ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ TRUNG LỢI CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN) CỦA VNPT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội- 2008
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ TRUNG LỢI CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MPLS) VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG MẠNG THẾ HỆ MỚI (NGN) CỦA VNPT Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Mã số: 2.07.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. VƯƠNG ĐẠO VY Hà Nội - 2008
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là luận văn nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ Luận văn khoa học nào khác. Các số liệu đƣợc chú thích, trích dẫn tham khảo từ bài báo, tài liệu gốc cụ thể. Người viết cam kết Lê Trung Lợi
MỤC LỤC LỜI CAM KẾT... 3 MỤC LỤC... 4 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT... 6 DANH MỤC BẢNG BIỂU... 9 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ... 10 MỞ ĐẦU... Error! Bookmark not CHƢƠNG 1 - NỀN TẢNG CÔNG NGHỆ MPLS... Error! Bookmark not 1.1. Tổng quan về MPLS... Error! Bookmark not 1.1.1. Lịch sử phát triển MPLS... Error! Bookmark not 1.1.2. MPLS là gì?... Error! Bookmark not 1.2. Các thành phần của MPLS... Error! Bookmark not 1.2.1. Các khái niệm cơ bản về MPLS... Error! Bookmark not 1.2.2. Thành phần cơ bản của MPLS... Error! Bookmark not 1.3. Hoạt động của MPLS... Error! Bookmark not 1.3.1. Các chế độ hoạt động của MPLS... Error! Bookmark not 1.3.2. Hoạt động của MPLS khung trong mạng ATM-PVCError! Bookmark not 1.4. Các giao thức báo hiệu sử dụng trong mạng MPLSError! Bookmark not 1.4.1. Giao thức phân phối nhãn... Error! Bookmark not 1.4.2. Giao thức RSVP (Resource Reservation Protocol)Error! Bookmark not 1.5. Kết luận...... Error! Bookmark not CHƢƠNG 2 - CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG MPLSError! Bookmark not 2.1. Tổng quan về chất lƣợng dịch vụ mạng... Error! Bookmark not 2.2. Đặc điểm QoS...... Error! Bookmark not 2.2.1. Kiến trúc của QoS... Error! Bookmark not 2.2.1.1. Các tham số của QoS... Error! Bookmark not 2.2.1.2. Đảm bảo mức độ dịch vụ... Error! Bookmark not
2.2.1.3. Phân loại lƣu lƣợng... Error! Bookmark not 2.2.1.4. Quản lý nghẽn... Error! Bookmark not 2.2.1.5. Tránh tắc nghẽn... Error! Bookmark not 2.2.1.6. Policing and Marking... Error! Bookmark not 2.2.1.6. Shapping... Error! Bookmark not 2.2.2. Báo hiệu QoS... Error! Bookmark not 2.2.3. Các mô hình dịch vụ... Error! Bookmark not 2.2.3.1. Các dịch vụ tích hợp (IntServ)... Error! Bookmark not 2.2.3.2. Các dịch vụ phân biệt (DiffServ)... Error! Bookmark not 2.2.4. Định tuyến dựa trên policy... Error! Bookmark not 2.3. QoS trong mạng MPLS... Error! Bookmark not 2.3.1. Thiết lập QoS trên các phần tử mạng MPLS riêng biệterror! Bookmark not 2.3.1.1. Phân loại lƣu lƣợng thông qua các bit ExpError! Bookmark not 2.3.1.2. Các chế độ thao tác với các bit Exp trong mạng MPLSError! Bookmark not 2.3.1.3. Thiết lập hàng đợi trên các LSRs (Queuing)Error! Bookmark not 2.3.1.4. Làm rớt gói tin (Dropping)... Error! Bookmark not 2.3.2. Điều khiển lƣu lƣợng trong mạng MPLS... Error! Bookmark not 2.3.2.1. Các thành phần của TE.... Error! Bookmark not 2.3.2.2. Điều khiển lƣu lƣợng trên cơ sở thuật toán CSPF.Error! Bookmark not 2.3.2.3. Bảo vệ lƣu lƣợng LSP (LSP Traffic Protection).Error! Bookmark not 2.4.Kết luận...... Error! Bookmark not CHƢƠNG 3 - ỨNG DỤNG MPLS TRONG MẠNG NGN/VNPTError! Bookmark not 3.1. Giới thiệu mạng NGN của VNPT... Error! Bookmark not 3.1.1. Khái niệm, mục tiêu, yêu cầu... Error! Bookmark not 3.1.2. Cấu trúc phân lớp... Error! Bookmark not
3.1.3. Giải phảp Surpass của Siemens... Error! Bookmark not 3.2. Giới thiệu mạng IP core sử dụng công nghệ MPLSError! Bookmark not 3.2.1. Giới thiệu chung... Error! Bookmark not 3.2.2. Cấu hình mạng IP core.... Error! Bookmark not 3.3. Kết luận...... Error! Bookmark not KẾT LUẬN... Error! Bookmark not TÀI LIỆU THAM KHẢO... 11 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tên tiếng Anh 1 ATM Asynchronous Transfer Mode 2 CBWFQ Class-Based Weighted Fair Queuing 3 CAR Committed Access Rate 4 CDR Committed Data Rate 5 CoS Class of Service 6 CSPF Constrained Shortest Path First 7 DiffServ Diffirentiated Service 8 DSCP Diffirentiated Service Code Point 9 DSL Digital Subcriber Line 10 DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing 11 ERO Explicit Route Object 12 ECN Explicit Congestion Notification 13 EXP Experimental 14 FEC Forwarding Equivalence Class
STT Từ viết tắt Tên tiếng Anh 15 FIFO First In First Out 16 FRR Fast Reroute 17 GMPLS Generalized MultiProtocol Label Switching 18 IGP Interior Gateway Protocol 19 IN Intelligent Network 20 IntServ Intergrated Service 21 IP Internet Protocol 22 ISDN Integrated Service Digital Network 23 IS-IS Integrated System Integrated System 24 ISP Internet Service Provider 25 ITU International Telecommunication Union 26 LDP Label Distribution Protocol 27 LER Label Edge Router 28 LFIB Label Forwarding Information Base 29 LLQ Low Latency Queuing 30 LSP Label Switched Path 31 LSR Label Switching Router 32 MPLS MultiProtocol Label Switching 33 MP Merge Point 34 MDRR Modified Deficit Round Robin 35 NGN Next Generation Network 36 NHop Next-hop router 37 NNHop Next-next-hop router 38 OSPF Open Shortest Path First
STT Từ viết tắt Tên tiếng Anh 39 P Provider Router 40 PBR Policy Based Routing 41 PE Provider Edge Router 42 PHB Per Hop Behavior 43 PID Protocol identifier 44 PLR Point of Local Repair 45 PQ Priority Queuing 46 PSTN Public Switching Telecom Network 47 PVC Permanent Virtual Circuit 48 QoS Quality of Service 49 RED Random Early Detection 50 RIP Routing Information Protocol 51 RRO ROUTE_RECORD Object 52 RSVP Resource Reservation Protocol 53 RSVP-TE Resource Reservation Protocol with Traffic Engineering extensions 54 SLA Service Level Aggreement 55 TC Traffic Class 56 TCA Traffic Conditioning Agreement 57 TCP Transport Control Protocol 58 TDM Time Division Multiplexing 59 TE Traffic Engineering 60 TED Traffic Engineering Database 61 ToS Type of Service 62 TTL Time-to-Live
STT Từ viết tắt Tên tiếng Anh 63 VPI Virtual Path Identify 64 VCI Virtual Circuit Identify 65 VoIP Voice over Internet Protocol 66 WDM Wavelength Division Multiplexing 67 WFQ Weighted Fair Queuing 68 WRED Weighted Random Early Detection 69 WRR Weighted Round Robin DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các loại LSR trong mạng MPLS. 17 Bảng 2.1: Ánh xạ từ DSCP Bits tới IP Precedence Bits. 41 Bảng 2.2: Các luật trong chế độ Uniform 45 Bảng 2.3: Các luật của chế độ Short-Pipe...46 Bảng 2.4: Các luật của chế độ Pipe..47 Bảng 3.1. Các thiết bị hiện tại đang dùng trong mạng IP core 77
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Ví dụ về kiến trúc MPLS...12 Hình 1.2: Tôpô mạng MPLS....13 Hình 1.3: Cấu trúc mào đầu (header) MPLS....13 Hình 1.4: Nhóm chuyển tiếp tƣơng đƣơng.......14 Hình 1.5: Ngăn xếp nhãn...15 Hình 1.6: Kiến trúc Edge LSR.....16 Hình 1.7: Kiến trúc LSR...17 Hình 1.8: Mô tả các chức năng của LSR..18 Hình 1.9: Các thông tin về LIB, FIB, LFIB....19 Hình 1.10: Vị trí của nhãn trong khung lớp 2..20 Hình 1.11: Chuyển mạch nhãn MPSL (Frame mode).20 Hình 1.12: Thiết lập kênh ảo điều khiển MPLS...23 Hình 1.13: Vị trí của nhãn trong khung lớp 2..24 Hình 1.14: Chuyển tiếp gói tin qua miền ATM-LSR.....26 Hình 1.15: Các bản tin PATH truyền từ bộ gửi tới bộ nhận và các bản tin RESV truyền theo hƣớng ngƣợc lại....31 Hình 1.16: Nhãn phân phối trong bảng tin RESV 33 Hình 2.1: Các thành phần của kiến trúc QoS...37 Hình 2.2: Cấu trúc trƣờng ToS trong gói tin IPv4....38 Hình 2.3: Loại bỏ gói tin quá giới hạn cho phép..39 Hình 2.4: Thao tác gán nhãn vào gói tin IP..43 Hình 2.5: Thao tác nhãn giữa các gói tin mpls.43 Hình 2.6: Thao tác gỡ nhãn của gói tin mpls....44 Hình 2.7: Sự độc lập giữa Ip precedence và Exp.44 Hình 2.8: Chọn PHB cho gói tin ra..45 Hình 2.9: Mô tả Exp trong chế độ Uniform.46 Hình 2.10: Mô tả Exp trong chế độ Short-Pipe 47 Hình 2.11: Mô tả Exp trong chế độ Pipe.. 48 Hình 2.12: CBWFQ/LLQ.....52 Hình 2.13: Mô tả hoạt động của RED..54 Hình 2.14: Phân loại xử lý lƣu lƣợng trong WRED.....55 Hình 2.15: Cơ chế làm việc của WRED...55
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Advanced MPLS, Juniper Press [2]. Cisco System (2003), CCIP Quality of Service, Cisco Press. [3]. Cisco System (2003), Traffic Engineering with MPLS, Cisco Press. [4]. Clare Gough (2001), CCNP Self-Study CCNP BSCI Exam Certification Guide, Cisco Press. [5]. Emilia Dobranowska (August 2003), Traffic Engineering with MPLS in Core Networks, Technical University of Lodz. [6]. Juniper Networks Certified Internet Specialist JNCIS, Published by Joseph M. Soricelli [7]. Siemens (2003), SURPASS Solutions and Product Introduction, Siemens AG.[8]. Siemens (2002), SURPASS hiq 9200 Softswitch, Siemens AG. [9]. Siemens (2003), SURPASS hie 9200 IPpackage CAM, Siemens AG. [10]. Tiêu chuẩn RFC 2205 Resource ReSerVation Protocol Version 1 Functional Specification của IETF. [11]. Tiêu chuẩn RFC 2474 Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers của IETF. [12]. Tiêu chuẩn RFC 2598 Integrated Services in the Internet Architecture của IETF.