Kỹ thuật định tuyến trong mạng GMPLS

Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH VẼ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GMPLS 10 1.1 Mở đầu chương 10 1.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 10 1.2.1 Lịch sử phát triển 10 1.2.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 10 1.2.3 Định tuyến MPLS 13 1.3 Sự phát triển từ MPLS đến GMPLS 16 1.3.1 Nguồn gốc GMPLS 16 1.3.2 Các yêu cầu GMPLS 19 1.4 Báo hiệu GMPLS 25 1.5 Quản lý liên kết GMPLS 28 1.5.1 Khái niệm liên kết, kênh điều khiển kênh liệu 28 1.5.2 Giao thức quản lý liên kết 29 1.6 Kỹ thuật lưu lượng GMPLS 30 1.6.1 Các định nghĩa kỹ thuật lưu lượng GMPLS 32 1.6.2 Các tham số liên kết TE GMPLS 35 1.7 Kết luận chương 36 CHƯƠNG II - ĐỊNH TUYẾN GMPLS 37 2.1 Mở đầu chương 37 2.2 Một số định nghĩa 37 2.3 Các thuật toán tính đường định tuyến 38 2.3.1 Thuật toán Bellman-Ford 40 2.3.2 Thuật toán Dijkstra 42 2.3.3 Thuật toán Dijkstra biến đổi 44 2.3.4 Thuật toán tìm kiếm theo chiều rộng (BFS) 45 2.3.5 Thuật toán Johnson 46 2.4 Định tuyến mạng GMPLS 48 2.4.1 Định tuyến mạng IP mạng lưu lượng 48 2.4.2 Dữ liệu kỹ thuật lưu lượng 49 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS 2.4.3 Thông tin định tuyến GMPLS 52 2.4.4 Tổng quan giao thức định tuyến IP mạng GMPLS 53 2.4.5 Sự vận hành giao thức định tuyến mạng GMPLS 55 2.4.6 Giao thức định tuyến OSPF ISIS mạng GMPLS 57 2.4.7 Các tính cải tiến định tuyến GMPLS 62 2.5 Các thuật toán tính đường định tuyến GMPLS 66 2.5.1 Thuật toán K đường ngắn 66 2.5.2 Tính toán đường đa hướng 71 2.5.3 Tính toán đường ràng buộc 85 2.6 Kết luận chương 102 CHƯƠNG III - MÔ PHỎNG KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN RÀNG BUỘC THEO BĂNG THÔNG TRONG GMPLS 103 3.1 Mở đầu chương 103 3.2 Phần mềm mô NS2 103 3.2.1 Tổng quan NS2 103 3.2.2 Các thành phần NS-2 104 3.3 Bài toán mô kỹ thuật định tuyến ràng buộc theo băng thông mạng GMPLS 107 3.3.1 Mô hình mục tiêu toán 107 3.3.2 Thực toán mô với NS2 109 3.3.3 Kết thực toán mô 116 3.4 Kết luận chương 119 KẾT LUẬN 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết quả, nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Luận văn Nguyễn Thanh Tùng Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Vị trí mào đầu chèn gói tin 13 Hình 1.2: Đường chuyển mạch nhãn (LSP) 14 Hình 1.3: Sự đối lập quản lý mạng điều khiển báo hiệu MPLS 15 Hình 1.4: Phân cấp loại chuyển mạch 24 Hình 1.5: Cấu hình điều khiển báo hiệu chuyển mạch liệu 26 Hình 1.6: Các thành phần mạng truyền tải 32 Hình 2.1: Lược đồ mạng cho thuật toán Bellman-Ford 40 Hình 2.2: Mô tả trình chạy thuật toán Bellman-Ford 42 Hình 2.3: Các mô hình tính đường liên miền 65 Hình 2.4: Trạng thái KSP sau trả đường ngắn 70 Hình 2.5: Trạng thái KSP sau trả đường ngắn thứ hai 70 Hình 2.6: Trạng thái KSP sau trả đường ngắn thứ ba 70 Hình 2.7: Trạng thái KSP sau trả đường ngắn thứ tư 71 Hình 2.8: Lược đồ áp dụng cho thuật toán hai bước tương đồng 72 Hình 2.9: Đường thứ tính (SCEZ) 74 Hình 2.10: Đường thứ hai tính (SBFECDGZ) 74 Hình 2.11: Kết hai đường tính SCDGZ SBFEZ 75 Hình 2.12: Lược đồ mạng cho thuật toán tính hai đường tách điểm 75 Hình 2.13: Cấu hình mạng bắc cầu 77 Hình 2.14: Phép biến đổi lược đồ cho tính toán đường tách rời cạnh 77 Hình 2.15: Cấu hình mạng cho tính hai đường tách rời điểm tối đa 78 Hình 2.16: Phép biến đổi lược đồ cho tính toán đường tách rời điểm 79 Hình 2.17: Topo mạng có cạnh loại trừ 89 Hình 3.1: Cấu trúc file trace NS-2 105 Hình 3.2: File Trace NS-2 106 Hình 3.3: Cửa sổ chương trình chạy Nam 106 Hình 3.4: Biểu diễn đồ thị NS-2 107 Hình 3.5: Cấu trúc mạng mô 108 Hình 3.6: Hiện thực hoá mô hình NS-2 109 Hình 3.7: Hoạt động định tuyến trạng thái liên kết 111 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS Hình 3.8: Bản tin cập nhật trạng thái liên kết 111 Hình 3.9: Kết định tuyến từ S0 đến D0 (0-4-7-9) 114 Hình 3.10: Kết đường định tuyến từ S1 đến D1 (1-4-5-8-7-10) 115 Hình 3.11: Kết đường định tuyến từ S2 đến D2 (2-5-6-8-11) 115 Hình 3.12: Kết đường định tuyến từ S3 đến D3 (3-5-8-12) 116 Hình 3.13: Kết thiết lập đường định tuyến từ thuật toán 117 Hình 3.14: Kết giám sát tham số Qos: Drop Delay 117 Hình 3.15: Kết tham số Drop có mô hình lỗi 118 Hình 3.16: Đồ thị tốc độ liệu 118 Hình 3.17: Ðồ thị biến thiên độ trễ 118 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt ADM Add-Drop Multiplexer Bộ ghép kênh xen rẽ ASON Automatic Switched Optical Network Mạng chuyển mạch quang tự động ASTN Autonomous Swtiched Transport Network Mạng truyền tải chuyển mạch tự động ATM Asynchronous Tranfer Mode Phương thức truyền tải không đồng BSLR Bidirectional Line – Switched Ring Vòng chuyển mạch đường hai hướng BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng mạng vùng giáp ranh CLNP Connectionless Networ Protocol Giao thức mạng phi kết nối CR-LDP Constraint-Based RoutingLabel Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn định tuyến cưỡng CSPF Constrainted Shortest Path First Giao thức định tuyến tìm đường ngắn CSR Cell Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch tế bào DCS Digital Cross-Connect System Hệ thống kết nối chéo số DNS Domain Name Service Dịch vụ tên miền DLCI Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối lớp lien kết liệu DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao EGP Edge Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên FEC Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương FIB Forwarding Information Base Cơ sở liệu chuyển tiếp định tuyến Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Thuật ngữ Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS Tiếng Anh Tiếng Việt GMPLS Generalized Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GVPN Generalized Virtual Private Networks Mạng riêng ảo tổng quát GVSI Generalized Virtual Switching Instance Chuyển mạch ảo tổng quát IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức đặc trách kỹ thuật Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến miền IP Internet Protocol Giao thức Internet IS-IS Intermediate System to Intermediate System Giao thức định tuyến IS-IS IS-IS-TE IS-IS – Traffic Engineering Giao thức định tuyến IS-IS có kỹ thuật lưu lượng LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn LFIB Label Forward Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LMP Link State Advertisement Bản tin quảng bá trạng thái liên kết LSP Label Switching Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn L2TP Layer Tunnel Protocol Giao thức đường hầm lớp LPT Link Protection Type Loại bảo vệ tuyến MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPS Multi Protocol Lambda Switching Chuyển mạch bước sóng đa giao thức NMS Network Management System Cơ chế quản lý trung tâm Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Thuật ngữ Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS Tiếng Anh Tiếng Việt OSI Open Systems Interconnection Mô hình kết nối hệ thống mở OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến OSPF OSPF-TE Open Shortest Path FirstTraffic Engineering Giao thức định tuyến OSPF có kỹ thuật lưu lượng OSC Optical Supervisory Channel Kênh giám sát quang PCE Path Computation Elements Thành phần tính toán đường PNNI Private-Network- NetworkInterface Giao diện mạng – mạng dành riêng PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm PSC Packet Switch Capable Khả chuyển mạch gói PCE Path Computation Elements Thành phần tính toán đường RIP Realtime Internet Protocol Giao thức báo hiệu IP thời gian thực RSVP Wavelength Resvation Protocol Giao thức đặt trước tài nguyên RSVP-TE Wavelength Resvation Protocol- Traffic Engineering Giao thức đặt trước tài nguyên có kỹ thuật lưu lượng SPF Shortest Path First Phương thức định tuyến đường ngắn SRLG Shared Risk Link Group Nhóm liên kết chung rủi ro TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDM Time Division Mutilplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TED Traffic Engineering Data Dữ liệu kỹ thuật lưu lượng TLV Type-Length-Value Kiểu – Độ dài – Giá trị Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS LỜI NÓI ĐẦU Sự phổ biến Internet khiến cho lưu lượng mạng tăng lên nhanh chóng năm gần Để trì tăng trưởng nhà cung cấp dịch vụ liên tục đưa dịch vụ đa dạng đa phương tiện, dịch vụ tạo sức ép với hạ tầng mạng vấn đề định tuyến Việc tối ưu hóa định tuyến mạng đem lại hiệu kinh doanh tối đa ý nghĩa kinh tế vô to lớn đà phát triển mạng viễn thông GMPLS công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát phát triển sở công nghệ MPLS, cung cấp mặt phẳng điều khiển chung dựa sở IP cho tất lớp GMPLS cho phép sử dụng tất phương thức chuyển mạch gói, chuyển mạch kênh, chuyển mạch bước sóng chuyển mạch quang mô hình mạng đơn Trong luận văn này, tác giả xin trình bày Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS, nội dung luận văn gồm chương: - Chương 1: Tổng quan công nghệ GMPLS, khái quát lịch sử hình công nghệ GMPLS cải tiến so với công nghệ trước - Chương 2: Định tuyến GMPLS, trình bày thuật toán định tuyến GMPLS, tập trung phân tích sâu thuật toán định tuyến ràng buộc để thực toán mô chương - Chương 3: Mô kỹ thuật định tuyến ràng buộc theo băng thông GMPLS, thực mô để đánh giá hoạt động định tuyến mạng GMPLS Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Xuân Dũng hướng dẫn giúp đỡ để hoàn thành Luận văn Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GMPLS 1.1 Mở đầu chương Công nghệ GMPLS công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát phát triển dựa công nghệ MPLS Do vậy, để có nhìn rõ định tuyến mạng GMPLS, trước tiên ta tìm hiểu định tuyến MPLS, cải tiến nâng cấp định tuyến từ MPLS lên GMPLS, khái quát qua thành phần liên quan đến định tuyến GMPLS Nội dung chương trình bày vấn đề sau: - Khái quát chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS - Quá trình hình thành phát triển từ MPLS đến GMPLS - Tìm hiểu báo hiệu, quản lý liên kết kỹ thuật lưu lượng GMPLS 1.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 1.2.1 Lịch sử phát triển MPLS có nguồn gốc từ việc phát triển số công nghệ chuyển mạch gói IP thực đầu thập niên 1990 Năm 1996, IETF bắt đầu liên kết công nghệ chuyển mạch gói IP với nhau, vào năm 1997 nhóm nghiên cứu MPLS thành lập để chuẩn hóa giao thức phương pháp tiếp cận MPLS MPLS thực dựa vào việc gắn nhãn cho gói liệu với định danh (hay nhãn) ngắn nhất, router sử dụng nhãn để xác định đường cho gói liệu Kỹ thuật chuyển tiếp gói tin MPLS mở rộng để ứng dụng công nghệ phi gói tin (non-packet) theo nguyên tắc xử lý MPLS Đồng thời, có nhiều giao thức (dùng để thiết lập quy tắc chuyển tiếp định tuyến MPLS) mở rộng để tạo trình điều khiển chuyển tiếp liệu mạng phi gói Do đó, nguyên tắc MPLS tảng quan trọng cho việc phát triển GMPLS [1] 1.2.2 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS MPLS chủ yếu phát triển nhằm giải hạn chế tốc độ (do việc thực truy vấn bảng định tuyến) khả mở rộng để đáp ứng 10 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS 3.2.2.4 Vẽ đồ thị NS2 Ngoài việc cung cấp công cụ mô hình hóa mạng mô NAM, NS2 cung cấp công cụ xgraph để thực vẽ đồ thị biểu diễn, việc vẽ đồ thị NS-2 thực đơn giản câu lệnh sau: # Ve thi bang thong puts "\t Do thi the hien bang thong cua cac luong du lieu: \n" exec xgraph -m src0.tr src1.tr src2.tr src3.tr -geometry 800x400 -t "1 Bang thong cua cac luong du lieu:" -x "secs" -y "Mbps" & Đồ thị thể sau: Hình 3.4: Biểu diễn đồ thị NS-2 3.3 Bài toán mô kỹ thuật định tuyến ràng buộc theo băng thông mạng GMPLS 3.3.1 Mô hình mục tiêu toán Trong phần này, ta xây dựng mô hình mô kỹ thuật định tuyến ràng buộc theo băng thông mạng GMPLS với 13 node mạng Hình 3.5 Mô hình mạng bao gồm có node nguồn liệu, cụ thể S0, S1, S2, S3 node đích đến tương ứng D0, D1, D2, D3 Dữ liệu chuyển từ node 107 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS nguồn liệu node đích thông qua Router G-LSR1, G-LSR2, GLSR3, G-LSR4, G-LSR5 Băng thông liên kết thể hình 3.5 Hình 3.5: Cấu trúc mạng mô Trên mô hình thực tế băng thông cho chuyển mạch bước sóng Router khoảng 1,25 Gbps (GE) Tuy nhiên, thực mô để rút ngắn thời gian tính toán phù hợp với thiết bị mô phỏng, để đơn giản ta thiết lập băng thông cho liên kết mức Mbps Mục tiêu toán định tuyến là: thực định tuyến luồng liệu mạng tương ứng với cặp node nguồn-đích S0- D0, S1- D1, S2- D2, S3- D3, qua Router theo giao thức định tuyến trạng thái liên kết (LS) Việc lựa chọn đường định tuyến sử dụng cho luồng liệu định thông qua thuật toán tính đường ràng buộc theo điều kiện băng thông, đường định tuyến tìm đường ngắn đảm bảo yêu cầu băng thông hiệu sử dụng băng thông liên kết Cuối cùng, thực truyền liệu đường định tuyến thiết lập, đánh giá tham số QoS đường định tuyến 108 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS 3.3.2 Thực toán mô với NS2 Từ mô hình mô định tuyến nêu trên, thực khởi tạo mô hình mạng phần mềm mô NS-2, ta có mô hình mạng mô thể NAM Hình 3.6: Hình 3.6: Hiện thực hoá mô hình NS-2 Trong đó: - Băng thông truyền tải node nguồn/đích Router 5Mbps - Băng thông Router tương ứng theo bảng sau: Bảng 3.1: Băng thông liên kết Router Liên kết mô hình GLSR1-GLSR2 GLSR1-GLSR3 GLSR1-GLSR4 GLSR2-GLSR3 GLSR2-GLSR5 GLSR3-GLSR4 GLSR3-GLSR5 GLSR4-GLSR5 Liên kết tương ứng mô Node - Node Node - Node Node - Node Node - Node Node - Node Node - Node Node - Node Node - Node 109 Băng thông liên kết 05 Mbps 03 Mbps 04 Mbps 06 Mbps 07 Mbps 08 Mbps 10 Mbps 06 Mbps Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS * Mô tả trình thực mô phỏng: Kịch mô đưa file gmpls.tcl Khởi tạo thiết lập node, liên kết NS-2: - Các node nguồn S0-S3 D0-D3 khởi tạo node liệu gói - Các node GLSR1-GLSR5 khởi tạo node GMPLS - Các liên kết node nguồn/đích với GLSR liên kết song công (duplex-link) với băng thông 5Mbps, trễ truyền tải 17ms, kiểu quản lý hàng đợi DropTail (nếu dung lượng đệm hàng đợi đầu bị vượt gói tin cuối đến bị loại bỏ theo kiểu FIFO) - Các liên kết GLSR song công (duplex-link) với băng thông bảng 3.1, trễ truyền tải 17ms, kiểu quản lý hàng đợi CBQ- Class Based Queueing (gồm lập lịch ưu tiên lập lịch round-robin), kiểu hàng đợi phân chia băng thông kết nối thành nhiều hàng đợi lớp, hàng đợi sau gán dựa địa nguồn, đích, số cổng, kiểu giao thức… Khởi tạo giao thức định tuyến trạng thái liên kết LS (Link-State): - Giao thức định tuyến LS giao thức đưa để trì việc chống vòng lặp mang bảng định tuyến xác, giao thức mà thông tin kết nối Router, có thay đổi trạng thái liên kết Router liên kết truyền tin cập nhật thông báo cho toàn mạng biết thay đổi liên kết (up hay down) Không giống giao thức vector khoảng cách, thông tin liên quan đến liên kết (không phải tuyến) nối vào Router liên kết thay đổi, truyền tới Router mạng Việc gửi cập nhật liên kết hiệu gửi thông tin tuyến, liên kết ảnh hưởng đến nhiều tuyến Gửi thông tin liên kết cho phép Router tính toán tuyến bị ảnh hưởng Với giao thức ta tiết kiệm băng thông việc tận dụng tài nguyên CPU Router - Cụ thể toán mô này, bước đầu mô node nguồn đích liệu gửi tin thông báo trạng thái liên kết 110 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS đến Router lân cận, Router tiếp tục gửi Router khác mạng thông báo cập nhật trạng thái liên kết vừa cập nhật Để minh họa rõ hơn, ta xem xét file gmpls.tr tạo mô phỏng: Hình 3.7: Hoạt động định tuyến trạng thái liên kết Tại thời điểm đầu, node gửi đến node (GLSR1) tin thông báo trạng thái liên kết (hình 3.8), nhận tin này, node tiếp tục gửi đến node mạng Router liên kết với nó: node 0, node 1, GLSR2 (node 5), GLSR3 (node 6), GLSR (node 7) để cập nhật bảng định tuyến a Bàn tin từ S0 đến GLSR1 b Bản tin từ GLSR1 đến node lân cận Hình 3.8: Bản tin cập nhật trạng thái liên kết Quá trình nêu lặp lại tất node mạng, kết node mạng, Router cập nhật bảng định tuyến xác kết nối 111 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS mạng Bảng định tuyến cập nhật theo chu kỳ đồng thời Router toàn mạng để tránh tắc nghẽn Khởi tạo nguồn liệu cho node nguồn: Dữ liệu tạo theo phân bổ hàm mũ (Exponential), kích thước gói tin 200 byte, tốc độ liệu tương ứng với node nguồn S0,S1,S2,S3 3Mbps, 4Mbps, 3Mbps, 1Mbps Thiết lập giao thức phân phối nhãn tất node G-LSR, NAM tin LDP phân biệt màu sau: # Thiet lap mau cac ban tin (hien thi tren nam) $ns ldp-request-color blue $ns ldp-mapping-color red $ns ldp-withdraw-color magenta $ns ldp-release-color orange $ns ldp-notification-color green Thiết lập thuật toán tính đường định tuyến ràng buộc: Mô tính toán đường ràng buộc NS-2 thực thông qua module “constraint-based-routing”, tham số đầu vào cho định tuyến ràng buộc bao gồm: - LSPid: định danh đường chuyển mạch nhãn, mô ta có đường chuyển mạch nhãn 1100, 1200, 1300, 1400 tương ứng với đường liệu từ nguồn S0-S3 tới đích D0-D3 - dLSRid: định danh router GMPLS đường định tuyến, toán mô thực router G-LSR1 G-LSR2 - Điều kiện băng thông: giá trị thể cho yêu cầu băng thông tối thiểu đường định tuyến Thuật toán định tuyến ràng buộc theo băng thông trả kết đường định tuyến với băng thông đảm bảo theo yêu cầu (lớn băng thông yêu cầu) đảm bảo tối ưu hóa hiệu sử dụng băng thông đường truyền tải Để làm rõ thuật toán này, ta xem xét việc thực thi tính toán đường định tuyến cho đường liệu qua Router GMPLS mô hình mạng, cụ thể sau: 112 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học - Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS Tại thời điểm quy định (0.5s) có yêu cầu thiết lập đường định tuyến cho đường liệu 1100 từ node nguồn S0 đến node đích D0, trước tiên, router GLSR1 xem xét toàn liên kết với bảng định tuyến, sử dụng thuật toán tìm đường ngắn KSP (xem mục 2.5.1) để xác định tập đường định tuyến từ G-LSR1(node 4) đến G-LSR4 (node 7) xếp theo thứ tự từ đường ngắn đến dài nhất, theo nguyên tắc ta có đường định tuyến xác định theo thứ tự sau: Bảng 3.2: Tập đường ngắn từ Node đến Node Thứ tự Đường định tuyến từ node đến node Node – Node Node – Node – Node Node – Node – Node – Node Node – Node – Node – Node Node – Node – Node – Node Node – Node – Node – Node – Node Node – Node – Node – Node – Node Node – Node – Node – Node – Node - Bước tiếp theo, dựa nhóm đường định tuyến có theo thuật toán đường ngắn nhất, thuật toán định tuyến ràng buộc xem xét theo thứ tự đường ngắn này, đường ngắn có băng thông thõa mãn điều kiên ràng buộc (trong toán 3Mbps) trả kết đường định tuyến, trường hợp đường thứ không thõa mãn đường ngắn thứ xem xét tiếp, toán cụ thể băng thông đường định tuyến (Node – Node 7) Mbps lớn băng thông yêu cầu (3 Mbps) nên kết đường định tuyến trả 4-7 (hình 3.9) 113 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS Hình 3.9: Kết định tuyến từ S0 đến D0 (0-4-7-9) - Tiếp tục thời điểm (1.0s) có yêu cầu thiết lập đường định tuyến 1200 từ node nguồn S1 đến node đích D1, hoàn toàn tương tự ta có tập đường ngắn bảng 3.2 Tiếp tục xem xét điều kiện băng thông Mps cho đường liệu thứ 2: + Với đường ngắn đầu tiên, sau liên kết sử dụng 3Mbps cho đường liệu thứ nhất, băng thông lại liên kết node – node Mbps nhỏ Mbps nên đường 4-7 không chọn + Đường ngắn thứ xem xét (4-6-7), băng thông liên kết node – node 3Mbps nhỏ 4Mbps nên đường ngắn thứ không chọn + Xét đường ngắn thuộc nhóm thứ tự thứ 3, đường liên kết node – node - node – node bị loại bỏ liên kết node – node không thõa mãn điều kiện băng thông Hai đường định tuyến lại có liên kết Router thõa mãn điều kiện băng thông có số liên kết, thuật toán xét tiếp đến hiệu sử dụng băng thông, theo nguyên tắc đường liên kết có hiệu sử dụng băng thông cao chọn Trở lại hình 3.5 ta thấy đường định tuyến (4 - – – 7) có tổng băng thông khả 114 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS dụng 19 Mbps đường định tuyến (4 – – - 7) có tổng băng thông khả dụng 18 Mbps, hiệu sử dụng băng thông đường định tuyến 4-58-7 cao (12/18 Mbps lớn so với 12/19 Mbps), kết đường định tuyến trả 4-5-8-7 (hình 3.10) Hình 3.10: Kết đường định tuyến từ S1 đến D1 (1-4-5-8-7-10) - Tương tự, thuật toán thực với nguồn liệu S2 S3, kết đường định tuyến xác định Hình 3.11 Hình 3.11: Kết đường định tuyến từ S2 đến D2 (2-5-6-8-11) 115 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS Hình 3.12: Kết đường định tuyến từ S3 đến D3 (3-5-8-12) Thiết lập thủ tục để tính toán tham số QoS thực truyền liệu: Trong toán mô này, tham số QoS xem xét tính toán là:  Băng thông liệu đường chuyển mạch nhãn 1100, 1200, 1300, 1400, xuất đồ thị biểu diễn theo thời gian  Độ biến động trễ trung bình: xuất đồ thị biến động trễ trung bình gói tin truyền tính đến thời điểm tham chiếu  Độ trễ trung bình đường liệu: độ trễ trung bình tất gói tin truyền đường liệu  Tỷ lệ gói: sử dụng chức awk để phân tích file gmpls.tr từ đưa số lượng gói tin truyền node nguồn, số gói tin nhận node đích tỷ lệ rớt gói đường liệu 3.3.3 Kết thực toán mô Từ mô hình mục tiêu toán mô định tuyến mạng GMPLS, ta xây dựng kịch mô file gmpsl.tcl, chạy mô thu kết cụ thể sau: Kết tính toán đường định tuyến: 116 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS Hình 3.13: Kết thiết lập đường định tuyến từ thuật toán Kết tính đường định tuyến nêu thay đổi ta quy định khác băng thông liên kết mô hình mạng thay đổi điều kiện ràng buộc băng thông Kết giám sát tham số rớt gói trễ: Hình 3.14: Kết giám sát tham số Qos: Drop Delay - Số gói tin gửi nhận liên kết nhau, tỷ lệ rớt gói 0%, độ trễ trung bình gói tin liên kết liệu có kết hình - Tỷ lệ rớt gói 0% đường định tuyến đảm bảo băng thông cho liên kết liệu xem xét điều kiện lý tưởng rớt gói router liên kết 117 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học - Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS Để toán mô gần với thực tế, ta thêm vào kịch mô mô hình lỗi, giả sử thiết lập mô hình lỗi với tỷ lệ rớt gói 2%, phân bố ngẫu nhiên đoạn kết nối từ GLSR5-GLSR8, ta có kết trả sau: Hình 3.15: Kết tham số Drop có mô hình lỗi Tốc độ liệu liên kết liệu: Hình 3.16: Đồ thị tốc độ liệu Đồ thị biểu diễn biến thiên độ trễ truyền dẫn: Hình 3.17: Ðồ thị biến thiên độ trễ 118 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS 3.4 Kết luận chương Từ kết mô thu được, ta khẳng định kết mô đưa phù hợp với luận điểm lý thuyết trình bày Chương Kết mô thực phép tính toán đường định tuyến đưa đường định tuyến theo điều kiện ràng buộc băng thông người sử dụng Đồng thời, kết toán mô đưa tham số QoS đường định tuyến tìm được, từ khẳng định kết thiết lập đường định tuyến phù hợp với yêu cầu Tuy nhiên, hạn chế toán mô nêu chưa thực việc tính toán đường định tuyến động để định tuyến lại liên kết liệu trường hợp router/liên kết lỗi trình thực thi Hy vọng, thời gian tới với điều kiện thời gian cho phép bổ sung thêm module cần thiết tác giả khắc phục hạn chế toán mô 119 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS KẾT LUẬN Vấn đề định tuyến mạng GMPLS quan tâm nghiên cứu với số lượng công trình đáng kể công bố Với cấu trúc vật lý, toán tính toán đường định tuyến hợp lý với điều kiện mục đích sử dụng cấu trúc mạng dựa công nghệ GMPLS cho ta truyền lưu lượng cao mang lại hiệu sử dụng băng tần chất lượng dịch vụ Nội dung luận văn trình bày tổng quát chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS, phương pháp định tuyến mạng với thuật toán tính toán đường định tuyến mạng GMPLS, từ xây dựng giải toán mô định tuyến ràng buộc theo băng thông mạng GMPLS phần mềm mô NS-2 Từ kết nghiên cứu luận văn, thấy việc sử dụng kỹ thuật định tuyến GMPLS thực tế mang lại hiệu cao việc gia tăng dịch vụ băng thông rộng sở hạ tầng mạng tối ưu việc sử dụng tài nguyên mạng lưới, giảm chi phí đầu tư chi phí vận hành mạng cho nhà cung cấp dịch vụ, khách hàng, người sử dụng sử dụng dịch vụ chất lượng tối ưu với chi phí Mặc dù cố gắng tìm hiểu công nghệ GMPLS nói chung, kỹ thuật định tuyến GMPLS nói riêng, công cụ mô mạng Tuy nhiên, luận văn không tránh khỏi hạn chế, thiếu sót chưa giải triệt để toán mô với thuật toán tính đường động để bảo vệ liên kết có lỗi (như mô hình ASON) Trong thời gian tới có điều kiện tác giả cố gắng tìm hiểu hoàn thiện đề tài Vì tác giả mong nhận nhiều góp ý thầy cô, toàn thể bạn bề đồng nghiệp Tác giả hy vọng công nghệ GMPLS triển khai thu hiệu đáng kể nhằm giải tồn tài mạng viễn thông Việt Nam Một lần xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Xuân Dũng thầy cô bạn giúp đỡ nhiều để hoàn thành luận văn 120 Nguyễn Thanh Tùng Luận văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Adrian Farrel and Igor Bryskin (2006), Architecture and Applications GMPLS, Morgan Kaufmann [2] Adrian Farrel (2004), The Internet and Its Protocols, Morgan Kaufmann [3] RFC 2205, Resource ReSerVation Protocol (RSVP): Version Functional Specification [4] RFC 3031, Multiprotocol Label Switching Architecture [5] RFC 3209, RSVP-TE: Extensions to RSVP for LSP Tunnels [6] RFC 3630, Traffic Engineering (TE) Extensions to OSPF Version [7] RFC 4203, OSPF Extensions in Support of Generalized MPLS [8] RFC 4205, IS-IS Extensions in Support of Generalized MPLS [9] Website: http://mailman.isi.edu/ http://vntelecom.org/ … 121 Nguyễn Thanh Tùng ... văn cao học Kỹ thuật định tuyến mạng GMPLS 2.4.3 Thông tin định tuyến GMPLS 52 2.4.4 Tổng quan giao thức định tuyến IP mạng GMPLS 53 2.4.5 Sự vận hành giao thức định tuyến mạng GMPLS.. . trước - Chương 2: Định tuyến GMPLS, trình bày thuật toán định tuyến GMPLS, tập trung phân tích sâu thuật toán định tuyến ràng buộc để thực toán mô chương - Chương 3: Mô kỹ thuật định tuyến ràng buộc... định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin định tuyến LSR, thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành bảng định tuyến chuyển mạch nhãn MPLS hoạt động với giao thức định tuyến