TRƯỜNG …………………. KHOA………………………. [\[\ BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài: Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 1 Trường ĐH Công Nghệ MỞ ĐẦU Xu hướng hội tụ các công nghệ mạng viễn thông và công nghệ thông tin tác động nhiều đến sự phát triển của mạng viễn thông, đòi hỏi mạng viễn thông phải có cấu trúc mở, linh hoạt, cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau cho người sử dụng cũng như nâng cao hiệu quả khai thác. Internet đã phát triển rất nhanh và trở nên rất phổ biến trong thời gian qua. Hiện nay nó đã trở thành phương tiện thông tin rất hiệu quả và tiện lợi phục vụ cho mục đích giáo dục, thương mại, giải trí, thông tin giữa các cộng đồng Khi mạng Internet ngày càng phát triển nhu cầu về lưu lượng mạng cũng như chất lượng dịch vụ, tính bảo mật, độ tin cậy ngày càng cao. Để đáp ứng được đòi hỏi này các nhà cung cấp dịch vụ Internet cần phải quan tâm đến 3 vấn đề kĩ thuật sau: đó là kiến trục mạng, khả năng mở rộng mạng và kĩ thuật điều khiển lưu lượng. Chuyển mạch nhãn đa giao thức (Multi Protocol Label Switching-MPLS) là công nghệ xuất phát từ ý tưởng hợp nhất tốc độ chuyển mạch của ATM và tính năng kiểm soát của mạng dựa trên IP. MPLS cung cấp một nền tảng công nghệ mới cho quá trình tạo các mạng đa người dùng, đa dịch vụ với hiệu năng được cải tiến và đáp ứng được yêu cầu về chất lượng dịch vụ. MPLS là một trong những công nghệ nền tảng của mạng viễn thông thế hệ sau, nó cung cấp những ứng dụng quan trọng trong xử lý chuyển tiếp gói bằng cách đơn giản hóa quá trình xử lý đồng thời tích hợp với khả năng quản lý lưu lượng tạo ra môi trường đáp ứng cho yêu cầu của người sử dụng. Khi MPLS, với những ưu điểm của nó sẽ là một trong những giải pháp cho mạng đường trục thế hệ mới, hiện nay xu thế phát triển của MPLS là mọi lưu lượng trên MPLS (Any Traffic Over MPLS - ATOM) có khả năng đáp ứng bất kì loại dịch vụ nào : thoại, video. Fax, data…Chính vì vậy đề tài vận hành và bảo dưỡng mạng MPLS làm đề tài khóa luận tốt nghiệp cung cấp một một nền tảng mạng ổn định, có thể khai thác tối đa các lợi điểm của MPLS, nâng cao chất lượng dịch vụ. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 2 Trường ĐH Công Nghệ LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Th.S Nguyễn Quốc Tuấn – Phó chủ nhiệm khoa Điện tử viễn thông kiêm Chủ nhiệm bộ môn Hệ thống viễn thông, khoa Điện tử viễn thông – Trường ĐH Công nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội, người thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em thực hiện bài khóa luận này. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong trường ĐH Công nghệ, đến tất cả những người thân trong gia đình và toàn thể bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong quá trình thực hiện bài khóa luận. Cuối cùng em xin gửi lời chúc tới thầy Nguyễn Quốc Tuấn, các thầy cô giáo trong khoa Điện tử viễn thông nói riêng và tòan thể các thầy cô trong trường luôn luôn mạnh khỏe, công tác tốt. Hà nội, ngày 28/05/2008 Sinh viên Nhâm Đức Long Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 3 Trường ĐH Công Nghệ MỤC LỤC Lời mở đầu 1 Lời cảm ơn 2 Các thuật ngữ viết tắt 7 Chương 1: Cơ sở hình thành của công nghệ MPLS 9 1.1 Xu hướng hội tụ của mạng viễn thông 9 1.2 Thực trạng của mạng IP truyền thống 10 1.3 Công nghệ ATM-mô hình hướng kết nối 11 1.4 Sự hình thành công nghệ MPLS 12 Chương 2: Tổng quan về công nghệ MPLS 14 2.1 Tổng quan 14 2.1.1 Tính thông minh phân tán 14 2.1.2 MPLS và mô hình OSI 14 2.2 Các khái niệm cơ bản trong MPLS 15 2.2.1 Miền MPLS (MPLS domain) 15 2.2.2 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) 15 2.2.3 Nhãn và stack nhãn 16 2.2.4 Hoán đổi nhãn (Label Swapping) 16 2.2.5 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) 17 2.3 Mã hóa nhãn và các chế độ đóng gói nhãn MPLS 17 2.3.1 Mã hóa stack nhãn 17 2.3.2 Chế độ Frame 18 2.3.3 Chế độ Cell 19 2.4 Cấu trúc chức năng của MPLS 20 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 4 Trường ĐH Công Nghệ 2.4.1 Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR) 20 2.4.2 Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu) 21 2.4.3 Mặt phẳng điều khiển 23 2.5 Hoạt động chuyển tiếp MPLS 24 2.5.1 Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp 24 2.5.2 Gỡ nhãn ở hop áp cuối PHP (Penultimate Hop Popping) 25 2.6 Ưu điểm và ứng dụng của MPLS 25 2.6.1 Đơn giản hóa chức năng chuyển tiếp 25 2.6.2 Kỹ thuật lưu lượng 25 2.6.3 Định tuyến QoS từ nguồn 25 2.6.4 Mạng riêng ảo VPN 26 2.6.5 Chuyển tiếp có phân cấp (Hierachical Forwarding) 26 2.6.6 Khả năng mở rộng (Scalability) 26 Chương 3: Định tuyến và báo hiệu trong MPLS 27 3.1 Định tuyến trong MPLS 27 3.1.1 Định tuyến ràng buộc (Constrain based Routing) 27 3.1.2 Định tuyến tường minh (Explicit Routing) 28 3.2 Các chế độ báo hiệu trong MPLS 28 3.2.1 Chế độ phân phối nhãn 28 3.2.2 Chế độ duy trì nhãn 29 3.2.3 Chế độ điều khiển LSP 30 3.2.4 Các giao thức phân phối nhãn MPLS 31 3.3 Giao thức LDP (Label Distribution Protocol) 32 3.3.1 Hoạt động của LDP 32 3.3.2 Cấu trúc thông điệp LDP 34 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 5 Trường ĐH Công Nghệ 3.3.3 Các bản tin LDP 35 3.3.4 LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu 36 3.4 Giao thức CR-LDP (Constrain based Routing LDP) 37 3.4.1 Mở rộng cho định tuyến ràng buộc 38 3.4.2 Thiết lập một CR- LSP (Constrain based routing LSP) 38 3.4.3 Tiến trình dự trữ tài nguyên 39 3.5 Giao thức RSVP-TE (RSVP Traffic Engineering) 40 3.5.1 Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP 40 3.5.2 Các bản tin Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE 41 3.5.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuận tự theo yêu cầu 42 3.5.4 Giảm lượng overhead làm tươi RSVP 43 3.6 Giao thức BGP 44 3.6.1 BGPv4 và mở rộng cho MPLS 44 3.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ. 45 Chương 4: Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 47 4.1 Giới thiệu 47 4.2 Các yêu cầu của OAM MPLS 47 4.2.1 Phát hiện và chẩn đóan các lỗi của mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điểu khiển. 48 4.2.2 Phát hiện lỗi trong một đường chuyển mạch nhãn (LSP) 48 4.2.3 Các gói OAM di chuyển trên cùng một tuyến như là lưu lượng dữ liệu MPLS 49 4.2.4 Mô tả đặc điểm của tuyến. 49 4.2.5 Đo đạc các SLA 50 4.2.6 Sự ảnh hưởng lẫn nhau của OAM 50 4.2.7 Các MIB 50 4.2.8 Việc tính toán. 51 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 6 Trường ĐH Công Nghệ 4.3 Vận hành và bảo dưỡng trên MPLS 51 4.3.1 LSP connectivity 51 4.3.1.1 Connectivity Verification (CV) 53 4.3.1.2 Chỉ thị lỗi chuyển tiếp gói tin (FDI) 54 4.3.1.3 Chỉ thị lỗi ngược (BDI) 55 4.3.2 Defect type codepoint 57 4.3.3 Tùy chọn cảnh báo router và nhãn cảnh báo router 61 4.3.3.1 Tùy chọn cảnh báo router 61 4.3.3.2 Nhãn cảnh báo router 62 4.3.4 Ping LSP MPLS 64 4.3.4.1 Các chi tiết Ping LSP 64 4.3.4.2 Điều hành Ping MPLS 69 4.3.4.3 Ping MPLS trong IOS Cisco. 70 4.3.5 Traceroute LSP MPLS 71 4.3.6 VCCV 72 4.3.7 IP Service Level Agreement 74 VRF – aware IP SLA 75 4.3.8 Netflow Accounting 76 4.3.9 SNMP/MIBs 78 4.3.9.1 Context – Based Access for SNMP over MPLS VPN 81 4.3.9.2 Các MIB VPN MPLS. 82 4.3.10 Syslog 82 * Ánh xạ thông điệp OAM (OAM Message Mapping) 83 4.3.11 Chuyển mạch bảo vệ (protection switching) 85 4.3.12 Định tuyến lại nhanh (Fast rerouting) 87 4.3.13 MPLS và kĩ thuật lưu lượng 88 Kết luận 91 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 7 Trường ĐH Công Nghệ CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AS Automonuos System – Hệ tự trị ATM Asynchronous Transfer Mode – Chế độ truyền dẫn bất đồng bộ BGP Border Gateway Protocol – Giao thức cổng biên CAC Connection Admission Cotrol – Chức năng điều khiển chấp nhận kết nối CBR Constraint Based Routing – Định tuyến ràng buộc CR-LDP Constraint Routing Label Distribution Protocol – Định tuyến ràng buộc với giao thức phân phối nhãn. CoS Class of Service – Lớp dịch vụ CSPF Constraint Shortest Path First – Định tuyến ràng buộc với đường ngắn nhất. EGP Exterior Gateway Protocol – Giao thức cổng ngoài Egress LSR Egress Label Switching Router – Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn lối vào ER Explicit Routing – Định tuyến tường minh FEC Forwarding Equivalence Class – Lớp chuyển tiếp tương đương. FR Frame Relay – Một giao thức truyền tin FTN FEC to NHLFE IETF Internet Engineering Task Force – Nhóm làm việc về các cơ cấu trên Internet IGP Interior Gateway Protocol – Giao thức cổng nội Igress LSR Igress Label Switching Router – Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn lối ra ILM Incoming Label Map – Bảng ánh xạ nhãn đến. IP Internet Protocol – Giao thức Internet ISP Internet Service Provider – Nhà cung cấp dịch vụ Internet LDP Label Distribution Protocol – Giao thức phân phối nhãn. LER Label Edge Router – Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn biên LFIB Label Forwarding Information Base – Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LSP Label Switching Path – Đường chuyển mạch nhãn LSR Label Switching Router – Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn NHLFE Next Hop Label Forwarding Switching Entry – Entry chuyển tiếp nhãn Hop tiếp theo. MPLS Multi Protocol Label Switching – Chuyển mạch nhãn đa giao thức. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 8 Trường ĐH Công Nghệ OSPF Open Shortest Path First – giao thức mở định tuyến theo đường ngắn nhất PHB Per Hop Behavior - Ứng xử theo từng chặng. PHP Penuntimate Hop Popping – Gỡ nhãn ở hop áp chót QoS Quality of Service – Chất lượng dịch vụ RIP Routing Information Protocol – Giao thức thông tin định tuyến RSPV Rersource Rersevation Protocol – Giao thức yêu cầu đặt trước các tài nguyên SE Shared Explicit – Chia sẻ tường minh TE Traffic Engineering – Kĩ thuật lưu lượng ToS Type of Service – Kiểu của dịch vụ TTL Time To Live – Thời gian sống của gói tin UDP User Datagram Protocol – Giao thức dữ liệu người dùng VC Virtual Circuit – Mạch ảo VCI Virtual Circuit Identifier – Nhận dạng kênh ảo VP Virtual Path – Tuyến ảo VPI Virtual Path Identifier – Nhận dạng tuyến ảo VPN Virtual Private Network – Mạng riêng ảo Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 9 Trường ĐH Công Nghệ Chương 1 CÔNG NGHỆ MPLS Mô hình TCP/IP là nền tảng của mạng truyền thông Internet ngày nay,. Với TCP/IP cho phép hoạt động thông tin diễn ra trong bất kì một mạng nào trong liên mạng phù hợp tốt như trong hoạt động truyền tin cả ở WAN và LAN. Mô hình TCP/IP hướng đến tối đa độ linh hoạt tại lớp ứng dụng cho người phát triển phần mềm, với mô hình này sẽ không cần quan tâm đến ứng dụngnào yêu cầu dịch vụ mạng và không quan tâm đến giao thức vận chuyển nào đang được dùng, chỉ có một giao thức mạng là IP. TCP/IP sử dụng kĩ thuật chuyển tiếp gói IP cho phép phục vụ như một giao thức đa năng cho phép bất kì máy tính nào ở bất cứ đâu truyền dữ liệu vào bất cứ thời điểm nào. 1.1 Xu hướng hội tụ của mạng viễn thông Trong mạng điện thoại, các điện thoại thông thường chỉ được sử dụng để kết nối với một phía đối diện tương ứng nhằm thiết lập một cuộc gọi. Trong truyền số liệu, các đường dây chuyên dụng dùng cho một lượng hạn chế các thuê bao cũng được sử dụng. Ngoài ra các mạng lưới điện tín hiện nay cũng đang hoạt động như các mạng độc lập với các hệ thống thông tin khác. Mạt khác tầm quan trọng của việc đảm bảo các phương tiện thích hợp để trao đổi thông tin ngày càng tăng khi xã hội hiện đại ngày càng tiến gần đến thời đại thông tin. Để đương đầu với những thay đổi này các hệ thống chuyển mạch điện tử đang được tích hợp với những đặc điểm mới đang đươc phát triển. Thêm nữa việc nghiên cứu các dịch vụ mới hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu của người sử dụng cũng đang được tiến hành. Gần đây các cố gắng nhằm kết hợp các hình thức khác nhau của các hệ thống thông tin đang được thực thi nhằm tạo được hiệu quả cao khác nhau của các hệ thống thông tin đang được thực thi nhằm tạo được hiệu quả cao hơn, chi phí thấp hơn. Nói chung mục tiêu cơ bản của truyền thông có thể coi như là quá trình gửi và nhận các thông tin cần thiết qua các lọai phương tiện truyền thông khác nhau. Đồng thời sự giao tiếp máy – máy được sử dụng để xử lý các số liệu cũng như điều khiển các tín hiệu. [...]... khả năng mở rộng của MPLS Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 26 Trường ĐH Công Nghệ Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Chương 3: ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU TRONG MPLS 3.1 ĐỊNH TUYẾN TRONG MPLS MPLS hỗ trợ cả hai kĩ thuật định tuyến: định tuyến từng chặng hop by hop và định tuyến ràng buộc (constrain based routing) Định tuyến từng chặng cho phép mỗi nút nhận dạng các FEC và chọn hop kế cho mỗi FEC... trường nào phù hợp trong header của frame có thể mang nhãn Vì vậy stack nhãn sẽ được chứa trong header chêm (shim header) Shim header được chêm vào giữa header lớp liên kết và header lớp mạng, như trong hình 11 Đỉnh stack nằm liền sau header lớp 2 và đáy stack nằm liền trước header lớp mạng Hình 2.5 : Shim header được chêm vào giữa header lớp 2 và lớp 3 Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 18 Trường ĐH... : Tại sao MPLS cần giao thức báo hiệu, trong khi router IP cổ điển chỉ cần định tuyến IP Một lý do quan trọng phải dùng giao thức báo hiệu MPLS kêt hợp với một giao thức định tuyến xuất phát từ sự cần thiết phải thực hiện định tuyến ràng buộc của đường chuyển mạch nhãn MPLS Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 23 Trường ĐH Công Nghệ Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA 2.5 CHUYỂN TIẾP MPLS 2.5.1... gắn nhãn và chuyển tiếp theo một đường dẫn LSP (Label Switched Path) Các router trên đường dẫn chỉ căn cứ vào nội dung của nhãn để thực hiện quyết định chuyển tiếp gói tin mà không cần phải kiểm tra IP Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 14 Trường ĐH Công Nghệ Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA 2.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS 2.2.1 Miền MPLS (MPLS domain) Chuẩn RFC3031 mô tả miền MPLS là “một... được chuyển thành gói có nhãn FTN, ILM và NHLFE Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 21 Trường ĐH Công Nghệ Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Hình 2.9 : NHLFE Như vậy khi một gói không nhãn thuộc một FEC đi vào miền MPLS, ingress-LER sẽ sử dụng một entry LFIB loại FTN để chuyển gói không nhãn thành gói có nhãn Sau đó tại các transit-LSR sử dụng một entry LFIB loại ILM để hoán đổi nhãn vào bằng nhãn... trị thực sự của nhãn đỉnh được đặt trong trường VPI/VCI, hoặc đặt trong Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 19 Trường ĐH Công Nghệ Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA trường VCI nếu 2 ATM-LSR kết nối nhau qua một đường ảo ATM (VP) Entry đỉnh stack nhãn phải chứa giá trị 0 (coi như entry giữ chỗ) và được bỏ qua khi nhận Lý do các nhãn phải chứa ở cả trong AAL5 PDU và header ATM là để mở rộng độ sâu... tuyến ràng buộc có 2 kiểu online và offline Kiểu online cho phép các router tính đường cho các LSP bất kì lúc nào Trong kiểu offline, một server tính đường Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 27 Trường ĐH Công Nghệ Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA cho các LSP theo định kì (chu kì có thể đựoc chọn bởi nhà quản trị, thừờng là vài giờ hoặc vài ngày) Các LSP được báo hiệu thiết lập theo các đường... chỉ định Trường hợp nút MPLS duy trì một LFIB riêng cho mỗi giao diện nõ sẽ dùng LFIB của giao diện mà gói đến để tra cứu chuyển tiếp gói tin Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 22 Trường ĐH Công Nghệ Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Hình 2.10 : Qúa trình chuyển tiếp một gói đên next hop Nút MPLS có thể lấy định vị được các thông tin chuyển tiếp cần thiết trong LFIB chỉ trong một lần truy xuất... này tới một entry chuyển tiếp nhãn NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry) Sử dụng thông tin trong NHLFE, LSR xác định ra nơi để chuyển tiếp gói tin và thực hiện một tác vụ trên stack nhãn Rồi nó mã hóa stack nhãn mới vào gói và chuyển gói đi Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 16 Trường ĐH Công Nghệ Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Chuyển tiếp gói chưa có nhãn cũng tương tự nhưng xảy ra ở ingress-LER... các thông tin này để xây dựng cơ sở thông tin chuyển tiếp FIB (Fơrwarding Information Base) trong mặt phẳng chuyển tiếp Hình 2.8 : Cấu trúc của LER và transit LSR Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 20 Trường ĐH Công Nghệ Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Mặt phẳng điều khiển còn có chức năng báo hiệu MPLS dùng để giao tiếp với các LSR khác bằng một giao thức phân phối nhãn Kết quả là một cơ . KHOA………………………. [[ BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài: Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 1 Trường ĐH Công. 4.2.8 Việc tính toán. 51 Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 6 Trường ĐH Công Nghệ 4.3 Vận hành và bảo dưỡng trên MPLS 51 4.3.1 LSP connectivity. tra IP. Khóa luận tốt nghiệp Nhâm Đức Long – K49ĐA Vận hành và bảo dưỡng trong MPLS 15 Trường ĐH Công Nghệ 2.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG MPLS 2.2.1 Miền MPLS (MPLS domain) Chuẩn