Chất lượng Dịch vụ Mạng Ứng dụng

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG 11 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 12 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG LỜI NÓI ĐẦU 14 CHƯƠNG MẠNG THẾ HỆ MỚI 16 1.1 Khái niệm 16 1.2 Các đặc điểm mạng NGN 17 1.3 Kiến trúc dịch vụ mạng hệ 18 VẤN ĐỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG THẾ HỆ MỚI VÀ TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG TRÊN HẠ TẦNG MẠNG CỦA CÔNG TY SPT 1.4 Các tham số đánh giá chất lượng mạng 22 1.4.1 Băng thông 23 1.4.2 Trễ 23 1.4.3 Trượt 24 1.4.4 Mất gói 25 CHƯƠNG CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) 25 2.1 Khái niệm 26 NGUYẾN VĂN NGOAN 2.2 Các kỹ thuật QoS 26 2.2.1 Mô hình dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort) 28 2.2.2 Dịch vụ tích hợp (Integrated Service) 28 2.2.2.1 Dịch vụ đảm bảo GS (Guaranteed Service) 30 2.2.2.2 Dịch vụ kiểm soát tải CL (Controlled Load) 30 2.2.2.3 Kết luận 30 2.2.3 Mô hình Differentiated Service 31 2.2.3.1 Trường DS DiffServ 32 HÀ NỘI 2006 2.2.3.2 Per-hop Behavior DiffServ 32 2.2.3.3 Các chế DiffServ 36 4.1.4 Tốc độ truy nhập cam kết 61 2.2.3.4 Ưu nhược điểm mô hình DiffServ 37 4.1.4.1 Cơ chế hoạt động 61 2.2.3.5 Kết luận DiffServ 38 4.1.4.2 Các chức CAR 62 2.2.4 So sánh mô hình kiến trúc QoS 39 4.1.4.3 Mô hình thùng thẻ 64 2.3 Các giao thức báo hiệu kỹ thuật QoS 39 4.1.5 Sửa dạng lưu lượng (GTS) 65 2.3.1 Giao thức dành sẵn tài nguyên 40 4.1.5.1 Đặc điểm GTS 65 2.3.2 Mô hình RSVP end-to-end 42 4.1.5.2 Cơ chế hoạt động GTS 66 CHƯƠNG PHÂN LOẠI, PHÂN MẢNH 4.1.5.3 Kết luận 67 VÀ NÉN GÓI DỮ LIỆU TRONG KỸ THUẬT QoS 44 4.2 Điều khiển tắc nghẽn 68 3.1 Phân loại gói liệu 44 4.2.1 Hàng đợi vào trước trước (FIFO) 69 3.1.1 Quyền ưu tiên IP 45 4.2.1.1 Các ưu nhược điểm hàng đợi FIFO 69 3.1.2 Định tuyến sách (PBR) 47 4.2.1.2 Cấu hình FIFO 70 3.1.2.1 Đặc điểm PBR 47 4.2.2 Hàng đợi (CQ) 71 3.1.2.2 Nguyên tắc hoạt động 47 4.2.2.1 Cơ chế hoạt động 71 3.2 Phân mảnh gói liệu (MLP) 48 4.2.2.2 Những ưu nhược điểm hàng đợi CQ 75 3.2.1 Các đặc tính phân mảnh liệu 48 4.2.2.3 Cấu hình thực thi hàng đợi CQ 75 3.2.2 Nguyên lý hoạt động 49 4.2.3 Hàng đợi ưu tiên (PQ) 77 3.3 Các giải thuật nén tải tin 50 4.2.3.1 Cơ chế hoạt động 77 3.3.1 Nguyên tắc hoạt động 50 4.2.3.2 Những ưu nhược điểm hàng đợi PQ 78 3.3.2 Nén tiêu đề 52 4.2.3.3 Cấu hình thực thi hàng đợi ưu tiên 78 3.3.2.1 Nén tiêu đề TCP 53 4.2.3.4 Kết luận 80 3.3.2.2 Nén tiêu đề giao thức thời gian thực (RTP) 53 4.2.4 Hàng đợi cân trọng số (WPQ) 81 CHƯƠNG KỸ THUẬT QoS TRONG ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN 56 4.2.4.1 Cơ chế hoạt động 81 4.1 Tránh tắc nghẽn 56 4.2.4.2 Hàng đợi cân trọng số phân loại lưu lượng 82 4.1.1 Phương pháp bỏ đuôi 57 4.2.4.3 Hàng đợi cân trọng số phân lớp lưu lượng 84 4.1.2 Phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên 58 4.2.4.4 Hàng đợi cân trọng số tốc độ cao 85 4.1.3 Phương pháp loại bỏ cân ngẫu nhiên 59 4.2.4.5 Các ưu nhược điểm hàng đợi WFQ 87 4.2.4.6 Cấu hình thực thi WFQ 87 6.3 Cấu hình triển khai MPLS QoS mạng SPT 107 CHƯƠNG KỸ THUẬT QoS TRONG MẠNG IP/MPLS 89 6.4 Kết luận 109 5.1 Cơ sở 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110 5.2 Định nghĩa chuyển mạch nhãn (MPLS) 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 5.2.1 Chuyển mạch nhãn gì? 90 5.2.2 Ưu điểm kỹ thuật MPLS 90 5.3 Kiến trúc MPLS 91 5.3.1 Cấu trúc khối 91 5.3.2 Một số khái niệm chuyển mạch nhãn 92 5.3.2.1 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 92 5.3.2.2 Router chuyển mạch nhãn (LSR) 92 5.3.2.3 Giao thức phân phối nhãn 94 5.3.2.4 Tuyến đường chuyển mạch nhãn 95 5.4 Thực chế QoS mạng MPLS 95 5.4.1 Cấu trúc trường MPLS EXP gói IP gán nhãn 96 5.4.2 Gán nhãn biên mạng 98 5.4.3 Chuyển tiếp gói MPLS 99 5.5 Kết luận 99 CHƯƠNG PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI MPLS QoS TRÊN HẠ TẦNG MẠNG CỦA CÔNG TY SPT 100 6.1 Hạ tầng mạng IP công ty SPT 100 6.2 Phương án triển khai 101 6.2.1 Chia sẻ băng thông kênh liên tỉnh 101 6.2.1.1 Chính sách định tuyến 104 6.2.1.2 Địa IP cho router 105 6.2.1.3 QoS phân lớp dịch vụ (CoS) 106 6.2.2 Tích hợp dịch vụ 106 DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A DSCP Differentiated Service Code Point DoS Denial of Service E API Application Program Interface Edge-LSR ARQ Admission Request EXP Experimental Field ATM Asynchronous Transfer Mode EF Expedited Forwaring AF Assured forwarding F ASN Autonomous System Number FIFO B Edge Label Switching Router First In First Out FEC Forwarding Equivalence Class BGP Border Gateway Protocol FTP File Transfer Protocol BA Behavior Aggregate FBWFQ Flow- Based WFQ C G CAR Commited Access Rate GRE Generic Route Encapsulation CPE Customer Premise Equipment GSM Global System for Mobile Communications CIR Committed Information Rate GTS Generic Traffic Shaping CATV Community Antenna Television GS Guaranteed Service cRTP compressed Real-time Transport Protocol H CQ Custom Queuing HTML CBWFQ Class-Based Weighted Fair Queuing HDLC Hyper level Data Link Control CL Controlled Load HQO Hold-queue CS Class – Selector I CPU Central Processing Unit IPH CDT Congestive Discard Threshold IETF Interrnet Engineering Task Force IGP Interior Gateway Protocol D Hyper Text Mark Language IP Header DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing IS-IS Intermediate System - Intermediate System DWFQ Distributed Weighted Fair Queuing ISP Internet Service Provider DiffServe Differentiated Service IXP Internet Exchange Point ISDN IP MTU ITU-T IntServ Integrated Services Digital Network O IP Maximum Transfer Unit OSPF International Telecommunication Union - P Telecommunication standardization sector PSTN Public Switched Telephone Network PE Provider Edge Integrated Service L Open Shortest Path First POP Point Of Presence LDP Label Distribution Protocol PVC Permanent Virtual Circuit Public Land Mobile Network LFIB Label Forwarding Information Base PLMN LIB Label Information Base PDH Plesiochronous Digital Hierarchy LSP Label Switching Path PQ Priority Queuing LSR Label Switching Router POS Packet over SONET LFI Link Fragmentation and Interleaving PHB Per-hop behavior LZ (LZV) Lempel – Ziv PPP Point – to – Point Protocol LAPB Link Access Procedure Balanced R RPT M Resilient Packet Transport MPLS Multi Protocol Label Switching RFC Request for Comment MP-BGP Multiprotocol BGP RSVP Resource Reservation Protocol MP_REACH_NLRI Multiprotocol Reachable NLRI RESV Reservation request MP_UNREACH_NLRI Multiprotocol Unreachable NLRI RTP Real-time Transport Protocol MTU Maximum Transfer Unit RIP MCML PPP Multi- Class Multilink Point-to-Point Protocol S MLP Multiling PPP SDH Synchronous Digital Hierarchy MPPC Microsoft Point – to – point Compression SMTP Simple Mail Transfer Protocol MAC Medium Access Control SS7 Signalling System No SVC Switched virtual circuit NH Next Hop SONET Synchronous Optical Network NLRI Network Layer Reachability Information SLA Service Level Agreement N 10 STAC Stacker SQL Structured Query Language T 11 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1 So sánh công nghệ mạng tương lai 22 TCP Transmission Control Protocol Bảng 1-2 Thống kê loại trễ từ đầu cuối đến đầu cuối 25 TDM Time Division Multiplex Bảng 2-1 Giá trị IP Precedence DSCP PHB 35 TTL Time-to-Live Bảng 2-2 So sánh đặc điểm hai mô hình QoS 39 TAC Technical Assistance Center U UDP Bảng 3-1 Giá trị IP Precedence tương ứng với bits ToS 46 Bảng 3-2 Phạm vi sử dụng giải thuật nén 51 User Datagram Protocol Bảng 3-3 Hiệu nén tiêu đề TCP 53 VC Virtual Circuit Bảng 5-2 Mô tả mối liên hệ giá trị IP DSCP MPLS EXP 97 VPN Virtual Private Network Bảng 6-1 Thống kê sách QoS 107 VRF VPN Routing and Forwarding V Bảng 5-1 Chức kiểu LSR 94 VoIP Voice over IP VIP Versatile Interface Processor Vd Ví dụ W WDM Wavelength Division Multiplexing WFQ Weighted Fair Queing WAN Wide Area Network WRED Weighted random early Drop/Detect WRR Weighted Round Robin 12 13 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 4.9 Cơ chế hoạt động CQ 72 Hình 4.10 Một trường hợp xấu xảy hàng đợi CQ 73 Hình 1.1 Nhu cầu tiến hóa mạng 19 Hình 4.11 Minh họa tính toán băng thông độ trễ tối đa 73 Hình 1.2 Chiến lược phát triển 20 Hình 4.12 Ví dụ cấu hình hàng đợi CQ 76 Hình 1.3 Sự hội tụ mạng 21 Hình 4.13 Cơ chế hoạt động PQ 77 Hình 1.4 Băng thông mạng đa truy nhập 23 Hình 4.14 Một Ví dụ cấu hình hàng đợi PQ 80 Hình 1.5 Một ví dụ trễ mạng 24 Hình 4.15 Cơ chế hoạt động WFQ 82 Hình 2.1 Các kỹ thuật QoS mạng IP 27 Hình 4.16 Sự phân lớp WFQ dựa tiêu đề gói tin 85 Hình 2.2 Mô hình dịch vụ IntServ 29 Hình 5.1 Mạng IP chạy mạng trục ATM 89 Hình 2.3 Sơ đồ khối kiến trúc DiffServ 32 Hình 5.2 Kiến trúc node MPLS chạy IP 91 Hình 2.4 Mô tả cấu trúc bit trường DSCP 34 Hình 5.3 Kiến trúc Edge-LSR 93 Hình 2.5 Sơ đồ chế phân loại điều hoà lưu lượng 36 Hình 5.4 Cấu trúc nhãn (label) 97 Hình 2.6 Mô hình mạng đầu cuối đến đầu cuối với RSVP 42 Hình 5.5 Gán nhãn chuyển tiếp gói tin mạng MPLS 99 Hình 2.7 Mô hình mạng đầu cuối đến đầu cuối non-RSVP 43 Hình 6.1 Sơ đồ mạng kết nối HNI – HPG SPT 101 Hình 3.1 Mô tả trường ToS gói IP 45 Hình 6.2 Cấu trúc phân lớp mạng SPT 102 Hình 3.2 Nguyên lý hoạt động LFI 49 Hình 6.3 Mạng IP tích hợp nhiều kỹ thuật chuyển mạch khác 104 Hình 3.3 Minh họa trình thực thuật toán nén 51 Hình 3.4 Minh họa thuật toán nén tiêu đề 52 Hình 3.5 Minh họa hiệu nén TCP 53 Hình 3.6 Cơ chế nén tiêu đề RTP 54 Hình 4.1 Thuật toán RED 58 Hình 4.2 Cơ chế hoạt động WRED 60 Hình 4.3 Sơ đồ khối CAR 62 Hình 4.4 Lưu đồ chức CAR 63 Hình 4.5 Mô hình thùng thẻ 64 Hình 4.6 Sơ đồ khối chức GTS 67 Hình 4.8 Ví dụ cấu hình hàng đợi FIFO 70 14 LỜI NÓI ĐẦU 15 Chương – Chất lượng dịch vụ (QoS) Phân tích yêu cầu cần thiết phải triển khai QoS mạng NGN, Môi trường kinh doanh ngày mang tính cạnh tranh phức tạp hết Trong chất lượng dịch vụ chìa khoá để dẫn tới thành khái niệm, kỹ thuật triền khai giao thức báo hiệu QoS Chương – Phân loại, phân mảnh nén gói liệu kỹ thuật QoS công Song song với xu này, công nghệ viễn thông công nghệ thông tin Phân tích chế phân loại, phân mảnh nén gói liệu kỹ phát triển có nhiều ảnh hưởng đến mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thuật QoS Các ưu, nhược điểm chế việc góp phần thông phải hội tụ nhiều loại hình dịch vụ khác Để đáp ứng yêu nâng cao chất lượng dịch vụ cầu này, số nhà sản xuất thiết bị viễn thông số tổ chức nghiên cứu viễn thông đưa ý tưởng mô hình cấu trúc mạng hệ (Next Generation Network – NGN) NGN mạng hoàn toàn mới, mạng dựa sở chuyển mạch truyền dẫn gói IP hướng tới MPLS Tuy nhiên bên cạnh ưu bật, yêu cầu đặt mạng NGN đảm bảo chất lượng Chương – Kỹ thuật QoS phòng tránh điều khiển tắc nghẽn Phân tích chế hàng đợi chế loại bỏ gói liệu, ảnh hưởng chế việc đảm bảo QoS Chương – Kỹ thuật QoS mạng IP/MPLS Phân tích mặt hạn chế công nghệ IP miêu tả kiến trúc chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Giới thiệu cách thực MPLS QoS truyền tải âm liệu Đây thực thách thức khó khăn Chương – Đề xuất phương án triển khai MPLS QoS mặt công nghệ, dịch vụ khác có yêu cầu chất lượng dịch vụ Phân tích giải pháp xây dựng mạng MPLS QoS sở hạ tầng khác Do song song với tiến trình xây dựng mạng NGN việc triển khai kỹ thuật QoS phải thực thi đồng thời nhằm đảm bảo yêu cầu mà dịch vụ đưa Luận văn tốt nghiệp cao học “Vấn đề chất lượng dịch vụ mạng hệ triển khai ứng dụng hạ tầng mạng công ty SPT” Nội dung gồm chương: mạng công ty SPT để giải yêu cầu cụ thể Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô bạn bè đồng nghiệp tận tình giúp đỡ suốt trình thực luận văn Tôi xin đặc biệt chân thành cảm ơn thầy giáo GSTS Nguyễn Thúc Hải nhiệt tình hướng dẫn bảo để hoàn thành luận văn Do thời gian nghiên cứu có hạn, nên luận văn chắn không tránh Chương – Mạng hệ (NGN) khỏi sơ suất nội dung hình thức Kính mong nhận góp ý Giới thiệu tổng quan mạng hệ Tác giả phân tích xu phát thầy cô, bạn bè đồng nghiệp triển mạng viễn thông ngày Các đặc điểm dịch vụ, công nghệ Hà Nội, tháng 11 năm 2006 kiến trúc mạng NGN triển khai hạ tầng mạng riêng lẻ có sẵn Phân NGƯỜI THỰC HIỆN tích tham số đánh giá chất lượng dịch vụ mạng yêu cầu cần giải KS Nguyễn Văn Ngoan 16 CHƯƠNG MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN) 17 1.2 Các đặc điểm mạng NGN Sự phát triển dịch vụ truyền thông hướng đến việc Trong năm gần đây, công nghệ mạng dịch vụ viễn thông nhà cung cấp dịch vụ phải có mềm dẻo để phục vụ thị phát triển nhanh chóng, lưu lượng dịch vụ liệu trường lớn nhỏ Các định việc cung cấp dịch vụ họ có vượt qua lưu lượng thoại Sự phát triển nhanh dịch vụ liệu đòi hỏi nhiều vấn đề phải giá cả, việc đóng gói, tiếp thị thuận tiện có chuyển biến việc xây dựng, quản lý khai thác mạng Có dịch vụ thực tế họ cung cấp Khi có nhiều phương tiện truyền tin, thể nói đời mạng hệ NGN (Next Generation Network) nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp thiết bị doanh nghiệp thương mại thoả mãn yêu cầu tăng trưởng nhanh lưu lượng liệu lưu khác, tất phối hợp để cung cấp dịch vụ cho người sử dụng lượng thoại thời gian tới Trong chương tác giả phân tích tổng Dưới trình bày số đặc trưng dịch vụ quan trọng môi trường quan đặc điểm kiến trúc mạng NGN tham số đánh giá NGN: chất lượng dịch vụ mạng 1.1 Khái niệm Cho tới nay, có nhiều tổ chức viễn thông quốc tế nhà cung cấp thiết bị viễn thông giới quan tâm nghiên cứu ƒ Liên lạc thông tin rộng khắp, thời gian thực, đa phương tiện - đảm bảo độ tin cậy, thân thiện việc liên kết người, truy nhập tốc độ cao truyền tải thông tin với phương tiện nào, thời gian nào, đâu, kích cỡ chiến lược phát triển mạng NGN chưa có định nghĩa ƒ Sử dụng công nghệ chuyển mạch mềm (SoftSwitch) thay thiết xác thống cho mạng NGN Sau khái niệm tương đối bị tổng đài chuyển mạch phần cứng cồng kềnh Các mạng chung đề cập đến NGN dịch vụ riêng rẽ kết nối với thông qua điều khiển ƒ Mạng hội tụ (hỗ trợ cho lưu lượng thoại liệu, cấu trúc mạng hội tụ) ƒ Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho phần tử mạng) thiết bị tổng đài nhất, thiết bị tổng đài dựa công nghệ chuyển mạch mềm ƒ Nhiều mạng thông minh (network intelligence) phân bố toàn mạng Nó bao gồm ứng dụng cho phép truy nhập điều khiển ƒ Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau) dịch vụ mạng độc lập với lớp truyền tải lớp truy nhập mạng ƒ Mạng nhiều lớp (mạng phân phối nhiều lớp mạng có chức thông qua cổng giao diện lập trình ứng dụng (API - Application độc lập hỗ trợ thay khối thống mạng Program Interface) Nó thực chức cụ thể thay TDM - Time Division Multiplex) mặt cho nhà cung cấp dịch vụ mạng Ta hiểu tác tử quản lý (management agents) mà giám sát tài nguyên 18 mạng, tập hợp số liệu hay sử dụng, cung cấp việc gỡ rối, môi giới dịch vụ từ nhà cung cấp khác,.… ƒ Dễ dàng sử dụng Đó việc làm suốt người sử dụng tính phức tạp thu thập, xử lý, chế tạo truyền thông tin Nó cho 19 ƒ Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển dịch vụ ƒ Độ linh hoạt tính sẵn sàng cao mạng Sau xem xét trình tiến hóa cấu trúc từ mạng có lên cấu trúc mạng NGN hình 1.1 phép dễ dàng sử dụng truy nhập dịch vụ mạng, bao gồm giao diện người sử dụng cho phép tương tác người mạng cách tự nhiên, cung cấp thông tin, trợ giúp, lựa chọn động theo ngữ cảnh (nhạy ngữ cảnh), quản lý cách suốt tương tác đa dịch vụ, cung cấp menu khác cho người chưa có kinh nghiệm ngược lại với người có kinh nghiệm, cung cấp môi trường thống cho tất dạng truyền thông ƒ Quản lý chế tạo dịch vụ cá nhân: Nó bao gồm khả người sử dụng để quản lý thông tin cá nhân họ, dịch vụ mạng cung cấp, giám sát thông tin sử dụng tính cước ƒ Quản lý thông tin thông minh: Nó giúp người sử dụng quản lý tình trạng tải thông tin việc đưa khả tìm kiếm, xếp, lọc tin liệu 1.3 Kiến trúc dịch vụ mạng hệ Hình 1.1 Nhu cầu tiến hóa mạng Như hình vẽ 1.1, nhận thấy mạng viễn thông gồm nhiều mạng riêng lẻ kết hợp lại với thành mạng “hỗn hợp”, xây Mạng hệ đời với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất dựng cấp quốc gia, nhằm đáp ứng nhiều loại dịch vụ khác Ví dụ ưu công nghệ tiên tiến để phát triển, kiến trúc mạng NGN dựa xét mạng Internet, mạng đơn lớn, có tính chất toàn cầu, thường mạng chuyển mạch gói cung cấp nhiều dịch vụ đề cập theo loạt giao thức truyền dẫn theo kiến trúc Mạng hệ sau tổ chức dựa nguyên tắc sau: đặc trưng Internet không hỗ trợ QoS dịch vụ có tính ƒ Đáp ứng nhu cầu cung cấp loại hình dịch vụ viễn thông phong phú, đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện ƒ Mạng có cấu trúc đơn giản ƒ Nâng cao hiệu sử dụng chất lượng mạng lưới giảm thiểu chi phí khai thác bảo dưỡng thời gian thực (như thoại truyền thống) Do đó, việc xây dựng mạng hệ NGN cần tuân theo tiêu: ƒ NGN phải có khả hỗ trợ cho dịch vụ mạng Internet mạng hành 84 + * 18 + + + + + + = 70 85 Với lớp định nghĩa người sử dụng gán đặc Lưu lượng ưu tiên mức 1/70, mức 2/70 mức 8/70 tính bao gồm băng thông, trọng số giới hạn gói lớn cho lớp Từ Có kiểu luồng liệu là: tính băng thông khả dụng giao diện ƒ Luồng liệu cỡ nhỏ (Low-bandwith) ƒ Luồng liệu cỡ lớn (High-bandwith) Các luồng lưu lượng cỡ nhỏ (như Telnet, dịch vụ ưu đãi) có mức ưu tiên IP TCP Payload hóa cao gửi băng thông khả dụng, luồng liệu cỡ lớn (như FTP) chia sẻ khả lại phần băng thông tương Địa Địa Giao nguồn đích thức ToS Địa Địa nguồn đích ứng hay phần Trong luồng liệu lớn vượt ngưỡng cho phép tin WFQ phân lớp sử dụng thông số sau: Địa IP nguồn Địa IP đích Giao thức TCP nguồn cổng UDP Giao thức truyền Kiểu dịch vụ (trường ToS) Sau gói xếp hàng, số hàng đợi thực hàm băm Hàm băm đến bị loại bỏ Tuy nhiên luồng liệu cỡ nhỏ nhờ có gói thông điệp “Conversation” quản lý tin, tin đến tiếp tục gắn vào hàng đợi liệu Ngoài WFQ có khả quản lý luồng liệu kép, ví dụ # Hàng đợi (chỉ số hàng đợi) Hình 4.16 Sự phân lớp WFQ dựa tiêu đề gói tin Hàm băm dùng để gán hàng đợi vào luồng WFQ mặc đinh dùng 256 thông tin thoại video hàng đợi Số lượng hàng đợi cấu hình dải từ 16 đến 4096 4.2.4.3 Hàng đợi cân trọng số phân lớp lưu lượng (CBWFQ) Nếu số lượng lớn luồng diễn điều giống luồng CBWFQ (Class – based Weighted Fair Queuing) mở rộng chức vào hàng đợi giống WFQ cung cấp phương thức định nghĩa lớp lưu lượng dựa tiêu Chú ý thông thường việc phân phối băng thông giao diện không chuẩn phù hợp bao gồm loại giao thức, danh sách điều khiển truy nhập thể vượt 75% băng thông giao diện 25% lại sử dụng giao tiếp đầu vào (xem hình 4.16) Các gói tin thỏa mãn đặc tính cho cho mục đích truyền tải từ tiêu đề bao gôm tiêu đề lớp 2, thông tin định lớp cấu thành lưu lượng lớp Nghĩa trọng số dùng tuyến lưu lượng, dịch vụ đặc biệt Tuy nhiên ứng dụng cho lớp trọng số gói mà phù hợp với tiêu chuẩn lớp truyền tải ta cấu hình vượt 75% băng thông cho tổng cộng cho tổng Sau gán trọng số, gói xếp vào cuối hàng đợi lưu lượng lớp hay luồng phải đảm bảo phần băng CBWFQ sử dụng sách phân lớp thiết lập để xử lý hàng đợi lớp thông khả dụng cho mục địch truyền tải mào đầu nói phục vụ công 4.2.4.4 Hàng đợi cân trọng số tốc độ cao (DWFQ) DWFQ dạng đặc biệt WFQ tốc độ cao chạy xử lý giao diện đa (VIP - Versatile Interface Processor) Đối với DWFQ 86 87 lưu giữ số gói hàng đợi tổng số gói tất hàng đợi rõ trọng số Trong suốt trình tắc nghẽn, nhóm phân phối Khi tổng cộng gói nhỏ giới hạn tổng cộng, hàng đợi phần trăm băng thông tương ứng với trọng số lớp Ví dụ lớp làm đệm tạm thời mà không quan tâm đến giới hạn hàng đợi riêng lẻ Nhưng gán trọng số 50 suốt trình tắc nghẽn gói tin từ lớp vượt qua giới hạn tổng cộng chế giới hạn hàng đợi riêng lẻ phân phối 50 phần trăm băng thông khả dụng Trong trường kích hoạt tất gói đến mà vượt giới hạn hàng đợi hợp giao diện tắc nghẽn hàng đợi gửi thông bị loại bỏ Tuy nhiên gói xếp hàng đợi không bị qua phần băng thông khả dụng loại bỏ hàng đợi vượt qua giới hạn cho phép 4.2.4.5 Các ưu nhược điểm hàng đợi WFQ Có loại DWFQ: Ưu điểm: ƒ Flow-based DWFQ ƒ Cấu hình đơn giản (không cần cấu hình phân lớp) ƒ Class-based DWFQ ƒ Đảm bảo thông lượng cho tất luồng Với Flow-based DWFQ gói phân loại luồng Các gói có ƒ Khắc phục tượng “hiệu ứng dây truyền” (chuỗi liên kết địa IP nguồn, địa IP đích, cổng nguồn TCP UDP, cổng đích gói) chế hàng đợi FIFO TCP UDP, loại giao thức trường ToS (Type of Service) xếp ƒ Drop gói hầu hết luồng luồng (tất gói non-IP xử lý luồng số 0) ƒ Hỗ trợ hầu hết thiết bị (platform) Mỗi luồng tương ứng riêng rẽ hàng đợi đầu Khi gói gán ƒ Hỗ trợ hầu hết phiên phần mềm (Cisco IOS 11.0 trở lên) tới luồng đặt vào hàng đợi tương ứng với luồng Trong Nhược điểm: suốt trình tắc nghẽn, DWFQ phân phối băng thông cho ƒ Đa luồng kết thúc hàng đợi hàng đợi gửi ƒ Không hỗ trợ cấu hình phân lớp Với Class-based DWFQ gói gán tới hàng đợi khác dựa nhóm QoS chúng giá trị ưu tiên IP trường ToS Nhóm QoS cho phép người sử dụng thực theo chiến lược QoS Một nhóm QoS phân lớp nội gói, router dùng để xác định cách thức xử lý gói tin đặc tính QoS xác định Có thể sử ƒ Không cho phép đảm bảo băng thông cố định ƒ Thực thi giới hạn tùy thuộc vào độ phức tạp phân lớp chế xếp 4.2.4.6 Cấu hình thực thi WFQ Khởi tạo WFQ giao diện: dụng CAR (Commited Access Rate) truyền bá sách QoS thông qua BGP (Border Gateway Protocol) để gán gói tin vào nhóm QoS khác Tuy nhiên muốn phân loại gói dựa bits phân CDT (congestive-discard threshold): Số tin cho phép hệ quyền IP sử dụng DWFQ dựa trường ToS Các lớp định thống WFQ trước router bắt đầu rớt (drop) gói xếp vào hàng 88 đợi dài Giá trị CDT lên 4096, mặc định 64 WFQ tự động khởi tạo (enable) giao diện tốc độ thấp 2M Dynamic-queues: Số hàng đợi động dùng cho kiến trúc best-effort: giá trị 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096 giá trị mặc định 256 89 CHƯƠNG KỸ THUẬT QoS TRONG MẠNG IP/MPLS 5.1 Cơ sở Khi gói IP chuyển từ nguồn tới đích, kỹ thuật truyền thống thực phân tích địa IP đích cung cấp thủ tục định tuyến lớp mạng Vd: Reservable-queues: Số hàng đợi đặt trước dùng cho hội thoại đặt trước OSPF (Open Shortest Path First) BGP (Border Gateway Protocol), định dải giá trị đến 1000 (dùng cho giao diện cấu hình đặc tính tuyến tĩnh, Để thực định chuyển tiếp chặng bên RSVP mặc định 0) Cấu hình thêm tham số HQO cho WFQ mạng Router thực việc xử lý định chọn đường để xem gói tin theo đường Các thiết bị lớp mạng tham gia vào việc tập hợp phân phối thông tin lớp mạng thực chuyển mạch lớp dựa nội dung tiêu đề gói lớp mạng Ta xem xét vd hình 5.1 ƒ Xác định số gói lớn tất hàng đợi đầu Switch ATM Hà Nội giao diện thời điểm, giá trị mặc định 1000 ƒ Trong tình đặc biệt WFQ tiêu thụ nhiều đệm (buffer) Ví dụ DoS (Denial of Service) công làm tràn (flood) giao diện với lượng gói lớn điền đầy hàng đợi tốc độ Router nhân Hà Nội Mạng trục ATM Switch ATM TP HCM ATM PVC Router nhân TP HCM Switch ATM Đà Nẵng Kết luận: Mặc dù WFQ phục vụ tốt gói tin có kích thước nhỏ IP precedence cao, công cụ xác để đảm bảo lượng băng thông cố định Router nhân Đà Nẵng Hình 5.1 Mạng IP chạy mạng trục ATM Giả sử có tuyến kết nối hình 5.1, tất gói từ Hà Nội đến TP HCM phải qua router Đà Nẵng, điều làm tăng độ trễ mạng tăng tải CPU router Đà Nẵng Để đảm bảo chuyển tiếp gói tin cách tối ưu mạng, mạch ảo ATM phải thiết lập cách đầy đủ router Với mạng nhỏ hình 5.1 vấn đề gì, với mạng lớn với vài chục đến hàng trăm router điều thực 90 có nhiều kết nối đến mạng WAN Sau vấn đề khả mở rộng mạng mà ta gặp phải: 91 5.2.2 Ưu điểm kỹ thuật MPLS Ưu điểm bật kỹ thuật MPLS so với mạng WAN mạng IP truyền ƒ Mỗi có router mạng, để đáp ứng tính tối ưu định thống có khả mang chuỗi nhãn Khái niệm chuỗi tuyến, mạch ảo (VC) phải thiết lập router nhãn cho phép MPLS triển khai ứng dụng kỹ thuật điều khiển router lại lưu lượng, triển khai kỹ thuật QoS, cung cấp dịch vụ mạng riêng ảo ƒ Việc cung cấp VC router phức tạp, khó dự đoán (VPN), định tuyến nhanh có điểm kết nối bị lỗi, lưu lượng router mạng Do nhà cung cấp dịch vụ muốn thiết kế mạng tích hợp đa dịch vụ mạng trục IP có sẵn đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) thúc 5.3 Kiến trúc MPLS 5.3.1 Cấu trúc khối đẩy giải pháp MPLS So với yếu tố khác quản lý lưu lượng hỗ trợ Kiến trúc MPLS chia thành hai thành phần: Thành phần chuyển tiếp VPN QoS lý quan trọng để triển khai MPLS Như gói (còn gọi mặt phẳng liệu) thành phần điều khiển (còn gọi mặt thấy đây, hầu hết công việc thực MPLS phẳng điều khiển) QoS tập trung vào việc hỗ trợ đặc tính IP QoS không thay đổi mô hình dịch vụ IP mạng Thủ tục định tuyến IP Một lý để khẳng định MPLS không giống IP MPLS Trao đổi thông tin định tuyến với router khác giao thức xuyên suốt MPLS không vận hành máy chủ, tương lai nhiều mạng IP không sử dụng MPLS tồn Bảng định tuyến IP 5.2 Định nghĩa chuyển mạch nhãn (MPLS) Điều khiển định tuyến IP MPLS 5.2.1 Chuyển mạch nhãn gì? Trao đổi liên kết nhãn với router khác Trong mạng IP, phương thức vận chuyển gói tin dựa vào địa IP đích Tại router, gói tin kiểm tra địa đích truyền đến nút dựa vào thông tin có bảng định tuyến Trong chuyển mạch nhãn địa IP lớp ánh xạ vào nhãn lớp Thay chế vận chuyển gói tin mạng IP, chuyển mạch nhãn thực cách gắn nhãn cho gói tin lớp 2, dựa vào nhãn mà nút mạng chuyển tiếp gói tin đến đích cuối Gói gán nhãn vào Bảng chuyển tiếp nhãn Gói gán nhãn Mặt phẳng liệu node Hình 5.2 Kiến trúc node MPLS chạy IP Thành phần chuyển tiếp gói sử dụng sở liệu chuyển tiếp nhãn (được trì chuyển mạch nhãn) để thực chuyển tiếp gói liệu theo 92 93 nhãn đọc gói Thành phần điều khiển thực việc tạo trì Bất kỳ LSR mà có router lân cận chức MPLS LSR thông tin chuyển tiếp nhãn (được nhắc đến liên kết) nhóm xem Edge-LSR Nếu LSR có giao tiếp đấu nối mạng MPLS chuyển mạch nhãn kết nối với đến mạng ATM gọi ATM edge-LSR Edge-LSR sử dụng bảng 5.3.2 Một số khái niệm chuyển mạch nhãn chuyển tiếp IP truyền thống để gán nhãn gỡ nhãn gói IP Hình 5.3 minh Các thuật ngữ mô tả thiết bị cấu thành kiến trúc MPLS vai trò họa kiến trúc Edge-LSR Mặt phẳng điều khiển node 5.3.2.1 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) MPLS không thực định chuyển tiếp với gói liệu lớp (datagram) mà sử dụng khái niệm gọi FEC (Forwarding Equivalence Class) Mỗi FEC tạo nhóm gói tin có chung yêu cầu truyền tải dịch vụ (thoại, data, video, VPN ) yêu cầu QoS Hay nói cách khác, MPLS thực phân lớp liệu để chuyển tiếp qua mạng Nói cách khác lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) Thủ tục định tuyến IP Trao đổi thông tin định tuyến với router khác Bảng định tuyến IP Điều khiển định tuyến IP MPLS Trao đổi liên kết nhãn với router khác nhóm địa IP có yêu cầu chuyển tiếp liệu, tất lưu lượng đích tất lưu lượng với giá trị ưu tiên Gói IP vào Bảng chuyển tiếp IP Gói IP Bảng chuyển tiếp nhãn Gói gán nhãn (precedence) tạo thành FEC 5.3.2.2 Router chuyển mạch nhãn (LSR) Bất kỳ router switch thực thủ tục phân phối nhãn chuyển tiếp gói dựa vào nhãn gọi router chuyển mạch nhãn – Label Switch Router Chức LSR phân phối nhãn liên kết với LSR khác bên mạng MPLS Tồn số kiểu LSR khác sau: Nhãn loại bỏ thực tìm kiếm định tuyến lớp Gói gán nhãn vào Mặt phẳng liệu node Hình 5.3 Kiến trúc Edge-LSR Edge-LSR router thực gán nhãn gỡ nhãn biên mạng Bảng định tuyến IP mở rộng với thông tin nhãn Khi gói IP vào có MPLS Gán nhãn hành động gán nhãn chuỗi nhãn đến thể chuyển tiếp gói IP bình thường đến node MPLS gói tin hướng vào miền MPLS Gỡ nhãn ngược lại, xóa bỏ nhãn gán nhãn gửi đến node MPLS khác từ gói tin hướng trước chuyển tiếp đến router lân cận bên mạng MPLS ATM-LSR chuyển mạch ATM hoạt động LSR, ATM-LSR thực định tuyến IP, gán nhãn phần điều khiển 94 (control plane) chuyển tiếp gói liệu theo chế chuyển mạch ATM 95 5.3.2.4 Tuyến đường chuyển mạch nhãn Tuyến đường để gói IP qua mạng MPLS từ LSR hướng vào đến LSR truyền thống Bảng 5-1 tóm tắt chức kiểu LSR khác Một thiết bị hướng gọi tuyến đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) mạng thực nhiều chức (Vd, thực Edge-LSR Nó tương ứng với tập hợp LSP mà gói phải qua để đến LSR ATM edge-LSR lúc) hướng liên quan đến FEC LSP khác sử dụng cho lưu Kiểu LSR Chức LSR Chuyển tiếp gói gán nhãn Edge-LSR lượng quay trở lại Tuyến đường chuyển mạch nhãn chế hướng kết nối thiết Có thể nhận gói IP, thực tìm kiếm lớp lập trước có lưu lượng Nghĩa tuyến đường thiết lập dựa vào thông tin gắn nhãn trước chuyển tiếp gói vào miền LSR sơ đồ mạng đòi hỏi dòng chảy lưu lượng Có thể nhận gói gán nhãn, gỡ bỏ nhãn, thực tìm kiếm lớp chuyển tiếp gói IP đến chặng ATM-LSR Chạy thủ tục MPLS phần điều khiển để thiết lập 5.4 Thực kỹ thuật QoS mạng MPLS Như phân tích chương có hai mô hình cung cấp chất lượng dịch vụ sử dụng phổ biến là: VC ATM chuyển tiếp gói đánh nhãn ƒ Mô hình dịch vụ tích hợp IntServ (Intergrated Services) cell ATM ƒ Mô hình dịch vụ phân biệt DiffServ (Differentiated Services) ATM edge-LSR Có thể nhận gói đánh nhãn không đánh nhãn, Có nhiều nguyên nhân giải thích mô hình IntServ không sử phân mảnh thành cell ATM chuyển tiếp dụng để theo kịp mức độ phát triển mạng IP Thay vào đó, IntServ cell đến ATM-LSR sử dụng phổ biến mô hình mạng với quy mô nhỏ trung Có thể nhận cell ATM từ ATM-LSR lân cận, tái tổ bình Trong đó, DiffServ lại mô hình cung cấp chất lượng dịch vụ có hợp chúng thành gói tin ban đầu chuyển đến khả mở rộng Cơ chế hoạt động mô hình bao gồm trình chặng tiếp theo, gói đánh nhãn phân loại lưu lượng thành phần biên mạng, trình xếp hàng nút không đánh nhãn Bảng 5-1 Chức kiểu LSR mạng xử lý huỷ gói lõi mạng Trong đó, phần lớn xử lý thực thành phần biên mạng mà không cần phải lưu giữ trạng thái luồng lưu lượng lõi mạng 5.3.2.3 Giao thức phân phối nhãn (LDP -Label Distribution Protocol) LDP giao thức phân bổ nhãn dùng MPLS để phân bổ nhãn thiết lập LSP thông qua mạng MPLS Một vấn đề cung cấp dịch vụ cho khách hàng, yêu cầu đặt khả cung cấp chất lượng dịch vụ đáp ứng số lượng lớn kháng hàng với yêu cầu đa dạng họ Ví dụ, nhà cung cấp dịch 96 97 vụ cung cấp nhiều lớp chất lượng dịch vụ cho mạng riêng ảo (VPN) ứng dụng khác VPN thuộc phân lớp dịch vụ khác Với cách thức này, dịch vụ mail thuộc lớp dịch vụ (COS - Class of Service) ứng dụng thời gian thực thuộc lớp dịch vụ khác Do mạng MPLS lựa chọn mô hình dịch vụ phân biệt (DiffServ) để cung cấp giải pháp chất lượng dịch vụ Cơ chế hoạt động ưu nhược điểm mô hình DiffServ phân tích chương Trong mạng MPLS mô hình ứng dụng để thực nhiệm vụ sau: ƒ Phân lớp, đánh dấu sửa dạng liệu cách copy trường IP Precedence tới trường MPLS QoS biên mạng ƒ Thực chế tránh tắc nghẽn WRED bits Precedence, DSCP, MPLS EXP lõi mạng ƒ Sử dụng MPLS QoS thực chế xếp hàng cân trọng số dựa phân lớp (CBWFQ – Class_base WFQ) nút mạng ƒ Kết thực từ đầu cuối đến đầu cuối mạng MPLS giống mạng non-MPLS 5.4.1 Cấu trúc trường MPLS EXP gói IP gán nhãn Trong chương 2, chương chương phân tích cách sử dụng trường IP Precedence cấu hình thực chế QoS mạng IP Hình 5.4 mối liên hệ trường IP Precedence với trường MPLS QoS mạng chuyển mạch nhãn ƒ Tại biên mạng router thực gán nhãn, nhãn chèn mào đầu lớp nội dung lớp khung lớp ƒ Ánh xạ (hoặc chép) nội dung trường IP Prec tới trường MPLS EXP Hình 5.4 Cấu trúc nhãn (label) Xem hình 5.4 đó: Nhãn (Label): Thường tổ chức dạng ngăn xếp nhãn (Label Stack), có độ dài 32 bit thể sau: ƒ Trường Label: Có độ dài 20 bit, giá trị nhãn ƒ Trường Exp (tài liệu MPLS IETF gọi bit Experimental): Có độ dài bit dùng cho mục đích dự trữ nghiên cứu phân chia lớp dịch vụ (COS - Class Of Service) ƒ Trường TTL (Time To Live): Độ dài bits, có chức xác định vòng lặp trường TTL gói tin IP ƒ Trường S: Có độ dài bit, dùng định nhãn cuối ngăn xếp nhãn (Label Stack) Với nhãn cuối cùng, S=1 Ngăn xếp nhãn kết hợp hai hay nhiều nhãn gắn vào gói Bảng 5-2 Mô tả mối liên hệ giá trị IP DSCP MPLS EXP 98 IP DSCP 99 MPLS EXP EF AF1 (low-drop) AF1 (medium-drop) AF1 (high-drop) AF2 (low-drop) AF2 (medium -drop) AF2 (high-drop) Default 5.4.2 Gán nhãn biên mạng Đây chức biên mạng, gói tin gán nhãn trước chuyển đến miền MPLS Trong chế chuyển tiếp IP truyền thống, chặng mạng thực tìm kiếm bảng chuyển tiếp IP cho địa IP đích Hình 5.5 Gán nhãn chuyển tiếp gói tin mạng MPLS 5.4.3 Chuyển tiếp gói MPLS gắn mào đầu lớp Nó lựa chọn địa IP cho chặng gói Khi gói qua mạng MPLS, router chuyển mạch nhãn (LSR) thay tin gửi gói giao tiếp hướng tới địa đích cuối Chọn chặng đổi nhãn vào nhãn Mỗi LSR giữ hai lưu giữ thông tin liên cho gói IP kết hợp chức năng: thứ phân chia địa IP đích quan đến thành phần chuyển tiếp MPLS Bảng sở thông tin thành tiền tố IP đích, thứ hai ánh xạ tiền tố IP đích đến địa nhãn (LIB –Label Information Base) lưu tất nhãn gán LSR IP chặng Như xử lý gói thực theo chặng ánh xạ nhãn đến nhãn nhận từ node lân cận Bảng thứ hai mạng sở thông tin chuyển tiếp nhãn (LFIB – Label Forwarding Information Với mạng MPLS, gói tin vào mạng gán đến FEC lần thiết bị biên, đến chặng gói tin gán nhãn thiết bị chuyển tiếp dựa nhãn mã hóa mà phân tích thông tin mào đầu lớp Hình 5.5 minh họa việc xử lý nhãn chuyển tiếp gói tin Base) sử dụng để chuyển tiếp gói giữ nhãn sử dụng 5.5 Kết Luận MPLS giải pháp mạng đường trục cho mạng hệ mới, xu hướng phát triển MPLS ATOM (Any traffic Over MPLS), nghĩa có khả đáp ứng loại dịch vụ nào: thoại, video, fax, data, IP/MPLS giải pháp QoS hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho người dùng nhà cung cấp dịch vụ viễn thông 100 101 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI MPLS QoS TRÊN HẠ TẦNG MẠNG CỦA CÔNG TY SPT 6.1 Hạ tầng mạng IP công ty SPT Hạ tầng mạng IP công ty SPT (trích nguồn từ công ty SPT) mô tả sau: Công ty Cổ phần Dịch vụ Bưu Viễn thông Sài Gòn (viết tắt công ty SPT) thành lập bắt đầu cung cấp dịch vụ từ tháng năm 2001 Công ty cung cấp dịch vụ bao gồm thoại đường dài giá rẻ 177 theo công nghệ VoIP dịch vụ liệu mà chủ yếu liệu mạng Internet dialup 1270 SnetFone Ngoài ra, công ty cung cấp kênh thuê riêng mạng riêng ảo VPN cho khách hàng Tuy nhiên, hai loại hình dịch vụ hạn chế lưu lượng không đáng kể Cho tới năm 2005 công ty SPT triển khai cung cấp dịch vụ VoIP cho gần 60 tỉnh thành đặt POP, số POP cung cấp dịch vụ Internet Riêng HNI xây dựng thí nghiệp mạng riêng ảo VPN phục vụ cho việc thí nghiệm triển khai dịch vụ trao đổi thông tin chi nhánh lớn HNI HCM Trong mạng tồn mô hình Môt số tuyến mạng sử dụng chung kênh thuê riêng, nhiên băng thông sử dụng cho thoại VoIP Internet tách độc lập với kỹ thuật Frame Relay Do không chia sẻ băng thông dư thừa cho Trong số tuyến kênh thuê riêng cho thoại VoIP Internet hoàn toàn độc lập với Bên cạnh thiết bị mạng độc lập với Ví dụ xét mô hình mạng kết nối Hà Nội Hải Phòng hình 6.1 Hình 6.1 Sơ đồ mạng kết nối HNI – HPG SPT Lưu lượng dialup cung cấp RAS Gateways (vừa làm chức RAS vừa làm chức Router) gửi tới HPGR1 định tuyến HNI thông qua kênh dành riêng theo kỹ thuật Frame Relay Tại HNIR1 lưu lượng Internet nước kết nối qua VNIX, lưu lượng Internet quốc tế tách ghép lưu lượng Internet quốc tế HNI đẩy vào HCM sau đẩy cổng quốc tế HCM Như vậy, mạng VoIP đóng vai trò trung chuyển lưu lượng Internet mà không tham vào cài đặt cho liệu Internet Với mục đích tiết kiệm đầu tư nhiều thiết bị chia sẻ băng thông dư thừa cách linh hoạt, toán đặt cho nhà cung cấp dịch vụ làm tích hợp hai dịch vụ VoIP Internet hệ thống thiết bị mà phải đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng 6.2 Phương án triển khai Kế hoạch triên khai tích hợp mạng thực qua giai đoạn chính: ƒ Giai đoạn 1: Chia sẻ băng thông kênh liên tỉnh ƒ Giai đoạn 2: Tích hợp dịch vụ 6.2.1 Chia sẻ băng thông kênh liên tỉnh Để chia sẻ cách linh hoạt băng thông kênh liên tỉnh cho 102 103 dịch vụ cách thực loại bỏ cài đặt Frame Relay thay vào ƒ Lớp truy cập (Access Layer): Lớp phục vụ việc truy cập Internet sách QoS để đảm bảo ưu tiên cho dịch vụ thoại Cụ thể triển cho khách hàng kết nối mạng khách hàng Các khách hàng khai kỹ thuật IP QoS MPLS QoS cho mạng đường trục Sơ đồ mạng SPT kết nối trực tiếp vào router tầng truy cập ƒ Lớp phân phối (Distribution Layer): Lớp tập hợp kết nối từ thiết kế hình vẽ 6.2 router lớp truy cập liên kết với lớp cao ƒ Lớp nhân (Core Layer): Lớp tập hợp router có tốc độ xử lý cao, khả chuyển tải liệu lớn Lớp thực liên kết miền mạng SPT thực kết nối miền Internet quốc tế • Mạng IP Core SPT chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại (VoIP), tách biệt cách tương đối so với mạng Internet • Mạng IP Core sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau, bao gồm tag- Si switching (MPLS), IP forwarding GRE tunnel để thực việc sử dụng chung băng thông kênh thuê riêng liên tỉnh quốc tế cho Si dịch vụ VoIP Internet • Mạng IP Core chưa triển khai kỹ thuật tag-switching toàn mạng Để cung cấp dịch Internet IP sử dụng công nghệ chuyển mạch Si nhãn MPLS, cần phải chuyển đổi mạng IP Core hữu sang MPLS tối thiểu POP dự kiến cung cấp dịch vụ Internet Hiện cấu trúc mạng SPT gồm miền tương tự nhau, phân tích miền đại diện, ví dụ phân tích tuyến Hải Phòng – Hà Nội – TP HCM (xem hình 6.3) Hình 6.2 Cấu trúc phân lớp mạng SPT 104 105 nhiên theo khuyến cáo Cisco giao thức định tuyến OSPF tốt triển khai mạng MPLS Ngoài ra, OSPF cấu hình area cho toàn mạng ƒ Mạng IP core sử dụng định tuyến tĩnh, kích hoạt thêm định tuyến động OSPF router P (router lớp nhân lớp phân lớp) POP triển khai Internet không làm ảnh hưởng đến dịch vụ VoIP khai thác chế định tuyến tĩnh có độ ưu tiên (administrative distance) cao Định tuyến động OSPF router chạy MPLS để phục vụ cho việc gán nhãn packet dịch vụ Intenet sau cho dịch vụ khác IPHình 6.3 Mạng IP tích hợp nhiều kỹ thuật chuyển mạch khác VPN, Internet,… ƒ Để trao đổi bảng định tuyến lưu lượng Internet, định tuyến Như để xây dựng mạng MPLS QoS hạ tầng mạng SPT động MP-iBGP (Multi-protocal iBGP) kích hoạt router nay, phân tử mạng phải thiết kế sau: PE (router lớp truy cập) Định tuyến MP-iBGP dùng để trao đổi bảng ƒ Router đặt POP Hải Phòng đóng vai trò router lớp truy cập Edge- định tuyến mạng Internet thông qua mạng MPLS nhà cung cấp LSR (router chuyển mạch nhãn biên) Các router trao đổi thông dịch vụ Mỗi nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP/IXP) cấp số tin định tuyến với mạng khách hàng với mạng PSTN khác hiệu mạng (ASN – Autonomous System Number) số AS ƒ Router lớp truy cập trao đổi thủ tục phân phối nhãn (LDP) với router có giá trị toàn cầu Các bảng định tuyến nhà ISP/IXP lớp phân phối Hà Nội, router lớp phân phối trao đổi LDP với router lớp giới trao đổi với thông qua số AS nhân miền Bắc (đặt Hà Nội) router lớp nhân trao đổi LDP với router lớp nhân miền TP HCM miền khác 6.2.1.1 Chính sách định tuyến Công nghệ IP/MPLS hoạt động dựa số giao thức định tuyến khác nhau, triển khai sách định tuyến cần quan tâm tới số vấn đề sau: ƒ Việc gán nhãn (label) cho IP packet mạng MPLS hoạt động dựa chế định tuyến (như static, RIP, OSPF, ), 6.2.1.2 Địa IP cho router P, PE, RD RT Địa IP gồm loại, địa vật lý địa logic (loopback) Khi gán địa IP cho router người thiết kế cần quan tâm đến vấn đề sau: ƒ Theo khuyến cáo thiết kế mạng IP/MPLS yêu cầu phải sử dụng địa loopback 32bits cho định tuyến OSPF MP-BGP, dãy địa IP không summarizing bảng định tuyến Router P/PE 106 107 ƒ Đối với dịch vụ IP-VPN MPLS, Route-distinguisher (RD) Thoại VoIP thông số để hệ thống tạo địa VPNv4 cho toàn Dữ liệu mạng Do khách hàng IP-VPN gán số RD Marking EF Default toàn mạng Route-target (RT) sử dụng để điều khiển Policing 1024 kbps 1024 kbps Queuing Priority 1024 WFQ Dropping WRED WRED sách định tuyến khách hàng VPN (VRF), không quy định cách đánh số, nhiên đễ dễ nhớ mở rộng triển khai Bảng 6-1 Thống kê sách QoS mạng IP-VPN lớn, chọn lựa số RT giống số RD ƒ Các gói thoại, thông tin tính cước, xác thực ưu tiên xử lý trước nên phân lớp với DSCP EF tương ứng với giá trị ưu tiên IP 6.2.1.3 QoS phân lớp dịch vụ (CoS) Precedence =5 QoS kích hoạt tất thiết bị Router, Gateway, Switch ƒ Các gói tin lưu lượng Internet không ưu tiên phân lớp với toàn mạng để đảm bảo QoS từ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end), cụ thể DSCP default tương ứng với giá trị ưu tiên IP Precedence =0 sau: ƒ Ngoài chế PQ, WFQ WRED sử dụng để điều khiển ƒ Tất gói IP gán độ ưu tiên sử dụng IP precedence ƒ Cơ chế hàng đợi phân lớp dịch vụ (CBWFQ queuing) sử dụng cho CoS/IP precedence từ đến lớp dịch vụ ưu tiên cao CoS/IP precedence = sử dụng cho VOIP ƒ Trong mạng MPLS, router P PE thực chép bit IP Precendence gói IP sang gói MPLS cách tự động tránh tắc nghẽn cho liệu 6.3 Cấu hình triển khai MPLS QoS mạng SPT Thiết bị mạng SPT chủ yếu router hãng Cisco, câu lệnh giới thiệu phần cung cấp hãng Cisco thực theo bước sau: Bước 1: Nâng cấp phần mềm phần cứng 6.2.2 Tích dịch vụ Các router cần nâng cấp để hỗ trợ chức chuyển mạch nhãn Để tích hợp dịch vụ VoIP Internet sử dụng chung LSR, tầng truy cập router vừa làm nhiệm vụ định tuyến chuyển gateway (GW) gateway phải có phải cổng giao tiếp khác mạch gói tin Internet, vừa làm nhiệm vụ mạng MPLS QoS Các router đánh địa khác Do GW ta phải cấu hình thêm địa đòi hỏi phần cứng, phần mềm tương đối mạnh (đối với hãng Cisco router loopback với giá trị khác Gateway router Để đảm bảo chất lượng dịch vụ thoại tránh tình tắc nghẽn phiên từ 7200 trở lên, nhớ RAM tối thiểu 128Mbyte phiên phần mềm từ 12.2 trở lên) trường hợp, chế độ cài đặt để đảm bảo QoS cài đặt đồng Bước Kích hoạt router lớp phân phối lớp lõi đóng vai trò LSR Gateway Router bảng 6-1 Câu lệnh sau cho phép kích hoạt thủ tục phân phối nhãn (LDP) router: 108 Router# config terminal Router(config)# mpls label protocol ldp Bước Kích hoạt router lớp truy cập đóng vai trò Edge-LSR 109 Trong INTERFACE PORT tên số hiệu cổng giao tiếp ƒ Cấu hình phân lớp GW ip access-list extended BEST_DATA Ngoài lệnh kích hoạt LDP giống bước 2, router lớp truy cập cần cấu hình thêm lệnh sau: ƒ Định nghĩa giao diện đóng vai trò địa đại diện router PE Vì router có nhiều địa IP, nên ta phải định nghĩa địa đại diện permit ip host ip address Trong ip address Các giá trị địa IP tương ứng với địa IP gói tin đặc biệt dial-peer voice 17702 voip cho router PE hoạt động trao đổi thông tin định tuyến nhãn match ip address BEST_DATA Thông thường ta hay dùng địa Loopback làm địa đại diện: set ip precedence critical Router#config terminal Router(config)# tag-switching tdp router-id INTERFACE Trong thuộc tính INTERFACE tên giao diện đại diện ƒ Kích hoạt MP-BGP router PE Để kích hoạt thủ tục định tuyến MP-BGP router PE ta sử dụng lệnh sau: Trong ip precedence critical Thiết lập IP Precedence cho lưu lượng thoại ƒ Cấu hình sách (chia sẻ băng thông, chế PQ, WFQ, WRED) GW router policy-map HPG -HNI class DATA Router#config terminal bandwidth percent 50 Router(config)#router AS fair-queue Router(config-router)#no bgp default ipv4-unicast random-detect dscp-based Trong AS số hiệu mạng nhà cung cấp dịch vụ class VOIP Bước Định nghĩa MTU priority 1024 Các router thường có MTU mặc định 1500 nghĩa router cho phép random-detect dscp-based gói tin có kích thước tối đa 1500 bytes qua Khi triển khai MPLS kích thước gói tin tăng thêm tới 16 bytes, ta phải cấu hình router hỗ trợ MTU ≥ 1516 câu lệnh sau: Router# config terminal Router(config)# interface NAME PORT Router(config-interface)# tag-switching mtu 1516 6.4 Kết luận Để tiến tới xây dựng mạng NGN, việc triển khai ứng dụng tổ hợp dịch vụ thoại số liệu sở mạng có sẵn nhiệm vụ quan trọng cho nhà cung cấp dịch vụ 110 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ công nghệ IP/MPLS ATOM (Any traffic Over MPLS) với mục đích phát triển giải pháp mạng đường trục tốt cho mạng hệ Luận văn tốt nghiệp cao hoc “Vấn đề chất lượng dịch vụ mạng Ngoài mạng riêng lẻ cấu trúc mạng tổ hợp hệ triển khai ứng dụng hạ tầng mạng công ty SPT” thực cần có kỹ thuật QoS dành riêng chưa giới thiệu như: nghiên cứu giải vấn đề sau: “Wireless IP”, “Mobile IP”,….Do song song với việc hoàn thiện thiết kế ƒ Giới thiệu tổng quan mạng hệ (NGN) Tác giả phân tích xu phát triển mạng viễn thông ngày Các đặc điểm dịch vụ, công nghệ kiến trúc mạng NGN triển khai hạ tầng mạng riêng lẻ có sẵn Phân tích tham số đánh giá chất lượng dịch vụ mạng yêu cầu cần giải ƒ Phân tích nhóm giải pháp chất lượng dịch vụ mạng NGN phát triển môi trường mạng IP, ưu nhược điểm giải pháp đưa số ví dụ cấu hình ứng dụng dựa khuyến cáo thiết bị hãng Cisco cung cấp ƒ Phân tích mặt hạn chế công nghệ IP miêu tả kiến trúc chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Giới thiệu cách thức mà công nghệ MPLS phát triển kỹ thuật QoS ƒ Đề xuất giải pháp xây dựng mạng MPLS QoS môi trường mạng công ty SPT Tuy mạng NGN đáp ứng hội tụ nhiều dịch vụ thực tế triển khai hãng sản xuất thiết bị nhà cung cấp dịch vụ cần phải nghiên cứu phát triển, nâng cấp phần cứng phần mềm, để đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp tới khách hàng Trong khuôn khổ đề tài tác giả nghiên cứu kỹ thuật QoS cho mạng đường trục IP Hướng phát triển đề tài nghiên cứu phát triển địa IPv6 thay địa IPv4 với mục đích tăng thêm số bit trường DSCP địa chỉ, nhằm mở rộng ứng dụng QoS dựa bit xu hướng phát triển mạng NGN, giải pháp chất lượng dịch vụ cần tiếp tục nghiên cứu 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Công ty Bưu viễn thông Việt Nam, “Mạng Viễn Thông Thế Hệ Sau”, Nhà xuất Bưu Điện, 12/2002 [2] Cisco DQOS Exam Certification Guide, Wendell Odom, CCIE No 1624 Michael J Cavanaugh, CCIE No 4516, First Printing July 2003 [3] Cisco TAC “IP QoS Intrduction” Website http://www.cisco com [4] Neill Wilkinson, “Next Generation Network Services”, John Wiley & Sons INC, 2002 [5] Richard D Gitlin, Next Generation Networks The New Public Network, http://www.cs.columbia.edu/IRT/papers/others/1999/Globecomm_99_Next_ Generation_Networks_Fi.PDF [6] Cisco[1].Press.Advd.MPLS.Desgn.and.Impl, www.cisco.com/cpress/cc/td/doc/cisintwk/ita/index.htm [7] MPLS Products & Technologies Page http://www.cisco.com/go/mpls [8] Chuck Semeria, “Multiprotocol Label Switching: Enhancing Routing in the New Public Network” , www.juniper.net [9] Tiêu chuẩn RFC 2205 “Resource ReSerVation Protocol” Version Functional Specification IETF, Web site http://www.ietf.org [10] Tiêu chuẩn RFC 2474 “Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers” IETF, Web site http://www.ietf.org [11] Quality of Service Solutions Configuration Guide http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/product/software/ios121/121cgcr/qo s_c/index.htm [12] Tiêu chuẩn G.114 “One-way transmission time” ITU [...]... hình này: ƒ Dịch vụ cố gắng tối đa không còn đủ đáp ứng nữa: ngày càng có nhiều ứng dụng khác nhau, các yêu cầu khác nhau về đặc tính lưu lượng được triển khai, đồng thời người sử dụng cũng yêu cầu chất lượng dịch vụ ngày càng cao hơn ƒ Các ứng dụng đa phương tiện ngày càng xuất hiện nhiều: mạng IP phải có khả năng hỗ trợ không chỉ đơn dịch vụ mà còn hỗ trợ đa dịch vụ của nhiều loại lưu lượng khác nhau... yêu cầu báo hiệu cho từng luồng ƒ Dịch vụ ưu tiên có thể áp dụng cho một số luồng riêng biệt cùng một lớp dịch vụ Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng phân phối một số mức dịch vụ khác nhau cho khách hàng cho nhu cầu ƒ Không yêu cầu thay đổi tại các máy chủ hay các ứng dụng để hỗ trợ dịch vụ ưu tiên Đây là nhiệm vụ của thiết bị biên ƒ Hỗ trợ rất tốt dịch vụ VPN (Virtual Private Network) Tuy... Random early Detect (WRED) cung cấp loại hình dịch vụ này ƒ Dịch vụ Best Effort 2.2.3 Mô hình Differentiated Service ƒ Dịch vụ đảm bảo GS (Guaranteed Service) ƒ Dịch vụ kiểm soát tải CL (Controlled Load) Sau đây chúng ta sẽ phân tích các dịch vụ được cung cấp bởi IntServ 2.2.2.1 Dịch vụ đảm bảo GS (Guaranteed Service) GS cung cấp các dịch vụ chất lượng cao như: Dành riêng băng thông, giới Việc đưa... để chỉ thị lớp dịch vụ cho gói tin 2.2.2.3 Kết luận Mô hình dịch IntServ có thể sử dụng giao thức báo hiệu RSVP cung cấp ƒ Điều chỉnh lưu lượng này tại biên mạng DS là mô hình có sự phân biệt dịch vụ trong mạng có nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm cả lưu nhiều loại hình dịch vụ khác nhau: lượng thời gian thực có thể được đáp ứng mức dịch vụ của chúng trong Guaranteed Rate Service loại hình này cho... vượt quá 150ms là duy trì được chất lượng thoại tốt 26 27 CHƯƠNG 2 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS) Chúng ta cần quan tâm đến những dữ kiện sau khi xác định kỹ thuật QoS Một trong những vấn cần giải quyết trong mạng NGN là tránh sự va chạm giữa các dịch vụ và đảm bảo chất lượng dịch vụ của chúng ở mức người dùng có thể chấp nhận được Điều này khó có thể đảm bảo nếu mạng không áp dụng các kỹ thuật QoS Thuật ngữ... hoặc khả năng thông mạng Appl Setup Các giao thức định tuyến / Database Setup QoS đặc tả dịch vụ Best Effort là xếp hàng đợi: firt - in, firt – out (FIFO) Dịch vụ Best Effort rất phù hợp cho những ứng dụng của mạng dải rộng như Điều khiển chấp nhận/cưỡng bức Data truyền file hoặc email Cho đến thời điểm này đa phần các dịch vụ được cung cấp bởi mạng Internet vẫn sử dụng mô hình dịch vụ này Classifier... lớp không giảm chất lượng một cách đáng kể khi tải mạng tăng lên Dịch vụ này dịch vụ Việc phân loại có thể dựa trên nhiều cách thức như sửa dạng phù hợp cho các ứng dụng không nhạy cảm lắm với độ trễ hay mất gói như lưu lượng, loại bỏ gói tin, và cuối cùng là đánh dấu trường DS truyền hình multicast audio/video chất lượng trung bình (DiffServ) trong mào đầu gói tin để chỉ thị lớp dịch vụ cho gói tin... 2.2.2 Dịch vụ tích hợp (Integrated Service) ứng trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp dịch vụ thời gian Hình 2.2 Mô hình dịch vụ IntServ thực (Thoại, Video, ) và băng thông cao (đa phương tiện), dịch vụ tích hợp IntServ đã ra đời (xem hình 2.2) Đây là sự phát triển của mạng IP nhằm đồng Một số thành phần trong mô hình 2.2 như: thời cung cấp dịch vụ truyền thống Best Effort và các dịch vụ thời... thực hiện tại biên mạng giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ hoặc giữa hai mạng nhà cung cấp dịch vụ với nhau Nó được áp đặt trên mỗi gói tin đi vào và dùng nhận diện lưu lượng với nhiều dịch vụ khác nhau (phân loại), sau đó áp đặt giá trị DS (DiffServ) cho mỗi lưu lượng đó (điều hoà) Rõ ràng, chính sách phân loại và điều hoà lưu lượng đáp ứng yêu cầu của khách hàng các các lớp dịch vụ do nhà cung cấp... cấp dịch vụ Sử dụng phương thức này có thể giải quyết được vấn đề tắc nghẽn trong chuyển mạch kênh (Xem hình 1.3) Tương lai mạng đa dịch vụ Hiện tại các mạng dịch vụ riêng lẻ Điều khiển và quản lý các dịch vụ truy nhập Content Dịch vụ Mạng lõi IP Media Gateway PSTN/ ISDN Hình 1.2 Chiến lược phát triển Cellular PLMN Data/IP Network CATV Wireline Access Wireless Access Để thực hiện việc chuyển dịch một