Đang tải... (xem toàn văn)
Untitled HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Nguyễn Tài Lợi NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐỊNH TUYẾN PHÂN ĐOẠN VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG VIỄN THÔNG HIỆN ĐẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng[.]
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - Nguyễn Tài Lợi NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐỊNH TUYẾN PHÂN ĐOẠN VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG VIỄN THÔNG HIỆN ĐẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI – NĂM 2022 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG - Nguyễn Tài Lợi NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐỊNH TUYẾN PHÂN ĐOẠN VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG VIỄN THÔNG HIỆN ĐẠI Chuyên ngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số: 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN TIẾN BAN HÀ NỘI – NĂM 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn tốt nghiệp đƣợc tơi tự thực khả mình, khơng chép nội dung từ nguồn khác Qua trình tìm kiếm đọc hiểu tài liệu tham khảo có thích rõ ràng cụ thể, với dẫn giáo viên hƣớng dẫn, tơi hồn thành luận văn Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nội dung đƣợc ghi Tác giả luận văn Nguyễn Tài Lợi ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH v THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT vii LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU MẠNG MPLS VÀ CÔNG NGHỆ ĐỊNH TUYẾN PHÂN ĐOẠN .3 1.1 Tổng quan mạng MPLS .3 1.2 Các yêu cầu mạng viễn thông đại .6 1.3 Các vấn đề tồn mạng MPLS hƣớng phát triển công nghệ định tuyến phân đoạn 1.4 Kết luận chƣơng CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ ĐỊNH TUYẾN PHÂN ĐOẠN .9 2.1 Giới thiệu 2.1.1 Định nghĩa 2.1.2 Lợi ích định tuyến phân đoạn 10 2.2 Thành phần cách hoạt động định tuyến phân đoạn .12 2.2.1 Các loại phân đoạn 12 2.2.2 Kết hợp định tuyến phân đoạn LDP 18 2.2.3 Cơ chế tái định tuyến nhanh định tuyến phân đoạn 20 2.3 Kết luận chƣơng 35 iii CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH TUYẾN PHÂN ĐOẠN TRONG MẠNG VIỄN THÔNG HIỆN ĐẠI 36 3.1 Ứng dụng định tuyến phân đoạn xu hƣớng sử dụng SDN để quản lý mạng 36 3.1.1 Yêu cầu mạng kỉ nguyên điện toán đám mây .36 3.1.2 Các thử thách mạng kỷ nguyên SDN 37 3.1.3 Hoạt động với điều khiển dựa SDN .40 3.2 Ứng dụng định tuyến phân đoạn kiến trúc lát cắt mạng 43 3.2.1 Công nghệ 5G mạng viễn thông đại .43 3.2.2 Lát cắt mạng .45 3.2.3 Các công nghệ hỗ trợ cắt mạng 48 3.2.4 Thuật toán linh hoạt 50 3.2.5 Hoạt động thuật toán linh hoạt 52 3.3 Đề xuất mơ hình mạng thị truyền tải 5G sử dụng định tuyến phân đoạn 55 3.3.1 Mơ hình mạng thị chạy cho dịch vụ di động 2G/3G/4G 55 3.3.2 Đề xuất mô hình mạng sử dụng định tuyến phân đoạn đồng thời với LDP/RSVP để truyền tải mạng 5G 57 3.3.3 Hoạt động mơ hình 58 3.4 Kết luận chƣơng .63 KẾT LUẬN V IẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 So sánh định tuyến phân đoạn với MPLS 10 Bảng 2.2 Các thuật ngữ TI-LFA .24 Bảng 3.1 Định nghĩa lát cắt mạng .60 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Ba trƣờng hợp triển khai 5G .7 Hình 2.1 Định tuyến phân đoạn .12 Hình 2.2 Phân đoạn liền kề 13 Hình 2.3 Phân đoạn nhóm liền kề 13 Hình 2.4 Nhãn cho kết nối vật lý nhóm kết nối 14 Hình 2.5 Phân đoạn nút 15 Hình 2.6 Phân đoạn nút với nhãn bắt đầu giống .16 Hình 2.7 Phân đoạn anycast .17 Hình 2.8 Định tuyến phân đoạn kết hợp với LDP 18 Hình 2.9 Bảo vệ liên kết TI-LFA 24 Hình 2.10 Bảo vệ liên kết dự phòng cho bảo vệ nút TI-LFA 25 Hình 2.11 Dự phịng đa hƣớng TI-LFA 26 Hình 2.12 Khơng gian P P mở rộng TI-LFA .31 Hình 2.13 Không gian P, P mở rộng Q TI-LFA 32 Hình 2.14 TI-LFA khơng có chồng lấn khơng gian P Q 34 Hình 2.15 TI-LFA với bảo vệ nút 35 Hình 3.1 Sơ đồ cách triển khai SDN 41 Hình 3.2 Điều khiển tập trung với phần tử tính tốn đƣờng dẫn .42 Hình 3.3 Các lát cắt mạng 46 Hình 3.4 Cắt mạng theo bƣớc sóng 48 Hình 3.5 Cắt mạng phƣơng pháp Ethernet linh hoạt .49 Hình 3.6 Cắt mạng với công nghệ định tuyến phân đoạn 50 Hình 3.7 Cấu trúc liên kết định tuyến dịch vụ qua mạng sử dụng sách định tuyến phân đoạn 51 Hình 3.8 Cấu trúc liên kết định tuyến dịch vụ qua mạng thuật toán linh hoạt 51 Hình 3.9 Định dạng cho TLV phụ thuật tốn định tuyến phân đoạn 53 Hình 3.10 Cấu trúc mạng sau dùng thuật toán linh hoạt 53 vi Hình 3.11 Cấu trúc liên kết cho L3VPN qua định tuyến phân đoạn MPLS 54 Hình 3.12 Mơ hình mạng thị cho dịch vụ di động 56 Hình 3.13 Mơ hình mạng sử dụng định tuyến phân đoạn để truyền tải mạng 5G 58 Hình 3.14 Các miền báo hiệu truyền tải mơ hình 59 Hình 3.15 Hình ảnh tính hiển thị chi tiết kết nối mạng cách tự động 59 Hình 3.16 Giao thức PCE mơ hình mạng .60 Hình 3.17 Mơ hình kết nối vật lý mạng thị chạy định tuyến phân đoạn .61 Hình 3.18 Lát cắt mạng FAD 128 .61 Hình 3.19 Lát cắt mạng FAD 129 .62 Hình 3.20 Lát cắt mạng FAD 130 .62 Hình 3.21 Lát cắt mạng FAD 135 .62 vii THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh API Application Programming Interface BFD Bidirectional Forwarding Detection BGP Border Gateway Protocol BGP-LS BGP Link-State CFM Connectivity Fault Management CLI Command-Line Interface CoS Class of Service CPU Central Processing Unit CSPF Constrained Shortest Path First ECMP Equal Cost Multi Path Routing eMBB FAD IETF Enhanced Mobile Broadband Flexible Algorithm Definition Internet Engineering Task Force IGP IoT IS-IS Interior Gateway Protocol Internet of Things Intermediate System Intermediate System Link Aggregation Group Label Distribution Protocol Link State Database Label-Switched Path Label Switching Router LAG LDP LSDB LSP LSR LTE MBB mMTC MPLS Long Term Evolution Mobile Broadband Massive Machine Type Communication Multi Protocol Label Switching MTU NBI NFV Maximum Transmission Unit Northbound interfaces Network Functions Virtualization Nghĩa tiếng Việt Giao diện lập trình ứng dụng Phát chuyển tiếp hai chiều Giao thức cổng biên Trạng thái link BGP Quản lý lỗi kết nối Giao diện dòng lệnh Loại dịch vụ Bộ xử lý trung tâm Đƣờng dẫn ngắn có ràng buộc Định tuyến đa đƣờng với chi phí Băng rộng di động nâng cao Định nghĩa thuật toán linh hoạt Là tổ chức tiêu chuẩn, phát triển thúc đẩy tự nguyện tiêu chuẩn Internet Giao thức cổng nội Internet vạn vật Một giao thức định tuyến IGP Nhóm tập hợp liên kết Giao thức phân phối nhãn Dữ liệu trạng thái liên kết Đƣờng dẫn chuyển mạch nhãn Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn Sự phát triển dài hạn Băng rộng di động Truyền thông máy số lƣợng cực lớn Chuyển mạch nhãn đa giao thức Đơn vị truyền tối đa Giao diện hƣớng bắc Ảo hóa chức mạng viii OSPF Open Shortest Path First OTN PCE PCEP Optical Transport Network Path Computation Element Path Computation Element Protocol Point of Local Repair Quality of Service Request for Comments Route Reflector Resource Reservation Protocol PLR QoS RFC RR RSVP RSVP-TE SBI SDN SID SPF SPRING Resource Reservation ProtocolTraffic Engineering Southbound interfaces Software-defined Networking Segment ID Shortest-path first SPT SR SRGB Source Packet Routing in Networking Shortest-path tree Segment Routing Segment Routing Global Block TDM Time Division Multiplexing TE TI-LFA VLAN VoIP Traffic Engineering Topology Independent Loop Free Alternate Type-Length-Value Ultra Reliable Low Latency Communication Virtual LAN Voice over IP VPN VRF WAN Virtual Private Network Virtual routing and forwarding Wide Area Network TLV URLLC Một giao thức định tuyến IGP Mạng lƣới truyền tải quang Phần tử tính tốn đƣờng dẫn Giao thức phần tử tính tốn đƣờng dẫn Điểm sửa lỗi cục Chất lƣợng dịch vụ Yêu cầu nhận xét Thiết bị ánh xạ tuyến đƣờng Giao thức dành riêng tài nguyên Giao thức dành riêng tài nguyên – ỹ thuật lƣu lƣợng Giao diện hƣớng nam Phần mềm định nghĩa mạng Định danh phân đoạn Tuyến đƣờng ngắn Định tuyến nguồn gói tin mạng Cây tuyến đƣờng ngắn Định tuyến phân đoạn Khối toàn cầu định tuyến phân đoạn Ghép kênh phân chia theo thời gian ỹ thuật lƣu lƣợng Thay khơng có vịng lặp độc lập với cấu trúc liên kết Loại – Độ dài – Giá trị Truyền thông độ trễ thấp độ tin cậy cực cao Mạng LAN ảo Là cơng nghệ truyền tiếng nói ngƣời qua mạng máy tính sử dụng giao thức TCP/IP Mạng riêng ảo Định tuyến chuyển mạch ảo Mạng diện rộng 53 Hình 3.9 Định dạng cho TLV phụ thuật toán định tuyến phân đoạn Cài đặt thuộc tính liên kết: thuật tốn linh hoạt sử dụng vài số đƣợc cấu hình liên kết Nhóm quản trị mở rộng RFC 7308 đƣợc sử dụng để áp dụng ràng buộc cấu trúc liên kết Có số khác bao gồm số IGP, độ trễ liên kết chiều tối thiểu số mặc định đƣợc sử dụng thuật tốn linh hoạt để tính tốn đƣờng dẫn kỹ thuật lƣu lƣợng Tính tốn thuật toán linh hoạt: nút chạy nhiều thuật toán Dijkhsetra, thuật toán cho thuật toán linh hoạt Giả sử có FAD 128 hoạt động hệ thống mạng Nút cắt bỏ nút khơng phải thành viên FAD 128 Nút loại bỏ liên kết bị loại trừ ràng buộc Điều dẫn đến cấu trúc liên kết cho thuật toán linh hoạt 128 Sau nút tính tốn SPF cấu trúc mạng với số liệu đƣợc xác định thuật tốn linh hoạt Hình 3.10 mơ tả cấu trúc mạng sau nút mạng loại bỏ thành viên điều kiện ràng buộc FAD 128 Alg128 Alg129 Alg128 Hình 3.10 Cấu trúc mạng sau dùng thuật toán linh hoạt 54 Cài đặt ECMP đƣờng dẫn dự phịng: định tuyến tính tốn ECMP đƣờng dẫn dự phòng bao gồm đƣờng dẫn TI-LFA dựa cấu trúc liên kết thu gọn Đây ƣu điểm vốn có cơng nghệ thuật toán linh hoạt Bộ định tuyến vào không cần phải bận tâm việc điều chỉnh lỗi mạng mà đảm bảo yêu cầu dịch vụ Lƣu lƣợng truy cập đƣợc tự động định tuyến lại mặt phẳng trƣờng hợp có lỗi Hoạt động VPN thuật toán linh hoạt: phần mô tả cách IGP đƣợc sử dụng để thiết lập mạng định tuyến phân đoạn lớp dƣới Hình 3.11 mơ tả cách BGP đƣợc sử dụng để cung cấp dịch vụ VPN lớp định tuyến phân đoạn thuật tốn linh hoạt Có số định tuyến mặt phẳng IGP nơi thuật toán linh hoạt đƣợc cấu hình PE1 PE2 định tuyến vào PE2 quảng bá tham gia vào thuật toán linh hoạt 128 129, với SID để tiếp cận thơng qua thuật tốn Thơng tin đƣợc truyền ISIS Nút vào PE1 có đƣờng dẫn đến PE2 thơng qua cấu trúc mạng đƣợc chỉnh sửa thuật tốn linh hoạt Ví dụ: PE1 sử dụng SID2 muốn đến PE2 thuật tốn linh hoạt 129 Nút vào: Nếu đích VPN có đánh dấu màu 100 sử dụng Algo 128 Nếu đích VPN có đánh dấu màu 101 sử dụng Algo 129 Quảng bá BGP cùng: - VPN SID - Color Flex-Algo SID TE đƣợc quảng bá vào ISIS: - SID1 cho Algo 128 - SID2 cho Algo 129 Algo 128 P2 VPN SID Algo 128 CE1 H1 PE1 Algo 128,129 ISIS ISIS P1 PE2 P3 Site IPv4 H2 Algo 129 Site Mặt phẳng IGP Điểm vào SA=H1 DA=H2 Payload CE2 ISIS SID cho Flex-Algo SID cho VPN SA=H1 IPv4 DA=H2 Payload SID Điểm IPv4 SA=H1 DA=H2 Payload Hình 3.11 Cấu trúc liên kết cho L3VPN qua định tuyến phân đoạn MPLS Đối với dịch vụ VPN, định tuyến đầu PE2 gửi tuyến VPN BGP với giá trị màu Giá trị màu xác định dịch vụ mà PE2 muốn cho 55 tuyến VPN Bộ định tuyến vào PE1 cần có cách liên kết màu với thuật tốn linh hoạt Điều đƣợc thực thơng qua cấu hình PE1 Khi gói liệu đến nút PE1 cho dịch vụ VPN, đóng gói thêm hai SID SID SID VPN đƣợc PE2 quảng bá cho tuyến đƣờng SID thứ hai SID đƣợc PE2 quảng bá cho thuật toán linh hoạt đƣợc định giá trị màu tuyến VPN Sau gói đƣợc gửi đến định tuyến để đến đƣợc PE2 qua cấu trúc mạng Các định tuyến trung gian chuyển tiếp gói tin dựa nhãn thuật tốn linh hoạt bên ngồi hi gói đến PE2, đƣợc giải mã khung liệu ban đầu đƣợc gửi đến đích VPN 3.3 Đề xuất mơ hình mạng đô thị truyền tải 5G sử dụng định tuyến phân đoạn Hiện công ty cung cấp mạng viễn thông sử dụng phổ biến công nghệ IP/MPLS kết hợp LDP/RSVP Việc xây dựng mạng hoàn toàn chạy định tuyến phân đoạn khó khả thi Vì áp dụng cách tiếp cận theo giai đoạn để chuyển đổi sang công nghệ định tuyến phân đoạn kết hợp SDN Bƣớc giữ lại mạng MPLS vận hành nhƣng bắt đầu thêm định tuyến phân đoạn để nhóm kiến trúc, kỹ sƣ quản lý vận hành bắt đầu làm quen với công nghệ Bƣớc bắt đầu giới thiệu kiểm sốt tập trung, thơng qua PCEP, số phân vùng độc lập mạng để bắt đầu thử nghiệm tính Bƣớc triển khai định tuyến phân đoạn toàn sở hạ tầng Với định tuyến phân đoạn đƣợc thiết lập mạng, giao thức đơn giản hóa cách loại bỏ LDP RSVP-TE Tiếp theo bƣớc triển khai IPv6 vào mạng lõi, với định tuyến phân đoạn chạy IPv6 mạng MPLS kế thừa Giai đoạn cuối loại bỏ hoàn toàn MPLS Nội dung phần tập trung vào bƣớc bƣớc – giải pháp để đƣa định tuyến phân đoạn vào chạy song song với mạng MPLS/LDP/RSVP 3.3.1 Mơ hình mạng đô thị chạy cho dịch vụ di động 2G/3G/4G Mạng đô thị cung cấp hạ tầng để kết nối trạm di động đặt tỉnh thành hệ thống quản lý (BSC, RNC, MME,…) mạng lõi di động đặt thành phố lớn nhƣ Hà Nội, Hồ Chí Minh Các dịch vụ 2G,3G chạy kênh 56 L3VPN riêng, dịch vụ 4G chạy hai kênh L3VPN, bao gồm kênh L3VPN kết nối cho phần dịch vụ 4G, kênh L3VPN kết nối cho phần giám sát 4G Nhƣ hạ tầng mạng thị có ba kênh L3VPN cho dịch vụ di động Mobile System Core L3VPN MPLS/LDP/RSVP MPE MPE CORE VN2 PE PE Static AGG UPE UPE UPE UPE L2SW Layer2 Dot1Q L2SW BTS L3VPN MPLS/LDP/RSVP AGG BTS Flow lƣu lƣợng dịch vụ Hình 3.12 Mơ hình mạng đô thị cho dịch vụ di động Mơ hình kết nối mạng thị cung cấp dịch vụ di động đƣợc trình bày nhƣ hình 3.12, có số đặc điểm sau: - Mạng đô thị cung cấp hạ tầng truyền tải thông qua cấu hình MPLS L3VPN - Với dịch vụ 2G, 3G AGG thiết lập phiên BGP L3VPN với PE - Với dịch vụ 4G AGG PE cấu hình định tuyến tĩnh Tuy nhiên mơ hình có hạn chế sau sử dụng: - Lƣu lƣợng loại dịch vụ 3G/4G, giám sát, đồng bộ…chƣa có phân loại mức độ ƣu tiên - Mơ hình chạy nhiều phân đoạn, gây khó khăn mở rộng hay vận hành 57 3.3.2 Đề xuất mơ hình mạng sử dụng định tuyến phân đoạn đồng thời với LDP/RSVP để truyền tải mạng 5G Công nghệ 5G với yêu cầu độ linh hoạt nhƣ có nhiều yêu cầu chất lƣợng dịch vụ nên mơ hình mạng khơng thể đáp ứng Hình 3.13 mơ tả mơ hình mạng đề xuất sử dụng định tuyến phân đoạn để truyền tải 5G Mơ hình đƣợc chia làm miền: - Miền phân phối mạng đô thị: bao gồm định tuyến CSG đƣợc kết nối thành vịng trịn để tăng tính dự phịng, trạm di động kết nối trực tiếp vào định tuyến CSG Các định tuyến miền chạy giao thức ISIS level tiến trình 101 (tiến trình riêng cho miền phân phối), BGP sử dụng hệ tự trị quy hoạch cho mạng nội bộ, không quảng bá mạng Internet - Miền lõi mạng đô thị: gồm định tuyến NSG có nhiệm vụ gom lƣu lƣợng từ định tuyến CSG Hai định tuyến ASG có nhiệm vụ gom lƣu lƣợng từ định tuyến NSG Bộ định tuyến PE biên miền lõi mạng đô thị miền lõi VN2 (miền lõi liên miền, kết nối tỉnh thành với nhau) Các định tuyến miền chạy ISIS level tiến trình lõi (tiến trình cho miền lõi, tách biệt với miền phân phối), BGP sử dụng hệ tự trị quy hoạch cho mạng nội bộ, không quảng bá mạng Internet - Miền lõi VN2: gồm định tuyến PE tỉnh, định tuyến P để truyền tải lƣu lƣợng liên vùng có khoảng cách địa lí xa Các định tuyến MPE kết nối với hệ thống lõi di động Bộ điều khiển sử dụng NorthStar hãng Juniper phát triển Theo [14] điều khiển NorthStar cung cấp khả hiển thị chi tiết luồng lƣu lƣợng mạng, đồng thời tối ƣu hóa dung lƣợng mạng thơng qua tự động hóa Nó giám sát mạng thời gian thực, thu thập liệu đo từ xa, IGP BGP-LS trực tuyến từ mạng phân tích liệu để cung cấp đƣờng dẫn dịch vụ dựa ràng buộc ngƣời dùng xác định Thiết bị NSG định tuyến biên miền mạng thị đồng thời đóng vai trị RR-inline (vừa đóng vai trị RR vừa thiết bị tham gia vào chuyển tiếp 58 lƣu lƣợng) Các thiết bị CSG, ASG PE thiết lập phiên BGP với NSG Hai thiết bị NSG thiết lập phiên BGP-LS với điều khiển tập trung để cung cấp liệu 5G Metro Distribution ISIS L1 101 AS 65530 5G Metro Core ISIS L1 101 AS 65530 VN2 ISIS L2 Core AS 45899 PCE97 97 CSG101 101 NSG11 11 ASG1 PE1 1 CSG102 102 RR PE3 103 CSG103 104 12 CSG104 NSG12 ASG2 98 PCE98 PE2 VPNv4, IPv4 LU BGP LS PCEP Hình 3.13 Mơ hình mạng sử dụng định tuyến phân đoạn để truyền tải mạng 5G 3.3.3 Hoạt động mơ hình Báo hiệu định tuyến PE1 PE2 thiết lập phiên BGP với RR miền VN2 RR mạng đô thị, nên PE1/PE2 có thơng tin định tuyến BGP phần dịch vụ hai miền Thông qua PE, hai miền mạng đô thị VN2 học đƣợc thông tin định tuyến BGP Các thông tin tuyến đƣờng từ VN2 đƣợc PE quảng bá vào mạng đô thị với địa PE1/PE2, ngƣợc lại tuyến đƣờng mạng đô thị đƣợc PE1/PE2 quảng bá vào VN2 với địa PE Lấy ví dụ dịch vụ di động chạy từ CSG102 đến PE3, lúc CSG có thiết lập phiên BGP với RR mạng đô thị nên học đƣợc muốn đến PE3 phải đến PE1 PE2 Để lƣu lƣợng truy cập từ CSG102 đến PE1/PE2, định tuyến tìm kiếm bảng chuyển mạch để tìm tuyến đƣờng đƣợc cài đặt Báo hiệu truyền tải 59 Về mặt truyền tải, mơ hình đƣợc chia làm hai miền nhƣ hình 3.14 Ở mạng đô thị truyền tải định tuyến phân đoạn VN2 truyền tải MPLS/LDP/RSVP MPE PE CSG Core Metro CSG PE SR MPLS CE Mobile core system MPE CE LDP/RSVP/MPLS Hình 3.14 Các miền báo hiệu truyền tải mơ hình Truyền tải miền VN2 sử dụng công nghệ MPLS/LDP/RSVP Ở mạng đô thị, công nghệ truyền tải sử dụng định tuyến phân đoạn, loại bỏ hoàn toàn LDP RSVP giúp đơn giản việc quản lý vận hành mở rộng tƣơng lai.Ý tƣởng thực thiết lập láng giềng BGP định tuyến NSG với điều khiển thông qua giao thức BGP-LS Từ điều khiển có tất thơng tin định tuyến xây dựng nên cấu trúc mạng hồn chỉnh Ngƣời quản trị có nhìn bao qt hệ thống mạng thơng qua giao diện web ứng dụng nhƣ hình 3.15 Hình 3.15 Hình ảnh tính hiển thị chi tiết kết nối mạng cách tự động (Nguồn: Juniper.net) 60 Từ thông tin điều khiển tập trung thực tính tốn đƣờng dẫn cho kỹ thuật lƣu lƣợng đƣợc cập nhật xuống định tuyến CSG PE giao thức PCEP Ngoài ngƣời quản trị tự lựa chọn tuyến đƣờng theo điều kiện đặt từ trƣớc thơng qua ứng dụng có giao tiếp với điều khiển API Tham khảo hình 3.16, thấy điều khiển thiết lập phiên BGP-LS với RR để cập nhật thông tin kết nối mạng, thiết lập phiên PCE với định tuyến biên để sử dụng làm phƣơng thức đẩy tuyến đƣờng tính toán Application RESTCONF TOPOLOGY PCE Controller BGP-LS Link-State, IPv4, IPv6 MPLS LSPs via PCEP Route Reflector PCC BGP-LS IS-IS IS-IS EDGE CORE PCC IS-IS IS-IS PCC IS-IS EDGE PCC IS-IS Hình 3.16 Giao thức PCE mơ hình mạng Cắt mạng cho dịch vụ khác Để thực chia mạng thành lát cắt cho dịch vụ khác nhau, thuật toán linh hoạt đƣợc sử dụng Giả sử mạng đƣợc chia thành lát cắt nhƣ bảng 3.1 sau Bảng 3.1 Định nghĩa lát cắt mạng Flex Algorithm Điều kiện Definition (FAD) 128 Gồm kết nối 100G 129 Gồm kết nối đƣợc bảo vệ mặt vật lý 130 Gồm kết nối có độ trễ thấp, ổn định 135 Gồm kết nối 100G có độ Yêu cầu dịch vụ Dịch vụ cần băng thông lớn Dịch vụ cần độ tin cậy cao Dịch vụ cần độ trễ thấp Dịch vụ cần băng thông lớn 61 trễ thấp, ổn định độ trễ thấp Hình 3.17 mơ tả trực quan kết nối chi tiết mạng, với kết nối 100G, kết nối 10G nhƣ vài tham số độ trễ, tính sẵn sàng (đƣợc bảo vệ vật lý hay không) NSG11 ASG1 PE1 1 11 102 CSG102 12 NSG12 2 ASG2 PE2 ết nối 100G ết nối 10G có độ trễ thấp ổn định ết nối 10G khơng có bảo vệ vật lý ết nối 100G có độ trễ thấp ổn định Hình 3.17 Mơ hình kết nối vật lý mạng thị chạy định tuyến phân đoạn Hình 3.18 mơ tả lát cắt mạng dịch vụ yêu cầu băng thông lớn sau bị loại bỏ liên kết không nằm FAD 128 NSG11 11 ASG1 PE1 1 102 CSG102 12 NSG12 2 ASG2 PE2 ết nối 100G ết nối 100G có độ trễ thấp ổn định Hình 3.18 Lát cắt mạng FAD 128 Hình 3.19 mơ tả lát cắt mạng thuật tốn linh hoạt 129 tính tốn đƣờng cho dịch vụ cần độ tin cậy cao (không qua kết nối bảo vệ vật lý) 62 NSG11 11 ASG1 PE1 1 102 CSG102 12 NSG12 2 ASG2 PE2 ết nối 100G ết nối 10G có độ trễ thấp ổn định ết nối 100G có độ trễ thấp ổn định Hình 3.19 Lát cắt mạng FAD 129 Hình 3.20 lát cắt mạng bao gồm kết nối có độ trễ thấp ổn định NSG11 ASG1 PE1 1 11 102 CSG102 12 NSG12 2 ASG2 PE2 ết nối 10G có độ trễ thấp ổn định ết nối 100G có độ trễ thấp ổn định Hình 3.20 Lát cắt mạng FAD 130 Hình 3.21 mơ tả lát cắt mạng dành cho dịch vụ có u cầu có băng thơng lớn độ trễ thấp NSG11 11 ASG1 PE1 1 102 CSG102 12 NSG12 2 ASG2 PE2 ết nối 100G có độ trễ thấp ổn định Hình 3.21 Lát cắt mạng FAD 135 63 Nhƣ vể đề xuất tiếp cận đƣợc việc chia nhỏ hạ tầng mạng chung thành mạng nhỏ cho dịch vụ có yêu cầu khác Tuy nhiên công nghệ cần phát triển tích hợp với điều khiển để tăng tính tự động hố, giảm việc cấu hình thủ cơng 3.4 Kết luận chƣơng Ứng dụng SDN quản lý hệ thống mạng viễn thông xu hƣớng với nhiều triển vọng Việc triển khai định tuyến phân đoạn giúp tận dụng đƣợc nhiều ƣu điểm SDN Việc kết hợp định tuyến phân đoạn SDN hỗ trợ tích cực cho việc lập trình mạng nhƣ tối ƣu mạng cách tự động hóa, giúp tối ƣu nhân lực vận hành mạng Lát cắt mạng khái niệm trừu tƣợng mô tả việc chia hạ tầng mạng vật lý chung thành nhiều cấu trúc mạng khác đáp ứng yêu cầu khác Định tuyến phân đoạn cơng nghệ thực hóa khái niệm Qua giúp giải yêu cầu hạ tầng mạng linh hoạt cho nhiều dịch vụ khác Trong mơ hình mạng truyền tải 5G đề xuất giới thiệu đƣợc giải pháp kết hợp triển khai định tuyến phân đoạn vào kiến trúc mạng MPLS tạo đơn giản quản lý thông tin nhãn kỹ thuật lƣu lƣợng đƣợc ứng dụng trực tiếp đến mạng MPLS mà không cần tác động nhiều thay đổi kiến trúc Định tuyến phân đoạn tận dụng khả mở rộng giao thức định tuyến trạng thái liên kết để mang thông tin mà trƣờng hợp giao thức IS-IS Từ loại bỏ cần thiết sử dụng giao thức báo hiệu thông tin nhãn nhƣ LDP/RSVP để giảm thiểu lƣợng lớn trạng thái giao tiếp định tuyến mạng lõi Bên cạnh đó, kết hợp định tuyến nguồn quản lý nút mạng tập trung điều khiển SDN định tuyến phân đoạn giúp cho mạng MPLS dể dàng quản lý Tuy nhiên, phạm vi mơ hình đề xuất dừng lại giới thiệu giải pháp triển khai định tuyến phân đoạn vào kiến trúc mạng MPLS Hạn chế cịn tồn ứng dụng giả lập hệ thống mạng lớn cần hệ điều hành kèm 64 thiết bị phần cứng có cấu hình cao, chƣa thử nghiệm đƣợc hết tính quan trọng định tuyến phân đoạn 65 KẾT LUẬN V KIẾN NGHỊ Mạng IP/MPLS cung cấp nhiều ứng dụng cho mạng nhà cung cấp nhƣ giảm thiểu kết nối BGP, VPN, kỹ thuật lƣu lƣợng, Song song với phát triển hạ tầng mạng để hỗ trợ cho dịch vụ mới, mạng MPLS cần phải phát triển để không làm tăng thêm phức tạp cấu trúc chi phí vận hành Nội dung luận văn đề cập đến kết hợp MPLS định tuyến phân đoạn nhằm giảm số lƣợng thông tin mạng quản lý, loại bỏ phức tạp số ứng dụng hữu ích khác Ngồi ra, SDN ngày đƣợc phát triển mạnh mẽ khả quản lý tập trung tối ƣu phần cứng mạng Bộ điều khiển SDN có khả quản lý tập trung cấu hình nút mạng biên để tạo tuyến đƣờng phục vụ cho kỹ thuật lƣu lƣợng Hơn nữa, khả SDN quản lý đƣợc tất thơng tin nhƣ VPN, sách định tuyến, giao thức báo hiệu mạng để giám sát nhƣ SMNP, quản lý băng thông liên kết, báo hiệu mức hiệu suất thiết bị, Sự đóng góp SDN định tuyến phân đoạn vào kiến trúc mạng IP/MPLS nhƣ trình bày làm tăng lợi ích đáng kể việc nâng cao hiệu đơn giản hố mạng IP/MPLS Hai cơng nghệ mạng tác động trực tiếp cách tích cực vào mạng MPLS hệ thống lớn với khả thích ứng với cơng nghệ mới, khả ảo hoá tự động hoá hạ tầng mạng Đó thách thức IP/MPLS mạng viễn thông đại Hƣớng phát triển cho đề tài tiếp tục khai thác tận dụng tối đa SDN định tuyến phân đoạn kiến trúc mạng IP/MPLS Thêm vào đó, mở rộng thêm khả lập trình cho mạng nhằm cung cấp tự động hố, khả thích ứng triển khai nhanh chóng dịch vụ Ngồi ra, kết hợp SDN cơng nghệ ảo hố chức mạng đƣợc thúc đẩy mạnh mẽ Hệ thống mạng đại hoạt động NFV lựa chọn thiếu NFV ứng dụng cơng nghệ mạng ảo hoá, điện toán đám mây dựa tảng máy chủ thiết bị mạng để triển khai Điều giúp giảm số lƣợng thiết bị chuyên dụng mà cung cấp đủ dịch vụ truyền thống Sự kết hợp SDN, NFV, định tuyến phân đoạn MPLS hƣớng tiếp cận đáng đƣợc quan tâm 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: [1] Nguyễn Tiến Ban, Công nghệ IP/MPLS mạng riêng ảo, Nhà xuất Thông tin Truyền thông, 2011 Tài liệu tiếng Anh: [2] Grzegorz Rzym, Krzysztof Wajda, Piotr Cholda1 (2017), Sdn-based Wan optimization: PCE implementation Inmulti-domain MPLS networks supported by BGP-LS, image processing & communications, vol.22, no.1 [3] Julian Lucek and Krzysztof Szarkowicz (2018), DAY ONE: CONFIGURING SEGMENT ROUTING WITH JUNOS, Vervante Corporation, USA [4] Luca Davoli, Luca Veltri, Pier Luigi Ventre, Giuseppe Siracusano, Stefano Salsano (2015), Traffic Engineering with Segment Routing:SDN-based Architectural Design and Open Source Implementation, Version 4, Extended version of poster paper presented at EWSDN 2015 [5] Sterling Perrin (2016), Making Network SDN-Ready With Segment Routing, A heavy Reading white paper produced for Cisco Systems Inc Tài liệu tham khảo từ Internet: [6] Anirban Bhattacharya (2020), SDN-Based Network Slicing for 5G Transport Networks https://blogs.keysight.com/blogs/tech/traf-gen.entry.html/2020/10/08/sdnbased_networksl-LBDV.html Truy cập tháng 3/2022 [7] Greg Bryan (2020), Schrodinger's MPLS and Why Predicting the Future is Hard https://blog.telegeography.com/schrodingers-mpls-and-why-predicting- the-future-is-hard Truy cập tháng 3/2022 [8] Huawei Technologies Company (2019), Segment Routing https://support.huawei.com/enterprise/en/doc/EDOC1100092117 Truy cập tháng 3/2022 [9] Liên Hoa (2017), Số lƣợng thiết bị kết nối IoT đạt 125 tỉ vào năm 2030 https://congnghe.tuoitre.vn/so-luong-cac-thiet-bi-ket-noi-iot-se-dat-125-ti-vaonam-2030-20171029132829656.htm Truy cập tháng 3/2022 67 [10] IETF (2019), draft-bashandy-rtgwg-segment-routing-ti-lfa https://datatracker.ietf.org/doc/html/draft-bashandy-rtgwg-segment-routing-tilfa Truy cập tháng 3/2022 [11] IETF (2020), draft-ietf-lsr-flex-algo https://datatracker.ietf.org/doc/draft-ietflsr-flex-algo/ Truy cập tháng 3/2022 [12] IETF, RFC 4090, Part 3.1 https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc4090 Truy cập tháng 3/2022 [13] Juniper Network (2019), MPLS Overview https://www.juniper.net/documentation/en_US/junos/topics/concept/mplssecurity-overview.html Truy cập tháng 3/2022 [14] Juniper Network (2019), NorthStar Controller https://www.juniper.net/us/en/products/network-automation/northstarcontroller.html Truy cập tháng 3/2022 [15] Ribbon Communications Operating Company (2019), Network Slicing https://telecom.economictimes.indiatimes.com/files/cp/269/cdoc-1571827451Network%20slicing-WP-F.pdf Truy cập tháng 3/2022