Phân tích hiệu năng hoạt động định tuyến trong mạng MPLS và ứng dụng vào thực tế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÙI THẾ KIÊN PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HOẠT ĐỘNG ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MPLS VÀ ỨNG DỤNG VÀO THỰC TẾ Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS HỒ KHÁNH LÂM Hà nội, 2009 ABSTRACT Nowadays, with the appearance of new services and contraints for MPLS network of users, providers and administrators, it is necessary to build new advanced routing algorithms on MPLS MPLS supports infrastructure and potential environment to developing these algorithm The thesis "Performance Analysis of Routing Algorithms on MPLS and aplication" will present main characteristic and classified advanced routing algorithm on MPLS and its practical aplication The simulation will be performed on PC with software Network Simulation version The results of the thesis will be the best reference for telecommunication service providers in deploying MPLS technology Ngày nay, với xuất nhiều dịch vụ ràng buộc cho mạng MPLS người dùng, nhà cung cấp người quản trị, cần thiết phải có thuật toán định tuyến nâng cao mạng MPLS MPLS hỗ trợ kiến trúc hạ tầng môi trường đầy tiềm cho việc phát triển thuật toán Đề tài "Phân tích hiệu hoạt động định tuyến mạng MPLS ứng dụng vào thực tế" phân tích, so sánh phương pháp định tuyến mạng MPLS, từ đưa mô hình mạng MPLS thực tế ứng dụng phương pháp định tuyến nâng cao Việc mô thực máy tính thông qua phần mềm mô NS-2 Kết đề tài tham khảo tốt cho nhà cung cấp dịch vụ viễn thông việc triển khai công nghệ MPLS Phân tích hiệu hoạt động định tuyến mạng MPLS MỤC LỤC THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan đề tài 1.2 Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu đề tài 1.2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3 Bố cụ đề tài CHƯƠNG 2: CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 11 2.1 Tổng quan MPLS 11 2.2 Các khái niệm mạng MPLS .13 2.2.1 Miền MPLS (MPLS domain) 14 2.2.2 Nhãn 15 2.2.3 Ngăn xếp nhãn 16 2.2.4 FEC Lớp chuyển tiếp tương đương 16 2.2.5 Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn .17 2.2.6 Đường chuyển mạch nhãn LSP 18 2.2.7 Cơ sở liệu nhãn LIB 18 2.3 Phương thức hoạt động MPLS 19 2.4 Mô hình chuyển mạch nhãn 25 2.5 Các giao thức báo hiệu MPLS .26 2.5.1 Giao thức phân phối nhãn LDP 27 2.5.2 Giao thức phân phối nhãn định tuyến bắt buộc CR-LDP .27 2.5.3 Giao thức RSVP-TE 27 2.5.4 Giao thức BGP-4 28 2.6 Ưu điểm ứng dụng MPLS 28 2.6.1 Đơn giản hóa chức chuyển tiếp 28 2.6.2 Kỹ thuật lưu lượng 28 2.6.3 Định tuyến QoS từ nguồn 28 2.6.4 Mạng riêng ảo VPN 29 2.6.5 Chuyển tiếp có phân cấp (Hierachical forwarding) 29 2.6.6 Khả mở rộng (Scalability) .29 2.7 Tổng kết chương 30 CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG .31 HV: Bùi Thế Kiên GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Phân tích hiệu hoạt động định tuyến mạng MPLS 3.1 Giới thiệu .31 3.2 Các mục tiêu thực kỹ thuật lưu lượng 33 3.3 Vấn đề nghẽn 33 3.4 Các lớp dịch vụ dựa nhu cầu QoS lớp lưu lượng 35 3.5 Sự xếp hàng lưu lượng 36 3.5.1 Hàng đợi FIFO 36 3.5.2 Hàng đợi WFQ 36 3.5.3 Hàng đợi CQ 37 3.5.4 Hàng đợi PQ 37 3.6 Thuật toán thùng rò thuật toán thùng Token 38 3.6.1 Thuật toán thùng rò (Leaky Bucket) 38 3.6.2 Thuật toán thùng Token (Token Bucket) 39 3.7 MPLS kỹ thuật lưu lượng 40 3.8 Các đặc tính thuộc tính trung kế lưu lượng 41 3.8.1 Các đặc điểm trung kế lưu lượng 41 3.8.2 Các hoạt động trung kế lưu lượng 41 3.8.3 Các thuộc tính kỹ thuật lưu lượng trung kế lưu lượng 42 3.9 Các thuộc tính tài nguyên 45 3.9.1 Số nhân phân phối cực đại 45 3.9.2 Thuộc tính lớp tài nguyên 45 CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH MẠNG MPLS THỰC TẾ 47 4.1 Cấu trúc mạng MPLS Việt Nam 47 4.1.1 Cấu trúc mạng đường trục (mạng lõi) 47 4.1.2 Cấu trúc mạng truy nhập: 49 4.2 Các giao thức định tuyến sử dụng mạng MPLS 50 4.2.1 Tổng quan định tuyến 50 4.2.2 Các giao thức định tuyến sử dụng mạng MPLS .52 4.2.3 Giao thức định tuyến OSPF 53 4.2.4 Giao thức định tuyến BGP (Border Gateway Protocol) 57 4.3 Các dịch vụ mạng Truyền số liệu 64 4.3.1 Khái quát hệ thống mạng riêng ảo (Virtual Private Network – VPN): 64 4.3.2 Dịch vụ 66 4.3.3 Dịch vụ kết nối nâng cao 67 4.3.4 Các dịch vụ khác .68 4.4 Tổng kết chương 71 CHƯƠNG 5: ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MPLS 72 HV: Bùi Thế Kiên GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Phân tích hiệu hoạt động định tuyến mạng MPLS 5.1 Định tuyến dựa QoS .72 5.1.1 Giới thiệu chung .72 5.1.2 Một số thuật toán dựa QoS 75 5.2 Định tuyến dựa lưu lượng 76 5.2.1 Thuật toán định tuyến nhiễu tối thiểu MIRA (Minimum Interference Routing Algorithm) 76 5.2.2 Thuật toán định tuyến động trực tuyến DORA (Dynamic Online Routing Algorithm) 80 5.2.3 Thuật toán cân tải động, điều khiển tắc nghẽn (Dynamic load balancing algorithm) 82 5.3 Định tuyến mạng MPLS thực tế 87 5.3.1 Định tuyến dựa QoS: 88 5.3.2 Định tuyến dựa lưu lượng 90 5.4 Tổng kết chương 91 CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC TẾ 92 6.1 Sơ lược Network Simulator 92 6.2 Mô hoạt động định tuyến mạng MPLS 95 6.2.1 Mô mạng IP không hỗ trợ MPLS 97 6.2.2 Mô chế định tuyến cân tải, chống tắc nghẽn mạng MPLS 99 6.2.3 Mô chế ưu tiên gói tin 101 6.2.4 Mô trình hồi phục xảy lỗi đường truyền .103 6.3 Một số kết đo thực tế mạng MPLS 106 6.3.1 Mô hình đo kiểm 106 6.3.2 Kết đo .107 6.4 Kết luận: 110 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 111 7.1 Kết Luận 111 7.2 Hướng phát triển đề tài 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO .113 HV: Bùi Thế Kiên GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Phân tích hiệu hoạt động định tuyến mạng MPLS THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng CR-LDP Constrained Routing-LDP Định tuyến cưỡng bức-LDP CR-LSP Constrained Routing-LSP Định tuyến cưỡng bức-LSP CSPF Constrained SPF SPF cưỡng EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức cổng ER Explicit Routing Định tuyến FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện phân bố sợi FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương FR Frame Relay Chuyển tiếp khung FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức thông điệp điều khiển Internet IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức cổng nội IP Internet Protocol Giao thức Internet ISPs Internet Service Providers Nhà cung cấp dịch vụ Internet LAN Local Area Network Mạng cục LER Label Edge Router Router biên nhãn LSA Link State Advertisement Gói quảng cáo trạng thái liên kết LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP Link State Packet Gói trạng thái đường LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn HV: Bùi Thế Kiên trách kĩ thuật GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Phân tích hiệu hoạt động định tuyến mạng MPLS MAC Media Access Control Điều khiển truy xuất môi trường MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NGN Next Generation Network Mạng hệ OSI Open Systems Interconnection Mô hình liên kết hệ thống đấu nối mở OSPF Open Shortest Path First Giao thức ưu tiên đường ngắn PDU Protocol Data Unit Đơn vị số liệu giao thức PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm điểm QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RARP Reverse Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa ngược RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến RIP-2 RIP version RIP phiên RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên SPF Shortest Path First Thuật toán ưu tiên đường ngắn TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TLV Time To Live Thời gian sống VLSM Variable Length Subnet Mask Mặt nạ mạng có chiều dài biến đổi WAN Wide Area Network Mạng diện rộng HV: Bùi Thế Kiên GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Phân tích hiệu hoạt động định tuyến mạng MPLS DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Miền MPLS 14 Hình 2.2 Định dạng cấu trúc nhãn 15 Hình 2.3 Định tuyến, chuyển mạch, chuyển tiếp 23 Hình 2.4 Đường nhanh đường chậm 23 Hình 2.5 Lớp chèn MPLS .24 Hình 2.6 Mô hình chuyển mạch nhãn .25 Hình 2.7 Thiết lập đường RSVP-TE 27 Hình 3.1 Kỹ thuật lưu lượng 31 Hình 3.2 Các vấn đề nghẽn tiềm tàng .34 Hình 3.3 Nhiều luồng cho lớp lưu lượng 36 Hình 3.4 Hàng đợi CQ 37 Hình 3.5 Hàng đợi PQ .38 Hình 3.6 Thùng rò (leaky bucket) 38 Hình 3.7 (a)Thùng rò với nước, (b) Thùng rò với gói 39 Hình 3.8 Thùng Token (Token Bucket) 39 Hình 4.1 Mô hình mạng đường trục 48 Hình 4.2 Mô hình mạng truy nhập 49 Hình 4.3 Mô hình mạng truy nhập thành phố lớn 49 Hình 4.4 Minh họa định tuyến 50 Hình 4.5 Phân vùng OSPF 52 Hình 4.6 Lớp mạng truy nhập 53 Hình 4.7 Mô hình mạng OSPF với metric 54 Hình 4.8 Thiết kế phân cấp mạng OSPF 56 Hình 4.9 Minh họa thuộc tính next-hop 60 Hình 4.10 Minh họa thuộc tính next-hop môi trường Multiaccess 60 Hình 4.11 Minh họa thuộc tính Local Preference 61 Hình 4.12 Minh họa thuộc tính Weight 62 Hình 4.13 Minh họa thuộc tính Multi_Exit_Disc (MED) 63 Hình 4.14 Mô hình VPN IP/MPLS 65 Hình 4.15 Mô hình L2 VPN 67 Hình 4.16 Mô hình L3 VPN 68 Hình 4.17 Dịch vụ IP Centrex 69 Hình 4.18 Mô hình hệ thống truyền hình Hội nghị 70 Hình 5.1 Minh họa phương pháp xác định Critical link 78 HV: Bùi Thế Kiên GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Phân tích hiệu hoạt động định tuyến mạng MPLS Hình 5.2 Minh họa thuật toán MIRA 79 Hình 5.3 Thuật toán cân tải động 83 Hình 5.4 Cơ chế định tuyến lại thuật toán cân tải động 84 Hình 5.5 Mô thuật toán cân tải động thuật toán MIRA 85 Hình 5.6 Mô hình mạng lõi .90 Hình 6.1 Cách nhìn đơn giản NS 92 Hình 6.2 Tính hai mặt C++ OTcl .93 Hình 6.3 Kiến trúc NS .94 Hình 6.4 Giao diện đồ thị Xgraph 95 Hình 6.5 Mô hình mạng thực tế 96 Hình 6.6 Mô hình mô 96 Hình 6.7 Kết băng thông nhận 98 Hình 6.8 Mô trực quan cửa sổ NAM 98 Hình 6.9 Kết băng thông nhận 100 Hình 6.10 Mô trực quan cửa sổ NAM .100 Hình 6.11 Kết băng thông nhận 102 Hình 6.12 Mô trực quan cửa sổ NAM .102 Hình 6.13 Kết băng thông nhận 104 Hình 6.14 Đường đường chưa xuất lỗi 105 Hình 6.15 Đường đường xuất lỗi đường truyền .105 Hình 6.16 Mô hình đo lưu lượng, độ trễ mạng MPLS .106 HV: Bùi Thế Kiên GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 1: Giới thiệu đề tài CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan đề tài Các mạng máy tính trước vận chuyển luồng bit liên tục đường truyền vật lý thông qua kỹ thuật gọi chuyển mạch mạch Điều thích hợp cho việc truyền tín hiệu thoại liệu thời gian thực từ nơi gửi đến nơi nhận Đối với loại đường truyền này, cần xảy lỗi đuờng truyền vật lý dẫn đến hậu khôn lường, làm gián đoạn tất truyền thông mà có sử dụng đường truyền bị lỗi Ngày Internet mạng chuyển mạch gói mà giải hạn chế cách chia nhỏ liệu thành gói tin Các gói định tuyến qua mạng cách riêng lẻ, hai gói đường truyền thông quản lý cách độc lập Do đó, đường truyền bị lỗi, gói tin tái định tuyến để tránh đuờng truyền lỗi truyền thông không bị gián đoạn Việc quản lý luồng liệu mạng chuyển mạch gói khó mạng chuyển mạch mạch gói quản lý độc lập Những năm gần việc sử dụng Internet có tốc độ phát triển vũ bão, dịch vụ hướng kết nối thời gian thực mới, dịch vụ hướng giao tác số dịch vụ nhúng vào Các dịch vụ đáp ứng nhiều nhu cầu quan trọng cho công ty, doanh nghiệp, chúng lại đòi hỏi nhiều kỹ thuật xử lý phức tạp so với dịch vụ trước Người ta tiến hành nhiều nghiên cứu chất lượng dịch vụ (QoS) nhằm đưa độ ưu tiên lưu lượng mạng Vấn đề tất lưu lượng mạng cần xử lý giống Một số lưu lượng cần độ trễ hơn, lưu lượng khác lại yêu cầu băng thông nhiều hơn, hạn chế tối đa việc gói tin Bằng cách phân loại lưu lượng thành lớp phân biệt, lớp lưu lượng xử lý khác định tuyến Các giao thức IP ngày thiết kế đủ mạnh để tái thiết lập kết nối sau có lỗi thành phần mạng Tuy nhiên, tiêu tốn nhiều thời gian chấp nhận dịch vụ cần độ ưu tiên cao HV: Bùi Thế Kiên GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế - Luồng 3: truyền 4374 gói, gói - Luồng 4: truyền 3875 gói, gói Hình 6.9 Kết băng thông nhận Hình 6.10 Mô trực quan cửa sổ NAM 6.2.2.3 Nhận xét: Định tuyến dựa chế cân tải tự động chọn đường tốt có đủ băng thông yêu cầu cho LSP, đường chọn không thiết phải đường ngắn nhất, cách ngăn ngừa tắc nghẽn đảm bảo QoS Kết trực quan cửa sổ NAM cho thấy luồng xuất phát từ R0 R12 đến đích R11 R13 luồng theo HV: Bùi Thế Kiên 100 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế hướng khác đảm bảo không bị rớt gói Điều cho thấy việc sử dụng tài nguyên nâng cao nhờ chế định tuyến cân tải 6.2.3 Mô chế ưu tiên gói tin 6.2.3.1 Mô hình mô Mục đích việc mô chế xuất phát từ nhu cầu thực tế thời điểm có nhiều dịch vụ dùng chung đường truyền chẳng hạn dịch vụ truyền hình trực tuyến, dịch vụ internet Trong trường hợp xảy tình trạng nghẽn gói tin có mức ưu tiên cao gửi bình thường, gói tin có mức ưu tiên thấp bị loại bỏ (ví dụ truyền hình trực tuyến phủ quan trọng, yêu cầu độ trễ thấp, băng thông cao nên gói tin video chuyển bình thường số dịch vụ internet chiếm nhiều lưu lượng đường truyền bị hạn chế bớt) Với trường hợp này, mô hình mô giống phần 6.2.2 (vẫn gồm luồng liệu mô phỏng), ta thêm nguồn lưu lượng src5 từ nguồn R0 đến R11 với tốc độ 6Mbps, kích thước gói 600B, đồng thời gắn thêm giá trị mức độ ưu tiên vào gói tin 6.2.3.2 Thực kết - Thời điểm 0.5s: Luồng (src1 - sink1) bắt đầu truyền LSP_1100, có độ ưu tiên thiết lập SPrio = độ ưu tiên nắm giữ Hprio = - Thời điểm 1s: Luồng (src2 - link2) bắt đầu truyền LSP_1200, có độ ưu tiên thiết lập SPrio = độ ưu tiên nắm giữ Hprio = - Thời điểm 1.5s: Luồng (src3 - link3) bắt đầu truyền LSP_1300, có độ ưu tiên thiết lập SPrio = độ ưu tiên nắm giữ Hprio = - Thời điểm 2s: Luồng (src4 - link4) bắt đầu truyền LSP_1400, có độ ưu tiên thiết lập SPrio = độ ưu tiên nắm giữ Hprio = - Thời điểm 2.1s: Luồng (src5 - link5) bắt đầu truyền LSP_1400, có độ ưu tiên thiết lập SPrio = độ ưu tiên nắm giữ HPrio = Kết quả: HV: Bùi Thế Kiên 101 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế - Luồng 1: Truyền 3750 gói, gói - Luồng 2: Truyền 3333 gói, gói - Luồng 3: Truyền 4375 gói, gói - Luồng 4: Truyền 3875 gói, 1109 gói, tỷ lệ gói 28.6% (Số gói xuất luồng chạy đường này, luồng có mức độ ưu tiên cao so với luồng 4) - Luồng 5: Truyền 3625 gói, gói Hình 6.11 Kết băng thông nhận Hình 6.12 Mô trực quan cửa sổ NAM HV: Bùi Thế Kiên 102 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế 6.2.3.3 Nhận xét: Luồng LSP_1400 thiết lập trước theo ER=1-2-6-9 có độ ưu tiên nắm giữ HPrio = Luồng LSP_1400 thiết lập sau, hai luồng lưu lượng cạnh tranh băng thông đường truyền đường truyền không đủ băng thông cho luồng Vì luồng có độ ưu tiên thiết lập SPrio = cao HPrio = luồng nên luồng đảm bảo cấp đủ băng thông yêu cầu 6Mbps Trong mô này, luồng tận dụng nốt lượng băng thông dư lại link 2-6 4Mbps Với hoạt động chế ưu tiên gói tin này, trung kế lưu lượng có độ ưu tiên nắm giữ thấp phải nhường tài nguyên cho trung kế có độ ưu tiên thiết lập cao Kết trực quan cửa sổ NAM cho thấy có luồng bị rớt gói LSR2 để đảm bảo băng thông yêu cầu cho luồng 6.2.4 Mô trình hồi phục xảy lỗi đường truyền 6.2.4.1 Mô hình mô Quá trình hồi phục xảy lỗi đường truyền mô hình dựa mô hình hồi phục toàn cục Mô hình cung cấp bảo vệ toàn cục cho LSP cách thiết lập đường hồi phục ingress-LSR egress-LSR Đường làm việc khôi phục tách rời link node Khi phát lỗi vị trí đường làm việc, tín hiệu FIS (Fault Indication Signal - tin thị có lỗi xảy đường) dùng để chuyển thông báo lỗi cho ingress-LSR Ingress-LSR thực chuyển mạch lưu lượng sang đường hồi phục Mô hình mô đưa hình 6.7, node R0, R12, R11 R13 router IP thông thường Các node từ R1 đến R10 router có hỗ trợ MPLS (LSR1 đến LSR10) tạo thành MPLS domain Có nguồn lưu lượng tạo là: src1, src2 gắn vào node R0, phát với tốc độ 4Mbps, kích thước gói 600B src3 gắn vào node R12, phát với tốc độ 6Mbps, kích thước gói 600B Với nguồn lưu lượng src1, src2, src3 có tương ứng đích lưu lượng sink1 HV: Bùi Thế Kiên 103 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế sink2, sink3 (trong sink1, sink2 gắn vào node R11, sink gắn vào node R13) 6.2.4.2 Thực kết - Thời điểm 0.5s: Luồng (src1 - sink1) bắt đầu truyền LSP_1100 - Thời điểm 1s: Luồng (src2 - link2) bắt đầu truyền LSP_1200 - Thời điểm 1s: Luồng (src3 - link3) bắt đầu truyền LSP_1300 - Thời điểm 2s : Link LSR2 - LSR6 bị đứt, luồng chuyển sang đường hồi phục LSP_1400 - Thời điểm 3.5s: Link LSR2-LSR6 khôi phục lại, luồng chuyển sang đường LSP_1300 - Thời điểm 5s: Cả luồng lưu lượng ngưng truyền Kết định tuyến tuyến tường minh ER sau: - LSP_1100: ER = 1-3-7-9 - LSP_1200: ER = 1-3-5-7-9 - LSP_1300: ER = 1-2-6-9 - LSP_1400: ER = 1-2-4-6-9 Hình 6.13 Kết băng thông nhận Kết truyền luồng sau: - Luồng 1: truyền 3750 gói, gói HV: Bùi Thế Kiên 104 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế - Luồng 2: truyền 3698 gói, gói - Luồng 3: truyền 5559 gói, 272 gói (4.89%), tổng số gói bị sai thứ tự 13 Hình 6.14 Đường luồng chưa xuất lỗi đường truyền Hình 6.15 Xuất lỗi link LSR2-LSR6, luồng định tuyến lại sang đường LSP_1400 HV: Bùi Thế Kiên 105 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế 6.2.4.3 Nhận xét: Khi Link LSR2-LSR6 bị đứt, LSR2 phát tin FIS (Fault Indication Signal) LSR1 Sau LSR1 nhận thông điệp này, chuyển luồng lưu lượng từ đường làm việc sang đường dự phòng khác Do thông điệp thông báo phải khoảng thời gian đến LSR1 nên thời gian gói truyền đường dẫn có link bị hỏng bị Tuy nhiên với mô hình này, số lượng Router Core nên thời gian hồi phục định tuyến tương đối ngắn 6.3 Một số kết đo thực tế mạng MPLS 6.3.1 Mô hình đo kiểm Hình 6.16 Mô hình đo lưu lượng, độ trễ mạng MPLS Mục đích việc đo kiểm xác định lưu lượng, độ trễ mạng Core mạng MPLS sử dụng máy đo N2X Cách đo sau: • Đấu hai cổng GE Router vào máy đo N2X, đấu hai cổng GE Router HV: Bùi Thế Kiên 106 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế vào máy đo N2X • Thực phát lưu lượng (traffic) máy đo N2X số tới máy đo N2X số • Kết thu bao gồm (sẽ đặt thêm máy đo N2X thứ đường link, ví dụ đặt router router để xem lưu lượng đường ): Lưu lượng đường link Độ trễ trung bình (latency) Jitter (mức thay đổi tối đa độ trễ) Số gói lỗi truyền 6.3.2 Kết đo Trường hợp 1: Tại máy đo N2X số phát luồng lưu lượng 400Mbps (các gói có kích thước ngẫu nhiên từ 64 - 1560 byte) Khi ta nhận kết N2X số sau: Trong đó: • Tx Test Packets, Rx Test Packets số gói phát số gói nhận • Tx Test Throughput (Mb/s) Rx Test Throughput (Mb/s) lưu lượng phát nhận • Rx Packet loss: số lượng gói bị (trong phần mô đo thời gian ngắn nên không kịp cập nhật số lượng gói xác) HV: Bùi Thế Kiên 107 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế • Average Latency (us): độ trễ trung bình Ta thấy lưu lượng, số gói phát nhận N2X số tương đương độ trễ khoảng 21ms, N2X số nhận kết vậy, điều có nghĩa tượng gói tin đường truyền Bây ta đặt máy đo N2X thứ đặt router router 6, ta nhận kết sau: Nhận xét: Lưu lượng từ N2X số đến N2X số không theo đường từ router đến router (chỉ truyền khoảng nửa lưu lượng qua đường này) mà theo đường khác (nếu đặt N2X số router router ta thấy có lưu lượng qua) Trường hợp 2: Tại máy đo N2X số phát luồng lưu lượng 1200 Mbps (lớn băng thông đường truyền router), ngắt bỏ kết nối router - 1, router 4, để lưu lượng chạy kết nối router - Khi ta nhận kết máy đo N2X số sau: HV: Bùi Thế Kiên 108 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế Nhìn vào kết này, thấy số gói nhận 146.300 thấp hẳn so với số gói phát 185.726, xảy tượng gói đồng thời độ trễ cao (81ms) Nhận xét: Băng thông đường router router không đủ đáp ứng yêu cầu với lưu lượng phát từ máy đo N2X, dẫn đến tình trạng gói độ trễ tăng (xuất nghẽn đường truyền router - 6) Trường hợp 3: Tại máy đo N2X số phát luồng lưu lượng 1200Mbps (lớn băng thông đường truyền router), giữ nguyên kết nối router - 1, router - Khi ta nhận kết máy đo N2X số (kết máy đo N2X số tương tự vậy) sau: Với kết ta thấy tượng gói tin (số gói phát số gói nhận tương đương nhau), độ trễ 24ms Tiếp tục đặt máy đo N2X thứ router router 6, ta có kết quả: HV: Bùi Thế Kiên 109 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 6: Kết mô thực tế Nhận xét: Trường hợp tương tự trường hợp 2, nhiên lưu lượng trường hợp không theo đường router - trường hợp mà theo đường router - router - 4, tránh tình trạng gói tin tăng độ trễ gói tin (tránh tượng nghẽn) 6.4 Kết luận: Trên số kết mô mạng MPLS NS2 số kết đo thực tế mạng MPLS Trong phần mô NS2 học viên tập trung, cố gắng mô trường hợp bản, sát với thực tế, nhiên NS2 phần mềm mô nên có nhiều hạn chế so với mô hình thực tế Với số kết thu từ mạng MPLS cụ thể, thấy rằng, kết chưa đo thông số QoS nói phần 5.3.1 cho thấy hiệu việc định tuyến dựa lưu lượng thông qua thuật toán định tuyến cân tải, tránh tắc nghẽn Với mô hình mạng truyền số liệu, thời gian tới mà số lượng khách hàng tăng nhanh, lưu lượng sử dụng tăng nhanh, thấy vai trò quan trọng thuật toán định tuyến cân tải lưu lượng, tránh tắc nghẽn HV: Bùi Thế Kiên 110 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 7: Kết luận hướng phát triển CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 7.1 Kết Luận Ngày nay, với xuất nhiều dịch vụ ràng buộc cho mạng MPLS người dùng, nhà cung cấp người quản trị, cần thiết phải có thuật toán định tuyến nâng cao MPLS, kỹ thuật định tuyến mạng đa dịch vụ vấn đề cần quan tâm nhà khai thác cung cấp dịch vụ mạng MPLS hỗ trợ kiến trúc hạ tầng đầy tiềm cho việc phát triển thuật toán Đã có nhiều nghiên cứu tiến hành chắn tiếp tục tương lai Đề tài đưa đặc điểm chính, so sánh phân loại số thuật toán định tuyến có MPLS đưa mô hình mạng MPLS thực tế sử dụng thuật toán định tuyến nâng cao Tuy nhiên với kinh nghiệm hạn chế thời gian có hạn nên đề tài không tập trung phân tích chi tiết ưu nhược điểm toàn thuật toán định tuyến có, chưa đưa thuật toán định tuyến nâng cao Tóm lại, thông qua thực đề tài, số kiến thức đạt sau: - Nắm sở lý thuyết công nghệ MPLS - Cơ sở lý thuyết kỹ thuật lưu lượng - Nghiên cứu đánh giá thuật toán định tuyến mạng MPLS - Ứng dụng phương pháp định tuyến nâng cao thực tế 7.2 Hướng phát triển đề tài Đề tài nhiều mặt hạn chế cần khắc phục, việc cần phải thực tương lai có điều kiện Thứ nhất, cần phải nghiên cứu, mô chi tiết để so sánh, đánh giá thuật toán định tuyến có mạng MPLS (luận văn dùng phần mềm NS2 để mô nên có nhiều hạn chế) Thứ hai, mạng MPLS đưa vào sử dụng nên hầu hết mạng MPLS chưa có phương án định tuyến tối ưu (có mạng áp dụng thuật HV: Bùi Thế Kiên 111 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 7: Kết luận hướng phát triển toán đơn giản, có mạng sử dụng phương pháp định tuyến nâng cao lại phức tạp), cần nghiên cứu, đưa thuật toán định tuyến tối ưu nữa, phù hợp với loại mạng MPLS Mặc dù có nhiều cố gắng việc nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu liên quan đến đề tài tài liệu phần mềm hỗ trợ cập nhật nhất, trình bày đề tài hết kiến thức chắt lọc người nghiên cứu hạn chế chủ quan Kính mong quý thầy cô xem xét cho lời khuyên bổ ích cho mặt hạn chế đề tài HV: Bùi Thế Kiên 112 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 7: Kết luận hướng phát triển TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt TS Trần Công Hùng, (2009), Bài giảng MPLS, Hà Nội Tiếng Anh M Kodialam, and T Lakshman, "Minimum Interference Routing with Application to MPLS Traffic Engineering", in Proceedings of IEEE INFOCOM, March 2000 R Boutaba, W Szeto, and Y Iraqi, "DORA: Efficient Routing for MPLS Traffic Engineering" Journal of Network and Systems Management, Vol.10, No.3, 12September 2002 Antonio, Lui Fratta, Fabio Martignon, Dynamic routing of bandwidth guaranteed 12connections in MPLS networks, International Jounal on Wireless & Optical Communication Vol.1, No.1 (2003) R.GUERIN, D.WILLIAMS, and A.ORDA, QoS Routing Mechanisms and OSPF Extensions, In Proceedings of Globecom, 1997 Tien V Do, Denes Papp, Ram Chakka, and X.M.T Truong "A Performance 12Model of MPLS Multipath Routing with Failures and Repairs of the LSPs” In 12Performance Modelling and Evaluation of Heterogeneous Networks, 2007 K Lee, A Toguyeni, A Noce, and A Rahmani, "Comparison of Multipath 12Algorithms for Load Balancing in a MPLS Network", volume 3391 Springer 12Link, 2005 Retvari, G Biro, J.J Ciinkler, T Henk, T, "A precomputation scheme for 12minimum interference routing: the least-critical-path-first algorithm", in 12Proceedings of IEEE INFOCOM, March 2006 J.M.O Petersson, “MPLS Based Recovery Mechanisms”, Master Thesis, OSLO University, May 2005 10 Eligijus Kubilinskas, “Design of Multilayer Telecommunication Networks Fairness, Resilience, and Load Balancing”, Ph.D Thesis, Lund University, 12March 2008 11 S.Yoon, H.Lee, D Choi ,Y.Kim, “An Efficient Recovery Mechanism for HV: Bùi Thế Kiên 113 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm Chương 7: Kết luận hướng phát triển 12MPLS-based Protection LSP”, IEEE ICATM-2001, September 2001 12 Luc De Ghein, “MPLS Fundamental”, ISBN: 1-58705-197-4, 2007 13 Murali Kodialam, T.V.Lakshman, “Dynamic Routing of Bandwidth Guaranteed Tunnels with Restoration”, Bell Laboratories, 14 Website: http://nsnam.isi.edu/nsnam 15 Website: http://www.dashoptimization.com 16 Website: http://suraj.lums.edu.pk/~te/code.htm HV: Bùi Thế Kiên 114 GVHD: TS Hồ Khánh Lâm ... tài "Phân tích hiệu hoạt động định tuyến mạng MPLS ứng dụng vào thực tế" phân tích, so sánh phương pháp định tuyến mạng MPLS, từ đưa mô hình mạng MPLS thực tế ứng dụng phương pháp định tuyến. .. thực tế mạng MPLS Đưa mô hình mạng MPLS Việt Nam với dịch vụ Chương 5: Định tuyến mạng MPLS Phân tích hoạt động định tuyến mạng mạng MPLS đưa phương pháp hoạt động định tuyến tối ưu áp dụng thực. .. thiện hiệu định tuyến toán quan tâm hàng đầu mạng MPLS Luận văn tập trung phân tích chế, phương pháp định tuyến mạng MPLS, từ đưa phương pháp định tuyến hoàn chỉnh thực mạng MPLS Việt Nam Việc thực