Nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS

5
CHƯƠNG 3 : CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
CHƯƠNG 4 : MÔ HÌNH DIFFSERV TRONG MẠNG MPLS
CHƯƠNG 5 : CÁC KỊCH BẢN MÔ PHỎNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MPLS
1.1. Giới thiệu chương
Khi mạng internet ngày càng mở rộng cùng với sự phát triển
của các dịch vụ giá trị gia tăng cũng như các yêu cầu về chất lượng
dịch vụ và tính bảo mật. MPLS là một giải pháp tối ưu. Nó kết hợp
các ưu ñiểm của IP và ATM mà chi phí triển khai cũng không quá
ñắt. Chương này tập trung trình bày khái quát tổng quan về công
nghệ MPLS, những khái niệm, giao thức và hoạt ñộng cơ bản của
MPLS.
1.2. Tổng quan MPLS
1.3. Kiến trúc mạng MPLS
1.4. Giao thức phân phối nhãn LDP
LDP là một giao thức mới ñược thiết kế dành riêng cho
MPLS, dùng ñể phân phối nhãn. Nó gồm một tập các thủ tục và
thông ñiệp ñược LSR sử dụng ñể thiết lập các LSP trong mạng bằng
cách ánh xạ thông tin tìm ñường trong lớp mạng vào các con ñường
ñược chuyển mạch ở lớp liên kết dữ liệu.
1.5. Kết luận chương
Trong chương này luận văn ñã giới thiệu những thành phần
chính trong kỹ thuật chuyển mạch nhãn ña giao thức. Chức năng cơ
bản nhất của MPLS là phục vụ cho việc chuyển gói dữ liệu bằng
thu
ật toán chuyển mạch nhãn trên ñường dẫn ñược xác ñịnh bằng kỹ
thuật ñịnh tuyến dựa vào ñịa chỉ ñích. Giao thức phân phối nhãn
LDP sẽ xây dựng ñường chuyển mạch nhãn, ñược gọi là ñường

6
chuyển mạch nhãn LSP trên ñường ñịnh tuyến này. Giao thức LDP
hoạt ñộng trên kết nối TCP và cung cấp nhiều hình thức phân bố
nhãn khác nhau.

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG
MẠNG MPLS
2.1. Giới thiệu chương
Chương này giới thiệu về kỹ thuật lưu lượng trong MPLS, so
sánh sự khác nhau giữa kỹ thuật lưu lượng sử dụng trong mạng IP
truyền thống và kỹ thuật lưu lượng trong MPLS. Những thành phần
ñặc ñiểm của kỹ thuật lưu lượng trong MPLS (MPLS-TE). Những
thành phần chính của phân phối và nguyên lý hoạt ñộng phân phối.
2.2. Tổng quan về quản lý lưu lượng MPLS [5]
Quản lý lưu lượng là quá trình ñiều khiển chống các tắt nghẽn
trong mạng, xử lý, tính toán, kiểm soát lưu lượng, tối ưu hóa các tài
nguyên mạng theo yêu cầu cho các mục ñích khác nhau.
2.3. Sự cần thiết của kỹ thuật lưu lượng trong Internet
2.4. Kỹ thuật lưu lượng trước khi có MPLS
2.5. Kỹ thuật lưu lượng với MPLS
2.6. So sánh IP-TE với MPLS-TE
2.7. Các thành phần kỹ thuật lưu lượng MPLS
Kỹ thuật lưu lượng MPLS sử dụng giao thức RSVP ñể tự
ñộng thiết lập và duy trì một ñường hầm LSP qua ñường trục MPLS
bằng cách dùng giao thức báo hiệu. Các ñường hầm ñược tính toán
tại ñiểm ñầu của ñường hầm (bộ ñịnh tuyến nguồn) dựa trên các tài
nguyên s
ẵn có. IGP ñịnh tuyến lưu lượng một cách tự ñộng. Một gói
qua ñường trục kỹ thuật lưu lượng MPLS trên một ñường hầm ñơn,
ñường kết nối từ ngõ vào ñến ngõ ra.

7
2.8. Các dạng thông tin chính ñược phân phối
2.9. Phương pháp phân phối thông tin
2.10. Kết luận chương
Trong chương 2 này, luận văn ñã hoàn thành việc giới thiệu
những ñặc trưng và ưu nhược ñiểm của kỹ thuật lưu lượng trong
chuyển mạch nhãn ña giao thức.
Các mạng sử dụng kỹ thuật lưu lượng phải ñáp ứng sự thay
ñổi trong mạng và duy trì sự ổn ñịnh. Bất kỳ liên kết hay nút nào
hỏng sẽ không phá hỏng các dịch vụ mạng có ưu tiên cao, ñặc biệt
các lớp dịch vụ cao. Định tuyến lại nhanh là một cơ chế chỉ làm hỏng
các dịch vụ nhỏ nhất và ñịnh tuyến lại ñược tối ưu bằng một sự thay
ñổi mô hình mạng. Việc ñịnh tuyến lại ñược hỗ trợ bởi hai giao thức
CR-LDP và RSVP.
Tái ñịnh tuyến nhanh MPLS cung cấp một cơ chế tự ñộng ñịnh
tuyến lại lưu lượng trên một LSP nếu một nút hay liên kết trên các
LSP hỏng. Tái ñịnh tuyến nhanh ñược hoàn thành bởi việc tính toán
trước và thiết lập con ñường LSP bảo vệ trước giữa bộ ñịnh tuyến
nguồn và bộ ñịnh tuyến ñích. Mỗi liên kết hoặc nút trong mạng
MPLS có thể ñược bảo vệ nhờ LSP bảo vệ. LSP này cung cấp một
con ñường thứ hai cho dữ liệu ñang ñược gửi qua con ñường LSP
chính sẽ truyền qua nếu nút hoặc liên kết trên LSP chính bị hỏng.
Theo lý thuyết, một bộ ñịnh tuyến có thể ñược tái ñịnh tuyến các gói
ngay khi nhận ñược sự kiện. Sẽ không có sự mất gói hoặc các dịch
vụ ngừng hoạt ñộng trong suốt quá trình chuyển sang con ñường thứ
hai ñó.
Vi
ệc cung cấp chất lượng dịch vụ và khả năng kỹ thuật lưu
lượng trên Internet ngày càng quan trọng, ñặc biệt là hỗ trợ các dịch
vụ ñòi hỏi thời gian thực.

8
CHƯƠNG 3: CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
3.1. Giới thiệu chương
Chương này tập trung trình bày các khái niệm cơ bản của chất
lượng dịch vụ trong mạng IP và các mô hình chất lượng dịch vụ.
3.2. Tổng quan về chất lượng dịch vụ [1]
3.3. Kiểu dịch vụ ToS và lớp dịch vụ CoS
3.4. Các tham số ñánh giá chất lượng mạng
Chất lượng dịch vụ của một mạng thông tin nói chung và
mạng Internet nói riêng ñược phản ánh bởi mức ñộ hài lòng của các
thuê bao của nó. Mặc dù còn phụ thuộc vào kiểu dịch vụ và mức ñộ
chấp nhận của người dùng, mức chất lượng dịch vụ thường ñược ño
lường bởi ñộ trễ gói, ñộ biến ñộng trễ (jitter), tỉ lệ mất gói và băng
thông cần thiết cung cấp cho các ứng dụng.
3.5. Các yêu cầu chức năng chung của IP QoS [5]
3.6. Các mô hình chất lượng dịch vụ
3.6.1. Mô hình Best-effort
3.6.2. Mô hình IntServ
3.6.3. Mô hình DiffServ
3.7. Sự khác nhau giữa IntServ và DiffServ
3.8. Yêu cầu QoS của một số ứng dụng
3.9. Kết luận chương
Chương này luận văn ñã giới thiệu một số khái niệm cơ bản về
chất lượng dịch vụ và cũng giới thiệu ba mô hình chất lượng dịch vụ
cho mạng IP là Best-effort, IntServ và DiffServ. IntServ theo mô
hình chất lượng dịch vụ ñược báo hiệu, trong ñó host ñầu cuối sẽ báo
hi
ệu nhu cầu QoS của nó về ñăng ký băng thông và tài nguyên thiết
bị. Diffserv theo mô hình QoS dự phòng, trong ñó các thành phần
mạng ñược thiết lập ñể phục vụ cho nhiều dịch vụ với các yêu cầu

9
ñược biến ñổi. Đồng thời, cũng ñã nêu ñược mô hình chất lượng nào
ñang ñược sử dụng trong mạng MPLS ñể nâng cao chất lượng của
mạng này. Luận văn cũng ñã tiến hành mô phỏng hai mô hình
chất lượng dịch vụ IntServ và Diffserv và kết quả mô phỏng ñã cho
thấy ưu ñiểm và nhược ñiểm của từng kỹ thuật QoS.

CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH DIFFSERV TRONG MẠNG MPLS
4.1.Giới thiệu chương
Chương này sẽ tập trung nghiên cứu các vấn ñề ñặc trưng của
mô hình DiffServ như là DSCP, PHB và việc triển khai kỹ thuật QoS
trong mô hình DiffServ như thế nào và xem xét sự kết hợp của mô
hình này kết hợp với kỹ thuật MPLS.
4.2. Kiến trúc của mô hình Diffserv [9]






Hình 4.1: Kiến trúc mạng DiffServ
Kiến trúc mạng DiffServ như thấy ở hình 4.1.
Các nút mạng thực hiện chức năng DiffServ ñược gọi là các
nút DS. Một nhóm các nút DS kết nối với nhau tạo thành một miền
DS. Các nút trong miền này sử dụng chung chính sách dịch vụ và tập
PHB giống nhau như miêu tả ở hình 4.1.
Các nút DS
ñược phân thành các nút biên và các nút bên trong
miền DS. Đầu tiên là kết nối các miền DS và các miền không phải là
miền DS. Sau ñó là kết nối các nút biên DS và các nút bên trong

10
miền DS. Các nút biên ñiều khiển lưu lượng và thiết lập mã ñiểm
dịch vụ phân biệt DSCP tùy thuộc vào hợp ñồng lưu lượng ñược
ñịnh nghĩa giữa các miền. Nút bên trong miền DS thực hiện phân lớp
lưu lượng tùy thuộc vào giá trị DSCP và thực hiện ñiều khiển lưu
lượng.
4.3. Điểm mã phân biệt dịch DSCP [9]
4.4. Hành vi mỗi chặng PHB [9]
PHB là một cách ứng xử của nút DS ñối với lưu lượng. Các
nhà quản trị mạng có thể cấu hình ánh xạ giữa các DSCP và các
PHB. IETF ñịnh nghĩa 3 loại PHB chuẩn: AF, EF, BE PHB.
4.5. Các kỹ thuật ñảm bảo chất lượng dịch vụ IP [10]
4.5.1. Kỹ thuật giám sát lưu lượng
4.5.2. Các kỹ thuật tránh nghẽn
4.5.3. Các kỹ thuật hàng ñợi
4.6. MPLS hỗ trợ Diffserv
So với mạng IP hỗ trợ DiffServ thì về cơ bản mạng MPLS hỗ
trợ DiffServ vẫn không khác nhiều. Các thành phần chức năng như
bảng thỏa thuận ñiều hòa lưu lượng, PHB vẫn không thay ñổi. Các
bộ ñịnh tuyến tại biên vẫn thực hiện các chức năng phân lớp, ñánh
dấu, chính sách và ñịnh dạng. Đồng thời các chức năng quản lý bộ
ñệm cũng như lập lịch gói tin ñi trong mạng theo thực thi PHB vẫn
giữ nguyên. Điểm khác ở ñây chính là cấu trúc của nút MPLS và
việc chuyển tiếp gói tin, do ñó nó kéo theo một số thực thi DiffServ
khác so với mạng IP.
Trong mạng IP, các bộ ñịnh tuyến DiffServ nhận diện PHB và
áp
ñặt vào gói tin bằng cách nhìn vào trường DS trong phần ñầu của
gói tin. Mặt khác trong MPLS, nhãn MPLS ñược chứa trong phần
tiêu ñề của MPLS (hoặc ñóng gói bên trong phần ñầu lớp 2) nên các

11
LSR sẽ không kiểm tra phần ñầu của gói IP trong khi chuyển tiếp
gói. Tiêu chuẩn RFC3270 cung cấp một giải pháp cho việc hỗ trợ
DiffServ trong mạng MPLS.
4.7. Các dạng ñường dẫn LSP trong MPLS hỗ trợ DiffServ
4.8. Kết luận chương
Mô hình phân biệt dịch vụ ñược coi là bước phát triển tiếp
theo của mô hình tích hợp dịch vụ IntServ. Mô hình IntServ ñảm bảo
chất lượng dịch vụ cho từng luồng lưu lượng, nó chỉ thích hợp với
những mạng nhỏ. Đối với mạng có số lượng dịch vụ và số lượng
mạng lớn, vấn ñề này trở nên khó thực hiện ñối với các bộ ñịnh
tuyến lõi do cần phải xử lý một luồng lưu lượng rất lớn trong mạng
sẽ tạo ra một lượng báo hiệu khổng lồ và làm giảm chất lượng mạng.
Mô hình Diffserv không xử lý theo từng luồng lưu lượng riêng
biệt mà ñược tập hợp lại và phân chia vào các lớp dịch vụ. Diffserv
hướng tới việc xử lý trong từng vùng dịch vụ phân biệt DS thay vì xử
lý từ ñầu cuối ñến ñầu cuối như trong mô hình tích hợp dịch vụ
IntServ. Ưu ñiểm của mô hình này là thực hiện ñơn giản, phù hợp
cho cả mạng nhỏ và cả mạng lớn với lưu lượng truyền qua mạng lớn
và cuối cùng là ít tốn tài nguyên mạng.
Mối liên hệ MPLS và QoS là mối quan hệ gần gũi nhưng thật
sự MPLS không thể thay thế hoàn toàn cho QoS. Hơn nữa MPLS chỉ
có thể hỗ trợ cho mô hình chất lượng dịch vụ.
Hỗ trợ cho các mô hình dịch vụ IP trong một mạng MPLS là
ñiều cốt yếu của việc triển khai MPLS. MPLS có khả năng dành sẵn
tài nguyên cho luồng lưu lượng lớn bao gồm nhiều luồng lưu lượng
nh
ỏ. Vì thế MPLS ñã góp phần giải quyết vấn ñề liên quan ñến sự
phát triển rộng rãi mô hình DiffServ.


12
CHƯƠNG 5: CÁC KỊCH BẢN MÔ PHỎNG
5.1. Giới thiệu chương
Chương này tập trung sử dụng phần mềm OPNET ñể mô
phỏng các kịch bản. Các kịch bản này ñược ñưa ra ñể làm rõ các
phần ñã trình bày trong các chương trước. Sự kết hợp các kịch bản
lại với nhau sẽ góp phần ñem lại chất lượng dịch vụ ngày càng tốt
hơn cho mạng MPLS.
5.2. Giới thiệu về phần mềm mô phỏng OPNET
5.3. Mô phỏng kỹ thuật lưu lượng
5.3.1. Kịch bản 1: Khả năng tận dụng liên kết rỗi của mạng MPLS
5.3.1.1. Cấu hình mạng






Hình 5.1: Cấu hình của kịch bản 1
5.3.1.2. Mô tả kịch bản
5.3.1.3. Kết quả mô phỏng







Hình 5.2: L
ưu lượng và ñộ sử dụng từ LER2 ñến CE4, CE5, CE6

13
Để ý hình 5.2, ta thấy luồng UDP (EF) 80 Mbps và luồng
TCP-1 (AF41) 60 Mbps ñã ñược ñảm bảo chất lượng dịch vụ, các
luồng này ñược truyền tải với dung lượng toàn phần của chúng trong
suốt thời gian mô phỏng. Luồng lưu lượng TCP-2 (BE) 50 Mbps chỉ
ñược truyền tải với dung lượng 44 Mbps trong suốt thời gian mô
phỏng do luồng này ñược truyền theo TE Tunnel ñi qua ñường
LER1-CORE3-CORE4-LER2, ñường này có băng thông chỉ là 44
Mbps.








Hình 5.3: Lưu lượng và ñộ sử dụng từ LER1 ñến CORE1, CORE3
Từ hình 5.3, ta thấy liên kết LER1-CORE3-CORE4-LER2
trong suốt thời gian mô phỏng có hiệu suất sử dụng luôn là 100% do
luồng lưu lượng TCP-2 (BE) 50 Mbps ñược truyền trên ñường này
mà băng thông của ñường này chỉ là 44 Mbps. Còn liên kết LER1-
CORE1-CORE2-LER2 trong suốt thời gian mô phỏng có hiệu suất
sử dụng xấp xỉ 94%, ñiều này có thể lí giải ñược là do tổng dung
lượng của luồng UDP (EF) 80Mbps và TCP-1 (AF31) 60 Mbps chỉ
là 140 Mbps, trong khi ñường này có băng thông 148.61 Mbps.
Ti
ếp theo ta khảo sát mức ñộ tiêu thụ của các ñường hầm mà
ta ñã tạo ra ñể kiểm tra xem thực sự là lưu lượng ñã ñược truyền tải
hay chưa, kiểm tra xem các thông số của các luồng lưu lượng có phù

14
hợp với FEC và Traffic Trunk cũng như thông số ñường hầm mà ta
ñã tạo dựng xuyết suốt kịch bản này hay không.








Hình 5.4: Lưu lượng của các ñường hầm
Hình 5.4 cho ta thấy lưu lượng ở ñầu ra của 3 TE Tunnel phù
hợp hoàn toàn với kết quả với phần trên (hình 5.4). Lưu lượng tại
ñầu ra TE Tunnel dành cho luồng UDP (EF) 80 Mbps ñược ñáp ứng
dịch vụ với băng thông ñược ñảm bảo trong lân cận 80 Mbps, lưu
lượng tại ñầu ra TE Tunnel dành cho luồng TCP-1 (AF41) 60 Mbps
cũng ñược ñảm bảo trong lân cận 60 Mbps, riêng có lưu lượng tại
ñầu ra ñường hầm dành cho luồng TCP-2 (BE) chỉ ñược trên dưới 44
Mbps.
Trong mạng IP có triển khai ñịnh tuyến OSPF thì 3 loại lưu
lượng CE1-CE4, CE2-CE5, CE3-CE6 có dung lượng tương ứng như
trên tôpô với tổng dung lượng 184 Mbps, các loại lưu lượng này khi
ñi qua Router LER1 sẽ ñược ñịnh tuyến theo ñường truyền tối ưu
nhất dựa vào băng thông vật lý của liên kết. Đường truyền tối ưu
nhất này sẽ ñi qua LER1-CORE1-CORE2-LER2 với băng thông chỉ
là 148.61 Mbps < 184 Mbps. T
ất cả các lưu lượng ñều ñược truyền
lên ñường LER1-CORE1-CORE2-LER2 gây ra vấn ñề tranh chấp về
băng thông, một số luồng lưu lượng sẽ không ñược ñảm bảo về mặt

Xem chi tiết: Nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng MPLS