Đang tải... (xem toàn văn)
Trong những năm qua, nghành công nghệ viễn thông đã áp dụng công nghệ chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP và ATM để đáp ứng nhu cầu phát triển của mạng lưới trong giai đoạn tiếp theo. Một trong những công nghệ được áp dụng là công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS.
Khoa Công nghệ thông tin đồ án tốt nghiệp LI CM N Em chõn thnh gi li cm n sõu sc ti cỏc thy cụ giỏo trong trng i hc Phng ụng ó dy d v cung cp cho em nhng kin thc c bn cng nh chuyờn mụn trong sut nm hc tp tai trng, to iu kin cho em hon thnh tt ỏn ny. Em xin chõn thnh cm n PGS. TS Phan Hu Huõn ngi ó tn tỡnh ch bo, hng dn v cung cp ti liu cn thit cho em trong sut thi gian lm khúa lun, giỳp em hon thnh khúa lun v cú tm nhỡn tng quỏt khi tỡm hiu thc hin ti. Ngoi ra em cng cm n gia ỡnh cựng vi cỏc bn 506102+103 ó ng viờn giỳp em v mt tinh thn em hon thnh khúa lun. Trong thi gian ngn thc hin khúa lun. Mc dự rt c gng nhng khụng th trỏnh khi nhng thiu sút, em rt mong nhn c li gúp ý v ch dn thờm ca thy cụ hon thin cỏc k nng ca em. SINH VIấN Tng Nh Lõn 1 Khoa C«ng nghÖ th«ng tin ®å ¸n tèt nghiÖp MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN 1 MỤC LỤC 2 THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 4 DANH MỤC HÌNH VẼ .7 LỜI MỞ ĐẦU 8 Chương 1 9 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN MPLS 9 1.1 Giới thiệu: .9 1.2 Sơ lược về sự ra đời của công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS 9 1.3 Một số khái niệm cơ bản trong công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS 13 1.4 Các thành phần trong chuyển mạch nhãn MPLS .19 1.4.1 Thành phần điều khiển 19 1.4.2 Các thao tác nhãn 22 1.4 Nguyên tắc hoạt động của MPLS 26 1.5 Tóm tắt chương: 28 Chương 2: 30 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VPN .30 2.1 Giới thiệu: .30 2.2 Khái niệm về VPN .30 2.3 Chức năng và lợi ích của VPN 32 2.3.1 Chức năng của mạng riêng ảo .32 2.3.2 Tiện ích chính của mạng riêng ảo .32 2.3.3 Nhược điểm và nhưng giải pháp khắc phục 33 2.4 Mô hình VPN .34 2.4.1 Mô hình VPN chồng lấn 34 2.4.2 Mô hình VPN ngang cấp .37 2.5 Phân loại VPN 40 2.5.1 VPN truy nhập từ xa .40 2.5.2 VPN cục bộ .43 2 Khoa C«ng nghÖ th«ng tin ®å ¸n tèt nghiÖp 2.4.3 VPN mở rộng 45 2.6 Tóm tắt chương: 47 Chương 3 48 MẠNG RIÊNG ẢO VPN TRONG MPLS 48 3.1 Giới thiệu: 48 3.2 Các thành phần của MPLS-VPN .48 3.2.1 Mô hình hệ thống cung cấp dịch vụ MPLS-VPN .48 3.2.2 Mô hình bộ định tuyến biên nhà cung cấp dịch vụ .49 3.2.3 Mô hình bảng định tuyến và chuyển tiếp ảo .50 3.3 Các mô hình MPLS-VPN 51 3.3.1 Mô hình mạng riêng ảo tầng 2 (L2VPN) 51 3.3.2 Mô hình mạng riêng ảo lớp ba (L3VPN) .53 3.4 Hoạt động của MPLS-VPN .54 3.4.1 Truyền tải gói tin định tuyến 54 3.4.2 Địa chỉ VPN-IP trong mạng riêng ảo 55 3.4.3 Hoạt động gói tin MPLS - VPN qua các PE và CE .57 3.4.4 Hoạt động gói tin VPN dọc mạng đườngtrục MPLS: 60 3.4.5 Truyền nhãn trên mạng riêng ảo VPN 62 3.4.6 Các phương pháp để Router PE giao tiếp với nhau thông qua Router CE .63 3.5.1 Hệ thống tự trị MPLS-VPN .65 3.5.2 Nhà cung cấp dịch vụ hạ tầng .66 3.6 Vấn đề bảo mật trong mạng MPLS-VPN .68 3.7 Tóm tắt chương: 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO .72 3 Khoa C«ng nghÖ th«ng tin ®å ¸n tèt nghiÖp THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT ADSL Asynchronous Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng ATM Asynchronous Transfer Mode Ph ng thc truyn dn không ng b BGP Border Gateway Protocol GT định tuyến cổng mạng vùng biên CE Customer Edge Thiết bị định tuyến biên khách hàng CIR Committed Information Rate Tốc độ thông tin ràng buộc CL Connectionless Operation Hoạt động không kết nối COS Class of Service Lớp dịch vụ CR Cell Router Bộ định tuyến tế bào CSC Carrier supporting Carrier Carrier hỗ trợ Carrier CSPF Constrained Shortest Path First GT định tuyến tìm đường ngắn nhất DLCI Data Link Connection Identifier Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ liệu DoS Denial of Service Từ chối dịch vụ DS Differentiated Services Các dịch vụ được phân biệt EGP Edge Gateway Protocol Giao thúc định tuyến cổng biên FEC Forwarding Equivalence Class Nhóm chuyển tiếp tương đương FIB Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp FR Frame Relay Chuyển tiếp khung FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file GRE Generic Route Encapsulation Gói định tuyến chung GW Gateway Cổng IANA Internet Assigned Number Authority Thẩm quyền số được gán cho Internet IETF Internet Engineering Task Force Tổ chức tiêu chuẩn KT Internet 4 Khoa Công nghệ thông tin đồ án tốt nghiệp IGP Interior Gateway Protocol Giao thc nh tuyn cng trong IP Internet Protocol Giao thc nh tuyn Internet IP Sec IP Security Bo mt IP ISP Internet Service Provider Nh cung cp dch v Internet IVR Interative Voice Response ỏp ng thoi tng tỏc LAN Local Area Network Mng cc b LCP Link Control Protocol Giao thc iu khin ng truyn LDP Label Distribution Protocol Giao thc phõn phi nhón LFIB Label Forwarding Information Base C s thụng tin chuyn mch nhón LIB Label Information Base C s thụng tin nhón LSP Label Switched Path Tuyn chuyn mch nhón LSR Label Switching Router B nh tuyn chuyn mch nhón MIR Minimum Information Rate Tc thụng tin nh nht MPLS MultiProtocol Label Switching Chuyn mch nhón a giao thc MPPE Microsoft Point to Point Encryption Phng thc mó hoỏ im ti im MS Media Server Mỏy ch a phng tin NHLFE Next-hop Label Forwarding Entry Li vo chuyn tip nhón n hop tip theo NDIS Network Driver Interface Specification c t giao din thit b mng NSA Network Access server Mỏy ch truy nhp mng OSPF Open Shortest Path First GT nh tuyn m ng ngn nht u tiờn P Provider Router B nh tuyn nh cung cp PE Provider Edge Thit b nh tuyn biờn phớa nh cung cp 5 Khoa C«ng nghÖ th«ng tin ®å ¸n tèt nghiÖp POP Point of Presence Điểm kết nối PPTP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm PSTN Public Switched Telephone Network Mạng thoại chuyển mạch công cộng PVC Permanent Virtual Circuit Mạch ảo cố định RAS Remote Access Rerver Dịch vụ truy nhập từ xa RD Route Distinguisher Phân biệt tuyến RFC Request for Comment Các tiêu chuẩn của IETF RIB Routing Information Base Cơ sở thông tin định tuyến RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên RTP Real Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực SIP Session Inititation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SVC Switched Virtual Circuit Kênh ảo có chuyển mạch TCP Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDP Tag Distribution Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TTL Time to Live Trường Thời gian sống VC Virtual Circui Mạch ảo VCI Virtual Circuit Identifier Trường nhận dạng kênh ảo VPI Virtual Path Identifier Trường nhận dạng đường ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng 6 Khoa C«ng nghÖ th«ng tin ®å ¸n tèt nghiÖp DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Mô hình mạng MPLS .14 Hình 1.2: Mô hình lớp MPLS trong OSI .15 Hình 1.3: Khuôn dạng cấu trúc nhãn .16 Hình 1.4: Kiến trúc chuyển lớp FEC .18 Hình 1.5: Kiến trúc node trong chuyển mạch nhãn 18 Hình 1.6: Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn 20 Hình 1.7: Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn .21 Hình 1.8: Liên kết nhãn downstream và upstream .21 Hình 1.9: Các ánh xạ hỗ trợ vận chuyển gói tin 24 Hình 1.10: Điều khiển độc lập .25 Hình 1.11: Điều khiển theo yêu cầu 25 Hình 1.12: Chế độ hoạt động khung của MPLS 27 Hình 1.13: Vị trí của nhãn MPLS trong khung lớp 2 .28 Hình 2.1: Mô hình VPN chồng lấn .36 Hình 2.2: Mô hình VPN ngang cấp .37 Hình 2.3: Mô hình VPN ngang cấp dùng Router chung .38 Hình 2.4: Cấu hình VPN truy nhập từ xa 41 Hình 2.5: Mô hình VPN truy nhập từ xa .42 Hình 2.6: kiến trúc VPN cục bộ 43 Hình 2.7: Cấu hình cục bộ trên cơ sở VPN 44 Hình 2.8: Mô hình VPN mở rộng .45 Hình 2.9: Một ví dụ về VPN mở rộng truyền thống 46 Hình 2.10: Thiết lập VPN mở rộng .46 Hình 3.1: Hệ thống cung cấp dịch vụ MPLS-VPN và các thành phần 49 Hình 3.2: Mô hình Bộ định tuyến PE và sơ đồ kết nối các site người dùng 50 Hình 3.5: Mô hình mạng MPLS L2VPN 52 Hình 3.6: Mô hình mạng riêng ảo tầng 3 (L3VPN) .53 Hình 3.3: Sử dụng nhãn để chuyển tiếp gói tin VPN .59 Hình 3.4: Mô hình sử dụng ngăn xếp nhãn để chuyển tiếp gói tin VPN 59 7 Khoa Công nghệ thông tin đồ án tốt nghiệp LI M U Trong nhng nm qua, nghnh cụng ngh vin thụng ó ỏp dng cụng ngh chuyn mch cú th phi hp u im ca IP v ATM ỏp ng nhu cu phỏt trin ca mng li trong giai on tip theo. Mt trong nhng cụng ngh c ỏp dng l cụng ngh chuyn mch nhón MPLS. Cụng ngh MPLS l kt qu ca vic kt hp cụng ngh chuyn mch IP s dng c ch hoỏn i nhón ca ATM tng tc truyn gúi tin m khụng cn thay i cỏc giao thc nh tuyn ca IP. MPLS tỏch chc nng ca IP thnh 2 phn riờng bit chc nng chuyn gúi tin v chc nng iu khin. Bờn cnh ú MPLS cng h tr vic qun lý d dng hn. MPLS ó c lu chn n gin húa v tớch hp trong mng lừi. Nú cho phộp cỏc nh khai thỏc gim chi phớ, n gin húa vic qun lý lu lng v h tr cỏc dch v Internet. Quan trng hn c, nú l bc tin trong vic hng ti mt mng th h mi tớch hp tt c cỏc dch v thoi, d liu Mng riờng o VPN l mt trong nhng ng dng rt quan trng trong mng MPLS. Cỏc cụng ty, doanh nghip c bit cỏc cụng ty a quc gia cú nhu cu rt ln v loi hỡnh dch v ny. Vi VPN, h hon ton cú th s dng cỏc dch v vin thụng, truyn s liu ni b vi chi phớ thp, an ninh bo m. õy l mt ng dng quan trng ỏp ng cỏc yờu cu ca mng riờng s dng h tng thụng tin quc gia vi nhng yờu cu khỏc nhau v an ton, bo mt v cht lng dch v. Nm bt c nhng vn trờn em ó c thy giỏo Ths.Nguyn c Minh hng dn lm ti v cụng ngh MPLS.Ni dung ỏn ca em bao gm 3 chng : Chng 1 Gii thiu v cụng ngh chuyn mch nhón MPLS Chng 2 Gii thiu v cụng ngh VPN Chng 3 ng dng cụng ngh chuyn mch nhón trong mng riờng o. SINH VIấN Tng Nh Lõn 8 Khoa Công nghệ thông tin đồ án tốt nghiệp Chng 1 GII THIU V CễNG NGH CHUYN MCH NHN MPLS 1.1 Gii thiu: MPLS (Multi-Protocol Label Switching) kt hp c tớnh tc v hiu sut ca cỏc mng chuyn gúi vi c tớnh linh hot cỏc mng chuyn mch nhm cung cp gii phỏp tt nht cho vic tớch hp voice, video v d liu. Ging nh cỏc mng chuyn mch, MPLS thit lp con ng kt ni cui n cui trc khi truyn ti thụng tin, v cỏc con ng ny c chn da vo yờu cu ca ng dng. Mt khỏc, ging nh cỏc mng gúi, cỏc ng dng v ngi dựng cú th chia s chung mt kt ni. Cỏc ng dng MPLS cú th thay i rt rng, t mng phõn phỏt d liu n gin ti cỏc mng nõng cao vi kh nng m bo phõn phỏt d liu cú kốm thụng tin dnh cho con ng ph. Cụng ngh mi MPLS ó xut hin v ha hn nhng nng lc h tr rt ln ca WAN cho cỏc doanh nghip. Cỏc doanh nghip, t chc c cp õy cú th l bt k mt t chc no, tp on kinh t, c quan chớnh ph, hay h thng giỏo dc. Mt phng thc tip cn ỏp ng c cỏc yờu cu trờn c bit n hin nay l cụng ngh chuyn mch nhón MPLS. Cỏc nh cung cp dch v ang trin khai MPLS trờn khp mng ng trc vi s quan tõm c bit bi kh nng vt tri trong cung cp dch v cht lng cao qua mng IP, bi tớnh n gin, hiu qu v quan trng nht l kh nng trin khai VPN. Cụng ngh chuyn mch nhón a giao thc l mt trong nhng cụng ngh tin c mt s hóng ni ting chuyờn v vin thụng u t, nghiờn cu v a ra c nhng tiờu chun quc t. Vi nhng u im ni bt ca MPLS m nú a li cho ngnh vin thụng. MPLS 1.2 S lc v s ra i ca cụng ngh chuyn mch nhón MPLS MPLS l khỏi nim c a ra bi hóng Ipsilon, mt hóng v cụng ngh thụng tin trong trin lóm v cụng ngh thụng tin, vin thụng. Mt thi gian sau ú, Cisco v mt lot cỏc hóng khỏc cng a ra cỏc sn phm ca h s dng 9 Khoa Công nghệ thông tin đồ án tốt nghiệp cụng ngh chuyn mch c t di nhiu tờn khỏc nhau nhng u cựng chung bn cht ú l cụng ngh chuyn mch da trờn nhón. Nm 1994 hóng Toshiba cho a ra thit b thit b nh tuyn chuyn i t bo (CSR) l tng i ATM u tiờn c iu khin bng giao thc IP thay cho bỏo hiu ATM. Tng i IP ca Ipsilon v bn cht l mt ma trn chuyn mch ATM c iu khin bi khi x lý s dng cụng ngh IP. S ra i ca MPLS khi nhu cu v tc phỏt trin rt nhanh ca mng Internet yờu cu phi cú mt giao thc mi m bo cht lng dch v theo yờu cu ng thi phi n gin v tc x lý phi rt cao. Mi cụng ngh cú u im v nhc im nht nh. Cụng ngh ATM c s dng rng rói trờn ton cu trong cỏc mng IP xng sng do tc cao, cht lng dch v QoS, iu khin lung v cỏc c tớnh khỏc ca nú m cỏc mng nh tuyn truyn thng khụng cú, nú cng c phỏt trin h tr cho IP. Trong cỏc trng hp ũi hi thi gian thc cao, IPOA (IP qua ATM) s l s la chn ti u. IPOA truyn thng l mt cụng ngh c ghộp da trờn cụng ngh IP lp 3 v cụng ngh ATM lp 2. Cỏc giao thc ca hai lp l hon ton c lp vi nhau. Chỳng c kt ni vi nhau bng mt lot cỏc giao thc. Cỏch tip cn ny hỡnh thnh t nhiờn v nú c s dng rng rói. õy l vn gii quyt vn khi dung lng mng tng lờn v mt s vn khỏc. Trong phng phỏp ghộp ny chỳng ta cn phi kt ni mng o c nh (PVC) cho tt c cỏc im thit lp vi tt c cỏc kt ni. Duy trỡ hot ng v ngt kt ni gia cỏc im. Khi mng m rng, tiờu s ngy cng ln vi mc quỏ ti. Phng phỏp lai ghộp phõn chia ton b IPOA thnh rt nhiu cỏc Mng con Logic IP (LIS), vi cỏc LIS trong cựng mt mng vt lý. Cỏc Mng con Logic IP c kt ni nh cỏc b nh tuyn trung gian. Cu hỡnh multicast gia cỏc Mng con Logic IP khỏc nhau trờn mt mt v gia cỏc b nh tuyn ny s tr nờn hn ch khi lung lu lng ln i qua. Cu hỡnh nh vy ch ỏp dng cho cỏc mng nh nh mng doanh nghip, mng trng hc v.v Khụng phự hp vi nhu cu cho cỏc mng ln Internet trong tng lai, c hai u khú m rng, v phỏt trin. 10 [...]... Một số khái niệm cơ bản trong công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS Các khái niệm trong MPLS Chuyển mạch nhãn đa giao thức là cơ chế ánh xạ địa chỉ lớp 3 vào nhãn ở lớp 2 và chuyển tiếp gói dữ liệu, thích hợp với cơ chế định tuyến ở tầng mạng Nguyên tắc cơ bản của MPLS là thay đổi các thiết bị lớp 2 trong mạng như các thiết bị chuyển mạch ATM thành các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR LSR có thể được... việc sử dụng các chức năng gán và phân phối nhãn gắn với các dịch vụ định tuyến lớp mạng khác nhau Và việc phân chia nhãn hoàn toàn độc lập với bộ định tuyến trong mạng nhằm tăng tốc độ xử lý gói tin khi truyền trên mạng Một số yếu tố mà chúng ta cần quan tâm đến cộng nghệ chuyển mạch nhãn MPLS Khả năng làm viêc của cộng nghệ chuyển mạch nhãn Tốc độ là một vấn đề quan trọng của chuyển mạch nhãn và... thực hiện trong bảng định tuyến truyền thống Kết quả là các hoạt động này hiệu quả hơn và vì vậy lưu lượng người sử dụng trong gói tin được gửi qua mạng nhanh hơn, giảm độ trễ và thời gian đáp ứng tốt hơn cho các chuyển giao thông tin giữa các người sử dụng Tính chuẩn hoá của công nghệ chuyển mạch nhãn Chuyển mạch nhãn chính là sự đơn giản trong các giao thức chuyển tiếp gói tin, dựa trên nhãn của... mạng Chuyển mạch nhãn sử dụng một thiết bị tương tự như bộ định tuyến để điều khiển thiết bị chuyển mạch phần cứng ATM, do vậy công nghệ này có được tỉ lệ giữa giá thành và chất lượng có thể sánh được với tổng đài Nó kết hợp một cách hoàn hảo ưu điểm của các tổng đài chuyển mạch với ưu điểm của các bộ định tuyến Một số ưu điểm của chuyển mạch đa giao thức MPLS Chuyển mạch MPLS làm tăng hiệu quả chuyển. .. người dùng trên mạng Các dịch vụ tốc độ cao không phải là quyết định tất cả các yếu tố nhưng gì mà chuyển mạch nhãn cung cấp Chuyển mạch nhãn còn có thể cung cấp mềm dẻo các tính năng khác nhau để đáp ứng các nhu cầu của người dùng Internet, thay vì sử dụng địa chỉ IP mà bộ định tuyến cần phải xử lý thì chuyển mạch nhãn cho phép các địa chỉ này gắn với một hoặc vài nhãn, của chuyển mạch làm giảm kích... liên kết nhãn và đảm bảo tính tương quan giữa các nhãn với luồng lưu lượng người sử dụng, các kỹ thuật này nhiều khi có khó khăn nhưng chúng không gây ảnh hưởng tới hiệu năng lưu lượng của người dùng Sau khi đã gán nhãn vào lưu lượng người dùng thì hoạt động chuyển mạch nhãn có thể đưa vào trong phần mềm, trong các mạch tích hợp trong bộ xử lý đặc biệt Điều khiển định tuyến Định tuyến trong mạng Internet... chỗ nó là một kỹ thuật điều khiển giao thức chuyển mạch IP theo kiểu Topo mạng Mặt khác, sự tồn tại của một địa chỉ mạng đích sẽ được xác định qua quá trình cập nhật trong bảng định tuyến để ra một đường dẫn chuyển mạch hướng tới đích Nó cũng khái quát hoá chuyển tiếp và trao đổi nhãn, phương pháp này không chỉ thích hợp với các mạng lớn như ATM, chuyển mạch khung, PPP, mà nó có thể thích hợp với bất... nghẽn mạng trên đường truyền Việc này dẫn đến làm giảm hiệu năng truyền tải của 11 Khoa C«ng nghÖ th«ng tin ®å ¸n tèt nghiÖp mạng một cách đáng kể Công nghệ MPLS đưa ra một cách đánh giá khác với chuyển tiếp gói tin IP thông thường, sẽ cung cấp một giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề trên Chuyển mạch nhãn thực hiện quá trình gán nhãn cho gói tin đầu vào và sử dụng nhãn để truy nhập vào bảng chuyển. .. Việc sử dụng phương pháp định tuyến dựa theo địa chỉ đích theo cách riêng của họ Một số thiết bị cho phép người quản trị mạng chia sẻ lưu lượng, trong khi một số khác sử dụng các trường chức năng (TOS), chỉ số cổng vv… 12 Khoa C«ng nghÖ th«ng tin ®å ¸n tèt nghiÖp Định tuyến dựa trên IP thường gắn với các giao thức chuyển mạch nhãn, như Chuyển tiếp khung (FR), ATM hoặc MPLS Phương pháp này sử dụng các... cho phép người quản lý mạng thực hiện phương pháp định tuyến ràng buộc Các chính sách dựa trên IP cho phép bộ định tuyến: • Đặt các giá trị ưu tiên vào trong tiêu đề gói tin IP • Thiết lập bước kế tiếp cho gói tin • Thiết lập giao diện ra cho gói tin • Thiết lập bước kế tiếp cho gói tin khi không tồn tại hướng trong bảng định tuyến Chuyển mạch nhãn khác với các phương pháp chuyển mạch khác ở chỗ nó là . sự ra đời của công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS..................................9 1.3 Một số khái niệm cơ bản trong công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS......................13. Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn. .......................................20 Hình 1.7: Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn. ......................................21