Đồ Án cá nhân tìm hiểu công nghệ multiprotocol label switching (mpls)

Điều đặc biệt đó là các máy tính này sẽ liên kết với nhau thông qua các thiết bị kết nối mạng và phương tiện truyền thông : Giao thức mạng, môi trường truyên dẫn.. Phương tiện truyền dẫn

é ĐẠI HỌC DUY TÂN yy đà)

TRƯỜNG KHOA HỌC MÁY TÍNH

KHOA KY THUAT MMT & TRUYEN THONG

7] DUY TAN

UNIVERSITY

AEA

ĐỎ ÁN CÁ NHÂN

Đề Tài: Tìm hiểu công nghệ Multiprotocol Label

Switching (MPLS) Mon Hee: Mang May Tinh

GIANG VIEN : ThS HOANG PHI CUONG LOP : CS 252 BR

SINH VIEN THUC :

Ma séSV_— : 28212504985

Họ TênSV : Mai Song Việt

Đà Nẵng,03/03/2024 7`

- Mục Lục

Chương 1: Tông quan Mạng Máy Tính Q22 222222122 1112k 1 Chương 2: Tìm hiểu công nghệ Multiprotocol Label Switching (MPLS) 2 Churonng 200.1 5100 <‹1‡‹1I ảằằ ae 3

Chương 1: Tống quan Mạng Máy Tính

1 Khái niệm mạng máy tính

- Mạng máy tính hiểu đơn giản thì mạng máy tính chính là một sự kiện kết hợp giữa các mạng

máy tính trong một hệ thống Điều đặc biệt đó là các máy tính này sẽ liên kết với nhau thông qua các thiết bị kết nối mạng và phương tiện truyền thông : Giao thức mạng, môi trường truyên dẫn

- Theo đó, chúng sẽ dựa trên một cấu trúc nào đó với mục đích thu nhập, trao đổi các dữ liệu và

chia sẽ tài nguyên cho nhiều người dùng khác nhau

2 Phương tiện truyền dẫn trong mạng máy tính

- Trên một mạng máy tính, các dữ liệu được truyền trên một môi trường truyền dẫn (transmission

media), nó là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị

Có hai loại phương tiện truyền dan chủ yếu :

e Hitu tuyén (Bounded media)

e V6 tuyén (Boundless media)

Thông thường hệ thống mang su dung hai loai tin higu la : digital va analog

3 Kiến trúc mạng máy tính

Cấu trúc liên kết mạng là sự sắp xếp vật lý và logic của các nút và kết nói

trong một mạng Các nút thường bao gồm các thiết bị như bộ chuyên mạch, bộ định tuyến và

phần mềm có tính năng chuyển mạch và bộ định tuyến Cấu trúc liên kết mạng thường được biểu diễn dưới dạng biểu đề

Cấu trúc mạng:

Bus topology :

Mang Bus la mang gém tat ca cac mut mang (node), như: Máy chủ, Máy khách và Thiết bị Mạng

được kết nếi với nhau bằng một cable chính (Baekbone Cable)

Kiểu kết nối: Point to Multipoint hay Broadcast

Phương thức hoạt động: l nút mạng gửi thông điệp thì tất cả các nút còn lại đều nhận được nhưng chỉ có nút đích giải mã thông điệp

Bus

ae | Data Fiow

PCD1 Pco2 PCD3 Pco4

Uu diém:

« Dễ cài đặt

« Giá thành rẻ

Nhược điểm:

+ Kha năng chịu lỗi thấp

» Không có khả năng điều khiển giao thông mạng

« Độ tin cậy thấp

* Kho bao tri va gỡ rối

Star topology

Mang hinh sao, tat ca cac Nut mang nhu may khach, may chu va cac thiét bi mang khac (may in, may quét, ) két néi với một thiết bị trung tam (Hub/ Switch)

Hub/ Switch là thiết bị chuyên thông tin từ node này đến node khác

Kiểu kết nối: point to point

Ưu điểm:

« Độ tin cay cao

« Dễ gở lỗi và bảo trì

» Chi phí cài đặt cao

« Phụ thuộc chịu lễi vào một điểm duy nhất

Ring topology

Mạng vòng kết nói các thiết bị mạng theo một đường dẫn hoàn toàn khép kín (như hình tròn, hình tam giác, hình vuông .)

Mỗi node trong mạng vòng được nối voi hai node hai bên

Kiểu kết nối: point to point

Computer

ñ Ly Computer i —

› Flow of , message

Uu diém:

» Ngăn ngừa xung đột

« Dễ gở lỗi và bao tri

Nhược điểm:

» Rủi ro cao

» Chi phí cài đặt cao

Mesh topology

Mang kiéu Mesh topology két nối giữa các node trong mạng với nhau

(point to point)

Mesh topology duoc két hop béi Ring topology va Star topology

PCOS

Uu diém:

« Độ tin cay cao

* Thich hợp cho mang WAN

Nhược điểm:

» Chi phí cài đặt cao

* Kho bao tri va quan ly

- Kết nói vật lý phức tap

4 Giao thức mạng máy tính

Giao thức mạng (Protocol) là một tập hợp tất cả các quy ước để đảm bảo cho máy tính có thể

trao đổi được các thông tin với nhau một cách dé dang

Chức năng :

Đóng gói: Gói dữ liệu được thêm vào một số théng tin diéu khién, bao gồm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích, mã phát hiện lỗi, điều khiển giao thức

Điều khiến liên kết: trao đổi thông tin giữa các thức thể có thể thực hiện theo hai phương thức: Hướng liên kết (Connection - Oriented) và Không liên kết( Connectionless)

Điều khiến lưu lượng : tránh tắt nghẽo, rớt gói tin Tối ưu hóa việc truyền gói tin ở một tốc độ cao nhất

Đồng bộ hóa : Các tham số về kích thước cửa số, tham số liên kết và giá trị thời gian

Phân đoạn và Hợp lại: Mạng truyền thông chỉ chấp nhận kích thước các gói dữ liệu có dịnh Các giao thức ở các tầng thấp cần phải cắt đữ liệu thành nhưngc gói tin có kích thước quy định

đích có thể không theo thứ tự như khi phát Trong phương thức hướng liên kết, các gói tin phái

được yêu cầu giám sát,

Điều khiến lỗi: Điều khiến lỗi là kỹ thuật cần thiết nhằm báo vệ đữ liệu không bị mắt hoặc bị

hỏng trong quá trình trao đổi thông tin

Một số các giao thức:

IP (Internet Protocol): định tuyến (route) các gói đữ liệu khi chúng được truyền qua Internet,

dam bảo đữ liệu sẽ đến đúng nơi cần nhận

TCP (Transmission Control Protocol): thiết lập kết nối giữa các máy tính để truyền đữ liệu Nó chia nhỏ dữ liệu ra thành những gói (packet) và đảm bảo việc truyền dữ liệu thành công HTTP (HyperText Transfer Protocol): cho phép trao đổi thông tin (chủ yêu ở dạng siêu văn bán)

qua Internet

FTP (File Transfer Protocol): cho phép trao đổi tập tin qua Internet SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): cho phép gởi các thông điệp thư điện tử (e-mail) qua Internet

POP3 (Post Office Protocol, phién ban 3): cho phép nhận các thông điệp thư điện tử qua Internet WAP (Wireless Application Protocol): cho phép trao déi thông tin giữa các thiết bị không dây,

như điện thoại di động

5 Lợi ích của mạng máy tính

- Chia sẻ tài nguyên: Mạng máy tính cho phép chia sẻ tài nguyên như máy ¡n, bộ nhớ, ô đĩa, dịch

vụ internet, ứng dụng và nhiều tài nguyên khác Điều này giúp tối ưu hóa tài nguyên và giám chỉ

phí cho mỗi máy tính trong hệ thống

- Truyền tải đữ liệu nhanh chóng: Mạng máy tính cho phép truyền tải đữ liệu nhanh chóng, tiết

kiệm thời gian và tăng hiệu quả làm việc Các file có thể được chia sẻ và truyền tải giữa các máy

tính trong hệ thống một cách nhanh chóng và để dàng

- Tăng tính sẵn sàng và độ tin cậy: Mạng máy tỉnh cung cấp tính sẵn sàng và độ tin cậy cho hệ thống bằng cách cung cấp tính năng sao lưu và phục hôi, bảo vệ chống lại các cuộc tấn công mạng và đảm bảo khả năng hoạt động liên tục

- Tăng tính linh hoạt: Mạng máy tính cho phép các máy tính được đi chuyên một cách dễ dàng trong hệ thống mà không ánh hưởng đến tính năng hoạt động của hệ thống Điều này giúp dé dàng mở rộng và nâng cấp hệ thống

và sử dụng tối đa Điều này giúp giảm chỉ phí cho các tài nguyên đó và tăng hiệu quả hoạt động

của hệ thống

Chương 2: Tìm hiểu công nghé Multiprotocol Label Switching (MPLS)

1 Giao thức MPLS là gì?

Muldprotocol Label Switching (MPLS) là một cơ chế chuyển mạch được sử dụng trong mạng khu vực rộng (WAN) nhăm tôi ưu hóa định tuyên lưu lượng

Thay vì sử dụng địa chi mang, MPLS su dung cac nhan (labels) để xác định và điều hướng gói tin một cách hiệu quả qua các đường dẫn ngăn hơn Điều đặc biệt của MPLS là tính độc lập với giao thức, cho phép nó hoạt động trên nhiều giao thức mạng khác nhau MPLS có khả năng tối

ưu hóa tốc độ và kiểm soát luồng lưu lượng trong các mạng khu vực rộng (WAN) và hệ thống của các nhà cung cấp dịch vụ Băng cách tối ưu hóa định tuyên lưu lượng, MPL giúp giảm thời gian ngừng hoạt động (downtime) và cải thiện tốc độ cũng như chất lượng dịch vụ (QoS)

2 Các thành phần của MPLS

Các thành phần chính của một nhãn MPLS bao gồm:

¢ Label value: 20 bits

¢ Experimental: 3 bits

¢ Bottom of stack: 1 bit

¢ Time to live: 8 bits

MPLS là một giao thức đa giao thức, có khả năng xử lý đồng thời nhiều giao thức mạng khác nhau Nó hoạt động ở lớp Layer 2 và Layer 3 của mô hình OSI MPLS đặc biệt linh hoạt và thống nhất, cho “phép vận chuyển nhiều loại lưu lượng khác nhau, bao gồm cá lưu lượng Ethernet Một điểm quan trọng là MPLS không yêu câu phần cứng đặc biệt hoặc phần cứng bố sung như các bộ định tuyến truyền thống

Ngoài ra, MPLS đảm bảo băng thông cho các đường dan va có thể thay thế cho bộ định tuyến trong mạng ATM mà không cần phần cứng bổ sung

3 Mạng MPLS hoạt động như thế nào?

Trong mạng MPLS, các gói tin được gán nhãn bởi một bộ định tuyến đầu vào, được gọi là LER (Label Edge Router), khi chúng nhập vào mạng của nhà cung cấp dịch vụ Bộ định tuyến đầu tiên nhận gói tin tính toán toàn bộ đường dẫn của gói tin từ đầu Nó cũng truyền một định danh độc đáo cho các bộ định tuyến tiếp theo bằng cách sử dụng một nhãn trong tiêu đề của gói tin Mỗi tiền tổ trong bảng định tuyến nhận một định danh duy nhất, và dịch vụ MPLS chỉ cho các bộ định tuyến biết chính xác nơi để tra cứu trong bảng định tuyến để tìm kiếm một tiền tố cụ thé Co chế này giúp tăng tốc quá trình truyền và việc chuyển tiếp lưu lượng

MPLS hoạt động giữa các lớp mô hình OSI sau:

Ethernet

Layer 3 Lop dinh tuyén, bao gom việc quản lý định tuyến lưu lượng

Dữ liệu được gắn nhãn MPLS được gửi thông qua một đường dẫn chuyên tiếp bằng nhãn (LSP) được chèn giữa layer 2 và layer 3 Các bộ định tuyến chuyển đổi nhãn (LSR) giải mã các nhãn MPLS - không phải là địa chỉ IP hoàn chỉnh của bát kỳ lưu lượng nào MPLS chuyên tiệp các

gói dữ liệu tới layer 2 của mô hình OST, thay vì truyền tiếp tới layer 3

4 C

Vi du

ác bước của đường dẫn lưu lượng mạng MPLS

về cách một gói tin đi qua mạng MPLS:

Một gói tin nhập vào mạng thông qua một bộ định tuyến cạnh nhãn (LER)

Gói tin được gán cho một lớp tương đương chuyển tiếp (FEC) Việc gán FEC phụ thuộc vào loại đữ liệu và địa chỉ đích FECs được sử dụng để xác định các gói tin có các đặc điểm tương tự hoặc giống nhau

Bộ định tuyến cạnh nhãn (LER) — hoặc nút đầu vào — gán một nhãn cho gói tin và thêm gói tin vào một đường dẫn chuyên tiếp bằng nhãn (LSP) Bộ định tuyến cạnh nhãn quyết định trên LSP nào mà gói tin sé đi qua cho đến khi nó đạt địa chỉ đích

Goi tin di chuyển qua mang va di qua cac bé dinh tuyén chuyén déi nhan (LSR) Khi một LSR nhận một gói tin, nó thực hiện cac hanh dong Push, Swap va Pop Trong bước cuối cùng, LLSR - hoặc bộ định tuyến đầu ra - loại bỏ các nhãn và sau đó chuyến tiếp gói tin IP gốc đến dia chi dich của nó

5 Lợi ích của MPLS

1)

2)

3)

4)

Kiém soat chat luong dich vu (QoS) va tinh dang tin cay

Cac nha cung cap dich vy va doanh nghiép sử dụng MPLS để triển khai QoS bằng cách định nghĩa các LSP có thé dap ứng các yêu cầu cụ thê của dịch vụ Ví dụ, một mạng có thé cung cap ba cấp độ dịch vụ, mỗi cấp độ ưu tiên khác nhau cho loại lưu lượng cụ thê — ví

dụ, một cấp độ cho giọng nói, một câp độ cho lưu lượng cần đảm bảo thời gian và một cấp

độ cho lưu lượng tương đối linh hoạt

H6 tro VPN

MPLS hé tro phan tách lưu lượng và tạo ra mang riéng ao (VPNs), dich vu mang cuc bé riêng ảo và đường dân thuê ảo

Hỗ trợ nhiều giao thức

Giảm độ trễ và cải thiện hiệu suất

MPLS rất lý tưởng cho các ứng dụng nhạy về độ trễ, chăng hạn như các ứng dụng xử lý video, giọng nói và dữ liệu quan trong cho nhiệm vụ Hơn nữa, MPLS giảm độ trê bằng

cách định tuyến dữ liệu nhanh hơn sử dụng các nhãn đường dan ngan hon

Để tối ưu hóa hiệu suất, các loại dữ liệu khác nhau có thê được lập trình trước với các ưu tiên và các lớp dịch vụ khác nhau Các tổ chức có thê gán các tỷ lệ băng thông khác nhau cho các loại dữ liệu khác nhau để đảm bảo việc giao hàng và truy cập được tối ưu hóa Khả năng mở rộng

Các mạng MPLS có khả năng mở rộng Các công ty có thé cấp phát và thanh toán chỉ cho băng thông mà họ cân cho đên khi yêu câu của họ thay đôi

5) MPLS va bao mat

MPLS duoc cau hình đúng cách, bảo mật là toàn diện Hơn nữa, các kết nối MPLS diễn

ra trên mạng riêng tư, có đặc biệt, tạo ra sự cách ly của khách hàng và giúp đảm bảo tính

riêng tư

Thường thì lưu lượng MPLS không được mã hóa, nhưng việc gán nhãn cho các gói tin

cải thiện bảo mật thông qua việc sử dụng các định danh độc đáo và cách ly

6) MPLS va SD-WAN

Nhiều chuyên gia đã tranh luận về sự phù hợp của MPLS khi công nghệ mạng LAN (SD- WAN) được định rõ bằng phần mềm đang trỗi dậy SD-WAN cho phép các tổ chức sử dụng các tùy chọn kết nối WAN gia ré hon, chăng hạn như kết nối internet băng thông tốc

độ cao, đôi khi thay thể cho các liên kết MPLS đất tiền hơn

Chương 3: LAB I

that will supply the minimum number of hosts per subnet, and allow enough extra subnets

and hosts for 25% growth in all areas Circle each subnet on the graphic and answer the questions below

IP Address 172.16.0.0

Custom subnet mask 255.255.255.0

Minimum number of subnets needed 4

Extra subnets required for 25% f growth °

Round up to the next

Total number of subnets needed = 5

Number of host addresses

in the largest subnet group 185

Nà of addresses needed for

25% growth in the largest subnet + 47

(Round up to the next whole number)

Total number of address

needed for the largest subnet = 232

Start with the first subnet and arrange your sub-networks from the largest group to the smallest

IP address range for Sales 172.16.0.0 to 172.16.0.255

IP address range for Marketing 172.16.1.0 to 172.16.1.255

IP address range for Administrative 172.16.2.0to 172.16.2.255

IP address range for Router A

to Router B serial connection _172.16.3.0 to 172.16.3.255