TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HOÀNG TIẾN QUANG GIẢI PHÁP XÂY DỰNG PHÒNG THỰC HÀNH VỀ KỸ NĂNG MẠNG DỰA TRÊN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠNG MIỄN PHÍ GNS3 VÀ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MÁY CHỦ MÃ NGUỒN MỞ CITRIX XENSERVER LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI - 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HOÀNG TIẾN QUANG GIẢI PHÁP XÂY DỰNG PHÒNG THỰC HÀNH VỀ KỸ NĂNG MẠNG DỰA TRÊN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠNG MIỄN PHÍ GNS3 VÀ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MÁY CHỦ MÃ NGUỒN MỞ CITRIX XENSERVER Ngành : Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số : LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Dương Lê Minh HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt luận văn sản phẩm riêng cá nhân tôi, không chép lại khác Trong toàn nội dung luận văn điều trình bày cá nhân tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, ngày 04 tháng 07 năm 2015 Tác giả luận văn Hoàng Tiến Quang LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Dương Lê Minh, Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, thầy dành nhiều thời gian tận tình bảo, hướng dẫn, giúp đỡ suốt trình tìm hiểu, nghiên cứu Thầy người định hướng đưa nhiều góp ý quý báu trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô Khoa Công nghệ thông tin Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội trang bị cho kiến thức quý báu, bổ ích tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập nghiên cứu trường Tôi xin gửi lời cảm ơn tới người thân, bạn bè đồng nghiệp ủng hộ tạo nhiều điều kiện để hoàn thành tốt luận văn Do có nhiều hạn chế thời gian kiến thức nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý thầy cô bạn quan tâm Cuối xin gửi lời chúc sức khỏe thành đạt tới tất quý thầy cô, quý đồng nghiệp toàn thể gia đình bạn bè 4 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MẠNG VỚI GNS3 14 1.1 Một số giải pháp mô hệ thống mạng phổ biến 14 1.1.1 Packet Tracer 14 1.1.2 Boson Netsim 15 1.1.3 GNS3 17 1.1.4 So sánh đánh giá 19 1.2 Các tính GNS3 19 1.2.1 Giao diện tương tác đồ họa 19 1.2.2 Khả mô phần cứng 20 1.2.3 Kết nối tới máy tính 21 1.2.4 Kết nối mạng ảo với mạng thật 23 1.2.5 Phân tích gói tin môi trường ảo 24 1.2.6 Thiết lập mô hình Client-Server 24 1.2.7 Thiết lập mô hình Multi-Server 25 1.2.8 Kết nối với thiết bị mạng thật 26 1.2.9 Sao lưu khôi phục cấu hình 26 1.2.10 Tối ưu hóa sử dụng tài nguyên hệ thống 27 1.3 Kết luận 31 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MÁY CHỦ 32 2.1 Tổng quan công nghệ ảo hóa 32 2.1.1 Ảo hóa 32 2.1.2 Ưu điểm nhược điểm ảo hóa 33 2.1.3 Một số loại ảo hóa 35 2.1.4 Các kỹ thuật ảo hóa máy chủ 41 2.1.5 Phân loại ảo hóa máy chủ theo kiến trúc lớp ảo hóa 45 2.2 Một số công nghệ ảo hóa máy chủ phổ biến 47 2.2.1 Công nghệ ảo hóa VMware vSphere 48 2.2.2 Công nghệ ảo hóa Microsoft Hyper-V 49 2.2.3 Công nghệ ảo hóa Citrix XenServer 50 2.2.4 So sánh đánh giá 52 2.3 Tìm hiểu công nghệ ảo hóa Citrix XenServer 54 2.3.1 Giao diện quản lý tập trung 54 2.3.2 Di chuyển máy ảo hoạt động 55 2.3.3 Di chuyển đĩa ảo hoạt động 55 2.3.4 Hợp tài nguyên 56 2.3.5 Tính sẵn sàng cao 57 2.3.6 Kiểm soát nhớ linh hoạt 57 2.3.7 Tự động cân tải hệ thống ảo hóa 58 2.3.8 Khắc phục thảm họa linh hoạt 60 2.4 Kết luận 62 CHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ TRIỂN KHAI 63 3.1 Mô hình phòng thực hành mạng truyền thống 63 3.2 Mô hình hành phòng thực hành mạng 63 3.2.1 Giới thiệu mô hình phòng thực hành mạng 63 3.2.2 Cách thức vận hành phòng thực hành mạng 64 3.2.3 Xây dựng sở liệu thực hành 65 3.3 Triển khai thử nghiệm giải pháp 67 3.3.1 Mô hình thử nghiệm 67 3.3.2 Cài đặt cấu hình 68 3.3.3 Thử nghiệm hoạt động mô hình phòng thực hành mạng 69 3.3.4 Kết thử nghiệm 70 3.4 Đánh giá giải pháp 75 3.5 Kết luận 81 KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 85 PHỤ LỤC 90 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải ASA Adaptive Security Appliance CCIE Cisco Certified Internetwork Expert CCNA Cisco Certified Network Associate CCNP Cisco Certified Network Professional CHAP Challenge Handshake Authentication Protoco Common Internet File System CIFS CLI Command Line Interface CPU Central Processing Unit DMC Dynamic Memory Control DR Disaster Recovery EIGRP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol NVRAM Non volatile RAM GNS3 Graphic Network Simulator HTTP HyperText Transfer Protocol IOS Internetworking Operating System IPS Intrusion Prevention System KVM Kernel-based Virtual Machine LAN Local Area Network OS Operationg System Open Shortest Path First OSPF PAP Password Authentication Protocol Private Internet eXchange PIX RAM Random Access Memory RIP Routing Information Protocol Real Time Streaming Protocol RTSP VDI Virtual Desktop Infrastructure VDI Virtual Disks Image VM Virtual Machine VPC Virtual Personal Computer WAN Wide Area Network WLB Workload Balancing DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh giải pháp mô mạng Bảng 2.1 So sánh công nghệ ảo hóa Bảng 3.1 Thiết bị sử dụng để triển khai thử nghiệm Bảng 3.2 Thông tin cấu hình XenServer Bảng 3.3 Thông tin Console port Bảng 3.4 Bảng tổng hợp hiệu suất sử dụng tài nguyên phần cứng Bảng 3.5 Bảng tổng hợp chi phí đầu tư thiết bị 19 52 68 68 70 79 79 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Màn hình giao diện Packet Tracer Hình 1.2 Màn hình giao diện Boson Netsim Hình 1.3 Màn hình giao diện GNS3 1.3 Hình 1.4 Giao diện tương tác dạng đồ họa Hình 1.5 Kết nối máy chủ GNS3 với mô hình mạng Hình 1.6 Kết nối máy tính khác với mô hình mạng Hình 1.7 Kết nối máy chủ GNS3 với mô hình mạng Hình 1.8 Kết nối mạng ảo với mạng thật Hình 1.9 Phân tích gói tin với Wireshark Hình 1.10 Thiết lập mô hình Client-Server Hình 1.11 Thông tin thiết bị mạng Hình 1.12 Thiết lập mô hình Multi-Server Hình 1.13 GNS3 kết nối với thiết bị mạng thật Hình 1.14 Sao lưu Khôi phục cấu hình GNS3 Hình 1.15 Cấu hình Ghostios Hình 1.16 CPU máy tính hoạt động không thiết lập giá trị Idle-PC Hình 1.17 Cách thực tính toán tìm giá trị Idle-PC Hình 1.18 Hiệu suất sử dụng CPU áp dụng giá trị Idle-PC Hình 2.1 Kiến trúc truyền thống ảo hóa Hình 2.2 Kiến trúc ảo hóa máy chủ Hình 2.3 Mô hình ảo hóa hệ thống mạng Hình 2.4 Mô hình ảo hóa hệ thống mạng Cisco Hình 2.5 Ảo hóa hệ thống lưu trữ dạng Host-based Hình 2.6 Ảo hóa hệ thống lưu trữ dạng Storage-based Hình 2.7 Ảo hóa hệ thống lưu trữ dạng Network-based Hình 2.8 Giải pháp ảo hóa ứng dụng VMware Hình 2.9 Giải pháp ảo hóa Desktop VMware Hình 2.10 Kiến trúc phân mức ưu tiên vi xử lý X86 Hình 2.11 Kỹ thuật ảo hóa Full Virtualization Hình 2.12 Kỹ thuật ảo hóa ParaVirtualization Hình 2.13 Kỹ thuật ảo hóa Hardware assisted virtualization Hình 2.14 Kiến trúc ảo hóa Hosted-based Hình 2.15 Kiến trúc ảo hóa Bare metal Hypervisor Hình 2.16 Kiến trúc ảo hóa máy chủ VMware vSphere Hình 2.17 Kiến trúc phân lớp VMware vSphere 14 15 17 20 21 22 22 23 24 24 25 26 26 27 28 29 30 30 32 35 36 37 38 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 47 48 Hình 2.18 Kiến trúc ảo hóa Microsoft Hyper-V Hình 2.19 Kiến trúc ảo hóa XenServer Hình 2.20 Mô hình hoạt động XenCenter Hình 2.21 Mô hình hoạt động XenMotion/Live VM Migration Hình 2.22 Mô hình hoạt động Storage XenMotion/Live VM Migration Hình 2.23 Mô hình tổ chức Resources pool Hình 2.24 Mô hình hoạt động XenServer High Availability Hình 2.25 Mô hình hoạt động XenServer WLB Hình 2.26 Mô hình hoạt động XenServer WLB Power Management Hình 2.27 Các thành phần máy ảo XenServer Hình 2.28 XenServer DR tạo lưu vào Secondary Site Hình 2.29 XenServer DR khôi phục lại máy ảo Primary Site Hình 3.1 Mô hình phòng thực hành trung tâm, học viện đào tạo kỹ mạng truyền thống Hình 3.2 Đề xuất mô hình phòng thực hành mạng Hình 3.3 Các thành phần mô hình phòng thực hành mạng Hình 3.4 Mô hình triển khai thử nghiệm giải pháp phòng thực hành kỹ mạng Hình 3.5 Mô hình kết nối máy tính Hình 3.6 Mô hình mạng sử dụng để thử nghiệm hoạt động mô hình phòng thực hành mạng Hình 3.7 Kích hoạt mô hình mạng GNS3 Server Hình 3.8 Màn hình telnet vào router R1 GNS3 Server Hình 3.9 Màn hình telnet vào router R2 GNS3 Server Hình 3.10 Màn hình telnet vào router R3 GNS3 Server Hình 3.11 Màn hình telnet vào router R4 GNS3 Server Hình 3.12 R2 ping thành công tới R3 Hình 3.13 R3 ping thành công tới R2 Hình 3.14 R1 ping thành công tới R2, R3 Hình 3.15 Hiệu suất sử dụng tài nguyên máy tính Windows chưa thực mô mô hình mạng Hình 3.6 Hình 3.16 Hiệu suất sử dụng tài nguyên máy tính sử dụng Windows thực mô mô hình mạng Hình 3.6 Hình 3.17 Phân phối tài nguyên nhớ máy chủ XenServer Hình 3.18 Mức độ sử dụng tài nguyên vi xử lý nhớ máy 49 51 54 55 56 56 57 59 59 60 61 62 63 64 64 67 69 70 71 71 72 72 73 74 74 75 75 76 76 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Susanta Nanda, Tzi-cker Chiueh, “A Survey on Virtualization Technologies”, SUNY at Stony Brook, Stony Brook, NY [2] Lawrence C Miller, CISSP 2012,”Server Virtualization For Dummies, Oracle Special Edition”, John Wiley & Sons, Inc [3] Mrs Anshu Thakral, Dr Sachin A Kadam (2014), “Effective use of Virtualization in Computer Laboratory Management”, Bharati Vidyapeeth University Pune, India [4] Chaudhary V., Minsuk Cha., Walters J.P., Guercio S., Gallo S (2008), "A Comparison of Virtualization Technologies for HPC", 22nd International Conference on Advanced Information Networking and Applications, pp 861 - 868 [5] R.S.Sangeethapriya, Mrs.Mahill (2014), “Towards Efficient Virtual Appliance Creation and Optimization In Stable Infrastructure As A Service In Cloud”, International Journal of Computer Science and Mobile Applications, Vol.2 Issue 2, pg 128-142 [6] Sahoo J., Mohapatra S., Lath R (2010), "Virtualization: A Survey On Concepts, Taxonomy And Associated Security Issues", Second International Conference on Computer and Network Technology, pp.222 - 226 [7] Radhwan Y Ameen, Asmaa Y Hamo (2013), “Survey of Server Virtualization”, International Journal of Computer Science and Information Security, Vol.11, No [8] VMware, Virtualization Overview, White Papers, VMware [9] Nash Networks (2009), Virtualization: A Small Business Perspective, Nash Networks [10] Pooriya Aghaalitari (2014), Development of a virtualization systems architecture course for the information sciences and technologies department at the Rochester Institute of Technology (RIT), Master Thesis, Rochester Institute of Technolog [11] Paul Barham*, Boris Dragovic, Keir Fraser, Steven Hand, Tim Harris, Alex Ho, Rolf Neugebauery, Ian Pratt, Andrew Warfield, “Xen and the Art of Virtualization”, University of Cambridge Computer Laboratory [12] Andi Mann, EMA Senior Analyst (2006), Virtualization 101: Technologies, Benefits, and Challenges, White Paper, Enterprise Management Associates [13] Erik Scholten (2013), Interprise Hypervisor Comparision, VMGuru.nl [14] Paulus Kampert (2010), A taxonomy of virtualization technologies, Delft University of Technology [15] William von Hagen (2008), Professional Xen Virtualization, Wiley Publishing 84 [16] VMware (2007), Understanding Full Virtualization, Paravirtualization, and Hardware Assist, White Paper, VMware [17] RedNectar Chris Welsh (2013), GNS3 Network Simulation Guide, Packt Publishing [18] GNS3 Technologies (2015), Getting Started Guide for 1.0, GNS3 Technologies [19] Cisco (2009), Network Virtualization-Path Isolation Design Guide, Cisco [20] Infortrend, Understanding Storage Virtualization of Infortrend ESVA, White Paper, Infortrend [21] Daniele Tosatto (2012), Citrix XenServer 6.0 Administration Essential Guide, Packt Publishing [22] Gohar Ahmed (2013), Implementing Citrix XenServer Quickstarter, Packt Publishing [23] Citrix (2015), Citrix XenServer 6.5 Administrator's Guide, Citrix [24] Citrix (2015), Citrix XenServer 6.5 Quick Start Guide, Citrix [25] Martez Reed (2014), Mastering Citrix XenServer, Packt Publishing [26] Citrix (2011), Citrix XenServer Workload Balancing 6.0 Administrator's Guide, Citrix [27] Tim Cerling, Jeff Buller, Chuck Enstall, Richard Ruiz (2010), Mastering Microsoft Virtualization, Wiley Publishing [28] VMware (2011), VMware vSphere Basic, VMware [29] VMware (2014), How a Hypervisor-Converged Software-Defined Data Center Enables a Better Private Cloud, White Paper, VMWare [30] Boson, Boson NetSim 10 User Manual, Boson [31] Richard Deal (2008), CCNA Cisco Certified Network Associate Study Guide, The McGraw-Hill Companies [32] Scott Empson (2008), CCNA Portable Command Guide, 2nd Edition, Cisco [33] VMware (2012), VMware PowerPoint Icons and Images - 2Q12, VMware [34] http://www.linuxthoughts.com/?p=116 [35] http://www.virtualizationmatrix.com [36] http://www.gns3.com [37] http://www.wmware.com [38] http://www.citrix.com [39] http://www.microsoft.com [40] http://www.packettracernetwork.com [41] http://www.xenserver.org [42] http://www.boson.com [43] http://www.cisco.com [44] http://cismictraining.com [45] http://www.router-switch.com [...]... Gohar Ahmed (2013), Implementing Citrix XenServer Quickstarter, Packt Publishing [23] Citrix (2015), Citrix XenServer 6.5 Administrator's Guide, Citrix [24] Citrix (2015), Citrix XenServer 6.5 Quick Start Guide, Citrix [25] Martez Reed (2014), Mastering Citrix XenServer, Packt Publishing [26] Citrix (2011), Citrix XenServer Workload Balancing 6.0 Administrator's Guide, Citrix [27] Tim Cerling, Jeff Buller,... [17] RedNectar Chris Welsh (2013), GNS3 Network Simulation Guide, Packt Publishing [18] GNS3 Technologies (2015), Getting Started Guide for 1.0, GNS3 Technologies [19] Cisco (2009), Network Virtualization-Path Isolation Design Guide, Cisco [20] Infortrend, Understanding Storage Virtualization of Infortrend ESVA, White Paper, Infortrend [21] Daniele Tosatto (2012), Citrix XenServer 6.0 Administration Essential... Icons and Images - 2Q12, VMware [34] http://www.linuxthoughts.com/?p=116 [35] http://www.virtualizationmatrix.com [36] http://www .gns3. com [37] http://www.wmware.com [38] http://www .citrix. com [39] http://www.microsoft.com [40] http://www.packettracernetwork.com [41] http://www .xenserver. org [42] http://www.boson.com [43] http://www.cisco.com [44] http://cismictraining.com [45] http://www.router-switch.com...83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Susanta Nanda, Tzi-cker Chiueh, “A Survey on Virtualization Technologies”, SUNY at Stony Brook, Stony Brook, NY [2] Lawrence C Miller, CISSP 2012,”Server Virtualization For Dummies, Oracle Special