MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: MPLS và mô hình tham chiếu OSI...1
Hình 1.2: So sánh giữa chuyển tiếp IP và chuyển tiếp MPLS...2
Hình 1.3: Miền MPLS...3
Hình 1.4: Đường lên và đường xuống LSR...3
Hình 1.5: Lớp chuyển tiếp tương đương trong MPLS...4
Hình 1.6: Ngăn xếp nhãn...4
Hình 1.7: Đường chuyển mạch nhãn LSP...5
Hình 1.8: Phân cấp LSP trong MPLS...6
Hình 1.9: Gói IP đi qua mạng MPLS...6
Hình 1.10: Định dạng một thực thể trong ngăn xếp nhãn MPLS...7
Hình 1.11: Tiêu đề shim được đệm vào giữa tiêu đề lớp 2 và lớp 3...8
Hình 1.12: Nhãn trong chế độ ATM...8
Hình 1.13: Đóng gói có nhãn trên liên kết ATM...9
Hình 1.14: Cấu trúc của LER và transit-LSR...10
Hình 1.15: Một NHLFE...11
Hình 1.16: Bên trong mặt phẳng chuyển tiếp MPLS...13
Hình 1.17: Định tuyến ràng buộc...14
Hình 1.18: Phân phối nhãn không cần yêu cầu ...15
Hình 1.19: Phân phối nhãn gắn kết Nhãn-FEC...16
Hình 1.20: Duy trì nhãn tự do...16
Hình 1.21: Duy trì nhãn bảo thủ...17
Hình 1.22: Điều khiển độc lập...18
Hình 1.23: Điều khiển tuần tự...18
Hình 1.24: Vùng hoạt động của LDP...18
Hình 1.25: Trao đổi thông điệp LDP...19
Hình 1.26: LDP Hearder...20
Hình 1.28: LDP chế độ điều khiển theo yêu cầu...23
Hình 1.29: Thiết lập LSP và CR-LD...25
Hình 1.30: Thiết lập LSP với RSVP-TE...28
Hình 1.31: Nội dung bản tin BGP Update...30
Hình 1.32: BGP phân phối nhãn qua nhiều Autonomous System....31
Hình 2.1: Nhiều luồng cho mỗi lớp lưu lượng...36
Hình 2.2: Hàng đợi CQ...36
Hình 2.3: Hàng đợi PQ...37
Hình 2.4: Giải thuật thùng dò...37
Hình 2.5: Giải thuật thùng token...38
Hình 2.6: Mô hình xếp chồng...39
Hình 2.7: Băng thông khả dụng ứng với từng mức ưu tiên...44
Hình 2.8: Xem xét các ràng buộc khống chế...46
Hình 2.9: Xem xét tài nguyên khả dụng...47
Hình 2.10: Chọn đường tốt nhất...47
Hình 2.11: Mô hình MAKAM...50
Hình 2.12: Mô hình Haskin...51
Hình 2.13: Mô hình Shortest-Dynamic...52
Hình 2.14: Mô hình Simple_Dynamic...53
Hình 3.1: Tổng quan về NS dưới góc độ người dùng...55
Hình 3.4: C++ và OTcl: Sự đối ngẫu...57
Hình 3.5: TclCL hoạt động như liên kết giữa A và B...58
Hình 3.6: Mô hình mạng ...59
Hình 3.7: Lịch trình mô phỏng ...60
Hình 3.8: Đồ thị Xgraph...61
Hình 3.9: Báo hiệu thiết lập đường làm việc và bảo vệ...62
Hình 3.10: Sử đường làm việc ER=1_3_5_7_9...63
Hình 3.11: Phát hiện lỗi ...63
Hình 3.12: Chuyển sang đường bảo vệ...64
Hình 3.13: Lỗi đã được khôi phục...64
Hình 3.14: Chuyển lưu lượng trở lại đường làm việc...65
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM Asynchronous Transfer Mode Truyền dẫn không đồng bộ BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên
CLIP Classical IP IP trên ATM
CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức
CR-LDP Constrained Routing - LDP Định tuyến cưỡng bức - LDP CR-LSP Constrained Routing - LSP Định tuyến cưỡng bức - LSP CSPF Constrained Shortest Path First SPF cưỡng bức
DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ được phân biệt
ER Explicit Routing Định tuyến hiện
FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương
FR Frame Relay Chuyển tiếp khung
GMPLS Generalized Multiprotocol Label Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát.
IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IPOA IP over ATM IP trên ATM
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LANE LAN Emulation Mô phỏng LAN
LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn
LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên nhãn
LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn
LIS Logical IP Subnet Mạng con IP logic
LSFT Label Switching Forwarding Table Bảng chuyển tiếp nhãn
LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn
LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch
nhãn
MG Media Gateway Cổng đa phương tiện
MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế
OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất đầu tiên
PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm
PSTN Public Switch Telephone Network Mạng thoại chuyển mạch công cộng
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RESV Resevation Bản tin dành trước
RFC Request For Comment Yêu cầu ý kiến
RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên
SG Signaling Gateway Cổng báo hiệu
SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ SNMP Simple Network Management
Protocol
Giao thức quản lý mạng đơn
SONET Synchronous Optical Network Mạng truyền dẫn quang đổng bộ
SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiên
STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu
TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn
TGW Traffic Gateway Cổng lưu lượng
TLV Type-Leng-Value Kiểu-Chiều dài-Giá trị
ToS Type of Service Kiểu dịch vụ
TTL Time To Live Thời gian sống
UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu
VC Virtual Circuit Kênh ảo
VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo
VNPT Vietnam Post&Telecommunications Tổng công ty BCVT Việt Nam
VP Virtual Path Đường ảo
VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
MỞ ĐẦU
Sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ IP và sự bùng nổ Internet đã dẫn đến một loạt thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai thác. Lưu lượng lớn nhất hiện nay trên mạng trục là lưu lượng IP. Giao thức IP thống trị toàn bộ các giao thức lớp mạng, hệ quả là tất cả các xu hướng phát triển công nghệ lớp dưới đều hỗ trợ IP. Nhu cầu thị trường cấp bách cho mạng tốc độ cao với chi phí thấp là cơ sở cho một loạt các công nghệ mới ra đời, trong đó có MPLS.
Những năm gần đây là khoảng thời gian mà công nghệ MPLS đã chứng minh được tính ứng dụng thực tiễn các tính năng vượt trội của nó so với các công nghệ chuyển mạch truyền thống khác như ATM. Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam đã lựa chọn IP/MPLS làm công nghệ cho lớp truyền tải mạng NGN đang triển khai trên phạm vi toàn quốc. Một trong những ưu điểm lớn nhất của MPLS là ở khả năng thực hiện kỹ thuật lưu lượng. Đây cũng là đối tượng nghiên cứu chính của đồ án tốt nghiệp này.
Đề tài được tổ chức thành 3 chương với các nội dung chính như sau:
Chương 1- Tổng quan về chuyển mạch nhãn đa giao thức: giới thiệu tổng quan công nghệ MPLS, các khái niệm cơ bản, kiến trúc chức năng và cơ chế hoạt động của MPLS, các kỹ thuật định tuyến được hỗ trợ bởi MPLS, chế độ báo hiệu và một số giao thức báo hiệu phân phối nhãn của MPLS.
Chương 2- Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS và cơ chế bảo vệ khôi phục đường: Trình bày các khái niệm và mục tiêu của kỹ thuật lưu lượng, khả năng và các cơ chế thực hiện kỹ thuật lưu lượng của MPLS. Nội dung tập trung vào vấn đề ánh xạ lưu lượng lên topology vật lý, tức là tính toán đường đi tốt nhất qua mạng của lưu lượng sao cho mạng hoạt động hiệu quả và tin cậy nhất. Các vấn đề bảo vệ khôi phục đường – một trong những nhiệm vụ của kỹ thuật lưu lượng cũng được trình bày trong chương này.
Chương 3- Xây dựng chương trình mô phỏng MPLS-TE: Trình bày kết quả thực hiện mô phỏng MPLS-TE trên máy tính với phần mềm NS-2 để làm rõ cơ chế thực hiện kỹ thuật lưu lượng của MPLS. Mô hình bảo vệ khôi phục lưu lượng của MPLS cũng được mô phỏng trong phần này.
Em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy cô để hoàn thành thêm kiến thức trong lĩnh vực này. Qua đây, em xin gửi lời cám ơn đến TS Nguyễn Tiến Ban, giáo viên hướng dẫn đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.
Hà nội, tháng 11 năm 2008
Sinh viên
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC
1.1 Giới thiệu
MPLS là viết tắt của “Muti-Protocol Label Switching”. Thuật ngữ Muti-Protocol để nhấn mạnh rằng công nghệ này áp dụng cho được tất cả các giao thức lớp mạng chứ không phải chỉ riêng cho IP. MPLS hoạt động tốt trên bất kì các giao thức lớp liên kết nào. Đây là một công nghệ lai kết hợp những đặc tính tốt nhất của định tuyến lớp 3 (Layer 3 routing) và chuyển mạch lớp 2 (Layer 2 swithching) (hình 1.1).
Trong mạng chuyển mạch kênh, tính thông minh chủ yếu tập trung ở mạng lõi (core). Tất cả những thiết bị thông minh đều đặt trong mạng lõi như các tổng đài toll, transit, MSC…Các thiết bị kém thông minh hơn thì đặt bên trong mạng biên(egde), ví dụ như các tổng đài nội hay, truy nhập….
Trong mạng gói IP, tính thông minh càng đưa ra biên thì mạng càng hoạt động tốt. Tất cả các bộ định tuyến đều phải làm hai nhiệm vụ là định tuyến và chuyển mạch. Đây là ưu điểm nhưng cũng là nhược điểm của IP.
Quan điểm của MPLS là tính thông minh càng đưa ra biên thì mạng càng hoạt động tốt. Lý do là những thành phần ở mạng lõi phải chịu tải rất cao. Thành phần mạng lõi nên có độ thông minh thấp và năng lực chuyển tải cao. MPLS phân tách hai chức năng định tuyến và chuyển mạch: Các bộ định tuyến ở biên thực hiện định tuyến và gắn nhãn (label) cho gói. Còn các bộ định tuyến ở mạng lõi chỉ tập trung làm nhiệm vụ chuyển tiếp gói với tốc độ cao dựa vào nhãn. Tính thông minh được đẩy ra ngoài biên là một trong những ưu điểm lớn nhất của MPLS.
MPLS được xem như là một công nghệ lớp đệm (shim layer), nó nằm trên lớp 2 những dưới lớp 3 vì vậy đôi khi người ta còn gọi là lớp 2,5 (hình 1.2).
Nguyên lý chung của MPLS là tất cả các gọi IP sẽ được gắn nhãn (label) và chuyển tiếp theo một đường dẫn LSP (Label Switch Path). Các bộ định tuyến trên đường dẫn chỉ căn cứ vào nội dung của nhãn để thực hiện quyết định chuyển tiếp gói mà không cần phải kiểm tra tiêu đề IP.
Hình 1.2: So sánh giữa chuyển tiếp IP và chuyển tiếp MPLS
1.2 Các khái niệm cơ bản trong MPLS
1.2.1 Miền MPLS
RFC 3031 mô tả miền MPLS là “một tập các nút trong mạng thực hiện hoạt động định tuyến và chuyển tiếp MPLS”. Một miền MPLS thường được quản lý và điều khiển bởi một nhà quản trị.
Miền MPLS được chia thành 2 phần: phần mạng lõi (core) và phần mạng biên (edge). Các nút thuộc miền MPLS được gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch Router). Các nút ở phần mạng lõi được gọi là transit-LSR hay core-LSR (thường được gọi tắt là LSR). Các nút ở biên được gọi là bộ định tuyến biên nhãn LSR (Label Edge Router) (hình 1.3).
Hình 1.3: Miền MPLS
Nếu một LER là nút đầu tiên trên đường đi của một gói xuyên qua miền MPLS thì nó được gọi là LER lối vào (ingress-LER), còn nếu là nút cuối cùng thì nó được gọi là LER lối ra (ergress-LER). Lưu ý là các thuật ngữ này chỉ được áp dụng tùy theo chiều của luồng lưu lượng trong mạng, do vậy một LER có thể là ingress-LER vừa là egress-LER tùy theo các luồng lưu lượng đang xét như hình 1.4.
A là đường lên của B B là đường xuống của A C là đường xuống của B
Và là đường lên của C
Chiều luồng gói
Hình 1.4: Đường lên và đường xuống LSR
Thuật ngữ bộ định tuyến đường lên LSR (LSR) và bộ định tuyến đường xuống LSR (downstream-LSR cũng được dùng, phụ thuộc vào chiều của luồng lưu lượng. Các tài liệu MPLS thường được dùng ký hiệu Ru để biểu thị cho upstream-LSR và dùng ký hiệu Rd để biểu thị cho downstream-LSR.
1.2.2 Lớp chuyển tiếp tương đương
Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equitvalence Class) là một tập các gói được đối xử như nhau bởi một LSR. Như vậy, FEC là một nhóm các gói tin IP được chuyển tiếp trên cùng một đường chuyển mạch nhãn LSP, được đối xử theo cùng một cách thức và có thể ánh xạ vào một nhãn bởi một LSR cho dù chúng có thể khác nhau về thông tin tiêu đề lớp mạng. Hình 1.5 cho thấy các xử lý này.
Label Switching Router(core LSR) Label Edge
Hình 1.5: Lớp chuyển tiếp tương đương trong MPLS
1.2.3 Nhãn và ngăn xếp nhãn
RFC 3031 định nghĩa nhãn là “một bộ nhận dạng có độ dài ngắn và cố định, mang theo ý nghĩa cục bộ dùng để nhận biết một FEC”. Nhãn được “dán” lên một gói để báo cho LSR biết gói này cần đi đâu. Phần nội dung nhãn có độ dài 20 bit không cấu trúc, như vậy số giá trị nhãn có thể có là 2^20 (hơn một triệu giá trị). Giá trị nhãn định nghĩa chỉ mục (index) để dùng trong bảng chuyển tiếp.
Một gói lại có thể được “dán chồng” nhiều nhãn, các nhãn này chứa trong một nơi gọi là ngăn xếp nhãn (label ngăn xếp). Ngăn xếp nhãn là một tập hợp gồm một hoặc nhiều thực thể nhãn tổ chức theo nguyên tắc LIFO (hình 1.6). Tại mỗi chặng trong mạng chỉ xử lý nhãn hiện hành trên đỉnh ngăn xếp. Chính nhãn này sẽ được LSR sử dụng để chuyển tiếp gói.
Thực thể ngăn xếp Thực thể ngăn xếp
Thực thể ngăn xếp Thực thể ngăn xếp
Hình 1.6: Ngăn xếp nhãn
Nếu gói tin chưa có nhãn thì ngăn xếp nhãn là rỗng (độ sâu của ngăn xếp nhãn bằng 0). Nếu ngăn xếp có chiều sâu là d thì mức 1 sẽ là đáy ngăn xếp (bit S trong thực
Mức d Mức d-1 Mức 2 Mức 1 Đỉnh ngăn xếp Đáy ngăn xếp
thể nhãn đặt lên 1) và mức d sẽ là đỉnh của ngăn xếp. Một thực thể nhãn có thể được đặt thêm vào (push) hoặc lấy ra (pop) khỏi ngăn xếp.
1.2.4 Hoán đổi nhãn
Hoán đổi nhãn (Label Swapping) là cách dùng các thủ tục để chuyển tiếp gói. Để chuyển tiếp gói có nhãn, LSR kiểm ra nhãn trên đỉnh ngăn xếp và dùng ánh xạ ILM (Incoming Label Map) để ánh xạ nhãn tới một thực thể chuyển tiếp nhãn NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry). Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói và thực hiện một tác vụ trên ngăn xếp nhãn. Rồi nó mã hóa ngăn xếp nhãn mới vào gói và chuyển gói đi.
Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy ra ở ingress-LER. LER phải phân tích tiêu đề lớp mạng để xác định FEC rồi sử dụng ánh xạ FTN (FEC-to-NHLFE) để ánh xạ FEC vào một NHLFE.
1.2.5 Đường chuyển mạch nhãn LSP
Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) là một đường nối giữa bộ định tuyến lối vào và bộ định tuyến lối ra, được thiết lập bởi các nút MPLS để chuyển các gói đi xuyên qua mạng. Đường dẫn của một LSP qua mạng được định nghĩa bởi sự chuyển đổi giá trị các nhãn ở các LSR dọc theo LSP bằng cách dùng thủ tục hoán đổi nhãn (hình 1.7). Khái niệm LSP tương tự như khái niệm mạch ảo (VC) trong ATM.
Hình 1.7: Đường chuyển mạch nhãn LSP
Kiến trúc MPLS cho phép phân cấp các LSP, tương tự như ATM sử dụng VPI và các VCI để tạo ra các phân cấp kênh ảo (VC) nằm trong đường ảo (VP). Tuy nhiên ATM chỉ hỗ trợ 2 mức phân cấp, trong khi với MPLS thì số mức phân cấp cho phép rất lớn nhờ khả năng chứa được nhiều thực thể nhãn trong ngăn xếp nhãn. Về lý thuyết, giới hạn số lượng nhãn trong ngăn xếp phụ thuộc giá trị MTU (Maximum Transfer
Hình 1.8: Phân cấp LSP trong MPLS
1.2.6 Chuyển gói qua miền MPLS
Sau đây là một ví dụ đơn giản minh họa quá trình truyền gói tin IP đi qua miền MPLS (hình 1.9). Gói tin IP khi đi từ ngoài mạng vào trong miền MPLS được bộ định tuyến A đóng vai trò là một ingress-LER sẽ gán nhãn có giá trị là 6 cho gói IP rồi chuyển tiếp đến bộ định tuyến B. Bộ định tuyến B dựa vào bảng hoán đổi nhãn để kiểm tra nhãn của gói tin. Gói tin thay đổi giá trị nhãn mới là 3 và chuyển tiếp tới bộ định tuyến C. Tại C, việc kiểm tra cũng tương tự như ở B và sẽ hoán đổi nhãn, gán cho gói tin một nhãn mới là 9 và tiếp tục được đưa đến bộ định tuyến D.
Bộ định tuyến D đóng vai trò egress-LSR sẽ kiểm tra trong bảng hoán đổi nhãn và gỡ bỏ nhãn 9 ra khỏi gói tin rồi định tuyến gói IP một cách bình thường đi ra khỏi miền MPLS. Với kiểu làm việc này thì các LSR trung gian như bộ định tuyến B và C sẽ không phải thực hiện kiểm tra toàn bộ tiêu đề IP của gói tin mà nó chỉ việc kiểm tra các giá trị của nhãn so với định tuyến IP truyền thống. Đường đi từ bộ định tuyến A đến bộ định tuyến D được gọi là đường chuyển mạch nhãn LSP.
1.2.7 Mã hóa ngăn xếp nhãn
Khi nhãn được gắn lên gói, bản thân giá trị nhãn 20 bít sẽ được mã hóa cùng với một số thông tin cộng thêm để phụ trợ trong quá trình chuyển tiếp gói để hình thành một thực thể nhãn. Hình 1.10 minh họa định dạng thực thể nhãn trong ngăn xếp nhãn.
Hình 1.10: Định dạng một thực thể trong ngăn xếp nhãn MPLS
Nhóm 32 bít ở hình trên là một thực thể trong ngăn xếp nhãn, trong đó phần giá trị nhãn thực sự chỉ có 20 bit. Tuy nhiên người ta thường gọi chung cho cả thực thể 32 bit nói trên là một nhãn. Vì vậy khi thảo luận về nhãn cần phân biệt là đang xem xét giá trị nhãn 20 bit hay nói về thực thể 32 bit trong ngăn xếp nhãn. Phần thông tin 12 bit cộng thêm gồm các trường sau đây:
• EXP (một số tài liệu gọi là CoS-Class of Service)-Gồm 3 bít, có thể là một hàm của trường TOS (Type of Service) hoặc Diffserv trong gói IP. Đa số các nhà sản xuất sử dụng các bit này để mang chỉ thị QoS, thường là copy trực tiếp từ các bit TOS trong gói tin IP. Khi gói MPLS vào hàng đợi, có thể sử dụng các bit EXP theo cách giống như các bit ưu tiên trong IP.
• S-Gồm 1 bit, chỉ thị đáy của ngăn xếp nhãn. Khi một nhãn nằm ở đáy ngăn xếp nhãn thì bít S đặt lên 1, còn các nhãn khác có bit S đặt về 0. Bit S là phương tiện để xác định đáy cuả ngăn xếp nhãn nằm ở đâu.
cũng có thể được đặt khác TTL trong gói IP, thường dùng khi nhà khai thác mạng muốn che giấu topology mạng MPLS.
MPLS có thể hoạt động ở các chế độ: chế độ khung và chế độ tế bào.
1.2.7.1 Chế độ khung
Các kỹ thuật lớp 2 như Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP không có trường nào phù hợp trong tiêu đề của khung có thể mang nhãn. Vì vậy, ngăn xếp nhãn sẽ được chứa trong tiêu đề đệm (shim header). Tiêu đề shim được đệm vào giữa tiêu đề lớp liên kết và tiêu đề lớp mạng, như trong hình 1.11. Đỉnh ngăn xếp nằm liền sau tiêu đề lớp 2 và đáy ngăn xếp nằm liền trước tiêu đề lớp mạng.
Hình 1.11: Tiêu đề shim được đệm vào giữa tiêu đề lớp 2 và lớp 3
Bộ định tuyến gửi khung phải có cách để báo cho bộ định tuyến nhận biết rằng khung này có chứa tiêu đề shim, cách thức này khác nhau giữa các kỹ thuật lớp 2. Ethernet sử dụng cặp giá trị ethertype 0x8847 và 0x8848 để chỉ thị khung đang mang gói MPLS unicast và multicast tương ứng. PPP sử dụng NCP (Network Control Program) sửa đổi gọi là MPLSCP (MPLS Control Protocol) và đánh dấu tất cả các gói có chứa tiêu đề shim bằng giá trị 0x8281 trong trường PPP Protocol.
1.2.7.2 Chế độ tế bào
Hình 1.12: Nhãn trong chế độ ATM
Chế độ tế bào được dùng khi ta có một mạng gồm các ATM-LSR (là các chuyển mạch ATM có hỗ trợ MPLS), trong đó nó sử dụng các giao thức phân phối nhãn MPLS để trao đổi thông tin VPI/VCI thay cho báo hiệu ATM. Nhãn được mã hóa trong trường gộp VPI/VCI, trong VPI hoặc VCI của tiêu đề tế bào ATM (RFC 3035).
Tế bào ATM gồm 5 byte tiêu đề và 48 byte trọng tải. Để chuyển tải gói tin có kích thước lớn hơn 48 byte từ lớp trên đưa xuống (ví dụ gói IP), ATM phải chia gói tin thành nhiều phần nhỏ hơn, việc này gọi là phân đoạn (frafmentation). Quá trình phân đoạn do lớp AAL (ATM Adaptation Layer) đảm trách. Cụ thể, AAL5 PDU sẽ được chia thành nhiều đoạn 48 byte, mỗi đoạn 48 byte này được thêm tiêu đề 5 byte để tạo ra một tế bào ATM.
Hình 1.13: Đóng gói có nhãn trên liên kết ATM
Khi đóng gói có nhãn MPLS trên ATM, toàn bộ ngăn xếp nhãn được đặt trong AAL 5PDU. Giá trị thực sự của nhãn đỉnh được đặt trong trường VPI/VCI, hoặc đặt trong ngăn xếp nhãn phải chứa giá trị 0 (coi như thực thể “giữ chỗ”) và được bỏ qua khi nhận. Thực thể đỉnh do các nhãn phải chứa cả ở trong AAL5 PDU và tiêu đề ATM là để mở rộng độ sâu ngăn xếp nhãn. Khi các tế bào ATM đi đến cuối LSP, nó sẽ được tái hợp lại. Nếu có nhiều nhãn trong ngăn xếp nhãn, AAL5 PDU sẽ bị phân đoạn lần nữa và nhãn hiện hành trên đỉnh ngăn xếp sẽ được đặt vào trường VPI/VCI.
1.3 Cấu trúc trường chức năng MPLS
1.3.1 Kiến trúc một nút MPLS
Hình 1.14 minh họa mặt phẳng điều khiển và chuyển tiếp của LSR và LER. Mặt phẳng điều khiển có chức năng định tuyến IP dùng để giao tiếp với các LSR, LER khác hoặc các bộ định tuyến IP thông thường bằng các giao thức định tuyến IP. Kết quả là một cơ sở thông tin định tuyến RIB (Routing Information Base) được tạo lập gồm các thông tin miêu tả các tuyến khả thi để tìm đến các tiền tố địa chỉ IP. LER sẽ sử dụng các thông tin này để xây dựng cơ sở thông tin chuyển tiếp FIB (Forwarding Information Base) trong mặt phẳng chuyển tiếp
Mặt phẳng điểu khiển còn chức năng báo hiệu MPLS dùng để giao tiếp với các LSR khác bằng một giao thức phân phối nhãn. Kết quả một cơ sở thông tin nhãn LIB (Label Informationn Base) gồm các thông tin liên quan đến các gán kết nhãn đã được thương lượng với các bộ định tuyến MPLS khác. Thành phần báo hiệu MPLS nhận thông tin từ chức năng định tuyến IP và LIB để xây dựng cơ sở thông tin chuyển tiếp LFIB (Label Forwarding Information Base) trong mặt phẳng chuyển tiếp. Một LER có thể có chuyển tiếp các gói tin IP, gắn nhãn vào gói (label push), hoặc gỡ nhãn ra khỏi gói (label pop), trong khi đó một transit-LSR chỉ có khả năng chuyển tiếp gói có nhãn thêm hoặc bỏ bớt nhãn.
Hình 1.14: Cấu trúc của LER và transit-LSR
1.3.2 Mặt phẳng chuyển tiếp
Mặt phẳng chuyển tiếp MPLS chịu trách nhiệm chuyển tiếp dữ liệu của người dùng. Nó sử dụng LFIB để thực hiện chuyển tiếp các gói có gắn nhãn căn cứ vào giá trị của nhãn nằm trên đỉnh ngăn xếp nhãn.
1.3.2.1 Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB
Trong mạng IP, quyết định chuyển tiếp gói được xác lập bằng cách thực hiện tra cứu địa chỉ đích trong bảng FIB để xác định chặng kế hoặc giao diện ra. Trong mạng MPLS, mỗi LSR duy trì một bảng LFIB riêng rẽ và tách biệt với FIB. Bảng LFIB có hai loại thực thể là ILM (incoming label map) và FTN (FEC-to-NHLFE).
NHLFE (next hop label forwarding entry) là thực thể con chứa các trường như địa chỉ chặng kế, các tác vụ ngăn xếp nhãn, giao diện ra và thông tin tiêu đề lớp 2. ILM ánh xạ một nhãn đến một hoặc nhiều NHLFE. Nhãn trong gói đến sẽ dùng để chọn ra một thực thể ILM cụ thể nhằm xác dịnh NHLFE. Còn FTN ánh xạ mỗi FEC vào môt
hoặc nhiều NHLFE. Nhờ các thực thể FTN, gói chưa có nhãn được chuyển thành gói có nhãn.
Như vậy, khi một gói không nhãn thuộc một FEC đi vào miền MPLS, ingress-LER sẽ sử dụng một thực thể LFIB loại FTN để chuyển gói không nhãn thành gói có nhãn. Sau đó, tại các transit-LSR sử dụng một thực thể LFIB loại ILM để hoán đổi nhãn vào nhãn ra. Cuối cùng, tại engress-LER sử dụng một thực thể LFIB loại ILM để gỡ bỏ nhãn đến và chuyển tiếp gói không nhãn đến bộ định tuyến kế tiếp.
1.3.2.2 Thuật toán chuyển tiếp nhãn
Các nút MPLS sử dụng giá trị nhãn trong các gói đến làm chỉ mục để tra bảng LFIB. Khi tìm thấy thực thể tương ứng với nhãn đến, nút MPLS thay thế nhãn trong gói bằng nhãn ra và gửi nó đi qua giao diện ra để đến chặng kế được đặc tả trong thực thể con NHLFE. Nếu thực thể con có chỉ định hàng đợi ra, nút MPLS sẽ đặt gói trên hàng đợi đã chỉ định. Trong trường hợp nút MPLS duy trì một LFIB riêng cho mỗi giao diện, nó sẽ dùng LFIB của giao diện mà gói đến để tra cứu chuyển tiếp gói.
Nút MPLS có thể lấy định vị được các thông tin chuyển tiếp cần thiết trong LFIB chỉ trong một lần truy xuất bộ nhớ, tốc độ thực thi rất cao nhờ các chip ASIC.
1.3.2.3 NHLFE
NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) là thực thể con của ILM hoặc FTN, nó chứa các thông tin sau:
• Chặng ở chặng kế tiếp của gói.
• Tác vụ sẽ được tiến hành trên ngăn xếp nhãn của gói như sau:
1) Swap: Thay nhãn ở đỉnh ngăn xếp nhãn bằng một nhãn mới được chỉ định.
2) Pop: Bóc một nhãn ra khỏi ngăn xếp.
3) Push: Chồng thêm một nhãn vào trong ngăn xếp nhãn.
Nhãn vào Cổng vào Đích Hoạt động Nhãn ra LSP ID Cổng ra ID vào Giá trị 0.54 3 138.43 Thay thế 0.81 1 10 2 Hình 1.15: Một NHLFE
• Đóng gói lớp liên kết dữ liệu để sử dụng khi truyền gói • Cách thức mã hóa ngăn xếp nhãn khi truyền gói.
• Bất kì các thông tin khác cần thiết để xử lí gói một cách chính xác.
1.3.3 Mặt phẳng điều khiển
Nhiệm vụ của các giao thức trong mặt phẳng điều khiển là phân phối các thông tin cần thiết cho mỗi LER và LSR để cấu hình bảng FIB và LFIB. Trong một giao thức định tuyến sử dụng báo hiệu, bảng thông tin định tuyến RIB hoạt động kết hợp với một giao thức báo hiệu MPLS sử dụng bảng thông tin nhãn LIB để phân phối các nhãn. Việc phân tách mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng chuyến tiếp cho phép cài đặt một giao thức điều khiển MPLS trên một ATM switch.
Tại sao MPLS cần giao thức báo hiệu, trong khi các bộ định tuyến IP cổ điển chỉ cần định tuyến IP? Một lí do quan trọng phải dùng giao thức báo hiệu MPLS kết hợp với một giao thức định tuyến xuất phát từ sự cần thiết phải thực hiện định tuyến ràng buộc của đường chuyển mạch nhãn MPLS.
1.4 Hoạt động chuyển tiếp MPLS
1.4.1 Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp
FEC là một tập con các gói căn cứ theo một số thông tin trong tiêu đề IP được dùng bởi FIB. Một FEC được dùng thường dựa theo luật “longest prefix match” trên địa chỉ IP đích. Ví dụ: các địa chỉ IP so trùng với 16 bit đầu có dạng “a.b.x.x” (trong đó x đại diện cho giá trị hợp lệ bất kì) được biểu diễn là “a.b/16” cho thực thể FEC đầu tiên trong bảng FIB. FEC còn có thể căn cứ bổ sung theo các trường khác trong tiêu đề IP như ToS hay Diffserv. FIB sử dụng FEC để xác định ra giao tiếp đi đến chặng kế cho các gói IP, cách thực hiện giống như các bộ định tuyến cổ điển.
Cho các ví dụ từng hoạt động LFIB ở hình 1.16. Phần ILM của LFIB thao tác trên một gói có nhãn và ánh xạ một nhãn vào (incoming label) tới một tập các thực thể NHLFE. ILM được thể hiện trong hình bởi các cột IN-IF và IN-LBL, nhưng cũng có thể là một bảng riêng rẽ cho môt giao tiếp. FTN của FIB ánh xạ một FEC tới một tập hợp gồm một hoặc nhiều NHLFE. Như ví dụ trong hình, nhãn A được gắn (push) lên các gói IP thuộc FEC “d.e/16”. Lưu ý là ILM hoặc FTN có thể ánh xạ tới nhiều NHLFE, chẳng hạn để dùng trong cân bằng tải.
. Hình 1.16: Bên trong mặt phẳng chuyển tiếp MPLS
1.4.2 Gỡ nhãn ở chặng áp cuối PHP
Một tối ưu hóa quan trọng mà MPLS hỗ trợ là tránh việc tra cứu nhãn (label loopkup) phải xử lí ở egress-LER trong trường hợp một gói đi lên trên một LSP mà yêu cầu tra cứu IP (IP Lookup) tiếp ngay sau đó. Ở trong hình trên 1.16, một gói đến có nhãn A được gỡ nhãn (pop) và chuyển sang FIB để tra cứu tiếp trên tiêu đề IP.Để tránh việc xử lý phát sinh thêm này, MPLS định nghĩa một tiến trình gọi là gỡ nhãn trong chặng áp cuối PHP (penultimate hop pop), trong đó bộ định tuyến áp cuối trên LSP sẽ gỡ nhãn thay vì egress-LER phải làm việc đó. Nhờ vậy cắt giảm được việc xử lý ở các bộ định tuyến cuối cùng trên LSP.
1.5 Định tuyến trong MPLS
MPLS hỗ trợ cả hai kỹ thuật định tuyến: định tuyến từng chặng (hop-by-hop) và định tuyến ràng buộc (constrain-based routing). Định tuyến từng chặng cho phép mỗi nút nhận dạng FEC và chọn chặng kế tiếp cho mỗi FEC một cách độc lập, giống như định tuyến trong mạng IP. Tuy nhiên, nếu muốn triển khai kỹ thuật lưu lượng với MPLS, bắt buộc phải sử dụng kiểu định tuyến ràng buộc.
1.5.1 Định tuyến ràng buộc
Định tuyến ràng buộc là một phương tiện để thực hiện xử lý tự động hóa kỹ thuật lưu lượng, khắc phục được các hạn chế của định tuyến theo đích (destination-based routing). Nó xác định các tuyến không chỉ dựa trên topolgy mạng (thuật toán chọn đường ngắn nhất SPF) mà còn sử dụng các metric đặc thù khác như băng thông, trễ, cost
và biến động trễ. Giải thuật chọn đường có khả năng tối ưu hóa theo một hoặc nhiều metric này, thông thường người ta dùng metric dựa trên số chặng và băng thông.
Để đường được chọn có số chặng nhỏ nhất nhưng phải đảm bảo băng thông khả dụng trên tất cả cả chặng liên kết, quyết định cơ bản như sau: chọn đường ngắn nhất trong số tất cả các đường có băng thông khả dụng thỏa mãn yêu cầu.
Hình 1.17: Định tuyến ràng buộc
Để minh họa hoạt động của định tuyến ràng buộc, xét cấu trúc mạng “con cá” kinh điển như hình 1.17. Giả sử rằng định tuyến ràng buộc sử dụng số chặng (hop-count) và băng thông khả dụng làm các metric. Lưu lượng 600 kbps được định tuyến trước tiên, sau đó là lưu lượng 500 kbps và 200 kbps. Cả 3 loại lưu lượng đều hướng đến cùng một lối vào bộ định tuyến. Ta thấy rằng :
Vì lưu lượng 600 kbps được định tuyến trước nên nó đi theo đường ngắn nhất là R8-R2-R3-R4-R5. Vì băng thông khả dụng là như nhau trên tất cả các chặng kênh (1mb), nên lưu lượng 600 kbps chiếm 60% băng thông.
Sau đó, vì băng thông khả dụng của đường ngắn nhất không đủ cho cả 2 lưu lượng 600 kbps và 500 kbps, nên lưu lượng 500 kbps được định tuyến đi theo đường mới qua R6 và R7 mặc dù nhiều hơn một chặng so với đường cũ.
Vì lưu lượng 200 kbps tiếp theo, vì vẫn còn băng thông khả dụng trên đường ngắn nhất nên đường này được chọn để chuyển lưu lượng 200 kbps.
Định tuyến ràng buộc có 2 kiểu offline và online. Kiểu online cho phép các bộ định tuyến tính đường cho các LSP bất kỳ lúc nào. Trong kiểu offline, một server tính đường cho các LSP theo định kỳ (chu kỳ có thể được chọn bởi nhà quản trị, thường là vài giờ hoặc vài ngày). Các LSP được báo hiệu thiết lập theo các đường đã được chọn.
1.5.2 Định tuyến tường minh
Định tuyến tường minh (explicit routing) là một tập con của định tuyến ràng buộc trong đó sự ràng buộc là đối tượng tuyến tường minh ER. Tuyến tường minh ER là một danh sách các “nút trừu tường” (abstract node) mà một đường chuyển mạch nhãn ràng buộc CR-LSP phải đi qua. Nút trừu tượng có thể là một nút (địa chỉ IP) hoặc một nhóm nút. Nếu ER chỉ quy định một nhóm trong số các nút mà CR-LSP đi qua thì nó được gọi là tuyến tường minh thả lỏng. Ngược lại, nếu ER quy định toàn bộ các nút trên CR-LSP thì được gọi là tuyến tường minh nghiêm ngặt.
CR-LSP được mã hóa như là một chuỗi các ER-Hop (chặng tường minh) chứa trong một số cấu trúc Type-Length-Value ràng buộc (constraint-based route TLV). Mỗi ER-Hop có thể xác định một nhóm các nút. CR-LSP khi đó bao gồm tất cả các nhóm nút đã được xác định theo thứ tự xuất hiện trong cấu trúc TLV.
1.6 Các chế độ báo hiệu MPLS 1.6.1 Chế độ phân phối nhãn
MPLS cho phép hai chế độ hoạt động của các LSR để phân phối các ánh xạ nhãn, đó là phân phối không cần yêu cầu và phân phối theo yêu cầu.
1.6.1.1 Phân phối nhãn không cần yêu cầu
Bộ định tuyến đường xuống LSR phân phối các gán kết nhãn đến bộ định tuyến đường lên LSR mà không cần có yêu cầu thực hiện việc liên kết nhãn. Nếu bộ định tuyến đường xuống chính là chặng kế đối với định tuyến IP cho một FEC cụ thể thì bộ định tuyến đường lên LSR có thể sử dụng kiểu kết nhãn này để chuyển tiếp các gói trong FEC đến bộ định tuyến đường xuống.
Hình 1.18: Phân phối nhãn không cần yêu cầu
1.6.1.2 Phân phối nhãn theo yêu cầu
Bộ định tuyến đường lên LSR phải yêu cầu rõ ràng một gán kết nhãn cho một FEC cụ thể thì bộ định tuyến đường xuống mới phân phối. Trong phương thức này,
đường xuống của bộ định tuyến không nhất thiết phải là chặng kế đối với định tuyến IP cho FEC đó, điều này rất quan trọng đối với các LSP định tuyến tường minh.
Hình 1.19: Phân phối nhãn gắn kết Nhãn-FEC
1.6.2 Chế độ duy trì nhãn
Một bộ định tuyến đường lên LSR có thể nhận các gán kết cho cùng một FEC X từ nhiều bộ định tuyến đường xuống. Có hai chế độ duy trì các gán kết nhãn nhận được là duy trì nhãn tự do (liberal label retention) và duy trì nhãn bảo thủ (consvervative label retention).
1.6.2.1 Duy trì nhãn tự do
Phía bộ định tuyến đường lên (LSR1) lưu giữ tất cả các gán kết nhãn nhận được, bất chấp việc bộ định tuyến đường xuống có phải là chặng kế đối với định tuyến IP hay không (hình 1.20). Ưu điểm chính của duy trì nhãn tự do là có thể phản ứng nhanh với sự thay đổi định tuyến vì các gán kết nhãn đã có sẵn. Nhược điểm là LSR phải duy trì nhiều gán kết nhãn không dùng và có thể gây ra lặp định tuyến tạm thời khi thay đổi định tuyến.
Hình 1.20: Duy trì nhãn tự do
1.6.2.2 Duy trì nhãn bảo thủ
Bộ định tuyến đường lên LSR hủy tất cả các gán kết nhãn khác, chỉ giữ lại gán kết nhãn gửi từ bộ định tuyến đường xuống đang là chặng kế hiện hành (hình 1.21). Chế độ này có ưu điểm là LSR chỉ cần duy trì số gán kết FEC-nhãn ít hơn, nhưng đáp ứng chậm khi thay đổi định tuyến vì gán kết nhãn mới phải được yêu cầu và phân phối lại. Đây là chế độ thích hợp cho các LSR chỉ hỗ trợ một số lượng nhãn hạn chế (như các chuyển mạch ATM).
Hình 1.21: Duy trì nhãn bảo thủ
1.6.3 Chế độ điều khiển LSP
Khi một FEC ứng với một tiền tố địa chỉ được phân phối bởi định tuyến IP, việc thiết lập mối kết hợp giữa các gán kết nhãn tại một LSR có thể thực hiện theo hai cách sau đây:
1.6.3.1 Điều khiển độc lập
Khi mỗi LSR nhận dạng ra một FEC thì nó quyết định gán kết ngay một nhãn cho FEC đó và công bố luôn gán kết cho các đối tác phân phối nhãn (label distribution peer). Điều này tương tự như định tuyến IP thông thường, ở đó mỗi bộ định tuyến ra quyết định độc lập về nơi cần chuyển gói đi. Điều khiển độc lập có ưu điểm là thiết lập nhanh vì việc kết nhãn diễn ra song song giữa nhiều cặp LSR và dòng lưu lượng có thể bắt đầu truyền mà không cần đợi cho tất cả các gán kết nhãn thiết lập xong.
Hình 1.22: Điều khiển độc lập
1.6.3.2 Điều khiển tuần tự
Một bộ định tuyến đường xuống thực hiện kết nhãn cho một FEC và thông báo gán kết đó chỉ nếu nó là LSR lỗi ra hoặc nếu nó nhận được một gán kết nhãn cho FEC đó từ bộ định tuyến hướng đường xuống của nó (hình 1.23). Việc thiết lập LSP tuần tự bắt đầu ở LSR lối ra và diễn ra nối tiếp theo hướng ngược về LSR lối vào. Các LSP định tuyến tường minh bắt buộc phải sử dụng kiểu điều khiển tuần tự và quá trình phân phối nhãn theo chuỗi có thứ tự sẽ tạo ra thời gian trễ trước khi dòng lưu lượng đi trên LSP có thể bắt đầu. Tuy nhiên, điều khiển tuần tự cũng cấp phương tiện tránh lặp và đạt được mức độ thu gom chắc chắn hơn.
Hình 1.23: Điều khiển tuần tự
1.7 Các giao thức hoạt đông
1.7.1 Giao thức LDP
LDP (label distribution protocol) được chuẩn hóa trong RFC 3036, nó được thiết kế để thiết lập và duy trì các LSP định tuyến không ràng buộc. Vùng hoạt động của LDP có thể là giữa các LSR láng giềng (neighbor) trực tiếp hoặc gián tiếp (hình 1.24)
Hình 1.24: Vùng hoạt động của LDP
1.7.1.1 Hoạt động của LDP
LDP có 4 chức năng chính là phát hiện LSR láng giếng (neighbor discovery), thiết lập và duy trì phiên, quảng bá nhãn và thông báo. Tương ứng với các chức năng trên, có 4 lớp thông điệp LDP sau đây:
• Discovery: Để trao đổi định kỳ bản tin Hello nhằm loan báo và kiểm tra
một LSR kết nối gián tiếp hoặc trực tiếp.
• Session: Để thiết lập, thương lượng các thông số cho việc khởi tạo, duy trì
và chấm dứt các phiên ngang hàng LDP. Nhóm này bao gồm bản tin Initialization ,KeepAlive.
• Advertisement: Để tạo ra, thay đổi hoặc xóa các ánh xạ FEC tới nhãn.
Nhóm này bao gồm bản tin Label Mapping, Label Withdrawal, Label Release, Label Request, Label Request Abort.
• Notification: Để truyền đạt các thông tin trạng thái, lỗi hoặc cảnh báo.
Các thông điệp Discovery được trao đổi trên UDP. Các kiểu thông điệp còn lại đòi hỏi phân phát tin cậy nên dùng TCP. Trường hợp hai LSR có kết nối lớp 2 trực tiếp thì thủ tục phát hiện neighbor trực tiếp như sau:
• Một LSR định kỳ gửi đi bản tin Hello tới các cổng UDP 646 địa chỉ multicast.
• Tất cả các LSR tiếp nhận bản tin Hello này trên cổng UDP. Đến một thời điểm nào đó LSR sẽ biết được tất cả các LSR khác mà nó kết nối trực tiếp.
• Khi LSR nhận biết được địa chỉ của LSR khác bằng cơ chế này thì nó sẽ thiết lập kết nối TCP đến LSR đó. Khi đó phiên LDP được thiết lập giữa 2 LSR.
Phiên LDP là phiên song hướng nên mỗi LSR ở hai đầu kết nối đều có thể yêu cầu và gửi liên kết nhãn.
Trong trường hợp hai LSR không có kết nối lớp 2 trực tiếp (neighbor gián tiếp) thì LSR định kỳ gửi bản tin Hello đến cổng UDP đã biết tại địa chỉ IP xác định được khai báo khi lập cấu hình. Đầu nhận bản tin này có thể trả lời lại bằng bản tin Hello khác và việc thiết lập các phiên LDP được thực hiện như trên.
1.7.1.2 Cấu trúc thông điệp LDP
Trao đổi thông điệp LDP thực hiện bằng cách gửi các LDP-PDU (Protocol Data Unit) thông điệp qua các phiên LDP trên kết nối TCP. Mỗi LDP-PDU có thể mang một hoặc nhiều thông điệp, và các thông điệp này không nhất thiết phải có liên quan với nhau.
Mỗi PDU của LDP bao gồm một tiêu đề LDP và theo sau là một hoặc nhiều thông điệp LDP. Phần tiêu đề LDP có dạng như hình 1.26:
Hình 1.26: LDP Hearder
PDU Length (2 octet): số nguyên chỉ chiều dài của PDU theo octet, không tính trường Version và PDU Length. LDP Identifier (6 octet): xác định không gian nhãn được cấp phát. Bốn octet đầu là giá trị duy nhất toàn cục nhận dạng LSR, như địa chỉ IP (bộ định tuyến ID) được gán cho LSR. Hai octet sau xác định một không gian nhãn bên trong LSR. Hai octet này được set về 0 cho không gian nhãn “per-platform”.
Tất cả các thông điệp LDP có cùng format như hình 1.27:
Bit U: bit unknown, luôn là 0 vì đặc tả LDP không có kiểu bản tin Unknown. Message Length : Chiều dài của các trường sau Message Length tính theo octet (gồm Message ID, các tham số bắt buộc và tùy chọn).
Messafe ID đôi khi được dùng để liên kết một số bản tin với các bản tin khác, ví dụ một bản tin đáp ứng có cùng Message ID với bản tin yêu cầu tương ứng. Các tham số bắt buộc và tùy chọn phụ thuộc vào các loại bản tin được gửi, chúng thường dùng kiểu mã hóa TLV (Type-Length-Value). Nói chung, mọi thứ xuất hiện trong một thông điệp LDP có thể được mã hóa kiểu TLV, tuy nhiên đặc tả LDP không phải lúc nào cũng sử dụng lược đồ TLV.
1.7.1.3 Các bản tin LDP
• Hello: Được trao đổi trong suốt quá trình hoạt động LDP như trình bày ở trên.
• Initialization: Được gửi khi bắt đầu một phiên LDP giữa 2 LSR để trao đổi các tham số, các tùy chọn cho phiên. Các tham số này bao gồm:
• Chế độ phân bổ nhãn.
• Các giá trị bộ định thời
• Phạm vi các nhãn sử dụng trong kênh giữa 2 LSR đó.
Cả 2 LSR đều có thể gửi các bản tin Initialization và LSR nhận sẽ trả lời bằng KeepAlive nếu các tham số được chấp nhận. Nếu có một tham số nào đó không được chấp nhận thì LSR trả lời thông báo có lỗi nếu phiên kết thúc.
o KeepAlive : Được gửi định kỳ khi không còn bản tin nào cần gửi để đảm bảo cho mỗi thành phần LDP biết rằng thành phần LDP khác đang hoạt động tốt. Trường hợp không xuất hiện bản tin KeepAlive hay một số bản tin LDP khác trong khoảng thời gian nhất định thì LSR sẽ xác định đối tác LDP hỏng hoặc kết nối có sự cố và phiên LDP chấm dứt.
o Label Mapping : Được sử dụng để quảng bá gán kết giữa FEC và nhãn.
o Label Withdrawal : Thực hiện quá trình ngược lại với bản tin Label
Mapping. Nó được sử dụng để xóa bỏ gán kết đã thực hiện trong Label Mapping. Bản tin này được sử dụng trong trường hợp :
Khi có sự thay đổi trong bảng định tuyến (thay đổi tiền tố địa chỉ), lúc đó LSR không còn nhận ra FEC này nữa.
Thay đổi trong cấu hình LSR làm tạm dừng việc chuyển nhãn các gói trong FEC đó.
o Label Release : Được sử dụng bởi LSR khi nhận được chuyển đổi nhãn mà nó không cần thiết nữa. Điều đó thường xảy ra khi LSR giải phóng nhận thấy nút tiếp theo cho FEC không phải là LSR quảng bá liên kết nhãn/FEC đó.
o Label Request : Sử dụng trong chế độ hoạt động gán nhãn theo yêu cầu, LSR sẽ yêu cầu gán nhãn LSR kế cận phía đường xuống bằng bản tin này.
o Label Request Abort : Nếu bản tin Label Request cần phải hủy bỏ
trước khi được chấp nhận (do nút kế tiếp trong FEC yêu cầu đã thay đổi), thì LSR yêu cầu sẽ loại bỏ yêu cầu trước đó bằng bản tin Label Request Abort.
1.7.1.4 LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu
Ví dụ dưới đây (hình 1.28) minh họa việc sử dụng bản tin Label Request và Label Mapping.
Trong các chế độ công bố nhãn theo yêu cầu và điều khiển độc lập. Trình tự thời gian trao đổi các bản tin LDP giữa các đối tác (peer) thiết lập một LSP từ bộ định tuyến lối vào R1 qua R2 rồi đến bộ định tuyến lối ra R3 cho một FEC có tiền tố “a.b/16”. R1 khởi tạo tiến trình bằng cách yêu cầu một nhãn cho FEC “a.b/16” từ chặng kế của nó R2. Vì sử dụng điều khiển độc lập nên R2 trả ngay một ánh xạ nhãn về cho R1 trước khi R2 nhận được ánh xạ nhãn từ phía đường xuống là R3. Cả R2 và R3 đáp ứng bằng bản tin Label Mapping, kết quả là trong FIB của R1 và LFB của R2, R3 có các thực thể gắn kết nhãn hình thành nên đường chuyển mạch nhãn LSP.
Hình 1.28: LDP chế độ điều khiển theo yêu cầu
LDP còn hỗ trợ các chế độ phân phối nhãn khác. Khi cấu hình ở chế độ công bố không cần yêu cầu (downstream unsolicited), các bộ định tuyến sẽ không dùng bản tin Label Request. Nếu điều khiển tuần tự (ordered control) được cấu hình trên mỗi giao diện, các yêu cầu nhãn sẽ làm cho các bản tin Label Mapping được trả về theo thứ tự từ R3 đến R2, rồi mới từ R2 về R1. Tổng quát, trong chế độ phân phối theo yêu cầu điều khiển tuần tự, ánh xạ nhãn diễn ra đầu tiên ở bộ định tuyến lối ra, rồi sau đó lần lượt ngược về đến bộ định tuyến lối vào.
1.7.2 Giao thức CR-LDP
CR-LDP (constrain-based routing LDP) là giao thức mở rộng từ LDP (RFC 3212) nhằm hỗ trợ đặc biệt cho định tuyến ràng buộc, kỹ thuật lưu lượng và các hoạt động dự trữ tài nguyên. Các khả năng của CR-LDP tùy chọn bao gồm thương lượng các tham số lưu lượng như cấp phát băng thông, thiết lập và cầm giữ quyền ưu tiên.
1.7.2.1 Mở rộng cho định tuyến ràng buộc
CR-LDP bổ sung thêm các đối tượng Type-Length-Value mới sau đây :
• Tuyến tường minh ER
• Chặng tường minh ER-Hop
• Các tham số lưu lượng
• Sự lấn chiếm (Preemptions)
• Lớp tài nguyên (Resource Class)
• CR-LSP FEC
Một số thủ tục mới cũng được bổ sung để hỗ trợ các chức năng cần thiết như: o Báo hiệu đường (Path Signalling)
o Định nghĩa các tham số lưu lượng
o Quản lý LSP ( quyền ưu tiên, cam kết quản trị….)
CR-LDP sử dụng cơ chế gán nhãn theo yêu cầu và điều khiển tuần tự. Một LSP được thiết lập khi một chuỗi các bản tin Label Request lan truyền từ ingress-LSR đến egress-LSR, nếu đường được yêu cầu thỏa mãn các ràng buộc (ví dụ như đủ băng thông khả dụng), thì các nhãn mới được cấp phát và phân phối bởi một chuỗi các bản tin Label Mapping lan truyền ngược về ingress-LSR. Việc thiết lập một CR-LSP có thể thất bại vì nhiều lý do khác nhau và các lỗi sẽ được báo hiệu bằng bản tin Notification.
1.7.2.2 Thiết lập một CR-LSP
Để thiết lập một LSP theo một con đường định trước, CR-LDP sử dụng đối tượng tuyến tường minh ER. ER được chứa trong các bản tin Label.
Xét ví dụ trong hình 1.29. Giả sử LSR A muốn thiết lập một con đường tường minh là B-C-D. Để thực hiện việc này, LSR A xây dựng đối tượng ER chứa tuần tự 3 nút trừu tượng là LSR B, LSR C, LSR D. Mỗi nút được đại diện bằng một địa chỉ IP tiền tố. LSR A sau đó được xây dựng một bản tin Label Request có chứa đối tượng ER mới đã tạo. Khi bản tin được tạo xong, LSR A sẽ xem xét nút trừu tượng đầu tiên trong đối tượng ER là LSR B, tìm kết nối đến LSR B và gửi bản tin Label Request trên kết nối. Khu LSR B nhận bản tin Label Request, LSR B nhận thấy nó là nút trừu tượng đầu tiên trong đối tượng ER. LSR B sau đó tìm kiếm nút trừu tượng kế tiếp là LSR C và tìm kết nối đến LSR C. Sau đó LSR B thay đổi đối tượng ER và gửi bản tin Label Request đến LSR C, lúc này đối tượng ER chỉ gồm LSR C và LSR D. Việc điều khiển bản tin này tại LSR cũng tương tự như ở LSR B.
Hình 1.29: Thiết lập LSP và CR-LD
Khi bản tin đến LSR D, LSR D nhận thấy rằng nó là nút cuối cùng trong đối tượng ER. Vì vậy, LSR D tạo nên một bản tin Label Mapping và gửi nó đến LSR C. Bản tin này để cập nhật LFIB. Sau đó, LSR C gửi bản tin Label Mapping đến LSR B. Bản tin này cũng chứa nhãn mà LSR C đã quảng bá. Việc điều khiển bản tin Label Mapping ở LSR B hoàn toàn tương tự như ở LSR C. Cuối cùng, LSR A nhận được bản tin và LSP được thiết lập theo con đường định tuyến tường minh cho trước để mang thông tin về tài nguyên cần phải dữ trữ.
1.7.2.3 Tiến trình dự trữ tài nguyên
. Khi một nút CD-LDP nhận được một bản tin Label Request, nó gọi Admission Control để kiểm tra xem nút này có các tài nguyên được yêu cầu không. Nếu có đủ tài nguyên khả dụng, Admission Control dự trữ nó bằng cách cập nhật bảng Resource. Sau đó bản tin Label Request được chuyển tiếp đến nút MPLS kề sau.
Khi nút CR-LDP nhận bản tin Label Mapping, nó lưu thông tin nhãn và giao diện vào bảng LIB, lưu thông tin CR-LDP được yêu cầu vào bảng cơ sở thông tin tuyến tường minh ERB (Explicit Route information Base). Rồi nó gọi Resource Manager để taọ một bảng hàng đợi phục vụ cho CR-LSP được yêu cầu, và lưu Service ID của nó vào bảng ERB. Cuối cùng nó chuyển tiếp bản tin LSP Mapping tới nút MPLS kề trước.
1.7.3 Giao thức RSVP-TE
RSVP có một số cơ chế cần thiết để thực hiện báo hiệu phân phối nhãn nhằm ràng buộc định tuyến. IETF đã chuyên hóa mở rộng kỹ thuật lưu lượng RSVP-TE, định nghĩa các ứng dụng của RSVP-TE như hỗ trợc phân phối nhãn theo yêu cầu để cấp phát tài nguyên cho các LSP định tuyến tường minh.
1.7.3.1 Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP
RSVP sử dụng khái niệm dữ trữ ở đầu nhận. Trước tiên đầu gửi phát ra một bản tin PATH nhận diện một luồng và các đặc tính lưu lượng của nó. Bản tin PATH chứa một session-ID, sender-template, label-request, sender-Tspec và tùy chọn là đối tượng tuyến tường minh ERO (explicit route object). Session-ID chứa một địa chỉ IP đích đi kèm một nhận dạng hầm 16 bit (tunnel ID) để nhận diện một đường hầm LSP. Như đã trình bày ở chương trước, chỉ có ingress-LSP mới cần biết về FEC được gán vào một đường hầm LSP. Do đó, không giống như LDP, FEC ánh xạ vào đường hầm LSP công bố nhãn theo yêu cầu. Sender-template chứa địa chỉ IP của đầu gửi đi kèm với một LSP ID có hỗ trợ phương thức “make-before-breal” khi thay đổi đường đi của một đường hầm LSP. Đặc tính lưu lượng của Tspec sử dụng tốc độ đỉnh (peak rate), thùng token (token bucket) để định nghĩa tốc độ và kích thước bùng phát, đơn vị khống chế tối thiểu và kích thước gói tối đa.
Khi bản tin PATH đi đến đích, bên nhận đáp ứng bằng một bản tin RESV nếu nó đồng ý khởi tao việc gán kết nhãn được yêu cầu trong bản tin PATH. Bản tin RESV được truyền về theo đường ngược chiều với bản tin PATH bằng cách dùng thông tin chặng kề trước trong bản tin PATH. RESV cũng chứa cùng sesion-ID như ở bản tin PATH tương ứng, đối tượng ghi tuyến tùy chọn (route record) và thông tin lệ thuộc kiểu dự trữ (reservation style). Kiểu FF (fixed filter) có một nhãn và Tspec được ấn định cho mỗi cặp sender-receiver. Kiểu SE (share explicit) ấn định một nhãn khác nhau cho mỗi sender, nhưng tất cả chúng ta phải áp dụng cùng một dữ trữ luồng rõ ràng. Đối tượng record-route ghi nhận tuyến đường thực tế được chọn bởi LSP bắt đầu từ lối ra dẫn ngược về lối vào. Nó có thể được một bộ định tuyến dùng để ghim một tuyến tường minh thả lỏng bằng cách copy tuyến ghi được trong một bản tin RESV sang đối tượng tuyến tường minh ERO trong một bản tin PATH được gửi theo chiều ngược lại.
1.7.3.2 Các bản Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE
RSVP-TE định nghĩa 2 bản tin dành cho việc giải tỏa LSP là PATH TEAR và RESV TEAR. Hai bản tin này được gửi theo chiều ngược lại bản tin PATH và RESV tương ứng. Bản tin TEAR xóa bỏ bất kỳ trạng thái đã cài đặt liên quan đến bản tin PATH hay RESV. Các bản tin TEAR cũng có thể dùng để xóa các trạng thái đáp ứng cho mỗi lỗi ở bước đầu tiên trong hoạt động định tuyến.
Có các bản tin thông báo lỗi cho bản tin PATH và RESV cũng như bản tin RESV CONFIRMATION tùy chọn. Các bản tin lỗi cho biết có sự vi phạm chính sách, mã hóa bản tin hoạc một số sự cố khác. Ví dụ, khi một LSP thấy rằng nó không thể hỗ trợ
Tspec đặc tả trong một bản tin RESV, nó sẽ không chuyển tiếp bản tin RESV về cho phía đường lên, thay vào đó nó tạo ra một bản tin RESVERR gửi cho phía đường xuống để xóa bỏ nỗ lực thiết lập LSP. Tuyến tường minh và các tùy chọn tuyến ghi của RSVP-TE có một số các mã lỗi để phục vị cho việc debug.
RFC 3209 định nghĩa bản tin Hello tùy chọn cho RSVP-TE, nó cho phép một LSR phát hiện một neighbor bị lỗi nhanh hơn khi so với RSVP làm mới tình trạng hoặc phát hiện lỗi đường truyền bằng một giao thức định tuyến IP. Điều này khá hữu ích trong việc tái định tuyến nhanh.
1.7.3.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tự theo yêu cầu
Hình 1.30 ví dụ việc trao đổi bản tin RSVP-TE sử dụng đối tượng tuyến tường minh ERO (expplicit route object) để cài đặt một LSP đi qua một con đường không phải là đường ngắn nhất. Bộ định tuyến R1 xác định rằng nó sẽ ấn định FEC “a.b/16” cho một đường hầm LSP, và nó tính ra một tuyến tường minh R4-R5-R3 để đi đến chặng kế cho FEC đó. R1 khởi tạo việc thiết lập LSP này bằng cách phát ra một bản tin PATH đến R4 với một ERO, Tspec, sender template (có chứa địa chỉ của sender) và một đối tượng label request. Mỗi bản tin RESV liên quan đến đường hầm LSP này đều mang session-ID và filter-spec nguyên thủy của sender R1 để giữ mối tương quan với nhau. Tiếp theo, R4 tiếp nhận yêu cầu này và gửi bản tin PATH đến bộ định tuyến kế tiếp ghi trong ERO là R5. Đến lượt mình, R5 gửi bản tin này đến lối ra của bộ định tuyến R3.
Tại đích đến của bản tin PATH, R3 xác định rằng liên kết chặng R3-R5 có thể hỗ trợ cho yêu cầu và đó là chặng cuối cùng trên đường dẫn FEC “a.b/16”. R3 đáp ứng bằng bản tin RESV có chứa ERO, Tspec của dung lượng dự trữ, một filter spec thỏa mãn bên gửi, và gán một nhãn null ngầm (implicit null) cho chặng liên kết này. Theo thời RFC 3031, nhãn null là một quy ước được dùng trong phân phối nhãn cho phép lối ra của bộ định tuyến (ở đây là R3) báo hiệu cho đối tác đường lên của nó biết rằng đây là chặng áp cuối (penulitmate hop) của LSP, do vậy cần gỡ nhãn đỉnh của ngăn xếp. Tiếp theo, R5 thu nạp bản tin RESV ngược về R1. Đến lúc này, đường LSP được thiết lập xong và các gói có nhãn cho FEC “a.b/16” được chuyển tiếp qua đường hầm.
Hình 1.30: Thiết lập LSP với RSVP-TE
Khác với giao thức LDP, các bản tin RSVP-TE không mang FEC, vì chỉ duy nhát có R1 cần biết về ánh xạ giữa FEC và đường hầm LSP.
1.7.3.4 Giảm lượng overhead làm tươi RSVP
RSVP là giao thức trạng thái mềm (soft-staste), tiến trình phát một bản tin PATH và bản tin RESV hồi đáp tương ứng phải được định kỳ làm tươi, thường khoảng 30s một lần. Phương pháp làm tươi này đề phòng các bản tin bị mất và trong trường hợp định tuyến từng chặng sẽ tự động chuyển dự trữ tài nguyên sang đường mới khi có bất kì thay đổi định tuyến IP. Tất nhiên, việc xử lý dành cho khởi tạo các bản tin PATH và RESV lớn hơn nhiều so với việc làm tươi trạng thái một bản tin đã nhận trước đó, tuy nhiên với một số lượng lớn các LSP thì việc xử lý và làm tươi có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu năng.
Một cách giải quyết là tăng chu kỳ làm tươi, nhưng cũng sẽ làm tăng độ trễ tế báo hiệu khi mất bản tin. RFC 2961 đặc tả một giải pháp cho hạn mức xử lý và vấn đề trễ báo hiệu. Cơ chế này bao gồm việc bó gọn bản tin để giảm tải xử lý, cũng như các cách để bộ định tuyến dễ dàng nhận dạng một bản tin không thay đổi lớn. Việc hồi báo bản tin cũng được bổ sung để chuyển tải tin cậy bản tin RSVP và xử lý trường hợp mất các bản tin PATH TEAR và RESV TEAR vì hai bản tin này không được làm tươi trong
hoạt đông RSVP. Cuối cùng, giải pháp này định nghĩa một bản tin tổng kết để làm tươi trạng thái mà không yêu cầu truyền toàn bộ bản tin làm tươi. Các cải tiến này nhằm làm giảm lượng overhead làm tươi của RSVP trong mạng MPLS.
1.7.4 Giao thức BGP
1.7.4.1 BGPv4 và mở rộng cho MPLS
BGPv4 (boder gateway protocol) là một giao thức định tuyến để gán kết tập hợp các mạng cung cấp dịch vụ trên internet. Vì nó chỉ là giao thức sử dụng giữa các nhà cung cấp, RFC2017 đã mở rộng BGP hỗ trợ phân phối nhãn MPLS để có thể thiết lập các LSP liên mạng.
BGP có một tập thuật ngữ riêng. Một khái niệm quan trọng là số AS (Autonomous System) duy nhất, được định nghĩa là một tập hợp bộ định tuyến thực hiện một chính sách định tuyến ngoại thống nhất có thể nhận thấy đối với bộ định tuyến của AS khác. BGP không truyền các thông tin topology nội giữa các AS, nó chỉ cung cấp các thông tin về các tiền tố địa chỉ mà có thể tìm đến hoặc đi quá giang qua đó. Sử dụng BGP giữa các bộ định tuyến biên (border) nội trong một AS được gọi là BGP nội (iBGP), còn sử dụng BGP giữa các bộ định tuyến trong các AS khác nhau được goi là BGP ngoại (eBGP).
BGP chạy trên một phiên TCP vì nó cần độ tin cậy, phân phát đúng thứ tự. Nó có 3 phiên hoạt động: thiết lập phiên, trao đổi bản tin cập nhật, và chấm dứt phiên. Trong thiết lập phiên, các đối tác BGP (BGP peer) trong các AS lân cận trao đổi các bản tin OPEN có chứa AS number, một giá trị keep-alive timeout, và các tham số tùy chọn như nhận thực. Các BGP peer định kỳ trao đổi bản tin keep-alive, nếu phát hiện hết thời gian hiệu lực sẽ chấm dứt phiên. Sau khi thiết lập phiên, các BGP peer trao đổi các bản tin UPDATE có chứa các tiền tố địa chỉ có thể đến được hiện hành (reachability), được gọi là NLRI (Network Layer Reachability Information). Sau khi trao đổi đồng bộ khởi tạo, các thay đổi định tuyến gia tăng được liên lạc bằng bản tin UPDATE.
Nội dung bản tin BGP UPDATE gồm 3 phần (hình 1.31): các tuyến thu hồi (withdrawn route), một danh sách các tiền tố địa chỉ NRLI, và một danh sách tùy chọn các thuộc tính liên quan. Các BGP peer tạo quyết định chính sách cục bộ khi xem xét công bố một NLRI với các thuộc tính đường được tùy chọn hay thu hồi thông cáo trước đó. Chính sách thường dùng là chọn NLRI có tiền tố địa chỉ đặc tả so trùng nhất, chọn
Hình 1.31: Nội dung bản tin BGP Update
Khi bản tin UPDATE chứa thông tin NLRI, một số thuộc tính đường là bắt buộc trong khi một số khác là tùy chọn. Các thuộc tính đường bắt buộc là ORIGIN, AS-PATH, và NEXT HOP. ORIGIN nhận diện nguồn gốc của NLRI, thí dụ nó được học qua giao thức định tuyến nội hay ngoại. AS-PATH liệt kê một path-vector gồm một tập AS đã đi qua đến thời điểm hiện tại (một chuỗi thứ tự các AS). Vì chiều dài của AS-PATH thường là yếu tố quyết định chọn một tuyến, nên BGP được gọi là giao thức path-vector. Các bộ định tuyến sử dụng AS-PATH để tránh lặp bằng cách không chuyển tiếp các thông cáo tuyến có chứa số AS của chúng. NEXT-HOP nhận diện địa chỉ IP của bộ định tuyến biên cần dùng để tìm đến NLRI. BGP có một tham số tùy chọn có thể thực hiện một dạng cân băngg tải: LOCALPREF và MED. LOCALPREF cho phép AS đầu gửi chỉ định một sự ưu tiên cho lưu lượng đến từ một AS khác.
RFC 2283 định nghĩa các mở rộng đa giao thức cho BGP để phân phối nhãn MPLS nằm trong một phần của NLRI. Các BGP peer thương lượng hỗ trợ cho khả năng tùy chọn này vào lúc thiết lập phiên. Thủ tục cơ bản là gửi việc phân phối nhãn theo kiểu không cần yêu cầu song song khi thực hiện phân phối tuyến BGP.
1.7.4.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cũng cấp dịch vụ
BGP có thể dùng để thiết lập phân phối nhãn cho các LSP đi xuyên qua các mạng của nhiều nhà cung cấp khác nhau. Hình 1.32 gồm 3 hệ tự trị là A,B và C. AS A cấp phát cho khách hàng tiền tố địa chỉ (FEC) “a.b/16”. Bộ định tuyến C3 quảng bá nhó như một NLRI cho AS-A và AS-B bằng bản tin BGP UPDATE có chứa next-hop và ASPATH. Bản tin UPDATE được gửi bởi C3 đến A3 còn mạng một ánh xạ từ FEC “a.b/16” sang nhãn L. Bộ định tuyến A3 trong AS A thu thập tất cả các thông cáo này trong bảng RIB của nó, thí dụ thông qua một lưới các phiên iBGP hoặc một “route
reflector”. Nhằm tìm cách tốt nhất để chuyển tiếp các gói đến tiền tố “a.b/16”, A1 có thể xác định rằng đường AS ngắn nhất là qua chặng kế A3 sử dụng nhãn L. Nhờ định tuyến nội và giao thức phân phối nhãn của mình, bộ định tuyến A1 cũng biết rằng tuyến tốt nhất để đến A3 là đi qua A2 sử dụng nhãn M. Kết quả là khi chuyển gói đến tiền tố “a.b/16”, bộ định tuyến A1 push nhãn L lên gói rồi push tiếp nhãn M trên đỉnh ngăn xếp. Như vậy, một LSP được chui bên trong một đường hầm LSP khác. LSP1 bên ngoài kéo dài từ A1 đến A3. Trong khi đó, LSP2 kéo dài từ AS A đến AS C và có một đoạn chui bên trong LSP1
Hình 1.32: BGP phân phối nhãn qua nhiều Autonomous System
1.8 Ưu điểm và ứng dụng của MPLS
1.8.1 Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp
MPLS sử dụng cơ chế chuyển tiếp căn cứ vào nhãn có độ dài cố định nên quyết định chuyển tiếp có thể xác định ngay chỉ với một lần tra cứu chỉ mục trong LFIB. Cơ chế này đơn giản và nhanh hơn nhiều so với giải thuật “longest prefix match” dùng trong chuyển tiếp gói datagram thông thường.
