Triển khai các ứng dụng và tối ưu chất lượng dịch vụ sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC… i DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU vi THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MPLS VÀ ỨNG DỤNG MPLS TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 1.1 Giới thiệu tổng quan MPLS 1.1.1 Giới thiệu tổng quan 1.1.2 Đặc điểm MPLS 1.2 Các ứng dụng MPLS Mạng Viễn Thông 1.2.1 Ứng dụng mạng riêng ảo MPLS 1.2.2 Kỹ thuật lưu lượng MPLS 14 1.3 Kết luận chương 27 CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ĐỀ VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 29 2.1 Tổng quan QoS 29 2.1.1 Định nghĩa 29 2.1.2 Các đặc tính QoS 31 2.1.3 Mơ hình Best-Effort QoS 35 2.1.4 Mô hình dịch vụ tích hợp IntServ QoS 36 2.2 Ý nghĩa QoS với MPLS 42 2.3 Kết luận chương 44 CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HÓA CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ SỬ DỤNG DIFFSERV-MPLS 46 3.1 Tổng quan Diff-Serv 46 3.1.1 Khái niệm 46 3.1.2 Đặc điểm 48 Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page i Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục 3.1.3 Các thuật ngữ sử dụng Diff-Serv 48 3.1.4 Nguyên lí hoạt động 50 3.1.5 Mơ hình DiffServ 51 3.2 Kiến trúc mạng DiffServ 52 3.2.1 Kiến trúc mạng 52 3.2.2 Quá trình xử lí gói tin 54 3.2.3 Xử lý chặng (PHP) 57 3.2.4 Các điểm mã DiffServ (Code point) 59 3.2.5 Phân lớp lưu lượng điểu hòa 60 3.2.6 Ưu điểm nhược điểm DiffServ 63 3.3 Sử dụng Diff-Serv kết hợp MPLS để tối ưu hóa chất lượng dịch vụ 64 3.3.1 Động lực hình thành DiffServ kết hợp MPLS 64 3.3.2 MPLS hỗ trợ DiffServ 65 3.3.3 DiffServ với kỹ thuật lưu lượng MPLS 69 3.3.4 Thực tế quản lý hàng đợi MPLS-DiffServ 73 3.3.5 Các đặc tính QoS MPLS UNI 74 3.4 Phân tích hiệu 77 3.4.1 Kiểm tra hiệu thông qua Băng thơng Độ gói 77 3.4.2 Kết luận phân tích hiệu 82 3.5 Triển khai MPLS QoS hạ tầng mạng công ty SPT 83 3.5.1 Hạ tầng mạng công ty SPT 83 3.5.2 Phương án triển khai 83 3.5.3 Cấu hình triển khai MPLS QoS mạng SPT 87 3.6 Kết luận chương 89 KẾT LUẬN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page ii Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ đầy đủ Từ viết Nghĩa Tiếng Việt tắt AF ATM Assured Forwading Chuyển tiếp bảo đảm Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng BA Behavior Aggretate Tập hợp đối xử BC Bandwidth Constraint Hạn chế băng thông BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên CoS Class of Service Lớp dịch vụ CQ Custom Queuing Hàng đợi theo yêu cầu CT Class-Type Phân loại lớp DS Differentiated Services Dịch vụ phân biệt Differentiated Services Codes Point Điểm mã dịch vụ phân biệt External Gateway Protocol Giao thức cổng Enhance Interio Gateway Routing Giao thức định tuyến mở Protocol rộng IGRP E-Label Switch Path Đường chuyển mạch nhãn DSCP EGP EIGRP E-LSPs E EF Expedited Forwarding Chuyển tiếp nhanh FCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước Generalized Multiprotocol Label Chuyển mạch nhãn đa giao Switching thức tổng quát FIFO First-in, first-out Hàng đợi vào trước trước HTTP HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu GMPLS văn IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến miền Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page iii Đồ án tốt nghiệp Đại học ILM IP IS-IS ISP Thuật ngữ viết tắt Incoming Label Map Ánh xạ nhãn lối vào Internet Protocol Giao thức Internet Intermediate System to Intermediate Hệ thống trung gian đến hệ System thống trung gian Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet Layer Vitual Private Network Mạng riêng ảo lớp LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn LER Label Edge Router Bộ định tuyến chuyển mạch L3VPN nhãn biên LSA Link state advertisements Quảng bá kiểu trạng thái liên kết L-LSPs LSP L-Label Switch Path Con đường chuyển nhãn L Label Switch Path Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR Label Switched Routers Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LVC Label Virtual Circuit Mạch ảo nhãn MAM Maximum Allocation Model Mơ hình phân bổ tối đa RDM Russian Dolls Model Mơ hình Dolls Russian MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS MPLS User to Network Interface UNI Giao diện người sử dụng – mạng mạng MPLS Network Layer Reachability Thông tin khả tiếp Information cận lớp mạng OSPF Open Shortest Path First Đường ngắn PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã PDU Protocol Data Unit Đơn vị liệu giao thức NLRI Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page iv Đồ án tốt nghiệp Đại học PE Provider Edge Thuật ngữ viết tắt Thiết bị biên nhà cung cấp dịch vụ PHP Per Hop Behavior Xử lý chặng PPP Point to Point Tunneling Protocol Giao thức đường hầm điểm tới điểm PQ Priority Queuing Hàng đợi ưu tiên QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên mạng SLA Service level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ SVC Switched Virtual Connections Kết nối ảo Chuyển mạch TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn Time Division Multiplexing Ghép kênh theo thời gian TE Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng SLA Service level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ ToS Type of Service Loại dịch vụ TCA Traffic Conditinoning Agreement Thỏa thuận điều kiện lưu TDM lượng Traffic Trunks Trung kế lưu lượng Operations Administration and vận hành quản lý bảo Management dưỡng VPN Vitual Private Network Mạng riêng ảo VRF Virtual Routing Forwarding Chuyển tiếp định tuyến ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WFQ Weighted Fair Queuing Hàng đợi công trọng TT OA&M số Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page v Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ bảng biểu DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1: Tương tác cuả giao thức mặt phẳng điều khiển 12 Hình 2: Hoạt động mặt phẳng liệu (Data Plane) 13 Hình 3: Sắp xếp lưu lượng LSR lối vào 15 Hình 4: Vị trí giao thức LDP giao thức MPLS 16 Hình 5: Thủ tục phát LSR lân cận 18 Hình 6: Tiêu đề LDP 20 Hình 7: Khn dạng tin LDP 20 Hình Các tin PATH truyền từ gửi tới nhận tin RESV truyền theo hướng ngược lại 23 Hình Các tin Path Reservation 24 Hình 10 Đối tượng Session Explicit Route 25 Hình 11: Tránh tắc nghẽn 26 Hình 12: Sự chia sẻ tải 27 Hình Mất gói mạng 35 Hình 2 Kiến trúc IntServ 40 Hình Luồng thông điệp PATH RESV 41 Hình Mơ hình DiffServ biên lõi mạng 51 Hình Kiến trúc mạng 53 Hình 3 Q trình xử lý gói tin router biên mạng DS 55 Hình : Byte ToS trước sau DiffServ 59 Hình Khung DSCP 60 Hình Cấu trúc router DiffServ 62 Hình Ánh xạ tiêu đề IP tiêu đề đệm MPLS cho E-LSP 66 Hình Ánh xạ tiêu đề IP tiêu đề đệm MPLS cho L-LSP 66 Hình Luồng gói tin MPLS khơng kết hợp DiffServ 67 Hình 10 Luồng gói tin MPLS kết hợp DiffServ 68 Hình 11 Maximum Allocation Model –MAM 70 Hình 12 Russian Dolls Model 71 Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page vi Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ bảng biểu Hình 13 Kiến trúc LSR với hàng đợi lịch trình 73 Hình 14 Giao diện MPLS người dùng tới giao diện mạng 75 Hình 15 Phục vụ VNP MPLS UNI 77 Hình 16 Mơ hình sử dụng thí nghiệm 78 Hình 17 Bảng biểu diễn định nghĩa dịch vụ 80 Hình 18 Kết QoS 80 Hình 19 Độ gói với đảm bảo băng thơng khác 81 Hình 20 Lịch sử xác suất thất gói tin 81 Hình 21 Hình thể bảng tóm tắt lưu lượng luồng 82 Hình 22 Cấu trúc phân lớp mạng SPT 84 Hình 23 Mạng IP tích hợp nhiều kỹ thuật chuyển mạch khác 85 DANH MỤC BẢNG Bảng Ánh xạ PHB DSCP 56 Bảng 2: Các lớp AF mức độ ưu tiên loại bỏ gói 58 Bảng 3 : Byte ToS trước sau DiffServ 59 Bảng Thống kê sách QoS 86 Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page vii Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Ngày này, Internet vô phát triển, lưu lượng di chuyển Internet không đơn data, mà dịch vụ Voice, Video, dịch vụ mang tính thời gian thực… yêu cầu độ ưu tiên cao độ trễ nhỏ Chính thế, nên vấn đề tối ưu chất lượng dịch vụ nhà mạng thực thường xuyên đặt lên hàng đầu để giải vấn đề băng thông xảy tắc nghẽn mạng mà đáp ứng yêu cầu khách hàng Bên cạnh đó, MPLS chế chuyển mạch nhãn hỗ trợ khả chuyển mạch, định tuyến luồng thông tin cách hiệu Nó cho phép chuyển tải gói nhanh mạng lõi định tuyến tốt mạng biên cách dựa vào nhãn Vì lợi ích cơng nghệ chuyển mạch nhãn mang lại để giải vấn đề chất lượng dịch vụ thực tốt nên sử dụng MPSL xu hướng phát triển ngày Được hướng dẫn cô Phan Thị Nga, em tìm hiểu nghiên cứu đề tài “Triển khai ứng dụng tối ưu chất lượng dịch vụ sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức” Nội dung đề tài gồm có chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan MPLS ứng dụng MPLS mạng viễn thông Chương 2: Các vấn đề chất lượng dịch vụ mạng viễn thông Chương 3: Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS Trong trình làm đồ án, em cố gắng nhiều song kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý, hướng dẫn giúp đỡ quý thầy cô bạn bè Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Phan Thị Thanh Mai Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Giới thiệu tổng quan MPLS ứng dụng MPLS mạng Viễn Thông CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MPLS VÀ ỨNG DỤNG MPLS TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 1.1 Giới thiệu tổng quan MPLS 1.1.1 Giới thiệu tổng quan Rất nhiều tài liệu sách, Internet đề cập tới MPLS tối ưu phát triển ngành Viễn thông ngày Chỉ vòng vài năm kể từ MPLS đời phát triển từ cơng nghệ kỳ lạ trở thành cơng cụ sử dụng ISP để tạo lợi nhuận dịch vụ Vậy, MPLS MPLS lại có vai trò quan trọng phát triển ngành Viễn Thơng thế? Ta xét q trình chuyển thư điện tử từ hệ thống máy tính gửi đến hệ thống máy tính nhận Trong mạng internet truyền thống (khơng sử dụng chuyển mạch nhãn) q trình chuyển thư điện tử giống hệt q trình chuyển thư thơng thường Các địa đích truyền qua thực thể trễ (các định tuyến) Địa đích yếu tố để xác định đường mà gói tin chuyển qua định tuyến Trong chuyển mạch nhãn, thay sử dụng địa đích để định định tuyến, “nhãn” gán với gói tin dặt tiêu đề gói tin với mục đích thay cho địa nhãn sử dụng để chuyển lưu lượng gói tin tới đích Mục tiêu chuyển mạch nhãn đưa nhằm cải thiện hiệu chuyển tiếp gói tin định tuyến lõi qua việc sử dụng chức gán phân phối nhãn gắn với dịch vụ định tuyến lớp mạng khác nhau.Thêm vào lược đồ phân phối nhãn hồn tồn độc lập với q trình chuyển mạch MPLS viết tắt Multi Protocol Layer Switching, chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS công nghệ kết hợp định tuyến lớp chuyển mạch lớp cho phép chuyển tải gói nhanh mạng lõi định tuyến tốt mạng biên cách dựa vào nhãn MPLS phương pháp cải tiến việc chuyển tiếp gói mạng nhãn gán vào gói IP, tế bảo ATM frame lớp MPLS cho phép ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác mà không cần phải bỏ sở hạ tầng có sẵn Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Giới thiệu tổng quan MPLS ứng dụng MPLS mạng Viễn Thông  Phương thức hoạt động: Thay chế định tuyến lớp chế chuyển mạch lớp MPLS hoạt động lõi mạng IP Các router lõi phải enable giao diện Nhãn gắn thêm vào gói vào mạng MPLS, nhãn tách gói khỏi mạng MPLS Sử dụng nhãn trình gửi gói thiết lập đường MPLS tập trung vào q trình hốn đổi nhãn Một mạnh MPLS tự định nghĩa chồng nhãn Những tính MPLS phù hợp với ngày nay: - Khả mở rộng việc định tuyến lớp mạng: Sử dụng nhãn phương tiện để tổng hợp thông tin chuyển tiếp (forwarding information), làm việc định tuyến phân cấp VPN lớp chứng minh ví dụ điển hình kết hợp thông tin chuyển tiếp Router biên cần chưa nhiều thông tin định tuyến liên quan đến VPN mà cung cấp dịch vụ Nhưng Router lõi lại khơng cần đến điều Như vậy, giả sử Router biên cung cấp dịch vụ cho subnet VPN liên quan đến mạng khơng Router mạng cần giữ lại tồn tuyến đường có mạng - Tốc độ trễ: Chuyển mạch nhãn nhanh nhiều giá trị nhãn đặt header gói sử dụng để truy nhập bảng chuyển tiếp router, nghĩa nhãn sử dụng để tìm kiếm bảng Việc tìm kiếm yêu cầu lần truy nhập tới bảng, khác với truy nhập bảng định tuyến truyền thống việc tìm kiếm cần hàng ngàn lần truy nhập Kết lưu lượng người sử dụng gói gửi qua mạng nhanh nhiều so với chuyển tiếp IP truyền thống - Jitter: Là thay đổi độ trễ lưu lượng người sử dụng việc chuyển gói tin qua nhiều node mạng để chuyển tới đích Tại node, địa đích gói phải kiểm tra so sánh với danh sách địa đích khả dụng bảng định tuyến node, trễ biến thiên trễ phụ thuộc vào số lượng gói khoảng thời gian mà bảng tìm kiếm phải xử lý Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS Do thời gian hạn chế công cụ hỗ trợ không đầy đủ, em xin phép thông qua báo hai tác giả kể trên, xem xét số hiệu DiffServ MPLS để qua đánh giá lợi ích việc đảm bảo QoS cho mạng  Thiết kế Testbed Hình 16 Mơ hình sử dụng thí nghiệm Hình 3.16 topo mạng sử dụng nghiên cứu thực nghiệm Backbone mạng MPLS Hai PBR1280 hyperchip sử dụng làm thiết bị Biên (PE) hiển thị R5 R6 R7 router Cisco GSR chạy MPLS MPLS QoS DiffServ-Aware Traffic Engineering (DS-TE) cần thực mạng lõi Sử dụng tạo lưu lượng truy cập gói, luồng lưu lượng khác xác định, tạo ghép kênh Trong thí nghiệm thực hiện, máy phát lưu lượng (xây dựng AX / 4000) sử dụng, mơ lưu lượng liệu WWW Dòng lưu lượng video thời gian thực MPEG tạo Máy Tập trung Truy xuất Đa phương tiện 500 (MAC 500 - Multimedia Access Concentrator), nhận hình ảnh DVD thời gian thực từ đầu đĩa DVD chuyển mã sang liệu dạng số liệu MPEG Lưu lượng video sau truyền cách sử dụng giao thức RTP / RTCP Tỷ lệ lưu lượng điều chỉnh khởi tạo luồng; phạm vi thí nghiệm Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 78 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS đặt từ 1,5M đến 100M Một máy tính xách tay sử dụng để tạo lưu lượng VoIP cách chạy phần mềm VoIP Trong thí nghiệm, ba lớp dịch vụ cung cấp là: Premium, Business Best Effort  Premium: có bảo đảm băng thơng tối thiểu với độ trễ thấp, jitter thấp không gói Lưu lượng Premium nhận từ thiết bị CE nên lưu lượng bị lượng định Bất kỳ lưu lượng truy cập dư thừa nên bỏ Lưu lượng VoIP định nghĩa lưu lượng Premium thí nghiệm  Business: Lưu lượng nhận từ thiết bị CE nên lưu lượng giới hạn lượng định Bất kỳ lưu lượng truy cập vượt mức nên bị giảm lần so với lưu lượng truy cập không vượt trường hợp tắc nghẽn Tại đây, lưu lượng video thời gian thực định nghĩa dịch vụ Business  Best Effort: Lưu lượng không cung cấp đảm bảo thiết bị CE giới hạn khả liên kết số lượng lưu lượng Best Effort mà truyền tải Lưu lượng liệu WWW mô từ tạo lưu lượng truy cập sử dụng làm dịch vụ nỗ lực tốt Chúng xác định rõ số ngưỡng cho cho việc đảm bảo dịch vụ Băng thông độ gói đo cho lớp khác khoảng thời gian để đánh giá hiệu thực tế  Kết mặt Băng thông Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 79 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS Hình 17 Bảng biểu diễn định nghĩa dịch vụ Trong kịch bản, đường hầm TE với yêu cầu băng thông khác thiết lập EF, AF11, AF13 AF21 định cho đường hầm Các đường hầm tạo thời điểm khác thể hình 3.17 Tỷ lệ gói tin nhận được, tính tốn hiệu suất cho thấy băng thơng đảm bảo từ đầu tới cuối cho lần đường hầm TE tạo Hình 18 Kết QoS  Kết gói Trong kịch bản, lưu lượng VoIP, Video data tạo Tỷ lệ lưu lượng, yêu cầu băng thơng gói trình bày hình 3.18 Lưu lượng VoIP có tỷ lệ bit số, với yêu cầu đảm bảo băng thơng, khơng có gói tin bị QoS đảm bảo tốt cho loại dịch vụ Tuy nhiên, lưu lượng video có khoảng thời gian bị bùng nổ, với việc đảm bảo băng thơng, số gói bị Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 80 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS Hình 19 Độ gói với đảm bảo băng thơng khác Hình 20 Lịch sử xác suất thất gói tin Để điều tra băng thông yêu cầu cho loại video khác nhau, phát số phim khác Trong kịch bản, ba loại lưu lượng video phát với thiết lập băng thông đường hầm khác thể hình 3.21 Từ kết đo thể hình 3.20, xác minh đảm bảo băng thơng khơng thể cung cấp cho gói bảo đảm xác suất Với bảo đảm băng Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 81 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS thơng 30M bps, xác suất gói 0.0044, 0.0032 0.0019, tương ứng Với băng thông dự trữ ngày tăng, xác suất gói tin giảm Hình 21 Hình thể bảng tóm tắt lưu lượng luồng Mặc dù phim, giai đoạn khác nhau, xác suất gói tin biến đổi thể hình 3.21 Sự mát lưu lượng bị bùng nổ 3.4.2 Kết luận phân tích hiệu Nói tóm lại, việc kết hợp sử dụng MPLS DiffServ MPLS TE hình dung để cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) đảm bảo đầu cuối cho lưu lượng đa dịch vụ mạng IP Một số ví dụ phát triển mạng trực tiếp để đánh giá hiệu suất QoS ứng dụng đề xuất TE TE MPLS Diffserv theo loại lưu lượng khác Lưu lượng thoại có băng thơng thấp u cầu tỷ lệ không đổi, điều dễ dàng đảm bảo cách phân bổ băng thông đủ ưu tiên cho loại lưu lượng truy cập Tuy nhiên, lưu lượng video có thuộc tính tỷ lệ bit-rate (VBR) Vì vậy, dựa đảm bảo tham số băng thông đáp ứng QoS thực Tức là, tỷ lệ gói thay đổi cho loại video khác thời điểm khác cho luồng Phải tính tốn băng thơng thích hợp phân bổ cho loại lưu lượng truy cập Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 82 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS 3.5 Triển khai MPLS QoS hạ tầng mạng công ty SPT 3.5.1 Hạ tầng mạng công ty SPT Hạ tầng mạng IP cơng ty SPT (trích nguồn từ công ty SPT) mô tả sau: Công ty Cổ phần Dịch vụ Bưu Viễn thơng Sài Gòn (viết tắt công ty SPT) thành lập bắt đầu cung cấp dịch vụ từ tháng năm 2001 Cơng ty cung cấp dịch vụ bao gồm thoại đường dài giá rẻ 177 theo công nghệ VoIP dịch vụ liệu mà chủ yếu liệu mạng Internet dialup 1270 SnetFone Ngoài ra, cơng ty cung cấp kênh th riêng mạng riêng ảo VPN cho khách hàng Tuy nhiên, hai loại hình dịch vụ hạn chế lưu lượng không đáng kể Cho tới năm 2005 công ty SPT triển khai cung cấp dịch vụ VoIP cho gần 60 tỉnh thành đặt POP, số POP cung cấp dịch vụ Internet Riêng HNI xây dựng thí nghiệp mạng riêng ảo VPN phục vụ cho việc thí nghiệm triển khai dịch vụ trao đổi thông tin chi nhánh lớn HNI HCM Trong mạng tồn mơ hình Môt số tuyến mạng sử dụng chung kênh thuê riêng, nhiên băng thông sử dụng cho thoại VoIP Internet tách độc lập với kỹ thuật Frame Relay Do khơng chia sẻ băng thơng dư thừa cho Trong số tuyến kênh thuê riêng cho thoại VoIP Internet hồn tồn độc lập với Bên cạnh thiết bị mạng độc lập với 3.5.2 Phương án triển khai Kế hoạch triên khai tích hợp mạng thực qua giai đoạn chính:  Giai đoạn 1: Chia sẻ băng thông kênh liên tỉnh  Giai đoạn 2: Tích hợp dịch vụ 3.5.2.1 Chia sẻ băng thông kênh liên tỉnh Để chia sẻ cách linh hoạt băng thông kênh liên tỉnh cho dịch vụ cách thực loại bỏ cài đặt Frame Relay thay vào sách QoS để đảm bảo ưu tiên cho dịch vụ thoại Cụ thể triển khai kỹ Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 83 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS thuật IP QoS MPLS QoS cho mạng đường trục Sơ đồ mạng SPT thiết kế hình vẽ 3.22 Hình 22 Cấu trúc phân lớp mạng SPT  Lớp truy cập (Access Layer): Lớp phục vụ việc truy cập Internet cho khách hàng kết nối mạng khách hàng Các khách hàng kết nối trực tiếp vào router tầng truy cập  Lớp phân phối (Distribution Layer): Lớp tập hợp kết nối từ router lớp truy cập liên kết với lớp cao  Lớp nhân (Core Layer): Lớp tập hợp router có tốc độ xử lý cao, khả chuyển tải liệu lớn Lớp thực liên kết miền mạng SPT thực kết nối miền Internet quốc tế • Mạng IP Core SPT chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại (VoIP), tách biệt cách tương đối so với mạng Internet • Mạng IP Core sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau, bao gồm tag-switching (MPLS), IP forwarding GRE tunnel để Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 84 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS thực việc sử dụng chung băng thông kênh thuê riêng liên tỉnh quốc tế cho dịch vụ VoIP Internet • Mạng IP Core chưa triển khai kỹ thuật tag-switching toàn mạng Để cung cấp dịch Internet IP sử dụng công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS, cần phải chuyển đổi mạng IP Core hữu sang MPLS tối thiểu POP dự kiến cung cấp dịch vụ Internet Hiện cấu trúc mạng SPT gồm miền tương tự nhau, phân tích miền đại diện, ví dụ phân tích tuyến Hải Phòng – Hà Nội – TP HCM (xem hình 3.23) Hình 23 Mạng IP tích hợp nhiều kỹ thuật chuyển mạch khác Như để xây dựng mạng MPLS QoS hạ tầng mạng SPT nay, phân tử mạng phải thiết kế sau:  Router đặt POP Hải Phòng đóng vai trò router lớp truy cập Edge-LSR (router chuyển mạch nhãn biên) Các router trao đổi thông tin định tuyến với mạng khách hàng với mạng PSTN khác  Router lớp truy cập trao đổi thủ tục phân phối nhãn (LDP) với router lớp phân phối Hà Nội, router lớp phân phối trao đổi LDP với Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 85 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS router lớp nhân miền Bắc (đặt Hà Nội) router lớp nhân trao đổi LDP với router lớp nhân miền TP HCM miền khác  QoS phân lớp dịch vụ (CoS) QoS kích hoạt tất thiết bị Router, Gateway, Switch toàn mạng để đảm bảo QoS từ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end), cụ thể sau:  Tất gói IP gán độ ưu tiên sử dụng IP precedence  Cơ chế hàng đợi phân lớp dịch vụ (CBWFQ queuing) sử dụng cho CoS/IP precedence từ đến lớp dịch vụ ưu tiên cao CoS/IP precedence = sử dụng cho VOIP  Trong mạng MPLS, router P PE thực chép bit IP Precendence gói IP sang gói MPLS cách tự động 3.5.2.2 Tích hợp dịch vụ Để tích hợp dịch vụ VoIP Internet sử dụng chung gateway (GW) gateway phải có phải cổng giao tiếp khác đánh địa khác Do GW ta phải cấu hình thêm địa loopback với giá trị khác Gateway router Để đảm bảo chất lượng dịch vụ thoại tránh tình tắc nghẽn trường hợp, chế độ cài đặt để đảm bảo QoS cài đặt đồng Gateway Router bảng 3.3 Thoại VoIP Dữ liệu Marking EF Default Policing 1024 kbps 1024 kbps Queuing Priority 1024 WFQ Dropping WRED WRED Bảng 3 Thống kê sách QoS  Các gói thoại, thơng tin tính cước, xác thực ưu tiên xử lý trước nên phân lớp với DSCP EF tương ứng với giá trị ưu tiên IP Precedence =5 Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 86 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS  Các gói tin lưu lượng Internet khơng ưu tiên phân lớp với DSCP default tương ứng với giá trị ưu tiên IP Precedence =0  Ngoài chế PQ, WFQ WRED sử dụng để điều khiển tránh tắc nghẽn cho liệu 3.5.3 Cấu hình triển khai MPLS QoS mạng SPT Thiết bị mạng SPT chủ yếu router hãng Cisco, câu lệnh giới thiệu phần cung cấp hãng Cisco thực theo bước sau:  Bước 1: Nâng cấp phần mềm phần cứng Các router cần nâng cấp để hỗ trợ chức chuyển mạch nhãn LSR, tầng truy cập router vừa làm nhiệm vụ định tuyến chuyển mạch gói tin Internet, vừa làm nhiệm vụ mạng MPLS QoS Các router đòi hỏi phần cứng, phần mềm tương đối mạnh (đối với hãng Cisco router phiên từ 7200 trở lên, nhớ RAM tối thiểu 128Mbyte phiên phần mềm từ 12.2 trở lên)  Bước Kích hoạt router lớp phân phối lớp lõi đóng vai trò LSR Câu lệnh sau cho phép kích hoạt thủ tục phân phối nhãn (LDP) router: Router# config terminal Router(config)# mpls label protocol ldp  Bước 3: Kích hoạt router lớp truy cập đóng vai trò Edge-LSR Ngồi lệnh kích hoạt LDP giống bước 2, router lớp truy cập cần cấu hình thêm lệnh sau:  Định nghĩa giao diện đóng vai trò địa đại diện router PE Vì router có nhiều địa IP, nên ta phải định nghĩa địa đại diện cho router PE hoạt động trao đổi thông tin định tuyến nhãn Thông thường ta hay dùng địa Loopback làm địa đại diện: Router#config terminal Router(config)# tag-switching tdp router-id INTERFACE Trong thuộc tính INTERFACE tên giao diện đại diện  Kích hoạt MP-BGP router PE Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 87 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS Để kích hoạt thủ tục định tuyến MP-BGP router PE ta sử dụng lệnh sau: Router#config terminal Router(config)#router AS Router(config-router)#no bgp default ipv4-unicast Trong AS số hiệu mạng nhà cung cấp dịch vụ  Bước Định nghĩa MTU Các router thường có MTU mặc định 1500 nghĩa router cho phép gói tin có kích thước tối đa 1500 bytes qua Khi triển khai MPLS kích thước gói tin tăng thêm tới 16 bytes, ta phải cấu hình router hỗ trợ MTU ≥ 1516 câu lệnh sau: Router# config terminal Router(config)#interface NAME PORT Router(config-interface)# tag-switching mtu 1516 Trong INTERFACE PORT tên số hiệu cổng giao tiếp  Cấu hình phân lớp GW: ip access-list extended BEST_DATA permit ip host ip address Trong ip address Các giá trị địa IP tương ứng với địa IP gói tin đặc biệt dial-peer voice 17702 voip match ip address BEST_DATA set ip precedence critical Trong ip precedence critical Thiết lập IP Precedence cho lưu lượng thoại  Cấu hình sách (chia sẻ băng thơng, chế PQ, WFQ, WRED) GW router policy-map HPG -HNI class DATA bandwidth percent 50 Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 88 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS fair-queue random-detect dscp-based class VOIP priority 1024 random-detect dscp-based 3.6 Kết luận chương Các bước tiếp cận ban đầu cho QoS mạng gói, chủ yếu tập trung vào việc ném băng thông, thay chế tinh vi cho phép SP cung cấp vận hành mạng họ cách xác Hiện tượng bị ép buộc hai động lực gần đây: thứ giảm CAPEX để có băng thơng nhiều thứ hai tạo thêm thu nhập cách cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng với SLA nghiêm ngặt Multiprotocol Label Switching (MPLS) tích hợp khn khổ trao đổi nhãn với việc định tuyến lớp mạng Ý tưởng bao gồm việc gán nhãn có độ dài ngắn cố định cho gói tin lối vào tới đám mây MPLS (dựa khái niệm lớp chuyển tiếp tương đương) Bên miền MPLS, nhãn gắn liền với gói tin sử dụng để đưa định chuyển tiếp Quan trọng hơn, cung cấp chế đường hầm hiệu cho mạng IP không kết nối Tức là, tạo kết nối đầu cuối cho mạng IP không kết nối Các dịch vụ mạng tối tân VoIP yêu cầu đảm bảo QoS chặt Trong kiến trúc IntServ cung cấp đảm bảo đó, khơng thể mở rộng vận hành quản lý thực tế Kiến trúc DiffServ cung cấp mở rộng lại khơng cung cấp đảm bảo yêu cầu QoS dịch vụ thời gian thực truyền mạng Vì thế, IETF làm việc kết hợp cơng nghệ MPLS DiffServ mạng chuyển mạch gói, kết hợp làm đảm bảo yêu cầu QoS, đảm bảo kèm với khả mở rộng, giảm thiểu phức tạp so với IntServ Những cải tiến kết việc xếp chồng, tập hợp tính FEC mạng MPLS tập hợp trạng thái suy trì hỗ trợ nút DiffServ Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 89 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương Tối ưu hóa chất lượng dịch vụ sử dụng DiffServ-MPLS Trong miền DiffServ, tất gói tin IP qua liên kết yêu cầu hành vi DiffServ coi cấu tạo hành vi (BA) Ở nút thâm nhập gói tin miền DiffServ phân loại đánh dấu Điểm DiffServ Mã (DiffServ Code Point - DSCP) tương ứng với BA họ Tại nút chuyển tuyến, DSCP sử dụng để chọn Hành vi Tạm thời (PHB) xác định điều trị lập biểu vàtrong số trường hợp, xác suất thả cho gói RFC 3270 định giải pháp để hỗ trợ BA Diff-Serv mà PHB tương ứng định nghĩa qua mạng MPLS Giải pháp cung cấp linh hoạt để hỗ trợ dễ dàng PHBs định nghĩa tương lai Khi MPLS hỗ trợ DiffServ định nghĩa IETF MPLS-DiffServ nhà cung cấp dịch vụ (SP) phải nghiên cứu cách sử dụng kiến trúc MPLS/Frame Relay Alliance hỗ trợ công nghệ việc xác định mở rộng khuôn khổ Ví dụ như, việc phân tích giá trị chi tiết việc cung cấp E-LSP L-LSP nêu QMgmt Tương tự nguyên tắc TE nhận DiffServ xác định TE-WG yêu cầu số phân tích cho việc triển khai mạng thực tế Một vùng trọng yếu khác đánh địa MPLS/Frame Relay Alliance việc mở rộng biên mạng MPLS tới vấn đề khách hàng mà thiếu kiểm soát nhà cung cấp dịch vụ việc kiểm soát việc cung cấp vận hành mạng họ MPLS UNI cung cấp giải pháp quan trọng để mở rộng MPLS tới giao diện PE-CE MPLS-UNI kích hoạt QoS dịch vụ khác qua giao diện MPLS UNI cho phép tương tác QoS khách hàng miền SP, hỗ trợ mục tiêu QoS cuối đến cuối Sử dụng mơ hình Diff-Serv MPLS, nhà cung cấp dịch vụ MPLS cung cấp dịch vụ phân biệt cho khách hàng gửi lưu lượng IP lưu lượng MPLS Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 90 Đồ án tốt nghiệp Đại học Kết luận KẾT LUẬN Con người không ngừng phát triển nhu cầu theo mà tăng lên Nếu trước lưu lượng truyền tin mạng chủ yếu lưu lượng data thơng thường ngày lưu lượng phức tạp hóa lên nhiều, dịch vụ VoIP, Video streaming, Video call, hầu hết dịch vụ yêu cầu đảm bảo mặt thời gian cao, yêu cầu độ trễ nhỏ nhất, vân vân…Công nghệ ngày thiên chuyển mạch nhãn thay chuyển mạch IP thơng thường lợi ích từ việc chuyển mạch nhã khơng giúp đảm bảo chất lượng dịch vụ mà làm cho việc truyền thông tin mạng diễn nhanh chóng Trong q trình học tập nghiên cứu để làm đồ án, em tìm hiểu Chất lượng dịch vụ mạng nói trung mạng MPLS nói riêng, bên cạnh tìm hiểu sâu sắc ứng dụng MPLS lợi ích mà mang lại cho sống ngày Tuy nhiên, nội dung đồ án sâu nghiên cứu mặt lý thuyết, phần thực hành ứng dụng thực tế nhiều tiếu xót Do kiến thức hạn chế thời gian có hạn nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong bảo thầy cô góp ý bạn để sửa chữa, nâng cao hồn thiện kiến thức Em xin chân thành cám ơn! Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 91 Đồ án tốt nghiệp Đại học Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO - Tài liệu Tiếng Việt [1] Trần Thị Tố Uyên, Chuyển mạch nhãn đa giao thức, VnPro – Cisco Authorized Training Center [2] TS Trần Công Hùng, Chuyển Mạch Nhãn đa giao thức MPLS – Nhà Xuất Thông tin Truyền thông - Tài liệu Tiếng Anh [1] Implementing Cisco MPLS, Vol Cisco Press, 2004 [2] Implementing Cisco MPLS, Vol Cisco Press, 2004 [3] MPLS Traffic Engineer by Cisco [4] QoS for IP-MPLS network by Santiago Alvarez, CCIE no.3621 [5] QoS support in MPLS Network, MPLS/Frame Relay Alliance White Paper, May 2003 By Victoria Fineberg [6] An Investigation of Forwarding in the MPLS By Kulkarni, Amit Narayan [7] MPLS-Enabled Applications: Emerging Developments and New Technologies, Third Edition, 2011, Ina Minei & Julian Lucek [8] QoS Performance Analysis in Deployment of DiffServ-aware MPLS Traffic Engineering, September, 2007 By Don Zhang & Dan Lonescu [9] QoS for IP-MPLS network by Santiago Alvarez, 2006 By Cisco [10] Quality of Service Overview, Cisco IOS Quality of Service Solutions Configuration Guide [11] Routing architecture in DiffServ MPLS networks By Gonzalo Camarillo [12] TE Automate manager for Diffserv-base MPLS network, 2004 [13] Và số trang https://www.google.com https://wikipedia.org , hay https://scholar.google.com.vn forum www.vnpro.or Phan Thị Thanh Mai – D13VT2 Page 92 ... nghiên cứu đề tài Triển khai ứng dụng tối ưu chất lượng dịch vụ sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức Nội dung đề tài gồm có chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan MPLS ứng dụng MPLS mạng viễn... Thành phần giao thc MPLS Thành phần giao thức MPLS Hỡnh 4: V trí giao thức LDP giao thức MPLS Giao thức phân bổ nhãn thiết lập thủ tục LSR cho biết LSR khác nhãn sử dụng để chuyển hướng lưu lượng. .. triển, lưu lượng di chuyển Internet không đơn data, mà dịch vụ Voice, Video, dịch vụ mang tính thời gian thực… yêu cầu độ ưu tiên cao độ trễ nhỏ Chính thế, nên vấn đề tối ưu chất lượng dịch vụ