MỞ ĐẦU Trong điều kiện toàn cầu hoá như hiện nay, nhu cầu trao đổi thông tin là một vấn đề thiết yếu trong cuộc sống của xã hội loài người. Đứng về phía khách hàng: Nhu c ầu của họ không chỉ dừng lại ở chỗ trao đổi được thông tin, mà là thông tin đó được trao đổi nhanh đến mức nào, độ tin cậy ra sao, hiệu quả cũng như lợi nhuận của hệ thống mà họ lựa chọn, đầu tư và tin dùng đã mang lại là gì. Đứng về phía những người sản xuất thiết bị, các nhà cung c ấp và khai thác dịch vụ:Trong môi trường nhiều nhà cung cấp như hiện nay, để cạnh tranh và chiếm lĩnh được thị trường, thu hút được khách hàng về phía mình, không còn sự lựa chọn nào khác ngoài việc phải tìm ra cho mình những công nghệ phù hợp, bắt kịp và đáp ứng được nhu cầu của khách hàng đề ra. Nền tảng cho xã hội thông tin chính là sự phát triển cao của các dịch vụ viễn thông.
Mềm dẻo, linh hoạt và gần gũi với người sử dụng là mục tiêu cần hướng tới. Vài năm qua, Internet đang ngày càng phát triển với các ứng dụng mới trong thương mại và thị trường người tiêu dùng. Cùng với các dịch vụ truyền thống hiện nay được cung cấp qua Internet thì các dịch vụ thoại và đa phương tiện đang được phát triển và sử dụng. Tuy nhiên, tốc độ và dải thông của các dịch vụ và ứng dụng này đã vượt quá tài nguyên hạ tầng Internet hiện nay.
Chính những điều đã gây một áp lực cho mạng viễn thông hiện thời, phải đảm bảo truyền tải thông tin tốc độ cao với giá thành hạ. Ở góc độ khác sự ra đời của những dịch vụ mới này đòi hỏi phải có công nghệ thực thi tiên tiến. Ưu điểm nổi bật của giao thức định tuyến TCP/IP là khả năng định tuyến và truyền gói tin một cách hết sức mềm dẻo, linh hoạt và rộng khắp toàn cầu. Nhưng IP không đ ảm bảo chất lượng dịch vụ, tốc độ truyền tin theo yêu c ầu, trong khi đó công nghệ ATM có thế mạnh ưu việt về tốc độ truyền tin cao, đảm bảo thời gian 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định trước.
Sự kết hợp IP với ATM có thể là giải pháp kỳ vọng cho mạng viễn thông tương lai - mạng thế hệ sau NGN. Từ những nhu cầu được đặt ra đó, cuối năm 1996, nhóm làm việc trong IETF đã được thành lập để tập trung vào giải quyết vấn đề tích hợp giữa chuyển mạch và định tuyến.Cũng đã có một vài tên được đề nghị, nhưng cuối cùng quyết định lấy tên cho công nghệ tích hợp này là “ Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ”. Công nghệ chuyển mạch nhãn này được đề xuất để tải các gói tin trên các kênh ảo và khắc phục được các vấn đề mà mạng ngày nay đ ang phải đối mặt, đó là tốc độ, khả năng mở rộng cấp độ mạng, quản lý chất lượng, quản lý băng thông cho mạng IP thế hệ sau - dựa trên mạng đường trục và có thể hoạt động với các mạng Frame Relay và chế độ truyền tải không đồng bộ (ATM) hiện nay nhờ cơ chế hoán đổi nhãn để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dụng mạng mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến IP. Các ưu điểm mà MPLS mang lại là: MPLS tách chức năng của bộ định tuyến IP ra làm hai phần riêng biệt: + Chức năng chuyển gói tin + Chức năng điều khiển Phần chức năng chuyển gói tin có nhiệm vụ gửi gói tin giữa các bộ định tuyến nhờ sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn tương tự như của ATM.
Các nhãn này có độ dài cố định, không phụ thuộc vào lớp mạng. Kỹ thuật hoán đổi nhãn thực chất là việc tìm nhãn của một gói tin trong một bảng nhãn để xác định tuyến và nhãn mới của gói. Các nhãn này không liên quan đến địa chỉ lớp mạng, do vậy quá trình xử lí được thực hiện nhanh và giảm bớt độ phức tạp cho các bộ định tuyến. MPLS có thể hỗ trợ các giao thức định tuyến Internet khác như giao thức tìm đường ngắn nhất mở (OSPF: Open Shortest Path First) và giao thức cổng biên (BGP : Border Gateway Protocol).
MPLS còn hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng, cho 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com phép thiết lập tuyến cố định nên đảm bảo được chất lượng dịch vụ của các tuyến. Đây là tính năng vượt trội của MPLS so với các giao thức định tuyến trước đó. Ngoài ra, MPLS còn có cơ chế tái định tuyến lại nhanh, hỗ trợ quản lí mạng đơn giản và dễ dàng hơn bằng cách giám sát lưu lượng tại các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR). Bằng cách này, nghẽn lưu lượng cũng như vị trí xảy ra tắc nghẽn sẽ được xác định nhanh chóng.
Với những ưu điểm như vừa nêu ở trên, MPLS được đệ trình như là “ứng cử viên” nặng kí khi xem xét lựa chọn công nghệ chủ đạo để triển khai mạng thế hệ sau. Nó là một công nghệ chuyển mạch IP có triển vọng ứng dụng rất cao. Nhờ có đặc tính cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả năng nâng cao chất lượng dịch vụ của mạng IP truyền thống đồng thời cải thiện dải thông của mạng. Hiện nay, các sản phẩm chuyển mạch MPLS đã được bán trên thị trường.
Do đó, việc tìm hiểu bản chất công nghệ cũng như nghiên cứu các sản phẩm phù hợp với từng nhu cầu đặt ra là hết sức cần thiết. Từ thực tế đó, để hoàn thành khoá đào tạo thạc sĩ của mình, đề tài em lựa chọn là: “Xây dựng mô hình mạng đƣờng trục ứng dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS” nhằm đề xuất như là một giải pháp tăng cường độ tin cậy cũng như băng thông cho mạng, đặc biệt là mạng đường trục, đáp ứng nhu cầu thực tế được đặt ra tại Việt Nam. Như mục tiêu đã đề ra đó, nội dung của luận văn gồm các vấn đề sau: Chƣơng 1: Tổng quan về công nghệ IP và ATM Chƣơng 2: Tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức Chƣơng 3: Các thành phần và hoạt động của mạng MPLS. Chƣơng 4: Các kỹ thuật được sử dụng trong mạng MPLS Chƣơng 5: Các mô hình mạng đường trục ứng dụng công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IP VÀ ATM 1.1 Khái quát về công nghệ IP và ATM [23] Kể từ đầu những năm 90, từ khi mạng Internet ra đời, đến nay đã phát triển nhanh và trở nên rất phổ biến, Internet đã làm thay đổi hẳn bộ mặt của xã hội, đưa con người chuyển sang một giai đoạn mới, giai đoạn toàn cầu hoá, nhịp độ bắt kịp và cập nhật thông tin khác xa so với giai đoạn trước đó, những khó khăn về truyền thông do khoảng cách địa lí gây ra không còn đáng lo ngại nữa.
Internet đã mở ra một phương tiện thông tin rất hiệu quả và tiện lợi phục vụ cho giáo dục, thương mại, giải trí, thông tin giữa các cộng đồng .v… Hiện nay ngày càng phát triển các ứng dụng mới cả trong thương mại và thị trường người tiêu dùng. Thêm vào đó các dịch vụ đa phương tiện đang ngày một phát triển , điều đó đã thúc đẩy nhu cầu về tốc độ truyền dữ liệu và dải thông tăng nhanh. Cùng với nó số lượng người sử dụng ngày càng tăng, chất lượng dịch vụ cũng phải được nâng cao. Tuy nhiên, tài nguyên hạ tầng Internet hiện nay không đáp ứng được các nhu cầu đó.
Khi mà nhu cầu về chất lượng dịch vụ của người sử dụng và tốc độ phát triển của mạng Internet ngày càng tăng thì một giao thức mới để đảm bảo điều đó là hết sức cần thiết, giao thức mới này không những phải thoả mãn nhu cầu về chất lượng dịch vụ, độ tin cậy mà còn phải đơn giản và tốc độ xử lý phải rất cao để đáp ứng được nhu cầu thời gian thực. Vì vậy, sự ra đời của chuyền mạch nhãn đa giao thức MPLS là một tất yếu. Thật vậy, MPLS cung cấp một nền tảng công nghệ mới cho quá trình tạo ra các mạng đa người dùng, đa dịch vụ với hiệu năng cao hơn, khả năng mở rộng mạng lớn, nhiều chức năng được cải tiến và đáp ứng được nhiều yêu cầu về chất lượng dịch vụ. Chuyển mạch nhãn là yếu tố quan trọng nhất cho quá trình mở rộng Internet, nó cung c ấp những ứng dụng quan trọng trong xử lý chuyển tiếp gói bằng cách đơn giản hóa quá trình xử lý, hạn chế việc tạo ra các bản sao mào đầu tại mỗi 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com bước trong đường dẫn, và tạo ra một môi trường có thể hỗ trợ cho điều khiển chất lượng dịch vụ.
Phát triển của MPLS cho phép tích hợp IP và ATM, hỗ trợ hội tụ dịch vụ và cung cấp những cơ hội mới cho điều khiển lưu lượng và mạng riêng ảo. Hiệu năng xử lý gói có thể được cải tiến bằng cách thêm nhãn có kích thước cố định vào các gói. Điều khiển chất lượng dịch có thể được cung cấp dễ dàng hơn và có thể xây dựng các mạng công cộng rất lớn. MPLS là một kỹ thuật mới được mong đợi sẽ phát triển phổ biến trên phạm vi rộng ở cả các mạng IP riêng và công cộng, mở đường cho việc hội tụ các dịch vụ mạng, video và thoại.
Tóm lại, MPLS sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc định tuyến, chuyển mạch và chuyển tiếp các gói qua mạng thế hệ sau cũng như giải quyết các vấn đề liên quan tới khả năng mở rộng cấp độ và có thể hoạt động với các mạng Frame Relay và ATM hiện nay để đáp ứng các nhu cầu dịch vụ của người sử dụng mạng. MPLS được phát triển trên cơ sở của hai công nghệ nền tảng: Công nghệ chuyển mạch dựa trên giao thức Internet (công nghệ IP) và công nghệ truyền dẫn không đồng bộ ATM. Do vậy, để hiểu rõ hơn tại sao MPLS lại được phát triển, kế thừa những ưu điểm của hai công nghệ đó và tại sao các công nghệ này lại không đáp ứng được nhu cầu về băng thông, chất lượng dịch vụ cũng như tốc độ chuyển mạch, tại sao MPLS lại ra đời… thì trước khi đi sâu vào tìm hiểu công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức, ta sẽ tìm hiểu sơ qua đặc điểm, cấu trúc cũng như những ưu điểm , nhược điểm và những khó khăn mà hai công nghệ này đang gặp phải.