Nâng cao chất lượng dịch vụ mạng sử dụng kỹ thuật lưu lượng đa lớp

- PHAN THỊ NINH NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ MẠNG SỬ DỤNG KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG ĐA LỚP Chuyên ngành Điện tử - Viễn thông Người hướng dẫn khoa học TS.
- MẠNG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS.
- Đường chuyển mạch nhãn.
- Cơ sở dữ liệu trong router chuyển mạch nhãn.
- Giao thức phân phối nhãn.
- MẠNG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC TỔNG QUÁT GMPLS (GENERALIZED MPLS.
- Chồng giao thức trong mạng GMPLS.
- 15 3.2.1 Các giao thức định tuyến.
- 16 3.2.2 Các giao thức báo hiệu.
- 18 3.3.1 Giao diện điều khiển GMPLS.
- 20 3.3.2.3 Sử dụng liên kết không đánh số.
- 21 3.3.3 Tách mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu.
- 23 3.4.3 Báo hiệu dịch vụ.
- Kiến trúc mặt phẳng điều khiển.
- KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG (TE-TRAFFIC ENGINEERING.
- Sự cần thiết của kỹ thuật lưu lượng.
- Kỹ thuật lưu lượng trong mạng IP/MPLS.
- 29 4.2.1 Những hạn chế của cơ chế điều khiển IGP hiện tại.
- 29 4.2.2 Các mục tiêu chất lượng của kỹ thuật lưu lượng TE qua MPLS.
- 30 4.2.3 Hoạt động của kỹ thuật lưu lượng.
- 31 4.2.4 Quản lý lưu lượng.
- 32 4.2.5 Các thuộc tính của trung kế lưu lượng và các thuộc tính tài nguyên 33 4.2.6 Quản lý lưu lượng qua MPLS.
- 35 4.2.7 Các giao thức hỗ trợ kỹ thuật lưu lượng trong MPLS.
- Kỹ thuật lưu lượng trong mạng quang WDM.
- 38 4.3.1 Traffic Grooming- Kỹ thuật nhóm hợp luồng lưu lượng.
- 43 4.3.2 Bảo vệ và khôi phục lưu lượng.
- KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG ĐA LỚP (MTE-MULTILAYER TRAFFIC ENGINEERING) TRONG MẠNG QUANG.
- Hệ thống kỹ thuật lưu lượng lai áp dụng cho mạng quang thế hệ mới trên mô hình GMPLS.
- 52 5.1.2 Hệ thống kỹ thuật lưu lượng cho mạng thế hệ mới.
- 57 5.1.3.3 Module kỹ thuật băng thông.
- Kỹ thuật lưu lượng đa lớp cho mạng quang dữ liệu với hai chế độ reactive và proactive.
- 66 5.2.1 Kỹ thuật lưu lượng tại lớp IP-MPLS.
- 66 5.2.2 Kỹ thuật lưu lượng tại lớp quang.
- 67 5.2.3 Kỹ thuật lưu lượng đa lớp.
- 68 5.2.4 Các giai đoạn quyết định trong kỹ thuật lưu lượng đa lớp.
- 74 5.2.5 Tương tác giữa điều khiển lưu lượng đa lớp MTE với điều khiển lưu lượng một lớp STE.
- 81 5.2.7.1 Cố gắng sử dụng hiệu quả dung lượng.
- 83 5.2.7.5 Giai đoạn giám sát mạng với ảnh hưởng của kích thước cửa sổ quan sát lên tính năng của kỹ thuật lưu lượng đa lớp.
- Phương pháp định tuyến đa lớp động, ứng dụng điều khiển lưu lượng đa lớp MTE trong router HIKARI.
- 87 5.3.3 Điều khiển lưu lượng đa lớp.
- 89 5.3.3.1 Sử dụng giao thức báo hiệu và định tuyến mở rộng.
- ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG ĐA LỚP ĐỐI VỚI HIỆU QUẢ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ.
- Do vậy cơ sở hạ tầng mạng cần xử lý được lượng lưu lượng IP khổng lồ một phần trong đó là lưu lượng thời gian thực yêu cầu QoS đảm bảo.
- Hơn nữa, thực tế cho thấy lưu lượng Internet biến động lớn hơn nhiều so với lưu lượng thoại truyền thống nên không dễ dự đoán.
- Như vậy, yêu cầu mạng phải có độ linh động đủ để đáp ứng được những biến đổi về lưu lượng.
- Cơ sở hạ tầng mạng cần hỗ trợ khả năng đa dịch vụ sao cho đáp ứng được nhiều loại dịch vụ khác nhau với các yêu cầu QoS khác nhau cho lưu lượng IP - dạng gói.
- Song song với việc nâng cấp đường truyền dung lượng cao theo các công nghệ tiên tiến như mạng thế hệ mới NGN, mạng vận chuyển quang OTN mà nổi lên là mô hình GMPLS, các nhà cung cấp dịch vụ mạng còn phải chú trọng đến các công nghệ sử dụng tại các node mạng nhằm sử dụng hiệu quả nhất về tài nguyên mạng.
- Có sử dụng tốt tài nguyên mạng mới tăng được hiệu quả kinh tế, tăng lợi nhuận.
- Trước đây để nâng cao chất lượng dịch vụ (QoS) người ta mới đưa ra các mô hình dịch vụ tích hợp (IntServ- Integrated Service) và mô hình dịch vụ phân biệt (DiffServ- Differentiated Service) bên cạnh dịch vụ best effort với các cơ chế như chuyển gói, quản lý hàng đợi, lập lịch trình, điều khiển chấp nhận.
- Hiện nay nhằm đáp ứng tốt hơn sự phân bố và cân bằng tải sao cho tắc nghẽn ít xảy ra nhất đồng thời sử dụng hiệu quả tài nguyên sẵn có trên mạng, kỹ thuật điều khiển lưu lượng (TE – Traffic Engineering) được đặt ra.
- Thuật ngữ cân bằng tải GIỚI THIỆU 2 liên quan đến các cơ chế tránh tắc nghẽn trong đó lưu lượng từ các liên kết bị tắc nghẽn được chuyển sang các vùng mạng có tải thấp hơn trong mạng.
- TE là giải pháp chỉ sử dụng tài nguyên mạng khi cần thiết.
- Mạng hỗ trợ TE có thể điều khiển động lưu lượng nhằm tránh tắc nghẽn và tối ưu tính sẵn sàng của tài nguyên do đó nâng cao được chất lượng dịch vụ.
- Đề tài của tôi nghiên cứu trên kiến trúc mạng quang đa lớp dùng vận chuyển lưu lượng IP và nghiên cứu về kỹ thuật điều khiển lưu lượng đa lớp MTE – Multilayer Traffic Engineering cho phép sử dụng linh động lớp quang để cấu hình lại topo IP logic nhằm thoả mãn những biến động lưu lượng.
- MTE chính là sự mở rộng từ kỹ thuật lưu lượng thực hiện tại cả lớp IP và lớp quang nhờ đó chất lượng dịch vụ mạng được cải thiện, nâng cao hơn so với các phương pháp kỹ thuật lưu lượng đơn lớp.
- Phần 1: Giới thiệu • Phần 2: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS • Phần 3: Chuyển mạch nhãn đa giao thức tổng quát GMPLS • Phần 4: Kỹ thuật lưu lượng • Phần 5: Kỹ thuật lưu lượng đa lớp • Phần 6: Đánh giá các phương pháp kỹ thuật đa lớp đã đề cập • Phần 7: Kết luận Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Trần Thị Ngọc Lan đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
- MẠNG CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS 2.1.
- GIỚI THIỆU MPLS là kiến trúc chuẩn hỗ trợ các giải pháp kỹ thuật lưu lượng hiệu quả cùng nhiều chức năng về chất lượng dịch vụ QoS.
- Nhờ tách riêng mặt phẳng điều khiển và mặt phẳng dữ liệu, sử dụng lại và mở rộng các giao thức IP sẵn có cho các chức năng báo hiệu và định tuyến đồng thời giới thiệu lại mô hình hướng kết nối trong ngữ cảnh Internet, MPLS dựa trên phương pháp đóng gói gói IP vào trong gói gắn nhãn và truyền trong miền MPLS trên các kết nối ảo gọi là đường chuyển mạch nhãn LSP.
- Router sử dụng trong mạng MPLS gọi là router chuyển mạch nhãn LSR- Label Switch Router.
- Mỗi LSP được thiết lập tại router LSR lối vào nhờ điều khiển theo chỉ dẫn trước khi gói được chuyển đi.
- Vì vậy đường chuyển mạch nhãn LSP trong MPLS biểu diễn một kết nối ảo tương tự như kênh ảo VC và đường ảo VP trong mạng ATM.
- Trong mạng MPLS những nhân tố chính để thực hiện chiến lược kỹ thuật lưu lượng hiệu quả là các cơ chế dành trước tài nguyên và thực hiện định tuyến ràng buộc.
- Đường chuyển mạch nhãn (Label Switched Path -LSP) Đường chuyển mạch nhãn trong mạng MPLS được định nghĩa là đường nằm giữa router chuyển mạch nhãn LSR lối vào và router chuyển mạch nhãn LSR lối ra.
- MPLS sử dụng một số giao thức báo hiệu như RSVP hay LDP để thiết lập các LSP.
- MPLS sử dụng một số giao thức báo hiệu như giao thức dành trước tài nguyên RSVP hay giao thức phân phối nhãn LDP để thiết lập các LSP.
- MPLS 5 Nhằm điều khiển đường các LSP một cách hiệu quả, mỗi LSP được gắn một hoặc một số thuộc tính, những thuộc tính này được dùng khi tính đường cho LSP.
- Bảng 2: Bảng định tuyến tại các router Router Nhãn Chỉ dẫn R1 - Router chuyển mạch nhãn tại biên (lối vào): nhận gói từ host A, chuyển đổi gói IP thành gói MPLS.
- Đẩy nhãn 23 cho gói và chuyển đến router R3 qua giao diện Ethernet 0 (eth0) R3 23 Đổi nhãn thành 32 và chuyển gói cho router R2 qua giao diện Serial 3 (ser3) R2 32 Xếp chồng thêm nhãn mới 16 và chuyển gói đến router R4 sử dụng giao diện ppp3 R4 16 Loại bỏ nhãn 16 và chuyển gói đến router R6 sử dụng giao diện Frame Relay 4.
- R6 32 Chuyển gói đến router R8 sử dụng giao diện eth1 R8 32 Router chuyển mạch nhãn tại biên (lối ra) chịu trách nhiệm chuyển gói MPLS trở lại gói IP.
- Đường này được gọi là đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path).
- LSP được chọn theo các đặc tính như : tải lưu lượng đỉnh và cam kết (committed and peak traffic load), trễ tối đa (maximum latency), xác suất mất gói (loss probability.
- VD nếu host A nằm trên mạng 10.16/16, dạng phân loại nhiều trường (multi-field classification) có thể được sử dụng để tách riêng các gói đi vào mạng này, gắn cho gói nhãn 23 và đi theo tuyến LSP đã được lựa chọn : R1-R3-R2-R4-R6-R8.
- Router chuyển mạch nhãn tại lớp biên mạng (LER- Label Edge Router) gắn nhãn cho gói IP dựa trên một số tiêu chuẩn phân loại bước đầu và chuyển nó thành gói MPLS trước khi đi vào miền MPLS.
- Trong một vùng MPLS, router chuyển mạch nhãn thực hiện chức năng kiểm tra gói, đẩy thêm nhãn, rút bớt nhãn, thay đổi nhãn và chuyển gói theo chỉ dẫn của nhãn, định hướng gói đi theo một đường chuyển mạch nhãn LSP đã được định trước.
- LSP được lựa chọn theo loại lưu lượng.
- VD nếu muốn chuyển phần lưu lượng SQL đặc biệt vào ứng dụng cơ sở dữ liệu chính, có thể chọn LSP với một số tuỳ chọn như : bảo mật cao (high-secure), chi phí cao (high-cost), trễ thấp (low-latency), jitter thấp (low-jitter), tỷ lệ mất gói thấp (low-loss), cung cấp tài nguyên dư thừa (sufficientely overprovisioned).
- Ngược lại với lưu lượng thông thường lựa chọn LSP best-effort là thích hợp.
- Xem hình vẽ dưới đây: MPLS 8 Hình 2.5: Phân loại LSP Miền MPLS nối 2 mạng A và B sử dụng 3 LSP.
- Việc tập hợp được thực hiện tại router chuyển mạch nhãn ở biên (LER).
- LER sử dụng một số kiểu phân loại lưu lượng.
- VD như địa chỉ hay cổng (port) đích của gói như trong bảng sau: Bảng 3: Bảng chỉ dẫn gắn nhãn tại router biên Đchỉ đích Port đích FEC Chặng tiếp Nhãn Chỉ dẫn B x.x.x.x 65 Thêm nhãn A y.y.y.y 18 Thêm nhãn IP z.z.z.z - Giữ nguyên địa chỉ IP Sau khi rời khỏi router biên LER đi vào miền MPLS, gói được chuyển đến đích nhờ các router chuyển mạch nhãn LSR.
- Router biên LER khởi đầu nhiệm vụ phân loại nhiều trường (multi-field –MF classification), ánh xạ lớp 2 thành MPLS và MPLS thành lớp 3 và phân loại nhiều trường sử dụng phân loại tinh (fine granularity).
- Lúc này, nhãn được chuyển đi sử dụng tập chỉ dẫn tương ứng với nhãn 56.
- Phương thức tải cơ sở thông tin nhãn LIB Bảng cơ sở thông tin nhãn LIB có thể được tải về theo hai cách : điều khiển độc lập hoặc điều khiển phân bậc.
- Điều khiển độc lập: mỗi router lắng nghe thông tin được quảng bá bởi các router khác, dựa vào thông tin này để tạo bảng định tuyến của riêng nó.
- Nhược điểm của chế độ này là không có điểm điều khiển tập trung, khó áp dụng kỹ thuật lưu lượng.
- Điều khiển phân bậc: ở chế độ này một router thường là router biên lối ra (egress LER) cấu hình động hoặc 1 router biên lối vào cấu hình tĩnh chịu trách nhiệm phân bố thông tin nhãn.
- Điều khiển phân bậc là điều khiển tập trung và dễ thực hiện hơn.
- Nhược điểm của loại điều khiển này là hệ thống hội tụ chậm khi cập nhật.
- Khi sử dụng điều khiển độc lập: nhãn gắn với FEC một cách độc lập nhờ các router downstream theo kiểu tự nguyện Down-stream Unsolicited (DOU).
- Khi điều khiển phân bậc được sử dụng, nhãn gắn với FEC nhờ các router downstream khi chúng yêu cầu gắn với Router quản lý nhãn (Label Manager Router), hình thức này được gọi là Down-stream on Demand (DOD).
- QoS và MPLS Rõ ràng, lưu lượng được tập hợp thành nhóm gọi là FEC, những nhóm này được gán cho các LSP cụ thể.
- Kỹ thuật lưu lượng có thể được thực hiện để ấn định FEC có độ ưu tiên cao cho các LSP chất lượng cao và FEC có độ ưu tiên thấp cho các LSP chất lượng thấp hơn.
- Ngoài ra các cơ chế chiếm trước LSP có thể sử dụng cho các LSP ưu tiên cao với chi phí của LSP ưu tiên thấp hơn nhằm tránh xảy ra tắc nghẽn mạng.
- Cơ sở dữ liệu trong router chuyển mạch nhãn LSR Hiểu rõ những gì xảy ra bên trong router chuyển mạch nhãn thực sự cần thiết, làm cách nào thông tin về nhãn và chỉ dẫn dùng cho chuyển gói được nhóm lại trên cơ sở dữ liệu của LSR? MPLS gồm 2 mặt phẳng: mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển.
- Hai mặt phẳng này tách rời và độc lập với nhau: MPLS 11 • Mặt phẳng dữ liệu chịu trách nhiệm chuyển dữ liệu • Mặt phẳng điều khiển liên quan đến cách thức chuyển dữ liệu Thành phần chính trong cơ sở dữ liệu của router chuyển mạch nhãn là bảng NHLFE (Next Hop Label Forwarding Entry)-chỉ mục chuyển nhãn đến chặng kế tiếp.
- Chú ý là nhãn có thể được xếp chồng và router chuyển mạch nhãn chỉ làm việc với nhãn nằm phía trên cùng trong chồng nhãn.
- Hình 2.6: Các mặt phẳng trong MPLS Cách lựa chọn NHLFE: Khi gói đến router chuyển mạch nhãn LSR phải thực hiện một số bước để lựa chọn NHLFE cho gói.
- ánh xạ FEC sang NHLFE (FTN): phương pháp này ánh xạ mỗi FEC tương ứng với tập các NHLFE, được sử dụng khi gói được chuyển đi thuộc

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt