Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin ngành viễn thông Kết hợp DiffServ và MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ
Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS 4.1 Giới thiệu chương Việc kết hợp MPLS DiffServ khai thác điểm mạnh công nghệ ngày nâng cao chất lượng dịch vụ QoS cho khách hàng, đặc biệt việc sử phân bố băng thông mạng xảy tắt nghẽn Trong chương với việc sử dụng chương trình mơ Ns2 mơ số kịch để dẫn chứng cho việc kết hợp DiffServ MPLS việc đảm bảo chất lượng dịch vụ 4.2 Khái quát chung NS-2 Theo tài liệu NS2 [18], trình mơ mạng NS-2 trình mô kiện rời rạc cho giải pháp mạng Nó cung cấp hỗ trợ thiết yếu cho việc mô TCP, định tuyến, giao thức multicast mạng có dây khơng dây vệ tinh Ns2 hỗ trợ đặc tính đường kết nối điểm- điểm, mạng LAN, định tuyến unicast, định tuyến multicast, giao thức vận chuyển UDP, TCP, giao thức lớp ứng dụng, mobile IP, mạng di động ad-hoc…… NS-2 ngôn ngữ hướng đối tượng xây dựng ngôn ngữ C++ Tcl gọi Otcl Các đối tượng C++ lập thành mặt phẳng liệu Ns2 đối tượng OTcl mặt phẳng điều khiển Sẽ có đối tượng liên kết TclCL để kết nối với kiểu đối tượng khác Một tốn mơ thường theo bước sau đây: • Tạo lịch trình kiện • Khởi động dấu vết (trace) • Tạo đối tượng node đường liên kết mạng • Thiết lập định tuyến unicast hay multicast • Cài module đo lỗi • Khởi tạo giao thức lớp vận chuyển UDP hay TCP -53- Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS • Khởi tạo phát sinh lưu lượng cho TCP UDP • Kết hợp giao thức lớp ứng dụng với giao thức lớp vận chuyển chọn Thường đa số thành phần bên sử dụng NS-2 đối tượng node đối tượng đường kết nối Các đối tượng node bao gồm nhân tố(agent) phân lớp Các nhân tố thường điểm cuối giao thức phân lớp thường giải trộn gói tin Các đối tượng đường liên kết thường gói gọn hàng đợi, trễ kiểm tra thời gian TTL (Time To Live) Việc mô mạng MPLS NS-2 (MNS) mơ số ứng dụng MPLS mà không cần xây dựng mạng MPLS thực để kiểm chứng Trong kiến trúc MNS, đối tượng node NS-2 tham chiếu đến phân lớp gọi phân lớp MPLS, xác định gói nhận dù gán nhãn hay chưa gán nhãn Nếu gán nhãn, phân lớp chuyển mạch lớp thay định tuyến lớp Còn chưa gán nhãn, đường LSP thiết lập trước với giao thức báo hiệu, gói chưa gán nhãn xử lý để gán nhãn (đây điểm đặc biệt node MPLS khác với đối tượng node bình thường hình 4.1) Trong trường hợp này, node MPLS đóng vai trị router LSR đầu vào Mặc khác, gói tin chuyển tiếp đến phân lớp địa mặc định cho lớp định tuyến Trường hợp bình thường, gói tin đến đựơc xử lý chuyển đến phân lớp cổng phân phối đến nhân tố node Bộ phân lớp cổng hiệu chỉnh cho MPLS phân phối đến nhân tố gói gán nhãn đến nhân tố mặc định gói chưa gán nhãn DiffServ hỗ trợ NS2 bao gồm đặc tính gán DSCP cho IP header, điều hòa đối ứng với trạng (profile), lập lịch đối xử Các trạng định nghĩa ứng với dạng lưu lượng EF hay AF Các trạng thêm vào điều hòa Khi gói tin qua điều hịa, trạng ứng với DSCP chọn Các gói tin kiểm tra chúng phù hợp với đặc tính tốc độ lưu lượng chọn trạng Nếu gói tin ko phù hợp, tùy theo dạng lưu lượng mà xử lý, ví dụ dạng lưu lượng EF, ko phù hợp chúng bị loại bỏ, AF chúng -54- Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS đánh dấu lại với độ ưu tiên loại bỏ gói cao Bộ lập lịch trường hợp nhiều lớp lưu lượng EF,AF BE xen kẽ Hình 4.1 Cấu trúc node MPLS Hình 4.2 Cấu trúc node Unicast node Multicast 4.3 Mơ hình kết mô Dưới topo mạng sử dụng suốt q trình mơ với nguồn phát lưu lượng UDP tương ứng với nút gởi S1, S2, S3 ba nguồn thu lưu lượng tương ứng với D1, D2, D3; băng thông đường liên kết tương ứng hình vẽ Những mơ số ưu nhược điểm mạng IP MPLS không sử dụng DiffServ sử dụng Diffserv -55- Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS D1 S1 R8 R0 R4 10M S2 5M 10M 5M D2 10M R1 R1 10M R3 R3 R7 R9 5M 10M S3 5M 5M 10M R2 D3 R10 5M R5 R6 Hình 4.3 Topo mạng sử dụng q trình mơ 4.3.1 Mơ mạng IP không sử dụng DiffServ 4.3.1.1 Mô tả Mạng IP với 10 node IP không hổ trợ MPLS với node nguồn R0, R1, R2 tương ứng với nguồn UDP, nguồn UDP mang ứng dụng riêng • Ứng với node R0 nguồn UDP1 đến node R8 • Ứng với nguồn UDP2 node R1 đến đích R9 • Và cuối nguồn UDP3 gán vào node R2 đến đích R10 Các thơng số luồng cho bảng 4.1 Bảng 4.1 Kích thước gói (bytes) Tốc độ truyền (Mbps) Luồng UDP1 1000 2.5 Luồng UDP2 1000 4.3.1.2 Thực kết mô -56- Luồng UDP3 1000 1.5 Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Việc mô trực quan thể rõ cửa sổ ứng dụng NAM Việc thực mô sau: • Tại thời điểm 0.1s cho nguồn UDP1 bắt đầu • Đến thời điểm 1.0s nguồn UDP1 dừng UDP2 bắt đầu • Đến thời điểm 2.0s nguồn UDP2 dừng UDP3 bắt đầu • Thời điểm 3.0s cho nguồn gởi gói Kết thống kê bảng 4.2 Bảng 4.2 Kết Số gói truyền (gói) Số gói (gói) Tỉ lệ (%) Luồng UDP1 7158 1107 15.4 Luồng UDP2 5725 930 16.2 Hình 4.4 Mơ mạng IP khơng sử dụng DiffServ -57- Luồng UDP3 4310 700 16.2 Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.5 Đồ thị băng thơng sử dụng luồng lưu lượng 4.3.1.3 Nhận xét Với đồ thị xgraph thể hình 4.5 ta nhận thấy rằng: thời điểm 0.1-1s có luồng lưu lượng UDP1 chạy mạng, băng thông đường kết nối đáp ứng yêu cầu luồng Tương tự cho luồng UDP2 UDP3 Nhưng thời điểm 3.0s lưu lượng mạng tải, luồng tham gia gởi gói, mạng IP sử dụng giao thức định tuyến theo đường ngắn nên luồng đường R3-R4-R7 Trong băng thông đường kết nối không đủ đáp ứng cho luồng lúc, việc chia sẻ băng thông cho luồng thể hình 4.5 Khơng có mức ưu tiên cho gói tin, đối xử loại bỏ gói ngẫu nhiên gói mạng xảy cho luồng, mạng sử dụng băng thông không hiệu lúc đường liên kết khác lại rỗi Khi thơng tin mạng bị gói q nhiều, việc truyền tải thông tin bị gián đoạn, thông tin nhược điểm mà nhà cung cấp khách hàng không mong muốn đến -58- Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS 4.3.2 Mạng IP truyền thống sử dụng DiffServ 4.3.2.1 Mô tả Giải pháp mà nhà cung cấp dịch vụ đưa sử dụng DiffServ để cung cấp chất lượng dịch vụ ứng với khách hàng lưu lượng đường truyền tải Trong mô này, khách hàng tương ứng với hợp đồng cung cấp dịch vụ riêng Ví dụ khách hàng S1D1 sử dụng lưu lượng UDP_EF, yêu cầu khách hàng phục vụ tốt Khách hàng S2D2 sử dụng lưu lượng UDP_AF Cuối khách hàng S3D3 sử dụng luồng UDP_BE Trường hợp 1: sử dụng mode lập lịch PRI (Priority) sử dụng chế độ ưu tiên loại bỏ gói, thơng số cho bảng 4.3 Bảng 4.3 Kích thước gói (bytes) Tốc độ truyền (Mbps) Mã đánh dấu Mức ưu tiên loại bỏ gói Số gói truyền (gói) Số gói (gói) Tỉ lệ (%) Luồng UDP_EF 1000 2.5 10 Thấp 7158 0.0 -59- Luồng UDP_AF 1000 20 Trung bình 5725 0.0 Luồng UDP_BE 1000 1.5 30 Cao 4828 2679 62.5 Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.6 Các bảng trạng thái gói tin thời điểm 5s, 10s, 15s, 20s -60- Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS 4.3.2.2 Thực kết mô Tại thời điểm 5s, 10s, 15s, 20s xuất bảng trạng thái gói tin hình 4.6 Kết quả: bảng 4.3 hình 4.8 Hình 4.7 Cửa sổ Nam cho mơ IP sử dụng DiffServ -61- Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.8 Đồ thị chia sẻ băng thơng mạng IP có sử dụng DiffServ Khi thay đổi tốc độ luồng với độ ưu tiên trên, có đáp ứng hình 4.9 kết thu bảng 4.4 Bảng 4.4 Kích thước gói (bytes) Tốc độ truyền (Mbps) Mã đánh dấu Mức ưu tiên loại bỏ gói Băng thơng đáp ứng (Mbps) Số gói tuyến (gói) Số gói (gói) Tỉ lệ gói (%) Luồng UDP_EF 1000 1.5 10 Thấp 1.5 4295 0.0 -62- Luồng UDP_AF 1000 2.5 20 Trung bình 2.5 7158 0.0 Luồng UDP_BE 1000 30 Cao 5738 2699 4.7 Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.9 Đáp ứng băng thơng thay đổi tốc độ luồng Trường hợp 2: sử dụng mode lập lịch WRR (Weight Round Robin) phục vụ quay vòng theo trọng số Luồng có tốc độ nhỏ có trọng số nhỏ ưu tiên phục vụ Bảng 4.5 mô tả thông số đáp ứng băng thơng luồng lưu lượng Bảng 4.5 Kích thước gói (bytes) Tốc độ truyền (Mbps) Mã đánh dấu Trọng số Băng thông đáp ứng (Mbps) Luồng UDP_EF 1000 10 Cao -63- Luồng UDP_AF 1000 20 Trung bình Luồng UDP_BE 1000 30 Thấp Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.10 Đáp ứng băng thông mode lập lịch WRR 4.3.2.3 Nhận xét Mode lập lịch PRI thường hay sử dụng khách hàng sẽứng với hợp đồng thiết lập mức ưu tiên tương ứng Ví dụ UDP_EF với hợp đồng cung cấp dịch vụ tốt thiết lập mức ưu tiên loại bỏ gói thấp Cịn UDP_BE khơng cần phục vụ tốt có mức ưu tiên loại bỏ gói cao Mode linh động việc đáp ứng nhu cầu khách hàng Mode WRR ngược lại, ưu tiên phục vụ cho khách hàng có hợp đồng cam kết với tốc độ nhỏ Nhưng lúc đường kết nối hoạt động tốt Vì lý mà đường kết nối bị đứt liên kết, nhược điểm lớn DiffServ không cung cấp kỹ thuật lưu lượng để tìm đường thay cho đường bị lỗi [4] Khi IGP tự động chuyển sang đường khôi phục thời gian hội tụ chậm nên tượng vịng lặp xảy ra, luồng lưu lượng khơng đến đích Nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ cho khách hàng, khắc phục nhựơc điểm đó, nhà cung cấp dịch vụ sử dụng ưu kỹ thuật định lưu lượng MPLS để áp dụng cho DiffServ -64- Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.11 Trường hợp có cố đứt liên kết xảy 4.3.3 Mô định tuyến ràng buộc mạng MPLS 4.3.3.1 Mô tả Với kỹ thuật lưu lượng, không sử dụng DiffServ để đảm bảo chất lượng dịch vụ, MPLS tính toán, thiết lập đường LSP theo sở ràng buộc để hướng luồng lưu lượng cho phục vụ tốt Bảng 4.6 Kích thước gói (bytes) Tốc độ truyền (Mbps) Đi LSP Số gói truyền (gói) Số gói (gói) Tỉ lệ gói (%) Luồng UDP 1000 2.5 3-4-7 7158 0.0 -65- Luồng UDP 1000 3-5-6-7 5753 0.0 Luồng UDP 1000 1.5 3-5-6-7 4311 0.0 Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.12 Mơ định tuyến ràng buộc MPLS không hỗ trợ DiffServ 4.3.3.2 Thực kết mô Thiết lập đường LSP tương ứng với ID 1100, 1200 1300 với thời gian: • Thời điểm 0.1s luồng UDP_EF đường LSP 1100 với ER 3-4-7 • Thời điểm 1.001s luồg UDP_EF ngưng UDP_AF bắt đầu gởi gói đường LSP 1200 với ER 3-5-6-7 • Thời điểm 2.001s luồng UDP_AF ngưng UDP_BE bắt đầu gởi gói đường LSP1300 với ER 3-5-6-7 • Thời điểm 3.0s tất luồng tiếp tục gởi gói LSP thiết lập Kết quả: Khi luồng LSP khác nhau, tỉ lệ gói luồng 0% băng thông mạng đáp ứng yêu cầu luồng -66- Chương Các kịch kết mơ kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.13 Kết mô 4.3.3.3 Nhận xét Việc thiết lập đường LSP mạng MPLS, đáp ứng lượng băng thông yêu cầu khách hàng Đây lợi kỹ thuật lưu lượng MPLS Điều khơng có nghĩa thời điểm cao điểm, lượng lưu lượng tăng lên nhanh với số lượng lớn, số lượng LSP không đủ đáp ứng hết cho luồng lưu lượng, buộc luồng lưu lượng phải chung LSP dẫn đến gói tin hình 4.14 Bảng 4.8 thơng số luồng kết lưu lượng qua LSP Bảng 4.8 Kích thước gói (bytes) Tốc độ truyền (Mbps) Đường LSP Số gói truyền (gói) Số gói (gói) Tỉ lệ gói (%) Luồng UDP_EF 1000 2.5 3-4-7 7154 1324 18.5 -67- Luồng UDP_AF 1000 3-4-7 5750 1345 23.3 Luồng UDP_BE 1000 1.5 3-4-7 4309 32 0.74 Chương Các kịch kết mơ kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.14 Mô tải mạng MPLS không sử dụng DiffServ Hình 4.15 Kết mơ -68- Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.15 mơ tả việc chia sẻ băng thông mạng MPLS không hỗ trợ DiffServ Không giống mạng IP, MPLS không sử dụng DiffServ việc sử dụng tài nguyên băng thông hiệu nhờ kỹ thuật lưu lượng với việc thiết lập đường LSP Mặc khác MPLS lại không định nghĩa kiến trúc QoS mạng [4] nên việc kết hợp DiffServ vào mạng MPLS cung cấp chất lượng dịch vụ khác cho luồng lưu lượng chung đường LSP khai thác ưu điểm MPLS định tuyến đường khác có cố đứt liên kết xảy Đây đặc điểm mà nhà cung cấp muốn khai thác đến mô 4.3.4 Khôi phục đường dẫn mạng MPLS sử dụng DiffServ 4.3.4.1 Mô tả Khi đưa DiffServ vào mạng MPLS, node MPLS khai báo thông tin DiffServ (phâp lớp, đánh dấu, sách, loại bỏ gói) 4.3.4.2 Thực kết mô Thời gian bắt đầu kết thúc luồng lưu lượng không thay đổi Tại thời điểm 4.0s cho đường link LSR4 LSR7 đứt kết nối thời điểm 5.0s khơi phục lại Bảng 4.9 Kích thước gói (bytes) Tốc độ truyền (Mbps) Mã đánh dấu Mức ưu tiên loại bỏ gói Băng thơng đáp ứng (Mbps) Luồng UDP_EF 1000 2.5 10 Thấp 2.5 -69- Luồng UDP_AF 1000 20 Trung bình Luồng UDP_BE 1000 1.5 30 Cao 0.5 Chương Các kịch kết mơ kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.16 Mô mạng chế khôi phục đường dẫn mạng MPLS sử dụng Diffserv Hình 4.17 Tái định tuyến lưu lượng cho DiffServ -70- Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS 4.3.4.3 Nhận xét Khi thực DiffServ mạng MPLS, hợp đồng kí kết việc sử dụng băng thông mạng đảm bảo nên tỉ lệ gói khơng lớn Mặc khác, với hỗ trợ kỹ thuật lưu lượng TE MPLS chế khơi phục tìm đường thay đường liên kết bị đứt kết nối Đảm bảo lưu lượng mạng không bị gián đoạn 4.4 Kết luận Q trình mơ cho thấy rằng, DiffServ khơng có khả khơi phục đường có cố đường kết nối xảy [4] Do kết hợp với MPLS, với mạnh kỹ thuật lưu lượng, MPLS tính tốn định tuyến lưu lượng LSP dự phòng , đảm bảo chất lượng dịch vụ cho khách hàng ln tiêu chí đặt lên hàng đầu nhà cung cấp -71- ... kết mô kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.11 Trường hợp có cố đứt liên kết xảy 4.3.3 Mô định tuyến ràng buộc mạng MPLS 4.3.3.1 Mô tả Với kỹ thuật lưu lượng, không sử dụng DiffServ để đảm bảo chất lượng. .. Chương Các kịch kết mô kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.14 Mơ q tải mạng MPLS khơng sử dụng DiffServ Hình 4.15 Kết mơ -68- Chương Các kịch kết mơ kết hợp DiffServ MPLS Hình 4.15 mô tả việc chia sẻ băng... mạng [4] nên việc kết hợp DiffServ vào mạng MPLS cung cấp chất lượng dịch vụ khác cho luồng lưu lượng chung đường LSP khai thác ưu điểm MPLS định tuyến đường khác có cố đứt liên kết xảy Đây đặc