NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS DỰA TRÊN MÔ HÌNH DIFFSERV

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS DỰA TRÊN MÔ HÌNH DIFFSERV. Ngày nay, với sự bùng nổ của Internet cùng với sự phát triển nhanh chóng các ứng dụng chạy trên nền IP để đáp nhu cầu giải trí, trao đổi, chia sẻ thông tin của ngƣời s ử dụng ngày càng tăng, yêu cầu về chất lượng dịch vụ ngày càng cao. Giao thức IP gần như giữ vai trò độc tôn ở lớp mạng.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGÔ VĂN ĐỨC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS DỰA TRÊN MÔ HÌNH DIFFSERV LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGÔ VĂN ĐỨC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS DỰA TRÊN MÔ HÌNH DIFFSERV Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử Mã số : 60.52.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. PHẠM VĂN TUẤN Đà Nẵng - Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Ngô Văn Đức MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 1 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 2 5. Bố cục đề tài 2 CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ MPLS VÀ MẠNG MPLS-VPN 3 1.1. GIỚI THIỆU CHƢƠNG 3 1.2. CÔNG NGHỆ MPLS 3 1.2.1. Các khái niệm cơ bản 3 1.2.2. Nhãn MPLS 5 1.2.3. Kiến trúc nút chuyển mạch nhãn 9 1.2.4. Hoạt động của MPLS 11 1.2.5. Phân bổ nhãn 14 1.2.6. Cơ chế gỡ nhãn ở chặng kế cuối PHP 16 1.2.7. Định tuyến 17 1.2.8. Một số ứng dụng cơ bản của MPLS 19 1.3. CÔNG NGHỆ MẠNG RIÊNG ẢO 21 1.3.1. Khái niệm mạng riêng ảo 21 1.3.2. Chức năng cơ bản 22 1.3.3. Các mô hình VPN 22 1.3.4. Phân loại VPN 25 1.4. MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN NỀN MPLS (MPLS-VPN) 26 1.4.1. Các thành phần trong kiến trúc MPLS-VPN 26 1.4.2. Giao thức MP-BGP 32 1.4.3. Hoạt động của MPLS-VPN 34 1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 37 CHƢƠNG 2: CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ (QoS) VÀ CÁC MÔ HÌNH THỰC THI QoS 39 2.1. GIỚI THIỆU CHƢƠNG 39 2.2. TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG IP 39 2.2.1. Phân loại ứng dụng và dịch vụ 39 2.2.2. Khái niệm chất lƣợng dịch vụ 40 2.2.3. Các tham số chất lƣợng dịch vụ 40 2.2.4. Các bƣớc thực hiện QoS 40 2.3. CÁC CƠ CHẾ ĐẢM BẢO QoS 41 2.3.1. Phân loại gói 41 2.3.2. Đánh dấu 42 2.3.3. Quản lý nghẽn 42 2.3.4. Tránh lỗi 44 2.3.5. Lập chính sách và định hình lƣu lƣợng 46 2.4. CÁC MÔ HÌNH THỰC HIỆN QoS 47 2.4.1. Mô hình nỗ lực tối đa (Best Effort) 48 2.4.2. Mô hình dịch vụ tích hợp (IntServ) 48 2.4.3. Mô hình phân biệt dịch vụ (DiffServ) 53 2.4.4. So sánh hai mô hình IntServ và DiffServ 58 2.5. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DIFFSERV TRONG MẠNG MPLS-VPN 59 2.5.1. Giới thiệu 59 2.5.2. Mô hình Uniform 61 2.5.3. Mô hình Pipe 62 2.5.4. Mô hình Short Pipe 63 2.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 64 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG THỰC THI QoS MẠNG MPLS-VPN DỰA TRÊN MÔ HÌNH DIFFSERV 65 3.1. GIỚI THIỆU CHƢƠNG 65 3.2. CÔNG CỤ THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 65 3.2.1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng 65 3.2.2. Các thiết bị phần cứng 67 3.3. KỊCH BẢN 1: MÔ PHỎNG CẤU HÌNH THỰC THI CÁC MÔ HÌNH ĐƢỜNG HẦM DIFFSERV TRONG MPLS-VPN 67 3.3.1. Sơ đồ kết nối 67 3.3.2. Kịch bản mô phỏng 68 3.3.3. Khai báo cấu hình 70 3.3.4. Thực hiện và kết quả 75 3.4. KỊCH BẢN 2: THỰC THI QoS TRONG MẠNG MPLS-VPN DÙNG THIẾT BỊ THỰC 81 3.4.1. Sơ đồ kết nối và kịch bản 81 3.4.2. Cấu hình cơ bản 83 3.4.3. Thực hiện và kết quả 84 3.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 90 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt A ACL Access Control List Danh sách điều khiển truy nhập ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đƣờng dây thuê bao số bất đối xứng AF Assured Forwarding Chuyển tiếp đảm bảo AQM Active Queue Management Quản lý hàng đợi hoạt động ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATM Asychronous Transfer Mode Phƣơng thức truyền tải không đồng bộ AToM Any Transport over MPLS Mọi giao vận qua MPLS B BA Behavior Aggressive Kết hợp hành vi BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên B-ISDN Broadband ISDN Mạng tích hợp đa dịch vụ băng rộng C CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit cố định CBS Committed Burst Size Kích thƣớc bùng nổ cam kết CBWFQ Class-Based Weighted Fair Queueing Hang đợi cân bằn trọng số phân lớp CIR Committed Information Rate Tốc độ thông tin cam kết CoS Class of Service Lớp dịch vụ CR Constrained Routing Định tuyến ràng buộc CR-LDP Constrained Routing-LDP Giao thức phân bổ nhãn-định tuyến ràng buộc CSPF Constrained SPF SPF ràng buộc D DiffServ Differential Service Dịch vụ phân biệt DLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết dữ liệu DNS Domain Name System Hệ thông tên miền DS Different Service Dịch vụ phân biệt DSCP Differential Service Code Point Điểm mã dịch vụ phân biệt DSL Digital Subscriber Line Đƣờng dây thuê bao số E ECN Explicit Congestion Notification Thông báo tắc nghẽn hiện EF Expedited Forwarding Chuyển tiếp nhanh ER Explicit Routing Định tuyến hiện ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu F FEC Fowarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng FIB Forwarding Information Base Bảng thông tin chuyển tiếp FIFO First In First Out Hàng đợi vào trƣớc ra trƣớc FQ Fair Queueing Hàng đợi cân bằng FR Frame Relay Chuyển tiếp khung FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file G GoS Grade of Seviche Cấp độ dịch vụ GRE Generic Routing Encapsulation Đóng gói định tuyến chung I ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức bản tin điều khiển Internet IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng nội IntServ Intergrated Service Dịch vụ tích hợp IP Internet Protocol Giao thức Internet IPSec IP Security Protocol Giao thức an ninh Internet ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU-T International Telecommunication Union Hiệp hội viễn thông quốc tế L L2F Layer 2 Forwarding Giao thức chuyển tiếp lớp 2 L2TP Layer 2 Tunneling Protocol Giao thức đƣờng hầm lớp 2 LAN Local Area Network Mạng cục bộ LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn LSP Label Switched Path Đƣờng dẫn chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn M MoS Mean of Score Điểm đánh giá trung bình MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS- VPN VPN over MPLS Mạng riêng ảo trên nền MPLS MTU Maximum Transfer Unit Đơn vị truyền tải cực đại N NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau O OSI Open System Interconnnection Mô hình kết nối các hệ thống mở OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến đƣờng đi ngắn nhất P PAP Password Authentication Protocol Giao thức xác thực mật khẩu PBS Packet Burst Size Kích thƣớc bùng nổ gói PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PHB Per Hop Behavior Hành vi bƣớc kế tiếp PHP Penultimate Hop Popping Cơ chế gỡ nhãn ở chặng kế cuối PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức PIR Peak Information Rate Tốc đô thông tin đỉnh PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm tới điểm PPTP Point to Point Tunneling Protocol Giao thức đƣờng hầm điểm tới điểm PQ Priority Queueing Hàng đợi ƣu tiên PSTN Public Switched Telephone Network Mạng chuyển mạch thoại công cộng Q QoS Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ R RD Route Distinguisher Trƣờng phân biệt tuyến RED Random Early Discarding Loại bỏ gói sớm RESV Resevation Bản tin dành trƣớc RFC Request for Comment Tài liệu tiêu chuẩn của IETF trên Internet RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trƣớc tài nguyên RT Route Target Thuộc tính tuyến đích S SLA Service Level Argreement Thoả thuận mức dịch vụ SPF Shortest Path First Thuật toán đƣờng đi ngắn nhất srTCM Single rate Three Color Marker Bộ đánh dấu 3 màu tốc độ đơn STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ SVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệu T TCA Traffic Conditioning Agreement Thoả thuận điều kiện lƣu lƣợng TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TE Traffic Engineering Kỹ thuật lƣu lƣợng ToS Type of Service Kiểu dịch vụ trTCM Single rate Three Color Marker Bộ đánh dấu 3 màu hai tốc độ TTL Time To Live Thời gian sống [...]... mạng băng rộng hiện nay 2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu và thực hiện mô phỏng giải pháp thực hiện QoS mạng VPN trên nền MPLS sử dụng mô hình DiffServ Mô phỏng thực thi QoS trên thiết 2 bị thực với lƣu lƣợng thực qua đó đề xuất giải pháp ứng dụng trong môi trƣờng thực tế 3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Các công nghệ IP, MPLS, VPN, MPLS- VPN - Chất lƣợng dịch vụ (QoS) trong mạng băng rộng - Các mô. .. MPLS Ở nƣớc ta, cũng nhƣ trên thế giới, mạng MPLS- VPN đã và đang đƣợc ứng dụng một cách rộng rãi Tuy nhiên, việc triển khai các giải pháp đảm bảo chất lƣợng dịch vụ ít đƣợc quan tâm đúng mức dẫn đến hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng không cao, nhất là ở khía cạnh khách hàng Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cho mạng MPLSVPN đang là yêu cầu cấp bách và là một trong các xu hƣớng nghiên cứu. .. mô hình đảm bảo QoS trong mạng IP và mạng MPLS- VPN - Các giải pháp triển khai QoS trong MPLS- VPN 4 Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu các tài liệu liên quan - Mô phỏng các giải pháp thực thi QoS - Cấu hình mô phỏng bằng các phần mềm mô phỏng Cisco IOU và trên các thiết bị thực của Cisco - Chạy mô phỏng và đánh giá kết quả 5 Bố cục đề tài Bố cục luận văn chia làm 3 chƣơng: - Chƣơng 1 Công nghệ MPLS. .. Bố cục đề tài Bố cục luận văn chia làm 3 chƣơng: - Chƣơng 1 Công nghệ MPLS và mạng MPLS- VPN - Chƣơng 2 Chất lƣợng dịch vụ (QoS) và các mô hình thực thi QoS - Chƣơng 3 Mô phỏng thực thi QoS trong mạng MPLS- VPN dựa trên mô hình DiffServ 3 CHƢƠNG 1 CÔNG NGHỆ MPLS VÀ MẠNG MPLS- VPN 1.1 GIỚI THIỆU CHƢƠNG Chuyển mạch đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) đƣợc IETF giới thiệu vào năm 1997 và nhanh... lớp chuyển tải trong các mạng lõi hiện nay Mạng riêng ảo trên nền MPLS (MPLS- VPN) là một trong những ứng dụng quan trọng và phổ biến nhất của phát triển trên nền công nghệ MPLS Chƣơng này sẽ trình bày một cách tổng quan về các khái niệm, nguyên lý hoạt động đặc điểm và một số vấn đề kỹ thuật và các ứng dụng cơ bản của công nghệ MPLS và giải pháp mạng MPLS- VPN 1.2 CÔNG NGHỆ MPLS 1.2.1 Các khái niệm... Switching - MPLS) ra đời đã phần nào đó giải quyết đƣợc các hạn chế bất cập trên MPLS là một công nghệ lai kết hợp những đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp 3 và chuyển mạch lớp 2 cho phép chuyển tiếp các gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở các mạng biên bằng cách dựa vào nhãn (label) Mạng riêng ảo trên nền MPLS (MPLS- VPN) là một trong những điểm thành công nhất đƣợc phát triển trên nền công... Interface Giao diện ngƣời dùng mạng VC Virtual Circuit Kênh ảo VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo VP Virtual Path Đƣờng ảo VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đƣờng ảo VPLS Virtual Private LAN Service Dịch vụ LAN riêng ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo VRF Vitual Routing and Forwarding Bảng định tuyến và chuyển tiếp ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WFQ Weighted Fair... 2.10 Cơ chế định hình cho lƣu lƣợng 46 2.11 Minh họa hoạt động của policing và sharping 46 2.12 Mô hình tích hợp dịch vụ IntServ 48 2.13 Nguyên lý hoạt động của RSVP 51 2.14 Cung cấp dịch vụ DiffServ 53 2.15 Phân loại lƣu lƣợng 53 2.16 Miền phân biệt dịch vụ DS 55 2.17 Vị trí của IPP và DSCP trong tiêu đề IP 55 2.18 Các vị trí thực hiện QoS trong mạng MPLS- VPN 58 2.19 Hoạt động của mô hình Uniform 61... tin tại PE1 trong mô hình Pipe 77 3.9 Phân tích gói tin tại P2 trong mô hình Pipe 77 3.10 Phân tích gói tin tại CE2 trong mô hình Pipe 78 3.11 Sự thay đổi thông tin DiffServ trong mô hình Pipe và 78 Short Pipe 3.12 Luồng lƣu lƣợng nhận đƣợc tại đầu thu trong mô hình 79 Pipe 3.13 Luồng lƣu lƣợng nhận đƣợc tại đầu thu trong mô hình 79 Short Pipe 3.14 Sơ đồ lab thực nghiệm 80 3.15 Sơ đồ mô phỏng 81 3.16... biệt, việc truyền Ethernet qua mạng MPLS đƣờng trục ngày nay đã thu đƣợc nhiều thành công Tuy nhiên, AToM bị hạn chế khi nó truyền khung Ethernet qua mạng đƣờng trục MPLS trong kiểu truyền điểm-điểm - Dịch vụ LAN riêng ảo VPLS (Virtual Private LAN Service) cho phép truyền các khung Ethernet theo kiểu điểm-đa điểm Thực chất, VPLS là một dịch vụ lớp 2 mô phỏng LAN qua mạng MPLS [1]  . nghệ IP, MPLS, VPN, MPLS-VPN. - Chất lƣợng dịch vụ (QoS) trong mạng băng rộng. - Các mô hình đảm bảo QoS trong mạng IP và mạng MPLS-VPN. - Các giải pháp triển khai QoS trong MPLS-VPN . 4. Phƣơng. Công nghệ MPLS và mạng MPLS-VPN - Chƣơng 2. Chất lƣợng dịch vụ (QoS) và các mô hình thực thi QoS. - Chƣơng 3. Mô phỏng thực thi QoS trong mạng MPLS-VPN dựa trên mô hình DiffServ 3 CHƢƠNG. (MPLS-VPN) 26 1.4.1. Các thành phần trong kiến trúc MPLS-VPN 26 1.4.2. Giao thức MP-BGP 32 1.4.3. Hoạt động của MPLS-VPN 34 1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 37 CHƢƠNG 2: CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ (QoS)