DSpace at VNU: Kỹ thuật điều khiển lưu lượng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức ( MPLS )

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Hoàng Chƣơng KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƢU LƢỢNG TRONG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà nội – 2007 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ Nguyễn Hồng Chƣơng KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƢU LƢỢNG TRONG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử thông tin liên lạc Mã số: 2.07.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Kim Giao Hà nội – 2007 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 10 MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƢƠNG I Error! Bookmark not defined TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS Error! Bookmark not defined 1.1 Lịch sử phát triển Error! Bookmark not defined 1.1.1 Lịch sử phát triển Công nghệ MPLSError! Bookmark not defined 1.1.2 Một số ứng dụng Công nghệ MPLSError! Bookmark not defined 1.2 Tổng quan công nghệ MPLS Error! Bookmark not defined 1.2.1 Định nghĩa Error! Bookmark not defined 1.2.2 Lợi ích MPLS Error! Bookmark not defined 1.2.3 Nhược điểm MPLS Error! Bookmark not defined 1.2.4 Đặc điểm mạng MPLS Error! Bookmark not defined 1.2.5 So sánh MPLS IP Error! Bookmark not defined 1.3 Kết luận Error! Bookmark not defined CHƢƠNG II Error! Bookmark not defined CẤU TRÚC CỦA MẠNG MPLS Error! Bookmark not defined 2.1 Định nghĩa nhãn MPLS Error! Bookmark not defined 2.2 Cấu trúc khung nhãn MPLS Error! Bookmark not defined 2.3 Cấu trúc tế bào nhãn MPLS Error! Bookmark not defined 2.4 Mặt phẳng chuyển tiếp Mặt phẳng điều khiển Error! Bookmark not defined 2.5 Thuật toán chuyển tiếp nhãn Error! Bookmark not defined 2.6 Phân phối nhãn Error! Bookmark not defined 2.7 Duy trì nhãn Error! Bookmark not defined 2.8 Các loại nhãn đặc biệt Error! Bookmark not defined 2.9 Kết luận Error! Bookmark not defined CHƢƠNG III Error! Bookmark not defined KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƢU LƢỢNG TRONG MPLS Error! Bookmark not defined 3.1 Trung kế lƣu lƣợng MPLS Error! Bookmark not defined 3.1.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined 3.1.2 Các thuộc tính trung kế lưu lượng Error! Bookmark not defined 3.1.3 Các hoạt động trung kế lưu lượng Error! Bookmark not defined 3.2 Các toán kỹ thuật lƣu lƣợng MPLSError! Bookmark not defined 3.3 Thuộc tính tham số lƣu lƣợng Error! Bookmark not defined 3.3.1 Thuộc tính chọn đường Error! Bookmark not defined 3.3.2 Các thuộc tính tài nguyên Error! Bookmark not defined 3.3.3 Bảo vệ khôi phục đường Error! Bookmark not defined 3.3.4 Các chế bảo vệ khôi phục Error! Bookmark not defined 3.4 Các mơ hình khơi phục lƣu lƣợng MPLS Error! Bookmark not defined 3.4.1 Mơ hình Makam Error! Bookmark not defined 3.4.2 Mô hình Haskin (Reverse Backup) Error! Bookmark not defined 3.4.3 Mơ hình Hundessa Error! Bookmark not defined 3.4.4 Mơ hình Shortest-Dynamic Error! Bookmark not defined 3.4.5 Mơ hình Simple-Dynamic Error! Bookmark not defined 3.4.6 Mơ hình Simple Static Error! Bookmark not defined 3.5 Kết luận Chƣơng Error! Bookmark not defined CHƢƠNG IV Error! Bookmark not defined MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH VỚI NS2 Error! Bookmark not defined 4.1 Môi trƣờng mô Error! Bookmark not defined 4.1.1 J-SIM Error! Bookmark not defined 4.1.2 OMNeT++ Error! Bookmark not defined 4.1.3 GLASS Error! Bookmark not defined 4.1.4 NS2 Error! Bookmark not defined 4.2 Cài đặt cấu hình phần mềm mơ Error! Bookmark not defined 4.3 Các tình mô NS2 Error! Bookmark not defined 4.3.1 Mô môi trường không sử dụng MPLSError! Bookmark not defined 4.3.2 Mô định tuyến bắt buộc MPLS Error! Bookmark not defined 4.3.3 Mô lấn chiếm lưu lượng MPLS Error! Bookmark not defined 4.3.4 Mô chuyển lưu lượng MPLS – Mô hình Makam Error! Bookmark not defined 4.3.5 Mơ chuyển lưu lượng MPLS – Mơ hình Haskin Error! Bookmark not defined 4.3.6 Mô chuyển lưu lượng MPLS – Mơ hình SD Error! Bookmark not defined 4.4 Kết luận Chƣơng Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 PHỤ LỤC I Error! Bookmark not defined Các bước cài đặt phần mềm mô NS2 RSVP-TE Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC II Error! Bookmark not defined Mã nguồn mô NS2 RSVP-TE Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC III Error! Bookmark not defined Ý nghĩa câu lệnh phần mềm mô NS2 RSVP-TEError! Bookmark not defined DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ATM Asynchronous Transfer Mode Công nghệ chuyển mạch tế bào, công nghệ chia gói tin thành tế bào có kích thước cố định 53 byte, gồm byte cho tiêu đề 48 byte cho liệu Label Chạy giao thức MPLS mặt phẳng điều ATM –LSR ATM Switching Router khiển để thiết lập kênh ảo ATM , thực chuyển tiếp gói tin có gắn nhãn tế bào ATM Gateway Giao thức định tuyến vùng biên vùng tự trị ( AS – Autonomous System) BGP Border Protocol CoS Class of Service DLCI Data Link Circuit Định danh kênh kết nối liệu số thứ tự Identifier kênh gắn vào khung liệu mạng Frame Relay để thông báo làm định tuyến liệu ELSR Edge Label Thiết bị định tuyến thực gắn nhãn Switching Router (push) gỡ nhãn (hành động gọi POP ) biên mạng MPLS FEC Forwarding Equivalence Class FTN FEC Map IGP Interior Protocol to Phân lớp dịch vụ Là khái niệm sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức nhằm mô tả việc thiết lập gói có đặc tính tương đương đồng mà chuyển theo đường NHLFE Gateway Giao thức định tuyến sử dụng vùng tự trị ( AS – Autonomous System) ILM Incoming Map Label IP Internet Protocol Giao thức Internet mô hình TCP/IP IPSec IP Security Là giao thức bảo mật Internet sử dụng cho giao tiếp cách xác thực mã hóa gói IP luồng liệu ISP Internet Provider IXP Internet eXchange Nhà cung cấp dịch vụ trao đổi lưu lượng Internet Provider L2 Layer Lớp – Datalink mơ hình OSI L3 Layer Lớp – Network mô hình OSI LDP Label Distribution Giao thức phân phối nhãn Protocol LIB Label Base LSP Label Path LSC Label Controler Service Nhà cung cấp dịch vụ Internet Information Thông tin nhãn sở Switched Đường chuyển nhãn, xác định đường gói tin MPLS Switch Bộ điều khiển chuyển mạch nhãn Hop by Hop signal Xác định đường khả thi theo kiểu best LSP effort Explicit route signal Xác định đường từ nút gốc LSP LSR Label Router Switching Thiết bị định tuyến thiết bị chuyển mạch thực thủ tục phân phối nhãn chuyển tiếp gói tin dựa thơng tin nhãn Các LSR làm việc hoạt động gần giống switch MPLS MultiProtocol Label Chuyển mạch nhãn đa giao thức Switching NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry PBH Per-Hop Behavior QoS Quality of Service RFC Request Comments RSVP-TE Resource Giao thức sử dụng cho việc dự phòng tài nguyên ReSerVation mạng Protocol - Traffic Engineering SVC Switched Circuit Virtual Chuyển mạch kênh ảo SVP Switched Path Virtual Chuyển mạch đường ảo TTL Time-To-Live TIB Tag Base VC Virtual Circuit VCI Virtual Identifier Chất lượng dịch vụ For Gồm văn phát hành IETF dùng để ghi nhớ nghiên cứu mới, sáng kiến phương pháp ứng dụng công nghệ Internet Thời gian sống gói tin Information Thơng tin thẻ sở Kênh ảo Circuit Định danh kênh ảo VP Virtual Path VPI Virtual Identifier VPN Virtual Network Đường ảo Path Định danh đường ảo Private Mạng riêng ảo DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1 Nhãn MPLS Hình 2.2 Ngăn xếp Nhãn MPLS Hình 2.3 Các cơng nghệ kết hợp với MPLS Hình 2.4 Cấu trúc điều khiển MPLS Hình 2.5 Quá trình gán nhãn MPLS Hình 3.1 Mơ hình Makam Hình 3.2 Mơ hình Haskin Hình 3.3 Mơ hình Shortest Dynamic Hình 4.1 Đồ thị mơ truyền liệu qua mạng IP Hình 4.2 Mơ hình biểu diễn gói đường truyền Hình 4.3 Mơ tả truyền lưu lượng mạng IP phần mềm NS2 Hình 4.4 Đồ thị kết mô định tuyến bắt buộc MPLS Hình 4.5 Mơ hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ R1-R3-R5-R7-R9 Hình 4.6 Mơ hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ hai R1-R2-R4-R6-R8-R9 Hình 4.7 Mơ hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ ba R1-R3-R4… Hình 4.8 Mơ hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ ba R1-R3-R4-R6-R5-… Hình 4.9 Mơ hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ ba R1-R3-R4-R6-R5-R7-R8-R9 Hình 4.10 Mơ tả định tuyến ràng buộc phần mềm NS2 Hình 4.11 Đồ thị kết mơ lấn chiếm lưu lượng MPLS Hình 4.12 Mơ hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ hai R1-R2-R6-R5-R7-R9 Hình 4.13 Mơ hình biểu diễn gói lưu lượng thứ hai Hình 4.14 Mơ hình biểu diễn lưu lượng thứ hai tiếp tục truyền R7 đầy đệm Hình 4.15 Mơ hình biểu diễn lưu lượng thứ hai giải phóng từ đệm Hình 4.16 Mơ tả hoạt động lấn chiếm mạng MPLS phần mềm NS2 Hình 4.17 Đồ thị kết mơ mơ hình Makam MPLS Hình 4.18 Mơ hình gói đứt kết nối mơ hình Makam Hình 4.19 Mơ hình chuyển hướng lưu lượng mơ hình Makam Hình 4.20 Mơ hình hồn thành việc chuyển hướng lưu lượng mơ hình Makam Hình 4.21 Mơ hình khơi phục hướng lưu lượng mơ hình Makam Hình 4.22 Mơ mơ hình Makam phần mềm NS2 Hình 4.23 Đồ thị kết mơ mơ hình Haskin MPLS Hình 4.24 Mơ hình gói đứt kết nối mơ hình Haskin Hình 4.25 Mơ hình chuyển hướng lưu lượng mơ hình Haskin Hình 4.26 Mơ hình lưu lượng sau khơi phục kết nối mơ hình Haskin Hình 4.27 Mơ mơ hình Haskin phần mềm NS2 Hình 4.28 Đồ thị kết mơ mơ hình shortest-dynamic MPLS Hình 4.29 Q trình chuyển hướng lưu lượng mơ hình shortest-dynamic Hình 4.30 Sau khơi phục kết nối mơ hình shortest-dynamic Hình 4.31 Mơ mơ hình shortest-dynamic phần mềm NS2 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Eric Osborne CCIE #4122, Ajay Simha CCIE #2970 “Traffic Engineering with MPLS” [2] Haskin, et al “A Method for Setting an Alternative Label Switched Paths to Handle Fast Reroute”, http://toos.ietf.org/html/draft-haskin-mpls-fast-reroute00.txt, Jun 1999, 10 pages [3] Jim Guichard CCIE #2069, Ivan Pepelnjak CCIE #1354 “MPLS and VPN Architectures” [4] Johan Martin Olof Petersson “MPLS Based Recovery Mechanisms” [5] Lancy Lobo, - CCIE No 4690, Umesh Lakshman “MPLS Configuration on Cisco IOS Software” [6] RSVP-TE\ns “http://netgroup-serv.iet.unipi.it/rsvp-te_ns” [7] RFC 3031 : Multiprotocol Label Switching Architecture [8] RFC 3032 : MPLS Label Stack Encoding [9] RFC 3035 : MPLS using LDP and ATM VC Switching [10] RFC 3036 : LDP Specification [11] S.Makam, V.Sharma, K.Owens, C.Huang “Protection/Restoration of MPLS Networks” draft-makam-mpls-protection-00.txt October 1999 [12] Wikipedia NS-2 “http://nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Main_Page” ... HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Hoàng Chƣơng KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƢU LƢỢNG TRONG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử thông tin... MPLS mặt phẳng điều ATM –LSR ATM Switching Router khiển để thiết lập kênh ảo ATM , thực chuyển tiếp gói tin có gắn nhãn tế bào ATM Gateway Giao thức định tuyến vùng biên vùng tự trị ( AS – Autonomous... thiết bị chuyển mạch thực thủ tục phân phối nhãn chuyển tiếp gói tin dựa thơng tin nhãn Các LSR làm việc hoạt động gần giống switch MPLS MultiProtocol Label Chuyển mạch nhãn đa giao thức Switching