Công nghệ thông tin, viễn thông thay đổi từng ngày góp phần đáp ứng các nhu cầu ngày càng cao hơn của người dùng. Một trong những xu thế đó là sự ra đời của các công nghệ chuyển mạch mới (chuyển mạch mềm) nhằm thay thế cho các công nghệ chuyển mạch cũ (chuyển mạch kênh). Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một công nghệ được phát triển nằm trong xu thế đó. Trung tâm Điều hành thông tin là đơn vị kinh tế trực thuộc VNPT Đà Nẵng, có chức năng hoạt động sản xuất kinh doanh và phục vụ chuyên ngành viễn thông công nghệ thông tin. Tại đơn vị thực tập, với sự hướng dẫn của các cán bộ kết hợp với tài liệu tham khảo, quan sát môi trường làm việc thực tế, em chọn đề tài “Tìm hiểu về kỹ thuật lưu lượng MPLS và áp dụng trong mạng của VNPT”. Với mục đích muốn tìm hiểu và nắm bắt được công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức, kỹ thuật điều khiển lưu lượng, điều khiển tránh tắc nghẽn mạng trong mạng MPLS.
Trang 1KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG MPLS VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG CỦA VNPT
SVTH : Hồ Thị Kim Tiến Lớp : CCVT06B
GVHD : Dương Hữu Ái Đơn vị thực tập : Trung tâm điều hành thông tin - VNPT Đà Nẵng
Đà Nẵng, tháng 04 năm 2016
Trang 2PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP CUỐI KHOÁ CỦA SINH VIÊN
KHÓA HỌC: 2013 – 2016
- Họ và tên sinh viên: HỒ THỊ KIM TIẾN
- Ngày tháng năm sinh: 25/09/1993
- Nơi sinh: Quỳnh Lưu- Nghệ An
- Lớp: CCVT06B Khóa: 2013 – 2016 Hệ đào tạo: Cao Đẳng
- Ngành đào tạo: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Tryền Thông
- Thời gian thực tập tốt nghiệp: từ ngày: 21/03/2016 đến ngày: 22/04/2016
- Tại cơ quan: Trung tâm điều hành thông tin- VNPT Đà Nẵng
- Nội dung thực tập: Tìm hiểu về chức năng, nhiệm vụ của Trung Tâm, tìm hiểu tại đơn vị về nội dung đề tài báo cáo thực tập
1 Nhận xét về chuyên môn:
2 Nhận xét về thái độ, tinh thần trách nhiệm, chấp hành nội quy, quy chế của cơ quan thực tập:
3 Kết quả thực tập tốt nghiệp: (chấm theo thang điểm 10): ………
Đà Nẵng, ngày… tháng … năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CƠ QUAN TIẾP NHẬN
THỰC TẬP SINH VIÊN
(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký tên, đóng dấu)
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ thông tin, viễn thông thay đổi từng ngày góp phần đáp ứng các nhucầu ngày càng cao hơn của người dùng Một trong những xu thế đó là sự ra đời của cáccông nghệ chuyển mạch mới (chuyển mạch mềm) nhằm thay thế cho các công nghệchuyển mạch cũ (chuyển mạch kênh) Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thứcMPLS là một công nghệ được phát triển nằm trong xu thế đó
Trung tâm Điều hành thông tin là đơn vị kinh tế trực thuộc VNPT Đà Nẵng, cóchức năng hoạt động sản xuất kinh doanh và phục vụ chuyên ngành viễn thông - côngnghệ thông tin
Tại đơn vị thực tập, với sự hướng dẫn của các cán bộ kết hợp với tài liệu tham
khảo, quan sát môi trường làm việc thực tế, em chọn đề tài “Tìm hiểu về kỹ thuật lưu
lượng MPLS và áp dụng trong mạng của VNPT” Với mục đích muốn tìm hiểu và
nắm bắt được công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức, kỹ thuật điều khiển lưulượng, điều khiển tránh tắc nghẽn mạng trong mạng MPLS
Nội dung của đề tài chia thành 4 phần:
Phần I: Giới thiệu về Trung tâm điều hành thông tin- Viễn Thông Đà Nẵng
Phần II: Giới thiệu tổng quan về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Phần III: Kỹ thuật lưu lượng và bài toán giải quyết tắc nghẽn trong mạng MPLS
Do nhiều mặt còn hạn chế nên nội dung của đề tài khó tránh khỏi những sai sót
Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của cán bộ, các thầy cô và các bạn
Em xin chân thành cảm ơn thầy Dương Hữu Ái, cán bộ hướng dẫn Nguyễn
Thanh Hải đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đề tài báo cáo thực tập.
Trang 4MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
MỤC LỤC 2
DANH MỤC HÌNH 3
CÁC TỪ VIẾT TẮT 4
1.1.3 Cơ cấu tổ chức 6
1.2 Trung tâm điều hành thông tin (ĐHTT)– Viễn thông Đà Nẵng 7
2.3 Cơ cấu tổ chức 8
2.3.2 Sơ đồ tổ chức: 9
PHẦN 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 11
2.1 Tổng quan về MPLS 11
2.1.1 Khái niệm cơ bản về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 11
2.1.2 Cấu trúc của MPLS 12
2.1.3 Quá trình xử lý thông tin trong MPLS 13
2.2 Cấu trúc và các thành phần của một miền MPLS 13
2.3 Mô hình chuyển gói tin trong MPLS 14
2.4 Các vấn đề về điều khiển lưu lượng mạng MPLS 14
PHẦN 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VÀ BÀI TOÁN GIẢI QUYẾT TẮC NGHẼN TRONG MẠNG MPLS 16
Trang 5DANH MỤC HÌNH
Hình 1.2 Một số hình ảnh Trung tâm điều hành thông tin- Viễn thông Đà Nẵng 7
Hình 2.1 Cấu trúc một nút MPLS 12
Hình 2.2 Quá trình xử lý thông tin trong MPLS 13
Hình 2.3 Cấu trúc miền MPLS 14
Hình 2.4 Mô hình chuyển gói tin trong MPLS 14
Hình 3.1 Mô hình mạng áp dụng công nghệ IP/MPLS 17
Hình 3.3 Mô hình mạng đơn giản 19
Hình 3.5 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến OSPF 20
Hình 3.6 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến RIP 21
Hình 3.8 Phân chia lưu lượng dựa theo định tuyến tĩnh 22
Hình 3.9 Chia lưu lượng thành hai phần 23
Hình 3.10 Tắc nghẽn gây ra bởi kỹ thuật chon đường ngắn nhất 25
Hình 3.11 Giải pháp cho vấn đề sử dụng kỹ thuật lưu lượng 25
Hình 3.12 Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS 26
Hình 3.13 Ví dụ về giao thức dành sãn tài nguyên 26
Hình 3.14 Điều khiển lưu lượng với RSVP 27
Hình 3.15: Quy trình điều khiển lưu lượng 29
Trang 6CÁC TỪ VIẾT TẮT
CSPF Constrained SPF tính đường đi ngắn
FEC Forward Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đươngFIB Forward Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếpICMP Internet Control Message
Protocol
Giao thức điều khiển bản tin
IP Internet Protocol Giao thức Internet
LFIB Label Forwarding Information
Base
Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn
LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn
LIB Lable Information Base Bảng cơ sở dữ liệu nhãn
LSFT Lable Switch Forwarding Table Bảng chuyển tiếp tương đương
nhãnLSP Label Switched Path Đường chuyển mạch nhãn
LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãnMPLS Multi Protocol Label Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thứcNGN Next Generation Network Mạng thế hệ kế tiếp
OSI Open Systems Interconnection Kết nối các hệ thống mở
OSPF Open Shortest Path Fiest Đường ngắn nhất mở đầu tiênPSTN Public Switched Telephone
Protocol
Giao thức dành trước tài nguyên
TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tảiVPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ TRUNG TÂM ĐIỀU HÀNH THÔNG
TIN-VIỄN THÔNG ĐÀ NẴNG (VNPT ĐẦ NẴNG)
Tên cơ quan: Trung tâm điều hành thông tin - Viễn thông Đà Nẵng
Địa chỉ: 40 Lê Lợi- Q Hải Châu- TP Đà Nẵng
Email:
Website: www.danang.vnpt.vn
Trang 71.1 Tổng quan về viễn thông Đà Nẵng
1.1.1 Lịch sử hình thành của công ty Viễn Thông Đà Nẵng (VNPT Đà Nẵng)
Viễn thông Đà Nẵng được thành lập theo quyết định số 613/QĐ-TCCB/HĐQTngày 06/12/2007 của Hội đồng quản trị Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam vềviệc thành lập Viễn thông Đà Nẵng – đơn vị kinh tế trực thuộc Tập đoàn Bưu chínhViễn thông Việt Nam
Điều lệ tổ chức và hoạt động của Viễn thông Đà Nẵng ban hành kèm theo quyếtđịnh số: 614/QĐ-TCCB/HĐQT ngày 06/12/2007 của Hội đồng quản trị Tập đoàn Bưuchính Viễn thông Việt Nam về việc thành lập Viễn thông Đà Nẵng – đơn vị kinh tế trựcthuộc Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam
Viễn thông Đà Nẵng là đơn vị kinh tế trực thuộc, hạch toán phụ thuộc Tập đoànBưu chính Viễn thông Việt Nam
Kinh doanh dịch vụ quảng cáo, dịch vụ truyền thông;
Kinh doanh bất động sản, cho thuê văn phòng;
Trang 8Tổ chức phục vụ thông tin đột xuất theo yêu cầu của cấp ủy Đảng, chính quyềnđịa phương và cấp trên;
Kinh doanh các ngành nghề khác khi được Tập đoàn cho phép
1.1.3 Cơ cấu tổ chức
* Sơ đồ tổ chức:
Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức của Viễn thông Đà Nẵng
* Bộ máy quản lý:
- Giám đốc, Phó giám đốc, Kế toán trưởng;
- Bộ máy giúp việc (các văn phòng, phòng, trung tâm chức năng)
Các đơn vị kinh tế trực thuộc, hạch toán phụ thuộc Viễn thông Đà Nẵng gồm có:
1 Trung tâm Kinh doanh
2 Trung tâm Công nghệ Thông tin
3 Trung tâm Điều hành Thông tin
4 Trung tâm Viễn thông 1
5 Trung tâm Viễn thông 2
Trang 96 Trung tâm Viễn thông 3
7 Trung tâm Viễn thông 4
8 Trung tâm Viễn thông 5
1.2 Trung tâm điều hành thông tin (ĐHTT)– Viễn thông Đà Nẵng
Hình 1.2 Một số hình ảnh Trung tâm điều hành thông tin- Viễn thông Đà Nẵng
Trang 10- Tổ chức xây dựng, lắp đặt, quản lý, vận hành, khai thác bảo dưỡng, sửa chữa
cơ sở hạ tầng kỹ thuật viễn thông (các thiết bị mạng lõi, mạng truyền dẫn, băngrộng, các tổng đài HOST, hệ thống BTS,…) trên địa bàn thành phố Đà Nẵng;
- Quản lý điều hành chất lượng mạng; Cung cấp, sửa chữa dịch vụ viễn thông– công nghệ thông tin trên địa bàn thành phố Đà Nẵng;
- Thực hiện lắp đặt, bảo dưỡng, ứng cứu xử lý sự cố thiết bị vi ba, quang,chuyển mạch, băng rộng, nguồn điện trên toàn mạng viễn thông - công nghệthông tin của Viễn thông Đà Nẵng;
- Khảo sát, tư vấn, thiết kế, giám sát, lắp đặt, thi công, bảo dưỡng, xây dựngcác hệ thống, công trình viễn thông, công nghệ thông tin và truyền thông;
- Kinh doanh các ngành nghề khác trong phạm vi được Viễn thông Đà Nẵngcho phép và phù hợp với quy định của pháp luật
Trang 11- Ông: Trần Huy Mậu
Hình 1.3 Sơ đồ tổ chức Trung tâm điều hành thông tin- Viễn thông Đà Nẵng
2.3.2 Chức năng, nhiệm vụ của các bộ phận:
• Phòng tổng hợp: Chuyên về hành chính, văn thư, quản trị đội xe, phòng chống
cháy nổ và quản lý kiến trúc nhà trạm viễn thông
• Phòng kỹ thuật nghiệp vụ:
- Quản lý cơ sở hạ tầng mạng ngoại vi
- Cung cấp thông tin cơ sở hạ tầng mạng ngoại vi cho các trung tâm điều hànhviễn thông Đà Nẵng
• Đội Bảo Dưỡng Lắp Đặt
- Thực hiện lắp đặt các công trình hạ tầng về các thiết bị chuyển mạch, truyềndẫn mạng băng rộng BTS, Node B trên địa bàn do Viễn Thông Đà Nẵngquản lý,
Trang 12- Chủ trì và phối hợp với các đơn vị xử lý các sự cố thiết bị, cơ sở hạ tầngmạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng băng rộng BTS Node B,
- Công tác bảo dưỡng nhà trạm Viễn Thông BTS Node B thuộc Viễn Thông
- Khai báo và phối hợp với các đơn vị lắp đặt các hệ thống mạng
- Quản lý bảo dưỡng 5 nhà trạm viễn thông lớn
- Hỗ trợ khai thác công tác lắp đặt xử lý mạng thuê bao khách hàng ứngvới các đơn vị sản xuất của VNPT Đà Nẵng
- Điều hành xử lý sự cố hệ thống chuyển mạch mạng băng rộng IPCC,mạng chuyển mạch Node B
• Tổng đài hộ 1: dùng cho cơ quan ban, đảng.
Trang 13PHẦN 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH
NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS
2.1 Tổng quan về MPLS
2.1.1 Khái niệm cơ bản về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Việc hình thành và phát triển công nghệ MPLS xuất phát từ nhu cầu thực tế,được các nhà công nghiệp viễn thông thúc đẩy nhanh chóng Sự thành công và nhanhchóng chiếm lĩnh thị trường mà công nghệ này có được là nhờ vào việc chuẩn hoácông nghệ Quá trình hình thành và phát triển công nghệ, những giải pháp ban đầu củahãng như Cisco, IBM, Toshiba,… Những nỗ lực chuẩn hoá của tổ chức tiêu chuẩnIETF trong việc ban hành về tiêu chuẩn MPLS sẽ cung cấp cho chúng ta những nhậnđịnh ban đầu về xu hướng phát triển MPLS
MPLS được đề xuất đầu tiên do hãng Ipsilon một hãng rất nhỏ về công nghệthông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas Sau đó Cisco vàhàng loạt hãng khác như IBM, Toshiba…công bố các sản phẩm công nghệ chuyểnmạch của họ dưới những tên khác nhau nhưng đều cùng chung bản chất công nghệchuyển mạch nhãn
MPLS thực hiện một số chức năng sau:
• Hỗ trợ các giải pháp mạng riêng ảo VPN
• Định tuyến hiện (điều khiển lưu lượng)
• Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch ATM
Có thể thấy rằng MPLS đã phát triển nhanh chóng và hiệu quả Điều này cũngchứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công nghệ mới Hầuhết các tiêu chuẩn MPLS hiện tại đã được ban hành dưới dạng RFC Sau khi toàn bộcác RFC được hoàn thiện, chúng sẽ được tập hợp lại để xây dựng một hệ thống tiêuchuẩn MPLS
Trang 142.1.2 Cấu trúc của MPLS
Hình 2.1 Cấu trúc một nút MPLS
- Mặt phẳng điều khiển: là một tập hợp phần mềm hoặc phần cứng trong mộtthiết bị, như router, được dùng để điều khiển nhiều hoạt động thiết yếu trong mạng nhưphân phối nhãn, tìm tuyến mới, khắc phục lỗi… Nhiệm vụ chính của mặt phẳng điềukhiển là cung cấp dịch vụ cho mặt phẳng dữ liệu
- Mặt phẳng dữ liệu: có nhiệm vụ chuyển tiếp lưu lượng của người sử dụng quarouter Trong môi trường chuyển mạch gói, các bản tin điều khiển và các bản tin chứa
dữ liệu có thể truyền chung trên cùng một liên kết Tuy nhiên, xét về mặt truyền tải, tạicác node, các thiết bị chuyển mạch sẽ chuyển tiếp toàn bộ hoặc một khe thời gian,hoặc một (nhiều) bước sóng, hoặc một sợi quang để có thể vận chuyển được lượngthông tin nhiều nhất Các gói tin điều khiển đều bị bỏ qua và không xét tới Do đó, mặtphẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển hoạt động tách rời với nhau Các bản tin điềukhiển này có thể được vận chuyển nhờ một kênh dữ liệu của mặt phẳng dữ liệu hoặc
có thể được vận chuyển thông qua một mạng độc lập khác
Các khái niệm cơ bản của chuyển mạch nhãn MPLS
- Nhãn (Lable): Trường này gồm 20 bit, như vậy chúng ta sẽ có hơn 1 tỷ nhãnkhác nhau sử dụng, đây chính là phần quan trọng nhất trong nhãn MPLS nó dùng đểchuyển tiếp gói tin trong mạng
- Ngăn xếp nhãn (Lable stack): Chỉ có 1 bit, khi một gói tin đi qua một tunnel, nó
sẽ có nhiều hơn 1 nhãn gắn vào, khi đó ta sẽ có một stack nhãn, bit S này dung để chỉ
ra rằng nhãn này có nằm đáy Stack không, nếu ở đáy thì S=1, ngược lại S=0
Trang 15- Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR-Lable Switching Router) là bộ địnhtuyến có hỗ trợ MPLS, bao gồm các giao thức điều khiển MPLS, các giao thức địnhtuyến lớp mạng và cách thức xử lý nhãn MPLS
- Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC-Forward Equivalence Class): là một nhómcác gói tin ở lớp mạng được dán nhãn giống nhau và gửi đi đồng nhất theo một đường
đi xác định
- Cơ sở thông tin nhãn (LIB-Lable Information Base)
- Tuyến chuyển mạch nhãn (LSP-Lable Switching Path): là đường đi xuất phát
từ một LSR và kết thúc tại một LSR khác Tất cả các gói tin có cùng giá trị nhãn sẽ đitrên cùng một LSP
2.1.3 Quá trình xử lý thông tin trong MPLS
Hình 2.2 Quá trình xử lý thông tin trong MPLS Quá trình xử lý thông tin cơ bản trong MPLS như sau:
- Một LSP được thiết lập giữa 2 LSR bằng LDP hoặc RSVP
- Khi gói tin IP đến LSR đầu vào, router sẽ kiểm tra địa chỉ IP đích và gán cho
nó một nhãn tương ứng Như vậy gói này đã được gán một nhãn MPLS trước khichuyển đi
- Các router core LSR chuyển gói tin đi dựa trên các nhãn ingress và egress màkhông cần quan tâm đến địa chỉ IP của gói tin
- LSR cuối cùng sẽ gõ bỏ nhãn MPLS và tìm đích của gói tin trong bảng địnhtuyến IP rồi đẩy gói tin ra port cần thiết
2.2 Cấu trúc và các thành phần của một miền MPLS
Mạng MPLS bao gồm nhiều nút có chức năng định tuyến và chuyển tiếp nốivới nhau Mỗi nút tương ứng với một thiết bị LSR (Lable Switching Router) Mạng
Trang 16MPLS có thể được chia thành hai miền là miền lõi MPLS (MPLS core) và miền biênMPLS (MPLS Edge) Tương ứng với mỗi miền ta có thiết bị tương đương.
Hình 2.3 Cấu trúc miền MPLS
2.3 Mô hình chuyển gói tin trong MPLS
Hình 2.4 Mô hình chuyển gói tin trong MPLS
Gói tin ở đây được đóng gói và đích cần đến đó là Paris và London Trước hếtgói tin được đẩy lên tới LSR ingress Ở đây Ingress LSR xác định FEC và chia nhãn,chuyển lưu lượng đến Paris trên LSP màu vàng, chuyển lưu lượng đến London trênLSP màu đỏ, Traffic sẽ được swap nhãn ở mỗi transit LSR
Khi gói tin đến, Egress LSR gỡ nhãn MPLS, chuyển gói đi tiếp dựa trên địa chỉđích và chuyển đến đích cần đến
2.4 Các vấn đề về điều khiển lưu lượng mạng MPLS
Chuyển mạnh nhãn đa giao thức, một công nghệ chuyển mạch nhãn định hướngkết nối cung cấp các khả năng mới trong các mạng IP, trong khi khả năng điều khiển
Trang 17lưu lượng được đề cập đến bằng cách cho phép thực hiện các cơ chế điều khiển lưulượng một cách hoàn thiện.
MPLS không thay thế cho định tuyến IP nhưng nó sẽ hoạt động song song vớicác phương pháp định tuyến đang tồn tại và các công nghệ định tuyến trong tương laivới mục đích cung cấp tốc độ rất cao giữa các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSP,đồng thời với việc hạn chế băng tần của các luồng lưu lượng với các yêu cầu chấtlượng dịch vụ QoS khác nhau
Để làm cho Traffic Engineering đạt hiệu quả, IETF đã đưa ra kỹ thuật điềukhiển lưu lượng sử dụng giao thức LDP cưỡng bức (CR-LDP) cho phép các nhà quản
lý mạng thiết lập các đường đi chuyển mạch nhãn (LSP) một cách rõ ràng CR-LDP làmột sự mở rộng của LDP, nó hoạt động độc lập với mọi giao thức cổng đường biênbên trong (IGP) khác và được sử dụng cho các dòng lưu lượng nhạy cảm với trễ và môphỏng mạng chuyển mạch kênh