B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜ Ạ ỌNG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN AN HƯNG NGHIÊN CỨU VÀ NG D NG PLANETỨ Ụ LAB Chuyên ngành K ỹ thuật máy tính và truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ Ậ THU T KỸ THUẬT MÁY[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN AN HƯNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PLANET-LAB Chuyên ngành : Kỹ thuật máy tính truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ TRUYỀN THƠNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGÔ HỒNG SƠN Hà Nội – Năm 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131883571000000 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn: PGS.TS Ngô Hồng Sơn, viện Công nghệ Thông tin Truyền thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nhiệt tình bảo, định hướng nghiên cứu, hỗ trợ tạo điều kiện tốt cho tơi suốt q trình thực luận văn Nếu khơng có giúp đỡ tận tâm thầy, luận văn có lẽ khơng thể hồn thành hạn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc thầy giáo Viện Công nghệ Thông tin Truyền thông, trường Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình bảo, truyền đạt tri thức, kỹ năng, kinh nghiệm quý báu cho suốt thời gian học vừa qua Cuối cùng, tơi xin kính chúc Q thầy gia đình dồi sức khỏe thành cơng./ Học viên Cao học khóa 2011B Nguyễn An Hưng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, luận văn kết trình nghiên cứu thân hướng dẫn thầy giáo hướng dẫn: PGS.TS Ngơ Hồng Sơn Tồn nội dung luận văn kiến thức đúc kết từ tài liệu tham khảo nước thầy Ngơ Hồng Sơn cung cấp, khơng có chép cơng trình nghiên cứu khác./ Học viên Cao học khóa 2011B Nguyễn An Hưng DANH MỤC CÁC CÁC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt Giao diện mà hệ thống máy tính hay API ứng dụng cung cấp phép yêu Application Programming cầu dịch vụ tạo từ Interface chương trình máy tính khác cho phép liệu trao đổi qua lại chúng CNTT MPLS Công nghệ thông tin Multi Protocol Label Giao thức MPLS Swiching NM Node Manager Nút quản lí OS Operating System Hệ điều hành PI Principal Investigator Nghiên cứu PLC Planet-Lab Centra Tên máy trung tâm hệ thống Planet-Lab VN Virtual Network Mạng ảo Site Là vị trí vật lý nơi đặt nút Planet-Lab Là tập hợp tài nguyên phân tán Sliver phân bổ cho User thông qua Planet-Lab ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet InP Infrastructure Provider Nhà cung cấp sở hạ tầng SP Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ VNP VNO Vi t lN t kP id Virtual Network Operator Nhà i vận hành ấ mạngả ảo Ngườ VLAN Virtual Local Area Network Vùng mạng ảo cục VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo ToMaTo Topology management tool Cơng cụ quản lí topo DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Một số cơng nghệ ảo hố liên kết 22 Bảng Thực ping từ nút tới www.google.com 46 Bảng Thực ping từ nút sang nút .47 Bảng Băng thông từ nút sang nút với bandwidth = 10000Kbit/s .47 Bảng Băng thông thực tế từ nút sang nút 48 Bảng Thực ping từ nút mạng bên với delay = 1000ms 49 Bảng Thực ping từ nút sang nút với delay = 1000ms 49 Bảng Băng thông từ nút sang nút với bandwidth = 10000Kbit/s delay = 10000ms .50 Bảng Băng thông thực tế từ nút sang nút với bandwidth = 10000Kbit/s delay = 10000ms .50 Bảng 10 Thực ping từ nút với delay = 1000ms 51 Bảng 11 Thực ping từ nút sang nút với delay = 2000ms 52 Bảng 12 Băng thông từ nút sang nút với bandwidth = 100Kbit/s .52 Bảng 13 Sự thay đổi băng thông sau lần đo 53 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1-1: Các bên tham gia mơi trường ảo hóa mạng 10 Hình 1.2-1: Nguyên tắc thiết kế ảo hóa mạng 14 Hình 1.3-1: Mơ hình Virtual Private Cloud Amazon 19 Hình 1.4-1: Mơ hình ảo hố hệ thống máy tính dựa hypervisor 20 Hình 2.1-1: Kiến trúc hệ thống Planet-Lab .25 Hình 2.1-2: Mơ hình Planet-Lab .27 Hình 2.1-3: Sơ đồ quan hệ thực thể Planet-Lab 28 Hình 2.1-4: Kiến trúc nút Planet-Lab 30 Hình 2.1-5: Các thành phần nút Planet-Lab .31 Hình 2.1-6: Các nút thêm vào slice 32 Hình 2.1-7: Slice A cho người dùng A .32 Hình 2.1-8: Slice B cho người dùng B 32 Hình 2.1-9: Trình quản lý tập trung: PLC 33 Hình 2.2-1: Ví dụ topo 34 Hình 2.2-2: Cấu trúc ToMaTo 35 Hình 2.2-3: Trình biên tập đồ họa topo .35 Hình 2.2-4 VNC truy cập vào 1thiết bị KVM 36 Hình 2.2-5: Cơng cụ tự động tạo topo (TopologyCreator) - Ảnh chụp hình với ví dụ topo minh họa cấu trúc 39 Hình 3.2-1 Thử nghiệm Chat 43 Hình 3.2-2 Chat nút 44 Hình 3.2-3 Các thuộc tính liên kết mơ 45 Hình 3.2-4 Topo thực hành .45 Hình 3.2-5 Mơ hình bắt gói tin với WireShark 53 Hình 3.2-6 Topo thiết kế với NAT router 54 Hình 3.2-7 Bắt gói tin ToMaTo .54 Hình 3.3-1 Tài nguyên sử dụng với trường hợp có sinh viên thực hành 55 Hình 3.3-2 Tài nguyên sử dụng với trường hợp sinh viên thực hành lúc 55 LỜI NĨI ĐẦU Sự phát triển nhanh chóng ứng dụng công nghệ truyền tải liệu yêu cầu thay đổi công nghệ cốt lõi Internet Rất nhiều công việc nghiên cứu thực vào việc cải thiện phương diện riêng biệt Internet, năm qua có nhiều nỗ lực nghiên công nghệ dành cho mạng tương lai nói chung.Tất dự án nghiên cứu cần cách để đánh giá ý tưởng kết họ Trong giai đoạn đầu dự án , mơ hình lý thuyết mơ đủ giai đoạn sau môi trường thực tế cần thiết Các mạng thực tế phần cứng thực tế hiển thị kết không lường trước mà mơ hình hóa Các cơng cụ thử nghiệm nhằm mục đích cung cấp mơi trường thực tế cho thử nghiệm cách sử dụng kỹ thuật mô Ngày với tiến cơng nghệ ảo hóa cho phép tạo máy ảo-là máy tính giả lập phần mềm, song hoạt động máy vật lí Nhiều máy ảo chạy máy vật lí, việc chia sẻ, tận dụng tài nguyên thực cách hiệu Đây đề tài hấp dẫn, ứng dụng thực tế mang lại nhiều lợi ích cho sống, đồng thời tiềm phát triển lớn Luận văn gồm chương : CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CƠNG NGHỆ ẢO HĨA MẠNG CHƯƠNG 2: ẢO HÓA TRONG PLANET-LAB VÀ ỨNG DỤNG TOMATO CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .2 LỜI CAM ĐOAN .3 DANH MỤC CÁC CÁC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT .4 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MẠNG 10 1.1 Khái niệm ảo hóa mạng 10 1.2 Nguyên lý kiến trúc, mô hình mục tiêu thiết kế ảo hóa mạng .13 1.2.1 Nguyên lí kiến trúc 13 1.2.2 Mô hình 14 1.2.3 Mục tiêu thiết kế 15 1.3 Ứng dụng ảo hoá mạng .18 1.4 Nền tảng kỹ thuật ảo hoá mạng 20 1.5 Kết luận 23 CHƯƠNG 2: ẢO HÓA TRONG PLANET-LAB VÀ ỨNG DỤNG TOMATO .24 2.1 Tổng quan Planet-Lab 24 2.1.1 Giới thiệu dự án Planet-Lab 24 2.1.2 Nguyên tắc thiết kế thành phần kiến trúc .24 2.1.3 Mối quan hệ thực thể hệ thống 27 2.1.4 Kiến trúc nút Planet-Lab 30 2.1.5 Kiến trúc phần mềm MyPLC 32 2.2 Ứng dụng ToMaTo hệ thống Planet-Lab 33 2.2.1 Giới thiệu ứng dụng ToMaTo .33 2.2.2 Thiết kế ToMaTo 34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .43 3.1 Mục đích thử nghiệm .43 3.2 Xây dựng thử nghiệm 43 3.2.1 Thử nghiệm 43 3.2.2 Thử nghiệm 53 3.3 Đánh giá hiệu 54 KẾT LUẬN .56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ ẢO HĨA MẠNG 1.1 Khái niệm ảo hóa mạng Trong năm gần đây, khái niệm ảo hóa mạng thu hút ý đáng kể tranh luận việc làm để mô hình mạng hệ thay Internet Khởi điểm kiến trúc, ảo hóa mạng công cụ để đánh giá kiến trúc mạng mới, quan điểm cấp tiến cho ảo hóa thuộc tính khác kiến trúc mạng hệ sau Họ tin ảo hóa mạng xóa bỏ gọi rào cản cố hữu Internet việc đưa công nghệ đột phá Ảo hóa mạng định nghĩa việc tách riêng đơi vai trị nhà cung cấp dịch vụ Internet (Internet Service Provider - ISP) thành hai thực thể độc lập: nhà cung cấp sở hạ tầng (Infrastructure Provider - InP) quản lý hạ tầng mạng vật lý, nhà cung cấp dịch vụ (Service Provider - SP), người tạo mạng ảo (Virtual Network - VN) cách tập hợp tài nguyên từ nhiều InP nhằm cung cấp dịch vụ tùy biến cho người dùng cuối (End User) Hình 1.1-1: Các bên tham gia mơi trường ảo hóa mạng 10