Đề tài " Công nghệ MPLS "

Công nghệ MPLS MPLS TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Chương 1: Giao thức Internet .4 Chương 2: Mạng Internet ngày Chương 3: Cơ ATM Chương 4: IP over ATM đường dẫn đến MPLS Chương 5: Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Chương 6: Thiết kế mạng backbone với MPLS TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Cùng với lịch sử phát triển người không kể đến lịch sử phát triển mạng Internet Khi nghành khoa học tự nhiên xã hội phát triển với tốc độ cao u cầu thơng tin khơng cịn đơn "click and see"(kích đọc), hay dạo chơi thông thường Web Browser mà phải đáp ứng nhu cầu cao hơn: chất lượng dịch vụ cao có tính kinh tế Khả triển khai ứng dụng viễn thông công nghệ thông tin môi trường IP xu hướng tất yếu nhìn nhận để cần phải rõ ràng theo định hướng đắn để nhanh chóng bắt nhịp với phát triển giới.Theo dự đốn đến năm 2004, 95% lưu lượng truyền mạng công cộng giới tạo từ ứng dụng chạy IP Ngày với việc bùng nổ dịch vụ giá trị gia tăng hứa hẹn tương lai phát triển mạnh mẽ cho hệ thống mạng với dịch vụ thời gian thực, băng thông rộng VoIP, MPEG, Video Conferencing hay dịch vụ liên quan đến tính kinh tế, bảo mật, chất lượng dịch vụ cao mạng riêng ảo(VPN- Virtual Private Network) Nhìn lại hệ thống mạng Internet hồn tồn mạng cơng cộng, độ an tồn mức đáp ứng dịch vụ chưa cao Nhiều giải pháp nhằm giải vấn đề mạng Internet IntServ, DiffServ chưa giải hoàn chỉnh khả mở rộng, chất lượng dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối, băng thông thấp Sự đời mạng backbone với Frame Relay, ATM nâng cao tốc độ mạng WAN, giải phần băng thông, chất lượng dịch vụ Mô hình mạng backbone phát triển lúc "IP over ATM ", tức kết hợp khả định tuyến linh hoạt IP với đảm bảo tốc độ chất lượng dịch vụ ATM Nhưng loạt dịch vụ đời đòi hỏi linh hoạt, khả mở rộng cao, dễ dàng đem lại lợi nhuận khiến cho mô hình khơng cịn thoả mãn Mặc dù ATM Forum phát triển mơ hình đa giao thức ATM ( MPOA- MultiProtocol Over ATM ) đáp ứng đa dịch vụ chất chưa giải triệt để vấn đề tồn với hệ thống mạng mặt khác cịn mang tính độc quyền Đa giao thức chuyển mạch nhãn- MultiProtocol Label Switching đời với lai ghép (hybrid), kết hợp tính linh hoạt giao thức lớp IP với tốc độ chuyển mạch cao, đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS, khả điều khiển lưu lượng tốt giao thức lớp điển hình ATM MPLS giải tốt vấn đề backbone mạng với việc ánh xạ tất hệ thống lớp trước PPP, FR, ATM mở thời kì cho phát triển đa dịch vụ dịch vụ giá trị gia tăng tảng backbone Do đó, việc tìm hiểu, nghiên cứu công nghệ MPLS trở thành vấn đề cấp thiết, đặc biệt người làm networking Công nghệ mạng ngày tương lai hội tụ công nghệ ưu việt lớp 3,2,mộtlà IP, ATM Optical.Trong khuôn khổ đồ án trình bày cách IP, ATM,đặc biệt ưu điểm chúng ứng dụng vào cơng nghệ MPLS phần giới thiêụ chuyển mạch nhãn đa dịch vụ MPLS, ứng dụng mạng diện rộng Nội dung chương sau: Chương 1: Giao thức Internet Trong phần đề cập tới khái niệm mơ hình OSI, đề cập nhiều tài liệu đồ án cần thiết nhắc lại tính quan trọng cần thiết người thiết kế hay quản lí mạng Tiếp theo trình bày sơ lược giao thức TCP/IP –một giao thức lớn quan trọng mạng số vấn đề IP địa chỉ,định dạng gói Một phần quan trọng thể tính linh hoạt khả scalable IP truyền thống chức định tuyến lớp Trong phần đồ án không quan tâm tới việc phân chia phương pháp định tuyến mang tính lí thuyết ( chẳng hạn loại mơ hình tập trung, phân tán, ngẫu nhiên ) mà phân chia gắn liền với mơ hình thiết kế thực tế; giao thức định tuyến vùng tự trị (AS - autonomous system): RIP, OSPF, IGRP, EIGRP (IGRP EIGRP giao thức định tuyến Cisco), ISIS giao thức định tuyến AS :BGP So sánh ưu nhược điểm giao thức định tuyến theo vec tơ khoảng cách ( distance vector) trạng thái liên kết ( link-state), kết hợp hai kiểu giao thức để tạo giao thức định tuyến kiểu "path vector"-BGP Phần đề cập tới mảng quan trọng vấn đề quan tâm nhiều chất lượng dịch vụ ( QoS) Chất lượng dịch vụ kiểu "best-effort" ngày không đáp ứng dịch vụ giá trị gia tăng ứng dụng dịch vụ thời gian thực phát triển mạnh mẽ Sự đời mô hình để đảm bảo cho vấn đề QoS như: mơ hình IntServ ( dựa RSVP), DiffServ ( cung cấp lớp dịch vụ thông qua việc sử dụng bits ToS phần tiêu đề IP v4) MPLS ( kỹ thuật với nhiều đặc tính bật đảm bảo cho vấn đề QoS giải vấn đề yêu cầu mạng trở nên cấp thiết) Các mơ hình đặc trưng cho quản lí gói liệu hop ( cách đối xử QoS router chuyển mạch ) Nêu mơ hình kết hợp thiết kế IntServ DiffServ vào mạng Chương 2: Mạng Internet ngày Chương trình bày cách chung vấn đề mạng IP đại vấn đề topology,về giao thức định tuyến, quản lý lưu lượng điều khiển luồng.Những vấn đề mạng IP phải đối mặt với khơng vấn đề bất cập vấn đề tối ưu hố cấu hình mạng, tăng tốc độ chuyển mạch, đơn giản hoá việc định tuyến… đặc biệt việc giải mâu thuẫn hiệu kinh tế việc áp dụng công nghệ thừa kế sở hạ tầng sẵn có.Chương giới thiệu giải pháp xu hướng mạng tương lai theo nhận định công ty viễn thơng hàng đầu giới, qua đó, đưa ứng dụng hệ vấn đề triển khai dịch vụ băng rộng, vấn đề tích hợp Voice Video, mạng riêng ảo- giải pháp nâng cao tính bảo mật tiết kiệm chi phí cho mạng doanh nghiệp Chương 3: Cơ ATM Khi nhu cầu mạng phát triển mạng IP truyền thống khơng cịn đáp ứng tốt cho u cầu dịch vụ cơng nghệ ATM áp dụng để tạo backbone chuyển mạch tốc độ cao, băng thông rộng, đảm bảo chế độ QoS, hỗ trợ tốt cho dịch vụ thời gian thực dịch vụ địi hỏi băng thơng Phần giới thiệu sơ lược kiến thức ATM, phải phân chia tải thành tế bào có độ dài cố định 53 bytes Khi lựa chọn kích thước tế bào người ta quan tâm tới hiệu suất, độ trễ nhiều ATM thực truyền dẫn chất lượng khơng cao thực với hệ thống truyền dẫn tốt, gói có kích thước thay đổi hiệu gói có kích thước cố định-Xem chi tiết tính tốn phần ATM, mặt phẳng quản lí ATM nhìn từ khía cạnh ứng dụng mạng ISDN băng rộng nào, tính đảm bảo chất lượng dịch vụ khả traffic engineering Trong chương đặc biệt nhấn mạnh đến kết nối ảo VCC,VPC liên quan trực tiếp đến trường VCI,VPI khuôn dạng gói ATM, thừa kế MPLS Tương tự vậy, vấn đề địa chỉ, báo hiệu quản lý lưu lượng nghiên cứu tảng công nghệ MPLS Chương 4: IP over ATM đường dẫn đến MPLS Trình bày giải pháp IP ATM kinh điển (Classical IP over ATM ) theo khuyến nghị IETF Kiến trúc nhóm trạm ATM chia thành mạng IP logic ( LIS – Logical IP Subnet ),được nối kết với qua định tuyến Mỗi LIS có máy chủ ATMARP để phân giải địa IP ATM Khơng có dịch vụ quảng bá ( Broadcast ) bên LIS Trong kiến trúc này, node bên LIS khác phải liên lạc với qua định tuyến chúng kết nối trực tiếp với nhau.Ngồi ra, cịn trình bày giao thức NHRP ( Next Hop Resolution Protocol ) để đối phó với vấn đề phải qua định tuyến LIS Mục tiêu tìm lối vùng ATM vùng gần với nơi nhận nhận địa ATM Các máy chủ NHRP trao đổi với để tìm lối gần với nơi nhận Kiến trúc LANE ( LAN Emulation ) ATM Forum khuyến nghị nỗ lực để chạy IP ATM Giải pháp nhằm tạo ATM LAN trông giống tập mạng LAN dùng chung môi trường logic kết nối với qua định tuyến mạng LAN dùng chung giả lập cách thiết lập nhóm đa truyền thơng ATM ( ATM multicast ) tất node thuộc mạng LAN logic Để liệu truyền node, máy chủ phân giải địa sử dụng để dịch địa MAC thành địa ATM sau , kênh ảo điểm nối điểm thiết lập node Các bất lợi giải pháp việc sử dụng định tuyến để truyền liệu bên mạng ATM LAN vật lý máy chủ điểm gây cố Kiến trúc MPOA ( MultiProtocol Over ATM ) mở rộng LANE LANE dùng NHRP để phân giải địa ATM lối gần với nơi nhận cung cấp kết nối lớp trực tiếp thông qua phần tử chuyển mạch ATM MPOA hoạt động vừa lớp 2,vừa lớp Nó bao gồm giao thức để tái tạo lại máy chủ phân bố sở liệu cho lý dung lượng tính sẵn có Ngồi ra, chương giới thiệu sơ lược giải pháp IFMP GSMP hãng Ipsilon Các công nghệ nhằm mục đích làm cho IP nhanh hỗ trợ chất lượng dịch vụ nhờ việc loại bỏ phần mềm ATM có tính kết nối (connection-oriented ) cách trực tiếp đỉnh phần cứng ATM Giải pháp nhằm tận dụng tính đột biến khả mở rộng phạm vi chuyển mạch ATM Chuyển mạch IP Ipsilon ứng dụng chuyển mạch IP điều khiển luồng Các giải pháp IP ATM nêu có nhược điểm khả mở rộng (scalability), khả quản lí kém, khơng tận dụng linh hoạt IP đặc tính QoS ATM Nhu cầu xây dựng mạng IP ATM để kết hợp tốt hai tính chất dẫn đến đời mơ hình MPLS Cơng nghệ cải tiến việc định tuyến mặt băng thông, nâng cao khả mở rộng phạm vi, hỗ trợ chức định tuyến đa truyền thơng ( multicast ),có phân cấp kiến trúc định tuyến điều khiển định tuyến mềm dẻo Chương 5: Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS Sự hạn chế mạng IP, ATM, cấu trúc mạng IP over ATM lí dẫn đến đời MPLS nỗ lực nhóm làm việc thành lập IETF nhằm tiêu chuẩn hoá giải pháp chuyển mạch định tuyến tích hợp.Cơng nghệ MPLS xem xét giải pháp trợ giúp nhà cung cấp dịch vụ Internet ( ISP- Internet Service Provider) triển khai dịch vụ định tuyến IP theo kiểu điều khiển mở rộng giao thức lớp tồn ATM, Frame Relay ( Chuyển tiếp khung ) hay PPP ( Point to Point Protocol ).Và dù có hay khơng có sở hạ tầng lớp 2, việc sử dụng nhãn để chuyển gửi gói thơng qua mạng tạo nhiều khả lý thú để hướng luồng lưu lượng chảy qua node tuyến truyền dẫn cụ thể Có lẽ việc điều khiển lưu lượng hiệu suất hay khả mở rộng dành nhiêù hứa hẹn choMPLS Phần trình bày thao tác xử lý nhãn, giao thức phân bố nhãn LDP ( Label Distribution Protocol ), nguyên tắc hoạt động thành phần mạng MPLS - thành phần chuyển gửi ( Forwarding Component ) thành phần điều khiển ( Control Component ) Tiếp đến phần QoS MPLS, tích hợp mạng DiffServ tồn vào mạng MPLS với hai giải pháp: sử dụng nhãn để phân phối cho lớp dịch vụ tương ứng với lớp dịch vụ đánh dấu trường ToS ánh xạ lớp dịch vụ vào trường EXP nhãn MPLS ( độ mịn giảm trường EXP có bit mã hố khả bit trường ToS mã hoá tới 6=64 khả lớp dịch vụ ) MPLS DiffServ cách để đạt tính mở rộng mạng tập hợp lưu lượng từ ngồi biên ( edge ) xử lí lõi mạng ( core ) làm giảm chế báo hiệu phức tạp lưu lượng báo hiệu mạng Phần đề cập tới kỹ thuật lưu lượng Traffic engineering trở thành cơng cụ quan trọng cho ISP họ phải đối mặt với tốc độ tăng nhanh lưu lượng Internet Để hiểu traffic engineering vai trị việc hỗ trợ cho phát triển tương lai Internet, phần mô tả traffic engineering truyền thống thực vùng core mà dựa sở router Sau sâu vào kỹ thuật , lợi ích, hạn chế traffic engineering thực mạng overlay ATM FR Và sau giới thiệu giải pháp triển khai phổ biến ngaỳ nay, phần giới thiệu kết mà đặc biệt thiết kế môi trường mạng quang vùng core giao tiếp DWDM, OC48 OC-192, IP SONET, IP over glass, router vùng backbone Internet tạo nên sở hạ tầng vùng core Phần cuối mô tả kỹ thuật điển hình MPLS RSVP Yêu cầu chủ yếu ISP đảm bảo cho khách hàng thoải mái trì tăng trưởng tốc độ cao Điều yêu cầu ISP cung cấp số mạch với băng thơng khác vùng địa lí Nói cách khác, ISP phải triển khai topo vật lí mà đạt cần thiết khách hàng kết nối tới mạng Sau mạng triển khai, ISP phải ánh xạ luồng lưu lượng khách hàng lên topo vật lí Trong đầu năm 90, việc ánh xạ luồng lên topo vật lí khơng tiến đến đường có tính khoa học riêng biệt Thay đó, việc ánh xạ xảy sản phẩm cấu hình định tuyến: luồng lưu lượng đơn giản theo tính tốn đường ngắn IGP ISP Ngày nay, mạng ISP lớn hơn, mạch hỗ trợ IP tăng nhanh hơn, yêu cầu khách hàng trở nên lớn hơn, ánh xạ luồng lưu lượng topo vật lí cần thiết tiến đến cách khác để tải đưa hỗ trợ theo cách hiệu có điều khiển Phần so sánh hai giao thức báo hiệu đưa cho MPLS RSVP mở rộng CR-LDP Chương 6: Tích hợp MPLS vào mạng ATM truyền thống Đưa các mơ hình tích hợp MPLS ATM: Hoạt động độc lập ATM MPLS chuyển mạch ATM ( Kiểu "Ship in the night"), bỏ hẳn mặt phẳng điều khiển ATM ( không sử dụng giao thức báo hiệu PNNI ) mà sử dụng hoàn toàn giao thức cho MPLS ( CR- LDP RSVP mở rộng- Xu hướng nghiêng sử dụng CR- LDP chế báo hiệu cồng kềnh việc mở rộng RSVP để hỗ trợ cho ER-LSP phức tạp, tính scalable) Khi sử dụng IP+ATM có số trường hợp xảy vấn đề sử dụng không gian nhãn VPI, VCI hay kết hợp VCI với VPI Thường sử dụng không gian VCI làm nhãn nhiên cần ý tới gộp VC làm tăng yêu cầu đệm: ba giải pháp đưa giải vấn đề gộp VC (Với VC merging: vấn đề xảy tế bào gói khác khơng xen kẽ vào Đây nguyên nhân gây yêu cầu đệm cao phương pháp đề xuất chế điều khiển luồng, RED tăng tốc độ liên kết đầu chuyển mạch với hình so sánh thực tế) Nêu số sản phẩm Cisco hỗ trợ IP+ATM họ BPX 8600, tập trung MGX 8802, 8808 Chương 6: Thiết kế mạng backbone với MPLS Nêu bước việc thực thiết kế mạng với backbone MPLS: Lựa chọn kiến trúc cho mạng MPLS Lựa chọn thiết bị MPLS cho ATM Thiết kế mạng MPLS Kiến trúc liên kết mạng MPLS Định tuyến IP mạng MPLS Kiến trúc không gian nhãn VC MPLS Phát triển mạng Ngoài bước thiết kế khác yêu cầu CoS, MPLS VPNs, kỹ thuật lưu lượng, dịch vụ khác IP Và cuối mơ hình mạng tổng thể Cơng nghệ MPLS cơng nghệ mới, số khía cạnh cịn chưa định nghĩa cách thống hoàn chỉnh Trong đồ án này, em cố gắng đưa thông tin đầy đủ theo tài liệu nhà cung cấp giới hạn mặt thời gian kiến thức nên phần đồ án em dừng lại mức độ định, việc trình bày khơng khỏi cịn mắc phải thiếu sót, mong góp ý thầy cô giáo bạn Hướng phát triển tiếp tục nghiên cứu tích hợp mạng riêng ảo VPN, xây dựng đa dịch vụ backbone MPLS phát triển dạng đa giao thức chuyển mạch nhãn khác Multi Protocol Lamda Switching 10 ... backbone Do đó, việc tìm hiểu, nghiên cứu cơng nghệ MPLS trở thành vấn đề cấp thiết, đặc biệt người làm networking Công nghệ mạng ngày tương lai hội tụ công nghệ ưu việt lớp 3,2,mộtlà IP, ATM Optical.Trong... với MPLS Nêu bước việc thực thiết kế mạng với backbone MPLS: Lựa chọn kiến trúc cho mạng MPLS Lựa chọn thiết bị MPLS cho ATM Thiết kế mạng MPLS Kiến trúc liên kết mạng MPLS Định tuyến IP mạng MPLS. .. không gian nhãn VC MPLS Phát triển mạng Ngoài bước thiết kế khác yêu cầu CoS, MPLS VPNs, kỹ thuật lưu lượng, dịch vụ khác IP Và cuối mơ hình mạng tổng thể Công nghệ MPLS công nghệ mới, số khía