KẾT HỢP DIFFSERV VÀ MPLS TRONG VIỆC ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ INTERNET -5 docx

gói tin. Các router LSR sẽ phục vụ đúng theo PHB mà không cần quan tâm đến dạng LSP. Ở đây, node A và E mỗi chúng chỉ sử dụng một loại đường dẫn LSP, nhưng chúng vẫn có thể sử dụng luân phiên cả 2 dạng LSP để đi đến node D. Hình 3.6 Mạng MPLS sử dụng đồng thời cả 2 E-LSP và L-LSP 3.3 Kiểu chuyển tiếp nhãn trong các Router LSR DiffServ Trên đường L-LSP các tập hợp có thứ bậc được gán chung một nhãn FEC và được chuyển tiếp trên các đường LSP khác nhau, quyết định hoán đổi nhãn cho DiffServ LSR rõ ràng phụ thuộc vào tập hợp các đối xử BA của các gói tin. Cũng vì thế mà trường DSCP trong IP không thể áp dụng cho các router LSR được, một router MPLS DiffServ hoạt động khác với một router DiffServ không MPLS. Việc chuyển tiếp nhãn của DiffServ LSR gồm 4 giai đoạn sau 3.3.1 Xác định PHB đi vào Đối với đường E-LSP quá trình ánh xạ EXP-PHB có thể được cấu hình ban đầu hay được báo hiệu tường minh trong suốt quá trình thiết lập E-LSP. Khi đó việc ánh xạ này sẽ được LSR sử dụng để xác định đối xử PHB được gán trên các gói tin đi vào. Đối với đường L-LSP, PHB được thiết lập trong suốt quá trình thiết lập của LSP. Do đó các PSC được LSR nhận biết trên cơ sở nhãn và sau đó xác định quyền ưu tiên loại bỏ gói bằng cách nhìn vào giá trị của trường EXP trong ánh xạ EXP-PHB. 3.3.2 Xác định PHB đi ra Một router DiffServ LSR có thể thực hiện việc đánh dấu, chính sách và định dạng trên các dòng lưu lượng đi vào, có khả năng thay đổi các PHB đi ra kết hợp với các gói không thích hợp trong các dòng lưu lượng đi vào. Do đó các PHB đi vào có thể khác với các PHB đi ra. 3.3.3 Chuyển tiếp nhãn Mỗi LSR cần biết nội dung DiffServ của một nhãn được lưu trữ trong NHLFE cho mỗi nhãn đi ra. Nội dung của DiffServ bao gồm:  Dạng LSP  Các PHBs được hỗ trợ  Ánh xạ EXP-PHB cho các nhãn đi vào  Ánh xạ PHB-EXP cho các nhãn đi ra Các đặc tính đang xét định nghĩa một nội dung DiffServ được lưu trong ánh xạ nhãn vào ILM (Incomming Label Map) tại thời điểm thiết lập nhãn cho mỗi nhãn đầu vào và nó sẽ được lưu trong NHLFE cho mỗi nhãn đầu ra khi đã được hoán đổi và tháo nhãn 3.3.4 Việc đóng gói của thông tin miền DiffServ DS Đối với E-LSP, việc ánh xạ EXP-PHB có thể được cấu hình sẵn hay được báo hiệu tường minh trong suốt quá trình thiết lập E-LSP. Router xác định giá trị của EXP được gán vào trong nhãn của gói tin từ việc ánh xạ PHB-EXP Đối với đường L-LSP, thông tin lớp lập lịch PSC (PHB Scheduling Class) được nhãn mang đi và được đưa ra trong suốt quá trình thiết lập tuyến. Giá trị EXP được gán là được xác định bởi việc tra cứu ánh xạ PHB-EXP Để tăng cường các dịch vụ khác nhau, các LSR phải áp dụng các đối xử chuyển tiếp tương ứng đến các PHB được hỗ trợ 3.4 Các kiểu thực thi MPLS không phải là kiểu đường hầm IP, nên khi đóng gói, header có nhãm MPLS chứ không phải là IP header. Tuy nhiên MPLS vẫn là một dạng đường hầm và có những điểm tương đồng với các đường hầm IP như:  Các node trung chuyển dọc theo đường LSP hoạt động chỉ dựa trên cơ sở các thông tin của router DiffServ  Các LSP đều theo một hướng duy nhất Hai định nghĩa có thể áp dụng được cho MPLS DiffServ với 1 số thay đổi nhỏ đó là kiểu đường ống (pipe) và kiểu chuẩn (uniform). Trong kiểu đường ống, các đường hầm MPLS đi qua các node MPLS trung chuyển và mang nội dung của DiffServ. Và có 2 loại thông tin DiffServ cần các gói tin trong đường hầm chuyển đi: một là thông tin có ích cho các node trung chuyển trong đường LSP (LSP DiffServ), thứ 2 là thông tin có ý nghĩa nằm ngoài LSP ( tunneled DiffServ) Đối với kiểu đường ống, thông tin DiffServ cần được chuyển đến LSP đầu ra, vì thế nó có thể áp dụng đối xử chuyển tiếp cùng với thông tin tunneled DiffServ nhưng thông tin tunneled DiffServ không đến node đầu ra. Router LSR thực hiện việc xác định PHB đi vào và mã hóa thông tin DiffServ theo cách dưới đây:  Khi nhận được gói tin chưa được gán nhãn, LSR thực hiện xác định PHB đi vào nằm trên IP header nhận được  Khi nhận được gói tin đã được gán nhãn, LSR thực hiện xác định PHB đi vào trên trường nhãn của ngăn chứa nhãn nhận được. Cụ thể là khi hoạt động tháo nhãn được thực hiện đối với LSP đã xét đến, thì LSR thực hiện xác định PHB đi vào trước khi tháo nhãn.  Khi thực hiện hoạt động gắn nhãn cho đường LSP, LSR sẽ:  Mã hóa thông tin DiffServ phù hợp với PHB đi ra trong trường nhãn chuyển tiếp tương ứng với nhãn được gắn vào  Mã hóa thông tin DiffServ phù hợp với PHB đi vào trong header được đóng gói (trường nhãn hoán đổi hay IP header)  Khi thực hiện họat động hoán đổi nhãn trong LSP, LSR sẽ mã hóa thông tin DiffServ trong trường nhãn chuyển tiếp bao gồm cả nhãn được hoán đổi  Khi thực hiện hoạt động tháo nhãn trong LSP, LSR không thực hiện mã hóa thông tin DiffServ 3.5 Ví dụ Khảo sát mạng MPLS-DiffServ dưới đây: giả sử luồng lưu lượng ứng với dịch vụ EF sẽ đi từ S1 đến D1 và luồng lưu lượng với dịch vụ AF1 sẽ đi từ S2 đến D2. Quá trình hoạt động được mô tả như sau  Dựa vào thông tin DiffServ trên header IP, ban đầu các LSR sẽ xác định thông tin PHB và từ đó thiết lập các đường E-LSP và L-LSP. Ở trong ví dụ này luồng lưu lượng EF sẽ đi trên đường E-LSP và AF1 sẽ đi trên đường L- LSP  Khi các gói tin đi đến các router biên LSR, chúng sẽ được phân lớp phù hợp với các trường trong header được thực hiện bởi bộ phân lớp  Bộ đánh dấu DS sẽ thiết lập 6 bit trong trường DS lên tương ứng với lớp BA của gói tin, ví dụ như với PHB là EF sẽ được thiết lập là 101110, AF1 là 001010. Đồng thời tại router LSR2 sẽ thực hiện hoạt động gán nhãn cho gói tin và thực hiện sao chép 6 bit của trường DSCP vào 3 bit của trường EXP. Ở đây gói tin từ S1 đến D1 sẽ được gán nhãn vào là A và ánh xạ EF thành 101 và gói tin từ S2 đến D2 sẽ được gán nhãn vào là C, ánh xạ AF1 thành 001. Việc ánh xạ này được tra trong bảng PHB-EXP  Sau khi được đánh dấu, các gói tin sẽ được bộ lập lịch xếp hàng và gởi đi trong mạng, đồng thời thực hiện hoán đổi nhãn, nhãn A sẽ được hoán đổi thành B và C sẽ thành D, việc chuyển tiếp gói tin thực hiện chỉ dựa trên nhãn. Tại đây các gói tin có thể bị loại bỏ nếu gói tin nằm ngoài hiện trạng của lưu lượng (đối với EF) hoặc có thể được đánh dấu lại (đối với AF)  Khi các gói tin đi đến router Egress LSR4 hoạt động tháo gỡ nhãn xảy ra đồng thời có nhiệm vụ phân loại các gói tin theo, ánh xạ EXP thành PHB, thực hiện các cơ chế hàng đợi tưong ứng với mỗi lưu lượng sau đó đẩy gói đi đến đúng địa chỉ đích Hình 3.7 Ví dụ minh họa hoạt động của mạng MPLS-DiffServ 3.6 Kết luận Như vậy trong chương này đã trình bày các khái niệm và một số thủ tục cần thiết khi tiến hành kết hợp DiffServ và MPLS. Việc kết hợp này đã khai thác được đồng thời cả ưu điểm của DiffSer và MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS. Để có thể hiểu thêm về hoạt động cũng như lợi thế sự kết hợp này, trong Chương 4 sẽ đi vào mô phỏng và đánh giá lợi thế của nó. Chương 4 Các kịch bản và kết quả mô phỏng sự kết hợp DiffServ và MPLS  4.1 Giới thiệu chương Việc kết hợp giữa MPLS và DiffServ đã khai thác các điểm mạnh của mỗi công nghệ và ngày càng nâng cao chất lượng dịch vụ QoS cho khách hàng, đặc biệt là việc sử phân bố băng thông khi trong mạng xảy ra tắt nghẽn . Trong chương này với việc sử dụng chương trình mô phỏng Ns2 sẽ mô phỏng một số kịch bản để dẫn chứng cho việc kết hợp DiffServ và MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ. 4.2 Khái quát chung về NS-2 Theo các tài liệu NS2 [18], trình mô phỏng mạng NS-2 là trình mô phỏng các sự kiện rời rạc cho các giải pháp mạng. Nó cung cấp các hỗ trợ thiết yếu cho việc mô phỏng TCP, định tuyến, và các giao thức multicast trên các mạng có dây hoặc không dây và cả vệ tinh. Ns2 hỗ trợ các đặc tính như các đường kết nối điểm- điểm, mạng LAN, định tuyến unicast, định tuyến multicast, các giao thức vận chuyển như UDP, TCP, các giao thức lớp ứng dụng, mobile IP, các mạng di động ad-hoc…… NS-2 là ngôn ngữ hướng đối tượng được xây dựng trên 2 ngôn ngữ là C++ và Tcl còn được gọi là Otcl. Các đối tượng C++ lập thành mặt phẳng dữ liệu trong Ns2 và các đối tượng OTcl như mặt phẳng điều khiển. Sẽ có các đối tượng liên kết TclCL để kết nối với các kiểu đối tượng khác nhau. Một bài toán mô phỏng thường đi theo các bước sau đây:  Tạo lịch trình các sự kiện  Khởi động dấu vết (trace) bất kỳ  Tạo các đối tượng node và đường liên kết mạng  Thiết lập định tuyến unicast hay multicast  Cài các module đo lỗi bất kỳ  Khởi tạo các giao thức lớp vận chuyển như UDP hay TCP  Khởi tạo các bộ phát sinh lưu lượng cho TCP hoặc UDP  Kết hợp giao thức lớp ứng dụng với giao thức lớp vận chuyển đã chọn Thường đa số các thành phần bên được sử dụng trong NS-2 là các đối tượng node và các đối tượng đường kết nối. Các đối tượng node bao gồm các nhân tố(agent) và các bộ phân lớp. Các nhân tố thường là các điểm cuối giao thức và các bộ phân lớp thường là các bộ giải trộn gói tin. Các đối tượng đường liên kết thường gói gọn 1 hàng đợi, trễ và có thể là kiểm tra thời gian TTL (Time To Live). Việc mô phỏng mạng MPLS trên NS-2 (MNS) có thể mô phỏng một số ứng dụng trên MPLS mà không cần xây dựng một mạng MPLS thực để kiểm chứng. Trong kiến trúc MNS, đối tượng node NS-2 tham chiếu đến một bộ phân lớp mới gọi là bộ phân lớp MPLS, xác định các gói đã nhận dù là được gán nhãn hay chưa gán nhãn. Nếu đã gán nhãn, bộ phân lớp sẽ chuyển mạch lớp 2 thay vì định tuyến ở lớp 3. Còn nếu chưa gán nhãn, một đường LSP sẽ được thiết lập trước đó với các giao thức báo hiệu, các gói chưa gán nhãn sẽ được xử lý để gán nhãn (đây là điểm đặc biệt của node MPLS khác với đối tượng node bình thường như trong hình 4.1). Trong trường hợp này, node MPLS đóng vai trò như 1 router LSR đầu vào. Mặc khác, gói tin được chuyển tiếp đến bộ phân lớp địa chỉ mặc định cho lớp 3 định tuyến. Trường hợp bình thường, khi 1 gói tin đến và đã đựơc xử lý thì nó sẽ được chuyển đến phân lớp cổng và phân phối đến các nhân tố của node này. Bộ phân lớp cổng ở đây sẽ được hiệu chỉnh sao cho MPLS sẽ phân phối đến các nhân tố nếu như gói đã gán nhãn và đến các nhân tố mặc định nếu như gói chưa được gán nhãn. DiffServ được hỗ trợ trong NS2 bao gồm các đặc tính như gán DSCP cho các IP header, điều hòa các đối ứng với các hiện trạng (profile), và lập lịch các đối xử đó. Các hiện trạng có thể được định nghĩa ứng với các dạng lưu lượng như EF hay AF. Các hiện trạng này sẽ được thêm vào trong bộ điều hòa. Khi một gói tin đi qua bộ điều hòa, các hiện trạng sẽ ứng với các DSCP đã chọn. Các gói tin sẽ được kiểm tra khi chúng phù hợp với các đặc tính tốc độ lưu lượng đã được chọn trong hiện trạng. Nếu gói tin ko phù hợp, tùy theo dạng lưu lượng mà nó xử lý, ví dụ như đối với dạng lưu lượng EF, nếu ko phù hợp chúng sẽ bị loại bỏ, còn đối với AF chúng sẽ được đánh dấu lại với độ ưu tiên loại bỏ gói cao hơn. Bộ lập lịch trong trường hợp này sẽ nhiều lớp lưu lượng EF,AF và BE xen kẽ nhau Hình 4.1 Cấu trúc node MPLS [...]... Unicast và node Multicast 4.3 Mô hình và kết quả mô phỏng Dưới đây là topo mạng được sử dụng trong suốt quá trình mô phỏng với các nguồn phát lưu lượng UDP tương ứng với các nút gởi S1, S2, S3 và ba nguồn thu lưu lượng tương ứng với D1, D2, D3; băng thông của đường liên kết tương ứng như trên hình vẽ Những bài mô phỏng dưới đây sẽ chỉ ra được một số ưu và nhược điểm của mạng IP và MPLS khi không sử dụng DiffServ. .. tương ứng với D1, D2, D3; băng thông của đường liên kết tương ứng như trên hình vẽ Những bài mô phỏng dưới đây sẽ chỉ ra được một số ưu và nhược điểm của mạng IP và MPLS khi không sử dụng DiffServ và khi sử dụng Diffserv . bản và kết quả mô phỏng sự kết hợp DiffServ và MPLS  4.1 Giới thiệu chương Việc kết hợp giữa MPLS và DiffServ đã khai thác các điểm mạnh của mỗi công nghệ và ngày càng nâng cao chất lượng. ưu điểm của DiffSer và MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS. Để có thể hiểu thêm về hoạt động cũng như lợi thế sự kết hợp này, trong Chương 4 sẽ đi vào mô phỏng và đánh giá lợi thế. trình mô phỏng Ns2 sẽ mô phỏng một số kịch bản để dẫn chứng cho việc kết hợp DiffServ và MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ. 4.2 Khái quát chung về NS-2 Theo các tài liệu NS2 [18],