Công nghệ mpls và ứng dụng trong mạng ip vpn

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MPLS VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG IP VPN NGÀNH : ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG MÃ SỐ:23.04.3898 NGUYỄN QUỲNH TRANG Người hướng dẫn khoa học : TS PHẠM NGỌC NAM HÀ NỘI 2008 Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 LỜI CAM ĐOAN Kính gửi : Trung tâm Đào tạo Bồi dưỡng sau Đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà nội Tên : Nguyễn Quỳnh Trang Sinh ngày: 12 – 03 – 1982 Học viên cao học khóa 2006 – 2008 Tôi xin cam đoan, toàn kiến thức nội dung luận văn kiến thức tự nghiên cứu từ tài liệu tham khảo nước, chép hay vay mượn hình thức để hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học chuyên ngành Điện tử Viễn thông Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nội dung luận văn trước Trung tâm Đào tạo Bồi dưỡng sau Đại học – Trường Đại học Bách khoa Hà nội Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 12 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS 12 1.1 Giới thiệu chuyển mạch đa giao thức (MPLS) 12 1.2 Lịch sử phát triển ưu điểm MPLS 14 1.2.1 Các lợi ích MPLS 14 1.2.2 Đặc điểm vượt trội MPLS so với mô hình IP over ATM 17 1.2.3 BGP – Free Core 19 1.2.4 Luồng lưu lượng quang 21 1.3 Ứng dụng mạng MPLS 22 1.3.1 Mạng riêng ảo VPN 22 1.3.2 Điều khiển lưu lượng MPLS 23 1.3.3 Chất lượng dịch vụ MPLS (QoS) 26 CHƯƠNG 29 CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS 29 2.1 Cấu trúc nút MPLS 29 2.1.1 Mặt phẳng chuyển tiếp (Forwarding plane): 30 2.1.2 Mặt phẳng điều khiển (Control Plane): 38 2.2 Các phần tử MPLS 40 2.2.1 LSR (label switch Router) 40 2.2.2 LSP (label switch Path) 42 2.2.3 FEC (Forwarding Equivalence Class) 43 2.3 Các giao thức sử dụng MPLS 45 2.3.1 Phân phối nhãn 45 2.3.2 Giao thức đặt trước tài nguyên 53 CHƯƠNG 61 MẠNG RIÊNG ẢO MPLS VPN 61 3.1 Giới thiệu MPLS VPN 61 3.1.1 Định nghĩa VPN 61 3.1.2 Mô hình Overlay VPN Peer to Peer VPN 63 3.1.3 Mô hình mạng MPLS VPN 71 3.2 Các thành phần kiến trúc MPLS VPN 76 3.2.1 VRF - Virtual Routing and Forwarding Table 76 3.2.2 RD – Route Distinguisher 80 3.2.3 RT – Route targets 82 Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 3.2.4 Hoạt động mặt phẳng điều khiển MPLS VPN 87 3.2.5 Hoạt động mặt phẳng liệu MPLS VPN 89 3.2.6 Định tuyến VPNv4 mạng MPLS VPN 91 3.2.7 Chuyển tiếp gói mạng MPLS VPN 93 CHƯƠNG 99 ỨNG DỤNG CỦA MPLS TRONG VIỆC CUNG CẤP DỊCH VỤ IPVPN CỦA EVNTELECOM 99 4.1 Ứng dụng MPLS mạng IP core EVNTelecom 100 4.1.1 Dịch vụ kênh thuê riêng leased line 103 4.1.2 Dịch vụ IP VPN 103 4.2 Chất lượng dịch vụ mạng EVNTelecom 106 4.3 Giới thiệu việc cấp kênh tới khách hàng 112 4.4 Khó khăn việc cung cấp MPLS VPN 113 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 TỪ VIẾT TẮT ASIC ATM Application Specific Intergrated Circuits Asynchnorous Tranfer Mode Truyền dẫn không đồng AToM Any Transport over MPLS Truyền tải qua MPLS BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên CE Custome Edge Biên phía khách hàng CEF Cisco Express Forwarding Chuyển tiếp nhanh Cisco CoS Class of Service Cấp độ dịch vụ CQ Custom Queue Hàng đợi tùy ý CR Constraint-based routing Định tuyến ràng buộc DiffServ Differentiated Services Dịch vụ khác biệt DSCP DiffServ Code Point Mã điểm dịch vụ khác biệt DS-TE E-LSR DiffServ-aware MPLS Traffic Engineering Egress LER Công nghệ điều khiển luồng MPLS quan tâm tới DiffiServ LER biên FEC Forwarding Equivalency Class Lớp chuyển tiếp tương đương FTP File Tranfer Protocol Giao thức truyền file GRE Generic Routing Encapsulation Đóng gói định tuyến chung HDLC High Data Link Control IETF IGP Internet Engineering Task Force Interior Gateway Protocol I-LSR Ingress LSR Điều khiển kết nối liệu tốc độ cao Ủy ban tư vấn kỹ thuật Internet Giao thức định tuyến phạm vi miền LSR biên vào IntServ Integrated Services Dịch vụ tích hợp Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Mạch tích hợp chuyên dụng Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 IP Internet Protocol Giao thức Internet IS-IS LAN Intermediate System to Intermediate System Protocol Local Area Network Giaot thức hệ thống trung gian tới hệ thống trung gian Mạng địa phương LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LER Label Edge Router Bộ định tuyến nhãn biên LFIB LIB Label Forwarding Information Base Label Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn Bảng sở liệu nhãn LSP Label Switch Path Tuyến chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router OSPF Open Shortest Path First Giao thức OSPF OUI Nhận dạng tổ chức PE Organizationally Unique Identifier Provider Edge PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm - điểm PQ Priority Queue Hàng đợi ưu tiên PVC Permanent Virtual Circuit Mạch ảo cố định QoS Quanlity of Service Chất lượng dịch vụ RD Route Distinguisher Bộ phân biệt tuyến RFC Request for comment RSVP Resource Reservation Protocol Các tài liệu chuẩn IETF đưa Giao thức dành sẵn tài nguyên Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MPLS Multiprotool Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MP-BGP MPLS – border gateway Protocol Đa giao thức cổng biên Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Biên nhà cung cấp Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 RT Route Targets Tuyến đích SLA Service Level Agreements Thỏa thuận cấp độ dịch vụ SP Service Provider Nhà cung cấp SVC Switch Virtual Connection Chuyển mạch kết nối ảo TCP Tranmission Control Protocol TDP Tag Distribution Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn Giao thức phân phối tag TE Traffic Engineering TTL Time To Live Kỹ thuật điều khiển lưu lượng Thời gian sống UDP User Datagram Protocol Giao thức UDP UNI User-to-Network Interface VC Virtual Channel Giao diện người dùng tới mạng Kênh ảo VCI Virtual Channel Identifier Định danh kênh ảo VoATM Voice over ATM Thoại qua ATM VoIP Voice over IP Thoại qua IP VP Virtual Path Tuyến ảo VPI Virtual Packet Indentifier Định danh gói ảo VPN Virtual Pravite network Mạng riêng ảo DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 Hình 1- Mạng lõi MPLS BGP free 20 Hình 1- Non-Fully Meshed Overlay ATM Network 21 Hình 1- Điều khiển lưu lượng MPLS (ví dụ 1) 24 Hình 1- Điều khiển lưu lượng MPLS (ví dụ 2) 25 Hình 1- Các kỹ thuật QoS mạng IP 28 CHƯƠNG Hình 2- Cấu trúc nút MPLS 29 Hình 2- Cấu trúc nhãn MPLS 31 Hình 2- Các loại nhãn đặc biệt 33 Hình 2- Ngăn xếp nhãn 34 Hình 2- Cấu trúc LFIB 36 Hình 2- Các thành phần mặt phẳng liệu mặt phẳng 40 Hình 2- Ví dụ LSP qua mạng MPLS 42 Hình 2- Mô hình LSP Nested 43 Hình 2- Mạng MPLS chạy iBGP 45 Hình 2- 10 Quan hệ LDP với giao thức khác 47 Hình 2- 11 Thủ tục phát LSR lân cận 49 Hình 2- 12 Thủ tục báo hiệu RSVP 55 Hình 2- 13 Nhãn phân phối tin RESV 57 Hình 2- 14 Phương thức phân phối nhãn 60 CHƯƠNG Hình 3- Mô hình mạng Overlay Frame relay 65 Hình 3- Mạng Overlay - Customer Routing Peering 65 Hình 3- Đường hầm GRE mạng overlay 66 Hình 3- Đưa khái niệm mô hình VPN ngang hàng 67 Hình 3- MPLS VPN với VRF 69 Hình 3- Định nghĩa mô hình peer to peer ứng dụng MPLS VPN 69 Hình 3- Biểu đồ tổng quan MPLS VPN 71 Hình 3- Mô hình MPLS VPN 73 Hình 3- Các thành phần MPLS VPN 74 Hình 3- 10 Chức router PE 76 Hình 3- 11 Chức VRF 77 Hình 3- 12 Ví dụ RD 81 Hình 3- 13 Ví dụ RT 84 Hình 3- 14 Sự tương tác giao thức mặt phẳng điều khiển 87 Hình 3- 15 Hoạt động mặt phẳng điều khiển MPLS VPN 88 Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 Hình 3- 16 Các bước chuyển tiếp mặt phẳng liệu 90 Hình 3- 17 Sự truyền tuyến mạng MPLS VPN 91 Hình 3- 18 Sự truyền tuyến mạng MPLS VPN step by step 92 Hình 3- 19 Sự sống gói IPv4 qua mạng đường trục MPLS VPN tuyến quảng bá nhãn 95 Hình 3- 20 Đời sống gói IPv4 qua mạng đường trục MPLS VPN: chuyển tiếp gói 96 Hình 3- 21 Chuyển tiếp gói mạng MPLS VPN 98 CHƯƠNG Hình 4- Mô hình mạng IP EVNTelecom 102 Hình 4- Sơ đồ kết nối dịch vụ leased line 103 Hình 4- Sơ đồ kết nối dịch vụ IPVPN 106 Hình 4- Mức ưu tiên gói dịch vụ EVNTelecom 107 Hình 4- Kết nối IP VPN điểm – đa điểm 110 Hình 4- Kết nối điểm khách hàng dựa giải pháp IPLC 111 Hình 4- Kết nối điểm khách hàng dựa giải pháp IPVPN 111 Hình 4- Sơ đồ kết nối khách hàng kết nối tới mạng EVNTelecom 112 LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 10 Công nghệ MPLS ( Multi Protocol Label Switching) tổ chức quốc tế IETF thức đưa vào cuối năm 1997, phát triển nhanh chóng toàn cầu Công nghệ mạng riêng ảo MPLS VPN đưa ý tưởng khác biệt hoàn toàn so với công nghệ truyền thống, đơn giản hóa trình tạo “đường hầm” mạng riêng ảo chế gán nhãn gói tin (Label) thiết bị mạng nhà cung cấp Thay phải tự thiết lập, quản trị, đầu tư thiết bị đắt tiền, MPLS VPN giúp doanh nghiệp giao trách nhiệm cho nhà cung cấp – đơn vị có đầy đủ lực, thiết bị công nghệ bảo mật tốt nhiều cho mạng doanh nghiệp Theo đánh giá Diễn đàn công nghệ Ovum năm 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 tiến tới hệ thống mạng băng rộng – Mạng hệ NGN ( Next Generation Network) Mạng truyền số liệu EVNTelecom triển khai dựa công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS, với tính trội MPLS/VPN đảm bảo an toàn thông tin, phục vụ ngày tốt cho nội ngành điện, nhằm cung cấp cách đa dạng loại dịch vụ cho người sử dụng Luận văn “Công nghệ MPLS ứng dụng mạng IPVPN” nghiên cứu kiến thức công nghệ mạng riêng ảo MPLS/VPN ứng dụng MPLS/VPN mạng EVNTelecom cung cấp dịch vụ IPVPN cho khách hàng Luận văn gồm 04 chương: Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 11 Chương 1: Tổng quan công nghệ MPLS – Trình bày tổng quan công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS gồm khái niệm, ưu điểm ứng dụng MPLS Chương 2: Công nghệ chuyển mạch MPLS – Trình bày khái niệm bản, thành phần chính, cấu trúc hoạt động MPLS Chương 3: Mạng riêng ảo MPLS/VPN – bao gồm khái niệm, thành phần hoạt động MPLS/VPN Chương 4: Ứng dụng MPLS/VPN việc cung cấp dịch vụ IPVPN EVNTelecom – trình bày tổng quan mạng lõi dịch vụ cho khách hàng IPVPN mạng EVNTelecom Cuối cùng, để có luận văn này, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, tới thầy cô giáo Trung tâm đào tạo bồi dưỡng sau Đại Học, Khoa Điện tử - Viễn thông, Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách Khoa Hà nội tạo điều kiện, động viên truyền thụ kiến thức bổ ích Đặc biệt xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy giáo – T.S Phạm Ngọc Nam đồng nghiệp Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực tận tình giúp đỡ để hoàn thành tốt luận văn Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 12 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS Trong năm gần MPLS (Multiprotocol Label Switching) phát triển nhanh Nó trở thành công nghệ phổ biến sử dụng việc gắn nhãn vào gói liệu để chuyển tiếp chúng qua mạng Chương giúp hiểu MPLS lại trở lên phổ biến thời gian ngắn 1.1 Giới thiệu chuyển mạch đa giao thức (MPLS) 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 cách gắn nhãn vào gói IP, tế bào ATM, frame lớp hai Phương pháp chuyển mạch nhãn giúp Router chuyển mạch MPLS-enable ATM định theo nội dung nhãn tốt việc định tuyến phức tạp theo địa IP đích MPLS cho phép ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác mà không cần phải bỏ sở hạ tầng sẵn có Cấu trúc MPLS có tính mềm dẻo phối hợp với công nghệ 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 Đặc điểm mạng MPLS: - Không có MPLS API, thành phần giao thức phía host - MPLS nằm router Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 13 - MPLS giao thức độc lập nên hoạt động với giao thức khác IP IPX, ATM, Frame Relay,… - MPLS giúp đơn giản hoá trình định tuyến làm tăng tính linh động tầng trung gian Phương thức hoạt động: Thay chế định tuyến lớp ba chế chuyển mạch lớp hai.MPLS hoạt động lõi mạng IP Các Router lõi phải enable MPLS giao tiếp Nhãn gắn thêm vào gói IP gói vào mạng MPLS Nhãn tách gói khỏi mạng MPLS Nhãn (Label) chèn vào header lớp ba header lớp hai Sử dụng nhãn trình gửi gói sau thiết lập đường MPLS tập trung vào trình hoán đổi nhãn (Label Swapping) Một mạnh kiến trúc MPLS tự định nghĩa chồng nhãn (Label Stack) Kỹ thuật chuyển mạch nhãn kỹ thuật Frame relay ATM sử dụng công nghệ để chuyển khung (frame) cell qua mạng Trong Frame relay, khung có độ dài bất kỳ, ATM độ dài cell cố định bao gồm phần mào đầu byte tải tin 48 byte Phần mào đầu cell ATM khung Frame Relay tham chiếu tới kênh ảo mà cell khung nằm Sự tương quan Frame relay ATM bước nhảy qua mạng, giá trị “nhãn” phần mào đầu bị thay đổi Đây khác chuyển tiếp gói IP Khi route chuyển tiếp gói IP, không thay đổi giá trị mà gắn liền với đích đến gói; hay nói cách khác không thay đổi địa IP đích gói Thực tế nhãn MPLS thường sử dụng để chuyển tiếp gói địa IP đích không phổ biến MPLS Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 14 1.2 Lịch sử phát triển ưu điểm MPLS Các giao thức trước MPLS Trước MPLS, giao thức WAN phổ biến ATM Frame relay Những mạng WAN có chi phí hiệu xây dựng từ nhiều giao thức khác Cùng với việc bùng nổ mạng Internet, IP trở thành giao thức phổ biến IP khắp nơi VPN tạo qua giao thức WAN Khách hàng thuê kết nối ATM kết nối Frame relay sử dụng kênh truyền số liệu (kênh thuê riêng) xây dựng mạng riêng họ Bởi định tuyến nhà cung cấp cung cấp dịch vụ lớp tới định tuyến lớp khách hàng Những kiểu mạng gọi mạng overlay Hiện mạng Overlay sử dụng nhiều khách hàng bắt đầu sử dụng dịch vụ MPLS VPN 1.2.1 Các lợi ích MPLS Phần giới thiệu cách ngắn gọn lợi ích việc sử dụng MPLS mạng Những lợi ích bao gồm: o Việc sử dụng hạ tầng mạng thống o Ưu điểm vượt trội so với mô hình IP over ATM o Giao thức cổng biên (BGP) – lõi tự o Mô hình peer to peer cho MPLS VPN o Chuyển lưu lượng quang o Điều khiển lưu lượng Ta xem xét lý thực để chạy MPLS Đây lý mà xem hợp lý việc sử dụng MPLS lý tốt để triển khai MPLS • Lợi ích thực (lợi ích tốc độ): Một lý đưa giao thức trao đổi nhãn cần thiết cải thiện tốc độ Chuyển mạch gói IP CPU xem chậm Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 15 so với chuyển mạch gói gán nhãn chuyển mạch gói gán nhãn tìm kiếm nhãn gói Một định tuyến chuyển tiếp gói IP việc tìm kiếm địa IP đích phần mào đầu IP tìm kiếm kết nối tốt bảng định tuyến Việc tìm kiếm phụ thuộc vào thực nhà cung cấp định tuyến Tuy nhiên, địa IP đơn hướng đa hướng (unicast multicast) có octet (1 octet = ô bit) nên việc tìm kiếm phức tạp Việc tìm kiếm phức tạp có nghĩa định chuyển tiếp gói IP thời gian Thời gian gần đây, đường kết nối định tuyến có băng thông lên tới 40 Gbps Một định tuyến mà có vài đường link tốc độ cao khả chuyển mạch tất gói IP mà sử dụng CPU để đưa định chuyển tiếp CPU tồn chủ yếu để sử dụng (điều khiển) bảng điều khiển Mặt phẳng điều khiển tập giao thức để thiết lập mặt phẳng liệu mặt phẳng chuyển tiếp Các thành phần mặt phẳng điều khiển bao gồm giao thức định tuyến, bảng định tuyến chức điều khiển khác giao thức báo hiệu sử dụng để cung cấp mặt phẳng liệu Mặt phẳng liệu đường chuyển tiếp gói qua định tuyến chuyển mạch Sự chuyển mạch gói – hay mặt phẳng chuyển tiếp – thực phần cứng xây dựng riêng, thực mạch tích hợp chuyên dụng (ASIC – Application specific intergrated circuits) Việc dùng ASIC mặt phẳng chuyển tiếp định tuyến dẫn đến gói IP chuyển mạch nhanh gói dán nhãn Do đó, lý để đưa MPLS vào mạng để tiếp tục thực việc chuyển mạch gói nhanh qua mạng, lý ảo Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 16 • Sử dụng hạ tầng mạng đơn hợp Với MPLS, ý tưởng gán nhãn cho gói vào mạng dựa địa đích tiêu chuẩn trước cấu hình khác chuyển mạch tất lưu lượng qua hạ tầng chung Đây ưu điểm vượt trội MPLS Một lý mà IP trở thành giao thức ảnh hưởng lớn tới mạng toàn giới nhiều kỹ thuật chuyển qua Không liệu (số liệu) chuyển qua IP mà thoại Bằng việc sử dụng MPLS với IP, ta mở rộng khả truyền loại liệu Việc gắn nhãn vào gói cho phép ta mang nhiều giao thức khác có IP qua mạng trục IP lớp MPLS-enabled, tương tự với khả thực với mạng Frame Relay ATM lớp MPLS truyền IPv4, IPv6, Ethernet, điều khiển kết nối liệu tốc độ cao (HDLC), PPP, kỹ thuật lớp khác Chức mà khung lớp mang qua mạng đường trục MPLS gọi Any Transport over MPLS (AToM) Những định tuyến chuyển lưu lượng AToM không cần thiết phải biết tải MPLS; cần có khả chuyển mạch lưu lượng dán nhãn việc tìm kiếm nhãn đầu tải Về chất, chuyển mạch nhãn MPLS công thức đơn giản chuyển mạch đa giao thức mạng Ta cần phải có bảng chuyển tiếp bao gồm nhãn đến để trao đổi với nhãn bước Tóm lại, AToM cho phép nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ lớp tới khách hàng mạng khác Tại thời điểm, nhà cung cấp dịch vụ cần hạ tầng mạng đơn để mang tất loại lưu lượng khách hàng Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 17 1.2.2 Đặc điểm vượt trội MPLS so với mô hình IP over ATM Khi hợp với chuyển mạch ATM, chuyển mạch nhãn tận dụng thuận lợi tế bào ATM - chiều dài thích hợp chuyển với tốc độ cao Trong mạng đa dịch vụ chuyển mạch nhãn cho phép chuyển mạch BPX/MGX nhằm cung cấp dịch vụ ATM, Frame, Replay IP Internet mặt phẳng đơn đường tốc độ cao Các mặt phẳng (Platform) công cộng hỗ trợ dịch vụ để tiết kiệm chi phí đơn giản hóa hoạt động cho nhà cung cấp đa dịch vụ ISP sử dụng chuyển mạch ATM mạng lõi, chuyển mạch nhãn giúp dòng Cisco, BPX8600, MGX8800, Router chuyển mạch đa dịch vụ 8540 chuyển mạch Cisco ATM giúp quản lí mạng hiệu xếp chồng (overlay) lớp IP mạng ATM Chuyển mạch nhãn tránh rắc rối gây có nhiều router ngang hàng hỗ trợ cấu trúc phân cấp (hierarchical structure) mạng ISP o Sự tích hợp: MPLS xác nhập tính IP ATM không xếp chồng lớp IP ATM MPLS giúp cho sở hạ tầng ATM thấy định tuyến IP loại bỏ yêu cầu ánh xạ đặc tính IP ATM MPLS không cần địa ATM kỹ thuật định tuyến (như PNNI) o Độ tin cậy cao hơn: Với sở hạ tầng ATM, MPLS kết hợp hiệu với nhiều giao thức định tuyến IP over ATM thiết lập mạng lưới (mesh) dịch vụ công cộng router xung quanh đám mây ATM Tuy nhiên có nhiều vấn đề xảy PCV link router xếp chồng mạng ATM Cấu trúc mạng ATM thấy định tuyến Một link ATM bị hỏng làm hỏng nhiều router-to-router link, gây khó khăn cho lượng cập nhật thông tin định tuyến nhiều tiến trình xử lí kéo theo o Trực tiếp thực thi loại dịch vụ: MPLS sử dụng hàng đợi Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 18 đếm ATM để cung cấp nhiều loại dịch vụ khác Nó hỗ trợ quyền ưu tiên IP cấp dịch vụ CoS chuyển mạch ATM mà không cần chuyển đổi phức tạp sang lớp ATM Forum Service o Hỗ trợ hiệu cho Mulicast RSVP: Khác với MPLS, xếp lớp IP ATM nảy sinh nhiều bất lợi, đặc biệt việc hỗ trợ dịch vụ IP IP muticast RSVP (giao thức dành trước tài nguyên) MPLS hỗ trợ dịch vụ này, kế thừa thời gian công việc theo chuẩn khuyến khích tạo nên ánh xạ xấp xỉ đặc trưng IP&ATM o Sự đo lường quản lí VPN: MPLS tính dịch vụ IP VPN dễ quản lí dịch vụ VPN quan trọng để cung cấp mạng IP riêng sở hạ tầng Khi ISP cung cấp dịch vụ VPN hỗ trợ nhiều VPN riêng sở hạ tầng đơn.Với đường trục MPLS, thông tin VPN xử lí điểm vào Các gói mang nhãn MPLS qua đường trục đến điểm Kết hợp MPLS với MP- BGP (đa giao thức cổng biên) tạo dịch vụ VNP dựa MPLS (MPLS-based VNP) dễ quản lí với điều hành chuyển tiếp để quản lí phía VNP thành viên VNP, dịch vụ MPSL-based VNP mở rộng để hỗ trợ hàng trăm nghìn VPN o Giảm tải mạng lõi: Các dịch vụ VPN hướng dẫn cách MPLS hỗ trợ thông tin định tuyến để phân cấp Hơn nữa, tách rời định tuyến Internet khỏi lõi mạng cung cấp dịch vụ Giống liệu VPN, MPSL cho phép truy suất bảng định tuyến Internet điểm vào mạng Với MPSL, kĩ thuật lưu lượng truyền biên AS gắn nhãn để liên kết với điểm tương ứng Sự tách rời định tuyến nội khỏi định tuyến Internet đầy đủ giúp hạn Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 19 chế lỗi, ổn định tăng tính bảo mật o Khả điều khiển lưu lượng: MPLS cung cấp khả điều khiển lưu lượng để sửng dụng hiệu tài nguyên mạng Kỹ thuật lưu lượng giúp chuyển tải từ phần tải sang phần rỗi mạng dựa vào điểm đích, loại lưu lượng, tải, thời gian,… 1.2.3 BGP – Free Core Khi mạng IP nhà cung cấp dịch vụ phải chuyển tiếp lưu lượng, định tuyến phải tìm kiếm địa đích gói Nếu gói gửi tới đích nằm mạng nhà cung cấp này, tiền tố IP phải thể bảng định tuyến định tuyến BGP mang tiền tố tiền tố khách hàng hay tiền tố Internet Có nghĩa tất định tuyến mạng nhà cung cấp dịch vụ phải chạy BGP Tuy nhiên, MPLS cho phép chuyển tiếp gói dựa tìm kiếm nhãn tìm kiếm địa IP MPLS cho phép nhãn kết hợp với định tuyến vào với địa IP đích gói Nhãn thông tin gán vào gói để thể tất định tuyến trung gian tới định tuyến biên vào mà phải chuyển tiếp tới Bộ định tuyến lõi không cần thiết phải có thông tin để chuyển tiếp gói dựa địa đích Do định tuyến lõi mạng nhà cung cấp dịch vụ không cần thiết chạy BGP Một định tuyến biên mạng MPLS cần xem xét (look at) địa IP đích gói cần phải chạy BGP Mỗi tiền tố BGP định tuyến MPLS có địa IP bước nhảy BGP kết hợp với Địa IP bước nhảy BGP địa IP định tuyến MPLS vào Nhãn kết hợp với gói IP nhãn mà kết hợp với địa IP bước nhảy BGP Bởi tất định tuyến lõi chuyển tiếp gói Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 20 dựa nhãn MPLS gán mà kết hợp với địa IP bước nhảy BGP, địa IP bước nhảy BGP định tuyến MPLS vào phải tất định tuyến lõi biết đến Bất kỳ giao thức định tuyến cổng (như giao thức OSPF IS-IS) thực nhiệm vụ Hình 1- Mạng lõi MPLS BGP free Một nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) có 200 định tuyến mạng lõi cần phải chạy BGP tất 200 định tuyến Nếu MPLS bổ sung vào mạng định tuyến biên (khoảng 50 định tuyến) cần thiết phải chạy BGP Hiện tất định tuyến mạng lõi thực chuyển tiếp gói gắn nhãn, tìm kiếm địa IP, phần bỏ bớt gánh nặng chạy BGP Bởi bảng định tuyến Internet đầy đủ có 150.000 định tuyến, việc chạy BGP tất định tuyến lớn Các định tuyến không bảng định tuyến Internet Công nghệ MPLS ứng dụng IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 [...]... quan về công nghệ MPLS – Trình bày tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS gồm khái niệm, ưu điểm và những ứng dụng của MPLS Chương 2: Công nghệ chuyển mạch MPLS – Trình bày những khái niệm cơ bản, các thành phần chính, cấu trúc và hoạt động của MPLS Chương 3: Mạng riêng ảo MPLS/ VPN – bao gồm các khái niệm, các thành phần và hoạt động của MPLS/ VPN Chương 4: Ứng dụng MPLS/ VPN trong việc... tại Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực đã tận tình giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành tốt bài luận văn này Công nghệ MPLS và ứng dụng trong IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 12 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS Trong những năm gần đây MPLS (Multiprotocol Label Switching) phát triển rất nhanh Nó trở thành công nghệ phổ biến sử dụng việc gắn nhãn vào các gói dữ liệu để chuyển tiếp chúng qua mạng. .. “nhãn” trong phần mào đầu bị thay đổi Đây chính là sự khác nhau trong chuyển tiếp của gói IP Khi một route chuyển tiếp một gói IP, nó sẽ không thay đổi giá trị mà gắn liền với đích đến của gói; hay nói cách khác nó không thay đổi địa chỉ IP đích của gói Thực tế là các nhãn MPLS thường được sử dụng để chuyển tiếp các gói và địa chỉ IP đích không còn phổ biến trong MPLS nữa Công nghệ MPLS và ứng dụng trong. .. circuits) Việc dùng ASIC trong mặt phẳng chuyển tiếp của bộ định tuyến dẫn đến những gói IP được chuyển mạch nhanh như các gói được dán nhãn Do đó, nếu lý do duy nhất để đưa MPLS vào mạng là để tiếp tục thực hiện việc chuyển mạch các gói nhanh hơn qua mạng, đó chính là lý do ảo Công nghệ MPLS và ứng dụng trong IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 16 • Sử dụng hạ tầng mạng đơn hợp nhất Với MPLS, ý tưởng là... đặc trưng IP& ATM o Sự đo lường và quản lí VPN: MPLS có thể tính được các dịch vụ IP VPN và rất dễ quản lí các dịch vụ VPN quan trọng để cung cấp các mạng IP riêng trong cơ sở hạ tầng của nó Khi một ISP cung cấp dịch vụ VPN hỗ trợ nhiều VPN riêng trên một cơ sở hạ tầng đơn.Với một đường trục MPLS, thông tin VPN chỉ được xử lí tại một điểm ra vào Các gói mang nhãn MPLS đi qua một đường trục và đến điểm... IP Các Router trong lõi phải enable MPLS trên từng giao tiếp Nhãn được gắn thêm vào gói IP khi gói đi vào mạng MPLS Nhãn được tách ra khi gói ra khỏi mạng MPLS Nhãn (Label) được chèn vào giữa header lớp ba và header lớp hai Sử dụng nhãn trong quá trình gửi gói sau khi đã thiết lập đường đi MPLS tập trung vào quá trình hoán đổi nhãn (Label Swapping) Một trong những thế mạnh của kiến trúc MPLS là tự định... Công nghệ MPLS và ứng dụng trong IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 13 - MPLS là giao thức độc lập nên có thể hoạt động cùng với giao thức khác IP như IPX, ATM, Frame Relay,… - MPLS giúp đơn giản hoá quá trình định tuyến và làm tăng tính linh động của các tầng trung gian Phương thức hoạt động: Thay thế cơ chế định tuyến lớp ba bằng cơ chế chuyển mạch lớp hai .MPLS hoạt động trong lõi của mạng IP Các... tiếp gói Công nghệ MPLS và ứng dụng trong IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 20 dựa trên nhãn MPLS được gán mà kết hợp với địa chỉ IP bước nhảy tiếp theo BGP, mỗi địa chỉ IP bước nhảy tiếp theo BGP của bộ định tuyến MPLS vào phải được tất cả những bộ định tuyến lõi biết đến Bất kỳ giao thức định tuyến cổng trong (như giao thức OSPF hoặc IS-IS) có thể thực hiện nhiệm vụ này Hình 1- 1 Mạng lõi MPLS BGP... khỏi lõi mạng cung cấp dịch vụ Giống như dữ liệu VPN, MPSL chỉ cho phép truy suất bảng định tuyến Internet tại điểm ra vào của mạng Với MPSL, kĩ thuật lưu lượng truyền ở biên của AS được gắn nhãn để liên kết với điểm tương ứng Sự tách rời của định tuyến nội khỏi định tuyến Internet đầy đủ cũng giúp hạn Công nghệ MPLS và ứng dụng trong IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 19 chế lỗi, ổn định và tăng... do các PCV link giữa các router xếp chồng trên mạng ATM Cấu trúc mạng ATM không thể thấy bộ định tuyến Một link ATM bị hỏng làm hỏng nhiều router-to-router link, gây khó khăn cho lượng cập nhật thông tin định tuyến và nhiều tiến trình xử lí kéo theo o Trực tiếp thực thi các loại dịch vụ: MPLS sử dụng hàng đợi và bộ Công nghệ MPLS và ứng dụng trong IP VPN Nguyễn Quỳnh Trang CHĐTVT 2006 18 đếm của ATM