Nghiên cứu và đánh giá kỹ thuật lưu lượng mạng trong công nghệ MPLS

MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AS ATM Autonomous System Hệ tự trị Asynchronous Transfer Mode Giao thức truyền tải cận đồng Cơ sở thông tin chuyển tiếp Giao thức định tuyến cổng FIB BGP Forwarding Information Border Gateway ProtocolBase FIS Fault Information Signal CR Constraint-based Routing FRS CR-LDP Fault Recovery Signal phục Constraint-based Routing Label Tín Giaohiệu thứcthông phânbáo phốikhôi nhăn hỗ lỗi Distribution Protocol trợ định tuyến ràng buộc IGP CR-LSP Interior Gateway Protocol thứcchuyển định tuyến nội miền Constraint-based Routing Label Giao Đuờng mạch nhãn LDP CSPF LER Switched Path Label Distribution Protocol Constraint-based Shortest Label Edge Router First biênhiệu thông báo xảy lỗi Tín Định tuyến ràng buộc định tuyến ràng buộc Giao thức phân phối nhãn Path Thuật toán tìm đường dẫn ngắn trước tiên dựa Bộ chuyển mạch nhãn biên định tuyến ràng buộc DiffServ LFIB Differentiated Service Phân biệt dịch vụ Label Forwarding Information Cơ sở thông tin chuyển tiếp DSCP LIB Mã phân biệt dịch vụ Base Differentiated Service Code Point nhãn Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn EGP LSA External Gateway Protocol Link-State Advertisement Giao tin thức định bátuyến Bản quảng trạngngoại thái miềnkết liên ER LSP Explicite Route Path Label Switched Đường tường chuyểnminh mạch nhãn ERO LSR Explicite Route Object Label Switching Router Bộ chuyển mạch nhãn Đối tượng đường tường minh Mẩs MPLS module for â S FEC Forwarding Equivalence Class MPLS Multiprotocol Label Switching Module mô MPLS cho ẩLớp S chuyển tiếp tương đương Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS-TE Multiprotocol Label Traffic Engineering Switching- Kỹ thuật lưu lượng chuyển mạch nhãn đa giao thức MTU Maximum Transfer Unit Đom vị truyền tải tối đa ẩ Gẩ a ext-Generation a etwork Mạng hệ ẩ HLFE a ext Hop Label Forwarding Entry Chỉ mục nhãn chuyển tiếp PID Protocol Identifier Thành phần nhận dạng giao thức PHP Penultimate Hop Popping Gỡ nhãn chặng cuối PML Protection Merging LSR LSR khôi phục POR Point of Repair Điểm sửa chữa PSL Path Switch LSR LSR chuyển mạch đường PVC Permanent Virtual Circuit Kết nối ảo tĩnh RIB Routing Information Base Cơ sở thông tin định tuyến RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành riêng tài nguyên Sychronous Optical a etwork Mạng quang đồng TE Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng TLV Type, Length, Value Loại, độ dài, giá trị TTL Time to live Thời gian tồn gói tin ToS Type of Service Loại dịch vụ gói tin soẩ ET LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, mạng Internet phát triển mạnh nhu cầu sử dụng dịch vụ chất lượng cao ngày tăng Lưu lượng toàn hệ thống mạng chủ yếu lưu lượng IP Tuy nhiên bộc lộ số hạn chế nên đòi hỏi công nghệ mạng với chi phí thấp hon, chất lượng tốt hon Một công nghệ công nghệ MPLS Công nghệ MPLS đời với tính vượt trội hon mạng IP, bật khả điều khiển lưu lượng qua mạng để nhà cung cấp dịch vụ khai thác hiệu tài nguyên mạng, tránh tượng nghẽn mạng tuyến liên kết tuyến khác rãnh Và đối tượng nghiên cứu đề tài Đề tài tổ chức thành chương với nội dung sau: - Chương 1: Cơ sở lý thuyết: giới thiệu khái niệm bản, thành phàn, chế hoạt động công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS - Chương 2: Kỹ thuật lưu lượng MPLS: trình bày vấn đề nghẽn mạng, thuật toán điều khiển lưu lượng, bảo vệ khôi phục đường - Chương 3: Mô đánh giá: thực mô thuật toán điều khiển lưu lượng, bảo vệ khôi phục đường Khảo sát đánh giá hiệu mô hình, đưa đánh giá, so sánh phân tích định lượng mô hình Vì thời gian thực đề tài có hạn nên đồ án chắn không tránh khỏi sai sót, mong nhận đóng góp quý báu từ thầy cô bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện kiến thức lĩnh vực hoàn thành công việc lại đồ án thật tốt Em xin chân thành cảm ơn Ths Ngô Thị Vinh , giáo viên hướng dẫn đề tài tận tình hướng dẫn em thực đề tài thời gian qua CHƯƠNG I: TỎNG QUAN VỀ MPLS 1.1 Tổng quan công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS 1.1.1 Giới thiệu Ngày mạng máy tính phát triển rộng khắp, đặc biệt mạng Internet trở thành phổ biến toàn giới Và phát triển số lượng lẫn chất lượng, bên cạnh việc tăng vọt số người sử dụng mạng việc gia tăng dịch vụ vấn đề lớn, trước ta có nhu cầu truyền liệu ta cần truyền tín hiệu thoại tín hiệu video số dịch vụ mở rộng khác, Với mạng Internet truyền thống nguồn tài nguyên băng thông tốc độ hạn chế, để thực truyền tín hiệu thoại video có chất lượng Nhiều mạng hệ đời : Frame-Relay, ISDN, ATM, chúng giải phần yêu càu nhiều hạn chế, theo đà phát triển công nghệ mạng MPLS đời với ý tưởng dừng nhãn để chuyển mạch giải khắc phục hạn chế mà mạng trước tồn như: Tốc độ, băng thông không hữu ích, delay Mạng MPLS kế thừa kết họp routing thông minh mạng IP chuyển mạch tốc độ cao mạng ATM, có routing layer (IP) switching layer (VPI/VCI ATM) MPLS chế chuyển mạch nhãn Cisco phát triển IETF chuẩn hóa, hỗ trợ khả chuyển mạch, định tuyến luồng thông tin cách hiệu MPLS công nghệ kết hợp đặc điểm tốt định tuyến lớp ba chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải gói nhanh mạng lõi (core) định tuyến tốt mạng biên (edge) cách dựa vào nhãn (label) MPLS phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói mạng nhãn gắn với gói IP, tế bào ATM, frame lớp hai MPLS hỗ trợ giao thức lớp hai, triển khai hiệu dịch vụ IP mạng chuyển mạch IP MPLS hỗ trợ việc tạo tuyến khác nguồn đích đường trục Internet Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, ISP giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu khác đạt hiệu cạnh tranh cao 1.1.2 Các đăc điểm nồi bât kỹ thuât MPLS Kỹ thuật MPLS không mang lại tính truyền tải lưu lượng với hiệu cao hom so với kỹ thuật truyền tải truyền thống mà loại công nghệ hỗ trợ cho việc triển khai dịch vụ giá trị gia tăng nhằm thỏa mãn nhu cầu đòi hỏi khách hàng Các đặc điểm ứng dụng bật mà kỹ thuật MPLS mang lại là: - Cung cấp chế truyền tải lưu lượng với tốc độ cao - Tăng cường khả tích hợp IP ATM - Tối ưu hóa đường truyền lưu lượng - Cung cấp mô hình Peer-to-Peer với ứng dụng mạng riêng ảo lớp - Cung cấp kỹ thuật lưu lượng với ứng dụng MPLS-TE 1.2 Một số khái niệm MPLS 1.2.1 Miền chuyển mạch nhãn MPLS Theo đặc tả tài liệu RFC 3031 IETF miền chuyển mạch nhãn MPLS “một tập node hệ thống mạng thực hoạt động định tuyến chuyển mạch nhãn MPLS” Miền chuyển mạch nhãn MPLS thường quản trị nhà cung cấp dịch vụ mạng Miền chuyển mạch nhãn chia làm hai phàn: khu vực mạng lõi (Core) khu vực mạng biên (Edge) Các node thuộc miền chuyển mạch nhãn gọi định tuyến/chuyển mạch nhãn LSR Tại khu vực mạng lõi, chúng gọi Transit-LSR Core-LSR hay gọi tắt LSR, khu vực mạng biên chúng gọi Edge-LSR hay gọi tắt LER Đối với nhà cung cấp dịch vụ mạng định tuyến/chuyển mạch thường gọi tương ứng định tuyến lõi p (Provider Router) định tuyến biên PE (Provider Edge Router) Ví dụ miền chuyển mạch nhãn MPLS truyền tải lưu lượng IP hình 1.1 Hình 1.1: Miền chuyển mạch nhãn MPLS Các LER nhận vai trò đưa lưu lượng vào IP IP Edge LSR LSR Edge LSR đưa lưu lượng khỏi miền chuyển mạch nhãn MPLS LER đóng vai trò đưa luồng lưu lượng vào gọi Ingress-LER LER đóng vai trò đưa luồng lưu lượng gọi Egress-LER Do miền MPLS, luồng lưu lượng truyền tải đường dẫn đơn hướng LSP thiết lập từ trình định tuyến khu vực biên nên LER Ingress- LER luồng lưu lượng đồng thời EgressLER luồng lưu lượng khác vai trò nhiệm vụ node miền chuyển mạch MPLS: - LSR thực nhiệm vụ tiếp nhận gói tin liệu gắn nhãn, thực định chuyển mạch, gắn nhãn chuyển tiếp gói tin giao diện liên kết liệu phù họp - Edge-LSR hay LER thực nhiệm vụ gắn nhãn cho gói tin chuyển tiếp chứng vào miền chuyển mạch MPLS dỡ bỏ nhãn cho gói tin chuyển tiếp chúng khỏi miền chuyển mạch MPLS 1.2.2 Lóp chuyển tiếp tương đương Một lớp chuyển tiếp tương đương nhóm luồng gói tin chuyển tiếp đường dẫn đơn hướng LSP đối xử với sách định tuyến/chuyển mạch xuyên suốt tất node dọc đường dẫn LSP Tất gói tin xếp vào FEC có nhãn node tiếp nhận node chuyển tiếp chứng giao diện liên kết liệu Tuy nhiên gói tin có nhãn chưa thuộc FEC, trường họp trường EXP nằm ngăn xếp nhãn chúng mang giá trị khác Trong miền chuyển mạch MPLS, node định gói tin thuộc vào FEC Ingress-LER, điều giải thích Ingress-LER thiết bị tiếp nhận, phân loại gắn nhãn gói tin chúng truyền vào miền chuyển mạch MPLS Các gói tin có tiêu chí xác định FEC truyền tải đường dẫn LSP miền chuyển mạch MPLS hình 1.2 Hình 1.2: Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) MPLS FEC cho phép nhóm gói vào lớp Từ nhóm này, giá trị FEC gói dừng để thiết lập độ ưu tiên cho việc xử lý gói Nhãn MPLS Các nhãn gắn vào gói tin Ingress-LER trước chuyển tiếp vào miền chuyển mạch nhãn MPLS gỡ khỏi gói tin EgressLER trước đưa khỏi miền MPLS Thông tin nhãn sử dụng để node miền MPLS định tuyến/chuyển mạch đứng giao diện liên kết liệu theo đường dẫn đorn hướng LSP thiết lập trước Theo tài liệu RFC3031 nhãn định nghĩa “một nhận dạng có độ dài ngắn cố định thống toàn miền chuyển mạch MPLS, có tính chất cục bộ, sử dụng để nhận biết FEC” Nhãn gắn vào gói tin vị trí sau tiêu đề lớp liên kết liệu trước tiêu đề lớp mạng Một gói tin gắn nhiều nhãn, nhãn gắn ngăn xếp nhãn, cấu trúc nhãn hình 1.3 20 bit bit bit 8bit ◄ .X x-x > LABEL EXP 19 20 31 s 22 TTL 23 24 Hình 1.3: Định dạng thực thể nhãn ngăn xếp nhãn Một nhãn có độ dài 32 bit, bao gồm trường thành phần sau: - Trường giá trị nhãn (LABEL) có độ dài 20 bit, nhãn từ 0-15 dành riêng cho tác vụ điều khiển không sử dụng để chuyển tiếp miền MPLS - Trường Experimental (EXP) có độ dài bit, mang thông tin phục vụ cho ứng dụng yêu cầu QoS - Trường Bottom-of-Stack (S) có độ dài bit, sử dụng để đánh dấu nhãn vị trí cuối ngăn xếp nhãn, trường s có giá trị - Trường Time-to-live (TTL) có độ dài bit, sử dụng để ngăn ngừa việc gói tin bị định tuyến/chuyển mạch lặp miền MPLS, gói tin gắn nhãn qua node mạng, giá trị trường giảm đom vị, giá trị giảm xuống gói tin bị loại bỏ 1.2.3 Ngăn xếp nhãn Ngăn xếp nhãn tập họp gồm nhiều thực thể nhãn tổ chức theo nguyên tắc LIFO (Last-In-First-Out) Tại node mạng, thực thể đỉnh ngăn xếp xử lý, hay nói cách khác node mạng thực việc chuyển tiếp dựa nhãn ngăn xếp nhãn 20 bít 3-bít lùit 3-bit Mửc d Mửc d-1 Mức Hình 1.4: Ngăn xếp nhãn Nếu gói tin chưa có nhãn ngăn xếp nhãn rỗng độ sâu ngăn xếp nhãn d=0, ngăn xếp nhãn có độ sâu d^o mức đáy ngăn xếp nhãn (bit s đặt 1), mức d đỉnh ngăn xếp 1.2.4 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn - Label Switch Router ( LSR ) router có hỗ trợ MPLS: gỡ nhãn cũ gán nhãn cho gói LSR có khả hiểu nhãn MPLS gửi, nhận gói tin gán nhãn tuyến liệu, cấu trúc LSR có thành phần chính: thành phần điều khiển gọi mặt phẳng điều thành phần chuyển tiếp gọi thành phần liệu Mặt phẳng điều khiển sử dụng giao thức IP để xây dựng nên bảng định tuyến Từ thông tin này, thảnh phần điều khiển tiến hành trình ấn định nhãn với node mạng lân cận Thành phần chuyển tiếp sử dụng thông tin trình để tạo bảng sở thông tin nhãn LIB Khi nhận gói liệu, LSR sử dụng giá trị nhãn gói bảng định tuyến nhãn để tìm gắn giá trị nhãn thích họp cho gói liệu Để khảo sát tỷ lệ gỏi thời gian hội tụ luồng lưu lượng từ RO đến R8, đoạn mã nguồn OTcl cho ta kết là: luồng truyền 750 gói 18 gói, tỉ lệ gói 2.39% Hiện tượng gói giải thích LSR3 phát cố với liên kết LSR3-LSR5 cần phát tín hiệu FIS Headend-LSR, LSR1 tín hiệu FIS khoảng thời gian trễ để di chuyển từ LSR3 LSR1 Trong thời gian trễ lưu lượng truyền đường làm việc bị mất, nhược điểm mô hình Tiếp theo ta sử dụng mã nguồn AWK để tính toán kết độ ừễ toàn trình trung bình luồng lưu lượng từ traceíỉle outmakam.tr ta kết sau: %!ấ— uliljjlm • |i& File Edit vie* search Tools Cocumeiits Help ~Ồ m s1R New Open Save Print 90 d* Est Find Replace makam.tel □ makam.txt a Ị Thong so ket qua sinh tu awt flowID: •ILowType: exp srcNode: c| destNode: startTime: stopTime: recelveđPkts: avgTputtkbps] : avgDelaytms]: 100 73? 780.8 Ids.057 I_n s, C0I21 INS Hình 3.15: Mô hình makam kết tính toán độ trễ trung bình Với tham số thu từ mã nguồn AWK ta thấy số gói nhận 732 gói so với 750 gói truyền đi, 18 gói, phù hợp với kết thuật toán để tính số gói bị mà sinh viên viết mã nguồn OTcl Kết băng thông trung bình tương đồng vậy, 780.8Kbps, lân cận xấp xỉ 0.8Mbps Kết Độ trễ toàn trình trung bình 148.057ms Tham số đo kiểm Thong lượng trung bình (kbps) Ti Lệ gói thời gian hội tụ (%) Độ trễ toàn trình trung bình (ms) Mô hình makam 780.8 kbps Mất 18 gỏi - 2.39% 148.057 ms Bảng 3.3: Kết mô mô hình Makam 3.2.6 Mô mô hình bảo vệ, khôi phục đường Haskỉn a) Kịch mô Topology mạng thiết lập hình 3.3 Trong RO R8 router thông thường Các router từ RI đế R7 router hỗ trợ MPLS Tạo nguồn lưu lượng srcl gắn vào RO, nguồn lưu lượng có tốc độ 0.8Mbps kích thước gói tin 600 byte Tương ứng với nguồn lưu lượng srcl đích lưu lượng sinkl gắn R8 • Đường TE-LSP làm việc có đối tượng Explicit Route qua [LSR1—>LSR3— >LSR5—>LSR7] thiết lập báo hiệu • Đường TE-LSP dự phòng đảo có đối tượng Explicit Route qua [LSR3— >LSR1—>TE-LSP khôi phục] thiết lập báo hiệu • Đường TE-LSP khôi phục có đối tượng Explsicit Route qua node [LSR1— >LSR2—>LSR4—>LSR6—>LSR7] thiết lập báo hiệu đồng thời với đường TE-LSP làm việc đường TE-LSP khôi phục • Khi liên kết LSR3-LSR5 gặp cố đứt đường truyền, LSR3 thực chuyển mạch lưu lượng lập lức sang đường dự phòng đảo quay trở HeadendLSR LSR1, LSR1, lưu lượng từ đường dự phòng đảo ghép trở vào đường khôi phục tính toán báo hiệu từ trước để tiếp tục đến đích node R8 b) Tiến hành mô Tiến hành mô với lịch trình sau: - Thiết lập đường TE-LSP làm việc LSP_1100 (ER=1_3_5_7) - Thiết lập đường TE-LSP khôi phục LSP 1200 (ER=1_2_4_6_7) - Thiết lập đường TE LSP dự phòng đảo LSP_1300 (ER=3 LSP_1200) - Thời điểm 0,5s: Luồng (srcl-sinkl) bắt đầu truyền từ RO tới R8 LSP 1100 - Thời điểm 2,0s: Liên kết LSR3-LSR5 gặp cố đứt đường truyền - Thời điểm 5,0s: Luồng ngưng truyền Đường lưu lượng trước thời điểm cố mô hình Haskin tương tự mô hình Makam đường làm việc cài đặt để qua node 1,3,5,7 Ta có đường đỉ lưu lượng sau thời điểm cố sử dụng mô hình Haskỉn hình 3.19 sau Hình 3.16: Mô hình Haskin - Lưu lượng chuyển mạch sang đường dự phòng đảo sau thời điểm xảy cố c) Kết mô nhận xét Để khảo sát vẽ đồ thị thông lượng nhận node R8 theo thời gian, ta sử dụng phần mềm XGraph để đọc kết từ ừaceĩile NS-2, ta đồ thị hình 3.20 Hình 3.17: Mô hình Haskỉn - Đồ thị thông lượng theo thời gian nhận R8 Ta nhận thấy toàn trình truyền lưu lượng, thông lượng nhận node R8 thay đổi xung quanh lân cận xấp xỉ khoảng 0.8Mbps, phù hợp với tốc độ truyền tải từ node RO, tương tự mô hình Makam Tại thời điểm 2,0s liên kết LSR3-LSR5 bị đứt dẫn đến sụt giảm thông lượng đột ngột đồ thị, sau khoảng thời gian, mô hình Haskin hội tụ chuyển lưu lượng lên đường TE-LSP dự phòng đảo quay trở Headend-LSR ghép lên đường khôi phục để tiếp tục truyền đến đích R8 Để khảo sát tỷ lệ gói thời gian hội tụ luồng lưu lượng từ RO đến R8, đoạn mã nguồn OTcl cho ta kết là: Luồng truyền 750 gối, gói, tỷ lệ gói 0.93% Sở dĩ Haskin cho tỷ lệ gói thấp giải thích LSR3 phát cố với liên kết LSR3-LSR5 chuyển mạch lưu lượng sang đường dự phòng đảo ngược ừở Headend-LSR giảm thiểu tối đa tỷ lệ gói Đây ưu điểm mô hình Haskin so với mô hình Makam khỉ khắc phục nhược điểm gói Tuy nhiên đánh đổi cho điều gia tăng thời gian trễ toàn trình trung bình lưu lượng Tiếp theo ta sử dụng mã nguồn AWK để tính toán kết độ trễ toàn trình trung bình luồng lưu lượng từ ữacefile outhaskin.tr ta kết sau: Hình 3.18: Mô hình haskin kết độ trễ toàn trình trung bình Với tham số thu từ mã nguồn AWK ta thấy số gói nhận 743 gói so với 750 gói truyền đi, gối, phù hợp với kết thuật toán để tính số gói bị mà sinh viên viết mã nguồn OTcl Kết băng thông trung bình tương đồng vậy, 792.533Kbps, lân cận xấp xỉ 0.8Mbps Kết độ trễ toàn trình trung bình 192.539ms Sở dĩ Haskỉn cho độ trễ cao lưu lượng phải chặng dài bao gồm phần đường làm việc từ Headend-LSR điểm gặp cố, đường dự phòng đảo, đường khôi phục Với so sánh nhanh băng thông trung bình mô hình Haskin xấp xỉ mô hình Makam (780.8kbps), nhiên thấy độ trễ trung bình mô hình Haskỉn cao, cao mô hình Makam nhiều (148.057ms) Tổng hợp kết thu trình mô mô hình bảo vệ, khôi phục đường Haskin ta có bảng tham sổ đo kiểm đối vói mô hình bảo vệ, khôi phục đường bảng 3.4: Tham số kiểm Mô hình Haskin Tkỏng lượng trung bình (kbps) 792.533kbps Tỉ lệ mắt gói thời gian hội tụ (%) Mắt gói - 0,93% Độ trễ toàn trình trung bỉnh (ms) 192.539 ms Bảng 3.4: Kết mô mô hình haskin 3.3 Phân tích đánh giá kết mô tồng họp đối vổi mô hình bảo vệ khôi phục đường Sau khỉ tổng hợp tất kết thu thập ừong trình mô mô hình bảo vệ, khôi phục đường ừong MPLS-TE bao gồm mô hình Makam, Haskỉn, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic, Simple-Static ta thiết lập bảng tổng hợp tham số đo kiểm nhằm phân tích đánh giá hiệu mô hình Ta có bảng thống kê tham số sau: Thông lượng trung bình [kbps] Tỷ lệ gói thời gian hội tụ [gói,%] Độ trễ toàn trình trung bình [ms] IVIÕ hình bão vê, kliôỉ phục Makam Mas kin Thông lirợng trung bình (kbps) Static-Static Độ trễ toàn trình trung binli (ms) 780.8 s gói, 2.3 9% 148.057 792.533 gói, o.939-0 192.539 s h o rt es t -Dy na noic 759.467 Simple-Dynamic TỶ lệ mốt gól thòi gian liôi tu 38 gói, 5.069-0 166.212 759.467 gói 5.069-Ò 169.314 792.533 gói, 0-939-3 169.793 Bảng 3.7: Bảng thống kê tham số mô Với nhận xét nhanh kết mô tổng hợp, ta nhận thấy mô hình bảo vệ, khôi phục đường Simple-Static mang lại giá trị tham số tối ưu so với tất mô hình lại Nhưng tiếp sau ta đỉ vào phân tích, đánh giá chi tiết tham số đo kiểm tảng hợp trước đưa giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục đường tối ưu cuối a) tham số thông lượng trung bình Ta có biểu đồ tồng hợp thông lượng trung bình đặc tả hình 3.28 Ta nhận thấy toàn trình truyền lưu lượng, thông lượng nhận node R8 thay đổi xung quanh lân cận xấp xỉ khoảng 800kbps (0.8Mbps) ừong tất mô hình Makam, Haskin, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic, Simple-Static Điều phù hợp với tốc độ truyền tải cài đặt node RO (0.8Mbps) giả thiết Hình 3.28: Biểu đồ tổng hợp thông lượng trung bình Các mô hình có tính chất chuyển mạch bảo vệ Makam Haskin cho thông lượng truyền tải trung bình cao nhất, mô hình có tính chất tái định tuyến Shortest-Dynamic Simple-Dynamic cho thông lượng truyền tải trung bình thấp chút Giải thích cho điều với mô hình có tính chất tái định tuyến, cần khoảng thời gian hội tụ đáng kể để tính toán thiết lập đường TE-LSP mới, nên xảy tình trạng gói dẫn đến số lượng gói tin đến đích giảm thiểu lượng băng thông trung bình theo mà giảm xuống Nhìn chung thông lượng trung bình mô hình đạt xấp xỉ giá trị truyền tải node RO b) tham số tỉ lệ gói tin thòi gian hội tụ Tỷ lệ gói thời gian hội tụ mô hình bảo vệ, khôi phục đường phản ánh độ dài thời gian hội tụ mô hình Thời gian hội tụ dài số lượng gói tin bị hủy không tìm đường dẫn TE-LSP khả dụng lớn dẫn đến tỷ lệ gói cao Ta nhận thấy tham số thông lượng trung bình trường hợp sử dụng mô hình bảo vệ, khôi phục đường có giá trị tương đồng tham số tỷ lệ gói thời gian hội tụ mô hình bảo vệ có sai khác lớn Mô hình Haskin Simple-Static có tỷ lệ gói thấp (đều 0.93%), mô hình Makam cho tỷ lệ gói cao (2.39%), mô hình Shortest-Dynamic Simple-Dynamic cho tỷ lệ gói cao (5.06%) TỶ LỆ MẤT GÓI TIN TRONG THỜI GIAN HỘI TỤ Hình 3.29: Biểu đồ tổng hợp tỷ lệ gói thời gian hội tụ Trước hết mô hình Haskin, mô hình cho tỷ lệ gói thấp lẽ node phát cố liên kết chuyển mạch luồng lưu lượng đường làm việc (đang bị lỗi) sang đường dự phòng đảo ngược trở Headend-LSR giảm thiểu tối đa tỷ lệ gói Đây ưu điểm mô hình Haskin so với mô hình Makam, khắc phục nhược điểm gói mô hình Với mô hình Makam, tín hiệu FIS càn tiêu tốn khoảng thời gian để lan truyền từ node phát cố tới node Headend-LSR, khoảng thời gian lưu lượng đường làm việc (đang bị lỗi) bị mát Do node phát cố xa node Headend-LSR tỷ lệ gói mô hình Makam cao Mô hình Simple-Static có tính chất chuyển mạch bảo vệ mô hình Makam Haskin, nhiên khắc phục hai nhược điểm mô hình này, nhược điểm gói mô hình Makam nhược điểm độ trễ toàn trình trung bình (ta xét sau đây) Mô hình Simple-Static tính toán thiết lập trước tài nguyên dự phòng mô hình Haskin nên xảy cố node khoảng thời gian vô nhỏ, thực chuyển mạch lưu lượng sang tài nguyên dự phòng, từ Simple-Static đạt tỷ lệ gói thấp giống mô hình Haskin (đều gói) Mô hình Simple-Static cho phép sửa chữa cục node phát lỗi, nên không cần tiêu tốn khoảng thời gian lan truyền tín hiệu FIS Headend-LSR mô hình Makam Các mô hình Shortest-Dynamic Simple-Dynamic cho tỷ lệ gói cao lẽ chúng có tính chất tái định tuyến, node phát cố liên kết tiến hành tính toán thiết lập đường khôi phục, trình hội tụ tiêu tốn khoảng thời gian tưomg đối dài, thời gian lưu lượng đường làm việc (đang bị lỗi) bị mát c) tham số độ trễ toàn trình trung bình Đối với tất mô hình bảo vệ, khôi phục đường, khó để so sánh tiêu chí độ trễ trung bình gói tin vấn đề phụ thuộc vào dạng Topology cụ thể cách thức xếp tổ chức tài nguyên dự phòng Ta có kết tổng họp độ trễ toàn trình trung bình hình 3.28 Với kết ta nhận thấy: - Nhìn chung mô hình có tham số độ trễ toàn trình trung bình nằm khoảng 148ms^l69ms (mô hình Makam, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic, Simple-Static) - Riêng mô hình Haskin có tham số độ trễ toàn trình trung bình mức cao nhất, vào khoảng 193ms, cao hom nhiều so với tham số loại tất mô hình lại Mô hình dự phòng đảo Haskin cho độ trễ toàn trình trung bình cao (192.539 ms) tất mô hình bảo vệ, khôi phục đường, lưu lượng truyền chặng dài sau thời điểm gặp cố, chặng bao gồm: phần đường làm việc từ Headend-LSR điểm gặp cố, đường dự phòng đảo, đường khôi phục Với đường dài vậy, độ trễ trung bình gói tin tăng lên đáng kể 88 Hình 3.30: Biểu đồ tổng hợp độ trễ toàn trình trung bình 3.3.1 Một sổ giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ khôi phục đường Để đưa nhận định lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục đường tối ưu tất trường hợp điều khó khăn, mô hình có ưu điểm, nhược điểm, mạnh riêng thích hợp điều kiện hoàn cảnh khác Sinh viên cố gắng đưa số giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục đường tối ưu tình sau đây: • Mô hình Makam, mô hình có ưu điểm cần đường khôi phục dự phòng cho nhóm đường làm việc, có nhược điểm tài nguyên dự phòng phải thiết lập trước, hom nhược điểm xảy tình trạng gói, tỷ lệ gói cao hay thấp phụ thuộc vào khoảng cách node phát lỗi node nguồn Do mô hình Makam không thích hợp việc bảo vệ, khôi phục TE-LSP truyền tải lưu lượng dịch vụ có tính chất nhạy cảm với gói dịch vụ hoạt động UDP, dịch vụ Voice/Video over IP/MPLS, Trên thực tế, mô hình Makam sử dụng trường hợp dịch vụ kể trên, điều thiết yếu cần phải đảm bảo cho tin FIS không nhiều thời gian để trở Headend-LSR trường hợp có lỗi xảy Nhìn chung mô hình Makam thích hợp với dịch vụ có khả sửa chữa lỗi gói dịch vụ hoạt động TCP • Mô hình Haskỉn, mô hình có ưu điểm khắc phục nhược điểm gói, qua lý thuyết mô thấy tỷ lệ gói Haskin vô thấp Tuy nhiên khối lượng tài nguyên dự phòng phải thiết lập trước nhiều (phát sinh đường dự phòng đảo) dẫn đến tốn tài nguyên Nhược điểm lớn mô hình Haskin độ trễ toàn trình trung bình cao lưu lượng phải chặng dài, chí gây lãng phí tài nguyên đưa thêm khái niệm đường dự phòng đảo Do mô hình Haskin không thích hợp việc bảo vệ, khôi phục TE-LSP truyền tải lưu lượng dịch vụ có tính chất nhạy cảm với trễ dịch vụ Voice/Video over IP, dịch vụ tưomg tác Interactive, Streamming, Mô hình Haskin thích họp việc bảo vệ, khôi phục TE-LSP truyền tải lưu lượng Data thông thường hoạt động TCP/UDP KÉT LUẬN • Với ưu điểm vượt trội, MPLS xem công nghệ đầy hứa hẹn mạng viễn thông hệ NGN Hiện nay, MPLS giải pháp hàng đầu để giải nhiều vấn đề mạng như: tốc độ, khả mở rộng, quản lý QoS điều khiển lưu lượng Với vấn đề mạng MPLS, khuôn khổ đồ án thực thiện số phần nhiều hạn chế, cụ thể sau: Kết đạt Nắm vững kiến thức công nghệ MPLS Mô khảo sát thành công thuật toán điều khiển lưu lượng, kỹ thuật bảo vệ khôi phục đường MPLS - TE Khảo sát, phân tích định lượng nhằm đánh giá hiệu mô hình với số tiêu chí đánh : s Thông lượng theo thời gian ■S Tỉ lệ gói tin thời gian hội tụ s Độ trễ toàn trình trung bình gói tin •S Độ chiếm dụng tài nguyên bảo vệ khôi phục - Đề xuất số giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ khôi phục đường tối ưu toàn diện tình yêu cầu bảo vệ đường truyền tải lưu lượng có tính chất định Điểm hạn chế - Một số khái niệm, thuật ngữ dịch mang tính chủ quan cá nhân - Chưa đề cập nhiều đến quản lý QoS MPLS - Chưa đề cập nhiều đến ứng dụng MPLS mạng riêng ảo VPN - Chưa can thiệp cách đầy đủ vào mô - đun hỗ trợ mô MPLS phần mềm NS2, mô - đun hoạt động chưa thật ổn định, kết mô đánh giá có độ tin cậy tương đối Hướng phát triển đề tài - Nghiên cứu mô mô hình bảo vệ, khôi phục đường Hundessa, mô hình mà sinh viên chưa thể thực mô hoàn thiện mô hình mô khảo sát - Nghiên cứu, mô khảo sát mô hình bảo vệ, khôi phục đường dựa giao thức RSVP-TE thay CR-LDP đồ án thực Mặc dù giao thức CR-LDP có nhiều ưu điểm hom giao thức RSVP-TE giao thức RSVP-TE ngày sử dụng nhiều hom hệ thống triển khai thực tế - Nghiên cứu, phát triển mô hình bảo vệ, khôi phục đường với hiệu tốt hom mô hình bảo vệ, khôi phục sẵn có Một lần nữa, em xin gửi lời cảm om chân thành đến cô giáo hướng dẫn đồ án, Th.s Ngô Thị Vinh , cô tận tình định hướng phưomg pháp tiếp cận, nghiên cứu khoa học, hướng dẫn vấn đề chuyên môn cho em không với đồ án tốt nghiệp lần mà suốt năm tháng em học tập trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Và Truyền Thông - Đại Học Thái Nguyên Em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giáo môn Công Nghệ Truyền Thông, thày cô dìu dắt em ngày tháng học trường thực tập làm đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Trần Công Hùng, Chuyển Mạch Nhãn Đa Giao Thức MPLS, NXB Bưu Điện TPHCM [ 2] http://cisco.com [3] http://ciscopress.com [3] http://nsnam.isi.edu/nsnam/ [4] http://vnpt.com.vn [5] Uyless Black, “MPLS & Label Switching Networks”, Prentice Hall PTR, nd Edition, 2002 [6] Eric Osborne, Ajay Simha, “Traffic Engineering with MPLS”, Cisco Press, 2003 [7] Jeffrey Bannister, Paul Mather and Sebastian Coope, “Convergence Technologies for 3G Network - IP, UMTS, EGPRS, ATM”, John Wiley & Son, Ltd, 2004 [8] ETF, “RFC 3031 - Multiprotocol Label Switching Architecture” NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN [...]... Khi triển khai kỹ thuật lưu lượng trong mạng, có hai phương thức triển khai tập trung vào hai mục tiêu như sau: - Kỹ thuật lưu lượng hướng lưu lượng (Traffic-Oriented) Kỹ thuật lưu lượng hướng tài nguyên (Resource-Oriented) Kỹ thuật lưu lượng hướng lưu lượng bao gồm một loạt các phương thức giải quyết những vấn đề nảy sinh từ yêu cầu đáp ứng chất lượng dịch vụ QoS cho từng loại lưu lượng cụ thể như... mất gói Kỹ thuật lưu lượng hướng lưu lượng chủ yếu tối ưu hóa hoạt động của mạng trong điều kiện có xảy ra tắc nghẽn cục bộ và tạm thời trong mạng hay nói cách khác là xử lý trong quá trình bùng nổ lưu lượng và tắc nghẽn với thời gian ngắn Kỹ thuật lưu lượng hướng lưu lượng đã được triển khai và phát triển mạnh mẽ trong các mạng IP truyền thống nên các phương thức trên thường được gọi là các kỹ thuật. .. MPLS 2.1 Tổng quan về kỹ thuật lira lượng 2.1.1 Khái niệm kỹ thuật lưu lượng Kỹ thuật lưu lượng là quá trình điều khiển cách thức các luồng lưu lượng đi qua mạng nhằm tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và hiệu năng của các liên kết trong mạng Kỹ thuật lưu lượng tiến hành đo lường, mô hình hóa, đặc trưng hóa các tham số cụ thể của các nguồn tài nguyên trong mạng từ đó điều khiển lưu lượng nhằm sử dụng... chuyển mạch nhãn MPLS, mang nhiều ưu điểm vượt trội so với kỹ thuật lưu lượng truyền thống tại lớp liên kết dữ liệu hay tại lóp mạng Trong miền chuyển mạch MPLS được triển khai kỹ thuật lưu lượng MPLS- TE, các LER/LSR định tuyến/chuyển mạch theo chuyển mạch nhãn MPLS với ứng dụng kỹ thuật lưu lượng MPLS- TE với mục tiêu điều khiển đường dẫn lưu lượng phù họp với thuộc tính của luồng lưu lượng MPLS- TE sử... trong điều kiện bừng nổ lưu lượng thường xuyên xảy ra thì kỹ thuật này không thể giải quyết triệt để vấn đề tắc nghẽn Kỹ thuật lưu lượng hướng tài nguyên là giải pháp cho vấn đề tắc nghẽn kéo dài hay thường xuyên xảy ra tại một khu vực nào đó trong mạng trong khi các khu vực khác hoạt động dưới hiệu năng khả dụng 2.1.3 Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS Kỹ thuật lưu lượng MPLS- TE là một trong những ứng dụng... bình, Trong đó băng thông là một tài nguyên cốt yếu của mạng, do đó chức năng trọng tâm của kỹ thuật lưu lượng hướng tài nguyên là quản lý và đưa ra các phưomg thức điều khiển lưu lượng để sử dụng hiệu quả tài nguyên này 2.1.2 Bài toán tắc nghẽn và kỹ thuật lưu lượng Tắc nghẽn là tình huống xảy ra trong mạng khi khả năng truyền tải lưu lượng của mạng không đáp ứng được nhu cầu truyền tải lưu lượng. .. tính toán và thiết lập đường ràng buộc Như trên hình 2.2, các bộ định tuyến trong miền MPLS- TE trao đổi thông tin ràng buộc về liên kết, sau đó PE1 tùy vào thuộc tính ràng buộc yêu càu của lưu lượng từ CE1 và CE2 mà xây dựng CR-LSP 1 và CR-LSP 2 là các LSP ràng buộc, sau đó chọn lựa đường đi phù họp nhất cho các luồng lưu lượng Hình 2.2: Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS 2.2 Kỹ thuật lưu lượng MPLS- TE 2.2.1... hướng sau: • Tăng cường dung lượng, tốc độ vật lý của các liên kết, mở rộng năng lực xử lý của các node trên mạng, hoặc ứng dụng các phưomg thức của kỹ thuật lưu lượng hướng lưu lượng (Traffic-Oriented) • Sử dụng kỹ thuật lưu lượng hướng tài nguyên (Resource-Oriented) để điều chỉnh các ánh xạ giữa lưu lượng và tài nguyên trong mạng từ đó cấp phát các tài nguyên sao cho tối ưu và hiệu quả cao Ta trở lại... hướng lưu lượng có thể được triển khai để giảm thiểu khối dung lượng bị hủy nhỏ hơn 40Mbps có phép hủy gói tin có lựa chọn bằng các phương thức hàng đợi, các phương thức giảm thiểu nghẽn, các phương thức điều chỉnh lưu lượng, và các phương thức phân mảnh/chèn Với điều kiện bùng nổ lưu lượng tạm thời, kỹ thuật lưu lượng hướng lưu lượng hoàn toàn có thể trở thành một giải pháp họp lý cho mạng, tuy nhiên trong. .. truyền tải lưu lượng của miền chuyển mạch gói MPLS đối với lưu lượng 2 chiều đi từ node A tới node B ở bên ngoài miền MPLS như trên hình 1.7 Hình 1.7: Truyền tải lưu lượng trong miền chuyển mạch nhãn MPLS 1 Quá trình thiết lập LSP xác định đường dẫn để truyền lưu lượng từ bộ định tuyến RI tới bộ định tuyến R4 đi theo đường R1-R2-R3-R4 2 Quá trình thiết lập LSP xác định đường dẫn để truyền lưu lượng từ ... trợ kĩ thuật lưu lượng CHƯƠNG II: KỸ THUẬT Lưu LƯƠNG TRONG MPLS 2.1 Tổng quan kỹ thuật lira lượng 2.1.1 Khái niệm kỹ thuật lưu lượng Kỹ thuật lưu lượng trình điều khiển cách thức luồng lưu lượng. .. kế lưu lượng Giá trị trọng số lưu lượng thường sử dụng mạng có hỗn họp nguồn lưu lượng IP truyền thống nguồn lưu lượng chuyển mạch nhãn MPLS, kỹ thuật lưu lượng MPLS- TE lúc đóng vai trò dẫn lưu. .. 2.1.3 Kỹ thuật lưu lượng MPLS Kỹ thuật lưu lượng MPLS- TE ứng dụng nâng cao chuyển mạch nhãn MPLS, mang nhiều ưu điểm vượt trội so với kỹ thuật lưu lượng truyền thống lớp liên kết liệu hay lóp mạng