Chương 3

TÌM HIỂU VÀ ĐÁNH GIÁ MẠNG MPLS

BẰNG KỸ THUẬT MÔ PHỎNG OPNET

3.1. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG OPNET.

OPNET là một công cụ phần mềm mạnh được sử dụng để mô phỏng mạng, đã

được các nhà nghiên cứu khoa học trên thế giới đánh giá cao và những kết quả mô

phỏng bằng OPNET đã được công nhận trên nhiều tờ báo cũng như diễn đàn công

nghệ thế giới. OPNET chứa một lượng thư viện rất lớn về các mô hình mạng, mô hình

node, mô hình liên kết, bao trùm từ mạng hữu tuyến cho tới mạng vô tuyến, với rất

nhiều các giao thức mạng sẵn có. OPNET được thiết kế với cơ sở dữ liệu phân lớp và

hướng đối tượng, dựa trên nền tảng bộ ngôn ngữ lập trình C/C++, tuy vậy OPNET lại

có giao diện gắp thả, tạo điều kiện tương tác dễ dàng hơn cho việc sử dụng để nghiên

cứu và mô phỏng mạng.

Ngoài việc mô phỏng mạng và các giao thức của mạng, OPNET còn cung cấp

cho ta nhiều công cụ cho phép phân tích hiệu suất, tính toán đường đi, khởi tạo lưu

lượng, so sánh bằng đồ thị, … vô cùng linh hoạt, từ đó giúp ta không những chỉ tạo

lập các hệ thống mạng mà còn giúp ta đánh giá hoạt động của các hệ thống mạng đó.

Bên cạnh đó OPNET còn hỗ trợ công cụ SITl cho phép kết nối giữa hệ thống mạng

mô phỏng và mạng thật. SITL đã được phát triển toàn diện từ phiên bản 14.0 của

OPNET

Dựa trên nền tảng kiến thức đã tiếp thu được trong quá trình học tập, trong thời

gian nghin cứu em đã tìm hiểu và sử dụng OPNET trong việc mô phỏng một số các

công nghệ và kỹ thuật MPLS-TE, nhằm phục vụ tốt cho quá trình thực hiện làm luân

văn tốt nghiệp Thạc Sĩ tại trường. Trong phần này em sẽ đưa ra so sánh 2 mô hình

chính:

- Mô hình khi chỉ có giao thức định tuyến IGP.

- Mô hình khi có kỹ thuật MPLS-TE.

3.1.1 Xây dựng topology

Trong phần này, em tiến hành các bước để xây dựng Topology cho các kịch

bản mô phỏng MPLS-TE trên OPNET. Topology như sau:

Hình 3.1: Mô hình Topology MPLS-TE.

3.1.2 Topology bao gồm hai khu vực

- Khu vực nhà cung cấp dịch vụ Service Provider (đám mây màu vàng), bao

gồm các Router biên PE1, PE2, các Router lõi CORE1, CORE2, CORE3, CORE4..

Liên kết PE1-CORE1-CORE2-PE2 có băng thông 2 Mbps (FastEthernet), liên kết

PE1-CORE3-CORE4-PE2 có băng thông 1,5 Mbps (Ethernet). PE1 & PE2 là các

LER, Core1, Core2, Core3, Core4 là các LSR.

- Khu vực khách hàng, bao gồm các Router biên CE1, CE2, CE3, CE4, CE5,

CE6 được kết nối vào các Router biên PE1 và PE2, cụ thể là CE1, CE2, CE3 kết nối

vào PE1, còn CE4, CE5, CE6 kết nối vào PE2. CE1,CE2, CE3, CE4, CE5, CE6 là các

router C7200 của cisco.

3.2. TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG TRÊN OPNET.

Bước 1. Khởi tạo ra một Project mới từ cửa sổ chính của phần mềm OPNET:

File → New → New Project.

Bước 2. Khởi tạo ra các bộ định tuyến từ cửa sổ Open Object Pallete: từ thanh

công cụ Topology → Open Object Pallete, ta được cửa sổ sau:

Hình 3.2-a.

Hình 3.2-b: Cửa sổ khởi tạo Open Object Pallete a và b.

Tìm trong phần Node Models → Fixed Node Models, bộ định tuyến Router

C7200 (CS_7206_6s_a2_ae8_f4_tr4_slip16_adv) của Cisco, Trong bộ công cụ

MPLS có chứa sẵn LER, LSR, và các công cụ cho MPLS.

Bước 3. Khởi tạo các loại liên kết giữa các bộ định tuyến. Trong bộ công cụ

MPLS phần link Models ta chọn các liên kết PPP_DS1, PPP_E1 là các liên kết

1,5Mb và 2Mb.

Sau khi kết nối các bộ định tuyến bằng các loại liên kết theo đúng Topology đã

đưa ra. Em đã hoàn thành Topology trong OPNET như sau:

Hình 3.3: Giao diện kết nối các bộ định tuyến bằng các liên kết Topology.

Bước 4. Tạo ra các cổng Loopback 0 trên các bộ định tuyến: Protocols →IP

→ Interfaces → Create Loopback Interface, sau đó chọn như sau:

Hình 3.4: Cổng Loopback.

Tích vào dấu chọn All Routers và Configure routing protocols để tạo

Loopback cho tất cả các bộ định tuyến và cho phép cấu hình giao thức định tuyến trên

cổng Loopback này.

Bước 5. Gắn địa chỉ IP cho các giao diện của bộ định tuyến. Ta bấm Ctrl+A để

chọn tất cả các thiết bị trên Topology: Protocols → IP → Addressing → Auto-

Assign IPv4 Addresses (việc gắn địa chỉ này có thể thực hiện theo ý muốn và tùy ý

bằng cách vào từng phần cấu hình của bộ định tuyến, Vậy ta đã hoàn thành công việc

thiết lập Topology và gắn địa chỉ IP cho các thiết bị trên Topology. Tiếp theo ta sẽ

tiến hành xây dựng các kịch bản mô phỏng cho phần mô phỏng MPLS trên OPNET.

3.3. TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG HAI KỊCH BẢN

Trong phần này, em xây dựng các kịch bản khi chỉ giao thức định tuyến IGP.

Giao thức định tuyến IGP được sử dụng trong mô hình này là OSPF. Kịch bản gồm:

Triển khai Single-Area OSPFv2 trên tất cả các bộ định tuyến CE1, CE2,

CE3, CE4, CE5, CE6, PE1, PE2, CORE1, CORE2, CORE3, CORE4 tại

khu vực của nhà cung cấp dịch vụ và khu vực cùa khách hàng.

Tạo các lưu lượng theo yêu cầu.

Khảo sát mức độ sử dụng ở các liên kết.

Trong kịch bản 1 này, để đơn giản, em triển khai giao thức định tuyến OSPFv2

trên tất cả các bộ định tuyến, bao gồm khu vực nhà cung cấp dịch vụ (PE1, PE2,

CORE1, CORE2, CORE3, CORE4) và khu vực khách hàng (CE1, CE2, … CE6).

3.3.1 Tiến hành mô phỏng trên OPNET khi có MPLS-TE (kịch bản 1).

Bước 1. Khởi tạo giao thức OSPFv2 trên tất cả các Router. Ta bấm Ctrl+A để

chọn tất cả các Router, sau đó vào thanh công cụ Protocols → IP → Routing →

Configure Routing Protocols.

Hình 3.5-a.

Hình 3.5-b: Khởi tạo giao thức OSPFv2 trên nền OPNET.

. Sau đó tích chọn giao thức OSPF và cấu hình giao thức này trên tất cả các

Router như hình 3.5-b.

Bước 2. Khởi tạo các lưu lượng theo yêu cầu.

Tạo ra 3 luồng lưu lượng IP. Ta vào cửa sổ Open Object Pallete, tìm

ip_traffic_flow_alt, tạo ra 3 luồng lưu lượng và gắp thả tương ứng giữa CE1-CE4,

CE2-CE5, CE3-CE6. Sau đó chuột phải vào từng luồng lưu lượng để cấu hình tham số

cho chúng. Ta có cửa sổ đối với luồng lưu lượng CE1-CE4 như sau:

Hình 3.6: Khởi tạo Lưu lượng theo yêu cầu.

Ta có thể đặt tên cho luồng lưu lượng là CE_1 --> CE_4 (UDP 1,5 Mbps),

trong phần Socket Information ta đặt là loại UDP, tiếp đó trong các phần

Destination IP Address và Source IP Address, ta đặt các địa chỉ IP tương ứng giữa

CE1 và CE4. Tiếp đó trong phần Traffic (bits/second) ta chọn loại lưu lượng là

OC1_1hours_bps tương ứng 52Mbps. Các thông số khác có thể giữ nguyên mặc

định. Ta cấu hình tương tự với các luồng TCP-1 0,5 Mbps giữa CE2-CE5, TCP-2 0,5

Mbps giữa CE3-CE6.

Bước 3. Bật tính năng thống kê.

Ta vào Des -> Choose individual statistics sau đó đánh dấu vào throughtput,

utilization.

Hình 3.7: Cửa sổ tính năng thông kê.

Bước 4. Thực hiện mô phỏng. Ta vào DES → Run Discrete Event

Simulation.

Hình 3.8: Chạy chương trình.

Bước 5. Phân tích kết quả nhận được

Để lấy ra kết quả mô phỏng ta chọn DES → Results.

Hình 3.9: Kết quả nhận được (kịch bản 1).

Kết quả mô phỏng ở trên cho ta thấy liên kết giữa PE-1 & Core 1 luôn sử dụng

băng thông ở mức 100% trong khi đó liên kết PE-2 & Core 3 thì không có lưu lượng

đi qua. Kết quả có được do chỉ sử dụng giao thức định tuyến OSPF. OSPF là giao thức

định tuyến dựa trên đường đi ngắn nhất, vì vậy đến PE-1 mọi lưu lượng đều được

chuyển đến Core 1, trong khi đó thì không có lưu lượng đến Core 3.

- Nhận xét: Trong kịch bản mô phỏng này, em sẽ triển khai kỹ thuật lưu lượng

MPLS TE trong mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ, cụ thể là trên các Router PE1,

PE2, CORE1, CORE2, CORE3, CORE4 nhằm tối ưu hiệu suất hoạt động của mạng

đồng thời đảm bảo dịch vụ cho các luồng lưu lượng. Trong kịch bản này, em khởi tạo

các đường hầm TE Tunnel hay nói cách khác là các LSP có yêu cầu xác lập về thông

số, sau đó cấu hình thông số của các đường hầm TE Tunnel, báo hiệu bằng RSVP-TE

hoặc CR-LDP. Các thông số của 3 đường TE Tunnel sẽ phù hợp với các thông số yêu

cầu của 3 luồng lưu lượng ở phía bên dưới. Trong OPNET đã có sãn các đường hầm

dạng E-LSP và L-LSP được báo hiệu sẵn bằng RSVP-TE và CR-LDP, để đơn giản

cho việc thiết lập TE Tunnel, trong OPNET giản lược qua bước cấu hình RSVP-TE và

CR-LDP. Kịch bản này bao gồm:

Các yêu cầu của kịch bản khi chỉ có giao thức định tuyến IGP ( sử dụng

OSPF).

Tạo các đường hầm LSP.

Gán lưu lượng vào các LSP.

Khảo sát mức độ khả dụng ở các liên kết.

3.3.2 Tiến hành mô phỏng trên OPNET khi không có MPLS-TE (kịch bản 2).

Bước 1. Thực hiện như kịch bản 1 sau đó thao tác scenarios ->duplicate

scenario để thực hiện 1 bản sao của kịch bản 1, sau đó đặt tên cho kịch bản mới.

Hình 3.10: Chạy chương trình (kịch bản 2).

Bước 2. Tạo FEC và Traffic Trunk. Vào Open Object Pallete -

mpls_config_object, sau đó gắp thả đối tượng này vào màn hình Topology và tiến

hành cấu hình đối tượng này như sau:

Hình 3.11: Tạo FEC và Traffic Trunk.

Các tham số cần cấu hình nằm ở phần FEC specifications và Trafic Trunk

Profile. Trong FEC ở đây có 3 lưu lượng vì vậy cần cấu hình cho 3 FEC để thực hiện

điều này trong phần Number of Rows đánh số 3. Mỗi Row khi đó là 1 FEC. Mỗi FEC

ta sẽ cấu hình theo yêu cầu từng luồng lưu lượng. 1 FEC có thể cấu hình theo địa chỉ

hay là theo giao thức. Để quá trình mô phỏng là chính xác cần ít nhất 1 Trunk Profile.

Bước 3. Khởi tạo các đường hầm TE Tunnel.

Ta vào Open Object Pallete, tìm đối tượng Path Models → MPLS →

MPLS_E-LSP_DYNAMIC, gắp thả vào Topology. Ta tạo ra 3 TE Tunnel tương ứng

cho 3 loại lưu lượng, trong đó 2 TE Tunnel đi theo đường truyền PE1-CORE1-

CORE2-PE2 và 1 TE Tunnel đi theo đường PE1-CORE3-CORE4-PE2, do ta thiết lập

theo kiểu Explicited Route nên ta gắp thả 3 TE Tunnel theo 2 đường tương ứng theo

từng node. Sau đó ta vào tinh chỉnh từng thông số yêu cầu trong các đường TE

Tunnel. Cụ thể như sau, giả sử ta có đường TE Tunnel dành cho loại lưu lượng UDP

(EF) 1,5Mbps:

Hình 3.12: Sơ đồ gắp thả tạo đường hầm TE.

Lưu ý rằng ta cần tắt tính năng Announce IGP Shortcuts, bởi vì lát sau đây ta

sẽ dùng cơ chế Policy-based Routing trong phần Traffic Mapping. Ta giữ nguyên

phần Address – Destination và Address – Source, bởi ta thiết lập ra các TE Tunnel

với mục đích không chỉ để truyền tải lưu lượng cho 3 lưu lượng CE1-CE4, CE2-CE5,

CE3-CE6, mà còn dành cho bất kỳ một lưu lượng nào mà phù hợp với các thông số

của phần Traffic Trunk và thông số của TE Tunnel tương ứng. Tiếp theo ta quan tâm

đến các thông số trong phần TE Parameters như sau:

Hình 3.13: Giao diện để chỉnh sửa thông số TE-tunnel.

Lưu ý rằng ta cần chỉnh mục Min Bandwidth cho phù hợp, thông số này của

TE Tunnel sẽ được so sánh với lượng băng thông thực sự của tuyến đường tại các thời

điểm xác định để tìm ra tuyến đường phù hợp nhất, thông số này cũng cần phù hợp và

Traffic Trunk, nếu không thì lưu lượng sẽ không được truyền lên TE Tunnel. Sau khi

đã tạo ra 3 đường hầm tương ứng: Protocols → MPLS → Update LSP Details và

Protocols → MPLS → Display LSP Routes để cập nhật LSP và hiển thị đường đi

của LSP vừa tạo ra.

Bước 4. Truyền tải các lưu lượng này lên trên các đường hầm TE Tunnel bằng

phương pháp Traffic Mapping – Policy-based Routing. Bước này được thực hiện trên

Router PE1, ta vào phần Edit Attributes trên Router PE1, tìm phần MPLS

Parameters và cấu hình các thông số như hình vẽ sau:

Hình 3.14: Cửa sổ gán các thông số ở PE_1.

Ta vào mục Traffic Mapping Configuration, tạo ra 3 Row, đối với mỗi Row,

ta chọn Interface In (ở đây ta chọn IF4 của PE1, là giao diện nối đến CE1), FEC và

Traffic Trunk ta lựa chọn tương ứng với CE1, CE2 hoặc CE3, nếu ta không thiết lập

các FEC và Traffic Trunk trước thì chúng sẽ không xuất hiện tại bảng chọn này.

Tiếp sau đó ta chọn LSP có tên tương ứng với TE Tunnel đã tạo dành cho FEC và

Traffic Trunk tương ứng.Việc chọn LSP như thế này tương ứng với cơ chế Policy-

based Routing, nếu với cơ chế Class-based Tunnel Selection, thì Router sẽ tự động

chọn LSP phù hợp. Đối với phần EXP <--> PHB và EXP <--> Drop Precendence ta

giữ nguyên mặc định ban đầu. Các tùy chọn này sẽ rất hữu dụng đối với cơ chế Class-

based Tunnel Selection.

Như vậy ta đã hoàn thành việc ghép lưu lượng lên trên các đường TE Tunnel

tương ứng. Tiếp sau đây ta sẽ tiến hành chạy kịch bản này, đồng thời khảo sát đường

đi và mức độ sử dụng (Utilization) của các TE Tunnel cũng như các giao diện đầu vào

mạng lõi của Router PE1.

Bước 5. Khảo sát đường đi và mức độ sử dụng (Utilization) của các TE Tunnel

và các giao diện đầu vào mạng lõi của Router PE1. Ta chạy kịch bản và truyền tải các

luồng lưu lượng IP theo cơ chế chuyển mạch MPLS có sử dụng kỹ thuật lưu lượng

MPLS TE. Ta vào DES → Choose Individual Statistics, tích chọn Link Statistics

→ point-to-point → throughput để khảo sát kết quả của các đường truyền trong

mạng lõi, tích chọn Path Statistics → Flow → Ultilization, tích chọn Path Statistics

→ LSP → Traffic In/Traffic Out/Ultilization để khảo sát kết quả của các đường TE

Tunnel đã thiết lập . Sau đó ta vào DES → Run Discrete Event Simulation, sau đó ta

chọn DES → Results.

Hình 3.15: Kết quả nhận được của kịch bản 2.Như kết quả mô phỏng ta thấy lưu lượng bây giờ không chỉ đi theo đường từ

PE1 đến Core 1 mà còn có cả lưu lượng chuyển từ PE1 đến Core 3. Trong đó lưu

lượng CE1-CE4, CE2-CE5 được chuyển qua Core 1 bằng 2 đường hầm phía trên, lưu

lượng CE3-CE6 được chuyển qua Core3 bằng đường hầm phía dưới.