Giáo trình Mạng máy tính nâng cao: Phần 2 - PGS.TS. Trần Công Hùng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:203

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Mạng máy tính nâng cao: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Lý thuyết cơ bản của chuyển mạch nhãn; định tuyến; xây dựng mạng đường trục MPLS. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Mạng máy tính nâng cao: Phần 2 - PGS.TS. Trần Công Hùng

PHẦN II MẠNG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC CHƯƠNG 8 LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA CHUYỂN MẠCH NHÃN 8.1. Tổng quan Khi mạng Internet ngày càng mở rộng cùng với sự phát triển của các dịch vụ gia tăng cũng như các yêu cầu về chất lượng dịch vụ và tính bảo mật, MPLS là một giải pháp tối ưu. Nó kết hợp các ưu điểm của IP và ATM mà chi phí triển khai cũng không quá đắt, có thể phối hợp và nâng cấp từ các mạng ATM hoặc Frame Relay đã có sẵn. Ngoài ra, MPLS còn là một giải pháp tối ưu cho dịch vụ VPN và các ứng dụng đòi hỏi về chất lượng dịch vụ và kỹ thuật lưu lượng. Hầu hết các mạng diện rộng ở Việt Nam đều được tổ chức với kết nối sử dụng dịch vụ thuê kênh riêng, X25 hoặc Frame Relay thông qua các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Hầu hết chúng đều hoạt động dựa trên định tuyến IP truyền thống với không ít nhược điểm, đáp ứng chậm khi có yêu cầu xử lý luồng lưu lượng lớn trên mạng, làm cho việc xử lý tại các router bị quá tải. Hậu quả là mất lưu lượng, mất kết nối và làm giảm đặc tính mạng. Ngoài ra, mỗi nút trong mạng đều phải thực hiện hai chức năng là định tuyến và chuyển tiếp. Quá trình chuyển tiếp chỉ dựa trên địa chỉ đích của gói mà không dựa trên các tham số chất lượng dịch vụ. MPLS được xem là giải pháp cho các vấn đề này. Điểm nổi bật của công nghệ MPLS là khả năng chuyển tiếp lưu lượng nhanh, đơn giản, điều khiển phân luồng, định tuyến linh hoạt và tận dụng tài nguyên mạng. Nó kết hợp 84
những đặc điểm tốt nhất của chuyển mạch kênh trong ATM và chuyển mạch gói trong IP, có khả năng chuyển tiếp gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến như bình thường ở mạng biên. Khi các gói đi vào miền MPLS, thường là mạng trục của nhà cung cấp dịch vụ, chúng được chuyển mạch đơn giản bằng chuyển mạch nhãn. Các nhãn còn giúp xác định chất lượng dịch vụ mà các gói nhận được. Khi chúng ra khỏi mạng thì các nhãn sẽ được cắt bỏ ở các router biên mạng và được định tuyến như thông thường. MPLS có một số ưu điểm hơn định tuyến IP như chuyển các gói qua mạng nhanh hơn router IP. Trong IP, việc định tuyến chỉ dựa vào tiêu đề của gói còn MPLS có thể phân biệt các giao diện khác nhau, các thông tin khác nhau để xác định chính sách xử lý thích hợp, đôi khi gói có thể được định tuyến theo một đường biết trước khi gói đi vào mạng. Ta xét qua hoạt động của các router hỗ trợ MPLS, gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router): Ở chặng đầu tiên trong mạng MPLS, router chuyển tiếp gói dựa vào địa chỉ đích (hoặc bất cứ thông tin nào ở phần tiêu đề theo chính sách cục bộ); sau đó nó xác định một nhãn thích hợp – giá trị này được xác định cho một lớp chuyển tiếp tương đương FEC – gán nhãn cho gói và chuyển nó tới nút tiếp theo. Ở chặng tiếp theo, router dùng giá trị của nhãn như một chỉ mục của một bảng để xác định nhãn mới. LSR gán nhãn mới rồi chuyển gói đến nút tiếp theo. Tuyến đường mà một gói gán nhãn đi qua được gọi là đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path). Do MPLS sử dụng nhãn để quyết định chặng tiếp theo nên router ít phải làm việc hơn và hoạt động gần giống với switch. Vì các nhãn thể hiện các tuyến đường đi trong mạng nên các nhà quản trị mạng có thể điều khiển chính xác hơn các quá trình xử lý lưu lượng trong mạng bằng cách dùng các chính sách nhãn. Khác với quá trình định tuyến và chuyển mạch thông thường của mạng IP là dựa trên tiêu đề của gói tin IP, trong mạng MPLS, quá trình chuyển mạch dựa trên một nhãn gắn thêm vào gói tin. Còn quá trình định tuyến thì không khác biệt nhiều lắm, tức vẫn dựa vào địa chỉ IP và các giao thức định tuyến để định tuyến. Tuy nhiên router còn phải nắm giữ sự thay đổi về nhãn của các gói tin khi đi các gói này được chuyển tiếp qua router. Như vậy, khác với router thông thường, các router trong mạng MPLS phải hiểu được các giao thức phân phối nhãn. (Tuy nhiên, với định tuyến ràng buộc, ta có thể chỉ định một con đường độc lập với các giao thức định tuyến). Để minh hoạ hoạt động của MPLS, ta hãy xét đường đi của một gói tin theo từng bước trong mạng sau. 85
Hình 8.1: Sơ đồ mạng IP 28 IP 27 IP 24 S0/1 S0/1 S0/0 S0/0 S0/1 S0/0 S0/1 S0/0 PE1 P1 P2 PE2 S0 S0 CE1 CE2 Thiết bị Serial 0/0 Serial 0/1 Loopback 0 PE1 192.168.1.10 192.168.1.1 P1 192.168.1.9 192.168.1.14 192.168.1.2 P2 192.168.1.13 192.168.1.18 192.168.1.3 PE2 192.168.1.17 192.168.1.4 Bảng 8.1: Địa chỉ IP các thiết bị Trước hết, các giao thức định tuyến như OSPF, IS-IS hoạt động để xây dựng những router kế cận trong bảng định tuyến của một router. (Router kế cận là router kế tiếp mà gói tin cần được truyền đến để đến được một đích nào đó). Ta có thể dùng lệnh: PE1#show ip route Kế đến, giao thức phân phối nhãn sẽ hoạt động để gán nhãn và ta sẽ có một sự tương ứng giữa một nhãn và một router kế cận cùng với cổng ngõ ra tương ứng. Trong mạng MPLS, bộ định tuyến ngoài rìa có 2 ngõ là ingress (ngõ vào) và egress (ngõ ra). Bộ định tuyến ngõ vào sẽ nhận vào một gói IP và thực hiện so sánh trong bảng định tuyến, sau đó gán những dịch vụ tương ứng lên gói tin đó, và cuối cùng gán nhãn thích hợp dựa trên những dịch vụ đó. Những nhãn khác nhau sẽ biểu thị những mức dịch vụ khác nhau trong mạng. Và khi gói tin đã có nhãn, nó được chuyển đến thiết bị kế tiếp và router kế tiếp sẽ xem trong bảng chuyển tiếp để xác định cổng ra và nhãn cần dùng cho gói tin. Ta có thể dùng lệnh: PE1#show mpls forwarding-table 86
Sau khi đi qua một bộ chuyển mạch nhãn ở giữa thì nhãn của mỗi gói tin sẽ thay đổi. Mỗi bộ chuyển mạch nhãn ở giữa chỉ hoạt động đơn giản là chuyển đổi (swapping) nhãn. Và hoạt động tương tự như thế xảy ra ở thiết bị kế tiếp cho đến khi gói tin đến thiết bị cuối cùng là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ngõ ra. Bộ định tuyến này biết nó là thiết bị cuối cùng trong mạng MPLS. Nó sẽ tách nhãn ra và gửi gói tin IP đến chặng kế tiếp tức vào mạng IP của khách hàng. Quá trình di chuyển tiếp theo của gói thì hoàn toàn tương tự như trong trường hợp mạng IP thông thường. Như vậy ở đây, ta thực hiện chuyển các gói tin trong mạng chỉ dựa vào nhãn gói tin thay vì địa chỉ. Và qua đây ta cũng thấy được một số ưu điểm tuyệt vời của chuyển mạch nhãn. Đầu tiên là tốc độ rất nhanh và độ trễ cũng như độ trễ rung pha (jitter) là rất thấp. Do nhãn dùng để tham chiếu (index) trực tiếp đến bảng chuyển tiếp của router nên chỉ yêu cầu truy cập bảng này một lần, trong khi định tuyến truyền thống phải yêu cầu truy cập bảng định tuyến hàng ngàn lần để tìm ra địa chỉ IP phù hợp nhất. Do đó chuyển mạch nhãn giảm được độ trễ và thời gian chờ đáp ứng tại mỗi nút kéo theo làm giảm độ biến động trễ rung pha cộng dồn khi gói tin đi qua nhiều nút, điều này rất có ý nghĩa đối với các ứng dụng thời gian thực. Tuy nhiên, lí do để sử dụng chuyển mạch nhãn không chỉ dừng ở đây mà còn do tính đơn giản và dễ mở rộng của nó. Chuyển mạch nhãn cho phép ghép nhiều địa chỉ IP với một hoặc một số nhãn mà thôi nên làm giảm kích thước của bảng địa chỉ, cho phép router hỗ trợ nhiều người dùng hơn. Và đối với các cơ sở hạ tầng mạng vốn có sẵn chức năng chuyển mạch, chuyển tiếp trong phần cứng như các router hay các chuyển mạch ATM, Frame Relay, ta chỉ cần phủ lên thêm phần mềm tương ứng để điều khiển việc chuyển mạch nhãn mà thôi. 8.2. Khái niệm và hoạt động cơ bản trong MPLS 8.2.1. Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển Một mặt phẳng điều khiển (control plane) là một tập hợp phần mềm và/hoặc phần cứng trong một thiết bị, chẳng hạn một router, và được dùng để điều khiển nhiều hoạt động thiết yếu trong mạng, như phân phối nhãn, tìm tuyến mới, và khắc phục lỗi. Nhiệm vụ của mặt phẳng điều khiển là cung cấp các dịch vụ cho mặt phẳng dữ liệu. Mặt phẳng dữ liệu chịu trách nhiệm chuyển tiếp lưu lượng người dùng qua router. Các thuật ngữ mặt phẳng người dùng (user plane) hoặc mặt phẳng truyền dẫn (transport plane) cũng được dùng để mô tả mặt phẳng dữ liệu. 87
8.2.2. Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển trong IP Router OSPF, IS-IS, BGP Mặt phẳng điều khiển OSPF, IS-IS, BGP Lớp định tuyến Bảng định tuyến Gói dữ liệu IP Mặt phẳng điều khiển Gói dữ liệu IP Lớp chuyển tiếp Hình 8.2: Mặt phẳng điều khiển và dữ liệu IP. Hình 8.2 mô tả mối quan hệ giữa mặt phẳng điều khiển IP và mặt phẳng dữ liệu IP. Đối với các giao thức Internet, các ví dụ của mặt phẳng điều khiển là các giao thức định tuyến như OSPF, IS-IS, BGP. Nó cho phép IP chuyển tiếp lưu lượng một cách chính xác. Các bản tin điều khiển được trao đổi giữa các router để thực hiện nhiều hoạt động khác nhau, bao gồm: • Trao đổi các bản tin giữa các nút để thiết lập một tuyến liên kết. • Trao đổi các bản tin theo chu kì (gọi là bản tin hello) để chắc rằng các nút gần kề hoạt động tốt. • Trao đổi các bản tin quảng cáo (advertisement) về địa chỉ và tuyến để xây dựng các bảng định tuyến được sử dụng bởi IP để chuyển tiếp lưu lượng. 88
8.2.3. Mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển trong MPLS LSR LDP, RSVP-TE, OSPF-E, BGP-E Mặt phẳng điều khiển LDP, RSVP-TE, OSPF-E, BGP-E Lớp định tuyến LFIB Gói tin MPLS Mặt phẳng điều khiển Gói tin MPLS Lớp chuyển tiếp Hình 8.3: Mặt phẳng điều khiển và dữ liệu MPLS cũng hoạt động với các mặt phẳng điều khiển và dữ liệu, như mô tả ở hình 8.3. Nhiệm vụ chính của mặt phẳng điều khiển là quảng cáo các nhãn, địa chỉ và liên kết chúng. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn là một router được cấu hình để hỗ trợ MPLS. Nó dùng cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn (Label Forwarding Information Base_LFIB) để xác định cách xử lý các gói MPLS đến, chẳng hạn xét xem nút kế tiếp nhận gói là nút nào. Các bản tin điều khiển được trao đổi giữa các LSR để thực hiện nhiều hoạt động khác nhau, bao gồm thiết lập liên kết. Sau khi hoạt động này hoàn thành, các nút được gọi là các LSR ngang hàng (peer), trao đổi các bản tin chu kì (bản tin hello) để chắc rằng các nút gần kề hoạt động tốt, trao đổi các bản tin địa chỉ và nhãn để liên kết các địa chỉ với nhãn và xây dựng bảng chuyển tiếp cho mặt phẳng dữ liệu MPLS. Mặt phẳng dữ liệu MPLS sẽ chuyển tiếp lưu lượng bằng cách kiểm tra nhãn trong tiêu đề gói MPLS, địa chỉ IP không cần kiểm tra. Tiêu đề nhãn sau đó bị bỏ đi, và địa chỉ IP lại được dùng để phân phối lưu lượng đến người dùng cuối. 8.2.4. Những lớp chuyển tiếp tương đương FEC * Lớp chuyển tiếp tương đương FEC Thuật ngữ lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equivalence Classes) được sử dụng trong hoạt động chuyển mạch nhãn. FEC mô tả sự liên hệ giữa các gói với địa chỉ đích người nhận cuối, FEC cũng có thể liên kết với một địa chỉ đích và loại lưu lượng liên quan đến một cổng đích nào đó. 89
Tại sao lại sử dụng FEC? Trước tiên, nó cho phép nhóm các gói vào các lớp khác nhau, có thể sử dụng để hỗ trợ chất lượng dịch vụ hiệu quả. Ví dụ, FEC có thể liên kết với độ ưu tiên cao, lưu lượng thực … FEC được xác định duy nhất bằng việc sử dụng một nhãn. Đối với các lớp dịch vụ khác nhau, người ta sử dụng các FEC và các nhãn liên kết khác nhau. Với Internet, các giá trị sau được sử dụng để thành lập một FEC: địa chỉ IP nguồn và/hoặc đích, số cổng nguồn và/hoặc đích, nhận diện giao thức (PID), điểm mã (codepoint) của các dịch vụ khác biệt IPv4, dòng nhãn IPv6. Chúng ta có thể nghĩ về các thủ tục được sử dụng bởi thành phần định tuyến như là cách chia thành tập tất cả các gói mà router có thể định tuyến vào một số hữu hạn các subnet rời nhau. Từ quan điểm định tuyến, những gói trong mỗi subnet được router đối xử như nhau (nghĩa là chúng đều được gửi đến cùng một trạm kế tiếp) ngay cả nếu những gói trong subnet khác nhau về những thông tin còn lại trong tiêu đề (header) lớp mạng. Chúng ta xem các subnet như là các lớp chuyển tiếp tương đương (FEC). Nguyên nhân mà router định tuyến tất cả các gói trong 1 FEC giống nhau là vì sự ánh xạ giữa thông tin được mang trong tiêu đề lớp mạng và những mục trong bảng định tuyến là nhiều – một (mà một - một là trường hợp đặc biệt). Nghĩa là những gói khác nhau về nội dung trong tiêu đề lớp mạng có thể được ánh xạ vào cùng một mục trong bảng định tuyến khi mục đó được gắn với một FEC xác định. Một ví dụ của FEC là một tập các gói unicast mà địa chỉ đích lớp mạng có cùng tiền tố địa chỉ IP xác định. Một ví dụ khác của FEC là một tập các gói multicast có cùng địa chỉ nguồn và đích lớp mạng. Một phần quan trọng của một mục định tuyến được duy trì bởi router đó là địa chỉ router kế tiếp. Một gói khi rơi vào một FEC mà liên kết với một mục định tuyến xác định thì được định tuyến đến router kế tiếp được chỉ rõ bởi mục đó. Do đó việc xây dựng bảng định tuyến bởi thành phần điều khiển có thể xem như là việc xây dựng một tập FEC và trạm kế tiếp cho mỗi FEC đó. Một tính chất quan trọng của một FEC là tính định tuyến phân cấp của nó. Ví dụ như một FEC có thể bao gồm những gói mà có địa chỉ đích lớp mạng gắn với cùng một tiền tố địa chỉ xác định. Kiểu này của FEC cung cấp định tuyến thô. Mặc khác, một FEC có thể bao gồm chỉ những gói thuộc vào một ứng dụng xác định chạy giữa hai máy tính, nghĩa là nó chỉ bao gồm những gói có cùng địa chỉ nguồn và đích lớp mạng (địa chỉ hai máy tính) cũng 90
như cùng số port lớp vận chuyển (những port này xác định ứng dụng trong máy tính). Kiểu này của FEC cung cấp định tuyến tinh. Có thể thấy rõ ràng là định tuyến thô cần thiết cho việc mở rộng toàn mạng. Nhưng mặc khác nếu chỉ hỗ trợ định tuyến thô sẽ làm mạng hoạt động không được uyển chuyển, như vậy nó không cho phép có nhiều kiểu lưu lượng khác nhau. Những nhận định trên cho thấy muốn xây dựng một hệ thống lớn và có nhiều chức năng thì yêu cầu hệ thống phải hỗ trợ nhiều kiểu định tuyến cũng như khả năng trộn lẫn và kết hợp nhiều kiểu định tuyến khác nhau. 8.2.5. Định tuyến nhất quán Một hệ thống định tuyến chính xác yêu cầu có sự nhất quán qua nhiều router. Sự nhất quán này được thiết lập bởi sự kết hợp của nhiều cơ chế. Thành phần điều khiển chịu trách nhiệm phân bố nhất quán các thông tin định tuyến được sử dụng bởi router cho việc xây dựng bảng định tuyến của nó. Thành phần điều khiển còn chịu trách nhiệm trong việc nhất quán các thủ tục mà router dùng để xây dựng bảng định tuyến. Kết hợp hai yếu tố này cho phép có sự nhất quán giữa các bảng định tuyến. Thành phần định tuyến chịu trách nhiệm nhất quán các thủ tục trong việc lấy thông tin từ các gói cũng như việc sử dụng thông tin này để tìm một mục thích hợp trong bảng định tuyến, kết quả là có sự nhất quán trong ánh xạ những gói vào các FEC qua nhiều router. Và sự nhất quán này cho phép hệ thống có chức năng định tuyến chính xác. 8.3. Thành phần định tuyến Sự phân tích việc định tuyến lớp mạng ra làm hai phần: điều khiển và định tuyến không chỉ được áp dụng vào kiểu định tuyến truyền thống mà còn có thể áp dụng cho kỹ thuật chuyển mạch nhãn. Trong phần này chúng ta mô tả vài lý thuyết nền tảng liên quan đến thành phần định tuyến của chuyển mạch nhãn. Thuật toán mà thành phần định tuyến của chuyển mạch nhãn sử dụng để đưa ra quyết định định tuyến cho một gói tin sẽ sử dụng hai nguồn thông tin: thông tin thứ nhất là bảng định tuyến được duy trì bởi một router chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router) và thứ hai là một nhãn chứa trong gói. 91
8.3.1. Nhãn là gì? Nhãn là một khung nhận dạng ngắn, có chiều dài cố định và không có cấu trúc. Một nhãn không thực hiện trực tiếp bất cứ thông tin nào từ tiêu đề lớp mạng. Dạng của nhãn sẽ được xét ở phần sau. 8.3.2. Bảng chuyển mạch nhãn LIB và LFIB 192.168.20.1 192.168.20.9 192.168.20.7 A I G 53 48 67 192.168.20.3 192.168.20.4 192.168.20.6 30 C 40 D 38 E 47 F 192.168.20.0/24 Nút cuối 192.168.20.5 87 77 89 35 LIB B J H 192.168.20.2 192.168.20.10 192.168.20.8 Với địa chỉ 192.168.20.0/24 Địa chỉ Nhãn 192.168.20.3 40 192.168.20.9 48 192.168.20.10 87 192.168.20.5 38 Hình 8.4: LIB cho nút D Hình 8.4 là cơ sở dữ liệu thông tin nhãn LIB của nút D cho các liên kết nhãn mà nó tạo và nhận được từ các hàng xóm MPLS cho tiền tố địa chỉ 192.168.20.0/24. Các thực thể LIB của các LSR không phải kế cận thì không cần lưu trong LIB vì không cần thiết cho việc chuyển tiếp gói. Theo hoạt động của các giao thức định tuyến, nút D có thể đến 192.168.20.0/24 thông qua nút I, E hoặc J. Một câu hỏi rất hợp lí được đặt ra là tại sao nó phải chứa tất cả liên kết nhãn của tất cả các hàng xóm trong khi một số trong chúng không phải là xuôi dòng theo địa chỉ đích và thậm chí một số không ở trong LSP. Câu trả lời sẽ được giải thích ở phần sau. Hình 8.5 là bảng LFIB tại nút D cho tiền tố địa chỉ 192.168.20.4/24. Lưu ý rằng bảng này chỉ chứa thông tin cần thiết để chuyển tiếp gói đến chặng kế trong LSP, nó chính là tập con của LIB. Nhãn 40 được dùng cho LSP giữa nút C và D, nhãn 38 giữa D và E, nhãn 47 giữa E và F. Nhãn 40 là nhãn nội (local label) của nút D vì nó được tạo bởi D và phân phối đến tất cả các “ngang cấp” 92
của D. Còn nhãn 38 được cấp bởi nút E. Do đó hai nhãn này là nhãn được gán bởi nút xuôi dòng đến nút ngược dòng tương ứng với tiền tố 192.168.20.0/24. Trong bảng LFIB tại D ta thấy (a) nhãn nội cho tiền tố địa chỉ 192.168.20.0/24 là 40, (b) nhãn ra là 38 vốn được gán trước đó bởi nút E, (c) giao tiếp vật lý để đến chặng kế tức hop E là giao tiếp n. Hai điều quan trọng cần nhớ là nếu LSR không nhận thông điệp liên kết nhãn từ LSR kế, gói tin sẽ được chuyển đi bình thường mà không gán nhãn. Còn nếu LSR nhận được thông điệp liên kết nhãn từ LSR kế thì nhãn này và nhãn nội sẽ được thêm vào LFIB. Khi một liên kết hay một nút bị phát hiện là hư bằng giao thức phân phối nhãn hay bằng giao thức định tuyến lớp 3, các sự kiện sau sẽ lần lượt xảy ra: ví dụ nút D phát hiện liên kết đến E bị hư. LFIB được cập nhận để phản ánh sự hư hỏng này bằng cách xóa liên kết từ D đến E. Giao tiếp của liên kết bị hư cũng được xóa khỏi bảng định tuyến. Việc xóa này kích hoạt OSPF chọn ra một liên kết thay thế khác và đưa vào bảng định tuyến, ví dụ liên kết giữa D và J. Việc thêm một FEC mới vào bảng định tuyến lớp 3 sẽ kích hoạt nút D cập nhật LFIB mà không cần triệu gọi giao thức phân phối nhãn bởi vì trước đó nút D đã thiết lập mối quan hệ MPLS ngang hàng với tất cả nút lân cận và đã cài đặt liên kết nhãn cho những nút này trong bảng LIB rồi. Do đó nút D sẽ gắn nhãn 87 cho các gói đến 192.168.20.0/24 và gửi chúng đến nút J. J lúc này là thành viên mới của con đường chuyển mạch nhãn đến 192.168.20.0/24. 192.168.20.1 192.168.20.9 192.168.20.7 A I G 53 48 67 192.168.20.3 192.168.20.4 192.168.20.6 30 C 40 D 38 E 47 F 192.168.20.0/24 Nút cuối 192.168.20.5 87 77 89 35 LIB B J H 192.168.20.2 192.168.20.10 192.168.20.8 Với địa chỉ 192.168.20.0/24 Nhãn nội Nhãn ra Giao diện 40 38 n Hình 8.5: LFIB cho nút D Một bảng định tuyến bao gồm chuỗi các mục, mỗi mục bao gồm một nhãn vào và một hay nhiều mục con, mỗi mục con bao gồm một nhãn ra, một 93
giao diện ngõ ra và một địa chỉ trạm kế (hình 8.6). Những mục con khác nhau trong từng mục riêng có thể có cùng hoặc khác nhãn ra. Ở đây có nhiều mục con là để kiểm soát định tuyến multicast, khi mà một gói đến từ một ngõ vào cần được gửi đến nhiều giao diện ngõ ra. Nhãn vào Mục con thứ nhất Mục con thứ hai Nhãn ra Nhãn ra Nhãn vào Giao diện ra Giao diện ra Địa chỉ trạm kế Địa chỉ trạm kế Hình 8.6: Mục trong bảng định tuyến Bảng định tuyến được đánh chỉ số mục bởi giá trị chứa trong nhãn vào. Nghĩa là giá trị chứa trong nhãn vào của mục thứ N trong bảng là N. Ngoài thông tin dùng để điều khiển định tuyến một gói, một mục trong bảng định tuyến có thể chứa thông tin liên quan đến những tài nguyên mà gói tin có thể sử dụng, như là một hàng đợi ngõ ra mà gói tin được đặt vào. Một LSR có thể duy trì một bảng định tuyến đơn hay là nhiều bảng định tuyến, mỗi bảng cho mỗi giao diện của nó. Với trường hợp sau, việc xử lý một gói tin được xem xét không bởi chỉ nhãn chứa trong gói mà cả giao diện nào mà gói tin đi tới, còn trong trường hợp đầu thì chỉ cần thông tin chứa trong nhãn. LSR có thể sử dụng trường hợp một hoặc hai như là một tuỳ chọn, hay có thể kết hợp cả hai. 8.3.3. Khả năng mang nhãn trong gói Một chức năng quan trọng của thành phần định tuyến chuyển mạch nhãn là khả năng mang nhãn trong gói, có nhiều cách để thực hiện điều này. Với các kỹ thuật lớp liên kết, như ATM và Frame Relay, có thể mang nhãn như một phần của tiêu đề (header) lớp liên kết của nó. Cụ thể, với ATM, nhãn có thể được mang trong trường VCI hay VPI của tiêu đề ATM. Còn với Frame Relay, nhãn có thể được mang trong trường DLCI của tiêu đề Frame Relay. Sử dụng tùy chọn việc mang nhãn như là một phần của tiêu đề lớp liên kết cho phép hỗ trợ chuyển mạch nhãn với một số kỹ thuật lớp liên kết chứ không phải là tất cả. Bắt buộc chuyển mạch nhãn chỉ cho những kỹ thuật lớp liên kết mà có thể mang nhãn trong tiêu đề lớp liên kết sẽ giới hạn nhiều đến 94
sự hữu dụng của chuyển mạch nhãn (hạn chế sự sử dụng chuyển mạch nhãn trên những môi trường khác như Ethernet hay liên kết point-to-point). Một cách cho phép chuyển mạch nhãn hoạt động trên nhiều kỹ thuật lớp liên kết khi mà những kỹ thuật đó không thể mang nhãn trong tiêu đề của nó là bằng cách mang nhãn trong một tiêu đề nhãn riêng. Tiêu đề nhãn này được xen vào giữa tiêu đề lớp mạng và tiêu đề lớp liên kết (xem hình 8.7), nên do đó có thể được sử dụng bởi bất cứ kỹ thuật lớp liên kết nào như Ethernet, FDDI, Token Ring, point-to-point. Tiêu đề Tiêu đề thêm Tiêu đề Dữ liệu lớp liên kết chứa nhãn lớp mạng lớp mạng Hình 8.7: Mang nhãn trong tiêu đề thêm 8.3.4. Thuật toán định tuyến chuyển mạch nhãn Thuật toán định tuyến mà được sử dụng bởi thành phần định tuyến của chuyển mạch nhãn dựa vào sự hoán đổi nhãn. Thuật toán hoạt động như sau: Khi LSR nhận một gói tin, nó sẽ lấy nhãn trong gói làm chỉ mục để xác định trong bảng định tuyến. Một khi mục trong bảng định tuyến được tìm thấy (mục này có nhãn vào bằng với nhãn chứa trong gói tin), trong mỗi mục con sẽ thay thế nhãn trong gói tin bằng với nhãn ra của nó và gửi gói tin ra giao diện ngõ ra để đến trạm kế tiếp được xác định bởi mục con đó. Trong phần trước, chúng ta giả sử là một LSR duy trì một bảng định tuyến đơn, tuy nhiên, một LSR có thể duy trì 1 bảng định tuyến riêng biệt cho mỗi giao diện của nó. Trong trường hợp này, sau khi LSR nhận gói tin, LSR sử dụng giao diện mà gói tin đi tới để lựa chọn bảng định tuyến để định tuyến gói tin đó. Những ai quen thuộc với ATM chú ý rằng khi LSR duy trì bảng định tuyến trên mỗi giao diện của nó, thuật toán định tuyến trên tùy thuộc vào thuật toán định tuyến của chuyển mạch ATM. Đây là yếu tố quan trọng của một số nghiên cứu chuyển mạch nhãn và chúng ta sẽ thảo luận ở phần sau. Một nhãn luôn luôn mang thông tin định tuyến và còn có thể mang cả thông tin tài nguyên dành riêng. Nhãn mang thông tin định tuyến là vì nội dung của nó xác định một mục trong bảng định tuyến và mục này chứa thông tin xác định phải định tuyến gói tin đi đâu. Còn nhãn có thể mang thông tin về 95
việc để dành tài nguyên là vì mục mà được xác định bởi nhãn có thể, tùy chọn, bao gồm thông tin liên quan tới tài nguyên nào mà gói tin có thể sử dụng, ví dụ như là một hàng đợi xác định mà gói tin được đặt vào. Khi nhãn được mang trong tiêu đề ATM (header ATM) hay Frame Relay, nhãn phải mang cả hai thông tin định tuyến và tài nguyên dành riêng. Còn khi nhãn được mang trong một tiêu đề riêng, thì thông tin về tài nguyên mà gói tin có thể sử dụng có thể bị mã hóa như là một phần của tiêu đề đó, nên nhãn chỉ mang thông tin về định tuyến. Nhưng việc mã hóa phần thông tin của nhãn là tùy chọn do đó một nhãn ở trong tiêu đề riêng có thể mang cả hai thông tin trên. Đơn giản hóa thuật toán định tuyến mà được sử dụng bởi thành phần định tuyến chuyển mạch nhãn sẽ làm đơn giản việc tạo thuật toán bằng phần cứng và sẽ cho phép định tuyến nhanh hơn mà không cần đến các phần cứng đắt tiền. Một tính chất quan trọng của thuật toán định tuyến được sử dụng bởi chuyển mạch nhãn là một LSR có thể lấy tất cả thông tin cần thiết cho việc định tuyến một gói tin cũng như phải quyết định tài nguyên nào mà gói tin có thể sử dụng chỉ trong một lần truy cập bộ nhớ. Bởi vì một mục trong bảng định tuyến có chứa tất cả các thông tin cần thiết và nhờ có nhãn mà ta sẽ xác định đúng mục cần tìm. Chính đặc điểm này làm cho chuyển mạch nhãn thích hợp như là một kỹ thuật cho hiệu quả định tuyến cao. Việc trao đổi nhãn kết hợp với khả năng mang nhãn trong các kỹ thuật lớp liên kết sẽ cho phép nhiều thiết bị khác nhau có thể được sử dụng để làm LSR. Ví dụ, mang nhãn trong trường VCI của tế bào ATM cho phép biến phần cứng của chuyển mạch ATM thành LSR với việc cung cấp thêm phần mềm điều khiển thích hợp. Tương tự, việc mang nhãn trong tiêu đề riêng trong gói tin làm cho các router truyền thống có thể xử lý nó bằng phần mềm, do đó, với một phần mềm thích hợp, một router truyền thống có thể trở thành một LSR. 8.3.5. Thuật toán định tuyến đơn Trong kiến trúc định tuyến truyền thống, những chức năng khác nhau được cung cấp bởi thành phần điều khiển (như là định tuyến unicast, định tuyến multicast, định tuyến unicast với kiểu của dịch vụ) yêu cầu những thuật toán khác nhau trong thành phần định tuyến (xem hình 8.8). 96
Chức năng Định tuyến Định tuyến unicast Định tuyến định tuyến unicast với Loại dịch vụ multicast Kết hợp dài nhất Kết hợp dài nhất với địa Kết hợp dài Thuật toán với địa chỉ đích + chỉ nguồn + kết hợp nhất với định hướng kết hợp chính xác chính xác với địa chỉ đích địa chỉ đích với Loại dịch vụ và giao diện ngõ vào Hình 8.8: Kiến trúc định tuyến truyền thống. Một tính chất quan trọng của chuyển mạch nhãn là sẽ không có nhiều thuật toán định tuyến khác nhau trong thành phần định tuyến của nó, thành phần định tuyến chỉ gồm một thuật toán dựa trên việc trao đổi nhãn (xem hình 8.9). Đây là điểm phân biệt quan trọng giữa hai kiểu kiến trúc định tuyến. Chức năng Định tuyến Định tuyến unicast Định tuyến định tuyến unicast với Loại dịch vụ multicast Thuật toán Thuật toán định hướng chung định hướng (trao đổi nhãn) Hình 8.9: Kiến trúc chuyển mạch nhãn Chúng ta có thể nghĩ rằng nếu thành phần định tuyến chỉ có một thuật toán định tuyến có thể hạn chế đến các chức năng được hỗ trợ bởi chuyển mạch nhãn. Nhưng thật sự thì không phải vậy, khả năng hỗ trợ nhiều chức năng định tuyến với chỉ một thuật toán định tuyến là một trong những điểm quan trọng của chuyển mạch nhãn. Thực sự, như chúng ta sẽ xem sau, thì chức năng mà chuyển mạch nhãn hỗ trợ nhiều hơn so với các kiến trúc định tuyến truyền thống. 8.3.6. Đa giao thức: trên và dưới Từ những mô tả trước về thành phần định tuyến chuyển mạch nhãn, chúng ta có thể thấy rõ hai điều quan trọng. Điều đầu tiên là thành phần định tuyến không làm rõ là với một lớp mạng nào cả, ví dụ, cùng một thành phần định tuyến có thể được sử dụng để chuyển mạch nhãn với IP cũng như chuyển mạch nhãn với IPX. Điều này làm cho chuyển mạch nhãn như là một giải pháp đa giao thức (multiprotocol) tương thích với các giao thức lớp mạng (xem hình 8.10). 97
IPv6 IPv4 IPX Apple Talk Giao thức lớp mạng Chuyển mạch nhãn (Label Switching) (Point-to-Point) Frame Relay Điểm - điểm Giao thức lớp liên kết Ethernet FDDI ATM Hình 8.10: Đa giao thức: trên và dưới. Ngoài ra, khả năng đa giao thức của chuyển mạch nhãn vượt xa khả năng hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng khác nhau, chuyển mạch nhãn còn có khả năng hoạt động trên bất kỳ giao thức lớp liên kết nào. Điều này làm cho chuyển mạch nhãn như là một giải pháp đa giao thức tương thích với các giao thức lớp liên kết. Những tính chất trên của chuyển mạch nhãn đã giải thích tại sao nhóm làm việc IETF đặt tên cho việc tiêu chuẩn hoá kỹ thuật mới này là Chuyển mạch nhãn đa giao thức - MPLS (Multiprotocol Label Switching). 8.4. Thành phần điều khiển Như ta đã đề cập ở trên, việc tách phần định tuyến lớp mạng thành hai phần định tuyến và điều khiển không chỉ áp dụng cho kiểu kiến trúc định tuyến truyền thống mà còn có thể áp dụng cho chuyển mạch nhãn. Thành phần điều khiển của chuyển mạch nhãn chịu trách nhiệm về việc phân bố các thông tin định tuyến giữa các LSR và những thủ tục mà những LSR đó sử dụng để đổi các thông tin này thành bảng định tuyến để sử dụng bởi thành phần định tuyến trong hệ thống. Giống như các thành phần điều khiển của các hệ thống định tuyến khác, thành phần điều khiển của chuyển mạch nhãn phải đáp ứng sự phân bố nhất quán về thông tin định tuyến giữa các LSR cũng như các thủ tục nhất quán để xây dựng bảng định tuyến. Có sự giống nhau rất lớn về thành phần điều khiển giữa kiểu kiến trúc truyền thống và chuyển mạch nhãn. Thực tế, thành phần điều khiển của chuyển mạch nhãn bao gồm tất cả các giao thức định tuyến (như là OSPF, BGP, PIM,…) đã được sử dụng bởi thành phần điều khiển của kiểu định tuyến trước. Và có thể hiểu là thành phần định tuyến kiểu truyền thống là một phần của thành phần định tuyến chuyển mạch nhãn. 98
Tuy nhiên, thành phần điều khiển của kiểu định tuyến truyền thống không đủ để hỗ trợ chuyển mạch nhãn. Bởi vì thông tin định tuyến được cung cấp bởi thành phần này không đủ để xây dựng bảng định tuyến cho thành phần định tuyến của chuyển mạch nhãn, vì bảng này phải chứa sự ánh xạ giữa nhãn và trạm kế tiếp. Để có thể hỗ trợ được thì chúng ta cần có những thủ tục để LSR có thể • Tạo sự kết hợp giữa nhãn và FEC. • Thông tin cho các LSR khác về sự kết hợp này. • Sử dụng hai thủ tục trên để xây dựng và duy trì bảng định tuyến để chuyển mạch nhãn sử dụng. Toàn bộ cấu trúc của thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn được trình bày như trong hình 8.11. Những giao thức Những thủ tục Những thủ tục định tuyến lớp mạng tạo kết nối phân bố thông tin (OSPF, BGP, PIM) giữa nhãn và FEC kết hợp nhãn Sự duy trì bảng định hướng Hình 8.11: Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn Những giao thức định tuyến lớp mạng cung cấp cho LSR sự ánh xạ giữa các FEC và địa chỉ trạm kế tiếp. Những thủ tục để tạo ra sự kết hợp giữa nhãn và FEC, và phân bố thông tin kết hợp này giữa các thiết bị chuyển mạch nhãn cung cấp cho LSR sự ánh xạ giữa các FEC và nhãn. Sự kết hợp hai ánh xạ trên cung cấp những thông cần thiết để xây dựng bảng định tuyến được sử dụng bởi thành phần định tuyến chuyển mạch nhãn (xem hình 8.12). 99
Những giao thức Những thủ tục Những thủ tục định tuyến lớp mạng tạo kết nối phân bố thông tin (OSPF, BGP, PIM) giữa nhãn và FEC kết hợp nhãn ãn Án nh hx và ạg C iữ FE aF a EC giữ và xạ trạ h Án m kế Bảng định hướng chuyển mạch nhãn (ánh xạ nhãn đến trạm kế) Hình 8.12: Quá trình xây dựng một bảng định hướng 8.4.1. Kết hợp trong và kết hợp ngoài Nhắc lại là mỗi mục trong bảng định tuyến được duy trì bởi LSR chứa một nhãn vào và một hay nhiều nhãn ra. Tương ứng với hai kiểu nhãn trong bảng định tuyến, thành phần điều khiển cung cấp hai kiểu kết hợp nhãn. Kiểu kết hợp đầu tiên xảy ra khi router tạo sự kết hợp với nhãn được chọn và gán một cách nội bộ. Kiểu kết hợp nhãn thứ hai xảy ra khi router nhận các thông tin kết hợp nhãn của những LSR khác. Điểm khác nhau quan trọng giữa kết hợp trong và kết hợp ngoài là với kết hợp trong nhãn đuợc chọn một cách nội bộ, bởi chính LSR đó, trong khi đó thì với kết hợp ngoài thì nhãn được chọn bởi các LSR khác. 8.4.2. Kết hợp ngược dòng và kết hợp xuôi dòng Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn sử dụng cả hai kiểu kết hợp trong và ngoài để xây dựng bảng định tuyến với nhãn vào và nhãn ra. Có hai cách để thực hiện điều này. Cách đầu tiên là khi nhãn từ kết hợp trong được dùng là nhãn vào và nhãn từ kết hợp ngoài được dùng là nhãn ra. Cách thứ hai thì hoàn toàn ngược lại, nhãn từ kết hợp trong được dùng làm nhãn ra và nhãn được dùng từ kết hợp ngoài được dùng làm nhãn vào. Cách đầu tiên được gọi là kết hợp nhãn xuôi dòng (downstream label binding) vì sự kết hợp giữa một nhãn được mang trong gói tin và một FEC được tạo bởi một LSR xuôi dòng (downstream LSR) so với LSR gắn nhãn 100
vào gói tin (xem hình 8.13). Rõ ràng rằng với kết hợp nhãn xuôi dòng, gói tin mang nhãn chạy ngược hướng so với chiều chạy của luồng thông tin kết hợp nhãn. Cách thứ hai gọi là kết hợp ngược dòng (upstream label binding) bởi vì sự kết hợp giữa một nhãn được mang trong gói tin và một FEC được tạo bởi cùng một LSR mà đặt nhãn vào gói tin, nghĩa là sự kết hợp nhãn ở “ngược dòng” so với luồng chảy của gói tin (xem hình 8.13). Rõ ràng rằng với kết hợp nhãn ngược dòng, gói tin mang nhãn chạy cùng hướng so với chiều chạy của luồng thông tin kết hợp nhãn. Các gói với Các gói với nhãn X nhãn X Thông tin Thông tin kết hợp cho kết hợp cho nhãn X nhãn X Xuôi dòng Ngược dòng Hình 8.13: Kết hợp nhãn ngược dòng và xuôi dòng 8.4.3. Nhãn tự do Một LSR luôn có một tập các nhãn tự do (nhãn chưa có kết hợp). Khi LSR được khởi tạo, tập này chứa tất cả các nhãn mà LSR có thể dùng để kết hợp trong. Kích thước của tập sẽ xác định bao nhiêu sự kết hợp nhãn đồng thời mà LSR có thể hỗ trợ. Khi router tạo ra một kết hợp trong mới, router lấy một nhãn trong tập, khi router hủy bỏ một kết hợp, nó sẽ trả lại nhãn này cho tập nhãn. Nhắc lại là một LSR có thể duy trì một bảng định tuyến đơn hay là nhiều bảng định tuyến, mỗi bảng cho một giao diện. Khi router duy trì một bảng định tuyến, nó sẽ duy trì một tập nhãn tự do, còn khi router duy trì nhiều bảng thì nó sẽ duy trì nhiều tập nhãn, mỗi tập cho một bảng. 8.4.4. Kết hợp nhãn tuyến điều khiển và tuyến dữ liệu LSR tạo ra hay hủy bỏ một kết hợp nhãn giữa một nhãn và một FEC khi có một sự kiện xảy ra. Sự kiện đó có thể được kích hoạt bởi những gói dữ liệu 101
mà được định tuyến bởi LSR đó hay bởi những thông tin điều khiển định tuyến (như là các bản tin OSPF routing updates, PIM JOIN/PRUNE, RSVP PATH / RESV) mà được xử lý bởi LSR đó. Khi việc tạo ra hay hủy bỏ kết hợp được kích hoạt bởi các gói dữ liệu thì chúng ta gọi đó là kết hợp nhãn tuyến dữ liệu (data_driven label binding), còn khi được kích hoạt bởi thông tin điều khiển, chúng ta gọi là kết hợp nhãn tuyến điều khiển (control_driven label binding). Có nhiều tùy chọn đối với cả hai loại trên. Ví dụ, phần tuyến dữ liệu sẽ tạo ra sự kết hợp cho một luồng gói của một ứng dụng ngay khi nó thấy gói tin đầu tiên của luồng, hay nó sẽ đợi cho đến khi có nhiều gói tin hơn để luồng đủ dài để được phép tạo kết hợp. Sự lựa chọn giữa các phương pháp thiết lập kết hợp rõ ràng ảnh hưởng đến hiệu quả và vấn đề phát triển (được đề cập ở phần trước), nghĩa là phương pháp thiết lập đó hoạt động như thế nào khi mạng phát triển. Và chúng ta cũng xét vài ảnh hưởng đến sự linh hoạt, được hiểu là các phương pháp hoạt động như thế nào trong các điều kiện khác nhau. 8.4.4.1. Hiệu quả Điều đầu tiên phải chú ý về hiệu quả là, dưới điều kiện lý tưởng, một LSR có thể định tuyến dữ liệu tại bất cứ tốc độ nào mà thành phần định tuyến chuyển mạch nhãn hoạt động, bất kể đến LSR sử dụng kết hợp nhãn tuyến dữ liệu hay là tuyến điều khiển. Trong nhiều trường hợp, điều này được quyết định bởi tốc độ phần cứng nằm dưới. Do đó, ví dụ, nếu một chuyển mạch nhãn chạy trên một chuyển mạch ATM, thì hiệu quả định tuyến cao nhất là hiệu quả cao nhất của chuyển mạch ATM đó. Hầu hết chuyển mạch ATM có thể định tuyến lưu lượng với vận tốc “đường dây” tại tất cả giao tiếp của nó. Do đó, ví dụ, một chuyển mạch 16 cổng OC-3 sẽ có khả năng định tuyến gần tới 16*155 Mb/s = 2.5 Gb/s. Trong điều kiện lý tưởng, bất cứ chuyển mạch nhãn nào sử dụng chuyển mạch này đều có thể đạt được cùng thông lượng trên. Điều quan trọng ở đây là “trong điều kiện lý tưởng”. Câu hỏi được đặt ra là môi trường hoạt động thực tế gần với điều kiện lý tưởng như thế nào. Câu hỏi này thật sự khó mà trả lời, đặc biệt đối với kết hợp hướng dữ liệu. Ví dụ, điều kiện lý tưởng cho kết hợp hướng dữ liệu mà nhãn được liên kết với luồng dữ liệu ứng dụng là khi luồng đó có chiều dài vô tận. Trong trường hợp này, cái giá thiết lập đường dẫn chuyển mạch nhãn cho một luồng được trả dần qua chiều dài vô hạn của luồng đó trở nên không thể chấp nhận được. 102
Các nghiên cứu đã được thực hiện để xác định các mạng thực tế cách xa bao nhiêu so với điều kiện lý tưởng. Phần khó khăn của các nghiên cứu trên là tìm các số liệu thống kê lưu lượng thực tế, vì hầu hết các nhà vận hành mạng rất không thích thú trước việc đưa ra chi tiết các dấu tích lưu lượng của họ trước công chúng. Ngoài ra, ngay cả nếu có lấy được các dữ liệu cần thiết thì cũng không đảm bảo rằng nó sẽ phản ánh chính xác một mạng tiêu biểu ngay tại thời điểm nó được thu thập. Kết hợp nhãn tuyến dữ liệu giả sử rằng một LSR hỗ trợ cả hai thành phần định tuyến của chuyển mạch nhãn và của kiểu định tuyến truyền thống. Hiệu quả chính của tuyến dữ liệu khi điều kiện hoạt động chệch khỏi điều kiện lý tưởng là các gói tin nào không được chuyển mạch nhãn thì phải được xử lý bởi thành phần định tuyến truyền thống, và đương nhiên, khả năng định tuyến của nó phải bé hơn so với thành phần định tuyến của chuyển mạch nhãn. Điều quan tâm ở đây là bao nhiêu tải có thể được chuyển cho thành phần định tuyến truyền thống. Nếu chúng ta thích tạo kết hợp nhãn bằng kết hợp tuyến dữ liệu, ví dụ, bằng cách tạo kết hợp nhãn tại gói tin đầu tiên của một luồng mới, thì có thể chúng ta không cần dùng tới thành phần định tuyến truyền thống vì thành phần này chỉ định tuyến một gói cho mỗi luồng. Nhưng điều này sẽ có ảnh hưởng ngược lại lên vấn đề phát triển, và trong lúc ban đầu để tạo kết hợp nhãn chúng ta phải đợi quá trình phân bố và thiết lập kết hợp nhãn tại các LSR khác, sẽ hiệu quả hơn nếu trong khi đó, các gói tin bắt đầu của một luồng được định tuyến bằng thành phần định tuyến truyền thống. Nhưng chúng ta cần phải biết ở đây là bao nhiêu gói tin bắt đầu của một luồng được định tuyến bởi thành phần định tuyến truyền thống thì đủ (trong quá trình kết hợp nhãn), các gói sau đó sẽ được định tuyến bằng chuyển mạch nhãn (khi quá trình kết hợp nhãn xong). Phần gói tin được định tuyến bởi thành phần định tuyến truyền thống phụ thuộc vào tốc độ của luồng mới đến và số lượng gói tin mỗi luồng mà không được chuyển mạch nhãn. Tốc độ của luồng đến PPS (Packet per second) bằng với tải đưa ra trong các gói tin trong một giây chia cho số lượng gói tin trung bình trong mỗi luồng. PPS yêu cầu = (các gói được định tuyến mỗi luồng) * (PPS đưa ra)/(số gói mỗi luồng). Phần khó ở chỗ này là số các gói được định tuyến mỗi luồng. Ngay cả nếu phần nhận dạng dòng có một quy luật đơn giản như “tạo kết hợp nhãn cho bất cứ luồng nào mà dài hơn 10 gói”, sẽ có nhiều luồng chỉ có một gói, sẽ đặt nhiều tải lên phần định tuyến truyền thống. 103