duongvq2003
New Member
Tải Đồ án Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và ứng dụng
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MPLS 9
1.1 Xu hướng phát triển mạng Internet. 10
1.2 Công nghệ chuyển mạch nền tảng. 11
1.2.1 Công nghệ chuyển mạch IP. 11
1.2.2 Công nghệ chuyển mạch ATM. 12
1.2.3 Công nghệ chuyển mạch MPLS. 14
CHƯƠNG 2:CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 17
2.1 Tổng quan. 17
2.1.1 Tính thông minh phân tán. 17
2.1.2 Mô hình tham chiếu OSI. 18
2.2 Các khái niệm cơ bản trong MPLS. 18
2.2.1 Miền MPLS (MPLS Domain). 18
2.2.2 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC). 20
2.2.3 Nhãn và ngăn xếp nhãn (Label and Label Stack). 20
2.2.4 Hoán đổi nhãn (Label Swapping). 22
2.2.5 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Swithed Path). 22
2.2.6 UpStream và DownStream. 24
2.2.7 Chuyển gói qua miền MPLS. 24
2.3 Mã hóa Stack nhãn. 25
2.4 Cấu trúc chức năng MPLS. 26
2.4.1 Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR). 26
2.4.2 Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu). 27
2.4.2.1 Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB (Lable Forwarding Information Base). 27
2.4.2.2 Thuật tốn chuyển tiếp nhãn. 28
2.4.2.3 NHLFE (Next Hop Lable Forwarding Entry). 29
2.4.3 Mặt phẳng điều khiển. 30
2.5 Hoạt động chuyển tiếp MPLS. 30
2.5.1 Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp. 30
2.5.2 Gỡ nhãn ở Hop áp cuối PHP (Penultimate Hop Popping) 31
2.5.3 Ví dụ hoạt động chuyển tiếp gói. 32
2.6 Ưu điểm và ứng dụng của MPLS. 33
2.6.1 Ưu điểm của MPLS. 33
2.6.2 Nhược điểm của MPLS. 33
2.6.3 Ứng dụng của MPLS. 33
2.6.1.1 Kỹ thuật lưu lượng. 33
2.6.1.2 Định tuyến QoS từ nguồn. 34
2.6.1.3 Mạng riêng ảo VPN. 34
CHƯƠNG 3:CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS 35
3.1 Chế độ khung (Frame Mode). 35
3.1.1 Phân bổ và phân phối nhãn trong chế độ khung. 35
3.1.2 Chuyển tiếp các gói có nhãn trong chế độ khung. 36
3.1.3 Phát hiện và ngăn ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ hoạt động khung. 36
3.1.3.1 Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu. 37
3.1.3.2 Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng dữ liệu điều khiển. 38
3.2 Chế độ hoạt động tế bào MPLS (Cell Mode MPLS). 38
3.2.1 Phân bổ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR. 39
3.2.2 Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR. 40
3.2.3 Hợp nhất VC 41
3.2.4 Phát hiện và ngăn ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ hoạt động tế bào. 42
3.2.4.1 Phát hiện ,ngăn ngừa chuyển tiếp vòng thông tin điều khiển. 42
3.2.4.2 Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu. 46
CHƯƠNG 4:ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU TRONG MPLS 49
4.1 Định tuyến trong MPLS. 49
4.1.1 Định tuyến ràng buộc (Constrain-based routing). 49
4.1.2 Định tuyến tường minh (Explicit Routing). 50
4.2 Các chế độ báo hiệu MPLS. 51
4.2.1 Chế độ phân phối nhãn. 51
4.2.1.1 Phân phối nhãn không theo yêu cầu (Downstream Unsolicited). 51
4.2.1.2 Phân phối nhãn theo yêu cầu ( Downstream on Demand). 51
4.2.2 Chế độ duy trì nhãn. 52
4.2.2.1 Duy trì nhãn tự do (Liberal Label Retention). 52
4.2.2.2 Duy trì nhãn bảo thụ (Conservative label retention). 53
4.2.3 Chế độ điều khiển LSP. 53
4.2.3.1 Điều khiển độc lập (Independent Control). 53
4.2.3.2 Điều khiển tuần tự (Odered Control). 54
4.2.4 Các giao thức phân phối nhãn MPLS. 54
4.3 Giao thức LDP (Label Distribution protocol). 55
4.3.1 Hoạt động của LDP. 55
4.3.2 Cấu trúc thông điệp LDP. 57
4.3.2.1 LDP PDU. 57
4.3.2.2 Định dạng thông điệp LDP. 58
4.3.3 Các bản tin LDP. 59
4.3.3.1 Bản tin Notification. 59
4.3.3.2 Bản tin Hello. 61
4.3.3.3 Bản tin Initialization. 62
4.3.3.4 Bản tin KeepAlive. 63
4.3.3.5 Bản tin Address. 63
4.3.3.6 Bản tin Address Withdraw. 64
4.3.3.7 Bản tin Label Mapping. 64
4.3.3.8 Bản tin Label Request. 65
4.3.3.9 Bản tin Label Withdraw. 66
4.3.3.10 Bản tin Label Release. 67
4.3.3.11 Bản tin Label Abort Request. 68
4.3.4 LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu. 68
4.4 Giao thức CR-LDP (Constrain-Base Routing LDP). 70
4.4.1 Mở rộng cho định tuyến ràng buộc. 70
4.4.2 Thiết lập một CR-LSP (Constrain-Base Routing LSP). 71
4.4.3 Tiến trình dự trữ tài nguyên. 72
4.5 Giao thức RSVP-TE (RSVP Traffic Engineering). 73
4.5.1 Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP. 73
4.5.2 Các bản Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE. 74
4.5.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tự theo yêu cầu. 75
4.5.4 Giảm lượng Overhead làm tươi RSVP. 76
4.6 Giao thức BGP. 77
4.6.1 BGPv4 và mở rộng cho MPLS. 77
4.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ 79
CHƯƠNG 5 81
ỨNG DỤNG MẠNG RIÊNG ẢO TRONG MPLS 81
5.1 Tổng quan VPN. 81
5.1.1 Overlay. 82
5.1.2 Peer-To-Peer. 83
5.2 Cấu trúc và thuật ngữ MPLS VPN. 84
5.3 Mô hình định tuyến trong MPLS VPN. 85
5.4 VRF (Virtual Routing and Forwarding table). 86
5.5 Route Distinguisher, Route Target, MP-BGP, Address Families. 87
5.5.1 RD (Route Distinguisher) 88
5.5.2 Router Target (RT). 89
5.5.3 MP_BGP. 91
5.5.4 Address Framily. 92
5.6 Hoạt động của mặt phẳng điều khiển MPLS VPN ( Control Plane). 93
5.7 Hoạt động của mặt phẳng dữ liệu MPLS VPN. 95
CHƯƠNG 6:CẤU HÌNH VÀ KIỂM TRA 98
6.1 Cấu hình và kiểm tra chế độ khung MPLS. 98
6.1.1 Các bước cấu hình chế độ khung. 98
6.1.2 Các bước kiểm tra hoạt động của chế độ khung MPLS. 100
6.1.3 Các bước hoạt động của Control và Data Plane trong chế độ khung MPLS. 102
6.1.4 Hoạt động chuyển tiếp dữ liệu trong chế độ khung MPLS. 103
6.2 Cấu hình và kiểm tra trong chế độ tế bào MPLS. 106
6.2.1 Các bước cấu hình chế độ tế bào MPLS. 107
6.2.1.1 Các bước cấu hình trên Edge R1 và R2. 107
6.2.1.2 Các bước cấu hình trên ATM LSR. 108
6.2.2 Cấu hình hoạt động chuyển tiếp của Control và Data trong Cell-Mode MPLS. 112
6.2.2.1 Các bước kiểm tra quá trình hoạt động của Control Plane. 113
6.2.2.2 Hoạt động chuyển tiếp Data trong Cell-Mode MPLS. 116
6.3 Cấu hình MPLS VPN cơ bản. 118
6.3.1 Định nghĩa VRF và thuộc tính của nó. 119
6.3.2 Cấu hình định tuyến BGP PE-PE trên Router PE. 123
6.3.3 Kiểm tra và giám sát định tuyến BPG PE-PE trên Router PE: 126
LỜI NÓI ĐẦU
Khi mạng Internet phát triển mở rộng, các nhu cầu về sử dụng mạng Internet vào mục đích học tập, giải trí, làm việc ngày càng cao. Dẫn đến lưu lượng truyền tải trong mạng tăng cao. Các ISP (Internet service provide) xử lý bằng cách tăng dung lượng kết nối và nâng cấp các Router nhưng không tránh khỏi tình trạng nghẽn mạch. Lý do các phương pháp chuyển mạch như Frame Relay, ATM, IP over ATM, không đáp ứng kịp thời tốc độ phát triển của mạng. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ra đời đã đáp ứng được nhu cầu của phát triển của mạng hiện nay.
Sau đây em xin trình bày nội dung đề tài của em gồm 6 chương:
Chương 1: Sơ lược lịch sử phát triển MPLS.
Chương 2: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.
Chương 3: Các chế độ hoạt động MPLS.
Chương 4: Định tuyến và báo hiệu trong MPLS.
Chương 5: Ứng dụng mạng riêng ảo MPLS.
Chương 6: Cấu hình và kiểm tra.
CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MPLS
1.1 Xu hướng phát triển mạng Internet.
Thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin mới bắt nguồn từ công nghệ, đa phương tiện, những biến động xã hội, tồn cầu hóa trong kinh doanh và giải trí, phát triển ngày càng nhiều khách hàng sử dụng phương tiện điện tử. Biểu hiện đầu tiên của xa lộ thông tin là Internet, sự phát triển của nó là minh họa sinh động cho những động thái hướng tới xã hội thông tin.
Nền tảng cho xã hội thông tin chính là sự phát triển cao của các dịch vụ viễn thông. Mềm dẻo, linh hoạt và gần gũi với người sử dụng là mục tiêu hướng tới của chúng. Nhiều loại hình dịch vụ viễn thông mới đã ra đời đáp ứng nhu cầu thông tin ngày càng cao của khách hàng. Dịch vụ ngày nay đã có những thay đổi căn bản so với các dịch vụ truyền thống trước đây (chẳng hạn như thoại). Lưu lượng thông tin cuộc gọi là sự hòa trộn giữa thoại và phi thoại. Lưu lượng phi thoại liên tục gia tăng và biến động rất nhiều. Hơn nữa, cuộc gọi số liệu diễn ra trong khoảng thời gian tương đối dài so với thoại thông thường chỉ vài phút. Chính những điều này gây nên một áp lực cho mạng viễn thông hiện thời, phải đảm bảo truyền thông tin tốc độ cao với giá thành hạ. Ở góc độ khác sự ra đời của những dịch vụ mới này đòi hỏi phải có công nghệ thực thi tiên tiến. Việc chuyển đổi từ công nghệ tương tự sang công nghệ số đã đem lại sức sống mới cho mạng viễn thông. Tuy nhiên, những loại hình dịch vụ trên luôn đòi hỏi nhà khai thác phải đầu tư nghiên cứu những công nghệ viễn thông mới ở cả lĩnh vực mạng và chế tạo thiết bị. Cấu hình mạng hợp lý và sử dụng các công nghệ chuyển giao thông tin tiên tiến là thử thách đối với nhà khai thác cũng như nhà sản xuất thiết bị.
Có thể khẳng định giai đoạn hiện nay là giai đoạn chuyển dịch giữa công nghệ thế hệ cũ (chuyển mạch kênh) sang dần công nghệ thế hệ mới (chuyển mạch gói), điều đó không chỉ diễn ra trong hạ tầng cơ sở thông tin mà còn diễn ra trong các công ty khai thác dịch vụ, trong cách tiếp cận của các nhà khai thác thế hệ mới khi cung cấp dịch vụ cho khách hàng.Sau đây chúng ta sẽ xem xét và đánh giá sự phát triển của công nghệ chuyển mạch, một điểm trọng yếu trong mạng thông tin, viễn thông tương lai.
1.2 Công nghệ chuyển mạch nền tảng.
Trong các công nghệ chuyển mạch hiện nay, IP và ATM đang được sự quan tâm đặc biệt do chức năng riêng của chúng. Các phần sau sẽ tóm lược một số điểm chính của từng loại công nghệ này cũng như một công nghệ mới cho chuyển mạch IP và MPLS.
1.2.1 Công nghệ chuyển mạch IP.
IP là thành phần chính của kiến trúc của mạng Internet. Trong kiến trúc này, IP đóng vai trò lớp 3. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP chứa địa chỉ của bên nhận,địa chỉ là một số duy nhất trong tồn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tin tới đích.
Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính tốn đường đi tới các nút trong mạng. Do vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về nguyên tắc chuyển tin (như trong BGP) và nó phải có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút. Kết quả tính tốn của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin (forwarding table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng đích.
Dựa trên các bảng chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói IP hướng tới đích. cách chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Ở cách này, mỗi nút mạng tính tốn bảng chuyển tin một cách độc lập. cách này, do vậy, yêu cầu kết quả tính tốn của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. Sự không thống nhất của kết quả sẽ dẫn tới việc chuyển gói tin sai hướng, điều này đồng nghĩa với việc mất gói tin.
Hình 1-1: Định tuyến IP truyền thống.
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với cách này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng một tuyến tới điểm đích. Điều này khiến mạng không thể thực hiện một số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo loại dịch vụ, v.v…
Bên cạnh đó, cách định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. Giao thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi về topo mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối. Với các cách như CIDR (Classless Interdomain Routing), kích thước của bảng chuyển tin được duy trì ở mức chấp nhận được, và do việc tính tốn định tuyến đều do các nút tự thực hiện, mạng có thể mở rộng mà không cần thực hiện bất kỳ một thay đổi nào.
Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao. Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do cách định tuyến theo từng chặng. Ngoài ra, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.
1.2.2 Công nghệ chuyển mạch ATM.
ATM (Asynchronous Transfer Mode) là một kỹ thuật truyền tin tốc độ cao. ATM nhận thông tin ở nhiều dạng khác nhau như thoại, số liệu, video và cắt ra thành nhiều phần nhỏ gọi là tế bào. Các tế bào này, sau đó, được truyền qua các kết nối ảo VC ( virtual connection). Vì ATM có thể hỗ trợ thoại, số liệu và video với chất lượng dịch vụ trên nhiều công nghệ băng rộng khác nhau, nó được coi là công nghệ chuyển mạch hàng đầu và thu hút được nhiều quan tâm.
ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. Nó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin được gửi đi. ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hay thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu. Một điểm khác biệt nữa là ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ cố định trong thời gian kết nối. Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian cấp cho kết nối một nhãn. Việc này thực hiện hai điều : dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài. Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông tin về tồn mạng chứa trong bảng chuyển tin của router dùng IP.
Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói tin qua Router. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên các cell có kích thước cố định ( nhỏ hơn của IP), kích thước của bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của IP router, và việc này được thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng. Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IP router truyền thống.
Hình 1-2: Định tuyến IP qua ATM.
1.2.3 Công nghệ chuyển mạch MPLS.
Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một cách chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP (như cơ cấu định tuyến) và của ATM (như thông lượng chuyển mạch). Mô hình IP-over-ATM của IETF coi IP như một lớp nằm trên lớp ATM và định nghĩa các mạng con IP trên nền mạng ATM. cách tiếp cận xếp chồng này cho phép IP và ATM hoạt động với nhau mà không cần thay đổi giao thức của chúng. Tuy nhiên, cách này không tận dụng được hết khả năng của ATM. Ngồi ra, cách tiếp cận này không thích hợp với nhiều router và không thật hiệu quả trên một số mặt. Tổ chức ATM-Forum, dựa trên mô hình này, đã phát triển công nghệ LANE và MPOA. Các công nghệ này sử dụng các máy chủ để chuyển đổi địa chỉ nhưng đều không tận dụng được khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ của ATM.
Công nghệ MPLS ( MultiProtocol Label Switching ) là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP ( IP switching ) sử dụng cơ chế chuyển gói của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP. Thiết bị CSR (Cell Switch Router) của Toshiba ra đời năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM. Tổng đài IP của Ipsilon về thực chất là một ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử dụng công nghệ IP. Công nghệ Tag switching của Cisco cũng tương tự nhưng có bổ sung thêm một số điểm mới như FEC (Forwarding Equivalence Class), giao thức phân phối nhãn, v.v…
Nội dung cuốn luận văn được thực hiện từ chương 1 đến chương 6. Trong chương 1, ta có cái nhìn tổng quát về các kỹ thuật chuyển mạch. Trong đó chuyển mạch nhãn đa giao thức với những ưu điểm vượt trội của nó nên được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống chuyển mạch ngày nay ngày nay. Chương 2 cho ta một cái nhìn tổng thể về chuyển mạch đa giao thức. Qua chương này, ta có thể hình dung được một cách khái quát về các kỷ thuật được sử dụng trong chuyển mạch nhãn. Chương 3 đi sâu vào các chế độ hay động chuyển mạch nhãn. Chương 4 đi sâu vào phân tích quá trình định tuyến và báo hiệu trong chuyển mạch nhãn. Chương 5 giúp ta hiểu thêm về ứng dụng của chuyển mạch nhãn đa giao thức là mạng riêng ảo. Chương 6 hướng dẫn cấu hình chi tiết trong các thiết bị của cisco để tạo ra một mạng chuyển mạch nhãn cơ bản và mạng riêng ảo.
Tuy nhiên, do giới hạn về thời gian thực nên bên cạnh những kết quả đạt được thì quá trình khảo sát vẫn còn một số hạn chế sau:
Chưa đi sâu và phân tích các chế độ hoạt động của mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức. Chưa nêu được ưu điểm và nhược điểm của từng chế độ hoạt động.
Chưa phân tích được ưu điểm và nhược điểm các giao thức sử dụng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức.
Chưa tìm hiểu được cách thức bảo mật trong mạng riêng ảo sử dụng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Gồm cả code
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MPLS 9
1.1 Xu hướng phát triển mạng Internet. 10
1.2 Công nghệ chuyển mạch nền tảng. 11
1.2.1 Công nghệ chuyển mạch IP. 11
1.2.2 Công nghệ chuyển mạch ATM. 12
1.2.3 Công nghệ chuyển mạch MPLS. 14
CHƯƠNG 2:CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 17
2.1 Tổng quan. 17
2.1.1 Tính thông minh phân tán. 17
2.1.2 Mô hình tham chiếu OSI. 18
2.2 Các khái niệm cơ bản trong MPLS. 18
2.2.1 Miền MPLS (MPLS Domain). 18
2.2.2 Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC). 20
2.2.3 Nhãn và ngăn xếp nhãn (Label and Label Stack). 20
2.2.4 Hoán đổi nhãn (Label Swapping). 22
2.2.5 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Swithed Path). 22
2.2.6 UpStream và DownStream. 24
2.2.7 Chuyển gói qua miền MPLS. 24
2.3 Mã hóa Stack nhãn. 25
2.4 Cấu trúc chức năng MPLS. 26
2.4.1 Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR). 26
2.4.2 Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu). 27
2.4.2.1 Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB (Lable Forwarding Information Base). 27
2.4.2.2 Thuật tốn chuyển tiếp nhãn. 28
2.4.2.3 NHLFE (Next Hop Lable Forwarding Entry). 29
2.4.3 Mặt phẳng điều khiển. 30
2.5 Hoạt động chuyển tiếp MPLS. 30
2.5.1 Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp. 30
2.5.2 Gỡ nhãn ở Hop áp cuối PHP (Penultimate Hop Popping) 31
2.5.3 Ví dụ hoạt động chuyển tiếp gói. 32
2.6 Ưu điểm và ứng dụng của MPLS. 33
2.6.1 Ưu điểm của MPLS. 33
2.6.2 Nhược điểm của MPLS. 33
2.6.3 Ứng dụng của MPLS. 33
2.6.1.1 Kỹ thuật lưu lượng. 33
2.6.1.2 Định tuyến QoS từ nguồn. 34
2.6.1.3 Mạng riêng ảo VPN. 34
CHƯƠNG 3:CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS 35
3.1 Chế độ khung (Frame Mode). 35
3.1.1 Phân bổ và phân phối nhãn trong chế độ khung. 35
3.1.2 Chuyển tiếp các gói có nhãn trong chế độ khung. 36
3.1.3 Phát hiện và ngăn ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ hoạt động khung. 36
3.1.3.1 Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu. 37
3.1.3.2 Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng dữ liệu điều khiển. 38
3.2 Chế độ hoạt động tế bào MPLS (Cell Mode MPLS). 38
3.2.1 Phân bổ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR. 39
3.2.2 Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR. 40
3.2.3 Hợp nhất VC 41
3.2.4 Phát hiện và ngăn ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ hoạt động tế bào. 42
3.2.4.1 Phát hiện ,ngăn ngừa chuyển tiếp vòng thông tin điều khiển. 42
3.2.4.2 Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu. 46
CHƯƠNG 4:ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU TRONG MPLS 49
4.1 Định tuyến trong MPLS. 49
4.1.1 Định tuyến ràng buộc (Constrain-based routing). 49
4.1.2 Định tuyến tường minh (Explicit Routing). 50
4.2 Các chế độ báo hiệu MPLS. 51
4.2.1 Chế độ phân phối nhãn. 51
4.2.1.1 Phân phối nhãn không theo yêu cầu (Downstream Unsolicited). 51
4.2.1.2 Phân phối nhãn theo yêu cầu ( Downstream on Demand). 51
4.2.2 Chế độ duy trì nhãn. 52
4.2.2.1 Duy trì nhãn tự do (Liberal Label Retention). 52
4.2.2.2 Duy trì nhãn bảo thụ (Conservative label retention). 53
4.2.3 Chế độ điều khiển LSP. 53
4.2.3.1 Điều khiển độc lập (Independent Control). 53
4.2.3.2 Điều khiển tuần tự (Odered Control). 54
4.2.4 Các giao thức phân phối nhãn MPLS. 54
4.3 Giao thức LDP (Label Distribution protocol). 55
4.3.1 Hoạt động của LDP. 55
4.3.2 Cấu trúc thông điệp LDP. 57
4.3.2.1 LDP PDU. 57
4.3.2.2 Định dạng thông điệp LDP. 58
4.3.3 Các bản tin LDP. 59
4.3.3.1 Bản tin Notification. 59
4.3.3.2 Bản tin Hello. 61
4.3.3.3 Bản tin Initialization. 62
4.3.3.4 Bản tin KeepAlive. 63
4.3.3.5 Bản tin Address. 63
4.3.3.6 Bản tin Address Withdraw. 64
4.3.3.7 Bản tin Label Mapping. 64
4.3.3.8 Bản tin Label Request. 65
4.3.3.9 Bản tin Label Withdraw. 66
4.3.3.10 Bản tin Label Release. 67
4.3.3.11 Bản tin Label Abort Request. 68
4.3.4 LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu. 68
4.4 Giao thức CR-LDP (Constrain-Base Routing LDP). 70
4.4.1 Mở rộng cho định tuyến ràng buộc. 70
4.4.2 Thiết lập một CR-LSP (Constrain-Base Routing LSP). 71
4.4.3 Tiến trình dự trữ tài nguyên. 72
4.5 Giao thức RSVP-TE (RSVP Traffic Engineering). 73
4.5.1 Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP. 73
4.5.2 Các bản Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE. 74
4.5.3 Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tự theo yêu cầu. 75
4.5.4 Giảm lượng Overhead làm tươi RSVP. 76
4.6 Giao thức BGP. 77
4.6.1 BGPv4 và mở rộng cho MPLS. 77
4.6.2 Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ 79
CHƯƠNG 5 81
ỨNG DỤNG MẠNG RIÊNG ẢO TRONG MPLS 81
5.1 Tổng quan VPN. 81
5.1.1 Overlay. 82
5.1.2 Peer-To-Peer. 83
5.2 Cấu trúc và thuật ngữ MPLS VPN. 84
5.3 Mô hình định tuyến trong MPLS VPN. 85
5.4 VRF (Virtual Routing and Forwarding table). 86
5.5 Route Distinguisher, Route Target, MP-BGP, Address Families. 87
5.5.1 RD (Route Distinguisher) 88
5.5.2 Router Target (RT). 89
5.5.3 MP_BGP. 91
5.5.4 Address Framily. 92
5.6 Hoạt động của mặt phẳng điều khiển MPLS VPN ( Control Plane). 93
5.7 Hoạt động của mặt phẳng dữ liệu MPLS VPN. 95
CHƯƠNG 6:CẤU HÌNH VÀ KIỂM TRA 98
6.1 Cấu hình và kiểm tra chế độ khung MPLS. 98
6.1.1 Các bước cấu hình chế độ khung. 98
6.1.2 Các bước kiểm tra hoạt động của chế độ khung MPLS. 100
6.1.3 Các bước hoạt động của Control và Data Plane trong chế độ khung MPLS. 102
6.1.4 Hoạt động chuyển tiếp dữ liệu trong chế độ khung MPLS. 103
6.2 Cấu hình và kiểm tra trong chế độ tế bào MPLS. 106
6.2.1 Các bước cấu hình chế độ tế bào MPLS. 107
6.2.1.1 Các bước cấu hình trên Edge R1 và R2. 107
6.2.1.2 Các bước cấu hình trên ATM LSR. 108
6.2.2 Cấu hình hoạt động chuyển tiếp của Control và Data trong Cell-Mode MPLS. 112
6.2.2.1 Các bước kiểm tra quá trình hoạt động của Control Plane. 113
6.2.2.2 Hoạt động chuyển tiếp Data trong Cell-Mode MPLS. 116
6.3 Cấu hình MPLS VPN cơ bản. 118
6.3.1 Định nghĩa VRF và thuộc tính của nó. 119
6.3.2 Cấu hình định tuyến BGP PE-PE trên Router PE. 123
6.3.3 Kiểm tra và giám sát định tuyến BPG PE-PE trên Router PE: 126
LỜI NÓI ĐẦU
Khi mạng Internet phát triển mở rộng, các nhu cầu về sử dụng mạng Internet vào mục đích học tập, giải trí, làm việc ngày càng cao. Dẫn đến lưu lượng truyền tải trong mạng tăng cao. Các ISP (Internet service provide) xử lý bằng cách tăng dung lượng kết nối và nâng cấp các Router nhưng không tránh khỏi tình trạng nghẽn mạch. Lý do các phương pháp chuyển mạch như Frame Relay, ATM, IP over ATM, không đáp ứng kịp thời tốc độ phát triển của mạng. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ra đời đã đáp ứng được nhu cầu của phát triển của mạng hiện nay.
Sau đây em xin trình bày nội dung đề tài của em gồm 6 chương:
Chương 1: Sơ lược lịch sử phát triển MPLS.
Chương 2: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.
Chương 3: Các chế độ hoạt động MPLS.
Chương 4: Định tuyến và báo hiệu trong MPLS.
Chương 5: Ứng dụng mạng riêng ảo MPLS.
Chương 6: Cấu hình và kiểm tra.
CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MPLS
1.1 Xu hướng phát triển mạng Internet.
Thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin mới bắt nguồn từ công nghệ, đa phương tiện, những biến động xã hội, tồn cầu hóa trong kinh doanh và giải trí, phát triển ngày càng nhiều khách hàng sử dụng phương tiện điện tử. Biểu hiện đầu tiên của xa lộ thông tin là Internet, sự phát triển của nó là minh họa sinh động cho những động thái hướng tới xã hội thông tin.
Nền tảng cho xã hội thông tin chính là sự phát triển cao của các dịch vụ viễn thông. Mềm dẻo, linh hoạt và gần gũi với người sử dụng là mục tiêu hướng tới của chúng. Nhiều loại hình dịch vụ viễn thông mới đã ra đời đáp ứng nhu cầu thông tin ngày càng cao của khách hàng. Dịch vụ ngày nay đã có những thay đổi căn bản so với các dịch vụ truyền thống trước đây (chẳng hạn như thoại). Lưu lượng thông tin cuộc gọi là sự hòa trộn giữa thoại và phi thoại. Lưu lượng phi thoại liên tục gia tăng và biến động rất nhiều. Hơn nữa, cuộc gọi số liệu diễn ra trong khoảng thời gian tương đối dài so với thoại thông thường chỉ vài phút. Chính những điều này gây nên một áp lực cho mạng viễn thông hiện thời, phải đảm bảo truyền thông tin tốc độ cao với giá thành hạ. Ở góc độ khác sự ra đời của những dịch vụ mới này đòi hỏi phải có công nghệ thực thi tiên tiến. Việc chuyển đổi từ công nghệ tương tự sang công nghệ số đã đem lại sức sống mới cho mạng viễn thông. Tuy nhiên, những loại hình dịch vụ trên luôn đòi hỏi nhà khai thác phải đầu tư nghiên cứu những công nghệ viễn thông mới ở cả lĩnh vực mạng và chế tạo thiết bị. Cấu hình mạng hợp lý và sử dụng các công nghệ chuyển giao thông tin tiên tiến là thử thách đối với nhà khai thác cũng như nhà sản xuất thiết bị.
Có thể khẳng định giai đoạn hiện nay là giai đoạn chuyển dịch giữa công nghệ thế hệ cũ (chuyển mạch kênh) sang dần công nghệ thế hệ mới (chuyển mạch gói), điều đó không chỉ diễn ra trong hạ tầng cơ sở thông tin mà còn diễn ra trong các công ty khai thác dịch vụ, trong cách tiếp cận của các nhà khai thác thế hệ mới khi cung cấp dịch vụ cho khách hàng.Sau đây chúng ta sẽ xem xét và đánh giá sự phát triển của công nghệ chuyển mạch, một điểm trọng yếu trong mạng thông tin, viễn thông tương lai.
1.2 Công nghệ chuyển mạch nền tảng.
Trong các công nghệ chuyển mạch hiện nay, IP và ATM đang được sự quan tâm đặc biệt do chức năng riêng của chúng. Các phần sau sẽ tóm lược một số điểm chính của từng loại công nghệ này cũng như một công nghệ mới cho chuyển mạch IP và MPLS.
1.2.1 Công nghệ chuyển mạch IP.
IP là thành phần chính của kiến trúc của mạng Internet. Trong kiến trúc này, IP đóng vai trò lớp 3. IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP chứa địa chỉ của bên nhận,địa chỉ là một số duy nhất trong tồn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tin tới đích.
Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính tốn đường đi tới các nút trong mạng. Do vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông tin về topo mạng, thông tin về nguyên tắc chuyển tin (như trong BGP) và nó phải có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút. Kết quả tính tốn của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin (forwarding table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng đích.
Dựa trên các bảng chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói IP hướng tới đích. cách chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. Ở cách này, mỗi nút mạng tính tốn bảng chuyển tin một cách độc lập. cách này, do vậy, yêu cầu kết quả tính tốn của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. Sự không thống nhất của kết quả sẽ dẫn tới việc chuyển gói tin sai hướng, điều này đồng nghĩa với việc mất gói tin.
Hình 1-1: Định tuyến IP truyền thống.
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với cách này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ mà đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng một tuyến tới điểm đích. Điều này khiến mạng không thể thực hiện một số chức năng khác như định tuyến theo đích, theo loại dịch vụ, v.v…
Bên cạnh đó, cách định tuyến và chuyển tin này nâng cao độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. Giao thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi về topo mạng thông qua việc cập nhật thông tin về trạng thái kết nối. Với các cách như CIDR (Classless Interdomain Routing), kích thước của bảng chuyển tin được duy trì ở mức chấp nhận được, và do việc tính tốn định tuyến đều do các nút tự thực hiện, mạng có thể mở rộng mà không cần thực hiện bất kỳ một thay đổi nào.
Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao. Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do cách định tuyến theo từng chặng. Ngoài ra, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.
1.2.2 Công nghệ chuyển mạch ATM.
ATM (Asynchronous Transfer Mode) là một kỹ thuật truyền tin tốc độ cao. ATM nhận thông tin ở nhiều dạng khác nhau như thoại, số liệu, video và cắt ra thành nhiều phần nhỏ gọi là tế bào. Các tế bào này, sau đó, được truyền qua các kết nối ảo VC ( virtual connection). Vì ATM có thể hỗ trợ thoại, số liệu và video với chất lượng dịch vụ trên nhiều công nghệ băng rộng khác nhau, nó được coi là công nghệ chuyển mạch hàng đầu và thu hút được nhiều quan tâm.
ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm. Nó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối. Kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin được gửi đi. ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hay thiết lập một cách tự động thông qua báo hiệu. Một điểm khác biệt nữa là ATM không thực hiện định tuyến tại các nút trung gian. Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ cố định trong thời gian kết nối. Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian cấp cho kết nối một nhãn. Việc này thực hiện hai điều : dành cho kết nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài. Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông tin về tồn mạng chứa trong bảng chuyển tin của router dùng IP.
Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói tin qua Router. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên các cell có kích thước cố định ( nhỏ hơn của IP), kích thước của bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với của IP router, và việc này được thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng. Do vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IP router truyền thống.
Hình 1-2: Định tuyến IP qua ATM.
1.2.3 Công nghệ chuyển mạch MPLS.
Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một cách chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP (như cơ cấu định tuyến) và của ATM (như thông lượng chuyển mạch). Mô hình IP-over-ATM của IETF coi IP như một lớp nằm trên lớp ATM và định nghĩa các mạng con IP trên nền mạng ATM. cách tiếp cận xếp chồng này cho phép IP và ATM hoạt động với nhau mà không cần thay đổi giao thức của chúng. Tuy nhiên, cách này không tận dụng được hết khả năng của ATM. Ngồi ra, cách tiếp cận này không thích hợp với nhiều router và không thật hiệu quả trên một số mặt. Tổ chức ATM-Forum, dựa trên mô hình này, đã phát triển công nghệ LANE và MPOA. Các công nghệ này sử dụng các máy chủ để chuyển đổi địa chỉ nhưng đều không tận dụng được khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ của ATM.
Công nghệ MPLS ( MultiProtocol Label Switching ) là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP ( IP switching ) sử dụng cơ chế chuyển gói của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP. Thiết bị CSR (Cell Switch Router) của Toshiba ra đời năm 1994 là tổng đài ATM đầu tiên được điều khiển bằng giao thức IP thay cho báo hiệu ATM. Tổng đài IP của Ipsilon về thực chất là một ma trận chuyển mạch ATM được điều khiển bởi khối xử lý sử dụng công nghệ IP. Công nghệ Tag switching của Cisco cũng tương tự nhưng có bổ sung thêm một số điểm mới như FEC (Forwarding Equivalence Class), giao thức phân phối nhãn, v.v…
Nội dung cuốn luận văn được thực hiện từ chương 1 đến chương 6. Trong chương 1, ta có cái nhìn tổng quát về các kỹ thuật chuyển mạch. Trong đó chuyển mạch nhãn đa giao thức với những ưu điểm vượt trội của nó nên được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống chuyển mạch ngày nay ngày nay. Chương 2 cho ta một cái nhìn tổng thể về chuyển mạch đa giao thức. Qua chương này, ta có thể hình dung được một cách khái quát về các kỷ thuật được sử dụng trong chuyển mạch nhãn. Chương 3 đi sâu vào các chế độ hay động chuyển mạch nhãn. Chương 4 đi sâu vào phân tích quá trình định tuyến và báo hiệu trong chuyển mạch nhãn. Chương 5 giúp ta hiểu thêm về ứng dụng của chuyển mạch nhãn đa giao thức là mạng riêng ảo. Chương 6 hướng dẫn cấu hình chi tiết trong các thiết bị của cisco để tạo ra một mạng chuyển mạch nhãn cơ bản và mạng riêng ảo.
Tuy nhiên, do giới hạn về thời gian thực nên bên cạnh những kết quả đạt được thì quá trình khảo sát vẫn còn một số hạn chế sau:
Chưa đi sâu và phân tích các chế độ hoạt động của mạng chuyển mạch nhãn đa giao thức. Chưa nêu được ưu điểm và nhược điểm của từng chế độ hoạt động.
Chưa phân tích được ưu điểm và nhược điểm các giao thức sử dụng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức.
Chưa tìm hiểu được cách thức bảo mật trong mạng riêng ảo sử dụng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Gồm cả code
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: