đồ án : NGHIÊN CỨU GIAO THỨC PIM-SM TRONG MÔI TRƯỜNG MPLS

đồ án : NGHIÊN CỨU GIAO THỨC PIM-SM TRONG MÔI TRƯỜNG MPLSNội dung đồ án: Đồ án tìm hiểu các đặc điểm cơ bản về lý thuyết IP multicast, giao thức chuyển mạch nhãn MPLS, nghiên cứu sự hoạt động của giao thức PIM-SM trong môi trường chuyển mạch MPLS và thực hiên mô phỏng hoạt động của giao thức PIM-SM bằng phần mềm NS2. Đồ án được chia thành ba chương như sau:CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ IP MULTICASTCHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS CHƯƠNG III: GIAO THỨC PIM-SM TRONG MÔI TRƯỜNG MPLS

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I o0o CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên : Trần Văn Nam Lớp : Đ2004VT1 Khóa : 2004 – 2008 Ngành : Điện Tử – Viễn Thông Tên đồ án: NGHIÊN CỨU GIAO THỨC PIM-SM TRONG MÔI TRƯỜNG MPLS Nội dung đồ án: Đồ án tìm hiểu các đặc điểm cơ bản về lý thuyết IP multicast, giao thức chuyển mạch nhãn MPLS, nghiên cứu sự hoạt động của giao thức PIM-SM trong môi trường chuyển mạch MPLS và thực hiên mô phỏng hoạt động của giao thức PIM-SM bằng phần mềm NS2. Đồ án được chia thành ba chương như sau:  CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ IP MULTICAST  CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS  CHƯƠNG III: GIAO THỨC PIM-SM TRONG MÔI TRƯỜNG MPLS Ngày giao đồ án : 20/07/2008 Ngày nộp đồ án : 20/10/2008 Ngày 18 tháng 10 năm 2008 Giáo viên hướng dẫn KS. Nguyễn Thu Hiên NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Điểm :…………(Bằng chữ :……………) Ngày… tháng……năm 2008 Giáo viên hướng dẫn KS. Nguyễn Thu Hiên Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Điểm :…………… (Bằng chữ :…………. ) Ngày……tháng…… năm 2008 Giáo viên phản biện Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ ii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ IP MULTICAST 3 1.1 Giới thiệu về IP multicast 3 1.1.1 Các phương thức truyền lưu lượng 3 1.1.2 Ứng dụng và khả năng của Multicast 6 1.2 Địa chỉ Multicast 8 1.2.1 Multicast trên các lớp khác nhau 8 1.2.2 Phân giải địa chỉ 9 1.2.3 Multicast trong môi trường chuyển mạch lớp 2 9 1.3 Định tuyến cho lưu lượng Multicast 14 1.3.1 Tóm tắt hoạt động truyền Multicast 14 1.3.2 Mô hình truyền dữ liệu 14 1.3.3 Định tuyến cho lưu lượng Multicast 19 1.3.4 Giao thức IGMP 20 1.4 IP Multicast trong MPLS 26 CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS 28 2.1 Giới thiệu về MPLS 28 2.1.1 Khả năng của MPLS 28 2.1.2 Ưu nhược điểm và ứng dụng của MPLS 30 2.2 Nguyên lý hoạt động của MPLS 33 2.2.1 Các khái niệm cơ bản 33 2.2.3 Các hoạt động liên quan đến nhãn 40 2.2.4 Hoạt động của MPLS 50 CHƯƠNG III : GIAO THỨC PIM–SM TRONG MÔI TRƯỜNG MPLS 56 3.1 Tổng quát về giao thức PIM – SM 56 3.1.1 PIM Sparse Mode (PIM-SM) 56 3.1.2 Hoạt động của giao thức PIM-SM 57 3.2 PIM – SM trong môi trường MPLS 74 3.3 Mô phỏng PIM – SM trong môi trường MPLS sử dụng NS2 76 3.3.1 Giới thiệu về phần mềm NS2 76 3.3.2 Xây dựng chương trình mô phỏng 83 PHỤ LỤC 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Truyền thông Unicast 4 Hình 1.2 Broadcast lãng phí băng thông và tăng tải xử lý trên CPU 4 Hình 1.3 Truyền tải multicast đến nhiều máy thu 5 Hình 1.3 Ánh xạ địa chỉ IP Multicast sang địa chỉ Ethernet/FDDI MAC 10 Hình 1.4 Sự không rõ ràng địa chỉ MAC 11 Hình 1.5 Tham gia nhóm Multicast 15 Hình 1.6 Truyền dữ liệu sử dụng cây chia sẻ 16 Hình 1.7 Cây đường dẫn ngắn nhất 17 Hình 1.8 Cây định tuyến cơ sở lõi - nhóm multicast chia sẻ chung một cây đơn 17 Hình 1.9 Tuyến dự phòng trước trong cây định tuyến multicast 18 Hình 1.10 Chuyển tiếp theo đường dẫn ngược (RPF - Reverse Path Forwarding) 19 Hình 1.11 Chuyển tiếp lưu lượng Multicast 20 Hình 1.12 Định dạng gói tin IGMPv1 22 Hình 1.13 Định dạng gói tin IGMPv2 24 Hình 1.14 Báo cáo thành viên IGMPv3 26 Hình 2.1 Định tuyến dựa trên địa chỉ đích 31 Hình 2.2 Các thiết bị trong mạng MPLS 34 Hình 2.3 Kiến trúc node mạng MPLS 37 Hình 2.4 Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn 38 Hình 2.5 Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn 40 Hình 2.6 Cấu trúc tiêu đề đệm MPLS 41 Hình 2.7 Các loại không gian nhãn 42 Hình 2.8 Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn 43 Hình 2.9 Ứng dụng các mức nhãn khác nhau trong chuyển tiếp liên miền 44 Hình 2.10 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp 45 Hình 2.11 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR F lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp 45 Hình 2.12 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: nhãn được lấy hai lần tại LSR E và F 46 Hình 2.13 Hợp nhất nhãn 47 Hình 2.14 Liên kết đường lên và đường xuống 47 Hình 2.15 Sử dụng FEC riêng biệt cho mỗi tiền tố địa chỉ và tổ hợp FEC 48 Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 ii Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ Hình 2.16 chế độ điều khiển độc lập 49 Hình 2.17 phân bổ liên kết nhãn không theo yêu cầu 50 Hình 2.18 Hoạt động chuyển tiếp gói tin qua miền MPLS 51 Hình 2.19 Ví dụ về định tuyến hiện 53 Hình 2.20 Ví dụ khung MPLS với PPP/Ethernet là lớp liên kết dữ liệu 54 Hình 2.21 Truyền gói MPLS trong chế độ tế bào 55 Hình 3.1 R1 chuyển tiếp một gói tin sử dụng giao thức định tuyến Sparse – Mode 56 Hình 3.2 Nguồn xử lý đăng ký khi RP không nhận được yêu cầu cho Group từ Router Any PIM- SM 58 Hình 3.3 Tạo một cây dùng chung cho (*, 288.8.8.8) 60 Hình 3.4 Đăng ký nguồn khi RP cần nhận các gói được gửi đến nhóm 62 Hình 3.5 Host H2 gửi một bản tin Join IGMP 64 Hình 3.6 R4 đang chuyển đổi từ RPT sang SPT bằng việc gửi một Join PIM-SM đến R1 65 Hình 3.7 R4 gửi Prune PIM-SM với RP Bit Set đến R5 67 Hình 3.8 R3 gửi bản tin RP - Announce 68 Hình 3.9 R2 tạo ánh xạ Group đến RP và gửi chúng trong bản tin RP- Discovery 69 Hình 3.10 Bản tin BSR Flooding Boostrap 71 Hình 3.11 Học địa chỉ RP với Anycast RP 73 Hình 3.12 Vấn đề Anycast RP (sau đó được giải quyết với MSDP) 74 Hình 3.13 Lối vào bảng định tuyến Multicast cho phiên (S1, G1) 75 Hình 3.14 Cấu hình mạng 83 Hình 3.15 Kết quả mô phỏng 84 Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 iii Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục bảng biểu DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Địa chỉ Multicast Link – Local 12 Bảng 2.1:So sánh các thuật toán chuyển tiếp IP truyền thống và MPLS 38 Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 iv Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM Asynchronous Transfer Mode Truyền dẫn không đồng bộ AtoM Any Transport over MPLS Any truyền tải qua MPLS BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên BSR Bootstrap Router Router khởi động CGMP Cisco Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm Cisco CLIP Classical IP Phân lớp IP 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 DLCI Data Link Connection Identifier Nhận diện kết nối kiên kết dữ liệu DVMRP Distance Vector Multicast Routing Protocol. Giao thức định tuyến Multicast Vector khoảng cách ER Explicit Routing Định tuyến hiện FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện dữ liệu phân bố sợi quang FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương IANA Internet Assigned Numbers Authority Cơ quan địa chỉ số Internet IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet IGMP Interner Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm Internet IGP Interior Gateway Protocols Giao thức cổng nội bộ IntServ Integrated Service Các dịch vụ được tích hợp IP Internet Protocol Giao thức Internet IPoA IP over ATM IP trên ATM Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 v Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ ISO International Organization for Standardization Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn LER Label Edge Router Router 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 Router chuyển mạch nhãn MA Mapping Agent Tác nhân ánh xạ MG Media Gateway Cổng đa phương tiện MOSPF Multicast OSPF OSPF đa điểm MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MSDP Multicast Source Discovery Protocol Giao thức phát hiện nguồn Multicast NAM The Network Animator Minh họa mạng NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế tiếp NS Network Simulator Mô phỏng mạng OAM Operation Administration, and Maintenance Quản lý hoạt động và bảo dưỡng OSI Open System Interconnection models Mô hình liên kết nối hệ thống mở OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất đầu tiên OTcl Object – Oriented Toll Command Language Ngôn ngữ dòng lệnh mở rộng hướng đối tượng PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức PIM Protocol Independent Multicast Giao thức Multicast độc lập PIM-DM PIM - Dense Mode Giao thức PIM chế độ dày đặc PIM-SM PIM – Sprase Mode Giao thức PIM chế độ thưa thớt PNNI Private Network-Network Interface Mạng riêng ảo Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 vi Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm PSTN Public Switch Telephone Network Mạng thoại chuyển mạch công cộng RFC Request For Comment Yêu cầu ý kiến RP Rendezvous Point Điểm gặp gỡ RPF Reverse Path Forwarding Chuyển tiếp đường dẫn ngược RPT Root-Path-Tree Cây đường dẫn gốc 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 SMDS Swiched Multimegabit Digital Service Dịch vụ số Multimegabit chuyển mạch SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản lý mạng đơn SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiên SPT Spanning Tree Protocol Giao thức cây mở rộng SSM Source-Specific Multicast Đặc trưng nguồn Multicast STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn 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 VINT Virtual Internet Tesrbed Nền kiểm thử Internet 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 Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 vii [...]... II: Công nghệ chuyển mạch MPLS Trình bày về công nghệ MPLS với các ưu nhược điểm, các khái niệm liên quan cũng như sự hoạt động của giao thức này Chương III: Giao thức PIM-SM trong môi trường MPLS Nghiên cứu sự hoạt động của giao thức PIM-SM trong môi trường MPLS và thực hiện mô phỏng giao thức trên phần mềm mô phỏng mạng NS2 Do việc kết hợp của giao thức PIM-SM và công nghệ MPLS để truyền tải lưu lượng... D2004VT1 1 Đồ án tốt nghiệp đại học Multicast Chương I: Tổng quan về IP Nội dung của đồ án của em được chia làm ba chương như sau: Chương I: Tổng quan về IP Multicast Giới thiệu khái quát về truyền tải IP Multicast như : Địa chỉ Multicast, các ứng dụng của nó, truyền tải lưu lượng IP Multicast… Bên cạnh đó còn giới thiệu về giao thức IGMP là một giao thức quản lý phổ biến hiện nay Chương II: Công nghệ... bá âm thanh, video trên Internet PIM-SM là một trong nhiều giao thức định tuyến IP Multicast Với ưu điển nổi trội của nó là chỉ truyền lưu lượng khi có yêu cầu Điều này đã làm tiết kiệm đáng kể băng thông Việc truyền tải lưu lượng IP Multicast bằng cách sử dụng giao thức PIM-SM tuy không còn là vấn đề mới mẻ Nhưng việc ứng dụng công nghệ MPLS kết hợp với giao thức PIM-SM đem lại cho ta nhiều hiệu quả... 1.4 IP Multicast trong MPLS Mặc dù MPLS vốn sinh ra đã hỗ trợ multicast ngay bên trong thiết kế của nó, nhưng multicast trong MPLS vẫn không có được nhiều sự chú ý và vẫn còn trong giai đoạn đề xuất Tuy nhiên, hãng Alcatel đã có một thử nghiệm hoàn hảo vào năm 1999 Phiên bản đầu tiên về Multicast qua MPLS này sử dụng một giao thức báo hiệu riêng biệt hoặc là sự mở rộng của một giao thức báo hiệu đã... lượng Multicast trong môi trường chuyển mạch lớp 2 l : Giao thức quản lý nhóm của Cisco CGMP và IGMP Snooping Giao thức CGMP cho phép các chuyển mạch Catalyst xử lý thông tin IGMP trên các router của Cisco để đưa ra các quyết định chuyển tiếp CGMP phải được cấu hình trên cả các router Multicast và các chuyển mạch lớp 2 Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 9 Đồ án tốt nghiệp đại học Multicast Chương I: Tổng quan... khách hàng và giải quyết các vấn đề nảy sinh Trong số đó chúng ta phải kể đến công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Hiện nay, trong môi trường kinh doanh có một lượng rất lớn các thông tin cần phải chuyển tiếp đến nhiều nơi trong cùng một thời gian Cùng thời điểm đó, các doanh nhân và các nhà nghiên cứu cần lấy một lượng lớn thông tin và thống kê trong cùng một ngày Mạng hiện nay được sử dụng... thức IGMP phát triển từ giao thức Host Membership Protocol, được mô tả trong tài liệu của Deering IGMP phát triển từ IGMPv1 (RFC1112) đến IGMPv2 (RFC2236) và đến phiên bản cuối cùng IGMPv3 (RFC3376) Các thông điệp IGMP được gửi bên trong gói tin IP với trường protocol number bằng 2, trong đó trường TTL có giá Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 20 Đồ án tốt nghiệp đại học Multicast Chương I: Tổng quan về IP trị... D2004VT1 22 Đồ án tốt nghiệp đại học Multicast Chương I: Tổng quan về IP ♦ Unused: trường này có độ dài 8bit chứa giá trị 0 khi được gửi và bị bỏ qua khi được nhận ♦ Checksum: mang giá trị 16bit checksum được tính toán bởi nguồn của thông điệp IGMP Thiết bị nhận thường kiểm tra giá trị checksum và nếu giá trị này không đúng bằng giá trị đã tính toán, máy nhận sẽ loại bỏ frame ♦ Địa chỉ nhóm: Được gán về... D2004VT1 24 Đồ án tốt nghiệp đại học Multicast Chương I: Tổng quan về IP ♦ Thời gian đáp ứng tối đa (Maximum Response Time ): Trường có độ dài 8bit chỉ có trong các thông điệp truy vấn Giá trị mặc định cho trường này là 100 (tương đương 10 giây) Giá trị sẽ thay đổi từ 1 đến 255 (nghĩa là từ 0.1 giây đến 25.5giây) ♦ Checksum: Chứa giá trị 16bit được tính toán bởi máy nguồn IGMP checksum tính toán trên toàn... tôi trong quá trình học tập Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2008 Sinh viên Trần Văn Nam Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 2 Đồ án tốt nghiệp đại học Multicast Chương I: Tổng quan về IP CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ IP MULTICAST 1.1 Giới thiệu về IP multicast Cuối những năm 80, Steve Deering tham gia vào một dự án trong đó có nhu cầu gửi một thông điệp từ một máy tính đến một nhóm các máy tính thông qua các giao thức . THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I o0o CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ và tên : Trần Văn Nam Lớp : Đ2004VT1 Khóa : 2004 – 2008 Ngành : Điện Tử. dẫn KS. Nguyễn Thu Hiên Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Điểm :…………… (Bằng chữ :…………. ) Ngày……tháng…… năm 2008 Giáo viên phản biện Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1 Đồ án tốt. Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM Asynchronous Transfer Mode Truyền dẫn không đồng bộ AtoM Any Transport over MPLS Any truyền tải qua MPLS BGP Border Gateway Protocol