Luận văn: Tìm hiểu mạng SDN và áp dụng vào quản lý mạng tại công ty VNH

Luận văn nghiên cứu mạng SDN, ứng dụng vào quản lý mạng thực tế. Phân tích kiến trúc, công cụ OpenFlow, Mininet và đánh giá hiệu quả giải pháp.

• Tác giả: Đặng Giang Biên
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Huy Hoàng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Mạng SDN: Giải Pháp Quản Lý Mạng Thực Tế Hiệu Quả
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và cấu trúc mạng SDN

Mạng SDN (Software Defined Networks) hay mạng điều khiển bằng phần mềm là kiến trúc mạng hiện đại tách biệt giữa Control Plane (tầng điều khiển) và Data Plane (tầng chuyển tiếp dữ liệu). Điều này cho phép các quản trị viên quản lý toàn bộ mạng từ một bộ điều khiển tập trung, thay vì phải cấu hình từng thiết bị riêng lẻ. Kiến trúc mạng SDN giúp giảm độ phức tạp và tăng tính linh hoạt trong quản lý hệ thống mạng. Giao thức OpenFlow là nền tảng chính cho các ứng dụng SDN, cho phép bộ điều khiển giao tiếp và điều khiển các thiết bị chuyển mạch. Với SDN, các chính sách chuyển tiếp dữ liệu được quản lý tập trung, đảm bảo tối ưu hóa luồng dữ liệu và cải thiện hiệu suất mạng.

1.1. Sự khác biệt giữa mạng truyền thống và SDN

Kiến trúc mạng truyền thống chứa cả Control Plane và Data Plane trên mỗi thiết bị, gây khó khăn trong quản lý mạng lớn. Mạng SDN tập trung tầng điều khiển vào một bộ điều khiển, giúp quản trị viên có cái nhìn toàn cảnh và kiểm soát toàn bộ hệ thống mạng một cách hiệu quả hơn. Điều này đặc biệt quan trọng cho các doanh nghiệp cần quản lý hạ tầng mạng phức tạp.

1.2. Vai trò của giao thức OpenFlow

OpenFlow là giao thức tiêu chuẩn cho phép bộ điều khiển SDN giao tiếp với các switch. Nó định nghĩa cách thức bộ điều khiển điều khiển luồng dữ liệu trên các thiết bị chuyển mạch. OpenFlow cung cấp một cách tiếp cận mở, chuẩn hóa để quản lý mạng, làm cho các giải pháp SDN trở nên linh hoạt và độc lập với nhà sản xuất.

II. Giải pháp quản lý mạng thực tế với SDN

Áp dụng SDN vào quản lý mạng thực tế tại các công ty mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Theo luận văn thạc sĩ từ Đại học Bách Khoa Hà Nội, giải pháp SDN giúp giải quyết các bài toán quản lý mạng phức tạp mà kiến trúc truyền thống không thể xử lý hiệu quả. Bằng cách sử dụng bộ điều khiển OpenDaylight và công cụ mô phỏng Mininet, các công ty có thể thử nghiệm và triển khai các chính sách quản lý mạng mới. Quản lý mạng với SDN cho phép tối ưu hóa lưu lượng, giảm thiểu độ trễ, và cải thiện an ninh mạng. Kiến trúc này đặc biệt hiệu quả cho các hệ thống mạng quy mô lớn với nhiều thiết bị và người dùng.

2.1. Các bài toán quản lý mạng được giải quyết

SDN giúp giải quyết nhiều bài toán quản lý mạng như cân bằng tải, quản lý băng thông, và điều khiển chất lượng dịch vụ (QoS). Với kiến trúc SDN tập trung, các quản trị viên có thể thiết lập các chính sách quản lý theo VLAN, điều khiển luồng dữ liệu dựa trên ứng dụng, và nhanh chóng phản ứng với các sự cố mạng.

2.2. Lợi ích của SDN trong quản lý mạng doanh nghiệp

Quản lý mạng SDN mang lại khả năng tự động hóa cao, giảm chi phí vận hành, và tăng cường tính linh hoạt của hệ thống. Các chính sách mạng có thể được thay đổi nhanh chóng mà không cần can thiệp vật lý vào thiết bị. Điều này giúp doanh nghiệp đáp ứng nhanh chóng với các yêu cầu kinh doanh thay đổi.

III. Công cụ và bộ điều khiển SDN

Để triển khai mạng SDN, các công ty sử dụng các công cụ mô phỏng và bộ điều khiển chuyên dụng. Mininet là công cụ mô phỏng mạng nhẹ, cho phép tạo ra các topo mạng phức tạp trên một máy tính duy nhất. Bộ điều khiển OpenDaylight là một trong những bộ điều khiển SDN mã nguồn mở phổ biến nhất, cung cấp các tính năng quản lý mạng toàn diện. OpenFlow Manager cho phép theo dõi và quản lý các luồng OpenFlow trên mạng. Những công cụ này giúp các tổ chức thử nghiệm các kịch bản quản lý mạng khác nhau trước khi triển khai vào môi trường sản xuất thực tế.

3.1. Công cụ mô phỏng Mininet

Mininet là một công cụ mô phỏng mạng mã nguồn mở cho phép tạo ra các hệ thống mạng ảo hoàn chỉnh. Nó hỗ trợ topo mạng SDN với các switch OpenFlow, giúp quản trị viên kiểm tra các chính sách mạng mà không cần thiết bị vật lý đắt tiền. Mininet là lựa chọn lý tưởng cho việc học tập và thử nghiệm kiến trúc SDN.

3.2. Bộ điều khiển OpenDaylight

OpenDaylight là một bộ điều khiển SDN mã nguồn mở cung cấp giao diện quản lý toàn diện. Nó hỗ trợ giao thức OpenFlow, cho phép quản lý các switch và thiết bị mạng một cách tập trung. OpenDaylight cung cấp các API cho phép phát triển các ứng dụng quản lý mạng tùy chỉnh.

IV. Đánh giá hiệu quả và triển khai thực tế

Khi triển khai SDN tại các công ty, cần có kịch bản thử nghiệm chi tiết để đánh giá hiệu quả. Mạng SDN đã chứng minh khả năng giải quyết hiệu quả các bài toán quản lý mạng thực tế. Theo các nghiên cứu từ Đại học Bách Khoa Hà Nội, giải pháp SDN giúp cải thiện hiệu suất mạng, giảm độ phức tạp quản lý, và tăng cường bảo mật. Quản lý mạng theo VLAN sử dụng kiến trúc SDN cho phép cô lập các nhóm thiết bị, tăng cường kiểm soát truy cập và bảo mật. Việc triển khai SDN yêu cầu lập kế hoạch cẩn thận, đào tạo nhân viên, và thử nghiệm kỹ lưỡng trước khi đưa vào sản xuất.

4.1. Kịch bản thử nghiệm và triển khai

Trước khi triển khai SDN toàn diện, cần xây dựng topo mạng SDN trong môi trường mô phỏng để kiểm tra tính khả thi. Kịch bản thử nghiệm phải bao gồm các bài toán quản lý mạng thực tế mà công ty đang gặp phải. Thử nghiệm giúp xác định những điểm mạnh, điểm yếu của giải pháp SDN và đưa ra các cải tiến cần thiết.

4.2. Hiệu quả của SDN trong quản lý mạng doanh nghiệp

Mạng SDN cung cấp khả năng quản lý tập trung, tự động hóa, và tối ưu hóa luồng dữ liệu. Kiến trúc SDN giúp giảm thời gian phản ứng với sự cố, cải thiện trải nghiệm người dùng, và hỗ trợ các ứng dụng mới như cloud computing và IoT. Các công ty sử dụng SDN có thể đạt được mục tiêu chuyển đổi số một cách hiệu quả hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TONG QUAN VE MANG DIEU KHIEN BANG PHAN MEM SDN 1.1L Những tổn tại của kiến trúc mạng truyền thống Như ta đã biết, hiện nay công nghé 40 hoa server dé được ứng dụng rất rộng. rãi, mưng lại nhiều lợi ích hơn công rụshê server vật lý. Đôi với hệ thống mạng, trong kiến trúc mạng truyền thống, trên một.

bị mạng đang tổn tại cả hai cơ chế: Control Plane (co che điều khiến, kiếm soát luồng thông tín định tuyến), Data Plane (cơ chế chuyển tiếp đữ liệu, luông dữ liệu) và mỗi thiết bị độc lập với nhau, các chính sách chuyên tiếp lưu lượng nằm riêng trên mỗi thiết bị, vì vậy khó có khả năng hiến thị toàn bộ mạng, các chính sách chuyển tiếp có thể không phải là tốt nhất. Đối với mạng lớn, nhiêu thiết bị thi kiên trúc mạng truyền thống cảng phức tạp và gây khỏ khăn cho người quản trị mạng trong, quá trình vận hanh va điều. khiển Hầu hết các mạng thông thường đều theo kiến trúc phân cấp, được xây đựng với các tầng của thiết bị chuyển mạch Ethernet, được sắp xếp theo câu trúc iết kế nảy thực sự hiệu quả đổi với mô hình tính toán khách — chủ, rung ay không thích hợp với yêu cầu tinh toan da dạng, năng động và nhủ cẩu lưu trử đữ liệu tại các trung tầm dữ liệu của doanh nghiệp, trường học và trơng môi lrường của các nhà cung, dịch vụ. thay đổi mô tỉnh lưu thông, sự gia tăng của các dịch vụ dam may va nha cau phat triển của các nhà khai thác băng thông địch vụ cần tim ra giải pháp mới.

Vì công nghệ rạng truyền thống không thể đán ứng những nhu cầu đó và này sinh nhiều vẫn để. Dù đã có nhiều phát triển vượt bậc nhưng công nghề mạng truyền thông vẫn. tấn †ạI một. số vấn đề a) Thúc lạp Các kỹ thuật mạng ngày nay bao gồm các bộ giao thức rời rạc.

Những giao thức này đùng để nói các host với nhau một cách tỉn cậy, với khoảng cách, tốc độ liên lạ, topo bất kỳ. Để thỏa mãn nhu cầu kinh doanh và yêu cầu kỹ thuật trong hon chục năm trở lại đây, các giao thức mạng đã phát Hiển để hỗ trợ hiệu suất cũng như độ tin cậy cao hơn, có thể kết nối rộng bơm và độ bảo mật nghiêm ngặt hơn. Cáo giao thức này, vẻ nguyên tắo, được tạo ra một cách cô lập, tuy nhiên xuỗi giao thức giải quyết một vấn dễ cụ thả. Điều này dẫn dến một trong những hạn chế chính của mạng hiện tại đó là tính phức tạp.

Vi dụ: để thêm vào hoặc địch chuyển mội thiết bị bất kỳ, người quản trị phải can thiệp đến một số thiết bị khác như: các bộ chuyển mạch, định tuyến, tường lửa. và phải cập nhật lại danh: sach ACT. (Access Control List), VLANs, QoS, và cả các cơ chế khác. T4 đến tính phức tạp nay, các mạng hiện tại vi thế được xem như ở trạng thái “tinh” vi người quân trị phải cổ gắng hạn chế đến mức thấp nhất những nguy cơ giản dean cung cấp dịch vụ.

Lính “tĩnh” của mạng hiện tại lại là mớt mâu thuẫn rất lớn đối với đặc tính “động” của môi trường server ngày nay, ở đó việc Ão hóa các Tình 4.17 Kiểm tra kết nối các hoại sau khi cầu hình Tình 418 Xem các flows của các Switch tiến Minhe, Hình 4.19 Mô hình mạng cáo Switch hình sao nhiề Tình 4.20 Tạo Iope thử nhiệm Vian - Hình 42† Kết nói giữa các host khi chưa chia Vian. Tình 422 Gói tin trước khi cấu hình Viam - Tình 4.23 Topo mạng thử nghiệm Vlan trên giao điện OEM.24 Cau hinh gan tag Vian theo Tn port Hinh 4.25 Cau hinh gan tag, Vian theo dia chi LP nguén Hinh 4.26 Cau hinh gan tag Vlan thee dia chi MAC nguén.27 Kiểm tra việc cầu hinh trên 8witch 812.29 Kiểm tra việc cấu hình vùng Switch S11, S12, 513, 814.30 Kết quá sau khi gán tag, Vian.31 Géi tin sau khi cấu hình Vian.32 Quản lý mạng tập trung thông qua eontroler duy nhất 3. Cée chin sich trong mang 2 a 3.2 Giai quyết bài toán quân lý mạng tại công ty VNH với kiến trúc mạng truyền thống hiện tại - - -. Những khó khăn trong việc quản lý hệ thống mạng công ty VNII.

MO PHONG TRIEN KHAI SN VẢ ĐÁNH GIÁ BLEU QUÁ.1 Sử dụng SDN cho bài toán quân lý mạng công ly VNH.1 Tao topo mang SDN - - - 31 412 Xtrly cdc bai toan quan ly mang céng ty VNH. 35 42 Cac hai toan mé réng: Quan ly theo Vian - -. Môhìnhthử nghiệm bài toán quản lý theo Vian.32 — Giải quyết bài toán quản lý theo Vian.3 Đảnhgiá hiệu quá. ÔT CHUONG 5, KET LUAN.

TÀI LIỆU THAM KHẢO. MỤC LỤC CHUONG 1. TONG QUAN VE MANG BIEU KHIEN BANG PHAN MEM SDN.1 Những tổn tại của kiến trúc mạng truyền thẳng.2 Mạng điểu khiển bằng phản mềm SĐN.21 Kiến trúc của BŨN.22 Mặt bằng đữ liệu SDN.23 Mặt bằng điều khiển SDN.ec Các bước triển khai SDN § Lợi ích của SDN.26 Các vẫn để đặt ra với SDN.27 Ứng đụng của SDN. - 10 1⁄28 Tương lai của SDN.3 Tổng quanvẻ OpenFlow.31 Các đặc trưng của Openllow.2 Câu tạo của SwiichOpanFlow.

Hoạt dộng của OpenFlow.35 Lợi ích khi sử dụng OponFlow - 16 1. Các kiểu tấn công và mối de đọa mạng SDN 7 CHƯƠNG 2. CÔNG CỤ MÔ PHỎNG VA DIEU KHIỂN MẠNG SDN.1 Giới thiệu các công cụ đề mô phóng mạng SÙN.11 Công cumé phong mạng Minet.2 Hộ điều khiển OpenDayliglt.3 Ứng dụng OpenDaylighi OpcnFlow Manager (OEM).2 Cai đặt công cụ mồ phỏng. BAI TOAN QUANLY MANG TAI CONG TY VNH.

Hệ thống mạng hiện tại eda céng ty VNH 26 3.1 Giới thiệu về công ty VNH.2 Mô hình mạng hiện tại của céng ty VNH - - 36 3. Bài toàn quản lý mạng tại công ty VNII 37 DANH MỤC HÌNH VẼ Tlinh 1.1 So sánh cấu trúc mạng truyền thông và mạng SDN H51 Hình 1.2 Cầu trúc của SDN I1 Tlinh 1.3 Mat bang dit ligu thiét bi mang SDN ot Hình 1.4 Các giao điện và chức nắng mặt bằng điều khiển SDN. Hinh 1 § Cac thành phân của một OpenFlow Switch H1 Tỉnh 1.6 Cau trúc của mội. OpsnFlow table enry [#1 Hinh 2.1 Kiến trúc của OpenDaylipht t*l Hình 2.2 Kiến trú OEM II Hinh 2.3 Mô hình triển khai giã lập us).4 Câu hình TP tĩnh cho máy äo chạy Miniel Tình 2.5 Cầu hình TP tĩnh cho máy 40 chay OpenDaylight Tình 2.6 Khoi dong OpenDaylight Tình 2.7 Cải dit cc Feature cho OperDaylight Hình 2.8 Giao diện đăng nhập Open Daylighi.9 Chay OpenFlow App Hình 3.1 Hệ thống mạng hiện tại của công ty VNH.2 Mô hình cấu tinh, quan ly mang truyén thong Hình 3.3 Mô phỏng giải quyét bai toan quân lý hệ thống mạng.

truyện thông tại ‘VE bing Cisco Packet Tracer 29 Tình 4.1 Mô hình triển khai hệ thẳng mạng SDN cho công ty VNH.2 Sir dung Mininet tao topo mang của công ty VNH theo kién tric SDN 32 Hình 4.3 Topo mạng qua giao điện ODL.4 Topo mạng qua giao điện OpenFlow manager 33 Hình 4.5 Kiếm tra kết nồi các hoạt trong mạng, 34 Hình 4.6 Các Flows của Switch | xem trén OpenFlow manager Tình 4.7 Các Flows của các Switch xem trên rnininet Hình 4.8 Thêm Flow chặn Khối Hành chính kết nói Server Tài chính Hình 4.9 Kết quả chắn khối Hành chính kết rỗi Server Tài chính Hình 410 hình Flow đâm báo an loàn các phòng bạn - Ï Tình 4.111 Câu hình Flow đâm bảo an toàn các phòng, tấn -2 Tình 4.12 Kết quả cầu hình an loàn giữa các phòng bạn - Hình 4.13 Câu hình sa toàn vững server theo dịa chỉ MÁC.14 Câu hình art loan ving server qua dia chil TP Hình 4.15 Kết quả chặn kết nỗi giữa 2 scrver.16 Câu hình øn loàn truy cập Tnlernet Tình 4.17 Kiểm tra kết nối các hoại sau khi cầu hình Tình 418 Xem các flows của các Switch tiến Minhe, Hình 4.19 Mô hình mạng cáo Switch hình sao nhiề Tình 4.20 Tạo Iope thử nhiệm Vian - Hình 42† Kết nói giữa các host khi chưa chia Vian. Tình 422 Gói tin trước khi cấu hình Viam - Tình 4.23 Topo mạng thử nghiệm Vlan trên giao điện OEM.24 Cau hinh gan tag Vian theo Tn port Hinh 4.25 Cau hinh gan tag, Vian theo dia chi LP nguén Hinh 4.26 Cau hinh gan tag Vlan thee dia chi MAC nguén.27 Kiểm tra việc cầu hinh trên 8witch 812.29 Kiểm tra việc cấu hình vùng Switch S11, S12, 513, 814.30 Kết quá sau khi gán tag, Vian.31 Géi tin sau khi cấu hình Vian.32 Quản lý mạng tập trung thông qua eontroler duy nhất MỤC LỤC CHUONG 1. TONG QUAN VE MANG BIEU KHIEN BANG PHAN MEM SDN.1 Những tổn tại của kiến trúc mạng truyền thẳng.2 Mạng điểu khiển bằng phản mềm SĐN.21 Kiến trúc của BŨN.22 Mặt bằng đữ liệu SDN.23 Mặt bằng điều khiển SDN.ec Các bước triển khai SDN § Lợi ích của SDN.26 Các vẫn để đặt ra với SDN.27 Ứng đụng của SDN. - 10 1⁄28 Tương lai của SDN.3 Tổng quanvẻ OpenFlow.31 Các đặc trưng của Openllow.2 Câu tạo của SwiichOpanFlow.

Hoạt dộng của OpenFlow.35 Lợi ích khi sử dụng OponFlow - 16 1. Các kiểu tấn công và mối de đọa mạng SDN 7 CHƯƠNG 2. CÔNG CỤ MÔ PHỎNG VA DIEU KHIỂN MẠNG SDN.1 Giới thiệu các công cụ đề mô phóng mạng SÙN.11 Công cumé phong mạng Minet.2 Hộ điều khiển OpenDayliglt.3 Ứng dụng OpenDaylighi OpcnFlow Manager (OEM).2 Cai đặt công cụ mồ phỏng. BAI TOAN QUANLY MANG TAI CONG TY VNH.

Hệ thống mạng hiện tại eda céng ty VNH 26 3.1 Giới thiệu về công ty VNH.2 Mô hình mạng hiện tại của céng ty VNH - - 36 3. Bài toàn quản lý mạng tại công ty VNII 37 3. Cée chin sich trong mang 2 a 3.2 Giai quyết bài toán quân lý mạng tại công ty VNH với kiến trúc mạng truyền thống hiện tại - - -. Những khó khăn trong việc quản lý hệ thống mạng công ty VNII.

MO PHONG TRIEN KHAI SN VẢ ĐÁNH GIÁ BLEU QUÁ.1 Sử dụng SDN cho bài toán quân lý mạng công ly VNH.1 Tao topo mang SDN - - - 31 412 Xtrly cdc bai toan quan ly mang céng ty VNH. 35 42 Cac hai toan mé réng: Quan ly theo Vian - -. Môhìnhthử nghiệm bài toán quản lý theo Vian.32 — Giải quyết bài toán quản lý theo Vian.3 Đảnhgiá hiệu quá. ÔT CHUONG 5, KET LUAN.

TÀI LIỆU THAM KHẢO. MỤC LỤC CHUONG 1. TONG QUAN VE MANG BIEU KHIEN BANG PHAN MEM SDN.1 Những tổn tại của kiến trúc mạng truyền thẳng.2 Mạng điểu khiển bằng phản mềm SĐN.21 Kiến trúc của BŨN.22 Mặt bằng đữ liệu SDN.23 Mặt bằng điều khiển SDN.ec Các bước triển khai SDN § Lợi ích của SDN.26 Các vẫn để đặt ra với SDN.27 Ứng đụng của SDN. - 10 1⁄28 Tương lai của SDN.3 Tổng quanvẻ OpenFlow.31 Các đặc trưng của Openllow.2 Câu tạo của SwiichOpanFlow.

Hoạt dộng của OpenFlow.35 Lợi ích khi sử dụng OponFlow - 16 1.