------ LUẬN VĂN Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 1 ĐạI HọC QUốC GIA Hà NộI TRƯờng đại học công nghệ Lng Th Tho THIết kế mô hình mạng atm mpls Khoá luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy Ngnh: in t - Vin thụng Hà nội - 2005 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Lời cảm ơn Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Kim Giao đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp này. Đồng thời em xin đợc cảm ơn các thầy cô giáo trờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội, những ngời đã trang bị cho em những kiến thức giúp em hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp này. Hà Nội, tháng 6 năm 2005 Sinh viên Luơng Thị Thảo Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 2 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Tóm tắt nội dung Hiện nay, mạng Inernet truyền thống không thể đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng nhanh của khách hàng vì không có bất kỳ cơ chế điều khiển chất lợng nào, không hỗ trợ tốt chất lợng dịch vụ và không cung cấp hiệu quả mạng riêng ảo. Gần đây, công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) đợc đề xuất sử dụng để tải các gói tin IP trên các kênh ảo, MPLS đã kết hợp đợc các u điểm của chuyển mạch gói datagram và chuyển mạch kênh ảo và khắc phục đợc các nhợc điểm trên của mạng truyền thống. Do vậy, trong đề tài luận văn này, em muốn giới thiệu về công nghệ MPLS. Tuy nhiên để tận dụng cơ sở hạ tầng của công nghệ ATM hiện tại - công nghệ tin cậy đã đợc kiểm chứng qua thực tế và từng bớc tiến tới mạng MPLS hoàn toàn, luận văn tập trung nghiên cứu về các giải pháp thiết kế mạng ATM MPLS. Đặc biệt bài báo cáo nghiên cứu thiết kế mô hình mô phỏng mạng ATM MPLS có thể ứng dụng trong những điều kiện ở Việt Nam, cũng nh để phục vụ cho đào tạo tại bộ môn Viễn Thông - trờng Đại học Công Nghệ - ĐHQGHN. Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 3 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS MụC LụC Trang Lời mở đầu 1 Chơng 1. Giới thiệu về công nghệ MPLS 3 1.1 Giới thiệu .3 1.1.1 Khái niệm MPLS .4 1.1.2 Sự ra đời của MPLS .4 1.2 Tình hình triển khai và quá trình chuẩn hoá về MPLS .7 1.2.1 Tình hình triển khai MPLS 7 1.2.2 Quá trình chuẩn hoá về MPLS .8 1.3 Các u điểm và ứng dụng của MPLS 9 1.3.1 Ưu điểm .9 1.3.2 ứng dụng 10 1.4 Tóm tắt chơng .11 CHƯƠNG 2. Các thành phần và hoạt động của mạng MPLS 12 2.1 Các khái niệm cơ bản của MPLS 12 2.2 Các thành phần cơ bản của MPLS 15 2.3 Các giao thức cơ bản của MPLS .16 2.3.1 Giao thức phân bố nhãn LDP .16 2.3.2 Giao thức CR-LDP 17 2.3.3 Giao thức RSVP 17 2.3.4 Giao thức MPLS-BGP .17 2.3.5 Kiến trúc hệ thống giao thức MPLS .17 2.4 Hoạt động của MPLS 19 2.4.1 Chuyển mạch nhãn .19 2.4.2 Đồ hình mạng MPLS 20 2.4.3 Các bớc hoạt động của MPLS .20 2.4.4 Các đờng hầm trong MPLS .23 2.5 Triển khai ứng dụng công nghệ MPLS tại Việt Nam .24 2.5.1 Khả năng ứng dụng của MPLS .25 2.5.2 Một số nguyên tắc khi triển khai mạng NGN 25 2.5.3 Mô hình mạng MPLS 26 2.6 Tóm tắt chơng 27 CHƯƠNG 3: Thiết kế mạng ATM MPLS 28 3.1 Giới thiệu 28 3.1.1 Mô hình chức năng mạng NGN 29 3.1.2 Chuyển mạch thẻ và thuật ngữ 30 Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 4 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS 3.1.3 Các cấu trúc chung của MPLs .31 3.1.4 MPLS và các kết hợp IP trên ATM khác 32 3.1.5 Các bớc thiết kế mạng ATM MPLS 33 3.2 Chọn thiết bị MPLS .34 3.2.1 Cấu trúc mạng MPLS .34 3.2.2 Chọn thiết bị MPLS Cisco .38 3.2.3 IP+ATM .45 3.3 Thiết kế mạng ATM MPLS .48 3.3.1 Cấu trúc các điểm truy nhập dịch vụ PoP .48 3.3.2 Xác định các đờng liên kết của mạng ATM MPLS .53 3.3.3 Định tuyến IP trong mạng ATM MPLS 63 3.3.4 Xác định không gian kênh ảo VC nhãn MPLS 66 3.3.5 Thiết kế mạng liên tục .80 3.4 ứng dụng mô hình ATM MPLS trong giải pháp của Nortel 80 3.5 Tóm tắt chơng 82 CHƯƠNG 4. Triển khai ứng dụng của mạng ATM MPLS . . 83 4.1 Các tiêu chí xây dựng mạng viễn thông ứng dụng trong đào tạo . 83 4.2 Xây dựng mô hình mạng viễn thông ứng dụng trong đào tạo .84 4.3 Nhận xét . .89 4.5 Tóm tắt chơng .90 KếT LUậN .91 Tài liệu tham khảo 92 Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 5 ThiÕt kÕ m« h×nh m¹ng ATM MPLS THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt ATM Aysnchronous Transfer Mode Phương thức truyền tin không đồng bộ ASBP Bộ định tuyến đường biên hệ thống tự trị BGP BGP Border Gateway Protocol Giao thức định tuyến giống như giao thức cổng biên CLNP Connectionless Network Protocol Giao thức mạng không kết nối CR- LDP Constraint-Based Routing- LDP Giao thức phân phối nhãn định tuyến dựa trên ràng buộc CSR Cell Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch tế bào DLCI Data Link Connection Identifier Nhận d ạng kết nối lớp liên kết dữ liệu DWDM Dense Wavelength Divion Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao FEC Forwarding Equivalence Class Lớp chuyển tiếp tương đương FIB Forwarding Information Base Cơ sở dữ liệu chuyển tiếp trong bộ định tuyến GMPLS Generalized Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát IEIF Internation Engineering Task Force Tổ chức tiêu chuẩn kỹ thuật Quốc tế Internet IGP Interior Gateway Protocol Giao thức đị nh tuyến trong miền L−¬ng ThÞ Th¶o – Tr−êng §¹i häc C«ng nghÖ 6 ThiÕt kÕ m« h×nh m¹ng ATM MPLS IMA Hợp kênh đảo trên ATM IP Internet Protocol Giao thức Internet IS-IS Intermedia System to Intermedia System Giao thức định tuyến mạng trung gian tới mạng trung gian IS-IS- TE Intermedia System to Intermedia System – Traffic Engineer Giao thức IS-IS có kỹ thật lưu lượng LAN Local Area Network Mạng cục bộ LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LER Label Edge Router Bộ định tuyến biên nhãn LFIB Label Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn LMP Link Management Protocol Giao thức quản lí kênh LSC Bộ điều khiển chuyển m ạch nhãn LSP Label Switched Path Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến mở rộng theo phương thức ưu tiên tuyến đường ngắn nhất OXC Optical Cross-Connect Đấu nối ghép quang PNNI Private Node to Node Interface Giao diện nút nút riêng L−¬ng ThÞ Th¶o – Tr−êng §¹i häc C«ng nghÖ 7 ThiÕt kÕ m« h×nh m¹ng ATM MPLS PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm điểm QoS Quanlity of Service Chất lượng dịch vụ RIP Realtime Internet Protocol Giao thức báo hiệu IP thời gian thực RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên SDH Synchronous Digital Hierachy Phân cấp truyền dẫn số đồng bộ SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDP Tag Distribution Protocol Giao thức phân bố thẻ TE Traffic Engineering Điều khiển lưu lượng UDP User Data Protocol Giao thức dữ liệu người sử dụng VC Virtual connection Kết nối ảo VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng đường ảo trong tế bào VP Virtual Path Kênh ảo VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng kênh ảo trong tế bào VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng L−¬ng ThÞ Th¶o – Tr−êng §¹i häc C«ng nghÖ 8 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Lời mở đầu Nn tng cho xó hi thụng tin chớnh l s phỏt trin cao ca cỏc dch v vin thụng. Mm do, linh hot, v gn gi vi ngi s dng l mc tiờu cn hng ti. Vi nm qua, Internet ang ngy cng phỏt trin vi cỏc ng dng mi trong thng mi v th trng ngi tiờu dựng. Cựng vi cỏc dch v truyn thng hin nay c cung cp qua Internet thỡ cỏc dch v thoi v a phng tin ang c phỏt trin v s dng. Tuy nhiờn, tc v di thụng ca cỏc dch v v ng dng ny ó vt quỏ ti nguyờn h tng Internet hin nay. Chớnh nhng iu ó gõy mt ỏp lc cho mng vin thụng hin thi, phi m bo truyn ti thụng tin tc cao vi giỏ thnh h. gúc khỏc s ra i ca nhng dch v mi ny ũi hi ph i cú cụng ngh thc thi tiờn tin. u im ni bt ca giao thc nh tuyn TCP/IP l kh nng nh tuyn v truyn gúi tin mt cỏch ht sc mm do linh hot v rng khp ton cu. Nhng IP khụng m bo cht lng dch v, tc truyn tin theo yờu cu, trong khi ú cụng ngh ATM cú th mnh u vit v tc truyn tin cao, m b o thi gian thc v cht lng dch v theo yờu cu nh trc. S kt hp IP vi ATM cú th l gii phỏp k vng cho mng vin thụng tng lai - mng th h sau NGN. Gn õy, cụng ngh chuyn mch nhón a giao thc (MPLS) c xut ti cỏc gúi tin trờn cỏc kờnh o v khc phc c cỏc vn m mng ngy nay ang phi i mt, ú l t c , kh nng m rng cp mng, qun lý cht lng, qun lý bng thụng cho mng IP th h sau - da trờn mng ng trc v cú th hot ng vi cỏc mng Frame Relay v ch truyn ti khụng ng b (ATM) hin nay ỏp ng cỏc nhu cu dch v ca ngi s dng mng. Ngy nay, nhng xu hng phỏt trin cụng ngh ó v ang tip cn nhau, an xen ln nhau cho phộp mng li tha món tt hn cỏc nhu cu ca khỏch hng trong tng lai. Th trng vin thụng trờn th gii ang ng trong xu th cnh tranh v phỏt trin hng ti mng vin thụng hi t ton cu to ra kh nng kt ni a dch v trờn phm vi ton th gii. Do vy, ỏp ng c cỏc nhu cu ú, s ra i ca MPLS l tt yu. Tuy nhiờn, hin ti vn cha rừ rng liu MPLS cú ỏp ng c hay khụng ũi hi v cht lng dch v - QoS m ATM ó khng nh v trớ ca mỡnh. ATM cho n gi vn l cụng ngh duy nht c kim nghim v ó thnh cụng trong vic tớch Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 9 [...]... trỡnh ny khụng phõn tớch a ch n IP na Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 27 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS 2.4.2 hỡnh ca mng MPLS Hỡnh9: hỡnh mng MPLS Min MPLS l mt tp k tip cỏc nỳt hot ng nh tuyn v chuyn tip MPLS Min MPLS cú th chia thnh Lừi MPLS (MPLS Core) v Biờn MPLS (MPLS Edge) nh hỡnh 9 Khi mt gúi tin IP i qua min MPLS, nú i theo mt tuyn c xỏc nh ph thuc vo nhúm chuyn tip tng ng FEC m nú c... khỏi nim v MPLS, s ra i ca MPLS da trờn kt hp hon ho cỏc u im ca cụng ngh IP, cụng ngh ATM Do ú cỏc nguyờn lý c bn ca cỏc cụng ngh IP, ATM, MPLS cng c tỡm hiu Ngoi ra, tỡnh hỡnh trin khai cụng ngh v quỏ trỡnh chun hoỏ v MPLS, cng nh cỏc u im v ng dng chớnh ca MPLS cng c cp n Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 19 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Chơng 2: các thành phần và hoạt động của mạng mpls 2.1... học Công nghệ 16 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Vo u nm 1997, hin chng MPLS c thụng qua Vo thỏng 4 nm 1997, nhúm lm vic MPLS tin hnh cuc hp u tiờn Vo thỏng 11 nm 1997, ti liu MPLS c ban hnh Vo thỏng 7 nm 1998, ti liu cu trỳc MPLS c ban hnh Trong thỏng 8 v thỏng 9 nm 1998, 10 ti liu Internet b sung c ban hnh, bao gm giao thc phõn phi nhón MPLS (MPLS Label Distribution Protocol MPLS LDP), mó húa... trong mng lừi MPLS tham gia vo vic thit lp ng chuyn mch nhón LSP s dng cỏc giao thc bỏo hiu nhón thớch hp v Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 23 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS chuyn mch lu lng d liu tc cao da trờn cỏc ng ó thit lp LSR cú th kt ni vi LER hay cỏc LSR khỏc c) ATM LSR: S dng giao thc MPLS trong mng iu khin thit lp kờnh o ATM, chuyn tip t bo n nỳt ATM LSR tip theo d) ATM LSR biờn:... Công nghệ 17 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS H tr cho tt c cỏc loi lu lng: mt u im khỏc ca chuyn mch nhón l nú cú th h tr cho tt c cỏc loi chuyn tip unicast, loi dch v unicast v cỏc gúi multicast 1.3.2 Cỏc ng dng ca MPLS Mng MPLS cú nhiu ng dng trong ú cú 3 ng dng chớnh v thụng thng 2 trong c 3 kh nng ú c s dng ng thi: Tớch hp IP +ATM - Do chuyn mch nhón cú th thc hin c bi cỏc chuyn mch ATM, MPLS l mt... trong mng MPLS (khụng cn thit phi lin k) cỏc LDP ngang hng trao i cỏc dng bn tin LDP sau: Bn tin discovery - thụng bỏo v duy trỡ s cú mt ca mt LSR trong mng Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 24 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Bn tin session - thit lp, duy trỡ v xỏc nh cỏc session gia cỏc LDP ngang hng Bn tin advertisement - to ra, thay i v xoỏ nhón ỏnh x n cỏc FEC Bn tin notification - cung cp... cỏch ni a ch di nht trong bng ca chỳng Vi MPLS, iu ny c lm bi cỏc LER MPLS Fwd l phng thc chuyn tip kt ni mt nhón vi mt cng li ra cho cỏc gúi tin Cỏc lp vi miờu t trong hỡnh hp vi ng nột t cú th thc hin bng phn cng to nờn hot ng nhanh v hiu qu Hỡnh 8: H thng giao thc MPLS Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 26 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS 2.4 Hot ng ca MPLS MPLS tỏch chc nng ca IP ra thnh hai phn... cho mng chuyn i s liu ATM ca quc ni ti c Thit b ny s cho phộp Deatsche Telecom m rng mng a dch v ca h t 12.8 Gb/s lờn 450 Gb/s tho món nhu cu trong mng thc Thit b ny cú kh nng chuyn mch MPLs trờn ATM Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 15 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS NTT America thụng bỏo ó trin khai dch v Arestar Global IP-VPN n tt c cỏc doanh nghip ti M Dch v Arestar IP-VPN cung cp gii phỏp.. .Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS hp d liu, thoi, v video trờn cựng mt mng Hin ti thỡ mt gii phỏp kt hp an ton kh thi l chy c ATM v MPLS trờn mng ng trc Vi ý ngha ú cụng vic nghiờn cu tỡm hiu v ỏnh giỏ cỏc gii phỏp thit k mng ATM MPLS c tin hnh trong lun vn ny l rt cn thit, c bit khi xu th mng NGN (mng th h sau) hi... riờng MPLS s dng cỏc ng chuyn mch nhón (LSPs), ú chớnh l mt dng ca lightweight VC m cú th c thit lp trờn c ATM v thit b da trờn gúi tin Kh nng iu khin lu lng IP ca MPLS s dng thit lp c bit cỏc LSP iu khin mt cỏch linh hot cỏc lung lu lng IP Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công nghệ 18 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS 1.4 Túm tt chng Nh vy, chng 1 ó Gii thiu tng quan v cụng ngh chuyn mch nhón a giao thc (MPLS) . -- -  -- - LUẬN VĂN Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Lơng Thị Thảo Trờng Đại học Công. Th Tho THIết kế mô hình mạng atm mpls Khoá luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy Ngnh: in t - Vin thụng Hà nội - 2005 Thiết kế mô hình mạng ATM MPLS Lời