K ỹ thuật MPLS VPN là một trong những kỹ thu t m ng riêng ậ ạ ảo sử ụ d ng công nghệchuyển mạch nhãn đa giao thức, có thể đả m bảo chấ ợt lư ng dịch vụ cho các ứng dụng thời gian thực củ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ MPLS VPN với DIFFSERV LÊ DUY KHÁNH khanh.leduy183@gmail.com Ngành Kỹ thuật viễn thông Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trương Thu Hương Viện: Điện tử - Viễn thông HÀ NỘI, 6/2020 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132203211000000 Chữ ký GVHD NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CỦA MPLS VPN VỚI DIFFSERV Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên PGS.TS Trương Thu Hương Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo Viện Điện tử - Viễn thông giúp đỡ nhiều trình học tập làm luận văn Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới cô giáo, PGS TS Trương Thu Hương tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Tóm tắt nội dung luận văn Ngày nay, nhu cầu sử dụng dịch vụ doanh nghiệp không ngừng tăng; nhà mạng, ISP cố gắng sử dụng công nghệ để cải thiện dịch vụ mạng giảm thiểu chi phí hoạt động cho khách hàng Kỹ thuật MPLS VPN kỹ thuật mạng riêng ảo sử dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức, đảm bảo chất lượng dịch vụ cho ứng dụng thời gian thực mạng doanh nghiệp Để đạt chất lượng dịch vụ cho ứng dụng thời gian thực video thoại, mơ hình DiffServ kết hợp mơi trường MPLS VPN thay sử dụng mạng dựa giao thức IP túy Với mục đích nghiên cứu hiệu việc sử dụng mơ hình DiffServ QoS mạng MPLS VPN, tơi chọn luận văn “Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ MPLS VPN với DIFFSERV” Kết hợp với nghiên cứu lý thuyết, sử dụng phần mềm IOU (IOS On Linux) để mơ lại mơ hình mạng thực tế; sử dụng máy phát lưu lượng hai trường hợp có khơng triển khai DiffServ để theo dõi chất lượng gói tin từ bên phát tới bên thu theo tham số: độ trễ, độ biến thiên trễ, độ rớt gói Kết phân tích thí nghiệm mô cho thấy, sử dụng kỹ thuật DiffServ để phân bổ băng thông hợp lý cho lớp dịch vụ khác chất lượng mạng cải thiện đáng kể, tham số QoS trì ổn định lưu lượng mạng thay đổi, từ chất lượng dịch vụ đảm bảo HỌC VIÊN Lê Duy Khánh MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC Tổng quan Các thành phần MPLS 1.2.1 Router chuyển mạch nhãn (LSR) 1.2.2 Đường chuyển mạch nhãn (LSP) 1.2.3 Lớp chuyển tiếp tương đương 1.2.4 Tiêu đề MPLS 1.2.5 Chồng nhãn Hoạt động MPLS 1.3.1 Mặt phẳng điều khiển 1.3.2 Mặt phẳng liệu 1.3.3 Hoạt động chuyển mạch Phân phối nhãn 1.4.1 Giao thức phân phối nhãn (LDP) 1.4.2 Bảng sở thông tin chuyển tiếp nhãn (LFIB) 1.4.3 MPLS Payload Các ứng dụng MPLS 1.5.1 MPLS VPN 1.5.2 Kỹ thuật lưu lượng 1.5.3 Chất lượng dịch vụ Kết luận chương CÔNG NGHỆ MẠNG RIÊNG ẢO MPLS VPN VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS 10 Khái niệm mạng riêng ảo 10 Các mơ hình VPN 10 2.2.1 Mơ hình che phủ (Overlay VPN) 10 2.2.2 Mơ hình ngang hàng (Peer to Peer VPN) 12 Ưu điểm kỹ thuật MPLS VPN 13 Mơ hình MPLS VPN 13 2.4.1 Mơ hình tổng quan MPLS VPN 13 2.4.2 Mô hình MPLS VPN 14 Kiến trúc MPLS VPN 15 2.5.1 Bảng chuyển tiếp định tuyến ảo VRF 15 2.5.2 RD (Route Distinguisher) 16 2.5.3 RT (Route Target) 18 Khái quát QoS 20 Các tham số QoS 20 2.7.1 Băng thông (Bandwidth) 21 2.7.2 Độ trễ (Delay) 22 2.7.3 Biến thiên trễ (Jitter) 23 2.7.4 Tổn thất gói (Packet Loss) 24 Các mơ hình QoS 24 2.8.1 Best-Effort 25 2.8.2 IntServ 25 2.8.3 DiffServ 27 2.8.4 So sánh IntServ DiffServ 28 Các mơ hình QoS VPN 28 2.9.1 Mô hình ống 29 2.9.2 Mơ hình Hose 29 Kết luận chương 30 TRIỂN KHAI DIFFSERV TRONG MẠNG MPLS VPN 32 Các bước triển khai Diffserv QoS 32 3.1.1 Phân loại 32 3.1.2 Đánh dấu 33 c Đánh dấu lớp mạng 35 3.1.3 Hành vi mạng theo chặng (PHB) 38 a Chuyển tiếp nhanh PHB 38 b Chuyển tiếp đảm bảo PHB 39 Tiến hành mô mạng giả lập 40 3.2.1 Xây dựng mơ hình 40 3.2.2 Kịch mô 42 3.2.3 Kết 45 a Kết trường hợp 45 b Kết trường hợp 46 3.2.4 Phân tích độ trễ, độ biến thiên trễ tổn thất gói tin 46 a Độ trễ 47 b Biến thiên trễ 47 c Tổn thất gói tin 48 Kết luận chương 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Đường chuyển mạch nhãn Hình 1.2 Lớp chuyển tiếp tương đương FE Hình 1.3 Cấu trúc phần tiêu đề nhãn Hình 1.4 Vị trí nhãn cấu trúc khung lớp Hình 1.5 Chồng nhãn Hình 1.6 Kiến trúc MPLS Hình 1.7 Hoạt động chuyển mạch nhãn Hình 2.1 Mơ hình Overlay 11 Hình 2.2 Mơ hình Peer to peer 12 Hình 2.3 Mơ hình tổng quan MPLS VPNs 13 Hình 2.4 Mơ hình MPLS VPN 14 Hình 2.5 Bảng chuyển tiếp định tuyến ảo 16 Hình 2.6 Ví dụ RD (Route Distinguisher) 17 Hình 2.7 Quảng bá tuyến qua MPS VPN 18 Hình 2.8 Ví dụ RT (Route Target) 19 Hình 2.9 Băng thơng 22 Hình 2.10 Mơ hình Best-Effort 25 Hình 2.11 Mơ hình IntServ 27 Hình 2.12 Mơ hình DiffServ 27 Hình 3.1 Trường PRI khung Etherne 33 Hình 3.2 Trường EXP tiêu đề MPLS 34 Hình 3.3 Cấu trúc trường Type of Service 35 Hình 3.4 Giá trị IP Precedence ánh xạ 36 Hình 3.5 IP Header trước sau đánh dấu DSCP 36 Hình 3.6 Ví dụ ánh xạ từ IP Precedence 37 Hình 3.7 Mơ tả bit DS5-DS3 DiffSer 37 Hình 3.8 Kỹ thuật PHB 38 Hình 3.9 Kiểu chuyển tiếp nhanh 39 Hình 3.10 Mẫu bít chuyển tiếp đảm bảo 39 Hình 3.11 Giá trị AF PHB 40 Hình 3.12 Mơ hình mạng 41 Hình 3.13 Kịch mơ sử dụng 42 Hình 3.14 Đồ thị so sánh độ trễ trường hợp mạng 47 Hình 3.15 Đồ thị so sánh độ biến thiên trễ trường hợp mạng 47 Hình 3.16 Đồ thị so sánh độ gói trường hợp mạng 48 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Mô tả chi tiết tất giá trị AF PHB, DP 40 Bảng 3.2 Mơ hình lớp dịch vụ 42 Bảng 3.3 Kết độ trễ, biến thiên trễ, gói tin chưa có QoS 46 Bảng 3.4 Kết độ trễ, biến thiên trễ, gói tin triển khai QoS 46 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT NGN IETF LSR LSP FEC OSPF BGP IS-IS EIGRP RSVP TDP LDP LFIB QoS GRE IPSec SLA ATM TIẾNG ANH Next Generation Network Internet Engineering Task Force Label Switching Router Label Switching Path Forwarding Equivalence Class Open Shortest Path First Border Gateway Protocol Intermediate System-toIntermediate System Enhanced Interior Gateway Routing Protocol Resource Reservation Protocol TIẾNG VIỆT Mạng hệ Tổ chức kỹ sư mạng Internet Router chuyển mạch nhãn Đường chuyển mạch nhãn Lớp chuyển tiếp tương đương Giao thức định tuyến tìm đường ngắn Giao thức định tuyến cổng biên Giao thức định tuyến IS-IS Giao thức định tuyến cổng nâng cao Giao thức dự trữ tài nguyên Tag Distribution Protocol Giao thức phân phối thẻ Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn Label Forwarding Information Base Bảng thông tin chuyển tiếp nhãn Quality of Service Chất lượng dịch vụ Generic Route Encapsulation Đóng gói định tuyến chung Internet Protocol Security Service Level Agreement Asynchronous Transfer Mode Giao thức bảo mật Internet Mức thỏa thuận dịch vụ Chế độ truyền không đồng MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức STM Synchronous Transport Module Môđun truyền tải đồng ITU International Telecommunication Union Liên hiệp Viễn thông Quốc tế ACL QoS VPN Access Control List Quality of Service Virtual Private Network Danh sách điều khiển truy nhập Chất lượng dịch vụ Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng