Kỹ thuật điều khiển lưu lượng mạng trên hệ thống mạng ip sử dụng công nghệ mpls

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VĂN TÂN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƢU LƢỢNG MẠNG TRÊN HỆ THỐNG IP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MPLS LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội, 6/2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VĂN TÂN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƢU LƢỢNG MẠNG TRÊN HỆ THỐNG IP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MPLS Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH VIỆT Hà Nội – 6/2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan nội dung trình bày luận văn tơi tự nghiên cứu tìm hiểu dựa tài liệu tơi trình bày theo ý hiểu thân hướng dẫn trực tiếp Thầy Nguyễn Đình Việt Các nội dung nghiên cứu, tìm hiểu kết thực nghiệm hồn tồn trung thực Luận văn tơi chưa cơng bố cơng trình Trong q trình thực luận văn tơi tham khảo đến tài liệu số tác giả, ghi rõ tên tài liệu, nguồn gốc tài liệu, tên tác giả liệt kê mục “TÀI LIỆU THAM KHẢO” cuối luận văn k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k Học viên Nguyễn Văn Tân LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn , trước hết xin chân thành cảm ơn thầy, giáo tận tình hướng dẫn, giảng dạy tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu Khoa Công Nghệ Thông Tin - Trường Đại học Công Nghệ - Đại học quốc gia Hà Nội Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đình Việt hướng dẫn tận tình, chu đáo giúp tơi hồn thành luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng để thực song với kiến thức, kinh nghiệm thân, chắn tránh khỏi thiếu sót chưa thấy Tơi mong nhận đóng góp thầy, cơ, bạn bè, đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Hà Nội, tháng năm 2018 Học viên k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k Nguyễn Văn Tân MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU Chƣơng 1: Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức 1.1 Tổng quan 1.2 Kiến trúc mạng MPLS 1.2.1 Miền MPLS (MPLS Domain) 1.2.2 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR-Label Switching Router) 1.2.3 FEC (Forwarding equivalence class) .3 1.2.4 Giao thức phân bố nhãn (LDP-Label Distribution Protocol) 1.2.5 Đường chuyển mạch nhãn (LSP-Label Switch Path) 1.2.6 Nhãn .5 1.2.7 Ngăn xếp nhãn .6 1.2.8 Cơ sở liệu nhãn (Label Information Base – LIB) .7 1.2.9 Bảng chuyển tiếp mạch nhãn (LFIB – Label Forwarding Information Base) .7 1.2.10 Hoán đổi nhãn (Label Swapping) 1.2.11 Mặt phẳng chuyển tiếp mặt phẳng điều khiển 1.2.12 Thuật toán chuyển tiếp nhãn (Label Forwarding Algorithm) 1.3 Phương thức hoạt động .8 1.3.1 Các thao tác nhãn 1.3.2 Hoạt động mạng MPLS .11 1.3.3 Chế độ hoạt động 12 1.4 Các ứng dụng MPLS 15 1.5 Tổng kết 16 Chƣơng 2: Kỹ thuật điều khiển lƣu lƣợng MPLS TE 17 2.1 Giới thiệu Traffic Engineering MPLS Traffic Engineering 17 2.1.1 Traffic Engineer gì? 17 2.1.2 Cơ Kỹ thuật lưu lượng MPLS 17 2.2 Hoạt động Kỹ thuật lưu lượng MPLS .17 2.2.1 Sự phân phối thông tin Traffic Engineering 17 2.2.2 Điều kiện với IGP 18 2.2.3 Mở rộng OSPF với Traffic Engineering 19 2.2.4 Flood IGP .19 2.2.5 Cơ chế định tuyến cost TE LSP 20 2.2.6 Thuộc tính link Traffic Engineering 20 2.2.7 Các thuộc tính MPLS TE tunnel 21 2.3 Cách tính tốn đường Traffic Engineering 22 2.3.1 Path setup option 22 2.3.2 Setup holding priority .22 2.3.3 PCALC – Path Calculation 23 2.3.4 Resource Reservation Protocol (RSVP – Giao thức dành trước tài nguyên) .23 2.4 Chuyển tiếp lưu lượng vào MPLS – TE tunnel 26 2.4.1 Static Routing .26 2.4.2 Policy – Base Routing 26 2.4.3 Autoroute announce 26 2.4.4 Forwarding adjacency 26 2.4.5 Class-based tunnel selection 26 2.5 Bảo vệ phục hồi 27 2.5.1 Path Protection .27 2.5.2 Fast Reroute (FRR) 27 2.6 Tổng kết 30 Chƣơng 3: Thiết lập thử nghiệm mạng MPLS-TE thiết bị mạng thật 31 3.1 Mục đích 31 3.2 Phương pháp thực 31 3.3 Mơ hình thực thể .31 3.3.1 So sánh hội tụ hệ thống mạng sử dụng MPLS-TE IP 31 3.3.2 Kết hợp QoS đảm bảo chất lượng dịch vụ cấp phát băng thông động 33 3.4 Môi trường thực nghiệm 37 Chƣơng 4: Kết luận 39 4.1 Vấn đề đặt 39 4.2 Ứng dụng MPLS-TE 39 4.3 Kết đạt .39 4.4 Đề xuất cải tiến .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng CEF Cisco Express Forwarding Chuyển tiếp với mục đích riêng biệt k k k k k k k k k k k k k k k k k k Cisco CR-LDP Constrained Routing-LDP Định tuyến cưỡng bức-LDP DLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết liệu EGP Edge Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương FR Frame Relay Chuyển tiếp khung IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức cổng nội IP Internet Protocol Giao thức Internet LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn LER Label Edge Router Router biên nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường ngắn QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RFC Request For Comment Bản yêu cầu ý kiến IETF TCP Transission Control Protocol TE Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng TTL Time To Live Thời gian sống UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ liệu VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k Giao thức điều khiển truyền dẫn k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k Router chuyển mạch nhãn k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Miền MPLS Hình 1.2: Upstream downstream LSR Hình 1.3: Vùng hoạt động LDP Hình 1.4: Giao thức LDP với giao thức khác Hình 1.5: Cấu trúc nhãn MPLS Hình 1.6: Ngăn xếp nhãn Hình 1.7: Kiến trúc nút MPLS Hình 1.8: Điều khiển độc lập Hình 1.9: Điều khiển theo yêu cầu .9 Hình 1.10: Các ánh xạ hỗ trợ vận chuyển 10 Hình 1.11: Hoạt động MPLS .11 Hình 1.12: Phân phối nhãn chế độ khung MPLS .13 Hình 1.13: Chuyển tiếp gói tin chế độ khung MPLS 13 Hình 1.14: Tiến trình truyền TTL IP sang nhãn 15 Hình 2.1: RSVP cho TE nhãn 24 Hình 2.2: Thuộc tính Session 24 Hình 2.3: Sự quảng bá RSVP PATH RESV 25 Hình 2.4: RSVP SE Style 25 Hình 2.5: Link Protection 28 Hình 2.6: Vận chuyển lưu lượng link protection chưa active 28 Hình 2.7: Vận chuyển lưu lượng link protection active .28 Hình 2.8: Node Protection .29 Hình 2.9: Node Protection Active 30 Hình 3.1: Mơ hình chi tiết cho cấu hình mơ MPLS TE .31 Hình 3.2: Mơ hình đo thời gian hội tụ MPLS-TE IP 32 Hình 3.3: Máy đo truyền lưu lượng vào hệ thống mạng .32 Hình 3.4: Bảng định tuyến để thấy Site qua Site định tuyến IP .32 Hình 3.5: Kết hội tụ mạng IP máy đo 33 Hình 3.6: Bảng định tuyến để thấy Site qua Site định tuyến MPLS-TE 33 Hình 3.7: Kết hội tụ mạng MPLS-TE máy đo 33 Hình 3.8: Mơ hình đo QoS cấp băng thơng động đảm bảo chất lượng dịch vụ .34 Hình 3.9: Bảng định tuyến thể đường VoIP Data qua MPLS-TE 34 Hình 3.10: Cấu hình QoS cấp băng thông động độ ưu tiên 34 Hình 3.11: Băng thơng luồng VoIP Data truyền vào mạng 35 Hình 3.12: Băng thông VoIP tăng lên VoIP cần lấy lại băng thơng .35 Hình 3.13: Băng thơng Data giảm xuống VoIP cần lấy lại băng thông 36 Hình 3.14: Độ rớt gói VoIP Data đường truyền nghẽn 36 Hình 3.15: Công ty SVTech 37 Hình 3.16: Phịng LAB thiết bị mạng 37 Hình 3.17: Khơng gian làm việc kỹ sư SVTech .38 LỜI MỞ ĐẦU Ngày hầu hết dịch vụ Viễn thông, Công nghệ Thông tin sử dụng hạ tầng mạng IP để truyền tải, đòi hỏi chất lượng dịch vụ truyền tải phải đảm bảo tốc độ nhanh, không bị gián đoạn dịch vụ Công nghệ IP công nghệ sử dụng rộng rãi hiệu từ mạng Internet đời, có hạn chế định, thí dụ: chưa thể đáp ứng đòi hỏi cao tốc độ chuyển mạch, khả hội tụ mạng thấp, công nghệ đời MPLS (Multiprotocol Label Switching), công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức với kỹ thuật điều khiển lưu lượng để đảm bảo tốc độ chuyển mạch nhanh, tối ưu đường lưu lượng mạng Với nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông, công nghệ thông tin lớn, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ, tối ưu lưu lượng mạng vấn đề lớn, đề cập xử lý xuyên suốt trình cung cấp dịch vụ cho người dùng Công nghệ MPLS với kỹ thuật điều khiển lưu lượng (MPLS – TE Traffic Engineering) đáp ứng nhu cầu tốc độ truyền tải cao, điều chỉnh lưu lượng mạng theo nhu cầu để tối ưu hệ thống mạng, đảm bảo độ hộ tụ dịch vụ để giảm thiểu gián đoạn thông tin nhỏ Đề tài phân tích giải pháp kỹ thuật MPLS – TE để giải vấn đề tối ưu tài nguyên mạng (bằng kỹ thuật điều khiển hướng lưu lượng), giảm thời gian gián đoạn thông tin nhỏ (bằng chế bảo vệ, chuyển mạch lưu lượng có cố mạng), đảm bảo chất lượng dịch vụ cho ứng dụng quan trọng (bằng việc kết hợp QoS MPLS – TE) Báo cáo tổ chức thành chương với nội dung sau:  Chương 1: Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức: Giới thiệu khái niệm bản, thành phần kiến trúc, chế hoạt động công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS  Chương 2: Kỹ thuật điều khiển lưu lượng MPLS-TE  Chương 3: Thiết lập thử nghiệm mạng MPLS-TE thiết bị mạng thật: Thực cấu hình thử nghiệm tình MPLS-TE thiết bị mạng thật  Chương 4: Kết luận Hình 2.5: Link Protection Trong link protection, backup tunnel gọi next-hop (NHOP) bypass tunnel điểm bắt đầu Point of Repair (PLR) PLR hình R1 Backup tunnel ln kết nối đến next hop router R2 hay cịn gọi Merge Point (MP) Backup tunnel explicit path RSVP truyền tín hiệu Hình 2.6: Vận chuyển lưu lượng link protection chưa active Hình 2.7: Vận chuyển lưu lượng link protection active 28 PLR sử dụng backup tunnel để mang TE LSP tạm thời mà link bị lỗi hay down nên PLR gửi PathErr đến head end Khi head end protected tunnel nhận tính tốn path cho tunnel Khi hồn tất báo hiệu LSP tunnel tái định tuyến backup tunnel khơng sử dụng Khi link bị lỗi PLR gửi gói PATH tunnel bị lỗi qua backup tunnel để đảm bảo khơng có sai lệch Nhược điểm link protection NHOP tunnel bảo vệ link nên lượng traffic qua backup tunnel khơng đáp ứng gây nghẽn Vì dùng backup tạm thời mà Nếu việc tái định tuyến protected TE LSP khơng có kết head end khơng tìm path phù hợp Ví dụ điển hình TE tunnel có explicit path khơng có dynamic Để giải vấn đề ta cấu hình dynamic path option với số cao explicit path Như protected link xảy lỗi, head end sử dụng dynamic path option tái định tuyến tunnel Để cấu hình backup tunnel ta sử dụng câu lệnh sau protected link mpls traffic-eng backup-path Ta cấu hình explicit path từ PLR đến next hop router Tại head end protected tunnel ta qui định cho sử dụng backup link xảy lỗi với câu lệnh tunnel mpls traffic-eng fast-reroute Trafic thông thường không sử dụng backup tunnel khơng nên có cấu hình autoroute announce 2.5.2.2 FRR-node Protection Với node protection ta không bảo vệ link mà router Nó hoạt động dựa next next hop backup tunnel Một NNHOP backup tunnel tunnel đến next hop router PLR đến router phía sau protected router Ta dùng câu lệnh tunnel mpsl traffic-eng fast-reeroute node-protect head end TE tunnel, set flag 0x10 Session attribute PATH để chứng tỏ muốn node protection Hình 2.8: Node Protection 29 Hai vấn đề làm node protection có chút phức tạp.Vấn đề thứ packet khơng cịn đến NHOP LSR mà NNHOP LSR.Như PLR phải biết nhãn để sử dụng cho NNHOP backup tunnel để packet đến NNHOP có nhãn giống backup tunnel chưa sử dụng Để giải việc này, nhãn quảng bá label subobject trường RRO RESV từ NNHOP đến PLR Khi gói tin vào PLR từ LSP tái định tuyến, PLR chuyển nhãn vừa đến đưa nhãn vào NNHOP backup tunnel Vấn đề thứ hai backup tunnel phải tránh router biết tình trạng tái định tuyến ERO PATH giữ địa router bảo vệ, không qua PLR gửi gói PATH vào NNHOP tunnel để đảm bảo việc hoạt động bình thường Hình 2.9: Node Protection Active 2.6 Tổng kết Chương nêu tính năng, giao thức, chế hoạt động MPLS – TE: - - Điều khiển lưu lượng: Sử dụng tunnel để điều chỉnh, cân tải lưu lượng đường truyền mạng, đảm bảo tận dụng tài nguyên mạng với hiệu suất cao, tránh trường hợp nghẽn đường truyền làm ảnh hưởng dịch vụ Chọn đường chất lượng tốt nhất: Tính tốn thuộc tính vật lý đường truyền (delay, jiter, ) để chọn đường tốt Khả hội tụ cao: Có chế dự phịng tốt, đảm bảo hội tụ nhanh có vấn đề xảy đường truyền, giúp cho không bị gián đoạn dịch vụ trình truyền lưu lượng 30 Chƣơng 3: Thiết lập thử nghiệm mạng MPLS-TE thiết bị mạng thật 3.1 Mục đích Demo MPLS TE hệ thống mạng thật: - So sánh hội tụ hệ thống mạng sử dụng MPLS-TE IP - Kết hợp QoS cấp phát băng thông động 3.2 Phƣơng pháp thực - Xây dựng sơ đồ kết nối nút router mạng - Cấu hình MPLS TE cho router miền MPLS - Sử dụng máy đo truyền lưu lượng để kiểm nghiệm mô 3.3 Mô hình thực thể Lo0 10.2.255.1 Lo0 10.2.255.11 P03 P01 10.10.1.0/30 Lo0 10.10.255.1 PE01 Ge-1/0/1 ae1 ae0 Ge-0/2/9 ae1 xe-0/3/0 ae0 10.10.3.0/30 Lo0 10.10.255.2 PE02 xe-0/1/0 Ge-1/0/2 xe-0/0/0 Ge-1/0/3 ge-0/3/9 10.10.10.2 10.10.2.0/30 ae0 ae4 Ge-0/1/9 10.10.4.0/30 ae1 10.10.20.2 ae0 xe-2/0/3 Site P02 P04 Lo0 10.2.255.12 Site Lo0 10.2.255.2 Hình 3.1: Mơ hình chi tiết cho cấu hình mơ MPLS TE - Miền MPLS bao gồm nút mạng: o Edge LSR: PE01 PE02, dòng thiết bị Juniper ACX2100 o LSR Core: P01, P02, P03 P04, dòng thiết bị Juniper MX480 MX104 o Site Site máy đo để truyền lưu lượng IXA 3.3.1 So sánh hội tụ hệ thống mạng sử dụng MPLS-TE IP 31 So sánh hội tụ hệ thống mạng sử dụng MPLS-TE IP Hướng Hướng dự phịng X Lo0 10.2.255.1 Lo0 10.2.255.11 Đánh down port vật lý P03 P01 ae0 Ge-0/2/9 10.10.1.0/30 Lo0 10.10.255.1 PE01 Ge-1/0/1 X ae1 ae1 xe-0/3/0 ae0 10.10.3.0/30 Lo0 10.10.255.2 PE02 xe-0/1/0 Ge-1/0/2 10.10.10.2 ge-0/3/9 xe-0/0/0 Ge-1/0/3 10.10.2.0/30 ae0 10.10.4.0/30 ae1 10.10.20.2 Ge-0/1/9 ae4 Site ae0 P02 xe-2/0/3 P04 Lo0 10.2.255.12 Site Lo0 10.2.255.2 Thực truyền lưu lượng từ Site đến Site 2, sau thực đánh down kết nối đường truyền kiểm tra tính hội tụ: - T1: Đường truyển sử dụng IP - T2: Đường truyền sử dụng MPLS-TE Hình 3.2: Mơ hình đo thời gian hội tụ MPLS-TE IP Cách thực hiện: - Truyền lưu lượng 1000 packets/s từ Site đến Site 2, sau đánh down kết nối từ PE01 đến P01 Hình 3.3: Máy đo truyền lưu lượng vào hệ thống mạng - Trên máy đo IXA cho thấy kết rớt gói để xác định thời gian hội tụ, ví dụ: Rớt 100 packets thời gian hội tụ 100 ms Kết đo trường hợp: - Trường hợp 1: Đường truyền sử dụng IP thuần, mạng không chạy MPLS-TE: o Show route Site trước thực học qua OSPF (IP thuần): Hình 3.4: Bảng định tuyến để thấy Site qua Site định tuyến IP 32 o Rớt 1033 packets -> mạng hội tụ 1033 ms: Hình 3.5: Kết hội tụ mạng IP máy đo - Trường hợp 2: Đường truyền sử dụng MPLS-TE: o Show route Site trước thực học qua LSP MPLS-TE: Hình 3.6: Bảng định tuyến để thấy Site qua Site định tuyến MPLS-TE o Rớt 353 packets -> mạng hội tụ 352 ms: Hình 3.7: Kết hội tụ mạng MPLS-TE máy đo Kết luận: Mạng sử sụng MPLS-TE có thời gian hội tụ (khơi phục dịch vụ) có cố mạng nhanh nhiều lần so với mạng chạy IP (353 ms so với 1033 ms) 3.3.2 Kết hợp QoS đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cấp phát băng thông động 33 Kết hợp QoS cấp phát băng thông động đảm bảo chất lượng dịch vụ Hướng Data Hướng VoIP Lo0 10.2.255.1 Lo0 10.2.255.11 172.16.100.2 VoIP Ge-0/1/2 10.10.1.0/30 ae1 ae0 Ge-0/2/5 Lo0 10.10.255.1 PE01 172.16.101.2 P03 P01 ae1 xe-0/3/0 ae0 10.10.3.0/30 Lo0 10.10.255.2 PE02 xe-0/1/0 Ge-0/1/1 xe-0/0/0 Ge-1/0/3 Server VoIP Xe-0/3/0.101 Xe-0/3/0.201 172.16.201.2 10.10.2.0/30 ae0 ae1 ae4 Ge-0/1/9 10.10.4.0/30 172.16.201.2 ae0 xe-2/0/3 Data P02 P04 Lo0 10.2.255.12 Server Data Lo0 10.2.255.2 Đường truyền từ PE01 đến PE02 có băng thơng 1Gb: Cấp cho tunnel phục vụ VoIP 500Mb, QoS High tunnel phục vụ Data 500Mb, QoS low - T1: VoIP dùng 100Mb, dư 400Mb, Data dùng 800Mb, thiếu 300Mb, VoIP dư sử dụng cho Data - T2: VoIP cần sử dụng lên 400Mb, VoIP sử dụng lên 400Mb, Data lại 600Mb cấp (đo thời gian VoIP lấy lại BW cho mượn) - T3: VoIP sử dụng 400Mb, Data sử dụng 800Mb, lúc đường truyền nghẽn -> VoIP ưu tiên khơng bị drop, Data bị drop Hình 3.8: Mơ hình đo QoS cấp băng thơng động đảm bảo chất lượng dịch vụ Cách thực hiện: - Thiết lập kết nối từ site VoIP Data đến server qua LSP VoIP Data: Hình 3.9: Bảng định tuyến thể đường VoIP Data qua MPLS-TE - Cấu hình QoS cho VoIP 500Mb, Data 500Mb: Hình 3.10: Cấu hình QoS cấp băng thơng động độ ưu tiên 34 - Trên máy đo IXA thực truyền lưu lượng từ site VoIP, Data đến server VoIP Data Kết đo trƣờng hợp: - Trƣờng hợp 1: Lưu lượng VoIP 100Mb (interface ge-0/1/2), Data 700Mb (interface ge-0/1/1),: Hình 3.11: Băng thơng luồng VoIP Data truyền vào mạng  Khi VoIP khơng sử dụng hết 500Mb cấp Data mượn để sử dụng - Trƣờng hợp 2: Data truyền 800Mb VoIP cần truyền 400Mb: o Voip lấy lại băng thơng cho mƣợn Hình 3.12: Băng thông VoIP tăng lên VoIP cần lấy lại băng thông 35  VoIP lấy lại băng thông cho mượn truyền lên 400Mb Hình 3.13: Băng thơng Data giảm xuống VoIP cần lấy lại băng thông  Data lúc phải trả lại băng thông mượn lại 600Mb để truyền o Data truyền 800Mb VoIP truyền 400Mb, trƣờng hợp đƣờng truyền bị nghẽn: Hình 3.14: Độ rớt gói VoIP Data đường truyền nghẽn  VoIP đảm bảo băng thơng khơng bị rớt gói, Data bị rớt gói nhiều khơng đủ băng thơng cung cấp  Lúc VoIP lấy lại băng thông cho mượn để truyền từ 100Mb lên 400Mb bị rớt gói tin 36 Kết luận: Khi áp dụng QoS băng thơng cấp phát động, tunnel sử dụng băng thông tunnel khác chưa sử dụng tunnel khác cần sử dụng lấy lại - Trong nghẽn đường truyền lưu lượng vượt q băng thơng cho phép bị rớt gói, dịch vụ lưu lượng ngưỡng cho phép đảm bảo dịch vụ 3.4 Mơi trƣờng thực nghiệm - Các thiết bị dùng để thực nghiệm thuộc Công ty SVTech, công ty chuyên cung cấp thiết bị mạng server cho nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lớn Việt Nam (Viettel, FPT, MobilePhone, VinaPhone, CMC, ) Hình 3.15: Cơng ty SVTech Hình 3.16: Phịng LAB thiết bị mạng 37 Hình 3.17: Khơng gian làm việc kỹ sư SVTech 38 Chƣơng 4: Kết luận 4.1 Vấn đề đặt 4.1.1 Tối ƣu hiệu suất sử dụng tài nguyên mạng Việc sử dụng IGP mạng xảy tượng chia tải không kết nối mạng, có kết nối bị nghẽn băng thông kết nối khác có hiệu suất sử dụng thấp 4.1.2 Đảm bảo chất lƣợng đƣờng truyền - Dịch vụ truyền đường truyền có chất lượng dịch vụ tốt (delay, jiter, thấp, băng thông đảm bảo) - Khi xảy cố đường truyền khơng bị gián đoạn dịch vụ 4.2 Ứng dụng MPLS-TE 4.2.1 Điều khiển lƣu lƣợng - Sử dụng tunnel để điều chỉnh, cân tải lưu lượng đường truyền mạng, đảm bảo tận dụng tài nguyên mạng với hiệu suất cao, tránh trường hợp nghẽn đường truyền làm ảnh hưởng dịch vụ - MPLS - TE hỗ trợ điều khiển loại lưu lượng khác tuyến đường khác hệ thống mạng, ứng dụng để lái loại dịch vụ quan trọng VoIP qua đường truyền có chất lượng tốt nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ 4.2.2 Chọn đƣờng chất lƣợng tốt đảm bảo chất lƣợng dịch vụ - Tính tốn thuộc tính vật lý đường truyền (delay, jiter, ) để chọn đường tốt - Kết hợp QoS đảm bảo chất lượng dịch vụ quan trọng xảy nghẽn đường truyền 4.2.3 Khả hội tụ cao - Có chế dự phịng tốt, đảm bảo hội tụ nhanh có vấn đề xảy đường truyền, giúp cho không bị gián đoạn dịch vụ trình truyền lưu lượng 4.3 Kết đạt đƣợc Chứng minh thử nghiệm thiết bị thật vấn đề: Mạng sử dụng MPLS-TE có thời gian hội tụ đưa mạng trạng thái ổn định nhanh nhiều lần so với mạng sử dụng IP (MPLS-TE hội tụ 353ms so với IP 1033ms) - Điều khiển lưu lượng theo đường mong muốn để tối ưu sử dụng tài nguyên mạng - Kết hợp QoS đảm bảo chất lượng dịch vụ cấp phát băng thông động để sử dụng hiệu băng thông đường truyền 4.4 Đề xuất cải tiến 4.4.1 Giám sát lƣu lƣợng tunnel dành riêng cho dịch vụ, khách hàng - Cách thực hiện: 39 - - Sử dụng công cụ giám sát áp dụng giao thức SNMP (Simple Network Management Protocol) để lấy thông tin lưu lượng tunnel dựa vào giá trị OID Vẽ biểu đồ theo dõi lưu lượng theo thời gian thực (theo chu kỳ khoảng phút) Ví dụ sử dụng SNMP để giám sát lưu lượng tunnel thiết bị Cisco: OID: target 1.3.6.1.2.1.31.1.1.1.6.65 { bits 64; table ifInOctets_3299; id 4486051; speed 9000000000000; descr "tunnel-te1 - 65 (IGW01_TO_PECD-HLC-01)"; }; target 1.3.6.1.2.1.31.1.1.1.10.65 { bits 64; table ifOutOctets_3299; id 4486051; speed 9000000000000; descr "tunnel-te1 - 65 (IGW01_TO_PECD-HLC-01)"; }; Biểu đồ giám sát lưu lượng: Hình 4.1: Biểu đồ giám sát băng thơng interface tunnel Lợi ích: - Kết hợp với giám sát lưu lượng kết nối vật lý mạng để linh hoạt việc điều chỉnh đường đi, tối ưu hiệu suất dử dụng tài nguyên mạng 40 Dựa vào kết giám sát lưu lượng tunnel chạy kết nối để tính tốn băng thơng hướng dự phịng cần phải dự trữ để đảm bảo dịch vụ trường hợp cố lỗi kết nối - Theo dõi băng thông tunnel để phát sớm cố ảnh hưởng dịch vụ có tượng tụt giảm băng thơng bất thường 4.4.2 Kết hợp QoS đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cấp phát băng thông động Cách thực hiện: - Đánh dấu giá trị QoS cho tunnel dịch vụ - Cấu hình QoS với độ ưu tiên băng thông tương ứng cho tunnel dịch vụ khác nhau, đảm bảo dịch vụ quan trọng ưu tiên cao - Chuyển tiếp lưu lượng tương ứng dịch vụ vào tunnel - Lợi ích: - - Tối ưu việc sử dụng tài nguyên băng thông đường truyền: Trong trường hợp tunnel không sử dụng hết băng thơng ưu tiên tunnel khác mượn để sử dụng, tunnel cần sử dụng trả lại băng thông tunnel khác mượn Đảm bảo chất lượng cho dịch vụ quan trọng có độ ưu tiên cao: Trong trường hợp băng thơng đường truyền bị nghẽn dịch vụ có QoS cao đảm bảo băng thông 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Công Hùng (2009), Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, Nhà xuất Thông Tin Truyền Thông https://vi.wikipedia.org/ Tiếng Anh Luc De Ghein (2007), MPLS Fundamentals, Cisco Press 800 East 96th Street Indianapolis Traffic Engineering with MPLS, By Eric Osborne CCIE #4122, Ajay Simha CCIE #2970 Cisco Systems Learning (2006), Implementing Cisco MPLS, Cisco Systems 42 ... NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VĂN TÂN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƢU LƢỢNG MẠNG TRÊN HỆ THỐNG IP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MPLS Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số:... người dùng Công nghệ MPLS với kỹ thuật điều khiển lưu lượng (MPLS – TE Traffic Engineering) đáp ứng nhu cầu tốc độ truyền tải cao, điều chỉnh lưu lượng mạng theo nhu cầu để tối ưu hệ thống mạng, đảm... tụ mạng thấp, công nghệ đời MPLS (Multiprotocol Label Switching), công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức với kỹ thuật điều khiển lưu lượng để đảm bảo tốc độ chuyển mạch nhanh, tối ưu đường lưu