TÌM HIẾU VỀ CÁC CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG MPLS (QoS-MPLS)

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU VỀ CÁC CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG MPLS ( QoS – MPLS ) Giảng viên hướng dẫn: PGs.Ts PHẠM HỒNG LIÊN Sinh viện thực hiện: NGUYỄN ĐẮC ANH KHOA Lớp: 08DD2N Khóa: 08 TP.Hồ Chí Minh, tháng năm 2009 LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành luận văn, ngồi nỗ lực khơng ngừng thân, người viết nhận giúp đỡ lớn lao từ phía thầy cơ, bạn bè gia đình Xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô thuộc môn Viễn thông-Khoa Điện-Điện tử-Trường ĐH Tôn Đức Thắng TP.HCM, người tận tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức quý báu Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Hồng Liên, hết lòng hướng dẫn, cung cấp tài liệu lời khuyên hữu ích, giúp đỡ tơi suốt q trình thực đề tài Xin cảm ơn tất bạn bè chia sẻ kiến thức động viên tơi hồn thành luận văn Cảm ơn gia đình ln chỗ dựa tinh thần nguồn động lực giúp vượt qua khó khăn đường tích lũy tri thức NGUYỄN ĐẮC ANH KHOA Danh mục từ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAL Asynchronous Transfer Mode Adaptation Layer AS Autonomous System ASIC Application-Specific Integrated Circuit ATM Asynchronous Transfer Mode BGP Border Gateway Protocol CBQ Class Based Queueing CBR Constant Bit Rate CBS Committed Burst Size CDR Committed Data Rate CQ Custom Queuing CR Constraint-based Routing CR-LDP Constraint-based Routing Label Distribution Protocol CR-LSP Constraint-based Routing Label Switched Path CSPF Constrained Shortest Path First Diffserv Differentiated Service DLCI Data Link Connection Identifier DSCP Service Code Point eBGP exterior Border Gateway Protocol EBS Excess Burst Size EGP External (Exterior) Gateway Protocol ER Explicit Route ERB Explicit Route Information Base ERO Explicit Route Object EXP Experimental field FDDI Fibre Distributed Data Interface FEC Forwarding Equivalence Class FIB Forwarding Infomation Base FIFO First-in First-out FIS Fault Information Signal SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang vi Danh mục từ viết tắt FR Frame Relay FRS Fault Recovery Signal FTN FEC to NHLFE GFC Generic Flow Control (ATM) GMPLS Generalized MPLS HEC Header Error Control (ATM) iBGP interior Border Gateway Protocol IETF Internet Engineering Task Force IGP Interior Gateway Protocol ILM I ncoming Label Map IP Internet Protocol ISDN Intergrated Service Digital Network IS-IS Intermediate System - to - Intermediate System IS-IS TE IS-IS with Traffic Engineering LC-ATM Label Controlled ATM Interface LDP Label Distribution Protocol LER Label Edge Router LFIB Label Forwarding Information Base LIB Label Information Base LIFO Last-in First-out LSA Link State Advertisements LSP Label Switched Path LSR Label Switching Router MNS MPLS module for Network Simulator MPLS MultiProtocol Label Switching MPLSCP MPLS Control Protocol MPLS-TE MPLS Traffic Engineering MPOA Multiprotocol over ATM MSC Mobile Switching Centre MTU Maximum Transfer Unit NAM Network Animator NCP Network Control Program SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang vii Danh mục từ viết tắt NGN Next Generation Network NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry NHRP Next Hop Resolution Protocol NLRI Network Layer Reachability Information NS Network Simulator OSI Open System Interconnection OSPF Open Shortest Path First PDR Peak Data Rate PDU Protocol Data Unit PHP Penultimate Hop Popping POR Point of Repair PPP Point to Point Protocol PQ Priority Queuing PSL Path Switch LSR PTI Payload Type Identifier (ATM) PVC Permanent Virtual Connection QoS Quality of Service RED Random Early Detection (Discard) RFC Transmission Control Protocol RIB Routing Information Base RNT Reverse Notification Tree RSVP Resource reSerVation Protocol RSVP-TE RSVP with Traffic Engineering SDH Synchronous Digital Hierarchy SLA Service Level Agreement SONET Synchronous Optical Network SPF Shortest Path First TCP Transmission Control Protocol TE Traffic Engneering TLV Type-Length-Value ToS Type of Service TT Traffic Trunk SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang viii Danh mục từ viết tắt TTL Time To Liv UBR Unspecified Bit Rate UDP User Datagram Protocol VC Virtual Circuit VCI Virtual Circuit Identifier VPI Virtual Path Identifier VPN Virtual Private Network WFQ Weighted Fair Queuing SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang ix GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Các mạng máy tính trước vận chuyển luồng bit liên tục đường truyền vật lý thông qua kỹ thuật gọi chuyển mạch mạch Điều thích hợp cho việc truyền tín hiệu thoại liệu thời gian thực từ nơi gửi đến nơi nhận Đối với loại đường truyền này, cần xảy lỗi đuờng truyền vật lý dẫn đến hậu khôn lường, làm gián đoạn tất truyền thơng có sử dụng đường truyền bị lỗi Ngày nay, Internet mạng chuyển mạch gói giải hạn chế cách chia nhỏ liệu thành gói tin Các gói định tuyến qua mạng cách riêng lẻ, hai gói đường truyền thông quản lý cách độc lập Do đó, đường truyền bị lỗi, gói tin tái định tuyến để tránh đường truyền lỗi truyền thông không bị gián đoạn Việc quản lý luồng liệu mạng chuyển mạch gói khó mạng chuyển mạch mạch gói quản lý độc lập Người ta tiến hành nhiều nghiên cứu chất lượng dịch vụ (QoS) nhằm đưa độ ưu tiên lưu lượng mạng Vấn đề đây, tất lưu lượng mạng cần xử lý giống Một số lưu lượng cần độ trễ hơn, lưu lượng khác lại yêu cầu băng thông nhiều Bằng cách phân loại lưu lượng thành lớp phân biệt, lớp lưu lượng xử lý khác định tuyến Đề tài đánh giá số mơ hình đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS), yếu tố quan trọng để thúc đẩy MPLS Nó ln vấn đề lớn kỹ thuật định tuyến, khơng mạng MPLS mà MPLS cịn giải tốn QoS tương tự mơ hình phân biệt dịch vụ (Differserv) IP, cách hỗ trợ chất lượng dịch vụ sở phân loại luồng lưu lượng biên mạng Các tham số ràng buộc QoS kết nối thường đánh giá qua mức độ đảm bảo băng thông tối thiểu, độ trễ / trượt tỉ lệ thông tin Mục tiêu kỹ thuật định tuyến QoS tìm đường có khả đảm bảo điều kiện ràng buộc đấu nối chí để loại bỏ số đấu nối SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG 1.2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.2.1 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài đưa đánh giá số giải pháp cho việc đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng MPLS truyền tải gói tin 1.2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu xây dựng mô hình quản lý chất lượng mạng, đồng thời nghiên cứu chiến lược đề xuất, khắc phục nhược điểm thời nâng cao khả tiềm ẩn công nghệ MPLS áp dụng vào mạng đường trục Việt Nam Qua thực nghiệm mô dựa phần mềm GNS-3 (Graphical Network Simmulator) phần mềm giám sát lưu lượng luồng NetFlow rút nhận xét đánh giá ưu khuyết chất lượng dịch vụ 1.3 BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI Đề tài gồm phần sau: Chương 1: Giới thiệu đề tài Chương trình bày tổng quan, mục đích yêu cầu phần nghiên cứu luận văn Chương 2: Sơ lược công nghệ X.25, Frame Relay,TCP/IP ATM Giới thiệu sơ lược công nghệ X.25, FR, TCP/IP, ATM, để nhận nhược điểm lấy làm tiền đề phát triển cho MPLS Chương 3: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Giới thiệu tổng quan công nghệ MPLS, khái niệm bản, kiến trúc chức chế hoạt động MPLS Chương 4: Tổng quan quản lý chất lượng dịch vụ QoS Cải thiện hiệu định tuyến ln tốn quan tâm hàng đầu mạng Phần giới thiệu số hướng tiếp cận nhằm cải thiện hiệu định tuyến QoS Chương 5: QoS MPLS Chất lượng dịch vụ (QoS) yếu tố quan trọng để thúc đẩy MPLS vấn đề lớn kỹ thuật định tuyến không SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG mạng MPLS Phần phân tích MPLS giải toán QoS Chương 6: Thiết kế Thực hành QoS MPLS cho mang TuT Thiết kế mơ hình mạng thực tế áp dụng QoS để cải thiện chất lượng cho mạng Chương 7: Triển khai MPLS sở hạ tầng Việt Nam 1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, công nghệ MPLS triển khai nhiều nước giới ưu điểm vượt bậc Tuy nhiên vấn đề lỗi mạng tránh khỏi loại hình mạng hay công nghệ mạng Chúng ta xem xét việc xây dựng giao thức để hỗ trợ QoS IP cũ để đưa giải pháp cung cấp QoS cho lớp mạng lõi Mạng có trạng thái lưu trạng thái luồng rouer router biên lõi Trong mạng lõi, việc router sử dụng thông tin luồng cung cấp dịch vụ tốt hiệu Tuy nhiên phương pháp gặp khó khăn số lượng luồng lớn Việc xử lý để báo hiệu thiết lập tuyến đường phức tạp thao tác phân loại gói Ở khía cạnh khác, mạng khơng trạng thái lưu thông tin luồng biên mạng khơng có lõi Mỗi router biên phân phối luồng cho một tập luồng router biên việc phân biệt tập Với mạng không trạng thái, mạng không cung cấp dịch vụ tốt mạng lưu trạng thái đơn giản linh động Giao thức báo hiệu không cần sử dụng chế phân loại đơn giản Để giải mâu thuẫn trên, giải pháp trung hòa đưa ra, MPLS tận dụng ưu điểm hai giải pháp để đưa giải pháp tốt cho vấn đề đảm bảo QoS cho lớp mạng lõi Một khuynh hướng đưa việc phát triển router hệ hỗ trợ QoS dựa vào việc quản lý thông tin luồng liệu SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ X.25, FRAME RELAY, TCP/IP VÀ ATM Trước MPLS đời, X.25, FR, TCP/IP ATM công nghệ tân tiến đáp ứng hầu hết nhu cầu dịch vụ viễn thông Cuối thập niên 90 đầu năm 2000 bùng nổ ATM TCP/IP ứng dụng truyền liệu Nhưng ngày nay, với phát triển xã hội, nhu cầu thông tin ngày tăng người ta phát minh nhiều loại hình dịch vụ mới, cơng nghệ cũ dường không đáp ứng yêu cầu Chương giới thiệu chung mơ hình X.25, FR, TCP/IP ATM, phân tích ưu nhược điểm đời MPLS 2.1 Mạng truyền số liệu chuyển mạch gói X.25 Vào năm 1970, X.25 CCITT (Tổ chức viễn thông quốc tế Telephone Telegraph) công bố đặc biệt ý Mục đích X.25 cung cấp số giải pháp cho vô số giao thức riêng mà hãng đặt Telnet Mỹ mạng chuyển mạch gói ứng dụng X.25 nhanh chóng phát triển từ mạng truyền số liệu riêng thành mạng toàn cầu 2.1.1 Đặc điểm X.25 : - Các gói điều khiển sử dụng để thiết lập xóa mạch ảo (virtual circuit), truyền kênh mạch ảo gói liệu Nghĩa báo hiệu inband (báo hiệu kênh truyền dẫn) - Ghép kênh mạch ảo thực lớp – lớp network - Cả hai lớp có chế điều khiển luồng (flow control) điều khiển lõi (error control) 2.2 Frame Relay FR thiết kế để giảm bớt công việc kiểm tra mà X.25 thực hệ thống thiết bị đầu cuối mạng chuyển mạch gói 2.2.1 Các đặc điểm FR khác với X.25: - Tín hiệu điều khiển gọi truyền kết nối logic riêng, tách biệt với thông tin người sử dụng Do nút mạng trung gian khơng cần trì bảng trạng thái hay tiến trình xử lý liên quan tới điều khiển gọi cho kết nối riêng biệt - Ghép kênh chuyển mạch thực lớp để giảm bớt lớp xử lý SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG dụng mở đường cho hội kinh doanh phát triển, ngày thỏa mãn nhu cầu người sử dụng Mạng Thế hệ (NGN) gì? Những ứng dụng cần nhiều băng thơng giáo dục truyền hình, ứng dụng truyền hình trực tuyến y học, thuyết trình trực tuyến yêu cầu mạng có khả đáp ứng mạnh để truy cập dễ dàng lúc nơi Những mạng viễn thông vậy, dựa nguyên lý chạy đa dịch vụ thông qua sở hạ tầng chung thống nhất, biết Mạng Thế hệ (NGN) Nó mạng nhất, kế thừa cho hầu hết mạng truyền thoại liệu tách biệt ngày Kiến trúc phân lớp mạng NGN phân hoạch thành phân lớp chính: Phân lớp Truyền dẫn Mạng truy nhập Phân lớp Mạng chuyển mạch trục (Backbone CORE) Phân lớp Điều khiển Dịch vụ (service & network control) Khi nói đến mạng NGN nói đến “dịch vụ” cách xây dựng mạng truyền thống trọng vào xây dựng mạng riêng lẻ, dịch vụ phải xây dựng mạng dùng riêng, ví dụ mạng thoại TDM, mạng di động, mạng truyền số liệu Chính mà tiêu chí cho mạng hội tụ để đảm bảo chi phí đầu tư thấp phải là:     Xây dựng mạng hội tụ đa dịch vụ tảng mạng nhất; Cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo an ninh lớp 2, lớp 3, dịch vụ multimedia data với cam kết chất lượng dịch vụ SLA; Giải pháp mở tương thích tích hợp dịch vụ; Bảo vệ đầu tư, dễ dàng mở rộng nâng cấp mạng Ngoài dịch vụ thoại, mạng NGN cung cấp dịch vụ theo yêu cầu hội nghị truyền hình dịch vụ ứng dụng đa phương tiện khác với yêu cầu băng thông đến hàng chục Mbps cho người dùng Đặc điểm mạng NGN có khả cung cấp tất dịch vụ băng rộng theo yêu cầu với mức dịch vụ khác Ngoài ra, mạng NGN tích hợp cơng nghệ di động băng thơng rộng, cho phép người dùng trao đổi thông tin dịch vụ băng rộng bất chấp họ sử dụng máy tính để bàn hay thiết bị hỗ trợ số cá nhân (PDA) để lướt Internet từ taxi STVH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 104 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG Mạng NGN vật lý bao gồm nhiều đường truyền sợi quang, phát chuyển liệu dạng gói tin mà hỗ trợ cho nhiều dịch vụ đồng thời Các thành phần mạng NGN (như switch hay router) hoạt động với nhiều cấu hình mạng khác nhau, với nhiều giao thức khác – giống doanh nghiệp nói nhiều thứ tiếng khác đồng thời Mạng NGN công nghệ MPLS Một kỳ diệu mạng NGN phát triển nhà khai thác khơng u cầu có sẵn sở hạ tầng hay cần nâng cấp, mở rộng cấu trúc mạng sẵn có Ngày nay, MPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức) kỹ thuật công nhận cho mạng hội tụ Việt Nam sau có đánh giá kỹ mạng ATM mạng khác MPLS có bước phát triển dài cộng đồng IETF MPLS dẫn đầu mức linh hoạt, tính đảm bảo an tồn mà ngày chưa có cơng nghệ khác thỏa mãn MPLS cho phép nhà cung cấp dịch vụ tách biệt việc kiểm soát lưu thông mạng dựa yêu cầu ứng dụng MPLS cịn có khả cho phép ứng dụng tự động yêu cầu tài nguyên mà chúng cần sử dụng hạ tầng mạng Tuy nhiên, chất lượng mạng dựa vào MPLS IP khơng đủ, tính thơng minh cộng thêm (Intelligent Network) cần thiết để đảm bảo chất lượng, bảo mật, kế toán toán cho dịch vụ Việc kiểm soát tốt điều cần thiết cho phép nhà cung cấp dịch vụ kiểm sốt lưu thơng mạng Có thể nói rằng, cơng nghệ mạng NGN chìa khố giải mã cho cơng nghệ tương lai, đáp ứng đầy đủ yêu cầu kinh doanh với đặc điểm quan trọng cấu trúc phân lớp theo chức phân tán tiềm mạng, làm cho mạng mềm hoá sử dụng rộng rãi giao diện mở đa truy nhập, đa giao thức để kiến tạo dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào nhà cung cấp thiết bị khai thác mạng Sự tiến công nghệ, sức cạnh tranh mạnh mẽ môi trường phát triển thơng thống làm thay đổi tận gốc kinh tế truyền thông thoại, liệu dịch vụ video Một cách tương ứng, nhà cung cấp dịch vụ thay đổi mơ hình kinh doanh cách mạnh mẽ, khơng hạ giá thành sản phẩm dịch vụ mà tạo dịng doanh thu khác biệt, mẻ Cơng nghệ NGN giúp nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp truyền hình cáp, nhà cung cấp dịch vụ di động,… hội tụ kiến trúc hạ tầng mạng, gia tăng thêm vào tính thơng minh để cung cấp dịch vụ cao cấp STVH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 105 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG NGN gia nhập thị trường công nghệ Việt Nam Việt Nam thị trường có tốc độ phát triển mạnh châu Á với số lượng khách hàng sử dụng dịch vụ băng rộng tăng ngày Tháng 12/2003, VNPT lắp đặt xong giai đoạn mạng viễn thông hệ NGN vào vận hành thành công Đây mạng hạ tầng thông tin dựa công nghệ chuyển mạch gói (packet-switch), VNPT chọn lựa để thay công nghệ chuyển mạch kênh (circuit-switch) Juniper Networks nhà cung cấp triển khai mạng NGN/MPLS cho VNPT Đây mạng sử dụng cơng nghệ chuyển gói MPLS với đặc tính linh hoạt, ứng dụng tiến công nghệ thông tin công nghệ truyền dẫn quang băng rộng nên tích hợp dịch vụ thoại dịch vụ truyền số liệu Song song với việc thiết lập lớp chuyển tải trục vùng, VNPT triển khai lớp truy nhập mạng NGN với Media Gateway hệ thống băng rộng công nghệ xDSL hỗ trợ kết nối ADSL SHDSL Với hạ tầng mạng xDSL này, VNPT cung cấp dịch vụ truy nhập Internet băng rộng MegaVNN nhiều tỉnh, thành phố nước Việc ứng dụng công nghệ NGN VNPT đánh dấu tiêu chuẩn cho nhà cung cấp dịch vụ khác Viễn thông Điện lực (EVN Telecom), Viettel, SPT, Công viên Phần mềm Quang Trung (QTSC), Khu Cơng nghệ cao Sài Gịn (SHTP) để phát triển mạng dịch vụ Lợi ích lớn từ NGN/MPLS Sự chuyển biến kiến trúc mạng này, không giới hạn nhà cung cấp dịch vụ công cộng mà doanh nghiệp/tổ chức lớn chuyển hóa Ví dụ Bộ Tài Mạng Bộ Tài hệ thống mạng phức tạp, phục vụ cho nhiều phân hệ, ban ngành Bộ, giống mạng nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng VNPT, EVN Telecom, Viettel Chính vậy, thiết kế cho mạng Bộ Tài phải tối ưu, ổn định, kiểm soát tập trung, an ninh, an toàn bảo mật, đồng thời phải có độ tương thích cao thiết bị thiết bị sẵn có Và Bộ Tài đến định ứng dụng mạng NGN thiết kế với công nghệ MPLS đại Nhu cầu Bộ Tài việc xây dựng mạng tích hợp đa dịch vụ thể tóm tắt sau: Xây dựng tổng thể mạng tích hợp đa dịch vụ, kết nối tới 64 tỉnh thành tích hợp với hệ thống mạng Kết nối vật lý chủ yếu dựa luồng leased-line MPLS VPN, ngồi cịn có đường truyền dẫn cáp quang với băng thông FE/GE cho số mạng LAN campus STVH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 106 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG HCM/HN Tổ chức mạng chia thành ba miền trung tâm Trung tâm liệu (Data Center) vận hành mạng NOC tập trung Hà Nội TP HCM Thiết kế phải đề cập đến giải pháp tích hợp chuyển đổi mạng thành mạng thống Hiện nay, Bộ Tài triển khai công nghệ NGN tỉnh thành nước bước đầu thu lợi ích lớn Dự kiến, dự án xây dựng hệ thống hạ tầng truyền thơng MPLS Bộ Tài chính, hãng bảo mật Juniper Networks triển khai, hoàn thành vào tháng 9/2007 Vừa qua, Pacific Airlines làm cách mạng hoạt động kinh doanh mình, từ sử dụng vé giấy đến chuyển hoàn toàn sang TMĐT tất khâu: đặt chỗ, mua vé, in vé, tốn… hồn tồn qua mạng Internet Bước ngoặt mang lại cho Pacific Airlines nguồn lợi lớn Hiện nay, Pacific Airlines sở hữu hệ thống bán vé đại Việt Nam với phần mềm Navitaire hạ tầng mạng Juniper Networks Việc ứng dụng công nghệ MPLS đại với thiết bị tường lửa SSG Juniper mang lại cho Parcific Airlines hiệu độ sẵn sàng cao tồn hệ thống với việc dự phịng thiết bị, đường truyền Điều nhằm đảm bảo hệ thống thư tín, giao dịch điện tử ứng dụng khác ln tình trạng sẵn sàng, giảm thiểu cố ngắt mạng nên đáp ứng tối đa nhu cầu kinh doanh cho Pacific Airlines; Kết nối an toàn cho chi nhánh cố định sử dụng mơi trường Internet, giảm chi phí… Đối với người dùng từ xa hay chi nhánh đặt Đài Bắc, Úc Châu… giao diện người dùng tạo cảm giác thân thiện, giúp nhân viên đăng nhập mạng cách dễ dàng mà khơng cần cài đặt máy tính phức tạp, hay công đào tạo Hệ thống ngân hàng Việt Nam triển khai mạng hệ NGN Techcombank – ngân hàng ứng dụng CNTT vào hoạt động lựa chọn công nghệ NGN với ứng dụng linh hoạt Theo ơng Nguyễn Vân, Phó phịng CNTT Techcombank, ngân hàng có ứng dụng hệ thống NGN vào mạng lưới giao dịch Techcombank từ năm 2006 sử dụng sản phẩm hãng Juniper Cho đến thời điểm tại, hệ thống NGN ứng dụng hiệu việc phát triển mạng lưới Techcombank:   Thứ nhất, tiết kiệm chi phí cơng nghệ NGN tiết kiệm khoảng 50% so với cơng nghệ cũ Thứ hai, độ linh hoạt cơng nghệ NGN giúp cho Techcombank phát triển mạng lưới đơn giản nhanh chóng Sau Techcombank, ngân hàng khác VPBank, Habubank, BIDV, Ngân hàng Phát triển Việt Nam, Ngân hàng NN&PTNT… ứng dụng công nghệ NGN vào hệ thống mạng hạ tầng sở STVH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 107 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG Công nghệ NGN tạo hội giảm thiểu chi phí sản xuất kinh doanh tăng khả cạnh tranh cao môi trường kinh doanh Với việc sử dụng thiết bị nhỏ thích hợp tốn lượng hơn, tiết kiệm nhân lực, tiết kiệm chi phí hàng ngày, đặc biệt tiện ích quản lý chất lượng tốt hiệu cho kết nối phân tán lại tập trung vào mối, NGN/ MPLS trở thành lựa chọn tối ưu cho tổ chức doanh nghiệp đất nước 85 triệu dân 7.3 Những vấn đề cần giải triển khai MPLS Việt Nam Việc triển khai mạng MPLS không đơn giản đề cập phần Ở nhiều vấn đề phải nghiên cứu giải trước triển khai mạng Thứ nhất: cần xác định phạm vi triển khai MPLS lớp trục hay xuống đến tổng đài đa dịch vụ Khi xác định triển khai lớp trục (3 nút) tính ưu việt cơng nghệ không phát huy hết, triển khai đồng loạt đến tận tổng đài đa dịch vụ mức độ đầu tư lớn nhiều xuất nhiều vấn đề kỹ thuật triển khai Hơn chín muồi cơng nghệ vấn đề đáng quan tâm Thứ hai: giải việc phân cấp điều khiển Đối với MPLS thủ tục điều khiển chuyển mạch, định tuyến thông qua LDP, nhiên xây dựng mạng MPLS cần thực theo nguyên tắc mở: điều khiển thông qua softswitch với giao thức Megaco/H.248, Sigtran, SIP, BICC vấn đề kết hợp để điều khiển LSR điều cần quan tâm Như cần xác định rõ phạm vi khối chức nút chuyển mạch MPLS trình tự thực kết nối gọi thông qua Megaco, LDP Thứ ba: dịch vụ giá trị gia tăng VPN Để tăng hiệu suất sử dụng mạng MPLS cần gia tăng dịch vụ khuyến khích khách hàng sử dụng đặc biệt VPN Với MPLS, mạng riêng ảo VPN tổ chức đơn giản, hiệu tăng doanh thu cho nhà khai thác mạng STVH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 108 Danh mục bảng biểu hình vẽ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 – Thứ tự ý nghĩa giá trị ưu tiên trường ToS Bảng 4.2 – So sánh Intserv Diffserv Bảng 5.1 - Giá trị DSCP 46 67 71 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1- Sự tương ứng TCP/IP OSI Hình 2.2 - Phân lớp địa IP Hình 2.3 - Định tuyến IP Hình 2.4 Định dạng tế bào ATM Hình 2.5 - Giao thức mạng MPLS Hình 2.6 - Lớp MPLS mơ hình OSI Hình 3.1 - Chuyển mạch mạng IP Hình 3.2 - Chuyển mạch mạng MPLS Hình 3.3 - So sánh chuyển tiếp IP chuyển tiếp MPLS Hình 3.4 - Miền MPLS Hình 3.5 - Vị trí LSR E-LSR miền MPLS Hình 3.6 - Upstream download LSR Hình 3.7 - Lớp chuyển tiếp tương đương MPLS Hình 3.8 - Đường chuyển mạch nhãn LSP Hình 3.9 - Cấu trúc nhãn MPLS Hình 3.10 - Stack nhãn Hình 3.11 - Định dạng entry stack nhãn MPLS Hình 3.12 – Cấu trúc ngăn xếp nhãn Hình 3.13 - Gói IP qua mạng MPLS Hình 3.14 - Sự liên kết sở liệu chuyển mạch thơng thuờng Hình 3.14 - Sự liên kết sở liệu chuyển mạch CEF Hình 3.15 - Mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu Hình 3.16 - Ví dụ xử lý nhãn LSR Hình 3.17 - Nhãn chế độ dùng Frame Hình 3.18 - Nhãn chế độ dùng Cell Hình 3.19 - Việc gán nhãn qua LSR LER Hình 3.20 - Hoạt động LSR mạng MPLS Hình 3.21 - Hoạt động LER mạng MPLS Hình 3.22 – Hoạt động MPLS SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa 7 10 11 14 15 16 16 17 18 18 19 20 21 21 21 22 25 26 27 28 29 29 30 31 32 33 Trang x Danh mục bảng biểu hình vẽ Hình 3.23 - Xây dựng bảng định tuyến Hình 3.24 - Gán nhãn local cho desIP tương ứng Hình 3.25 - Thiết lập bảng LIB LFIB Hình 3.26 - Phân phối nhãn local Hình 3.27 - Cập nhập thơng tin quảng bá Hình 3.28 - Quá trình quảng bá nhãn xảy tất Router mạng Hình 3.29 - Kỹ thuật PHP Hình 3.30 - Xử lý thơng tin quảng bá Hình 3.31 - Hình thành bảng LFIB tồn mạng Hình 3.32 - Hội tụ mạng MPLS Hình 4.1 – Trường kiểu dịch vụ tiêu đề IPv4 Hình 4.2 - Hàng đợi FIFO Hình 4.3 - Hàng đợi PQ Hình 4.4 - Hàng đợi FQ Hình 4.5 - Ví dụ phân bổ băng thơng FQ Hình 4.6 - Hàng đợi WRR Hình 4.7 - Hàng đợi WFQ Hình 4.8 - Hàng đợi WFQ (Class Based) Hình 4.9 - Ví dụ xử lý phân bổ băng thơng WFQ Hình 4.10 – Thuật tốn mơ tả chế hoạt động LLQ Hình 4.11 - Các thành phần cấu cảm bảo chất lượng dịch vụ QoS Hình 4.12 - Mơ hình tích hợp dich vụ Intserv Hình 4.13 – Nguyên lý hoạt động RSVP Hình 4.14 – Sơ đồ hoạt động mơ hình tích hợp dịch vụ IntServ Hình 4.15 – Mơ hình phân biệt dich vụ Diffserv Hình 4.16 – Xử lý gói mơ hình DiffServ Hình 4.17 – Mơ hình bước phân biệt dịch vụ DiffServ Hình 4.18 – Miền phân biệt dịch vu DS Hình 5.1 – Cấu trúc IP header Hình 5.2 – Các byte thuộc DSCP Hình 6.1 – Mơ hình mạng TUT Hình 6.2 – Mơ hình giải pháp cải thiện cho mạng TUT Hình 6.3 – Mơ hình mơ QoS mạng MPLS Hình 6.4 – Mơ hình mạng ban đầu Hình 6.5 – Mơ hình mạng MPLS Hình 6.6 – Kết băng thông sử dụng trước sử dụng QoS lên MPLS SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa 34 34 35 35 36 37 37 38 39 40 45 49 49 50 51 51 52 53 53 55 56 58 61 63 64 65 65 66 70 70 77 78 79 81 86 99 Trang xi Danh mục bảng biểu hình vẽ Hình 6.7 – Kết băng thông sử dụng sau sử dụng QoS lên MPLS Hình 7.1 - Mơ hình mạng MPLS VPN thực tế Hình 7.2 - Mơ hình dịch vụ VPN/VNN MPLS VDC Hình 7.3 - So sánh cơng nghệ MPLS với cơng nghệ khác Hình 7.4 - So sánh chi phí sử dụng SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa 100 101 102 103 103 Trang xii Mục Lục MỤC LỤC Nội dung Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.2.1 Mục tiêu đề tài 1.2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3 BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI 1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Chương : SƠ LƯỢC VỀ X.25, FRAME RELAY, TCP/IP VÀ ATM Số trang 1 2 2 4 2.1 MẠNG TRUYỀN SỐ LIỆU CHUYỂN MẠCH GÓI X.25 2.1.1 Đặc điểm X.25 2.2 FRAME RELAY 2.2.1 Các đặc điểm FR khác với X.25 2.2.2 Ưu nhược điểm FR 2.3 MƠ HÌNH TCP/IP 2.3.1 Các khái niệm mạng IP 2.3.1.1 Phương thức truyền liệu mạng IP 2.3.1.2 Chọn đường cho gói liệu mạng IP 2.3.1.3 Định tuyến 2.3.1.4 Các hoạt động trình định tuyến 2.3.2 Các nhược điểm TCP/IP 2.4 MƠ HÌNH ATM 2.4.1 Các thiết bị ATM môi trường mạng 2.4.1.1 Định dạng tế bào ATM 2.5.1.2 Các thiết bị mạng ATM 2.5.1.3 Các dịch vụ mạng ATM 2.4.2 Các nhược điểm ATM 4 5 6 7 8 9 9 Chương 3: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO 12 THỨC (MPLS) 3.1 SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MPLS 3.1.1 Các động lực đời MPLS 3.1.2 Lịch sử phát triển MPLS SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa 12 12 13 Trang i Mục Lục 3.2 TỔNG QUAN CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) 3.2.1 So sánh chuyển mạch mạng IP truyền thống mạng MPLS 3.2.1.1 Chuyển mạch mạng IP 3.2.1.2 Chuyển mạch mạng MPLS 3.2.1.3 Tính thơng minh phân tán MPLS 3.2.2 Các khái niệm MPLS 3.2.2.1 Miền MPLS (MPLS domain) 3.2.2.2 Router chuyển mạch nhãn MPLS (MPLS LSR) 3.2.2.3 Router biên chuyển mạch nhãn MPLS (E-LSR) 3.2.2.4 Upstream, downstream 3.2.2.5 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 3.2.2.6 Đường chuyển mạch nhãn (LSP) 3.2.2.7 Nhãn 3.2.2.8 Stack nhãn 3.2.2.9 Hoán đổi nhãn (Label Swapping) 3.2.2.10 Minh họa việc chuyển gói qua miền MPLS 3.2.3 Các giao thức báo hiệu MPLS 3.2.3.1 Giao thức phân phối nhãn LDP 3.2.3.2 Giao thức phân phối nhãn định tuyến bắt buộc CR-LDP 3.2.3.3 Giao thức RSVP-TE 3.2.3.4 Giao thức BGP-4 3.2.4 Thành phần cấu trúc MPLS 3.2.4.1 Các phương pháp chuyển mạch MPLS 3.2.4.2 Kỹ thuật chuyển mạch thông thường 3.2.4.3 Kỹ thuật chuyển mạch CEF 3.2.4.4 Mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu 3.2.5 Các chế độ đóng gói nhãn MPLS 3.2.5.1 Chế độ Frame 3.2.5.2 Chế độ Cell 3.2.6 Hoạt động LSR E-LSR (LER) mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu 3.2.6.1 Thành phần chức LSR 3.2.6.2 Thành phần chức LER 3.2.7 Hoạt động mạng MPLS 3.2.7.1 Quá trình hình thành sở liệu 3.2.7.1.1 Quá trình hình thành bảng định tuyến 3.2.7.1.2 Gán nhãn Local cho DesIP tương ứng SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa 14 14 14 14 16 16 16 17 17 17 18 19 20 20 22 22 23 23 23 23 24 24 24 25 26 27 28 29 29 30 30 31 32 33 34 34 Trang ii Mục Lục 3.2.7.1.3 Thiết lập bảng LIB LFIB 3.2.7.1.4 Quảng bá nhãn nội cho toàn mạng 3.2.7.1.5 Cập nhật thông tin quảng bá 3.2.7.1.6 PHP (Penultimate Hop Popping) 3.2.7.1.7 Xử lý thơng tin quảng bá 3.2.7.1.8 Hình thành bảng LFIB tồn mạng 3.2.7.1.9 Hội tụ gói tin qua mạng MPLS 3.2.7.2 Tóm Tắt 3.2.8 Các đặc điểm mạng MPLS 3.2.8.1 Đơn giản hóa chức chuyển tiếp 3.2.8.2 Kỹ thuật lưu lượng 3.2.8.3 Định tuyến QoS từ nguồn 3.2.8.4 Mạng riêng ảo VPN 3.2.8.5 Chuyển tiếp có phân cấp (Hierachical forwarding) 3.2.8.6 Khả mở rộng (Scalability) Chương 4: TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (Qos) 4.1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA QoS 4.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG QoS 4.2.1 Cấp độ dịch vụ GoS (Grade of Service) 4.2.2 Kiểu dịch vụ (ToS) lớp dịch vụ (CoS) 4.2.3 Các tham số Chất lượng dịch vụ 4.2.3.1 Độ tin cậy 4.2.3.2 Băng thông 4.2.3.3 Độ trễ 4.2.3.4 Biến động trễ 4.2.4.5 Tổn thất gói 4.2.4 Các kỹ thuật hàng đợi ( Queuing tools) 4.2.4.1 Hàng đợi kiểu FIFO 4.2.4.2 Hàng đợi kiểu PQ 4.2.4.3 Hàng đợi kiểu FQ 4.2.4.4 Hàng đợi kiểu WRR 4.2.4.5 Hàng đợi kiểu WFQ 4.2.4.6 Hàng đợi kiểu WFQ (Class Based) 4.2.4.7 Hàng đợi kiểu LLQ 4.3 CÁC VẤN ĐỀ ĐỂ ĐẢM BẢO QoS 4.3.1 Cung cấp QoS 4.3.2 Điều khiển QoS SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa 34 35 36 37 38 39 40 40 41 41 41 41 41 41 42 43 43 45 45 45 46 47 47 47 48 48 48 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 Trang iii Mục Lục 4.3.3 Quản lý QoS 4.4 CÁC MƠ HÌNH CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 4.4.1 Mơ hình dịch vụ tích hợp (IntServ model) 4.4.1.1 Các lớp dịch vụ 4.4.1.1.1 Đảm bảo dịch vụ (Guaranteed Service) 4.4.1.1.2 Kiểm soát tải (Control Load Service) 4.4.1.2 Giao thức giành tài nguyên(RSVP) 4.4.1.2.1Các thông tin RSVP 4.4.1.2.2 Hoạt động RSVP 4.4.1.3 Kiến trúc Intserv 4.4.1.4 Mơ tả hoạt động mơ hình Intserv 4.4.2 Mơ hình dịch vụ phân biệt (DiffServ model) 4.4.2.1 Mơ tả hoạt động Diffserv 4.4.2.2 So sánh mơ hình IntServ mơ hình Diffserv 57 58 58 59 59 60 60 61 61 62 63 64 64 67 Chương : CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG MPLS 68 68 68 69 70 70 70 71 71 72 74 74 74 74 5.1 Các vấn đề liên quan tới QoS – MPLS 5.1.1.Vài đặc điểm khác biệt QoS - IP QoS - MPLS 5.1.2 Tính toán đường dẫn sử dụng CSPF 5.1.3 Mối quan hệ IPP, DSCP MPLS EXL 5.1.3.1 IPP 5.1.3.2 DSCP 5.1.3.3 MPLS EXP 5.2 Mơ hình IntServ – MPLS 5.3 Mơ hình DiffServ – MPLS 5.4 Các thuật tốn định tuyến QoS MPLS 5.4.1 Thuật toán bước nhảy tối thiểu (MHA) 5.4.2 Thuật tốn tìm đường rộng ngắn (SWPA) 5.4.3 Thuật toán định tuyến nhiễu tối thiểu (MIRA) Chương : THIẾT KẾ VÀ THỰC HÀNH QoS TRÊN MPLS CHO MẠNG TUT 6.1 GIẢI PHÁP CẢI THIỆN DÀNH CHO MẠNG TUT 6.1.1 Mơ hình mạng TUT 6.1.2 Mơ hình giải pháp cải thiện cho mạng TUT 6.2 TIẾN HÀNH MƠ PHỎNG MƠ HÌNH GIẢI PHÁP CẢI THIỆN DÀNH CHO MẠNG TUT 6.2.1 Mô hình mơ SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa 76 77 77 78 79 79 Trang iv Mục Lục 6.2.2 Q trình tiến hành mơ QoS mạng MPLS 6.2.2.1 Cấu hình ban đầu 6.2.2.2 Cấu hình MPLS 6.2.2.3 Cấu hình NetFlow 6.2.2.4 Cấu hình QoS mạng MPLS 6.3 KẾT QUẢ THU ĐƯỢC 80 81 86 94 95 99 Chương 7: TRIỂN KHAI MPLS TRÊN CƠ SỞ HẠ TẦNG VIỆT NAM 7.1 Triển khai dịch vụ mạng riêng ảo VPN/MPLS VDC 7.2 Ứng dụng MPLS mạng NGN 7.3 Những vấn đề cần giải triển khai MPLS Việt Nam 101 102 103 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang v Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Tran Cong Hung Ph.D, báo“Giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho mạng lõi”, Posts & Telecommunications Institute of Technology, Viet Nam [2] ThS Hoàng Trọng Minh, “Định tuyến đảm bảo chất lượng dịch vụ MPLS”, Học viện Bưu viễn thơng HCM [3] Nguyễn Hồng Thanh ,“CÁC THUẬT TĨAN ĐỊNH TUYẾN TRÊN MPLS”, Khoa Công Nghệ Thông Tin 2, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng , sở TP Hồ Chí Minh [4] KS Đỗ Mạnh Quyết, KS Nguyễn Việt Cường, báo “Ứng dụng MPLS hạ tầng sở thông tin quốc gia”, [5] Những tài liệu thu thập từ nhiều nguồn internet Tiếng Anh [1] Jim Guichard, Francois Le Faucheur, Jean Philippe Vasseur “Definitive MPLS Network Designs”, Cisco Press ISBN: 1-58705-186-9, 03/14/2005 [2] D Awduche, J Malcolm, J Agogbua, M O'Dell, J McManus, “Requirements for Traffic Engineering Over MPLS (RFC 2702)”, http://rfc-2702.rfc-list.net/rfc2702.htm, September 1999 [3] E.Rosen, A Viswanathan, R.Callon, “Multiprotocol Label Switching Architecture (RFC 3031)”, http://www.ietf.org/rfc/rfc3031.txt , January 2001 [4] G.Swallow, “MPLS Advantages for traffic engineering”, IEEE Communications Magazine, December 1999 [5] Luc De Ghein, “MPLS Fundamental”, ISBN: 1-58705-197-4, 2007 [6] Svetlin Petrov, “An Approach for MPLS Recovery”, International Conference on Computer Systems and Technologyes, CompSysTech, 2007 [7] Changcheng Huang, Donald Messier, “A Fast and Scalable Inter-Domain MPLS Protection Mechanism”, Journal of Communications and Network, Vol 6, No.1, March 2004 [8] J.M.O Petersson, “MPLS Based Recovery Mechanisms”, Master Thesis, OSLO University, May 2005 STVH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 109 Tài liệu tham khảo [9] Eligijus Kubilinskas, “Design of Multilayer Telecommunication Networks Fairness, Resilience, and Load Balancing”, Ph.D Thesis, Lund University, March 2008 STVH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 110 ... Protocol ISDN Intergrated Service Digital Network IS-IS Intermediate System - to - Intermediate System IS-IS TE IS-IS with Traffic Engineering LC-ATM Label Controlled ATM Interface LDP Label Distribution... riêng biệt - Ghép kênh chuyển mạch thực lớp để giảm bớt lớp xử lý SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG - Khơng có điều khiển luồng nút mạng mà gói qua (hop-by-hop flow... Committed Data Rate CQ Custom Queuing CR Constraint-based Routing CR-LDP Constraint-based Routing Label Distribution Protocol CR-LSP Constraint-based Routing Label Switched Path CSPF Constrained