ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Hoàng Chương KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà nội – 2007... ĐẠI HỌC
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Nguyễn Hoàng Chương
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS)
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hà nội – 2007
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Nguyễn Hoàng Chương
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS)
Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc
Mã số: 2.07.00
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS Nguyễn Kim Giao
Hà nội – 2007
Trang 3MỤC LỤC MỤC LỤC 3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 10
MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG I Error! Bookmark not defined TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS Error! Bookmark not defined.
1.1 Lịch sử phát triển Error! Bookmark not defined.
1.1.1 Lịch sử phát triển của Công nghệ MPLSError! Bookmark not defined 1.1.2 Một số ứng dụng của Công nghệ MPLSError! Bookmark not defined.
1.2 Tổng quan về công nghệ MPLS Error! Bookmark not defined.
1.2.1 Định nghĩa Error! Bookmark not defined 1.2.2 Lợi ích của MPLS Error! Bookmark not defined 1.2.3 Nhược điểm của MPLS Error! Bookmark not defined 1.2.4 Đặc điểm mạng MPLS Error! Bookmark not defined 1.2.5 So sánh MPLS và IP Error! Bookmark not defined.
1.3 Kết luận Error! Bookmark not defined CHƯƠNG II Error! Bookmark not defined CẤU TRÚC CỦA MẠNG MPLS Error! Bookmark not defined.
2.1 Định nghĩa về nhãn trong MPLS Error! Bookmark not defined 2.2 Cấu trúc khung của nhãn trong MPLS Error! Bookmark not defined 2.3 Cấu trúc tế bào của nhãn trong MPLS Error! Bookmark not defined 2.4 Mặt phẳng chuyển tiếp và Mặt phẳng điều khiển Error! Bookmark not defined.
2.5 Thuật toán chuyển tiếp nhãn Error! Bookmark not defined 2.6 Phân phối nhãn Error! Bookmark not defined 2.7 Duy trì nhãn Error! Bookmark not defined 2.8 Các loại nhãn đặc biệt Error! Bookmark not defined 2.9 Kết luận Error! Bookmark not defined CHƯƠNG III Error! Bookmark not defined.
Trang 4KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG MPLS Error! Bookmark not
defined
3.1 Trung kế lưu lượng trong MPLS Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined 3.1.2 Các thuộc tính của trung kế lưu lượng Error! Bookmark not defined 3.1.3 Các hoạt động cơ bản của trung kế lưu lượng Error! Bookmark not
defined.
3.2 Các bài toán cơ bản của kỹ thuật lưu lượng trên MPLSError! Bookmark not defined.
3.3 Thuộc tính tham số lưu lượng Error! Bookmark not defined.
3.3.1 Thuộc tính chọn đường Error! Bookmark not defined 3.3.2 Các thuộc tính tài nguyên Error! Bookmark not defined 3.3.3 Bảo vệ và khôi phục đường Error! Bookmark not defined 3.3.4 Các cơ chế bảo vệ khôi phục Error! Bookmark not defined.
3.4 Các mô hình khôi phục lưu lượng trong MPLS Error! Bookmark not defined.
3.4.1 Mô hình Makam Error! Bookmark not defined 3.4.2 Mô hình Haskin (Reverse Backup) Error! Bookmark not defined 3.4.3 Mô hình Hundessa Error! Bookmark not defined 3.4.4 Mô hình Shortest-Dynamic Error! Bookmark not defined 3.4.5 Mô hình Simple-Dynamic Error! Bookmark not defined 3.4.6 Mô hình Simple Static Error! Bookmark not defined.
3.5 Kết luận Chương 3 Error! Bookmark not defined CHƯƠNG IV Error! Bookmark not defined.
MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH VỚI NS2 Error! Bookmark not defined.
4.1 Môi trường mô phỏng Error! Bookmark not defined.
4.1.1 J-SIM Error! Bookmark not defined 4.1.2 OMNeT++ Error! Bookmark not defined 4.1.3 GLASS Error! Bookmark not defined 4.1.4 NS2 Error! Bookmark not defined.
4.2 Cài đặt và cấu hình phần mềm mô phỏng Error! Bookmark not defined 4.3 Các tình huống mô phỏng trong NS2 Error! Bookmark not defined.
4.3.1 Mô phỏng trong môi trường không sử dụng MPLSError! Bookmark not
defined.
4.3.2 Mô phỏng định tuyến bắt buộc trong MPLS Error! Bookmark not
defined.
4.3.3 Mô phỏng lấn chiếm lưu lượng trong MPLS Error! Bookmark not
defined.
Trang 54.3.4 Mô phỏng chuyển lưu lượng trong MPLS – Mô hình Makam Error!
Bookmark not defined.
4.3.5 Mô phỏng chuyển lưu lượng trong MPLS – Mô hình Haskin Error!
Bookmark not defined.
4.3.6 Mô phỏng chuyển lưu lượng trong MPLS – Mô hình SD Error!
Bookmark not defined.
4.4 Kết luận Chương 4 Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 PHỤ LỤC I Error! Bookmark not defined.
Các bước cài đặt phần mềm mô phỏng NS2 và RSVP-TE Error! Bookmark not
defined.
PHỤ LỤC II Error! Bookmark not defined.
Mã nguồn mô phỏng NS2 và RSVP-TE Error! Bookmark not defined.
PHỤ LỤC III Error! Bookmark not defined.
Ý nghĩa câu lệnh trong phần mềm mô phỏng NS2 và RSVP-TEError! Bookmark not
defined.
Trang 6DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Transfer Mode
Công nghệ chuyển mạch tế bào, công nghệ này chia các gói tin thành những tế bào có kích thước
cố định là 53 byte, trong đó gồm 5 byte cho tiêu
đề và 48 byte cho dữ liệu
ATM –LSR ATM Label
Switching Router
Chạy giao thức MPLS trong mặt phẳng điều khiển để thiết lập các kênh ảo ATM , thực hiện chuyển tiếp các gói tin có gắn nhãn như là các tế bào ATM
Protocol
Giao thức định tuyến vùng biên giữa các vùng tự trị ( AS – Autonomous System)
DLCI Data Link Circuit
Identifier
Định danh kênh kết nối dữ liệu là số thứ tự của kênh được gắn vào các khung dữ liệu của mạng Frame Relay để thông báo làm thế nào định tuyến dữ liệu
ELSR Edge Label
Switching Router
Thiết bị định tuyến thực hiện hoặc là gắn nhãn (push) hoặc là gỡ nhãn ra (hành động này gọi là POP ) ở biên của mạng MPLS
Equivalence Class
Là khái niệm sử dụng trong chuyển mạch nhãn
đa giao thức nhằm mô tả việc thiết lập các gói có đặc tính tương đương hoặc đồng nhất mà có thể được chuyển đi theo cùng một đường
Map
Protocol
Giao thức định tuyến sử dụng trong một vùng tự trị ( AS – Autonomous System)
Trang 7ILM Incoming Label
Map
IPSec IP Security Là bộ giao thức bảo mật Internet được sử dụng
cho các giao tiếp bằng cách xác thực hoặc mã hóa mỗi gói IP trong luồng dữ liệu
Provider
Nhà cung cấp các dịch vụ Internet
Provider
Nhà cung cấp dịch vụ trao đổi lưu lượng Internet
Protocol
Giao thức phân phối nhãn
Base
Thông tin nhãn cơ sở
Path
Đường chuyển nhãn, xác định đường đi của gói tin MPLS
Controler
Bộ điều khiển chuyển mạch nhãn
Hop by Hop signal LSP
Xác định đường đi khả thi nhất theo kiểu best effort
Explicit route signal LSP
Xác định đường đi từ nút gốc
Router
Thiết bị định tuyến hoặc thiết bị chuyển mạch thực hiện các thủ tục phân phối nhãn và có thể
Trang 8chuyển tiếp các gói tin dựa trên thông tin nhãn Các LSR làm việc ít và hoạt động gần giống như switch
MPLS MultiProtocol Label
Switching
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
NHLFE Next Hop Label
Forwarding Entry
Comments
Gồm các văn bản được phát hành bởi IETF dùng
để ghi nhớ các nghiên cứu mới, các sáng kiến và các phương pháp ứng dụng trong công nghệ Internet
RSVP-TE Resource
ReSerVation Protocol - Traffic Engineering
Giao thức sử dụng cho việc dự phòng tài nguyên mạng
Circuit
Chuyển mạch kênh ảo
Path
Chuyển mạch đường ảo
Base
Thông tin thẻ cơ sở
Identifier
Định danh kênh ảo
Trang 9VP Virtual Path Đường ảo
Identifier
Định danh đường ảo
Network
Mạng riêng ảo
Trang 10DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 2.1 Nhãn trong MPLS
Hình 2.2 Ngăn xếp Nhãn trong MPLS
Hình 2.3 Các công nghệ kết hợp với MPLS
Hình 2.4 Cấu trúc điều khiển trong MPLS
Hình 2.5 Quá trình gán nhãn trong MPLS
Hình 3.1 Mô hình Makam
Hình 3.2 Mô hình Haskin
Hình 3.3 Mô hình Shortest Dynamic
Hình 4.1 Đồ thị mô phỏng truyền dữ liệu qua mạng IP
Hình 4.2 Mô hình biểu diễn sự mất gói trên đường truyền
Hình 4.3 Mô tả truyền lưu lượng của mạng IP trên phần mềm NS2
Hình 4.4 Đồ thị kết quả mô phỏng định tuyến bắt buộc trong MPLS
Hình 4.5 Mô hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ nhất R1-R3-R5-R7-R9
Hình 4.6 Mô hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ hai R1-R2-R4-R6-R8-R9
Hình 4.7 Mô hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ ba R1-R3-R4…
Hình 4.8 Mô hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ ba R1-R3-R4-R6-R5-…
Hình 4.9 Mô hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ ba R1-R3-R4-R6-R5-R7-R8-R9 Hình 4.10 Mô tả định tuyến ràng buộc trên phần mềm NS2
Hình 4.11 Đồ thị kết quả mô phỏng lấn chiếm lưu lượng trong MPLS
Hình 4.12 Mô hình giai đoạn truyền lưu lượng thứ hai R1-R2-R6-R5-R7-R9
Hình 4.13 Mô hình biểu diễn sự mất gói của lưu lượng thứ hai
Hình 4.14 Mô hình biểu diễn lưu lượng thứ hai tiếp tục truyền tại R7 do đầy bộ đệm Hình 4.15 Mô hình biểu diễn lưu lượng thứ hai được giải phóng từ bộ đệm
Hình 4.16 Mô tả hoạt động lấn chiếm của mạng MPLS trên phần mềm NS2
Trang 11Hình 4.17 Đồ thị kết quả mô phỏng mô hình Makam trong MPLS
Hình 4.18 Mô hình sự mất gói do đứt kết nối của mô hình Makam
Hình 4.19 Mô hình chuyển hướng lưu lượng của mô hình Makam
Hình 4.20 Mô hình hoàn thành việc chuyển hướng lưu lượng của mô hình Makam Hình 4.21 Mô hình khôi phục hướng lưu lượng của mô hình Makam
Hình 4.22 Mô phỏng mô hình Makam trên phần mềm NS2
Hình 4.23 Đồ thị kết quả mô phỏng mô hình Haskin trong MPLS
Hình 4.24 Mô hình sự mất gói do đứt kết nối của mô hình Haskin
Hình 4.25 Mô hình chuyển hướng lưu lượng của mô hình Haskin
Hình 4.26 Mô hình lưu lượng sau khi đã khôi phục kết nối của mô hình Haskin Hình 4.27 Mô phỏng mô hình Haskin trên phần mềm NS2
Hình 4.28 Đồ thị kết quả mô phỏng mô hình shortest-dynamic trong MPLS Hình 4.29 Quá trình chuyển hướng lưu lượng của mô hình shortest-dynamic Hình 4.30 Sau khi đã khôi phục kết nối của mô hình shortest-dynamic
Hình 4.31 Mô phỏng mô hình shortest-dynamic trên phần mềm NS2
Trang 12TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Eric Osborne CCIE #4122, Ajay Simha CCIE #2970 “Traffic Engineering with
MPLS”
[2] Haskin, et al “A Method for Setting an Alternative Label Switched Paths to
Handle Fast Reroute”,
http://toos.ietf.org/html/draft-haskin-mpls-fast-reroute-00.txt, Jun 1999, 10 pages
[3] Jim Guichard CCIE #2069, Ivan Pepelnjak CCIE #1354 “MPLS and VPN
Architectures”
[4] Johan Martin Olof Petersson “MPLS Based Recovery Mechanisms”
[5] Lancy Lobo, - CCIE No 4690, Umesh Lakshman “MPLS Configuration on Cisco
IOS Software”
[6] RSVP-TE\ns “http://netgroup-serv.iet.unipi.it/rsvp-te_ns”
[7] RFC 3031 : Multiprotocol Label Switching Architecture
[8] RFC 3032 : MPLS Label Stack Encoding
[9] RFC 3035 : MPLS using LDP and ATM VC Switching
[10] RFC 3036 : LDP Specification
[11] S.Makam, V.Sharma, K.Owens, C.Huang “Protection/Restoration of MPLS
Networks” draft-makam-mpls-protection-00.txt October 1999
[12] Wikipedia NS-2 “http://nsnam.isi.edu/nsnam/index.php/Main_Page”