Công nghệ MAN và Dịch vụ.................................................................................................................................................................................................................................................
Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Chương I Tổng Quan Về Công nghệ Mạng Man-E Tổng quan Ethernet 1.1 Khái niệm Ethernet Ethernet phương pháp truy cập mạng máy tính cục (LAN) sử dụng phố biến Ethernet hình thành định nghĩa chuẩn 802.3 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Ngày nay, mạng Ethernet trở nên thịnh hành nói đến "kết nối mạng LAN" "card mạng" người ta nghĩ đến mạng Ethernet Về bản, Ethernet môi trường mạng LAN có môi trường truyền thông chia sẻ (shared media LAN) Tất trạm mạng (network station) chia tổng băng thông mạng (LAN bandwidth) Băng thông 10Mbps (megibit per second = megabit/giây), 100Mbps 1000Mbps Cùng với phát triển công nghệ thông tin, tốc độ Ethernet cải thiện từ Mbps lên Gbps 40Gbps Song song với bùng nổ Internet yêu cầu băng thông truyền tải lưu lượng lớn, phương tiện truyền mạng Ethernet chuyển dần từ cáp đồng sang cáp quang, cấu hình phát triển từ cấu trúc bus dùng chung lên cấu trúc mạng chuyển mạch Đây nhân tố quan trọng để xây dựng mạng có dung lượng cao, chất lượng cao, hiệu xuất cao, đáp ứng đòi hỏi ngày khắt khe yêu cầu chất lượng dịch vụ (Qos) môi trường mạng mạng đô thị (MAN-E) hay WAN đảm bảo kết nối với khách hàng lúc, nơi giao diện Mở rộng từ mạng LAN mạng MAN-E tạo hội cho nhà khai thác mạng Khi đầu tư vào mạng MAN-E, nhà khai thác có khả để cung cấp giải pháp truy nhập tốc độ cao với chi phí tương đối thấp cho điểm cung cấp dịch vụ POP (Points Of Presence) họ, loại bỏ điểm nút cổ chai tồn mạng LAN quan với mạng đường trục tốc độ cao 1.2 Các thuộc tính dịch vụ Ethernet 1.2.1 Ghép dịch vụ Ghép dịch vụ cho phép nhiều UNI thuộc EVC khác nhau, minh hoạ hình 1.1, UNI gọi UNI ghép dịch vụ (service multiplexed UNI) Khi UNI thuộc EVC UNI gọi UNI không ghép dịch vụ (non - multiplexed UNI) TT-OMC Trang Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Hình 1.1: Ghép kênh dịch vụ Lợi ích ghép kênh dịch vụ cho phép cần cổng giao diện UNI hỗ trợ nhiều kết nối EVC Điều làm giảm chi phí thêm cổng UNI dễ dàng việc quản trị VLAN cấu hình cổng thiết bị khách hàng (CE) kết nối với UNI gọi CE-VLAN Như vậy, UNI có ánh xạ (mapping) CE-VLAN EVC Điều gần giống ánh xạ DLCI PVC Frame Relay Tính suốt VLAN: Một EVC có tính suốt VLAN CE-VLAN không thay đổi khi qua giao diện UNI Nghĩa là, CE-VLAN khung (egress frame) hướng từ MEN mạng khách hàng giống CE-VLAN khung vào (ingress frame) Tính có ưu điểm làm giảm việc đánh số lại VLAN khách hàng 1.2.2 Gộp nhóm (Bundling) Trong cấu trúc khung 802.1Q có trường 12 bit VLAN tag Như có tối đa 4096 VLAN cho miền lớp Với tính gộp nhóm, có nhiều CE-VLAN ánh xạ vào EVC UNI Khi tất VLAN ánh xạ vào EVC EVC có thuộc tính gộp nhóm tất 1.2.3 Đặc tính băng thông (Bandwidth profile) MEF định nghĩa đặc tính băng thông ứng dụng UNI hay cho EVC Đặc tính băng thông giới hạn mà khung Ethernet xuyên qua UNI Có thể có đặc tính băng thông riêng rẽ cho khung vào bên MEN cho khung khỏi MEN Thông số CIR (Committed Information Rate) cho Frame Relay PVC ví dụ đặc tính băng thông MEF định nghĩa ba thuộc tính sau đặc tính băng thông : • Đặc tính băng thông UNI • Đặc tính băng thông theo EVC • Đặc tính băng thông theo mã xác định lớp dịch vụ (CoS Identifier) TT-OMC Trang Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Hình 1.2: Đặc tính băng thông Đặc tính băng thông bao gồm thông số lưu lượng mô tả phần tiếp sau Những giới hạn ảnh hưởng đến thông lượng mà dịch vụ cung cấp Đặc tính băng thông cho dịch vụ Ethernet bao gồm thông số lưu lượng sau đây: • CIR (Committed Information Rate) • CBS (Committed Burst Size) • EIR (Excess Information Rate) • EBS (Excess Burst Size) Một dịch vụ hỗ trợ lên đến dạng khác đặc tính băng thông (CIR, CBS, EIR, EBS) UNI Một dạng ứng dụng UNI, theo EVC hay theo mã xác định lớp dịch vụ 1.2.4 Tham số hiệu (Performance parameters) Các tham số ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ mà thuê bao nhận Tham số hiệu đánh giá qua tham số sau: • Độ khả dụng (Availability) • Độ trễ khung (Frame Delay) • Độ trượt khung (Frame Jitter) • Tỉ lệ tổn thất khung (Frame Loss.) Tổng Quan MAN-E Mạng MAN-E có khả truyền tải băng thông lớn cho phép cung cấp giao diện Ethernet tốc độ cao lên đến Gigabit tới tận văn phòng, doanh nghiệp, tòa nhà, khu dân cư cao cấp, nơi nhu cầu việc liên kết trao đổi thông tin nội quan đầu não với chi nhánh, sở khác phạm vi địa lý rộng lớn tách biệt quan tâm Mạng MAN-E có chức thu gom lưu lượng đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng cho thiết bị truy nhập (IPDSLAM, MSAN) Có khả cung cấp kết nối Ethernet (FE/GE) tới khách hàng để truyền tải lưu lượng nội tỉnh, đồng thời kết nối lên mạng đường trục IP/MPLS NGN để chuyển lưu lượng liên tỉnh, quốc tế Trong mạng MAN-E người ta sử dụng thiết bị CES (Carrier Ethernet Switch) nơi có TT-OMC Trang Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội lưu lượng cao tạo thành mạng chuyển tải Ethernet/IP Kết nối thiết bị CES dạng hình sao, ring đấu nối tiếp, sử dụng loại cổng kết nối: n x 1Gbps n x 10Gbps Các thiết bị sử dụng mạng lõi sử dụng định tuyến với công nghệ nx10Gbps Cisco với khả chuyển mạch, độ sẵn sàng ổn định cao Sử dụng công nghệ RPR/DPT hệ thống định tuyến MPLS thông minh Công nghệ RPR cho phép hệ thống triển khai mạch vòng cáp quang thành phố có khả bảo vệ chuyển sang đường dự phòng xảy cố đường kết nối Thời gian chuyển đường nhanh – 50 ms, mức thời gian khó đạt hệ thống định tuyến thông thường Giải pháp kết hợp khả sẵn sàng cao công nghệ RPR với tính định tuyến thông minh hệ thống định tuyến Cisco đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) tính công nghệ MPLS ATOM (Any Transport over MPLS) Các tính cao cấp đáp ứng tiêu chí ngặt nghèo băng thông, tốc độ, chất lượng cho phép triển khai dịch vụ cao cấp thoại, truyền hình, dịch vụ truyền thông hội nghị mạng đô thị hệ Với giải pháp mạng dựa Giải pháp Ethernet Đô thị tiếng Cisco, Bưu điện TP.HCM cung cấp dịch vụ tương đương dịch vụ truyền thống dịch vụ thuê đường truyền riêng-Leased line (nhà cung cấp dịch vụ sử dụng tài nguyên băng thông mạng cách hiệu nhất, cung cấp kênh thuê riêng với nhiều giao diện, nhiều tốc độ cung cấp kênh thuê riêng với tốc độ cao lên tới hàng trăm Mbit/s), chuyển tiếp khung (Frame Relay) … tốc độ lớn nhiều, thời gian đáp ứng yêu cầu dịch vụ nhanh chóng Ngoài ra, dịch vụ cung cấp mạng LAN ảo cho người sử dụng đô thị với mô hình kết nối điểm-tới-điểm, điểm- tới- đa điểm linh hoạt Các kết nối thay đổi băng thông theo yêu cầu theo dịch vụ cách hiệu nhanh chóng từ Megabit đến Gigabit Với ưu điểm này, hệ thống mạng đô thị tạo thành kiến trúc mạng hội tụ tích hợp nhiều loại ứng dụng dịch vụ tiên tiến IP(Internet Protocol) băng rộng truy cập Internet băng rộng, trung tâm liệu mạng, mạng riêng ảo IP VPN, VoIP, video on demand, video conference với ưu điểm trội truyền thoại, hình ảnh, liệu, phân bố nội dung (content distribution) mạng với chất lượng dịch vụ ưu việt chi phí thấp nhiều đầu tư điều hành khai thác hệ thống so với công nghệ mạng đô thị truyền thống.Mạng Băng rộng Đô thị dễ dàng kết nối vào mạng dịch vụ khác DSL, thoại hệ mới, Internet … có Bưu điện Thành phố Hồ Chí Minh VNPT TT-OMC Trang Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội 2.1.Kiến trúc mạng MAN-E Kiến trúc mạng Metro dựa công nghệ Ethernet điển hình mô tả hình Phần mạng truy nhập Metro tập hợp lưu lượng từ khu vực (cơ quan, nhà, ) khu vực mạng Metro Mô hình điển hình thường xây dựng xung quanh vòng Ring quang với vòng Ring truy nhập Metro gồm từ đến 10 node Những vòng Ring MAN-E lưu lượng từ khách hàng khác đến điểm POP mà điểm kết nối với mạng lõi Metro Một mạng lõi Metro điển hình bao phủ nhiều thành phố khu vực tập trung nhiều doanh nghiệp Hình 1.3: Cấu trúc mạng MAN-E điển hình Một khía cạnh quan trọng mạng lõi Metro trung tâm liệu, thường đặt node quan trọng mạng lõi Metro truy nhập dễ dàng Những trung tâm liệu phục vụ chủ yếu cho nội dung host gần người sử dụng Đây nơi mà dịch vụ từ nhà cung cấp dịch vụ khác (Outsourced services) cung cấp cho khách hàng mạng MAN-E TT-OMC Trang Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội 2.2.Kiến trúc phân lớp mạng MAN-E Hình1.4: kiến trúc phân lớp dịch vụ MAN-E TT-OMC Trang Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Hình 1.6: Ví dụ mô hình mạng MAN-E Hệ thống mạng MAN-E thiết kế theo mô hình phân cấp, hệ thống mạng chia theo khối (hay lớp) chức riêng biệt Sử dụng mô hình phân cấp cho phép việc vận hành, xử lý lỗi, nâng cấp, mở rộng hệ thống mạng cách nhanh chóng, tiện lợi Phạm vi ảnh hưởng hệ thống mạng trình hệ thống mạng gặp cố hay trình nâng cấp ảnh hưởng khối chức Ngược lại, mô hình mạng không phân cấp, việc nâng cấp hay mở rộng mạng ảnh hưởng đến toàn hệ thống Lớp mạng trục (IP/MPLS – Core): Hình thành lõi chuyển mạch gói chung dựa công nghệ MPLS, kết nối tất tỉnh thành nước Hệ thống mạng MAN-E sử dụng thiết bị core router Cisco 7600s Các thiết bị core kết nối theo vòng Ring 30Gbps, sử dụng etherchannel gồm 3port 10Gbps Đây trục toàn mạng, chịu trách nhiệm chuyển gói tin với lưu lượng lớn cách nhanh chóng hiệu Lớp phải có khả chịu lỗi, dự phòng cao kết nối quan trọng toàn mạng Hình1.7: sơ đồ kết nối mạng Core Lớp mạng biên ( Edge Layer): xử lý thông tin trước vào mạng core MPLS, bóc tách nhãn, gán nhãn, thiết lập QoS MPLS, traffic engineering… Lớp tập trung lưu lượng(Aggregation Layer): đảm bảo tập trung lưu lượng từ mạng truy cập (IP – DSLAM, ETTx, UMTS…) tới mạng trục Lớp mạng truy cập (Access Layer): cung cấp kết nối dịch vụ tới khách hàng (các dịch vụ Cable, xDSL, PON hay ETTx…) thông qua thiết bị truy cập IP – DSLAM, ETTx, UMTS hay Ethernet Switches) TT-OMC Trang Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Lớp mạng biên khách hàng (Subscriber EdgeLayer): đóng vai trò biên mạng phía khách hàng, cung cấp kết nối tới lớp truy cập nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ cho người sử dụng bên mạng Kết nối qua VTN VDC: Các thiết bị core cung cấp kết nối qua VDC VTN cho dịch vụ internet, lease line, kết nối liên tỉnh,… Hình1.8: Sơ đồ kết nối mạng qua VDC VTN 2.3 Khả dự phòng mạng Với mô hình mạng MAN-E thiết kế đảm bảo đầy đủ tính dự phòng, nâng cao khả sẵn sàng mạng, khả nâng cấp, mở rộng hệ thống, giảm thiểu khả ảnh hưởng dịch vụ toàn mạng Dự phòng cáp: thiết bị lớp mạng trục hay lớp tập trung lưu lượng kết nối đến hướng khác nhau, hướng cáp bị đứt, toàn lưu lượng chuyển theo hướng lại Dự phòng nguồn: toàn thiết bị mạng sử dụng nguồn hoạt động mode redundancy Dự phòng module: module thiết bị core sử dụng cho hướng kết nối Do đó, module bị hư, module lại đảm nhận chức chuyển tiếp lưu lượng Dự phòng thiết bị: router lớp tập trung lưu lượng kết nối đến router core khác nên trường hợp router core bị cố, router lại thực chức chuyển tiếp lưu lượng 2.4 Quy tắc đặt tên thiết bị --- Trong đó: TT-OMC Trang Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội : tương ứng với loại router sử dụng mạng MAN HCMPT, bao gồm R7609 C4924 : đài trạm, nơi lắp đặt thiết bị, gồm ký tự : router mạng xác định chức dựa mô hình mạng MPLS, gồm loại sau: P (Provider) – core MPLS router, NPE (Network Provider Edge) router biên MPLS, UPE (User-facing Provider Edge) router/switch kết nối trực tiếp với khách hàng Ví dụ: Router 7609 PE lắp đặt đài Hai Bà Trưng đặt tên sau: R7609-HBTNPE-01 Router core 01 7609 lắp đặt đài Tân Bình đặt tên sau: R7609-TBI-P01 Switch Catalyst4924 lắp đặt đài Hùng Vương đặt tên sau: C4924HVU-UPE-01 2.5 Quy hoạch địa VLAN Tài nguyên VLAN hữu hạn phải quy hoạch hợp lý cho loại dịch vụ Được định nghĩa chuẩn 802.1q IEEE Khung Ethernet chèn thêm bit đó: byte Tag Protocol Identifier (TPID) định nghĩa 0x8100 ( kiểu gói 802.1q) byte Tag Control Information(TCI)chứa thông tin VLAN 2bytes Hình1.9: Cấu trúc khung Ethernet 802.1q • User priority bít: Tạo trường hợp ưu tiên từ thấp đến cao( 0-7), tạo chuẩn 802.1q, Class of Service(CoS) • CFI: bit Canonical Format Indicator = với Ethernet, = với Token Ring TT-OMC Trang Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội • VLAN ID: 12 bits: tạo 4096 Vlan theo lý thuyết • Tính lại trường CRC bytes chèn vào khung • Bảng quy hoạc địa VLAn cho ứng dụng MAN-E Bảng 1.2: Quy hoạch địa VLAN CHƯƠNG II TT-OMC Trang 10 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Ngăn chặn liệu truyền vị trí thuê bao (UNI) không EVC tương tự Khả cho phép EVC cung cấp tính riêng tư bảo mật tương tự Permanent Virtual Circuit (PVC) Frame Relay hay ATM Hai quy tắc sau chi phối, điều khiển việc truyền khung Ethernet EVC Thứ nhất, khung Ethernet vào MEN không quay trở lại UNI mà xuất phát Thứ hai, địa MAC khung Ethernet giữ nguyên không thay đổi từ nguồn đến đích MEF định nghĩa kiểu EVC: Điểm - điểm (Point - to - point) Hình 3.2: EVC điểm – điểm Đa điểm - đa điểm (Multipoint - to - Multipoint) Hình 3.3: EVC điểm – đa điểm EVC đa điểm – đa điểm, giao diện UNI kết nối bình đẳng với Mỗi khung dịch vụ có thể truyền trực tiếp từ UNI đến UNI khác thuộc vào kênh EVC EVC dạng cây( EVC Tree) TT-OMC Trang 27 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Hình 3.4: EVC dạng EVC dạng cây, có số giao diện UNI xem gốc giao diện UNI lại Gói tin từ giao diện UNI gốc truyền trực tiếp đến tất giao diện UNI khác thuộc kênh EVC Với giao diện UNI lá, muốn truyền đến giao diện UNI khác phải truyền qua giao diện gốc Các kiểu dịch vụ định nghĩa theo Metro Ethernet Forum(MEF) 3.1 Ethernet Line (E-Line) Kiểu dịch vụ Ethernet Line (E-Line Service) cung cấp kết nối ảo Ethernet điểmđiểm (point-to-point EVC) UNI Dịch vụ E-Line dùng cho việc kết nối Ethernet điểm- điểm Dạng đơn giản nhất, dịch vụ E-Line cung cấp băng thông đối xứng cho liệu gửi nhận hai hướng Hình3.5: Dịch Vụ E-Line sử dụng point to point EVC 3.1.1 Ethernet Private Line (EPL) Thay đường TDm dành riêng UNI dành riêng cho kết nối Point – Point Chỉ có EVC cho UNI Đây dịch vụ Ethernet phổ biến có tính đơn giản TT-OMC Trang 28 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Hình3.6: Ethernet Private Line 3.1.2 Ethernet Virtual Private Line (EVPL) Thay cho dịch vụ Frame Relay hay ATM Hỗ trợ UNI ghép nhiều dịch vụ ( service multiplexed UNI) Cho phép nhiều kết nối ảo ghép vào UNI CE Hình3.7: Ethernet Virtual Private Line Tóm lại, dịch vụ E-Line dùng để xây dựng dịch vụ tương tự Frame Relay hay thuê kênh riêng (private leased line) Tuy nhiên, băng thông Ethernet việc kết nối tốt nhiều 3.2 Ethernet LAN (E LAN) Kiểu dịch vụ Ethernet LAN (E-LAN) cung cấp kết nối đa điểm, tức kết nối nhiều UNI Dữ liệu thuê bao gửi từ UNI nhận nhiều liệu UNI khác Mỗi site (UNI) kết nối với EVC đa điểm Khi site (các UNI) thêm vào, chúng liên kết với EVC đa điểm nêu trên, đơn giản hóa việc cung cấp kích hoạt dịch vụ Theo quan điểm thuê bao, dịch vụ E-LAN làm cho MEN trông giống mạng LAN ảo TT-OMC Trang 29 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Hình 3.8: Dịch vụ E LAN sử dụng multipoint to multipoint EVC 3.2.1 Dịch vụ E LAN point- to- point Dịch vụ E-LAN sử dụng để liên kết với UNI (các site) Trong điều xảy tương tự dịch vụ E-Line, có nhiều khác biệt quan trọng Với dịch vụ E-LINE, UNI (site) thêm vào, EVC phải thiết lập để liên kết UNI với UNI Với dịch vụ E-LAN, UNI cần thêm vào không cần phải thêm EVC mà đơn giản thêm UNI vào EVC đa điểm cũ Vì thế, dịch vụ E-LAN đòi hỏi EVC để hoàn tất việc kết nối đa điểm Dịch vụ E-LAN kết nối đa điểm với nhau, phức tạp việc sử dụng công nghệ Frame Relay ATM 3.3 Dịch vụ Ethernet Private Tree (EP Tree) Ethernet Virtuak Private Tree (EVP Tree) Cho phép tách biệt lưu lượng truyền user, lưu lượng truyền từ nút “leaf” đến nút “root” không đến nút “leaf” khác Thường dùng cho dịch vụ mobile hay Triple-play, dành cho dịch vụ đầu cuối LSA Hình3.9: Dịch vụ Ethernet Private Tree TT-OMC Trang 30 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Tóm lại, MEF định nghĩa kiểu dịch vụ E-Line E-LAN va E-TREE, nhiên hãng, tổ chức tham gia MEF có cách sử dụng tên cho hai lọai dịch vụ khác Ví dụ: Cisco đưa dịch vụ: Ethernet Relay Service (ERS) Ethernet Wire Service (EWS) cho loại E-Line; Ethernet Relay Multipoint Service (ERMS) Ethernet Multipoint Service (EMS) cho loại E-LAN 3.4 Bảng tóm tác dịch vụ định nghĩa theo MEF Các kiểu dịch vụ L2 VPN định nghĩa theo Cisco 4.1 Dịch vụ Ethernet Wire Service (EWS) Đây dịch vụ cung cấp kết nối điểm nối điểm site khách hàng cho liệu thông tin điều khiển lớp Các site khách hàng xem mạng LAN EWS tập hợp định nghĩa IETF VPWS (Internet Engineering Task Force – Virtual Private Wire Service) Tất khung liệu đóng gói vào 802.1q tag để truyền suốt qua mạng nhà cung cấp dịch vụ Ở dịch vụ ghép kênh giao tiếp UNI, cung cấp EVC (Ethernet Virtual Connection) cho UNI Với dịch vụ này, nhà cung cấp dịch vụ cấp cho khách hàng Vlan-ID VLAN-ID khác phía mạng core,dữ liệu khách hàng chuyển tiếp (relay) thông qua hệ thống MPLS kỹ thuật EoMPLS Hình 3.10: Dịch vụ EWS TT-OMC Trang 31 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội 4.2 Dịch vụ Ethernet Relay Service (ERS) ERS dịch vụ cung cấp cho khách hàng kết nối điểm nối điểm hai site khách hàng Nhưng khác với dịch vụ EWS chuyển liệu, không chuyển khung PDU điều khiển CE (Customer Equipment) ERS tập định nghĩa IETF VPLS(Internet Engineering Task Force – virtual private LAN service) Dịch vụ tương tự dịch vụ Frame Relay, ERS dùng VLAN ID dùng để xác định mạch ảo Mỗi mạch ảo kết thúc điểm đầu xa khác Nhiều mạch ảo tạo cổng vật lý (UNI) Tuy VLAN ID dùng để xác định mạch ảo, có giá trị nội bộ, không yêu cầu phải giống VLAN ID phía xa Hình 3.11: Dịch vụ ERS 4.3 Dịch vụ Ethernet Multipoint Service (EMS) EMS cung cấp dịch vụ VPN lớp 2, bao gồm nhiều site kết nối với Các site địa điểm vật lý khác tham gia vào mạng LAN Đây dịch vụ băng thông cao tương thích với ứng dụng yêu cầu băng thông từ trung bình đến cao Cisco cung cấp EMS thông qua lõi 802.1q (Swtiched LAN) IP/MPLS Hình 3.12: Dịch vụ EMS TT-OMC Trang 32 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội 4.4 Dịch vụ ERMS( Ethernet Relay Multipoint Service) Dịch vụ có đặc tính tương tự ERS Dịch vụ ERMS bao gồm loại dịch vụ P2MP (Point-to-Multipoint) MP2MP (Multipoint-to-Multipoint) sử dụng cấu trúc VPLS Các PDU điều khiển CE không chuyển tiếp qua mạng nhà cung cấp dịch vụ Nhiều CE-VLAN ánh xạ tới UNI Tuy nhiên, CE-VLAN không suốt mà định nghĩa nhà cung cấp dịch vụ Hình3.13: Dịch vụ ERMS 4.5 MPLS VNP Hình3.14: Mô hình MPLS VPN Có thể nói VPN ứng dụng quan trọng MPLS Kỹ thuật MPLS VPN đưa thay đổi công nghệ VPN sử dụng khái niệm Virtual Router thay cho Dedicated Router Shared Router Các lợi ích so với dịch vụ VPN truyền thống: Riêng biệt bảo mật: MPLS VPN giữ thông tin định tuyến riêng biệt cho VPN, đảm bảo người dùng liên lạc với địa lập sẵn cho VPN Độc lập với khách hàng: MPLS VPN có cách đánh địa (gán nhãn mạng MPLS) linh hoạt, người dùng sử dụng dải địa (kể địa kiểm tra địa không đăng ký) sử sụng NAT TT-OMC Trang 33 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội (Network Address Translation) Mặt khác, người dùng sử dụng dải địa trùng giống Một điểm bật khác mạng người dùng không yêu cầu thiết bị hỗ trợ MPLS, thiết bị đắt tiền VPN Router với IP Sec yêu cầu đặc biệt khác IP Linh hoạt khả phát triển: Với dịch vụ VPN dựa IP, số lượng router mạng tăng nhanh chóng theo số lượng VPN VPN phải chứa bảng định tuyến ngày lớn MPLS VPN sử dụng tập BGP (Border Gateway Protocol) ngang hàng LSR cạnh (Edge LSR), cho phép số lượng VPN không hạn chế hỗ trợ nhiều dạng VPN, dễ dàng tạo thêm VPN site (chỉ cần thực router site mới) Bảng tham chiếu dịch vụ: Point to Point MEF: E LINE (WPWS) Cisco: EWS, ERS Multipoint MEF: E LAN(VPLS) Cisco: EMS, ERMS Đánh giá dịch vụ: Đối với dịch vụ EWS EMS: Lưu lượng từ khách hàng gắn nhãn thông qua giá trị VLAN nhà cung cấp dịch vụ thông qua công nghệ Tunel, xung đột với VLAN khách hàng Đối với dịch vụ ERS, ERMS: Thông tin VLAN khách hàng sẻ chuyển tiếp qua mạng nhà cung cấp dịch vụ Nhãn gán dựa giá trị VLAN khách hàng, phải có thỏa thuận để tránh xung đột thông tin VLAN khách hàng với với nhà cung cấp dịch vụ CHƯƠNG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS Giới thiệu chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS TT-OMC Trang 34 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) công nghệ mới, bắt đầu nghiên cứu vào năm 1997 Tuy xuất thời gian chưa lâu MPLS nhanh chóng đón nhận ngày trở nên phổ biến Đây công nghệ mạng sử dụng nhãn gắn vào gói tin để truyền qua mạng Chuyển mạch nhãn đóng vai trò quan trọng giải pháp liên mạng Internet toàn cầu đa dịch vụ MPLS giải pháp nhằm liên kết định tuyến lớp mạng chế hoán đổi nhãn thành giải pháp đơn để đạt mục tiêu sau: • Cải thiện hiệu định tuyến; • Cải thiện tính mềm dẻo định tuyến mô hình xếp chồng truyền thống; • Tăng tính mềm dẻo trình đưa phát triển loại hình dịch vụ Chỉ vòng vài năm MPLS trở thành giao thức lựa chọn để đơn giản hoá tích hợp giải pháp mạng lõi Nó cho phép nhà khai thác giảm chi phí, đơn giản hoá việc quản lý lưu lượng hỗ trợ dịch vụ Internet xếp chồng MPLS sử dụng chế độ tích hợp, có điểm mạnh ATM tốc độ cao, QoS, điều khiển luồng độ mềm dẻo khả mở rộng IP MPLS giải nhiều vấn đề mạng mà hỗ trợ thêm nhiều chức Chính thế, coi giải pháp sở cho IP hệ với việc cung cấp khả đáp ứng băng thông QoS theo yêu cầu người sử dụng Hình4.1: Các thành phần MPLS Các khái niệm MPLS Nhãn (Label) Là thực thể có độ dài cố định dùng làm sở cho việc chuyển tiếp gói tin Thuật ngữ nhãn dùng ngữ cảnh khác Một thuật ngữ liên quan tới nhãn TT-OMC Trang 35 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội có độ dài 20 bit, ứng với việc MPLS triển khai công nghệ lớp sử dụng cấu trúc nhãn địa MAC ATM hay FR Thuật ngữ thứ hai liên quan tới tiêu đề nhãn có độ dài 32 bit, ứng với việc MPLS triển khai công nghệ lớp mà địa MAC cấu trúc nhãn Chúng ta đề cập chi tiết đến nhãn phần sau Một điểm cần ý MPLS nhãn có quan hệ với QoS Ngăn xếp nhãn (Label Stack) Trong MPLS gói mang nhiều nhãn Khi đó, ngăn xếp nhãn tập nhãn có thứ tự định cho gói Việc xử lý nhãn tuân theo thứ tự định Để đơn giản, trình xử lý dựa vào nhãn mà không xem xét đến khả số nhãn khác trước hay số nhãn khác bên lúc Miền MPLS (MPLS Domain) Một tập hợp nút MPLS kề miền định tuyến hay quản trị tạo thành miền MPLS Trong miền MPLS gói tin IP dán nhãn chuyển mạch theo nhãn chúng Một miền MPLS kết nối tới nút thuộc miền MPLS khác hay miền IP không MPLS (miền IP định tuyến sử dụng chế chuyển tiếp truyền thống dựa tiền tố địa IP) Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR – Label Switching Router) thiết bị định tuyến tốc độ cao mạng MPLS, thực chuyển tiếp gói dựa giá trị nhãn mà chúng mang theo LSR tham gia thiết lập đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP) việc sử dụng giao thức báo hiệu nhãn thích hợp thực chuyển mạch lưu lượng dựa đường dẫn thiết lập Bộ định tuyến nhãn biên (LER – Label Edge Router) Là LSR biên miền MPLS, gồm có LER vào (Ingress LER) LER (Egress LER) Các LER thực thêm chức nhận gói IP chưa dãn nhãn định nhãn cho chúng (tại lối vào), loại bỏ nhãn (tại lối ra) LER hỗ trợ đa cổng kết nối tới mạng khác (như ATM, FR Ethernet ) Tại lối vào thực việc chuyển tiếp lưu lượng vào mạng MPLS sau thiết lập LSP nhờ giao thức báo hiệu nhãn, lối phân bổ lưu lượng trở lại mạng truy nhập bên Đường dẫn chuyển mạch nhãn (LSP – Label Switching Path) LSP đường để gói tin qua mạng chuyển mạch nhãn trọn vẹn từ điểm bắt đầu dán nhãn đến điểm nhãn bị loại bỏ khỏi gói tin Tất gói tin có giá trị nhãn đường Các LSP thiết lập trước truyền liệu Việc thiết lập LSP thực ba cách định tuyến chặng, định tuyến hay định tuyến ràng buộc TT-OMC Trang 36 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC – Forwarding Equivalence Class) MPLS không định chuyển tiếp gói lớp mà sử dụng khái niệm FEC Có thể hiểu FEC nhóm gói chia sẻ yêu cầu chuyển tiếp qua mạng Tất gói nhóm cung cấp cách chọn đường tới đích Khác với chuyển tiếp IP truyền thống, MPLS việc gán gói tin cụ thể vào FEC thực lần gói vào mạng FEC phụ thuộc vào số yếu tố, địa IP kiểu lưu lượng gói (thoại, liệu, fax, …) Dựa FEC, nhãn thoả thuận LSR lân cận từ lối vào tới lối vùng định tuyến, sau sử dụng để chuyển tiếp lưu lượng qua mạng Liên kết nhãn (Label Binding) Thuật ngữ liên kết nhãn liên quan tới hoạt động xảy LSR, nhãn kết hợp với FEC Tùy theo cách thức thực liên kết nhãn mà người ta phân chia thành liên kết chỗ liên kết xa, liên kết đường lên liên kết đường xuống Giao thức phân bổ nhãn (LDP – Label Distribution Protocol) Là giao thức dùng để phân bổ nhãn LSR LSR lân cận MPLS không yêu cầu phải có giao thức phân bổ nhãn riêng, vài giao thức định tuyến sử dụng hỗ trợ phân bổ nhãn Tuy nhiên, IETF phát triển giao thức để bổ sung cho MPLS, giao thức phân bổ nhãn LDP Giao thức thường sử dụng với định tuyến chặng Cơ sở thông tin nhãn (LIB – Label Information Base) Mỗi LSR xây dựng bảng để xác định xem gói phải chuyển tiếp Bảng gọi sở thông tin nhãn LIB, tổ hợp liên kết nhãn với FEC LSR nhận liên kết từ giao thức phân bổ nhãn Mặt phẳng điều khiển (Control Plane) Mặt phẳng điều khiển tập hợp giao thức hỗ trợ cho việc thiết lập mặt phẳng liệu hay chuyển tiếp Những thành phần mặt phẳng điều khiển giao thức định tuyến, bảng định tuyến giao thức báo hiệu điều khiển sử dụng để cung cấp mặt phẳng liệu Có thể coi mặt phẳng điều khiển nơi mà thông tin điều khiển thông tin nhãn định tuyến trao đổi với Mặt phẳng liệu/chuyển tiếp (Data/Forwarding Plane) Mặt phẳng liệu thành phần chuyển tiếp gói tin qua thiết bị định tuyến hay chuyển mạch Việc chuyển mạch hay chuyển tiếp gói tin thực mạch tích hợp chuyên dụng Sử dụng mạch tích hợp mặt phẳng chuyển tiếp định tuyến cho phép gói IP dán nhãn chuyển mạch qua với tốc độ cao Có thể coi mặt phẳng liệu nơi mà hoạt động chuyển tiếp gói tin thực xảy Hoạt động chuyển tiếp thực sau mặt phẳng điều khiển thiết lập TT-OMC Trang 37 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội thông tin cần thiết Mặt phẳng điều khiển Giao thức định tuyến IP Trao đổi thông tin định tuyến Giao thức phân bổ nhãn Trao đổi thông tin liên kết nhãn Mặt phẳng chuyển tiếp Các gói IP đến Các gói dán nhãn đến Bảng định tuyến IP Các gói IP Cơ sở định tuyến chuyển tiếp nhãn Các gói IP dán nhán Hình 4.2: Mặt phẳng điều khiển mặt phẳng liệu MPLS header MPLS header chèn vào header lớp lớp trình chèn gọi “đóng gói” Giao thức đóng gói mang hay nhiều giao thức lớp cao cách suốt bên payload thông tin liệu Hình 4.3: Chèn nhãn header lớp lớp Một điểm mạnh MPLS label stack (chồng nhãn), chuỗi MPLS header, cho phép tạo LSP phân cấp sử dụng dịch vụ bao gồm quản lý mạng, VPN, TE… Hình 4.4: MPLS label stack Cấu trúc MPLS Header TT-OMC Trang 38 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Hình 4.5: MPLS Header Label – 20 bit, nhãn thực tế, dùng để push, pop, swap Bit – IPv4 Explicit NULL label: label stack phải pop, sử dụng đáy label stack Bit – Router Alert label: không sử dụng đáy label stack, mô tả đầy đủ RFC 2113, “IP Router Alert Option”, LSR nhận giá trị nhãn chuyển đến module phần mềm nội để xử lí thông tin này, trước chuyển gói MPLS đi, label phải push trở lại stack Bit – IPv6 Explicit NULL label Bit – Implicit NULL label: nhãn ảo giá trị nhãn gán không xuất đóng gói header MPLS Khi gặp nhãn LSR pop chống nhãn thay swap nhãn, thấy giá trị nhãn Bit đến 15 – dành cho ứng dụng riêng Bit 16 đến 1.048.575 chiếm LSR Exp – bit:dùng để xác dịnh lớp dịch vụ (CoS) (độ ưu tiên IP) S (stack)- bit: cho phép nhiều nhãn chèn vào Nếu bit 1, nhãn cuối gói TTL (Time to live) – bit: xác định số hop gói qua trước đếm tới zero, không bị loại bỏ kích hoạt sinh tin ICMP, tùy theo cấu hình LSR Có ba hoạt động liên quan đến nhãn: TT-OMC Trang 39 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội PUSH: đăt nhãn MPLS lên gói lớp thực ingress node Khi nhiều nhãn đặt vào gói, entry label stack thực theo stack LIFO (Last In First Out) SWAP: chuyển đổi nhãn Thực transit node Label đến sử dụng mục đến nhãn POP: xóa MPLS label Thực egress node Topo mạng MPLS Miền MPLS (MPLS domain) “tập nút hoạt động định tuyến chuyển tiếp MPLS” Miền MPLS chia thành Lõi MPLS (MPLS Core) Biên MPLS (MPLS Edge) Hình: Hình 4.6: Topo mạng MPLS Khi gói tin IP qua miền MPLS, theo tuyến xác định phụ thuộc vào FEC mà ấn định cho vào miền Tuyến gọi Đường chuyển mạch nhãn (LSP – Label Switched Path) LSP chiều, tức cần hai LSP cho truyền thông song công Các nút có khả chạy giao thức MPLS chuyển tiếp gói tin gốc IP gọi Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR – Label Switching Router) • LSR lối vào (Ingress LSR) xử lý lưu lượng vào miền MPLS; • LSR chuyển tiếp (Transit LSR) xử lý lưu lượng bên miền MPLS; • LSR lối (Egress LSR) xử lý lưu lượng rời khỏi miền MPLS; • LSR biên (Edge LSR) thường sử dụng tên chung cho LSR lối vào LSR lối Hoạt động MPLS Bước1: Các giao thức định tuyến sử dụng để tìm đường tới mạng đích Bước 2: Router biên LSR thực gán nhãn cho gói tin vào miền MPLS TT-OMC Trang 40 Tài liệu kiến thức Man-e Tài liệu nội Bước 3: Các nút mạng MPLS chuyển tiếp gói tin dựa theo giá trị nhãn thay đổi ggiá trị nhãn theo giao thức phân phối nhãn Bước 4: LSR biên thức gỡ bỏ nhãn cho gói tin, gói tin trở thành gói ip bình thường Hình 4.7: Hoạt động MPLS TT-OMC Trang 41 ... thức Man-e Tài liệu nội CÁC DỊCH VỤ CỦA MẠNG MAN-E Mô hình dịch vụ Ethernet Để xác định loại hình dịch vụ cung cấp qua môi trường Ethernet, trước hết cần xem xét mô hình tổng quát Mô hình dịch vụ. .. trưng khác cho dịch vụ riêng Mô hình cho dịch vụ Metro Ethernet trình bày sau: Hình 3.1: Mô hình cung cấp dịch vụ Ethernet qua mạng MAN-E Các dịch vụ Ethernet cung cấp nhà cung cấp mạng Metro Ethernet... cho dịch vụ Ethernet, xây dựng dựa sở sử dụng thiết bị khách hàng để truy nhập dịch vụ Trong mô hình định nghĩa thành phần cấu thành dịch vụ số đặc tính cho loại hình dịch vụ Nhìn chung dịch vụ