Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.42 MB, 34 trang )
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG MPLS VÀ
ỨNG DỤNG TRONG MẠNG CỦA VNPT
SVTH
: Hồ Thị Kim Tiến
Lớp
: CCVT06B
GVHD
: Dương Hữu Ái
Đơn vị thực tập : Trung tâm điều hành
thông tin - VNPT Đà Nẵng
Đà Nẵng, tháng 04 năm 2016
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU ĐÁNH GIÁ
KẾT QUẢ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP CUỐI KHOÁ CỦA SINH VIÊN
KHÓA HỌC: 2013 – 2016
- Họ và tên sinh viên: HỒ THỊ KIM TIẾN
- Ngày tháng năm sinh: 25/09/1993
- Nơi sinh: Quỳnh Lưu- Nghệ An
- Lớp: CCVT06B
Khóa: 2013 – 2016
Hệ đào tạo: Cao Đẳng
- Ngành đào tạo: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Tryền Thông
- Thời gian thực tập tốt nghiệp: từ ngày: 21/03/2016 đến ngày: 22/04/2016
- Tại cơ quan: Trung tâm điều hành thông tin- VNPT Đà Nẵng
- Nội dung thực tập: Tìm hiểu về chức năng, nhiệm vụ của Trung Tâm, tìm hiểu tại
đơn vị về nội dung đề tài báo cáo thực tập.
1. Nhận xét về chuyên môn:
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
2. Nhận xét về thái độ, tinh thần trách nhiệm, chấp hành nội quy, quy chế của cơ
quan thực tập:
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
3. Kết quả thực tập tốt nghiệp: (chấm theo thang điểm 10): …………………
Đà Nẵng, ngày…..tháng ….. năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
THỰC TẬP
(Ký, ghi rõ họ tên)
CƠ QUAN TIẾP NHẬN
SINH VIÊN
(Ký tên, đóng dấu)
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
1
LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ thông tin, viễn thông thay đổi từng ngày góp phần đáp ứng các nhu
cầu ngày càng cao hơn của người dùng. Một trong những xu thế đó là sự ra đời của các
công nghệ chuyển mạch mới (chuyển mạch mềm) nhằm thay thế cho các công nghệ
chuyển mạch cũ (chuyển mạch kênh). Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức
MPLS là một công nghệ được phát triển nằm trong xu thế đó.
Trung tâm Điều hành thông tin là đơn vị kinh tế trực thuộc VNPT Đà Nẵng, có
chức năng hoạt động sản xuất kinh doanh và phục vụ chuyên ngành viễn thông - công
nghệ thông tin.
Tại đơn vị thực tập, với sự hướng dẫn của các cán bộ kết hợp với tài liệu tham
khảo, quan sát môi trường làm việc thực tế, em chọn đề tài “Tìm hiểu về kỹ thuật lưu
lượng MPLS và áp dụng trong mạng của VNPT”. Với mục đích muốn tìm hiểu và
nắm bắt được công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức, kỹ thuật điều khiển lưu
lượng, điều khiển tránh tắc nghẽn mạng trong mạng MPLS.
Nội dung của đề tài chia thành 4 phần:
Phần I: Giới thiệu về Trung tâm điều hành thông tin- Viễn Thông Đà Nẵng
Phần II: Giới thiệu tổng quan về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Phần III: Kỹ thuật lưu lượng và bài toán giải quyết tắc nghẽn trong mạng MPLS
Do nhiều mặt còn hạn chế nên nội dung của đề tài khó tránh khỏi những sai sót.
Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của cán bộ, các thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Dương Hữu Ái, cán bộ hướng dẫn Nguyễn
Thanh Hải đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đề tài báo cáo thực tập.
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
2
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................................1
MỤC LỤC......................................................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH.......................................................................................................................3
CÁC TỪ VIẾT TẮT.....................................................................................................................4
1.1.3 Cơ cấu tổ chức...........................................................................................................6
1.2. Trung tâm điều hành thông tin (ĐHTT)– Viễn thông Đà Nẵng.................................7
2.3 Cơ cấu tổ chức.....................................................................................................................8
2.3.2 Sơ đồ tổ chức:............................................................................................................9
PHẦN 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC
MPLS............................................................................................................................................11
2.1 Tổng quan về MPLS.........................................................................................................11
2.1.1 Khái niệm cơ bản về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.................................11
2.1.2 Cấu trúc của MPLS.................................................................................................12
2.1.3 Quá trình xử lý thông tin trong MPLS.....................................................................13
2.2 Cấu trúc và các thành phần của một miền MPLS.......................................................13
2.3 Mô hình chuyển gói tin trong MPLS.............................................................................14
2.4 Các vấn đề về điều khiển lưu lượng mạng MPLS.......................................................14
PHẦN 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VÀ BÀI TOÁN GIẢI QUYẾT TẮC NGHẼN
TRONG MẠNG MPLS..............................................................................................................16
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
3
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.2 Một số hình ảnh Trung tâm điều hành thông tin- Viễn thông Đà Nẵng...............7
Hình 2.1 Cấu trúc một nút MPLS............................................................................................12
Hình 2.2 Quá trình xử lý thông tin trong MPLS....................................................................13
Hình 2.3 Cấu trúc miền MPLS.................................................................................................14
Hình 2.4 Mô hình chuyển gói tin trong MPLS.......................................................................14
Hình 3.1 Mô hình mạng áp dụng công nghệ IP/MPLS.........................................................17
Hình 3.3 Mô hình mạng đơn giản.............................................................................................19
Hình 3.5 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến OSPF...................................20
Hình 3.6 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến RIP......................................21
Hình 3.8 Phân chia lưu lượng dựa theo định tuyến tĩnh.......................................................22
Hình 3.9 Chia lưu lượng thành hai phần.................................................................................23
Hình 3.10 Tắc nghẽn gây ra bởi kỹ thuật chon đường ngắn nhất.......................................25
Hình 3.11 Giải pháp cho vấn đề sử dụng kỹ thuật lưu lượng...............................................25
Hình 3.12 Vị trí giao thức LDP trong bộ giao thức MPLS...................................................26
Hình 3.13 Ví dụ về giao thức dành sãn tài nguyên.................................................................26
Hình 3.14 Điều khiển lưu lượng với RSVP.............................................................................27
Hình 3.15: Quy trình điều khiển lưu lượng.............................................................................29
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
4
CÁC TỪ VIẾT TẮT
CSPF
Constrained SPF
tính đường đi ngắn
FEC
FIB
ICMP
Forward Equivalent Class
Forward Information Base
Internet Control Message
Lớp chuyển tiếp tương đương
Cơ sở thông tin chuyển tiếp
Giao thức điều khiển bản tin
IP
LFIB
Protocol
Internet Protocol
Label Forwarding Information
Giao thức Internet
Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn
LDP
LIB
LSFT
Base
Label Distribution Protocol
Lable Information Base
Lable Switch Forwarding Table
Giao thức phân phối nhãn
Bảng cơ sở dữ liệu nhãn
Bảng chuyển tiếp tương đương
Label Switched Path
Label Switch Router
Multi Protocol Label Switch
Next Generation Network
Open Systems Interconnection
Open Shortest Path Fiest
Public Switched Telephone
nhãn
Đường chuyển mạch nhãn
Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Mạng thế hệ kế tiếp
Kết nối các hệ thống mở
Đường ngắn nhất mở đầu tiên
Mạng điện thoại chuyển mạch
Network
Quality of Service
công cộng
Mạng điện thoại chuyển mạch
RSVP
Resource Reservacation
công cộng
Giao thức dành trước tài nguyên
TCP
VPN
Protocol
Transport Control Protocol
Virtual Private Network
Giao thức điều khiển truyền tải
Mạng riêng ảo
LSP
LSR
MPLS
NGN
OSI
OSPF
PSTN
QoS
PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ TRUNG TÂM ĐIỀU HÀNH THÔNG TINVIỄN THÔNG ĐÀ NẴNG (VNPT ĐẦ NẴNG)
Tên cơ quan: Trung tâm điều hành thông tin - Viễn thông Đà Nẵng
Địa chỉ: 40 Lê Lợi- Q. Hải Châu- TP. Đà Nẵng
Email:
Website: www.danang.vnpt.vn
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
5
1.1 Tổng quan về viễn thông Đà Nẵng
1.1.1 Lịch sử hình thành của công ty Viễn Thông Đà Nẵng (VNPT Đà Nẵng)
Viễn thông Đà Nẵng được thành lập theo quyết định số 613/QĐ-TCCB/HĐQT
ngày 06/12/2007 của Hội đồng quản trị Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam về
việc thành lập Viễn thông Đà Nẵng – đơn vị kinh tế trực thuộc Tập đoàn Bưu chính
Viễn thông Việt Nam.
Điều lệ tổ chức và hoạt động của Viễn thông Đà Nẵng ban hành kèm theo quyết
định số: 614/QĐ-TCCB/HĐQT ngày 06/12/2007 của Hội đồng quản trị Tập đoàn Bưu
chính Viễn thông Việt Nam về việc thành lập Viễn thông Đà Nẵng – đơn vị kinh tế trực
thuộc Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam.
Viễn thông Đà Nẵng là đơn vị kinh tế trực thuộc, hạch toán phụ thuộc Tập đoàn
Bưu chính Viễn thông Việt Nam.
1.1.2 Chức năng và nhiệm vụ
Tổ chức xây dựng, quản lý, vận hành, lắp đặt, khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa
mạng viễn thông trên địa bàn thành phố;
Tổ chức, quản lý, kinh doanh và cung cấp các dịch vụ viễn thông, công nghệ
thông tin;
Sản xuất, kinh doanh, cung ứng, đại lý vật tư, thiết bị viễn thông – công nghệ
thông tin theo yêu cầu sản xuất kinh doanh của đơn vị và nhu cầu của khách hàng;
Khảo sát, tư vấn, thiết kế, lắp đặt, bảo dưỡng các công trình viễn thông – công
nghệ thông tin;
Kinh doanh dịch vụ quảng cáo, dịch vụ truyền thông;
Kinh doanh bất động sản, cho thuê văn phòng;
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
6
Tổ chức phục vụ thông tin đột xuất theo yêu cầu của cấp ủy Đảng, chính quyền
địa phương và cấp trên;
Kinh doanh các ngành nghề khác khi được Tập đoàn cho phép.
1.1.3 Cơ cấu tổ chức
* Sơ đồ tổ chức:
Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức của Viễn thông Đà Nẵng
* Bộ máy quản lý:
- Giám đốc, Phó giám đốc, Kế toán trưởng;
- Bộ máy giúp việc (các văn phòng, phòng, trung tâm chức năng).
Các đơn vị kinh tế trực thuộc, hạch toán phụ thuộc Viễn thông Đà Nẵng gồm có:
1. Trung tâm Kinh doanh
2. Trung tâm Công nghệ Thông tin
3. Trung tâm Điều hành Thông tin
4. Trung tâm Viễn thông 1
5. Trung tâm Viễn thông 2
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
7
6. Trung tâm Viễn thông 3
7. Trung tâm Viễn thông 4
8. Trung tâm Viễn thông 5
1.2. Trung tâm điều hành thông tin (ĐHTT)– Viễn thông Đà Nẵng
Hình 1.2 Một số hình ảnh Trung tâm điều hành thông tin- Viễn thông Đà Nẵng
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
8
1.2.1 Lịch sử hình thành
Trung tâm Điều hành thông tin được thành lập theo quyết định số 35/QĐVNPT-TCCB ngày 13/1/2015 của Tổng giám đốc Tập đoàn VNPT.
Trung tâm ĐHTT - đơn vị kinh tế trực thuộc VNPT Đà Nẵng,
1.2.2 Chức năng và nhiệm vụ
Trung tâm ĐHTT - đơn vị kinh tế trực thuộc VNPT Đà Nẵng, có chức năng
hoạt động sản xuất kinh doanh và phục vụ chuyên ngành viễn thông - công nghệ thông
tin, cụ thể như sau:
- Tổ chức xây dựng, lắp đặt, quản lý, vận hành, khai thác bảo dưỡng, sửa chữa
cơ sở hạ tầng kỹ thuật viễn thông (các thiết bị mạng lõi, mạng truyền dẫn, băng
rộng, các tổng đài HOST, hệ thống BTS,…) trên địa bàn thành phố Đà Nẵng;
- Quản lý điều hành chất lượng mạng; Cung cấp, sửa chữa dịch vụ viễn thông
– công nghệ thông tin trên địa bàn thành phố Đà Nẵng;
- Thực hiện lắp đặt, bảo dưỡng, ứng cứu xử lý sự cố thiết bị vi ba, quang,
chuyển mạch, băng rộng, nguồn điện trên toàn mạng viễn thông - công nghệ
thông tin của Viễn thông Đà Nẵng;
- Khảo sát, tư vấn, thiết kế, giám sát, lắp đặt, thi công, bảo dưỡng, xây dựng
các hệ thống, công trình viễn thông, công nghệ thông tin và truyền thông;
- Kinh doanh các ngành nghề khác trong phạm vi được Viễn thông Đà Nẵng
cho phép và phù hợp với quy định của pháp luật.
2.3 Cơ cấu tổ chức
2.3.1 Tổ chức
Tổ chức bộ máy quản lý, sản xuất kinh doanh của Trung tâm Điều hành thông
tin như sau:
Ban giám đốc
Giám đốc: Ông: Trương Quang Tâm.
ĐT: 05113.891254
Mail:
Phó Giám đốc:
- Ông: Trần Quang Phước
ĐT: 05113.833456
Mail:
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
9
- Ông: Trần Huy Mậu
ĐT: 05113.823112
Mail:
Các bộ phận chuyên môn, phụ trợ sản xuất:
- Phòng Tổng hợp.
- Phòng Kỹ thuật nghiệp vụ.
Các bộ phận trực tiếp sản xuất:
- Đài OMC.
- Đội Bảo dưỡng lắp đặt.
2.3.2 Sơ đồ tổ chức:
Ban giám đốc
Giám đốc
Phòng Tổng
hợp
2 Phó giám đốc
Đài OMC
Đội Bảo Dưỡng
lắp đặt
Phòng kỹ thuật
nghiệp vụ
Hình 1.3 Sơ đồ tổ chức Trung tâm điều hành thông tin- Viễn thông Đà Nẵng
2.3.2 Chức năng, nhiệm vụ của các bộ phận:
• Phòng tổng hợp: Chuyên về hành chính, văn thư, quản trị đội xe, phòng chống
cháy nổ và quản lý kiến trúc nhà trạm viễn thông.
• Phòng kỹ thuật nghiệp vụ:
-
Quản lý cơ sở hạ tầng mạng ngoại vi
-
Cung cấp thông tin cơ sở hạ tầng mạng ngoại vi cho các trung tâm điều hành
viễn thông Đà Nẵng.
• Đội Bảo Dưỡng Lắp Đặt
-
Thực hiện lắp đặt các công trình hạ tầng về các thiết bị chuyển mạch, truyền
dẫn mạng băng rộng BTS, Node B trên địa bàn do Viễn Thông Đà Nẵng
quản lý,
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
-
10
Chủ trì và phối hợp với các đơn vị xử lý các sự cố thiết bị, cơ sở hạ tầng
mạng chuyển mạch, mạng truyền dẫn, mạng băng rộng BTS Node B,
-
Công tác bảo dưỡng nhà trạm Viễn Thông BTS Node B thuộc Viễn Thông
Đà Nẵng quản lý,
-
Xử lý lắp đặt các kênh truyền dẫn.
• Đài OMC
-
Quản lý, khai thác hệ thống mạng chuyển mạch băng rộng truyền số liệu
chuyên dùng, hệ thống truyền số liệu IPCC và điều hành sản xuất.
-
Phối hợp với các đơn vị khái báo các tham số để lắp đặt các thiết bị mới
mạng chuyển mạch, mạng băng rộng.
-
Khai báo và phối hợp với các đơn vị lắp đặt các hệ thống mạng.
-
Quản lý bảo dưỡng 5 nhà trạm viễn thông lớn.
-
Hỗ trợ khai thác công tác lắp đặt xử lý mạng thuê bao khách hàng ứng
với các đơn vị sản xuất của VNPT Đà Nẵng.
-
Điều hành xử lý sự cố hệ thống chuyển mạch mạng băng rộng IPCC,
mạng chuyển mạch Node B.
• Tổng đài hộ 1: dùng cho cơ quan ban, đảng.
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
11
PHẦN 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH
NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS
2.1 Tổng quan về MPLS
2.1.1 Khái niệm cơ bản về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS
Việc hình thành và phát triển công nghệ MPLS xuất phát từ nhu cầu thực tế,
được các nhà công nghiệp viễn thông thúc đẩy nhanh chóng. Sự thành công và nhanh
chóng chiếm lĩnh thị trường mà công nghệ này có được là nhờ vào việc chuẩn hoá
công nghệ. Quá trình hình thành và phát triển công nghệ, những giải pháp ban đầu của
hãng như Cisco, IBM, Toshiba,… Những nỗ lực chuẩn hoá của tổ chức tiêu chuẩn
IETF trong việc ban hành về tiêu chuẩn MPLS sẽ cung cấp cho chúng ta những nhận
định ban đầu về xu hướng phát triển MPLS.
MPLS được đề xuất đầu tiên do hãng Ipsilon một hãng rất nhỏ về công nghệ
thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas. Sau đó Cisco và
hàng loạt hãng khác như IBM, Toshiba…công bố các sản phẩm công nghệ chuyển
mạch của họ dưới những tên khác nhau nhưng đều cùng chung bản chất công nghệ
chuyển mạch nhãn.
MPLS thực hiện một số chức năng sau:
• Hỗ trợ các giải pháp mạng riêng ảo VPN
• Định tuyến hiện (điều khiển lưu lượng)
• Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch ATM
Có thể thấy rằng MPLS đã phát triển nhanh chóng và hiệu quả. Điều này cũng
chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công nghệ mới. Hầu
hết các tiêu chuẩn MPLS hiện tại đã được ban hành dưới dạng RFC. Sau khi toàn bộ
các RFC được hoàn thiện, chúng sẽ được tập hợp lại để xây dựng một hệ thống tiêu
chuẩn MPLS.
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
12
2.1.2 Cấu trúc của MPLS
Hình 2.1 Cấu trúc một nút MPLS
- Mặt phẳng điều khiển: là một tập hợp phần mềm hoặc phần cứng trong một
thiết bị, như router, được dùng để điều khiển nhiều hoạt động thiết yếu trong mạng như
phân phối nhãn, tìm tuyến mới, khắc phục lỗi… Nhiệm vụ chính của mặt phẳng điều
khiển là cung cấp dịch vụ cho mặt phẳng dữ liệu.
- Mặt phẳng dữ liệu: có nhiệm vụ chuyển tiếp lưu lượng của người sử dụng qua
router. Trong môi trường chuyển mạch gói, các bản tin điều khiển và các bản tin chứa
dữ liệu có thể truyền chung trên cùng một liên kết. Tuy nhiên, xét về mặt truyền tải, tại
các node, các thiết bị chuyển mạch sẽ chuyển tiếp toàn bộ hoặc một khe thời gian,
hoặc một (nhiều) bước sóng, hoặc một sợi quang để có thể vận chuyển được lượng
thông tin nhiều nhất. Các gói tin điều khiển đều bị bỏ qua và không xét tới. Do đó, mặt
phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển hoạt động tách rời với nhau. Các bản tin điều
khiển này có thể được vận chuyển nhờ một kênh dữ liệu của mặt phẳng dữ liệu hoặc
có thể được vận chuyển thông qua một mạng độc lập khác.
Các khái niệm cơ bản của chuyển mạch nhãn MPLS
- Nhãn (Lable): Trường này gồm 20 bit, như vậy chúng ta sẽ có hơn 1 tỷ nhãn
khác nhau sử dụng, đây chính là phần quan trọng nhất trong nhãn MPLS nó dùng để
chuyển tiếp gói tin trong mạng.
- Ngăn xếp nhãn (Lable stack): Chỉ có 1 bit, khi một gói tin đi qua một tunnel, nó
sẽ có nhiều hơn 1 nhãn gắn vào, khi đó ta sẽ có một stack nhãn, bit S này dung để chỉ
ra rằng nhãn này có nằm đáy Stack không, nếu ở đáy thì S=1, ngược lại S=0.
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
13
- Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR-Lable Switching Router) là bộ định
tuyến có hỗ trợ MPLS, bao gồm các giao thức điều khiển MPLS, các giao thức định
tuyến lớp mạng và cách thức xử lý nhãn MPLS.
- Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC-Forward Equivalence Class): là một nhóm
các gói tin ở lớp mạng được dán nhãn giống nhau và gửi đi đồng nhất theo một đường
đi xác định.
- Cơ sở thông tin nhãn (LIB-Lable Information Base)
- Tuyến chuyển mạch nhãn (LSP-Lable Switching Path): là đường đi xuất phát
từ một LSR và kết thúc tại một LSR khác. Tất cả các gói tin có cùng giá trị nhãn sẽ đi
trên cùng một LSP.
2.1.3 Quá trình xử lý thông tin trong MPLS
Hình 2.2 Quá trình xử lý thông tin trong MPLS
Quá trình xử lý thông tin cơ bản trong MPLS như sau:
- Một LSP được thiết lập giữa 2 LSR bằng LDP hoặc RSVP.
- Khi gói tin IP đến LSR đầu vào, router sẽ kiểm tra địa chỉ IP đích và gán cho
nó một nhãn tương ứng. Như vậy gói này đã được gán một nhãn MPLS trước khi
chuyển đi.
- Các router core LSR chuyển gói tin đi dựa trên các nhãn ingress và egress mà
không cần quan tâm đến địa chỉ IP của gói tin.
- LSR cuối cùng sẽ gõ bỏ nhãn MPLS và tìm đích của gói tin trong bảng định
tuyến IP rồi đẩy gói tin ra port cần thiết.
2.2 Cấu trúc và các thành phần của một miền MPLS
Mạng MPLS bao gồm nhiều nút có chức năng định tuyến và chuyển tiếp nối
với nhau. Mỗi nút tương ứng với một thiết bị LSR (Lable Switching Router). Mạng
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
14
MPLS có thể được chia thành hai miền là miền lõi MPLS (MPLS core) và miền biên
MPLS (MPLS Edge). Tương ứng với mỗi miền ta có thiết bị tương đương.
Hình 2.3 Cấu trúc miền MPLS
2.3 Mô hình chuyển gói tin trong MPLS
Hình 2.4 Mô hình chuyển gói tin trong MPLS
Gói tin ở đây được đóng gói và đích cần đến đó là Paris và London. Trước hết
gói tin được đẩy lên tới LSR ingress. Ở đây Ingress LSR xác định FEC và chia nhãn,
chuyển lưu lượng đến Paris trên LSP màu vàng, chuyển lưu lượng đến London trên
LSP màu đỏ, Traffic sẽ được swap nhãn ở mỗi transit LSR.
Khi gói tin đến, Egress LSR gỡ nhãn MPLS, chuyển gói đi tiếp dựa trên địa chỉ
đích và chuyển đến đích cần đến.
2.4 Các vấn đề về điều khiển lưu lượng mạng MPLS
Chuyển mạnh nhãn đa giao thức, một công nghệ chuyển mạch nhãn định hướng
kết nối cung cấp các khả năng mới trong các mạng IP, trong khi khả năng điều khiển
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
15
lưu lượng được đề cập đến bằng cách cho phép thực hiện các cơ chế điều khiển lưu
lượng một cách hoàn thiện.
MPLS không thay thế cho định tuyến IP nhưng nó sẽ hoạt động song song với
các phương pháp định tuyến đang tồn tại và các công nghệ định tuyến trong tương lai
với mục đích cung cấp tốc độ rất cao giữa các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSP,
đồng thời với việc hạn chế băng tần của các luồng lưu lượng với các yêu cầu chất
lượng dịch vụ QoS khác nhau.
Để làm cho Traffic Engineering đạt hiệu quả, IETF đã đưa ra kỹ thuật điều
khiển lưu lượng sử dụng giao thức LDP cưỡng bức (CR-LDP) cho phép các nhà quản
lý mạng thiết lập các đường đi chuyển mạch nhãn (LSP) một cách rõ ràng. CR-LDP là
một sự mở rộng của LDP, nó hoạt động độc lập với mọi giao thức cổng đường biên
bên trong (IGP) khác và được sử dụng cho các dòng lưu lượng nhạy cảm với trễ và mô
phỏng mạng chuyển mạch kênh.
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
16
PHẦN 3: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG VÀ BÀI TOÁN GIẢI QUYẾT TẮC
NGHẼN TRONG MẠNG MPLS
3.1 Cấu hình mạng MPLS của VNPT
Mạng IP/MPLS core của nhà khai thác là mạng đám mây thực hiện chức năng
lớp transport trong mạng NGN, nó hiện được coi là ngôi nhà chung của toàn mạng của
nhà cung cấp dịch vụ, chứa đựng tất cả các mạng MAN, Internet tốc độ cao phân bổ
trong mạng Core và mở ra một mạng core của mạng thế hệ sau NGN.
Mạng được xây dựng và mở rộng để cung cấp tất cả các dịch vụ đang tồn tại và
hỗ trợ đưa ra một số dịch vụ mới như IPTV, video-on-demand và thực hiện việc cân
bằng của mạng quốc gia backbone NGN với khả năng phân chia các dịch vụ như đã
được mô tả bởi mạng của nhà cung cấp:
- Internet tốc độ cao (truy nhập Broadband )
- Voice trên IP (VoIP)
- Những dịch vụ Multicast Video (ví dụ như IP TV, Video Conferencing)
- Những dịch vụ Unicast (ví dụ như Video on Demand)
- Dịch vụ IP-VPN lớp 3
- Dịch vụ VPN lớp 2 (VPLS&Pseudo-wire/VPWS)
3.1.1 Mô hình mạng và thành phần chính cấu thành lên mạng IP/MPLS
Mô hình mạng áp dụng công nghệ IP/MPLS
Mô hình mạng dựa trên kế hoạch thiết kế với dual LSR core với 5 vùng chính:
HNI (Hà Nội), HCM (Hồ Chí Minh), HPG (Hải Phòng), DNG (Đà Nẵng) và CTO
(Cần Thơ). Nhà cung cấp LSR biên với 5 vùng đó sẽ được kết nối đến 2 vị trí router
trong trung tâm của vùng.
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
17
Hình 3.1 Mô hình mạng áp dụng công nghệ IP/MPLS
3.1.2 Định tuyến IP trong mạng IP/MPLS
Topo logic của mạng IP/MPLS bao gồm tên của các thiết bị và các interface, link,
địa chỉ ảo và bộ giao thức định tuyến và điều khiển, bao gồm cả phạm vi cá nhân và
các mối quan hệ khác, được sử dụng để tổ chức và ràng buộc với nhau các thiết bị bên
trong để mạng hoạt động.
Mạng MPLS sử dụng sự kết hợp 4 giao thức cơ bản để định tuyến và điều khiển
chuyển tiếp được lựa chọn sử dụng trong mạng IP/MPLS core: đa giao thức MP-BGP,
IS-IS, LDP, RSVP.
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
18
Hình 3.2 MPLS và mô hình tham chiếu OSI
3.1.3 Các dạng lưu lượng trong mạng MPLS
Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ IP và sự bùng
nổ Internet đã dẫn đến một loạt thay đổi trong nhận thức kinh doanh của các nhà khai
thác. Lưu lượng lớn nhất hiện nay trên mạng trục là lưu lượng IP. Giao thức IP thống
trị toàn bộ các giao thức là tất cả các xu hướng phát triển công nghệ lớp dưới đều hỗ
trợ cho IP.
3.2 MPLS và kỹ thuật lưu lượng
3.2.1 Khái niệm kỹ thuật lưu lượng
Kỹ thuật lưu lượng (TE- Traffic Engineering) là kỹ thuật điều khiển đường
truyền chứa lưu lượng qua mạng. Mục đích để cải thiện việc sử dụng tài nguyên mạng,
tránh trường hợp một phần tử mạng bị nghẽn trong khi các phần tử khác chưa được
dùng hết. Ngoài ra, còn để đảm bảo đường truyền có các thuộc tính nhất định, tài
nguyên truyền dẫn có sẵn trên một đường truyền cụ thể hay xác định luồng lưu lượng
nào được ưu tiên lúc xảy ra tranh chấp tài nguyên.
Mạng chuyển mạch đa nhãn giao thức (MPLS - MultiProtocol Label Switching)
xây dựng đường truyền chuyển nhãn (LSP - Label Switched Path) trong mạng nhằm
giảm lưu lượng chuyển tiếp. MPLS-TE dùng đường hầm TE (TE tunnel) hay đường
hầm điều khiển lưu lượng để kiểm soát lưu lượng trên đường truyền đến một đích cụ
thể. MPLS-TE dùng định tuyến động (autoroute) để tạo bảng định tuyến bằng LSP mà
không cần thông tin đầy đủ của các tuyến lân cận (neighbor). MPLS-TE còn có khả
năng dự trữ băng thông khi xây dựng các LSP này. Nói chung, phương pháp này linh
hoạt hơn kỹ thuật lưu lượng chuyển tiếp chỉ dựa vào địa chỉ đích.
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
19
Kỹ thuật lưu lượng trong môi trường MPLS thiết lập mục tiêu hướng tới 2 chức
năng hoạt động:
- Định hướng lưu lượng
- Dịnh hướng tài nguyên.
MPLS có ý nghĩa chiến lược đối với kỹ thuật lưu lượng vì nó có thể cung cấp
hầu hết các chức năng hiện có ở một mô hình chồng phủ nhưng theo cách tích hợp với
chi phí thấp. Điều quan trọng là MPLS còn đề xuất khả năng tự động hóa các chức
năng kỹ thuật lưu lượng.
3.2.2 Bài toán lưu lượng
Chúng ta xem xét một mạng đơn giản như hình 3.3. Mạng bao gồm các bộ định
tuyến R1, R2, R3, R4, R5 cùng thuộc một miền quản trị. Các bộ định tuyến được kết
nối với nhau như hình vẽ. Xét hai luồng lưu lượng I-I’,II-II’ vào R1 và ra R5. Theo
hình vẽ dễ thấy có hai đường đi có thể lựa chọn hai luồng lưu lượng trên:
- R1 -R2-R3-R5
- R1 -R4- R5
Hình 3.3 Mô hình mạng đơn giản
Với cấu hình này, nhà quản trị có thể sử dụng một trong các giải pháp định tuyến
sau đây:
- Thứ nhất là sử dụng định tuyến tĩnh, với giải pháp này, một đường đi sẽ được
lựa chọn một cách nhân công.
- Thứ hai là sử dụng định tuyến động. Đó là sử dụng một trong các giao thức
định tuyến IGP như RIP, OSPF, IS-IS,…Với giải pháp này, các bộ định tuyến tự động
xây dựng và cập nhật bảng định tuyến của mình bằng cách trao đổi, thu thập thông tin
định tuyến, tìm ra đường đi ngắn nhất.
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
20
Hình 3.4 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến tĩnh
Hai phương pháp này có những ưu nhược điểm riêng. Định tuyến tĩnh không
đòi hỏi việc trao đổi thông tin định tuyến nhưng có nhược điểm là không thích ứng với
sự thay đổi cấu hình mạng. Sử dụng các giao thức định tuyến IGP cho phép thích ứng
nhanh với sự thay đổi cấu hình mạng nhưng lại tốn một lượng băng thông cho việc
trao đổi thông tin định tuyến. Thường thì định tuyến động được áp dụng cho mạng IP
cỡ lớn.
Trong hình 3.3 nếu áp dụng giao thức định tuyến RIP thì cả hai luồng I-I’, II-II’
đi theo đường R1-R4-R5, nếu áp dụng giao thức định tuyến OSPF thì cả hai luồng lưu
lượng này đi theo đường R1 -R2-R3-R5.
Với thuộc tính này có thể nói rằng giao thức định tuyến OSPF có ưu điểm hơn
các giao thức định tuyến khác nếu đứng trên quan điểm phân bổ lưu lượng.
Hình 3.5 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến OSPF
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
21
Hình 3.6 Lựa chọn đường sử dụng phương pháp định tuyến RIP
3.2.3 Thiết lập đường truyền thiết kế lưu lượng sử dụng MPLS-TE
a. Thuộc tính ưu tiên (priority) và sự chiếm trước (preemption) LSP
Thuộc tính ưu tiên /lấn chiếm (Priorty/Preemption) MPLS-TE dùng độ ưu tiên
của LSP để đánh dấu các LSP quan trọng hơn và cho phép chúng giành tài nguyên từ
các LSP khác (hay chiếm trước LSP khác). MPLS-TE đưa ra tám mức độ ưu tiên, 0 là
tốt nhất và 7 là xấu nhất.
b. Phân phối thông tin – IGP mở rộng (extensions)
Trong việc thiết lập đường truyền thiết kế lưu lượng yêu cầu cần thiết ở đây là
tìm được một đường truyền trong mạng đáp ứng được các điều kiện (thông tin) ràng
buộc. Các điều kiện đó sẽ được đưa vào để tính toán các đường truyền khả thi đến
đích. Các điều kiện ràng buộc như:
• Băng thông yêu cầu cho một LSP cụ thể
• Các thuộc tính (như màu sắc) của liên kết cho phép lưu lượng qua.
• Giá trị metic được gán cho liên kết.
• Số chặng mà lưu lượng được phép truyền qua.
• Độ ưu tiên thiết lập của LSP.
c. Tính toán đường truyền – CSPF:
Như thuật toán đường đi ngắn nhất (SPF - Shortest Path First), SPF ràng buộc
(CSPF- Constrained SPF) tính đường đi ngắn nhất dựa vào việc quản lý metric.
CSPF chỉ tính các đường mà thỏa mãn một trong các điền kiện ràng buộc bằng
cách loại bớt các liên kết không thỏa. Ví dụ nếu điều kiện về băng thông, CSPF sẽ bỏ
bớt các liên kết không có đủ băng thông để dùng.
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
22
Hình 3.7 Ví dụ về CSPF
3.3 Điều khiển nghẽn
3.3.1 Điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS
Đây là một phương pháp được sử dụng đầu tiên để điều khiển lưu lượng trong
mạng IP. Phương pháp này phần nào khắc phục được tồn tại mà kế hoạch định tuyến
để lại. Kĩ thuật lưu lượng dựa trên chính sách định tuyến IP vẫn là phương pháp khá
phổ biến, nhưng đây không phải là phương pháp tối ưu. Phương thức chủ yếu để điều
khiển hướng lưu lượng IP đi qua mạng là sự thay đổi cost trên một liên kết riêng biệt.
Không có cách hợp lí để điều khiển hướng mà lưu lượng chấp nhận trên cơ sở
nơi mà lưu lượng đến từ đâu, mà chỉ là lưu lượng sẽ đi tới đâu. Sử dụng kĩ thuật lưu
lượng IP phù hợp với nhiều mạng mạng lớn, tuy nhiên vẫn còn có một số vấn đề mà kĩ
thuật lưu lượng IP không giải quyết được.
Các phần tử trong mạng IP ứng xử với các gói tin bằng các phân tích thông tin
mào đầu của gói tin IP (điều khiển hướng gói).
Nếu mạng như hình 3.8 sử dụng phương pháp định tuyến tĩnh, việc chia lưu
lượng đều trên hai đường đi có thể được thực hiện một cách dễ dàng bởi nhà quản trị.
Ví dụ luồng lưu lượng I-I’ được áp đặt sử dụng đường R1 -R2-R3-R5 còn luồng
lưu lượng II-II’ được áp đặt đi trên đường còn lại R1 -R4-R5.
Hình 3.8 Phân chia lưu lượng dựa theo định tuyến tĩnh
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
Kỹ thuật lưu lượng MPLS và ứng dụng trong mạng của VNPT
23
Hình 3.9 Chia lưu lượng thành hai phần
Chúng ta tiếp tục xem xét trường hợp sử dụng một trong các giao thức định tuyến
(như OSPF). Sẽ có hai giải pháp có thể áp dụng:
Thứ nhất, kích hoạt tính năng chọn đa đường của giao thức định tuyến. Khi đó
giao thức định tuyến không chỉ tìm ra một đường đi ngắn nhất mà là một tập hợp các
đường đi ngắn nhất. Trong trường hợp cụ thể này, chọn số đường đi ngắn nhất là 2.
Nếu vậy, bộ định tuyến R1 sẽ sử dụng cùng một lúc hai đường đi cho các luồng lưu
lượng. Cần chú ý rằng giao thức định tuyến OSPF không hỗ trợ cân bằng tải không
đều mà chỉ hỗ trợ cân bằng tải đều. Muốn cân bằng tải kiểu không đều thì phải sử
dụng giao thức định tuyến EIGRP.
Thứ hai, có thể kết hợp giao thức định tuyến với điều kiện mở rộng khi quyết
định hướng các gói tin theo các tuyến tới đích. Thông thường, để đưa ra ứng xử của
mình với các gói tin, các bộ định tuyến chỉ cần phân tích thông tin về địa chỉ đích của
gói tin IP đó. Khi áp dụng các “điều kiện mở rộng” tại các bộ định tuyến, ngoài địa chỉ
đích ra còn một số thông tin sau có thể xem xét khi đưa ra quyết định ứng xử:
• Địa chỉ nguồn
• Kích cỡ gói
• Loại ứng dụng (căn cứ vào địa chỉ cổng ứng dụng).
3.3.2 Cơ chế điều khiển lưu lượng trong mạng MPLS
Kỹ thuật điều khiển lưu lượng (Traffic Engineering)
Traffic Engineering đề cập đến khả năng điều khiển của những luồng lưu lượng
trong mạng, với mục đích giảm thiểu tắc nghẽn và tạo ra mức sử dụng hiệu quả nhất
cho các phương tiện sẵn có.
Lưu lượng IP truyền thống định tuyến theo Hop by Hop cơ bản và theo IGP luôn
sử dụng kỹ thuật đường dẫn ngắn nhất để truyền lưu lượng. Lưu lượng đường dẫn IP
Khoa CN Điện tử Viễn thông – Lớp CCVT06B
Hồ Thị Kim Tiến
