chương 1, 2, 3 tập trung vào các cơ sở lý thuyết, trình bày về các vấn đề cơ bản của Chuyển mạch nhãn Đa giao thức, chất lượng dịch vụ, công nghệ định luồng, và mối liên hệ giữa chúng. - Chương 4 đi sâu vào việc xây dựng phương pháp tiến hành thực nghiệm đánh giá hiệu quả và phân tích một số kết quả thu được. - Phần kết luận đưa ra một số hướng nghiên cứu tiếp theo để làm rõ thêm hiệu quả của Chuyển mạch nhãn Đa giao thức với Công nghệ định luồng. - Đồng thời với việc thực hiện luận văn này, tác giả mong muốn xây dựng một mô hình mô phỏng thực nghiệm có thể triển khai tại phòng LAB trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, để giúp sinh viên, học viên tại trường có một công cụ phục vụ công việc học tập và nghiên cứu.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 10 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC 1. Khái quát về Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 1. Giới thiệu Trong những năm gần đây, mạng Internet đã phát triển rất nhanh và trở nên rất phổ biến. Internet đã trở thành một phương tiện thông tin vô cùng hiệu quả và tiện lợi phục vụ cho giáo dục, thương mại, giải trí, thông tin giữa các cộng đồng.
Hiện nay, các ứng dụng mới cả trong thương mại và thị trường người tiêu dùng ngày càng phát triển. Để các ứng dụng mới này được vận hành đòi hỏi băng thông rộng và các nhu cầu về dải thông được đảm bảo trong mạng đường trục. Cùng với các dịch vụ truyền thống hiện nay được cung cấp qua Internet, các dịch vụ thoại và đa phương tiện cũng đang được sử dụng và phát triển rất mạnh mẽ. Sự lựa chọn cho việc cung cấp là tích hợp các dịch vụ đang được mong đợi.
Tuy nhiên, tốc độ và dải thông của nhu cầu về các dịch vụ và ứng dụng này là một bài toán nan giải với tài nguyên hạ tầng Internet hiện nay. Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới không có đủ thời gian để xây dựng cơ sở hạ tầng mới. Do đó, sự kết hợp cơ sở hạ tầng mới và cũ là giải pháp đầu tiên được đưa ra. Kết hợp cơ sở hạ tầng để truyền tín hiệu trên nhiều phương tiện như cáp đồng, cáp quang, vô tuyến cho đến nay vẫn là giải pháp tốt.
Mạng hiện nay đòi hỏi việc truyền dữ liệu trong thời gian thực, tính phổ biến cao với việc hỗ trợ “cắm và chạy” (plug-and-play), dễ sử dụng, giảm thiểu trễ trong quá trình truyền và tính khả dụng đạt 99,9%. Ngoài ra, mạng cần phải có tính bảo mật cao, dễ dàng truy xuất, giá hợp lý và không bị kiểm soát bởi bất cứ tổ chức nào[6]. Giao thức định tuyến Internet TCP/IP có khả năng định tuyến, truyền gói tin linh hoạt và rộng khắp toàn cầu. Nhưng IP không đảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu cầu, trong khi đó công nghệ ATM có tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước.
Hơn nữa, các dịch vụ thông tin thế hệ sau được chia thành hai xu hướng phát triển chính là: hoạt động kết nối định hướng (connection-oriented) và hoạt động không kết nối (connectionless). Hai xu hướng phát triển này dần tiệm cận và hội tụ với nhau tiến tới ra đời công nghệ ATM/IP (IP over ATM). Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS – Multiprotocol Label Switching) là một giải pháp linh hoạt cho việc giải quyết các vấn đề mà các mạng ngày nay đang phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service) và kỹ thuật lưu lượng (Traffic Enginering). MPLS xuất hiện để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ và quản lý băng thông cho giao thức Internet thế hệ sau dựa trên mạng đường trục.
MPLS hỗ trợ giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch vụ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 11 IP trên một mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau trên mạng đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, ISP có thể giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp hiệu quả các dịch vụ trên nền mạng của họ và đạt được hiệu quả cạnh tranh cao. Tóm lại, chuyển mạch nhãn đa giao thức sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc định tuyến (dựa trên các thước đo QoS và chất lượng dịch vụ), chuyển mạch và chuyển tiếp các gói qua mạng thế hệ sau cũng như giải quyểt các vấn đề liên quan tới khả năng mở rộng mạng.
Ngoài ra, nó có thể hoạt động với các mạng Frame Relay và chế độ truyền tải không đồng bộ (ATM – Asyncronous Transfer Mode), đặc biệt là mạng IP hiện nay, để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dụng mạng. Vấn đề của mạng IP và ATM Mạng IP Mọi công nghệ đều có những mặt mạnh và mặt yếu. Hoạt động không kết nối mang đến một số lợi ích đáng kể tới mạng IP, như tính mở rộng và khả năng phục hồi của toàn bộ mạng. Với các hệ thống mạng hoa ̣t đô ̣ng theo cách thức đinh ̣ tuyế n IP truyề n thống, mỗi node ma ̣ng (router) đều phải thực hiện hai chức năng chính : đinh ̣ tuyế n (routing) và chuyển tiếp (switching hoặc forwarding ).
Quá trình định tuyến và chuyển tiế p này gă ̣p phải ba ha ̣n chế lớn: - Phải dựa vào các giao thức đinh ̣ tuyế n để phân bố thông tin đinh ̣ tuyế n - Viê ̣c thực hiê ̣n quá triǹ h chuyể n tiế p chỉ dựa trên điạ chỉ đić h của gói tin ; không thể dựa trên các tham số QoS (chấ t lươ ̣ng dich ̣ vu )̣. - Mỗi node ma ̣ng đề u phải thực hiê ̣n viê ̣c tìm kiế m thông tin đinh ̣ tuyế n .1: Định tuyến trong mạng IP Với COLL (Connection-Oriented Link Layer), mạng IP có thể tạo ra sự tắc nghẽn trong mạng. Router dùng OSPF để định tuyến dựa trên địa chỉ IP đích của gói tin. Điều này dẫn đến tình trạng có những nhánh được dùng với mật độ cao (tắc nghẽn) và có những nhánh sẽ không được dùng (Hình 1.
Router không hề nhận thấy sự tắc TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 12 nghẽn của mạng, nên không thể sử dụng tốt nhất tất cả tài nguyên sẵn có. Một số nhà cung cấp đã ước tính rằng họ mất tới 40% khả năng mạng của họ do việc sử dụng không hợp lý tài nguyên mạng bởi hoạt động không kết nối trong mạng IP[5]. Ngoài ra, việc định tuyến theo lược đồ định tuyến từng chặng (hop-by-hop) sẽ gặp khó khăn khác, đó chính là việc lựa chọn đường đi trên mạng sao cho có thể đảm bảo được yêu cầu chất lượng dịch vụ. Chẳng hạn khi hàng đợi cho chặng tiếp theo quá dài, gói tin sẽ bị trễ hay khi hàng đợi quá đầy, IP router cho phép hủy gói.
Việc tăng thời gian trễ và mất dữ liệu là không thể dự đoán được. Một ví dụ dễ thấy, trong mạng IP, một cuộc gọi thời gian thực hoặc hội nghị trực tuyến sẽ được định tuyến tương tự như cách gửi một e-mail hoặc truyền một file trên mạng, cộng với việc tắc nghẽn do OSPF thì rõ ràng rằng mạng IP không thể đảm bảo được chất lượng cuộc gọi nói riêng và các dịch vụ thời gian thực nói chung. Hơn nữa, với việc định tuyến này, Router luôn luôn phải kiểm tra địa chỉ đích và so sánh trong bảng định tuyến để xác định chặng tiếp theo. Hoạt động này làm tăng thời gian trễ của gói tin.
Nói tóm lại, mạng IP là một trong những công nghệ mạng mạnh được tạo ra cho đến giờ. Sự ra đời của nó thực sự đã làm thay đổi thế giới. Tuy nhiên đứng về khía cạnh nhà cung cấp dịch vụ mạng, định tuyến IP giới hạn khả năng của nhà cung cấp dịch vụ cho việc quản lý lưu lượng trong mạng, và cũng hạn chế các lớp dịch vụ họ có thể mang đến cho khách hàng[6]. Mạng ATM ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định (53 bytes) gọi là các tế bào ATM (ATM Cell).
Các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ (delay jitter) giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực. Ngoài ra, kích thước nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn (theo lý thuyết tốc độ có thể lên tới 1,2Gbit/s). ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo (virtual channel) thành một đường ảo (virtual path), nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng hơn. Chính vì thế để nâng cao hiệu năng của mạng IP, người ta đã kết hợp ATM vào mạng của họ, thường là mạng đường trục.
Việc kết hợp này làm tối ưu đáng kể hiệu năng của mạng và việc kết nối định hướng của ATM có khả năng tạo ra việc phân chia lưu lượng ảo. Điều này tránh việc tắc nghẽn trong mạng và tối ưu việc định tuyến lại trong trường hợp mạng gặp sự cố. Tuy nhiên việc kết hợp IP trên nền ATM vẫn còn những bất tiện. Thứ nhất đó là chúng ta sẽ gặp rắc rối với số lượng mạch ảo: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.2: Mô hình chồng lấn trên mạng IP/ATM Như hình trên (hình 1.2), chúng ta thấy rằng việc vận hành một mạng đầy đủ kết nối (full mesh) sẽ gặp rất nhiều bất tiện mỗi khi chúng ta muốn thêm mới một router, chúng ta phải cấu hình toàn bộ số router trong mạng ATM (số lượng kết nối sấp sỉ N2, với N là số router trên mạng – “n-square problem”).
Thứ hai, đối với nhà cung cấp dịch vụ, họ đòi hỏi phải dễ dàng chuyển đổi mạng của họ cho thích hợp với nhiều dịch vụ khác nhau. ATM không linh hoạt trong việc này[10]. Công nghệ Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) 1. Sự ra đời của MPLS Công nghệ MPLS là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP.
Hơn tám năm trước, một số công ty đã cố gắng hợp nhất hoạt động tốc độ cao của ATM (dựa trên tổng đài) với quá trình xử lý tuyến của IP (dựa trên lớp mạng).