Kỹ thuật lưu lượng và cung cấp qos trong MPLS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN DUY NHẬT VIỄN KỸ THUẬT LƯU LƯNG VÀ CUNG CẤP QoS TRONG MPLS Chuyên ngành Mã số ngành : Kỹ thuật Vô tuyến - Điện tử : 02.07.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ Tp Hồ Chí Minh, tháng 5, năm 2003 Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -!"# - Cộng hoà Xã hội Chủ nghóa Việt Nam Độc lập - tự - hạnh phúc -!"# - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ Họ Tên học viên: Ngày, tháng, năm sinh: Chuyên ngành: I TÊN ĐỀ TÀI: NGUYỄN DUY NHẬT VIỄN 17-08-1974 ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Phái: Nam Nơi sinh: Tp Đà nẵng Mã số: 1011148 KỸ THUẬT LƯU LƯNG VÀ CUNG CẤP QoS TRONG MPLS II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: III NGÀY GIAO NHIỆM VU: 15-11-2002 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15-05-2003 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS PHẠM HỒNG LIÊN VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: PGS TS NGUYỄN KIM SÁCH VII HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: ThS CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT CÁN BỘ NHẬN XÉT TS Phạm Hồng Liên PGS TS Nguyễn Kim Sách Th.S Nội dụng đề cương luận văn thạc sỹ Hội đồng Chuyên ngành thông qua Ngày tháng năm 2003 TRƯỞNG PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CHỦ NHIỆM NGÀNH Lời cảm ơn Tôi xin cảm ơn hướng dẫn tận tình Cô giáo hướng dẫn: TS Phạm Hồng Liên, xin cảm ơn dạy dỗ nhiệt tình thầy cô giáo thuộc môn Điện tử Viễn thông khoa Điện - Điện tử, trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh, xin cảm ơn giúp đỡ đồng nghiệp môn Điện tử Viễn thông khoa Công nghệ Thông tin - Điện tử Viễn thông, trường Đại học Kỹ thuật Đại học Đà nẵng cuối xin cảm ơn bạn bè người thân hổ trợ cho nhiều khoảng thời gian thực luận án TÓM TẮT Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multi Protocol Label Switching) IETF (Internet Engineering Task Force) đề xuất khoảng thập niên 90 chứng tỏ ưu điểm mặt đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin mà giải pháp mô hình chồng phủ đáp ứng Tuy nhiên, kỹ thuật lưu lượng cụ thể việc cung cấp chất lượng dịch vụ QoS MPLS chưa khai thác hết thách thức lớn nhà điều hành mạng, kỹ sư lưu lượng, nhà phân tích, đánh giá nhà nghiên cứu viễn thông nói chung Đề tài nghiên cứu kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức, khía cạnh kỹ thuật lưu lượng nhằm nâng cao khả cung cấp QoS cho MPLS sở bảo vệ khôi phục đường dẫn, định tuyến chất lượng dịch vụ (QoS routing) dịch vụ phân biệt (Differential Service) MPLS Luận văn chia thành chương với nội dung sau: Chương 1: Đặt vấn đề tình hình Trình bày xu hướng phát triển vấn đề Internet nay, nguyên nhân đời MPLS Chương 2: Kỹ thuật lưu lượng Internet Cùng với chương 1, chương giới thiệu số kỹ thuật đề xuất để áp dụng Internet đương đại, mô hình đa dịch vụ, hỗ trợ QoS lớp IP, lớp tuyến liệu lớp vật lý thấy khó khăn việc cung cấp QoS cho mạng Internet Chương 3: chuyển mạch nhãn đa giao thức Trình bày khái niệm tổng quan MPLS, chế kỹ thuật lưu lượng cho MPLS làm bậc ưu điểm tiềm tàng MPLS so với vấn đề đề cập chương trước Chương 4: Các yêu cầu kỹ thuật lưu lượng MPLS Giới thiệu khái quát kỹ thuật lưu lượng, yêu cầu kỹ thuật lưu lượng MPLS giới hạn chế IGP Các toán tăng cường khả kỹ thuật lưu lượng qua MPLS, thuộc tính đặc trưng trung kế lưu lượng, thuộc tính tài nguyên định tuyến sở ràng buộc Chương 5: Bảo vệ khôi phục đường dẫn MPLS Bảo vệ khôi phục đường dẫn MPLS khía cạnh nhằm nâng cao khả cung cấp QoS, chương nêu khái niệm sở việc bảo vệ khôi phục đường dẫn, chế toàn cục Makam, chế cục Shortest Dynamic, Simple Dynamic, Simple Static chế đảo Chương 6: Định tuyến chất lượng dịch vụ Định tuyến chất lượng dịch vụ (QoS Routing) phạm trù định tuyến sở ràng buộc, chương giới thiệu thông tin chọn đường giải thuật, đề xuất xây dựng chế định tuyến chất lượng dịch vụ dựa việc mở rộng giao thức OSPF version Chương 7: MPLS DiffServ Trình bày nội dung dịch vụ phân biệt, miền dịch vụ phân biệt, dạng hành vi chặng, router MPLS DiffServ, hoạt động đo lường, phân lớp, mã điểm dịch vụ phân biệt, sử dụng nhãn MPLS DiffServ cho mã điểm dịch vụ phân biệt router chuyển mạch nhãn, tập hợp trình tự đường dẫn chuyển mạch nhãn Chương 8: Thiết kế thực hiện, mô đánh giá Giới thiệu kiến trúc node MPLS, hàm API việc xây dựng mạng MPLS trình mô Network Simulator Version 2.11b9 thực mô với kịch định tuyến tường minh, định tuyến sở ràng buộc, khôi phục bảo vệ đường dẫn, định tuyến QoS DiffServ Chương 9: Kết luận hướng phát triển đề tài Trong khoảng thời gian có hạn, với mảng lớn kiến thức kế thừa cao, khó khăng vấn đề thực tế mô nên đề tài không khỏi tồn nhiều thiếu sót Mong quý thầy cô giáo, anh chị bạn góp ý đề hoàn thiện thêm mặt nội dung Thành phố HCM, tháng năm 2003 NGƯỜI THỰC HIỆN Nguyễn Duy Nhật Viễn MỤC LỤC CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ TÌNH HÌNH HIỆN NAY 1.1 XU HƯỚNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ CỦA SỰ PHÁT TRIỂN INTERNET: 1.1.1 Khái niệm chung Internet: 1.1.2 Các xu hướng vấn đề phát triển Internet Backbone: 1.2 CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MULTI PROTOCOL LABEL SWITCHING: MPLS) CHƯƠNG KỸ THUẬT LƯU LƯNG TRONG INTERNET 2.1 GIỚI THIỆU: 2.2 GIAO THỨC INTERNET: 2.2.1 Các mô hình mạng đa dịch vụ: 2.2.2 Hỗ trợ QoS lớp maïng IP: 12 2.2.3 Hỗ trợ QoS cho dịch vụ IP lớp tuyến liệu: 15 2.2.4 Hỗ trợ QoS cho dịch vụ lớp vật lý: 20 2.3 KẾT LUẬN 22 CHƯƠNG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 23 3.1 TỔNG QUAN VEÀ MPLS 23 3.2 CÁC KHÁI NIỆM CHÍNH TRONG MPLS: .24 3.2.1 Các thành phần chế LDP: .25 3.2.2 Chọn đường 37 3.2.3 Các kiểu phân bố nhãn 37 3.2.4 Các kiểu điều khiển LSP 38 3.3 CÁC CƠ CHẾ KỸ THUẬT LƯU LƯNG CỦA MPLS: 42 3.3.1 TE-RSVP 43 3.3.2 CR-LDP .44 3.3.3 So sánh hai kỹ thuật lưu lượng sử dụng MPLS 45 3.3.4 Thiết lập trì CR-LDP 46 3.3.5 Thiết lập CR-LSP để hỗ trợ ứng dụng nhạy cảm suy hao .48 3.3.6 Thiết lập CR-LSR để hỗ trợ ứng dụng không nhạy với suy hao .48 3.4 KẾT LUAÄN 48 CHƯƠNG CÁC YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT LƯU LƯNG QUA MPLS 49 4.1 TỔNG QUAN 49 4.2 KỸ THUẬT LƯU LƯNG: 49 4.2.1 Caùc đối tượng thi hành kỹ thuật lưu lượng: .49 4.2.2 Điều khiển lưu lượng tài nguyên: .51 4.2.3 Giới hạn chế IGP 51 4.3 MPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯNG 52 4.3.1 Đồ thị MPLS thuyết phục 53 4.3.2 Bài toán Kỹ thuật Lưu lượng qua MPLS 53 4.4 TĂNG CƯỜNG CÁC KHẢ NĂNG CHO KỸ THUẬT LƯU LƯNG QUA MPLS .54 4.5 NHỮNG THUỘC TÍNH VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA TRUNG KẾ LƯU LƯNG.54 4.5.1 Trung kế lưu lượng hai hướng 55 4.5.2 Caùc hoạt động trung kế lưu lượng 56 4.5.3 Theo dõi tính toán thực 56 4.5.4 Các thuộc tính Kỹ thuật Lưu lượng trung kế lưu lượng 56 4.5.5 Thuộc tính tham số lưu lượng 57 4.5.6 Thuộc tính chọn lọc quản lý đường dẫn chung 57 4.5.7 Thuộc tính ưu tiên 61 4.5.8 Thuoäc tính chiếm trước .61 4.5.9 Thuộc tính đàn hồi 62 4.5.10 Thuộc tính sách 63 4.6 THUỘC TÍNH TÀI NGUYÊN 63 4.6.1 Boä nhân cấp phát cực đại 63 4.6.2 Thuộc tính lớp tài nguyeân 64 4.7 ĐỊNH TUYẾN CƠ SỞ RÀNG BUỘC 65 4.7.1 Đặc tính định tuyến sở ràng buộc .66 4.7.2 Các lưu ý thi hành 66 4.8 KẾT LUẬN 67 CHƯƠNG BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC ĐƯỜNG DẪN TRONG MPLS 68 5.1 TOÅNG QUAN: 68 5.2 CHU KỲ KHÔI PHỤC 69 5.2.1 Mô hình khôi phục MPLS 69 5.2.2 Mô hình chu kỳ MPLS đảo .70 5.2.3 Mô hình chu kỳ tái định tuyến ñoäng: 71 5.3 NỀN TẢNG KHÔI PHỤC MPLS CƠ SỞ 72 5.3.1 Cấu hình khôi phục: 72 5.3.2 Bắt đầu thiết lập đường dẫn 73 5.3.3 Bắt đầu phân bố tài nguyên: 73 5.3.4 Phạm vi khôi phục: 74 5.3.5 Phát loãi 75 5.3.6 Thông báo cố .76 5.3.7 Hoạt động chuyển đổi qua .76 5.3.8 Hoạt động chuyển đổi lại 76 5.4 CÁC CƠ CHẾ BẢO VỆ VÀ KHÔI PHỤC ĐƯỜNG DẪN TRONG MPLS .76 5.4.1 Cơ chế toàn cục 77 5.4.2 Cơ chế cục Shortest-Dynamic 78 5.4.3 Cơ chế cục Simple-Dynamic 78 5.4.5 Cô chế cục Simple-Static 79 5.4.6 Cơ chế đảo .79 5.5 KẾT LUẬN 79 CHƯƠNG ĐỊNH TUYẾN CHẤT LƯNG DỊCH VỤ .80 6.1 TỔNG QUAN 80 6.2 ĐỊNH TUYẾN QOS 81 6.3 THOÂNG TIN CHỌN ĐƯỜNG VÀ CÁC GIẢI THUẬT 82 6.3.1 Các phép đo 82 6.3.2 Sự công bố thông tin trạng thái tuyến 83 6.3.3 Chọn đường dẫn .84 6.4 MỞ RỘNG GIAO THỨC OSPF 86 6.4.1 Các khả tuỳ choïn QoS 86 6.4.2 Mã hoá tài nguyên TOS mở rộng 87 6.4.4 Các định dạng gói: 90 6.5 THỰC HIỆN CÁC MỞ RỘNG QOS CUÛA OSPF 90 6.5.1 Đối tượng phạm vi thiết kế 90 6.5.2 Kiến trúc 91 6.6 KẾT LUẬN 92 CHƯƠNG MPLS VAØ DIFFSERV 93 7.1 NỘI DUNG CỦA DIFFSERV .93 7.2 MIỀN DỊCH VỤ PHÂN BIEÄT: 93 7.3 CÁC DẠNG CỦA CÁC HÀNH VI TỪNG CHẶNG 94 7.4 CÁC ROUTER MPLS VÀ DIFFSERV 96 7.5 PHAÂN LỚP VÀ KIỂM TRA LƯU LƯNG 96 7.5.1 Các phân lớp DS 96 7.5.2 Tập hợp hành vi, tập hợp trình tự LSP 97 7.6 CÁC HOẠT ĐỘNG PHÂN LỚP 99 7.7 CÁC HOẠT ĐỘNG ĐO LƯỜNG 99 7.8 MÃ ĐIỂM DS 100 7.8.1 Các mã điểm ấn định 101 7.8.2 Các mã điểm cho chuyển tiếp đảm bảo 102 7.9 CÁC DSCP VÀ LSR SỬ DỤNG CÁC NHÃN MPLS 102 7.10 TẬP HP TRÌNH TỰ VÀ CÁC LSP MPLS 102 7.10.1 Caùc LSP EXP suy PSC 103 7.10.2 Các LSP nhãn suy PSC 103 7.10.3 Dự trữ băng thông cho E-LSP L-LSP .103 7.11 KẾT LUẬN .103 CHƯƠNG THIẾT KẾ, THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 104 8.1 GIỚI THIỆU .104 8.1.1 Kiến trúc node MPLS 104 8.1.2 Các hàm API cho LPD CR-LDP 106 8.1.4 Xây dựng maïng MPLS .106 8.2 KIẾN TRÚC CỦA TRÌNH MÔ PHỎNG MẠNG MPLS 107 8.2.1 Lónh vực hoạt động cuả trình mô mạng MPLS .107 8.2.2 Khái niệm mô hình hỗ trợ QoS .108 8.3 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN CỦA TRÌNH MÔ PHỎNG MẠNG MPLS 109 8.3.1 Xử lý lưu lượng thời gian thực MPLS 109 8.3.2 Dự trữ tài nguyên 109 8.3.3 Phân lớp 110 8.4 MÔ PHỎNG 110 8.4.1 Kịch 1: Định tuyến tường minh MPLS .110 8.4.2 Kịch 2: Định tuyến sở ràng buộc 112 8.4.3 Kịch 3: Định truyến tường minh với yêu cầu băng thông vượt băng thông sẵn có tuyến 113 8.4.4 Kịch 4: Định tuyến sở ràng buộc với băng thông yêu cầu vượt băng thông sẵn có tuyến 115 8.4.5 Kịch 5: Định tuyến sở ràng buộc với quyền ưu tiên chiếm trước (preemption) 116 8.4.6 Kịch 6: Định tuyến sở ràng buộc với quyền ưu tiên chiếm trước (preemption) với độ ưu tiên khaùc 118 8.4.7 Kịch 7: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến drop 120 8.4.8 Kịch 8: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến L3 data control 122 8.4.9 Kịch 9: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến L3 control driven 123 8.4.10 Kịch 10: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyeán SimpleDynamic 124 8.4.11 Kịch 11: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến Haskin.125 8.4.12 Kịch 12: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến Makam.126 8.4.13 Kịch 13: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến ShortestDynamic 128 8.4.14 Kịch 14: Định tuyến QoS .130 8.4.15 Kịch 15: Định tuyến QoS với băng thông yêu cầu băng thông lớn 131 8.4.16 Kịch 16: Diffserv 132 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 136 THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT AF Assured Forwarding Chuyển tiếp đảm bảo AR Access Router Router truy cập AS BA BGP BR CBQ Autonomous System Hệ thống tự trị Behavioral Aggregate Border Gatewate Protocol Border Router Clas Based Queueing Tập hợp hành vi Cung cấp lớp khác đảm bảo chuyển tiếp cho gói IP nhận từ user Có lớp AF định nghĩa lớp có giá trị ưu tiên rơi Là miền định tuyến có chung quyền quản lý thích hợp với sách định tuyến nội Một hệ thống tự trị AS tham gia vào nhiều giao thức định tuyến bên miền giao tiếp với AS khác qua giao thức định tuyến miền chung Tập hợp gói có chung đặc trưng, định danh đáp ứng mạng Giao thức cổng biên Router biên Hàng đợi sở lớp CBR, CR Constraint Based Routing Định tuyến sở ràng buột Định tuyến sở ràng buột node tự động tính tốn đường tường minh cho trung kế lưu lượng từ node nguồn Trong trường hợp này, trung kế lưu lượng đặc trưng đường dẫn chuyển mạch nhãn mà thoả yêu cầu biểu thị thuộc tính trung kế, chịu ràng buột tài ngun sẵn có, sách quản lý, thông tin trạng thái topo CBS Committed Burst Size Kích thước cụm uỷ thác Kích thước cụm tối đa cho phép tốc độ liệu uỷ thác CDR Khi bucket CBS đầy tràn vào bucket EBS CDR Committed Data Rate Tốc độ liệu uỷ thác Tốc độ mà miền MPLS uỷ thác cho CRLSP Nó xác định với tham số tốc độ liệu uỷ thác (CDR) kích thước cụm uỷ thác (CBS) Classical IP Core Router Constraint Based Routing Label Distribution Protocol IP kinh điển Router trung tâm DD Diffirentiated+B13 Service Domain Miền dịch vụ phân biệt DF Default Forwarding Chuyển tiếp mặc định CLIP CR CR-LDP Giao thức phân bố nhãn định tuyến sở ràng buột Trang 137 Bao gồm tập liên tục node đồng ý hay bất đồng dịch vụ phân biệt tập hợp chung sách cung cấp dịch vụ Miền MPLS DS khơng có đáp ứng đặc biệt gói Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS 8.4.8.3 Kết quả: Không có đường dẫn thay thế, bảo vệ khôi phục lại đường dẫn sau tuyến đáp ứng yêu cầu lưu lượng Số gói nhận được: 308 Số gói thứ tự: Giãn đồ thời gian hình 8-17, với trục x thời gian trục y băng thông 8.4.8.4 Nhận xét: Chỉ có khôi phục đường dẫn mà không sử dụng đường dẫn thay 8.4.9 Kịch 9: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến L3 control driven 8.4.9.1 Xây dựng mô hình mạng Mô hình mạng xây dựng hình 8-15 Tất node xem router IP, LSR từ LSR1 đến LSR9 hỗ trợ MPLS Tất tuyến song công, với thời gian trễ 10ms Các tuyến node LSR theo kiểu DropTail tuyến LSR sử dụng hàng đợi sở lớp (CBQ) để hỗ trợ nhiều lớp dịch vụ khác 8.4.9.2 Tiến hành Trong kịch này, ta tiến hành khôi phục bảo vệ đường dẫn kỹ thuật tái định tuyến L3 control driven Đường dẫn chuyển mạch nhãn thiết lập thực chuyển thông tin là: 1-3-5-7-9 Tại thời điểm 0.8s, tuyến LSR5 LSR7 bị down Tại thời điểm 1.3s, tuyến LSR5 LSR7 up trở lại 8.4.9.3 Kết quả: Đường dẫn thay thế: 1-3-5-6-8-9 Số gói nhận được: 457 Số gói thứ tự: Giãn đồ thời gian hình 8-18, với trục x thời gian trục y băng thông 8.4.9.4 Nhận xét: Sử dụng đường dẫn thay nên số gói nhận cao hơn, mặc dù, nơi thu phải thực việc xếp thứ tự gói CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 123 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS Hình 8-18 Giãn đồ thời gian đích lưu lượng 8.4.10 Kịch 10: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến SimpleDynamic 8.4.10.1 Xây dựng mô hình mạng Mô hình mạng xây dựng hình 8-15 Tất node xem router IP, LSR từ LSR1 đến LSR9 hỗ trợ MPLS Tất tuyến song công, với thời gian trễ 10ms Các tuyến node LSR theo kiểu DropTail tuyến LSR sử dụng hàng đợi sở lớp (CBQ) để hỗ trợ nhiều lớp dịch vụ khác 8.4.10.2 Tiến hành Trong kịch này, ta tiến hành khôi phục bảo vệ đường dẫn kỹ thuật tái định tuyến Simple-Dynamic Đường dẫn chuyển mạch nhãn thiết lập thực chuyển thông tin là: 1-3-5-7-9 Tại thời điểm 0.8s, tuyến LSR5 LSR7 bị down Tại thời điểm 1.3s, tuyến LSR5 LSR7 up trở lại 8.4.10.3 Kết quả: Đường dẫn thay thế: 1-3-5-6-8-9 CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 124 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS Số gói nhận được: 464 Số gói thứ tự: Giãn đồ thời gian hình 8-20, với trục x thời gian trục y băng thông 8.4.10.4 Nhận xét: Sử dụng đường dẫn thay nên số gói nhận cao so với L3 control driven thời gian việc xử lý stack nhãn hơn, nhưng, nơi thu phải thực việc xếp thứ tự gói Hình 8-19 Giãn đồ thời gian đích lưu lượng 8.4.11 Kịch 11: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến Haskin 8.4.11.1 Xây dựng mô hình mạng Mô hình mạng xây dựng hình 8-15 Tất node xem router IP, LSR từ LSR1 đến LSR9 hỗ trợ MPLS Tất tuyến song công, với thời gian trễ 10ms Các tuyến node LSR theo kiểu DropTail tuyến LSR sử dụng hàng đợi sở lớp (CBQ) để hỗ trợ nhiều lớp dịch vụ khác 8.4.11.2 Tiến hành Trong kịch này, ta tiến hành khôi phục bảo vệ đường dẫn kỹ thuật tái định tuyến Haskin CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 125 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS Đường dẫn chuyển mạch nhãn thiết lập thực chuyển thông tin là: 1-3-5-7-9 Tại thời điểm 0.8s, tuyến LSR5 LSR7 bị down Tại thời điểm 1.3s, tuyến LSR5 LSR7 up trở lại 8.4.113 Kết quả: Không có đường dẫn thay để chuyển mạch lưu lượng Số gói nhận được: 308 Số gói thứ tự: Giãn đồ thời gian hình 8-21, với trục x thời gian trục y băng thông 8.4.11.4 Nhận xét: Không sử dụng đường dẫn thay nên số gói nhận tái định tuyến drop Hình 8-20 Giãn đồ thời gian đích lưu lượng 8.4.12 Kịch 12: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến Makam 8.4.12.1 Xây dựng mô hình mạng Mô hình mạng xây dựng hình 8-15 Tất node xem router IP, LSR từ LSR1 đến LSR9 hỗ trợ MPLS CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 126 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS Tất tuyến song công, với thời gian trễ 10ms Các tuyến node LSR theo kiểu DropTail tuyến LSR sử dụng hàng đợi sở lớp (CBQ) để hỗ trợ nhiều lớp dịch vụ khác 8.4.12.2 Tiến hành Trong kịch này, ta tiến hành khôi phục bảo vệ đường dẫn kỹ thuật tái định tuyến Makam Đường dẫn chuyển mạch nhãn thiết lập thực chuyển thông tin là: 1-3-5-7-9 Tại thời điểm 0.8s, tuyến LSR5 LSR7 bị down Tại thời điểm 1.3s, tuyến LSR5 LSR7 up trở lại 8.4.12.3 Kết quả: Đường dẫn thay thế: 1-2-4-6-7-8-9 Số gói nhận được: 441 Số gói thứ tự: 8.4.12.4 Nhận xét: Sử dụng đường dẫn thay nên số gói nhận cao hơn, mặc dù, nơi thu phải thực việc xếp thứ tự gói Hình 8-21 Giãn đồ thời gian đích lưu lượng CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 127 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS 8.4.13 Kịch 13: Khôi phục bảo vệ đường dẫn theo tái định tuyến ShortestDynamic 8.4.13.1 Xây dựng mô hình mạng Mô hình mạng xây dựng hình 8-15 Tất node xem router IP, LSR từ LSR1 đến LSR9 hỗ trợ MPLS Tất tuyến song công, với thời gian trễ 10ms Các tuyến node LSR theo kiểu DropTail tuyến LSR sử dụng hàng đợi sở lớp (CBQ) để hỗ trợ nhiều lớp dịch vụ khác 8.4.13.2 Tiến hành Trong kịch này, ta tiến hành khôi phục bảo vệ đường dẫn kỹ thuật tái định tuyến Shortest-Dynamic Đường dẫn chuyển mạch nhãn thiết lập thực chuyển thông tin là: 1-3-5-7-9 Tại thời điểm 0.8s, tuyến LSR5 LSR7 bị down Tại thời điểm 1.3s, tuyến LSR5 LSR7 up trở lại Hình 8-22 Giãn đồ thời gian đích lưu lượng 8.4.13.3 Kết quả: Đường dẫn thay thế: 1-3-5-6-8-7-9 CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 128 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS Số gói nhận được: 435 Số gói thứ tự: Giãn đồ thời gian hình 8-23, với trục x thời gian trục y băng thông 8.4.13.4 Nhận xét: Sử dụng đường dẫn thay nên số gói nhận cao hơn, mặc dù, nơi thu phải thực việc xếp thứ tự gói Tóm lại, chế khôi phục bảo vệ đường dẫn, qua kết thực trình tiến hành hoạt động khôi phục bảo vệ, ta rút nhận xét sau: Mỗi chế có ưu điểm riêng mặt thời gian xếp gói, sử dụng đường dẫn thay thời gian khôi phục nhanh Tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể mạng mà ta sử dụng chế này, việc lựa chọn dựa vào chế tối ưu yêu cầu mạng, ta chọn lựa đồng thời Hình 8-23 So sánh phương pháp khôi phục bảo vệ đường dẫn makam, simple-dynamic shortest-dynamic Trong hình 8-24, phương pháp khôi phục bảo vệ đường dẫn theo kiểu simple-dynamic hiệu tuyến bị cố gần LSR ngõ CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 129 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS 8.4.14 Kịch 14: Định tuyến QoS 8.4.14.1 Xây dựng mô hình mạng Mô hình mạng xây dựng hình 8-8 Tất node xem router IP, LSR từ LSR1 đến LSR9 hỗ trợ QoS Tất tuyến song công, với thời gian trễ 10ms Các tuyến node LSR theo kiểu DropTail tuyến LSR sử dụng hàng đợi sở lớp (CBQ) để hỗ trợ nhiều lớp dịch vụ khác với băng thông 1Mbps Hình 8-24 Băng thông đích lưu lượng 8.4.14.2 Tiến hành Có nguồn lưu lượng (cbr0, cbr1, cbr2, cbr3) với băng thông tương ứng 0.6Mbps, 0.6Mbps, 0.7Mbps, 0.8Mbps đích lưu lượng dst0, dst1, dst2, dst3 tương ứng Thiết lập phiên QoS với nguồn lưu lượng tương ứng: cbr0: 0.35M; cbr1: 0.35Mbps; cbr2: 0.4Mbps; cbr3: 0.5Mbps 8.4.14.3: Kết quả: Các phiên thiết lập có LSP sau: LSP1: 1-3-5-7-9, băng thông 0.35Mbps, LSP2: 1-3-5-7-9, băng thông 0.35Mbps, LSP3: 1-2-4-6-8-9, băng thông 0.4Mbps, CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 130 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS LSP4: 1-2-4-6-8-9, băng thông 0.5Mbps, Số gói nhận đích lưu lượng: dst0: 9232; dst1: 9176; dst2:9751; dst3:6393 8.4.14.4 Nhận xét: Dựa vào yêu cầu QoS, định tuyến QoS thiết lập đường dẫn chuyển mạch nhãn Thời gian lưu lượng đạt băng thông yêu cầu tương đối nhanh 8.4.15 Kịch 15: Định tuyến QoS với băng thông yêu cầu băng thông lớn 8.4.15.1 Xây dựng mô hình mạng Mô hình mạng xây dựng hình 8-8 Tất node xem router IP, LSR từ LSR1 đến LSR9 hỗ trợ QoS Tất tuyến song công, với thời gian trễ 10ms Các tuyến node LSR theo kiểu DropTail tuyến LSR sử dụng hàng đợi sở lớp (CBQ) để hỗ trợ nhiều lớp dịch vụ khác với băng thông 1Mbps 8.4.15.2 Tiến hành Có nguồn lưu lượng (cbr0, cbr1, cbr2, cbr3) với băng thông 1Mbps đích lưu lượng dst0, dst1, dst2, dst3 tương ứng Thiết lập phiên QoS với nguồn lưu lượng tương ứng: cbr0: 0.35M; cbr1: 0.6Mbps; cbr2: 0.55Mbps; cbr3: 0.45Mbps 8.4.15.3: Kết quả: Các phiên thiết lập có LSP sau: LSP1: 1-3-5-7-9, băng thông 0.35Mbps, LSP2: 1-3-5-7-9, băng thông 0.6Mbps, LSP3: 1-2-4-6-8-9, băng thông 0.55Mbps, LSP4: 1-2-4-6-8-9, băng thông 0.45Mbps, Số gói nhận đích lưu lượng: dst0: 6846; dst1: 11600; dst2:12921; dst3:5200 8.4.15.4 Nhận xét: Về bản, kịch giống kịch 14, nhiên, có vài điểm khác biệt Thứ nhất, băng thông yêu cầu lớn hơn, đó, cấu hình nguồn lưu lượng phải cao Ở đây, ta có cố ý thi thiết lập phiên định tuyến QoS với yêu cầu băng thông thấp băng thông tối đa nguồn, qua hình 8- CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 131 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS 24, ta thấy rằng, có thay đổi băng thông (cụ thể băng thông dự trữ tăng nguồn tương ứng chiếm băng thông để hướng tới băng thông cực đại nguồn Hình 8-25 Băng thông đích lưu lượng 8.4.16 Kịch 16: Diffserv 8.4.16.1 Xây dựng mô hình mạng D S0 S1 100M 1ms S2 E1 C2 8M 4ms S3 10M 5ms 100M 1ms 8M 4ms C1 E2 D D D 10M 5ms S4 D Hình 8-26 Mô hình mạng Diffserv CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 132 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS Các node S0 đến S4 nối với LSR E1 LSR E2 nối với node D0 đến D4 có băng thông 100M, độ trễ 1ms hình vẽ 8.4.16.2 Tiến hành Tạo phiên sau: Traffic EF AF1 AF1 AF1 BE Source s(0) s(1) s(2) s(3) s(4) Destination d(0) d(1) d(2) d(3) d(4) Banwidth 4.0Mb 3.0Mb 4.5Mb 3.0Mb 3.5Mb Flowid Route Followed s(0)-e1-c1-e2-d(0) s(1)-e1-c1-e2-d(1) s(2)-e1-c2-e2-d(2) s(3)-e1-c1-e2-d(3) s(4)-e1-c2-e2-d(4) Với sách cho luồng sau: Luồng s(0) – d(0): Token Bucket Luoàng s(1) – d(1): trTCM Luoàng s(2) – d(2): trTCM Luoàng s(3) – d(3): trTCM Luoàng s(4) – d(4): Token Bucket 8.4.16.3 Kết quả: Các phiên thiết lập đường dẫn sau: 5-6-8-9 4.0Mbps cho 0-9 thành công 5-6-8-10 3.0Mbps cho 1-10 thành công 5-7-8-11 4.5Mbps cho 2-11 thành công 5-6-8-12 3.0Mbps cho 3-12 thành công 5-7-8-13 3.5Mbps cho 4-13 thành công Số gói nhận cho đích lưu lượng: Số gói nhận d(0): 4939 Số gói nhận d(1): 3347 Số gói nhận d(2): 5734 Số gói nhận d(3): 4409 Số gói nhận d(4): 4638 8.4.16.4 Nhận xét: CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 133 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS Các phiên tạo dựa vào lưu lượng yêu cầu băng thông so với băng thông sẵn có Các lưu lượng lớp dịch vụ cao ưu tiên Hình 8-27 Giãn đồ thời gian đích lưu lượng CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 134 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Như vậy, đề tài trình bày khái niệm sở sử dụng chuyển mạch nhãn đa giao thức, từ đó, đưa nguyên lý hoạt động MPLS kỹ thuật lưu lượng nó, đặc biệt khía cạnh kỹ thuật lưu lượng như: - Các yêu cầu kỹ thuật lưu lượng chuyển mạch nhãn đa giao - Các chế bảo vệ khôi phục đường dẫn sử dụng MPLS - Định tuyến QoS - Dịch vụ phân biệt thức - Xây dựng kịch mô từ khái niệm ban đầu đến chế áp dụng kỹ thuật lưu lượng nhằm thúc đẩy khía cạnh độ tin cậy đảm bảo yêu cầu QoS Tuy nhiên, kỹ thuật lưu lượng khái niệm lớn, phạm vi hẹp đề tài sâu rộng tất đối tượng kỹ thuật lưu lượng Hơn nữa, toán khó đặt cho công nghệ truyền dẫn chuyển mạch ngành Viễn thông Vì lý khách quan hạn chế, nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót thể hết mong muốn người thực hiện, cụ thể là: - Các khái niệm với tính kế thừa MPLS, thuật ngữ chuyên ngành chưa có - Chương trình mô mạng Network Simulator khó can thiệp cách toàn vẹn mà thường mang tính kế thừa, khoảng thời gian thực đề tài không đủ để nghiên cứu đến tận - Việc biên dịch thực chương trình khoảng thời gian tương đối lớn, đó, để thâm nhập sâu cần có thời gian lớn nhiều Do đó, tương lai, người thực đề tài đẩy mạnh khía cạnh bên chương trình mô cố gắng xây dựng hoàn thiện hơn, đồng thời với hy vọng đưa chế điều khiển lưu lượng mà cụ thể điều khiển tắc nghẽn tương lai Đây tham vọng người thực trước thực đề tài CBHD: TS Phạm Hồng Liên Trang 135 HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn TÀI LIỆU THAM KHẢO [AHN2001] G Ahn, “MPLS Network Simulator ”, http://www.raonet.com/introduction.shtml, 2001 Andersson.L, Doolan.P, Feldman.N, "LPD Specification" , [AND99] http://search/ietf/org/internet-drafts/draft-ietf-mpls-ldp-06.txt, October 1999 [ASH2000] Ash,J, "Traffic Engineering and QoS Methods for IP- ,ATM-, &TDMBased Multiservice Networks", http://ietf.org/interbetdrafts/draftash-te-qos-routing-00.txt, 2000 [BRI2000] Brittan.P, Farrel.A "MPLS Traffic Engineering: A Choice of Signalling Protocols", Http://www.datcon.co.uk/mpls/mplswpdl.htm, January 17,2000 Callon.R, Doolan.P, Feldman.N, "A Framework for Multiprotocol [CAL99] Label Switching ",http://search.ietf.org/internet-drafts/dratf-ietfframework-05.txt, September 1999 [DIFF2001] IETF,“Differentiated Services (DiffServ)” , http://www.ietf.org/html.charters/DiffServ-charter.html, Apr.2001 [FAU2001] F Faucheur, "MPLS Support of Differentiated Services" , IETF Internet Draft, draft-ietf-mpls-diff-ext-08.txt February 2001 [FORO00] MPLS Forum 2000 Conference, 7-10 March 2000, [HAS2001] D Haskin, “A Method for Setting an Alternative Label Switched Paths to Handle Fast Reroute ”, draft-haskin-mpls-fast-reroute-05, work in progress, May 2001 [HOL2000] Felicia.H, "Congestion Control Mechanisms within MPLS Networks", September 2000 Jamoussi.B, "Constraint-Based LSP Setup using LDP ", [JAM99] http://search.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-mpls-cr-ldp-03.txt September 1999 Kowalik.K, Collier.M, "QoS Routing as a Tool of MPLS Traffic [KAR01] Engineering", 2001 [LAK2000] Jani Lakkakorpi, "QoS Routing Extensions to OSPF", 2000 [LIWE00] Liwen, Wu, "MPLS Support of Differentiated Services" draft-ietf-diffext-04.txt, March 2000 Ns-2, “The Network Simulator – ns-2 ”, [NS2] http://www.isi.edu/nsnam/ns/, 2003 [RAG2001] S Raghavan, “Simulation resources ”, http://csgrad.cs.vt.edu/~sraghava/qos/, Apr 2001 [RFC2386] Crawley.E, Nair R, Rajagopalan.B, Sandick.H, "A Framework of QoS-based Routing in the Internet" , ftp://isi.edu/innotes/rfc2386.txt, August 1998 S Blake et al, "An Architecture for Differentiated Services" , RFC [RFC2475] 2475, December 1998 [RFC2676] Apostolopoulos.G, Kama.S, Wiliams D, Guerin.R, Orda.A, Rrzygienda.T, "QoS Routing Mechanisms and OSPF Extentions" , August 1999 Trang 142 [RFC2702] Awduche.D, Malcolm.J, Agogbua.J, O'Dell.M, McManus.J "Traffic Engineering in MPLS" , RFC 2702 [RFC3031] Rosen.E, Viswananthan.A, Tappan.D, "Multiprotocol Label Switching Architecture" , http://search.ietf.org/internet-drafts/dratfietf-mpls-arch-06.txt, August 1999 [UYL2001] Uyless Black, "MPLS and Label Switching Networks", Prientice Hall, 2001 [XIA2000] Xiao Xipeng, "Providing of Service in the Internet ", Mar 2000 Xiao Xipeng, "Traffic Engineering eith MPLS in the Internet: IEEE [XIA99] Network Magazine, Mar 2000 [ZHA2002] Zhang P, MA Z, Kantola.R, "Designing a New Routing Simulator fos DiffSerc MPLS Networks", 2002 Trang 143 ... Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS Hình 2-9 Kỹ thuật lưu lượng DWDM Khả DWDM vận chuyển lưu lượng theo bước sóng khác theo đường truyền dẫn vật lý cho phép DWDM cung cấp dạng kỹ thuật lưu lượng. .. Chương 4: Các yêu cầu kỹ thuật lưu lượng MPLS Giới thiệu khái quát kỹ thuật lưu lượng, yêu cầu kỹ thuật lưu lượng MPLS giới hạn chế IGP Các toán tăng cường khả kỹ thuật lưu lượng qua MPLS, thuộc... khả cung cấp QoS cho MPLS sở bảo vệ, khôi phục, định tuyến QoS dịch vụ phân biệt CBHD: TS.Phạm Hồng Liên Trang HVTH: Nguyễn Duy Nhật Viễn Kỹ thuật lưu lượng cung cấp QoS MPLS CHƯƠNG KỸ THUẬT LƯU