4.2.2.3 Nhận xét
Định tuyến ràng buộc tự động chọn đường tốt nhất có đủ băng thông yêu cầu cho các CR-LSP, như vậy đường được chọn không nhất thiết phải là đường ngắn nhất. Nếu không có đủ băng thông, CR-LSP sẽ không được thiết lập (như trường hợp của LSP_1400), đây chính là cách ngăn ngừa tắc nghẽn và đảm bảo QoS. Kết quả trực quan trong cửa sổ NAM cho thấy ba luồng mặc dù cùng xuất phát từ R0 và đến đích tại R10 nhưng mỗi luồng đi theo một đường khác nhau và đảm bảo không bị rớt gói. Điều này cho thấy hiệu quả sử dụng tài nguyên được nâng cao nhờ kỹ thuật lưu lượng.
Qua theo dõi nội dung cơ sở dữ liệu nhãn LIB của các LSR xuất ra trên màn hình console, ta thấy có việc sử dụng nhãn ứng với từng LSP được thiết lập.
4.2.3 Mô phỏng hoạt động lấn chiếm (Preemption) với các độ ƣu tiên
4.2.3.1 Mô hình
Topology như hình 55, trong đó nút 0 và nút 10 là router IP thông thường (R0 và R10). Các nút từ 1 đến 9 là các router có hỗ trợ MPLS (LSR1 đến LSR9) tạo thành một MPLS domain.
Có 2 nguồn lưu lượng (src1, src2) được tạo ra và gắn vào nút R0. Tương ứng có 2 đích lưu lượng (sink1, sink2) gắn vào nút R10. Mỗi nguồn phát luồng lưu lượng với tốc độ 0,8 Mbps, kích thước gói 600B.
4.2.3.2 Thực hiện và kết quả
Thực hiện mô phỏng với lịch trình quy định trong script mô phỏng:
Thời điểm 0,5s : Luồng 1 (src1 – sink1) bắt đầu truyền trên LSP_1100 (được thiết lập theo đường tường minh ER=1_3_5_7_9, ràng buộc BW=0,8 Mbps, có độ ưu tiên thiết lập SPrio=7 và độ ưu tiên nắm giữ HPrio=5)
Thời điểm 1,5s : Luồng 2 (src2 – sink2) bắt đầu truyền trên LSP_1200 (được thiết lập theo đường tường minh ER=1_2_4_6_5_7_9, ràng buộc BW=0,8 Mbps, có độ ưu tiên thiết lập SPrio=5 và độ ưu tiên nắm giữ HPrio=4)
Thời điểm 5,0s : Luồng 1 ngưng truyền. Kết quả truyền các luồng:
Luồng 1: Truyền 750 gói, mất 149 gói, tỉ lệ mất gói: 19,8%
Luồng 2: Truyền 333 gói, mất 0 gói, tỉ lệ mất gói: 0%
Hình 59: Kết quả băng thông nhận được ở bài 3
Hình 60: Mô phỏng trực quan bài 3 trong cửa số NAM
4.2.3.3 Nhận xét
Luồng 1 đi trên LSP_1100 được thiết lập trước theo ER=1_3_5_7_9 và có độ ưu tiên nắm giữ HPrio=6. Luồng 2 đi trên LSP_1200 được thiết lập sau
theo ER=1_2_4_6_5_7_9. Như vậy, hai luồng lưu lượng cạnh tranh băng thông trên kết nối LSR7-LSR9 do kết nối này không đủ băng thông yêu cầu cho cả hai LSP. Vì LSP_1200 có độ ưu tiên thiết lập Sprio=5 cao hơn HPrio=6 của LSP_1100 nên luồng 2 được đảm bảo cấp đủ băng thông theo yêu cầu là 0,8 Mbps. Trong bài mô phỏng, ta không quy định tái định tuyến sang đường khác cho luồng 1 khi LSP_1100 bị lấn chiếm nên từ đây, luồng 1 được truyền theo kiểu best-effort, nghĩa là tận dụng lượng băng thông 0,2 Mbps còn lại trên kết nối.
Với hoạt động lấn chiếm (preemption), các trung kế lưu lượng có độ ưu tiên nắm giữ thấp phải nhường tài nguyên cho các trung kế có độ ưu tiên thiết lập cao. Kết quả trực quan trong cửa sổ NAM cho thấy chỉ có luồng 1 bị rớt gói tại LSR7 để đảm bảo băng thông yêu cầu cho luồng 2 (hình 62).
4.2.4 Mô phỏng khôi phục đƣờng theo cơ chế Makam
4.2.4.1 Mô hình
Topology như hình 55, trong đó nút 0 và nút 10 là router IP thông thường (R0 và R10). Các nút từ 1 đến 9 là các router có hỗ trợ MPLS (LSR1 đến LSR9) tạo thành một MPLS domain.
Có 1 nguồn lưu lượng (src1) được tạo ra và gắn vào nút R0. Tương ứng có 1 đích lưu lượng (sink1) gắn vào nút R10. Nguồn phát luồng lưu lượng với tốc độ 0,8 Mbps, kích thước gói 600B.
4.2.4.2 Thực hiện và kết quả
Thực hiện mô phỏng với lịch trình quy định trong script mô phỏng:
Thiết lập đường làm việc: LSP_1100 (ER=1_3_5_7_9)
Thiết lập đường bảo vệ toàn cục: LSP_1200 (ER=1_2_4_6_8_9)
Thời điểm 0,5s : Luồng 1 (src1 – sink1) bắt đầu truyền trên LSP_1100
Thời điểm 2,0s : Kết nối giữa LSR5-LSR7 bị đứt, đến 3,5s thì khôi phục.
Thời điểm 5,0s : Luồng 1 ngưng truyền.
Hình 61: Kết quả băng thông nhận được ở bài 4
Hình 63: Đường đi của lưu lượng sau thời điểm sự cố (Makam)
4.2.4.3 Nhận xét
Khi kết nối giữa LSR5-LSR7 bị đứt, LSR5 phát một bản tin FIS về LSR1. Sau khi LSR1 nhận được thông điệp này, nó sẽ chuyển luồng lưu lượng từ đường làm việc sang đường bảo vệ toàn cục đã thiết lập. Do thông điệp thông báo phải mất một khoảng thời gian mới đến được LSR1 nên trong thời gian này, các gói vẫn còn được truyền trên đường dẫn có liên kết bị hỏng và sẽ bị mất. Đây chính là nhược điểm của cơ chế bảo vệ Makam.
4.2.5 Mô phỏng khôi phục đƣờng theo cơ chế Haskin (Reverse Backup) Backup)
4.2.5.1 Mô hình
Như mô hình bài trước ở mục 4.2.4.1.
4.2.5.2 Thực hiện và kết quả
Thực hiện mô phỏng với lịch trình quy định trong script mô phỏng:
Thiết lập đường làm việc: LSP_1100 (ER=1_3_5_7_9)
Thiết lập đường bảo vệ toàn cục: LSP_1200 (ER=1_2_4_6_8_9)
Thiết lập đường reverse backup: LSP_1300 (ER=9_7_5_3_1_L1200 )
Thời điểm 2,0s : Kết nối giữa LSR5-LSR7 bị đứt, đến 3,5s thì khôi phục.
Thời điểm 5,0s : Luồng 1 ngưng truyền.
Kết quả truyền luồng: Truyền 750 gói, mất 5 gói, tỉ lệ mất gói: 0,66%
Hình 64: Kết quả băng thông nhận được ở bài 5
Hình 65: Đường đi của lưu lượng sau thời điểm sự cố (Haskin)
4.2.5.3 Nhận xét
Cơ chế bảo vệ này khắc phục được nhược điểm mất gói của cơ chế Makam. Kết quả trực quan trong cửa sổ NAM (hình 67) cho thấy luồng khi đến
LSR5 được chuyển ngược trở lại LSR1 để đi sang đường bảo vệ. Tuy nhiên, độ trễ sẽ tăng lên do đường đi của lưu lượng dài hơn.
4.2.6 Mô phỏng khôi phục đƣờng theo cơ chế Shortest-Dynamic
4.2.6.1 Mô hình
Như mô hình bài trước ở mục 4.2.4.1.
4.2.6.2 Thực hiện và kết quả
Thực hiện mô phỏng với lịch trình quy định trong script mô phỏng:
Thiết lập đường làm việc: LSP_1100 (ER=1_3_5_7_9)
Thời điểm 0,5s : Luồng 1 (src1 – sink1) bắt đầu truyền trên LSP_1100
Thời điểm 2,0s : Kết nối giữa LSR5-LSR7 bị đứt, đến 3,5s thì khôi phục.
Thời điểm 5,0s : Luồng 1 ngưng truyền.
Kết quả truyền luồng: Truyền 750 gói, mất 192 gói, tỉ lệ mất gói: 25,6%
Hình 67: Đường đi của lưu lượng sau thời điểm sự cố (Shortest-Dynamic)
4.2.6.3 Nhận xét
Cơ chế Shortest-Dynamic thuộc loại sửa chữa cục bộ bảo vệ liên kết. Kết quả trực quan trong cửa sổ NAM (hình 69) cho thấy khi kết nối LSR5- LSR7 bị đứt, LSR5 tự động định tuyến và báo hiệu thiết lập LSP_1101 ngắn nhất nối giữa LSR5 và LSR7 (đi theo đường 5_6_8_7). Như vậy, các gán kết nhãn của LSP_1100 không bị thay đổi. LSP_1100 coi như được “đi ngầm” bằng cách lồng vào trong LSP_1101 để đi từ LSR5 đến được LSR7, tránh được đoạn liên kết bị đứt. Trong thời gian chờ thiết lập tuyến “đường vòng” LSP_1101, các gói trên LSP_1100 bị mất.
4.2.7 Mô phỏng khôi phục đƣờng theo cơ chế Simple-Dynamic
4.2.7.1 Mô hình
Như mô hình bài trước ở mục 4.2.4.1.
4.2.7.2 Thực hiện và kết quả
Thực hiện mô phỏng với lịch trình quy định trong script mô phỏng:
Đường làm việc: ER=1_3_5_7_9
Thời điểm 0,5s : Luồng 1 (src1 – sink1) bắt đầu truyền trên đường làm việc
Thời điểm 2,0s : Kết nối giữa LSR5-LSR7 bị đứt, đến 3,5s thì khôi phục.
Thời điểm 5,0s : Luồng 1 ngưng truyền.
Kết quả truyền luồng: Truyền 750 gói, mất 66 gói, tỉ lệ mất gói: 8,8%
Hình 68: Kết quả băng thông nhận được ở bài 7
4.2.7.3 Nhận xét
Cơ chế Simple-Dynamic thuộc loại sửa chữa cục bộ, có thể dùng cho bảo vệ liên kết hoặc bảo vệ nút. Kết quả trực quan trong cửa sổ NAM (hình 71) cho thấy khi kết nối LSR5-LSR7 bị đứt, LSR5 tự động định tuyến và báo hiệu thiết lập LSP_9999 ngắn nhất nối giữa LSR5 và Egress, ở đây là LSR9 (đi theo đường 5_6_8_9). Trong thời gian chờ thiết lập tuyến “đường tránh” LSP_9999, các gói trên đường làm việc bị mất.
4.3 Tổng kết chƣơng
Trong chương này, học viên báo cáo các bài mô phỏng đã thực hiện để làm rõ cơ chế thực hiện kỹ thuật lưu lượng của MPLS. Các vấn đề bảo vệ khôi phục đường - một trong những nhiệm vụ của kỹ thuật lưu lượng cũng được minh họa trong một số ví dụ. Các bài trong phần thực hành này được thực hiện với phần mềm nguồn mở NS-2. Các file OTcl Scripts thực hiện các bài mô phỏng trình bày trong phần phụ lục của luận văn này.
KẾT LUẬN
Hiện nay MPLS là một giải pháp hàng đầu để giải quyết nhiều vấn đề trong mạng như: tốc độ, khả năng mở rộng mạng, quản lý QoS và điều phối luu lượng. MPLS là một công nghệ kết hợp tốt nhất giữa định tuyến lớp 3 và chuyển mạch lớp 2 cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở mạng biên bằng cách dựa vào nhãn.
Luận văn đã trình bày được những khái niệm cơ sở sử dụng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức, từ đó nghiên cứu những nguyên lý hoạt động cơ bản của MPLS và khả năng thực hiện kỹ thuật lưu lượng của nó. Bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng trong MPLS là làm thế nào để ánh xạ đồ hình nghiệm suy (induced graph) lên trên topology vật lý của mạng một cách hiệu quả nhất, tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, chống tắc nghẽn và tăng cường QoS. Đặc biệt, đề tài tập trung nhiều vào các khía cạnh như:
Các yêu cầu của kỹ thuật lưu lượng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức.
Các cơ chế bảo vệ và khôi phục lưu lượng sử dụng trong MPLS.
Xây dựng các kịch bản mô phỏng từ các khái niệm ban đầu đến các cơ chế được áp dụng trong kỹ thuật lưu lượng nhằm đưa ra các đánh giá dựa trên các số liệu cụ thể. Điều này đặc biệt hữu ích khi học viên chưa có điều kiện để tiếp cận và kiểm chứng trên hệ thống mạng trục IP/MPLS thực đang hoạt động.
Tuy nhiên, kỹ thuật lưu lượng là một lĩnh vực rộng, đây cũng là bài toán khó đặt ra cho bất kỳ một công nghệ truyền dẫn hoặc chuyển mạch mới nào. Vì những lý do khách quan và chủ quan, đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót, cụ thể là:
Một số khái niệm, thuật ngữ mới chưa được thống nhất khi dịch thuật.
Chưa đề cập nhiều đến quản lý QoS, Diffserv trong MPLS.
Chưa đề cập sâu đến ứng dụng MPLS trong mạng riêng ảo (VPN) là một trong những công nghệ đang được ứng dụng rất nhiều trong các hệ thống mạng hiện nay.
Phần mềm mô phỏng mạng NS-2 rất khó can thiệp một cách đầy đủ mà thường chỉ kế thừa, sử dụng tập lệnh và các module của nó cung cấp. Vì vậy NS-2 chưa mô phỏng đầy đủ các hoạt động của một thiết bị thật sự, do đó các số liệu kết quả thu được chỉ có độ tin cậy tương đối.
Qua đề tài này, học viên mong muốn nắm bắt được nền tảng kiến thức về công nghệ MPLS, đặc biệt là ứng dụng của nó trong lĩnh vực kỹ thuật lưu lượng. Hiện tại, MPLS vẫn thuộc loại chuyển mạch điện. Tuy nhiên, hướng phát triển tiếp theo của MPLS là GMPLS (Generalized MPLS), trong đó áp dụng ý tưởng chuyển mạch nhãn vào chuyển mạch quang, xem các bước sóng quang như là nhãn. Công nghệ mới luôn luôn phát triển không ngừng và có tính kế thừa, vì vậy việc nghiên cứu, cập nhật kiến thức để làm chủ thiết bị mạng lưới là hết sức cần thiết.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Luc De Ghein (CiscoPress 2006), MPLS Fundamentals
[2] David McDysan, Dave Paw - McGrawHill (2002), ATM & MPLS: Theory and Application
[3] Eric Osborne, Ajay Simha (CiscoPress 2002), Traffic Engineering with MPLS
[4] Student Book - CiscoPress (2001), MPLS Traffic Engineering Technology
[5] Johan Martin - University of Oslo (2005), MPLS Based Recovery Mechanisms
[6] RFC 3031: Multiprotocol Label Switching Architecture
[7] John Evans, Clarence Filsfils (Morgan Kaufmann (2007)"Deploying IP and MPLS QoS for Multiservice Networks: Theory and Practice"
[8] The NS Manual (VINT Project 05/2007)
[9] Website: http://nsnam.isi.edu/nsnam
[10] Website:http://w4.siemens.de/ct/en/technologies/ic/beispiele/mpls
PHỤ LỤC: MÃ NGUỒN CÁC BÀI MÔ PHỎNG
Bai1.tcl
############################################################## # BAI 1: MO PHONG MANG IP KHONG HO TRO MPLS #
############################################################## # Tao ra mot doi tuong mo phong
set ns [new Simulator] $ns rtproto LS
# Tao file de xuat ket qua cho NAM set nf [open bai1.nam w]
$ns namtrace-all $nf
# Tao cac file de luu du lieu cho xgraph set f1 [open luong_1 w]
set f2 [open luong_2 w] # So do ket noi mang #
# Khai bao 10 nut mang IP thong thuong (co ten tu R0 --> R10) foreach i "0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10" {
set R$i [$ns node] }
# Khai bao link: nodes bw delay queue $ns duplex-link $R0 $R1 3Mb 10ms DropTail $ns duplex-link $R1 $R3 2Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R3 $R5 1Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R5 $R7 2Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R7 $R9 1Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R9 $R10 3Mb 10ms DropTail $ns duplex-link $R1 $R2 1Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R2 $R4 1Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R4 $R6 2Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R6 $R8 1Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R8 $R9 2Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R3 $R4 1Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R5 $R6 1Mb 30ms SFQ $ns duplex-link $R7 $R8 1Mb 30ms SFQ # Ve dang so do mang
$ns duplex-link-op $R0 $R1 orient right $ns duplex-link-op $R1 $R3 orient right $ns duplex-link-op $R3 $R5 orient right $ns duplex-link-op $R5 $R7 orient right $ns duplex-link-op $R7 $R9 orient right $ns duplex-link-op $R9 $R10 orient right $ns duplex-link-op $R1 $R2 orient 0.333 $ns duplex-link-op $R2 $R4 orient right $ns duplex-link-op $R4 $R6 orient right $ns duplex-link-op $R6 $R8 orient right $ns duplex-link-op $R8 $R9 orient 1.667 $ns duplex-link-op $R3 $R4 orient 0.333 $ns duplex-link-op $R5 $R6 orient 0.333 $ns duplex-link-op $R7 $R8 orient 0.333 # Ghi chu $ns duplex-link-op $R1 $R3 label " 2M " $ns duplex-link-op $R3 $R5 label " 1M "
$ns duplex-link-op $R5 $R7 label " 2M " $ns duplex-link-op $R7 $R9 label " 1M " $ns duplex-link-op $R1 $R2 label " 1M " $ns duplex-link-op $R2 $R4 label " 1M " $ns duplex-link-op $R4 $R6 label " 2M " $ns duplex-link-op $R6 $R8 label " 1M " $ns duplex-link-op $R8 $R9 label " 2M" $ns duplex-link-op $R3 $R4 label " 1M " $ns duplex-link-op $R5 $R6 label " 1M " $ns duplex-link-op $R7 $R8 label " 1M " $ns duplex-link-op $R3 $R5 queuePos 1.5 $R0 label "Nguon" $R10 label "Dich" #--- # Dinh nghia cac ham su dung trong chuong trinh chinh #---
# Tao mot procedure ghi nhan bang thong theo mot chu ki $time proc record {} {
global sink1 sink2 f1 f2 set ns [Simulator instance] # Dinh chu ki ghi nhan bang thong set time 0.1
# Lay so luong packet nhan duoc trong chu ky o moi sink set bw1 [$sink1 set bytes_]
set bw2 [$sink2 set bytes_] set now [$ns now]
puts $f1 "$now [expr $bw1/$time*8/1000000]" puts $f2 "$now [expr $bw2/$time*8/1000000]" # Reset gia tri bytes_ cua sink
$sink1 set bytes_ 0 $sink2 set bytes_ 0
#Dinh thoi goi lai ham record sau chu ky $time $ns at [expr $now+$time] "record"
}
#---