Tài liệu ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC, chương 1 docx

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ MPLS Trong chương này, đầu tiên chúng ta nêu ra xu hướng phát tri ển dịch vụ và những vấn đề nảy sinh với các mạng truyền thống trong quá trình phát tri ển. Tiếp đến là phần mô tả quá trình phát tri ển công nghệ mạng, các ưu nhược điểm của mỗi công nghệ và cu ối cùng là phần giải thích cho việc ra đời của công nghệ chuyển m ạch nhãn -tại sao các mạng chuyển mạch nhãn (MPLS là tiêu chu ẩn) đóng vai trò quan trọng trong các liên mạng riêng và mạng Internet toàn c ầu đa dịch vụ? Nội dung chương này có các vấn đề chính sau. 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ 1.2 Xu hướ ng phát triển công nghệ mạng 1.3 S ự ra đời của MPLS 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ Trong phần này chúng ta sẽ xem xét quan điểm đứng từ phía người sử dụng dịch vụ để thấy được xu hướng phát triển dịch vụ hiện nay. Chúng ta đang sống trong thời đại mà nhu cầu về trao đổi, tìm ki ếm thông tin trở nên rất cần thiết với con người. Gần như chúng ta có thể tìm kiếm mọi thông tin mà chúng ta cần trên Internet, do đó nhu cầu truy cập vào mạng Internet để tìm kiếm, trao đổi thông tin trở nên rất lớn. Trong bối cảnh đó mạng Internet tr ở thành công cụ hữu ích đáp ứng một cách đầy đủ nhất và dẫn đến sự bùng nổ về số người sử dụng mạng, người ta ước tính số ngư òi sử dụng mạng đang tăng theo hàm mũ. Cùng với sự phát triển của xã hội về nhiều mặt, các ngành công nghi ệp không ngừng phát triển và ngành công nghiệp viễn thông c ũng không là ngoại lệ. Nhu cầu sử dụng của con người ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng: các dịch vụ đa phương tiệ n mới xuất hiện ngày càng đa dạng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ của người sử dụng cũng ngày càng cao, khắt khe hơn, các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn, thời gian tương tác nhanh hơn, trễ và biến thiên trễ thấp, mất và lặp gói ít. T ừ những yếu tố này dẫn đến tài nguyên mạng Internet bị cạn ki ệt nhanh chóng. Lúc này mạng Internet bắt đầu biêu hiện rõ các v ấn đề như là: tốc độ mạng, khả năng mở rộng, quản lý chất lượng d ịch vụ, và đặc biệt là vấn đề tắc nghẽn xảy ra trong mạng. Truớc tình tr ạng như vậy cần có các biện pháp để giải quyết khắc phục. Chúng ta hãy xem xét k ỹ hơn một vấn đề của mạng IP truyền th ống để thấy rõ hơn là thực sự chúng ta cần cái gì cho công nghệ mạng. Vấn đề với mạng IP truyền thống và nhu cầu cần phải có m ột mạng Internet dựa trên QoS Mạng Internet truyền thống không có cơ chế phân loại dòng lưu lượng, và bởi vì tính phức tạp của nó, mạng xử lý lưu lượng c ủa tất cả các ứng dụng theo một lối như nhau và phân phối lưu lượng trên cơ sở nỗ lực tối đa. Nghĩa là, lưu lượng được phân phối n ếu mạng có đủ tài nguyên. Tuy nhiên, nếu mạng trở nên tắc ngh ẽn, thì lưu lượng sẽ bị loại bỏ ra ngoài. Một số mạng đã cố gắng để thiết lập một số phương pháp phản hồi (điều khiển tắc ngh ẽn) tới người sử dụng để yêu cầu người sử dụng giảm lượng dữ liệu gửi vào mạng. Nhưng thực tế thì kỹ thuật này không hiệu quả bởi vì nhiều dòng lưu lượng trong mạng có thời gian hoạt động rất ng ắn rất ngắn, chỉ có một vài gói. Vì vậy, khi mà người sử dụng nh ận được phản hồi thì đã không còn gửi dữ liệu. Các gói phản hồi như vậy trở nên vô nghĩa và chính nó lại còn làm tăng lưu lượng trên m ạng. Khái ni ệm nỗ lực tối đa có nghĩa là lưu lượng bị huỷ bỏ một cách ng ẫu nhiên; không có cách nào để loại bỏ lưu lượng một cách thông minh trong m ạng Internet truyền thống. Chúng ta thử hình dung ra tình hu ống sau: khi 2 người sử dụng đang cùng gửi lưu lượ ng vào mạng, một người có ứng dụng cần băng thông cao, dung lượ ng dữ liệu lớn và một người có ứng dụng cần băng thông thấp hơn. Giả sử mạng bị nghẽn, ai cũng biết là nếu để cho chúng ta ph ải loại bỏ một số lưu lượng thì nên loại bỏ dòng lưu lượng của ứng dụng có độ ưu tiên thấp hơn trước (thường thì đó là ứng dụng có yêu c ầu băng thông thấp hơn), song mạng thì không làm như vậy, nó không phân biệt người sử dụng và không dành quyền ưu tiên cho ngườ i sử dụng nào. V ậy chúng ta có thể nói rằng giải pháp nỗ lực tối đa không phải là mô hình quá tốt. Những gì chúng ta cần là có một cách để quản lý QoS phù hợp với sự đầu tư và yêu cầu của người sử dụng. Qua việc phân tích sơ bộ quan điểm đứng từ phía người sử dụng, chúng ta thấy được xu hướng phát triển dịch vụ và một số vấn đề đang gặp phải với các mạng truyền thống. Vậy thì các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cần phải làm gì để đáp ứ ng yêu cầu của người sử dụng. Sau đây, chúng ta xem xét quá trình phát triển công nghệ mạng mà các nhà cung cấp mạng đã th ực hiện. 1.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng 1.2.1 Định tuyến và chuyển mạch gói truyền thống Sự triển khai đầu tiên của mạng Internet nhằm vào các yêu c ầu truyền số liệu qua mạng. Các mạng này phục vụ cho các ứng d ụng đơn giản như là truyền file và đăng nhập từ xa. Để thực hiện các yêu c ầu này, một bộ định tuyến dựa trên phần mềm đơn giản, v ới các giao diện mạng T1/E1 hay T3/E3 để hỗ trợ các mạng xương sống, là có thể đáp ứng được yêu cầu. Khi các dịch vụ yêu c ầu tốc độ cao và khả năng để hỗ trợ tốc độ truyền dẫn băng tần l ớn xuất hiện thì các thiết bị với khả năng chuyển mạch tạo lớp 2 và l ớp 3 bằng phần cứng phải được triển khai. Các thiết bị chuyển m ạch lớp 2 nhằm vào tắc nghẽn tại cổ chai chuyển mạch trong các m ạng con của môi trường mạng cục bộ (LAN). Các thiết bị chuyển m ạch lớp 3 giúp làm giảm nhẹ tắc nghẽn cổ chai trong việc định tuy ển lớp 3 bằng việc đưa tuyến đường đã tìm kiếm ở lớp 3 tới ph ần cứng chuyển mạch tốc độ cao. Nh ững giải pháp đầu tiên này đã đáp ứng được yêu cầu về tốc độ truyền bằng với tốc độ trên đường truyền (nghĩa là tốc độ chuyển mạch bằng với tốc độ truyền trên dây) của các gói khi chúng đi qua mạng, nhưng cũng chưa đáp ứng được các yêu cầu d ịch vụ của thông tin chứa trong các gói. Ngoài ra, hầu hết các giao thức định tuyến được triển khai ngày nay d ựa trên các thuật toán được thiết kế để đạt được đường d ẫn ngắn nhất trong mạng mà không tính các metric bổ sung như là: trễ, biến thiên trễ và tắc nghẽn lưu lượng, những yếu tố này lại là nguy cơ có thể làm giảm hiệu năng mạng. Kỹ thuật lưu lượng là m ột thách thức cho các nhà quản lý mạng. 1.2.2 Công nghệ mạng dựa trên giao thức IP Đây là giao thức liên mạng phi kết nối. Từ khi giao thức IP ra đời, nó nhanh chóng trở thành giao thức liên mạng thông dụng nh ất, ngày nay gần như các liên mạng công cộng sử dụng giao thức IP. M ạng IP có mặt ở khắp mọi nơi, đặc biệt mạng Internet toàn c ầu chúng ta hiện nay cũng đang sử dụng giao thức IP. Bên c ạnh những ưu điểm tuyệt vời của giao thức IP (như khả năng đị nh tuyến), nhưng cũng không ít nhược điểm (như khả năng quản lý chất lượng dịch vụ) (chúng ta không nói chi tiết ở đây), các nhà cung cấp mạng trong quá trình phát triển đã liên tục bổ sung các giao th ức, thuật toán mới (chẳng hạn các giao thức QoS như: RSVP, IntServ, DiffServ; giao thức IPSec, RTP/RTCP hay là các thuật toán tăng tốc độ tìm kiếm địa chỉ trong bảng định tuyến) để có thể khắc ph ục các nhược điểm của mạng IP. Nhưng cái gì cũng có giới hạn c ủa nó, khi nhu cầu sử dụng dịch vụ của người sử dụng tăng lên cả về hình loại lẫn chất lượng dịch vụ thì mọi sự bổ sung là không đủ và cần có những công nghệ mạng mới có bản chất khác (không là gi ải pháp phi kết nối) đáp ứng yêu cầu QoS tốt hơn. Và thế là nhiều công ngh ệ mạng đã ra đời, điển hình là FR và ATM. . trình phát triển công nghệ mạng mà các nhà cung cấp mạng đã th ực hiện. 1. 2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng 1. 2 .1 Định tuyến và chuyển mạch gói truyền. này có các vấn đề chính sau. 1. 1 Xu hướng phát triển dịch vụ 1. 2 Xu hướ ng phát triển công nghệ mạng 1. 3 S ự ra đời của MPLS 1. 1 Xu hướng phát triển dịch