Study on IPv6 and develoyment at VNPT lam dong

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỖ QUANG LÂM NGHIÊN CỨU IPv6 VÀ TRIỂN KHAI TẠI VNPT LÂM ĐỒNG Study on IPv6 and Deployment at VNPT Lam Dong Chuyên ngành : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số : 60 52 02 08 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01 NĂM 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG –HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Võ Quế Sơn Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM Ngày 11 tháng 01 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm : Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA II ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN : Đỗ Quang Lâm MSHV : 1570844 Ngày, tháng, năm sinh: 07/04/1984 Nơi sinh: Lâm Đồng NGÀNH : Kỹ Thuật Viễn Thông Mã số: 60 52 02 08 Tên đề tài luận văn ( Tiếng Việt Tiếng Anh) : Tên Tiếng Việt : Nghiên cứu IPv6 triển khai Viễn Thông Lâm Đồng Tên Tiếng Anh : Study on IPv6 and Deployment at VNPT Lam Dong Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu) Tìm hiểu khó khăn việc sử dụng công nghệ IPv4 Nghiên cứu IPv6 phương pháp triển khai IPv6 tunelling, dual-stack Thực việc cấu hình nâng cấp IPv6 cho thiết bị viễn thông VNPT Lâm Đồng Các kết dự kiến Các thiết bị viễn thơng có khả chạy IPv4 IPv6 Đánh giá độ ổn định hoạt động thiết bị chạy IPv6 Đo lường thông số mạng IPv6 so sánh với mạng IPv4 Ngày giao nhiệm vụ luận văn : 19/07/2018 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 31/12/2018 Họ tên người hướng dẫn : TS Võ Quế Sơn , ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA (Ký ghi rõ họ tên) III LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học thực đề tài, em nhận nhiều giúp đỡ Thầy, Cô môn Viễn Thông trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc Gia Tp.HCM Nhân em xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến Thầy, Cơ truyền đạt cho em kiến thức, tạo tảng vững cho em Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Thầy Võ Quế Sơn tận tình huớng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện cho em Cám ơn Thầy ln nhiệt tình dạy cho em lời khuyên, nhận xét quý báu để giúp em hoàn thành luận văn Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới người bạn lớp Kỹ thuật viễn thông Đà Lạt sát cánh, động viên em lúc khó khăn để cuối hoàn thành luận văn Tuy nhiên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong góp ý Thầy, Cơ toàn thể bạn Xin chân thành cảm ơn! Đà Lạt ,ngày 20 tháng 06 năm 2018 Đỗ Quang Lâm IV TÓM TẮT Ngày nay, với phát triển vượt bậc cơng nghệ thơng tin bùng nổ dịch vụ tiện ích mạng Viễn thông Internet tất yếu, đặc biệt thị trường đầy tiềm Việt Nam Để đáp ứng phát triển vượt bậc đó, mạng Viễn thơng cần phải có khả linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, đa dịch vụ đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin xã hội Nhưng vấn đề lớn mà giới phải đối mặt cạn kiệt không gian địa IPv4 Địa IPv4 có khả cung cấp cho tỉ thiết bị kết nối Internet, số nhỏ nhiều so với dân số giới nhỏ nhiều so với số lượng thiết bị có khả kết nối Internet ngày tương lai, ví dụ : máy tính, điện thoại, tivi, đồng hồ, xe hơi, bếp điện, camera giám sát… Để giải vần đề cạn kiệt địa IPv4, giải pháp công nghệ giúp trì hoạt động Internet ổn định lâu dài tương lai mang tên IPv6 đời, IPv6 đời giải vấn đề cạn kiệt địa mà khắc phục hạn chế địa IPv4 cung cấp thêm nhiều thuộc tính vượt trội Khơng nằm ngồi xu hướng đó, mạng Internet tốc độ cao VNPT cung cấp có góp mặt nhiều đơn vị VTN, VN2 VNPT tỉnh thành phố, với loại hình cung cấp dịch vụ đa dạng MegaVNN, FTTH, IPTV, IMS VNPT nghiên cứu triển khai IPv6 mạng lưới dịch vụ mà VNPT cung cấp Xuất phát từ sở khoa học thực tiễn đó, tác giả định chọn đề tài: “Nghiên cứu IPv6 triển khai VNPT Lâm Đồng” cho luận văn tốt nghiệp Trong luận văn này, tác giả tập trung chủ yếu vào vấn đề sau: Chương : Các khó khăn việc sử dụng cơng nghệ IPv4 Chương : Nghiên cứu IPv6 Chương : Các phương pháp triển khai IPv6 IPv4 Chương : Triển khai IPv6 VNPT Lâm Đồng Chương : Kết thực nghiệm Chương : Kết luận hướng phát triển V ABSTRACT Nowadays, the rapid development of information technology inevitably leads to the explosion of utility services on telecommunications and the Internet, especially in a potential market of Vietnam In order to meet that evolutionary development, Telecommunication network needs to have high flexibility, high transmission speed, broadband, and multi-service to meet the need of exchanging information in society Nevertheless, the biggest problem facing the world is the IPv4 address exhaustion IPv4 addresses are only capable of providing billion Internet-connected devices, much smaller than the world's population and much smaller than the number of devices capable of connecting to the Internet nowadays as well as in the future For instance, these would include computers, phones, TVs, watches, cars, electric cookers, and surveillance cameras, etc Therefore, with the main purpose of solving the IPv4 address exhaustion, a new technology solution helping to maintain long-term stable Internet activities in the future named IPv6 was born IPv6 was created not only to solve the problem of address exhaustion but also to overcome the limitations of IPv4 addresses and provide more outstanding features A part of this trend is the high-speed Internet network of VNPT that provides the presence of many units such as VTN, VN2, and VNPT of the provinces and cities with various types of services such as FTTH, IPTV, IMS, etc VNPT has been researching and deploying IPv6 on the network for the services that VNPT is providing Base on the mentioned scientific and practical grounds, the author decided to choose the topic: "Study on IPv6 and Deployment at VNPT Lam Dong" for the graduation thesis In this thesis, the author will focus mainly on the following issues: Chapter 1: Difficulties in using IPv4 technology in today society Chapter 2: Study on IPv6 Chapter 3: IPv6 deployment methods on IPv4 ground Chapter 4: Implementing IPv6 at VNPT Lamdong Chapter 5: Experimental results Chapter 6: Conclusion and development scheme VI LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ nguyên tắc kết trình bày luận văn thu thập trình nghiên cứu trung thực chưa công bố trước Đà Lạt, tháng 08 năm 2018 Học viên thực Đỗ Quang Lâm VII MỤC LỤC PHẦN A : MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu hướng tiếp cận đề tài Ý nghĩa thực tiễn đề tài PHẦN B : NỘI DUNG CHƯƠNG : CÁC KHÓ KHĂN TRONG VIỆC SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ IPv4 HIỆN NAY 1.1 Sự cạn kiệt không gian địa IPv4 1.2 Hạn chế công nghệ nhược điểm IPv4 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU VỀ IPv6 2.1 Tổng quan IPv6 2.2 Phân bố địa IPv6 11 2.3 Phương thức gán địa IPv6 13 2.4 Phân loại địa IPv6 15 2.5 Phân tích gói tin IPv6 30 2.6 So Sánh IPv4 Và IPv6 33 CHƯƠNG : CÁC PHƯƠNG PHÁP TRIỀN KHAI IPv6 TRÊN NỀN IPv4 34 3.1 Các vấn đề chung 34 3.2 Các phương pháp chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6 35 CHƯƠNG : TRIỂN KHAI IPv6 TẠI VNPT LÂM ĐỒNG 48 4.1 Hiện trạng mạng toàn cầu 48 4.2 Hiện trạng mạng Internet VNPT nói chung VNPT Lâm Đồng nói riêng 48 4.3 Mục tiêu chuyển đổi 50 4.4 Các bước triển khai mạng Core 51 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 58 5.1 Kết đạt 58 5.2 Đánh giá ổn định kết nối IPv4 IPv6 59 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 73 6.1 Kết luận 73 6.2 Hướng phát triển 74 VIII MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1 : Tình hình cạn kiệt IPv4 tồn cầu [1] Hình 1.2 : Mơ hình thực NAT địa IPv4 [2] Hình 2.1: Định dạng IPv4 Header IPv6 Header [3] Hình 2.2 : Cấu trúc địa IPv6 dạng Global Unicast [4] 12 Hình 2.3 : Địa Chỉ Unicast [4] 16 Hình 2.4 : Cấu trúc địa Unicast [10] 17 Hình 2.5 : Khả phân cấp địa Global-Unicast [5] 18 Hình 2.6 : Định dạng địa Unicast [4] 20 Hình 2.7 : Chứng Thực Các Tiền Tố 21 Hình 2.8 : Cấu Trúc Site-local Unicast [6] 22 Hình 2.9 : Cấu Trúc Link-Local Unicast [6] 22 Hình 2.10 : Địa Chỉ Unicast Theo Chuẩn IPX 22 Hình 2.11 : Cấu Trúc Địa Chỉ Anycast [6] 23 Hình 2.12 : Cấu Trúc Địa Chỉ Multicast [6] 24 Hình 2.13 : Bảng cấu trúc địa IPv4 IPv6 27 Hình 2.14 : Cấu Trúc Gói Tin IPv4 [13] 28 Hình 2.15 : Cấu trúc gói tin IPv6 [3] 30 Hình 2.16 : Payload Trong Gói Tin IPv6 [3] 33 Hình 3.1 : Cơ chế Dual stack [28] 35 Hình 3.2 : Nguyên tắc hoạt động Dual stack [28] 36 Hình 3.3 : Cơ chế Tunnel [9] 37 Hình 3.4 : Nguyên tắc tạo đường hầm [9] 38 Hình 3.5 : Đường hầm tay [9] 39 Hình 3.6 : Đường hầm Broker [9] 40 Hình 3.7 : Các thành phần đường hầm Broker [9] 41 Hình 3.8 : Đường hầm 6to4 [9] 43 Hình 3.9 : Cấu trúc địa sử dụng đường hầm 6to4 [9] 44 Hình 3.10 : Sơ đồ kết nối sử dụng đường hầm 6to4 [9] 44 Hình 3.11 : Nguyên tắc hoạt động kỹ thuật NAT-PT [12] 46 Hình 3.12 : Mơ hình ứng dụng kỹ thuật NAT-PT [12] 47 Hình 4.1 : Tốc độ tăng trưởng người dùng IPv6 qua Google [25] 48 Hình 4.2 : Topo Mạng ManE Lâm Đồng 49 Hình 4.3 : Tổng số IPv4 sử dụng BNG3 vào cao điểm 50 Hình 4.4 : Mơ hình dịch vụ HSI triển khai IPv6 51 Hình 4.5 : Sơ đồ trình xác thực 52 Hình 4.6 : Q trình tính cước 53 Hình 4.7 : Đồng gói cước Visa 54 Hình 4.8 : Các trường thông tin IPv6 54 Hình 4.9 : Mơ hình GNMS 56 Hình 5.1 : Tổng số IPv6 VNPT Lâm Đồng sau chuyển đổi 58 Hình 5.2 : Lưu lượng IPv6 chạy BNG VNPT Lâm Đồng 59 IX MỤC LỤC BẢNG Bảng 2.1 : Giá trị bit trường Scope [6] 26 Bảng 2.2 : Quyền Ưu Tiên Trong Gói Tin IPv6 [3] 31 Bảng 2.3 : Vùng Header Kế Tiếp Trong Gói Tin IPv6 [3] 32 Bảng 2.4 : So sánh IPv4 IPv6 [11] 33 X File excel B với thông tin gói dịch vụ có hệ thống: F50T50P0_B0 Để lấy file mẫu hệ thống thực sau Từ menu chức năng, chọn “Đăng ký””Đăng ký theo danh sách (upload file)” Hoặc từ menu chức năng, chọn “Tra cứu””Tra cứu thơng tin upload file” sau click nút “Thêm mới” Màn hình “THÊM MỚI LƠ TÁC NGHIỆP” hiển thị, chọn thơng tin hình download file mẫu “Download file template” 28 Sau có file A B, ta thực upload file sau: + Bước 1: Từ hình “THÊM MỚI LƠ TÁC NGHIỆP” đổi tốc độ gói dịch vụ, chọn “Browse…” đến file excel B ấn “Thực hiện” + Bước 2: sau hệ thống thực xử lý tác nghiệp đổi tốc độ file excel B kết thúc, ta thực đổi lại tốc độ cho khách hàng tốc độ sử dụng thực tế Từ hình “THÊM MỚI LƠ TÁC NGHIỆP” đổi tốc độ gói dịch vụ, chọn “Browse…” đến file excel A ấn “Thực hiện” Nâng cấp Firmware thiết bị ONT Sử dụng hệ thống GNMS để nâng cấp firmware cho toàn ONU toàn tỉnh Lâm Đồng lên version chạy chế độ Dual Stack Hệ thống cho phép cập nhật firmware theo cách • Cập nhật manual thiết bị • Cập nhật manual nhiều thiết bị • Cập nhật auto nhiều thiết bị 7.1 Cập nhật manual cho thiết bị - Vào menu Configuration - Click chọn thiết bị, chuyển tab Update Firmware - Hệ thống hiển thị firmware thiết bị 29 - Click Choose Firmware - Chọn firmware muốn cập nhật dánh sách ấn Update Firmware 7.2 Cập nhật manual cho nhiều thiết bị - Vào menu Update Firmware (hệ thống hiển thị danh sách firmware có) - Click Choose Devices row firmware muốn cập nhật - Hệ thống hiển thị danh sách thiết bị - Chọn danh sách thiết bị muốn cập nhật ấn Update Firmware 7.3 Cập nhật auto cho nhiều thiết bị 30 - Vào menu System Configuration/Auto Upgrade Firmware - Tạo policy theo mong muốn • Thời gian thực policy (start time/end time) • Firmware cập nhật • Trạng thái policy (kích hoạt/ khơng kích hoạt) • Khu vực áp dụng (cho phép áp dụng cho khu vực trực thuộc hay không) • Param so sánh: Serial_Number/Device_Version/Provisioning_Code/OUI - Policy tạo cần không trùng khu vực áp dụng, thời gian firmware áp dụng - Thiết bị gửi tin định kì, ACS quét CSDL, thiết bị thỏa mãn yêu cầu policy, thực update 31 Cấu hình port thuê bao OLT Cấu hình thuê bao khách hàng thiết bị OLT chạy dịch vụ IPTV, Voice IP, HSI khai báo giám sát hệ thống GNMS LDG.DTE.DLY.OLT.Z01.001#sho running-config interface gpon-onu_1/1/11:6 Building configuration interface gpon-onu_1/1/11:6 tcont name HSI profile T4_100M tcont name IPTV profile T2_512K tcont name VOIP profile T1_80K gemport name HSI tcont gemport traffic-limit upstream G_10M downstream G_20M gemport name IPTV tcont gemport traffic-limit upstream G_IPTV downstream G_HD gemport name VOIP tcont gemport traffic-limit upstream G_80K downstream G_80K gemport name NMS tcont service-port vport user-vlan 11 vlan 1087 service-port vport user-vlan 12 vlan 2420 service-port vport user-vlan 13 vlan 2480 service-port vport user-vlan 4000 vlan 4001 port-identification format VNPT vport 32 port-identification format IMS_VNPT vport port-identification sub-option remote-id enable vport port-identification sub-option remote-id name LDG.DTE.DLY.OLT.Z01.001 vport dhcpv4-l2-relay-agent enable vport dhcpv4-l2-relay-agent trust true replace vport pppoe-intermediate-agent enable vport pppoe-intermediate-agent trust true replace vport ! LDG.DTE.DLY.OLT.Z01.001# sho onu running config gpon-onu_1/1/11:6 pon-onu-mng gpon-onu_1/1/11:6 service gemport vlan 4000 service gemport vlan 13 service gemport vlan 11 service gemport vlan 12 wan-ip mode pppoe username ldgannhon3880309 password ldg123456 vlanprofile HSI_PPPOE host vlan port eth_0/1 mode tag vlan 11 vlan port eth_0/4 mode tag vlan 12 mvlan 12 wan service internet host ! 33 PHẦN B : CẤU HÌNH ĐƯA ONU VÀO HỆ THỐNG GNMS Trên AGG khai báo kênh L3 kết nối tới PE lamdq.ldg@MX2010-LDG00DLT_RE0> show configuration | display set | match L3VPRN-311005514 set routing-instances L3-VPRN-311005514 description "##NMS CPE##" set routing-instances L3-VPRN-311005514 instance-type vrf set routing-instances L3-VPRN-311005514 interface ge-8/3/1.4001 set routing-instances L3-VPRN-311005514 interface ae29.4001 set routing-instances L3-VPRN-311005514 route-distinguisher 65061:1100550001 set routing-instances L3-VPRN-311005514 vrf-import PS-IMP-VPRN-311005514 set routing-instances L3-VPRN-311005514 vrf-export PS-EXP-VPRN-311005514 set routing-instances L3-VPRN-311005514 vrf-table-label set routing-instances L3-VPRN-311005514 routing-options static route 10.149.247.0/24 next-hop 172.16.27.1 set routing-instances L3-VPRN-311005514 routing-options static route 10.84.3.192/28 next-hop 172.16.27.1 set routing-instances L3-VPRN-311005514 routing-options auto-export Cấu hình UPE lên AGG lamdq.ldg@MX960-LDG06DTE_RE0> show configuration | display set | match ae3 | match 4002 set interfaces ae3 unit 4002 description SVLAN:4002 set interfaces ae3 unit 4002 vlan-id 4002 set interfaces ae3 unit 4002 family inet address 172.18.177.97/30 set routing-instances L3-VPRN-311005514 interface ae3.4002 Cấu hình UPE xuống OLT 34 lamdq.ldg@MX960-LDG06DTE_RE0> show configuration | display set | match L3VPRN-311005514 set routing-instances L3-VPRN-311005514 description "##NMS CPE##" set routing-instances L3-VPRN-311005514 instance-type vrf set routing-instances L3-VPRN-311005514 interface ae2.4002 set routing-instances L3-VPRN-311005514 interface ae3.4002 set routing-instances L3-VPRN-311005514 interface ae4.4002 set routing-instances L3-VPRN-311005514 route-distinguisher 65061:1100550030 set routing-instances L3-VPRN-311005514 vrf-import PS-IMP-VPRN-311005514 set routing-instances L3-VPRN-311005514 vrf-export PS-EXP-VPRN-311005514 set routing-instances L3-VPRN-311005514 vrf-table-label set routing-instances L3-VPRN-311005514 routing-options static route 10.89.48.0/21 qualified-next-hop 172.18.176.198 set routing-instances L3-VPRN-311005514 routing-options static route 10.90.56.0/21 qualified-next-hop 172.18.177.94 set routing-instances L3-VPRN-311005514 routing-options static route 10.90.8.0/22 qualified-next-hop 172.18.177.98 set routing-instances L3-VPRN-311005514 routing-options auto-export - Trên OLT khai báo theo pool IP quy hoạch cho thiết bị Cấu hình Subinterface kết nối xuống OLT, sử dụng vlan 4001 làm vlan quản lý, cấu hình DHCP relay, OLT cấp DHCP xuống cho ONU vlan 4001 name TR-069_ONT_IGATE 35 interface vlan 4001 ip address 10.90.8.1 255.255.252.0 ip dhcp mode relay ip dhcp relay agent 10.90.8.1 ip dhcp relay server group khai vlan 4002 kết nối với UPE vlan 4002 name To-UPE-TR069 interface vlan 4002 ip address 172.18.177.98 255.255.255.252 dhcpv4-l2-relay-agent vlan 4001 enable Cấu hình port ONU - Việc cấu hình dùng tool chạy hết cho thuê bao hoạt động 99 OLT để đưa ONU lên hệ thống giám sát GNMS, việc khai thêm không ảnh hưởng tới hoạt động khách hàng interface gpon-onu_1/1/11:6 gemport name NMS tcont service-port vport user-vlan 4000 vlan 4001 pon-onu-mng gpon-onu_1/1/11:6 service gemport vlan 4000 36 PHẦN C : SỐ LIỆU ĐO KIỂM BẰNG IPERF Đo băng thông 1.1 Đo băng thông IPv4 Lần Lần Lần 37 1.2 Đo băng thông IPv6 Lần Lần Lần 38 Đo gói 2.1 Đo gói IPv4 Lần Lần Lần 39 2.2 Đo gói IPv6 Lần Lần Lần 40 Đo độ trễ 3.1 Đo độ trễ IPv4 Lần Lần Lần 41 3.2 Đo độ trễ IPv6 Lần Lần Lần 42 ... society Chapter 2: Study on IPv6 Chapter 3: IPv6 deployment methods on IPv4 ground Chapter 4: Implementing IPv6 at VNPT Lamdong Chapter 5: Experimental results Chapter 6: Conclusion and development... author decided to choose the topic: "Study on IPv6 and Deployment at VNPT Lam Dong" for the graduation thesis In this thesis, the author will focus mainly on the following issues: Chapter 1: Difficulties... Tiếng Việt Tiếng Anh) : Tên Tiếng Việt : Nghiên cứu IPv6 triển khai Viễn Thông Lâm Đồng Tên Tiếng Anh : Study on IPv6 and Deployment at VNPT Lam Dong Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu) Tìm