Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin ngành viễn thông Công nghệ MPLS và ứng dụng
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lụcMỤC LỤCTHUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT i LỜI NÓI ĐẦU . iii CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ MPLS 1 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ 1 1.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng 3 1.2.1 Định tuyến và chuyển mạch gói truyền thống 31.2.2 Công nghệ mạng dựa trên giao thức IP 3 1.2.3 Công nghệ ATM . 4 1.2.4 IP và ATM . 4 So sánh giữa IP và ATM 4 Giải pháp sử dụng mô hình xếp chồng 6 1.3 Sự ra đời công nghệ MPLS . 8 1.3.1 Chuyển mạch nhãn là gì? 8 1.3.2 Tại sao sử dụng MPLS? 10 Tốc độ và trễ 10 Khả năng mở rộng mạng 11 Tính đơn giản . 11 Sử dụng tài nguyên . 12 Điều khiển đường đi . 12 CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ MPLS . 14 2.1 Một số vấn đề cơ bản . 14 2.1.1 Các thuật ngữ, định nghĩa sử dụng trong MPLS . 14 2.1.2 Một sồ vấn đề liên quan đến nhãn (Label) . 16 Không gian nhãn . 16 Lưu Anh Tú, D2001VT Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lụcSự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn 17 Ngăn xếp nhãn . 19 Sự duy trì nhãn . 22 Tổng hợp FEC . 23 Hợp nhất nhãn 25 2.1.3 Một số vấn đề liên quan đến ràng buộc nhãn (FEC/Label) . 25 Các phương pháp ràng buộc nhãn với FEC . 25 Các chế độ điều khiển ràng buộc nhãn với FEC . 27 Phân bổ ràng buộc nhãn không theo yêu cầu và theo yêu cầu . 29 2.2 Các loại thiết bị trong mạng MPLS 30 2.3 Các chế độ hoạt động của MPLS . 32 2.3.1 Chế độ khung 32 2.3.2 Chế độ tế bào 332.4 Các giao thức phân bổ nhãn . 35 2.4.1 Giao thức phân phối nhãn LDP .35Giới thiệu . 35 Các loại bản tin LDP 36 Thủ tục thăm dò LSR lân cận . 37 Các bản tin LDP 38 Phát hành và sử dụng nhãn . 43 2.4.2 Giao thức RSVP với việc phân bổ nhãn .482.4.3 Giao thức BGP với việc phân bổ nhãn .542.5 Định tuyến trong mạng MPLS. 55 2.5.1 Định tuyến cưỡng bức (CR) với CR-LDP 56 Khái niệm . 56 Định tuyến hiện (ER) và định tuyến cưỡng bức (CR) . 57 Lưu Anh Tú, D2001VT Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lụcLDP và định tuyến cưỡng bức (CR) . 58 Thuật toán định tuyến cưỡng bức . 58 Các bản tin và các TLV sử dụng trong CR . 62 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ MPLS 71 3.1 Mạng thế hệ kế tiếp (NGN) của Tổng công ty BCVT Việt Nam 71 3.1.1 Mở đầu 71 3.1.2 Cấu trúc phân lớp chức năng NGN 72 3.1.2 Nguyên tắc tổ chức mạng 72 3.1.3 Tổ chức các lớp chức năng trong NGN . 73 Tổ chức lớp ứng dụng và lớp dịch vụ mạng 73 Tổ chức lớp điều khiển . 74 Tổ chức lớp truyền tải 74 Tổ chức lớp truy nhập 74 3.1.4 Kết nối NGN với các mạng hiện thời . 74 Kết nối với mạng PSTN . 74 Kết nối với mạng Internet . 75 3.1.5 Lộ trình chuyển đổi sang NGN 76 3.2 Khả năng ứng dụng MPLS tại Việt Nam 78 3.2.1 Những điểm cơ bản trong định hướng phát triển của ngành viễn thông Việt Nam .783.2.2 Các công nghệ và triển vọng triển khai 781. Công nghệ IP 79 2. Công nghệ ATM . 79 3. Công nghệ MPLS . 79 3.2.3 Các giải pháp ứng dụng MPLS 801. Giải pháp 1: MPLS trong mạng lõi . 80 Lưu Anh Tú, D2001VT Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục2. Giải pháp 2: ATM lõi, MPLS ở các tổng đài đa dịch vụ . 83 3. Giải pháp 3: Mạng MPLS hoàn toàn . 86 4. Đánh giá các giải pháp . 88 KẾT LUẬN . 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 90 Lưu Anh Tú, D2001VT Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ và từ viết tắtTHUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮTATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dẫn không đồng bộARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉATMARP ATM Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ ATMBGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biênCoS Class of Service Lớp dịch vụCLIP Classical IP IP trên ATM CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bứcCR-LDP Constrained Routing-LDP Định tuyến cưỡng bức-LDPCR-LSP Constrained Routing-LSP Định tuyến cưỡng bức-LSPCSPF Constrained SPF SPF cưỡng bứcDiffServ Differentiated Service Các dịch vụ được phân biệtDLCI Data Link Connection Identifer Nhận dạng kết nối liên kết dữ liệuER Explicit Routing Định tuyến hiệnFR Frame Relay Chuyển tiếp khungFEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đươngIETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet IP Internet Protocol Giao thức Internet IntServ Integrated Service Các dịch vụ được tích hợpLAN Local Area Network Mạng cục bộLANE LAN Emulation Mô phỏng LANLDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãnLER Label Edge Router Router biên nhãnLIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãnLSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãnLSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãnMG Media Gateway Cổng đa phương tiệnMPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thứcMPOA Multiprotocol Over ATM Đa giao thức trên ATM NGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếpNHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế tiếpOSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất đầu tiênPID Protocol Identifier Nhận dạng giao thứcPNNI Private Network-Network Interface Mạng riêng ảoQoS Quality of Service Chất lượng dịch vụRESV Resevation Bản tin dành trướcRFC Request For Comment Yêu cầu ý kiếnRSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên Lưu Anh Tú, D2001VTi Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ và từ viết tắtSG Signaling Gateway Cổng báo hiệuSPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiênSTM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộSVC Signaling Virtual Circuit Kênh ảo báo hiệuTCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫnTGW Traffic Gateway Cổng lưu lượngTLV Time To Live Thời gian sốngTLV Type-Leng-Value Kiểu-Chiều dài-Giá trịToS Type of Service Kiểu dịch vụUDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu VC Virtual Circuit Kênh ảoVCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảoVNPT Vietnam Post & Telecommunications Tổng công ty BCVT Việt NamVP Virtual Path Đường ảoVPN Virtual Private Network Mạng riêng ảoVPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảoWAN Wide Area Network Mạng diện rộngLưu Anh Tú, D2001VTii Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầuLỜI NÓI ĐẦUCùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây các ngành công nghiệp đều phát triển mạnh mẽ, và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ. Số người sử dụng các dịch vụ mạng tăng đáng kế, theo dự đoán con số này đang tăng theo hàm mũ. Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng được yêu cầu cao hơn. Đứng trước tình hình này, các vấn đề về mạng bắt đầu bộc lộ, các nhà cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã có nhiều nỗ lực để nâng cấp cũng như xây dựng hạ tầng mạng mới. Nhiều công nghệ mạng và công nghệ chuyển mạch đã được phát triển, trong số đó chúng ta phải kể đến công nghệ chuyển mạch nhãn (MPLS là tiêu chuẩn). MPLS cũng đang được nghiên cứu áp dụng ở nhiều nước, Tổng công ty BCVT Việt Nam cũng đã áp dụng công nghệ này cho mạng thế hệ kế tiếp NGN. Đứng trước sự phát triển nhanh chóng của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS, việc tìm hiểu các vấn đề về công nghệ MPLS là vấn đề quan trọng đối với sinh viên. Nhận thức được điều đó, đồ án tốt nghiệp “Công nghệ MPLS và ứng dụng” giới thiệu về quá trình phát triển dịch vụ cũng như công nghệ mạng dẫn tới MPLS, tìm hiểu các vấn đề kỹ thuật của công nghệ, và ứng dụng của công nghệ MPLS trong mạng thế hệ kế tiếp NGN của Tổng công ty BCVT Việt Nam. Bố cục của đồ án gồm 3 chương. Chương I : Giới thiệu về công nghệ MPLS Chương II : Công nghệ MPLS Chương III : Ứng dụng của công nghệ MPLS Công nghệ MPLS là công nghệ tương đối mới mẻ, việc tìm hiểu về các vấn đề của công nghệ MPLS đòi hỏi phải có kiển thức sâu rộng, và lâu dài. Do vậy đồ án không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Trần Hạo Bửu, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn thông đã giúp đỡ em trong thời gian qua.Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân - những người đã giúp đỡ động viên tôi trong quá trình học tập.Lưu Anh Tú, D2001VTiii Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu về công nghệ MPLSCHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ MPLSTrong chương này, đầu tiên chúng ta nêu ra xu hướng phát triển dịch vụ và những vấn đề nảy sinh với các mạng truyền thống trong quá trình phát triển. Tiếp đến là phần mô tả quá trình phát triển công nghệ mạng, các ưu nhược điểm của mỗi công nghệ và cuối cùng là phần giải thích cho việc ra đời của công nghệ chuyển mạch nhãn -tại sao các mạng chuyển mạch nhãn (MPLS là tiêu chuẩn) đóng vai trò quan trọng trong các liên mạng riêng và mạng Internet toàn cầu đa dịch vụ? Nội dung chương này có các vấn đề chính sau.1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ 1.2 Xu hướng phát triển công nghệ mạng 1.3 Sự ra đời của MPLS1.1 Xu hướng phát triển dịch vụTrong 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 kiếm 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 trở 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 ngưòi sử dụng mạng đang tăng theo hàm mũ. Cùng với sự phát triển của xã hội về nhiều mặt, các ngành công nghiệp không ngừng phát triển và ngành công nghiệp viễn thông cũng 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 tiện 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. Từ những yếu tố này dẫn đến tài nguyên mạng Internet bị cạn kiệt nhanh chóng. Lúc này mạng Internet bắt đầu biêu hiện rõ các vấn đề như là: tốc độ mạng, khả năng mở rộng, quản lý chất lượng dịch vụ, và đặc biệt là vấn đề tắc nghẽn xảy ra trong mạng. Truớc tình trạng như vậy cần có các biện pháp để giải quyết khắc phục. Chúng ta hãy Lưu Anh Tú, D2001VT1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Giới thiệu về công nghệ MPLSxem xét kỹ hơn một vấn đề của mạng IP truyền thống 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 một mạng Internet dựa trên QoSMạng 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 của 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 nếu mạng có đủ tài nguyên. Tuy nhiên, nếu mạng trở nên tắc nghẽn, 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 nghẽn) 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 ngắn rất ngắn, chỉ có một vài gói. Vì vậy, khi mà người sử dụng nhận 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 mạng.Khái niệm nỗ lực tối đa có nghĩa là lưu lượng bị huỷ bỏ một cách ngẫu nhiên; không có cách nào để loại bỏ lưu lượng một cách thông minh trong mạng Internet truyền thống. Chúng ta thử hình dung ra tình huống sau: khi 2 người sử dụng đang cùng gửi lưu lượng vào mạng, một người có ứng dụng cần băng thông cao, dung lượng 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 phải 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 cầu 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 người sử dụng nào.Vậy 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 ứng 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 thực hiện.Lưu Anh Tú, D2001VT2 [...]... IP truyền thống, trong MPLS việc gán một gói cụ thể vào một FEC Lưu Anh Tú, D2001VT 14 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2 Công nghệ MPLS cụ thể chỉ được thực hiện một lần khi các gói vào trong mạng MPLS không ra quyết định chuyển tiếp với mỗi datagram lớp 3 mà sử dụng khái niệm FEC FEC phụ thuộc vào một số các yếu tố, ít nhất là phụ thuộc vào địa chỉ IP và có thể là phụ thuộc cả vào kiểu lưu lượng trong... Các node A, B, G, và H là các node bên ngoài (các LSR lối ra và lối vào) còn miền bên trong gồm các node C, D, E và F Các bảng LSR tại node C và F có ngăn xếp nhãn với độ sâu là 2 Các bảng LSR D và LSR E có ngăn xếp nhãn với độ sâu 1 Trong ví dụ này, các khả năng MPLS được mở rộng ra Lưu Anh Tú, D2001VT 20 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2 Công nghệ MPLS ngoài tới các node A, B, G và H Dó đó, đằng sau...Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu về công nghệ MPLS 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 cầu truyền số liệu qua mạng Các mạng này phục vụ cho các ứng dụng đơn giản như là truyền file và đăng nhập từ xa Để thực hiện các yêu cầu này, một bộ định tuyến dựa trên... các yêu cầu về QoS) Có thể tuyến giữa router 1 và router 4 là DS3; tuyến giữa router 1 và router 5 là SONET Nếu ứng dụng của người sử dụng cần nhiều băng tần hơn, nhãn của người sử dụng có thể được dùng để hướng dẫn router chuyển lưu lượng vào tuyến SONET chứ không vào tuyến DS3 Giải pháp dựa trên chính sách này sử dụng chuyển mạch nhãn để cho mạng đáp ứng các yêu cầu của các lớp lưu lượng khái niệm... bằng việc sử dụng xử lý từng gói và chuyển tiếp gói tin tại lớp 2 sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn MPLS dựa trên mô hình ngang cấp, vì vậy mỗi một thiết bị MPLS chạy một giao thức định tuyến IP, trao đổi thông tin định tuyến với các thiết bị lân cận, và chỉ duy trì một không gian cấu hình mạng và một không gian địa chỉ MPLS chia bộ định tuyến làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng... nối) đáp ứng yêu cầu QoS tốt hơn Và thế là nhiều công nghệ mạng đã ra đời, điển hình là FR và ATM 1.2.3 Công nghệ ATM Song song với sự phát triển chóng mặt của Internet và tăng tốc độ xử lý của bộ định tuyến là sự phát triển mạnh trong lĩnh vực chuyển mạch Mạng số dịch vụ tích hợp băng rộng (B-ISDN) là một kỹ thuật cho phép truyền thông thời gian thực giữa các thiết bị truyền thông đầu cuối, sử dụng kỹ... nhãn có độ dài 20 bit, ứng với việc MPLS được triển khai trên các công nghệ lớp 2 sử dụng cấu trúc nhãn trong địa chỉ MAC, như ATM, hay FR Thuật ngữ khác liên quan tới tiêu đề nhãn, có độ dài 32 bit, ứng với việc MPLS được triển khai trên các công nghệ lớp 2, mà địa chỉ MAC không có cấu trúc nhãn Chúng ta sẽ còn đề cập về nhãn trong phần sau Một điểm cần chú ý là trong MPLS nhãn có quan hệ với QoS Ràng... cho phép IP và ATM hoạt động với nhau mà không cần thay đổi giao thức của chúng Tuy nhiên cách này không tận dụng hết khả năng của ATM Ngoài ra cách này không thích hợp với mạng có nhiều router và không hiệu quả trên một số mặt, chẳng hạn như có sự chồng chéo về chức năng, quản lý mạng phức tạp Tổ chức ATM-Forum dựa trên mô hình này đã phát triển công nghệ LANE và MPOA Các công nghệ này sử dụng các máy... kịch bản 1 và 2, đó là vấn đề cục bộ liệu L1 có bằng L2 Với kịch bản 3 và 4, qui tắc sau được áp dụng: Nếu khi Rd nhận được 1 gói mà nhãn trên cùng của nó là L, Rd có thể xác định liệu nhãn đó được đặt vào bởi Ru1 hay Ru2, lúc đó MPLS không yêu cầu F1 bằng F2 Do đó, với kịch bản 3 và 4, Rd đang sử dụng các không gian nhãn khác nhau để phân bổ ràng buộc tới Ru1 và Ru2, đó là ví dụ về việc sử dụng không... nhãn được sử dụng như là kỹ thuật chuyển tiếp nằm ở bên dưới Sự sử dụng từ “đa giao thức” trong tên của nó có nghĩa là nó có thể hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng, không chỉ riêng IP Ngoải ra các nhà cung cấp mạng có thể cấu hình và chạy MPLS trên các công nghệ lớp 2 khác nhau như PPP, Fram Relay … không chỉ riêng Lưu Anh Tú, D2001VT 8 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1 Giới thiệu về công nghệ MPLS ATM Về . : Giới thiệu về công nghệ MPLS Chương II : Công nghệ MPLS Chương III : Ứng dụng của công nghệ MPLS Công nghệ MPLS là công nghệ tương đối mới. nghiệp Công nghệ MPLS và ứng dụng giới thiệu về quá trình phát triển dịch vụ cũng như công nghệ mạng dẫn tới MPLS, tìm hiểu các vấn đề kỹ thuật của công nghệ,
