Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tốt nghiệp GMLS
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH --------------------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC Ngành : Công Nghệ Thông Tin Hệ : Hoàn chỉnh Niên khóa : 2008-2010 Đề tài : NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG GMPLS Mã số đề tài: 10408370021 Sinh viên thực hiện : Lê Thị Kim Thoa. Mã số sinh viên : 408370024 Người hướng dẫn : TS. Trần Công Hùng Năm 2010 SVTH: Lê Thị Kim Thoa Lớp: D08THH1 Trang- i - LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Công Hùng là người đã tận tình dạy bảo và hướng dẫn em thực hiện đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn khoa công nghệ thông tin II, đã tạo cho em điều kiện nghiên cứu đề tài trong thời gian qua. Đồng thời em cũng chân thành cảm ơn Ban giám đốc, các thầy cô Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông và các bạn cùng lớp đã giúp đỡ và góp ý cho em trong thời gian qua. TPHCM, ngày 10 tháng 10 năm 2010 Sinh viên thực hiện Lê Thị Kim Thoa SVTH: Lê Thị Kim Thoa Lớp: D08THH1 Trang- ii - MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU . 1 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 2 1.1. Tổng quan . 2 1.2. Tham số đánh giá QoS . 2 1.3. Các loại chất lượng dịch vụ 2 1.4. Biện pháp nhằm đảm bảo QoS . 2 1.5.Các mô hình chất lượng dịch vụ 2 1.5.1.Dịch vụ tích hợp (IntServ) 3 1.5.2.Dịch vụ phân biệt (DiffServ) 4 CHƯƠNG II: CÁC GIAO THỨC ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 5 2.1. Giao thức RSVP- TE 5 2.1.1. Thiết lập LSP . 6 2.1.2. Phân phát bản tin tin cậy . 9 2.1.3. Duy trì LSP 10 2.1.4. Trường hợp lỗi . 11 2.1.5. Bản tin Hello 13 2.2.Giao thức quản lý liên kết 13 2.1.2.Các bản tin LMP . 14 2.2.2.Các chức năng của giao thức quản lý liên kết 15 2.2.2.1. Quản lý kênh điều khiển . 15 2.2.2.2. Tiến trình tìm ra liên kết và xác nhận liên kết 18 2.2.2.2. a. Khái niệm 18 2.2.2.2. b. Cơ chế . 18 2.2.2.3.Trao đổi khả năng liên kết 19 2.2.2.3.a. Khái Niệm 19 2.2.2.3.b. Cơ chế 19 2.2.2.4. Cô lập lỗi 19 2.2.2.4. a. Khái niệm 19 2.2.2.4. b.Cơ chế 20 2.2.2.5. Xác thực 21 CHƯƠNG III: THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN QoS TRONG GMPLS 22 3.1. Các thuộc tính trong mạng 22 3.1.1. Thuộc tính liên kết . 22 3.1.2. Thuộc tính đường đi 23 3.2. Tính đường đi có ràng buộc . 23 3.2.1. Ràng buộc loại trừ (Exclusions) 24 3.2.2. Ràng buộc liên kết . 25 3.2.3. Ràng buộc bao gồm (Inclusions) 26 3.2.4. Ràng buộc đường đi . 27 CHƯƠNG IV : TỔNG QUAN VỀ OMNET++ 29 4.1.Omnet++ là gì . 29 4.2.Các thành phần chính của Omnet++ . 29 4.3.Ứng dụng . 35 4.4. Nền tảng 35 4.5. Tác giả chính 35 4.6. Các mẫu mô phỏng hỗ trợ cho Omnet 4.0/4.1 35 SVTH: Lê Thị Kim Thoa Lớp: D08THH1 Trang- iii - 4.6.1. INET 35 4.6.2. MiXiM . 35 4.6.3. INETMANET 35 4.6.4. xMIPv6 36 4.6.5. ReaSE 36 4.6.6. OverSim . 36 4.6.7. Mobility Framework (MF) 36 4.7. So sánh Omnet++ và NS-2 . 36 CHƯƠNG V : MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG GMPLS . 38 5.1. Nội dung . 38 5.2. Mô hình 38 5.3. Giao thức RSVP_TE 39 5.3.1. Khối host chuẩn (Module StandardHost ) . 39 5.3.2. Khối Nam Trace (Module NamTrace) 40 5.3.3. Khối RSVP_LSR (Module RSVP_LSR) 40 5.3.3.1. Khối RSVP (Module RSVP) . 40 5.3.3.2.Khối NAMTraceWriter (Module NAMTraceWriter) . 40 5.3.3.3.Khối TED (Module TED) . 40 5.3.3.4. Khối Network layer (Module Network layer) 41 5.3.3.5.Khối LIBTable (Module LIBTable) 41 5.3.3.6. Khối PPPInterface (Module PPPInterface) 41 5.3.3.7. Khối NotificationBoard (Module NotificationBoard) 41 5.3.3.8. Khối InterfaceTable (Module InterfaceTable) . 41 5.3.3.9. Khối RoutingTable (Module RoutingTable) 41 5.3.4. Khối FailureManager (Module FailureManager) 42 5.3.5. Khối ScenarioManager (Module ScenarioManager) 42 5.4.Quá trình mô phỏng . 42 5.4.1 Định tuyến 42 5.4.2. Thiết lập con đường chuyển mạch nhãn LSP 48 5.4.2.1. Bản tin Path 48 5.4.2.2. Bản tin Resv . 49 5.4.3. Quá trình truyền dữ liệu trên LSP . 50 KẾT LUẬN . 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 53 SVTH: Lê Thị Kim Thoa Lớp: D08THH1 Trang- iv - MỤC LỤC HÌNH Hinh 1 : Bản tin GMPLS RSVP-TE chứa trong gói IP . 6 Hinh 2 : Trao đổi bản tin thiết lập và hủy LSP 9 Hinh 3 : Sự thiết lập kênh điều khiển kép . 17 Hinh 4 : Trao đổi bản tin LMP cho việc cô lập lỗi và báo cáo 20 Hinh 5 :Sơ đồ mạng với các cạnh có ràng buộc loại trừ . 25 Hinh 6 : Giao diện Trình biên dịch ned . 30 Hinh 7 : Source trình biên dịch ned . 30 Hinh 8 : Tạo, quản lý và chạy chương trình cấu hình . 31 Hinh 9 : Log sự kiện 32 Hinh 10 : phân tích thiết kế . 32 Hinh 11 : Biểu đồ Squence 33 Hinh 12 : Biểu đồ đường thẳng . 33 Hinh 13 : Biểu đồ cột . 34 Hinh 14 : Môi trường chạy giao diện 34 Hinh 15 : Bảng đồ miền trung . 38 Hinh 16 : Mô hình mạng . 39 Hinh 17 : Các thành phần trong khối RSVP_TE . 39 Hinh 18 : Các thành phần trong khối RSVP_LSR 40 Hinh 19 : Cài đặt giá trị metric và bảng định tuyến 43 Hinh 20 : Cập nhật bảng định tuyến với thông tin nút mạng Gia_Lai (1) . 43 Hinh 21: Cập nhật bảng định tuyến với thông tin nút mạng Quang_Ngai (1) 44 Hinh 22 : Bảng định tuyến không thay đổi (1) 44 Hinh 23 : Cập nhật bảng định tuyến với thông tin nút mạng Quang_Ngai (2) . 45 Hinh 24 : Cập nhật bảng định tuyến với thông tin nút mạng Phu_Yen (1) . 45 Hinh 25: Bảng định tuyến không thay đổi (2) . 46 Hinh 26 : Bảng định tuyến không thay đổi (3) 46 Hinh 27 : Bảng định tuyến hoàn chỉnh 47 Hinh 28 : Thay đổi TED với thông tin nút mạngQuang_Ngai 47 Hinh 29 : Thay đổi TED với thông tin nút mạng Gia_Lai 47 Hinh 30 : Thay đổi TED với thông tin nút mạng Phu_Yen 47 Hinh 31 : Khởi tạo khối trạng thái đường dẫn PSB . 48 Hinh 32 : Bản tin Path tại nút ngõ ra . 48 Hinh 33 : Bản tin Path tại các nút chuyển tiếp 48 Hinh 34 : Bản tin Path tại nút ngõ vào 48 Hinh 35 : Bản tin Resv tại ngõ vào 49 Hinh 36 : Bản tin Resv tại các nút chuyển tiếp . 49 Hinh 37 : Bản tin Resv tại nút ngõ ra 50 Hinh 38 : Thêm nhãn . 50 Hinh 39 : Thay thế nhãn (1) 50 Hinh 40 : Thay thế nhãn (2) 50 Hinh 41 : Thay thế nhãn (3) 50 Hinh 42 : Loại bỏ nhãn 51 SVTH: Lê Thị Kim Thoa Lớp: D08THH1 Trang- v - MỤC LỤC BẢNG Bảng 1 : So Sánh hai mô hình chất lượng dịch vụ 3 Bảng 2 : Bản tin mô tả GMPLS ánh xạ bản tin giao thức RSVP – TE . 5 Bảng 3 : So sánh Omnet++ và NS-2 . 37 SVTH: Lê Thị Kim Thoa Lớp: D08THH1 Trang- vi - THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACK Acknowledgement Đáp ứng ACK BA Behaviorial Aggregate Tập kết tập hành vi BFS Breadth-First Search Duyệt theo chiều rộng CCID Control Channel ID ID Kênh điêu khiển CR-LDP Constraint – based Routing Label Distribution Protocol Giao thức phân bố nhãn ràng buộc CSPF Contraint – based shortest path first Con đường ngắn nhất đầu tiên dựa vào ràng buộc DS Digital Signal levels. Mức tín hiệu số. DSCP Differentiated Service Điểm mã dịch vụ phân biệt ERO Explicit Route Object Thành phần định tuyến xác định GMPLS Generalized Multi – Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức mở rộng ID Indentifier Định danh IP Internet Protocol Giao thức Internet IETF Internet Engineering Task Force Kiến nghị Internet LIB Label Information Base Thông tin nhãn cơ bản LMP Link Management Protocol Giao thức quản lý liên kết LSP Label Switched Path Con đường chuyển mạch nhãn MF Mobility Framework Mẫu mạng di động O/E/O Optical – electronic - optical Quang – Điện- Quang OSPF Open Shortest Path First Mở ra đường đi ngắn nhất đầu tiên PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm điểm SVTH: Lê Thị Kim Thoa Lớp: D08THH1 Trang- vii - PSB Path State Block Khối trạng thái đường dẫn QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ. RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến RSB Reservation State Block Khối trạng thái dành trước băng thông RSVP-TE Resource Reservation Protocol - Traffic Engineering Giao thức dành trước tài nguyên – kỹ thuật lưu lượng RSpec Request Specification Đặc tả yêu cầu SDH Synchronous Digital Hierarchy Hệ thống phân cấp số đồng bộ SONET Synchronous Optical Networks Mạng quang đồng bộ SRLGs Shared Risk Link Groups Nhóm liên kết chia sẻ rủi ro TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân thời gian TE Traffic Engineering Kỹ thuật lưu lượng TED Traffic Engineering Database Cơ sở dữ liệu kỹ thuật lưu lượng TLV Length – Type - Variable Chiều dài– Kiểu – Giá trị ToS Type of Service Loại dịch vụ TSpec Traffic Specification Đặc tả lưu lượng UDP User Datagram Protocol Giao thức gói dữ diệu người dùng Báo cáo Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu SVTH: Lê Thị Kim Thoa Lớp: D08THH1 Trang- 1 - LỜI MỞ ĐẦU Với tốc độ phát triển của công nghệ thông tin ngày nay thì sự ra đời của công nghệ GMPLS là vấn đề tất yếu của thời đại. Công nghệ GMPLS là một kỹ thuật chuyển tiếp dữ liệu sử dụng trong các mạng truyền tải. Nó dựa vào việc gắn nhãn mỗi gói với định danh (nhãn) mà mỗi router có thể sử dụng để xác định hop kế tiếp cho dữ liệu. Vấn đề chất lượng dịch vụ là vấn đề ưu tiên trong công nghệ GMPLS. Khi đảm bảo được chất lượng thì khả năng truyền dữ liệu thành công là rất cao. Đề tài này được nghiên cứu để tìm hiều về chất lượng dịch vụ trong mạng GMPLS. Nhưng chủ yếu đi sâu vào nghiên cứu giao thức báo hiệu RSVP-TE, giao thức dùng để thiết lập sự dự phòng về chất lượng dịch vụ trong mạng internet. Trong phần mô phỏng cũng chỉ mô phỏng về giao thức RSVP-TE. Đề tài gồm 5 chương : Chương I : Tổng quan về chất lượng dịch vụ. Chương II: Các giao thức đảm bảo chất lượng dịch vụ Chương III : Thuật toán định tuyến QoS trong GMPLS Chương IV : Tổng quan về Omnet++ Chương V : Mô phỏng hoạt động của chất lượng dịch vụ trong GMPLS Báo cáo Đồ án tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về chất lượng dịch vụ SVTH: Lê Thị Kim Thoa Lớp: D08THH1 Trang- 2 - CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ 1.1. Tổng quan Sự ra đời các giao thức đảm bảo chất lượng dịch vụ Q o S cung cấp cho mạng các tính năng để mạng có thể phân được các lưu lượng có đòi hỏi thời gian thực với những lưu lượng có độ trễ, mất mát hay độ rung pha. Băng thông sẽ được quản lý và sử dụng hiệu quả để có thể đáp ứng những yêu cầu về chất lượng của các luồng lưu lượng. Mục tiêu của Q o S là cung cấp một số mức độ dự báo và điều khiển về lưu lượng. 1.2. Tham số đánh giá QoS Trong các mạng số liệu, Q o S được đánh giá bằng các tham số sau: - Độ sẵn sàng của dịch vụ (Service Availability). - Độ trễ (Delay). - Độ rung pha (Delay Jitter). - Thông lượng (Throughput). - Tỷ lệ tổn thất gói (Packet loss rate) : tỷ lệ các gói bị mất, bị hủy , bị lỗi khi đi trong mạng. 1.3. Các loại chất lượng dịch vụ Hiện nay có hai loại chất lượng dịch vụ cơ bản : - Dành trước tài nguyên (Resource Reservation) với mô hình “dịch vụ tích hợp” (Intergrated Service). Tùy theo yêu cầu của dịch vụ và chính sách quản lý băng thông mà mạng sẽ cung cấp tài nguyên mạng phục vụ tương ứng. - Sự ưu tiên (Prioritization) với mô hình các dịch vụ phân biệt (Differentiated Service). Lưu lượng vào mạng được phân loại và được cung cấp tài nguyên theo chỉ tiêu của chính sách quản lý băng thông. 1.4. Biện pháp nhằm đảm bảo QoS - Để tối thiểu thời gian trễ của các gói thoại so với các gói của các dịch vụ khác, các gói thoại được truyền bởi giao thức UDP. Giao thức này không cung cấp cơ chế truyền lại do vậy gói thoại sẽ được xử lý nhanh hơn. - Để loại bỏ tiếng vọng người ta sử dụng bộ triệt tiếng vọng ở các gateway - Nén tín hiệu thoại. - Các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ tại các nút mạng : các thuật toán xếp hàng, cơ chế định hình lưu lượng, các cơ chế tối ưu hóa đường truyền, các thuật toán dự đoán và tránh tắc nghẽn… - Giao thức báo hiệu, chính sách hày chỉnh dạng lưu lượng, quản lý tắc nghẽn hay quản lý hiệu quả liên kết. 1.5.Các mô hình chất lượng dịch vụ IETF định nghĩa hai mô hình chất lượng dịch vụ cho IP là IntServ và DiffServ. - Mô hình dịch vụ tích hợp (IntServ) theo mô hình QoS được báo hiệu, trong đó host đầu cuối sẽ báo hiệu nhu cầu QoS của nó về đăng kí băng thông và tài nguyên thiết bị. . sau: - Độ sẵn sàng của dịch vụ (Service Availability). - Độ trễ (Delay). - Độ rung pha (Delay Jitter). - Thông lượng (Throughput). - Tỷ lệ tổn thất gói. địa chỉ giao tiếp ngõ ra. + Thành phần SENDER_TEMPLATE: bao gồm địa chỉ IP nguồn và port TCP/UDP + Thành phần SENDER_TSPEC: các tham số lưu lượng như băng
