho một FEC từ downstream của nó, tức là lân cận trên chặng kế.
+ Downstream không theo yêu cầu: được dùng khi một LSR muốn phân bố sự ấn định
nhãn đến ngang cấp của nó khi chúng không có yêu cầu chính xác. Nhãn được phân bố
theo chiều downstream.
Có thể dùng cả hai cách, tuy nhiên với hai node lân cận chỉ dùng một kiểu.
- Sự duy trì nhãn: đó là bao lâu thì nhãn còn ở trong ngăn xếp nhãn đến và còn hợp lệ.
Một upstream quyết định là khi nào nó nhận sự ấn định label từ downstream LSR, không
còn là chặng kế của upstream đó. Nó có thể lưu lại hay loại bỏ sự ấn định đó.
- Trộn nhãn (swaping): là khả năng một LSRgán nhiều nhãn đến vào một FEC duy nhất
nhằm swap nhãn thành một nhãn ngõ ra mới, sau đó chuyển gói đến một giao diện ngõ ra
cùng một LSP.
Label Switching Router (LSR)
Đảm nhiệm một trong ba vai trò: Ingress node, Transit node, Egress node.

Mô hình mạng MPLS của nhà cung cấp
Customer Edge Router: kết nối khách hàng với mạng nhà cung cấp (không MPLS)
Ingress LSR: phiên dịch địa chỉ IP đích thành nhãn, thường chỉ tới PE router. Đây là
thành phần đầu não của LSR, xử lý gói đến khi chúng thâm nhập vào MPLS domain
- Phân tích header lớp Mạng và ấn định FEC
- Xử lý sắp xếp entry để chuyển nhãn đến hop kế theo FEC.
- Xử lý bảng Entry chuyển gói đến hop kế dựa trên nhãn của lối vào (Next Hop Label
Forwarding Entry – NHLFE)
Transit LSR: chuyển mạch gói dự trên nhãn, thường chỉ tới router nhà cung cấp hay
LSR lõi. Khi nhận được một gói MPLS, nhãn được swap và gói được gửi tới downstream
LSR nhanh chóng. Ở đây tăng cường sự định tuyến End – to – end của gói lớp Mạng qua
việc chuyển mạch đơn thuần.

Engress LSR: xóa nhãn và chuyển gói đến Customer Edge, cũng là PE router, đóng vai
trò quan trọng trong giao thức báo hiệu và phân phối nhãn.
Label Edge Router (LER)
LER là các router biên trong miền MPLS (MPLS domain). Nếu gói nhận vào là gói tin
IP truyền thống thì LER sẽ gán nhãn vào gói tin và chuyển tiếp vào mạng lõi MPLS. Nếu
gói nhận có nhãn thì LER sẽ gỡ nhãn ra và đưa gói tin vào mạng IP truyền thống.

- 20 -


Label Switched Path (LSP)
Là môt tuyến mà gói MPLS từ một FEC sử dụng để đi qua những LSR trong MPLS
domain. LSP là đường một chiều bắt đầu từ Ingress LSR đi qua không hay nhiều transit
LSR và kết thúc tại egress LSR.
LSP

Static LSP

Signaled LSP

Hop-by-hop
Signaled LSP

Explicit Route
Signaled LSP

- Statis LSP: là LSP cố định, được cấu hình bởi người quản trị tại mỗi LSR, không có
báo hiệu và thường đựoc tạo bằng cách thiết lập giá trị nhãn, giao diện, path cố định.
- Signaled LSP: giao thức báo hiệu được sử dụng để tạo LSP. Hop – by – hop signaled
LSP được xem như best- effort path, còn Explicit Route Signaled LSP có thể được đưa vào

cam kết dịch vụ.
g.Hoạt động của MPLS
Có hai chế độ hoạt động của MPLS: Frame - mode và Cell – mode
Frame mode: sử dụng 32 bit label, được chèn vào giữa header lớp 2 và lớp 3.
Cell mode: sử dụng các ATM header như là các nhãn.
Bước 5
Bước 1

Bước 4

Bước 2
Bước 3
Gói IP

Gói IP

30

IPđích: 192.1.1.3

Gói IP

28
30

17
28
30

IP: 192.1.1.3


LSR biên 4 PoP
LSR biên 1 PoP

LSR lõi 1

LSR lõi 3
LSR lõi 2

Cơ chế hoạt động của MLS
Bước 1: nhận gói IP tại biên LSR, thực hiện định tuyến gói tin trong các router lõi.
Bước 2: kiểm tra lớp 3, gắn nhãn, chuyển gói IP đến LSR lõi 1.
Bước 3: kiểm tra nhãn, chuyển đổi nhãn, chuyển gói đến LSR lõi 3.
Bước 4: kiểm tra nhãn, chuyển đổi nhãn, chuyển gói đến LSR biên 4.
Bước 5: kiểm tra nhãn, xóa nhãn, chuyển gói đến router ngoài tiếp theo.

- 21 -


Chương III: Giao thức định tuyến
Thành phần cốt lõi của mạng là ba router Cisco 7609. Ba router này được kết nói với
nhau theo cấu trúc vòng, sử dụng cáp quang và được đặt tại ba điểm cho cân bằng tải cho
toàn bộ MAN và sử dụng giao thức định tuyến OSPF – Open Shortest Path First để định
tuyến đường đi của gói tin.
Giao thức BGP – Border Gateway Protocol, là giao thức tìm đường nòng cốt trên
Internet. Nó hoạt động dựa trên việc cập nhật một bảng chứa các địa chỉ mạng (prefix) cho
biết mối liên kết giữa các hệ thống tự trị (autonomous system, tập hợp các hệ thống mạng
dưới cùng sự điều hành của một nhà quản trị mạng, thông thường là một nhà cung cấp
dịch vụ Internet, ISP). BGP là một giao thức vector đường đi (path vector). Khác với các
giao thức tìm đường khác như RIP (vector độ dài), OSPF (trạng thái liên kết), BGP chọn

đường bằng một tập các chính sách và luật. Nó tích lũy thông tin về khả năng đạt đến các
vùng lân cận từ các gói chuyển vận trên đường truyền.
Đa số người sử dụng Internet thường không sử dụng BGP một cách trực tiếp. Chỉ có
các nhà cung cấp dịch vụ Internet sử dụng BGP để trao đổi đường đi. BGP là một trong
những giao thức quan trọng nhất đảm bảo tính kết nối của Internet.
Như đã nói ở trên, RPR hoạt động từ thiết bị đa lớp đến dịch vụ mạng thông minh IP như
MPLS. Khi đường đi đã được xác định một lần đầu tiên, các gói tin sau đó sẽ được truyền
một cách tự động đến đích theo đường đã vạch sẵn nhờ kỹ thuật chuyển mạch nhãn MPLS
mà không cần phải tạo lại tuyến mới.
1.Các giao thức:
a.OSPF:
OSPF là giao thức định tuyến dạng link-state thường được dùng để triển khai trên hệ
thống mạng phức tạp. OSPF là giao thức định tuyến dạng classess nên có hỗ trợ VLSM và
discontiguous network. OSPF sử dụng địa chỉ multicast 224.0.0.5 (all OSPF router) và
24.0.0.6 (DR và DBR routers) để gởi các thông điệp Hello và Update. OSPF còn hỗ trợ
chứng thực dạng plain text và dạng MD5
OSPF sử dụng giải thuật Dijkstra để xây dựng bảng định tuyến. Đây là giải thuật xây
dựng các đường đi ngắn nhất SPT (shortest-path tree) để đi đến đích. Thông điệp quảng cáo
LSA mang thông tin của router và trạng thái các láng giềng lân cận. Dựa trên thông tin học
được khi trao đổi các thông điệp LSA, OSPF sẽ xây dựng topology của mạng

- 22 -


Hoạt động của OSPF gồm 5 bước sau:
-

Thiết lập quan hệ giữa các router router (adjacency).

-


Bầu chọn DR hoặc DBR nếu cần thiết.

-

Discovery routes.

-

Chọn đường đi thích hợp nhất.

-

Duy trì thông tin định tuyến.

b.BGP:
BGP là một giao thức khá phức tạp được dùng nhiều trên Internet và trong các công ty đa
quốc gia. Mục đích chính của BGP là kết nối các mạng rất lớn hoặc các Autonomous-System.
Các công ty lớn có thể dùng BGP như là một kết nối giữa các mạng ở các quốc gia khác
nhau. Có hai dạng BGP đó là IBGP – Internal BGP và EBGP – External BGP Mục đích của
các giao thức EBGP là không chỉ tìm ra một đường đi về một mạng nào đó mà còn cho phép
người quản trị tìm ra các AS của các network. Các giao thức nội như EIGRP, RIP, OSPF và
ISIS sẽ tìm ra network mà người quản trị cần.
Khi mạng của một công ty kết nối đến nhiều ISP hoặc các AS khác và đang dùng các kết
nối này. Nhiều công ty dùng các kết nối khác nhau nhằm mục đích dự phòng. Chi phí có thể
giảm thiểu nếu tất cả các kết nối đều được dùng. Trong trường hợp này, PBR có thể cần thiết
để triển khai trên từng kết nối. BGP còn được dùng khi chính sách định tuyến của nhà cung
cấp dịch vụ và của công ty khác nhau. Hoặc traffic trong công ty cần phải được phân biệt với
traffic của ISP. Mạng của hai tổ chức không thể xuất hiện như một AS. Một trường hợp khác
phải dùng BGP là khi mạng của ta là một ISP. Nếu là một ISP, hệ thống mạng này phải cho

phép các traffic khác đi qua AS của mình. Lúc này nó hoạt động như một transit domain.
Hoạt động của BGP
BGP là một giao thức hướng kết nối. Khi thiết lập một quan hệ neighbor, một phiên làm
việc TCP sẽ được thiết lập và duy trì. BGP sẽ gửi ra các thông điệp keepalive để kiểm tra
đường truyền và duy trì phiên làm việc TCP này. Các thông điệp keepalive này chỉ là những
header có giá trị 19-bytes. Sau đó các router sẽ gửi các cập nhật định kỳ chỉ khi có thay đổi
xảy ra. Sau khi đã điều chỉnh bảng BGP, quá trình BGP sẽ truyền đến tất cả các láng giềng
các thay đổi.
Có 4 kiểu thông điệp được dùng trong BGP:
Thông điệp Open: được dùng để thiết lập kết nối với các router BGP khác.
Thông điệp keepalive: được gửi định kỳ giữa các BGP peers để duy trì kết nối và để
kiểm tra đường đi. Các thông điệp keepalive này được gửi theo cơ chế không tin cậy. Nếu
khoảng thời gian định kỳ được gán về bằng 0, sẽ không có thông điệp keepalive nào được
gửi.
Thông điệp cập nhật: chứa các đường đi về các địa chỉ đích và các thuộc tính của đường
đi. Các cập nhật bao gồm các router không còn tồn tại. Thông tin chứa trong các cập nhật bao
gồm các thuộc tính về đường dẫn, bao gồm thuộc tính origin, AS_PATH, neighbor.
- 23 -


Thông điệp Notification: được dùng để thông báo cho các router khác về những nguyên
nhân gây ra kết nối bị ngắt.
BGP đa giao thức (MP-BGP) chạy giữa các router biên nhà cung cấp để trao đổi thông
tin tiền tố VPN. BGP đa giao thức là mở rộng của giao thức BGP hiện tại. Giao thức này cho
phép mang tiền tố địa chỉ VPN-IPv4 của khách hàng. Địa chỉ VPN–IPv4 khách hàng là một
địa chỉ 12 byte, kết hợp của địa chỉ IPv4 và số phân biệt tuyến đường (RD–route
distinguisher). 8 byte đầu là RD; 4 byte tiếp theo là địa chỉ IPv4.
RD có 64 bit gồm trường Type dài 2 byte và trường Value dài 6 byte. RD được thêm vào
trước địa chỉ IPv4 của khách hàng để thay đổi chúng thành tiền tố VPN-IPv4 duy nhất toàn
cầu. Một RD có liên quan với ASN (Autonomous System Number), gồm số hệ thống tự trị và

một số bắt buộc, và liên quan tới địa chỉ IP, chứa địa chỉ IP và một số bắt buộc. Điều này cần
thiết để VPN này không trùng với VPN khác. Sự kết hợp của RD với địa chỉ IP đảm bảo rằng
địa chỉ VPN–IPv4 mới là duy nhất.

BGP đa giao thức (MP-BGP)
2.Khảo sát Cisco 7609:
2.1 Thực hiện mức cao
Kết nối WAN, MAN tốc độ quang, phân biệt tốc độ dịch vụ, là thành phần quan trọng
trong dịch vụ IP+Quang cuối-cuối giúp triển khai nhanh chóng dịch vụ mới.
Supervisor/MSFC hỗ trợ cấu hình bộ nhớ lên đến 512 Mbyte DRAM, dễ dàng lưu trữ toàn bộ
bảng định tuyến Internet, cho phép chuyển mạch không nghẽn gói ở tất cả các port của SFM
(Switch Fabric Module).
2.2 Độ tin cậy cao
Độ sẵn sàng, độ khắc phục lỗi cao, bộ xử lí chuyển mạch, cấp điện, làm lạnh, đồng bộ có
dự phòng, nâng cấp phần mềm ngay khi đang hoạt động.
2.3 Module OSM (Optical Service Module) nâng cấp
Khả năng cho phép phân phối dịch vụ phức tạp không ảnh hưởng đến sự thực hiện nhờ sử
dụng kĩ thuật PXF (Parallel Express Forwarding) của Cisco, là bộ xử lí mạng song song,
pipeline, có thể lập trình được, thực hiện dịch vụ mạng mà không gây nghẽn CPU hay các tài
- 24 -


nguyên khác khi các dịch vụ mạng phức tạp (là dịch vụ tiêu thụ công suất xử lí lớn vì yêu cầu
bảo mật và QoS, yêu cầu tài nguyên tập trung cho dịch vụ). Hai bộ PXF triển khai trên mỗi
OSM, dịch vụ IP có thể được áp dụng lên đến 32 gói đồng thời trên mỗi line-card bất cứ lúc
nào, bộ nhớ gói cục bộ trên mỗi xử lí OSM đệm gói hơn 200 ms mỗi port. “Có thể lập trình
được” nghĩa là dịch vụ dễ dàng nâng cấp và mở rộng hơn so với dựa trên phần cứng hay
ASIC (Application-specific Integrated Circuit) trước đây.
2.4 Tập hợp lưu lượng rìa mạng WAN
Cấu hình với module FlexWAN cung cấp giải pháp WAN từ T1 cho đến OC-3c có thể

thiết kế tích hợp WAN khác nhau. Traffic Engineering, Traffic Shaping, QoS, Security,
Billing có thể thực hiện được ở rìa mạng WAN mà không ảnh hưởng đến sự thực hiện.
2.5 Tập hợp lưu lượng giữa các POP
Kết nối tốc độ cao đến các POP khác và backbone. Giao diện quang tốc độ cao có thể sử
dụng cho kết nối trực tiếp đến lõi quang. Sự sẵn sàng giao diện quang khoảng cách xa, tốc độ
cao thực tế đối với triển khai phân bố các POP về mặt địa lý.
2.6 Kết nối đến lõi quang
Lõi backbone là mức kế của phân cấp trong mạng của SP (Service Provider). Kết nối lõi
backbone có thể đến router lõi hay trực tiếp đến lõi quang. Cisco 7609 thích hợp lý tưởng đến
router lõi như Cisco 12000 Gigabit Switch Router hay trực tiếp đến lõi quang (ví dụ DWDM
long haul hay router định tuyến bước sóng). Có nhiều giao diện quang để lựa chọn làm
trunking lõi như GE, POS là kết nối đơn giản cho truyền dẫn quang, cung cấp dịch vụ nhanh,
tích hợp lưu lượng tốc độ thấp, tối thiểu nhu cầu phần cứng trong mạng.
2.7 Được ứng dụng ở đâu ?
Có 3 vùng chức năng chính bên trong kiến trúc POP: tập hợp truy nhập, backbone lõi
(gồm router Internet) và server. Mỗi vùng chức năng được thực hiện với những tập hợp thiết
bị mạng riêng lẻ. Kiến trúc như vậy thích hợp cho POP lớn với nhiều truy nhập, kết nối
backbone và qui hoạch cho sự phát triển lớn.
Đối với POP nhỏ hơn, yêu cầu mở rộng không cấp thiết thì sự riêng lẻ như vậy không
hiệu quả chi phí nhất bởi vì số lượng kết nối không cân bằng với lượng thiết bị mạng của mỗi
vùng chức năng trong 3 vùng chức năng đó. Cisco 7609 hỗ trợ nhiều chức năng, hiệu quả chi
phí thiết bị, có thể hỗ trợ nhiều yêu cầu kết nối, môi trường truyền và tốc độ giao diện.
2.8 Tập hợp dịch vụ metro
Tập hợp dịch vụ metro là tập hợp truy nhập trong mạng MAN, mạng metro trong khu vực
thành phố tập trung doanh nghiệp và thương mại cao trong khu vực địa lí nhỏ. Tập trung tiêu
thụ cao cho phép mạng có dịch vụ tốc độ cao, chi phí thấp, kĩ thuật truyền dẫn quang, đáp
ứng sự phát triển dịch vụ mạng metro như tăng khoảng cách sợi quang, loại bỏ yêu cầu trạm
lặp. SP bắt đầu cung cấp dịch vụ GE qua sợi quang bên trong khu vực metro từ thiết bị khách
hàng đến POP của SP, ưu điểm là kĩ thuật đơn giản hơn, băng thông cao hơn, thiết bị rìa ít tốn
kém hơn - giao diện GE thay cho giao diện SDH. Khách hàng có thể sử dụng dịch vụ GE này

để truy cập Internet hay kết nối đến vị trí khác của họ trong cùng khu vực metro hay qua một
khoảng cách xa sử dụng backbone longhaul của SP. Cisco 7609 có thể hỗ trợ các đặc điểm
- 25 -