Nghiên cứu về cấu trúc và kỹ thuật trong MPLS

Nghiên cứu về cấu trúc và kỹ thuật trong MPLS

GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Trước tiên em xin cám ơn thầy cô khoa Điện tử Viễn Thông tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đồ án Đặc biệt em xin cảm ơn cô Phạm Hồng Liên tận tình hướng dẫn giải đáp thắc mắc để em nghiên cứu hoàn thành đồ án Đây đồ án quan trọng chúng em bước chuẩn bị tốt cho luận văn chúng em sau Trong đồ án điều chưa chưa hoàn thiện, mong cô nhận xét đánh giá để em hoàn thành tốt cho luận văn sau Trang GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Trên giới nay, TCP/IP ATM hai giao thức sử dụng phổ biến Tuy nhiên người ta thấy tồn tại, yếu điểm hai mô hình mà thực tế khắc phục Sự phát triển ATM trước thành tựu quan trọng trọng công nghệ truyền thông ngày ATM trở nên lỗi thời không đáp ứng dịch vụ đa dạng Hầu hết dịch vụ quan trọng triển khai TCP/IP TCP/IP phát triển mạnh năm cuối thập kỷ 90, giao thức mạng thông minh linh hoạt, đáp ứng hầu hết dịch vụ trước Tuy nhiên vấn đề khả mở rộng, điều khiển lưu lượng QoS mạng TCP/IP không đáp ứng nhu cầu người sử dụng TCP/IP có nhiều trở ngại việc phân tách khách hàng bảo mật ứng dụng VPN Nguyên nhân xuất phát từ cách thức chuyển mạch tảng địa IP Số điểm mạng lớn, thiết bị phải xây dựng bảng định tuyến dài làm tăng trình xử lý Xuất phát từ nguyên nhân đó, người ta nghĩ đến việc chuyển mạch không dựa tảng IP mà dựa vào nhãn Ý tưởng thông minh nhóm nhà phân tích IETF phát triển thành công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức, gọi tắt MPLS (Multi Protocol Label Switching) MPLS phát triển tảng ATM TCP/IP, giao thức cầu nối hai công nghệ MPLS thích ứng với nhiều giao thức mạng khác nhau, điều mang lại nhiều lợi ích cho nhà cung cấp dịch vụ người sử dụng MPLS đáp ứng tốt yêu cầu QoS, điều khiển lưu lượng VPN Lưu lượng truyền MPLS có tính bảo mật, chất lượng dịch vụ cao nhiều so với ATM TCP/IP Vậy công nghệ MPLS triển khai nào, cấu trúc ứng dụng Việt Nam gặp thuận lợi, khó khăn gì? Em nghiên cứu cấu trúc kỹ thuật MPLS, tìm hiểu tính khả thi MPLS thị trường Việt Nam.Em kính mong quý thầy cô nhận xét đánh giá để chúng em hoàn thiện đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn Trang GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ TCP/IP VÀ ATM .6 1.1 Mô hình TCP/IP: 1.1.1 Các khái niệm mạng IP 1.1.1.1 Phương thức truyền liệu mạng IP: 1.1.1.2 Chọn đường cho gói liệu mạng IP: 1.1.1.3 Định tuyến 1.1.1.4 Các hành động trình định tuyến: 1.1.2 Các nhược điểm TCP/IP: 1.2 Mô hình ATM: 11 1.2.1 Các thiết bị ATM môi trường mạng: 11 1.2.1.1 Định dạng tế bào ATM: 12 1.2.1.2 Các thiết bị mạng ATM 12 1.2.1.3 Các dịch vụ mạng ATM: 12 1.2.1.3 Các nhược điểm ATM: 13 2.1 So sánh chuyển mạch mạng IP truyền thống mạng MPLS: 15 2.1.1 Chuyển mạch mạng IP: 15 2.1.2 Chuyển mạch mạng MPLS: 15 2.2 Các thuật ngữ khái niệm MPLS: 17 2.2.1 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC): 17 2.2.2 Router chuyển mạch nhãn MPLS (MPLS LSR): 17 2.2.3 Router biên chuyển mạch nhãn MPLS (E-LSR): 17 2.2.4 Đường dẫn mạch MPLS (LSP) 18 2.2.5 Upstream, downstream 18 2.2.6 Nhãn MPLS 19 2.2.7 Ngăn xếp nhãn 20 2.3 Thành phần cấu trúc MPLS: 21 2.3.1 Các phương pháp chuyển mạch MPLS: 21 2.3.1.1 Kỹ thuật chuyển mạch thông thường: 21 2.3.1.2 Kỹ thuật chuyển mạch CEF: 23 2.3.2 Mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu: 24 2.3.3 Phân loại nhãn sử dụng MPLS: 26 2.3.4 Hoạt động LSR E-LSR (LER) mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu: 28 2.3.4.1 Thành phần chức LSR: 29 2.3.4.2 Thành phần chức LER: 30 2.4 Hoạt động MPLS: 32 2.4.1 Quá trình hình thành sở liệu: 32 2.4.1.1 Quá trình hình thành bảng định tuyến: 32 2.4.1.2 Gán nhãn Local cho desIP tương ứng: 33 2.4.1.3 Thiết lập bảng LIB LFIB: 34 2.4.1.4 Quảng bá nhãn nội bộ-local cho toàn mạng: 34 2.4.1.5 Cập nhật thông tin quảng bá: 35 2.4.1.6 PHP: 37 2.4.1.7 Xử lý thông tin quảng bá: 38 2.4.1.8 Hình thành bảng LFIB toàn mạng: 40 2.4.1.9 Hội tụ gói tin qua mạng MPLS: 41 2.5 Tóm tắt 41 Trang GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ MPLS VPN .43 3.1 Tổng quan VPN: 43 3.1.1 Giới thiệu chung VPN 43 3.1.2 Phân loại mô hình VPN 44 3.1.2.1 Overlay VPN: 44 3.1.2.2 Mô hình Peer-to-peer VPN: 45 3.1.3 Các ưu nhược điểm mô hình VPN 47 3.1.3.1 Mô hình Overlay VPN: 47 3.1.3.2 Mô hình Peer-to-peer VPN: 47 3.2 MPLS VPN 48 3.2.1 Các khái niệm thuật ngữ MPLS VPN 49 3.2.2 Mô hình định tuyến MPLS VPN 49 3.2.3 Các kỹ thuật MPLS VPN 51 3.2.3.1 Cấu trúc PE router 51 3.2.3.2 Bảng chuyển tiếp ảo VRF (Virtual Routing Forwarding): 52 3.2.3.3 Kỹ thuật phân biệt tuyến mạng core: 53 3.2.3.3 Số nhận dạng đường (RD): 55 3.2.3.4 Số phân biệt đường (RT) 57 3.2.3.5 Hoạt động giao thức MP - BGP 58 3.2.4 Hoạt động mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu MPLS VPN 59 3.2.4.1 Mặt phẳng điều khiển: 59 3.2.4.2 Mặt phẳng liệu: 61 3.3 Quá trình xử lý thông tin định tuyến đầu cuối MPLS-VPN: 62 3.4 MPLS-VPN trình chuyển gói liệu: 63 CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 66 4.1 Các khái niệm điều khiển lưu lượng: 66 4.1.1 Kỹ thuật hàng đợi 66 4.1.1.1 FIFO 66 4.1.1.2 PQ 67 4.1.1.3 FQ 68 4.1.1.4 WRR 70 4.1.1.5 WFQ (Weighted Fair Queuing) 71 4.1.1.6 WFQ (Class Based) 73 4.1.2 Trung kế lưu lượng 74 4.1.3 Giải thuật thùng rò thùng Token 75 4.1.3.1 Mô hình thùng rò 75 4.1.3.2 Mô hình thùng Token 75 4.2 Động lực phát triển MPLS TE: 76 4.3 Thiết lập kênh truyền dẫn sử dụng MPLS-TE: 80 4.3.2 Quảng bá thông tin sử dụng giao thức IGP mở rộng: 81 4.3.3 Tính toán đường dẫn sử dụng CSPF: 84 4.3.4 Thiết lập đường dẫn sử dụng CR-LDP & RSVP-TE: 86 4.3.4.1.CR-LDP: 86 4.3.4.2 RSVP-TE 90 4.4 Sử dụng đường dẫn TE: 94 4.5 Các thuật toán định tuyến nâng cao MPLS ///////// bỏ///////// 97 Trang GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên 4.5.1.Yêu cầu sử dụng thuật toán định tuyến mới: 97 4.5.2 Định tuyến dựa QoS 98 4.5.2.1 Phân loại thuật toán QoS: 99 4.5.3 Định tuyến dựa lưu lượng 101 4.5.4 Dựa thông tin mạng 101 4.5.4.1 Thuật toán định tuyến với điểm giao tối thiểu MIRA (Minimum Interference Routing Algorithm) 101 4.5.4.2 Thuật toán định tuyến động trực tuyến DORA (Dynamic On line Routing Algorithm) 103 4.5.5 Định tuyến dựa thông tin mô tả PBR (Profile Based Routing) 104 4.6 Bảo vệ khôi phục: 104 4.6.1 Phát lỗi 105 4.6.2 Bảo vệ phục hồi 105 4.6.3 MPLS Recovery 106 4.6.3.1 Phân loại chế khôi phục bảo vệ 107 4.6.3.1.1 Bảo vệ toàn cục bảo vệ cục 107 4.6.3.1.2 Tái định tuyến bảo vệ chuyển mạch bảo vệ 107 4.6.3.1.3 Mô hình MAKAM (Bảo vệ toàn cục) 107 4.6.3.1.4 Mô hình Haskin (Reverse Backup): 108 4.6.3.1.5 Mô hình Hundessa 109 4.6.3.1.6 Mô hình Simple Dynamic 109 4.6.3.1.7 Mô hình Shortest Dynamic 110 5.1 Triển khai dịch vụ mạng riêng ảo VPN/MPLS VDC 114 5.2 Ứng dụng MPLS mạng NGN: 115 5.3 Những vấn đề cần giải triển khai MPLS Việt Nam 121 KẾT LUẬN 123 Trang GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ TCP/IP VÀ ATM Trước MPLS đời, TCP/IP ATM công nghệ tân tiến đáp ứng hầu hết nhu cầu dịch vụ viễn thông Cuối thập niên 90 đầu năm 2000 bùng nổ ATM TCP/IP ứng dụng truyền liệu Nhưng ngày nay, với phát triển xã hội, nhu cầu thông tin ngày tăng người ta phát minh nhiều loại hình dịch vụ mới, công nghệ cũ dường không đáp ứng yêu cầu Chương giới thiệu chung mô hình TCP/IP ATM, phân tích ưu nhược điểm đời MPLS 1.1 Mô hình TCP/IP: 1.1.1 Các khái niệm mạng IP TCP/IP giao thức đựợc phát triển Cục dự án nghiên cứu cấp cao (ARPA) Quốc phòng Mỹ Trước đây, TCP/IP giao thức chạy môi trường hệ điều hành UNIX dùng chuẩn Ethernet Khi máy tính cá nhân đời, TCP/IP chay môi trường máy tính cá nhân với hệ điều hành DOS trạm làm việc chạy hệ điều hành UNIX Hiện TCP/IP sử dụng phổ biến mạng Internet TCP/IP đời trước chuẩn OSI Hai mô hình không hoàn toàn trùng khớp có tương thích định Sự tương quan mô hình TCP/IP mô hình OSI hình sau: Trang GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên TCP/IP OSI Úng dụng Ứng dụng dịch vụ Trình diễn Phiên TCP Giao vận UDP IP IP Liên kết vật lý Liên kết vật lý Hình 1.1 Sự tương ứng TCP/IP OSI 1.1.1.1 Phương thức truyền liệu mạng IP: Dữ liệu mạng IP không truyền liên tục mà phân thành gói, hay gọi datagram Mỗi datagram có hai phần header data Header chứa địa nguồn, đích càc thông số khác để giúp cho packet đến đích Các thông số lại giúp hạn chế lỗi xảy packet đến đích thời gian sống (time to live), kiểm tra lỗi (checksum), cờ báo, độ dài tổng cộng của datagram… VER IHL Type of service Identification Total length Flags Fragment offset Time to live Protocol Header checksum Source address Destination address Options-padding Data Hình 1.1 Cấu trúc datagram Khi gửi datagram đường truyền vật lý, datagram phải đóng gói lại dạng frame đường truyền vật lý không xác định frame Trang GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Toàn datagram nằm vùng liệu frame Đường truyền vật lý xử lý frame dựa vào địa MAC giao thức lớp hai Tuy nhiên loại mạng, người ta qui định độ dài tối đa frame, gọi MTU (maximun transfer unit) Kích thước frame phải nhỏ kích thức MTU Khi frame có kích thước lớn MTU, phải phân đoạn, đoạn có kích thước nhỏ MTU mạng Quá trình phân đoạn thực Gateway mạng có kích thức MTU khác đường truyền liệu Các đoạn sau phân chia gồm hai thành phần: phần header data Các phân đoạn chuyển tới đích Trạm cuối dựa vào thông số flag fragment offset để thiết lập lại liệu ban đầu 1.1.1.2 Chọn đường cho gói liệu mạng IP: Địa IP số nhận biết trạm mạng Các gói xác định đích đến dựa vào địa IP Trên giới hiên sử dụng IPv4 Đó chuỗi số nhị phân dài 32 bit, chia thành bốn Octet Để đơn giản người ta biểu diễn Octec dạng thập phân Độ lớn Octec chạy từ đến 255, địa IP lấp đầy số vào chuỗi nhị phân 32 bit Để thuận tiện cho việc quản lý sử dụng, người ta chia địa IP thành lớp sau: Lớp A: dãy địa với Octec đầu có dạng 0xxxxxxx,cho phép định danh 126 mạng,với tối đa 16 triệu host mạng Lớp B: dãy địa với Octec đầu có dạng 10xxxxxx, cho phép định danh 16384 mạng với tối đa 65534 host mạng Lớp C: dãy địa với Octec đầu có dạng 110xxxxx,cho phép định danh khoảng triệu mạng , mạng tối đa 254 host Lớp D : địa lại ,được dùng cho multicast broadcast (gửi thông tin đến nhiều host) Lớp A Net ID Host ID Lớp B Net ID Host ID Trang GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Lớp C 1 Net ID Host ID Hình 1.2 Phân lớp địa IP 1.1.1.3 Định tuyến Định tuyến phương thức dịch chuyển thông tin liên mạng,từ nguồn đến đích Nó chức thực tầng mạng Chức cho phép định tuyến đánh giá đường sẵn có tới đích dựa vào topo mạng Topo mạng người quản trị thiết lập thu thập thông qua giao thức định tuyến Topo mạng mà router học ghi vào bảng định tuyến Bảng định tuyến chứa thông tin tìm đường mà router dựa vào để phân phát gói tin đến đích cuối 1.1.1.4 Các hành động trình định tuyến: Xác định đường đi: chọn đường tốt đến đích theo tiêu chí (cost, chiều dài đường ) dựa vào bảng định tuyến Khi có đường tốt từ bảng định tuyến, bước gắn với đường cho định tuyến biết phải gởi gói tin đâu Chuyển mạch: cho phép định tuyến gởi gói tin từ cổng vào đến cổng tương ứng với đường tối ưu chọn 1.1.2 Các nhược điểm TCP/IP: Do tính chất chuyển mạch lớp 3, trình định tuyến router thường chậm switch Quá trình định tuyến thực tất router mà qua Trang GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Hình 1.4 Định tuyến IP Do phức tạp tính toán định tuyến gói tin IP router mà tốc độ hội tụ chậm, với phương thức giúp mô hình TCP/IP hoạt động chống lặp vòng (split horizon, spoison reverse v.v…), hay thủ thuật điều khiển lưu lượng giúp mạng hoạt động có hiệu Nhưng đồng thời chúng giới hạn kích cỡ mạng sử dụng định tuyến IP Khi sử dụng kết nối qua mạng WAN, ta sử dụng TCP/IP tốc độ hội tụ chậm với việc header IP lớn qua mạng đường dài làm tốn băng thông Mặc dù kỹ thuật TE (traffic engineering), Diffserv sử dụng IP giúp mô hình hoạt động tốt cung ứng đa dịch vụ việc sử dụng kỹ thuật mạng TCP/IP phức tạp hiệu chưa cao Do đó, yêu cầu đặt cần giao thức mạng WAN giúp cho việc chuyển gói tin nhanh qua WAN cung ứng đa dịch vụ chất lượng dịch vụ Và sở cho việc hình thành giao thức mạng WAN X25, FrameRelay, đặc biệt ATM Trang 10 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Hình 4.31: Cơ chế khôi phục Simple Dynamic (Link protection) Nếu nút phát lỗi đường bảo vệ dự trữ (chế độ chuyển mạch bảo vệ) khả tìm đường tới đích dựa vào giao thức định tuyến (chế độ tái định tuyến) LSR hết phiên làm việc LSR Upstream kế cận đảm nhận vai trò PSL Cơ chế giống với chế bảo vệ cho LSP “bảo vệ nút” Simple Dynamic có ưu điểm đường tái định tuyến đường ngắn tới đích (loại trừ đường bị hư) nhiên việc tính toán tái định tuyến kiểm soát tài nguyên mạng gây ảnh hưởng đến LSP khác mạng, điều tuyệt đối nên tránh trường hợp thực MPLS có hỗ trợ QoS 4.6.3.1.7 Mô hình Shortest Dynamic Cũng giống mô hình Symple Dynamic, mô hình shortest Dynamic mô hình bảo vệ cục Điều khác biệt mô hình PML phải LSR downstream kế cận với link LSR bị sai Do đường backup trường hợp gọi Bypass Tunnel Trong mô hình đường bảo vệ thường tính toán từ trước thực tế người ta sử dụng giao thức báo hiệu RSVP-TE để thiết lập đường bảo vệ Shortest Dynamic Chế độ bảo vệ dùng phương pháp khôi phục có hai loại “bảo vệ nút” “bảo vệ liên kết” Trang 110 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Hình 4.32 Cơ chế khôi phục Simple Dynamic (Node protection) Hình 4.33 Cơ chế khôi phục Shortest Dynamic (Link protection) Một điều cần lưu ý hai mô hình hai mô hình Ingress LER không nhận đuợc FIS, biết có cố mạng gửi liệu bình thường, tức phiên hoạt động LSP bị cố trì Trang 111 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Hình 4.34 Cơ chế khôi phục Shortest Dynamic (Node protection) Trang 112 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG : TRIỂN KHAI MPLS TRÊN HẠ TẦNG MẠNG VIỆT NAM Công nghệ MPLS tổ chức quốc tế IETF đưa vào năm 1997 phát triển rộng rãi toàn cầu Công nghệ MPLS VPN đưa ý tưởng khác biêt hoàn toàn so với công nghệ truyền thống, đơn giản hóa trình tạo đường hầm mạng riêng ảo chế gán nhãn gói tin thiết bị mạng nhà cung cấp Thay phải tự thiết lập, quản trị đầu tư thiết bị đắt tiền, VPN MPLS giúp cho doanh nghiệp trao trách nhiệm cho nhà cung cấp - đơn vị có đầy đủ lực, thiết bị công nghệ bảo mật tốt nhiều cho mạng doanh nghiệp Hình 5.1 Mô hình mạng MPLS VPN thực tế Theo đánh giá diễn đàn công nghệ Ovum 2005, MPLS VPN công nghệ nhiều tiềm năng, bước vào giai đoạn phát triển mạnh mẽ nhờ tính ưu việt hẳn công nghệ truyền thống Dự kiến cuối năm 2010, MPLS VPN dần thay hoàn toàn công nghệ mạng truyền thống lạc hậu tiền đề cho hệ thống mạng băng rộng - mạng hệ NGN Trang 113 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên 5.1 Triển khai dịch vụ mạng riêng ảo VPN/MPLS VDC Công nghệ MPLS VPN thức VDC đưa vào triển khai ứng dụng thử nghiệm thành công đưa vào khai thác từ năm 2003 Năm 2004, giải pháp VPN MPLS VDC dành cúp vàng CNTT IT Week 14 mở rộng khai thác khắp 64 tỉnh thành nước với thương hiệu VPN/VNN Giải pháp VPN/VNN VDC ứng dụng triển khai dựa công nghệ chuyển giao thiết bị Cisco, với mục tiêu tạo giải pháp mạng an toàn bảo mật tối ưu, độ trễ thấp thích hợp ứng dụng liệu data, voice, video Đặc biệt, hệ thống MPLS VPN VDC triển khai sử dụng cáp bể cống ngầm nên tiết kiệm nhiều chi phí triển khai Tốc độ kết nối cao từ nx64Kbps tới nxGbps Hệ thống VDC sẵn sàng cung cấp dịch vụ 23 tỉnh thành phố nước VDC cam kết chất lượng QoS năm 2007 Mô hình dịch vụ VPN/VNN MPLS VDC Hình 5.2 Mô hình MPLS VPN VDC MPLS VPN VDC sử dụng kết nối local loop - phân đoạn kết nối từ phía khách hàng tới POP MPLS VDC - qua đường kênh riêng Lease Line tốc độ cao Khác với công nghệ VPN Internet (PPTP, L2TP, VPN IPSec), chế đường hầm thiết lập hoàn toàn MPLS core VDC Mỗi kết nối VPN thiết lập đường hầm riêng biệt chế gán nhãn chuyển tiếp gói IP Trang 114 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Mỗi kết nối VPN nhân giá trị nhãn thiết bi định tuyến MPLS mạng cung cấp Do vậy, đường hầm MPLS core riêng biệt hoàn toàn Với khả che giấu địa mạng lõi, công DDoS, IP snoofing, label snoofing trở nên vô nghĩa so sánh ưu điểm công nghệ: Hình 5.3 So sánh công nghệ MPLS với công nghệ khác So sánh chi phí sử dụng Hình 5.4 So sánh chi phí sử dụng MPLS VPN tiết kiệm 50% chi phí, nhiều điểm tiết kiệm 5.2 Ứng dụng MPLS mạng NGN: Công nghệ NGN (Next Generation Network - NGN) với khả tích hợp nhiều dịch vụ giá trị gia tăng xu hướng phát triển ngành viễn thông giới Trang 115 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Khi môi trường kinh doanh ngày phức tạp mang tính cạnh tranh cao, chất lượng dịch vụ trở thành chìa khóa cho thành công nhu cầu sở hữu dịch vụ truyền thông với nhiều tiện ích không ngừng tăng lên Công nghệ NGN đời hội tụ mạng: mạng thoại, mạng không dây mạng số liệu vào kết cấu thống để hình thành mạng chung, thông minh, hiệu cho phép truy xuất toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mở đường cho hội kinh doanh phát triển, ngày thỏa mãn nhu cầu người sử dụng Mạng Thế hệ (NGN) gì? Những ứng dụng cần nhiều băng thông giáo dục truyền hình, ứng dụng truyền hình trực tuyến y học, thuyết trình trực tuyến yêu cầu mạng có khả đáp ứng mạnh để truy cập dễ dàng lúc nơi Những mạng viễn thông vậy, dựa nguyên lý chạy đa dịch vụ thông qua sở hạ tầng chung thống nhất, biết Mạng Thế hệ (NGN) Nó mạng nhất, kế thừa cho hầu hết mạng truyền thoại liệu tách biệt ngày Kiến trúc phân lớp mạng NGN phân hoạch thành phân lớp chính: Phân lớp Truyền dẫn Mạng truy nhập Phân lớp Mạng chuyển mạch trục (Backbone CORE) Phân lớp Điều khiển Dịch vụ (service & network control) Khi nói đến mạng NGN nói đến “dịch vụ” cách xây dựng mạng truyền thống trọng vào xây dựng mạng riêng lẻ, dịch vụ phải xây dựng mạng dùng riêng, ví dụ mạng thoại TDM, mạng di động, mạng truyền số liệu Chính mà tiêu chí cho mạng hội tụ để đảm bảo chi phí đầu tư thấp phải là: Trang 116 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên  Xây dựng mạng hội tụ đa dịch vụ tảng mạng nhất;  Cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo an ninh lớp 2, lớp 3, dịch vụ multimedia data với cam kết chất lượng dịch vụ SLA;  Giải pháp mở tương thích tích hợp dịch vụ;  Bảo vệ đầu tư, dễ dàng mở rộng nâng cấp mạng Ngoài dịch vụ thoại, mạng NGN cung cấp dịch vụ theo yêu cầu hội nghị truyền hình dịch vụ ứng dụng đa phương tiện khác với yêu cầu băng thông đến hàng chục Mbps cho người dùng Đặc điểm mạng NGN có khả cung cấp tất dịch vụ băng rộng theo yêu cầu với mức dịch vụ khác Ngoài ra, mạng NGN tích hợp công nghệ di động băng thông rộng, cho phép người dùng trao đổi thông tin dịch vụ băng rộng bất chấp họ sử dụng máy tính để bàn hay thiết bị hỗ trợ số cá nhân (PDA) để lướt Internet từ taxi Mạng NGN vật lý bao gồm nhiều đường truyền sợi quang, phát chuyển liệu dạng gói tin mà hỗ trợ cho nhiều dịch vụ đồng thời Các thành phần mạng NGN (như switch hay router) hoạt động với nhiều cấu hình mạng khác nhau, với nhiều giao thức khác – giống doanh nghiệp nói nhiều thứ tiếng khác đồng thời Mạng NGN công nghệ MPLS Một kỳ diệu mạng NGN phát triển nhà khai thác không yêu cầu có sẵn sở hạ tầng hay cần nâng cấp, mở rộng cấu trúc mạng sẵn có Ngày nay, MPLS (chuyển mạch nhãn đa giao thức) kỹ thuật công nhận cho mạng hội tụ Việt Nam sau có đánh giá kỹ mạng ATM mạng khác MPLS có bước phát triển dài cộng đồng IETF MPLS dẫn đầu mức linh hoạt, tính đảm bảo an toàn mà ngày chưa có công nghệ khác thỏa mãn Trang 117 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên MPLS cho phép nhà cung cấp dịch vụ tách biệt việc kiểm soát lưu thông mạng dựa yêu cầu ứng dụng MPLS có khả cho phép ứng dụng tự động yêu cầu tài nguyên mà chúng cần sử dụng hạ tầng mạng Tuy nhiên, chất lượng mạng dựa vào MPLS IP không đủ, tính thông minh cộng thêm (Intelligent Network) cần thiết để đảm bảo chất lượng, bảo mật, kế toán toán cho dịch vụ Việc kiểm soát tốt điều cần thiết cho phép nhà cung cấp dịch vụ kiểm soát lưu thông mạng Có thể nói rằng, công nghệ mạng NGN chìa khoá giải mã cho công nghệ tương lai, đáp ứng đầy đủ yêu cầu kinh doanh với đặc điểm quan trọng cấu trúc phân lớp theo chức phân tán tiềm mạng, làm cho mạng mềm hoá sử dụng rộng rãi giao diện mở đa truy nhập, đa giao thức để kiến tạo dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào nhà cung cấp thiết bị khai thác mạng Sự tiến công nghệ, sức cạnh tranh mạnh mẽ môi trường phát triển thông thoáng làm thay đổi tận gốc kinh tế truyền thông thoại, liệu dịch vụ video Một cách tương ứng, nhà cung cấp dịch vụ thay đổi mô hình kinh doanh cách mạnh mẽ, không hạ giá thành sản phẩm dịch vụ mà tạo dòng doanh thu khác biệt, mẻ Công nghệ NGN giúp nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp truyền hình cáp, nhà cung cấp dịch vụ di động,… hội tụ kiến trúc hạ tầng mạng, gia tăng thêm vào tính thông minh để cung cấp dịch vụ cao cấp NGN gia nhập thị trường công nghệ Việt Nam Việt Nam thị trường có tốc độ phát triển mạnh châu Á với số lượng khách hàng sử dụng dịch vụ băng rộng tăng ngày Tháng 12/2003, VNPT lắp đặt xong giai đoạn mạng viễn thông hệ NGN vào vận hành thành công Đây mạng hạ tầng thông tin Trang 118 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên dựa công nghệ chuyển mạch gói (packet-switch), VNPT chọn lựa để thay công nghệ chuyển mạch kênh (circuit-switch) Juniper Networks nhà cung cấp triển khai mạng NGN/MPLS cho VNPT Đây mạng sử dụng công nghệ chuyển gói MPLS với đặc tính linh hoạt, ứng dụng tiến công nghệ thông tin công nghệ truyền dẫn quang băng rộng nên tích hợp dịch vụ thoại dịch vụ truyền số liệu Song song với việc thiết lập lớp chuyển tải trục vùng, VNPT triển khai lớp truy nhập mạng NGN với Media Gateway hệ thống băng rộng công nghệ xDSL hỗ trợ kết nối ADSL SHDSL Với hạ tầng mạng xDSL này, VNPT cung cấp dịch vụ truy nhập Internet băng rộng MegaVNN nhiều tỉnh, thành phố nước Việc ứng dụng công nghệ NGN VNPT đánh dấu tiêu chuẩn cho nhà cung cấp dịch vụ khác Viễn thông Điện lực (EVN Telecom), Viettel, SPT, Công viên Phần mềm Quang Trung (QTSC), Khu Công nghệ cao Sài Gòn (SHTP) để phát triển mạng dịch vụ Lợi ích lớn từ NGN/MPLS Sự chuyển biến kiến trúc mạng này, không giới hạn nhà cung cấp dịch vụ công cộng mà doanh nghiệp/tổ chức lớn chuyển hóa Ví dụ Bộ Tài Mạng Bộ Tài hệ thống mạng phức tạp, phục vụ cho nhiều phân hệ, ban ngành Bộ, giống mạng nhà cung cấp dịch vụ viễn thông VNPT, EVN Telecom, Viettel Chính vậy, thiết kế cho mạng Bộ Tài phải tối ưu, ổn định, kiểm soát tập trung, an ninh, an toàn bảo mật, đồng thời phải có độ tương thích cao thiết bị thiết bị sẵn có Và Bộ Tài đến định ứng dụng mạng NGN thiết kế với công nghệ MPLS đại Nhu cầu Bộ Tài việc xây dựng mạng tích hợp đa dịch vụ thể tóm tắt sau: Xây dựng tổng thể mạng tích hợp đa dịch vụ, kết nối tới 64 tỉnh thành tích hợp với hệ thống mạng Kết nối vật lý chủ yếu dựa luồng leased-line MPLS VPN, có đường Trang 119 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên truyền dẫn cáp quang với băng thông FE/GE cho số mạng LAN campus HCM/HN Tổ chức mạng chia thành ba miền trung tâm Trung tâm liệu (Data Center) vận hành mạng NOC tập trung Hà Nội TP HCM Thiết kế phải đề cập đến giải pháp tích hợp chuyển đổi mạng thành mạng thống Hiện nay, Bộ Tài triển khai công nghệ NGN tỉnh thành nước bước đầu thu lợi ích lớn Dự kiến, dự án xây dựng hệ thống hạ tầng truyền thông MPLS Bộ Tài chính, hãng bảo mật Juniper Networks triển khai, hoàn thành vào tháng 9/2007 Vừa qua, Pacific Airlines làm cách mạng hoạt động kinh doanh mình, từ sử dụng vé giấy đến chuyển hoàn toàn sang TMĐT tất khâu: đặt chỗ, mua vé, in vé, toán… hoàn toàn qua mạng Internet Bước ngoặt mang lại cho Pacific Airlines nguồn lợi lớn Hiện nay, Pacific Airlines sở hữu hệ thống bán vé đại Việt Nam với phần mềm Navitaire hạ tầng mạng Juniper Networks Việc ứng dụng công nghệ MPLS đại với thiết bị tường lửa SSG Juniper mang lại cho Parcific Airlines hiệu độ sẵn sàng cao toàn hệ thống với việc dự phòng thiết bị, đường truyền Điều nhằm đảm bảo hệ thống thư tín, giao dịch điện tử ứng dụng khác tình trạng sẵn sàng, giảm thiểu cố ngắt mạng nên đáp ứng tối đa nhu cầu kinh doanh cho Pacific Airlines; Kết nối an toàn cho chi nhánh cố định sử dụng môi trường Internet, giảm chi phí… Đối với người dùng từ xa hay chi nhánh đặt Đài Bắc, Úc Châu… giao diện người dùng tạo cảm giác thân thiện, giúp nhân viên đăng nhập mạng cách dễ dàng mà không cần cài đặt máy tính phức tạp, hay công đào tạo Hệ thống ngân hàng Việt Nam triển khai mạng hệ NGN Techcombank – ngân hàng ứng dụng CNTT vào hoạt động lựa chọn công nghệ NGN với ứng dụng linh hoạt Theo ông Nguyễn Vân, Phó phòng CNTT Techcombank, ngân hàng có ứng dụng hệ thống NGN vào mạng lưới giao dịch Techcombank từ năm 2006 sử dụng sản phẩm Trang 120 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên hãng Juniper Cho đến thời điểm tại, hệ thống NGN ứng dụng hiệu việc phát triển mạng lưới Techcombank:  Thứ nhất, tiết kiệm chi phí công nghệ NGN tiết kiệm khoảng 50% so với công nghệ cũ  Thứ hai, độ linh hoạt công nghệ NGN giúp cho Techcombank phát triển mạng lưới đơn giản nhanh chóng Sau Techcombank, ngân hàng khác VPBank, Habubank, BIDV, Ngân hàng Phát triển Việt Nam, Ngân hàng NN&PTNT… ứng dụng công nghệ NGN vào hệ thống mạng hạ tầng sở Công nghệ NGN tạo hội giảm thiểu chi phí sản xuất kinh doanh tăng khả cạnh tranh cao môi trường kinh doanh Với việc sử dụng thiết bị nhỏ thích hợp tốn lượng hơn, tiết kiệm nhân lực, tiết kiệm chi phí hàng ngày, đặc biệt tiện ích quản lý chất lượng tốt hiệu cho kết nối phân tán lại tập trung vào mối, NGN/ MPLS trở thành lựa chọn tối ưu cho tổ chức doanh nghiệp đất nước 85 triệu dân 5.3 Những vấn đề cần giải triển khai MPLS Việt Nam Việc triển khai mạng MPLS không đơn giản đề cập phần Ở nhiều vấn đề phải nghiên cứu giải trước triển khai mạng Thứ nhất: cần xác định phạm vi triển khai MPLS lớp trục hay xuống đến tổng đài đa dịch vụ Khi xác định triển khai lớp trục (3 nút) tính ưu việt công nghệ không phát huy hết, triển khai đồng loạt đến tận tổng đài đa dịch vụ mức độ đầu tư lớn nhiều xuất nhiều vấn đề kỹ thuật triển khai Hơn chín muồi công nghệ vấn đề đáng quan tâm Trang 121 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Thứ hai: giải việc phân cấp điều khiển Đối với MPLS thủ tục điều khiển chuyển mạch, định tuyến thông qua LDP, nhiên xây dựng mạng MPLS cần thực theo nguyên tắc mở: điều khiển thông qua softswitch với giao thức Megaco/H.248, Sigtran, SIP, BICC vấn đề kết hợp để điều khiển LSR điều cần quan tâm Như cần xác định rõ phạm vi khối chức nút chuyển mạch MPLS trình tự thực kết nối gọi thông qua Megaco, LDP Thứ ba: dịch vụ giá trị gia tăng VPN Để tăng hiệu suất sử dụng mạng MPLS cần gia tăng dịch vụ khuyến khích khách hàng sử dụng đặc biệt VPN Với MPLS, mạng riêng ảo VPN tổ chức đơn giản, hiệu tăng doanh thu cho nhà khai thác mạng Trang 122 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên KẾT LUẬN Công nghệ viễn thông ngày trở ngành công nghiệp có tốc độ phát triển mạnh mẽ nhu cầu người lớn đòi hỏi công nghệ cần phải cải tiến để đáp ứng nhu cầu cấp thiết Như tất yếu, trình tiến hoá kỹ thuật viễn thông kèm với khái niệm với khối lượng khổng lồ công nghệ đời với kỹ thuật triển khai chúng việc nắm bắt hết tất điều khó Tuy nhiên, dù công nghệ có phát triển tới mức dựa tảng khái niệm Đây mục tiêu luận văn đưa tình cấu trúc từ cấp thấp kỹ thuật hàng đợi mô hình cao thực QoS mô hình triển khai VPN Kỹ thuật MPLS công nghệ hứa hẹn mang đến nhiều tiện ích nhờ vào khả truyền tích hợp nhiều loại gói dịch vụ vào kênh truyềnP Cùng với khả hỗ trợ sử dụng kỹ thuật lưu lượng DiffServ giúp MPLS trở thành mô hình cung ứng QoS tốt Hơn nữa, MPLS mô hình chịu lỗi khắc phục lỗi tốt nhất, nhờ vào giao thức định tuyến có ràng buộc - CBR với chế bảo vệ phục hồi với độ uyển chuyển cao giúp lưu lượng đảm bảo độ ổn định xảy cố Tuy nhiên việc hỗ trợ QoS lẫn điều khiển lưu lượng mô hình thực tế xảy xung đột gây khó khăn việc đạt chất lượng mong muốn Ngoài điểm yếu cố hữu cấu trúc hàng đợi việc phức tạp xử lý hạn chế loại dịch vụ truyền LSP (đến khuyến nghị truyền loại dịch vụ LSP) Bỏ qua nhược điểm MPLS hứa hẹn mạng lại tiện ích mà chưa có mô hình mang lại được, với tính hỗ trợ tuyệt vời cho IPv6, khả cung ứng QoS, thực điều khiển lưu lượng uyển chuyển, MPLS nói riêng mạng hệ NGN nói chung đã, mặt cho công nghệ viễn thông giới Trang 123 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ` Trang 124 [...]... Adjacency table và ARP cache Nếu có sự thay đổi về cơ sở dữ liệu trong các bảng trên thì FIB cũng sẽ lập tức thay đổi.Chính nhờ kỹ thuật CEF mà cấu trúc của một router MPLS được phân thành hai phần là mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu mà ta sẽ xét ngay sau đây 2.3.2 Mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu: Cấu trúc của mạng MPLS được chia làm hai phần: mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ... tin về nhãn của 1 Router được chính nó gửi đi cho các LSR kế cận được gọi là downstream Còn thông tin định tuyến thì gọi là upstream Hình dưới đây cho ví dụ về downstream và upstream router Trang 18 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Hình 2.4 Upstream và downstream 2.2.6 Nhãn MPLS: một nhãn MPLS dài 20 bit được gán cho một tiền tố IP Cấu trúc của nhãn như sau: Hình 2.5 Cấu trúc nhãn MPLS Hình 2.5 Cấu trúc. .. một nhãn Tuy nhiên trong một số trường hợp phải sử dụng nhiều nhãn để đáp ứng yêu cầu dịch vụ Một số dịch vụ có thể kể ra như:  MPLS VPN: gồm 2 nhãn, trong đó nhãn thứ hai (không thay đổi khi qua MPLS) dùng để hội tụ các tuyến sử dụng MP BGP qua mạng MPLS Nhãn đầu tiên được các router trong MPLS xử lý như trong mạng MPLS thông thường  MPLS TE: sử dụng kỹ thuật traffic engineering và phương pháp phân... MPLS là giải pháp cho các nhu cầu về tốc độ, khả năng mở rộng, quản lý chất lượng dịch vụ và điều khiển lưu lượng MPLS cũng cung cấp một giải pháp hàng đầu để đáp ứng nhu cầu về băng thông và dịch vụ yêu cầu cho các mạng IP thế hệ kế tiếp Chương này bao gồm lý thuyết về các kỹ thuật, khái niệm và cách hoạt động của một mạng MPLS thông thường 2.1 So sánh giữa chuyển mạch trong mạng IP truyền thống và. .. phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu: Trong phần này sẽ phân tích cấu tạo và chức năng của thành phần chính trong mạng MPLS là các router cạnh (edge router) và các router chuyển mạch nhãn (label switch router) Trong mô hình MPLS tùy theo vị trí và chức năng tương ứng mà người ta chia làm hai loại router chuyển mạch nhãn: LSR được sử dụng trong lõi MPLS, LER nằm ở phía ngoài biên MPLS, nơi tiếp xúc... hình TCP/IP và ATM Và các kỹ thuật trong TCP/IP và ATM chính là cơ sở hình thành nên giao thức mạng mới MPLS ( multi protocol label switching ) IP MPLS ATM Hình 1.7 Giao thức mạng MPLS Đối với mạng MPLS, cơ sở để chuyển tiếp gói tin không còn là IP header hay cell header nữa, mọi sự chuyển mạch đều dựa trên nhãn MPLS có thể được xây dựng trên một nền tảng TCP/IP hoặc ATM sẵn có Phát triển MPLS là khả... Liên  MPLS VPN có dùng MPLS- TE: có thể dùng nhiều nhãn 2.3 Thành phần và cấu trúc của MPLS: 2.3.1 Các phương pháp chuyển mạch trong MPLS: Có ba phương pháp dùng để chuyển gói tin trong MPLS : Phương pháp đầu tiên gọi là “process switching”: mỗi gói tin được chuyển tới đích nhờ vào bảng định tuyến được xây dựng ban đầu nhờ gói tin đầu tiên dựa trên giao thức định tuyến IP Các gói tin sau đó sẽ dựa vào... dò tìm trong một bảng định tuyến dài, gói tin trong MPLS chỉ so sánh nhãn với bảng chuyển mạch nhãn mà nó học được Có thể liên tưởng quá trình chuyển mạch trong mạng lõi với việc gắn tag trong mạng lớp hai giữa các Vlan Đó là lý do người ta nói rằng MPLS là công nghệ kết hợp các đặc điểm tốt nhất giữa chuyển mạch lớp hai và định tuyến lớp 3 2.2 Các thuật ngữ và khái niệm trong MPLS: Một mô hình MPLS. .. phải kế thừa, phát triển MPLS trên nền hệ thống mạng cũ Do đó các cấu trúc của frame hay cell dùng trong các hệ thống mạng cũ cần được giữ nguyên, MPLS chỉ đóng gói các gói này cùng với những phần cần thiết cho hoạt động của MPLS Chính vì lý do trên, trong cấu trúc nhãn của MPLS chia làm hai loại: chế độ dùng cho Frame và dùng cho cell Trang 26 GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Nếu MPLS phát triển từ hệ thống... QoS (Quality of service) MPLS cũng có một số nhược điểm như một lớp mới phải được thêm vào mô hình OSI và các router phải được cài đặt các phần mềm để có thể hiểu được MPLS Tóm lai sự ra đời của MPLS là một bước phát triển lớn trong ngành công nghiệp viễn thông, đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày một cao của xã hôi Các chương tiếp theo sẽ trình bày về kỹ thuật và các ứng dụng trong MPLS Trang 14 GVHD:PGS.TS ... truyền MPLS có tính bảo mật, chất lượng dịch vụ cao nhiều so với ATM TCP/IP Vậy công nghệ MPLS triển khai nào, cấu trúc ứng dụng Việt Nam gặp thuận lợi, khó khăn gì? Em nghiên cứu cấu trúc kỹ thuật. .. Hình 2.4 Upstream downstream 2.2.6 Nhãn MPLS: nhãn MPLS dài 20 bit gán cho tiền tố IP Cấu trúc nhãn sau: Hình 2.5 Cấu trúc nhãn MPLS Hình 2.5 Cấu trúc nhãn MPLS  20 bit đầu (0->19): thành phần... MPLS VPN 48 3.2.1 Các khái niệm thuật ngữ MPLS VPN 49 3.2.2 Mô hình định tuyến MPLS VPN 49 3.2.3 Các kỹ thuật MPLS VPN 51 3.2.3.1 Cấu trúc