Đồ án HCMUTE: Ứng dụng công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS trên hạ tầng WAN

• Tác giả: Lê Thanh Tùng
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Siêu Đẳng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính
• Đề tài: Ứng Dụng Và Triển Khai Công Nghệ Chuyển Mạch Nhãn MPLS Trên Hạ Tầng WAN
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU MỘT SỐ THẾ HỆ MẠNG
• 1.1. Mạng IP và những hạn chế của nó
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MPLS
• 2.1. Chuyển mạch đa giao thức (MPLS)
• 2.2. Phương thức hoạt động
• 2.3. Lợi ích của MPLS
• 2.3.1. Sử dụng hạ tầng mạng hợp nhất
• 2.3.2. Ưu điểm vượt trội so với mô hình IP over ATM
• 2.3.3. BGP free core
• 2.3.4. Tối Ưu luồng lưu lượng
• 2.3.5. Điều khiển lưu lượng
• 3. CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS
• 3.1. Cấu trúc của MPLS
• 3.1.1. Mặt phẳng điều khiển
• 3.1.2. Mặt phẳng dữ liệu
• 3.2. Cơ chế trong MPLS
• 3.2.1. Cơ chế Frame Mode
• 3.2.2. Cơ chế Cell Mode
• 3.3. Các kiểu đóng gói nhãn trong MPLS
• 3.3.1. Kiểu tế bào (Cell mode)
• 3.4. Các loại nhãn đặc biệt
• 3.5. Các phần tử chính trong MPLS
• 3.5.1. Lớp chuyển tiếp tương đương FEC
• 3.5.2. Đường chuyển mạch nhãn LSP
• 3.5.3. Giao thức trao đổi nhãn LDP
• 3.5.4. Công nghệ chuyển mạch CEF
• 3.5.5. Định tuyến với nhãn
• 4. CHƯƠNG 4: MẠNG RIÊNG ẢO VPN
• 4.1. Khái niệm VPN
• 4.2. Ưu và Nhược điểm của VPN
• 4.2.1. Ưu Điểm của VPN
• 4.2.2. Nhược điểm
• 4.3. Các Yêu Cầu Đối Với VPN
• 4.4. Đường hầm và mã hóa
• 4.5. Phân loại mạng VPN
• 4.5.1. VPN truy cập từ xa (Remote access VPN)
• 4.5.2. VPN cục bộ (Intranet VPN)
• 4.5.3. VPN mở rộng
• 4.6. Giao Thức Trong VPN Tunnel
• 4.6.1. Giao Thức PPTP
• 4.6.2. Hoạt động của PPTP
• 4.6.3. Đóng gói khung PPP và GRE
• 4.6.4. Ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của PPTP
• 4.6.5. Khả năng ứng dụng của PPTP
• 4.7. Giao thức đường hầm lớp L2TP
• 4.7.1. Hoạt động của L2TP
• 4.7.2. Đóng gói dữ liệu đường hầm L2TP
• 4.7.3. Ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng của L2TP
• 4.8. Giao thức bảo mật IPSEC
• 4.8.1. Giao thức AH
• 4.8.2. Cấu trúc gói tin AH
• 4.8.3. Giao Thức ESP
• 4.8.4. Giao Thức IKE
• 4.9. Các mode chuyển tiếp dữ liệu trong IPSec
• 4.10. Mô hình Overlay VPN và Peer to Peer VPN
• 4.10.1. Mô hình Overlay VPN
• 4.10.2. Mô hình Peer to Peer
• 5. CHƯƠNG 5: MPLS VPN
• 5.1. Mô hình mạng MPLS VPN
• 5.2. Các thành phần của MPLS VPN
• 5.2.1. VRF - Virtual Routing and Forwarding Table
• 5.2.2. RD – Route Distinguisher
• 5.2.3. RT – Route targets
• 5.3. Định tuyến VPNv4 trong mạng MPLS VPN
• 5.4. Chuyển tiếp gói tin trong mạng MPLS VPN
• 6. CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG MPLS VPN
• 6.1. Giới thiệu về phần mềm mô phỏng GNS3
• 6.2. Đặt vấn đề xây dựng hệ thống MPLS VPN cho khách hàng
• 6.3. Các bước cấu hình
• 6.4. Cấu hình trên các thiết bị
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN
• 7.1. Hạn chế của đề tài
• 7.2. Hướng mở rộng đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Công nghệ MPLS và Hạ tầng WAN tại HCMUTE

Bài viết nghiên cứu triển khai công nghệ MPLS trên hạ tầng WAN tại trường HCMUTE. Công nghệ MPLS (Multiprotocol Label Switching) là một giải pháp chuyển mạch nhãn đa giao thức, cung cấp khả năng chuyển mạch gói tin hiệu quả cao trên mạng lưới WAN. Hệ thống WAN HCMUTE, với nhu cầu ngày càng tăng về băng thông và chất lượng dịch vụ, cần một giải pháp tối ưu. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá tính khả thi, hiệu quả và chi phí của việc triển khai MPLS trong bối cảnh cụ thể của HCMUTE. Các yếu tố quan trọng bao gồm thiết lập MPLS, cấu hình MPLS, quản lý MPLS, an ninh MPLS, và chi phí MPLS. Việc so sánh MPLS với các công nghệ khác cũng được xem xét. Ứng dụng MPLS trong HCMUTE sẽ mang lại nhiều lợi ích triển khai MPLS, bao gồm tăng băng thông, cải thiện chất lượng dịch vụ và bảo mật thông tin.

1.1 Khảo sát hệ thống mạng HCMUTE và nhu cầu triển khai MPLS

Phần này tập trung vào việc khảo sát hệ tầng WAN hiện tại của HCMUTE. Dữ liệu thu thập bao gồm cấu trúc kiến trúc mạng HCMUTE, băng thông hiện có, số lượng thiết bị, và các vấn đề tồn tại. Nhu cầu triển khai mạng HCMUTE được xác định dựa trên tốc độ tăng trưởng dữ liệu, nhu cầu về các dịch vụ mới như video conferencing và ứng dụng đòi hỏi băng thông cao. Phân tích này sẽ cho thấy tại sao công nghệ MPLS được lựa chọn là giải pháp tối ưu. Vận hành mạng HCMUTE hiện nay gặp nhiều thách thức, và việc tối ưu hóa WAN là cần thiết. Giải pháp MPLS được kỳ vọng sẽ giải quyết các vấn đề về băng thông, độ trễ và khả năng mở rộng của mạng lõi WAN. Việc quản lý băng thông và giám sát mạng cũng là một phần quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả của giải pháp. Các vấn đề về an toàn thông tin WAN cũng được xem xét. Bảo mật mạng HCMUTE cần được nâng cao.

1.2 Phân tích công nghệ MPLS và MPLS VPN

Phần này cung cấp tổng quan chi tiết về công nghệ MPLS, bao gồm nguyên lý hoạt động, thành phần chính, và các giao thức liên quan. MPLS VPN (MPLS Virtual Private Network) là một ứng dụng quan trọng của MPLS, cho phép tạo ra các mạng riêng ảo an toàn trên hạ tầng WAN chia sẻ. Ưu điểm MPLS so với các công nghệ khác như Frame Relay và ATM được phân tích. Kiến trúc mạng MPLS và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất mạng được trình bày. Thiết kế mạng WAN sử dụng MPLS cần được xem xét kỹ lưỡng. Số điểm MPLS cần thiết và vị trí đặt các nhược điểm MPLS cũng được tính toán. Thực nghiệm MPLS được tiến hành để kiểm chứng hiệu quả của giải pháp. Các vấn đề khắc phục MPLS cũng được nghiên cứu.

II. Triển khai MPLS tại HCMUTE Thiết kế và Cấu hình

Phần này trình bày chi tiết về quá trình triển khai MPLS tại HCMUTE. Thiết kế mạng WAN được thực hiện dựa trên phân tích nhu cầu và kết quả khảo sát ở phần trước. Cấu hình MPLS trên các thiết bị mạng được mô tả rõ ràng, bao gồm các bước cụ thể. Mô hình mạng MPLS VPN được sử dụng để tối ưu hóa việc quản lý và bảo mật mạng. Multiprotocol Label Switching được áp dụng để đạt được hiệu quả cao nhất. Case study triển khai MPLS này cung cấp hướng dẫn cụ thể và minh họa. Báo cáo triển khai MPLS sẽ cung cấp tài liệu tham khảo giá trị. Tài liệu triển khai MPLS này sẽ là nguồn tham khảo hữu ích. Quản lý MPLS và giám sát mạng cần được thực hiện thường xuyên để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

2.1 Thiết kế mạng WAN sử dụng MPLS

Phần này trình bày thiết kế mạng WAN sử dụng MPLS cho HCMUTE. Topology mạng được chọn dựa trên phân tích nhu cầu và cấu trúc hiện tại. Việc lựa chọn thiết bị và các thông số kỹ thuật được giải thích rõ ràng. Scalability MPLS và khả năng mở rộng của hệ thống được đánh giá. Quality of Service (QoS) được đảm bảo để ưu tiên các ứng dụng quan trọng. Network Security được chú trọng để bảo vệ mạng khỏi các mối đe dọa. Network Monitoring là một phần quan trọng để theo dõi và quản lý hiệu suất mạng. Troubleshooting MPLS được mô tả để xử lý các sự cố có thể xảy ra. Các bài toán triển khai MPLS phức tạp được phân tích và giải quyết. Giải pháp WAN HCMUTE này tập trung vào tính hiệu quả và độ tin cậy.

2.2 Cấu hình MPLS và MPLS VPN

Phần này hướng dẫn cấu hình MPLS và MPLS VPN trên các thiết bị mạng. Các bước cấu hình được mô tả chi tiết, với các ví dụ cụ thể. Quản lý MPLS được đơn giản hóa bằng việc sử dụng các công cụ quản lý mạng hiện đại. Việc an ninh MPLS được đảm bảo bằng việc cấu hình các chính sách bảo mật thích hợp. Việc quản lý bảng thông WAN được tối ưu hóa. Chi phí MPLS và hiệu quả đầu tư được đánh giá. Các thử nghiệm MPLS được thực hiện để kiểm chứng hiệu quả của cấu hình. Các vấn đề vận hành mạng MPLS được xem xét. Wide Area Network được quản lý hiệu quả hơn.

III. Đánh giá và Kết luận

Phần này tóm tắt kết quả nghiên cứu, đánh giá hiệu quả của việc triển khai MPLS tại HCMUTE. Lợi ích triển khai MPLS được so sánh với chi phí đầu tư. Các hạn chế của nghiên cứu và các đề xuất cho nghiên cứu tương lai được đưa ra. Nghiên cứu này cung cấp thông tin giá trị cho các trường đại học khác có nhu cầu nâng cấp hệ thống mạng của mình. Bảo mật mạng được cải thiện đáng kể. Giải pháp MPLS đã mang lại sự cải tiến rõ rệt về hiệu suất và độ tin cậy của mạng lưới WAN.

3.1 Đánh giá hiệu quả của MPLS

Phần này đánh giá hiệu quả của việc triển khai MPLS dựa trên các chỉ số quan trọng như băng thông, độ trễ, và độ tin cậy. Các kết quả thu được từ thử nghiệm MPLS được phân tích. Việc so sánh với hệ thống cũ giúp đánh giá sự cải thiện. Lợi ích kinh tế của việc triển khai MPLS cũng được tính toán. An toàn thông tin được đánh giá dựa trên các chỉ số bảo mật. Quản lý MPLS hiệu quả được đánh giá dựa trên độ dễ sử dụng của hệ thống. Khả năng mở rộng của hệ thống được đánh giá. Giải pháp WAN HCMUTE này đã đáp ứng được các yêu cầu về hiệu suất và bảo mật.

3.2 Kết luận và đề xuất

Phần này tóm tắt các kết quả nghiên cứu và đưa ra kết luận chung. Việc triển khai MPLS tại HCMUTE đã thành công và mang lại nhiều lợi ích. Các đề xuất cho việc cải tiến và mở rộng hệ thống trong tương lai được đưa ra. Nghiên cứu này đóng góp vào việc phát triển công nghệ mạng tại Việt Nam. Việc chia sẻ kinh nghiệm này sẽ giúp các tổ chức khác trong việc triển khai hệ thống mạng của họ. Bảo mật mạng MPLS cần được cập nhật thường xuyên để đáp ứng các mối đe dọa an ninh mạng mới. Quản lý MPLS cần được đào tạo bài bản để đảm bảo hiệu quả vận hành.