Chương 1: Trình bày về các vấn đề liên quan của luận văn như nội dung, nhiệm vụ, mục đích, phạm vi của luận văn. Các công trình khoa học liên quan đến luận văn, cũng như tính thực tiễn của luận văn. Chương 2: Trình bày cơ sở lý thuyết MPLS và các vấn đề liên quan đến công nghệ MPLS, kỹ thuật điều khiển lưu lượng MPLS-TE. Chương 3: Trình bày cấu trúc mạng MAN-E của Viễn thông Hậu Giang, khái niệm chất lượng dich vụ HSI, VoIP, VoD, IPTV, VPN layer2, VPN layer3, dịch vụ 3G, mô hình chất lượng dịch vụ QoS đang triển khai trên mạng, từ đó phân tích đề xuất hướng phát triển và nâng cấp mạng trong tương lai.
Chương 4: Mô phỏng giải pháp MPLS-TE so với mô hình chất lượng dịch vụ QoS hiện đang áp dụng trên mạng core của Viễn thông Hậu Giang. Đánh giá kết quả mô phỏng đạt được. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của luận văn.6 Phương pháp nghiên cứu Thu thập, tổng hợp các tài liệu lý thiết cơ bản liên quan đến đề tài. Tìm hiểu thực tế các dịch vụ đang triển khai trên mạng MAN-E của Viễn thông Hậu Giang và hướng phát triển mạng sau khi chia tách mạng MAN-E Viễn thông Cần Thơ - Hậu Giang trước đây.
Tìm hiểu các kết quả nghiên cứu đã công bố trong nước và quốc tế. Nghiên cứu các giao thức cũng như các kỹ thuật mới ứng dụng nâng cao chất lượng dịch vụ mạng hiện tại. Sử dụng phần mềm OPNET 14.5 để thực hiện mô phỏng. Tổng hợp viết báo cáo.
Trang 6 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Diêu Thanh Lộc CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG CỦA MPLS 2.1 Giới thiệu về công nghệ MPLS 2.1 Giới thiệu chung Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức - MPLS (Multi Protocol Label Switching) là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP (IP switching) 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 [1][6]. Ý tưởng khi đưa ra MPLS là: Định tuyến tại biên, chuyển mạch ở lõi. Trong các mạng MPLS, các gói được gán nhãn tại biên của mạng và chúng được định tuyến xuyên qua mạng dựa trên các nhãn đơn giản. Phương pháp này cho phép định tuyến rõ ràng và đối xử phân biệt các gói trong khi vẫn giữ được các bộ định tuyến ở lõi đơn giản.
Mặc dù thực tế rằng MPLS ban đầu được phát triển với mục đích để giải quyết việc chuyển tiếp gói tin, nhưng lợi điểm chính của MPLS trong môi trường mạng hiện tại là khả năng điều khiển lưu lượng của nó. Lợi ích của MPLS - Hỗ trợ mềm dẻo cho tất cả các dịch vụ trên một mạng đơn. - Đơn giản hóa topology và cấu hình mạng khi so với giải pháp IP qua ATM. - Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác liên quan đến Internet.
- Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol); - Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn (label) cho trước. - Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM) Trang 7 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Diêu Thanh Lộc - Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp. - Có tính tương thích cao. - Có các công cụ điều khiển lưu lượng mạnh mẽ bao gồm cả định tuyến dựa trên kỹ thuật traffic engineering và chuyển mạch bảo vệ.2 Kiến trúc MPLS Miền MPLS (MPLS domain) là một “tập kế tiếp các nút hoạt động định tuyến và chuyển tiếp MPLS”.
Miền MPLS có thể chia thành miền Lõi MPLS (MPLS Core) và Biên MPLS (MPLS Edge) như sau: Edge LSR Si MPLS Edge Transit LSR Transit LSR Si Si LSR Si Transit LSR Edge LSR Edge LSR Si Transit LSR Si Si Si Transit LSR MPLS Core Si Edge LSR Hình 2.1 Các phần tử trong mạng MPLS Khi một gói tin IP đi qua miền MPLS, nó đi theo một tuyến được được xác định phụ thuộc vào FEC mà nó được ấn định cho khi đi vào miền. Tuyến này gọi là Đường chuyển mạch nhãn (LSP – Label Switched Path). LSP chỉ một chiều, tức là cần hai LSP cho một đường truyền thông song công. Các nút có khả năng chạy giao thức MPLS và chuyển tiếp các gói tin gốc IP được gọi là Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR – Label Switching Router).
- LSR lối vào (Ingress LSR) có chức năng nhận gói chưa có nhãn và gắn nhãn vào gói tin sau đó chuyển gói tin vào mạng lõi MPLS. Trang 8 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Diêu Thanh Lộc - LSR chuyển tiếp (Transit LSR) có nhiệm vụ là nhận gói tin, chuyển đổi nhãn (Label swapping), rồi sau đó chuyển tiếp gói tin này đến trạm kế tiếp. - LSR lối ra (Egress LSR) có chức năng nhận gói tin có nhãn, tiến hành gỡ bỏ nhãn và gửi gói tin vào mạng IP truyền thống. - LSR biên (Edge LSR) thường được sử dụng như là tên chung cho cả LSR lối vào và LSR lối ra.
Tại mỗi router, cấu trúc MPLS chia làm 2 phần như sau [17]: Control Plane: Trao đổi thông tin định tuyến qua các giao thức định tuyến như OSPF, EIGRP, IS-IS, RIP, BGP và thông tin nhãn qua các giao thức trao đổi nhãn LDP ( Label Distribution Protocol) hoặc TDP (Tag Distribution Protocol) giữa các Router trong mạng MPLS với nhau. Data Plane: Chuyển mạch gói tin dựa trên các nhãn đã học được.2: Kiến trúc MPLS 2.1 Mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu Hai thành phần này đóng vai trò quan trọng trong định tuyến cũng như chuyển mạch. Trang 9 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Diêu Thanh Lộc Hình 2.3: Hai thành phần mặt phẳng trong chuyển mạch nhãn Các LSRs trao đổi thông tin định tuyến với nhau, tính toán ra bảng định tuyến RIB. Sau đó RIB được copy xuống phần cứng tạo ra bảng FIB.
LIB là nơi chứa đầy đủ các thông tin nhãn còn LFIB là bảng chứa kết quả chuyển mạch cuối cùng.4: Cơ sở hình thành bảng LFIB Trang 10 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Diêu Thanh Lộc Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSRs sử dụng cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn -LFIB để xác định cách xử lý gói MPLS đến, chẳng hạn xét nút kế tiếp nhận gói là nút nào. Các LSR trao đổi các bản tin điều khiển để thực hiện nhiều hoạt động khác nhau như thiết lập liên kết. Sau khi hoạt động này hoàn thành thì các nút gọi là các LSR ngang hàng (peer), trao đổi các bản tin hello, trao đổi các bản tin địa chỉ và nhãn để liên kết các địa chỉ với nhãn và xây dựng bảng chuyển tiếp cho mặt phẳng dữ liệu MPLS. Nhiệm vụ chính của mặt phẳng điều khiển là quảng cáo các nhãn, địa chỉ và liên kết chúng.
Mặt phẳng dữ liệu MPLS sẽ chuyển tiếp lưu lượng bằng cách kiểm tra nhãn trong tiêu đề gói MPLS, không cần kiểm tra địa chỉ IP. Tiêu đề nhãn sau đó được bỏ đi và địa chỉ IP lại được dùng để phân phối lưu lượng đến người dùng cuối.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP là một đường chuyển mạch từ LSR ngõ vào đến LSR ngõ ra được xây dựng bởi các nút MPLS để có thể chuyển tiếp các gói đã được gắn nhãn tương ứng với một FEC sử dụng cơ chế chuyển mạch nhãn [1] [2][17].5: Đường chuyển mạch nhãn LSP 2.3 Lớp chuyển tiếp tương đương – FEC Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forwarding Equivalence Class) là một tập hợp các gói được đối xử như nhau bởi một LSR. Như vậy, FEC là một nhóm các gói IP được chuyển tiếp trên cùng một đường chuyển mạch nhãn LSP, được đối Trang 11 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Diêu Thanh Lộc xử cùng một cách thức và có thể ánh xạ vào cùng một nhãn bởi một LSR cho dù chúng có thể khác nhau về thông tin (đầu) header lớp mạng, như ví dụ hình bên dưới.6: Lớp chuyển tiếp tương đương Tất cả các gói thuộc cùng một FEC thì có chung một nhãn. Tuy nhiên, không phải tất cả các gói cùng chung một nhãn thì đều thuộc cùng một FEC bởi vì giá trị các bits EXP trong nhãn có thể khác nhau, do đó việc đối xử với hoạt động chuyển tiếp gói tin cũng sẽ khác nhau và vì vậy nó có thể thuộc một FEC khác.
Một gói tin thuộc FEC nào là do router ngõ vào (Ingress router ) quyết định, vì router ngõ vào thực hiện chức năng phân loại và dán nhãn, chúng ta sẽ được thấy rõ và hiểu hơn trong phần mô phỏng mạng. Nhãn MPLS Trường nhãn trong MPLS có chiều dài 32 bit chứa các thông tin sau : Hình 2.7: MPLS label - 20 bit dành cho nhãn. - 3 bit Experimental dùng cho Class of Service ( IP precedence). Trang 12 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Diêu Thanh Lộc - 1 bit nhận dạng xem có phải là nhãn cuối cùng trong gói tin hay không.
- 8 bit Time-to-Live, copy từ gói tin IP. Ngăn xếp nhãn MPLS cho phép nhiều nhãn được thêm vào cùng một gói tin, điều này cho phép MPLS cung cấp nhiều dịch vụ đa dạng khác nhau : Hình 2.8: Ngăn xếp nhãn (Label Stack) Ngăn xếp nhãn (Label stack) là một tập hợp có thứ tự các nhãn nối vào một packet cho phép nó mang các thông tin tường minh nhiều hơn về một FEC. Các nhãn này có thể được lấy ra hoặc gắn vào ngăn xếp bằng các thao tác pop hay push thông thường. Cơ chế ngăn xếp này cho phép thiết lập các đường ống hay tạo ra một miền MPLS tổng quát, trong đó các tham số về các lớp, các dịch vụ có thể được ánh xạ bởi một nhãn như hình dưới.
Khi đó kiến trúc này cho phép xử lý từng miền MPLS riêng lẻ bởi các nhãn tương ứng với miền đó. Khi bit S trong nhãn bằng 0 có nghĩa là chỉ có một nhãn được sử dụng hoặc đã được xử lý đến đáy của ngăn xếp. Ngược lại khi bit S được thiết lập bằng 1 thì ngăn xếp đang được sử dụng và chỉ có nhãn trên đỉnh ngăn xếp được LSR lấy ra và xử lý.4 Giao thức phân phối nhãn LDP LDP là một giao thức mới được thiết kế dành riêng cho MPLS, dùng để phân phối nhãn. Nó gồm một tập các thủ tục và thông điệp được LSR sử dụng để thiết lập các LSP trong mạng bằng cách ánh xạ thông tin tìm đường trong lớp mạng vào các con đường được chuyển mạch ở lớp liên kết dữ liệu [17].
Trang 13 GVHD: PGS.TS Phạm Hồng Liên HVTH : Diêu Thanh Lộc Trước khi trao đổi thông tin giữa hai LSR đồng cấp, chúng phải thiết lập một phiên LDP. LDP sử dụng TCP để vận chuyển tin cậy trong phiên.