Tương lai phát triển của MPLS……….…….……116 Trang 5 CÁC TỪ VIẾT TẮT ARP: Addreess Resolution Protocol Giao thức phân tích địa chỉ ATM: Asynchronous Transfer Mode Phương thứ truyền dẫn kh
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ : 605270 SINH VIÊN : TRỊNH QUANG ĐĂNG Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TRUNG HÀ NỘI 2007 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131592221000000 MỤC LỤC MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU…………………………… ……………………………… Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS………………… …….3 1.1 Giới thiệu chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS… …………………3 1.1.1.Chuyển mạch nhãn gì? 1.1.2 Các đặc điểm MPLS……………………………….………3 1.1.3 Lịch sử phát triển MPLS……………… …………………6 1.2 Các giải pháp nhà cung cấp …… ……………… ……………9 1.2.1.IP over ATM…………………………… …………………… 1.2.2 Chuẩn hóa MPLS…………………….……………………… 10 1.2.3 Nhóm đặc trách MPLS IETF……………………………10 1.2.4 Các tiêu chuẩn MPLS IETF ………………………11 Chương 2: Công nghệ chuyển mạch MPLS………………… …13 2.1 Các thành phần MPLS…………………………… …… … ………….13 2.1.1 Các khái niệm MPLS……….…… … … ……… ….13 2.1.2 Thành phần MPLS…… …………………………15 2.2 Họat động MPLS……………………………………………… …16 2.2.1 Các chế độ họat động MPLS………………….…… …….16 2.2.2 Họat động MPLS khung mạng ATM- PVC…… …28 2.3 Cấu trúc thiết bị MPLS theo MSF………………………… ………… 29 2.3.1 Mơ hình tổng đài đa dịch vụ………………… … ……………29 2.3.2 Các mơ hình LSR biên lõi………………… …………… 33 2.4 Các giao thức sử dụng mạng MPLS…………… ……………….38 MỤC LỤC 2.4.1 Giao thức phân phối nhãn……………………….…………… 38 2.4.2 Giao thức CR- LDP…………………… ………………………41 2.4.3 Giao thức RSVP……………… ……………………………48 Chương 3: Những vấn đề kỹ thuật MPLS…… ………….51 3.1 So sánh RSVP với CR- LDP……………………………………………51 3.1.1 Những hạn chế khả mở rộng RSVP… … 51 3.1.2 So sánh CR- LDP RSVP……………… ………………….52 3.2 So sánh MPLS với MPOA…………………………………………… .53 3.3 Chất lượng dịch vụ……………………………………………… …….54 3.3.1 Dịch vụ Best Effort…………………………………………….55 3.3.2 Mơ hình dịch vụ tích hợp………………………………………56 3.3.3 Mơ hình dịch vụ Diffserv………………………………………58 3.3.4 Mơ hình chất lượng dịch vụ MPLS……………………….……60 3.4 Kỹ thuật lưu lượng MPLS……………………………… ………61 3.4.1 Các mục tiêu chất lượng kỹ thuật lưu lượng…………… 61 3.4.2 Những hạn chế chế điều khiển IGP tại……… ….61 3.4.3 Quản lý lưu lượng MPLS……………… ……………… ….62 3.4.4 Quản lý lưu lượng qua MPLS…………………………… ….63 3.4.5 Các thuộc tính tài nguyên………………………………….…64 3.4.6 Triển khai định tuyến cưỡng MPLS………………….….65 3.5 Phát phòng ngừa định tuyến vòng……………………….… 66 3.5.1 Chế độ khung…………………………………….……….….66 3.5.2 Chế độ tế bào……………………………………….…….….68 Chương 4: Ứng dụng MPLS mạng riêng ảo VPN….………76 4.1 Khả ứng dụng MPLS……………………………………… ….76 4.1.1 Mơ hình tổ chức mạng NGN…………………………….… 76 4.1.2 Khả ứng dụng MPLS Việt Nam…………………….78 MỤC LỤC 4.2 Khái niệm mạng riêng ảo…………………………….…………….…81 4.3 Mơ hình chồng lấn…………………………………………….…… 82 4.4 Mơ hình ngang cấp…………………………………………….…… 88 4.5 Phân phối cưỡng thông tin định tuyến………………… ……….90 4.6 Đa bảng chuyển tiếp………………………………………… …… 95 4.7 Địa VPN………………………………………… ……… 97 4.8 Chuyển tiếp gói MPLS………………………………… …….100 4.9 Khả mở rộng……………………………………… ………….104 4.10 Bảo mật………………………………………………… ….…… 106 4.11 Hỗ trợ Q o S MPLS VPN…………………… …………….….107 4.12 Dịch vụ MPLS VPN VNPT…………………… …………… 113 4.13 Các dịch vụ VOIP VNPT……………………… …………… 113 Chương 5: Kết luận……………………… ……….… …… 114 5.1 Đánh giá công nghệ MPLS………………………………… …… 114 5.1.1 Những ưu điểm MPLS………………………………….114 5.1.2 MPLS công nghệ hội tụ truyền thống…………….….115 5.1.3 Tương lai phát triển MPLS………………….…….……116 5.2 Hướng phát triển đề tài………………………………… ….… 116 MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ARP: Addreess Resolution Protocol Giao thức phân tích địa ATM: Asynchronous Transfer Mode Phương thứ truyền dẫn không đồng BCF: Bearer Control Function Khối chức điều khiển tải tin BGP: Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng mạng Vùng giáp ranh CSR: Cell Switching Router Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế bào CSPF: Constrained Shortest Path First Giao thức định tuyến tìm đường ngắn CR: Cell Router DLCI: Data Link Connection Identifier Bộ định tuyến tế bào Nhận dạng kết nối lớp liên kết liệu FR: Frame Relay Chuyển tiếp khung FIB: Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp FEC: Forwarding Equivalence Nhóm chuyển tiếp tương đương GMPLS: Chuyển mạch nhãn đa giao thức Generalized Multiprotocol Label Switching IP: Internet Protocol IETF: Internet Engineering Task force tổng quát Giao thức định tuyến Internet Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật cho Internet IPOS: IP over SONET IP SONET IPOA: IP over ATM IP ATM IS: Giao thức định tuyến IS Intermediate System CÁC TỪ VIẾT TẮT LIS: Logical IP Subnet Mạng IP logic LAN: Local Area Network Mạng cục LSP: Label Switched Path Tuyến chuyển mạch nhãn LSR: Label Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LFIB: Label Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LPF: Logical Port Funtion Chức cổng logic MPLS: Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MSF: Multiservice Switch Forum Diễn đàn chuyển mạch đa dịch vụ MPOA: MPLS over ATM MPLS ATM NHRP: Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân tích địa NLPID: Network Layer Protocol Identifier Bộ nhận dạng giao thực lớp mạng NNI: Network- Network Interface Giao diện mạng- mạng NSIF: Network Service Interface Funtion Khối chức giao diện dịch vụ mạng NGN: Next Generation Network OSPF: Open Shortest Path First Mạng hệ sau Giao thức định tuyến mở đường ngắn QoS: Quality Of Service Chất lượng dịch vụ RFC: Request for Comment Các tài liệu tiêu chuẩn IP IETF đưa RSVP: Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên RIP: Giao thức thông tin định tuyến Routing Information Protocol SONET: Synchronous Optical Network Mạng truyền dẫn quang đồng SDH: Hệ thống phân cấp số đồng Synchronous Digital Hierarchy CÁC TỪ VIẾT TẮT SNAP: Service Node Access Point Điểm truy nhập nút dịch vụ SLA: Service Level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ SGF: Signalling Gateway Funtion Khối chức cổng báo hiệu TE: Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TDP: Tag Distribution Protocol Giao thức phân phối thẻ TGW: Trunking Gateway Cổng trung kế UNI: User Network Interface Giao diện mạng người sử dụng UDP: User Datagram Protocol Giao thức liệu người sử dụng VPN: Virtual Private Network Mạng riêng ảo VPI: Virtual Path Identifier Trường nhận dạng đường ảo VCI: Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo VSCF: Virtual Switched Control Funtion Khối chức điều khiển chuyển mạch ảo VSF: Virtual Switched Funtion Khối chức chuyển mạch ảo WDW: Wave Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU Trong phát triển lịch sử khoa học kỹ thuật, để phục vụ cho đời sống người mà nhu cầu thông tin rộng rãi ngày trở nên cần thiết Sự đời ngành viễn thông tất yếu Trong năm gần ngảnh công nghiệp viễn thông tìm phương thức chuyển mạch kết hợp ưu điểm IP ATM Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) kết phát triển nhiều công nghệ chuyển mạch IP sử dụng chế hóan đổi nhãn ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà khơng cần thay đổi giao thức định tuyến IP MPLS tách chức định tuyến IP(IP router) làm hai phần riêng biệt như: Chức chuyển gói tin chức điều khiển Phần chức chuyển gói tin, với nhiệm vụ gởi gói tin định tuyến IP, sử dụng chế hóan đổi nhãn tương tự ATM Trong MPLS, nhãn thực thể có độ dài cố định khơng phụ thuộc vào lớp mạng Kỹ thuật hóan đổi nhãn chất việc tìm nhãn gói tin bảng nhãn để xác định tuyến gói nhãn nó; việc đơn giản nhiều so với việc xử lý gói tin theo kiểu thông thường cải thiện khả thiết bị MPLS họat động với giao thức định tuyến Internet khác OSPF BGP; MPLS hổ trợ việc điều khiển lưu lượng cho phép thiết lập tuyến cố định, nên việc đảm bảo chất lượng dịch vụ tuyến hòan tịan khả thi Đây tính vượt trội MPLS so với giao thức định tuyến trước Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS hỗ trợ quản lý mạng dễ dàng đơn giản Bằng cách giám sát lưu lượng định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR), nghẽn lưu lượng phát vị trí xảy nghẽn lưu lượng xác định nhanh chóng LỜI NĨI ĐẦU MPLS công nghệ chuyển mạch IP có triển vọng ứng dụng cao Nhờ đặc tính cấu định tuyến mình, MPLS có khả nâng cao chất lượng dịch vụ mạng IP truyền thống Trong phạm vi luận văn này, tơi xin trình bày phần nội dung công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS); khả ứng dụng MPLS mạng riêng ảo VPN bao gồm chương sau: + Chuơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS + Chương 2: Công nghệ chuyển mạch MPLS + Chương 3: Những vấn đề kỹ thuật MPLS + Chương 4: Ứng dụng MPLS mạng riêng ảo VPN + Chương 5: Kết luận Do hạn chế thời gian trình độ có hạn nên nội dung luận văn khơng tránh khỏi sai sót, tơi mong thầy bạn đồng nghiệp đóng góp thêm Trong q trình làm luận văn này, tơi xin cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Điện tử- Viễn thông Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đồng nghiệp giúp đở, tạo điều kiện để tơi hịan thành u cầu đề Đặc biệt xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Quốc Trung tận tình giúp đở, hướng dẫn tơi hòan thành luận văn tốt nghiệp Hà nội, tháng 12 năm 2006 Sinh viên thực Trịnh Quang Đăng LỜI NĨI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ MPLS 1.1 GIỚI THIỆU CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) 1.1.1 Chuyển mạch nhãn ? Trong mạng IP, phương thức vận chuyển gói tin dựa vào địa IP đích Tại router, gói tin kiểm tra địa đích truyền đến nút dựa vào thơng tin có bảng định tuyến Thay chế vận chuyển gói tin thư IP, chuyển mạch nhãn thực việc gắn số (một nhãn) cho gói tin Nhãn (Label) thực thể độ dài ngắn cố định khơng có cấu trúc bên Nhãn khơng trực tiếp mã hóa thơng tin mào đầu lớp mạng địa lớp mạng Nhãn gán vào gói tin cụ thể đại diện cho FEC (Forwarding Equivalence Classes – Nhóm chuyển tiếp tương đương) mà gói tin ấn định Cần lưu ý nhãn khơng phải địa chỉ, tức khơng liên quan đến cấu trúc mạng địa Hơn nữa, chưa liên kết nhãn với địa thơng tin đường nhãn chưa có ý nghĩa Như vậy, mãng chuyển mạch nhãn phải liên kết nhãn với địa gói tin nút mạng dựa vào giá trị nhãn vận chuyển gói tin đến đích 1.1.2 Các đặc điểm MPLS Phần giới thiệu đặc điểm chung chuyển mạch nhãn, bao gồm : tốc độ trễ, khả mở rộng, tính đơn giản, tiêu tốn tài ngun cho thơng tin điều khiển, điều khiển tuyến, hỗ trợ điều khiển tuyến định tuyến theo sách IP + Tốc độ trể : Cơ chế vận chuyển gói liệu mạng IP vốn dựa phần mềm để thực thao tác phức tạp (như luật địa phù hợp tối đa – longest prefix matching rule) với khối lượng liệu lớn, nên tốc độ chậm TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS