chương 1 Trong chương một, chúng ta đã tìm hiểu khái quát về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS. Đây là một công nghệ chuyển mạch tiên tiến và đang được ứng dụng rộng rãi trong các mạng đường trục với lưu lượng chuyển mạch cực lớn, và với hàng triệu tuyến chuyển tiếp được lưu trữ trong các bảng định tuyến. Các thành phần chủ yếu của kiến trúc chuyển mạch nhãn bao gồm các Router chuyển mạch nhãn lớp lõi nằm hoàn toàn trong miền chuyển mạch nhãn có chức năng chuyển tiếp các gói tin giữa các Router lớp lõi dựa vào nhãn và các router ở biên của miền có chức năng chuyển tiếp gói tin từ miền nhãn sang miền IP và ngược lại. Đồng thời cũng trình bày khái quát về cấu trúc phần tiêu đề nhãn, các lớp chuyển tiếp tương đương FEC.
8 Hoạt động của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức được phân chia trên mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu với các cơ chế phân phối, ánh xạ nhãn, và các bảng định tuyến mà các router sử dụng để cập nhập thông tin và đưa ra các quyết định chuyển mạch. Tính chất đa giao thức của công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS thể hiện ở khả năng làm việc tương thích với nhiều giao thức định tuyến ở lớp 3 và các công nghệ chuyển mạch lớp 2 như Ethernet, Frame Relay, HDLC, PPP… Trong chương tiếp theo, luận văn sẽ trình bày một ứng dụng nổi bật của công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức là công nghệ mạng riêng ảo VPN. Công nghệ này có vai trò hết sức quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS đối với các ứng dụng người dùng. 9 CÔNG NGHỆ MẠNG RIÊNG ẢO MPLS VPN VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS Khái niệm mạng riêng ảo Mạng riêng ảo là một mạng kết nối các mạng riêng với nhau qua một mạng công cộng.
Mạng riêng ảo cung cấp kết nối trên lớp 2 và lớp 3 của mô hình tham chiếu OSI. Nhà cung cấp dịch vụ sử dụng VPNs để liên kết các các chi nhánh của cùng một công ty. Một yêu cầu của mạng riêng của một công ty là tất cả các chi nhánh người dùng của họ được duy trì độc lập riêng rẽ với VPNs của công ty khác. Tại lớp IP, VPNs được yêu cầu kết nối với một VPN khác và cũng kết nối với mạng Internet.
MPLS VPN cung cấp chức năng này. Nhà cung cấp dịch vụ sử dụng MPLS trong mạng trục của họ để phân tách giữa mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng chuyển tiếp, điều này không thực hiện được trong mạng IP truyền thống. Các mô hình VPN Phụ thuộc vào sự tham gia của nhà cung cấp dịch vụ trong mô hình định tuyến, việc thực thi VPN có thể chia thành 2 kiểu mô hình: • Mô hình che phủ • Mô hình ngang hàng 2. Mô hình che phủ (Overlay VPN) Trong mô hình che phủ, nhà cung cấp dịch vụ chỉ cung cấp cho khách hàng các kết nối ảo tại lớp 2 và nhà cung cấp không tham gia vào quá trình định tuyến khách hàng.
Dữ liệu của các mạng khách hàng được chuyển tiếp qua các kết nối điểm - điểm bên trong mạng của nhà cung cấp. Nếu mạch ảo là cố định, sẵn sàng cho khách hàng sử dụng mọi lúc thì được gọi là mạch ảo cố định (PVC – permanent virtual circuit). Nếu mạch ảo được thiết lập theo yêu cầu (on - demand) thì gọi là mạch ảo chuyển đổi (SVC - switch virtual circuit). Các mạng VPN che phủ có thể được thực hiện bằng một số các công nghệ chuyển mạch Wan tại lớp 2: • VPN lớp 2 10 X.25 Frame relay ATM Trong những năm gần đây, các mạng VPN che phủ cũng được thực hiện với đường hầm IP over IP trên tất cả các đường trục IP riêng và cũng như trên Internet công cộng.
Hai phương pháp đường hầm được sử dụng phổ biến nhất là đóng gói định tuyến chung (GRE: Generic Route Encapsulation) và mã hóa an ninh IP (IPSec: Internet Protocol Security). • VPN lớp 3 GRE (Generic Route Encapsulation) IPsec (Internet Protocol Security) Ưu điểm của mô hình VPN che phủ đó là có tính biệt lập cao giữa các VPN khác nhau, giữa nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng. M ô hìn h O v erl a y C ôn g t y A Cô ng ty A C hi n há n h 1 C hi nh án h 2 Mạng n hà cun g c ấp Côn g ty B Cô ng t y B Chi n hán h 1 Ch i n hán h 2 Frame re lay , A TM C u st o m er Ed ge (CE ) Sw i t c h Pr ovid er Vit ua l C i rcuit l ớp 1, 2 ,3 Hình 2. Mô hình Overlay Hạn chế chính của mô hình này là các mạch ảo của các site khách hàng kết nối dạng full mesh, các VC phải được khai báo tay suốt tuyến (manually configuration).
Điều này chỉ phù hợp cho các cấu hình không dự phòng với ít site trung tâm và nhiều site ở xa, nhưng không phù hợp trong cấu hình phức tạp. 11 Ngoài ra, các VPN khác nhau không liên thông được với nhau nên làm giảm tính linh hoạt, thích nghi của mạng. Mô hình ngang hàng (Peer to Peer VPN) Mô hình này được phát triển để khắc phục nhược điểm của mô hình Overlay và cung cấp cho khách hàng cơ chế vận chuyển tối ưu qua mạng trục của nhà cung cấp dịch vụ. Trong mô hình này, nhà cung cấp tham gia vào việc định tuyến khách hàng.
Thông tin đinh tuyến được trao đổi giữa các router khách hàng và các router của nhà cung cấp dịch vụ, dữ liệu của khách hàng được vận chuyển qua mạng lõi của nhà cung cấp. Thông tin định tuyến của khách hàng được mang giữa các router trong mạng nhà cung cấp (P và PE), và mạng khách hàng (các CE router). Mô hình này không yêu cầu tạo ra mạch ảo. Thông tin định tuyến của khách hàng được quảng bá qua SP backbone giữa các PE và P và xác định được đường đi tối ưu từ một site khách hàng đến một site khác.
Việc phát hiện các thông tin định tuyến riêng của khách hàng đạt được bằng cách thực hiện lọc gói tại các router kết nối với mạng khách hàng. Địa chỉ IP của khách hàng do nhà cung cấp kiểm soát. Tiến trình này được xem như là thực thi các PE peer-to-peer chia sẻ (shared PE peer-to-peer). • ACLs • Split Routing • MPLS VPN Mạ ng nhà cun g cấp Mạ ng khá ch hà ng Mạ ng kh ác h h à n g Ro uter P R out er C E Rou ter C E Thông tin đ ịnh tuyế n T hôn g t in đ ịnh t uy ến D ữ liệ u đ ư ợc chu y ển đư ợc t ra o đ ổi g iữ a PE khá ch h àng đ ư ợc tr ao t iếp giữa cá c R o ut er và CE đ ổi tron g mạ n g lõ i CE q ua m ạn g lõi R o ut er PE Rou t er PE Rout er C E Rou t er CE R ou t er P Hình 2.
Mô hình Peer to peer 12 Ưu điểm của kỹ thuật MPLS VPN MPLS VPN là một kỹ thuật mới và thiết thực giúp làm giảm tính phức tạp của mạng. Nó cung cấp giải pháp kết nối hoàn chỉnh cho mạng doanh nghiệp. Dữ liệu đa ứng dụng có thể truyền tải qua nó. Không cần thiết phải quản lý các kết nối đơn lẻ giữa các văn phòng chi nhánh khác nhau.
Người dùng doanh nghiệp chỉ cần liên kết với nhà cung cấp dịch vụ. Và nhà cung cấp dịch vụ sẽ chịu trách nhiệm định tuyến người dùng và kết nối các chi nhánh với nhau. MPLS VPN làm giảm chi phí vận hành mạng. Không cần phải thuê các chuyên gia kỹ thuật để quản lý hoạt động của mạng vì nhà cung cấp dịch vụ chịu trách nhiệm cho việc kết nối tất cả các site với nhau.
Cũng không cần phải phát triển thiết bị cho mỗi văn phòng chi nhánh. MPLS VPN cũng cung cấp các giải pháp bảo mật dữ liệu. Người dùng có thể sử dụng các thuật toán mã hóa khác nhau để bảo vệ dữ liệu. Mô hình MPLS VPN 2.
Mô hình tổng quan MPLS VPN Ng ư ờ i d ù n g X N hà c ung c ấp d ịc h v ụ Ngườ i dùn g X Chi nhánh A Chi n hánh B C P C MPLS V P N CE PE2 CE PE 1 C P C Hình 2. Mô hình tổng quan MPLS VPNs Hình 2.3 chỉ ra cấu trúc tổng quan của mạng MPLS VPN. Tại mạng của nhà cung cấp dịch vụ có hai kiểu Router là Provider Edge (PE) và Provider (P) Router. Router PE kết nối trực tiếp với các routers người dung CE (Customer Edge) tại lớp 3.
Router P không kết nối trực tiếp với các router CE. Cả Router P và PE đều cấu hình MPLS nên chúng có thể phân phối các nhãn MPLS. 13 Sơ đồ cũng chỉ ra rằng chỉ có các router CE kết nối trực tiếp với các router PE còn các Router C không kết nối trực tiếp với các router PE của nhà cung cấp dịch vụ. Không cần phải cấu hình MPLS trên các router CE bởi vì các router này kết nối với các router PE của nhà cung cấp bằng các giao thức định tuyến động hay tĩnh tại lớp 3 của mô hình OSI.
Không có sự đồng cấp (ngang hàng) giữa các router CE trên chi nhánh khác trong mô hình che phủ Overlay VPN. Khái niệm ngang hàng (peer to peer) bắt nguồn từ sự ngang hàng của các router CE và PE1, PE2 tại lớp 3. Mô hình MPLS VPN V P N A S ite 2 VPN A Sit e 1 CE CE PE N hà cun g cấp M PL S Net w ork VP N B Si t e 1 PE VPN B Sit e 2 PE CE CE Đ ịnh tuyến riên g bi ệt giữa cá c VPN Hình 2. Mô hình MPLS VPN Nhà cung cấp dịch vụ cho phép người dùng sử dụng địa chỉ IP được đăng ký hoặc địa chỉ IP riêng (RFC 1918).
Khi người dùng được tùy ý sử dụng địa chỉ IP sẽ dẫn tới khả năng trùng lặp địa chỉ (overlapping of IP address). Nếu các gói tin được chuyển tiếp như là các gói IP thuần túy thì các router P sẽ gặp khó khăn trong việc tìm ra địa chỉ đích. Nếu không cho phép sự chồng lấn địa chỉ IP và địa chỉ riêng thì mọi router trong mạng của nhà cung cấp phải tra cứu địa chỉ đích và chuyển tiếp các gói tin.