MPLS - Chuyển mạch nhãn đa giao thức là gì?

MPLS là công nghệ được tạo ra để tăng tốc kết nối mạng và được sử dụng rộng rãi sau hơn 2 thập kỷ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về MPLS, bao gồm MPLS là gì, nguyên lý hoạt động, ưu và nhược điểm, cũng như vai trò của nó trong quá trình hoạt động của doanh nghiệp.

Giải thích về MPLS (Multiprotocol Label Switching)

MPLS là gì? MPLS (Multiprotocol Label Switching) hoặc Chuyển mạch nhãn đa giao thức là công nghệ chuyển tiếp dữ liệu giúp tăng tốc và quản lý luồng lưu lượng mạng. Định tuyến lưu lượng thông qua các đường chuyển mạch nhãn để chuyển tiếp dữ liệu qua các mạng WAN riêng. MPLS mang lại độ bảo mật, tính linh hoạt cao, cung cấp QOS và các đường truyền tốt hơn so với định tuyến IP truyền thống. Chuyển mạch nhãn đa giao thức là công nghệ lý tưởng cho các doanh nghiệp cần kết nối liền mạch, đáng tin cậy cho các ứng dụng cần độ trễ tối ưu như VoIP và họp online.

MPLS có thể đóng gói nhiều giao thức mạng khác nhau, bao gồm IP, ATM, Frame Relay, SONET và Ethernet. Trong mạng Internet thông thường, các gói dữ liệu được truyền dưới dạng gói IP từ bộ định tuyến đến đích. Mỗi router phải tra cứu bảng định tuyến để xác định next-hop để chuyển tiếp packet đến đích. Trong khi đó, MPLS sử dụng label path để định tuyến packet thông qua mạng MPLS, giảm độ trễ và tăng tốc độ truyền tải dữ liệu. MPLS cung cấp chất lượng dịch vụ với tính linh hoạt cao, là công nghệ lý tưởng cho các doanh nghiệp cần kết nối liền mạch và đáng tin cậy cho các ứng dụng cần độ trễ tối ưu.

Chuyển đổi nhãn đa giao thức giúp giải quyết vấn đề tốc độ chuyển tiếp dữ liệu thông qua địa chỉ IP và bảng định tuyến. Phương pháp này sử dụng chuyển đổi nhãn để tạo một tuyến đường được hoạch định trước và kiểm soát lưu lượng mạng, giúp chuyển tiếp nhanh hơn

Khi định tuyến, thiết bị đầu tiên sẽ xác định router đích và đường truyền để đi, gán một “nhãn” cho packet. Các router kế tiếp sẽ sử dụng label để định tuyến lưu lượng mà không cần tra cứu IP. Packet sẽ được truyền bằng định tuyến IP và gỡ bỏ label tại router cuối cùng.

MPLS là Lớp 2 hay Lớp 3 của mô hình OSI?

MPLS là giao thức Lớp 2,5 nằm giữa Lớp 2 và Lớp 3 trong mô hình OSI.

MPLS sử dụng các label ở Lớp 2.5 để tạo các đường dẫn end-to-end và phân phối các IP packet Lớp 3, giống như hoạt động của các bộ chuyển mạch trong mạng cục bộ. MPLS cũng giúp tạo các bảng chuyển tiếp cho bất kỳ giao thức nào, và sử dụng các label ở Lớp 2.5 để tránh sử dụng quá nhiều tài nguyên tra cứu ở Lớp 3

Nguyên lý hoạt động của MPLS

MPLS gán cho mỗi packet một lớp FEC và sử dụng LSP để chỉ định tuyến đường cho packet đi qua. Các packet có cùng FEC sẽ đi qua cùng LSP.

Mỗi packet sẽ có một hoặc nhiều label trong MPLS header, liệt kê FEC, và các router chỉ xem xét label để định hướng packet tới LSP thích hợp.

Router MPLS sẽ gắn nhãn MPLS cho mọi lưu lượng gửi vào mạng MPLS.

Cấu trúc nhãn MPLS bao gồm bốn trường:

20 bit đầu tiên – Label:
Label chứa thông tin để định hướng packet trong MPLS.
3 bit tiếp theo – Experimental:
Trường Exp trong header MPLS được sử dụng để xác định mức độ ưu tiên và thông báo tắc nghẽn (ECN) trong QoS.
1 bit kế tiếp – Bottom-of-Stack:
Trường Bottom-of-Stack (S) trong header MPLS cho biết xem đây là label cuối cùng của packet hay không. Khi giá trị của trường S là 1, điều đó có nghĩa là label hiện tại là label cuối cùng và không có label nào nữa trong stack. Thông thường, trường S được sử dụng để thông báo cho router biết rằng packet đã đến đích cuối cùng trong mạng MPLS và router đó là router nguồn (ER – egress router).

8 bit cuối cùng – Time to live (TTL):
TTL (Time To Live) là một trường trong header MPLS và được sử dụng để giới hạn số lượng các hop mà packet có thể đi qua trước khi bị xóa bỏ. Khi một packet được gửi đến một router, giá trị TTL sẽ giảm đi một đơn vị trước khi packet được chuyển tiếp đến router tiếp theo. Nếu giá trị TTL của packet giảm xuống 0, packet sẽ bị xóa bỏ và không được chuyển tiếp nữa. Trường hợp này giúp đảm bảo rằng các packet không sẽ lặp lại vô hạn trên mạng.

MPLS vs SD-WAN: Ưu và nhược điểm của MPLS

Ưu và khuyết điểm của MPLS

MPLS có thể hỗ trợ và quản lý nhiều giao thức khác nhau bằng cách tạo LSP cho từng giao thức, bao gồm IP, Ethernet, ATM và Frame Relay.
Ưu điểm của MPLS:

• MPLS mang lại lợi ích là khả năng hỗ trợ và quản lý nhiều giao thức khác nhau, tạo LSP cho các giao thức như IP, Ethernet, ATM và Frame Relay. Ngoài ra, MPLS còn cung cấp khả năng truyền dữ liệu với độ trễ thấp và độ tin cậy cao, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao.
• MPLS cho phép phân bổ băng thông cho các loại dữ liệu khác nhau.
• MPLS có khả năng giám sát và quản lý lưu lượng mạng, tạo ra một môi trường mạng đáng tin cậy và dễ dàng quản lý. Cung cấp các tính năng bảo mật và ưu tiên hóa dữ liệu, giúp tối ưu hoá hiệu suất mạng. Các doanh nghiệp có thể sử dụng MPLS để kết nối các văn phòng, truy cập vào các dịch vụ điện toán đám mây và cung cấp các dịch vụ kết nối cho khách hàng của mình.
• Thêm băng thông để mở rộng mạng.
• Traffic Engineering giảm tắc nghẽn.
• Khả năng tạo nhiều IP VPN mà không phải thiết lập một mạng lưới đường hầm phức tạp.
• Quản lý dữ liệu ưu tiên.
• Chính sách QoS và CoS cho hiệu suất mạng.
• Thay đổi MPLS trên mạng WAN dễ dàng.
• NOC MPLS cung cấp dịch vụ khách hàng tốt.

Yếu điểm của MPLS:

• MPLS tốn kém hơn vì yêu cầu đảm bảo chất lượng.
• Triển khai và duy trì MPLS bảo mật yêu cầu tài nguyên quan trọng.
• Triển khai MPLS bảo mật đòi hỏi tài nguyên quan trọng.
• MPLS không tương thích với hệ thống Cloud vì thiết kế cho kết nối điểm-điểm, giới hạn linh hoạt và khả năng mở rộng.

MPLS vs. SD-WAN

Câu hỏi phổ biến của các nhà lãnh đạo CNTT khi xem xét kiến trúc mạng WAN là lựa chọn giữa SD-WAN và MPLS.

SD-WAN (hoặc SD WAN) áp dụng khái niệm Software Defined Networking để phân phối lưu lượng qua mạng WAN. SD-WAN là mạng được trừu tượng hóa khỏi phần cứng, tạo ra lớp phủ mạng ảo hóa để kết nối và tập trung hóa các cơ sở chi nhánh.
MPLS sẽ là lựa chọn lý tưởng nếu doanh nghiệp của bạn quan tâm về:

• Khả năng kiểm soát packet chi tiết: Vị trí của các packet có thể được kiểm soát chính xác hơn với công nghệ MPLS. Lộ trình mà lưu lượng truy cập mạng MPLS đi là cố định và có thể được đoán trước. Ngược lại, lộ trình mà lưu lượng truy cập mạng SD-WAN đi có thể bị thay đổi và có thể gây mất gói (packet loss) trong quá trình.
• Chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service): Một tính năng phổ biến của các dịch vụ MPLS là đảm bảo QoS và hỗ trợ SLA khi định tuyến. MPLS có thể đảm bảo QoS tốt hơn so với SD-WAN.
• Phù hợp với các ứng dụng thời gian thực: MPLS thích hợp để đáp ứng các ứng dụng thời gian thực yêu cầu độ trễ thấp và độ tin cậy cao hơn SD-WAN.
• Định tuyến rõ ràng: Quá trình định tuyến dễ xác định vì MPLS sử dụng các đường truyền chuyên dụng.

SD-WAN là một công nghệ mạng hấp dẫn cho các tổ chức quan tâm đến:

• Chi phí và Khả năng mở rộng quy mô: SD-WAN không phụ thuộc vào bất kỳ nhà cung cấp dịch vụ hoặc hình thức kết nối nào, nên mạng WAN thường rẻ hơn và dễ mở rộng hơn.
• Không giới hạn băng thông: SD-WAN không giới hạn băng thông tích hợp.
• Định tuyến linh hoạt: Định tuyến với SD-WAN linh hoạt hơn.
• SaaS hoặc ứng dụng Cloud: Tích hợp Cloud đơn giản hơn với SD-WAN. Trong khi kết nối MPLS tới các nhà cung cấp Cloud cần xây dựng đường truyền trực tiếp.

Xem xét giải pháp EoMPLS Pseudowire

Khi hoạt động kinh doanh phát triển, việc sử dụng một giải pháp mạng đáng tin cậy và an toàn ngày càng trở nên quan trọng. Với các giải pháp chuyển đổi nhãn đa giao thức toàn cầu, các văn phòng khu vực và quốc tế có thể hưởng lợi rất nhiều khi giao tiếp thời gian thực, cộng tác online và truy cập các ứng dụng trên Cloud.

Công nghệ Any Transport over MPLS (AToM) là một ứng dụng của giải pháp mạng riêng ảo dựa trên MPLS Lớp 2. MPLS là công nghệ linh hoạt có khả năng vận chuyển không chỉ các Ethernet Frame mà gồm cả Frame Relay và ATM. Giải pháp EoMPLS Pseudowire mô phỏng kết nối có dây (Pseudowire) và tạo một dây Ethernet giả chạy qua nên MPLS (EoMPLS). Theo góc nhìn của người dùng, EoMPLS Pseudowire cho phép mạng hoạt động hệt như sử dụng cáp Ethernet. Các địa chỉ MAC được phát hiện thông qua kết nối này là địa chỉ của các thiết bị khách hàng ở phía đối diện của dây giả EoMPLS. Mạng MPLS thông suốt đối với khách hàng.

Với hơn 228 điểm hiện diện (POP) trong mạng MPLS toàn cầu của chúng tôi, IPTP Networks là đối tác mạng ưu tú giúp mạng WAN của bạn có thể mở rộng khi công ty của bạn phát triển ra ngoại quốc

Tìm hiểu thêm về cách EoMPLS Pseudowire cung cấp kết nối an toàn, đáng tin cậy, minh bạch, và có thể mở rộng cho các văn phòng quốc tế của bạn.