Báo cáo đề tài: Mạng viễn thông

Chia sẻ: Hà Ngọc Quang | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

235
lượt xem 74
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo đề tài: Mạng viễn thông trình bày tổng quan về mạng thế hệ sau, kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức trong mạng thế hệ sau, chuyển mạch đa giao thức trong mạng thế hệ sau.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo đề tài: Mạng viễn thông

 BÁO CÁO ĐỀ TÀI MẠNG VIỄN THÔNG GVHD: …………………… Trang i
 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành điện tủ - tin họ c, công nghệ viễn thông trong nh ững năm vừa qua phát triển rất mạnh mẽ cung cấp ngày càng nhiều các lo ại hình dịch vụ m ới đa dạng, an toàn, và chất lượng cao đáp ứng ngày càng tốt hơn yêu cầu của khách hàng. Trong xu hướng phát triển và hội tụ của viễn thông và tin học, cùng với sự phát triển nhanh chóng về nhu cầu của người dùng đối với những d ịch vụ đ a phương tiện chât lượng cao đ ã làm cho cơ sở hạ tầng thông tin và viễn thông đ ã có những thay đổi lớn về cơ bản. Nhưng tổng đài chuyển mạch kênh truyền thống đã không còn có thể đáp ứng những đòi hỏi của người dùng về những dịch vụ tốc độ cao, chính vì thế đòi hổi cần phải có một giải pháp đáp ứng đư ợc yêu cầu đó. Xu hư ớng viễn thông dưa trên nền tảng chuyển m ạch gói tố c đ ộ cao, dung lượng lớn và hội tụ được các loại d ịch vụ trên cùng mộ t hạ tầng là điều tất yếu. Mạng th ế hệ sau NGN ra đ ời nó được phát triển từ tất cả các mạng cũ lên. NGN có khả năng làm nền tảng cho việc triển khai nhiều lo ại hình dịch vụ mới trong tương lai một các nhanh chóng, không phân biệt ranh giới các nhà cung cấp dịch vụ (dịch vụ độc lập với h ạ tầng m ạng). Tuy nhiên sự phát triển nhanh chóng và mở rộng không ngừng của Internet, sự phức tạp của các loại hình dịch vụ dần đã làm cho m ạng viễn thông hiện tại khó đáp ứng được. Sự ra đời của công nghệ chuyển m ạch nhãn đa giao thức MPLS là một lựa ch ọn cho cấu trúc m ạng trong tương lai bởi tính linh hoạt củ a bộ định tuyến và năng lực điều khiển lưu lượng của thiết b ị chuyển mạch trong nó. Trong nộ i dung bài tập lớn này chúng em đi sâu vào nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ chuyển m ạch nhãn đ a giao thứ c MPLS trong NGN. Bài làm không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự góp ý củ a thầy cô và các bạn đ ể b ài làm được hoàn ch ỉnh hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! GVHD: …………………… Trang ii
 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................. i MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH MỤC HÌNH ................................ ................................................................... v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................... vi CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU .......................................... 1 1.1. K hái quát về mạng viễn thông ....................................................................... 1 1 .1.1. Các khái niệm cơ bản ................................ ................................................ 1 1 .1.2. Các thành phầ n chính trong mạng viễn thông .......................................... 1 1 .1.3. Mạng viễn thông tương tự và mạng viễn thông số ................................ .... 2 1.2. Mạ ng viễn thông thế hệ sau ............................................................................ 3 1 .2.1. Khái niệm................................ ................................................................... 3 1 .2.2. Đặc điểm của mạng NGN ................................ .......................................... 3 1.3. Cấu trúc chức năng của mạng NGN ................................ .............................. 3 1 .3.1. Mô hình phân lớp chức năng ................................ ................................ .... 3 1 .3.2. Chứ c năng các lớp ..................................................................................... 4 1.3.2.1. Lớp truyền dẫn và truy nhập ................................................................. 4 1.3.2.2. Lớp truyền thông .................................................................................. 5 1.3.2.3. Lớp điều khiển ................................ ...................................................... 5 1.3.2.4. Lớp ứng dụng ................................ ................................ ....................... 5 1.3.2.5. Lớp quản lý .......................................................................................... 5 1.4. Các công nghệ làm nền tả ng cho NGN .......................................................... 5 1 .4.1. IP ................................ ............................................................................... 6 1 .4.2. ATM ................................................................................................ ........... 6 1 .4.3. IP Over ATM ................................ ................................ ............................. 7 1 .4.4. MPLS ................................ ......................................................................... 7 CHƯƠNG II: K Ỹ THUẬT CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨ C TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU................................................................................................ 8 2.1. Sự ra đời của công nghệ MPLS....................................................................... 8 2 .1.1. Khái niệm về chuyển mạch nhãn đa giao thức.......................................... 8 2 .1.2. Sự cầ n thiết phải sử dụng MPLS............................................................... 8 2.2. Đặc tính cơ bản của MPLS.............................................................................. 9 2.3. Các thành phần cơ bả n của MPLS ............................................................... 10 2 .3.1. Thành phầ n chuyển tiếp của MPLS ........................................................ 10 2.3.1.1. Nhãn và ngăn xếp nhãn ....................................................................... 10 2.3.1.2. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn ........................................................ 11 2.3.1.3. Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn ................................................... 11 GVHD: …………………… Trang iii
 2.3.1.4. Lớp chuyển tiếp tương đương FEC...................................................... 11 2.3.1.5. Bảng cơ sở dữ liệu nhãn ...................................................................... 12 2 .3.2. Thành phầ n điều khiển MPLS ................................................................ 12 2.3.2.1. Các phương pháp điều khiển gán nhãn................................................ 12 2.3.2.2. Phân bổ thông tin điều khiển gán nhãn................................................ 13 2.3.2.3. Thiết lập đường chuyển mạch nhãn LSP.............................................. 13 CHƯƠNG III: CHUYỂN MẠCH ĐA GIAO THỨC TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU................................................................ ................................ ........................... 15 3.1. Những vấ n đề cơ bản của công nghệ MPLS ................................................. 15 3.2. Nguyên tắc chuyển mạ ch nhãn đa giao thức ................................................ 15 3.3. Các giao thức cơ bản của MPLS ................................................................ ... 17 3 .3.1. Giao thức phân bổ nhãn LDP ................................................................. 17 3.3.1.1. Khái quát về giao thức phân bổ nhãn LDP .......................................... 17 3.3.1.2. Phương thức phân bổ nhãn của LDP................................................... 18 3.3.1.3. Phương thức duy trì nhãn ................................................................ ... 18 3 .3.2. Giao thức phân bổ nhãn dựa trên đ ịnh tuyến ràng buộc CR - LDP ....... 19 3.4. Phân bổ nhãn dựa trên giao thức dành trước tài nguyên RSVP ................. 20 3.5. Ưu điểm nhược điểm của MPLS trong mạng NGN ..................................... 21 3 .5.1. Ư u điểm ................................................................................................ ... 21 3 .5.2. Nhược điểm ............................................................................................. 22 3.6. Ứ ng dụng MPLS trong mạng NGN .............................................................. 22 KẾT LUẬN ................................ ................................ .............................................. 25 GVHD: …………………… Trang iv
 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc mạng phân cấp ................................ ................................................ 1 Hình 1.2 Các thành phần của m ạng viễn thông ............................................................ 2 Hình 1.3 Cấu trúc mạng thế hệ sau (góc độ m ạng) ................................ ....................... 4 Hình 1.4 Cấu trúc mạng thế hệ sau (góc độ d ịch vụ) .................................................... 4 Hình 2.1. MPLS và mô hình tham chiếu OSI ............................................................... 8 Hình 2.2. Cấu trúc nhãn MPLS .................................................................................. 10 Hình 2.3. Cấu trúc ngăn xếp nhãn ................................ .............................................. 11 Hình 2.4. Minh họ a lớp chuyển tiếp tương đương ...................................................... 11 Hình 2.5. Cấu trúc thành ph ần điều khiển ................................ ................................ .. 12 Hình 2.6. Điều khiển thông tin gán nhãn .................................................................... 12 Hình 3.1. Ho ạt động chuyển gói tin qua m ạng MPLS ................................................ 16 Hình 3.2. Sử dụng RSVP để phân bổ nhãn ................................................................. 21 GVHD: …………………… Trang v
 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không ATM đồng bộ Giao diện lập trình ứng dụng API Application Programming Interface Giao thức phân tích địa chỉ ARP Address Resolution Protocol Lớp d ịch vụ CoS Class of Service Lớp chuyển tiếp tương đương FEC Forward Equivalent Class Cơ sở thông tin chuyển tiếp FIB Forward Information Base Giao thức điều khiển b ản tin ICMP Internet Control Message P rotocol Giao thức Internet IP Internet Protocol Liên minh viễn thông quố c tế ITU International Telecommunication Union Mạng cục bộ LAN Local Area Network Giao thức phân phố i nhãn LDP Label Distribution Protocol Bộ định tuyến biên LER Label Edge Router Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB Label Forwarding Information Base Bảng cơ sở dữ liệu nhãn LIB Lable Information Base Bảng chuyển tiếp tương đương LSFT Lable Switch Forwarding Table nhãn Đường chuyển m ạch nhãn LSP Label Switched Path Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Cổng phương tiện MGW Media Gateway Chuyển mạch nhãn đ a giao th ức MPLS Multi Protocol Label Switch Mạng thế h ệ sau NGN Next Generation Network Giao thức phân giải ch ặng tiếp NHRP Next Hop Resolution P rotocol theo Kết nố i các hệ thống mở OSI Open Systems GVHD: …………………… Trang vi
 Interconnection Đường ngắn nhất mở đầu tiên OSPF Open Shortest Path Fiest Giao diện mạng – m ạng riêng P NNI P rivate Network to Network Interface Mạng điện thoại chuyển mạch P STN Public Switched Telephone công cộng Network Ch ất lượng dịch vụ QoS Quality of Service Giao thức dành trước tài nguyên RSVP Resource Reservacation P rotocol Ghép kênh phân chia theo thời TDM Time Division Multiplex gian Giao thức điều khiển truyền tải TCP Transport Control Protocol Các tham số kiểu/ độ dài/ giá trị TLV Type/ Length/ Value Mạng qu ản lý viễn thông TMN Telecommunication Management Network Mạng riêng ảo VPN Virtual Private Network GVHD: …………………… Trang vii
 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU 1.1. Khái quát về mạ ng viễn thông 1.1.1. Các khái niệm cơ bản Mạng viễn thông là phương tiện truyền thông đưa thông tin từ đ ầu phát tới đầu thu. Mạng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ cho khách hàng. Mạng viễn thông cũng có thể được định nghĩa nh ư sau: m ạng viễn thông là một hệ thống gồm các nút chuyển mạch đư ợc nối với nhau b ằng các đường truyền dẫn. Nút được phân thành nhiều cấp và kết h ợp với các đường truyền tạo thành các cấp mạng khác nhau. Hình 1.1 Cấu trúc mạng phân cấp Trong mạng hiện nay gồ m 5 nút:  Nút cấp 1: Trung tâm chuyển mạch quá giang quố c tế.  Nút cấp 2: Trung tâm chuyển mạch quá giang đường dài.  Nút cấp 3: Trung tâm chuyển mạch quá giang nội h ạt.  Nút cấp 4: Trung tâm chuyển mạch nộ i hạt.  Nút cấp 5: Trung tâm chuyển mạch từ xa. 1.1.2. Các thành phần chính trong mạng viễn thông Xét trên quan điểm phần cứng, m ạng viễn thông bao gồm các thiết bị đ ầu cuối, thiết b ị chuyển mạch và thiết b ị truyền dẫn. GVHD: …………………… Trang 1
 Hình 1.2 Các thành phần của mạng viễn thông  Thiết b ị đầu cuối: Thiết bị đ ầu cuối là các trang thiết bị của người sử dụng dùng đ ể giao tiếp với mạng cung cấp dịch vụ. Hiện nay có nhiều chủng loại thiết bị đ ầu cuối của nhiều hãng khác nhau tùy thuộc vào từng d ịch vụ (như máy điện thoại, máy fax, máy tính cá nhân…). Thiết bị đ ầu cuối thự c hiện chức năng chuyển đổi thông tin cần trao đổi thành tín hiệu điện và ngược lại.  Thiết b ị chuyển mạch Thiết bị chuyển m ạch là các nút củ a m ạng viễn thông có chức năng thiết lập đường truyền giữa các thuê bao (đ ầu cuố i). Trong m ạng điện thoại, thiết bị chuyển mạch là các tổng đài điện tho ại.  Thiết b ị truyền dẫn Thiết bị truyền d ẫn được sử d ụng để nố i các thiết bị đầu cuối hay giữa các tổ ng đài với nhau và truyền các tín hiệu mộ t cách nhanh chóng và chính xác. Dự a vào môi trư ờng truyền d ẫn thiết bị truyền dẫn có thể phân thành hai lo ại: vô tuyến (cáp kim loại, cáp quang) và hữu tuyến (sử dụng không gian làm môi trường truyền dẫn). 1.1.3. Mạng viễn thông tương tự và mạng viễn thông số Mạng viễn thông được gọi là tương tự n ếu có các đặc điểm sau đây:  Tín hiệu truyền trên trung kế là tương tự.  Tín hiệu truyền trên đường dây thuê bao là tương tự.  Các nút mạng xử lý tín hiệu tương tự. GVHD: …………………… Trang 2
 Mạng viễn thông được gọi là số nếu có những đặc điểm sau:  Tín hiệu truyền trên trung kế là số.  Tín hiệu truyền trên đường dây thuê bao là tương tự hoặc có thể là số với mạng hoàn toàn số.  Các nút mạng xử lý tín hiệu số. 1.2. Mạng viễn thông thế hệ sau 1.2.1. Khái niệm Mạng viễn thông thế hệ m ới có nhiều tên gọi khác nhau, ch ẳng hạn như: Mạng đa d ịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau) - Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ) - Mạng phân phối (phân phố i tính thông minh cho mọ i ph ần tử trong mạng) - - Mạng nhiều lớp (mạng đư ợc phân phố i ra nhiều lớp m ạng có chức năng độ c lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì m ột khối thống nhất như trong mạng TDM). Cho tới nay các tổ chức và các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới rất quan tâm đến NGN (Next Generation Network) nhưng vẫn chưa có mộ t định nghĩa rõ ràng. Do vậy ta chỉ có th ể tạm định nghĩa NGN như sau: “ NGN là mạng có hạ tầng thông tin duy nhấ t dựa trên công ngh ệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu, giữa cố định và di động.” 1.2.2. Đặ c điểm của mạng NGN  Nền tảng là hệ thống mở.  NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy nhưng các d ịch vụ trên NGN ph ải độc lập với mạng lưới.  NGN là mạng chuyển mạch gói dựa trên một giao thứ c thống nhất.  Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng ngày càng tăng và có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu. 1.3. Cấ u trúc chức năng của mạng NGN 1.3.1. Mô hình phân lớp chức năng Nhìn chung NGN vẫn là m ột xu hướng mới mẻ d o vậy chưa có một khuyến nghị chính thức nào đư ợc công bố rõ ràng để làm tiêu chuẩn về cấu trúc NGN, song dựa vào mô hình mà một số tổ chứ c và các hãng xây dựng ta có th ể tạm hiểu cấu trúc GVHD: …………………… Trang 3
 NGN chức năng như sau: Lớp kết nố i (truy nhập và truyền dẫn/ở phần lõi) - Lớp trung gian hay lớp truyền thông (Media) - Lớp điều khiển - Lớp quản lý - Trong các lớp trên, lớp điều khiển hiện nay rất ph ức tạp với nhiều lo ại giao thức, khả năng tương thích giữa các thiết bị của các hãng là vấn đề đang được các nhà khai thác quan tâm. Hình 1.3 Cấu trúc mạng th ế hệ sau (góc độ mạng) Xét từ góc đ ộ kinh doanh và cung cấp dịch vụ thì mô hình cấu trúc NGN có thêm lớp ứ ng dụng d ịch vụ . Hình 1.4 Cấu trúc mạng th ế hệ sau (góc độ dịch vụ) 1.3.2. Chức năng các lớp Lớp truyền dẫn và truy nhập 1.3.2.1.  Phần truyền dẫn Lớp truyền tải trong cấu trúc mạng NGN bao gồm chức năng truyền d ẫn và chức năng chuyển m ạch. Lớp truyền dẫn có kh ả năng hỗ trợ các mức QoS (Quality of Service) khác nhau GVHD: …………………… Trang 4
 cho cùng mộ t dich vụ và cho các dịch vụ khác nhau. Nó có khả năng lưu trữ lại các sự kiện xảy ra trên mạng (kích thước gói, tốc đ ộ gói, tỷ lệ mất gói… đố i với mạng chuyển mạch gói; băng thông, độ trì hoãn đố i với mạng chuyển mạch kênh TDM).  Phần truy nhập Như tên gọi, lớp truy nhập cung cấp các kết nối giữa thuê bao đ ầu cuố i và mạng đường trục qua cổng giao tiếp MGW (Media Gateway) thích hợp. Lớp truyền thông 1.3.2.2. Lớp này chịu trách nhiệm chuyển đổi các loại môi trường (PSTN, LAN, vô tuyến…) sang môi trường truyền dẫn gói được áp dụng trên m ạng lõi và ngược lại. Nh ờ đó, các nút chuyển mạch và các hệ thống truyền d ẫn sẽ thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa các thuê bao của lớp truy nh ập dưới sự điếu khiển của các thiết b ị thuộc lớp điều khiển. Lớp điều khiển 1.3.2.3. Lớp điều khiển có nhiệm vụ kết nối đ ể cung cấp các d ịch vụ truyền thông suốt từ đầu cuối đ ến đ ầu cuố i với b ất kỳ loại giao thứ c và báo hiệu nào. Các chức năng quản lý và chăm sóc khách hàng cũng được tích h ợp trong lớp điều khiển. Nhờ có giao diện m ở n ên có sự tách biệt giữa dịch vụ và truyền d ẫn, điều này cho phép các dịch vụ mới được đưa vào nhanh chóng và dễ dàng. Lớp ứng dụng 1.3.2.4. Lớp ứ ng dụng cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau và ở nhiều mức độ. Một số dịch vụ sẽ thực hiện làm chủ việc điều khiển logic của chúng và truy nhập trực tiếp tới lớp ứng dụng, còn mộ t số d ịch vụ khác sẽ thực hiện điều khiển từ lớp điều khiển. Lớp ứng dụng kết nố i với lớp điều khiển thông qua giao diện mở API. Nhờ đó mà các nhà cung cấp dịch vụ có thể phát triển các ứng dụng và triển khai nhanh chóng trên dịch vụ m ạng. Lớp quản lý 1.3.2.5. Lớp quản lý là m ột lớp đặc biệt xuyên suốt các lớp từ kết n ối cho đ ến lớp ứng dụng. Tại lớp quản lý người ta có thể khai thác ho ặc xây dựng mạng giám sát viễn thông TMN (Telecommunication Management Network) như mộ t mạng riêng theo dõi và điều phố i các thành ph ần mạng viễn thông đang ho ạt động. 1.4. Các công nghệ làm nền tảng cho NGN Ngày nay do yêu cầu ngày càng tăng về số lượng và chất lượng dịch vụ đã thúc đẩy sự p hát triển nhanh chóng của thị trường công nghệ đ iện tử - tin học - viễn thông. GVHD: …………………… Trang 5
 Nh ững xu hướng phát triển công nghệ đ ã và đang tiếp cận nhau, đan xen lẫn nhau nhằm cho phép m ạng lư ới tho ả m ãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương lai. Theo ITU có hai xu hướng tổ chức mạng chính: - Hoạt động kết nố i định hướng. - Hoạt động không kết nối. Tuy vậy hai phương thức phát triển này đang d ần tiếp cận và h ội tụ dẫn đến sự ra đ ời của củ a công nghệ ATM/IP. Sự phát triển mạnh mẽ củ a các d ịch vụ và các công nghệ mới tác động trực tiếp đến sự phát triển cấu trúc m ạng. 1.4.1. IP IP (Internet Protocol) là giao thức chuyển tiếp gói tin. Việc chuyển tiếp gói tin được th ực hiện theo cơ chế phi kết nối. IP đ ịnh ngh ĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu đ ịnh tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP). Gói tin IP gồm địa ch ỉ của bên nh ận, địa chỉ là số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đ ủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích. IP là giao thức chuyển m ạch có độ tin cậy và khả năng mở rộng cao. Tuy nhiên việc điều khiển lưu lượng rất khó thự c hiện do phương thứ c định tuyến theo từng ch ặng. Mặt khác IP cũng không hỗ trợ chất lượng d ịch vụ. 1.4.2. ATM Công ngh ệ ATM (Asynchronous Transfer Mode) dự a trên cơ sở của phương pháp chuyển m ạch gói. Thông tin được nhóm vào các gói tin có độ d ài cố đ ịnh ngắn, trong đó vị trí gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ và dự a trên nhu cầu bất k ỳ củ a kênh cho trước. Các chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau. ATM có hai đặc điểm quan trọng: - ATM có khả n ăng nhóm một số kênh ảo thành một đường ảo nhằm giúp cho công việc đ ịnh tuyến được d ễ d àng ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM. Các - tế b ào nhỏ với tố c độ truyền cao sẽ làm cho trễ truyền lan và biến động trễ giảm đủ nhỏ đố i với các dịch vụ thời gian thực, cũng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao d ễ d àng hơn. Quá trình chuyển giao các tế b ào qua tổng đài ATM cũng giống như chuyển giao gói qua router. Tuy nhiên ATM có th ể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có kích thư ớc cố định và nhỏ hơn IP, kích thư ớc bảng đ ịnh tuyến nhỏ hơn nhiều so với của IP router. Việc này th ực hiện trên các thiết b ị phần cứng chuyên dụng nên dung lượng tổng đài ATM thường lớn hơn dung lượng IP router truyền thống. GVHD: …………………… Trang 6
 1.4.3. IP Over ATM IP over ATM là m ột k ỹ thuật xếp chồng, nó xếp IP lên ATM. Giao thức củ a hai tầng hoàn toàn độ c lập với nhau, giữa chúng ph ải nhờ một loại giao thức nữa để nối thông như NHRP, ARP. Điều đó hiện nay không được sử dụng rộng rãi trong thực tế. 1.4.4. MPLS MPLS là kỹ thuật chuyển m ạch nhãn đa giao thức. Phương pháp này đã dung hợp một cách hữu hiệu năng lực điều khiển lưu lượng của thiết bị chuyển mạch với tính linh ho ạt củ a bộ đ ịnh tuyến. MPLS là công ngh ệ chuyển mạch IP có nhiều triển vọng. Với tính chất cơ cấu định tuyến của mình, MPLS có khả n ăng nâng cao ch ất lượng d ịch vụ của mạng IP truyền thống. Bên cạnh đó thông lượng của mạng sẽ được cải thiện mộ t cách rõ rệt. GVHD: …………………… Trang 7
 CHƯƠNG II: KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TRONG MẠNG THẾ HỆ SAU 2.1. Sự ra đời của công nghệ MPLS Chuyển mạch nhãn đ a giao thức MPLS là kết qu ả của quá trình phát triển nhiều giải pháp chuyển mạch IP. Tên gọi của nó bắt nguồn từ thực tế đó là hoán đổ i nhãn được sử dụng như kỹ thu ật chuyển tiếp sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn. Sử dụng từ “đa giao thức” có ngh ĩa là nó có th ể hỗ trợ nhiều giao thức lớp mạng không chỉ riêng IP. 2.1.1. Khái niệm về chuyển mạch nhãn đa giao thức Công ngh ệ chuyển mạch nhãn đ a giao thức là kết quả phát triển củ a công ngh ệ chuyển mạch IP sử dụng cơ chế hoán đổ i nhãn như ATM để tăng tố c độ truyền gói tin mà không cần thay đ ổi đ ịnh tuyến IP. Trong chuyển mạch nhãn, thay vì sử dụng đ ịa chỉ đ ích để quyết định định tuyến, mộ t “nhãn” được gắn vào gói tin và được đặt vào trong tiêu đ ề gói với mục đích thay thế cho đ ịa ch ỉ và nhãn được sử dụng đ ể chuyển lưu lư ợng các gói tin tới đích. Hình 2.1. MPLS và mô hình tham chiếu OSI MPLS là công nghệ kết hợp đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp 3 và chuyển mạch lớp 2 cho phép truyền tải các gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở mạng biên b ằng cách d ựa vào nhãn. 2.1.2. Sự cần thiết phả i sử dụng MPLS  Tốc độ và trễ Chuyển tiếp dựa trên IP truyền thố ng là quá chậm đ ể xử lý tải lưu lượng lớn trong mạng toàn cầu hay trong các liên kết mạng. Dẫn đ ến kết qu ả là lưu lượng và kết nối có thể bị mất và hiệu năng toàn mạng giảm sút trong một mạng dựa trên IP. Trong khi đó, chuyển mạch nhãn đ a giao thứ c nhanh hơn nhiều bởi vì giá trị nhãn được đặt ở thông tin mào đầu củ a gói được sử dụng đ ể truy nhập bảng chuyển tiếp định tu yến tại GVHD: …………………… Trang 8
 router. Việc tìm kiếm này chỉ yêu cầu một lần truy nhập tới bảng nên lưu lượng người sử dụ ng trong gói được gử i qua mạng nhanh hơn nhiều so với sử dụng chuyển tiếp IP truyền thống.  Biến động trễ Hoạt động chuyển mạch nhãn sẽ làm cho lưu lư ợng được gửi qua mạng nhanh hơn và biến thiên trễ ít hơn so với ho ạt động đ ịnh tuyến IP truyền thống.  Khả năng mở rộng mạng Chuyển m ạch nhãn cung cấp các giải pháp cho sự phát triển nhanh chóng và xây dựng các mạng lớn bằng việc cho phép một lượng lớn các đ ịa chỉ IP được kết hợp với mộ t vài nhãn. Giải pháp này làm giảm đáng kể kích cỡ b ảng đ ịa chỉ và cho phép router hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn.  Sử dụng tài nguyên Chuyển mạch nhãn không cần nhiều tài nguyên m ạng để thực hiện các công cụ điều khiển trong việc thiết lập các đường đi chuyển mạch nhãn cho lưu lư ợng người sử dụng.  Tính đơn giản Mộ t khía cạnh khác của chuyển m ạch nhãn là sự đơn giản trong các giao thức chuyển tiếp gói tin, và nguyên tắc rất đơn giản: chuyển tiếp gói tin dự a trên nhãn củ a nó.  Điều khiển định tuyến. Chuyển mạch nhãn cho phép các bộ đ ịnh tuyến chọn tuyến đ ầu ra tường minh theo nhãn, như vậy cơ ch ế này cung cấp một cách thức truyền tải lưu lư ợng qua các nút và liên kết phù hợp với lưu lượng truyền tải, cũng như là đ ặt ra các lớp lưu lượng gồm các dịch vụ khác nhau (dự a trên yêu cầu QoS) trên đó. Chuyển mạch nhãn là một giải pháp tốt để hướng lưu lượng qua mộ t đường d ẫn, mà không nhất thiết phải nhận toàn bộ thông tin từ giao thứ c đ ịnh tuyến IP động dựa trên đ ịa chỉ đích. 2.2. Đặc tính cơ bản của MPLS Kỹ thuật lưu lượng : Cung cấp khả n ăng thiết lập đường truyền mà lưu lượng sẽ truyền qua mạng và khả năng thiết lập các chất lượng cho các lớp dịch vụ CoS (Class of Service) và ch ất lượng dịch vụ QoS khác nhau. Cung cấp dịch vụ IP d ựa trên các mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network): Thông qua mạng MPLS, các nhà cung cấp d ịch vụ có thể tạo ra các đường hầm IP đi qua mạng trong suố t đố i với dịch vụ n gười sử dụng. GVHD: …………………… Trang 9
 Loại bỏ cấu hình đa lớp: Sự phát triển củ a các công nghệ và dịch vụ trên nền IP đã tạo ra rất nhiều các mô hình xếp chồng. MPLS là một giải pháp thay thế cho mô hình xếp chồng IP trên n ền ATM cũng như các hạ tầng lớp 2 khác. Tuyến hiện: Mộ t đặc điểm nổi trội của MPLS là cho phép thiết lập các đường định tuyến tường minh về đường đi trên mạng. Hỗ trợ đa liên kết và đa giao thức: Thành ph ần chuyển tiếp m ạch nhãn không mặc định với bất kì mộ t lớp nào. Được coi là lớp trung gian giữa lớp 2 và 3 (lớp 2.5). 2.3. Các thành phầ n cơ bản của MPLS 2.3.1. Thành phần chuyển tiếp của MPLS Mặt phẳng chuyển tiếp có trách nhiệm chuyển gói tin dự a trên giá trị chứ a trong nhãn. Mặt phẳng chuyển tiếp sử dụng một cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB (Label Forwading Information Base) để chuyển tiếp các gói. Thành phần chuyển tiếp dùng nhãn chứa trong một gói tin và thông tin lấy từ bảng thông tin nhãn LIB (Label Information base) củ a từng thiết bị LSR để chuyển tiếp gói tin. 2.3.1.1. Nhãn và ngăn xếp nhãn  Nhãn Cấu trúc củ a nhãn được trình bày trong hình sau: Hình 2.2. Cấu trúc nhãn MPLS Nhãn là một thực thể n gắn gọn có độ d ài cố đ ịnh và không có cấu trúc bên trong, nhãn mang giá trị bằng số được thỏ a thuận bởi các nút MPLS đ ể chỉ thị cho kết nối dọc theo các đường chuyển m ạch nhãn LSP. Nhãn được gán vào một gói tin cụ th ể đ ại diện cho mộ t lớp chuyển tiếp tương đương. Nhãn có tổng độ dài là 4 byte n ằm giữa tiêu đề lớp 2 và tiêu đề IP trong các gói tin. Các trư ờng chứ c năng gồ m có: giá trị củ a nhãn thể hiện b ằng số (20 bit), trường thể hiện lớp d ịch vụ CoS (3 bit), trường ngăn xếp hỗ trợ thứ bậc nhãn trong chồng nhãn (1 bit) và trường thời gian sống của gói tin (8 bit). GVHD: …………………… Trang 10
  Ngăn xếp nhãn Hình 2.3. Cấu trúc ngăn xếp nhãn Ngăn xếp nhãn đ ược cấu trúc bởi một tập các nhãn chèn vào giữa tiêu đ ề lớp 2 và tiêu đề lớp 3 củ a gói tin. Nhãn nằm tại đỉnh của ngăn xếp nhãn được sử dụng cho nhiệm vụ chuyển tiếp gói tin, và nhãn cuố i ngăn xếp có giá trị bit S bằng 1. Thông qua ngăn xếp nhãn, MPLS thực hiện việc đ ịnh tuyến phân cấp và tạo ra các đường hầm chuyển mạch nhãn. 2.3.1.2. Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR là thiết bị sử dụng trong m ạng MPLS để chuyển các gói tin b ằng thủ tụ c phân phố i nhãn. Có một số loại LSR cơ bản như: LSR biên, LSB lõi, ATM – LSR 2.3.1.3. Bảng chuyển mạch chuyển tiếp nhãn LSFT (Lable Switch Forwarding Table) là bảng chuyển tiếp nhãn có chứa thông tin về nhãn đầu vào, nhãn đầu ra, giao diện đầu ra và đ ịa chỉ bước nhảy tiếp theo. 2.3.1.4. Lớp chuyển tiếp tương đương FEC Lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Forward Equivalent Class) là khái niệm được dùng để chỉ một nhóm các gói được xử lý như nhau qua mạng MPLS ngay cả khi có sự khác biệt giữa các gói tin này th ể h iện trong tiêu đ ề lớp mạng. Một nhóm gói tin IP có thể chuyển trên cùng một đường LSP với cùng tiêu đ ề nhãn. Hình 2.4. Minh họa lớp chuyển tiếp tương đương GVHD: …………………… Trang 11
 2.3.1.5. Bảng cơ sở dữ liệu nhãn Mỗ i lớp chuyển tiếp tương đương yêu cầu mộ t nhãn riêng biệt. LIB là bảng liệt kê các FEC với các nhãn tương ứng của chúng. 2.3.2. Thành phần điều khiển MPLS Thành ph ần điều khiển chuyển mạch nhãn chịu trách nhiệm phân bổ thông tin định tuyến giữa các bộ định tu yến chuyển mạch nhãn. Sử dụng đ ể chuyển đổi các thông tin định tuyến thành cơ sở dữ liệu trong b ảng chuyển tiếp. Sự khác biệt lớn nh ất so với các kiến trúc định tuyến truyền thống là phương pháp tạo ra mộ t bảng cơ sở dữ liệu trong thành phần chuyển tiếp chứ a liên kết các nhãn ra với các bư ớc nhảy kế tiếp. Hình 2.5. Cấu trúc thành phần điều khiển 2.3.2.1. Các phương pháp điều khiển gán nhãn Để duy trì b ảng định tuyến, thành phần điều khiển thực hiện điều khiển thủ tụ c gán các nhãn vào các FEC để tạo ra các liên kết nhãn. Thành phần điều khiển cung cấp hai kiểu gán nhãn tới b ảng chuyển tiếp là: gán nhãn cụ c b ộ và gán nhãn từ xa. Kiểu gán nhãn cục bộ được th ực hiện trên chính bộ định tuyến chuyển m ạch nhãn. Kiểu gán nhãn từ xa, liên kết nhãn với các FEC đư ợc điều khiển bởi bộ định tuyến LSR khác. Thành phần điều khiển chuyển m ạch nhãn sử dụng cả hai kiểu gán liên kết nhãn để xây dựng nên bảng định tuyến và có thể thực hiện theo hai phương pháp: phương pháp gán nhãn đường xuống và phương pháp gán nh ãn đường lên. Hình 2.6. Điều khiển thông tin gán nhãn GVHD: …………………… Trang 12
 Trong phương pháp gán nhãn đ ường xuống, các nhãn cục bộ đ ược sử dụng gán cho các lưu lượng lố i vào và các nhãn cấp phát từ xa cho các lưu lượng lối ra. Mỗi nhãn mang trong gói tin lối vào trong một FEC được tạo ra theo hướng đi của luồ ng lưu lượng. Tuy nhiên, thông tin liên kết nhãn lại đi ngược lại từ bộ đ ịnh tuyến phía dưới luồng lưu lượng tới bộ định tuyến phía trên. Phương pháp gán nhãn đường lên đối ngược với phương pháp đường xuống về khía cạnh thông tin lưu lượng gán nhãn và cùng chiều với gói tin gán nhãn. 2.3.2.2. Phân bổ thông tin điều khiển gán nhãn Khi các LSR tạo hoặc hủ y bỏ các liên kết nhãn và FEC, bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR cần thông tin tới các LSR khác về liên kết nhãn này. Phân bổ thông tin điều khiển gán nhãn có thể thực hiện theo một trong hai cách: - Mang bởi các giao thức định tuyến: Tiếp cận này gắn ch ặt quá trình phân bổ nhãn vào thông tin đ ịnh tuyến, vì vậy thông tin liên kết nhãn sẽ gắn với thông tin định tuyến. Điều này cho phép quy trình xây d ựng b ảng chuyển tiếp được thống nhất vì thông tin liên kết nhãn và thông tin về b ước nh ảy kế tiếp luôn cùng được yêu cầu cho mộ t khoản mục trong bảng chuyển tiếp. - Sử dụng giao thức phân bổ nhãn riêng: Tiếp cận này đư ợc sử dụng khi các giao thức định tuyến không giải quyết được các như ợc điểm đã nêu trên. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất khi sử dụng giao thứ c này là không đồng bộ được thông tin về bước nhảy kế tiếp và liên kết nhãn lối ra. Việc triển khai thêm giao thức sẽ kéo theo độ phức tạp của hệ thống tăng lên Nhược điểm: Các thông tin định tuyến được phân bổ bởi các giao th ức định tuyến có thể không phù h ợp với thông tin liên kết nhãn. Khó khăn trong việc m ở rộng các giao thức định tuyến đ ể m ang thêm thông tin. 2.3.2.3. Thiết lập đường chuyển mạch nhãn LSP Đường chuyển mạch nhãn là tuyến tạo ra từ đầu vào đến đ ầu ra của mạng MPLS dùng để chuyển tiếp gói của mộ t FEC nào đó sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn. MPLS cung cấp hai cơ chế thiết lập đường dẫn: - Định tuyến từng bước/điều khiển độ c lập: Mỗi bộ đ ịnh tuyến chuyển mạch nhãn sử dụng một giao th ức đ ịnh tuyến có sẵn như OSPF (Open Shortest Path Fiest) hoặc PNNI (Private Network to Network Interface) để lựa chọn độ c lập bước nhảy kế tiếp cho FEC. Phương pháp này cho phép th ời gian hộ i tụ và thời gian thiết lập đường chuyển m ạch nhãn nhanh, do quá trình liên kết nhãn có th ể thiết lập và phát hành từ LSR vào b ất cứ thời gian nào. GVHD: …………………… Trang 13