Nội dung

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ =======================  ========================= ĐINH CÔNG HIẾU MẠNG MPLS VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH THUẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐINH CÔNG HIẾU MẠNG MPLS VÀ ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH THUẾ Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền số liệu và mạng máy tính Mã số: 604815 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Văn Tam Hà Nội - 2011 1 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục ..................................................................................................... 1 Danh mục các thuật ngữ và các từ viết tắt .............................................. 4 Danh mục hình vẽ .................................................................................... 7 LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................... 9 CHƢƠNG 1 CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS .......................................... 10 1.1 Giới thiệu về chuyển mạch đa giao thức (MPLS) .............................. 10 1.1.1 MPLS là gì ? ............................................................................... 10 1.1.2 Lợi ích của MPLS ....................................................................... 11 1.2 Kiến trúc của MPLS: ........................................................................ 12 1.2.1 Mặt phẳng chuyển tiếp: ............................................................... 12 1.2.2 Mặt phẳng điều khiển .................................................................. 15 1.3 Các thành phần chính của MPLS ...................................................... 16 1.3.1 Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn................................................ 16 1.3.2 Tuyến chuyển mạch nhãn ............................................................ 18 1.3.3 Giao thức phân phối nhãn ........................................................... 23 CHƢƠNG 2 CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ ............................................................... 25 2.1 Dịch vụ tích hợp IntServ ................................................................... 25 2.1.1 Phân lớp dịch vụ IntServ ............................................................. 26 2.1.2 RSVP .......................................................................................... 26 2.2 Dịch vụ phân biệt DiffServ ............................................................... 28 2.2.1 Xử lý trên từng chặn ................................................................... 28 2.2.2 Kiến trúc của dịch vụ DiffServ .................................................... 30 2.2.3 Cơ chế của dịch vụ DiffServ ....................................................... 31 2.2.4 Thực thi PHB .............................................................................. 32 2.3 Modular QoS CLI ............................................................................. 33 2.4 Triển khai dịch vụ DiffServ trên mạng MPLS................................... 34 2.4.1 MPLS hỗ trợ DiffServ ................................................................. 34 2.4.2 Mô hình đƣờng hầm DiffServ qua mạng MPLS .......................... 35 CHƢƠNG 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH DIFFSERV TRONG VIỆC ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ MẠNG MPLS .................................................. 41 3.1 Hạ tầng truyền thông ngành Tài chính .............................................. 41 2 3.1.1 Giới thiệu .................................................................................... 41 3.1.2 Thiết Kế Truy Cập Cho Tổng Cục Thuế ..................................... 43 3.2 Đề suất cải tiến về chất lƣợng dịch vụ trên đƣờng truyền ngành Tài chính ......................................................................................................... 45 3.2.1 Xác định mức độ ƣu tiên gói tin IP Precedence, MPLS exp ........ 46 3.2.2 Các lớp dịch vụ tƣơng ứng với IP Precedence: ............................ 46 3.2.3 Giới hạn băng thông .................................................................... 47 3.2.4 Loại bỏ có chọn lọc các gói tin .................................................... 48 3.2.5 Các cơ chế xếp hàng gói tin (Queueing): ..................................... 48 3.3 Kết quả đo đạc thông lƣợng trên đƣờng truyền MPLS ngành Thuế ... 49 3.3.1 Thông lƣợng truy cập vào TTDL ................................................ 52 3.3.2 Thông lƣợng vào ra Cục thuế Phú Thọ ........................................ 53 3.3.3 Thông lƣợng xuất phát từ chi cục thuế Việt Trì ........................... 54 3.3.4 Nhận xét về thông lƣợng trên đƣờng truyền MPLS ngành Thuế: . 55 3.4 Thực nghiệm kiểm chứng hiệu quả của việc áp dụng mô hình DiffServ trên công cụ mô phỏng NS2 .................................................................................. 55 3.4.1 Khái quát chung về NS-2 ............................................................ 55 3.4.2 Mô hình và kết quả mô phỏng ..................................................... 58 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 64 PHỤ LỤC ......................................................................................................... 66 3 LỜI CAM ĐOAN Kính gửi: Ban giám hiệu - Trƣờng Đại học Công nghệ - Phòng Đào tạo - Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ thông tin Tên tôi là: Đinh Công Hiếu Sinh ngày: 21-11-1978 Học viên cao học lớp K15-T2 Tôi xin cam đam toàn bộ kiến thức và nội dung trong bài luận văn của mình là các kiến thức tự nghiên cứu từ các tài liệu tham khảo trong và ngoài nƣớc nhƣ đã nêu trong phần “Tài liệu tham khảo”. Toàn bộ luận văn là do bản thân tôi nghiên cứu và xây dựng nên không có sự sao chép hay vay mƣợn dƣới bất kỳ hình thức nào để hoàn thành luận văn. Tôi xin cam đoan những lời khai trên là đúng và chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung của luận văn này trƣớc Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ. 4 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT ATM Asynchnorous Tranfer Mode Truyền dẫn không đồng bộ AToM Any Transport over MPLS Truyền tải qua MPLS BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên Bộ tài chính BTC CAR Committed Access Rate CBWFQ Class-Base Weighted Fair Queuing Cam kết tốc độ truy cập Hàng đợi cân bằng dựa trên lớp CE Custome Edge Biên phía khách hàng CEF Cisco Express Forwarding Chuyển tiếp nhanh của Cisco CoS Class of Service Lớp dịch vụ CQ Custom Queue Hàng đợi tuỳ chọn CR Constraint-based routing Định tuyến ràng buộc CCT Chi cục Thuế CT Cục thuế DiffServ Differentiated Services Dịch vụ khác biệt DSCP DiffServ Code Point Điểm mã dịch vụ phân biệt E-LSR Egress LSR LSR biên ra FEC Forwarding Equivalency Class Lớp chuyển tiếp tƣơng đƣơng FTP File Tranfer Protocol Giao thức truyền file FRTS Frame Relay Traffic Shaping Định dạng lƣu lƣợng Frame Relay GRE Generic Routing Encapsulation Giao thức GRE GTS Generic Traffic Shaping Định dạng lƣu lƣợng chung High-Level Data Link Control Điều khiển tuyến kết nối số liệu HDLC mức cao Hạ tầng truyền thông HTTT IETF Internet Engineering Task Force Ủy ban tƣ vấn kỹ thuật Internet 5 Interior Gateway Protocol Giao thức định tuyến trong phạm I-LSR Ingress LSR vi miền LSR biên vào IntServ Intergrated Services Dịch vụ tích hợp IP Internet Protocol Giao thức Internet Intermediate System to Intermediate Giao thức định tuyến IS-IS IGP IS-IS System LAN Local Area Network Mạng cục bộ LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn LER Label Edge Router Bộ định tuyến nhãn biên ra LFIB Label Forwarding Information Base Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LIB Label Information Base Bảng cơ sở dữ liệu nhãn LSP Label Switch Path Tuyến chuyển mạch nhãn LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên OSPF Open Shortest Path First Giao thức OSPF OUI Organizationally Unique Identifier Nhận dạng duy nhất tổ chức PE Provider Edge Biên nhà cung cấp PHB Per-Hop Behavior Xử lý trên từng chặng PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm - điểm PQ Priority Queue Hàng đợi ƣu tiên PVC Permanent Virtual Circuit Mạch ảo thƣờng trực QoS Quanlity of Service Chất lƣợng dịch vụ RFC Request for comment Các tài liệu chuẩn do IETF đƣa ra RSpec Request Specification Mô tả yêu cầu 6 RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành sẵn tài nguyên SLA Service Level Agreements Thoả thuận cấp độ dịch vụ SP Service Provider Nhà cung cấp TCP Tranmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn Tổng cục Thuế TCT TDP Tag Distribution Protocol Giao thức phân phối tag TE Traffic Engineering Kỹ thuật điều khiển lƣu lƣợng TSpec Traffic Specification Mô tả lƣu lƣợng TTDL Trung tâm dữ liệu TTH Trung tâm huyện TTM Trung tâm miền TTL Time To Live Thời gian sống Trung tâm tỉnh TTT UDP User Datagram Protocol Giao thức UDP UNI User-to-Network Interface Giao diện ngƣời dùng tới mạng VC Virtual Channel Kênh ảo VoATM Voice over ATM Thoại qua ATM VoIP Voice over IP Thoại qua IP VP Virtual Path Tuyến ảo VPN Virtual Pravite Network Mạng riêng ảo Weighted Random Early Detection Hàng đợi phát hiện sớm ngẫu nhiên WRED theo trọng số 7 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1- 1 Kiến trúc hệ thống mạng MPLS ................................................................ 11 Hình 1- 2 Kiến trúc của nút mạng MPLS .................................................................. 12 Hình 1- 3 Định dạng của nhãn MPLS ....................................................................... 13 Hình 1- 4 Cấu trúc cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn (LFIB) ..................................... 14 Hình 1- 5 Hoạt động của LSR trên gói tin với một mức ngăn xếp ............................. 17 Hình 1- 6 Hoạt động của LSR trên gói tin với nhiều mức ngăn sếp ........................... 18 Hình 1- 7 Các mức chuyển tiếp của LSP ................................................................... 19 Hình 1- 8 Thiết lập LSP điều khiển độc lập............................................................... 20 Hình 1- 9 Thiết lập LSP điều khiển thứ tự................................................................. 23 Hình 2-1 Luồng thông điệp PATH và RESV ............................................................ 27 Hình 2-2 Luồng thông điệp PATH và RESV theo hai chiều ...................................... 27 Hình 2-3 Giá trị của trƣờng DSCP trên PHB ............................................................. 28 Hình 2-4 Kiến trúc của dịch vụ DiffServ................................................................... 31 Hình 2-5 Cơ chế của thành phần QoS CLI ................................................................ 33 Hình 2-6 MPLS E-LSP ............................................................................................. 34 Hình 2-7 MPLS L-LSP ............................................................................................. 35 Hình 2-8 Mô hình đƣờng ống.................................................................................... 36 Hình 2-9 Mô hình đƣờng ống ngắn với PHP ............................................................. 37 Hình 2-10 Mô hình đƣờng ống ngắn không có PHP .................................................. 38 Hình 2-11 Mô hình đƣờng hầm thống nhất với PHP ................................................. 39 Hình 2-12 Mô hình đƣờng hầm thống nhất không có PHP ........................................ 40 Hình 3-1 Mô hình hạ tầng truyền thông ngành Tài chính .......................................... 41 Hình 3-2 Mô hình kết nối cho Cục thuế mỗi tỉnh ...................................................... 44 Hình 3-3 Mô hình kết nối tổng quát GRE Tunnel...................................................... 44 Hình 3-4 Mô hình kết hợp DiffServ vào trong mạng MPLS ...................................... 46 Hình 3-5 Các lớp dịch vụ khác nhau cùng chia sẻ băng thông ................................... 48 Hình 3-6 Vị trí lắp đặt Packetshaper tại Data Center ................................................. 50 Hình 3-7 Vị trí lắp đặt Packetshaper tại Cục thuế Phú Thọ........................................ 51 Hình 3-8 Vị trí lắp đặt Packetshaper tại Chi cục Thuế Việt Trì ................................. 51 Hình 3-9 Thông lƣợng truy cập vào TTDL ............................................................... 52 Hình 3-10 Mƣời ứng dụng đứng đầu truy cập vào TTDL .......................................... 52 Hình 3-11 Thông lƣợng ra vào Cục thuế Phú Thọ ..................................................... 53 Hình 3-12 Mƣời ứng dụng đứng đầu truy cập ra CT Phú Thọ ................................... 53 Hình 3-13 Thông lƣợng ra vào Chi cục Thuế Việt Trì ............................................... 54 Hình 3-14 Mƣời ứng dụng truy cập ra CCT Việt Trì ................................................. 54 Hình 3-15 Cấu trúc thƣ mục của NS-allinone ............................................................ 56 8 Hình 3-16 Cấu trúc node Unicast và node Multicast ................................................. 56 Hình 3-17 Mô hình của MNS trên NS2 ..................................................................... 57 Hình 3-18 Cấu trúc node MPLS ................................................................................ 58 Hình 3-19 Topo mạng sử dụng trong quá trình mô phỏng ......................................... 59 Hình 3-20 Mạng MPLS không DiffServ với luồng UDP có lƣu lƣợng thấp .............. 59 Hình 3-21 Mạng MPLS không DiffServ với luồng UDP có lƣu lƣợng cao ................ 60 Hình 3-22 Mạng MPLS có DiffServ với luồng UDP có lƣu lƣợng thấp .................... 61 Hình 3-23 Mạng MPLS có DiffServ với luồng UDP có lƣu lƣợng cao ...................... 62