Đồ án tốt nghiệp Kết hợp DiffServ và MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ

Đồ án tốt nghiệp Kết hợp DiffServ và MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ

MỤC LỤC  3 Lời mở đầu Bảng tra cứu từ viết tắt Thuật ngữ viết tắt 5 AF Assured Forwarding 5 BA Behavior Aggretate 5 BGP Border Gateway Protocol 5 DSCP Differantiated Service Code Point 5 E-LSP EXP-inferred-class LSP 6 FEC Forwarding Equivalence Class 6 Lớp chuyển tiếp tương đương 6 FIB Forwarding Information Base 6 FIS Fault Indication Signal 6 IntServ Integrated Service 6 IPv4 IP version 4 6 LDP Label Distribution Protocol 6 Giao thức phân phối nhãn 6 CHƯƠNG 2 MPLS, KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VÀ CÁC CƠ CHẾ KHÔI PHỤC Thuật ngữ viết tắt 5 AF Assured Forwarding 5 BA Behavior Aggretate 5 BGP Border Gateway Protocol 5 DSCP Differantiated Service Code Point 5 E-LSP EXP-inferred-class LSP 6 FEC Forwarding Equivalence Class 6 Lớp chuyển tiếp tương đương 6 FIB Forwarding Information Base 6 FIS Fault Indication Signal 6 IntServ Integrated Service 6 IPv4 IP version 4 6 LDP Label Distribution Protocol 6 Giao thức phân phối nhãn 6 CHƯƠNG 3 SỰ KẾT HỢP GIỮA DIFFSERV VÀ MPLS Thuật ngữ viết tắt 5 AF Assured Forwarding 5 BA Behavior Aggretate 5 BGP Border Gateway Protocol 5 DSCP Differantiated Service Code Point 5 E-LSP EXP-inferred-class LSP 6 FEC Forwarding Equivalence Class 6 Lớp chuyển tiếp tương đương 6 FIB Forwarding Information Base 6 FIS Fault Indication Signal 6 IntServ Integrated Service 6 IPv4 IP version 4 6 LDP Label Distribution Protocol 6 Giao thức phân phối nhãn 6 CHƯƠNG 4 CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG SỰ KẾT HỢP DIFFSERV VÀ MPLS Thuật ngữ viết tắt 5 AF Assured Forwarding 5 BA Behavior Aggretate 5 BGP Border Gateway Protocol 5 DSCP Differantiated Service Code Point 5 E-LSP EXP-inferred-class LSP 6 FEC Forwarding Equivalence Class 6 Lớp chuyển tiếp tương đương 6 FIB Forwarding Information Base 6 FIS Fault Indication Signal 6 IntServ Integrated Service 6 IPv4 IP version 4 6 LDP Label Distribution Protocol 6 Giao thức phân phối nhãn 6 LỜI MỞ ĐẦU  Ngày nay, Internet đã trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Internet đã mở ra một chân trời mới đối với nhân loại Khi mạng Internet phát triển và mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ thì việc đáp ứng nhu cầu cho người sử dụng về chất lượng dịch vụ ngày càng cao, đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ ISP luôn đứng trước thử thách. Các ISP xử lý bằng cách tăng dung lượng các kết nối và nâng cấp router nhưng vẫn không tránh khỏi nghẽn mạch. Lý do là các giao thức định tuyến thường hướng lưu lượng vào cùng một số các kết nối nhất định dẫn đến kết nối này bị quá tải trong khi một số tài nguyên khác không được sử dụng. Vì vậy, việc tìm ra giải pháp mới thỏa mãn được các nhu cầu của người dùng là vấn đề cấp bách và đang được ưu tiên hiện nay Được sự chỉ dẫn tận tình của các thầy cô trong khoa Điện Tử_ Viễn Thông em đã tìm hiểu về đề tài “Kết hợp DiffServ và MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ”. Nội dung của đề tài gồm những chương sau:  Chương 1: Chất lượng dịch vụ trong mạng IP Trong chương này sẽ đề cập đến tầm quan trọng của chất lượng dịch vụ, một số giải pháp tăng QoS và đi sâu vào kiến trúc DiffServ cũng như cách thức hoạt động của nó  Chương 2: MPLS, kỹ thuật lưu lượng và các cơ chế khôi phục Chương này sẽ giới thiệu một số khái niệm chính trong MPLS, kỹ thuật lưu lượng và các cơ chế khôi phục đường dẫn khi có sự cố đứt kết nối của nó.  Chương 3: Sự kết hợp giữa DiffServ và MPLS Đi vào tìm hiều một số thủ tục cần thiết khi thiết lập DiffServ vào trong một mạng MPLS  Chương 4: Chương trình và kết quả mô phỏng kết họp DiffServ và MPLS Sẽ mô phỏng mạng IP sử dụng DiffServ khi xảy ra sự cố đứt kết nối và mạng MPLS sử dụng DiffServ. Sau đó nhận xét và so sánh các kết quả đạt được Chương trình mô phỏng hoạt động dựa trên nền tảng hoạt động thực tế của mạng IP và MPLS Trong quá trình làm đồ án, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, hướng dẫn và sự giúp đỡ của Thầy Cô, bạn bè. Suốt quá trình học tập, Thầy Cô đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu tạo cơ sở cho em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến các Thầy Cô trong khoa Điện Tử-Viễn Thông. Đặc biệt là Thầy giáo Nguyễn Duy Nhật Viễn đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu và cổ vũ, động viên em trong thời gian qua. Em xin chân thành cám ơn! Đà Nẵng, tháng 5 năm 2008 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Đoan Trang Thuật ngữ viết tắt AF Assured Forwarding Chuyển tiếp đảm bảo ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng bộ BA Behavior Aggretate Tập hợp đối xử BE Best Effort Nổ lực tối đa BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên CBQ Class Based Queue Hàng đợi lớp cơ sở CR-LSP Contraint Routing-LSP Định tuyến ràng buộc LSP CS Class Selector Chọn lớp DiffServ Differented Service Dịch vụ phân biệt DLCI Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ liệu DS Domain Service Miền dịch vụ DSCP Differantiated Service Code Point Điểm mã dịch vụ phân biệt EF Expecdited Forwarding Chuyển tiếp xúc tiến E-LSP EXP-inferred-class LSP LSP có lớp tham chiếu EXP ER Explicit Route Tuyến tường minh FEC Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương FIB Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp FIS Fault Indication Signal Chỉ định báo hiệu lỗi FRS Fault Recovery Signal Tín hiệu khôi phục lỗi IntServ Integrated Service Dịch vụ tích hợp IPv4 IP version 4 LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LFIB Label Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn L-LSP Label-inferred-class LSP LSP có lớp tham chiếu nhãn LSP Label Switching Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router Router chuyển mạch nhãn MF Multi-Field Đa môi trường MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry Trường chuyển tiếp nhãn chặn kế tiếp OSPF Open Shortest Path First Đường ngắn nhất ban đầu PHB Per-Hop Behavior Đối xử từng chặn PLS Path Switch LSR LSR chuyển đường PML Path Merge LSR LSR hợp nhất đường dẫn PSC PHB Scheduling Class Lớp lập lịch PHB QoS Quality Of Service Chất lượng dịch vụ SLA Service level Agreement Thỏa thuận mức dịch vụ RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dự trữ tài nguyên TCA Traffic Control Aggrate Tập hợp điều khiển lưu lượng TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển vẫn chuyển ToS Type Of Service Kiểu dịch vụ UDP User Datagram Protocol Giao thức khối dữ liệu người dùng VC Virtual Circuit Mạch ảo WFQ Weighted Fair Queue Hàng đợi cân bằng trọng số WRED Weighted Random Early Drop Hủy bỏ sớm ngẫu nhiên trọng số Chương 1 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP  1.1 Giới thiệu chương Ngày nay, Internet đã trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Internet đã mở ra một chân trời mới đối với nhân loại. Khi mạng Internet phát triển và mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ thì việc đáp ứng nhu cầu cho người sử dụng về chất lượng dịch vụ ngày càng cao, đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ ISP luôn đứng trước thử thách làm sao luôn làm hài lòng các “thượng đế” của mình. Do đó việc cung cấp chất lượng dịch vụ QoS là cần thiết cho phép đảm bảo chất lượng của các ứng dụng thời gian thực như VoIP, Video Streaming và hạn chế nghẽn mạng. Trong chương này sẽ trình bày khái quát các khái niệm cơ bản trong chất lượng dịch vụ QoS, những thông số đặc trưng cho chất lượng dịch vụ, sự cần thiết của lĩnh vực này trong mạng IP. Đồng thời sẽ đi vào tổng quan về kiến trúc của QoS với các dịch vụ tích hợp (Intserv) và phân tích rõ các khái niệm, hoạt động cũng như ưu và nhược điểm của dịch vụ phân biệt (DiffServ) trong mạng IP. 1.2 Ưu và nhược điểm của mạng IP 1.2.1Ưu điểm  Trong định tuyến các router IP sẽ dùng thuật tóan SPF (Shortest Path First- vào băng thông và hop count của đường đi) để tính toán đường đi ngắn nhất cho lưu lượng, giảm độ trễ của lưu lượng khi mạng hoạt động bình thường 1.2.2 Nhược điểm  Do cơ chế định tuyến đường ngắn nhất (shortest path routing), khi lưu lượng trên mạng quá tải, các luồng lưu lượng vẫn được tính toán đi trên đường ngắn nhất. Do đó tắt nghẽn là không tránh khỏi trong khi một số đường vẫn không được sử dụng. việc sử dụng băng thông trong mạng không hiệu quả  Để có thể chuyển tiếp gói tin đi trên mạng, các router phải kiểm tra địa chỉ đích và so sánh trong bảng định tuyến và xác định chặn tiếp theo của lưu lượng.họat động này làm tăng thời gian trễ của gói tin  IP chỉ cung cấp dịch vụ Best effort, có nghĩa là khi hàng đợi cho chặn tiếp theo quá dài, gói tin sẽ bị trễ hay khi hàng đợi quá đầy, IP router cho phép hủy gói. Việc tăng thời gian trễ và mất dữ liệu là không thể dự đoán được. Với nhược điểm này yêu cầu cung cấp QoS trong mạng là vấn đề cần thiết. 1.3 Chất lượng dịch vụ QoS 1.3.1 Định nghĩa QoS Chất lượng dịch vụ là khả năng của một yếu tố mạng (ví dụ như một ứng dụng, máy chủ hay router) để có một vài mức đảm bảo cho lưu lượng và các yêu cầu dịch vụ cần được thỏa mãn. Nó ngày càng trở nên cần thiết trong việc quản lý mạng và sử dụng tài nguyên mạng hiệu quả để đáp ứng nhu cầu dịch vụ Internet ngày càng tăng nhanh. 1.3.2 Tầm quan trọng Khi lưu lượng được chuyển tiếp với tốc độ nhanh nhưng không có bất kỳ sự đảm bảo nào về thời gian xử lý cũng như độ tin cậy của việc vận chuyển lưu lượng đến đích, kiểu dịch vụ này đòi hỏi các giao thức ở lớp cao hơn, ví dụ như TCP để cung cấp tính tin cậy và điều khiển lỗi. Bảng trạng thái dưới đây thể hiện một số vấn đề thường gặp đối với mạng không hỗ trợ QoS. [...]... thể kết hợp để khai thác điểm mạnh của mỗi công nghệ, đồng thời khắc phục những điểm yếu của nhau Sự kết hợp giữa MPLS và DiffServ nhằm mục đích lớn nhất là khả thi chất lượng dịch vụ điểm- điểm 3.2 Sự kết hợp giữa MPLS và DiffServ DiffServ hay MPLS có thể được sử dụng để đưa ra một số dịch vụ với QoS khác nhau Bất kỳ sơ đồ định tuyến nào có thể được sử dụng trong mạng DiffServ và các cấp độ dịch vụ. .. cấp các dịch vụ khác nhau trên mỗi luồng lưu lượng  Lược đồ lưu lượng hợp nhất của DiffServ không chỉ làm giảm phí tổn điều kiện luồng mà còn tăng khả năng thực thi của MPLS trong việc giảm bớt số nhãn được quản lí 3.2.2 MPLS hỗ trợ DiffServ  Khi các lỗi kết nối xảy ra, đặc tính tái định tuyến nhanh của MPLS có thể hỗ trợ MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ Dĩ nhiên việc các đường kết nối... down) để đảm bảo mạng hội tụ đầy đủ Nếu không thiết lập thời gian này, hiện tượng vòng lặp có thể xảy ra Đây chính là nhược điểm lớn nhất của IP, khi sử dụng DiffServ trong mạng IP sẽ không đảm bảo được chất lượng dịch vụ đã ký kết với khách hàng 1.6 Kết luận Việc cung cấp và đảm bảo chất lượng dịch vụ là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà cung cấp Do đó khi thực thi DiffServ trong mạng... hướng phát triển ồ ạt các dịch vụ thương mại điện tử (e-commerce), vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng trên mạng Internet trở nên cần thiết hơn bao giờ hết Nhìn chung có 2 nhân tố cơ bản dẫn đến yêu cầu về chất lượng dịch vụ  Thứ nhất, với các công ty kinh doanh trên web, họ cần chất lượng dịch vụ để cải thiện và nâng cao chất lượng vận chuyển các thông tin và dịch vụ của họ đến khách hàng... với RSVP-TE Việc kết hợp MPLS và DiffServ nâng cấp các mạng không đảm bảo điều kiện trên mỗi luồng trong các router lõi Chỉ có điều kiện trên mỗi LSP mới được đảm bảo Nếu không sử dụng DiffServ mà sử dung IntServ trong mạng MPLS (khi được đề nghị trong bản dự thảo mới) thì chỉ tốn phí để đảm bảo điều kiện trên mỗi luồng và trên mỗi LSP Với việc tổ hợp LSP có thể làm giảm số lượng LSP  DiffServ có... Chương 3 Sự kết hợp giữa DiffServ và MPLS  3.1 Giới thiệu MPLS và DiffServ có những điểm khá tương đồng Cả 2 kiểu đều tập hợp các lưu lượng tại biên và xử lý tại lõi, chúng đều có khả năng mở rộng MPLS đưa ra một số lợi thế để phục vụ các nhà cung cấp mạng Tuy nhiên nó không có khả năng cung cấp các cấp độ dịch vụ phân biệt trên cùng 1 luồng lưu lượng Do đó, MPLS và DiffServ là sự kết hợp hoàn hảo,... cách đánh dấu lại điểm mã DS) trong miền DS Sự điều tiết lưu lượng thực hiện bằng cách đo, định dạng, chính sách hay đánh dấu lại để đảm bảo lưu lượng đi vào miền DS tương ứng với các quy tắc được định nghĩa trong TCA, phù hợp với chính sách cung cấp dịch vụ của miền Phạm vi yêu cầu điều tiết lưu lượng phù thuộc vào loại hình dịch vụ, việc đánh dấu lại điểm mã đơn giản đến chính sách phức tạp và các... Queuing (CBWFQ) Hình 1.3 Tránh nghẽn ngăn mất gói 1.4 Các kiểu dịch vụ QoS trong mạng Định nghĩa kiến trúc QoS ra đời vào giữa năm 1990, và cho đến nay nhóm nghiên cứu IETF (Internet Engineering Task Force) đã định nghĩa hai dạng kiến trúc QoS cho mạng IP đó là các dịch vụ tích hợp (IntServ) và các dịch vụ phân biệt (DiffServ) 1.4.1 Dịch vụ tích hợp Intserv Các dịch vụ tích hợp (Intserv) được nhóm nghiên... vụ mới có thể xuất hiện và một số dịch vụ trở lên lỗi thời Do đó Diffserv không cần thiết phải xác định dịch vụ như là Inserv, thay vào đó nó cung cấp các thành phần chức năng mà trên đó dịch vụ có thể được xây dựng Việc thông tin giữa người dùng và dịch vụ sẽ nằm trong Bản Thỏa Thuận mức dịch vụ SLA (Service Level Agreement), việc đối xử luồng lưu lượng tương ứng với bản SLA Việc xác định SLA sẽ được... tùy vào mỗi khách hàng, nó phụ thuộc vào các điểm mã (code point) khác nhau được gắn vào các gói tin tại các nút DiffServ Các mạng MPLS có thể được cấu hình để đưa ra các chất lượng dịch vụ khác nhau đến các đường dẫn khác nhau xuyên suốt qua mạng Nếu cả hai công nghệ được kết hợp, khi đó các đề xuất dịch vụ DiffServ chuẩn hóa được đưa ra và MPLS có thể dễ dàng điều khiển theo cách mà các dịch vụ này . DiffServ và MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ . Nội dung của đề tài gồm những chương sau:  Chương 1: Chất lượng dịch vụ trong mạng IP Trong chương. mạng IP đó là các dịch vụ tích hợp (IntServ) và các dịch vụ phân biệt (DiffServ) . 1.4.1 Dịch vụ tích hợp Intserv Các dịch vụ tích hợp (Intserv) được nhóm