i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ THỊ THANH HUỆ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MPLS TRONG VIỆC DI TRÚ MẠNG DÙNG RIÊNG BỘ CÔNG AN SANG MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN) Ngành : Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số : 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN KIM GIAO HÀ NỘI – 2009 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn "Nghiên cứu công nghệ MPLS việc di trú mạng dùng riêng Bộ Công an sang mạng hệ (NGN)" kết nghiên cứu riêng Các kết luận văn trung thực chưa công bố công trình khác NGƯỜI CAM ĐOAN Vũ Thị Thanh Huệ iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa i Lời cam đoan ii Mục lục iii Bảng ký hiệu chữ viết tắt Danh mục hình vẽ v vii MỞ ĐẦU Chương – NHỮNG NGUYÊN TẮC DI TRÚ LÊN MẠNG NGN 1.1 YÊU CẦU ĐỐI VỚI MẠNG NGN 1.1.1 Sự đời NGN 1.1.2 Định nghĩa NGN 1.1.3 Các yêu cầu NGN 1.2 CÁC NGUYÊN TẮC DI TRÚ LÊN NGN 1.3 CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN TẢI CỦA MẠNG THẾ HỆ MỚI 1.3.1 Công nghệ truyền tải IP 1.3.2 Công nghệ truyền tải ATM 12 1.3.3 Đánh giá mạng trục IP ATM 18 Chương - CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS 20 20 2.1.1 Giới thiệu MPLS 20 2.1.2 Quá trình chuẩn hoá MPLS 21 2.1.3 Một số ứng dụng MPLS 22 2.2 HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS 23 2.2.1 Một số khái niệm MPLS 23 2.2.2 Cấu trúc thành phần mạng MPLS 26 2.2.3 Hoạt động MPLS 27 2.2.4 Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ MPLS 34 2.3 ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA MPLS 36 iv Chương - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MPLS TRONG VIỆC XÂY DỰNG MẠNG TÍCH HỢP ĐA DỊCH VỤ NGÀNH CÔNG AN 40 3.1 THỰC TRẠNG VÀ MỘT SỐ YÊU CẦU ĐỐI VỚI VIỆC PHÁT TRIỂN MẠNG TÍCH HỢP ĐA DỊCH VỤ NGÀNH CÔNG AN 40 3.1.1 Thực trạng hệ thống mạng viễn thông Bộ Công an 40 3.1.2 Dịch vụ thông tin mạng hệ thống CSDL nghiệp vụ 43 3.1.3 Yêu cầu phát triển mạng tích hợp đa dịch vụ Ngành Công an 45 3.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHO MẠNG LÕI CỦA MẠNG TÍCH HỢP ĐA DỊCH VỤ NGÀNH CÔNG AN 49 3.2.1 So sánh công nghệ ATM với công nghệ MPLS 49 3.2.2 Kinh nghiệm di trú lên NGN Việt Nam 51 3.3 GIẢI PHÁP MẠNG LÕI DỰA TRÊN MPLS CỦA MẠNG TÍCH HỢP ĐA DỊCH VỤ NGÀNH CÔNG AN 53 3.3.1 Thực giai đoạn di trú lên NGN 55 3.3.2 Thực giai đoạn di trú lên NGN 56 3.3.3 Giải vấn đề đảm bảo an ninh an toàn cho mạng tích hợp đa dịch vụ Ngành Công an 3.4 KẾT LUẬN 57 57 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 v BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Giải thích API Application Programming Interface ATM Asynchronous Transfer Moe B_ISDN BGP BS Band_Integrate Services Digital Network Border Gaterway Protocol Bie- Stack CAC Connection Admission Control CLP Cell Loss Priority COS Class Of Service Diffserv Differentiated Services DLCI Data Link Connection Identifier ETSI Europen Telecommunication Standards Institute FEC Forward Equivarence Class FR Inserv Frame Relay Integrated Services IP Internet Protocol ISP Internet Service Protocol ITU – T LAN LB International Telecommunication UnionTelecommunication Standards Section Local Area Network Label Binding LER Label Edge Router LIB Label Information Base LSP Label Switch Path LSR Label Switch Router vi MPLS MPLS LDP Multiprotocal Label Switching MPLS Label Distribution Protocol MSF Multiservice Switch Forum NGN Next Geuration Networks OSPF Open Shortest Path First PC PSTN/ISDN Priority Control Integrate Services Digital Network QoS Quality of Service RFC Request For Comment RSVP RSVP- TF Resource Resenvation Protocol Resoure Reservation Protocol Traffic Enginerning SLN Ship In The Night TTL Time To Live VC Virtual Connection VCI Virtual Circuit Identifier VoIP Voice over IP VPI Virtual Path Identifier VPN Virtual Private Network vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1.Mô hình kiến trúc dịch vụ tích hợp 10 Hình 1.2 Mô hình Diffserv hỗ trợ QoS 12 Hình 1.3 Mô hình đánh dấu luồng Cell theo phương pháp thùng rò rỉ 14 Hình 1.4 Luồng Cell đánh dấu mức ưu tiên 15 Hình 1.5 Đánh dấu luồng Cell theo phương pháp cửa sổ trượt nhảy 16 Hình 1.6 Mô hình điều khiển chấp nhận kết nối 17 Hình 2.1 Định dạng chung nhãn MPLS 24 Hình 2.2 Cơ cấu báo hiệu nhãn MPLS 26 Hình 2.3 Cấu trúc thành phần mạng MPLS 26 Hình 2.4 Mạng MPLS hoạt động chế độ khung 28 Hình 2.5 Các thành phần mạng ATM-MPLS 31 Hình 2.6 LFIB môi trường ATM 32 Hình 2.7 Quá trình thiết lập nhãn MPLS qua ATM 33 Hình 2.8 Kết nối MPLS qua mạng ATM-PVC 34 Hình 3.1 Sơ đồ kết nối mạng liệu dùng riêng Bộ - Ngành 42 Hình 3.2 Mô hình NGN VNPT 52 Hình 3.3 Sơ dồ kết nối mạng dùng riêng Bộ Ngành 54 MỞ ĐẦU Sự cạnh tranh khốc liệt nhà khai thác phạm vi toàn cầu, bùng nổ lưu lượng thông tin truyền mạng viễn thông việc sử dụng rộng rãi dịch vụ Internet, thuê bao đòi hỏi dịch vụ đa phương tiện mới, tăng nhanh nhu cầu dịch vụ thông tin di động đặt cho ngành viễn thông giới thách thức mở xu hướng tích hợp mạng thoại truyền thống, mạng Internet mạng thông tin di động thành mạng hợp đa dịch vụ hay gọi mạng hệ NGN Trong bối cảnh Việt Nam hội nhập khu vực quốc tế, nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông Việt Nam kịp thời trước, đón đầu triển khai xây dựng mạng hệ NGN Trước xu thực tiễn đó, mạng Viễn thông dùng riêng số ngành có Bộ Công an cần phải tính đến giải pháp phát triển mạng dùng riêng theo hướng di trú cách thích hợp lên NGN để tránh lãng phí trình đầu tư nhanh chóng tiếp cận công nghệ Đồng thời, cho phép cung cấp dịch vụ hoà mạng dễ dàng với mạng công cộng Tuy nhiên, để có giải pháp di trú thích hợp nhằm bảo toàn vốn đầu tư vừa tránh lãng phí trình đầu tư vừa có điều kiện tiếp cận công nghệ mới, cần phải có cân nhắc, tính toán hợp lý tùy theo hoàn cảnh thực tế cụ thể bộ, ban ngành Là người cán công tác lĩnh vực viễn thông, tin học Bộ Công an, có trách nhiệm tham mưu cho Lãnh đạo cấp định hướng phát triển mạng máy tính, mong muốn nghiên cứu để tìm hướng phát triển phù hợp cho mạng máy tính Bộ Công an điều kiện thực tiễn Vì vậy, sau xin ý kiến đồng ý Thầy giáo hướng dẫn, chọn đề tài "Nghiên cứu công nghệ MPLS việc di trú mạng dùng riêng Bộ Công an sang mạng hệ (NGN)" làm Luận văn tốt nghiệp với mong muốn đem kiến thức mà nghiên cứu trình thực Luận văn tốt nghiệp để ứng dụng vào thực tế Để đáp ứng mong muốn trên, Luận văn nghiên cứu cách tổng quan yêu cầu nguyên tắc di trú lên mạng NGN, công nghệ truyền dẫn sử dụng cho mạng lõi Từ sâu nghiên cứu công nghệ MPLS công nghệ lựa chọn cho hầu hết mạng lõi Trên sở kết nghiên cứu trên, Luận văn vào xây dựng giải pháp “Ứng dụng công nghệ MPLS việc xây dựng mạng tích hợp đa dịch vụ ngành Công an” trình di trú lên mạng NGN mạng Viễn thông dùng riêng cho Bộ Công an Luận văn chia làm chương: - Chương 1: Những nguyên tắc di trú lên mạng NGN Trong đưa khái niệm, định nghĩa, đặc điểm, yêu cầu NGN cấu trúc mạng NGN - Chương 2: Phân tích số Công nghệ chuyển mạch gói cho mạng lõi vấn đề liên quan đến QoS Đặc biệt triển khai MPLS mạng IP mạng ATM Trong chương luận văn đề cập đến giải pháp di trú sang NGN từ mạng - Chương 3: Đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ MPLS việc xây dựng mạng tích hợp đa dịch vụ Ngành Công an Trong chương tập trung phân tích để lựa chọn tiêu chuẩn kết nối, công nghệ chuyển mạch sử dụng mạng NGN để áp dụng cho mạng Viễn thông dùng riêng trình di trú tới NGN Đây mục tiêu Luận văn 10 Chương NHỮNG NGUYÊN TẮC DI TRÚ LÊN MẠNG NGN 1.1 Những yêu cầu mạng NGN Mạng NGN đưa với mong muốn cho phép giảm thiểu thời gian đưa dịch vụ thị trường, nâng cao hiệu suất sử dụng truyền dẫn, cho phép nhà cung cấp dịch vụ tăng cường khả kiểm soát, bảo mật thông tin khách hàng Ngoài ra, NGN phải đáp ứng hầu hết nhu cầu nhiều đối tượng sử dụng cá nhân, văn phòng, doanh nghiệp với giao thức chuẩn giao diện thân thiện với tính thông minh cho phép tạo tiền đề cho bước phát triển công nghệ dịch vụ tương lai 1.1.1 Sự đời NGN Khái niệm mạng hệ sau NGN bắt đầu xuất vào năm cuối thập kỷ 90 kỷ 20 Cho đến nay, nhà khai thác, cung cấp dịch vụ viễn thông, hãng sản xuất thiết bị viễn thông giới có quan điểm khác NGN Vào tháng năm 2002, họp nhóm nghiên cứu 13 ITU-T trí NGN phải xem cụ thể hoá khái niệm định nghĩa cho cấu trúc hạ tầng thông tin toàn cầu GII (Global Information Infrastructure) Trong khuôn khổ đề án GII ITU-T (được 1995), loạt khuyến nghị Yxx đưa ra, khuyến nghị quan trọng là: - ITU Rec Y110 “Nguyên lý cấu trúc tổ chức GII” (GII principles and framework architectures) - ITU Rec Y120 “Phương pháp luận viễn cảnh GII” (GII scenario and methodology) - ITU Rec Y130 “Cấu trúc truyền tin “ (Information communication architecture) - ITU Rec Y140 “Các điểm chuẩn cho cấu kết nối” (Reference points for the interconnection framework) Tuy nhiên khuyến nghị Yxx đưa định nghĩa khái niệm cấu trúc hạ tầng thông tin toàn cầu GII chưa đề cập đến vấn đề liên quan tới việc triển khai mạng Vì tháng năm 2002, ITU định bắt đầu 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Nguyễn Quý Minh Hiền ( 2002), Mạng hệ sau NGN, Nhà xuất Bưu điện [2] Tổng cục Kỹ thuật - Bộ Công an (2007), Khảo sát thực trạng mạng máy tính diện rộng Ngành Công an, Hà Nội Tiếng Anh [1] E Brent Kelly (2002), Quality of Service In Internet Protocol (IP) Networks [2] Chris Gallon (February (2003), Quality of Service for Next Generation Voice Over IP Networks [3] GIROUX (01-1999), Quality of service in ATM networks [4] Duke Hong and Tatsuya Suda (2000), Congestion Control And Prevention In ATM Networks [5] Shah, Utpal Mukhopadhyaya, Arun Sathiamurthi (2004), Overview of QoS in Packet-based IP and MPLS Networks [6] Cisco Systems (2000), MPLS and IP Quality of Service In Service Provider ATM Networks, http://www.cisco.com/solution [7] TECHNICAL PAPER – ALCATEL (December - 2001), A Step-by-Step Migration Scenario From PSTN to NGN [8] Network Systems Division –Tekelec (2000), Migration from Circuit to Packet An Overview [9] Johannes Riedl, Siemens Communications and Mark Sebastyn, Juniper Networks (November 2004), Architecting a Reliable and Scalable VoIP Trunking Solution [10] Nortelnetworks (september-2002), Succession Solutions Local Tandem Solution, http://www.nortelnetworks.com/solution 12 [11] Nortelnetworks, (February 19, 2004), Converged IP / MPLS Core Routing Solutions, http://www.nortelnetworks.com/solution [12] Nortelnetworks (2003), Voice over IP Solutions Passport Packet Voice Gateway, http://www.nortelnetworks.com/solution [13] Juniper Networks (June 2007), The Juniper Networks Next Generation Network Core Solution for Service Providers, www.juniper.net/company/solution [14] Matt Kolon, Juniper Networks, Solutions Management Kees Hoogendoorn, Siemens (September 2003), Siemens - Juniper Networks Cooperation, http://www.siemens.com/solution