Kỹ thuật lưu lượng với chuyển mạch nhãn đa giao thức

tìm hiểu các nguyên lý hoạt động của mạng MPLS, đặc biệt là ứng dụng kỹ thuật lưu lượng trên mạng MPLS.

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS MỤC LỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MPLS 11 1.1 Tổng quan mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức 11 1.1.1 Định nghĩa .11 1.1.2 Lợi ích MPLS 11 1.1.3 Các ưu điểm MPLS 12 1.2 Các khái niệm MPSL .15 1.3 Các thao tác nhãn 20 1.4 Kết luận chương 23 CHƯƠNG 2: HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA MPLS 24 2.1 Các thành phần mạng chuyển mạch nhãn 24 2.1.1 Thành phần chuyển tiếp gói tin .25 2.1.2 Thành phần điều khiển 29 2.2 Các giao thức sử dụng MPLS 32 2.2.1 Giao thức phân phối nhãn LDP .32 2.2.2 Giao thức CR-LDP 35 2.3 Giao thức RSVP-TE .39 2.3.1 Các tin thiết lập dự trữ 40 2.3.2 Các tin Tear Down, Error Hello RSVP-TE 40 2.3.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển theo yêu cầu 41 2.3.4 Giảm lượng Overhead làm tươi RSVP 42 2.4 Giao thức cổng biên BGP .43 2.4.1 BGPv4 mở rộng cho MPLS .43 2.4.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ .45 2.5 Kết luận chương 45 CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS 47 3.1 Kỹ thuật lưu lượng .47 3.1.1 Khái niệm kỹ thuật lưu lượng 47 3.1.2 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng 47 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS 3.1.3 Các lớp dịch vụ dựa nhu cầu QoS lớp lưu lượng 48 3.1.4 Hàng đợi lưu lượng .49 3.1.5 Giải pháp mơ hình chồng lớp (Overlay Model) .52 3.1.6 Những hạn chế chế điều khiển IGP .53 3.2 Kỹ thuật lưu lượng MPLS .53 3.2.1 Khái niệm trung kế lưu lượng (traffic trunk) 54 3.2.2 Đồ hình nghiệm suy (Induced Graph) 55 3.3 Trung kế lưu lượng thuộc tính 56 3.3.1 Các hoạt động trung kế lưu lượng 56 3.3.2 Thuộc tính tham số lưu lượng (Traffic Parameter) 57 3.3.3 Thuộc tính lựa chọn quản lý đường (chính sách chọn đường) 57 3.3.4 Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Priorty/Preemption) .58 3.3.5 Thuộc tính đàn hồi (Resilience) .58 3.3.6 Thuộc tính sách (Policing) 58 3.4 Các thuộc tính tài nguyên .59 3.4.1 Bộ phân bổ lớn 59 3.4.2 Lớp tài nguyên (Resource-Class) 59 3.4.3 TE Metric 60 3.5 Tính tốn đường ràng buộc 60 3.5.1 Quảng bá thuộc tính liên kết 60 3.5.2 Tính tốn LSP ràng buộc (CR-LSP) 61 3.5.3 Giải thuật chọn đường 62 3.5.4 Ví dụ chọn đường cho trung kế lưu lượng 62 3.5.5 Tái tối ưu hoá 64 3.6 Bảo vệ khôi phục đường .65 3.6.1 Phân loại chế bảo vệ khôi phục 65 3.6.2 Mô hình Makam 66 3.6.3 Mơ hình Haskin (Reverse Backup) 67 3.6.4 Mơ hình Hundessa 68 3.6.5 Mơ hình Shortest-Dynamic 68 3.6.6 Mơ hình Simple-Dynamic 68 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP 3.6.7 3.7 KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Mơ hình Simple-Static 69 Phát phòng ngừa định tuyến vòng 69 3.7.1 Chế độ khung 69 a) Phát chuyển tiếp vòng liệu 70 b) Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng liệu điều khiển .70 3.7.2 Chế độ tế bào 71 a) Phát hiện/ ngăn ngừa chuyển tiếp vòng thông tin điều khiển 71 b) Phát chuyển tiếp vòng liệu 75 3.8 Kết luận chương 76 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO .79 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: MPLS mơ hình tham chiếu OSI 11 Hình 1-2: Miền MPLS .15 Hình 1-3: Upstream downstream LSR 16 Hình 1-4: Định dạng cấu trúc nhãn 16 Hình 1-5: Ngăn xếp nhãn 17 Hình 1-6: Các kiểu node MPLS 17 Hình 1-7: Lớp chuyển tiếp tương đương 18 Hình 1-8: Đường chuyển mạnh nhãn (LSP) .19 Hình 1-9 : Điều khiển độc lập 21 Hình 1-10: Điều khiển theo yêu cầu 21 Hình 1-11: Các ánh xạ hỗ trợ vận chuyển 22 Hình 2-1 : Entry bảng chuyển tiếp 25 Hình 2-2 : Nhãn ATM; SONET/SDH; Ethernet 26 Hình 2-3 : Mang nhãn tiêu đề “Shim” 26 Hình 2-4 : Các chức định tuyến định tuyến 28 Hình 2-5 : Kiến trúc chuyển mạch nhãn 28 Hình 2-6 : Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn .30 Hình 2-7 : Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn 30 Hình 2-8 : Liên kết nhãn downstream upstream 31 Hình 2-9: Vùng hoạt động LDP 32 Hình 2-10 : Giao thức LDP với giao thức khác 33 Hình 2-11: Ví dụ CSPF 38 Hình 2-12: Thiết lập LSP với RSVP-TE 42 Hình 2-13: Nội dung tin BGP Update 44 Hình 2-14: BGP phân phối nhãn qua nhiều hệ tự trị 45 Hình 3-1: Nhiều luồng cho lớp lưu lượng 50 Hình 3-2: Hàng đợi CQ 51 Hình 3-3: Hàng đợi PQ (Priority Queuing) 52 Hình 3-4: Mơ hình chồng lớp (Overlay Model) 52 Hình 3-5: Các trung kế lưu lượng 55 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS Hình 3-6: Minh hoạ cách dùng bit Affinity Resource-Class 60 Hình 3-7: Băng thơng khả dụng ứng với mức ưu tiên 61 Hình 3-8: Xem xét ràng buộc khống chế .63 Hình 3-9: Xem xét tài nguyên khả dụng 63 Hình 3-10: Chọn đường tốt 64 Hình 3-11: Mơ hình đường Makam 67 Hình 3-12: Mơ hình đường Haskin 67 Hình 3-13: Mơ hình Shortest-Dynamic 68 Hình 3-14: Mơ hình Simple-Dynamic .69 Hình 3-15: Ví dụ chế phát dựa trường TTL mạng IP .70 Hình 3-16: Nhu cầu luồng hướng chế độ điều khiển trình tự 72 Hình 3-17: Cơ chế xử lý đếm nút mạng TLV .73 Hình 3-18: Cơ chế ngăn ngừa chuyển tiếp vòng sử dụng vector đường TLV 75 Hình 3-19: Trao đổi giá trị đếm nút mạng ATM-LSR 75 Hình 3-20: Xử lý trường TTL gói tin IP trước phân đoạn gói tin 76 GVHD: Ths Hồng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Các loại LSR mạng MPLS 18 Bảng 3-1: Các lớp dịch vụ kỹ thuật lưu lượng 49 GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Chú giải tiếng Anh Chú giải tiếng Việt AS Autonomous System Vùng tự trị ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không đồng BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên CoS Class of Service Lớp dịch vụ CR Cell Router Bộ định tuyến tế bào CR-LDP Constraint Routing Label Distribution Protocol Định tuyến ràng buộc với giao thức phân bổ nhãn CSPF Constraint Shortest Path First Định tuyến cưỡng đường ngắn Diffserv Differentiated Services Dịch vụ phân biệt DLCI Data Link Connection Identifier Trường nhận diện kết nối liên kết liệu EGP Exterior Gateway Protocol Giao thức định tuyến cổng biên FEC Forwarding Information Class Lớp chuyển tiếp tương đương IETF Internet Engineering Task Force Ủy ban tư vấn kỹ thuật Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến phạm vi miền ILM Incoming Label Map Ánh xạ nhãn đầu vào Intserv Integrated Service Dịch vụ tích hợp LDP Label Distribution Protolcol Giao thức phân bổ nhãn LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên chuyển mạch nhãn LIB Label Information Base Bảng sở liệu nhãn LIS Logic IP Subnet Mạng Logic IP LSP Label Switch Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS nhãn MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry Mục chuyển tiếp nhãn PHB Per Hop Behavior Ứng xử theo chặng PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm PVC Permanent Virtual Circuit Kênh ảo cố định QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RFC Request For Comments Tài liệu chuẩn cho Internet RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối TTL Time to Live Thời gian sống VC Virtual Circuit Kênh ảo VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo VPI Virtual Path Identifier Trường nhận dạng đường ảo MAM Maximum allocation multiplier Bộ phân bổ cực đại ER Explicit route Định tuyến tường minh ERB Explicit Route Information Base Bảng sở thông tin tuyến tường minh ERO Explicit route Object Đối tượng tuyến tường minh NLRI Network Layer Reachability Information IS-IS Intermediate system to Intermediate system GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS LỜI NĨI ĐẦU Nền tảng cho xã hội thơng tin phát triển cao dịch vụ viễn thông Mềm dẻo, linh hoạt, gần gũi với người sử dụng mục tiêu cần hướng tới Vài năm qua, Internet ngày phát triển với ứng dụng thương mại thị trường người tiêu dùng Cùng với dịch vụ truyền thống cung cấp qua Internet dịch vụ thoại đa phương tiện phát triển sử dụng Tuy nhiên, tốc độ dải thông dịch vụ ứng dụng vượt tài nguyên hạ tầng Internet Chính điều gây áp lực cho mạng viễn thông thời, phải đảm bảo truyền tải thông tin tốc độ cao với giá thành hạ Ở góc độ khác đời dịch vụ đòi hỏi phải có cơng nghệ thực thi tiên tiến Ưu điểm bật giao thức định tuyến TCP/IP khả định tuyến truyền gói tin cách mềm dẻo linh hoạt rộng khắp toàn cầu Nhưng IP không đảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu, cơng nghệ ATM mạnh ưu việt tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước Sự kết hợp IP với ATM giải pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông tương lai - mạng hệ sau NGN Gần đây, công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) đề xuất để tải gói tin kênh ảo khắc phục vấn đề mà mạng ngày phải đối mặt, tốc độ, khả mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng, quản lý băng thông cho mạng IP hệ sau - dựa mạng đường trục hoạt động với mạng Frame Relay chế độ truyền tải không đồng (ATM) để đáp ứng nhu cầu dịch vụ người sử dụng mạng Ngày nay, xu hướng phát triển công nghệ tiếp cận nhau, đan xen lẫn cho phép mạng lưới thỏa mãn tốt nhu cầu khách hàng tương lai Thị trường viễn thông giới đứng xu cạnh tranh phát triển hướng tới mạng viễn thơng hội tụ tồn cầu tạo khả kết nối đa dịch vụ phạm vi toàn giới Do vậy, để đáp ứng nhu cầu đó, đời MPLS tất yếu Mạng MPLS với tính vượt trội, đáp ứng gia tăng nhu cầu tốc độ mạng, quản lý QoS, điều phối lưu lượng dễ dàng, công nghệ tảng cho mạng hệ sau NGN Việc điều khiển kỹ thuật lưu lượng MPLS hệ thống mạng giúp nhanh chóng đẩy nhanh trình chuyển đổi hệ thống sang mạng hệ NGN Hơn nữa, góc độ người sử dụng, yêu cầu đáp ứng dịch GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh SVTH: Phạm Quang Trung CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS vụ với chất lượng tốt thỏa mãn góc độ nhà cung cấp dịch vụ, mạng sử dụng với hiệu suất cao đem lại nhiều lợi nhuận Qua tìm hiểu lý thuyết góp ý hướng dẫn thầy giáo, em chọn nghiên cứu đề tài: “Kỹ thuật lưu lượng với chuyển mạch nhãn đa giao thức” Đề tài sâu vào tìm hiểu nguyên lý hoạt động mạng MPLS, đặc biệt ứng dụng kỹ thuật lưu lượng mạng MPLS Bố cục chuyên đề chia làm chương :  Chương 1: Cơ sở công nghệ MPLS  Chương 2: Hoạt động MPLS  Chương 3: Kỹ thuật lưu lượng MPLS GVHD: Ths Hoàng Trọng Minh 10 SVTH: Phạm Quang Trung ... chọn nghiên cứu đề tài: ? ?Kỹ thuật lưu lượng với chuyển mạch nhãn đa giao thức? ?? Đề tài sâu vào tìm hiểu nguyên lý hoạt động mạng MPLS, đặc biệt ứng dụng kỹ thuật lưu lượng mạng MPLS Bố cục chuyên... CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VỚI MPLS nhãn MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NHLFE Next Hop Label Forwarding Entry Mục chuyển tiếp nhãn PHB Per Hop Behavior... quan nhãn với luồng lưu lượng người sử dụng, kỹ thuật phức tạp chúng không gây ảnh hưởng tới hiệu suất dòng lưu lượng người dùng Sau gán nhãn vào dòng lưu lượng người dùng hoạt động chuyển mạch nhãn