Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ của MPLS VPN với DIFFSERV

Nhan đề : Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ của MPLS VPN với DIFFSERV Tác giả : Lê Duy Khánh Người hướng dẫn: Trương Thu Hương Từ khoá : Công nghệ mạng riêng ảo MPLS; Chuyển mạch Năm xuất bản : 2020 Nhà xuất bản : Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt : Tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức; công nghệ mạng riêng ảo MPLS và chất lượng dịch vụ QoS; triển khai Diffserv trong mạng MPLS VPN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ MPLS VPN với DIFFSERV LÊ DUY KHÁNH khanh.leduy183@gmail.com Ngành Kỹ thuật viễn thông Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trương Thu Hương Viện: Điện tử - Viễn thông HÀ NỘI, 6/2020 Chữ ký GVHD NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CỦA MPLS VPN VỚI DIFFSERV Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên PGS.TS Trương Thu Hương Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo Viện Điện tử - Viễn thông giúp đỡ nhiều trình học tập làm luận văn Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới cô giáo, PGS TS Trương Thu Hương tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Tóm tắt nội dung luận văn Ngày nay, nhu cầu sử dụng dịch vụ doanh nghiệp không ngừng tăng; nhà mạng, ISP cố gắng sử dụng công nghệ để cải thiện dịch vụ mạng giảm thiểu chi phí hoạt động cho khách hàng Kỹ thuật MPLS VPN kỹ thuật mạng riêng ảo sử dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức, đảm bảo chất lượng dịch vụ cho ứng dụng thời gian thực mạng doanh nghiệp Để đạt chất lượng dịch vụ cho ứng dụng thời gian thực video thoại, mơ hình DiffServ kết hợp mơi trường MPLS VPN thay sử dụng mạng dựa giao thức IP túy Với mục đích nghiên cứu hiệu việc sử dụng mơ hình DiffServ QoS mạng MPLS VPN, tơi chọn luận văn “Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ MPLS VPN với DIFFSERV” Kết hợp với nghiên cứu lý thuyết, sử dụng phần mềm IOU (IOS On Linux) để mơ lại mơ hình mạng thực tế; sử dụng máy phát lưu lượng hai trường hợp có khơng triển khai DiffServ để theo dõi chất lượng gói tin từ bên phát tới bên thu theo tham số: độ trễ, độ biến thiên trễ, độ rớt gói Kết phân tích thí nghiệm mô cho thấy, sử dụng kỹ thuật DiffServ để phân bổ băng thông hợp lý cho lớp dịch vụ khác chất lượng mạng cải thiện đáng kể, tham số QoS trì ổn định lưu lượng mạng thay đổi, từ chất lượng dịch vụ đảm bảo HỌC VIÊN Lê Duy Khánh MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC Tổng quan Các thành phần MPLS 1.2.1 Router chuyển mạch nhãn (LSR) 1.2.2 Đường chuyển mạch nhãn (LSP) 1.2.3 Lớp chuyển tiếp tương đương 1.2.4 Tiêu đề MPLS 1.2.5 Chồng nhãn Hoạt động MPLS 1.3.1 Mặt phẳng điều khiển 1.3.2 Mặt phẳng liệu 1.3.3 Hoạt động chuyển mạch Phân phối nhãn 1.4.1 Giao thức phân phối nhãn (LDP) 1.4.2 Bảng sở thông tin chuyển tiếp nhãn (LFIB) 1.4.3 MPLS Payload Các ứng dụng MPLS 1.5.1 MPLS VPN 1.5.2 Kỹ thuật lưu lượng 1.5.3 Chất lượng dịch vụ Kết luận chương CÔNG NGHỆ MẠNG RIÊNG ẢO MPLS VPN VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS 10 Khái niệm mạng riêng ảo 10 Các mơ hình VPN 10 2.2.1 Mơ hình che phủ (Overlay VPN) 10 2.2.2 Mơ hình ngang hàng (Peer to Peer VPN) 12 Ưu điểm kỹ thuật MPLS VPN 13 Mơ hình MPLS VPN 13 2.4.1 Mơ hình tổng quan MPLS VPN 13 2.4.2 Mô hình MPLS VPN 14 Kiến trúc MPLS VPN 15 2.5.1 Bảng chuyển tiếp định tuyến ảo VRF 15 2.5.2 RD (Route Distinguisher) 16 2.5.3 RT (Route Target) 18 Khái quát QoS 20 Các tham số QoS 20 2.7.1 Băng thông (Bandwidth) 21 2.7.2 Độ trễ (Delay) 22 2.7.3 Biến thiên trễ (Jitter) 23 2.7.4 Tổn thất gói (Packet Loss) 24 Các mơ hình QoS 24 2.8.1 Best-Effort 25 2.8.2 IntServ 25 2.8.3 DiffServ 27 2.8.4 So sánh IntServ DiffServ 28 Các mơ hình QoS VPN 28 2.9.1 Mô hình ống 29 2.9.2 Mơ hình Hose 29 Kết luận chương 30 TRIỂN KHAI DIFFSERV TRONG MẠNG MPLS VPN 32 Các bước triển khai Diffserv QoS 32 3.1.1 Phân loại 32 3.1.2 Đánh dấu 33 c Đánh dấu lớp mạng 35 3.1.3 Hành vi mạng theo chặng (PHB) 38 a Chuyển tiếp nhanh PHB 38 b Chuyển tiếp đảm bảo PHB 39 Tiến hành mô mạng giả lập 40 3.2.1 Xây dựng mơ hình 40 3.2.2 Kịch mô 42 3.2.3 Kết 45 a Kết trường hợp 45 b Kết trường hợp 46 3.2.4 Phân tích độ trễ, độ biến thiên trễ tổn thất gói tin 46 a Độ trễ 47 b Biến thiên trễ 47 c Tổn thất gói tin 48 Kết luận chương 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Đường chuyển mạch nhãn Hình 1.2 Lớp chuyển tiếp tương đương FE Hình 1.3 Cấu trúc phần tiêu đề nhãn Hình 1.4 Vị trí nhãn cấu trúc khung lớp Hình 1.5 Chồng nhãn Hình 1.6 Kiến trúc MPLS Hình 1.7 Hoạt động chuyển mạch nhãn Hình 2.1 Mơ hình Overlay 11 Hình 2.2 Mơ hình Peer to peer 12 Hình 2.3 Mơ hình tổng quan MPLS VPNs 13 Hình 2.4 Mơ hình MPLS VPN 14 Hình 2.5 Bảng chuyển tiếp định tuyến ảo 16 Hình 2.6 Ví dụ RD (Route Distinguisher) 17 Hình 2.7 Quảng bá tuyến qua MPS VPN 18 Hình 2.8 Ví dụ RT (Route Target) 19 Hình 2.9 Băng thơng 22 Hình 2.10 Mơ hình Best-Effort 25 Hình 2.11 Mơ hình IntServ 27 Hình 2.12 Mơ hình DiffServ 27 Hình 3.1 Trường PRI khung Etherne 33 Hình 3.2 Trường EXP tiêu đề MPLS 34 Hình 3.3 Cấu trúc trường Type of Service 35 Hình 3.4 Giá trị IP Precedence ánh xạ 36 Hình 3.5 IP Header trước sau đánh dấu DSCP 36 Hình 3.6 Ví dụ ánh xạ từ IP Precedence 37 Hình 3.7 Mơ tả bit DS5-DS3 DiffSer 37 Hình 3.8 Kỹ thuật PHB 38 Hình 3.9 Kiểu chuyển tiếp nhanh 39 Hình 3.10 Mẫu bít chuyển tiếp đảm bảo 39 Hình 3.11 Giá trị AF PHB 40 Hình 3.12 Mơ hình mạng 41 Hình 3.13 Kịch mơ sử dụng 42 Hình 3.14 Đồ thị so sánh độ trễ trường hợp mạng 47 Hình 3.15 Đồ thị so sánh độ biến thiên trễ trường hợp mạng 47 Hình 3.16 Đồ thị so sánh độ gói trường hợp mạng 48 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Mô tả chi tiết tất giá trị AF PHB, DP 40 Bảng 3.2 Mơ hình lớp dịch vụ 42 Bảng 3.3 Kết độ trễ, biến thiên trễ, gói tin chưa có QoS 46 Bảng 3.4 Kết độ trễ, biến thiên trễ, gói tin triển khai QoS 46 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT NGN IETF LSR LSP FEC OSPF BGP IS-IS EIGRP RSVP TDP LDP LFIB QoS GRE IPSec SLA ATM TIẾNG ANH Next Generation Network Internet Engineering Task Force Label Switching Router Label Switching Path Forwarding Equivalence Class TIẾNG VIỆT Mạng hệ Tổ chức kỹ sư mạng Internet Router chuyển mạch nhãn Đường chuyển mạch nhãn Lớp chuyển tiếp tương đương Giao thức định tuyến tìm đường ngắn Giao thức định tuyến cổng biên Open Shortest Path First Border Gateway Protocol Intermediate System-toIntermediate System Giao thức định tuyến IS-IS Enhanced Interior Gateway Giao thức định tuyến cổng Routing Protocol nâng cao Resource Reservation Protocol Giao thức dự trữ tài nguyên Tag Distribution Protocol Giao thức phân phối thẻ Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn Label Forwarding Information Base Bảng thông tin chuyển tiếp nhãn Quality of Service Chất lượng dịch vụ Generic Route Encapsulation Đóng gói định tuyến chung Internet Protocol Security Giao thức bảo mật Internet Service Level Agreement Mức thỏa thuận dịch vụ Asynchronous Transfer Chế độ truyền không đồng Mode MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức STM Synchronous Transport Module Môđun truyền tải đồng ITU International Telecommunication Union Liên hiệp Viễn thông Quốc tế ACL QoS VPN Access Control List Quality of Service Virtual Private Network Danh sách điều khiển truy nhập Chất lượng dịch vụ Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng  bít T2 đến T0: + bit T2 (T2=1): yêu cầu truyền gấp + bit T1 (T1=0): yêu cầu truyền với đường truyền chất lượng cao + bit T0 (T0=1): yêu cầu truyền đảm bảo  bit cuối (CU1-CU2): Không dùng tới (Currently and Unused) Tuy nhiên, không dùng giá trị IP Precedence để đánh dấu gói tin Với mục đích làm tăng hiệu chất lượng dịch vụ cơng cụ QoS dùng giá trị gọi điểm mã dịch vụ phân biệt DSCP (Differentiated Service Code Point) để tiến hành đánh dấu gói tin bits IP Precedence kết hợp với bits (từ T2 đến T0) tạo thành bits thể giá trị DSCP Các bits ánh xạ sau: P2 P2 P2 TU2 TU1 TU0 CU1 CU2 DS0 ECN ECN Ánh xạ DS5 DS4 DS3 DS2 DS1 Hình 3.4 Giá trị IP Precedence ánh xạ Với bits DiffServ (DS) từ DS5 đến DS0 dùng để đánh dấu gói tin cách thức router xử lý gói tin Tổ hợp bits tạo đến 64 (2^6) lớp dịch vụ Precedence ToS CU bits IP header trước DSCP Byte ToS Byte Bytes 3-20 ` IP header sau DSCP Byte Bytes 3-20 DS Field bits DSCP ECN Hình 3.5 IP Header trước sau đánh dấu DSCP 36 Tuy nhiên, thực tế có số lớp dịch vụ triển khai Tập hợp gói tin có giá trị DSCP, di chuyển qua mạng theo hướng gọi tập hợp hành vi (Behavior Aggregate -BA) PHB thực chức (Queuing, Scheduling, đánh rớt) cho gói tin thuộc BA Những thiết bị mạng khác mà DiffServ hỗ trợ sử dụng giá trị DSCP IP header để chọn PHB cho gói tin cung cấp QoS thích hợp Hai bit sau không xác định kiến trúc trường DiffServ, hai bit sử dụng Explicit Congestion Notification (ECN) cấu trúc khung Frame Relay Mặc định DSCP 000000 Lựa chọn giá trị DSCP phải tương thích với thứ tự IP ưu tiên Nói cách khác phải so trùng khớp giá trị bits Mọi thay đổi phải ý đến trùng khớp Ví dụ: giá trị IP Precedence (101) giá trị DSCP 101 000 1 T1 T1 T0 CU2 CU1 ECN ECN ToS Byte DiffServ Field 1 0 Hình 3.6 Ví dụ ánh xạ từ IP Precedence Mức Mức thứ thứ tự tự Mô Mô tả tả 7 Lớp Lớp liên liên kết kết và duy trì trì Routing Routing Protocol Protocol 6 Sử Sử dụng dụng cho cho IP IP Routing Routing Protocol Protocol 5 Express Express Forwarding Forwarding (EF) (EF) 4 Assured Assured Forwarding Forwarding (EF)-Class (EF)-Class 4 3 Assured Assured Forwarding Forwarding (AF)-Class (AF)-Class 3 2 Assured Assured Forwarding Forwarding (AF)-Class (AF)-Class 2 1 Assured Assured Forwarding Forwarding (AF)-Class (AF)-Class 1 0 Best-Effort Best-Effort Hình 3.7 Mô tả bit DS5-DS3 DiffSer 37 Do đó, QoS DiffServ sử dụng bits (DS5 – DS3) để thiết lập độ ưu tiên gói tin DiffServ sử dụng bits để tổ chức trì thành mức thứ tự hình 4.7 3.1.3 Hành vi mạng theo chặng (PHB) Per Hop Behavior (PHB) chế sử dụng mơ hình DiffServ để phân bổ nguồn tài ngun nút mạng bao gồm thông số băng thơng, độ trễ, độ tin cậy từ tổng hợp hành vi nút Sự phân bổ tài nguyên phụ thuộc vào yêu cầu khách hàng Các khối PHB xây dựng nhóm với để đạt QoS theo SLA PHB cấu hình nút mạng theo phân bố đệm chế lập lịch gói tin Hình 4.8 cho thấy mẫu bit chọn PHB (trường DSCP) x x x x x x XXX XXX 000=defult 001,010,011,100=AF 101=EF 000=class selector Hình 3.8 Kỹ thuật PHB IETF định nghĩa PHB sau: PHB Mặc định: Được sử dụng cho dịch vụ nỗ lực tốt (best-effort) Chuyển tiếp nhanh (EF): Được sử dụng cho dịch vụ với độ trễ nhỏ Chuyển tiếp đảm bảo (AF): Được dùng cho dịch vụ băng thông đảm bảo PHB lớp lựa chọn: Được sử dụng cho khả tương thích ngược với thiết bị không theo chuẩn DiffServ a Chuyển tiếp nhanh PHB Hình 4.9 định nghĩa mẫu bit chuyển tiếp nhanh sử dụng DSCP Nó cung cấp chức sau đây: Đảm bảo độ trễ end-to-end tối thiểu 38 Cung cấp băng thông đảm bảo Chính sách băng thơng xảy tắc nghẽn 1 1 Hình 3.9 Kiểu chuyển tiếp nhanh b Chuyển tiếp đảm bảo PHB Chuyển tiếp đảm bảo cung cấp chức sau đây: Cung cấp băng thông ổn định Cho phép tăng băng thơng có sẵn Hình 4.10 định nghĩa mẫu bit AF PHB sử dụng DSCP mơ hình DiffServ a a a Binary value of class d d Drop Probability Hình 3.10 Mẫu bít chuyển tiếp đảm bảo AF PHB chia thành bốn lớp xác suất loại bỏ (Drop Probability) Bao gồm AF1, AF2, AF3, AF4 Mỗi lớp có ba mức độ xác suất thấp, trung bình, cao hình 0 1 DSCP=AF11 39 Class Value AF1 001 dd dd Values AF Value AF2 010 dd Low 010 AF11 AF3 011 dd Medium 011 AF12 AF4 100 dd High 100 AF13 Hình 3.11 Giá trị AF PHB AF Class AF Code Drop Probability DSCP binary value AF11 Low 001 01 Class1 AF12 Medium 001 10 AF13 High 001 11 AF21 Low 010 01 Class2 AF22 Medium 010 10 AF23 High 010 11 AF31 Low 011 01 Class3 AF32 Medium 011 10 AF33 High 011 11 AF41 Low 100 01 Class4 AF42 Medium 100 10 AF43 High 100 11 Bảng 3.1 Mô tả chi tiết tất giá trị AF PHB, DP (Drop Probability) tương ứng Tiến hành mơ mạng giả lập 3.2.1 Xây dựng mơ hình Để khảo sát mơ hình DiffServ QoS MPLS VPN, sử dụng sơ đồ cấu trúc mạng hình 4.12 Trong sơ đồ sử dụng sáu router, bốn router nhà cung cấp dịch vụ hai router khách hàng thể sơ đồ Hai định tuyến miền nhà cung cấp P1 P2, chức hai thiết bị cung cấp đường trục MPLS Các router PE1 PE2 kết nối với Site1 Site2 mạng khách hàng Cụ thể PE1 kết nối tới router CE1 khách hàng router PE2 kết nối đến router CE2 khách hàng Ngoài PE1 PE2 cung cấp chức MPLS VPNs Các router biên khách hàng CE1 40 CE2 chạy giao thức định tuyến thông thường chúng phân lập với mạng nhà cung cấp dịch vụ MPLS domain OSPF area BGP AS 65000 P1 (R1) PC1 PC2 Hình 3.12 Mơ hình mạng Các router miền nhà cung cấp sử dụng OSPF vai trò giao thức định tuyến nội vùng Các router biên khách hàng cấu hình với giao thức định tuyến EIGRP Các khách hàng khơng tham gia vào q trình định tuyến nhà cung cấp MPLS VPNs phân lập định tuyến khách hàng định tuyến nhà cung cấp Mọi phân bổ tuyến thực router biên nhà cung cấp Các định tuyến ảo VRF router biên PE nhà cung cấp xử lý tuyến đường khách hàng cách riêng biệt BGP ngang hàng cấu hình router biên PE nhà cung cấp để thực tất tuyến khách hàng từ site tới site khác Ở bước cuối tơi cấu hình để đạt QoS Ở ta sử dụng mơ hình DiffServ QoS với lưu lượng phân chia thành sáu lớp Mơ hình DiffServ QoS cấu hình router biên CE1, CE2 khách hàng router biên PE1, PE2 nhà cung cấp 41 Quá trình phân loại đánh dấu thực router khách hàng Bộ định tuyến nhà cung cấp gán lưu lượng truy cập sở giá trị DSCP băng thông cho phép mô tả bảng 4.2 Class Name Match Criteria DSCP Value Bandwidth Critical BGP, OSPF, EIGRP, SNMP, Telnet, SSH EF 5% Video RSTP,Vdolive AF11 15% Audio RTP, RTCP, SIP, H323 AF21 15% Mission Critical SqlServer, sqlnet AF31 10% Web http, Secure-http,smtp,POP3,securePOP3,FTP,secure-FTP,TFTP AF41 5% Scavenger Khác Default(000000) 50% Bảng 3.2 Mơ hình lớp dịch vụ 3.2.2 Kịch mô MPLS domain OSPF area BGP AS 65000 P1 (R1) E0/1 CE2 (R6) NQR (R7) Hình 3.13 Kịch mô sử dụng 42 Tôi sử dụng kịch mơ dựa mơ hình thực tế nói mục 4.2.1 Cụ thể, sử dụng kịch hình 4.13, mơ phần mềm giả lập mạng IOU (IOS On Linux), đó: - Các router R1, R2, R3, R4 sử dụng file hệ điều hành Cisco IOS thông thường - Các router R5, R6, R7 sử dụng file hệ điều hành Cisco IOS đặc biệt (TGN, NQR), có vai trị máy phát lưu lượng Các máy phát lưu lượng sử dụng để tạo lớp lưu lượng khác TCP, UPD lưu lượng IP Nó tạo luồng lưu lượng làm bùng nổ lưu lượng truy cập Máy phát lưu lượng truy cập tạo tất loại lưu lượng IP thoại, video, lưu lượng thời gian thực, web, truyền tập tin, lưu lượng quản lý mạng Nó tạo hay nhiều luồng truy cập thời điểm TGN hệ điều hành liên mạng (IOS) dựa chương trình chạy máy phát lưu lượng truy cập Cisco Nó sử dụng để tạo loại lưu lượng khác Chúng ta sử dụng TGN để tạo luồng lưu lượng IP liên tục Để tạo lưu lượng truy cập TGN yêu cầu người dùng phải cung cấp thông tin trường tiêu đề lớp lớp cho lưu lượng IP truy cập Ngoài thay đổi cổng nguồn đích giao thức TCP/ UDP cho lưu lượng khác Khi tạo lưu lượng phải cung cấp địa MAC router chặng để tránh quảng bá Lưu lượng gửi đến địa MAC đích (địa hy vọng tiếp theo) sau qua mạng nhận TGN Trong luận văn này, tơi tạo dịng lưu lượng IP làm lưu lượng mạng Đây dòng lưu lượng liên tục có chu kỳ q trình tạo gói Kích thước gói tin trì chiều dài 100 byte cịn tải lưu lượng trì với gói liệu giây (PPs) dòng IP Tốc độ PPs tăng dần từ 3000 PPs đến 30.000 PPs Kết thống kê thời điểm tốc độ bội 3000 PPs Q trình tăng PPs khơng diễn tự động mà khai báo lần Khi luồng lưu lượng IP dừng lại để cấu hình lại tốc độ gói khởi động lại để lấy kết Sau lệnh sử dụng máy phát lưu lượng Cisco TGN để tạo lưu lượng truy cập tảng 43 Một thiết bị đánh giá chất lượng mạng (NQR) hệ điều hành IOS đơn giản dựa công cụ TGN NQR sử dụng để đo lường chất lượng mạng cách tạo lưu lượng truy cập Các tham số đo lường trình bày chương bao gồm độ trễ, biến thiên độ trễ tỷ lệ gói tin Một giao diện router sử dụng để truyền lưu lượng truy cập giao diện sử dụng để bắt lưu lượng truy cập NQR hỗ trợ giao thức IP dựa vào giao thức UDP, TCP, ICMP, IP, IGMP Tơi tạo dịng lưu lượng UDP để lấy kết giao thức UDP sử dụng cho truyền tải lưu lượng âm video lớp vận chuyển Giá trị độ trễ, biến động trễ, tỷ lệ gói đo bước tăng lưu lượng truy cập bội số 3000 PPs Trong NQR, gói tin trì kích thước 100 byte tốc độ gói trì 500 PPs lưu lượng trở lưu lượng Sau lệnh cấu hình để đo lường độ trễ, biến động trễ gói a Trường hợp Sử dụng hai router phát lưu lượng: - Cổng e0/0 R7 giả lập người dùng đầu cuối phát luồng lưu lượng tốc độ cố định Mbps với tham số: Dữ liệu từ cổng e0/0 R7 qua R5, mạng lõi MPLS VPN, R6 nhận cổng e0/1 R7 - Tại cổng e0/0 R5 tạo luồng lưu lượng IP ngẫu nhiên tăng dần tốc độ gói Sao cho lưu lượng tổng phát từ R5 R7 vượt tốc độ cổng e0/0 R5 (10 Mbps), tham số cụ thể: TGN#tgn TGN(TGN:OFF,Vo0:none) #ethernet 0/0 TGN(TGN:OFF,Vo0:none) #add udp TGN(TGN:OFF,e0/0:1/1)#l2-src-addr xxxx.xxxx.xxxx TGN(TGN:OFF,e0/0:1/1)#l3-src-addr x.x.x.x TGN(TGN:OFF,e0/0:1/1)#l3-dest-addr x.x.x.x TGN(NQR:OFF,e0/0:1/1) #l4-dest-port random to 1023 TGN(TGN:OFF,e0/0:1/1)#rate 3000 TGN(TGN:OFF,e0/0:1/1)#length 100 TGN(TGN:OFF,e0/0:1/1)#START 44 - Từng bước cấu hình mạng lấy kết nhận gói tin cổng e0/1 R7 để phân tích độ trễ, biến thiên trễ, độ gói so với lưu lượng phát (sẽ trình bày phần sau) TGN#nqr TGN(NQR:OFF,Vo0:none)#add udp TGN(NQR:OFF,Vo0:1/1)#ethernet 0/0 TGN(NQR:OFF,e0/0:1/1) #ethernet 0/1 capture on TGN(NQR:OFF,e0/0:1/1) #l3-src-addr x.x.x.x TGN(NQR:OFF,e0/0:1/1) #l3-dest-addr x.x.x.x TGN(NQR:OFF,e0/0:1/1) #l4-dest-port random to 1023 TGN(NQR:OFF,e0/0:1/1) #rate 500 TGN(NQR:OFF,e0/0:1/1)#length 100 TGN(NQR:OFF,e0/0:1/1)#START a Trường hợp Chúng ta tiến hành phát lưu lượng trường hợp 1, nhiên trường hợp triển khai QoS Diffserv router R5, R7 để nhận thấy thay đổi việc nhận gói tin cổng e0/1 R7 3.2.3 Kết a Kết trường hợp Trong trường hợp thứ nhất, tơi cấu hình MPLS VPN PE1 PE2 router Giao thức định tuyến sử dụng mạng nhà cung cấp OSPF (P1, P2, PE1, PE2) mạng khách hàng bao gồm CE1, CE2, máy thu phát lưu lượng TGN sử dụng giao thức OSPF Kết độ trễ, biến thiên trễ, mát gói tin thể bảng 4.3 PPS Delay Jitter Packet Loss 3000 0,000098 0,000152 6000 0,000115 0,000153 9000 0,000129 0,000140 12000 0,000128 0,000176 15000 0,000145 0,000189 18000 0,000152 0,000205 45 21000 0,000178 0,000231 24000 0,000195 0,000220 27000 0,000226 0,000252 30000 0,000278 0,000181 Bảng 3.3 Kết độ trễ, biến thiên trễ, gói tin chưa có QoS b Kết trường hợp Trong trường hợp thứ hai, sử dụng kỹ thuật MPLS VPN với mơ hình DiffServ QoS lấy kết Tôi lấy kết đo tạo lưu lượng truy cập từ ba định tuyến gồm CE1, CE2 máy phát TGN PPS Delay Jitter Packet Loss 3000 0,000059 0,000081 6000 0,000063 0,000090 9000 0,000054 0,000091 12000 0,000062 0,000085 15000 0,000055 0,000087 18000 0,000063 0,000095 21000 0,000065 0,000100 24000 0,000051 0,000081 27000 0,000062 0,000092 30000 0,000058 0,000088 Bảng 3.4 Kết độ trễ, biến thiên trễ, gói tin triển khai QoS 3.2.4 Phân tích độ trễ, độ biến thiên trễ tổn thất gói tin Để phân tích kết quả, tập hợp giá trị độ trễ, biến thiên độ trễ, gói từ trường hợp tiến hành so sánh để rút nhận xét 46 a Độ trễ 0.0003 0.00025 0.0002 0.00015 MPLS VPN network MPLS VPN QoS 0.0001 0.00005 30000 27000 24000 21000 18000 15000 12000 9000 6000 3000 Hình 3.14 Đồ thị so sánh độ trễ trường hợp mạng Kết cho thấy chi tiết giá trị độ trễ trường hợp mạng khác Ta thấy PPs tăng độ trễ tăng, lưu lượng từ R7 phát không ưu tiên truyền trước mà bị trễ xử lý (trễ hàng đợi) router Tuy nhiên với mạng MPLS VPN sử dụng mơ hình QoS DiffServ độ trễ không thay đổi tốc độ lưu lượng tăng Độ trễ trường hợp không sử dụng QoS DiffServ tăng nhanh tốc độ lưu lượng PPs tăng cao b Biến thiên trễ 0.0003 0.00025 0.0002 0.00015 MPLS VPN network MPLS VPN QoS 0.0001 0.00005 30000 27000 24000 21000 18000 15000 12000 9000 6000 3000 Hình 3.15 Đồ thị so sánh độ biến thiên trễ trường hợp mạng 47 Với giá trị biến thiên độ trễ, ta thấy trường hợp không sử dụng QoS biến thiên trễ tăng tải lưu lượng tăng Khi sử dụng mơ hình DiffServ QoS MPLS VPN giá trị biến thiên độ trễ gần khơng đổi tăng tốc độ phát gói lưu lượng PPs c Tổn thất gói tin MPLS VPN network MPLS VPN QoS 30000 27000 24000 21000 18000 15000 12000 9000 6000 3000 Hình 3.16 Đồ thị so sánh độ gói trường hợp mạng Đối với mối quan hệ tỷ lệ tổn thất gói tốc độ phát lưu lượng PPs, kết cho thấy rõ ràng sau cấu hình DiffServ QoS tỷ lệ gói liệu 0% tăng tốc phát lưu lượng sử dụng máy phát lưu lượng Kết luận chương Từ số liệu thu độ trễ, biến thiên độ trễ, tổn thất gói tin ta thấy với mạng MPLS VPN tăng tốc độ phát lưu lượng độ trễ, biến thiên độ trễ, tổn thất gói tin tăng theo Tuy nhiên, với mạng MPLS VPN với DiffServ, tốc độ phát lưu lượng tăng độ trễ, biến thiên trễ, tổn thất gói tin khơng thay đổi, đặc biệt tổn thất gói tin khơng xảy 48 KẾT LUẬN Trong luận văn, hai chương đầu, tác giả giới thiệu lý thuyết chung công nghệ MPLS, MPLS VPN, QoS, công nghệ tảng sử dụng mạng lõi nhà cung cấp dich vụ Tại chương ba, chương trọng tâm, luận văn sâu vào cơng nghệ Diffserv QoS Sau đó, luận văn sử dụng công cụ mô Cisco để xây dựng mơ hình mạng tương đương thực tế, giả lập luồng lưu lượng mạng người dùng với dịch vụ khác Kết phân tích cho thấy, sử dụng kỹ thuật DiffServ để phân bổ băng thông hợp lý cho lớp dịch vụ khác chất lượng mạng cải thiện đáng kể, tham số QoS trì ổn định lưu lượng mạng thay đổi, từ chất lượng dịch vụ đảm bảo 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Luc De Ghein, MPLS Fundamentals, Cisco Press, 2006 [2] Santiago Alvarez, QoS for IP/MPLS Networks, Cisco Press, 2006 [3] Azhar Shannir Khan & Bilal Afzal, MPLS VPNs with DiffServ-A QoS Performance study, Halmstad University, 2011 [4] Lancy Lobo & Umesh Lakshman, Cisco-MPLS Configuration on Cisco IOS Software, Cisco Press, 2005 [5] Nichols, Definition of the Differentiated Services (DS Field) in the IPv4 and IPv6 headers, RFC2474, 1998 [6] Le Faucheur & L.Wu & S Davari & P Vaananen & R Krishnan & P Cheval & J.heinanen & Multi-Protocol Label Switching (MPLS) Support of Differentiated Services, RFC 3270, 2002 [7] V Jacobson & K Nichols & Cisco Systems & K Poduri & Bay Networks & An Expedited Forwarding PHB, www.ietf.org, 1999 50 ... túy Với mục đích nghiên cứu hiệu việc sử dụng mơ hình DiffServ QoS mạng MPLS VPN, chọn luận văn ? ?Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ MPLS VPN với DIFFSERV? ?? Kết hợp với nghiên cứu. ..NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CỦA MPLS VPN VỚI DIFFSERV Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên PGS.TS Trương Thu... thức, đảm bảo chất lượng dịch vụ cho ứng dụng thời gian thực mạng doanh nghiệp Để đạt chất lượng dịch vụ cho ứng dụng thời gian thực video thoại, mơ hình DiffServ kết hợp mơi trường MPLS VPN thay