DSpace at VNU: Nghiên cứu chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS VPN

-i- ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỖ THỊ THANH HUYỀN NGHIÊN CỨU CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG MPLS/VPN Nghành: Công nghệ Điện tử- Viễn Thông Chuyên nghành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60.52.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Quang Vinh Hà Nội- 2009 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined MỤC LỤC i - ii THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU CHƢƠNG 10 Giới thiệu MPLS 10 1.1 Quá trình phát triển MPLS 10 1.2 Các khái niệm mạng MPLS 11 1.3 Các thành phần mạng MPLS 16 1.4 Phân biệt chuyển mạch nhãn chuyển mạch thông thường 17 1.5 Các giao thức MPLS 18 1.5.1 Giao thức phân phối nhãn 18 1.5.2 Giao thức dành trước tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protolcol ) 23 1.5.3 Giao thức MPLS-BGP 26 1.6 Hoạt động MPLS: 26 Mạng MPLS sở VPN 29 2.1 Giới thiệu VPN 29 2.2 Phân loại VPN 30 2.2.1 Kết nối VPN có hướng 30 2.2.2 Kết nối VPN vô hướng Error! Bookmark not defined 2.3 Tổng quan MPLS/VPN Error! Bookmark not defined 2.3.1 Các thiết bị mạng MPLS VPN Error! Bookmark not defined 2.3.2 Truyền định tuyến MPLS VPN Error! Bookmark not defined 2.3.3 Cấu hình định tuyến MPLS/VPN Error! Bookmark not defined 2.3.4 Ưu điểm MPLS / VPN Error! Bookmark not defined Tổng kết chương Error! Bookmark not defined CHƢƠNG Error! Bookmark not defined Tổng quan QoS Error! Bookmark not defined 1.1 Giới thiệu chung Error! Bookmark not defined 1.2 Kiến trúc QoS Error! Bookmark not defined 1.3 Các tham số QoS Error! Bookmark not defined 1.4 Các mơ hình tổng quan QoS Error! Bookmark not defined 1.4.1 Dịch vụ tích hợp IntServ Error! Bookmark not defined 1.4.2 Lớp dịch vụ đảm bảo (Guaranteed Service) Error! Bookmark not defined 1.4.3 Kiểm soát tải (Control load service) Error! Bookmark not defined 1.4.4 Giao thức dành trước tài nguyên RSVP Error! Bookmark not defined 1.4.5 Kiến trúc IntServ Error! Bookmark not defined 1.4.6 Dịch vụ phân biệt DiffServ Error! Bookmark not defined 1.4.7 Sự khác IntServ DiffServ Error! Bookmark not defined Các tập tính QoS Error! Bookmark not defined 2.1 Phân loại Error! Bookmark not defined 2.2 Đánh dấu Error! Bookmark not defined 2.3 Kỹ thuật hàng đợi Error! Bookmark not defined Tổng kết chương Error! Bookmark not defined CHƢƠNG Error! Bookmark not defined QoS MPLS Error! Bookmark not defined 1.1 Khái niệm trường IPP, DSCP, MPLS Exp Error! Bookmark not defined 1.1.1 Trường IPP (IP Precedence) Error! Bookmark not defined 1.1.2 Trường DSCP Error! Bookmark not defined 1.1.3 Trường MPLS Exp Error! Bookmark not defined 1.2 Các kiểu Diffserv tunneling mạng MPLS Error! Bookmark not defined 1.2.1 Kiểu Pipe tunnel Error! Bookmark not defined - iii 1.2.2 Mơ hình short pipe Error! Bookmark not defined 1.2.3 Mơ hình uniform Error! Bookmark not defined Thiết kế QoS MPLS VPN Error! Bookmark not defined 2.1 Thiết lập QoS cho lưu lượng qua mạng MPLS/ VPN Error! Bookmark not defined 2.1.1 QoS cho lưu lượng dạng voice Error! Bookmark not defined 2.1.2 QoS cho lưu lượng dạng video Error! Bookmark not defined 2.1.3 Yêu cầu QoS với lưu lượng kiểu Data Error! Bookmark not defined 2.2 Các bước cấu hình QoS mạng MPLS Error! Bookmark not defined Tổng kết chương Error! Bookmark not defined CHƢƠNG Error! Bookmark not defined Thiết kế mơ hình mạng truyền số liệu Error! Bookmark not defined 1.1 Mạng core Error! Bookmark not defined 1.1.1 Mơ hình mạng core Error! Bookmark not defined 1.1.2 Cấu hình giao diện truyền dẫn Error! Bookmark not defined 1.1.3 Giao thức định tuyến Error! Bookmark not defined 1.2 Lớp Distribution Error! Bookmark not defined 1.3 Lớp Access Error! Bookmark not defined Thiết kế QoS cho mạng TSL Error! Bookmark not defined 2.1 Vai trò QoS thiết bị mạng CPT Error! Bookmark not defined 2.1.1 Các thiết bị biên Error! Bookmark not defined 2.1.2 Thiết bị core Error! Bookmark not defined 2.2 Phân loại lớp lưu lượng mạng CPT Error! Bookmark not defined 2.3 Cơ chế thực QoS Error! Bookmark not defined 2.3.1 Các thơng số cấu hình QoS Error! Bookmark not defined 2.3.2 Cấu hình QoS thiết bị Error! Bookmark not defined Đo kiểm đánh giá chất lượng mạng Error! Bookmark not defined 3.1 Nội dung, phương pháp thực phép đo Error! Bookmark not defined 3.1.1 Nội dung Error! Bookmark not defined 3.1.2 Phương pháp thực : Error! Bookmark not defined 3.2 Kết đo Error! Bookmark not defined Tổng kết chương Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined - iv - THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Giải nghĩa tiếng Anh Giải nghĩa tiếng Việt AF ATM Chuyển tiếp bảo đảm Chế độ truyền dẫn không đồng BGP CBR CBWFQ CE CIR CoS CQ CR-LDP DSCP EBGP EF FEC Assured Forwading Asynchoronous Transfer Mode Border Gateway Protocol Constant Bit Rate Class Base Weight Fair Queue Customer edge device Commited Information Rate Class of Service Custom Queuing Constrained Routing-LDP Differentiated Service Code Point External Border Gateway Protocol Expedited Forwarding Forwarding Equivalence Class FIFO GRE IBGP IGP IP IpoA IpoE IPOS First In First Out Generic Routing Encapsulation Interior Border Gateway Protocol Interior Gateway Protocol Internet Protocol IP over ATM IP over Ethernet IP over SDH Hàng đợi FIFO Mã hoá định tuyến chung Giao thức định tuyến cổng Giao thức cổng Giao thức Internet Giao thức IP ATM Giao thức IP Ethernet Giao thức IP SDH IPP IPSec ISDN L2TP LDP IP Precedence IP Security Intergrated Services Digital Network Layer Tunneling Protocol Label Distribution Protocol Trường IP Precedence Giao thức bảo mật qua Internet Mạng số tích hợp dịch vụ Giao thức đường hầm lớp Giao thức phân phối nhãn LER LFIB LIB Label Edge Router Lable Forwarding Information Base Label Information Base Bộ định tuyến biên nhãn Cơ sở thông tin định tuyến nhãn Cơ sở thông tin nhãn LLQ LSP LSR MPLS Low-latency Queueing Lable Switching Path Lable Switching Router MuliProtocol Label Switching Hàng đợi có độ trễ thấp Tuyến chuyển mạch nhãn Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn Chuyển mạch nhãn đa giao thức PE Provider edge devices Thiết bị phía nhà cung cấp dịch vụ Giao thức cổng đường biên Tốc độ bit không đổi Hàng đợi cân trọng số sở lớp Thiết bị phía khách hàng Tốc độ thơng tin cam kết Lớp dịch vụ Hàng đợi theo lớp Giao thức định tuyến ràng buộc Điểm mã dịch vụ phân biệt Giao thức định tuyến cổng Chuyển tiếp nhanh Lớp chuyển tiếp tương đương -v- PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm PPTP PQ PVC QoS RD RED Rspec RSVP Point-to-Point Tunneling Protocol Priority Queue Permanent vitual circuit Quality of Service Route distinguisher Random Early Detection Required Specification Giao thức đường hầm điểm-điểm Hàng đợi ưu tiên Kênh ảo cố định Chất lượng dịch vụ Định tuyến phân biệt Phương pháp phát sớm ngẫu nhiện Yêu cầu mức chất lượng dịch vụ Giao thức dành trước tài nguyên SAP Resource Reservation Protolcol Service Advertising Protocol SMDS SVC ToS Tspec TTL Switch Multimedia Data Service Switched virtual circuit Type of Service Traffic Specification Time to live UDP VBR-NRT VBR-RT VC VoIP VPI/VCI VPN User Data Protocol Variable Bit Rate- Non Realtime Variable Bit Rate- Realtime Vitual circuit Voice over IP Virtual Path/ Channel Identifier VRF WAN WDM WFQ Virtual Private Network VPN Routing and Forwarding Wide Area Network Giao thức quảng cáo dịch vụ Dịch vụ liệu chuyển mạch đa phương tiện Kênh ảo chuyển mạch Loại dịch vụ Đặc tính lưu lượng Thời gian sống Giao thức liệu người sử dụng Tốc độ bit thay đổi phi thời gian thực Tốc độ bit thay đổi theo thời gian thực Kênh ảo Thoại IP Nhận dạng kênh ảo / đường ảo Mạng riêng ảo Wavelength Division Multiplexing Bảng định tuyến mạng VPN Mạng diện rộng Ghép kênh phân chia theo bước sóng Weighted Fair Queue Hàng đợi cân có trọng số - vi - DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Nhãn gói tin MPLS Frame mode 12 Bảng 1.2 : Phân biệt chuyển mạch nhãn IP 18 Bảng 2.1 : Sự khác DiffServ IntServ Error! Bookmark not defined Bảng 2.2 : Một số trƣờng dùng để đánh dấu gói tin Error! Bookmark not defined Bảng 3.1: Các giá trị IPP Error! Bookmark not defined Bảng 3.2: Các giá trị trƣờng DSCP Error! Bookmark not defined Bảng 3.3: Các lớp AF Error! Bookmark not defined Bảng 3.4: Template cấu hình hỗ trợ lƣu lƣợng voice router Error! Bookmark not defined Bảng 3.5: Template cấu hình lƣu lƣợng video router Error! Bookmark not defined Bảng 3.6: Template cấu hình lƣu lƣợng kiểu data Router Error! Bookmark not defined Bảng 4.1: Template Cấu hình giao diện Gigabit Ethernet Error! Bookmark not defined Bảng 4.2: Template Cấu hình giao diện POS Error! Bookmark not defined Bảng 4.3: Template cấu hình giao thức ldp cho giao diện Error! Bookmark not defined Bảng 4.4: Băng thông dành riêng cho loại lƣu lƣợng Error! Bookmark not defined Bảng 4.5: Giới hạn hàng đợi cho loại lƣu lƣợng Error! Bookmark not defined Bảng 4.6: Các loại hàng đợi mức ngƣỡng cho lớp dịch vụ Error! Bookmark not defined Bảng 4.7: Cấu hình WRED cho thiết bị WS6724-SFP, WS-X6148A-GE-TX Error! Bookmark not defined Bảng 4.8: Template cấu hình băng thơng dành riêng tối đa cổng WAN Error! Bookmark not defined Bảng 4.9: Template cấu hình QoS card SIP 200 Error! Bookmark not defined Bảng 4.10: Cấu hình đánh dấu gói tin lƣu lƣợng thời gian thực độ ƣu tiên cao Error! Bookmark not defined Bảng 4.11: logfile cho gói kích thƣớc 64 byte Error! Bookmark not defined Bảng 4.12: log file cho gói kích thƣớc 1500 byte Error! Bookmark not defined - vii - DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Lớp liên kết liệu ATM 13 Hình 1.2: Lớp liên kết liệu Frame-relay 13 Hình 1.3: Nhãn Shim-giữa lớp lớp 14 Hình 1.4: Cơ cấu báo hiệu 16 Hình 1.5: Mơ hình mạng MPLS 16 Hình 1.7: Tiêu đề tin LDP 21 Hình 1.8: Khn dạng tin LDP 21 Hình 1.9: Mạng MPLS hoạt động chế độ khung 28 Hình 1.10: Ví dụ mơ hình mạng VPN 30 Hình 1.11: Mơ hình kết nối VPN có hƣớng 31 Hình 1.12: Mơ hình kết nối vật lý VPN leased line Error! Bookmark not defined Hình 1.13: Kiến trúc vật lý mơ hình VPN Frame Relay Error! Bookmark not defined Hình 1.14: Mơ hình kiến trúc vật lý VPN ATM Error! Bookmark not defined Hình 1.15: Mơ hình VPN kiểu đƣờng hầm IPSec GRE Error! Bookmark not defined Hình 1.16: Mơ hình mạng VPN vơ hƣớng Error! Bookmark not defined Hình 1.17: Mạng VPN sở IP truyền thống Error! Bookmark not defined Hình 1.18: Mơ hình mạng MPLS VPN Error! Bookmark not defined Hình 1.19: Ví dụ mơ hình mạng MPLS VPN Error! Bookmark not defined Hình 1.20: Ví dụ mơ hình mạng MPLS VPN Error! Bookmark not defined Hình 1.21: Mơ hình đa VPN Error! Bookmark not defined Hình 2.1: Mơ hình tổng quan QoS Error! Bookmark not defined Hình 2.2: Mơ hình mạng IntServ Error! Bookmark not defined Hình 2.3: Mơ hình dịch vụ IntServ Error! Bookmark not defined Hình 2.4: Trao đổi thơng tin với IntServ Error! Bookmark not defined Hình 2.5: Mơ hình mạng DiffServ Error! Bookmark not defined Hình 2.6: Mơ hình DiffServ biên mạng lõi Error! Bookmark not defined Hình 2.7: Mơ hình phân loại gói tin Error! Bookmark not defined Hình 2.8: Hàng đợi router Error! Bookmark not defined Hình 2.9: Hàng đợi FIFO Error! Bookmark not defined Hình 2.10: Tiến trình gởi gói tin hàng đợi ƣu tiên (PQ) Error! Bookmark not defined Hình 2.11: Tiến trình gửi gói tin hàng đợi CQ Error! Bookmark not defined Hình 2.12: Cách lấy gói tin WFQ Error! Bookmark not defined Hình 2.13: Tiến trình gửi gói tin WFQ Error! Bookmark not defined Hình 2.14: Tiến trình gởi gói tin CBWFQ Error! Bookmark not defined Hình 2.15: Tiến trình gửi gói tin hàng đợi LLQ Error! Bookmark not defined Hình 3.1: kiến trúc tiêu đề gói tin IP Error! Bookmark not defined Hình 3.2: Các byte trƣờng TOS Error! Bookmark not defined Hình 3.3: Các byte DSCP Error! Bookmark not defined Hình 3.4: Các byte TOS IP header định nghĩa DSCP Error! Bookmark not defined Hình 3.5: MPLS header Error! Bookmark not defined Hình 3.6: Kiểu đƣờng ống - pipe model Error! Bookmark not defined Hình 3.7: Mơ hình short pipe Error! Bookmark not defined Hình 3.8: Mơ hình uniform Error! Bookmark not defined Hình 3.9: Mơ hình sách QoS mạng MPLS VPN Error! Bookmark not defined Hình 3.10: Các lớp dịch vụ QoS Error! Bookmark not defined Hình 4.1: Cấu trúc phân lớp mạng CPT Error! Bookmark not defined Hình 4.2: Mơ hình tổng quan mạng TSLCD Error! Bookmark not defined Hình 4.3: Mơ hình tổng quan mạng Core Error! Bookmark not defined Hình 4.4: Mơ hình lớp distribution Error! Bookmark not defined Hình 4.5: Mơ hình lớp distribution/ access mạng TSL Error! Bookmark not defined - viii Hình 4.6: Mơ hình lớp access mạng TSL Error! Bookmark not defined Hình 4.7: Vai trò QoS thiết bị mạng CPT Error! Bookmark not defined Hình 4.8: Mơ hình kết nối dịch vụ videoconferencing Error! Bookmark not defined Hình 4.9: Kết mơ throughput 100 Mbps Error! Bookmark not defined Hình 4.10: Kết mô throughput 150 Mbps Error! Bookmark not defined Hình 4.11: Kết mơ throughput 170 Mbps Error! Bookmark not defined -9- MỞ ĐẦU Chất lượng dịch vụ mạng vấn đề quan tâm người sử dụng nhà cung cấp dịch vụ Đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp dịch vụ chất lượng cao tiêu chí hàng đầu ngành viễn thơng Theo dõi phát triển ngành công nghệ viễn thông năm trở lại đây, chứng kiến nhiều bước tiến lớn lĩnh vực Với mục đích cung cấp cho người sử dụng dịch vụ có chất lượng cao, q trình phát triển công nghệ X25 vào cuối thập kỷ 70, đầu thập kỷ 80 Tiếp theo cơng nghệ ATM thập kỷ 90, hướng tới mạng số băng rộng B-ISDN Theo thời gian, công nghệ không đáp ứng hết yêu cầu chất lượng dịch vụ Cơng nghệ chuyển mạch gói IP đời, phương thức áp dụng cho mạng Internet Nhưng công nghệ IP không đảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo u cầu Do đó, cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS đời, đáp ứng yêu cầu thực chiếm lĩnh thị trường viễn thơng khó tính Sự đời công nghệ MPLS dự báo xu hướng tất yếu nhu cầu tốc độ phát triển nhanh mạng Internet đòi hỏi phải có giao thức đáp ứng tất loại dịch vụ đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu Trước phát triển nhanh chóng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức yêu cầu chất lượng dịch vụ, luận văn “Nghiên cứu chất lượng dịch vụ mạng MPLS/VPN” giới thiệu tổng quan công nghệ MPLS, VPN, tham số yêu cầu chất lượng kiểu dịch vụ khác Bên cạnh đó, luận văn sâu vào thiết kế chất lượng dịch vụ cho loại dịch vụ mạng MPLS/VPN, thiết lập QoS mơ hình thực tế mạng truyền số liệu chuyên dùng quan Đảng Nhà nước Bố cục luận văn gồm chương:  Chương : Giới thiệu chung MPLS /VPN  Chương : Giới thiệu chung QoS  Chương : Thiết kế QoS MPLS /VPN  Chương : Mơ hình thực tế mạng TSL chuyên dùng quan Đảng, Nhà nước Đảm bảo nâng cao chất lượng dịch vụ viễn thông, đáp ứng yêu cầu khách hàng vấn đề khó khăn nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Do luận văn khơng tránh khỏi sai sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn - 10 - Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Trần Quang Vinh người tận tình hướng dẫn em suốt q trình hồn thành luận văn CHƢƠNG Giới thiệu chung MPLS /VPN Giới thiệu MPLS 1.1 Quá trình phát triển MPLS Việc hình thành phát triển công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (MuliProtocol Label Switching) xuất phát từ nhu cầu thực tế, nhà công nghiệp viễn thông thúc đẩy nhanh chóng Sự thành cơng nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường mà cơng nghệ có nhờ vào việc chuẩn hố cơng nghệ Q trình hình thành phát triển cơng nghệ, giải pháp ban đầu hãng Cisco, IBM, Toshiba…, nỗ lực chuẩn hoá tổ chức tiêu chuẩn IETF việc ban hành tiêu chuẩn MPLS MPLS đề xuất hãng Ipsilon, hãng nhỏ công nghệ thông tin triển lãm cơng nghệ thơng tin, viễn thơng Texas Sau Cisco hàng loạt hãng khác IBM, Toshiba…công bố sản phẩm công nghệ chuyển mạch họ tên khác chung chất công nghệ chuyển mạch nhãn Thiết bị định tuyến chuyển mạch tế bào Toshiba năm 1994 tổng đài ATM điều khiển giao thức IP thay cho báo hiệu ATM Tổng đài Ipsilon ma trận chuyển mạch ATM điều khiển khối xử lý sử dụng công nghệ IP Công nghệ chuyển mạch thẻ Cisco tương tự có bổ sung thêm vài kỹ thuật lớp chuyển tiếp tương đương FEC, giao thức phân phối nhãn Đến năm 1998 nhóm nghiên cứu IETF tiến hành công việc để đưa tiêu chuẩn khái niệm chuyể mạch nhãn đa giao thức.[2] Sự đời MPLS dự báo tất yếu nhu cầu tốc độ phát triển nhanh mạng Internet đòi hỏi phải có giao thức đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu Có nhiều công nghệ xây dựng mạng IP  IP ATM (IPoA)  IP SDH/SONET (IPOS) - 20 UDP Hello UDP Hello TCP Open Initialization IP Label Request Label Mapping Hình 1.6: Thủ tục phát LSR lân cận Thông thường trường hợp hay áp dụng hai LSR có đường LSP cho điều khiển lưu lượng yêu cầu phải gửi gói có nhãn qua đường LSP đó.[2] a) Các tin LDP  Tiêu đề tin LDP Mỗi tin LDP gọi đơn vị liệu giao thức PDU, bắt đầu tiêu đề tin sau tin  Phiên bản: Số phiên giao thức, phiên  Độ dài PDU: Tổng độ dài PDU tính theo octet, khơng tính trường phiên trường độ dài  Nhận dạng LDP: Nhận dạng không gian nhãn LSR gửi tin Bốn octet chứa địa IP gán cho LSR: nhận dạng định tuyến Hai octet cuối nhận dạng không gian nhãn bên LSR.Với LSR có khơng gian nhãn lớn, trường có giá trị - 21 - 15 31 Phiªn Độ dài PDU Nhận dạng LDP Nhận dạng LDP Hình 1.7: Tiêu đề tin LDP b) Khn dạng tin LDP Tất tin LDP có khn dạng sau: Kiểu tin U Độ dài tin ID tin Thông số bắt buộc Thông số tuỳ chọn Hình 1.8: Khn dạng tin LDP  Bit U: bit tin chưa biết Nếu bit khơng thể thơng dịch phía nhận, lúc tin bị bỏ qua mà khơng có phản hồi  Kiểu tin: Chỉ kiểu tin  Chiều dài tin: Chỉ chiều dài phần nhận dạng tin, thông số bắt buộc, thông số tuỳ chọn  Nhận dạng tin: số nhận dạng tin Trường sử dụng để kết hợp tin Thông báo với tin khác  Thông số bắt buộc, Thông số tuỳ chọn : tuỳ thuộc vào tin LDP c) Các tin chức tin LDP: Bao gồm 11 tin LDP  Bản tin thông báo: sử dụng LSR để thông báo với LSR đồng cấp khác trạng thái mạng điều kiện bình thường hay bị lỗi - 22 -  Bản tin Hello: Bản tin dùng để trao đổi LDP đồng cấp  Bản tin Initilization: Các tin thuộc loại gửi bắt đầu phiên LDP LSR để trao đổi tham số, đại lượng tuỳ chọn cho phiên Các tham số bao gồm: chế độ phân phối nhãn, giá trị định thời, phạm vi nhãn sử dụng kênh LSR  Bản tin Keep Alive: Bản tin dùng để trao đổi thực thể đồng cấp để giám sát tính ổn định liên tục việc hỗ trợ kết nối TCP phiên LDP  Bản tin Address: Bản tin gửi LSR tới LDP đồng cấp để thông báo địa giao diện Một LSR khác nhận tin mang địa để trì sở liệu để ánh xạ trường nhận dạng địa chặng LDP đồng cấp  Bản tin Address Withdraw: Bản tin dùng để xố địa thơng báo trước Danh sách địa LTV chứa loạt địa yêu cầu cần xoá bỏ LSR  Bản tin Lable Mapping: Các tin ánh xạ nhãn sử dụng để quảng bá liên kết FEC ( tiền tố địa ) nhãn thực thể đồng cấp Bản tin sử dụng có thay đổi bảng định tuyến (thay đổi tiền tố địa chỉ) hay thay đổi cấu hình LSR tạm dừng việc chuyển nhãn gói FEC  Bản tin Lable Withdraw: Bản tin có nhiệm vụ ngược lại so với tin ánh xạ địa chỉ, sử dụng để xoá bỏ kiên kết FEC nhãn vừa thực Bản tin gửi tới thực thể đồng cấp để thơng báo nút khơng tiếp tục sử dụng liên kết nhãn-FEC mà LSR gửi trước  Bản tin Lable Request: Bản tin yêu cầu nhãn LSR sử dụng để yêu cầu LDP đồng cấp cung cấp kết hợp nhãn cho FEC  Bản tin giải phóng nhãn: Bản tin LSR sử dụng nhận chuyển đổi nhãn mà khơng cần thiết nữa, LSR phát tin giải phóng nhãn  Bản tin Lable Abort Request: Bản tin sử dụng để lạo bỏ tin yêu cầu nhãn bất thường.[2,17] d) Các chế độ phân phối nhãn: - 23 - Chúng ta biết số chế độ hoạt động việc phân phối nhãn như: không yêu cầu phía trước, theo yêu cầu phía trước, điều khiển LSP theo lệnh hay tự lập, trì tiên tiến hay lưu giữ Các chế độ thoả thuận LSR trình khởi tạo phiên LDP Khi LSR hoạt động chế độ trì lưu trữ, giữ giá trị nhãn/ FEC mà cần thời điểm Các chuyển đổi khác giải phóng Ngược lại chế độ trì tiên tiến, LSR giữ tất chuyển đổi mà thơng báo chuyển đổi khơng sử dụng thời điểm tại, Hoạt động chế độ sau: - LSR1 gửi liên kết nhãn vào số FEC đến LSR (LSR2) cho FEC - LSR2 nhận thấy LSR1 nút FEC khơng thể sử dụng liên kết cho mục đích chuyển tiếp thời điểm lưu giữ liên kết lại - Tại thời điểm sau có xuất thay đổi định tuyến LSR1 trở thành nút LSR2 FEC LSR2 cập nhật thơng tin bảng định tuyến tương ứng chuyển tiếp gói có nhãn đến LSR1 tuyến Việc thực hiệ cách tự động mà không cần đến báo hiệu LDP hay trình phân bổ nhãn Ưu điểm lớn chế độ trì tiên tiến khả phản ứng nhanh có thay đổi định tuyến Nhược điểm lớn lãng phí nhớ nhãn Điều đặc biệt quan trọng có ảnh hưởng lớn thiết bị lưu trữ bảng định tuyến phần cứng ATM-LSR Thơng thường chế độ trì lưu giữ nhãn sử dụng cho ATM-LSR [2] 1.5.2 Giao thức dành trước tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protolcol ) RSVP giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng mạng MPLS, sử dụng để dành trước tài nguyên cho phiên truyền mạng Internet Nó cho phép ứng dụng thơng báo yêu cầu chất lượng dịch vụ với mạng mạng đáp ứng thông báo thành công hay thất bại RSVP dùng để cung cấp khả vận hành bảo vệ việc đặt trước tài nguyên cần thiết máy tham gia vào hỗ trợ luồng lưu lượng ví dụ truyền hình hội nghị,… Đối với giao thức IP giao thức khơng kết nối khơng hỗ trợ việc - 24 - thiết lập đường cho luồng lưu lượng, RSVP thiết kế để thiết lập đường truyền bảo vệ giải thông đường truyền RSVP yêu cầu máy nhận lưu lượng yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS cho luồng liệu Các ứng dụng máy nhận phải giải thuộc tính QoS truyền tới RSVP Sau phân tích yêu cầu này, RSVP sử dụng để gửi tin tới tất nút nằm tuyến đường gói tin.[2, 9] RVSP thao tác với tất tủ tục đơn hướng đa hướng, việc liên mạng thời điểm giao thức đa hướng RSVP mang thơng tin sau: - Thơng tin phân loại nhờ mà luông lưu lượng với yêu cầu QoS cụ thể nhận biết mạng Thơng tin bao gồm địa IP phía gửi phía nhận, số cổng UDP - Chỉ tiêu kỹ thuật luồng lưu lượng yêu cầu QoS, theo khuôn dạng TRpec Rspec bao gồm dịch vụ yêu cầu (có bảo đảm tải điều khiển) RSVP phải mang thông tin từ máy chủ tới tất tổng đài chuyển mạch định tuyến dọc theo đường truyền từ phát tới tu Vì vậy, tất thành phần mạng phải tam gia vào việc đảm bảo yêu cầu QoS ứng dụng RSVP sử dụng tin trao đổi tài nguyên dành trước qua mạng cho luồng IP RSVP giao thức riêng mức IP Nó sử dụng gói liệu IP UDP phần biên mạng để thông tin LSR đồng cấp Nó khơng đòi hỏi trì phiên TCP, sau phiên phải xử lý mát tin điều khiển RSVP mang thông tin có hai loại PATH RESV để xác định luồng QoS cho luồng Các yêu cầu dịc vụ bảo vệ, ví dụ tốc độ đính cho luồng liệu, kích thước cụm Một tin PATH gửi tới địa gọi địa phiên, địa đơn hưóng đa hướng Chúng ta thường xem phiên đại diện cho ứng dụng đơn, xác nhận địa đích số cổng đích sử dụng riêng cho ứng dụng Khi thu nhận tin PATH gửi tin RESV trở lại cho phát, tin RESV dùng để xác nhận phiên có chứa thơng tin số cổng dành riêng Rspec xác nhận mức QoS mà thu yêu cầu Nó bao gồm số thơng tin xem xét phát phép sử dụng tài nguyên cấp phát - 25 - Khi cổng dành riêng thiết lập, định tuyến nằm phát thu xác định gói tin thuộc cổng dành riêng nhờ kiểm tra năm trường mào đầu IP giao thức truyền tải là: địa nguồn, số cổng nguồn, số giao thức (UDP,TCP….), địa đích, số cổng đích Tập hợp gói tin nhận dạng theo cách gọi luồng dành riêng Các thông tin luồng dành riêng khống chế để đảm bảo không phát sinh lưu lượng vượt so với thông báo Tspec xếp vào hàng đợi phù hợp theo yêu cầu QoS Một đặc điểm cần phải nhắc đến giao thức RSVP giao thức “trạng thái mềm” Nó khác với lạo giao thức khác trạng thái tự động hết hiệu lực sau thời gian trừ làm tươi theo định kỳ, tức RSVP liên tục gửi tin PATH RESV để làm tươi cổng dành riêng Nếu chúng không gửi khoảng thời gian cổng dành riêng tự động huỷ bỏ  Quá trình MPLS hỗ trợ RSVP RSVP sử dụng mạng MPLS để hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS điều khiển lưu lượng MPLS sử dụng RSVP phép LSR dựa vào việc phân loại gói tin theo nhãn theo mào đầu IP để nhận biết gói tin thuộc luồng cổng dành riêng Vì vậy, cần phải có kết hợp phân phối luồng nhãn cho luồng có cổng dành riêng RSVP Ta xem tập gói tin tạo cổng dành riêng RSVP trường hợp riêng FEC Chúng ta định nghĩa đối tượng RSVP đối tượng Lable mang tin RSVP RESV Khi LSR muốn gửi tin RESV cho luồng RSVP mới, LSR cấp phát nhãn từ tập nhãn rồi, lối vào LFIB với nhãn lối vào đặt cho nhãn cấp phát gửi tin RESV có chứa nhãn Khi nhận tin RESV chứa đối tượng Lable, LSR thiết lập LFIB với nhãn nhãn lối Sau đó, cấp phát nhãn để sử dụng nhãn lối vào chèn vào tin RESV trước gửi Khi tin RESV truyền đến LSR ngược, LSP thiết lập dọc theo tuyến đường Khi nhãn cung cấp tin RESV, LSR dễ dàng kết hợp tài nguyên QoS phù hợp với LSR Việc thiết lập cho luồng dành riêng RSVP có định tuyến LSP liên quan tới việc xem xét gói tin thuộc luồng dành riêng Điều cho phép RSVP áp dụng môi trường MPLS theo cách mà khơng thể thực mạng IP truyền thống Theo quy ước cổng dành riêng RSVP tạo luồng ứng dụng riêng lẻ, tức luồng ứng dụng xác định nhờ vào trường mào đầu đề cập - 26 - Tuy nhiên đặt cấu hình định tuyến để chọn gói dựa số tiêu chuẩn ví dụ định tuyến xem xét tiền tố ứng với đích đặt chúng vào LSP Vì vậy, thay có LSP cho luồng ứng dụng riêng, LSP cung cấp QoS cho nhiều luồng lưu lượng Do vậy, đặc tính áp dụng cho khả cung cấp (đường ống ) với băng thông đảm bảo yêu cầu cho đường thuê bao thay phải sử dụng nhiều đường thuê bao riêng để có giải thông Điều hữu dụng với cơng ty lớn muốn có nhiều kết nối với công ty khác mà sử dụg đường thuê bao nhằm giảm bớt phức tạp việc quản trị điều khiển lưu lượng, lưu lượng lớn cần gửi dọc theo LSP với băng thông đủ để tải lưu lượng.[2] Để hỗ trợ số cách sử dụng tăng cường RSVP, MPLS định nghĩa đối tượng RSVP mang tin PATH đối tượng Label Request Bản tin đề cập phần tin LDP 1.5.3 Giao thức MPLS-BGP MPLS mở rộng chức cho BGP để mang nhãn giao thức cổng biên BGP, MPLS-BGP cho phép định tuyến chạy BGP phân phối nhãn tới định tuyến biên khác cách trực tiếp thông qua tin cập nhật BGP Tiếp cận đảm bảo cho q trình phân phối nhãn thơng tin định tuyến ổn định giảm bớt tiêu đề tin điều khiển xử lý 1.6 Hoạt động MPLS: Để gói tin truyền qua mạng MPLS, mạng thực bước sau:  Tạo phân phối nhãn  Tạo bảng cho bảng định tuyến  Tạo đường chuyển mạch nhãn  Gán nhãn dựa tra cứu bảng  Truyền gói tin Nguồn gửi liệu tới đích Trong miền MPLS, khơng phải tất lưu lượng từ nguồn cần thiết truyền qua tuyến đường Dựa đặc tính lưu lượng, LSP khác tạo cho gói tin với yêu cầu khác từ phía nguồn.[2] - 27 - Tạo phân phối nhãn: Trước liệu truyền, định tuyến định tạo liên kết nhãn tới FEC cụ thể tạo bảng Trong LDP định tuyến luồng xuống bắt đầu phân phối nhãn gán nhãn vào FEC Các đặc tính liên quan đến lưu lượng dung lượng MPLS điều chỉnh thông qua sử dụng LDP Giao thức báo hiệu nên dùng giao thức vận chuyển có thứ tự đảm bảo tin cậy Tạo bảng: Khi chấp nhận liên kết nhãn mối LSR tạo bảng sở liệu nhãn (LIB) Nội dung bảng xác định mối liên hệ nhãn FEC, ánh xạ cổng vào bảng nhãn vào đến cổng bảng nhãn Các LIB cập nhật có thay đổi điều chỉnh nhãn Tạo đường chuyển mạch nhãn: Các LSP tạo theo chiều ngược với mục LIB Gán nhãn dựa bảng tra cứu: Bộ định tuyến LER1 hình sử dụng bảng LIB để tìm đường yêu cầu nhãn cho FEC cụ thể Các định tuyến sử dụng bảng để tìm đường Khi gói tin đến LSR lối LER4 hình nhãn loại bỏ gói tin truyền tới đích Chuyển tiếp gói tin: Hình mơ tả đường gói tin truyền từ nguồn tới đích Lần u cầu nhãn, gói tin khơng có nhãn LER1 Trong mạng IP, tìm địa dài để tìm bước LSR1 bước LER1 LER1 khởi phát yêu cầu nhãn tới LSR1 Yêu cầu phát toàn mạng LDP xác định đường dẫn ảo đảm bảo QoS Mỗi định tuyến trung gian LS2 LS3 nhận gói tin gán nhãn thay đổi nhãn truyền Gói tin đến LER4, loại bỏ nhãn gói khỏi miền hoạt động MPLS phân phát tới đích Đường truyền gói tin hình Có hai chế độ hoạt động MPLS: chế độ hoạt động khung (Frame-mode) chế độ tế bào (Cell-mode ).[2, 10, 14] Chế độ hoạt động khung Chế độ hoạt động xuất sử dụng MPLS môi trường thiết bị định tuyến điều khiển gói tin IP điểm-điểm Các gói tin dán nhãn chuyển tiếp sở khung lớp 2, router kết nối qua giao diện frame mode PPP sử dụng địa IP túy để trao đổi thông tin Cơ chế hoạt động MPLS chế độ mơ tả hình đây: - 28 - - LSR biên lối vào nhận gói IP, phân loại gói vào nhóm chuyển tiếp tương đương FEC gán nhãn cho gói với ngăn xếp nhãn tương ứng với FEC xác định Trong trường hợp định tuyến địa đích, FEC tương ứng với mạng đích việc phân lại gói đơn giản việc so sánh bảng định tuyến lớp truyền thống - LSR lõi nhận gói tin có nhãn sử dụng bảng chuyển tiếp nhãn để thay đổi nhãn lối vào gói đến với nhãn lối tương ứng với FEC (trong trường hợp mạng mạng IP) - Khi LSR biên lối vùng FEC nhận gói tin có nhãn, loại bỏ nhãn thực chuyển tiếp gói tin IP theo định tuyến lớp truyền thống Bước5:Kiểm tra nhãn xố bỏ nhãn chuyển gói IP đến đích Bước1: nhận gói tin IP LSR biên LSR lõi Bước2: Kiểm tra lớp gán nhãn, nhuyển gói IP đến LSR lõi LSR biên LSR biên LSR biên LSR lõi LSR lõi Bước3:Kiểm tra nhãn chuyển đổi nhãn chuyển gói IP đến LSR lõi Bước4: Kiểm tra nhãn chuyển đổi nhãn chuyển gói IP đến LSR biên LSR biên Hình 1.9: Mạng MPLS hoạt động chế độ khung Chế độ tế bào (cell mode) Thuật ngữ dùng có mạng gồm ATM LSR dùng MPLS mặt phẳng điều khiển để trao đổi thông tin VPI/VCI thay dùng báo hiệu ATM Trong kiểu tế bào, nhãn trường VPI/VCI tế bào Sau trao đổi nhãn mặt phẳng điều khiển, mặt phẳng chuyển tiếp, router ngõ vào (ingress router) phân tách gói thành tế bào ATM, dùng giá trị VCI/CPI tương ứng trao đổi mặt phẳng điều khiển truyền tế bào Các ATM LSR phía hoạt động chuyển mạch ATM – chúng chuyển tiếp tế bào dựa VPI/VCI vào thông tin cổng tương ứng Cuối cùng, router ngõ (egress router) xếp lại tế bào thành gói.[2] - 29 - Mạng MPLS sở VPN 2.1 Giới thiệu VPN Mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network) khơng phải kỹ thuật mới, mơ hình VPN phát triển khoảng 20 năm trải qua số hệ Mơ hình VPN đề xuất bới AT&T cuối năm 80 biết đến với tên Software Defined Networks (SDNs) SDNs mạng WAN, kết nối dựa sở liệu mà phân loại có kết nối cục hay bên ngồi Dựa thơng tin này, gói liệu định tuyến đường tới đích thơng qua hệ thống chuyển mạch chia sẻ công cộng Thế hệ thứ hai VPN khởi đầu từ xuất kỹ thuật X25 kỹ thuật Intergrated Services Digital Network (ISDN) đầu năm 90 Hai kĩ thuật cho phép truyền liệu gói qua mạng cơng cộng phổ biến với tốc độ nhanh Giao thức X25 ISDN xem nguồn gốc giao thức VPN Tuy nhiên hạn chế tốc độ truyền tải thông tin để đáp ứng nhu cầu tăng người nên thời gian tồn ngắn Sau hệ thứ hai, VPN phát triển chậm xuất cell-based frame Relay (FR) kỹ thuật Asynchoronous Transfer Mode (ATM) Thế hệ thứ VPN dựa sở kĩ thuật ATM FR Hai kĩ thuật dựa mơ hình chuyển mạch ảo (virtual circuit switching) Trong gói tin khơng chứa liệu nguồn hay địa gửi đến mà thay vào chúng mang trỏ đến mạch ảo, nơi mà nguồn điểm đến xác định Với kỹ thuật tốc độ truyền liệu cải thiện (160Mbps hơn) so với trước Với phát triển thương mại điện tử (e-commerce) thập niên 90, người sử dụng tổ chức muốn giải pháp có cấu hình dễ dàng, có khả quản lý, truy cập tồn cầu có tính bảo mật cao Thế hệ VPN đáp ứng yêu cầu đề ra, cách sử dụng kỹ thuật “đường hầm” (tunneling technology) Kĩ thuật dựa giao thức gói liệu truyền tuyến xác định gọi tunneling, IP Security (IPSec), Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP), hay Layer Tunneling Protocol (L2TP) Tuyến đường xác định thông tin IP Vì liệu tạo nhiều dạng khác nên “đường hầm” phải hỗ trợ nhiều giao thức truyền tải khác bao gồm IP, ISDN, FR, ATM [10, 15] - 30 - Hình 1.10: Ví dụ mơ hình mạng VPN Hình ví dụ mạng VPN điển hình bao gồm mạng LAN trụ sở (văn phòng chính), mạng LAN khác văn phòng từ xa, điểm kết nối 2.2 Phân loại VPN Kỹ thuật VPN gồm có loại : [15] - Kết nối VPN có hướng : thiết bị PE cung cấp đường riêng ảo thiết bị CE Các đường riêng ảo gọi kênh ảo (vitual circuit) Các VC cố định PVC (permanent vitual circuit), thiết lập băng nhà cung cấp dịch vụ Ngoài có kênh tạm thời, thiết lập theo yêu cầu khách hàng thông qua giao thức báo hiệu SVC (switched virtual circuit) - VPN vô hướng : Các thiết bị PE truyền liệu vô hướng CE Nhà cung cấp dịch vụ hay khách hàng không cần thiết lập VC VPN 2.2.1 Kết nối VPN có hướng Kết nối VPN có hướng xây dựng cấu trúc lớp lớp VPN có hướng sử dụng mơ hình chồng lớp điểm- điểm : mơ hình Frame Relay kết nối ATM ảo ví dụ mạng VPN có hướng lớp Các mạng VPN có hướng lớp - 31 - sử dụng mơ hình IPSec kiểu full mesh (có mã hóa bảo mật) mã hóa định tuyến chung GRE (Generic Routing Encapsulation) Các VPN access chuyển mạch kênh, VPN có hướng cung cấp kết nối tới điểm, mạng intranet, extranet đầu xa thông qua mạng nhà cung cấp dịch vụ với sách mạng riêng Các VPN có hướng lớp : Các mạng kết nối có hướng lớp có mơ hình dựa kiểu VPN xếp chồng Trong kiểu VPN xếp chồng, nhà cung cấp dịch vụ cung cấp kênh ảo thông tin định tuyến trao đổi router CPE Servivice Provider Network (P network) Customer site B VC#1 Customer Site (C network) Customer site A PE Device Provider Edge Device Provider Core Device PE Device Customer site C VC#2 Hình 1.11: Mơ hình kết nối VPN có hƣớng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1) Công ty Cổ phần Viễn Thông-Tin Học Bưu Điện (2009), mạng truyền số liệu chuyên dùng cho quan Đảng Nhà nước, Hà Nội 2) Phạm Văn Đồng (2008), Tìm hiểu khả ứng dụng công nghệ chuyển mạch đa giao thức nhãn MPLS mạng đường trục Việt Nam, Khoá luận tốt nghiệp, Trường Đại học Công Nghệ, Hà Nội 3) Nguyễn Trọng Hiệp, Lâm Văn Đà, Nguyễn Hoàng Hải (2003), “ So sánh mạng VPN truyền thống với mạng VPN ứng dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức ”, Tạp chí Cơng nghệ Thơng tin Truyền thơng, tr 12-18 - 32 - 4) Trần Công Hùng (2006), Giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho mạng lõi, Báo cáo khoa học, Học Viện Công nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, TP Hồ Chí Minh 5) Nguyễn Tài Hưng (2001), Giải pháp cung cấp chất lượng dịch vụ Internet, Luận văn thạc sĩ, Đại Học Bách Khoa, Hà Nội 6) Trần Tuấn Hưng (2003), Phát triển triển khai giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng IP, Trung tâm nghiên cứu viễn thơng Wien, cộng hồ Áo 7) Hồng Trọng Minh (2007), Chất lượng dịch vụ IP, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, Hà Nội 8) Nguyễn Hồng Minh Thắng, Võ Ngọc Hân, Vũ Văn Trực, Bùi Thọ Trường (2008), Đánh giá hiệu sử dụng mạng riêng ảo, Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên, Đại Học Giao Thơng Vận Tải, TP Hồ Chí Minh Tiếng Anh 9) Cisco System, Inc (2001), IP QoS Introduction, USA 10) Cisco System, Inc (2000), MPLS VPN, Indianapolis, USA 11) Cisco System, Inc (2001), QoS- PPT V1.0, Indianapolis, USA 12) Donald C.Lee (2000), Enhanced IP Services for Cisco Networks, Cisco System, Inc, Indianapolis, USA 13) James Reagan (2002), Sybex Cisco CCIP MPLS Study Guide, SYBEX, Inc., Alameda, CA 14) Jerry Ryan (1998), Multiprotocol Label Switching, The Applied Technologies Group, Inc., USA 15) Jim Guichard, Ivan Pepelnjak (2000), MPLS and VPN Architectures, Cisco Press, Indianapolis, USA 16) Lionel M Ni (1999), Traffic Engineering with MPLS in the Internet, GlobalCenter Inc, A Global Crossing Company, USA 17) Luc De Ghein, CCIE (2007), MPLS Fundamentals, Cisco Systems, Inc, Indianapolis, USA 18) Tran Quang Hai Dang (2006), QoS over MPLS for Hutech Network, Ho Chi Minh City University Of Technology - 33 - 19) William C Hardy (2001), QoS Measurement and Telecommunications Quality of Service, West Sussex, England Evaluation of 20) Yinglam Cheung (2003), Using MPLS to build an Application-Centric Network, Schlumberger, USA - 34 - ... dịch vụ đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu Trước phát triển nhanh chóng cơng nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức yêu cầu chất lượng dịch vụ, luận văn Nghiên cứu chất lượng dịch vụ mạng MPLS/ VPN ... mạng MPLS/ VPN giới thiệu tổng quan công nghệ MPLS, VPN, tham số yêu cầu chất lượng kiểu dịch vụ khác Bên cạnh đó, luận văn sâu vào thiết kế chất lượng dịch vụ cho loại dịch vụ mạng MPLS/ VPN, thiết... Bookmark not defined -9- MỞ ĐẦU Chất lượng dịch vụ mạng vấn đề quan tâm người sử dụng nhà cung cấp dịch vụ Đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp dịch vụ chất lượng cao ln tiêu chí hàng đầu ngành