Bài tiểu luận Chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS

Mục Lục

LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................................1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MPLS..............................................................................................31.1 Giới thiệu Multiple Protocol Lable Switching(MPLS).........................................................3

1.1.1 Lợi ích của MPLS.......................................................................................................31.1.2 Đặc điểm mạng MPLS................................................................................................41.1.3 Một số ứng dụng của MPLS.......................................................................................41.1.4 Điểm vượt trội của MPLS so với các mô hình IP over ATM.....................................4

1.2 Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS...................................................................................51.2.1 Nhãn MPLS là gì?......................................................................................................51.2.2 Chuyển tiếp gói tin trong MPLS.................................................................................81.2.3 Các bảng tra FIB và LFIB..........................................................................................9

1.3 Cấu trúc MPLS....................................................................................................................101.3.1 Hai cơ chế hoạt đông trong MPLS...........................................................................101.3.2 Hai mặt phẳng trong MPLS......................................................................................111.3.3 Các giao thức định tuyến trong MPLS.....................................................................121.3.4 Các giao thức phân phối nhãn trong MPLS..............................................................131.3.5 Sự duy trì nhãn MPLS..............................................................................................141.3.6 Routing với nhãn......................................................................................................14

Chương 2: CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS)...............................................................................152.1 Khái niệm QoS....................................................................................................................152.2 Mô hình Best-Effort:............................................................................................................162.3 Mô hình InterServ................................................................................................................172.4 Mô hình DiffServ.................................................................................................................18

2.4.1 Trường DS của DiffServ...........................................................................................192.4.2 Per-hop Behavior trong Diff Serv.............................................................................202.4.3 Các cơ chế DiffServ:.................................................................................................212.4.4 Ưu nhược điểm của mô hình DiffServ:....................................................................22

2.5 So sánh Inter-Serv và Diff-Serv..........................................................................................222.6 Phân loại và đánh dấu..........................................................................................................23

2.6.1. Phân loại(classification)...........................................................................................232.6.2. Đánh dấu(marking)..................................................................................................24

Chương 3: KẾT HỢP DIFFSERV VÀ MPLS..............................................................................253.1 Giới thiệu.............................................................................................................................253.2 Sự kết hợp giữa MPLS và DiffServ.....................................................................................25

3.2.1 DiffServ hỗ trợ MPLS..............................................................................................253.2.2MPLS hỗ trợ DiffServ...............................................................................................25

3.3 DiffServ trong MPLS..........................................................................................................263.3.1 Trường Different service với gói tin IP....................................................................263.3.2 Trường Different service với gói tin MPLS.............................................................28

3.4 Các kỹ thuật lưu lượng trong MPLS....................................................................................293.4.1 Phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên (RED)...................................................................293.4.2 Phương pháp loại bỏ cân bằng ngẫu nhiên (WRED):...............................................29

3.5 Điều khiển tắc nghẽn bằng kỹ thuật hàng đợi.....................................................................30

Nhóm SVTH: Nhóm 10 GVHD: ThS Nguyễn Xuân Khánh1

Bài tiểu luận Chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS

3.5.1 Hàng đợi vào trước ra trước (FIFO).........................................................................303.5.2 Hàng đợi tuần tự (CQ)..............................................................................................313.5.3 Hàng đợi ưu tiên (PQ):.............................................................................................313.5.4 Hàng đợi cân bằng trọng số (WFQ):........................................................................323.5.5 Hàng đợi cân bằng trọng số phân loại lưu lượng (FBWFQ)....................................34

3.6 Hành vi của router với gói tin QoS của mạng MPLS:.........................................................353.7 Các cơ chế đường hầm.........................................................................................................36

3.7.1 Pipe model................................................................................................................373.7.2Short pipe model........................................................................................................373.7.3 Uniform model:........................................................................................................373.7.4 Recoloring the packet:..............................................................................................40

Chương 4: CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG SỰ KẾT HỢP GIỮA DIFFSERV VÀ MPLS......................................................................................................................................42CẤU HÌNH DIFFSERV MPLS......................................................................................................43

A .CẦU HÌNH CƠ BẢN MPLS................................................................................................43B. CẤU HÌNH DIFFSERV MPLS UNIFORM MODE............................................................45C.CÁCH VERIFY CÁC CẤU HÌNH:......................................................................................49D. THỬ TẢI THEO DỊCH VỤ.................................................................................................50

SHOW CẤU HÌNH........................................................................................................................50VERIFY CÁC CẤU HÌNH.............................................................................................................59VERIFY TÍNH NĂNG QoS............................................................................................................63Kết luận và hướng phát triển.........................................................................................................66

Nhóm SVTH: Nhóm 10 GVHD: ThS Nguyễn Xuân Khánh2

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, Internet đã trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng

ta. Internet đã mở ra một chân trời mới đối với nhân loại Khi mạng Internet phát triển và

mở rộng, lưu lượng Internet bùng nổ thì việc đáp ứng nhu cầu cho người sử dụng về chất

lượng dịch vụ ngày càng cao, đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ ISP luôn đứng trước thử

thách. Các ISP xử lý bằng cách tăng dung lượng các kết nối và nâng cấp router nhưng

vẫn không tránh khỏi nghẽn mạch. Lý do là các giao thức định tuyến thường hướng lưu

lượng vào cùng một số các kết nối nhất định dẫn đến kết nối này bị quá tải trong khi một

số tài nguyên khác không được sử dụng. Vì vậy, việc tìm ra giải pháp mới thỏa mãn được

các nhu cầu của người dùng là vấn đề cấp bách và đang được ưu tiên hiện nay

Được sự chỉ dẫn tận tình của các thầy cô trong khoa Điện Tử_ Viễn Thông em đã

tìm hiểu về đề tài “Chất lượng dịch vụ(QoS) trong MPLS”. Nội dung của đề tài gồm

những chương sau:

Chương 1: Tổng quan về MPLS

Chương này sẽ giới thiệu tổng quát về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức

MPLS, về nguyên lý hoạt động, các giao thức sử dụng cũng như các điểm ưu việc

của công nghệ này.

Chương 2: Chất lượng dịch vụ(QoS)

Trong chương này sẽ đề cập đến tầm quan trọng của chất lượng dịch vụ, một số

giải pháp tăng QoS và đi sâu vào kiến trúc DiffServ cũng như cách thức hoạt động

của nó

Chương 3: Sự kết hợp giữa DiffServ và MPLS

Đi vào tìm hiều một số thủ tục cần thiết khi thiết lập DiffServ vào trong một mạng

MPLS

Chương 4: Chương trình và kết quả mô phỏng kết họp DiffServ và MPLS

Sẽ mô phỏng mạng IP sử dụng DiffServ khi xảy ra sự cố đứt kết nối và mạng

MPLS sử dụng DiffServ. Sau đó nhận xét và so sánh các kết quả đạt được

Chương trình mô phỏng hoạt động dựa trên nền tảng hoạt động thực tế của mạng

IP và MPLS

Trong quá trình làm đồ án, nhóm chúng em đã cố gắng rất nhiều song do kiến

thức hạn chế và thời gian hạn hẹp nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong

nhận được sự góp ý, hướng dẫn và sự giúp đỡ của Thầy Cô, bạn bè.

Suốt quá trình học tập, Thầy Cô đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu tạo

cơ sở cho chúng em hoàn thành đồ án này. Chúng em xin chân thành cảm ơn đến các

Thầy Cô trong khoa Điện Tử-Viễn Thông. Đặc biệt là Thầy giáo(ThS): Nguyễn Xuân

Khánh đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu và cổ vũ, động viên chúng em trong suốt thời

gian tìm hiểu và hoàn thiên đề tài này.

Em xin chân thành cám ơn!

TP.HCM, ngày 22, tháng 11, năm 2012

Nhóm sinh viên thực hiện

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MPLS

1.1 Giới thiệu Multiple Protocol Lable Switching(MPLS)Multiple Protocol Lable Switching MPLS những năm gần đây đã và đang được triển khai

ngày càng qui mô và rộng lớn trên nhiều quốc gia. Thậm chí đối với những đất nước nơi mà nền công nghệ thông tin phát triển sau các nước tiên tiến trên thế giới đang cân nhắc để họ có thể bỏ qua bước xây dựng các cơ sở hạ tầng phục vụ cho truyền tải lớp 2 truyền thống như các nước tiên tiến đã sử dụng như ATM hay Frame Relay để tiến thẳng đến xây dựng một cơ sở hạ tầng MPLS.Vậy MPLS là gì và dựa trên những lợi ích to lớn nào mà nó có thể dần dần thay thế các công nghệ cũ trước đó?

MPLS nói chung là một công nghệ chuyển mạch không dựa vào IP mà dựa vào một khái niệm mới gọi là nhãn (label). Nhãn được thêm vào gói IP và được quảng bá đi giữa các router để hình thành nên các ánh xạ giữa nhãn và địa chỉ IP. Lúc này, việc chuyển mạch các gói tin sẽ không cần thực hiện việc tra cứu vào bảng định tuyến IP tức dựa trên địa chỉ đích nữa mà hoàn toàn dựa vào bảng ánh xạ nhãn.

Đây không phải là một kỹ thuật xa lạ khi mà Frame Relay và ATM đã áp dụng nó để vận chuyển frame hoặc cell. Ở mỗi hop trong network, giá trị có thể hiểu là nhãn như là DLCI hay VPI/VCI sẽ bị thay đổi bởi 1 giá trị nhãn khác và điều này làm nó khác với cách chuyển mạch IP truyền thống khi địa chỉ đích ở mỗi next hop luôn được duy trì không đổi. Vậy tại sao phải sử dụng MPLS? 

Trước MPLS, ATM và Frame Relay đóng vai trò là những công nghệ WAN chủ chốt, cung cấp các kết nối và đường truyền riêng cho các dịch vụ lớp 2 với sự riêng tư và ảo hóa cao, đồng thời hỗ trợ luôn các dịch vụ lớp 3 gọi là các overlay network. Tuy nhiên, để có thể làm được điều đó, nhà cung cấp dịch vụ phải xây dựng những hạ tầng riêng cho từng loại lớp dịch vụ và điều này làm học tiêu tốn không ít chi phí.

Ở Việt Nam, hầu hết các mạng WAN đều sử dụng dịch vụ leased line thông qua các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông với lối hoạt động theo giao thức định tuyến IP truyền thống khiến cho giá thành trở nên đắt đỏ và chất lượng dịch vụ kém do các router thường xuyên bị quá tải dẫn đến việc mất lưu lượng hay mất kết nối. Nhưng khi triển khai MPLS và dịch vụ điển hình của nó là MPLS VPN, các nhược điểm kể trên hoàn toàn có thể được khắc phục. MPLS với việc chuyển mạch dựa vào nhãn mang lại nhiều lợi ích to lớn hơn cho các nhà cung cấp dịch vụ khi có thể giúp họ tiết kiệm được chi phí cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng vì MPLS không chỉ cho phép vận chuyển các gói lớp 3 bằng giao thức IP thông qua MPLS backbone mà còn cho phép bất kỳ giao thức giao thức non-IP lớp 2 nào như Frame Relay, ATM, Ethernet, HDLC, PPP được vận chuyển chỉ trên một cơ sở hạ tầng tích hợp duy nhất. Ngoài ra, nó còn hỗ trợ nhiều ứng dụng hữu ích như định tuyến unicast, multicast, truyền tải dựa vào QoS và phân luồng giúp giảm thiểu sự quá tải trong các router core.

1.1.1 Lợi ích của MPLS

- Làm việc với hầu hết các công nghệ liên kết dữ liệu như IP, ATM….

- Tương thích với hầu hết các giao thức định tuyến và các công nghệ khác liên quan đến Internet.

- Hoạt động độc lập với các giao thức định tuyến (routing protocol).

- Tìm đường đi linh hoạt dựa vào nhãn(label) cho trước.

- Hỗ trợ việc cấu hình quản trị và bảo trì hệ thống (OAM)

- Có thể hoạt động trong một mạng phân cấp

- Có tính tương thích cao.

1.1.2 Đặc điểm mạng MPLS

- Không có thành phần giao thức phía host

- MPLS chỉ nằm trên các router

- MPLS là một giao thức độc lập nên có thể hoạt động với các giao thức mạng khác IP như IPX, ATM, Frame-Relay, PPP hoặc trực tiếp với tầng Data Link.

- Định tuyến trong MPLS được dùng để tạo các luồng băng thông cố định tương tự như kênh ảo của ATM hay Frame Relay.

- MPLS đơn giản hoá quá trình định tuyến, đồng thời tăng cường tính linh động với các tầng trung gian.

1.1.3 Một số ứng dụng của MPLS

Internet có ba nhóm ứng dụng chính: voice, data, video với các yêu cầu khác nhau. Voice yêu cầu độ trễ thấp, cho phép thất thoát dữ liệu để tăng hiếu quả. Video cho phép thất thoát dữ liệu ở mức chấp nhận được, mang tính thời gian thực (realtime). Data yêu cầu độ bảo mật và chính xác cao. MPLS giúp khai thác tài nguyên mạng đạt hiệu quả cao.

Một số ứng dụng đang được triển khai là:

- MPLS VPN: Nhà cung cấp dịch cụ có thể tạo VPN lớp 3 dọc theo mạng đường trục cho nhiều khách hàng, chỉ dùng một cơ sở hạ tầng công cộng sẵn có, không cần các ứng dụng encrytion hoặc end-user.

- MPLS Traggic Engineer: Cung cấp khả năng thiết lập một hoặc nhiều đường đi để điều khiển lưu lượng mạng và các đặc trưng thực thi cho một loại lưu lượng.

- MPLS QoS (Quality of service): Dùng QoS các nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp nhiều loại dịch vụ với sự đảm bảo tối đa về QoS cho khách hàng.

1.1.4 Điểm vượt trội của MPLS so với các mô hình IP over ATM

Khi hợp nhất với chuyển mạch ATM, chuyển mạch nhãn tận dụng những thuận lợi của các tế bào ATM - chiều dài thích hợp và chuyển với tốc độ cao. Trong mạng đa dịch vụ chuyển mạch nhãn cho phép chuyển mạch BPX/MGX nhằm cung cấp dịch vụ ATM, Frame Replay và IP Internet trên một mặt phẳng đơn trong một đường đi tốc độ cao. Các mặt phẳng (Platform) công cộng hỗ trợ các dịch vụ này để tiết kiệm chi phí và đơn giản hóa hoạt động cho nhà cung cấp đa dịch vụ. ISP sử dụng chuyển mạch ATM trong mạng lõi, chuyển mạch nhãn giúp các các dòng Cisco, BPX8600, MGX8800, Router chuyển mạch đa dịch vụ 8540 và các chuyển mạch Cisco ATM giúp quản lí mạng hiệu quả hơn xếp chồng (overlay) lớp IP trên mạng ATM. Chuyển mạch nhãn tránh những rắc rối gây ra do có nhiều router ngang hàng và hỗ trợ cấu trúc phân cấp (hierarchical structure) trong một mạng của ISP.

Sự tích hợp:

MPLS xác nhập tính năng của IP và ATM chứ không xếp chồng lớp IP trên ATM. MPLS giúp cho cơ sở hạ tầng ATM thấy được định tuyến IP và loại bỏ các yêu cầu ánh xạ giữa các đặc tính IP và ATM. MPLS không cần địa chỉ ATM và kỹ thuật định tuyến.

Độ tin cậy cao hơn:

Với tốc độ chuyển mạch, MPLS có khả năng cung cấp cho mạng sự an toàn và nhanh chóng, đảm bảo dữ liệu không bị thất thoát nhiều, ngoài ra còn có các cơ chế và các mode trong kĩ thuật MPLS giúp bảo mật cho thông tin khách hàng.

Trực tiếp thực thi các loại dịch vụ:

MPLS sử dụng hàng đợi và bộ đếm của ATM để cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau. Nó hỗ trợ quyền ưu tiên IP và loại dịch vụ (class of service–cos) trên chuyển mạch ATM mà không cần chuyển đổi phức tạp sang các lớp ATM Forum Service.

Hỗ trợ hiệu quả cho Mulicast và RSVP:

Khác với MPLS, xếp lớp IP trên ATM nảy sinh nhiều bất lợi, đặc biệt trong việc hỗ trợ các dịch vụ IP như IP muticast và RSVP( Resource Reservation Protocol - RSVP). MPLS hỗ trợ các dịch vụ này, kế thừa thời gian và công việc theo các chuẩn và khuyến khích tạo nên ánh xạ xấp xỉ của các đặc trưng IP&ATM.

Giảm tải trên mạng lõi:

Các dịch vụ VPN hướng dẫn cách MPLS hỗ trợ mọi thông tin định tuyến để phân cấp. Hơn nữa,có thể tách rời các định tuyến Internet khỏi lõi mạng cung cấp dịch vụ. Giống như dữ liệu VPN, MPLS chỉ cho phép truy suất bảng định tuyến Internet tại điểm ra vào của mạng. Với MPLS, kĩ thuật lưu lượng truyền ở biên của AS được gắn nhãn để liên kết với điểm tương ứng. Sự tách rời của định tuyến nội khỏi định tuyến Internet đầy đủ cũng giúp hạn chế lỗi, ổn định và tăng tính bảo mật.

Khả năng điều khiển lưu lượng:

MPLS cung cấp các khả năng điều khiển lưu lượng để sửng dụng hiệu quả tài nguyên mạng. Kỹ thuật lưu lượng giúp chuyển tải từ các phần quá tải sang các phần còn rỗi của mạng dựa vào điểm đích, loại lưu lượng, tải, thời gian,…

1.2 Công nghệ chuyển mạch nhãn MPLS

1.2.1 Nhãn MPLS là gì?

Công thức để gán nhãn gói tin là:

Network Layer Packet + MPLS Label Stack

Không gian nhãn (Label Space): có hai loại. Một là, các giao tiếp dùng chung giá trị nhãn (per-platform label space). Hai là, mỗi giao tiếp mang giá trị nhãn riêng, (Per-interface Label Space). Bộ định tuyến chuyển nhãn (LSR – Label Switch Router): ra quyết định chặng kế tiếp dựa trên nội dung của nhãn, các LSP làm việc ít và hoạt động gần như Switch.

Con đường chuyển nhãn (LSP – Label Switch Path): xác định đường đi của gói tin MPLS. Gồm hai loại: Hop by hop signal LSP - xác định đường đi khả thi nhất theo kiểu best effort và Explicit route signal LSP - xác định đường đi từ nút gốc.

Nhãn là giá trị có chiều dài cố định dùng để nhận diện một FEC nào đó. Sự kết hợp giữa FEC và nhãn được gọi là ánh xạ nhãn - FEC. MPLS được thiết kế để sử dụng ở bất kì môi trường và hình thức đóng gói lớp 2 nào, hầu hết các hình thức đóng gói lớp 2 là dựa trên frame, và MPLS chỉ đơn giản thêm vào nhãn 32 bit giữa mào đầu lớp 2 và lớp 3, gọi là shim header. Phương thức đóng gói này gọi là Frame-mode MPLS.

ATM là một trường hợp đặc biệt sử dụng cell có chiều dài cố định. Do đó nhãn không thể được thêm vào trong mỗi cell. MPLS sử dụng các giá trị VPI/VCI trong mào đầu ATM để làm nhãn. Phương thức đóng gói này được gọi là Cell-mode MPLS.

Nhãn của gói tin đi ra là nhãn ngõ ra, tương tự cho nhãn của gói tin đi vào là nhãn ngõ vào. Một gói tin có thể có cả nhãn ngõ ra và ngõ vào, có thể có nhãn ngõ vào mà không có nhãn ngõ ra hoặc là ngược lại. Thường thường, một gói tin có thể có nhiều nhãn được gọi là chồng nhãn (lable stack). Các nhãn trong chồng nhãn được tổ chức theo kiểu chồng nhãn LIFO (last-in, first-out). Một gói tin không có gắn nhãn được xem là có chiều sâu chồng nhãn bằng 0. Chiều sâu d của chồng nhãn tương ứng với trình từ của nhãn trong chồng nhãn <1,2,3....,d-1,d> với nhãn 1 ở đáy chồng nhãn và nhãn d ở đỉnh của chồng nhãn.

Nhãn MPLS là một sự đột phá, nó dựa trên ý tưởng VPI/VCI của mạng ATM nhưng cao cấp hơn, gồm 32 bit.

Hình 1.1: Nhãn MPLS

- Label: Trường này gồm 20 bit, như vậy chúng ta sẽ có hơn 1 tỷ nhãn khác nhau sử dụng,đâychính là phần quan trọng nhất trong nhãn MPLS nó dùng để chuyển tiếp gói tin trong mạng.

- Experimemtal (EXP): Trường này gồm 3 bit, nó dùng để mapping với trường ToS hoặc DSCP trong gói tin tới để thực hiện QoS.

- Stack (S): Chỉ có 1 bit, khi một gói tin đi qua một tunnel, nó sẽ có nhiều hơn 1 nhãn gắn vào, khi đó ta sẽ một stack nhãn, bit S này dung để chỉ ra rằng nhãn này có nằm đáy Stack không, nếu ở đáy thì S=1, ngược lại S=0.

Hình 1.2: Nhãn của stack

Time-to-live (TTL): Trường này như trường TTL trong IP header, khi chuyển tiếp gói tin nếu như router không tìm thấy destination mà vẫn cứ chạy trong mạng thì sẽ xảy ra loop làm nghẽ mạng (congestion). TTL dùng để khắc phục điều này, giá trị ban đầu của nó là 255, mỗi khi đi qua một router thì giá trị này sẽ giảm đi 1, nếu như giá trị này đã giảm về 0 mà gói tin vẫn chưa tới đích thì nó sẽ bị rớt (dropped). Khi gói tin đến router biên thì trường TTL trong IP header sẽ giảm đi một và copy qua trường TTL trong nhãn MPLS, giá trị này sẽ giảm dần khi đi qua mạng MPLS, khi ra khỏi mang MPLS thì trường nay lại được copy qua trường TTL trong IP header, nếu giá trị là 0 thì gói sẽ bị rớt (drop).

Các giá trị qui ước cho trường TTL:

0: Chính nó (Host gởi tin đến chính nó)

1: Trong cùng một subnet

32: Trong cùng một site (Một mạng)

64: Trong cùng một vùng (Có cùng AS)

128: Trong cùng một một lục địa

255: Không giới hạn

Các cách đóng gói tin:

Hình 1.3: Nhãn lớp 2

Như vậy: Đối với mạng IP cách đóng gói tin sẽ là Ethernet hay PPP và nhãn là một shim được chèn vào như trình bày ở trên. Đối mạng Frame-Relay nhãn sẽ là giá trị DLCI, với mạng ATM thì nhãn sẽ là VPI hoặc VCI.

Các loại nhãn đặc biệt

- Untagged: gói MPLS đến được chuyển thành một gói IP và chuyển tiếp đến đích

- Nhãn Implicit-null hay POP: Nhãn này được gán khi nhãn trên (top label) của gói MPLS đến bị bóc ra và gói MPLS hay IP được chuyển tiếp tới trạm kế xuôi dòng. Giá trị của nhãn này là 3 (trường nhãn 20 bit). Nhãn này được dùng trong mạng MPLS cho những trạm kế cuối

- Nhãn Explicit-null: Chỉ mang giá trị EXP, giá trị nhãn bằng 0, được gán để giữ giá trị EXP cho nhãn trên (top label) của gói đến. Nhãn trên được hoán đổi với giá trị 0 và chuyển tiếp như một gói MPLS tới trạm kế xuôi dòng. Nhãn này sử dụng khi thực hiện QoS với MPLS trong mô hình Pipe Mode.

- Nhãn Aggregate: với nhãn này, khi gói MPLS đến nó bị bóc tất cả nhãn trong chồng nhãn ra để trở thành một gói IP và thực hiện tra cứu trong FIB để xác định giao tiếp ngõ ra cho nó.

1.2.2 Chuyển tiếp gói tin trong MPLS

- Thực hiện chuyển tiếp dữ liệu với MPLS gồm các bước sau:

- Gán nhãn MPLS (trên LSR).

- Giao thức phân phối nhãn (LDP - label distribution protocol hay TDP - tag distribution protocol ) thực hiện gán nhãn và trao đổi nhãn giữa các LSR trong miền MPLS để thiết lập các phiên làm việc (session). Việc gán nhãn có thể gán cục bộ trên router hoặc trên giao tiếp của router.

- Thiết lập LSP giữa LSR/E_LSR.

- Mặc định trên router sử dụng LDP.

Trong các mạng thuần túy thì việc chuyển tiếp gói tin được thực hiện bằng cách tra bảng routing có trong mỗi router, công việc này thực hiện ở layer 3, nó tốn khá nhiều thời gian cho các router trong việc tra bảng routing nếu như bảng này có kích thước lớn (trong mạng bình thường bảng này có thể có tới vài trăm ngàn rout).

Trong nguyên lý định tuyến cổ điễn, thì để tìm ra next hop mỗi router phải thực hiện việc tra bảng routing như sau:

Hình 1.4: Chuyển tiếp IP

Như trên hình vẽ ta thấy: để có được thông tin về mạng 10.0.0.0/8 thì các router trong mạng phải thường xuyên update cho nhau về tình trạng up hay down của mạng này, việc update này còn tùy vào kĩ thuật áp dụng cho mạng là Link-state hay Distance vector, nhưng nói chung nó chiếm một lượng băng thông không mong muốn trong mạng, sau khi đã có bảng routing thì để gởi gói tin đến đích các router phải tra bảng routing mỗi khi gói tin tới nó để chuyển tiếp đến next hop.

Vì vậy trong MPLS sẽ không thực hiện như vậy, việc chuyển tiếp nhãn trong MPLS sẽ thực hiện ở layer 2, nó không phải tra bảng routing nên sẽ rất nhanh chóng để tìm ra next hop tiếp theo.

Hình 1.5: Chuyển tiếp MPLS

Theo hình vẽ trên, thì việc chuyển tiếp gói tin trong MPLS chỉ thực hiện trên nhãn, mỗi khi gói tin đến router các router sẽ thực hiện việc gán nhãn (router biên), swap nhãn (router core), và pop nhãn (router biên), việc này thực hiện ở layer 2 rất nhanh chóng (chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn ở các phần sau).

1.2.3 Các bảng tra FIB và LFIB

Bảng tra FIB (Forwarding information based) sẽ ánh xạ từ một gói tin IP không nhãn thành gói tin MPLS có nhãn ở ngõ vào của router biên hoặc từ gói tin IP không nhãn thành gói tin IP không nhãn ở ngõ ra của router biên, bảng này được hình thành từ bảng routing table, từ giao thức phân phối nhãn LDP và từ bảng tra LFIB.

Hình 1.6: Bảng tra FIB vả LFIB

Bảng tra LFIB (Label Forwarding Information Based) là bảng chứa đựng thông tin các nhãn đến các mạng đích, một gói tin có nhãn khi đi vào một router nó sẽ sử dụng bảng tra LFIB để tìm ra hop kế tiếp, ngõ ra của gói tin này có thể là gói tin có nhãn cũng có thể là gói tin không nhãn.

Hai bảng tra FIB và LFIB có giá trị như bảng routing table trong mạng IP, nhưng trong mạng IP thì bảng routing table có số entry rất lớn khoảng vài ngàn, còn với FIB và LFIB số nhãn mà nó nắm giữa rất ít khoảng vài chục là tối đa.

1.3 Cấu trúc MPLS

1.3.1 Hai cơ chế hoạt đông trong MPLS

1.3.1.1 Cơ chế Frame Mode

Cơ chế này được sử dụng với các mạng IP thông thường, trong cơ chế này nhãn của MPLS là nhãn thực sự được thiết kế và gán cho các gói tin, trong mặt phẳng Control plane sẽ đảm nhiệm vai trò gán nhãn và phân phối nhãn cho các route giữa các router chạy MPLS, và trong cơ chế này các router sẽ kết nối trực tiếp với nhau qua 1 giao diện Frame mode như là PPP, các router sẽ sử dụng địa chỉ IP thuần túy để trao đổi thông tin cho nhau như là: Thông tin về nhãn và bảng định tuyến routing table.

Còn với mạng ATM hay Frame-relay chúng không có các kết nối trực tiếp giữa các interface, nghĩa là không thể dùng địa chỉ IP thuần để trao đổi thông tin cho nhau, vì vậy ta phải thiết lập các kênh ảo giữa chúng (PVC - permanent virtual circuit)

1.3.1.2 Cơ chế cell mode

Thuật ngữ này dùng khi có một mạng gồm các ATM LSR dùng MPLS trong mặt phẳng điều khiển để trao đổi thông tin VPI/VCI thay vì dùng báo hiệu ATM. Trong kiểu tế bào, nhãn là trường VPI/VCI của tế bào. Sau khi trao đổi nhãn trong mặt phẳng điều khiển, ở mặt phẳng chuyển tiếp, router ngõ vào (ingress router) phân tách gói thành các tế bào ATM, dùng giá trị VCI/CPI tương ứng đã trao đổi trong mặt phẳng điều khiển và truyền tế bào đi. Các ATM LSR ở phía trong hoạt động như chuyển mạch ATM – chúng chuyển tiếp một tế bào dựa trên VPI/VCI vào và thông tin cổng ra tương ứng. Cuối cùng, router ngõ ra (egress router) sắp xếp lại các tế bào thành một gói.

Trong đó: - GFC (Generic Flow Control): Điều khiển luồng chung- VPI (Virtual Path Identifier): nhận dạng đường ảo- VCI (Virtual Channel Identifier): nhận dạng kênh ảo- PT (Payload Type): Chỉ thị kiểu trường tin- CLP (Cell Loss Priority): Chức năng chỉ thị ưu tiên huỷ bỏ tế bào- HEC (Header error check): Kiểm tra lỗi tiêu đề.

1.3.2 Hai mặt phẳng trong MPLS

1.3.2.1 Control plane (trao đổi thông tin định tuyến và label)

Hình 1.7: Mặt phẳng của MPLSMặt phẳng điều khiển MPLS chịu trách nhiệm tạo ra và lưu trữ LIB (Label Information

Base) hoặc TIB (Tag Information Base). Tất cả các nút MPLS phải chạy một giao thức định tuyến IP để trao đổi thông tin định tuyến đến các nút MPLS khác trong mạng. Các thông tin trong bảng định tuyến được trao đổi với các router khác để xây dựng bảng cơ sở thông tin FIB (Forwarding Information Base).

Các nhãn được trao đổi giữa các nút MPLS kế cận để xây dựng nên LFIB, thông tin liên kết nhãn chỉ được phân phối giữa các router nối trực tiếp với nhau bằng cách dùng giao thức phân phối (LDP – Label Distribution Protocol) hoặc TDP (Cisco proproetary Tag Distribution protocol).

1.3.2.2 Data plane (chuyển tiếp gói tin dựa trên label)

Có nhiệm vụ truyền gói tin dựa trên giá trị nhãn chứa trong LFIB. Mỗi node MPLS chứa 2 bảng liên quan tới việc forward là LIB và LFIB. LIB chứa những nhãn được gán tại node đó và việc ánh xạ các nhãn đó với nhãn nhận được từ router láng giềng, LFIB là tập con của LIB, sử dụng các nhãn đó để chuyển tiếp gói tin.

1.3.3 Các giao thức định tuyến trong MPLS

1.3.3.1 Static route:

Định tuyến tĩnh (static route) là người quản trị mạng phải nhập thông tin về đường đi cho router. Khi cấu trúc mạng thay đổi, người quản trị mạng phải tự tay xóa hoặc thêm các thông tin về đường đi cho router. Stactic route phù hợp với mô hình mạng nhỏ, ít có sự thay đổi. Nhưng đối với mô hình mạng lớn thì việc xây dựng cũng như quản lí bảng định tuyến tĩnh tốn rất nhiều thời gian.

1.3.3.2 Dynamic routing:

Dynamic cho phép network điều chỉnh lại sự thay đổi trong mô hình mạng một cách tự động không cần đến người quản trị. Đối với dynamic routing, khi link bị fail hay có một link mới được thêm vào, các router sẽ tự động truyền thông tin mới này.

Phân loại dynamic routing:

Distance vector: RIP, IGRP. Hoạt động theo nguyên tắc hàng xóm, tức là mỗi router gửi routing table của nó

cho các router được nối trực tiếp với nó. Các router đó sẽ so sánh với bảng định tuyến của mình, xem route của mình và route mới nhận được, route nào tốt hơn sẽ được cập nhật. Các routing updates sẽ được gửi theo định kỳ để khi có sự thay đổi trong mạng, router sẽ biết được link nào bị down.

Ưu điểm:

- Dễ cấu hình.- Router không phải xử lí nhiềuàCPU và memory còn rảnh để làm việc khác.

Nhược điểm:

- Hệ thống metric đơn giản (như RIP sử dụng hop-count) nên có thể xảy ra việc con đường tốt nhất chưa phải là tốt nhất.

- Do cập nhật định kỳ nên một lượng bandwidth đáng kể sẽ bị chiếm.- Thời gian hội tụ chậm, dẫn đến việc sai lệch bảng định tuyếnàrouting loop.

Link-state:

OSPF, IS-IS. Link-state không gửi các routing-update mà chỉ gửi các tình trạng (state) của các link trong linkstate-database của mình cho các router khác, để tự mỗi router chạy giải thuật shortest path first, tự xây dựng bảng routing table cho mình. Sau khi mạng đã hội tụ, link-state protocol sẽ không gửi update định kỳ như distance vector mà chỉ gửi khi nào có sự thay đổi trong topology network (link bị down).

Ưu điểm:

- Hội tụ nhanh.- Scalable: thích nghi với nhiều hệ thống, có khả năng mở rộng lớn.- Không gửi update định kỳ nên tiết kiệm băng thông cho đường mạng.- Đáp ứng nhanh khi có sự thay đổi.

Nhược điểm:

- Router xử lí nhiềuàtốn CPU và memoryàdelay.

So sánh Distance vector và Link-state:

- Với distance vector routing protocol, router dựa vào sự quyết định của neighbors, router không có hình ảnh tổng thể của mô hình mạng.

- Link-state protocol thì mỗi router lại có hình ảnh tổng thể của mô hình mạng, nó có thể quyết định 1 cách độc lập dựa trên mô hình mạng chính xác đó.

1.3.3.3 Hybrid protocol:

EIGRP được xem là giao thức lai vì nó kết hợp ưu điểm của giao thức distance vector và giao thức link state. Những ưu điểm của OSPF như gửi thông tin cập nhật khi có link down, phát hiện neighbors…nhưng không gửi tất cả router như OSPF.

Ưu điểm của EIGRP:

- Tốc độ hội tụ nhanh.- Hỗ trợ VLSM.- Hỗ trợ cho nhiều giao thức mạng khác nhau.- Sử dụng băng thông hiệu quả: vì nó chỉ gửi thông tin cập nhật một phần chứ không phải gửi

toàn bộ routing table. Điều này tương đương hoạt động cập nhật của OSPF, nhưng không giống router OSPF, router EIGRP chỉ gửi cho router nào cần thông tin đó thôi. Các router EIGRP giữ liên lạc bằng cách gửi định kỳ (5s) các gói hello rất nhỏ nên không chiếm nhiều băng thông.

- Hỗ trợ unequal load balancing.

1.3.3.4 Giao thức BGP: Như đã biết Internet được tạo bởi rất nhiều các Autonomous System. BGP được sử dụng để

chia sẻ thông tin định tuyến giữa các AS khác nhau. BGP sử dụng giao thức vận chuyển tin cậy (reliable transport protocol) để trao đổi thông tin định tuyến đó chính là Transmission Control Protocol (TCP). BGP sử dụng cổng 179 để thiêt lập kết nối. Điều đáng chú ý về BGP là nó không quan tâm về intra-AS routing, nó tin tưởng rằng các IGP được sử dụng trong AS sẽ đảm nhiệm intra-AS routing mà nó chỉ đề cập tới inter-AS routing.

1.3.4 Các giao thức phân phối nhãn trong MPLS

1.3.4.1 TDP (Tag Distribution Protocol):

Trước đây, trong quá trình "thai nghén" ra MPLS, Cisco đưa ra công nghệ tag-switching và hỗ trợ từ IOS 11.1CT. MPLS được hỗ trợ bởi các router cisco từ IOS 12.1(3)T.

Tag-switching chính là tiền thân của mpls nên rất giống, chỉ có một số khác biệt như: Giao thức sử dụng phân phối nhãn của tag-switching là TDP - sử dụng tcp/udp port 711, còn mpls là LDP sử dụng tcp/udp port 646. Để cho phép chuyển mạch nhãn hoạt động thì IOS 11.1 là tag-switching ip, IOS 12.1 là mpls ip. Cú pháp lệnh tùy vào IOS

1.3.4.2 LDP (Label Distribution Protocol):

MPLS là thế hệ sau của tag-switching, nó sử dụng giao thức LDP để phân phối nhãn, hoạt động như TDP chỉ khác là nó sử dụng LDP để phân phối nhãn, LDP phải được cấu hình trên

từng interface chạy MPLS, các láng giềng của chúng sẽ tự động nhận ra các interface có chạy LDP kết nối với chúng. Sử dụng UDP broadcast và mulicast để tìm ra các láng giềng của chúng.

Trong một miền MPLS, một nhãn gán tới một địa chỉ (FIB) đích được phân phối tới các láng giềng ngược dòng sau khi thiết lập session. Việc kết nối giữa mạng cụ thể với nhãn cục bộ và một nhãn trạm kế (nhận từ router xuôi dòng) được lưu trữ trong LFIB và LIB.

1.3.5 Sự duy trì nhãn MPLS

Có hai chế độ duy trì nhãn:

Chế độ duy trì nhãn tự do (liberal label retention mode): duy trì kết nối giữa nhãn và mạng đích nhưng không lưu giữ trạm kế cho đích đến đó. LSR có thể chuyển tiếp gói ngay khi IGP hội tụ và số lượng nhãn lưu giữ rất lớn cho từng đích đến cụ thể nên tốn bộ nhớ.

Chế độ duy trì nhãn thường xuyên (conservative label retention mode): duy trì nhãn dựa vào hồi đáp LDP hay TDP của trạm kế. Nó hủy các kết nối từ LSR xuôi dòng mà không phải trạm kế của đích đến chỉ định nên giảm thiểu được bộ nhớ.

1.3.6 Routing với nhãnGiả sử ta có một mạng đơn giản như sau trong đó Router A là Ingress router (router biên ngõ

vào), Router C là Egress router (router biên ngõ ra).

Hình 1.8: Mạng MPLS

Ở đây sẽ trình bày cách các router xây dựng bảng FIB và LFIB cho Network X là mạng mà cần truyền dữ liệu đến.

Phương thức gán và phân tán nhãn gồm những bước như sau:Step 1: Giao thức định tuyến (OSPF hay IS IS …) xây dựng bảng routing table.Step 2: Các LSR lần lượt gán 1 nhãn cho một dest-IP trong bảng routing Table một cách độc

lập.Step 3: LSR lần lượt phân tán nhãn cho tất cả các router LSR kế cận.Step 4: Tất cả các LSR xây dựng các bảng LIB, LFIB, FIB dựa trên label nhận được.

Chương 2: CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ (QoS)

2.1 Khái niệm QoSChất lượng dịch vụ ( QoS ) là một thuật ngữ được sử dụng rộng dãi trong nhiều lĩnh vực khác

nhau. Hiểu một cách đơn giản QoS là các cơ chế, công cụ đảm bảo cho các mức dịch vụ khác nhau thỏa mãn các tiêu chuẩn về băng thông và thời gian trễ cần thiết cho một ứng dụng đặc biệt nào đó.

Vì sao chúng ta lại cần QoS ?Như trước đây, khi mà nhu cầu sử dụng mạng của con người chưa cao bởi vì sự mới mẻ,

chưa phổ biến và các ứng dụng chưa nhiều thì lưu lượng trên mạng có thể đáp ứng cho hầu hết các ứng dụng lúc bây giờ, nhưng khi nó trở nên phổ biến số người dùng nhiều và các ứng dụng cũng tăng lên thì tài nguyên băng thông mạng trở nên thiếu hụt, điều này sẽ dẫn tới việc mất gói đáng kể khi truyền qua mạng. Để khắc phục điều này thì QoS ra đời với nhiệm vụ ưu tiên cho các ứng dụng thời gian thực bằng cách cấp phát thêm băng thông và đặt chúng ở mức ưu tiên cao hơn các ứng dụng khác. Nếu một mạng không áp dụng QoS thì sẽ xảy ra các trường hợp như sau:

Loại lưu lượng Trường hợp không có QoSThoại (Voice) Tín hiệu thoại không rõ ràng

Vỡ và vọng tín hiệu trong đàm thoạiĐộ trễ tăng làm cho người nghe bên kia không biết khi nào cuộc gọi kết thúc.Cuộc gọi bị ngắt giữa chừng.

Video Hình ảnh bị nhòe, giật không ổn địnhTiếng không khớp với videoTốc độ video phát chậm hơn bình thường.

Dữ liệu (Data) Dữ liệu đến nhưng không sử dụng đượcDữ liệu đến chậm do độ trễ lớn.Số lần Tín hiệu trả lời lại cho bên gửi không ổn định hoặc thất bại.

Bảng 2.1 : Dữ liệu khi không có QoS.

QoS sẽ ảnh hưởng tới các thông số mạng như: Bandwidth (Băng thông), Delay (trễ), Jitter (Bất ổn định), Loss (độ mất gói).

Các mạng ngày nay đền phải sử dụng QoS để đảm bảo chất lượng dịch vụ, tuy nhiên với mỗi ứng dụng thì cần có các mức độ QoS khác nhau.

Băng thông

Trễ JitterMất gói

Tương tác Thấp ThấpTrung bình/ cao

Thấp

Vận hành Cao Cao Cao Thấp

Thoại Thấp Thấp Thấp Thấp

Video tương tác

Cao Thấp Thấp Thấp

Video CaoTrung bình/ cao

Thấp Thấp

Bảng 2.2 : Mức độ yêu cầu QoS cho các dữ liệu.

Các mô hình dịch vụ QoS:Một mô hình dịch vụ được gọi là một mức dịch vụ mô tả khả năng thiết lập từ đầu cuối đến

đầu cuối của QoS, đầu cuối đến đầu cuối là khả năng của mạng có thể phục vụ các yêu cầu đặc biệt tới mạng khác. Kỹ thuật QoS cung cấp ba kiểu mô hình dịch vụ là : Best-effort, InterServ và Differentiated Services.

Các kĩ thuật QoS trong mạng IP:

Hình 2.1 : Các kỹ thuật QoS trong mạng IP.

2.2 Mô hình Best-Effort:Best-effort là một mô hình dịch vụ đơn và phổ biến trên mạng internet hay mạng IP nói

chung, cho phép ứng dụng gửi dữ liệu bất cứ khi nào với bất cứ khối lượng nào nó có thể thực hiện và không đòi hỏi sự cho phép hoặc thông tin cơ sở mạng, nghĩa là mạng phân phối dữ liệu nếu có thể mà không cần sự đảm bảo về độ tin cây, độ trễ hoặc khả năng thông mạng. QoS đặc tả dịch vụ Best-effort là xếp hàng đợi : firt-in, firt-out ( FIFO ).

Dịch vụ Best- effort rất phù hợp cho những ứng dụng của mạng dải rộng như truyền file hoặc email. Cho đến thời điểm này đa phần các dịch vụ được cung cấp bởi mạng Internet vẫn sử dụng mô hình dịch vụ này.

2.3 Mô hình InterServĐứng trước nhu cầu ngày càng tăng trong việc cung cấp dịch vụ thời gian thực (thoại, video)

và băng thông cao (đa phương tiện), dịch vụ tích hợp IntServ đã ra đời. Đây là sự phát triển của mạng IP nhằm đồng thời cung cấp dịch vụ truyền thống Best Effort và các dịch vụ thời gian thực. Sau đây là những động lực thúc đẩy sự ra đời của mô hình này:

- Dịch vụ cố gắng tối đa không còn đủ đáp ứng nữa : Ngày càng có nhiều ứng dụng khác nhau, các yêu cầu khác nhau về đặc tính lưu lượng được triển khai, đồng thời người sử dụng cũng yêu cầu chất lượng dịch vụ ngày càng cao hơn. Các ứng dụng đa phương tiện ngày càng xuất hiện nhiều.

- Các ứng dụng đa phương tiện ngày càng xuất hiện nhiều : Mạng IP phải có khả năng hỗ trợ không chỉ đơn dịch vụ mà còn hỗ trợ đa dịch vụ của nhiều loại lưu lượng khác nhau từ thoại, số liệu đến video. Tối ưu hóa hiệu suất sử dụng mạng và tài nguyên mạng.

- Tối ưu hóa hiệu suất sử dụng mạng và tài nguyên mạng : Đảm bảo hiệu quả sử dụng và đầu tư. Tài nguyên mạng sẽ được dự trữ cho lưu lượng có độ ưu tiên cao hơn, phần còn lại sẽ dành cho số liệu best effort. Cung cấp dịch vụ tốt nhất.

- Cung cấp dịch vụ tốt nhất : Mô hình IntServ cho phép nhà cung cấp mạng đưa ra những dịch vụ tốt nhất, khác biệt với các đối thủ cạnh tranh khác.

Hình 2.2: Mô hình mạng IntServ.

Mô hình IntServ được IETF giới thiệu vào giữa thập niên 90 với mục đích hỗ trợ chất lượng dịch vụ từ đầu cuối tới đầu cuối. Các ứng dụng nhận được băng thông đúng yêu cầu và truyền đi trong mạng với độ trễ cho phép.

Hình 2.3: Mô hình dịch vụ IntServ.

Một số thành phần trong mô hình dịch vụ 2.3 như sau :

Giao thức thiết lập Setup : Cho phép các máy chủ và các router dự trữ động tài nguyên mạng để xử lý các yêu cầu của các luồng lưu lượng riêng. RSVP (Resource Reservation Protocol) là một trong những giao thức đó.

Đặc tính luồng : Xác định chất lượng dịch vụ QoS sẽ cung cấp cho các luồng xác định, luồng ở đây được định nghĩa như một luồng gói từ nguồn đến đích có cùng yêu cầu về QoS như băng tần tối thiểu mà mạng bắt buộc phải cung cấp để đảm bảo QoS cho các luồng yêu cầu.

Điều khiển lưu lượng : Trong các thiết bị mạng ( máy chủ, rourter, chuyển mạch ) có thành phần điều khiển và quản lý tài nguyên mạng cần thiết để hộ trợ QoS theo yêu cầu. Các thành phần điểu khiển lưu lượng này có thể được khai báo bởi giao thức báo hiệu RSVP hay nhân công. Thành phần điều khiển lưu lượng bao gồm:

- Điều khiển chấp nhận : Xác định các thiết bị mạng có khả năng hỗ trợ QoS theo yêu cầu hay không.

- Thiết bị phân lớp (Classifier) : Nhận dạng và lựa chọn lớp dịch vụ trên nội dung của một số trường nhất định trong mào đầu gói.

- Thiết bị lập lịch và phân phối (Scheduler) : Cung cấp các mức chất lượng dịch vụ QoS ở kênh đầu ra của thiết bị.

Các mức QoS cung cấp bởi IntServ gồm :

- Dịch vụ đảm bảo GS ( Guaranteed Service )

GS cung cấp các dịch vụ chất lượng cao như : Dành riêng băng thông, giới hạn độ trễ tối đa và không bị mất gói tin trong hàng đợi. Các ứng dụng có thể đến: Hội nghị truyền hình chất lượng cao, thanh toán tài chính thời gian thực,….

- Dịch vụ kiểm soát tải CL ( Controlled Load )

CL không đảm bảo về băng tần hay trễ, nhưng với các Best-effort ở điểm không giảm chất lượng một cách đáng kể khi tải mạng tăng lên. Dich vụ này phù hợp cho các ứng dụng không nhạy cảm lắm với độ trễ hay mất gói như truyền hình multicast audio/video chất lượng trung bình.

2.4 Mô hình DiffServViệc đưa ra mô hình IntServ có vẻ như giải quyết được nhiều vấn đề liên quan đến QoS trong

mạng IP. Tuy nhiên trong thực tế mô hình này đã không đảm bảo được QoS xuyên suốt (end to

end). Đã có nhiều cố gắng nhằm thay đổi điều này nhằm đạt một mức QoS cao hơn cho mạng IP, và một trong những cố gắng đó là sự ra đời của DiffServ (xem hình 2.3). DiffServ sử dụng việc đánh dấu gói và xếp hàng theo loại để hỗ trợ dịch vụ ưu tiên qua mạng IP. Hiện tại IETF đã có một nhóm nghiên cứu DiffServ để đưa ra các khuyến cáo RFC về DiffServ.

Nguyên tắc cơ bản của DiffServ như sau :

- Phân loại và đánh dấu các gói riêng biệt tại biên của mạng vào các lớp dịch vụ. Việc phân loại có thể dựa trên nhiều cách thức như sửa dạng lưu lượng, loại bỏ gói tin, và cuối cùng là đánh dấu trường DS (DiffServ) trong mào đầu gói tin để chỉ thị lớp dịch vụ cho gói tin.

- Điều chỉnh lưu lượng này tại biên mạng. DS là mô hình có sự phân biệt dịch vụ trong mạng có nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm cả lưu lượng thời gian thực có thể được đáp ứng mức dịch vụ của chúng trong khi vẫn có khả năng mở rộng các hoạt động trong mạng IP lớn. Khả năng mở rộng có thể đạt được bằng:

• Chia nhỏ lưu lượng ra thành nhiều lớp khác nhau.

• Ánh xạ nhiều ứng dụng vào trong các lớp dịch vụ này trên biên mạng. Chức năng ánh xạ này đựơc gọi là phân loại (classification) và điều hoà (conditioning) lưu lượng.

- Cung cấp các xử lý cố định cho mỗi lớp dịch vụ tại mỗi hop (được gọi là Per-hop behavior-PHB) tương ứng với các yêu cầu QoS của nó). PHB bao gồm hàng đợi, phân lịch, và các cơ chế loại bỏ gói tin.

Hình 2.4 : Sơ đồ khối kiến trúc DiffServ.

2.4.1 Trường DS của DiffServ

Trường DS là trường được quá trình điều hoà và phân loại lưu lượng sử dụng tại biên mạng để mã hoá giá trị DSCP. Giá trị này được các router DiffServ sử dụng tại mỗi hop để lựa chọn PHB thích hợp cho mỗi gói tin.

DSCP là giá trị 6 bit, được mang trong trường ToS của mào đầu gói tin. Với 6 bit có thể tạo ra đến 64 lớp dịch vụ. Tuy nhiên, trong thực tế chỉ có một số lớp dịch vụ được triển khai. Giá trị IP Precedence (đạt được từ 3 bit có trọng số lớn nhất trong trường ToS) có thể được ánh xạ đến trường DSCP, vừa vặn với các bit trong trường này. Tập hợp các gói tin có cùng giá trị DSCP, và di chuyển qua mạng theo cùng một hướng được gọi là tập hợp hành vi (Behavior Aggregate - BA). PHB sẽ thực hiện các chức năng của nó (hàng đợi, phân lịch, đánh rớt) cho bất kì gói tin nào thuộc về một BA.

2.4.2 Per-hop Behavior trong Diff Serv

Có 4 PHB quan trọng trong khi triển khai DiffServ là:

Default PHB (PHB mặc định): Tương ứng với tiến trình chuyển tiếp gói tin best-effort, nó là mặc định trên tất cả các router. Nó chỉ đơn giản phân phối càng nhiều gói tin càng tốt. PHB này không có sự cam kết về chất lượng dịch vụ cho gói tin. Các gói tin được ánh xạ đến PHB này sẽ có giá trị DSCP là 0.

Class– selector PHB (PHB lựa chọn theo lớp): Trong một vài triển khai IP QoS, giá trị IP Precedence thường được sử dụng vì tính đơn giản và dễ sử dụng của nó. Do đó, để cho tương thích với các giá trị Precedence, các giá trị DSCP được định nghĩa dưới dạng xxx000 (trong đó x có thể là 0 hay 1). Các giá trị đó được gọi là class – selector codepoint. Giá trị mặc định là 0. PHB kết hợp với một class – selector codepoint được gọi là Class – selector PHB. Các PHB này sẽ có cùng kiểu chuyển tiếp như các node sử dụng giá trị IP Precedence. Ví dụ, các gói tin có giá trị DSCP là 101000 (IP Precedence là 101) sẽ có độ ưu tiên chuyển tiếp lớn hơn các gói tin có giá trị DSCP là 011000 (IP Precedence 011).

Expedited Forwaring PHB (PHB chuyển tiếp ưu tiên nhất – EF PHB): Là PHB đáp ứng cho gói tin các dịch vụ có việc mất gói tin thấp (low - loss), độ trễ thấp (low - delay), độ jitter thấp (low - jitter). EF PHB đảm bảo rằng lưu lượng của nó được phục vụ ở tốc độ ít nhất là bằng với tốc độ dịch vụ cam kết.Các ứng dụng như VoIP, video, thương mại điện tử được sử dụng PHB này. Bất kì lưu lượng nào vượt qúa hợp đông lưu lượng sẽ bị huỷ bỏ. Giá trị DSCP (xem hình 2.4) cho EF là 101110.

Assured forwarding PHB (PHB chuyển tiếp được đảm bảo – AF PHB): Đây là công cụ được sử dụng để đưa ra các mức dịch vụ đảm bảo chuyển tiếp cho gói tin của người dùng. Có tất cả 4 lớp AF. Trong mỗi lớp AF, một gói tin được đăng kí một trong 3 mức ưu tiên đánh rớt, tức là gói tin có 3 giá trị ưu tiên đánh rớt khác nhau trong cùng một lớp dịch vụ. Mỗi PHB sẽ tương đương với một lớp khác nhau và được gọi là AFij, trong đó i là lớp AF, và j là độ ưu tiên đánh rớt. Mỗi lớp AF được chỉ định với số lượng nguồn tài nguyên nhất định phụ thuộc vào hợp đồng mức dịch vụ SLA (Service Level Agreement) của khách hàng, gồm có băng thông và không gian bộ đệm. Việc chuyển tiếp được thực hiện độc lập dọc mỗi lớp AF.

Hình 2.5: Mô tả cấu trúc bit trong trường DSCP

Vì có 4 lớp nên các lớp có thể là AF1y, AF2y, AF3y, AF4y. Trong mỗi lớp Afx, có đến 3 giá trị ưu tiên đánh rớt. Nếu có nghẽn xảy ra trong mạng Diff-serv trên một kết nối nào đó, các gói tin thuộc về lớp AF nào đó sẽ bị đánh rớt. Độ ưu tiên đánh rớt của các gói tin là như sau: dp(AFx1)<=dp(AFx2)<=dp(AFx3)<=dp(AFx4), trong đó dp(AFxy) là xác suất mà các gói tin của lớp Afxy bị đánh rớt.

Ví dụ, AF23 sẽ bị đánh rớt trước AF22, AF22 sẽ bị đánh rớt trước AF21. Lớp AFx có thể

được biểu diễn bằng giá trị DSCP xyzab0, trong đó xyz là 001, 010, 011, 100 và ab là bit ưu tiên đánh rớt.

DSCP in Binary DSCP in Decimal Precedence PHB

000000 0 0 Default

001000 8 1 CS1

001010 10 1 AF11

001100 12 1 AF12

001110 14 1 AF13

010000 16 2 CS2

010010 18 2 AF21

010100 20 2 AF22

010110 22 2 AF23

011000 24 3 CS3

011010 26 3 AF31

011100 28 3 AF32

011110 30 3 AF33

100000 32 4 CS4

100010 34 4 AF41

100100 36 4 AF42

100110 38 4 AF43

101000 40 5 CS5

101110 46 5 EF

110000 48 6 CS6

111000 56 7 CS7

Bảng 2.3: Giá trị IP Precedence và DSCP trong các PH

2.4.3 Các cơ chế DiffServ:

Hai chức năng này được thực hiện tại biên mạng giữa khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ hoặc giữa hai mạng nhà cung cấp dịch vụ với nhau. Nó được áp đặt trên mỗi gói tin đi vào và dùng nhận diện lưu lượng với nhiều dịch vụ khác nhau (phân loại), sau đó áp đặt giá trị DS

(DiffServ) cho mỗi lưu lượng đó (điều hoà). Rõ ràng, chính sách phân loại và điều hoà lưu lượng đáp ứng yêu cầu của khách hàng các các lớp dịch vụ do nhà cung cấp đưa ra. Hình dưới mô tả sơ đồ khối cơ chế phân loại và điều hòa lưu lượng.

Hình 2.6: Sơ đồ cơ chế phân loại và điều hoà đến lưu lượng

2.4.4 Ưu nhược điểm của mô hình DiffServ:

Với nguyên tắc này, Diffserv có nhiều lợi thế hơn so với IntServ:

- Không yêu cầu báo hiệu cho từng luồng.

- Dịch vụ ưu tiên có thể áp dụng cho một số luồng riêng biệt cùng một lớp dịch vụ. Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng phân phối một số mức dịch vụ khác nhau cho khách hàng cho nhu cầu.

- Không yêu cầu thay đổi tại các máy chủ hay các ứng dụng để hỗ trợ dịch vụ ưu tiên. Đây là nhiệm vụ của thiết bị biên.

- Hỗ trợ rất tốt dịch vụ VPN (Virtual Private Network).

Tuy nhiên có thể nhận thấy DiffServ cần vượt qua một số vấn đề như:

- Không có khả năng cung cấp băng tần và độ trễ đảm bảo như GS của IntServ hay ATM (Asynchronous Transfer Mode).

- Thiết bị biên vẫn yêu cầu bộ Classifier chất lượng cao cho từng gói giống như trong mô hình IntServ.

- Vấn đề quản lý trạng thái Classifier của một số lượng lớn các thiết bị biên là một vấn đề không nhỏ cần quan tâm.

- Chính sách khuyến khích khách hàng trên cơ sở giá cước cho dịch vụ cung cấp cũng ảnh hưởng đến giá trị của DiffServ.

2.5 So sánh Inter-Serv và Diff-ServTrong một mạng sử dụng QoS, chúng ta có thể không cần dùng đến IntServ hay DiffServ mà

mạng vẫn chạy bình thường, tuy nhiên nếu có ứng dụng DiffServ hay IntServ vào thì sẽ cho kết qua tốt hơn nhiều, và có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cao hơn.

DiffServ ra đời để khắc phục các khuyết điểm của IntServ, giữa chúng có những sự khác nhau:

DiffServ IntServ

Không dùng bất kì giao thức báo hiệu nào để dành trước băng thông mạng, do vậy tiết kiệm được băng thông mạng.

Dùng giao thức báo hiệu RSVP để dành trước băng thông mạng, do đó sẽ tốn tài nguyên mạng vô ích.

Có thể sử dụng cho mạng lớn và cả mạng nhỏ với số lưu lượng rất lớn

Chỉ có thể sử dụng cho mạng cỡ nhỏ với số lượng lưu lượng nhỏ

Ít tốn tài nguyên mạng Tốn nhiều tài nguyên mạng

Xét ưu tiên gói trên từng chặn Khởi tạo một kênh truyền trước khi truyền

Khả năng mở rộng mạng cao và phục vụ đa dịch vụ

Khả năng mở rộng mạng thấp và phục vụ ít dịch vụ.

2.6 Phân loại và đánh dấuQoS là khả năng cung cấp các mức xử lý khác nhau hướng đến các lớp lưu lượng riêng.

Trước khi các ứng dụng hay các kỹ thuật QoS được áp dụng, lưu lượng phải được nhận biết và sắp xếp vào trong các lớp khác nhau. Thiết bị mạng sử dụng sự phân loại để nhận biết lưu lượng theo các lớp riêng biệt. Sau khi lưu lượng mạng được sắp xếp, việc đánh dấu được thực hiện bằng cách gắn thẻ cho các gói riêng biệt để các thiết bị mạng khác có thể thực hiện các chức năng QoS cho các gói đó khi chúng di chuyển thông qua mạng.

2.6.1. Phân loại(classification)

- Phân loại đươc thực hiện để nhận dạng lưu lượng và phân chia lưu lương thành các lớp khác nhau. Để phân loại gói, ta dùng bộ mô tả lưu lượng để phân chia các gói trong phạm vi các nhóm riêng biệt để định nghĩa các gói đó. Một số bộ mô tả đặc trưng dùng để phân loại gói bao gồm: bộ giao tiếp ngõ vào, độ ưu tiên IP (IP Precedence), DSCP, địa chỉ nguồn hay địa chỉ đích và các ứng dụng. Sau khi gói đã được định danh, chúng có khả năng được tiến hành các chức năng QoS trên mạng.

- Với việc sử dụng phân loại gói, nhà quản trị mạng có thể phân vùng lưu lượng mạng thành nhiều mức ưu tiên hay nhiều lớp dịch vụ. Khi bộ đặc tả lưu lượng được sử dụng để phân loại, lưu lượng nguồn đồng ý tham gia để thoả thuận các giới hạn và mạng sẽ thực hiện các giới hạn đó với việc đảm bảo vế chất lượng dịch vụ. Các kỹ thuật chất lượng dịch vụ khác như giám sát lưu lượng, nắn dạng lưu lượng và kỹ thuật hàng đợi sử dụng bộ mô tả lưu lượng để đảm bảo giữ đúng thoả thuận. Việc phân loại nên được đặt ở biên mạng.

Phân loại là việc các gói tin sẽ được đưa vào những hàng đợi khác nhau mỗi khi tới router, IOS của router bằng cách này hay cách khác phải phân biệt được các gói tin khác nhau với độ ưu tiên khác nhau để đưa vào các hàng đợi thích hợp, nó phải biết được gói tin nào có RTP (Real time protocol) headers để shape (định hướng) cho gói tin nhằm cung cấp đủ băng thông cho lưu lượng là voice. IOS phải phân biệt được đâu là VoIP và đâu là data, để làm điều này thì nó phải sử dụng Phân Loại (Classification).

Để có thể phân loại được gói tin, thông thường phải kiểm tra một số trường trong headers, sau khi phân loại, một QoS tool sẽ đưa gói tin vào hàng đợi thích hợp, hầu hết sự phân loại nhằm phân biệt đâu là gói tin VoIP và đâu là gói tin không phải VoIP.

2.6.2. Đánh dấu(marking)

- Hoạt động đánh dấu cho phép các thiết bị mạng phân loại gói hay khung (frame) dựa vào bộ mô tả lưu lượng đặc trưng. Một số bộ mô tả lưu lượng được sử dụng để đánh dấu gói như: lớp dịch vụ (CoS), DSCP, độ ưu tiên IP, nhóm QoS, chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS). Việc đánh dấu được sử dụng để thiết lập thông tin trong tiêu đề gói lớp 2 hay lớp 3.

- Việc đánh dấu gói hay khung cùng với việc phân loại cho phép thiết bị mạng dễ dàng phân biệt các gói hay khung đã được đánh dấu. Đánh dấu là yếu tố hữu dụng vì nó cho phép thiết bị mạng dễ dàng nhận dạng các gói hay khung theo các lớp đặc trưng. Khi đó kỹ thuật QoS có thể ứng dụng tương thích để đảm bảo sự đúng đắn với các chính sách quản trị QoS.

Đánh dấu là một kĩ thuật dùng để tạo ra sự phân biệt giữa các gói tin của các loại dữ liệu khác nhau trong khi thực hiện QoS, việc đánh dấu sẽ thực hiện trên các một số trường có trong gói tin như IP precedent, DSCP, EXP, QoS group, QoS discard….

Việc đánh dấu thường được thực hiện sau khi gói tin đã được phân loại, Sau khi phân loại gói tin ta sẽ đánh dấu vào gói tin đó một giá trị, có thể đó là giá trị IP precedent, DSCP hay EXP…Các giá trị đã được đánh dấu sẽ được dùng để phân loại gói tin ở chặn tiếp theo và thực hiện QoS.

Chương 3: KẾT HỢP DIFFSERV VÀ MPLS

3.1 Giới thiệuMPLS và DiffServ có những điểm khá tương đồng. Cả 2 kiểu đều tập hợp các lưu lượng tại

biên và xử lý tại lõi, chúng đều có khả năng mở rộng. MPLS đưa ra một số lợi thế để phục vụ các nhà cung cấp mạng. Tuy nhiên nó không có khả năng cung cấp các cấp độ dịch vụ phân biệt trên cùng 1 luồng lưu lượng. Do đó, MPLS và DiffServ là sự kết hợp hoàn hảo, chúng có thể kết hợp để khai thác điểm mạnh của mỗi công nghệ, đồng thời khắc phục những điểm yếu của nhau. Sự kết hợp giữa MPLS và DiffServ nhằm mục đích lớn nhất là khả thi chất lượng dịch vụ điểm- điểm.

3.2 Sự kết hợp giữa MPLS và DiffServ DiffServ hay MPLS có thể được sử dụng để đưa ra một số dịch vụ với QoS khác nhau. Bất

kỳ sơ đồ định tuyến nào có thể được sử dụng trong mạng DiffServ và các cấp độ dịch vụ khác nhau tùy vào mỗi khách hàng, nó phụ thuộc vào các điểm mã (code point) khác nhau được gắn vào các gói tin tại các nút DiffServ. Các mạng MPLS có thể được cấu hình để đưa ra các chất lượng dịch vụ khác nhau đến các đường dẫn khác nhau xuyên suốt qua mạng. Nếu cả hai công nghệ được kết hợp, khi đó các đề xuất dịch vụ DiffServ chuẩn hóa được đưa ra và MPLS có thể dễ dàng điều khiển theo cách mà các dịch vụ này thực thi. Việc điều khiển này có nghĩa là các dịch vụ được đề xuất sẽ được phục vụ theo các thông số QoS đã được định nghĩa trước đó.

3.2.1 DiffServ hỗ trợ MPLS

- MPLS chỉ phục vụ cho các dịch vụ lớp 3 và không định nghĩa một kiến trúc QoS mới. Vì thế DiffServ có thể hỗ trợ cho MPLS bằng cách cung cấp kiến trúc QoS cho các mạng MPLS

- MPLS là cơ chế kết nối có hướng, khi được sử dụng trong các mạng đường trục, nó có thể được nâng cấp cho các vấn đề mở rộng, đặc biệt với RSVP-TE. Việc kết hợp MPLS và DiffServ nâng cấp các mạng không đảm bảo điều kiện trên mỗi luồng trong các router lõi. Chỉ có điều kiện trên mỗi LSP mới được đảm bảo. Nếu không sử dụng DiffServ mà sử dung IntServ trong mạng MPLS (khi được đề nghị trong bản dự thảo mới) thì chỉ tốn phí để đảm bảo điều kiện trên mỗi luồng và trên mỗi LSP. Với việc tổ hợp LSP có thể làm giảm số lượng LSP

- DiffServ có thể cung cấp các dịch vụ khác nhau trên mỗi luồng lưu lượng.

- Lược đồ lưu lượng hợp nhất của DiffServ không chỉ làm giảm phí tổn điều kiện luồng mà còn tăng khả năng thực thi của MPLS trong việc giảm bớt số nhãn được quản lí.

3.2.2MPLS hỗ trợ DiffServ

- Khi các lỗi kết nối xảy ra, đặc tính tái định tuyến nhanh của MPLS có thể hỗ trợ MPLS trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ. Dĩ nhiên việc các đường kết nối bị đứt liên kết thì không xảy ra thường xuyên hàng ngày trong các mạng đường trục

- MPLS cung cấp kỹ thuật lưu lượng cho DiffServ. Có thể hình dung các đường dẫn khác nhau cho các nhóm PHBs khác nhau, lấn chiếm tài nguyên hay các cấp độ bảo vệ khác nhau cho các PHBs khác nhau…..

Khi muốn sử dụng DiffServ trong mạng không đồng nhất về các môi trường lớp kết nối, ví dụ như trong các mạng ATM thì MPLS vẫn là sự lựa chọn hàng đầu

3.3 DiffServ trong MPLS

3.3.1 Trường Different service với gói tin IP

Như ta đã biết, trong mạng IP, các gói tin sau khi đến lớp 3 trong mô hình OSI sẽ được đóng gói với một header chứa thông tin giao thức tại mỗi lớp trong mô hình OSI. Mỗi lớp chỉ liên lạc với thông tin của riêng nó có trong header trên thiết bị nhận. Header thường được gắn trước trường dữ liệu của gói tin IP.

Các trường thông tin trong IP header có cấu trúc như sau:

Hình 2.7 : Cấu trúc của trường header IP

Trong header IP này, byte TOS có liên quan với QoS trong MPLS. Hình dưới đây cho thấy trường TOS được phân chia như thế nào:

Hình 2.8 : Cấu trúc trường ToS

Byte ToS có tất cả 6 bit cho trường DSCP (Differentiated Services Code Point). Trong đó, 3 bit đầu tiên của trường ByteToS là các bit Precedence, 4 bit tiếp theo là các bit ToS. Hình sau đây trình bày byte ToS của header IP mà RFC 2474 định nghĩa:

Hình 2.9: Cấu trúc trường ToS

Hai loại của các lớp chuyển tiếp trong mô hình DiffServ được xác định: chuyển tiếp nhanh (EF) và chuyển tiếp đảm bảo (AF). EF có độ tổn thất thấp, độ trễ thấp, jitter thấp, đảm bảo băng thông, dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối (end to end) thông qua một miền DiffServ. AF xác định các dịch vụ đảm bảo chuyển tiếp khác nhau trong một miền DiffServ . Có 4 lớp AF mỗi lớp ứng với 3 độ ưu tiên thả rơi gói tin. Lớp AF có cú pháp là AFij trong đó lớp i chạy từ 1-4 và j là từ 1-3 dành cho mức ưu tiên thả rơi gói tin. Ba bit đầu tiên của trường DSCP sáu-bit xác định các lớp, hai bit tiếp theo xác định thứ tự ưu tiên thả rơi, và các bit cuối cùng được dành riêng. Độ ưu tiên thả rơi gói tin trong một lớp càng cao thì gói tin có xác suất thả rơi càng lớn, so với các gói khác với thứ tự ưu tiên giảm thấp hơn khi có xảy ra tắc nghẽn. Bốn lớp dành cho lưu lượng, và ba cấp độ dành cho ưu tiên thả rơi gói tin. 

Bảng 2.5: Mức ưu tiên thả rơi gói tin cho mỗi lớp.

Ví dụ AF23, biểu thị lớp là 2 và mức ưu tiên thả rơi gói tin là 3. Bảng sau cho thấy các giá trị được đề nghị cho bốn lớp đảm bảo chuyển tiếp.

Các giá trị khuyến cáo dành cho 4 lớp AF và 3 mức ưu tiên thả rơi gói tin ứng với 4 lớp AF :

Bảng 2.4: Bảng class và Precedence.

Nếu chúng ta đang sử dụng EF, thì trường DiffServ được đề nghị là 101.110 (dạng thập phân là 46). Các lớp mặc định là 0 hoặc 000000 trong hệ nhị phân. 

3.3.2 Trường Different service với gói tin MPLS

Thông tin QoS trong mạng MPLS sử dụng 3 bit EXP trong cấu trúc MPLS:

Hình 2.10: Cấu trúc nhãn.

Định nghĩa ban đầu của header MPLS thì 3 bit EXP dùng cho mục đích thí nghiệm. Trong mạng MPLS thì nó được sử dụng để hỗ trợ DiffServ . Những bit giúp xác định các hành vi QoS mà một nút mạng cung cấp cho gói tin. Nó tương đương với trường DiffServ Code Point (DSCP) trong mạng IP. Các bit EXP thường được dùng để mang tất cả các thông tin mã hóa trong trường DSCP IP. Tuy nhiên trong một số trường hợp, các bit EXP được sử dụng riêng để mã hóa mức độ ưu tiên thả rơi gói tin

Nếu chúng ta sử dụng 3 bit EXP này cho mục đích QoS thì đường chuyển mạch nhãn (LSP) được gọi là E-LSP , có nghĩa là các router chuyển nhãn (LSR) sẽ sử dụng các bit EXP này để lập lịch cho các gói tin và quyết định mức ưu tiên thả rơi gói tin. Tuy nhiên khi sử dụng MPLS , chúng ta có những lựa chọn khác đối với gói tin được gán nhãn. Một LSP là một đường dẫn báo hiệu xuyên qua mạng giữa hai router , chúng ta sử dụng nhãn trên cùng của gói tin để bao hàm một phần QoS cho các gói tin đó. Tuy nhiên, sau đó chúng ta cần phải có một nhãn trên mỗi lớp cho mỗi luồng lưu lượng giữa hai điểm đầu cuối của đường chuyển mạch nhãn (LSP). Do đó, giao thức báo hiệu phải có khả năng báo hiệu một nhãn khác cho cùng một LSP. Một LSP như vậy được gọi là L-LSP. Có nghĩa là nó chỉ thị rằng nhãn nắm giữ hoàn toàn một phần thông tin của QoS. Với L-LSP thì các bit EXP cũng nắm giữ một phần QoS nhưng chỉ duy nhất cho mức độ ưu tiên thả rơi gói tin, chứ không phải là chỉ định lớp dịch vụ.

Như vậy với việc ánh xạ theo E-LSP thì 6 bit của trường DSCP sẽ ánh xạ sang trường EXP 3 bit. Do đó chúng ta chỉ có 8 (23) lớp dùng để phân loại dịch vụ. Trong khi đó , với các ánh xạ L-LSP thì nhãn của gói tin không chỉ đóng vai trò là giá trị để chuyển mạch mà còn để thực hiện QoS, còn trường EXP được sử dụng cho các chính sách thả rơi gói tin.

Mỗi LSP riêng biệt có thể được thiết lập cho mỗi PHB (per hop behavior). Với những LSP như vậy, PSC (PHB Schedule) được báo hiệu tường minh tại lần thiết lập nhãn, sau đó LSR có thể suy ra từ giá trị nhãn PSC được áp đặt cho gói tin. Trường EXP chỉ được sử dụng khi áp đặt giá trị ưu tiên đánh rớt cho gói tin. Phương pháp này được gọi là Label-only-infered-PSC LSP, hay còn gọi là L _LSP vì PSC có thể được suy ra từ giá trị nhãn mà không cần bất kì thông tin nào khác (bất chấp giá trị trường EXP).

Khi một LSR đẩy một gói tin đã gán nhãn thì nó chỉ cần tìm kiếm nhãn trên cùng trong bảng chuyển tiếp nhãn (LFIB) để quyết định nơi cần đẩy gói tin đến. Điều này cũng đúng trong hành xử QoS của router. LSR chỉ cần nhìn vào các bit EXP của nhãn tin để xác định để hành xử thế nào với gói tin này. Có nghĩa là thuộc tính của QoS là đánh dấu lưu lượng, quản lý tắc nghẽn hoặc tránh sự tắc nghẽn cũng như các tình trạng lưu lượng. Chúng ta sử dụng LLQ (low-latency queuing) , CBWFQ (class-based weighted fair queuing) và WRED (weight random early detection), theo dõi và định hình để thực hiện vấn đề trên cho gói tin IP.

3.4 Các kỹ thuật lưu lượng trong MPLS.

3.4.1 Phương pháp loại bỏ ngẫu nhiên (RED)

RED (Random Early Detection) được tìm ra bởi Sally Floyd và Van Jacobson vào đầu những năm 90 của thập kỷ 20. RED là một phương thức để báo hiệu tắc nghẽn. RED điều khiển cỡ hàng đợi trung bình bằng cách báo hiệu cho 1 trạm giảm tốc độ hay ngừng truyền dữ liệu thông qua việc loại bỏ một phần lưu lượng của trạm đó. Khi quá trình tắc nghẽn xẩy ra RED bắt đầu làm rớt gói tại tốc độ mà đã được thiết lập trên giao diện đó.

Khi hàng đợi trung bình vợt quá giới hạn (min) thì quá trình rớt gói bắt đầu xẩy ra. Tốc độ mất gói tăng tuyến tính với tốc độ tăng của hàng đợi và nó tăng cho tới khi đạt tới ngưỡng tối đa (max). Khi vượt quá ngưỡng này tất cả các gói sẽ bị rớt.

Giá trị nghưỡng tối thiểu nên gán đủ lớn để tận dụng tối đa liên kết. Khi giá trị này đặt quá nhỏ có thể phát sinh rớt gói không cần thiết.

3.4.2 Phương pháp loại bỏ cân bằng ngẫu nhiên (WRED):

Thuật toán RED không phải lúc nào cũng đảm bảo cho các luồng chia sẻ băng thông một cách cân đối nhau. Trong thực tế, RED không ưu tiên đối với các luồng TCP tốc độ thấp. Điều này là bởi vì RED bỏ ngẫu nhiên các gói khi ngưỡng bị vượt quá. WRED (Weighted Random Early Detection) là phương pháp tránh tắc nghẽn dựa trên việc tổ hợp các thuộc tính của thuật toán RED và ưu tiên IP. WRED có thể lựa chọn loại bỏ lưu lượng có mức ưu tiên thấp khi trên giao diện bắt đầu xẩy ra quá trình tắc nghẽn và cung cấp các đặc tính tiêu chuẩn khác nhau cho các lớp dịch vụ khác nhau.

Với các giao diện được cấu hình sử dụng đặc tính giao thức dành sẵn tài nguyên (RSVP), khi quá trình nghẽn xẩy ra WRED ưu tiên các luồng RSVP hơn là các luồng dữ liệu khác trong quá trình loại bỏ gói để tránh tắc nghẽn.

Cũng giống như RED trong cơ chế của mình WRED loại bỏ gói một cách ngẫu nhiên, từ đó thông báo tới trạm gốc giảm tốc độ truyền dẫn. Nếu trạm gốc sử dụng TCP, nó sẽ làm giảm tốc độ của chính các gói đó cho tới khi tất cả các gói có thể đến được đích.

WRED làm rớt gói dựa trên giá trị ưu tiên IP được gán cho mỗi gói. Các gói có giá trị ưu tiên thấp hơn có khả năng bị làm rớt cao.

Cơ chế làm việc của WRED được minh trong hình sau:

Hình 2.11: Cơ chế hoạt động của WRED

3.5 Điều khiển tắc nghẽn bằng kỹ thuật hàng đợiViệc điều khiển tắc nghẽn đòi hỏi xây dựng các cơ chế hàng đợi, các gói tin sẽ được

‘tích tụ’ tại giao diện tạo thành hàng đợi và được gửi đi ngay khi có thể. Thứ tự các gói tin được gửi đi tùy theo giá trị ưu tiên của chúng và phương thức xử lý hàng đợi được cấu hình trên cổng giao diện. Nói cách khác hàng đợi trên router là cần thiết để điều chỉnh sự bùng nổ khi tốc độ gói đến lớn hơn tốc độ gói xuất phát vì một trong 2 lý do sau:

- Giao diện đầu vào nhanh hơn giao diện đầu ra.

- Giao diện đầu ra thu nhận các gói đến từ nhiều giao diện khác nhau.

Lúc đầu tiên thực hiện hàng đợi chỉ sử dụng một chiến lược đơn FIFO. Sau đó nhiều cơ chế hàng đợi được đưa vào phục vụ khi những yêu cầu cụ thể cần các router phân biệt giữa các gói có độ quan trọng khác nhau.

Hàng đợi được chia ra làm 2 thành phần:

- Hệ thống hàng đợi phần cứng (hardware queue): Vẫn dùng theo chiến lược FIFO, cần thiết cho giao diện chuyển phát từng gói một. Hàng đợi phần cứng thỉnh thoảng cũng được biết đến như là transmit queue hay TxQ.

- Hệ thống Hàng đợi phần mềm (Software queue) sắp xếp các gói trong hardware queue dựa trên cơ sở các yêu cầu QoS.

Trong kỹ thuật QoS có 4 loại cơ chế hàng đợi được sử dụng, mỗi một cơ chế có các nguyên tắc sắp xếp hàng đợi và xử lý tắc nghẽn khác nhau:

+ FIFO (First In First Out).

+ WFQ (Weighted Fair Queuing).

+ CQ (Custom Queuing).

+ PQ (Priority Queuing).

3.5.1 Hàng đợi vào trước ra trước (FIFO)

Đối với các mạng đơn giản hàng đợi dạng FIFO (First In First Out) thường được áp dụng, nó không đòi hỏi các khái niệm về quyền ưu tiên hay phân loại lưu lượng. Cơ chế thực hiện của FIFO là: Vào trước ra trước.

Ưu điểm:

- Đơn giản và nhanh.

- Hỗ trợ trên tất cả các thiết bị.

- Hỗ trợ tất cả các đường chuyển mạch (switching paths).

- Hỗ trợ tất cả các phiên bản phần mềm.

Nhược điểm:

- FIFO không cấp băng thông cân bằng giữa các luồng. Một vài luồng nhận được băng thông nhiều hơn bởi vì chúng sử dụng các gói lớn hơn hoặc gửi nhiều gói hơn.

- FIFO cực kỳ không cân bằng khi một luồng lớn tranh chấp với một luồng nhỏ (fragile flow). Luồng lớn gửi một số lượng lớn các gói và khi tràn hàng đợi sẽ có nhiều gói trong đó bị drop. Luồng nhỏ gửi một số lượng gói vừa phải và hầu hết chúng bị drop bởi vì hàng đợi luôn bị đầy do luồng lớn. Loại quan hệ này được gọi là Starvation (sự thiếu hụt).

3.5.2 Hàng đợi tuần tự (CQ)

CQ (Custom Queuing) thực hiện phục vụ các hàng đợi theo cơ chế tuần tự, nó thực hiện truyền phần trăm lưu lượng trên mỗi hàng đợi trước khi chuyển đến hàng đợi kế tiếp bởi vậy nó có khả năng đảm bảo cho một vài mức dịch vụ hay toàn bộ lưu lượng được truyền tải.

Cơ chế hoạt động:

Hàng đợi CQ cho phép người sử dụng (user) định ra phần trăm băng thông khả dụng cho một dịch vụ đặc biệt nào đó. Nghĩa là CQ cho phép người dùng chỉ định số lượng byte xác định từ hàng đợi sẽ được gửi đi dựa trên cơ sở tốc độ giao tiếp và phần trăm lưu lượng được cấu hình. CQ cũng cho phép người dùng chỉ định số lượng tối đa các gói được sắp xếp trong hàng đợi và có thể định nghĩa lên tới 17 hàng đợi, trong đó hàng đợi số 0 được dùng cho hàng đợi của hệ thống, hàng đợi hệ thống có thứ tự ưu tiên cao nhất, hàng đợi này là rỗng trước khi có bất kỳ hàng đợi dữ liệu nào được tham gia xử lý, nó mang các thông tin báo hiệu và các thông điệp của hệ thống.

Ưu điểm:

-Đảm bảo thông lượng cho các lớp lưu lượng (tránh sự thiếu hụt giữa các lớp lưu lượng).

-Hỗ trợ trên hầu hết các platform.

-Hỗ trợ trong hầu hết các phiên bản phần mềm (Cisco IOS version 10.0 trở lên).

Nhược điểm:

-Cấu hình bằng tay tại mỗi hop.

-Cấp băng thông không chính xác.

-Độ jitter cao do thực thi sự sắp xếp.

3.5.3 Hàng đợi ưu tiên (PQ):

PQ (Priority Queuing) thường được sử dụng trong các ứng dụng ưu tiên một loại lưu lượng, tuy nhiên nó cũng có thể mở rộng với tất cả các loại dịch vụ khác. Đối với PQ các hàng đợi có thứ tự ưu tiên thấp có thể phát sinh ảnh hưởng bất lợi, chúng có thể không bao giờ được gửi đi nếu như băng thông truyền tải bị giới hạn hay tốc độ truyền dẫn không đáp ứng được dung lượng các dạng lưu lượng được gửi tới.

Cơ chế hoạt động:

Trong qúa trình truyền dẫn các gói sẽ được phân loại thành 4 mức (cao, thông thường, trung bình và thấp) dựa trên các tiêu chuẩn của người quản lý, sau đó chúng sẽ được sắp xếp vào các hàng đợi trên cơ sở các mức ưu tiên.

Cơ chế làm việc của PQ được mô tả theo hình vẽ:

Hình 2.12: Cơ chế hoạt động của PQ

Ưu điểm:

- Cho trễ truyền thấp đối với các gói có ưu tiên cao.

- Hỗ trợ hầu hết trên các thiết bị.

- Hỗ trợ trong hầu hết các phiên bản phần mềm (Cisco IOS 10.0 trở lên).

Nhược điểm:

- Cấu hình phân lớp bằng tay trên các hop.

- Sự thiếu hụt của mức ưu tiên thấp nếu mức ưu tiên cao bị nghẽn.

3.5.4 Hàng đợi cân bằng trọng số (WFQ):

WFQ là kĩ thuật hàng đợi mặc định trong router Cisco, nó khác với các hàng đợi PQ và FIFO ở các điểm sau:

- Nó không cho phép cấu hình phân loại, WFQ phân loại gói tin theo flow, một flow bao gồm nhiều gói tin có cùng đích đến và cùng nguồn, cùng port đích và port nguồn. Sẽ không có cấu hình nào rõ rang cho nó.

- Tính năng lập lịch: WFQ dựa vào flow, do vậy những flow nào có độ ưu tiên cao hơn thì sẽ được phát trước.

- Mỗi flow là một hàng đợi, vì vậy số hàng đợi trong WFQ có thể lên tới 4096 hàng đợi lớn hơn rất nhiều so với PQ hay FIFO.

Với WFQ ta có tối đa là 4096 hàng đợi trong 1 interface của router, số hàng đợi này cũng chính là số flow chảy vào router. Ví dụ: ta có 5 flow là Voice, 2 kết nối HTTP, 2 kết nối FTP thì khi đó ta sẽ có 5 hàng đợi trong router, như vậy số hàng đợi thay đổi theo số flow, chúng không cố định như trong các kĩ thuật khác

Hoạt động của WFQ như sau:

Hình 2.13: Tiến trình gởi gói tin của WFQ.

+ Khi gói tin vào interface, nó sẽ được phân loại thành các flow theo 5 thông số:

- IP source

- IP destination

- Port source

- Port destination

- Giao thức lớp 4 nó sử dụng là gì (TCP hay UDP)

WFQ dựa vào các trường như DSCP, ToS để phân loại gói tin và đưa nó vào các hàng đợi khác nhau. Những gói tin có IP precedent hay DSCP cao hơn sẽ có mức ưu tiên cao hơn.

Hai vấn đề quan trọng trong WFQ đó là :

- Đối xử công bằng với tất cả các flow đang tồn tại : Giả sử ta có băng thông là 128 kbps và có 10 hàng đợi đang tồn tại, mỗi hàng đợi sẽ nhận được băng thông là 12.8 kbps. Nều số hàng đợi là 100 thì mỗi hàng đợi sẽ nhận băng thông là 1.28 kbps. Một vấn đề tồn tại ở đây là sự quá công bằng của WFQ, giả

- Sử trong số 10 hàng đợi trên hàng đợi thứ 1 cần băng thông là 5 kbps và hàng đợi thứ 2 cần băng thông là 30 kbps, nhưng vì WFQ chỉ cấp băng thông cho mỗi hàng đợi là 12.8 kbps, như vậy hàng đợi thứ 1 dư băng thông nó sẽ luôn được phục vụ tốt nhất, nghĩa là low delay, low jitter, low loss vì số gói tin trong hàng đợi của nó lúc nào cùng rất ít. Với hàng đợi thứ 2 thiếu băng thông vì vậy delay, jitter và loss của nó sẽ rất lớn.

- Cung cấp thêm băng thông cho những flow có mức ưu tiên cao hơn (higher IP precedent hay higher DSCP) : Vẫn với giả sử trên 128 kbps cho 10 flow. Bây giờ giả sử có 5 flow với IP precedent bằng 0, và 5 flow với IP precedent bằng 1, 5 flow IP precedent 1 có mức ưu tiên cao hơn 5 flow IP precedent 0 theo đó tỉ số băng thông phân phối là 2:1, flow IP precedent 1 sẽ nhận băng thông là 17 kbps gấp đôi flow IP precedent 0 là 8.5 kbps, cách tính tỉ số này như sau:

= 1+1

0+1=

2

1

+ Sau khi được phân loại gói tin sẽ được tính giá trị SN (Sequence number) như sau:

SN = SN (trước đó) + Weight*length

SN : Sequence number

Weight : trọng số của gói tin , Weight=32384 / (IP_Precedence+1)

Length : Chiều dài gói tin

Bảng giá trị của Weight:

Bảng 2.5: Bảng giá trị Weight

Ví dụ: Với gói tin có SN trước đó là 0, chiều dài là 1500 byte và precedent là 0 ta sẽ tính SN như sau:

SN = 0 + 1500*32384 = 48576000

- Sau đó quyết định có drop gói tin hay không dựa vào 2 thông số (còn gọi là Tail drop):

- Hold-queue: Nếu gói tin là này là gói mà làm vượt mức hold-queue (tổng số gói tin trong tất cả các hàng đơi) thì nó sẽ bị drop.

- CDT: (Congestion discard threshold) là số gói tin tối đa trong một hàng đợi, giá trị này có thể cấu hình cho phép từ 1 đến 4096.

+ Tiếp theo các gói tin nếu không bị drop sẽ đưa vào hàng đợi và chờ phát đi

+ Khi nằm trong hàng đợi các gói tin sẽ được lập lịch (scheduler logic), quá trình lập lịch dựa vào SN của gói tin, precedent và volume (Số gói tin đang có trong một hàng đợi).

- Những gói tin có SN càng nhỏ, precedent càng lớn, và volume càng nhỏ sẽ được chọn forward trước.

- Thứ tự ưu tiên như sau: Đầu tiên là SN, sau đó là precedent, và cuối cùng là volume.

3.5.5 Hàng đợi cân bằng trọng số phân loại lưu lượng (FBWFQ)

Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ) là kĩ thuật hàng đợi ra đời sau WFQ, nó giống với WFQ ở chỗ: Cho phép sử dụng WFQ ngay bên trong một hàng đợi của nó, nhưng khác với WFQ ở chỗ: CBWFQ sử dụng Class để phân loại còn WFQ sử dụng flow.

CBWFQ có thể cấu hình băng thông thực sự cho một hàng đợi.

Hình 2.14: Tiến trình gởi gói tin của CBWFQ

Từ trái sang phải:

1. CBWFQ phân loại gói tin bằng ACLs, MPLS EXP, Port….

2. Quyết định drop gói tin bằng các kĩ thuật Tail drop hoặc WRED

3. Số hàng đợi tối đa là 64 và chiều dài hàng đợi tối đa là 64, các giá trị này là mặc định ta có thể set tùy theo ý muốn.

4. Bên trong mỗi hàng đợi ta có thể dùng FIFO hoặc WFQ.

Chú ý: WRED là kĩ thuật hàng đợi dùng để chống nghẽn, nó tốt cho một số loại dữ liệu nhưng cũng không tốt cho các dữ liệu như Voice hay Video vì các dữ liệu này cần không bị rớt trong mọi trường hợp.

CBWFQ vượt trội hơn các hàng đợi WFQ ở chỗ: Nó phân loại gói tin theo Class chứ không theo flow, như vậy dễ dàng cho ta thiết kế hơn.

3.6 Hành vi của router với gói tin QoS của mạng MPLS:Đối với router Cisco, hành vi mặc định khi áp một hoặc nhiều nhãn lên trên một gói tin, IP

thì nó sẽ sao chép giá trị precedence trong trường DSCP sang các bit EXP của tất cả các nhãn được áp vào gói tin. Tuy nhiên nếu sử dụng 6 bit của trường DSCP thì chỉ có 3 bit đầu tiên của trường DSCP là được sao chép sang các bit EXP của các nhãn. Điều này dẫn tới quy luật QoS MPLS đầu tiên như sau:

Quy tắc 1: Theo mặc định, các bit ưu tiên trước (precedence) hay là 3 bit đầu tiên của trường DSCP trong header IP là được sao chép sang các bit EXP của tất cả các nhãn mà được áp vào gói tin tại router lối vào của mạng MPLS.

Đối với việc đẩy gói tin đi thì chúng ta cần phải phân biệt hai trường hợp : trao đổi một nhãn và áp một (hoặc nhiều) nhãn lên một (hoặc nhiều) nhãn khác. Trong trường hợp trao đổi một nhãn vào với một nhãn ra trên router chuyển nhãn thì các bit EXP sẽ được sao chép từ nhãn vào đến nhãn ra. Điều này cũng tương tự đối với trường hợp trao đổi một nhãn và áp một hoặc nhiều nhãn lên trên gói tin. Khi đó giá trị của các bit EXP được sao chép từ nhãn vào đến các nhãn ra

sau khi được trao đổi và cũng như tới các nhãn đã được chép đè lên (push) trên nhãn đã được trao đổi đó. Tuy nhiên trong trường hợp gỡ bõ nhãn (popped) thì lại khác. Khi router đẩy một gói tin đi và nó thực hiện một hành động gỡ bỏ nhãn thì giá trị EXP không được sao chép sang nhãn bên dưới nhãn gỡ bỏ hoặc tới trường precedence IP (trường hợp gói tin IP thực thụ). Có nghĩa là các bit EXP của nhãn nằm bên dưới nhãn gỡ bỏ hoặc trường precedence/DSCP của gói tin IP vẫn không bị thay đổi. Điều này dẫn tới quy luật 2 , 3 và 4.

Quy tắc 2: Các bit EXP của nhãn vào nằm ở trên cùng được sao chép sang nhãn ra đã được trao đổi và sang cả các nhãn mà đã được push lên trên nhãn đó.

Quy tắc 3: các bit EXP của nhãn vào trên cùng không được sao chép sang nhãn nằm dưới nhãn bị gỡ bỏ khi nhãn vào đã được sao chép.

Quy tắc 4: Các bit EXP của nhãn vào trên cùng không được sao chép sang các bit precedence hoặc các bit DSCP khi chồng nhãn đã bị loại bỏ hoàn toàn khỏi gói tin IP

Khi sử dụng MQC để thay đổi QoS của gói tin được gán nhãn thì chỉ những nhãn ở trên cùng và các nhãn được push lên mới nhận các giá trị mới cho các bit EXP , còn các nhãn nằm bên dưới nhãn trên cùng trong chồng nhãn thì không nhận các giá trị mới cho các bit EXP. Điều này dẫn tới quy luật 5.

Quy tắc 5: khi thay đổi giá trị các bit EXP thông qua cấu hình bằng MQC thì giá trị của các bit EXP trong nhãn khác với nhãn trên cùng nhãn đã được trao đổi hoặc nhãn đã được dán vào và các bit precedence hoặc các bit DSCP trong header của gói tin IP vẫn không bị thay đổi.

3.7 Các cơ chế đường hầmQuy tắc 4 tạo ra một hành vi thú vị đó là bất chấp giá trị EXP MPLS bị thay đổi tại router

chuyển nhãn đầu vào và bất kỳ router chuyển nhãn khác bị thay đổi như thế nào thì giá trị đó cũng không được sao chép sang gói tin IP sau khi bị gỡ bỏ hoàn toàn nhãn tại router đầu ra của mạng MPLS. Trong thực tế điề này cho phép nhà điều hành mạng MPLS mang thông tin QoS của gói tin IP đi xuyên suốt qua mạng MPLS một cách trong suốt. Bất kể các bit EXP được thay đổi bao nhiêu lần, theo mặc định, thì các bit precedence hoặc DSCP của gói tin IP cũng không bị thay đổi tức là được bảo tồn. Giá trị của các bit này tại router chuyển nhãn đầu ra giống với giá trị khi nó đi vào mạng MPLS. Có nghĩa là một đường hầm cho một gói tin đã được thiết lập.

Có 3 chế độ đường hầm là : pipe model , short pipe model , uniform model. 3 chế độ này chỉ phân biệt tại router chuyển nhãn đầu ra , còn các router B (router nhà cung cấp dịch vụ) không liên quan đến chế độ này.

Hình 2.15: Cơ chế đường hầm.

Hoạt động chung của các mô hình đường hầm DiffServ MPLS.

Thông tin DiffServ Tunneled là QoS của gói tin được gán nhãn hoặc là các bit precedence/DSCP của gói tin IP mà đi vào router chuyển nhãn đầu vào của mạng MPLS. Còn thông tin DiffServ LSP (của đường chuyển nhãn) là QoS (là giá trị bit EXP) của các gói tin MPLS mà được truyền đi trên LSP từ LSR vào tới LSR ra. Thông tin DiffServ Tunneled là thông tin cần phải được truyền đi thông suốt trong mạng MPLS. Còn thông tin DiffServ LSP là thông tin mà các router chuyển nhãn trong mạng MPLS sử dụng khi đẩy gói tin được gán nhãn đi.

3.7.1 Pipe model

Trong mô hình này các quy luật sau được áp dụng :

- Thông tin DiffServ LSP không cần thiết sẽ được nhận từ thông tin DiffServ Tunneled trên LSR đầu vào.

- Khi router trên LSR trung gian (router Provider) thì thông tin DiffServ LSP của nhãn ra là được nhận từ cái thông tin DiffServ Tunneled của nhãn vào.

- Trên LSR ra sự hành xử của việc đẩy gói tin dựa vào thông tin DiffServ LSP, và thông tin DiffServ LSP không lan truyền tới thông tin trên DiffServ Tunneled.

Sự hành xử của việc đầy gói tin đi có nghĩa là : phân loại gói tin cho hành vi lập lịch hoặc là loại bỏ gói tin tại giao tiếp đầu ra. Hành vi cư xử này của các gói tin IP dựa vào các bit precedence/DSCP trong header IP, hành vi này được gọi là PHB (per-hop behavior) , chặng sau cái hành vi này dựa vào các bit EXP cũng được gọi là PHB MPLS chặng sau.

Do đó các quy luật cho mô hình pipe model bây giờ sẽ chuyển thành như sau:

- Các bit EXP có thể được sao chép từ các bit precedence IP hoặc được thiết lập thông qua các LSR vào .

- Trên router P , các bit EXP sẽ được lan truyền từ nhãn vào tới nhãn ra .

- Trên LSR đầu ra , việc hành xử đẩy gói tin dựa vào PHB MPLS (tức là các bit EXP) và các bit EXP không lan truyền sang precedence IP.

3.7.2Short pipe model

Mô hình này tương tự mô hình trên nhưng có một sự khác nhau, sự hành xử đẩy gói tin trên LSR đầu ra là khác đối với mô hình short pipe. Do đó trường hợp thứ 3 trong pipe model sẽ trở thành như sau: trên LSR đầu ra, sự hành xử đẩy gói tin dựa vào thông tin Tunned DiffServ và thông tin DiffServ LSP không được lan truyền sang thông tin Tunned DiffServ.

Nếu mạng MPLS nhận một gói tin IP trên router đầu vào thì trường hợp thứ 3 lại trở thành như sau: Trên LSR đầu ra, sự hành sử đẩy gói tin dựa vào PHB IP và các bit EXP không lan truyền sang precedence IP.

3.7.3 Uniform model:

Mô hình này khác với hai mô hình trước. trong mô hình này áp dụng các quy tắc sau:

- Thông tin DiffServ LSP phải được nhận từ thông tin Tunned DiffServ trên LSR vào.

- Trên router P thông tin DiffServ LSP của nhãn ra được nhận từ thông tin DiffServ LSP của nhãn vào.

- Trên LSR ra thông tin DiffServ LSP phải lan truyền sang thông tin Tunned DiffServ.

Chúng ta có thể thay đổi EXP của nhãn trên cùng bằng cách cấu hình QMC tại bất kỳ LSR nào trong đám mây MPLS. Cấu hình này chỉ thay đổi thông tin QoS đầu ra hoặc thông tin DiffServ LSP và sự thay đổi này không truyền sang Tunned DiffServ. Trong pipe model và short pipe model trên LSR đầu ra. Tuy nhiên sự thay đổi này lại lan truyền sang LSR đầu ra khi sử dụng uniform model.

Sự thuận lợi của uniform model đó là chỉ có duy nhất một thông tin DiffServ cho một gói tin. Thông tin này được mã hóa ở nhãn trên cùng.

Sự thuận lợi của short pipe model và pipe model đó là những thông tin tunnel DiffServ ban đầu được lưu giữ lại, có nghĩa là nó không bị thay đổi. Khi mà khách hàng kết nối tới mạng MPLS , thì cái thông tin QoS của họ được tạo đường hầm một cách trong suốt xuyên qua mạng MPLS , có nghĩa là thông tin của QoS của khách hàng và thông tin QoS của mạng MPLS là khác nhau.

Sau đây là ví dụ minh họa cho 3 mô hình trên:

Hình 2.16: Ba mô hình đường hầm.

3.7.4 Recoloring the packet:

Mạng MPLS có thể gặp phải tình trạng tắc nghẽn, do đó, các nhà điều hành có thể muốn khôi phục lại một số gói tin. Việc khôi phục này có nghĩa là cấu hình router để thay đổi thông tin LSP DiffServ của các gói tin trên bất kỳ LSR nào. Trong thực tế, các nhãn trên cùng được định một giá trị mới cho các bit EXP. Điều này được cho phép, nhưng chắc chắn rằng thay đổi này trong QoS được lan truyền khi một nhãn bị lột ra. Một nhãn sẽ bị lột ra khi sử dụng giá trị NULL ngầm định cho PHP. PHP không chỉ xảy ra tại các LSR đầu ra của mạng MPLS. Một nhãn cũng có thể được gỡ bỏ tại router LSR đầu ra của một đường hầm TE, mà không nhất thiết phải là LSR đầu ra của mạng MPLS. Trong trường hợp gỡ bỏ một nhãn tại LSR, chúng ta có thể cấu hình qos-group để truyền bá các thông tin QoS. Chúng ta cần làm điều này cho cả ba mô hình nếu hoạt động bóc nhãn là trên một LSR trung gian.

Hình 3.14: Khôi phục gói tin trong mạng VPN MPLS cho mô hình Pipe và Short Pipe.

Ngoài ra đối với uniform model , phải đảm bảo rằng tại router chuyển nhãn đầu ra (LSR) chúng ta phải sao chép thông tin QoS sang gói tin được gán nhãn hoặc là gói tin IP khi nó đi ra khỏi router chuyển nhãn đầu ra.

Hình 3.15: Khôi phục một gói tin trong mạng VPN MPLS đối với uniform model.

Chương 4: CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG SỰ KẾT HỢP GIỮA DIFFSERV VÀ MPLS

S0/0

S0/0

S0/0

S0/0

S0/0

S0/1S0/1

S0/1

CE1 PE2P1PE1 CE210.10.10.0/30

10.10.10.12/30

10.10.10.8/30

10.10.10.4/30

192.168.1.101/32 192.168.1.102/32 192.168.1.105/32192.168.1.104/32192.168.1.103/32

Mạng ip

Mạng ip

Mạng MPLS

Mạng MPLS

I-BGPAS 65000

E-BGPAS 65001

E-BGPAS 65002

OSPF 2008

.1 .2 .9 .10

.13 .14.5 .6

Cấu hình theo Uniform mode

Ở đây do thời gian có hạn nên nhóm chỉ cấu hình cho 2 loại dữ liệu Voice, HTTP

Loại dữ

liệu

PE1 P1 PE2

Voice

(Mức ưu

tiên cao

nhất)

Với gói tin Voice đi

vào ta sẽ Set giá trị

DSCP là 46 (EF) và

EXP là 5,

Class Voice-EXP sẽ

match với EXP 5,

Voice nhận BW là 1M

Với gói tin đi vào

(EXP=5)ta sẽ match với

Class Voice-EXP, Set qos-

group với giá trị là 5 ứng

với EXP tương ứng và cấp

BW là 1M, copy ngược trở

lại giá trị qos-group vào

DSCP cho gói tin IP

Với gói tin đi vào

(DSCP=5)ta sẽ match

với Class Voice-dscp,

Set qos-group với giá trị

là 5 ứng với dscp tương

ứng và cấp BW là 1M,

copy ngược trở lại giá trị

qos-group vào DSCP

cho gói tin IP

Với gói tin HTTP đi

vào ta sẽ Set giá trị

DSCP là 26 (AF31) và

EXP là 3,

Với gói tin đi vào (EXP=

3)ta sẽ match với Class

HTTP-EXP, Set qos-group

với giá trị là 3 ứng với EXP

tương ứng, cấp BW là 15%

Với gói tin đi vào

(DSCP=3)ta sẽ match

với Class HTTP-dscp,

Set qos-group với giá trị

là 3 ứng với DSCP

HTTP Class HTTP-EXP sẽ

match với EXP 3,

HTTP nhận BW là 40%

tổng BW, áp dụng kĩ

thuật hàng đợi CBWFQ

và kĩ thuật WRED

tổng BW, áp dụng kĩ thuật

hàng đợi CBWFQ và kĩ

thuật WRED, copy ngược

trở lại giá trị qos-group vào

DSCP cho gói tin IP

tương ứng, cấp BW là

15% tổng BW, áp dụng

kĩ thuật hàng đợi

CBWFQ và kĩ thuật

WRED, copy ngược trở

lại giá trị qos-group vào

DSCP cho gói tin IP

CẤU HÌNH DIFFSERV MPLS

A .CẦU HÌNH CƠ BẢN MPLS

Router CE1:

CE1(config)#interface Loopback0CE1(config-if)#ip address 192.168.1.101 255.255.255.255CE1(config-if)#no shutCE1(config)#interface Serial0/0CE1(config-if)#ip address 10.10.10.1 255.255.255.252CE1(config-if)#no shutCE1(config)#router bgp 65001CE1(config-router)#redistribute connectedCE1(config-router)#neighbor 10.10.10.2 remote-as 65000

Router PE1:

PE1(config)#ip cefPE1(config)#mpls label protocol ldpPE1(config)#interface Loopback0PE1(config-if)#ip address 192.168.1.102 255.255.255.255PE1(config-if)#no shutPE1(config)#interface Serial0/0 ///interface giao tiếp với CE1PE1(config-if)#ip address 10.10.10.2 255.255.255.252PE1(config-if)#no shutPE1(config)#interface Serial0/1 ///interface giao tiếp với P1PE1(config-if)#ip address 10.10.10.5 255.255.255.252PE1(config-if)#mpls ipPE1(config)#router ospf 2008PE1(config-router)# network 10.10.10.4 0.0.0.3 area 0PE1(config-router)# network 192.168.1.102 0.0.0.0 area 0PE1(config)# router bgp 65000

PE1(config-router)# neighbor 10.10.10.1 remote-as 65001PE1(config-router)# neighbor 192.168.1.104 remote-as 65000PE1(config-router)# neighbor 192.168.1.104 update-source Loopback0PE1(config-router)# neighbor 192.168.1.104 next-hop-self

Router P1:

P1(config)#ip cefP1(config)#mpls label protocol ldpP1(config)#interface Loopback0P1(config-if)#ip address 192.168.1.103 255.255.255.255P1(config-if)#no shutP1(config)#interface Serial0/0P1(config-if)#ip address 10.10.10.6 255.255.255.252P1(config-if)#mpls ipP1(config-if)#no shutP1(config)#interface Serial0/1P1(config-if)#ip address 10.10.10.9 255.255.255.252P1(config-if)#mpls ipP1(config-if)#no shutP1(config)#router ospf 2008P1(config-router)#network 10.10.10.4 0.0.0.3 area 0P1(config-router)#network 10.10.10.8 0.0.0.3 area 0P1(config-router)#network 192.168.1.103 0.0.0.0 area 0

Router PE2:

PE2(config)#ip cefPE2(config)#mpls label protocol ldpPE2(config)#interface Loopback0PE2(config-if)#ip address 192.168.1.104 255.255.255.255PE2(config-if)#no shutPE2(config)#interface Serial0/0 ///interface giao tiếp với P2PE2(config-if)#ip address 10.10.10.10 255.255.255.252PE2(config-if)#mpls ip PE2(config-if)#no shutPE2(config)#interface Serial0/1 ///interface giao tiếp với CE2PE2(config-if)#ip address 10.10.10.13 255.255.255.252PE2(config-if)#no shutPE2(config)#router ospf 2008PE2(config-router)#network 10.10.10.8 0.0.0.3 area 0PE2(config-router)#network 192.168.1.104 0.0.0.0 area 0PE2(config)#router bgp 65000PE2(config-router)#neighbor 10.10.10.14 remote-as 65002PE2(config-router)#neighbor 192.168.1.102 remote-as 65000PE2(config-router)#neighbor 192.168.1.102 update-source Loopback0PE2(config-router)#neighbor 192.168.1.102 next-hop-self

Router CE2:

CE2(config)#interface Loopback0CE2(config-if)#ip address 192.168.1.105 255.255.255.255CE2(config-if)#no shutCE2(config)#interface Serial0/0CE2(config-if)#ip address 10.10.10.14 255.255.255.252CE2(config-if)#no shutCE2(config)#router bgp 65002CE2(config-router)#redistribute connectedCE2(config-router)#neighbor 10.10.10.17 remote-as 65000

B. CẤU HÌNH DIFFSERV MPLS UNIFORM MODE

1.ROUTER PE1

1.1Tạo ACLs:

PE1(config)#access-list 101 permit udp any any range 16384 32768 ///ACL cho VoicePE1(config)#access-list 102 permit tcp any any eq www ///ACL cho HTTP (www)

1.2 Tạo Class match với ACLs:

PE1(config)#class-map VoicePE1(config-cmap)#match access-group 101 PE1(config-cmap)#exit****PE1(config)#class-map HTTPPE1(config-cmap)#match access-group 102PE1(config-cmap)#exit

1.3 Tạo Class match với ip DSCP

PE1(config)#class-map Voice-dscpPE1(config-cmap)#match ip dscp 46PE1(config-cmap)#exit****PE1(config)#class-map HTTP-dscp PE1(config-cmap)#match ip dscp 26PE1(config-cmap)#exit

1.4 Tạo policy để SET ip DSCP cho gói tin và đồng thời SET EXP:

PE1(config)#policy-map SET-DSCP-EXP

SET ip DSCP:

PE1(config-pmap)#class VoicePE1(config-pmap-c)#set ip dscp 46PE1(config-pmap-c)#exit****PE1(config-pmap)#class HTTPPE1(config-pmap-c)#set ip dscp 26PE1(config-pmap-c)#exit****

SET EXP:

PE1(config-pmap)#class Voice-dscpPE1(config-pmap-c)#set mpls experimental topmost 5PE1(config-pmap-c)#exit****PE1(config-pmap)#class HTTP-dscpPE1(config-pmap-c)#set mpls experimental topmost 3PE1(config-pmap-c)#exit

1.5 Tạo Class match với EXP:

PE1(config)#class-map Voice-EXP PE1(config-cmap)#match mpls experimental topmost 5PE1(config-cmap)#exit****PE1(config)#class-map HTTP-EXPPE1(config-cmap)#match mpls experimental topmost 3PE1(config-cmap)#exit****

1.6 Tạo policy cho gió tin ở ngõ ra:

PE1(config)#policy-map OUTPUT****PE1(config-pmap)#class Voice-EXPPE1(config-pmap-c)#priority 1000000 ///Mức ưu tiên cao nhấtPE1(config-pmap-c)#exit****

PE1(config-pmap)#class HTTP-EXPPE1(config-pmap-c)#bandwidth percent 40PE1(config-pmap-c)#random-detect PE1(config-pmap-c)#exit****

1.7 Áp các policy vào các interface:

PE1(config)#interface s0/0 ///Giao tiếp với CE1PE1(config-if)#service-policy input SET-DSCP-EXP****PE1(config)#interface s0/1 ///Giao tiếp với P1PE1(config-if)# service-policy output OUTPUT

3.ROUTER P1:

3.1 Tạo Class match với EXP:

P1(config)#class-map Voice-EXP P1(config-cmap)#match mpls experimental topmost 5P1(config-cmap)#exit****P1(config)#class-map HTTP-EXPP1(config-cmap)#match mpls experimental topmost 3P1(config-cmap)#exit****

3.2 Tạo policy để SET qos-group ngõ vào:

P1(config)#policy-map SET-QOS-GROUP****P1(config-pmap)#class Voice-EXPP1(config-pmap-c)#set qos-group mpls experimental topmostP1(config-pmap-c)#exit****P1(config-pmap)#class HTTP-EXPP1(config-pmap-c)#set qos-group mpls experimental topmostP1(config-pmap-c)#exit

3.3 Tạo Class match với các qos-group:

P1(config)#class-map Voice-group P1(config-cmap)#match qos-group 5P1(config-cmap)#exit****P1(config)#class-map HTTP-groupP1(config-cmap)# match qos-group 3P1(config-cmap)#exit

3.4 Tạo policy cho gió tin ở ngõ ra:

P1(config)#policy-map OUTPUT****P1(config-pmap)#class Voice-groupP1(config-pmap-c)#set dscp qos-group ///trả giá trị DSCP tử giá trị qos-groupP1(config-pmap-c)#priority 1000000

P1(config-pmap-c)#exit****P1(config-pmap)#class HTTP-groupP1(config-pmap-c)#set dscp qos-group ///trả giá trị DSCP tử giá trị qos-groupP1(config-pmap-c)#bandwidth percent 40P1(config-pmap-c)#random-detect P1(config-pmap-c)#exit

3.5 Áp các policy vào các interface:

P1(config)#interface s0/0 ///Giao tiếp với PE1P1(config-if)#service-policy input SET-QOS-GROUPP1(config)#interface s0/1 ///Giao tiếp với PE2P1(config-if)# service-policy output OUTPUT

4.ROUTER PE2:

4.1 Tạo Class match với DSCP:

PE2(config)#class-map Voice-dscp PE2(config-cmap)#match dscp 5PE2(config-cmap)#exit****PE2(config)#class-map HTTP-dscpPE2(config-cmap)#match dscp 3PE2(config-cmap)#exit****

4.2 Tạo policy để SET qos-group ngõ vào:

PE2(config)#policy-map SET-QOS-GROUP****PE2(config-pmap)#class Voice-dscpPE2(config-pmap-c)#set qos-group dscpPE2(config-pmap-c)#exit****PE2(config-pmap)#class HTTP-dscpPE2(config-pmap-c)#set qos-group dscpPE2(config-pmap-c)#exit****PE2(config-pmap-c)#exit

4.3 Tạo Class match với các qos-group:

PE2(config)#class-map Voice-group PE2(config-cmap)#match qos-group 5PE2(config-cmap)#exit****

PE2(config)#class-map HTTP-groupPE2(config-cmap)# match qos-group 3PE2(config-cmap)#exit

4.4 Tạo policy cho gió tin ở ngõ ra:

PE2(config)#policy-map OUTPUT****PE2(config-pmap)#class Voice-groupPE2(config-pmap-c)#set dscp qos-group ///trả giá trị DSCP từ giá trị qos-groupPE2(config-pmap-c)#priority 1000000PE2(config-pmap-c)#exit****PE2(config-pmap)#class HTTP-groupPE2(config-pmap-c)#set dscp qos-group ///trả giá trị DSCP tử giá trị qos-groupPE2(config-pmap-c)#bandwidth percent 40PE2(config-pmap-c)#random-detect PE2(config-pmap-c)#exit

4.5 Áp các policy vào các interface:

PE2(config)#interface s0/0 ///Giao tiếp với P1PE2(config-if)#service-policy input SET-QOS-GROUPPE2(config)#interface s0/1PE2(config-if)# service-policy output OUTPUT ///Giao tiếp với CE2

C.CÁCH VERIFY CÁC CẤU HÌNH:

Phần này khi làm em sẽ làm theo các bước như sauDùng các lệnh SHOW để xem cấu hình:1.show ip cef2. show mpls ldp bindings3. show mpls ip binding 4. show mpls forwarding-table5. show mpls ldp neighbor6. show mpls forwarding-table7.show ip route8.show policy-map interface s0/09.show policy-map “policy name”10.show ip route****Dùng ping và traceroute1.traceroute IP-number2.ping IP-number

D. THỬ TẢI THEO DỊCH VỤ

Ta sẽ thử tải với các loại traffic: Voice, HTTP được bơm vào mạng.+ Dùng phần mềm “D-ITG” và show trên routerBước 1: Đầu tiên cấu hình mạng cơ bản không dùng DiffServ MPLS: (Mạng IP)

Một máy tính kết nối vào router CE1 gọi là PC1, một máy kết nối vào router CE2 gọi là PC2. Trên PC2 dùng phần mềm “D-ITG” đóng vai trò là server để bơm traffic vào mạng đến PC1, ở PC1 cài phần mềm “D-ITG” đóng vai trò là Client để nhận dòng traffic vừa bơm.Sau khi bơm xong ta sẽ xem mức độ rớt gói tin, delay, jitter… bằng cách show trên các router.Bước 2: Cấu hình mạng thành mạng DiffServ MPLS (như trên)

Một máy tính kết nối vào router CE1 gọi là PC1, một máy kết nối vào router CE2 gọi là PC2. Trên PC2 dùng phần mềm “D-ITG” đóng vai trò là server để bơm traffic vào mạng đến PC1, ở PC1 cài phần mềm “D-ITG” đóng vai trò là Client để nhận dòng traffic vừa bơm.Sau khi bơm xong ta sẽ xem mức độ rớt gói tin, delay, jitter… bằng cách show trên các router.Bước 3: So Sánh kết quả 2 bước trên và rút ra kết luận chất lượng của hai mạng..SHOW CẤU HÌNH

Router CE1:

CE1#show runBuilding configuration...Current configuration : 987 bytes!version 12.3service timestamps debug datetime msecservice timestamps log datetime msecno service password-encryption!hostname CE1!boot-start-markerboot-end-marker!!no aaa new-modelip subnet-zero!!!ip cefip audit po max-events 100!interface Loopback0 ip address 192.168.1.101 255.255.255.255!interface Serial0/0

ip address 10.10.10.1 255.255.255.252 serial restart-delay 0!router bgp 65001 no synchronization bgp log-neighbor-changes redistribute connected neighbor 10.10.10.2 remote-as 65000 no auto-summary!ip http serverno ip http secure-serverip classless!end

Router PE1:

Building configuration...Current configuration : 3061 bytes!version 12.3service timestamps debug datetime msecservice timestamps log datetime msecno service password-encryption!hostname PE1!boot-start-markerboot-end-marker!!no aaa new-modelip subnet-zero!!!ip cefip audit po max-events 100mpls label protocol ldp!class-map match-all best-effort-dscp match ip dscp defaultclass-map match-all HTTP match access-group 102class-map match-all HTTP-dscp match ip dscp af31

class-map match-all Voice-EXP match mpls experimental topmost 5 match ip dscp af23class-map match-all Voice match access-group 101class-map match-all HTTP-EXP match mpls experimental topmost 3class-map match-all Voice-dscpmatch ip dscp ef!policy-map SET-DSCP-EXP class Voice set ip dscp ef class HTTP set ip dscp af31 class Voice-dscp set mpls experimental topmost 5 class HTTP-dscp set mpls experimental topmost 3policy-map OUTPUT class Voice-EXP priority 511 class HTTP-EXP bandwidth percent 20 random-detect!interface Loopback0 ip address 192.168.1.102 255.255.255.255!interface Serial0/0 ip address 10.10.10.2 255.255.255.252 serial restart-delay 0 service-policy input SET-DSCP-EXP!interface Serial0/1 ip address 10.10.10.5 255.255.255.252 tag-switching ip serial restart-delay 0 service-policy output OUTPUT!interface Serial0/2 no ip address shutdown serial restart-delay 0!interface Serial0/3

no ip address shutdown serial restart-delay 0!router ospf 2008 log-adjacency-changes network 10.10.10.0 0.0.0.3 area 0 network 10.10.10.4 0.0.0.3 area 0 network 192.168.1.102 0.0.0.0 area 0!router bgp 65000 no synchronization bgp log-neighbor-changes neighbor 10.10.10.1 remote-as 65001 neighbor 192.168.1.104 remote-as 65000 neighbor 192.168.1.104 update-source Loopback0 neighbor 192.168.1.104 next-hop-self no auto-summary!ip http serverno ip http secure-serverip classless!access-list 101 permit udp any any range 16384 32768access-list 102 permit tcp any any eq wwwaccess-list 103 permit ip any any!line con 0line aux 0line vty 0 4 login!end

Router P

Building configuration...Current configuration : 2214 bytes!version 12.3service timestamps debug datetime msecservice timestamps log datetime msecno service password-encryption!hostname P!boot-start-marker

boot-end-marker!no aaa new-modelip subnet-zero!ip cefip audit po max-events 100mpls label protocol ldp!class-map match-all Voice-groupmatch qos-group 5class-map match-all Voice-EXP match mpls experimental topmost 5class-map match-all HTTP-group match qos-group 3class-map match-all HTTP-EXP match mpls experimental topmost 3!policy-map OUTPUT class Voice-group priority 511 set dscp qos-group class HTTP-group bandwidth percent 20 random-detect set dscp qos-grouppolicy-map SET-QOS-GROUP class Voice-EXP set qos-group mpls experimental topmost class HTTP-EXP set qos-group mpls experimental topmost!interface Loopback0 ip address 192.168.1.103 255.255.255.255!interface Serial0/0 ip address 10.10.10.6 255.255.255.252 tag-switching ip serial restart-delay 0 service-policy input SET-QOS-GROUP!interface Serial0/1 ip address 10.10.10.9 255.255.255.252 tag-switching ip serial restart-delay 0 service-policy output OUTPUT

!interface Serial0/2 no ip address shutdown serial restart-delay 0!interface Serial0/3 no ip address shutdown serial restart-delay 0!router ospf 2008 log-adjacency-changes

network 10.10.10.4 0.0.0.3 area 0 network 10.10.10.8 0.0.0.3 area 0 network 192.168.1.103 0.0.0.0 area 0!ip http serverno ip http secure-serverip classless!line con 0line aux 0line vty 0 4 login!end

Router PE2

PE2#show runBuilding configuration...Current configuration : 2304 bytes!version 12.3service timestamps debug datetime msecservice timestamps log datetime msecno service password-encryption!hostname PE2!boot-start-markerboot-end-marker!no aaa new-modelip subnet-zero

!ip cefip audit po max-events 100mpls label protocol ldp!class-map match-all Voice-group match qos-group 5class-map match-all HTTP-dscp match dscp 3class-map match-all HTTP-group match qos-group 3class-map match-all Voice-dscp match dscp 5!policy-map OUTPUT class Voice-group priority percent 33 set dscp qos-group class HTTP-group bandwidth percent 20 random-detect dscp-based set dscp qos-grouppolicy-map SET-QOS-GROUP class Voice-dscp set qos-group dscp

class HTTP-dscp set qos-group dscp!interface Loopback0 ip address 192.168.1.104 255.255.255.255!interface Serial0/0 ip address 10.10.10.10 255.255.255.252 tag-switching ip serial restart-delay 0 service-policy input SET-QOS-GROUP!interface Serial0/1 ip address 10.10.10.13 255.255.255.252 serial restart-delay 0 service-policy output OUTPUT!interface Serial0/2 no ip address shutdown

serial restart-delay 0!interface Serial0/3 no ip address shutdown serial restart-delay 0!router ospf 2008 log-adjacency-changes network 10.10.10.8 0.0.0.3 area 0 network 10.10.10.12 0.0.0.3 area 0 network 192.168.1.104 0.0.0.0 area 0!router bgp 65000 no synchronization bgp log-neighbor-changes neighbor 10.10.10.14 remote-as 65002 neighbor 192.168.1.102 remote-as 65000 neighbor 192.168.1.102 update-source Loopback0 neighbor 192.168.1.102 next-hop-self no auto-summary!ip http server

no ip http secure-serverip classless!line con 0line aux 0line vty 0 4 login!End

Router CE2:

CE2#show runBuilding configuration...Current configuration : 1004 bytes!version 12.3service timestamps debug datetime msecservice timestamps log datetime msecno service password-encryption!hostname CE2!

boot-start-markerboot-end-marker!no aaa new-modelip subnet-zero!ip cefip audit po max-events 100!interface Loopback0 ip address 192.168.1.105 255.255.255.255!interface Serial0/0 ip address 10.10.10.14 255.255.255.252 serial restart-delay 0 no fair-queue!interface Serial0/1 no ip address shutdown serial restart-delay 0!interface Serial0/2 no ip address shutdown serial restart-delay 0!interface Serial0/3 no ip address shutdown serial restart-delay 0!interface FastEthernet1/0 no ip address duplex auto speed auto!router bgp 65002 no synchronization bgp log-neighbor-changes redistribute connected neighbor 10.10.10.13 remote-as 65000 no auto-summary!ip http serverno ip http secure-server

ip classless!line con 0line aux 0

line vty 0 4 login!endVERIFY CÁC CẤU HÌNH

Trên router CE1

CE1#ping 192.168.1.105Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.105, timeout is 2 seconds:!!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 192/243/304 msCE1#traceroute 192.168.1.105Type escape sequence to abort.Tracing the route to 192.168.1.105 1 10.10.10.2 48 msec 16 msec 52 msec 2 10.10.10.6 272 msec 180 msec 232 msec 3 10.10.10.10 176 msec 224 msec 216 msec 4 10.10.10.14 [AS 65002] 340 msec 192 msec *CE1#ping 10.10.10.10Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 10.10.10.10, timeout is 2 seconds:.....Success rate is 0 percent (0/5)

CE1#ping 10.10.10.13Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 10.10.10.13, timeout is 2 seconds:!!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 108/184/240 msCE1#ping 10.10.10.14Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 10.10.10.14, timeout is 2 seconds:!!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 212/255/276 ms

Trên router PE1

PE1#ping 192.168.1.105Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.105, timeout is 2 seconds:

Success rate is 0 percent (0/5)PE1#ping 192.168.1.104Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.104, timeout is 2 seconds:!!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 88/132/152 msPE1#ping 192.168.1.103Type escape sequence to abort.

Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.103, timeout is 2 seconds:!!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/59/100 msPE1#ping 192.168.1.101Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.101, timeout is 2 seconds:!!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 36/68/104 msPE1#show mpls forwarding-tableLocal Outgoing Prefix Bytes tag Outgoing Next Hoptag tag or VC or Tunnel Id switched interface16 Pop tag 10.10.10.8/30 0 Se0/1 point2point17 17 10.10.10.12/30 0 Se0/1 point2point18 Pop tag 192.168.1.103/32 0 Se0/1 point2point19 19 192.168.1.104/32 0 Se0/1 point2pointPE1#show mpls ldp bindings tib entry: 10.10.10.0/30, rev 2 local binding: tag: imp-null remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: 16 tib entry: 10.10.10.4/30, rev 4 local binding: tag: imp-null remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: imp-null tib entry: 10.10.10.8/30, rev 8 local binding: tag: 16 remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: imp-null tib entry: 10.10.10.12/30, rev 10 local binding: tag: 17 remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: 17 tib entry: 192.168.1.102/32, rev 6 local binding: tag: imp-null remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: 18 tib entry: 192.168.1.103/32, rev 12 local binding: tag: 18 remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: imp-null tib entry: 192.168.1.104/32, rev 14 local binding: tag: 19 remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: 19

Trên router P

P#ping 192.168.1.106Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.106, timeout is 2 seconds:.....Success rate is 0 percent (0/5)P#ping 192.168.1.101Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.101, timeout is 2 seconds:.....Success rate is 0 percent (0/5)P#ping 192.168.1.102Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.102, timeout is 2 seconds:!!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 48/63/92 msP#show mpls forwarding-tableLocal Outgoing Prefix Bytes tag Outgoing Next Hoptag tag or VC or Tunnel Id switched interface16 Pop tag 10.10.10.0/30 2896 Se0/0 point2point17 Pop tag 10.10.10.12/30 1560 Se0/1 point2point18 Pop tag 192.168.1.102/32 6657 Se0/0 point2point19 Pop tag 192.168.1.104/32 8799 Se0/1 point2pointTrên router PE2:PE2#ping 192.168.1.105Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.105, timeout is 2 seconds:!!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 40/78/128 msPE2#ping 192.168.1.101Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.101, timeout is 2 seconds:.....Success rate is 0 percent (0/5)PE2#show mpls forwarding-tableLocal Outgoing Prefix Bytes tag Outgoing Next Hoptag tag or VC or Tunnel Id switched interface16 16 10.10.10.0/30 0 Se0/0 point2point17 Pop tag 10.10.10.4/30 0 Se0/0 point2point18 18 192.168.1.102/32 0 Se0/0 point2point19 Pop tag 192.168.1.103/32 0 Se0/0 point2pointPE2#show mpls ldp bindings tib entry: 10.10.10.0/30, rev 8 local binding: tag: 16 remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: 16 tib entry: 10.10.10.4/30, rev 10

local binding: tag: 17 remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: imp-null tib entry: 10.10.10.8/30, rev 2 local binding: tag: imp-null remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: imp-null tib entry: 10.10.10.12/30, rev 4 local binding: tag: imp-null remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: 17 tib entry: 192.168.1.102/32, rev 12 local binding: tag: 18 remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: 18 tib entry: 192.168.1.103/32, rev 14 local binding: tag: 19 remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: imp-null tib entry: 192.168.1.104/32, rev 6 local binding: tag: imp-null remote binding: tsr: 192.168.1.103:0, tag: 19

Trên router CE2

CE2#ping 192.168.1.101Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.101, timeout is 2 seconds:!!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 216/242/284 msCE2#traceroute 192.168.1.101Type escape sequence to abort.Tracing the route to 192.168.1.101 1 10.10.10.13 76 msec 8 msec 56 msec 2 10.10.10.9 224 msec 144 msec 240 msec 3 10.10.10.5 204 msec 156 msec 112 msec 4 10.10.10.1 [AS 65001] 280 msec 228 msec *CE2#ping 192.168.1.104Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.104, timeout is 2 seconds:.....Success rate is 0 percent (0/5)

VERIFY TÍNH NĂNG QoS

1. Gởi 1 luồng Voice port 30000 và 1 luồng udp port 50: Voice port 30000 sẽ được gởi trước sau đó tới udp port 50:

Và số gói tin voice nhận được nhiều hơn:Flow number: 2From 192.168.2.2:30000 To 192.168.3.2:30000----------------------------------------------------------Total time = 19.381000 sTotal packets = 1000Minimum delay = 20.787000 sMaximum delay = 30.235000 sAverage delay = 26.738128 sAverage jitter = 0.019012 sDelay standard deviation = 2.613705 sBytes received = 92000Average bitrate = 37.975337 Kbit/sAverage packet rate = 51.596925 pkt/sPackets dropped = 0 (0.00 %)Flow number: 1From 192.168.2.2:50To 192.168.3.2:50----------------------------------------------------------Total time = 19.861000 sTotal packets = 8

Minimum delay = 20.697000 sMaximum delay = 40.488000 sAverage delay = 23.246375 sAverage jitter = 2.830143 sDelay standard deviation = 6.516830 sBytes received = 736Average bitrate = 0.296460 Kbit/sAverage packet rate = 0.402799 pkt/sPackets dropped = 0 (0.00 %)

2. Gởi 2 luồng TCP (FTP port 21 và smtp port 25): Chúng sẽ gởi xen kẽ nhau

Và số gói tin nhận được là như nhau:Flow number: 2From 192.168.2.2:21To 192.168.3.2:21

----------------------------------------------------------Total time = 10.230000 sTotal packets = 268Minimum delay = 20.814000 sMaximum delay = 21.332000 sAverage delay = 21.132160 sAverage jitter = 0.038865 sDelay standard deviation = 0.093270 sBytes received = 137216Average bitrate = 107.304790 Kbit/sAverage packet rate = 26.197458 pkt/sPackets dropped = 0 (0.00 %)Flow number: 3From 192.168.2.2:25To 192.168.3.2:25----------------------------------------------------------Total time = 9.671000 sTotal packets = 250Minimum delay = 20.817000 sMaximum delay = 21.388000 sAverage delay = 21.133844 sAverage jitter = 0.037458 sDelay standard deviation = 0.093695 sBytes received = 128000

Average bitrate = 105.883569 Kbit/sAverage packet rate = 25.850481 pkt/sPackets dropped = 0 (0.00 %).

Kết luận và hướng phát triển

Cùng với lịch sử phát triển của con người không thể không kể đến lịch sử phát triển của

mạng Internet. Sự bùng nổ của các dịch vụ giá trị gia tăng hứa hẹn một tương lai phát triển

mạnh mẽ cho hệ thống mạng với các dịch vụ thời gian thực, băng thông rộng như VoIP,

truyền hình hội nghị… và các dịch vụ truyền tải dữ liệu như FTP, HTTP…. Như vậy việc

đảm bảo chất lượng cho các dịch vụ là rất cần thiết và là thách thức đặt ra cho các nhà cung

cấp dịch vụ.

Trong đồ án này đã nêu bật được những ưu điểm của DiffServ trong việc ưu tiên đảm bảo

chất lượng cho những hợp đồng kí kết. Nhưng nhược điểm lớn nhất của DiffServ là không hỗ

trợ kỹ thuật lưu lượng khi có sự cố lỗi đường kết nối xảy ra. Việc sử dụng kỹ thuật lưu lượng

và các cơ chế khôi phục trong MPLS đã khắc phục được nhược điểm đó. Sự kết hợp DiffServ

và MPLS đã khai thác được ưu điểm của DiffServ và kỹ thuật lưu lượng của MPLS, đảm bảo

chất lượng dịch vụ trong mạng.

Với những hạn chế về kiến thức và cũng như thời gian, trong đồ án này không thể nêu bật

hết được các khía cạnh của sự kết hợp DiffServ và MPLS. Do đó, trong đồ án có những giới

hạn như sau:

Chỉ nêu bật được ưu và nhược điểm của DiffServ mà không đi sâu vào phân tích và thực

hiện thêm một vài biện pháp khắc phục nhược điểm của nó.

MPLS không đi sâu vào cách thức hoạt động như thiết lập LSP, gán và gỡ nhãn mà chỉ

tập trung vào kỹ thuật lưu lượng và các cơ chế khôi phục

Do tính phức tạp của DiffServ, MPLS và chương trình GNS3 mà chỉ mô phỏng được

những khía cạnh cần dẫn chứng.

Với những nhược điểm đó, nếu có điều kiện trong tương lai em sẽ đi sâu khai thác các tính

năng của DiffServ và áp dụng nó vào công nghệ GMPLS để ngày càng nâng cao chất lượng

dịch vụ trong mạng.