CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS

1681

1

1. Khái niệm chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS

MPLS là một công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp ba và chuyển mạch lớp hai, cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi (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  ra quyết định theo nội dung nhãn tốt hơn việc định tuyến phức tạp theo địa chỉ IP đích. MPLS kết nối tính thực thi và khả năng chuyển mạch lớp hai với định tuyến lớp ba. Cho phép các ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau mà không cần phải bỏ đi cơ sở hạ tầng sẵn có. Cấu trúc MPLS có tính mềm dẻo trong bất kỳ sự phối hợp với công nghệ lớp hai nào.

MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch cụ 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.

2. MPLS trong IGP

Một giao thức định tuyến nội IGP bất kỳ có thể được chọn để chạy định tuyến lớp 3 giữa các router MPLS backbone. Giao thức này có thể là RIP, OSPF, EIGRP hay IS-IS để từ đó hình thành nên bảng định tuyến RIB. Sau đó là đến phần hoạt động của MPLS.

Qui tắc hoạt động khá đơn giản. Đầu tiên gói tin gửi từ CE đến ingress PE sẽ được tạo FEC và gán nhãn. Mỗi router sẽ tự sinh ra một nhãn local để gán cho mỗi prefix địa chỉ có trong bảng RIB, thông tin này được đưa vào bảng LIB. Dựa vào giao thức LDP, mối quan hệ hàng xóm (neighbor) hay chia sẻ (peer) giữa các router được hình thành, nhãn local sẽ được quảng bá cho tất cả các router peer và thông tin này được lưu trong bảng FIB. Tham khảo nội dung của bảng LIB và FIB, một router sẽ tự chọn ra một next hop tức outbound interface thích hợp để chuyển tiếp gói tin. Ở mỗi router trung chuyển, nhãn có thể được thêm vào (push), được gỡ ra (pop) hoặc được hoán đổi (swap).

3. Ý nghĩa LSP và LDP trong việc thực hiện trao đổi nhãn

       MPLS hoạt động trong lõi của mạng IP. Các Router trong lõi phải enable MPLS trên từng cổng giao tiếp. Nhãn được gắn thêm vào gói IP khi gói đi vào mạng MPLS và được tách ra khi gói tin ra khỏi mạng MPLS. Nhãn (Label) được chèn vào giữa Header lớp ba và Header lớp hai. MPLS tập trung vào quá trình hoán đổi nhãn (Label Swapping) trong quá trình gói tin đi qua các router trung gian trong mạng lõi. 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 loại. Một là, các giao tiếp dùng chung giá trị nhãn (per-platform label space). Hai là, mỗi giao tiếp mang giá trị nhãn riêng, (Per-interface Label Space).

– Bộ định tuyến chuyển nhãn (LSR – 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.

Hình 1: Quá trình thay đổi nhãn trong MPLS

4.Phân phối nhãn

Các gói IP được gắn nhãn ở biên mạng và nhãn đó được dùng qua vùng để chuyển gói. Làm cách nào để router biên biết được phải gắn nhãn nào cho gói, và bằng cách nào router bên trong biết cách chuyển tiếp gói dựa trên nhãn? Câu trả lời là thông qua thông tin ghép nhãn được tạo bằng các giao thức ghép nhãn.

Cisco thực hiện hai giao thức ghép nhãn để ghép các tiền tố IP với các nhãn MPLS: Giao thức  phân phối nhãn TDP, là giao thức của Cisco và giao thức phân phối nhãn LDP, là chuẩn của IETF.

LDP (Label Distribution Protocol): Là giao thức phân phối nhãn được dùng để gán nhãn và thiết lập các LSP thông qua mạng MPLS.

LDP hay TDP hoạt động giữa các router chạy MPLS để phân phối thông tin ghép nhãn. Khi một router cấu hình MPLS, cấu trúc cơ sở thông tin nhãn (LIB) được tạo ra trong router. Lúc này, mỗi tiền tố IP trong bảng định tuyến được gán một nhãn MPLS và thông tin liên kết được lưu trong LIB. LDP hay TDP dùng để phân phối thông tin ghép nhãn/tiền tố IP tới tất cả các router MPLS láng giềng.

Các router láng giềng lưu trữ thông tin ghép nhãn trong LFIB (cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn) nếu thông tin ghép nhãn từ láng giềng xuôi dòng, nghĩa là thông tin này đến từ láng giềng được dùng như là chặng kế IGP để đến đích. Thông tin ghép nhãn từ router chặng kế và ghép nhãn cục bộ được đưa vào LFIB.

Nếu không có thông tin ghép nhãn từ router chặng kế, trong LFIB đánh dấu tiền tố đó là không gắn nhãn, Router sẽ chuyển tiếp gói không dùng nhãn. Nếu mạng kết nối trực tiếp với router, LFIB gán nhãn null cho tiền tố; điều này cho router biết rằng cần thiết phải chuyển tiếp IP cho gói.

LDP là giao thức phân phối nhãn phổ biến nhất hiện nay trên các Router của các hãng sản xuất khác nhau.TDP là giao thức chuẩn đóng, chỉ có trên các Router của Cisco. Do đó, khi cấu hình nên dùng giao thức LDP để có thể sử dụng Router Cisco và Router Non-Cisco trong cùng MPLS Domain được, nhằm nâng tính linh động của hệ thống mạng. Gán giao thức phân phối nhãn toàn cục cho MPLS Router:

Router(config)#mpls label protocol {ldp|tdp}

Hoặc cũng có thể gán cho từng giao tiếp:

Router(config-if)#mpls label protocol {ldp|tdp}

Cầu hình trên cổng giao tiếp sẽ ghi đè lên toàn cục (global mode) trước đó nếu có. TDP dùng TCP Port 711, LDP dùng TCP Port 646. Có 4 loại thông điệp LDP:

– Discovery :Quảngbá và chấp nhận sự có mặt của LSR trong mạng.

– Session: Thiết lập, bảo dưỡng vả hủy phiên làm việc giữa các LSR.

– Advertisement: Quảng cáo ánh xạ nhãn tới FEC.

– Notification: Báo hiệu lỗi

Cau hinh MPLS tren GNS3