Mô phỏng và đánh giá hiệu năng kỹ thuật điều khiển lực lượng mạng trong công nghệ MPLS

LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập lâu dài làm đồ án tốt nghiệp với đề tài thực tập “Mô đánh giá hiệu kỹ thuật điều khiển lưu lượng mạng công nghệ MPLS ” Em nhận quan tâm giúp đỡ nhiệt tình các thầy, cô giáo thuộc môn Mạng- truyền thông tất thầy cô trường Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo thầy cô giáo trường Đại học Công nghệ thông tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên quan tâm, dạy bảo tạo điều kiện giúp đỡ em suốt thời gian học tập thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua Đặc biệt em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn: Th.S Đinh Xuân Lâm trực tiếp hướng dẫn em làm đề tài này, thầy mang đến cho em nguồn tri thức với dạy bảo tận tình thầy trình học tập nghiên cứu em Em xin chân thành cảm ơn ! Thái Nguyên, tháng năm 2012 Sinh viên thực Đỗ Thị Duyên MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AS Autonomous System Hệ tự trị ATM Asynchronous Transfer Mode Giao thức truyền tải cận đồng BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên CR Constraint-based Routing Định tuyến ràng buộc CR-LDP Constraint-based Routing Label Giao thức phân phối nhãn Distribution Protocol hỗ trợ định tuyến ràng buộc CR-LSP Constraint-based Routing Label Đường chuyển mạch nhãn Switched Path định tuyến ràng buộc CSPF Constraint-based Shortest Path Thuật toán tìm đường dẫn First ngắn trước tiên dựa định tuyến ràng buộc DiffServ Differentiated Service DSCP Differentiated Point EGP External Gateway Protocol Giao thức định tuyến ngoại miền ER Explicite Route Đường tường minh ERO Explicite Route Object Đối tượng đường tường minh FEC Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển đương FIB Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp FIS Fault Information Signal Tín hiệu thông báo xảy lỗi FRS Fault Recovery Signal Tín hiệu thông báo khôi phục lỗi IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến nội miền LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LER Label Edge Router Bộ chuyển mạch nhãn biên Service Phân biệt dịch vụ Code Mã phân biệt dịch vụ tiếp tương LFIB Label Forwarding Information Cơ sở thông tin chuyển tiếp Base nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn LSA Link-State Advertisement Bản tin quảng bá trạng thái liên kết LSP Label Switched Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router Bộ chuyển mạch nhãn MNS MPLS module for NS Module mô MPLS cho NS MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS-TE Multiprotocol Label Switching- Kỹ thuật lưu lượng Traffic Engineering chuyển mạch nhãn đa giao thức MTU Maximum Transfer Unit Đơn vị truyền tải tối đa NGN Next-Generation Network Mạng hệ NHLFE Next Hop Label Forwarding Chỉ mục nhãn chuyển tiếp Entry PID Protocol Identifier Thành phần nhận dạng giao thức PHP Penultimate Hop Popping Gỡ nhãn chặng cuối PML Protection Merging LSR LSR khôi phục POR Point of Repair Điểm sửa chữa PSL Path Switch LSR LSR chuyển mạch đường PVC Permanent Virtual Circuit Kết nối ảo tĩnh RIB Routing Information Base Cơ sở thông tin định tuyến RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành riêng tài nguyên SONET Sychronous Optical Network Mạng quang đồng TE Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng TLV Type, Length, Value Loại, độ dài, giá trị TTL Time to live Thời gian tồn gói tin ToS Type of Service Loại dịch vụ gói tin LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, mạng Internet phát triển mạnh nhu cầu sử dụng dịch vụ chất lượng cao ngày tăng Lưu lượng toàn hệ thống mạng chủ yếu lưu lượng IP Tuy nhiên bộc lộ số hạn chế nên đòi hỏi công nghệ mạng với chi phí thấp hơn, chất lượng tốt Một công nghệ công nghệ MPLS Công nghệ MPLS đời với tính vượt trội mạng IP, bật khả điều khiển lưu lượng qua mạng để nhà cung cấp dịch vụ khai thác hiệu tài nguyên mạng, tránh tượng nghẽn mạng tuyến liên kết tuyến khác rãnh Và đối tượng nghiên cứu đề tài Đề tài tổ chức thành chương với nội dung sau: - Chương 1: Cơ sở lý thuyết: giới thiệu khái niệm bản, thành phần, chế hoạt động công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS - Chương 2: Kỹ thuật lưu lượng MPLS: trình bày vấn đề nghẽn mạng, thuật toán điều khiển lưu lượng, bảo vệ khôi phục đường - Chương 3: Mô đánh giá: thực mô thuật toán điều khiển lưu lượng, bảo vệ khôi phục đường Khảo sát đánh giá hiệu mô hình, đưa đánh giá, so sánh phân tích định lượng mô hình Đồng thời đưa số giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ khôi phục đường số tình Vì thời gian thực đề tài có hạn nên đồ án chắn không tránh khỏi sai sót, mong nhận đóng góp quý báu từ thầy cô bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện kiến thức lĩnh vực hoàn thành công việc lại đồ án thật tốt Em xin chân thành cảm ơn Ths Đinh Xuân Lâm, giáo viên hướng dẫn đề tài tận tình hướng dẫn em thực đề tài thời gian qua LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Với nhiều ưu điểm vượt trội so với công nghệ định tuyến, chuyển mạch IP truyền thống, kỹ thuật chuyển mạch nhãn MPLS nói chung ứng dụng nâng cao phổ biến MPLS MPLS-VPN, MPLS-TE, MPLS-AToM, MPLS-VPLS, MPLS-QoS,…nói riêng dần trở thành thành phần tảng thiết yếu hệ thống mạng nhà cung cấp dịch vụ mạng toàn giới Ngày với xu hướng hội tụ tích hợp dịch vụ, tích hợp ứng dụng hệ thống viễn thông khác vào tảng mạng chung nhất, mạng hệ NGN, vai trò truyền tải lưu lượng MPLS ứng dụng nâng cao lại trở nên quan trọng VNPT nhà khai thác vận hành mạng Việt Nam ứng dụng MPLS vào sở hạ tầng mạng viễn thông Hiện mạng NGN VNPT phát triển tới mặt phẳng hai, mạng MetroEthernet ứng dụng nâng cao MPLS MPLS-TE, MPLS-QoS, MPLSAToM, MPLS-VPLS tới xây dựng triển khai nhằm đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng không ngày tăng cao dung lượng mà ngày đa dạng loại hình dịch vụ từ phía khách hàng đô thị lớn Kỹ thuật lưu lượng MPLS-TE công nghệ chủ chốt triển khai hạ tầng mạng chuyển mạch nhãn MPLS, cho phép tối ưu hóa đường truyền lưu lượng, từ sử dụng hiệu nguồn tài nguyên mạng đồng thời giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn kéo dài sử dụng lãng phí nguồn tài nguyên mạng Xuất phát từ thực tế đó, em định chọn đề tài “Mô đánh giá hiệu kỹ thuật điều khiển lưu lượng mạng công nghệ MPLS” làm đề tài đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS 1.1.1 Giới thiệu Ngày mạng máy tính phát triển rộng khắp, đặc biệt mạng Internet trở thành phổ biến toàn giới Và phát triển số lượng lẫn chất lượng, bên cạnh việc tăng vọt số user mạng việc gia tăng dịch vụ vấn đề lớn, trước ta có nhu cầu truyền liệu ta cần truyền tín hiệu thoại tín hiệu video số dịch vụ mở rộng khác, Với mạng Internet truyền thống nguồn tài nguyên băng thông tốc độ hạn chế, để thực truyền tín hiệu thoại video có chất lượng Nhiều mạng hệ đời như:Frame-Relay, ISDN, ATM, chúng giải phần yêu cầu nhiều hạn chế, theo đà phát triển công nghệ mạng MPLS đời với ý tưởng dùng nhãn để chuyển mạch giải khắc phục hạn chế mà mạng trước tồn như: Tốc độ, băng thông không hữu ích, delay… Mạng MPLS kế thừa kết hợp routing thông minh mạng IP chuyển mạch tốc độ cao mạng ATM, có routing layer (IP) switching layer (VPI/VCI ATM) MPLS chế chuyển mạch nhãn Cisco phát triển IETF chuẩn hóa, hỗ trợ khả chuyển mạch, định tuyến luồng thông tin cách hiệu MPLS công nghệ kết hợp đặc điểm tốt định tuyến lớp ba chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải gói nhanh mạng lõi (core) định tuyến tốt mạng biên (edge) cách dựa vào nhãn (label) MPLS phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói mạng nhãn gắn với gói IP, tế bào ATM, frame lớp hai MPLS hỗ trợ giao thức lớp hai, triển khai hiệu dịch vụ IP mạng chuyển mạch IP MPLS hỗ trợ việc tạo tuyến khác nguồn đích đường trục Internet Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, ISP giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu khác đạt hiệu cạnh tranh cao 1.1.2 Các đặc điểm bật kỹ thuật MPLS Kỹ thuật MPLS không mang lại tính truyền tải lưu lượng với hiệu cao so với kỹ thuật truyền tải truyền thống mà loại công nghệ hỗ trợ cho việc triển khai dịch vụ giá trị gia tăng nhằm thỏa mãn nhu cầu đòi hỏi khách hàng Các đặc điểm ứng dụng bật mà kỹ thuật MPLS mang lại là: - Cung cấp chế truyền tải lưu lượng với tốc độ cao Tăng cường khả tích hợp IP ATM Tối ưu hóa đường truyền lưu lượng Cung cấp mô hình Peer-to-Peer với ứng dụng mạng riêng ảo lớp Cung cấp kỹ thuật lưu lượng với ứng dụng MPLS-TE 1.2 Một số khái niệm MPLS 1.2.1 Miền chuyển mạch nhãn MPLS Theo đặc tả tài liệu RFC 3031 IETF miền chuyển mạch nhãn MPLS “một tập node hệ thống mạng thực hoạt động định tuyến chuyển mạch nhãn MPLS” Miền chuyển mạch nhãn MPLS thường quản trị nhà cung cấp dịch vụ mạng Miền chuyển mạch nhãn chia làm hai phần: khu vực mạng lõi (Core) khu vực mạng biên (Edge) Các node thuộc miền chuyển mạch nhãn gọi định tuyến/chuyển mạch nhãn LSR Tại khu vực mạng lõi, chúng gọi Transit-LSR Core-LSR hay gọi tắt LSR, khu vực mạng biên chúng gọi Edge-LSR hay gọi tắt LER Đối với nhà cung cấp dịch vụ mạng định tuyến/chuyển mạch thường gọi tương ứng định tuyến lõi P (Provider Router) định tuyến biên PE (Provider Edge Router) Ví dụ miền chuyển mạch nhãn MPLS truyền tải lưu lượng IP hình 1.1 Hình 1.1: Miền chuyển mạch nhãn MPLS Các LER nhận vai trò đưa lưu lượng vào đưa lưu lượng khỏi miền chuyển mạch nhãn MPLS LER đóng vai trò đưa luồng lưu lượng vào gọi Ingress-LER LER đóng vai trò đưa luồng lưu lượng gọi Egress-LER Do miền MPLS, luồng lưu lượng truyền tải đường dẫn đơn hướng LSP thiết lập từ trình định tuyến khu vực biên nên LER Ingress-LER luồng lưu lượng đồng thời Egress-LER luồng lưu lượng khác Về vai trò nhiệm vụ node miền chuyển mạch MPLS: - LSR thực nhiệm vụ tiếp nhận gói tin liệu gắn nhãn, thực định chuyển mạch, gắn nhãn chuyển tiếp - gói tin giao diện liên kết liệu phù hợp Edge-LSR hay LER thực nhiệm vụ gắn nhãn cho gói tin chuyển tiếp chúng vào miền chuyển mạch MPLS dỡ bỏ nhãn cho gói tin chuyển tiếp chúng khỏi miền chuyển mạch MPLS 1.2.2 Lớp chuyển tiếp tương đương Một lớp chuyển tiếp tương đương nhóm luồng gói tin chuyển tiếp đường dẫn đơn hướng LSP đối xử với sách định tuyến/chuyển mạch xuyên suốt tất node dọc đường dẫn LSP Tất gói tin xếp vào FEC có nhãn node tiếp nhận node chuyển tiếp chúng giao diện liên kết 10 Hình 3.22: Mô hình Simple-Dynamic – Lưu lượng chuyển mạch sang đường khôi phục ngắn tới Tailend-LSR sau thời điểm xảy cố c) Kết mô nhận xét Để khảo sát vẽ đồ thị thông lượng nhận node R8 theo thời gian, ta sử dụng phần mềm XGraph để đọc kết từ tracefile NS-2, ta có đồ thị hình 3.23 Hình 3.23: Mô hình Simple-Dynamic – Đồ thị thông lượng theo thời gian nhận R8 Ta nhận thấy toàn trình truyền lưu lượng, thông lượng nhận node R8 thay đổi xung quanh lân cận xấp xỉ khoảng 0.8Mbps với mô hình Makam, Haskin, Shortest-Dynamic phù hợp với tốc độ truyền tải từ node R0 Tại thời điểm 2,0s liên kết LSR3-LSR5 bị đứt dẫn đến sụt giảm thông lượng đột ngột đồ thị, sau khoảng thời gian, mô hình Simple-Dynamic hội tụ chuyển lưu lượng lên đường TE-LSP khôi phục ngắn tới Tailend-LSR (ở LSR7) tiếp tục truyền đến đích R8 86 Để khảo sát tỷ lệ gói thời gian hội tụ luồng lưu lượng từ R0 đến R8, đoạn mã nguồn OTcl cho ta kết là: Luồng truyền 750 gói, 38 gói, tỷ lệ gói 5.06% Sở dĩ Simple-Dynamic cho tỷ lệ gói cao giải thích LSR3 phát cố với liên kết LSR3-LSR5 tính toán thiết lập đường TE-LSP khôi phục khoảng thời gian hội tụ đáng kể Trong khoảng thời gian lưu lượng đoạn bị lỗi đường làm việc bị mát Cũng mô hình Shortest-Dynamic, nhược điểm mô hình Simple-Dynamic Để tính toán kết độ trễ toàn trình trung bình luồng lưu lượng từ tracefile out.tr NS-2 ta sử dụng mã nguồn AWK kết sau: Hình 3.24: Mô hình Simple - Dynamic _ kết độ trễ toàn trình trung bình Với tham số thu từ mã nguồn AWK ta thấy số gói nhận 712 gói so với 750 gói truyền đi, 38 gói, phù hợp với kết thuật toán để tính số gói bị mà sinh viên viết mã nguồn OTcl Kết băng thông trung bình tương đồng vậy, 759.467kbps, lân cận xấp xỉ 0.8Mbps Kết độ trễ toàn trình trung bình 169.314ms Tổng hợp kết thu trình mô mô hình bảo vệ, khôi phục đường Simple-Dynamic ta có bảng tham số đo kiểm mô hình bảo vệ, khôi phục đường bảng 3.5 87 Bảng 3.5: Kết mô mô hình simple_Dynamic 3.2.9 Mô mô hình bảo vệ, khôi phục đường Simple-Static a) Kịch mô Topology mạng thiết lập hình 3.3 Trong R0 R8 router thông thường Các router từ R1 đế R7 router hỗ trợ MPLS Tạo nguồn lưu lượng src1 gắn vào R0, nguồn lưu lượng có tốc độ 0.8Mbps kích thước gói tin 600 byte Tương ứng với nguồn lưu lượng src1 đích lưu lượng sink1 gắn R8 Đường TE-LSP làm việc có đối tượng Explicit Route qua [LSR1→LSR3→LSR5→LSR7] thiết lập báo hiệu Đường TE-LSP khôi phục có đối tượng Explicit Route qua [LSR3→ LSR5→LSR6→LSR7] thiết lập báo hiệu trước xảy cố Điểm khác biệt đường TE-LSP khôi phục mô hình Simple-Static mô hình Makam, Haskin đường TE-LSP có tính chất sửa chữa cục bộ, sửa chữa toàn cục Khi liên kết LSR3-LSR5 gặp cố đứt đường truyền, LSR3 chuyển mạch trực tiếp lưu lượng đường làm việc (đang bị lỗi) vào đường TE-LSP khôi phục thiết lập báo hiệu trước Lưu lượng tiếp tục chuyển đến node LSR7 tới node nhận lưu lượng R8 b) Tiến hành mô Thực mô với lịch trình sau: - Thiết lập đường TE-LSP làm việc LSP_1100 (ER=1_3_5_7) Thiết lập đường TE-LSP khôi phục LSP_1200 (ER=3_4_6_7) Thời điểm 0,5s: Luồng (src1-sink1) bắt đầu truyền từ R0 tới R8 - LSP_1100 Thời điểm 2,0s: Liên kết LSR3-LSR5 gặp cố đứt đường truyền 88 - Thời điểm 5,0s: Luồng ngưng truyền Đường lưu lượng trước thời điểm cố mô hình Simple- Static tương tự mô hình Makam, Haskin, Shortest-Dynamic SimpleDynamic đường làm việc cài đặt để qua node 1,3,5,7 Ta có đường lưu lượng sau thời điểm cố sử dụng mô hình Simple-Static hình 3.25 Hình 3.25: Mô hình Simple-Static – Lưu lượng chuyển mạch sang đường khôi phục ngắn tới Tailend-LSR sau thời điểm xảy cố c) Kết mô nhận xét Để khảo sát vẽ đồ thị thông lượng nhận node R8 theo thời gian, ta sử dụng phần mềm XGraph để đọc kết từ tracefile NS-2, ta có đồ thị hình 3.26 Hình 3.26: : Mô hình Simple-Static – Đồ thị thông lượng theo thời gian nhận R8 Ta nhận thấy toàn trình truyền lưu lượng, thông lượng nhận node R8 thay đổi xung quanh lân cận xấp xỉ khoảng 0.8Mbps với mô hình Makam, Haskin, Shortest-Dynamic Simple-Dynamic, phù hợp với tốc độ truyền tải từ node R0 Tại thời điểm 2,0s liên kết LSR3-LSR5 bị đứt 89 dẫn đến sụt giảm thông lượng đột ngột đồ thị, sau khoảng thời gian, mô hình Simple-Static hội tụ nhanh chuyển lưu lượng lên đường TE-LSP khôi phục thiết lập báo hiệu trước (kết cuối Tailend-LSR hay LSR7) tiếp tục truyền đến đích R8 Để khảo sát tỷ lệ gói thời gian hội tụ luồng lưu lượng từ R0 đến R8, đoạn mã nguồn OTcl cho ta kết là: Luồng truyền 750 gói, gói, tỷ lệ gói 0.93% Sở dĩ Simple-Static cho tỷ lệ gói thấp (thấp tỷ lệ gói cho mô hình Haskin) giải thích LSR3 phát cố với liên kết LSR3-LSR5, thực chuyển mạch lưu lượng lên đường TE-LSP khôi phục khoảng thời gian hội tụ không đáng kể Trong khoảng thời gian lưu lượng đoạn bị lỗi đường làm việc bị mát với lượng nhỏ Đây ưu điểm mô hình Simple-Static, giảm thiểu tối đa gói nhờ có tính chất chuyển mạch bảo vệ Mô hình Haskin thực chuyển mạch lưu lượng lập tức, nhiên hướng lưu lượng lại trở phía Headend-LSR thay Tailend-LSR mô hình SimpleStatic Để tính toán kết độ trễ toàn trình trung bình luồng lưu lượng từ tracefile out.tr NS-2 ta sử dụng mã nguồn awk thu kết sau: Hình 3.27: Mô hình Simple-Static_ kết độ trễ toàn trình trung bình 90 Với tham số thu từ mã nguồn AWK ta thấy số gói nhận 743 gói so với 750 gói truyền đi, gói, phù hợp với kết thuật toán để tính số gói bị mà sinh viên viết mã nguồn OTcl Kết băng thông trung bình tương đồng vậy, 792 533kbps, lân cận xấp xỉ 0.8Mbps Kết độ trễ toàn trình trung bình 169.793ms Ta có bảng tổng hợp tham số đo kiểm mô hình bảo vệ, khôi phục đường Simple-Static bảng 3.6 Bảng 3.6: Kết mô mô hình simple_static 3.2.10 Phân tích đánh giá kết mô tổng hợp mô hình bảo vệ khôi phục đường Sau tổng hợp tất kết thu thập trình mô mô hình bảo vệ, khôi phục đường MPLS-TE bao gồm mô hình Makam, Haskin, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic, Simple-Static ta thiết lập bảng tổng hợp tham số đo kiểm nhằm phân tích đánh giá hiệu mô hình Ta có bảng thống kê tham số sau: Thông lượng trung bình [kbps] Tỷ lệ gói thời gian hội tụ [gói,%] Độ trễ toàn trình trung bình [ms] 91 Bảng 3.7: Bảng thống kê tham số mô Với nhận xét nhanh kết mô tổng hợp, ta nhận thấy mô hình bảo vệ, khôi phục đường Simple-Static mang lại giá trị tham số tối ưu so với tất mô hình lại Nhưng tiếp sau ta vào phân tích, đánh giá chi tiết tham số đo kiểm tổng hợp trước đưa giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục đường tối ưu cuối a) Về tham số thông lượng trung bình Ta có biểu đồ tổng hợp thông lượng trung bình đặc tả hình 3.28 Ta nhận thấy toàn trình truyền lưu lượng, thông lượng nhận node R8 thay đổi xung quanh lân cận xấp xỉ khoảng 800kbps (0.8Mbps) tất mô hình Makam, Haskin, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic, SimpleStatic Điều phù hợp với tốc độ truyền tải cài đặt node R0 (0.8Mbps) giả thiết THÔNG LƯỢNG TRUNG BÌNH (Kbps) Hình 3.28: Biểu đồ tổng hợp thông lượng trung bình Các mô hình có tính chất chuyển mạch bảo vệ Makam Haskin cho thông lượng truyền tải trung bình cao nhất, mô hình có tính chất tái định tuyến Shortest-Dynamic Simple-Dynamic cho thông lượng truyền tải trung bình thấp chút Giải thích cho điều với mô hình có tính chất tái định tuyến, cần khoảng thời gian hội tụ đáng kể để tính toán thiết lập đường TE-LSP mới, nên xảy tình trạng gói dẫn 92 đến số lượng gói tin đến đích giảm thiểu lượng băng thông trung bình theo mà giảm xuống Nhìn chung thông lượng trung bình mô hình đạt xấp xỉ giá trị truyền tải node R0 b) Về tham số tỉ lệ gói tin thời gian hội tụ Tỷ lệ gói thời gian hội tụ mô hình bảo vệ, khôi phục đường phản ánh độ dài thời gian hội tụ mô hình Thời gian hội tụ dài số lượng gói tin bị hủy không tìm đường dẫn TE-LSP khả dụng lớn dẫn đến tỷ lệ gói cao Ta nhận thấy tham số thông lượng trung bình trường hợp sử dụng mô hình bảo vệ, khôi phục đường có giá trị tương đồng tham số tỷ lệ gói thời gian hội tụ mô hình bảo vệ có sai khác lớn Mô hình Haskin Simple-Static có tỷ lệ gói thấp (đều 0.93%), mô hình Makam cho tỷ lệ gói cao (2.39%), mô hình Shortest-Dynamic Simple-Dynamic cho tỷ lệ gói cao (5.06%) TỶ LỆ MẤT GÓI TIN TRONG THỜI GIAN HỘI TỤ Hình 3.29: Biểu đồ tổng hợp tỷ lệ gói thời gian hội tụ Trước hết mô hình Haskin, mô hình cho tỷ lệ gói thấp lẽ node phát cố liên kết chuyển mạch luồng lưu lượng đường làm việc (đang bị lỗi) sang đường dự phòng đảo ngược trở Headend-LSR giảm thiểu tối đa tỷ lệ gói Đây ưu điểm mô hình Haskin so với mô hình Makam, khắc phục nhược điểm gói mô hình Với mô hình Makam, tín hiệu FIS cần tiêu tốn khoảng thời gian để lan truyền từ node phát cố tới node Headend-LSR, khoảng thời gian lưu lượng đường làm việc (đang bị lỗi) bị mát Do node phát cố xa node Headend-LSR tỷ lệ gói mô hình Makam cao Mô hình Simple-Static có tính chất chuyển mạch bảo vệ mô hình Makam Haskin, nhiên khắc phục hai nhược điểm mô hình này, nhược điểm gói mô hình Makam nhược điểm độ trễ 93 toàn trình trung bình (ta xét sau đây) Mô hình Simple-Static tính toán thiết lập trước tài nguyên dự phòng mô hình Haskin nên xảy cố node khoảng thời gian vô nhỏ, thực chuyển mạch lưu lượng sang tài nguyên dự phòng, từ Simple-Static đạt tỷ lệ gói thấp giống mô hình Haskin (đều gói) Mô hình Simple-Static cho phép sửa chữa cục node phát lỗi, nên không cần tiêu tốn khoảng thời gian lan truyền tín hiệu FIS Headend-LSR mô hình Makam Các mô hình Shortest-Dynamic Simple-Dynamic cho tỷ lệ gói cao lẽ chúng có tính chất tái định tuyến, node phát cố liên kết tiến hành tính toán thiết lập đường khôi phục, trình hội tụ tiêu tốn khoảng thời gian tương đối dài, thời gian lưu lượng đường làm việc (đang bị lỗi) bị mát c) Về tham số độ trễ toàn trình trung bình Đối với tất mô hình bảo vệ, khôi phục đường, khó để so sánh tiêu chí độ trễ trung bình gói tin vấn đề phụ thuộc vào dạng Topology cụ thể cách thức xếp tổ chức tài nguyên dự phòng Ta có kết tổng hợp độ trễ toàn trình trung bình hình 3.28 Với kết ta nhận thấy: - Nhìn chung mô hình có tham số độ trễ toàn trình trung bình nằm khoảng 148ms÷169ms (mô hình Makam, Shortest-Dynamic, - Simple-Dynamic, Simple-Static) Riêng mô hình Haskin có tham số độ trễ toàn trình trung bình mức cao nhất, vào khoảng 193ms, cao nhiều so với tham số loại tất mô hình lại Mô hình dự phòng đảo Haskin cho độ trễ toàn trình trung bình cao (255.294ms) tất mô hình bảo vệ, khôi phục đường, lưu lượng truyền chặng dài sau thời điểm gặp cố, chặng bao gồm: phần đường làm việc từ Headend-LSR điểm gặp cố, đường dự phòng đảo, đường khôi phục Với đường dài vậy, độ trễ trung bình gói tin tăng lên đáng kể 94 ĐỘ TRỄ TOÀN TRÌNH TRUNG BÌNH [ms] Hình 3.30: Biểu đồ tổng hợp độ trễ toàn trình trung bình 3.2.11 Một số giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ khôi phục đường Để đưa nhận định lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục đường tối ưu tất trường hợp điều khó khăn, mô hình có ưu điểm, nhược điểm, mạnh riêng thích hợp điều kiện hoàn cảnh khác Sinh viên cố gắng đưa số giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục đường tối ưu tình sau đây: • Mô hình Makam, mô hình có ưu điểm cần đường khôi phục dự phòng cho nhóm đường làm việc, có nhược điểm tài nguyên dự phòng phải thiết lập trước, nhược điểm xảy tình trạng gói, tỷ lệ gói cao hay thấp phụ thuộc vào khoảng cách node phát lỗi node nguồn Do mô hình Makam không thích hợp việc bảo vệ, khôi phục TE-LSP truyền tải lưu lượng dịch vụ có tính chất nhạy cảm với gói dịch vụ hoạt động UDP, dịch vụ Voice/Video over IP/MPLS,…Trên thực tế, mô hình Makam sử dụng trường hợp dịch vụ kể trên, điều thiết yếu cần phải đảm bảo cho tin FIS không nhiều thời gian để trở Headend-LSR trường hợp có lỗi xảy Nhìn chung mô hình Makam thích hợp với dịch vụ có khả sửa chữa lỗi gói dịch vụ hoạt động TCP • Mô hình Haskin, mô hình có ưu điểm khắc phục nhược điểm gói, qua lý thuyết mô thấy tỷ lệ gói Haskin vô thấp Tuy nhiên khối lượng tài nguyên dự phòng phải thiết lập trước nhiều (phát sinh đường dự phòng đảo) dẫn đến tốn tài nguyên Nhược điểm lớn mô hình Haskin độ trễ toàn trình trung bình cao lưu lượng phải chặng dài, chí gây lãng phí tài nguyên đưa thêm khái niệm đường dự phòng đảo 95 Do mô hình Haskin không thích hợp việc bảo vệ, khôi phục TE-LSP truyền tải lưu lượng dịch vụ có tính chất nhạy cảm với trễ dịch vụ Voice/Video over IP, dịch vụ tương tác Interactive, Streamming, …Mô hình Haskin thích hợp việc bảo vệ, khôi phục TE-LSP truyền tải lưu lượng Data thông thường hoạt động TCP/UDP • Các mô hình Shortest-Dynamic Simple-Dynamic, có ưu điểm không yêu cầu thiết lập báo hiệu chiếm giữ tài nguyên dự phòng trước xảy cố, nhờ tài nguyên tổng mạng sử dụng nhiều Tuy nhiên mô hình có thời gian hội tụ lâu dẫn đến tỷ lệ gói cao thời gian ngưng dịch vụ lớn node phải thực giải thuật phức tạp PCALC/CSPF CR-LDP/RSVP-TE nhằm tính toán thiết lập tài nguyên dự phòng Do mô hình Shortest-Dynamic Simple-Dynamic hoàn toàn không thích hợp việc bảo vệ, khôi phục TE-LSP truyền tải lưu lượng dịch vụ có tính chất nhạy cảm với gói trễ dịch vụ trình bày (Voice/Video over IP/MPLS, Interactive, Streamming, UDP,…) Các mô hình thích hợp với dịch vụ hoạt động TCP có khả sửa chữa lỗi gói Tuy nhiên hệ thống mạng có tính chất ổn định cao có tính chất khan mặt tài nguyên mô hình triển khai cho loại hình dịch vụ có cố xảy khách hàng phải chấp nhận sụt giảm đột ngột, ngưng dịch vụ khoảng thời gian • Mô hình Simple-Static, có tốc độ hội tụ cao tài nguyên dự phòng tính toán thiết lập trước, từ mà hai ưu điểm bật Simple-Static cho tỷ lệ gói thấp thời gian ngưng dịch vụ ngắn Một ưu điểm cho phép sửa chữa cục nên mềm dẻo so với mô hình có tính chất sửa chữa toàn cục Makam, Haskin Nhược điểm mô hình Simple-Static yêu cầu tài nguyên dự phòng thiết lập trước, thời điểm xảy lỗi, node thực báo hiệu, mô hình đòi hỏi khối lượng cấu hình lớn nhà quản trị 96 Do mô hình Simple-Static đặc biệt thích hợp việc bảo vệ, khôi phục TE-LSP truyền tải lưu lượng dịch vụ có tính chất nhạy cảm với gói trễ dịch vụ trình bày (Voice/Video over IP/MPLS, Interactive, Streamming, UDP,…) dịch vụ Data thông thường mà yêu cầu mức chất lượng dịch vụ cao Mô hình cho phép sửa chữa cục bộ, thích hợp việc bảo vệ, khôi phục tài nguyên node/liên kết có tính ổn định Trên thực tế triển khai với giải pháp hãng Cisco, mô hình Simple-Static mô hình chủ đạo việc bảo vệ, khôi phục đường MPLS-TE Nhìn chung với điều kiện mạng ổn định, tất mô hình áp dụng cho loại hình dịch vụ nào, xảy cố, khách hàng phải chấp nhận sụt giảm đột ngột, ngưng dịch vụ khoảng thời gian cho phép Tuy nhiên nhằm hướng tới hoàn chỉnh nhất, tối ưu nhất, mô hình Simple-Static nên trở thành giải pháp hoàn thiện cho nhà cung cấp dịch vụ mạng Cách thức tổ chức xếp tài nguyên dự phòng; bảo vệ node nào, liên kết cho hợp lý hiệu cao tùy thuộc vào hệ thống mạng nhà cung cấp dịch vụ mạng Việc tổ chức xếp thiết kế nên thực theo trình nghiêm túc, chặt chẽ dựa sở khoa học vững vàng 97 KẾT LUẬN Với ưu điểm vượt trội, MPLS xem công nghệ đầy hứa hẹn mạng viễn thông hệ NGN Hiện nay, MPLS giải pháp hàng đầu để giải nhiều vấn đề mạng như: tốc độ, khả mở rộng, quản lý QoS điều khiển lưu lượng Với vấn đề mạng MPLS, khuôn khổ đồ án thực thiện số phần nhiều hạn chế, cụ thể sau: - Kết đạt Nắm vững kiến thức công nghệ MPLS Mô khảo sát thành công thuật toán điều khiển lưu lượng, - kỹ thuật bảo vệ khôi phục đường MPLS – TE Khảo sát, phân tích định lượng nhằm đánh giá hiệu mô hình - với số tiêu chí đánh :  Thông lượng theo thời gian  Tỉ lệ gói tin thời gian hội tụ  Độ trễ toàn trình trung bình gói tin  Độ chiếm dụng tài nguyên bảo vệ khôi phục Đề xuất số giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ khôi phục đường tối ưu toàn diện tình yêu cầu bảo vệ đường truyền - tải lưu lượng có tính chất định Điểm hạn chế Một số khái niệm, thuật ngữ dịch mang tính chủ quan - cá nhân Chưa đề cập nhiều đến quản lý QoS MPLS Chưa đề cập nhiều đến ứng dụng MPLS mạng riêng ảo VPN Chưa can thiệp cách đầy đủ vào mô - đun hỗ trợ mô MPLS phần mềm NS2, mô - đun hoạt động chưa thật ổn định, kết mô đánh giá có độ tin cậy tương đối 98 - Hướng phát triển đề tài Nghiên cứu mô mô hình bảo vệ, khôi phục đường Hundessa, mô hình mà sinh viên chưa thể thực mô hoàn thiện - mô hình mô khảo sát Nghiên cứu, mô khảo sát mô hình bảo vệ, khôi phục đường dựa giao thức RSVP-TE thay CR-LDP đồ án thực Mặc dù giao thức CR-LDP có nhiều ưu điểm giao thức RSVP-TE giao thức RSVP-TE ngày - sử dụng nhiều hệ thống triển khai thực tế Nghiên cứu, phát triển mô hình bảo vệ, khôi phục đường với hiệu tốt mô hình bảo vệ, khôi phục sẵn có Một lần nữa, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn đồ án, Th.S Đinh Xuân Lâm, thầy tận tình định hướng phương pháp tiếp cận, nghiên cứu khoa học, hướng dẫn vấn đề chuyên môn cho em không với đồ án tốt nghiệp lần mà suốt năm tháng em học tập trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Và Truyền Thông – Đại Học Thái Nguyên Em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giáo môn Mạng Truyền Thông, thầy cô dìu dắt em ngày tháng học trường thực tập làm đồ án tốt nghiệp 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Trần Công Hùng, Chuyển Mạch Nhãn Đa Giao Thức MPLS, NXB Bưu Điện TPHCM [ 2] http://cisco.com [3] http://ciscopress.com [3] http://nsnam.isi.edu/nsnam/ [4] http://vnpt.com.vn 100 ... án 23 CHƯƠNG KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS 2.1 Tổng quan kỹ thuật lưu lượng 2.1.1 Khái niệm kỹ thuật lưu lượng Kỹ thuật lưu lượng trình điều khiển cách thức luồng lưu lượng qua mạng nhằm tối... động công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS - Chương 2: Kỹ thuật lưu lượng MPLS: trình bày vấn đề nghẽn mạng, thuật toán điều khiển lưu lượng, bảo vệ khôi phục đường - Chương 3: Mô đánh giá: thực mô thuật. .. nguyên mạng Xuất phát từ thực tế đó, em định chọn đề tài Mô đánh giá hiệu kỹ thuật điều khiển lưu lượng mạng công nghệ MPLS làm đề tài đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan công nghệ