Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng trong mạng MPLS

Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH VẼ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT LỜI MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS 1.1 Tổng quan MPLS 1.2 Kiến trúc mạng MPLS 1.2.1 Các thành phần mạng MPLS 10 1.2.1.1 Nhãn MPLS 10 1.2.1.2 Ngăn xếp nhãn 11 1.2.1.3 Router chuyển mạch nhãn LSR(Label Switching Router) router biên LER (Label Edge Router) 11 1.2.1.4 Lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng FEC (Forward Equivalence Class) 12 1.2.1.5 Đƣờng chuyển mạch nhãn LSP (Label Swtiching Path) 12 1.2.1.6 Cơ sở thông tin nhãn LIB (Label Information Base) bảng sở thông tin chuyển gói LFIB (Label Forwarding Information Based) .13 1.2.2 1.3 Định tuyến 13 Các giao thức MPLS .14 1.3.1 Giao thức phân phối nhãn LDP 14 1.3.2 Giao thức CR-LDP .17 1.3.3 Giao thức RSVP 19 1.4 Hoạt động mạng MPLS 20 1.5 Tổng kết chƣơng 22 Chƣơng 2: KỸ THUẬT LƢU LƢỢNG TRONG MPLS VÀ 24 CÁC CƠ CHẾ BẢO VỆ, KHÔI PHỤC .24 2.1 Tổng quan kỹ thuật lƣu lƣợng 24 2.1.1 Khái niệm kỹ thuật lƣu lƣợng 24 2.1.2 Tại cần điều khiển lƣu lƣợng MPLS 24 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức 2.1.3 Cơ chế điều khiển lƣu lƣợng MPLS .27 2.2 Kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS 31 2.2.1 Kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn FATE 32 2.2.2 Kỹ thuật chọn đƣờng sở 33 2.2.3 Kỹ thuật chọn lọc đƣờng dẫn dựa đảm bảo băng thông 33 2.3 Bảo vệ khôi phục đƣờng MPLS 34 2.3.1 Sự cần thiết bảo vệ khôi phục đƣờng 34 2.3.2 Phân loại chế bảo vệ khôi phục 36 2.3.2.1 Sửa chữa toàn mạng sửa chữa cục 36 2.3.2.2 Tái định tuyến chuyển mạch bảo vệ 37 2.3.3 Cơ chế bảo vệ khôi phục đƣờng điều khiển lƣu lƣợng MPLS .37 2.3.3.1 Cơ chế Makam 37 2.3.3.2 Cơ chế Haskin 38 2.3.3.3 Cơ chế Shortest-Dynamic .39 2.3.3.4 Cơ chế Simple-Dynamic .39 2.4 Giải thuật cân tải Riikka Suisitaival 40 2.5 Tổng kết chƣơng 42 Chƣơng 3: MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 43 3.1 Mô bảo vệ khôi phục đƣờng theo chế Makan, Haskin, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic .44 3.1.1 Mô theo chế Makam .44 3.1.2 Mô theo chế Haskin 49 3.1.3 Mô theo chế Shortest-Dynamic 54 3.1.4 Mô theo chế Simple-Dynamic 59 3.2 So sánh đánh giá mô hình bảo vệ khôi phục đƣờng 64 3.3 Tổng kết chƣơng .69 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức LỜI CAM ĐOAN Trƣớc hết, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể thầy cô Viện Điện tử Viễn thông, trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo môi trƣờng thuận lợi sở vật chất nhƣ chuyên môn trình thực đề Tôi xin cảm ơn thầy cô Viện Đào tạo sau đại học quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện cho học viên có điều kiện thuận lợi để học tập nghiên cứu Và đặc biệt Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Ngô Vũ Đức tận tình bảo, định hƣớng khoa học hƣớng dẫn, sửa chữa cho nội dung luận văn Tôi xin cam đoan nội dung luận văn hoàn toàn tìm hiểu, nghiên cứu viết Tất đƣợc thực cẩn thận có định hƣớng sửa chữa giáo viên hƣớng dẫn Tôi xin chịu trách nhiệm với nội dung luận văn Tác giả Đinh Bá Dũng Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Kiến trúc mạng MPLS [10] 10 Hình 2: Định dạng nhãn [4] 10 Hình 3: Ngăn xếp nhãn [4] 11 Hình 4: Lớp chuyển tiếp FEC [4] 12 Hình 5: Đƣờng chuyển mạch nhãn LSP [4] 13 Hình 6: Bảng thông tin nhãn LIB [4] 13 Hình 7: Quá trình thiết lập LSP sử dụng giao thức LDP [10] 15 Hình 8: Các loại thông điệp LDP [10] 16 Hình 9: Định dạng thông điệp LDP [4] 16 Hình 10: Mã hóa TLV [4] 17 Hình 11: Ví dụ thiết lập đƣờng LSP với giao thức CR-LDP[10] 18 Hình 12: Hoạt động MPLS 22 Hình 13: Phƣơng pháp định tuyến 25 Hình 14: Mô hình kỹ thuật lƣu lƣợng[10] 27 Hình 15: Tắc nghẽn gây kĩ thuật chọn đƣờng ngắn [8] 29 Hình 16: Giải pháp cho vấn đề sử dụng kĩ thuật lƣu lƣợng 30 Hình 17: Cấu hình đệm [6] 33 Hình 18: Mô hình Makam 38 Hình 19: Mô hình Haskin 39 Hình 20: Mô hình Shortest-Dynamic 39 Hình 21: Mô hình Simple-Dynamic 40 Hình 22: Mô hình mạng thực mô 43 Hình 23: Thiết lập đƣờng làm việc đƣờng bảo vệ Makam 45 Hình 24: Đƣờng lƣu lƣợng trƣớc xảy cố 45 Hình 25: Đƣờng lƣu lƣợng thời điểm xảy cố (Makam) 46 Hình 26: Đƣờng lƣu lƣợng sau thời điểm xảy sƣ cố 46 Hình 27: Đƣờng lƣu lƣợng sau khắc phục cố (Makam) 47 Hình 28: Kết mô theo chế Makam 47 Hình 29: Băng thông nhận đƣợc theo chế Makam 48 Hình 30: Thiết lập đƣờng làm việc đƣờng bảo vệ (haskin) 50 Hình 31: Đƣờng lƣu lƣợng luồng truyền (Haskin) 50 Hình 32: Đƣờng lƣu lƣợng vào thời điểm xảy cố (Haskin) 51 Hình 33: Đƣờng lƣu lƣợng sau thời điểm xảy cố (Haskin) 51 Hình 34: Đƣờng lƣu lƣợng cố đƣợc khắc phục (Haskin) 52 Hình 35: Đƣờng lƣu lƣợng luồng ngừng truyền (Haskin) 52 Hình 36: Kết mô theo chế Haskin 53 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Hình 37: Băng thông nhận đƣợc mô theo chế Haskin 53 Hình 38: Báo hiệu thiết lập đƣờng làm việc 55 Hình 39: Đƣờng lƣu lƣợng luồng truyền (Shortest-Dynamic) 55 Hình 40: Đƣờng lƣu lƣợng thời điểm xảy cố (Shortest-Dynamic) 56 Hình 41: Đƣờng lƣu lƣợng sau thời điểm cố (Shortest-Dynamic) 56 Hình 42: Đƣờng lƣu lƣợng cố đƣợc khắc phục (Shortest-Dynamic) 57 Hình 43: Đƣờng lƣu lƣợng luồng ngừng truyền (Shortest-Dynamic) 57 Hình 44: Kết mô theo chế Shortest-Dynamic 58 Hình 45: Băng thông nhận đƣợc theo mô Shortest-Dynamic 58 Hình 46: Thiết lập đƣờng làm việc Simple-Dynamic 59 Hình 47: Đƣờng lƣu lƣợng luồng bắt đầu truyền (Simple-Dynamic) 60 Hình 48: Đƣờng lƣu lƣợng xảy cố (Simple-Dynamic) 60 Hình 49: Đƣờng lƣu lƣợng sau thời điểm xảy dự cố (Simple-Dynamic) 61 Hình 50: Đƣờng lƣu lƣợng cố đƣợc khắc phục (Simple-Dynamic) 61 Hình 51: Kết mô theo chế Simple-Dynamic 62 Hình 52: Băng thông thu đƣợc mô theo chế Simple-Dynamic 63 Hình 53: Tỷ lệ gói mô hình bảo vệ, khôi phục 66 Hình 54: So sánh thời gian ngừng dịch vụ mô hình 67 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ATM Asynchronous Transfer Mode Chuyển giao không đồng BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đƣờng biên CR Constrained Routing Định tuyến cƣỡng CR-LDP Constrained Routing - LDP Định tuyến cƣỡng - LDP CR-LSP Constrained Routing - LSP Định tuyến cƣỡng - LSP CSPF Constrained Shortest Path First SPF cƣỡng DiffServ Differentiated Service Các dịch vụ đƣợc phân biệt ER Explicit Routing Định tuyến FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng FR Frame Relay Chuyển tiếp khung IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet IP Internet Protocol Giao thức Internet LAN Local Area Network Mạng cục LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn LER Label Edge Router Router biên nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn LSFT Label Switching Forwarding Table Bảng chuyển tiếp nhãn LSP Label Switched Path Đƣờng dẫn chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng OSPF Open Shortest Path First PSTN QoS Public Switch Giao thức đƣờng ngắn Telephone Mạng thoại chuyển mạch công Network cộng Quality of Service Chất lƣợng dịch vụ Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức RESV Resevation Bản tin dành trƣớc RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trƣớc tài nguyên SPF Shortest Path First Đƣờng ngắn TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TTL Time To Live Thời gian sống UDP User Datagram Protocol Giao thức lƣợc đồ liệu WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WFQ Weighted Fair Queuing Hàng đợi công tải trọng Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại hội nhập ngày nay, nhu cầu đảm bảo băng thông độ tin cậy việc truyền liệu ngày cao Các nhà cung cấp dịch vụ tìm cách mở rộng sở hạ tầng mạng gặp phải trở ngại về: Băng thông, tốc độ truyền, chất lƣợng dịch vụ, kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS đời với mục đích tăng cƣờng sức mạnh chuyển mạch cho router IP, tận dụng ưu điểm định tuyến lớp ba chuyển mạch lớp hai cho phép chuyển tải gói nhanh mạng lõi định tuyến tốt mạng biên (edge) cách dựa vào nhãn (label) MPLS có nhiều ƣu điểm, tƣơng thích đƣợc với kĩ thuật mạng phức tạp khác nhƣ kỹ thuật ATM, Frame Relay, Ethernet… số ƣu điểm khác nhƣ tốc độ nhanh, khả linh hoạt, cung cấp chất lƣợng dịch vụ QoS rõ ràng, hỗ trợ tốt chức kỹ thuật lƣu lƣợng Kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS công nghệ chủ chốt triển khai hạ tầng mạng chuyển mạch nhãn MPLS, cho phép tối ƣu hóa đƣờng truyền lƣu lƣợng, 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 Kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS có kiến trúc phức tạp với nhiều thành phần, vấn đề quan trọng triển khai kỹ thuật đảm bảo giảm thiểu ảnh hƣởng cố tới việc truyền tải lƣu lƣợng tốc độ cao miền MPLS Các phƣơng thức bảo vệ, khôi phục MPLS đƣợc nghiên cứu phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu Luận văn tìm hiểu kiến thức MPLS, kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS, tiếp đến tập trung nghiên cứu, mô khảo sát hoạt động mô hình bảo vệ, khôi phục đƣờng MPLS theo số tiêu chí cụ thể, nhằm đƣa đánh giá, nhận xét so sánh hiệu hoạt động chúng Từ đó, đƣa số giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục tối ƣu kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS Luận văn đƣợc chia làm chƣơng:  Chƣơng 1: Tổng quan công nghệ MPLS  Chƣơng 2: Kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS chế bảo vệ, khôi phục  Chƣơng 3: Mô kết Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS 1.1 Tổng quan MPLS Trong sống tại, Internet trở thành phƣơng tiện thiếu tất ngƣời dân Ở Việt Nam, số lƣợng ngƣời dùng internet chiếm 35% dân số (thống kê trung tâm Internet Việt Nam – VNNIC tháng 01 năm 2012) Cùng với phát triển rộng thuê bao, yêu cầu chất lƣợng, bảo mật ngƣời dùng ngày cao MPLS đời để đáp ứng nhu cầu Chuyển mạch gói IP thể nhiều nhƣợc điểm thời gian dài sử dụng Có thể nói đến số điểm nhƣ: Tốc độ định tuyến chậm phải xử lý định tuyến dựa tiêu đề gói tin địa đích; khả mở rộng mạng khó khăn hạn chế tài nguyên… Với khả chuyển tiếp linh hoạt, định tuyến nhanh tận dụng đƣợc tài nguyên, MPLS bù đắp đƣợc hầu hết nhƣợc điểm mạng IP Trong mạng MPLS gói tin IP đƣợc gãn thêm nhãn (label) tiêu đề lớp lớp Với việc tận dụng ƣu điểm kỹ thuật chuyển mạch lớp kỹ thuật định tuyến lớp 3, MPLS thể rõ ƣu việt so với mạng IP Năng lực xử lý router mạng MPLS, tập trung nhiều vào router biên Các router mạng lõi MPLS hoạt động giống nhƣ switch hoán đổi nhãn sau thiết lập đƣờng Có thể tổng hợp lợi ích MPLS nhƣ sau: - Giá thành vận hành thấp hơn: Do chuyển mạch MPLS dễ dàng so với mạng IP, nâng cấp hay tận dụng hạ tầng ATM có sẵn - Kĩ thuật lƣu lƣợng linh hoạt, chất lƣợng cao phân phối lƣu lƣợng nhiều LSP khác Trong trƣờng hợp có cố tắc nghẽn tiến hành tái định tuyến theo chế bảo vệ khôi phục để đảm bảo chất lƣợng mạng - MPLS thích nghi với hầu hết giao thức lớp dễ dàng tạo thêm dịch vụ (ví dụ: VNP-MPLS,…) 1.2 Kiến trúc mạng MPLS MPLS công nghệ kết hợp ƣu điểm kỹ thuật chuyển mạch lớp Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức kỹ thuật định tuyến lớp Tại router biên, gói tin đƣợc gán nhãn sau đƣợc chuyển tiếp mạng lõi thông qua router mạng Dƣới mô hình mạng MPLS điển hình Hình 1: Kiến trúc mạng MPLS [10] 1.2.1 Các thành phần mạng MPLS 1.2.1.1 Nhãn MPLS Nhãn thành phần định danh (ID) có ý nghĩa cục bộ, độ dài ngắn cố định, đƣợc sử dụng để nhận dạng lớp tƣơng đƣơng chuyển gói (FEC) Nhãn đƣợc gắn vào gói tin cụ thể đại diện cho FEC mà gói tin mà tin đƣợc ấn định Một nhãn có chiều dài octec hay 32 bit Với trƣờng thông tin: [4] Hình 2: Định dạng nhãn [4]  20 bit trƣờng giá trị nhãn (label) đƣợc sử dụng nhƣ trỏ chuyển tiếp  bit EXP đƣợc sử dụng để qui định lớp dịch vụ nhằm đảm bảo cho chất lƣợng dịch vụ (QoS) 10 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Kết quả: Luồng truyền 614 gói, 142 gói, tỉ lệ gói 23,1% Tổng số packet bị sai thứ tự: 10 gói Hình 44: Kết mô theo chế Shortest-Dynamic Băng thông thu đƣợc nhƣ sau: Hình 45: Băng thông nhận theo mô Shortest-Dynamic 58 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Kết luận: Cơ chế Shortest-Dynamic thuộc loại sửa chữa cục bảo vệ link Kết trực quan cửa sổ NAM cho thấy link LSR3-LSR5 bị đứt, LSR3 tự động định tuyến báo hiệu thiết lập LSP_1101 ngắn nối LSR3 LSR5 (đi theo đƣờng 3_4_6_5) Nhƣ vậy, gán kết nhãn LSP_1100 không bị thay đổi LSP_1100 coi nhƣ đƣợc “đi ngầm” cách lồng vào LSP_1101 để từ LSR3 đến đƣợc LSR5, tránh đƣợc đoạn link bị đứt Trong thời gian chờ thiết lập tuyến “đƣờng vòng” LSP_1101 gói LSP_1100 bị 3.1.4 Mô theo chế Simple-Dynamic  Mô hình mạng : Mô hình mạng nhƣ nêu trên, R0 R9 router IP thông thƣờng Các router từ R1 R8 router có hỗ trợ MPLS (LSR1  LSR8) tạo thành MPLS domain Có 01 nguồn lƣu lƣợng (src1) đƣợc tạo gắn vào R0 Có 01 đích lƣu lƣợng (sink1) gắn vào R9 Mỗi nguồn phát luồng lƣu lƣợng với tốc độ 0.8 Mbps, kích thƣớc gói 700B  Mô kết : Thiết lập đƣờng làm việc: LSP_1100 (ER=1-3-5-7) Hình 46: Thiết lập đường làm việc Simple-Dynamic 59 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Thời điểm 0,7s: Luồng 1(src1-sink1) bắt đầu truyền Hình 47: Đường lưu lượng luồng bắt đầu truyền (Simple-Dynamic) Thời điểm 2,5s: Link LSR3-LSR5 bị down Hình 48: Đường lưu lượng xảy cố (Simple-Dynamic) 60 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Hình 49: Đường lưu lượng sau thời điểm xảy dự cố (Simple-Dynamic) Thời điểm 4,0s: Link LSR3-LSR5 up trở lại Hình 50: Đường lưu lượng cố khắc phục (Simple-Dynamic) 61 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Thời điểm 5,0s: Luồng ngƣng truyền Kết quả: Luồng truyền 614 gói, 151 gói, tỉ lệ gói 24.5% Tổng số packet bị sai thứ tự: 10 gói Hình 51: Kết mô theo chế Simple-Dynamic 62 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Băng thông nhận đƣợc nhƣ sau: Hình 52: Băng thông thu mô theo chế Simple-Dynamic Biểu đồ thứ tự gói tin nhƣ sau: 63 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Kết luận: Cơ chế Simple-Dynamic thuộc loại sửa chữa cục bảo vệ link nút Kết trực quan cửa sổ NAM cho thấy link LSR3-LSR5 bị đứt, LSR3 tự động định tuyến báo hiệu thiết lập LSP_9999 ngắn nối LSR3 Egress, LSR7 (đi theo đƣờng 3_4_6_5_7) Trong thời gian chờ thiết lập tuyến “đƣờng tránh” LSP_9999, gói đƣờng làm việc bị So sánh đánh giá mô hình bảo vệ khôi phục đƣờng 3.2 Mỗi loại mô hình bảo vệ khôi phục đƣờng có đặc điểm tính chất riêng nhƣ ƣu điểm nhƣợc điểm riêng Ta có bảng đặc điểm thống kê đặc điểm mô hình nhƣ sau: Mô hình Sửa chữa toàn mạng Sửa chữa cục Tái định tuyến Chuyển mạch bảo vệ Makam   Haskin   Shorten-Dynamic   Simple-Dynamic   Đồng thời từ kết mô ta có bảng tổng hợp kết nhƣ sau: Cơ chế Tỷ lệ gói Thời gian ngừng dịch vụ Makam 126/614 gói chiếm 20,5% ~ 0.32s (320ms) Haskin 6/614 gói chiếm 0,97% ~0.3s (300ms) Shortest-Dynamic 142/614 gói chiếm 23,1% ~0.5s (500ms) Simple-Dynamic 151/614 gói chiếm 24,5% ~0.45s (450ms) 64 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Về thông lƣợng trung bình thu đƣợc phía thu, ta có biểu đồ so sánh sau: Thông lượng trung bình thu phía thu (kbps) 800 757.864 746.481 737.587 726.181 Makam Haskin Shortest-Dynamic Simple-Dynamic 700 600 500 400 300 200 100 Nhận thấy rằng, thông lƣợng thu đƣợc phía thu xấp xỉ 0.8 Mbps phù hợp với thông lƣợng phát ban đầu Sự chênh lệch phía thu không đánh kể Về tỷ lệ gói thời gian hội tụ, ta có biểu đồ so sánh tỷ lệ gói mô hình nhƣ sau: 65 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS 160 GVHD: TS.Ngô Vũ Đức 151 142 140 126 120 100 80 60 40 24.5 23.1 20.5 20 0.97 Makam Haskin Shortest-Dynamic Số gói Simple-Dynamic Tỷ lệ Hình 53: Tỷ lệ gói mô hình bảo vệ, khôi phục Đối với mô hình Haskin, mô hình cho tỷ lệ gói thấp lẽ nút phát cố liên kết chuyển mạch luồng lƣu lƣợng đƣờng làm việc (đang bị lỗi) sang đƣờng dự phòng đảo ngƣợc trở Headend- LSR giảm thiểu tối đa tỷ lệ gói Đây ƣu điểm mô hình Haskin so với mô hình Makam, khắc phục nhƣợc điểm gói mô hình Với mô hình Makam, tín hiệu FIS cần tiêu tốn khoảng thời gian để lan truyền từ nút phát cố tới nút Headend-LSR, khoảng thời gian lƣu lƣợng đƣờng làm việc (đang bị lỗi) bị mát Do nút phát cố xa nút Headend-LSR tỷ lệ gói mô hình Makam cao Các mô hình Shortest-Dynamic Simple-Dynamic cho tỷ lệ gói cao lẽ chúng có tính chất tái định tuyến, nút phát cố liên kết tiến hành tính toán thiết lập đƣờng khôi phục, trình hội tụ tiêu tốn khoảng thời gian tƣơng đối dài, thời gian lƣu lƣợng đƣờng làm việc (đang bị lỗi) bị mát Mô hình Simple-Dynamic cho tỷ lệ gói thấp so với mô hình 66 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Shortest-Dynamic, nguyên nhân mức độ phức tạp tính toán mô hình Shortest-Dynamic yêu cầu cao nút phát cố phải tìm giá trị MPLS-TE Router-ID nút gần bên liên kết bị lỗi để thêm vào trƣờng ER tin CR-LDP-Label-Request, với Simple- Dynamic, giá trị MPLS-TE Router-ID đích đến TE-LSP khôi phục Tailend-LSR mà nút biết Về thời gian ngừng dịch vụ, ta có biểu đồ sau: Thời gian ngừng dịch vụ (ms) 600 500 400 300 200 100 Makam Haskin Shortest-Dynamic Simple-Dynamic Hình 54: So sánh thời gian ngừng dịch vụ mô hình Chúng ta nhận thấy mô hình Shortest-Dynamic Simple-Dynamic có thời gian ngừng dịch vụ cao nhiều so với mô hình Makam Haskin Nguyên nhân khác biệt tính chất, cách thức hoạt động mô hình nhƣ nói Về độ trễ toàn trình, ta có biểu đồ so sánh sau: 67 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức Độ trễ toàn trình trung bình (ms) 250 212.755 200 153.224 152.698 151.792 Shortest-Dynamic Simple-Dynamic 150 100 50 Makam Haskin Chúng ta thấy, độ trễ toàn trình mô hình Haskin lớn toàn lƣu lƣợng sau xảy cố đƣợc chuyển tiếp lên đƣờng dự phòng đảo ngƣợc nut PSL Tại lƣu lƣợng đƣợc chuyển lên đƣờng khôi phục Quá trình dẫn đến độ trễ toàn trình Haskin cao Với mô hình lại, độ trễ toàn trình mức trung bình (thƣờng tỉ lệ thuận với thời gian ngừng dịch vụ) Nhƣ vậy, ta thấy để đƣa nhận định lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục đƣờng tối ƣu tất trƣờng hợp điều khó khăn, mô hình có ƣu điểm, nhƣợc điểm, mạnh riêng thích hợp điều kiện hoàn cảnh khác nhau: Mô hình Makam: Ƣu điểm mô hình với tập hợp đƣờng làm việc khác cần đƣờng khôi phục dự phòng Điều dẫn đến nhƣợc điểm tài nguyên dự phòng phải thiết lập trƣớc Ngoài ra, tỷ lệ gói cao yếu điểm mô hình Tỷ lệ gói tỉ lệ thuận với độ phức tạp mạng khoảng cách nút phát lỗi nút nguồn Do chế Makam không thích hợp việc truyền tải lƣu lƣợng dịch vụ có tính chất nhạy cảm với gói nhƣ dịch vụ hoạt động UDP, dịch vụ Voice/Video over IP/MPLS, dịch vụ tƣơng tác Interactive, Streamming,…Trên thực tế, mô hình Makam sử dụng trƣờng hợp dịch vụ kể trên, nhƣng điều thiết yếu cần phải đảm bảo cho tin FIS không nhiều thời gian để trở Headend-LSR 68 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức trƣờng hợp có lỗi xảy Nhìn chung mô hình Makam thích hợp với dịch vụ có khả sửa chữa lỗi gói nhƣ dịch vụ hoạt động TCP Mô hình Haskin: Ƣu điểm lớn mô hình khắc phục đƣợc nhƣợc điểm gói Do thiết lập đƣờng dự đảo nên tỷ lệ gói từ lý thuyết hay đến thực tế dƣờng nhƣ vô thấp Nhƣng thiết lập đƣờng dự phòng đảo đƣờng khôi phục nên tài nguyên dự phòng lớn dẫn dến tình trạng tốn tài nguyên Đồng thời, toàn lƣu lƣơng xảy cố đƣợc truyền ngƣợc lại đƣờng dự phòng đỏa chế Haskin phát sinh thêm nhƣợc điểm có độ trễ toàn trình trung bình cao Do mô hình Haskin không thích hợp sử dụng với dịch vụ yêu cầu thời gian thực nhƣ dịch vụ Voice/Video over IP, dịch vụ tƣơng tác Interactive, Streamming,…Mô hình Haskin thích hợp việc truyền tải lƣu lƣợng Data thông thƣờng hoạt động TCP/UDP Các mô hình Shortest-Dynamic Simple-Dynamic: Ƣu điểm mô hình không chiếm giữ tài nguyên dự phòng trƣớc xảy cố, nhờ tài nguyên tổng mạng đƣợc tận dụng nhiều Nhƣợc điểm mô hình thời gian hội tụ lớn trình thực giải thuật định tuyến (PCALC/CSPF CR-LDP/RSVP-TE) lâu Thời gian hội tụ lâu dẫn đến tỉ lệ gói cao Vì mô hình Shortest-Dynamic Simple-Dynamic hoàn toàn không thích hợp dịch vụ có tính chất nhạy cảm với gói trễ nhƣ 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 đƣợc triển khai cho loại hình dịch vụ có cố xảy khách hàng phải chấp nhận sụt giảm đột ngột, ngƣng dịch vụ khoảng thời gian 3.3 Tổng kết chƣơng Trong chƣơng 3, tập trung vào việc mô chế bảo vệ, khôi phục đƣờng MPLS bao gồm chế Makam, Haskin, Shortest-Dynamic, SimpleDynamic Đồng thời qua kết mô đƣa số nhận xét, đánh giá so sánh 69 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức đặc điểm mô hình phần lý thuyết chƣơng đồ án Cơ chế Makam có ƣu điểm cần đƣờng dự phòng cho tập hợp đƣờng làm việc Nhƣợc điểm Makam tốn tài nguyên cần thiết lập tài nguyên dự phòng tỷ lệ gói cao phải truyền tín hiệu FIS ngƣợc lại router ngõ vào Tỷ lệ gói phụ thuộc vào độ phức tạp mạng Do đó, chế Makam không thích hợp với dịch vụ có tính chất nhạy cảm với gói Cơ chế Haskin hầu nhƣ không tỷ lệ gói sử dụng đƣờng dự phòng đảo cho đƣờng làm việc Tuy nhiên nhƣợc điểm lại chiếm giữ tài nguyên có sẵn độ trễ toàn trình cao Do Haskin không thích hợp với dịch vụ nhạy cảm với trễ nhƣ ứng dụng thời gian thực Cơ chế Shortest-Dynamic Simple-Dynamic có ƣu điểm tận dụng đƣợc tối đa tài nguyên mạng sẵn có thiết lập tài nguyên dự phòng Tuy nhiên đó, xảy cố thời gian hội tụ lớn Tỷ lệ gói từ mà cao Do vậy, chế thích hợp với hệ thống mạng có tính chất ổn định cao khan mặt tài nguyên Nhƣ qua việc mô biết rõ đƣợc ƣu, nhƣợc điểm chế Các nhà điều hành mạng qua định sử dụng chế bảo vệ khôi phục hợp lý cho tình trạng, tính chất mạng Các công việc hoàn thành chƣơng nhƣ sau:  Mô hoạt động chế bảo vệ, khôi phục đƣờng: Makam, Haskin, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic điều kiện liên kết gặp cố đứt đƣờng truyền  Khảo sát đánh giá hiệu mô hình bảo vệ, khôi phục o Khảo sát vẽ đồ thị thông lƣợng theo thời gian lƣu lƣợng o Khảo sát tỷ lệ gói thời gian hội tụ mô hình o Khảo sát thời gian ngƣng dịch vụ mô hình  Đƣa đánh giá, so sánh phân tích định lƣợng kết mô tổng hợp mô hình bảo vệ, khôi phục 70 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức KẾT LUẬN Luận văn đề cập nguyên lý hoạt động thành phần nhƣ kiến trúc công nghệ MPLS Qua sâu vào mô hình bảo vệ, khôi phục đƣờng MPLS Đồ án tập trung nghiên cứu chế nguyên lý hoạt động mô hình bảo vệ, khôi phục đƣờng MPLS bao gồm mô hình Makam, Haskin, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic Học viên đƣa số nhận xét, đánh giá so sánh hiệu phần lý thuyết chƣơng luận văn, chƣơng học viên tiến hành thực mô khảo sát mô hình bảo vệ, khôi phục đƣờng Makam, Haskin, Shortest-Dynamic, Simple-Dynamic nhằm mục đích kiểm nghiệm lại kết luận rút chƣơng Các nhận xét đánh giá mô hình bảo vệ, khôi phục đƣờng đƣợc xem xét theo tham số nhƣ: tỷ lệ gói, thời gian ngừng dịch vụ, thời gian trễ trung binh Sau có đƣợc đánh giá hiệu mô hình bảo vệ, khôi phục, luận văn phân tích việc áp dụng mô hình tình cụ thể khác Một số hƣớng nghiên cứu phát triển cho đồ án tốt nghiệp tƣơng lai là:  Nghiên cứu, mô khảo sát mô hình bảo vệ, khôi phục đƣờng nhƣng dựa giao thức RSVP-TE thay CR-LDP nhƣ đồ án thực Mặc dù giao thức CR-LDP có nhiều ƣu điểm giao thức RSVP- TE nhƣng giao thức RSVP-TE ngày đƣợc sử dụng nhiều hệ thống triển khai thực tế  Nghiên cứu cải tiến thuật toán cân tải thích ứng nhƣ thuật toán Riikka Susitaival Trong luận văn vấn đề thời gian, học viên đề cập đến sở lý thuyết thuật toán Một lần nữa, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hƣớng dẫn, TS Ngô Vũ Đức, thầy tận tình định hƣớng phƣơng pháp tiếp cận, nghiên cứu khoa học, hƣớng dẫn vấn đề chuyên môn cho em 71 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Elwalid, C Jin, S Low and I Widjaja, MATE: MPLS Adaptive Traffic Engineering, INFOCOM 2001, pp 1300 – 1309 [2] Riikka Susitaival, Adaptive Traffic Engineering in MPLS and OSPF, Helsinki University of Technology, November 3, 2004 [3] Student Book, Cisco Press 2001: MPLS Traffic Engineering Technology [4] Luc De Ghein, “MPLS Fundamentals”, Cisco Press, 2007 [5] Hoàng Trọng Minh, “Giáo trình công nghệ chuyển mạch MPLS” [6] [NAM04] Đ.G.NAM, “Điều khiển tắc nghẽn mạng MPLS, Cơ chế FATE FATE+”, Luận văn Cao học, 7/2004 [7] Jean Louis Rougier, “Routing in MPLS and GMPLS networks” [8] [FEL00] Felicia Marie Holness, “Congestion Control Mechanism within MPLS Networks”, PhD Thesis, Uni of London, UK, Sept 2000 [9] Riikka Susitalval, “Traffic Engineering in the Internet: From Traffic Characterization to Load Balancing and Peer-to-Peer File Sharing”, PhD Thesis, Helsinki University of Technology Networking Laboratory, 2007 [10] Nguồn Internet: http://cisco.com http://ciscopress.com http://nsnam.isi.edu/nsnam/ https://en.wikipedia.org/ www.google.com 72 .. .Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức 2.1.3 Cơ chế điều khiển lƣu lƣợng MPLS .27 2.2 Kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS 31 2.2.1 Kỹ thuật điều... nhãn để chuyển mạch gói tin gán nhãn qua mạng MPLS phần mạng MPLS Về LSP đƣờng dẫn qua mạng MPLS phần mạng 12 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng thích ứng mạng MPLS GVHD: TS.Ngô Vũ Đức MPLS mà gói... động kỹ thuật chuyển mạch nhãn MPLS, tạo sở kiến thức tảng cho việc sâu nghiên cứu nguyên lý hoạt động kỹ thuật lƣu lƣợng MPLS chế bảo vệ, khôi phục đƣờng chƣơng sau 23 Nghiên cứu kỹ thuật lưu lượng