do an tot nghiep,cong nghe,chuyen mach,nhan da giao thuc,(multipotocol label switching-mpls),nguyen van dung

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MULTIPOTOCOL LABEL SWITCHING-MPLS)

SV: Nguyễn Văn Dũng

CHƯƠNG I. NGHIÊN CỨU CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MPLS

I. 1. ĐỘNG LỰC PHÁT TRIỂN

 Ý tưởng đầu tiên về MPLS được đưa ra bởi hãng Ipsilon, một hãng rất nhỏ về công nghệ thông tin trong triển lãm về công nghệ thông tin, viễn thông tại Texas. Một thời gian ngắn sau đó, Cisco và một loạt các hãng lớn khác như IBM, Toshiba.. . Công bố các sản phẩm của họ sử dụng công nghệ chuyển mạch được đặt dưới nhiều tên khác nhau nhưng đều cùng chung bản chất đó là công nghệ chuyển mạch dựa trên nhãn.

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.. .

Cisco phát hành ấn bản đầu tiên về chuyển mạch thẻ (tag switching) Vào tháng 3 năm 1998 và trong thời gian gần đây, nhóm nghiên cứu IETF đã tiến hành các công việc để đưa ra tiêu chuẩn và khái niệm về chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.

Sự ra đời của MPLS được dự báo là tất yếu khi nhu cầu và tốc độ phát triển rất nhanh của mạng Internet yêu cầu phải có một giao thức mới đảm bảo chất lượng dịch vụ theo yêu cầu đồng thời phải đơn giản và tốc độ xử lý phải rất cao. Tồn tại rất nhiều công nghệ để xây dựng mạng IP, như IPOA (IP qua ATM), IPOS (IP qua SDH/SONET), IP qua WDM và IP qua cáp quang.

Mỗi công nghệ có ưu điểm và nhược điểm nhất định. Công nghệ ATM được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu trong các mạng IP xương sống do tốc độ cao, chất lượng dịch vụ QoS, điều khiển luồng và các đặc tính khác của nó mà các mạng định tuyến truyền thống không có. Nó cũng được phát triển để hỗ trợ cho IP. Hơn nữa, trong các trường hợp đòi hỏi thời gian thực cao, IPOA sẽ là sự lựa chọn số một. IPOA truyền thống là một công nghệ lai ghép.

Nó đặt IP (công nghệ lớp thứ 3) Trên ATM (công nghệ lớp thứ 2). Các giao thức của hai lớp là hoàn toàn độc lập. Chúng được kết nối với nhau bằng một loạt các giao thức (như NHRP, ARP, v.v..). Cách tiếp cận này hình thành tự nhiên và nó được sử dụng rộng rãi. Khi xuất hiện sự bùng nổ lưu lượng mạng, phương thức này dẫn đến một loạt các vấn đề cần giải quyết.

-Thứ nhất, trong phương thức lai ghép, cần phải thiết lập các kết nối PVC cho tất cả các nút nghĩa là để thiết lập mạng với tất cả các kết nối như được biểu diễn trong hình I-1. Điều này sẽ tạo ra hình vuông N. Khi thiết lập, duy trì và ngắt kết nối giữa các nút, các mào đầu liên quan (như số kênh ảo, số lượng thông tin điều khiển) Sẽ chỉ thị về độ lớn của hình vuông N của số các nút. Khi mạng mở rộng, mào đầu sẽ ngày càng lớn và tới mức không thể chấp nhận được.

-Phương thức lai ghép phân chia toàn bộ mạng IPOA thành rất nhiều các LIS (Mạng con IP Logic), thậm chí với các LIS trong cùng một mạng vật lý. Các LIS được kết nối nhờ các bộ định tuyến trung gian được biểu diễn trong hình I-2. Cấu hình multicast giữa các LIS khác nhau trên một mặt và giữa các bộ định

-Tuyến này sẽ trở nên hạn chế khi luồng lưu lượng lớn. Cấu hình như vậy chỉ áp dụng cho các mạng nhỏ như mạng doanh nghiệp, mạng trường sở, v.v.. Và không phù hợp với nhu cầu cho các mạng xương xống Internet trong tương lai. Cả hai đều khó mở rộng.

Không phải tất cả mọi cân nhắc được đưa ra trong quá trình thiết kế IP và ATM. Điều này tạo nên sự liên kết giữa chúng phụ thuộc vào một loạt các giao thức phức tạp và các bộ định tuyến xử lý các giao thức này. Sự phức tạp sẽ gây ra các hiệu ứng bất lợi đến độ tin cậy của các mạng xương sống. Các công nghệ như MPOA, và LANE đã được hình thành để giải quyết các tồn tại này.

Tuy nhiên các giải pháp đó không thể giải quyết được tất cả các tồn tại. Trong khi ấy, nổi bật lên trên một loạt các công nghệ IPOA khác với phương thức lai ghép là chuyển mạch nhãn theo phương thức tích hợp. Chúng cung cấp giải pháp hợp lý để giải quyết những tồn tại này. Các khả năng cơ bản mà MPLS cung cấp cho việc phân phối các dịch vụ thương mại IP bao gồm:

-Hỗ trợ VPN

-Định tuyến hiện (cũng được biết đến như là định tuyến có điều tiết hay điều khiển lưu lượng)

-Hỗ trợ cục bộ cho định tuyến IP trong các tổng đài chuyển mạch ATM. Khái niệm chuyển mạch nhãn xuất phát từ quá trình nghiên cứu hai thiết bị cơ bản trong mạng IP: Tổng đài chuyển mạch và bộ định tuyến. Chúng ta có thể thấy rằng chỉ xét trong các yếu tố tốc độ chuyển mạch, phương thức điều khiển luồng, tỉ lệ giữa giá cả và chất lượng thì tổng đài chuyển mạch chắc chắn tốt hơn nhiều so với bộ định tuyến. Tuy nhiên, các bộ định tuyến có các chức năng định tuyến mềm dẻo mà tổng đài không thể so sánh được.

Do đó chúng ta không thể không nghĩ rằng chúng ta có thể có một thiết bị có khả năng điều khiển luồng, tốc độ cao của tổng đài cũng như các chức năng định tuyến mềm dẻo của bộ định tuyến. Đó là động cơ then chốt để phát triển chuyển mạch nhãn.

Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch nhãn là sử dụng một thiết bị tương tự như bộ định tuyến để điều khiển thiết bị chuyển mạch phần cứng ATM, do vậy công nghệ này có được tỉ lệ giữa giá thành và chất lượng có thể sánh được với tổng đài.

Nó cũng có thể hỗ trợ thậm chí rất nhiều chức năng định tuyến mới mạnh hơn như định tuyến hiện v.v.. Công nghệ này do đó kết hợp một cách hoàn hảo ưu điểm của các tổng đài chuyển mạch với ưu điểm của các bộ định tuyến, và trở thành điểm nóng thu hút sự tập trung của ngành công nghiệp.

I. 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 tính 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 là MPLS.

I. 2.1. 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 gồm địa chỉ của bên nhận; Địa chỉ là một số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tin tới đích.

Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán 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 toán 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. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo từng chặng một. ở cách này, mỗi nút mạng tính toán bảng chuyển tin một cách độc lập. Phương thức này, do vậy, yêu cầu kết quả tính toán 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. Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví dụ, với phương thức 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.. .

Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức 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 cỗ 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 phương thức như CIDR (Classless Interdomain Routing), kích thước của bảng chuyển tin được duy trì ở mức chấp nhận được, và do việc tính toán định tuyến đều do các nút tự thực hiện, mạng có thể được 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 phương thức định tuyến theo từng chặng. Ngoài ra, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ.

 I. 2.2. 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 nhở 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 hoặc 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 toàn 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.

----------------------------------

Mục lục

Lời Mở đầu

Chương I: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MPLS

I. 1. Động lực phát triển

I. 2. Công nghệ chuyển mạch nền tảng

I. 2.1. IP

I. 2.2. ATM

I. 2.3. MPLS

I. 3. Quá trình phát triển và giải pháp ban đầu của các hãng

I. 3.1. IP over ATM

I. 3.2. Tohsiba’s CSR

I. 3.3. Cisco’s Tag Switching

I. 3.4. IBM’s ARIS và Nortel’s VNS

I. 3.5. Công việc chuẩn hoá MPLS

Chương II: NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CỦA CÔNG NGHỆ MPLS

II. 1. Cấu trúc và thành phần, khái niệm MPLS

II. 1.1. Giới thiệu chung

II. 1.2. Các Khái niệm cơ bản của MPLS

II. 1.3. Thành phần cơ bản của MPLS

II. 2. Hoạt động của MPLS

II. 2.1. Các chế độ hoạt động của MPLS

II. 2.1.1. Chế độ hoạt động khung MPLS

II. 2.1.1.1 Hoạt động của mảng số liệu

II. 2.1.2. Chế độ hoạt động tế bào MPLS

II. 2.2. Hoạt động của MPLS trong mạng ATM-PVC

II. 3. Các giao thức sử dụng trong mạng MPLS

II. 3.1. Giao thức phân phối nhãn (LDP)

II. 3.1.1. Phát hiện LSR lân cận

II. 3.1.2. Giao thức truyền tải tin cậy

II. 3.1.3. Bản tin LDP

II. 3.2. Giao thức CR-LDP

II. 3.2.1. Khái niệm định tuyến cưỡng bức

II. 3.2.2. Các phần tử định tuyến cưỡng bức

II. 3.2.2.1. Định tuyến cưỡng bức “chọn đường gắn nhất”

 II. 3.2.2.2. Sử dụng MPLS làm phương tiện chuyển tiếp thông tin

II. 3.3. Giao thức RSVP

II. 3.3.1. MPLS hỗ trợ RSVP

II. 3.3.2. RSVP và khả năng mở rộng

II. 3.4. So sánh CR-LDP và RSVP

II. 4. So sánh MPLS và MPOA

II. 5. Chất lượng dịch vụ

II. 5.1. Dịch vụ cố gắng tối đa (Best Effort)

II. 5.2. Dịch vụ tích hợp (Intserv)

II. 5.3. Dịch vụ Dffserv

II. 5.4. Chất lượng dịch vụ MPLS

II. 6. Kỹ thuật lưu lượng trong mạng MPLS

II. 6.1. Mục tiêu chất lượng của kỹ thuật lưu lượng (TE)

II. 6.2. Những hạn chế của cơ chế điều khiển IGP hiện tạiII.

6.3. Quản lý lưu lượng MPLS

II. 6.3.1. Những vấn đề cơ bản của quản lý lưu lượng qua MPLS

II. 6.4. Những khả năng tăng cường cho quản lý lưu lượng qua MPLS

II. 6.5. Các thuộc tính tài nguyên

II. 6.5.1. Bộ phân bổ lớn nhất

II. 6.5.2. Thuộc tính lớp tài nguyên

II. 6.6. Triển khai định tuyến cưỡng bức MPLS

II. 7. Phát hiện và phòng ngừa trường hợp định tuyến vòng

II. 7.1. Phát hiện và phòng ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ khung

II. 7.2. Phát hiện và phòng ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ tế bào

Chương III: ỨNG DỤNG CỦA MPLS TRONG MẠNG RIÊNG ẢO

III. 1. Khái niệm mạng riêng ảo (VPN)

III. 2. Mô hình Overlay

III. 3. Mô hình ngang cấp

III. 4. Phân phối cưỡng bức thông tin định tuyến

III. 5. Bảng đa chuyển tiếp

III. 6. Địa chỉ IP trong mạng VPN

III. 7. Chuyển tiếp gói tin bằng MPLS

III. 8. Khả năng mở rộng

III. 9. Bảo mật

III. 10. Hỗ trợ QoS trong MPLS VPN

Chương IV: ỨNG DỤNG MPLS TRONG MẠNG NGN

IV. 1. Mô hình tổng đài đa dịch vụ

IV. 1.1. Mô hình tổng đài đa dịch vụ MSF

IV. 1.1.2. Mô hình Softswitch (ISC)

IV. 1.2. Khả năng triển khai MPLS qua các mô hình

IV. 1.2.1. Thủ tục điều khiển và truyền tải qua MPLS

IV. 1.2.1.1. IP/ ATM/ MPLS

IV. 1.2.1.2. IP truyền thống

Kết luận

Thuật ngữ và chữ viết tắt

Tài liệu tham khảo

------------------------------------------------

Keyword: download,do an tot nghiep,cong nghe,chuyen mach,nhan da giao thuc,(multipotocol label switching-mpls),nguyen van dung

linkdownload: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC (MULTIPOTOCOL LABEL SWITCHING-MPLS)