te vÀ Ứng dỤng trong ĐiỀu khiỂn lƯu ... -...
TRANSCRIPT
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ---------------------------------------
NGUYỄN THỊ HƯƠNG
GIAO THỨC RSVP – TE VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ
HÀ NỘI - 2012
1
Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN TIẾN BAN
Phản biện 1: ………………………………………………………..
Phản biện 2: ………………………………………………………..
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: ....... giờ ....... ngày ....... tháng ....... .. năm ...............
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
2
MỞ ĐẦU
Công nghệ thông tin, viễn thông thay đổi từng ngày góp phần đáp ứng các nhu cầu ngày càng cao hơn của người dùng. Một trong những xu thế đó là sự ra đời của các công nghệ chuyển mạch mới (chuyển mạch mềm) nhằm thay thế cho các công nghệ chuyển mạch cũ (chuyển mạch kênh). Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS là một công nghệ được phát triển nằm trong xu thế đó.
Vì vậy tôi chọn đề tài nghiên cứu về giao thức RSVP-TE và ứng dụng trong điều khiển lưu lượng. Với mục đích muốn tìm hiểu và nắm bắt được công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức và kỹ thuật điều khiển lưu lượng, trong đó tập trung vào tìm hiểu giao thức báo hiệu RSVP-TE.
Nội dung tìm hiểu của luận văn chia thành 3 chương: CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU
LƯỢNG. Chương này nghiên cứu tổng quan về kỹ thuật lưu lượng MPLS, các khái niệm cơ bản, quá trình xử lý gói tin của MPLS, và kỹ thuật, cơ chế điều khiển lưu lượng trong MPLS
CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG RSVP-TE TRONG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG MPLS. Nghiên cứu ứng dụng của RSVP-TE trong điều khiển lưu lượng MPLS, quá trình định tuyến ràng buộc hỗ trợ điều khiển lưu lượng, Với những khả năng hỗ trợ của giao thức chiếm dụng tài nguyên RSVP-TE, cơ chế điều khiển lưu lượng trong mạng sẽ dễ dàng hơn, giải quyết vấn đề tắc nghẽn trong mạng và khả năng phục hồi nhanh giúp giảm thiểu mất gói khi xảy ra lỗi.
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG SỬ DỤNG RSVP-TE BẰNG PHẦN MỀM GNS3. Đưa ra mô hình và thực hiện một số mô phỏng để làm rõ nguyên lý hoạt động của RSVP-TE trên các router của hãng Cisco, cho phép hiểu rõ hơn hoạt động điều khiển lưu lượng sử dụng RSVP-TE.
Do nhiều mặt còn hạn chế nên nội dung của đề tài khó tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn đọc.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Tiến Ban đã tận tình hướng dẫn em
hoàn thành luận văn.
Hà Nội, Ngày 10 Tháng 6 Năm 2012 Học viên
Nguyễn Thị Hương
3
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG
1.1 Tổng quan về MPLS
1.1.1 Lịch sử phát triển của MPLS
Việc hình thành và phát triển công nghệ MPLS xuất phát từ nhu cầu thực tế,
được các nhà công nghiệp viễn thông thúc đẩy nhanh chóng. Sự thành công và nhanh
chóng chiếm lĩnh thị trường mà công nghệ này có được là nhờ vào việc chuẩn hoá
công nghệ. Quá trình hình thành và phát triển công nghệ, những giải pháp ban đầu của
hãng như Cisco, IBM, Toshiba…. Những nỗ lực chuẩn hoá của tổ chức tiêu chuẩn
IETF trong việc ban hành về tiêu chuẩn MPLS….sẽ cung cấp cho chúng ta những
nhận định ban đầu về xu hướng phát triển MPLS.
MPLS được đề xuất đầu tiên do hãng Ipsilon một hãng rất nhỏ về công nghệ
thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas. Sau đó Cisco và
hàng loạt hãng khác như IBM, Toshiba…công bố các sản phẩm công nghệ chuyển
mạch của họ dưới những tên khác nhau nhưng đều cùng chung bản chất công nghệ
chuyển mạch nhãn.
MPLS thực hiện một số chức năng sau:
Hỗ trợ các giải pháp mạng riêng ảo VPN
Định tuyến hiện (điều khiển lưu lượng)
Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch ATM
Có thể thấy rằng MPLS đã phát triển nhanh chóng và hiệu quả. Điều này cũng
chứng minh những yêu cầu cấp bách trong công nghiệp cho một công nghệ mới. Hầu
hết các tiêu chuẩn MPLS hiện tại đã được ban hành dưới dạng RFC. Sau khi toàn bộ
các RFC được hoàn thiện, chúng sẽ được tập hợp lại để xây dựng một hệ thống tiêu
chuẩn MPLS
1.1.2 Các khái niệm cơ bản của mạng MPLS
a. Nhãn (Lable)
b. Ngăn xếp nhãn (Lable stack)
c. Bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn
d. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn (LSR-Lable Switching Router)
4
e. Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC-Forward Equivalence Class)
f. Cơ sở thông tin nhãn (LIB-Lable Information Base)
g. Tuyến chuyển mạch nhãn (LSP-Lable Switching Path)
1.1.3 Quá trình xử lý cơ bản của MPLS
1.1.4 Phân biệt chuyển mạch nhãn và chuyển mạch thông thường.
1.1.5 Mô hình chuyển gói tin trong MPLS
1.1.6 Ví dụ về việc chuyển gói tin trong MPLS
1.2 Kỹ thuật điều khiển lưu lượng trong MPLS
1.2.1 Tổng quan điều khiển lưu lượng trong MPLS
1.2.2 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng
1.2.2.1 Phân loại
1.2.2.2 Bài toán nghẽn
1.2.3 Cơ chế điều khiển lưu lượng trong MPLS
1.3 Kết luận
5
CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG RSVP-TE TRONG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG MPLS
2.1 MPLS và kỹ thuật lưu lượng
MPLS có ý nghĩa chiến lược đối với kỹ thuật lưu lượng vì nó có thể cung cấp
hầu hết các chức năng hiện có ở một mô hình chồng phủ nhưng theo cách tích hợp với
chi phí thấp. Điều quan trọng là MPLS còn đề xuất khả năng tự động hóa các chức
năng kỹ thuật lưu lượng.
2.1.1 Trung kế lưu lượng và các thuộc tính
2.1.1.1 Khái niệm trung kế lưu lượng (traffic trunk)
2.1.1.2 Các thuộc tính của trung kế lưu lượng
Thuộc tính tham số lưu lượng (traffic parameter):
Đặc tả lượng băng thông yêu cầu bởi trung kế lưu lượng. Các đặc điểm lưu
lượng bao gồm tốc độ đỉnh, tốc độ trung bình, kích thước cụm cho
phép...Các tham số lưu lượng rất quan trọng vì nó chỉ ra các yêu cầu về tài
nguyên của trung kế.
Thuộc tính lựa chọn và quản lý đường.
Là các tiêu chuẩn lựa chọn và duy trì đường dẫn cho trung kế lưu lượng.
Các thuộc tính cơ bản và các đặc trưng hành vi liên quan đến chọn đường và
quản lí đường cho trung kế lưu lượng được mô tả sau đây:
Đường tường minh đặc tả quản trị
Phân cấp các ưu tiên đa đường
Thuộc tính quan hệ (Affinity) lớp tài nguyên
Thuộc tính thích ứng
Thuộc tính ưu tiên / lấn chiếm (Prority/Preemtion): Đóng vai trò quan
trọng trong các tình huống tranh chấp khi có nhiều trung kế cùng cạnh tranh
tài nguyên. Có 2 loại độ ưu tiên được chỉ định cho trung kế:
Ưu tiên thiết lập (priority) : chỉ ra tầm quan trọng của trung kế lưu lượng và
6
xác định thứ tự mà việc chọn tuyến được thực hiện khi thiết lập kết nối hoặc tái
định tuyến khi xảy ra lỗi.
Độ ưu tiên cầm giữ (holding priority)
Thuộc tính đàn hồi
Thuộc tính khống chế (Policing)
2.1.1.3 Các hoạt động trên trung kế lưu lượng
Là các tiến trình khác nhau xảy ra trong thời gian tồn tại của một trung kế
lưu lượng:
Establish : Tạo ra các trung kế lưu lượng bằng cách lựa chọn LSP, chỉ định
nhãn và quan trọng nhất là chỉ định tài nguyên cho trung kế.
Activate : Làm cho trung kế lưu lượng bắt đầu hoạt động bằng cách sử dụng
một vài chức năng định tuyến để đưa lưu lượng vào trung kế.
Deactivate : Dừng chuyển dữ liệu bằng trung kế bằng cách sử dụng chức
năng định tuyến và ngừng đưa dữ liệu vào trung kế.
Modified Attributes : Thay đổi các đặc điểm của trung kế lưu lượng (ví dụ
như băng thông khả dụng).
Reroute : Chọn một con đường đi khác cho trung kế lưu lượng.
Destroy : Loại bỏ hoàn toàn trung kế lưu lượng và thu hồi tất cả các tài
nguyên được cấp phát cho nó.
2.1.2 Tính toán đường ràng buộc
2.1.2.1 Thuộc tính tài nguyên liên kết
Router tại đầu nguồn (head-end) của một trung kế phải nắm được thông tin
thuộc tinh tài nguyên của tất cả các liên kết trong mạng để tính toán đường LSP. Điều
này chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng các giao thức định tuyến Link-state (như
IS-IS hay OSPF) vì chỉ có kiểu giao thức này mới quảng bá thông tin về tất cả các liên
kết đến tất cả các router. Vì vậy, OSPF và IS-IS được mở rộng để hỗ trợ MPLS-TE.
Hệ số nhân cấp phát cực đại
Lớp tài nguyên (Resource - Class)
7
TE metric
2.1.2.2 Tính toán LSP ràng buộc (CR-LSP)
2.1.2.3 Quảng bá thuộc tính của liên kết (link)
2.1.2.4 Chọn đường ràng buộc
Quá trình tính toán đường ràng buộc lựa chọn đường đi cho trung kế dựa trên
trọng lượng quản lí (TE cost) trên từng liên kết riêng rẽ. Trọng lượng quản lí này mặc
định bằng với giá trị phí tổn trong IGP. Giá trị này chỉ được sử dụng trong quá trình
tính toán đường ràng buộc.
Nếu có nhiều lựa chọn cho LSP các tiêu chuẩn lựa chọn theo thứ tự lần lượt là:
Băng thông tối thiểu lớn nhất.
Số lượng hop là nhỏ nhất.
Nếu sau khi áp dụng cả 2 tiêu chuẩn trên mà vẫn có hơn 1 đường thì ta sẽ lựa
chọn ngẫu nhiên. Khi LSP được tính toán, RSVP được sử dụng để dự trữ băng thông,
cấp phát nhãn và cuối cùng là thiết lập LSP.
2.2 Định tuyến ràng buộc hỗ trợ điểu khiển lưu lượng MPLS
Định tuyến ràng buộc có hai thành phần cơ bản: Route Optimzation và Route
Placement. Route Optimization phải chịu trách nhiệm đối với việc chọn lựa bộ định
tuyến cho lưu lượng để yêu cầu vấn đề này phải đưa ra thiết lập bởi Constraint. Khi
bộ định tuyến được quyết định, bộ định tuyến sẽ sắp đặt việc thực hiện những bộ định
tuyến trong mạng để những luồng lưu lượng sẽ đi theo chúng. Định tuyến ràng buộc sẽ
tính toán định tuyến là vấn đề nào phải ràng buộc (giống như là băng thông) và quản
lý chính sách (policy). Vì Constraint_based Routing xem xét các thừa số nhiều hơn
topo mạng trong việc tính toán định tuyến, nên nó có thể tìm ra một đường dài hơn
nhưng đường dẫn có tải trọng nhẹ thì hơn là đường dẫn có tải trọng nặng. Do đó, lưu
lượng mạng được phân phối đều hơn và tài nguyên mạng được tận dụng hiệu quả hơn.
Ví dụ, hình sau mô tả kỹ thuật đường dẫn ngắn nhất giữa Router A và Router C
được truyền qua Link A-C với IGP metric m=1. Nhưng bởi vì dự trữ băng thông trên
đường dẫn ngắn nhất chỉ là 622 – 600 = 22 Mbit/s, nó không thể thoả mãn yêu cầu
băng thông (40 Mbit/s) của LSP mới đó. Định tuyến ràng buộc sẽ chọn lựa đường dẫn
A-B-C dài hơn thay thế, bởi vì đường dẫn ngắn nhất không thể có băng thông cưỡng
bức.
8
2.2.1 Enhanced Link-State IGP
2.2.2 Giải pháp kỹ thuật lưu lượng
Hình 2.7: Tránh tắc nghẽn
Cùng với sự giúp đỡ của MPLS, Định tuyến ràng buộc và Enhanced IGP thì
việc điều khiển lưu lượng có thể được thực hiện hiệu quả hơn. Hai vấn đề được thảo
luận tại điểm bắt đầu của hình dưới đã được giải quyết.
Đầu tiên, đối với việc thiết lập độ rộng băng thông dự trữ lớn nhất của mỗi link
và cho mỗi LSP, Định tuyến ràng buộc sẽ tự động tránh những nơi có quá nhiều LSP
trên một link. Giải pháp này là giải pháp thứ nhất. Ví dụ, ở hình 2.7, Định tuyến ràng
buộc sẽ tự động chọn LSP B –> E trên một đường dẫn dài hơn để tránh tắc nghẽn
trong đường link C –> E thông qua LSP sử dụng kỹ thuật đường dẫn ngắn nhất.
2.3 Ứng dụng RSVP-TE trong điều khiển lưu lượng MPLS
2.3.1 Một số đặc điểm cơ bản về giao thức RSVP
- RSVP là giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng trong mạng MPLS, được
sử dụng để dành trước tài nguyên cho một phiên truyền trong mạng Internet.
- RSVP được thiết kế để thiết lập các đường truyền cũng như bảo vệ giải thông
trên các đường truyền trong khi các giao thức IP là giao thức không kết nối nó không
hỗ trợ việc thiết lập các đường cho luồng lưu lượng
- RSVP yêu cầu các máy nhận lưu lượng về yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS
cho luồng dữ liệu. Các ứng dụng tại máy nhận phải giải quyết các thuộc tính QoS sẽ
được truyền tới RSVP. Sau khi phân tích các yêu cầu này, RSVP được sử dụng để gửi
các bản tin tới tất cả các nút nằm trên tuyến đường của gói tin.
9
Hình 2.9 là một ví dụ về giao thức dành sẵn tài nguyên RSVP.
Ingress LSR
Egress LSR
R1 R9R8R4
Route RSVP = {R1, R4, R8, R9}
Hình 2.9: Ví dụ về giao thức dành sãn tài nguyên
- RSVP sẽ thiết lập một giao thức dành sãn tài nguyên đi theo đường xác định
theo tuyến từ R1 đến R9 đã được lựa chọn theo IGP. Và sau đó phân phối nhãn ngược
trở lại để thiết lập đường truyền vận chuyển lưu lượng.
2.3.2 Thiết lập đường sử dụng RSVP
RSVP đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập đường LSP và hỗ trợ các ứng
dụng unicast hoặc multicast. RSVP thích ứng với các thay đổi trong nhóm multicast
hoặc trong bảng định tuyến. Việc duy trì được thực hiện thông qua việc gửi các bản tin
làm tươi định kì gửi theo LSP để duy trì trạng thái. Trong kỹ thuật lưu lượng , các
phiên RSVP xảy ra giữa các router ở các điểm đầu cuối trung kế. Các bản tin được sử
dụng trong quá trình thiết lập đường bao gồm: PATH, RESV, PATH_TEAR,
PATH_ERR, RESV_ERR.
2.3.2.1 Bản tin Path yêu cầu thiết lập đường RSVP
1. Đối tượng yêu cầu nhãn Label_Request
2. Đối tượng định tuyến rõ ràng Explicit_Route (ERO)
3. Đối tượng định tuyến mảnh tin Record_Route (RRO)
4. Đối tượng Session_Attribute
5. Đối tượng Session
2.3.2.2 Bản tin RESV đáp ứng thiết lập đường RSVP
2.3.2.3 Quá trình thiết lập đường trong RSVP
10
Hình 2.14: Một LSP bao gồm LSR1, LSR2..
Trên hình vẽ cho thấy, định tuyến IP truyền thống xác định đường đi của dữ
liệu từ ingress LSR1 đến egress LSR4 sẽ qua một mạng trung gian Router A. Trong
khi đó, định tuyến có ràng buộc xác định đường định tuyến xác định explicit route cho
dữ liệu từ LSR1 đến LSR4 qua các nút mạng trung gian là LSR2 và LSR3
2.3.3 Điều khiển lưu lượng với RSVP
Nhu cầu sử dụng RSVP bắt đầu từ việc sử dụng mạng IP để vận chuyển các lưu
lượng thời gian thực như thoại, hội nghị truyền hình vốn yêu cầu chặt chẽ về ràng
buộc thời gian. Để đảm bảo yêu cầu, các ứng dụng sẽ được đặt trước tài nguyên, tức
tài nguyên khi này sẽ được dành riêng cho ứng dụng. RSVP định nghĩa cách thức đặt
trước tài nguyên này. Khi đó với mỗi ứng dụng ví dụ như truyền file, truyền video,
RSVP sẽ thực hiện cho phép ứng dụng đặt trước tài nguyên mà các ứng dụng cần thiết
và router sẽ từ chối nếu không có tài nguyên đặt trước không có sẵn.
Nơi nhận thực hiện đặt trước tài nguyên là điều hợp lý là vì nó biết rõ về tài
nguyên mà ứng dụng sẽ cần. Hơn nữa người dùng cũng dễ dàng tham gia hoặc không
tham gia nữa mà không gây ảnh hưởng đến phía gửi.
Hình dưới thể hiện dòng lưu lượng trong mạng, việc điều khiển lưu lượng để tối
ưu hóa tài nguyên sử dụng. Nó chuyển lưu lượng từ đường học được từ IGP sang
đường LSP ít nghẽn hơn.
11
Source Destination
Lưu lượng IP Layer3 Lưu lượng đã điều khiển
Hình 2.17: Điều khiển lưu lượng với RSVP
2.3.4 Duy trì đường sử dụng RSVP
2.3.4.1 Giám sát đường
2.3.4.2 Tái định tuyến, tái tối ưu hóa
LSP phải được tái định tuyến khi xảy ra lỗi hoặc có sự thay đổi tài nguyên. Khi
tài nguyên ở các phần khác của mạng sẵn sàng, các trung kế lưu lượng có thể được tái
tối ưu hóa.
Router đầu dòng cố gắng báo hiệu một đường LSP tốt hơn và chỉ sau khi thiết
lập thành công đường LSP mới thì lưu lượng mới được chuyển sang đường mới.
a. Lỗi liên kết
b. Tái tối ưu hóa, tái định tuyến không phá vỡ (non disruptive)
c. Khởi tạo trước khi phá vỡ (Make before break)
2.3.4.3 Bảo vệ liên kết và bảo vệ tuyến
Để tăng tốc quá trình tái định tuyến hoặc tái tối ưu hóa đường trong khi
headend tính toán đường mới, tùy chọn Fast Reroute được sử dụng.
Khi xảy ra lỗi liên kết hoặc lỗi nút trên LSP chính mà không có LSP dự phòng,
LSR ngõ vào sẽ tiếp tục chuyển tiếp lưu lượng đến đích như là gói IP sử dụng đường
ngắn nhất theo IGP nếu đường đó tồn tại. Các loại bảo vệ trong MPLS TE bao gồm:
Bảo vệ nút : mục đích của bảo vệ nút là để bảo vệ LSP khi xảy ra lỗi nút.
Trong bảo vệ nút, đường LSP dự phòng tách rời khỏi khỏi LSP chính tại
các nút cụ thể được bảo vệ. Khi nút bị lỗi, lưu lượng trên đường LSP
chính sẽ được chuyển sang đường LSP dự phòng tại nút upstream kết nối
trực tiếp với nút bị lỗi.
Bảo vệ đường : bảo vệ LSP khi xảy ra lỗi tại bất kì điểm nào trên đường
đã được định tuyến. Trong bảo vệ đường LSP dự phòng tách rời hoàn
12
toàn khỏi đường LSP chính. Ưu điểm của bảo vệ đường là LSP dự
phòng có thể bảo vệ tất cả các lỗi xảy ra trên LSP chính ngoại trừ điểm
đầu và cuối đường. Bảo vệ đường hiệu quả hơn bảo vệ nút và bảo vệ liên
kết ở khía cạnh sử dụng tài nguyên. Tuy nhiên, thời gian chuyển sang
đường dự phòng của bảo vệ nút và liên kết nhanh hơn đáng kể so với bảo
vệ đường khi phải mất nhiều thời gian hơn để thông báo lỗi cho các nút
ở xa vị trí lỗi.
Bảo vệ liên kết : mục đích của bảo vệ liên kết LSP là để bảo vệ 1 LSP
khỏi lỗi liên kết cụ thể. Đường LSP dự phòng tách rời khỏi đường LSP
chính tại các liên kết yêu cầu bảo vệ. Khi liên kết được bảo vệ hỏng, lưu
lượng trên LSP chính sẽ được chuyển sang LSP dự phòng tại điểm đầu
của liên kết lỗi.
2.3.4.4 Trạng thái RESV khi tái định tuyến
2.4 Kết luận
Nội dung chương 2 đã trình bày về kỹ thuật điều khiển lưu lượng MPLS và ứng
dụng của RSVP-TE trong điều khiển lưu lượng MPLS. Các giao thức định tuyến đưa
lưu lượng qua mạng theo con đường ngắn nhất mà không quan tâm đến các tham số
khác dẫn đến việc sử dụng không hiệu quả băng thông sẵn có trong mạng. Giao thức
chiếm dụng tài nguyên RSVP, với những khả năng nó hỗ trợ, các cơ chế điều khiển
lưu lượng trong mạng sẽ rất dễ dàng, giải quyết vấn đề tắc nghẽn trong mạng. Một ưu
điểm nữa là khả năng hồi phục nhanh, giúp giảm thiểu tỉ lệ mất gói khi xảy ra lỗi trên
các liên kết hoặc các nút chuyển mạch nhãn. Và thực tế, RSVP là giao thức thông dụng
nhất, được lựa chọn cho quá trình điều khiển lưu lượng trong một mạng.
13
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG SỬ DỤNG RSVP-TE
BẰNG PHẦN MỀM GNS3
3.1 Giới thiệu công cụ mô phỏng GNS3
GNS3 là 1 phần mềm giả lập mạng có giao diện đồ họa cho phép ta có thể dễ dàng
thiết kế các mô hình mạng và sau đó chạy giả lập trên chúng. Tại thời điểm hiện tại
GNS3 hỗ trợ giả lập các router Cisco, ATM/Frame relay/Ethernet Switch.
GNS3 dựa trên dynamips và 1 phần của dynagen.
Dynamips là 1 trình mô phỏng được viết bởi Christophe Fillot. Nó mô
phỏng các dòng router của Cisco bao gồm 1700, 2600, 3600 và 7200 và
sử dụng các IOS image chuẩn của thiết bị thực. Các tính năng được hỗ
trợ trên router tùy thuộc vào các IOS image này.
Dynagen là 1 giao tiếp dựa trên nền văn bản dành cho Dynamips, GNS
tích hợp trình quản lí CLI của Dynagen cho phép người dùng liệt kê
các thiết bị, tạm ngưng và nạp lại các thể hiện , xác định và quản lí các giá
trị idlePC, bắt các gói tin.
Hình 3.1: Giao diện phần mềm GNS3
GNS3 chạy trên Windows, Linux và Mac OSX. Nó cung cấp mọi thứ cần thiết
14
để chạy được GNS3 trên máy tính ngoại trừ IOS của router thật. IOS này không được
cung cấp rộng rãi bởi Cisco tuy nhiên ta có thể được download từ nhiều nguồn
khác nhau trên Internet
3.2 Mô hình và kết quả mô phỏng
3.2.1 Mô hình
Trong phần này ta sẽ sử dụng 1 mô hình bao gồm 5 router R1, R2, R3, R4, R5
kết nối với nhau như trong hình minh họa.
10.1
0.10
.24/
30.2
6.2
5
Hình 3.2: Mô hình
Trong mô hình trên ta sẽ thực hiện cấu hình và kiểm tra các yếu tố ảnh hưởng đến
quá trình lựa chọn đường trong kỹ thuật lưu lượng sử dụng giao thức RSVP-TE.
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn đường bao gồm:
Băng thông sẵn có
TE metric
Affinity bit (Attribute Flag)
Ta sẽ lần lượt thay đổi các yếu tố này lên quá trình tính toán đường ràng buộc.
3.2.2 Các bước thực hiện và kết quả
15
3.2.2.1. Cấu hình cho router theo mô hình
Cấu hình ip cho các router
Cấu hình cho phép TE toàn cục trên bộ đinh tuyến và trên giao tiếp
Cấu hình các thông số RSVP (thực hiện trên mọi giao tiếp)
3.2.2.2 Ảnh hưởng của TE metric
Ban đầu đường hầm được thiết lập đi từ R1 đến R5 có thể đi qua 1 trong 3
đường như trong topology của R1 ở hình trên (do các giao tiếp và liên kết ở đây có tính
chất như nhau)
Sau đó ta cấu hình thay đổi giá trị TE metric trên các liên kết R1-R2 thành 66 và
R1-R3 là 68. Kết quả của quá trình lựa chọn đường cho đường hầm như sau:
R1# show mpls traffic-eng tunnels tunnel 0
Hình 3.5: Các thông tin của tunnel 0 khi thay đổi TE metric
Dựa vào kết quả thu được từ bảng ta thấy rằng khi thay đổi giá trị TE metric thì
R1 đã chọn đường hầm qua cổng s0/3.
3.2.2.2 Ảnh hưởng của băng thông sẵn có trên các liên kết
16
Tiếp theo ta sẽ cấu hình tunnel 1 trên R1 sử dụng IGP metric để tính toán
đường nhằm có được 1 kết quả độc lập vì ở trên ta đã thay đổi TE metric nên bất kì
đường hầm nào khi được thiết lập động cũng sử dụng đường đi như tunnel 0.
Tiếp theo ta sẽ thay đổi băng thông sẵn có trên liên kết R3-R5 và R2-R5 sao cho
nó nhỏ hơn tất cả các liên kết khác (trong bài mô phỏng này thay đổi từ 1544Kbps(là
giá trị mặc định trên liên kết Serial) thành 600Kbps). Kết quả như sau:
R1# show mpls traffic-eng tunnels tunnel 1
Hình 3.6: Kết quả của tunnel 1 với ảnh hưởng của băng thông dự trữ
Kết quả là tunnel 1 trên R1 sẽ chọn đường đi qua cổng s0/3 tới R4-R5 là con
đường có băng thông dự trữ lớn nhất.
3.2.2.3 Ảnh hưởng của affinity bit (Attribute Flag)
Khi cấu hình Affinity bit trên tunnel 1 là 0x1, mask 0x1 đồng thời thay đổi
Attribute Flag trên các liên kết R1-R3, R3-R4 và R4-R5 thành 0x1. Kết quả của quá
trình tính toán đường đi như sau
R1# show mpls traffic-eng tunnels tunnel 1
17
Hình 3.8: Kết quả của tunnel 1 với ảnh hưởng của affinity bit
Kết quả là tunnel 1 chọn đường đi qua cổng g2/0 và tuyến là R1 -R3 - R4 - R5
3.3 Kết luận
Trong chương này, thực hiện một số mô phỏng để làm rõ nguyên lí hoạt động của
RSVP-TE trên các router của hãng Cisco bằng phần mềm mô phỏng GNS3. Các bài mô
phỏng này cho phép hiểu rõ hơn hoạt động điều khiển lưu lượng sử dụng RSVP-TE. Đồng
thời ở một mức độ nào đó cũng cho phép đánh giá hiệu năng của các kỹ thuật điều khiển lưu
lượng với RSVP-TE.
18
KẾT LUẬN
Nội dung luận văn đã trình bày về kỹ thuật điều khiển lưu lượng trong MPLS
và ứng dụng của giao thức báo hiệu RSVP-TE trong điều khiển lưu lượng MPLS, từ
đó làm nền tảng để nghiên cứu sâu hơn về từng vấn đề, áp dụng nó vào trong mạng để
thực hiện tối ưu hóa hiệu năng mạng lưới.
Các nội dung chính đạt được của luận văn bao gồm:
Nghiên cứu tổng quan về MPLS và kỹ thuật lưu lượng, hiểu được các
khái niệm, quá trình xử lý cơ bản của MPLS, và tổng quan về cơ chế
điều khiển lưu lượng trong MPLS.
Nghiên cứu ứng dụng của RSVP-TE trong điều khiển lưu lượng MPLS.
Với những khả năng hỗ trợ của giao thức chiếm dụng tài nguyên RSVP-
TE, cơ chế điều khiển lưu lượng trong mạng sẽ dễ dàng hơn, giải quyết
vấn đề tắc nghẽn trong mạng và khả năng phục hồi nhanh giúp giảm
thiểu mất gói khi xảy ra lỗi.
Luận văn thực hiện một số mô phỏng bằng phần mềm GNS3, để làm rõ
nguyên lý hoạt động của RSVP-TE trên các router của hãng Cisco, cho
phép hiểu rõ hơn hoạt động điều khiển lưu lượng sử dụng RSVP-TE,
đồng thời ở một mức độ nào đó cũng cho phép đánh giá hiệu năng của cá
kỹ thuật điều khiển lưu lượng với RSVP-TE.
Do thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót
kính mong các thầy cô đóng góp y kiến bổ sung để em có thể tiếp tục hoàn thiện
nghiên cứu và mở rộng đề tài này một cách hiệu quả.
Em xin chân thành cảm ơn!
19
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] TS. Nguyễn Tiến Ban – Bài giảng “Công nghệ chuyển mạch nhãn đa
giao thức MPLS”, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông, 2008
[2] TS. Nguyễn Tiến Ban – Bài giảng “Công nghệ IP/MPLS và các mạng
riêng ảo”, Nhà xuất bản thông tin và truyền thông, 2011
[3] TS. Phùng Văn Vận, KS. Đỗ Mạnh Quyết – Bài giảng “Công nghệ
chuyển mạch nhãn đa giao thức”, Nhà xuất bản bưu điện, 2003
[4] TS. Trần Công Hùng – “Chuyển mạch nhãn đa giao thức – MPLS”, Nhà
xuất bản bưu điện, 2009
Tiếng Anh
[5] Rosen, E, Viswanathan, A. and R. Callon, “Multiprotocol Label
Switching Architecture”, RFC 3031.
[6] L.Andersson, P.Doolan, N.Feldman, A.Fredette, B.Thomas, “LDP
Specification”, RFC 3036.
[7] MPLS Fundamentary (Luc De Ghein – CisscoPress 2006).
[8] ATM & MPLS: Theory and Application (Eric Osborne, Ajay Simha-
Ciscopress 2002).
[9] D.Awduche, J.Malcolm, J.Agogbua, M.O’Dell, J.McManus “Traffic
Engineering in MPLS”, RFC 2702.
[11] Eric Osborne, Ajay Simha, “Traffic Engineering with MPLS”,
Cissco Press, 2003.
20
21
22