I s s É nhà xuất bản t h ỏn g tin và truyền thông chuyển mạch nhãN

Chương 2: Lý thuyết cơ bản của chuyển mạch nhãn
43
Mạng chuyển mạch nhãn được tổ chức thành các vùng chuyển mạch nhãn. Các vùng 
thuộc về một ISP hoặc một công ty riêng và giao tiếp với nhau bằng các thỏa thuận.
Ta xét hình 2.17, 2.18, 2.19 có các nút người dùng là 172.16.1.1 (ngược dòng) và
172.16.2.1 (xuôi dòng). Theo dòng dữ liệu từ nút 172.16.1.1 đến nút 172.16.2.1, LSR A là 
nút ngõ vào, LSR 
c 
là nút ngõ ra. LSR B được gọi là LSR chuyển tiếp, LSR nội hay LSR 
lõi. Các hình này chi ra cách mà các nút biết được địa chi 172.16.2.1 bằng cách sử dụng 
giao thức định tuyến như OSPF, BGP để quảng cáo nhãn (hình 2.17) hay dùng giao thức 
phân phối nhãn LDP theo yêu cầu (hình 2.18) hoặc không theo yêu cầu (hình 2.19). Kết quả 
là các nút đều biết về địa chỉ 172.16.2.1 và cách để đi đến nút đó. Thông tin này sẽ được giữ 
trong cơ sở thông tin nhãn.
Hình 2.18: Liên kết nhãn theo yêu cầu.
172.16.1.1 
A
B
C
172.16.2.1
1. Yêu cầu
2. Gán nhãn 21
3. Yêu cầu 
4. Gán nhãn 30
5. Yêu cầu 
6. Gán nhãn 21
7. Yêu càu 
8. Gán nhãn 55
Hình 2.19: Liên kết nhãn không theo yêu cầu.
172.16.1.1 
A 
B 
• c
172.16.2.1
I 
al-----1b 
dl----- 1a 
cl----- 1d 
al----- h 
I
Gán nhản 55
Gán nhãn 21
Gán nhãn 30
Gán nhãn 21
Chúng ta xét hai kịch bản trong việc ấn định nhãn của giao thức LDP. Hình 2.18 minh 
họa hoạt động phân phối nhãn theo yêu cầu (solicited hoặc downstream-on-demand). Bản 
tin yêu cầu nhãn được gửi đi trước khi bản tin liên kết thật sự được gửi.
Hình 2.19 là một ví dụ về liên kết nhãn không theo yêu cầu (unsolicited), ở đây nút 
xuôi dòng ở bên phải hình gửi bản tin liên kết đến các nút ngược dòng, và chúng tiếp tục gừi

44
Chuyển mạch nhân đa giao thức MPLS
đến các nút ngược dòng kế tiếp ừong vùng chuyển mạch nhãn. Các nút ngược dòng không 
yêu cầu liên kết nhưng lại nhận các liên kết một cách tự do.
2.4.5.4. Chuyển đổi nhăn
Giá trị nhãn bị thay đổi khi gói dữ liệu truyền qua vùng chuyển mạch nhãn. Thông 
thường mỗi LSR nhận được một gói tin vào và thay đổi giả trị của nhân trước khi gửi gói 
đển nút kế tiếp trong lộ trình.
Hình 2.20: Bảng đầu vào LS cho một LSR giừa 2 người dùng.
172.16.1.1 
A
B
C
172.16.2.1
IN
OUT
C.55
172.16.2.1
IN
OUT
d.21
a.55
IN
OUT
b.21
d.30
IN
OUT
a.30
C.21
IP
OUT
172.16.2.1
a.21
Chúng ta cần quan tâm các điểm sau. Thứ nhất, phải có một phương tiện để liên kết 
các nhãn với FEC, và sự kết hợp này phải được thực hiện tại mỗi thiết bị tham gia vào LSP 
tò đàu cuối đến đầu cuối. Thứ hai, trong ví dụ này, nhãn chi có ý nghĩa cục bộ trong giao 
diện ngõ ra của người gửi với giao diện ngõ vào của người nhận. Như vậy, nhãn có thể được 
sử dụng lại tại mỗi giao diện trong bộ chuyển mạch hay thiết bị người dùng. Sự lựa chọn các 
nhãn là một vấn đề giữa các chuyển mạch gần kề. Ví dụ, nhãn 21 được sử dụng hai lần, giữa
172.16.1.1 và chuyển mạch A, và giữa chuyển mạch B và chuyển mạch c . Thứ ba, việc liên 
kết nhãn chi xảy ra theo một hướng. Sử dụng chuyển mạch nhãn theo hai hướng thì một kết 
nối hai hướng phải được lập cho mỗi hướng của kết nối.
Lưu ý chuyển mạch nhãn chi dùng các giao thức phân bố thông tin đinh tuyến để 
phân bố thông tin kết hợp nhãn là không thể. Một cách khác là phân bố thông tin kết hợp 
nhãn bằng các giao thức riêng.
Nhưng nó có mặt hạn chế, đó là khó tránh hoàn toàn hiện tượng tranh chấp, bạn có 
thể kết thúc trong tình huống khi mà một LSR có thông tin kết hợp nhãn (giữa nhãn và FEC) 
nhưng không có thông tin định tuyên (FEC và ừạm kế tiếp) cần để sử dụng thông tin kết 
hợp nhãn và ngược lại, vì hai giao thức này không liên quan đến nhau.
Một nhược điêm khác của nghiên cửu này là nó phải đưa ra một giao thức mới cho hệ 
thống, sẽ làm tăng độ phức tạp cùa hệ thống.
Nêu thành phân điêu khiên chuyên mạch nhãn chi sừ dụng một giao thức phân bố 
nhãn, thi nó sẽ khó mà làm sự phân bô thông tin kêt hợp nhãn nhất quán với sự phân bố của 
thông tin đmh tuyên. Đê thây điêu này thì chủng ta xem xét các giao thức định tuyến, trong 
khi một vài giao thức trao đôi thông tin định tuyến dựa trên sự cập nhật dần dần và bất buộc 
phúc đáp (như là BGP), còn các giao thức khác sử dụng sự “làm tươi” (refresh) một cách 
tuần hoàn của thông tin định tuyến (như PIM).

Chương 2: Lý thuyết cơ bản của chuyển mạch nhãn
45
Một cách để tránh sự mất thống nhất này là có nhiều hơn một giao thức phân bố thông 
tin nhãn. Với phương pháp này bạn có thể tạo một giao thức phân bố nhãn để sử dụng liên 
kết với OSPF và sẽ dựa trên sự cập nhật dần dần và bắt buộc phúc đáp, trong khi đó tạo một 
giao thức khác để dùng liên kết với PIM và sẽ dựa trên sự làm tươi một cách tuần hoàn của 
thông tin két hợp. Mặt dù điều này giải quyết vấn đề nhất quán phân bố cùa thông tin kết hợp 
nhãn, nó sẽ đưa ra nhiều giao thức cho hệ thống và sẽ làm tăng sự phức tạp của hệ thống.
Dựa vào những thảo luận ở trên, ta thấy sự chọn đặt thông tin kết hợp nhãn vào các 
giao thức định tuyến sẽ được xem xét trong các trường hợp khả thi, việc sử dụng thêm các 
giao thức chi được dùng khi mà trường hợp đặt vào các giao thức định tuyến không khả thi.
2.4.6. Điều khiển “định tuyến tức thời”
Ỏ đây chúng ta sử dụng thuật ngừ “định tuyến tức thời” để nói tới tình huống trong 
một mạng có thông tin định tuyến thay đổi. Tại thời điểm đó, thông tin ờ tại các nút khác 
nhau có thể tạm thời không nhất quán. Những tình huống này thường xảy ra khi có sự cố 
trên đường kết nối hay trên router hay cả hai.
Mặc dù tất cả các giao thức định tuyến được sử dụng bời thành phần định tuyến 
truyền thống đảm bảo đường dẫn không bị lặp vòng trong trạng thái ổn định, hầu hết chúng 
(trừ EIGRP) không thể đảm bảo đường dẫn không bị lặp vòng trong quá trình định tuyến tức 
thời. Rõ ràng, nếu sử dụng những giao thức đó trong thành phần điều khiển của chuyển 
mạch nhãn thì cũng không thể thay đổi tình huống này. Do đó, chuyển mạch nhãn, giống 
như kiểu định tuyến truyền thống, cần phải có cơ chế để khắc phục tình trạng lặp vòng trong 
quá trinh định tuyến tức thời.
Ảnh hường lớn nhất của định tuyến lặp vòng là sự tiêu tốn quá mức tài nguyên mạng 
(như bộ đệm của router, CPU của router, băng thông) của gói bị lặp, và sẽ dẫn đến việc 
thiếu tài nguyên để phục vụ các gói tin khác. Sự thiệt hại đặc biệt lớn cho toàn hệ thống là 
việc thiếu tài nguyên để xử lý các gói tin mang thông tin định tuyến (lưu lượng điều khiển). 
Tổi thiểu nó cũng sẽ làm chậm lại sự ổn định của hệ thống định tuyến, làm kéo dài quá trình 
định tuyến tức thời và quá trình định tuyến lặp vòng, sẽ làm cho sự việc càng thêm tệ.
Một cách để khắc phục tình trạng lặp vòng trong quá trình định tuyến tức thời là phải đảm 
bảo rằng khi tình trạng lặp vòng xảy ra thì không có lưu lượng nào đi vào vòng lặp đó, ta gọi cơ 
chế này là ngăn lặp vòng. Một cách khác là cho phép lưu lượng đi vào vòng lặp đó nhưng hạn 
chế số lượng tài nguyên mà lưu lượng đó sử dụng, ta gọi cơ chế này là làm nhẹ lặp vòng.
Nếu tất cả các yếu tổ khác tương đương thì ngăn lặp vòng có thể xem là hợp lý hơn 
làm nhẹ lặp vòng. Nhưng hầu hết các yếu tố thường không tương đương. Khi so sánh hai cơ 
chế, chúng ta cần xem những điều sau: (a) tổng các lưu lượng điều khiển thêm vào, (b) vấn 
đề phát triển, (c) ảnh hưởng tiêu cực của các cơ chế đó lên các lưu lượng không bị lặp, và 
(d) khả năng cản các ảnh hường tiêu cực của luồng lưu lượng bị lặp lên lưu lượng không bị 
lặp (và đặc biệt lên lưu lượng điều khiển).
Định tuyến truyền thống sừ dụng cơ chế làm nhẹ lặp vòng để đối phó với ảnh hường 
của tình trạng lặp vòng. Cơ chế làm nhẹ lặp vòng sử dụng thời gian “sổng” của gói tin, nó 
nằm trong trường T im e to L iv e (TTL) trong tiêu đề (header) lớp mạng. Một router mà định 
tuyến gói này sẽ trừ trường này đi 1, nếu một router nhận một gói cỏ trường TTL bằng 0 thì 
nó sẽ loại bỏ gói này. Sử dụng cơ chế này thì một gói tin sẽ không sừ dụng quá mức tài 
nguyên mạng khi nó vào vòng lặp.

46
Chuyển mạch 
nhãn 
đa giao thức MPLS
Bởi vì đường dẫn định tuyến của một gói tin có thể bao gồm các LSR và router truyền 
thống, điều quan trọng là C0 chế được sừ dụng bởi LSR để đổi phó với định tuyến vòng phải 
cùng tồn tại và cùng cộng tác với cơ chế được sử dụng bởi thành phần định tuyến truyên 
thống, thực tế thì cơ chế của LSR phải cùng tồn tại và hợp tác với cơ chế thời gian sống.
Một cách để cho cơ chế của LSR cùng tồn tại và cộng tác với cơ chế thời gian sống là 
LSR cũng dùng cơ chế thời gian sống. Nhưng điều này rất khó để đạt được khi chuyển mạch 
nhãn được sừ dụng ở những kỹ thuật lớp 2 như ATM hay Frame Relay. Bởi vì trong tiêu đề 
của ATM hay Frame Relay không có trường TTL và chuyển mạch (switch) của ATM hay 
Frame Relay không có khả năng xử lý trường TTL ở lớp mạng. Nếu nhãn không được mang 
trong tiêu đề của lớp liên kết mà trong một tiêu đề thêm (shim label), thì có thể thêm trường 
TTL vào header thêm để cho thành phần chuyển mạch nhãn sử dụng cơ chế thời gian sống 
cùng với thành phần định tuyến kiểu truyền thống. Ngoài cách sử dụng TTL để cho cơ chế 
hạn chế lặp vòng, người ta còn sử dụng các cơ chế điều khiển khác để ngăn chặn hay hạn 
chế ỉặp vòng. Chúng ta sẽ khảo sát các cơ chế này ở phần sau.
Một điều phải chú ý là khi mạng không bị mất cấu hỉnh thì lặp vòng là hiện tượng 
nhất thời. Ngoài ra nó còn là sự kiện trong quá trình làm việc của các giao thức định tuyén 
IP như RIP, OSPF, IS-IS, và BGP. Do đó, chúng ta phải chấp nhận rằng việc iặp nhất thời 
có thể xảy ra và cổ đảm bảo rằng hậu quả để lại không quá nghiêm trọng.
2.5. THIÉT BỊ Ở RÌA
Chúng ta đã mô tả cách một LSR định tuyến gói tin có mang nhãn. Nhưng những gỏi 
tin đó lấy nhãn của chúng lần đầu tiên như thế nào? Việc biến những gói không nhãn thành 
gói có nhãn và ngược lại là công việc của các LSR ở rìa (edge LSR).
Có thể nghĩ một LSR ở rìa như là một thiết bị có thành phàn định tuyến và điều khiển 
của cả hai chuyển mạch nhãn và định tuyến kiểu truyền thống. Khi một LSR nhận một gói 
mà không có nhãn, nó sẽ sử dụng thành phần định tuyến kiểu truyền thống để xác định FEC 
của gói tin này và địa chi trạm kế mà gói này phải đi đến. Nếu trạm kế là một LSR thì nó sẽ 
sử dụng thành phần định tuyến nhãn để xác định nhãn cần thiết để đưa vào gói tin. Ngược lại, 
khi nó nhận một gói có nhãn, LSR sẽ dùng thành phần định tuyến chuyển mạch nhãn để xác 
định FEC và trạm kế mà gói phái đi đến, nếu trạm này không phải là LSR thi nó loại bỏ nhãn 
khỏi gói vả sử dụng thành phần định tuyến truyền thống để đưa gói tin đến tiạm cần đ ó i
Vì cả hai LSR và thành phân định tuyên truyên thống đều sử '<ỉụng chung tập giao 
thức định tuyến nên việc làm chung với nhau cùa thành phần điều khiển cua hai loại khá dễ 
dàng. Chi có một việc yêu cầu thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn là xác định trạm kế 
tiếp có là LSR hay không.
Trong một vài tmòmg hợp, một host có thể có chức năng như một th iá bị ờ ria. Bởi vì 
host không có chạy các giao thức định tuyến, phải có vài thay đồi để một host có thể tao gói 
có nhãn.
2.6. QỤAN HỆ GIỮA CHUYÊN MẠCH NHÃN VÀ VIỆC ĐỊNH TUYÉN, ĐÁNH ĐỊA 
CHÍ LỚP MẠNG
Chuyên mạch nhan thay thế các thuật toán định tuyến được sử dụng bời các chức 
năng định tuyên băng một thành phần định tuyến duy nhẩt. Chuyển mạch nhãn không thay

Chương 2: Lý thuyết cơ bản của chuyển mạch nhãn
47
thế các thủ tục để thiết lập và duy trì thông tin định tuyến như OSPF, BGP,... Cũng như 
vậy, chuyển mạch nhãn cũng không thay thế sự cần thiết của địa chi lớp mạng (ví dụ IP) vi 
thông tin địa chi lớp mạng là thông tin cần thiết để tạo nên thông tin định tuyến.
Vậy chuyển mạch nhân gắn vào chỗ nào trong mô hình 7 lớp OSI? Để trả lời câu hỏi 
này ta hãy xem xét thấy nó không thể đưa vào lớp 2 (lớp liên kết) vì chuyển mạch nhãn độc 
lập với các kỹ thuật lớp 2 (chúng ta có thể dùng chuyển mạch nhãn cho ATM, cho Ethernet, 
cho point-to-point,...)- Chuyển mạch nhãn cũng không tạo thành lớp 3 vì nó không có định 
tuyến và địa chi riêng cho nó, mà nó cũng không có khuôn dạng xác định để vận chuyển 
dữ liệu cho các lớp trên. Vậy chuyển mạch nhãn không thể đưa vào mô hình 7 lớp OSI.
2.7. 
CHUYÊN 
M ẠCH IP
Trong phần này, chúng ta sẽ khảo sát một trong những nghiên cứu về chuyển mạch 
nhãn tiêu biểu đó là IP Switching. Một thiết bị riêng sử dụng cho kỹ thuật này được gọi là 
“chuyển mạch IP”(IP Switch), đây là tên gọi được đặt bởi công ty Ipsilon.
Một ừong những điểm đặc sắc trong nghiên cứu của-công ty ỉpsiỉon về chuyển mạch 
nhãn là họ không những định nghĩa một giao thức phân bổ nhãn (giống như các nghiên cứu 
khác) mà còn có một giao thức quản lý switch. Giao thức này có tên là GSMP (General 
Switch Management Protocol) cho phép một ATM switch có thể được điều khiển bời một 
“bộ điều khiển IP Switch” và biến thành một IP Switch. GSMP là một giao thức kiểu chủ tớ 
khá đơn giản với phần tớ nằm trên phần cứng ATM và phần chủ chạy trên bộ điều khiển IP 
Switch. Chi có phần tớ mới biết rõ về phần cứng ATM.
Ngoài GSMP, Ipsilon còn định nghĩa một giao thức kết hợp nhãn được gọi là Ipsilon 
Flow Management Protocol (IFMP), chi tiết của giao thức này sẽ được xét sau. Sau đây 
chúng ta sẽ xem xét kỹ về kỹ thuật IP Switch, bắt đầu bằng nghiên cứu tổng thể sau đó sẽ đi 
vào các giao thức chính.
2.7.1. 
Tổng quan về chuyển mạch IP
Ở phần trước, chúng ta đã thấy rằng kiểu IP trên ATM thì phức tạp và không hiệu 
quả, những kiểu đó gồm hai phần, đầu tiên là báo hiệu và định tuyến của ATM Forum, phần 
trên nó là định tuyến IP và sự phân giải địa chi. IP Switching giống với các nghiên cứu 
chuyển mạch nhãn khác là chi sử dụng thành phần IP cộng thôn một giao thức kết hợp nhãn 
(trong trường hợp này là IFMP) để cho phép định tuyến IP ưên phần cứng ATM. Nghiên 
cứu này hoàn toàn loại bỏ phần điều khiển của ATM và cả sự cần thiết chấp nhận giữa IP và 
thành phần điều khiển ATM.
Hình 2.21 cho thấy sự tách biệt khỏi phần điều khiển của ATM và những lớp ánh xạ 
giữa ATM và IP. Ở hình 2.21(a), chúng ta thấy những lớp của phần mềm điều khiển cần để 
điều khiển phần cứng ATM và những protocol cẩn để chuyển đổi giữa IP và phần điều 
khiển ATM. Hỉnh 2.21(b) chi ra một kiểu đom giản của kiến trúc IP Switching: IP được hỗ 
trợ bởi một giao thức kết hợp nhãn (IFMP) điều khiển trực tiếp phần cứng ATM. Chú ý rằng 
hình này có thê áp dụng cho những nghiên cứu chuyên mạch nhàn khác như Tag Switching 
hay MPLS.
Mục tiêu cơ bản của IP Switching là kết hợp ATM switch và định tuyến IP một cách 
đơn giản và hiệu quà, còn một sổ mục tiêu khác là gồm khả năng xây dựng những sản phẩm

48
Chuyền mạch nhãn đa giao thức MPLS
định tuyến IP hiệu quả và giá rẻ, và nó còn giúp giải quyết vấn đề phát triển như đã nói ở 
trước. Một hệ quả của việc tách rời khỏi phần điều khiển ATM ỉà những IP Switch có thê 
kết nối trực tiếp với những IP Switch khác, nó còn có thể kết nối xuyên qua các “đảm mây” 
ATM switch nhờ sử dụng các mạch ảo.

tải về 7.1 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: