CHƯƠNG 1 chỉ trong mạng MPLS. Phần này phân tích MPLS đã giải quyết bài toán QoS như thế nào. Chương 6: Thiết kế và Thực hành QoS trên MPLS cho mang TuT Thiết kế một mô hình mạng thực tế và áp dụng QoS để cải thiện chất lượng cho mạng này. Chương 7: Triển khai MPLS trên cơ sở hạ tầng Việt Nam 1.
Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, công nghệ MPLS đã được triển khai tại nhiều nước trên thế giới vì những ưu điểm vượt bậc của nó. Tuy nhiên vấn đề lỗi mạng là không thể tránh khỏi đối với bất kỳ một loại hình mạng hay một công nghệ mạng nào. Chúng ta xem xét về việc xây dựng các giao thức mới để hỗ trợ QoS trên nền IP cũ để đưa ra các giải pháp cung cấp QoS cho lớp mạng lõi. Mạng có trạng thái lưu trạng thái của mỗi luồng trên rouer ở cả router biên và lõi.
Trong mạng lõi, việc router sử dụng thông tin về luồng sẽ cung cấp dịch vụ tốt hơn và hiệu quả hơn. Tuy nhiên phương pháp này gặp khó khăn khi số lượng luồng lớn. Việc xử lý để báo hiệu thiết lập một tuyến đường rất phức tạp nhất là thao tác phân loại gói. Ở khía cạnh khác, mạng không trạng thái lưu thông tin của một luồng tại biên mạng nhưng không có tại lõi.
Mỗi router biên phân phối mỗi luồng cho một hoặc một tập các luồng và router biên chỉ việc phân biệt giữa các tập đó. Với mạng không trạng thái, mạng không cung cấp dịch vụ tốt nhất như trong mạng lưu trạng thái nhưng nó đơn giản và linh động hơn. Giao thức báo hiệu không cần sử dụng và cơ chế phân loại đơn giản. Để giải quyết mâu thuẫn trên, giải pháp trung hòa được đưa ra, MPLS tận dụng những ưu điểm của cả hai giải pháp để đưa ra giải pháp tốt hơn cho vấn đề đảm bảo QoS cho lớp mạng lõi.
Một khuynh hướng mới được đưa ra là việc phát triển các router thế hệ mới hỗ trợ QoS dựa vào việc quản lý thông tin của từng luồng dữ liệu. SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 3 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ X.25, FRAME RELAY, TCP/IP VÀ ATM Trước khi MPLS ra đời, X.25, FR, TCP/IP và ATM đã từng là công nghệ tân tiến và đáp ứng được hầu hết các nhu cầu dịch vụ viễn thông. Cuối thập niên 90 và đầu những năm 2000 đã từng là sự bùng nổ của ATM và TCP/IP trên các ứng dụng truyền dữ liệu. Nhưng ngày nay, với sự phát triển của xã hội, nhu cầu thông tin ngày một tăng và người ta cũng phát minh ra nhiều loại hình dịch vụ mới, các công nghệ cũ dường như không đáp ứng nổi những yêu cầu mới.
Chương này giới thiệu chung về các mô hình X.25, FR, TCP/IP và ATM, phân tích các ưu nhược điểm và sự ra đời của MPLS. Mạng truyền số liệu chuyển mạch gói X.25 đã được CCITT (Tổ chức viễn thông quốc tế về Telephone và Telegraph) công bố đầu tiên và được đặc biệt chú ý. Mục đích của X.25 là cung cấp một số giải pháp cho vô số các giao thức riêng mà các hãng đặt ra. Telnet ở Mỹ là một trong những mạng chuyển mạch gói đầu tiên ứng dụng X.25 đã nhanh chóng phát triển từ mạng truyền số liệu riêng thành một mạng toàn cầu.1 Đặc điểm của X.25 : - Các gói điều khiển được sử dụng để thiết lập và xóa các mạch ảo (virtual circuit), sẽ được truyền trên cùng một kênh và cùng một mạch ảo của các gói dữ liệu.
Nghĩa là ở đây cùng báo hiệu inband (báo hiệu trong kênh truyền dẫn). - Ghép kênh các mạch ảo được thực hiện ở lớp 3 – lớp network. - Cả hai lớp 2 và 3 đều có cơ chế điều khiển luồng (flow control) và điều khiển lõi (error control). Frame Relay FR được thiết kế để giảm bớt những công việc kiểm tra mà X.25 thực hiện tại hệ thống thiết bị đầu cuối cũng như trên mạng chuyển mạch gói.
Các đặc điểm của FR khác với X.25: - Tín hiệu điều khiển cuộc gọi được truyền trên một kết nối logic riêng, tách biệt với thông tin người sử dụng. Do vậy các nút mạng trung gian không cần duy trì các bảng trạng thái này hay các tiến trình xử lý liên quan tới điều khiển cuộc gọi cho từng kết nối riêng biệt nữa. - Ghép kênh và chuyển mạch được thực hiện tại lớp 2 để giảm bớt một lớp xử lý. SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 4 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG 2 - Không có điều khiển luồng giữa các nút mạng mà gói đi qua (hop-by-hop flow control).
Điều khiển luồng, điều khiển lõi đầu cuối đến đầu cuối ( end-to-end flow control and error control) là trách nhiệm của các lớp cao. Ưu và nhược điểm của FR: Ưu điểm của FR là đã tổ chức tốt hơn các quá trình truyền thông. Các hoạt động về giao thức đòi hỏi ở giao diện người sử dụng – mạng được giảm bớt. Kết quả là độ trễ nhỏ, lượng tải đưa vào mạng trong một đơn vị thời gian có thể đạt như mong muốn (có thể dùng ở tốc độ truy xuất là 2Mbps).
Nhược điểm chính của FR so với X.25 là mất đi khả năng điều khiển luồng, điều khiển liên kết vật lý đến vật lý (link-by-link). FR không cung cấp điều khiển luồng, điều khiển lõi đầu cuối tới đầu cuối, tuy nhiên chức năng này dễ dàng được cung cấp ở các lớp cao. Mô hình TCP/IP: 2. Các khái niệm cơ bản trong mạng IP TCP/IP là một bộ giao thức đựợc phát triển bởi Cục các dự án nghiên cứu cấp cao (ARPA) của bộ Quốc phòng Mỹ.
Trước đây, TCP/IP là giao thức chạy trên môi trường hệ điều hành UNIX và dùng chuẩn của Ethernet. Khi máy tính cá nhân ra đời, TCP/IP chạy trên môi trường máy tính cá nhân với hệ điều hành DOS và các trạm làm việc chạy trên hệ điều hành UNIX. Hiện nay TCP/IP được sử dụng rất phổ biến trong mạng Internet. TCP/IP ra đời trước chuẩn OSI.
Hai mô hình này không hoàn toàn trùng khớp nhau nhưng vẫn có sự tương thích nhất định. Sự tương quan giữa mô hình TCP/IP và mô hình OSI được chỉ ra trong hình sau: TCP/IP OSI Úng dụng Ứng dụng và dịch vụ Trình diễn Phiên TCP UDP Giao vận IP IP Liên kết và vật lý Liên kết và vật lý Hình 2.1- Sự tương ứng giữa TCP/IP và OSI. SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 5 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG 2 2. Phương thức truyền dữ liệu trong mạng IP: Dữ liệu trong mạng IP không được truyền liên tục mà được phân thành các gói, hay còn gọi là các datagram.
Mỗi datagram có hai phần chính là header và data. Header chứa địa chỉ nguồn, đích và các thông số khác để giúp cho packet đi đến đích. Các thông số còn lại giúp hạn chế lỗi xảy ra khi packet đi đến đích như thời gian sống (time to live), kiểm tra lỗi (checksum), cờ báo, độ dài tổng cộng của của datagram… Khi gửi các datagram trên đường truyền vật lý, các datagram phải được đóng gói lại dưới dạng các frame do đường truyền vật lý không xác định được các frame. Toàn bộ datagram sẽ nằm trong vùng dữ liệu của frame.
Đường truyền vật lý xử lý các frame dựa vào địa chỉ MAC và các giao thức lớp hai. Tuy nhiên trong mỗi loại mạng, người ta luôn qui định độ dài tối đa của một frame, gọi là MTU (maximun transfer unit). Kích thước của frame luôn phải nhỏ hơn kích thức của MTU. Khi frame có kích thước lớn hơn MTU, nó phải được phân đoạn, mỗi đoạn có kích thước nhỏ hơn MTU của mạng.
Quá trình phân đoạn được thực hiện ở các Gateway giữa các mạng có kích thức MTU khác nhau trên đường truyền dữ liệu. Các đoạn sau khi được phân chia vẫn gồm hai thành phần: header và data. Các phân đoạn lần lượt được chuyển tới đích. Trạm cuối dựa vào các thông số flag và fragment offset để thiết lập lại dữ liệu ban đầu.
Chọn đường đi cho các gói dữ liệu trong mạng IP: Địa chỉ IP là số nhận biết của một trạm trong mạng. Các gói xác định đích đến dựa vào địa chỉ IP. Trên thế giới hiên nay đang sử dụng IPv4. Đó là một chuỗi số nhị phân dài 32 bit, được chia thành bốn Octet.
Để đơn giản người ta biểu diễn mỗi Octec dưới dạng thập phân. Độ lớn mỗi Octec chạy từ 0 đến 255, các địa chỉ IP cứ như vậy lấp đầy số 1 vào chuỗi nhị phân 32 bit. Để thuận tiện cho việc quản lý và sử dụng, người ta chia địa chỉ IP ra thành 4 lớp như sau: Lớp A: là dãy địa chỉ với Octec đầu có dạng 0xxxxxxx,cho phép định danh 126 mạng, với tối đa 16 triệu host trên một mạng. Lớp B: là dãy địa chỉ với Octec đầu có dạng 10xxxxxx, cho phép định danh 16384 mạng, với tối đa 65534 host trên mỗi mạng Lớp C: là dãy địa chỉ với Octec đầu có dạng 110xxxxx,cho phép định danh khoảng 2 triệu mạng , với mỗi mạng tối đa 254 host.
Lớp D : các địa chỉ còn lại ,được dùng cho multicast hoặc broadcast (gửi một thông tin đến nhiều host) SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 6 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG 2 Lớp A 1 Net ID Host ID Lớp B 1 0 Net ID Host ID Lớp C 1 1 0 Net ID Host ID Hình 2.2 - Phân lớp địa chỉ IP. Định tuyến Định tuyến là phương thức dịch chuyển thông tin trong liên mạng, từ nguồn đến đích. Nó là một chức năng được thực hiện ở tầng mạng. Chức năng này cho phép bộ định tuyến đánh giá đường đi sẵn có tới đích dựa vào topo mạng.
Topo mạng có thể do người quản trị thiết lập hoặc được thu thập thông qua các giao thức định tuyến. Topo mạng mà router học được sẽ được ghi vào bảng định tuyến. Bảng định tuyến chứa thông tin tìm đường mà router dựa vào đó để phân phát các gói tin đến đích cuối cùng.3 - Định tuyến IP. Các hành động trong quá trình định tuyến: Xác định đường đi: chọn ra 1 đường đi tốt nhất đến đích theo một tiêu chí nào đó (cost, chiều dài đường đi.) dựa vào bảng định tuyến.
Khi có được đường đi tốt nhất từ bảng định tuyến, bước tiếp theo là gắn với đường đi này cho bộ định tuyến biết phải gởi gói tin đi đâu. Chuyển mạch: cho phép bộ định tuyến gởi gói tin từ cổng vào đến cổng ra tương ứng với đường đi tối ưu đã chọn. SVTH : Nguyễn Đắc Anh Khoa Trang 7 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên CHƯƠNG 2 2.