Công nghệ MPLS

Báo cáo đồ án chuyên ngành

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp viễn thông đã và đang tìm một

phương thức chuyển mạch có thể phối hợp ưu điểm của IP (như cơ cấu định tuyến) và

của ATM ( như thông lượng chuyển mạch).Công nghệ MPLS( MultiPotocol Label

Switching) là kết quả phát triển của nhiều công nghệ chuyển mạch IP ( IP Switching) sử

dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần

phải thay đổi các giao thức định tuyến của IP.MPLS tách chức năng của IP router ra làm

hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Phần chức năng

chuyển gói tin, với nhiệm vụ gửi gói tin giữa các IP router, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn

tương tự như của ATM. Trong MPLS, nhãn là một số có độ dài cố định và không phụ

thuộc vào lớp mạng. Kỹ thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của một gói tin

trong một bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn mới của nó. Việc này đơn

giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin theo kiểu thông thường, và do vậy cải thiện khả

năng của thiết bị. Các router sử dụng kỹ thuật này được gọi là LSR (Label switching

router). Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp

mạng với nhiệm vụ phân phối thông tin giữa các LSR, và chủ tục gán nhãn để chuyển

thông tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch. MPLS có thể hoạt

động được với các giao thức định tuyến Internet khác như OSPF (Open Shortest Path

First) và BGP (Border Gateway Protocol). Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và

cho phép thiết lập tuyến cố định, việc đảm bảo chất lượng dịch vụ của các tuyến là hoàn

toàn khả thi. Đây là một tính năng vượt trội của MPLS so với các giao thức định tuyến cổ

điển.

Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức - MPLS được các hãng cung cấp dịch vụ

quan tâm đặc biệt bởi khả năng vượt trội trong việc cung cấp dịch vụ chất lượng cao qua

mạng IP, bởi tính đơn giản, hiệu quả và quan trọng nhất là khả năng triển khai trên VPN. Với

ưu điểm chuyển tiếp lưu lượng nhanh, khả năng linh hoạt, đơn giản, điều khiển phân luồng

1

Báo cáo đồ án chuyên ngành

và phục vụ linh hoạt các dịch vụ định tuyến, tận dụng được đường truyền giúp giảm chi phí.

Công nghệ MPLS đang dần thay thế các công nghệ truyền thống khác như IP và ATM .

Đề tài này nhằm mục tiêu tìm hiểu, nghiên cứu đón đầu công nghệ chuyển mạch

mới áp dụng trong mạng thế hệ sau. Đây là nhu cầu cấp thiết của Việt nam trong giai

đoạn hiên nay khi chúng ta đang chuẩn bị xây dựng mạng trục, mạng truy nhập cho các

dịch vụ mới trên cơ sở công nghệ gói.

2. Mục tiêu và nhiệm vụ

- Tìm hiểu một số công nghệ nền tảng MPLS: IP,ATM

- Tìm hiểu một số vấn đề kĩ thuật của công nghệ MPLS: các thành phần trong

MPLS, giao thức phân phối nhãn cấu trúc MPLS, phương thức hoạt động của MPLS

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Xây dựng mô hình thực nghiệm về mạng MPLS: Giới thiệu về một số phần mềm mô

phòng mạng, mô phỏng MPLS-VPN trên OPNET – GNG3.

4. Phương pháp nghiên cứu

Bài báo cáo sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau :

- Tổng hợp các kết quả nghiên cứu từ các tư liệu liên quan.

- Phân tích đánh giá phương pháp và đưa ra các giải pháp lựa chọn.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Về mặt lý thuyết, đề tài giới thiệu tổng quan về công nghệ MPLS.

Về mặt thực tiển, đề tài này sẽ góp phần giải quyết một số vấn đề về mặt công nghệ

khi quyết định triển khai MPLS trong mạng thế hệ mới của Việt Nam.

6. Bố cục của đồ án

Đề tài được chia làm 3 chương:

Chương I: Nghiên cứu cơ sở công nghệ MPLS

Chương II: Các vấn đề kĩ thuật của công nghệ MPLS

Chương III: Giới thiệu về một số phần mềm mô phỏng mạng, mô phỏng

2

Báo cáo đồ án chuyên ngành

MPLS-VPN trên OPNET – GNS3

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 12 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Lưu Thế Hùng

3

Báo cáo đồ án chuyên ngành

CHƯƠNG I

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MPLS

1.1.SƠ LƯỢC VỀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NỀN TẢNG IP VÀ ATM

1.1.1.Công nghệ IP

IP là thành phần chính trong cấu trúc mạng Internet.Trong kiến trúc này,IP đóng

vai trò lớp 3 và nó 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 mạng đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển thông tin

tới đích.Ưu điểm nổi bật của công nghệ IP là khả năng định tuyến và truyền gói tin một

cách hết sức mềm dẻo,linh hoạt,tuy nhiên nó không đảm bảo chất lượng dịch vụ và tốc độ

truyền tin theo yêu cầu.

Tóm lại, IP là một giao thức chuyển mạch gói cóđộ tin cậy và khả năng mở rộng

cao. Nhưng việcđiều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến theo

từng chặng.Ngoài ra, IP không hỗ trợ chất lượng dịch vụ

1.1.2.Công nghệ ATM

ATM là 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 nhỏ gọi là tế bào (cell).Các tế bào

này sau đó được truyền qua các kết nối ảo VC.Vì ATM có thể hỗ trợ thoại,số liệu và

video với chất lượng dịch vụ trên nhiều công nghệ băng thông rộng khác nhau nên nó

được coi là công nghệ chuyển mạch hàng đầu .Công nghệ ATM có thế mạnh ưu việt về

tốc độ truyền tin cao,đảm bảo thời gian thực và chất lượng dịch vụ theo yêu cầu định

trước.Nhưng ATM cũng có nhược điểm là tốn băng thông (do gói tin chia thành các gói

nhỏ 53 byte),lãng phí đường truyền,kích thước gói tin nhỏ bị hạn chế tác dụng khi tốc độ

truyền vật lý tăng.

Ta thấy bên cạnh những ưu điểm của công nghệ IP và công nghệ ATM còn có

những nhược điểm của nó.Chính vì vậy công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức

(MPLS) được đề xuất để tải các gói tin trên các kênh ảo và khắc phục được các vấn đề

mà mạng ngày nay đang phải đối mặt đó là tốc độ,khả năng mở rộng,cấp độ mạng,quản

lý chất lượng,quản lý băng thông dựa trên đường trục và có thể hoạt động với các mạng

Frame relay và chế độ truyền tải không đồng bộ (ATM).Công nghệ MPLS kết hợp

những ưu điểm của IP(độ mềm dẻo,khả năng mở rộng) và của ATM (tốc độ

cao,QoS,điều khiển luồng).

4

Báo cáo đồ án chuyên ngành

1.2 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MPLS

Công nghệ Chuyển mạch nhãn đa giao thức - MPLS là kết quả phát triển của nhiều

công nghệ chuyển mạch IP (IP switching) sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM

để tăng tốc độ truyền gói tin mà không cần thay đổi các giao thức định tuyến của IP.

Ý tưởng khi đưa ra MPLS là: “Định tuyến ở biên, chuyển mạch ở lõi”

Hình I.1.Khái niệm về MPLS

1.2.1 Lợi ích của MPLS

MPLS là phương pháp cải tiến cho việc chuyển tiếp các gói tin IP trên mạng bằng

cách thêm vào nhãn (label). MPLS kết hợp các ưu điểm của kỹ thuật chuyển mạch

(switching) của lớp 2 và kỹ thuật định tuyến (routing) lớp 3. Do sử dụng nhãn để quyết

định chặng tiếp theo trong mạng nên router ít làm việc hơn và hoạt động gần giống như

switch. MPLS hỗ trợ mọi giao thức lớp 2, triển khai hiệu quả các dịch vụ IP trên một

mạng chuyển mạch IP. MPLS hỗ trợ việc tạo ra các tuyến khác nhau giữa nguồn và đích

trên một đường trục Internet. Bằng việc tích hợp MPLS vào kiến trúc mạng, các ISP có

thể giảm chi phí, tăng lợi nhuận, cung cấp nhiều hiệu quả khác nhau và đạt được hiệu

quả cạnh tranh cao.Khả năng mở rộng đơn giản. Tăng chất lượng mạng, có thể triển khai

các chức năng định tuyến mà các công nghệ trước không thể thực hiện được như định

5