QoS trong MPLS

QoS trong MPLS

PHẦN A GIỚI THIỆU Phần giới thiệu LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đề tài, sinh viên đã gặp nhiều khó khăn về mặt kiến thức và phương pháp tiếp cận đề tài. Nhưng với sự nhiệt tình, sự tận tâm của thầy TS.LÊ QUANG TUẤN người thực hiện đề tài đã lần lượt giải quyết được các vấn đề đặt ra. Người thực hiện đề tài đã được Thầy giúp tìm hiểu và nắm bắt được các vấn đề cơ bản mà đề tài cần thực hiện . Thầy đã theo dõi quá trình thực hiện đề tài của sinh viên và có những lời nhận xét và bổ sung vô cùng quý báu để sinh viên hoàn thành tốt nhất đề tài của mình. Sinh viên thực hiện đề tài xin gửi đến Thầy lời biết ơn chân thành và sâu sắc Ngoài ra, người thực hiện đề tài cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa điện tử , thầy cô trong bộ môn viễn thông của trường đại học sư phạm kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh , gia đình và bạn bè đã luôn hỗ trợ và tạo điều kiện tốt nhất cho sinh viên hoàn thành đề tài này Người thực hiện đề tài Đào văn Hiển Phần giới thiệu MỤC LỤC Trang Trang bìa lót Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn Mục lục Liệt kê bảng vii Liệt kê hình viii Liệt kê từ viết tắt xii Tóm tắt xiv Chương 1: Liệt kê bảng iv Liệt kê hình v Liệt kê từ viết tắt viii 3.1 Mạng NGN-IMS [8] 3 3.2 Chuyển mạch nhãn MPLS [1],[2],[9] 22 3.3 Công nghệ MPLS/VPN [4], [9] 31 Chương 4: ĐỊNH TUYẾN VÀ DỊCH VỤ TRONG MẠNG MPLS/VPN 43 4.1 Các giao thức định tuyến [5],[10] 43 4.2 Dịch vụ trong mạng [4],[6],[9] 64 Chương 5: MÔ PHỎNG VỀ VẤN ĐỀ QOS TRONG MẠNG MPLS/VPN 107 5.1 Mục tiêu của bài mô phỏng 107 5.2 Các thành phần trong bài mô phỏng 108 5.3 Cài đặt thông số trong bài mô phỏng 109 5.4 Kết quả mô phỏng và nhận xét 112 4.1 Kết luận 121 A. 1 Cấu hình cho các router trong mạng [2],[4],[9] 124 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận……………………………………………………………… 119 4.2 Hướng phát triển……………………………………………… …… 119 PHỤ LỤC Phụ lục A Phụ lục A.1 Cấu hình cho các router trong mạng………………… ……120 Phụ lục A.2 Giới thiệu các phần mềm………………………… ……… 157 Phụ lục B Tài liệu tham khảo …………………………………………. 164 Phần giới thiệu Chương 1:Liệt kê bảng Bảng 1.1:Các phần tử của Softswitch có chức năng tương tự IMS 16 Bảng 1.2:Sự khác nhau giữa Softswitch và IMS [11] 17 Bảng 4.1:TE Class định nghĩa hai lớp CT và hai mức ưu tiên 104 Bảng 5.1:Băng thông ràng buộc RDM cho 8 lớp CT 105 Chương 2: Phần giới thiệu Liệt kê hình Hình 1.1:Topo mạng thế hệ sau 5 Hình 1.1:Cấu trúc mạng thế hệ sau ( góc độ mạng) 6 Hình 1.2:Cấu trúc mạng và dịch vụ NGN (góc độ dịch vụ) 6 Hình 1.3:Cấu trúc luận lý của NGN 7 Hình 1.1:Cấu trúc mạng chuyển mạch đa dịch vụ 11 Hình 1.1:Hệ thống chuyển mạch mềm [11] 13 Hình 1.1:Kiến trúc phân lớp của IMS [11] 14 Hình 1.1:Kiến trúc chức năng của IMS trong TISPAN [7] 15 Hình 1.1:So sánh kiến trúc Softswitch và IMS [11] 16 Hình 1.1:Tách các chức năng của SBC theo mô hình lõi IMS của ETSI [11] 19 Hình 1.1:Giải pháp IMS của Alcatel [11] 20 Hình 1.2:Giải pháp IMS của Huawei [11] 21 Hình 1.1:Thiết bị lớp 2 không biết thông tin định tuyến lớp 3 [9] 22 Hình 1.1:Tham chiếu MPLS trong mô hình OSI và TCP/IP [9] 24 Hình 1.1:Kiến trúc một node của MPLS [9] 24 Hình 1.1:Các loại router chuyển mạch nhãn [9] 25 Hình 1.1:Nhãn MPLS [9] 26 Hình 1.2:Ánh xạ từ trường DSCP vào trường EXP [9] 26 Hình 1.3:Label Stack [9] 27 Hình 1.1:Quá trình thiết lập phiên MPLS [9] 28 Hình 1.1:Quá trình phân phối nhãn và xây dựng bản LFIB [9] 29 Hình 1.1:Quá trình hoán đổi nhãn và chuyển tiếp gói tin [9] 29 Hình 1.1:Kết nối từ B đến C được thay thế bằng từ B đến E [9] 30 Hình 1.1:Mô hình mạng riêng ảo (VPN) [4] 31 Hình 1.1:Mô hình Overlay VPN [4] 33 Hình 1.2:Triển khai Overlay VPN ở lớp 2 33 Hình 1.3:IP tunneling 33 Hình 1.4:PPP-over-IP tunnels 34 Hình 1.5:Mô hình Hub and Spoke 34 Hình 1.1:Mô hình Peer-to-Peer VPN 35 Hình 1.2:Lọc gói ở share PE router 36 Liệt kê từ viết tắt Hình 1.1:Kiến trúc MPLS/VPN 37 Hình 1.1:Chức năng của PE router 38 Hình 2.1:Gắn 64 bit RD vào IPv4 để tạo thành VPNv4 39 Hình 2.2:Gỡ RD khi gói tin ra khỏi mạng 39 Hình 3.1:Cách thức hoạt động của RT 40 Hình 3.2:Các luồng dữ liệu sau khi áp dụng RD và RT [9] 41 Hình 4.1:Mô hình định tuyến trong MPLS/VPN [9] 41 Hình 5.1:Quá trình chuyển tiếp gói tin trong MPLS/VPN [9] 42 Hình 1.1:Quá trình hoán đổi bảng định tuyến [10] 46 Hình 1.2:Sự thay đổi của bảng định tuyến [10] 47 Hình 1.3:Cập nhật thông tin định tuyến [10] 47 Hình 1.1:Tính toán đường đi dựa vào bảng định tuyến [10] 49 Hình 1.2:Sử dụng thuật toán tìm đường [10] 49 Hình 1.1:Mạng chưa hội tụ [9] 64 Hình 2.1:mạng hội tụ [9] 65 Hình 3.1:Cách tính băng thông lớn nhất trong mạng [9] 65 Hình 3.2:Cách tính độ trễ trong mạng [9] 66 Hình 1.1:Một bản SLA đơn giản 68 Hình 1.2:Các bước thực hiện QoS [9] 69 Hình 2.1:Các yêu cầu của ứng dụng Voice [9] 70 Hình 2.2:Các yêu cầu của ứng dụng Video [9] 70 Hình 2.3:Các yêu cầu của Data [9] 71 Hình 3.1:Phân lớp các loại dữ liệu [9] 72 Hình 5.1:So sánh các phương pháp triển khai QoS [9] 73 Hình 1.1:Các bản tin của giao thức RSVP [9] 75 Hình 1.2:Quá trình điều khiển chấp nhận trong RSVP[9] 75 Hình 1.3:DSCP và IP Precedence [9] 77 Hình 1.4:Ánh xạ giữa DSCP và PHB [9] 78 Hình 1.5:Các lớp AF [9] 78 Hình 1.6:Lựa chọn lớp[9] 79 Hình 1.1:Quá trình phân lớp tại ngõ vào của router [9] 80 Hình 1.2:Quá trình đánh dấu [9] 81 Hình 1.3:Tốc độ bất đối xứng giữa WAN và LAN 81 Hình 1.4:Tắc nghẽn do kết tụ băng thông 82 Liệt kê từ viết tắt Hình 1.5:Quá trình xử lý hàng đợi [9] 82 Hình 1.6: First In First Out [9] 83 Hình 1.7:Thuật toán PQ [9] 83 Hình 1.8:Thuật toán Round Robin [9] 84 Hình 1.9:Thuật toán WRR [9] 85 Hình 1.10:Ví dụ về nhược điểm của kỹ thuật CQ [9] 85 Hình 1.11:Kiến trúc của một kỹ thuật hàng đợi 86 Hình 1.12:Kỹ thuật FIFO [9] 87 Hình 1.13:Kỹ thuật WFQ [9] 87 Hình 1.14:Ánh xạ từ IPP đến weight 88 Hình 1.15:Kỹ thuật CBWFQ [9] 89 Hình 1.16:Kỹ thuật LLQ [9] 89 Hình 1.17:Tail Drop [9] 90 Hình 1.18:Ví dụ về Policing [9] 90 Hình 1.19:Ví dụ về Shaping [9] 91 Hình 1.20:Gói tin được nén trước khi đưa vào hàng đợi [9] 92 Hình 1.21:So sánh về hiệu quả của việc nén dùng phần cứng và phần mềm [9] 92 Hình 1.22:Chia nhỏ gói tin Data và đan xen gói tin Voice [9] 93 Hình 1.1:Chức năng của các router khi triển khai QoS [4] 94 Hình 1.1:Một ví dụ về ánh xạ từ DSCP sang EXP [9] 95 Hình 1.2:Ánh xạ theo EXP [6] 95 Hình 1.3:Mô hình ba lớp dịch vụ [9] 98 Hình 1.4:Mô hình bốn lớp dịch vụ [9] 98 Hình 1.5:Mô hình năm lớp dịch vụ [9] 99 Hình 1.1:R1 dùng link-state [9] 100 Hình 1.2:R1 dùng distance vector [9] 101 Hình 1.3:Ví dụ về sử dụng thuật toán CSPF 102 Hình 1.4:MPLS TE luôn có các đường dự phòng cho mạng [9] 103 Hình 1.5:Mô hình MAM [6] 105 Hình 1.6:Mô hình RDM [9] 106 Chương 3: Liệt kê từ viết tắt Liệt kê từ viết tắt AF Assured Forwading ATM Asynchronous Transfer Mode BA Behavior Aggretate BE Best Effort BGP Border Gateway Protocol CAC Call Admission Control CBWFQ Class-Based Weighted Fair Queuing CE Customer Edge CEF Cisco Express Forwarding CLI Command Line Interface CoS Class of Service CQ Custom Queuing CRC Cyclic Redundancy Check CSPF Constraint-based Shortest Path First DiffServ Differentiated Services DSCP Differentiated Service Code Point DS-TE DiffServ-Traffic Engineering MPLS E-EXP EXP-inferred PSC LSP EF Expedited Forwarding EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol EXP Experiment FEC Forwarding Equavilency Class FIB Forwarding Information Base FIFO First In First Out FTP File Transfer Protocol GRE Generic Routing Encapsulation Liệt kê từ viết tắt IETF Internet Engineering Task Force IGP Interior Gateway Protocol IntServ Integrated Services IPP IP Precedence IPSec IP Security IS-IS Intermediate System to Intermediate System ISDN Integrated Services Digital Network L2FP Layer 2 Forwarding Protocol L2TP Layer 2 Tunneling Protocol LAN Local Area Network LDP Label Distribution Protocol L-EXP Label-only inferred PSC LSP LFIB Lable Forwarding Information Base LIB Lable Information Base LLQ Low-Latency Queueing LSP Lable Swichted Path LSR Lable Switching Router MAM Maximum Allocation Model MPLS Multiprotocol Label Switching MQC Modular QoS CLI NBAR Network-Based Application Recognition OAM Operations And Maintenance OSI Open Systems Interconnection OSPF Open Shortest Path First PBR Policy-Based Routing PE Provider Edge PHB Per-Hop Behavior PPP Point-to-Point Protocol PPTP Point to Point Tunneling Protocol Liệt kê từ viết tắt PQ Priority Queuing PSTN Public Switched Telephone Network QoS Quality of Service RD Route Distinguishers RDM Russian Dolls Model RED Random Early Dection RIB Routing Information Base RIP Routing Information Protocol RSVP Resource Reservation Protocol RT Route Target RTP Real-time Transport Protocol RTSP Real Time Streaming Protocol SLA Service Level Agreement SPF Shortest Path First TCP Transmission Control Protocol TE Traffic Engineering ToS Type of Service TTL Time To Live UDP User Datagram Protocol VCI Virtual Channel Identifier VoIP Voice over IP VPI Virtual Path Identifier VPN Virtual Private Network VRF Virtual Routing and Forwarding WAN Wide Area Network WFQ Weighted Fair Queuing WRED Weighted Random Early Dection WRR Weighted Round Robin Liệt kê từ viết tắt [...]... Chương 2: Định tuyến và dịch vụ trong mạng MPLS/ VPN Trình bày các giao thức định tuyến : BGP ,EIGRP ,OSPF Chất lượng dịch vụ QoS trong mạng MPLS/ VPN các mô hình triển khai của VPN Chương 3: Mô phỏng vấn đề QoS trong mạng MPLS/ VPN Giải pháp QoS và Vấn đề lưu lượng trong mạng MPLS/ VPN Người thực hiện đề tài Đào văn Hiển Chương 1: Tổng quan mạng NGN-IMS Đồ án tốt nghiệp 2 PHẦN B NỘI DUNG Chương 1: Tổng... việc định tuyến ở lớp 3 và chuyển mạch ở lớp 2 mà MPLS còn được gọi là công nghệ lai Tham chiếu trong mô hình OSI thì MPLS nằm trên lớp 2 nhưng lại nằm dưới lớp 3 nên đôi khi người ta gọi nó là lớp 2,5 Chương 1: Tổng quan mạng NGN-IMS Đồ án tốt nghiệp 24 Hình 1.1: Tham chiếu MPLS trong mô hình OSI và TCP/IP [9] 3.2.2 Các khái niệm trong MPLS Miền MPLS (MPLS domain) là một tập hợp các nút được liên kết... Tag Switching được triển khai trên hệ điều hành Cisco IOS 11.1 (17) CT Sau đó kỹ thuật này đã được IETF chuẩn hóa thành MPLS trong bản ghi chú MPLS- RFC 2547 vào năm 1999 Bảng dưới đây cho thấy một số thay đổi khi chuẩn hóa Tag Switching thành MPLS của IETF: MPLS thường được triển khai trong mạng core của nhà cung cấp dịch vụ vì nơi đây tập trung phần lớn lưu lượng của mạng đổ dồn vào, cần xử lý định tuyến... hiện việc định tuyến và các kỹ thuật chuyển mạch nhãn Dưới đây trình bày khái niệm của các thành phần cấu thành một miền MPLS 3.2.2.1 Kiến trúc một nút MPLS Một nút MPLS là một thiết bị có khả năng thực hiện các kỹ thuật trong MPLS Nó có thể là các router (router ở biên hoặc router trong mạng core của nhà cung cấp dịch vụ) hoặc các Switch ATM, Switch Frame Relay Mỗi nút được cấu thành từ hai thành phần... bị MPLS cơ bản (một nút MPLS) , dùng cho hầu hết các ứng dụng của chuyển mạch nhãn đa giao thức Dựa vào hoạt động xử lý và vị trí trong mô hình MPLS mà các router này được phân thành 3 loại: Hình 1.1: Các loại router chuyển mạch nhãn [9]  Ingress LSR: là router ở đầu vào biên mạng MPLS Nó nhận 1 gói không có nhãn thì sẽ gán (Pop) nhãn hoặc stack và truyền đi  Intermediate LSR: là router trung gian trong. .. không (nếu các interface đó giao tiếp với miền không có MPLS) Chương 1: Tổng quan mạng NGN-IMS Đồ án tốt nghiệp 26 3.2.2.3 Nhãn (label) Hình 1.1: Nhãn MPLS [9] Hình trên thể hiện các thành phần trong một nhãn MPLS Khi gói tin đi vào miền MPLS nó được gắn nhãn, hoán đổi nhãn để phục vụ cho việc chuyển mạch và sẽ được gỡ nhãn ra khi đi khỏi miền này Nhãn MPLS xác định đích đến và loạidịch vụ cho một gói tin... Softswitch đều đưa ra lộ trình rõ ràng cho quá trình này Trong đa số các trường hợp, các Gateway được chuyển thành MGW và MGCF Ggateway báo hiệu chuyển thành SGW trong IMS Một số chức năng định tuyến cuộc gọi thực hiện trong BGCF Cơ sử dữ liệu của thuê bao tập trung trong UPSF Các chức năng Call Agent sẽ do S-CSCF và I-CSCF thực hiện hoặc được định nghĩa trong các phần tử mới Chức năng chuyển mạch class 4/5... gian trong mạng MPLS Nó nhận 1 gói có nhãn, xử lý hoán đổi (Swap) nhãn và chuyển đến nơi chính xác  Exgress LSR: là một router ở đầu ra biên mạng MPLS Nó nhận 1 gói có nhãn, gỡ (Push) nhãn và truyền đi Đối với các Intermediate LSR, tất cả các interface đều được kích hoạt chức năng MPLS, trong khi đó tại các LSR biên (Ingress LSR và Egress LSR) có một vài interface được kích hoạt chức năng MPLS và một... phương pháp cũng như về mặt thời gian trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài Nội dung đề tài gồm 3 chương : Chương 1: Tổng quan về mạng NGN-IMS Trình bày về kiến trúc , hoạt động của mạng NGN , so sánh giữa chuyển mạch mềm ( Softswitch ) và phân hệ đa phương tiện IMS, trình bày về công nghệ chuyện mạch MPLS trong mạng NGN Chương 2: Định tuyến và dịch vụ trong mạng MPLS/ VPN Trình bày các giao thức... cơ sở vật chất đã được xây dựng sẵn từ những công nghệ cũ Kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ra đời để đáp ứng được những nhu cầu kể trên MPLS là một cơ chế chuyển mạch mới dựa trên việc chuyển tiếp các gói tin (Packet) dựa vào các nhãn (Label) Ý tưởng đầu tiên về MPLS được đưa ra bởi hãng Ipsilon trong một cuộc triển lãm về công nghệ thông tin tại Texas, Hoa Kỳ Một thời gian sau, các hãng lớn . QoS trong mạng MPLS/ VPN các mô hình triển khai của VPN Chương 3: Mô phỏng vấn đề QoS trong mạng MPLS/ VPN Giải pháp QoS và Vấn đề lưu lượng trong mạng MPLS/ VPN Người. mạch MPLS trong mạng NGN Chương 2: Định tuyến và dịch vụ trong mạng MPLS/ VPN Trình bày các giao thức định tuyến : BGP ,EIGRP ,OSPF . Chất lượng dịch vụ QoS