Các giao thức và cơ chế triển khai dịch vụ VPN và Multicast trên hạ tầng mạng IPMPLS. Các mô hình bảo vệ khôi phục dựa vào kỹ thuật chuyển mạch nhãn MPLS. Cấu hình các chủng loại thiết bị và việc triển khai đa dịch vụ trên mạng VN2. Các khả năng gây mất lưu lượng ảnh hưởng chất lượng dịch vụ do mất kết nối hoặc hỏng thiết bị trên mạng VN2 khu vực Đà Nẵng để đề xuất và ứng dụng cơ chế bảo vệ khôi phục cho phù hợp.
Trang 1LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được
ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Trang 2
MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU 1
Chương 1 - KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH NHÃN MPLS VÀ CƠ CHẾ BẢO VỆ KHÔI PHỤC 1.1 Giới thiệu chương 4
1.2 Tổng quan về MPLS 4
1.2.1 Giới thiệu kỹ thuật chuyển mạch nhãn MPLS 4
1.2.2 MPLS và mô hình tham chiếu OSI 5
1.2.3 Các khái niệm cơ bản trong MPLS 6
1.2.4 Mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu 9
1.3 Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS 10
1.3.1 Kỹ thuật lưu lượng là gì 10
1.3.2 Trung kế lưu lượng trong MPLS 10
1.3.2.1 Khái niệm 10
1.3.2.2 Các hoạt động cơ bản của trung kế lưu lượng 11
1.3.2.3 Các thuộc tính của trung kế lưu lượng 12
1.3.3 Các phương pháp định tuyến lưu lượng trong MPLS 14
1.3.3.1 Yêu cầu đối với các thuật toán định tuyến 14
1.3.3.2 Định tuyến dựa trên chất lượng dịch vụ QoS 15
1.3.3.3 Định tuyến dựa trên lưu lượng 15
1.4 Bảo vệ và khôi phục tuyến trong MPLS 16
1.4.1 Phát hiện lỗi 16
1.4.2 Các thuật ngữ sử dụng trong bảo vệ khôi phục tuyến 17
Trang 31.4.3 Phân loại các cơ chế bảo vệ và khôi phục 18
1.4.3.1 Sửa chữa toàn cục và sửa chữa cục bộ 18
1.4.3.2 Tái định tuyến và chuyển mạch bảo vệ 20
1.4.4 Các mô hình bảo vệ và khôi phục trong MPLS 20
1.4.4.1 Mô hình Makam 20
1.4.4.2 Mô hình Haskin 21
1.4.4.3 Mô hình Hundessa 22
1.4.4.4 Mô hình Simple Dynamic 22
1.4.4.5 Mô hình Shortest Dynamic 23
1.4.4.6 Tái định tuyến nhanh 24
1.5 Kết luận chương 28
Chương 2 - CÁC KỸ THUẬT TRIỂN KHAI DỊCH VỤ TRÊN NỀN IP/MPLS 2.1 Giới thiệu chương 29
2.2 Mạng riêng ảo VPN/MPLS 29
2.2.1 Khái niệm mạng riêng ảo VPN 29
2.2.2 Phân loại các mô hình VPN 30
2.2.2.1 Mô hình chồng lấp 30
2.2.2.2 Mô hình ngang hàng 31
2.2.3 Mạng riêng ảo VPN/MPLS 31
2.2.3.1 Các khái niệm và thuật ngữ trong VPN/MPLS 32
2.2.3.2 Các kỹ thuật trong VPN/MPLS 33
2.2.3.3 Xử lý thông tin định tuyến trong VPN/MPLS 34
2.2.3.4 Quá trình chuyển tiếp gói tin trong VPN/MPLS 35
2.2.3.5 Mặt phẳng điều khiển và dữ liệu trong VPN/MPLS 36
2.3 Kỹ thuật multicast trên nền IP/MPLS 37
2.3.1 Giới thiệu về multicast 37
2.3.2 Địa chỉ multicast 38
2.3.3 Chuyển tiếp lưu lượng multicast 39
2.3.3.1 Cây nguồn 39
Trang 42.3.3.2 Cây chia sẻ 40
2.3.4 Định tuyến IP Multicast 41
2.3.4.1 Giao thức định tuyến multicast DVMRP 42
2.3.4.2 Giao thức định tuyến multicast PIM-DM 44
2.3.4.3 Giao thức định tuyến multicast PIM-SM 46
2.3.5 Giao thức quản lý nhóm internet IGMP 49
2.3.5.1 IGMP phiên bản 1 49
2.3.5.2 IGMP phiên bản 2 50
2.3.5.3 IGMP phiên bản 3 50
2.3.6 Truyền tải lưu lượng multicast trong miền MPLS 51
2.3.6.1 Kiến trúc mặt phẳng chuyển tiếp 51
2.3.6.2 Kiến trúc mặt phẳng điều khiển 53
2.4 Kết luận chương 57
Chương 3 - TRIỂN KHAI ĐA DỊCH VỤ TRÊN MẠNG VN2 CỦA CÔNG TY VTN 3.1 Giới thiệu chương 58
3.2 Kiến trúc mạng VN2 58
3.2.1 Kiến trúc mạng vật lý 58
3.2.2 Kiến trúc mạng logic 60
3.2.2.1 Địa chỉ IP và cách đặt tên 60
3.2.2.2 Các giao thức điều khiển trong mạng VN2 61
3.3 Triển khai đa dịch vụ trên mạng VN2 63
3.3.1 Dịch vụ mạng riêng ảo lớp 2 L2VPN 63
3.3.1.1 Dịch vụ kênh thuê riêng ảo VLL 63
3.3.1.2 Dịch vụ kênh thuê riêng ảo VPLS 64
3.3.2 Dịch vụ mạng riêng ảo lớp 3 VPRN 65
3.3.3 Dịch vụ truy cập internet HSI 66
3.3.4 Dịch vụ truyền hình quảng bá IPTV 68
3.4 Kết luận chương 69
Trang 5Chương 4 - ĐỀ XUẤT, THỬ NGHIỆM VÀ TRIỂN KHAI CƠ CHẾ BẢO VỆ KHÔI PHỤC TRÊN MẠNG VN2 KHU VỰC ĐÀ NẴNG
4.1 Giới thiệu chương 71
4.2 Tính cấp thiết của việc bảo vệ lưu lượng khu vực Đà Nẵng 71
4.2.1 Cấu hình mạng lõi IP/MPLS khu vực Đà Nẵng 71
4.2.2 Đánh giá các khả năng gây mất lưu lượng 73
4.3 Thử nghiệm kỹ thuật bảo vệ khôi phục trên mạng VN2 tại Đà Nẵng 75
4.3.1 Đề xuất giải pháp bảo vệ khôi phục tuyến 75
4.3.2 Khai báo cấu hình Fast Reroute 75
4.3.3 Kiểm tra thiết lập LSP bảo vệ sau khi cấu hình Fast Reroute 80
4.4 Đo kiểm thời gian ngắt dịch vụ sau khi triển khai Fast Reroute 82
4.4.1 Giới thiệu bài đo 82
4.4.2 Cấu hình dịch vụ VPRN trên PE1, PE2 Đà Nẵng 83
4.4.3 Cấu hình máy đo X16 85
4.4.4 Phát lưu lượng và kiểm tra thời gian ngắt dịch vụ 87
4.5 Kết luận chương 89
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)
Trang 6DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
1 Danh mục các ký hiệu
Downstream LSR Router chuyển mạch nhãn đóng vai trò nhận dữ liệu
Egress LER Router biên đóng vai trò ngõ ra của một đường chuyển mạch nhãn FIS Báo hiệu chỉ thị lỗi khi có sự cố kết nối hoặc nút trong miền MPLS Graft Thông điệp yêu cầu nhận dữ liệu multicast
Graft-Ack Thông điệp dùng để xác nhận việc ghép nhánh multicast
If Chỉ thị một giao tiếp
Ingress LER Router biên đóng vai trò ngõ vào của một đường chuyển mạch nhãn Metric Giá trị để các giao thức định tuyến sử dụng tính toán tuyến tối ưu Mrouter Chỉ thị các router tham gia vào quá trình xử lý định tuyến multicast Prune Thông điệp dùng để thông báo cắt nhánh multicast
Router Thiết bị xử lý chuyển mạch và định tuyến
RSVP Path Bản tin báo hiệu được gửi từ điểm đầu đến điểm cuối của một LSP RSVP Resv Bản tin báo hiệu từ điểm cuối quay lại điểm đầu của một LSP
Upstream LSR Router chuyển mạch nhãn đóng vai trò gửi dữ liệu
VN1 Tên viết tắt mạng IP/MPLS mặt phẳng 1 của công ty VTN
VN2 Tên viết tắt mạng IP/MPLS mặt phẳng 2 của công ty VTN
(S, G) Chỉ thị cây multicast có nguồn là S và đích là một nhóm G
(*, G) Chỉ thị cây multicast có nguồn là tất cả và đích là một nhóm G
2 Danh mục các chữ viết tắt
AAA Authentication, Authorization and Accounting
ASBR Autonomous System Boundary Router
ASR Autonomous System Router
ATM Asynchronous Transfer Mode
Trang 7BGP Border Gateway Protocol
BLSR Bidirectional Line Switched Ring
BRAS Broadband Remote Access Server
CE Router Customer Edge Router
CR-LDP Constraint - Based Routing Label Distribution Protocol DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
DVMRP Distance Vector Multicast Routing Protocol
EBGP Exterior Border Gateway Protocol
EGP Exterior Gateway Protocol
ERO Explicit Route Object
FDDI Fiber Distributed Data Interface
FEC Forwarding Equivalence Class
FIB Forwarding Information Base
FIS Fault Indication Signal
FRS Fault Recovery Signal
FTP File Transfer Protocol
HSI High Speed Internet
IBGP Interior Border Gateway Protocol
IGMP Internet Group Management Protocol
IGMPv1 Internet Group Management Protocol Version 1
IGMPv2 Internet Group Management Protocol Version 2
IGMPv3 Internet Group Management Protocol Version 3
IGP Interior Gateway Protocol
IMS IP Multimedia Subsystem
Trang 8IPX Internetwork Packet Exchange
IPTV Internet Protocol Television
IS-IS Intermediate System To Intermediate System
IS-IS-TE Intermediate System To Intermediate System - Traffic Engineering
LDP Label Distribution Protocol
LFIB Label Forwarding Information Base
LIB Label Information Base
LSP Label Switching Path
LSR Label Switching Router
MAC Media Access Control
MANE Metro Area Network – Ethernet
MOSPF Multicast Open Shortest Path First
MPLS Multiprotocol Label Switching
MP-BGP Multiprotocol - Border Gateway Protocol
Mrouter Multicast Router
MSC Mobile Switching Center
MTU Maximum Transmission Unit
NPE Network Provider Edge
NPR Network Provider Router
NTP Network Time Protocol
OSI Open Systems Interconnection
OSPF Open Shortest Path First
OSPF-TE Open Shortest Path First - Traffic Engineering
PSL Path Switch Label Switching Path
PML Path Merge Label Switching Path
P2MP LSP Point – To – Multipoint Label Switching Path
Trang 9P Router Provider Router
PE-AGG Provider Edge – Aggregate
PE Router Provider Edge Router
PIM - DM Protocol Independent Multicast - Dense Mode
PIM – DMv1 Protocol Independent Multicast - Dense Mode Version 1 PIM – DMv2 Protocol Independent Multicast - Dense Mode Version 2 PIM - SM Protocol Independent Multicast - Sparse Mode
PIM Protocol Independent Multicast
PPP Point-to-Point Protocol
PVC Permanent Virtual Circuit
QoS Quality Of Service
RIB Routing Information Base
RIP Routing Information Protocol
RNC Radio Node Controller
RPR Resilient Packet Ring
RSVP Resource Reservation Protocol
SDH Synchronous Digital Hierarchy
SONET Synchronous Optical Networking
SPT Shortest Path Tree
STM Synchronous Transport Module
UPE Under Provider Edge
Trang 10UPSR Unidirectional Path Switched Ring
VDC Vietnam Data Communication
VNPT Vietnam Posts and Telecommunications Corporation
VPN Virtual Private Network
VPNv4 Virtual Private Network Version 4
VRF Virtual Routing Forwarding
VTN Vietnam Telecoms National
VoIP Voice Over Internet Protocol
VLL Virtual Leased Line
VLAN Virtual Local Access Network
VPLS Virtual Private Lan Service
VPRN Virtual Private Routed Network
VRRP Virtual Router Redundancy Protocol
WC bit Wildcard bit
Trang 11DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1-1 Minh họa quá trình chuyển tiếp gói tin IP và MPLS 4 Hình 1-2 Ánh xạ MPLS với mô hình OSI và TCP/IP 6
Hình 1-4 Minh họa upstream và downstream LSR 7
Hình 1-7 Mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu 9
Hình 1-13 Mô hình Simple Dynamic (Bảo vệ kết nối) 22 Hình 1-14 Mô hình Shortest Dynamic (Bảo vệ kết nối) 24 Hình 1-15 Mô hình Shortest Dynamic (Bảo vệ nút) 24
Hình 2-5 Vai trò của VRF trong router PE 33 Hình 2-6 Minh họa các giá trị RD và RT dùng phân biệt tuyến
Hình 2-7 Quá trình xử lý thông tin đầu cuối dữ liệu 35 Hình 2-8 Quá trình chuyển tiếp gói dữ liệu 36
Trang 12Hình 2-9 Định dạng của địa chỉ lớp D 38
Hình 2-16 Hoạt động chuyển tiếp của đường chuyển mạch nhãn
Hình 2-17 Báo hiệu P2MP LSP bằng giao thức RSVP 53 Hình 2-18 Báo hiệu P2MP LSP bằng giao thức LDP 56 Hình 3-1 Mô hình mạng IP/MPLS mặt phẳng 2 59 Hình 3-2 Minh họa mô hình kết nối loại A 60 Hình 3-3 Minh họa mô hình kết nối loại B 60 Hình 3-4 Kiến trúc điều khiển và định tuyến đầu cuối 62 Hình 3-5 Thiết lập LSP thông qua miền lõi IP/MPLS 63
Hình 3-7 Minh họa dịch vụ VPLS qua mạng lõi VN2 65 Hình 3-8 Minh họa dịch vụ VPRN qua mạng lõi VN2 66 Hình 3-9 Mô hình kết nối Internet qua mạng VN2 67 Hình 3-10 Mô hình định tuyến PIM giữa mạng lõi IP/MPLS và
Hình 4-1 Sơ đồ kết nối mạng MANE và VN2 khu vực Đà Nẵng 72 Hình 4-2 Minh họa sơ đồ kết nối mạng MANE với VN2 tại một
Hình 4-3 Số liệu lưu lượng giữa P1/ĐNG – P2/ĐNG 74
Hình 4-5 Mô hình bài đo thời gian ngắt dịch vụ sau khi cấu hình
Hình 4-6 Cấu hình cổng vật lý trên máy đo 86
Trang 13Hình 4-7 Cấu hình địa chỉ IP và gateway trên máy đo 86 Hình 4-8 Cấu hình tạo luồng lưu lượng trên máy đo 87 Hình 4-9 Kết quả một mẫu đo số lượng gói tin bị mất 88
