Nghiên cứu phương pháp và xây dựng bài đo kiểm tra Router MPLS trong mạng NGN của VNPT
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.52 MB, 138 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRẦN QUÝ
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP VÀ XÂY DỰNG BÀI ĐO, KIỂM
TRA ROUTER MPLS TRONG MẠNG NGN CỦA VNPT
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Hà Nội, 2006
Mục lục
Phần I:
Các thiết bị trong lớp truyền tải ............................................................... 1
I.1. Cấu hình thiết bị Router M160 .................................................................... 2
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
I.1.1.
Phần cứng: ........................................................................................... 2
I.1.2.
Phần mềm và hệ điều hành OS: ............................................................ 5
I.2. Cấu hình thiết bị ERX: ................................................................................ 8
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
22T
I.2.1.
I.2.2.
22T
Phần cứng: ......................................................................................... 10
Phần mềm và hệ điều hành OS: .......................................................... 14
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
I.3. Cấu hình hệ thống mạng truyền tải của VNPT ........................................... 15
I.3.1.
Một số đặc tính M160 và ERX sử dụng trên mạng VNPT .................. 16
I.3.2.
Các giao thức được sử dụng trong mạng truyền tải của VNPT ........... 17
I.3.3.
Giao diện sử dụng trên M160 và các router ERX hiện nay: ................ 18
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
22T
I.3.4.
Nhận xét về mức độ tương thích so với các tiêu chuẩn quốc tế: .......... 18
Phần II: Yêu cầu đo của IETF và một số kết quả đo router MPLS trên thế giới ... 19
II.1. Các qui định của IETF đối với các tham số đo router RFC 1242 ............... 20
II.1.1. Tham số Back-to-back ....................................................................... 20
II.1.2. Bridge ................................................................................................ 21
II.1.3. Bridge/ Router ................................................................................... 21
II.1.4. Tải cố định: ........................................................................................ 21
II.1.5. Kích thước khung liên kết dữ liệu ...................................................... 22
II.1.6. Tỷ lệ mất khung ................................................................................. 22
II.1.7. Khe khoảng cách giữa các khung ....................................................... 23
II.1.8. Thời gian trễ ...................................................................................... 23
II.1.9. Tốc độ dữ liệu không khớp ................................................................. 24
II.1.10. Hoạt động MTU không khớp ............................................................. 24
II.1.11. Hoạt động quá mức (Overhead) ......................................................... 25
II.1.12. Hoạt động quá tải ............................................................................... 25
II.1.13. Chính sách lọc .................................................................................... 25
II.1.14. Hoạt động restart ................................................................................ 26
II.1.15. Router ................................................................................................ 26
II.1.16. Hoạt động của khung đơn .................................................................. 27
II.1.17. Thông lượng ...................................................................................... 27
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22 T
22 T
22T
22 T
22 T
22 T
22 T
22T
22 T
22T
22T
22T
22T
22 T
22 T
22 T
22T
II.2.
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
Phân tích các yêu cầu đo router của IETF: RFC 2544 ................................ 27
22T
22T
II.2.1.
II.2.2.
II.2.3.
II.2.4.
II.2.5.
II.2.6.
II.2.7.
II.2.8.
II.2.9.
22T
Thiết lập cấu hình thiết bị cần đo kiểm: .............................................. 28
Dạng của khung (khung): ................................................................... 28
Kích thước của khung: ....................................................................... 28
Xác định các khung dữ liệu nhận được: .............................................. 28
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
2 2T
22T
Những bổ sung: .................................................................................. 29
Địa chỉ: .............................................................................................. 29
22 T
22T
Lưu lượng hai hướng: ........................................................................ 29
Nhiều cổng: ........................................................................................ 30
Tốc độ khung tối đa: .......................................................................... 30
22T
22 T
22 T
II.2.10. Lưu lượng theo nhóm: ........................................................................ 30
II.2.11. Kiểm tra các chuẩn (Benchmarking): ................................................. 30
22T
22T
22T
22T
22T
22T
II.2.12. Một số điểm cần lưu ý khi đo kiểm router: ......................................... 34
II.2.13. Tốc độ cực đại của khung: ................................................................. 34
II.3. Phân tích kinh nghiện đo router của một số TestLab trên thế giới .............. 35
II.3.1. Super Demo 2003: ............................................................................. 35
II.3.2. Super Demo 2004 .............................................................................. 37
II.3.3. Hội nghị MPLS thế giới năm 2004 ..................................................... 41
II.3.4. Báo cáo của một số Test Lab khác ..................................................... 44
II.3.5. Nhận xét về các Testlab ..................................................................... 44
II.4. Phương pháp đo router: ............................................................................. 45
Phần III: Xây dựng các bài đo router MPLS ......................................................... 46
III.1. Xác định các tham số cần đo đối với router lõi M160 và router biên ERX: 47
III.1.1. Các khuyến nghị đo router ................................................................. 47
III.1.2. Các giao thức cần đo trên router lõi M160 và các router biên ERX .... 49
III.2. Xây dựng các bài đo cơ bản đối với thiết bị router của VNPT ................... 54
III.2.1. Giới thiệu tóm tắt các bài đo chuyển tiếp: .......................................... 54
III.2.2. Giới thiệu tóm tắt các bài đo MPLS: .................................................. 58
III.2.3. Các bài đo VPN: ................................................................................ 69
III.2.4. Các bài đo tuân thủ giao thức định tuyến: ........................................... 83
Phần IV: Các bài đo cần thiết đối với q trình đo hịa mạng và đo bảo dưỡng
thiết bị router ........................................................................................................... 84
IV.1. Xác định các bài đo đối với hòa mạng: ...................................................... 85
IV.2. Xác định các bài đo đối với bão dưỡng. ..................................................... 85
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
22 T
22 T
22T
22T
22 T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
22T
22T
22 T
22T
22T
22T
22 T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
Phần V:
22T
Một số kết quả đo thực tế trên mạng ...................................................... 91
22T
22T
22 T
V.1. Kiểm tra hoạt động và kết nối mạng MPLS VPN VDC-PCCW: ................ 92
V.1.1. Các bước thiết lập .............................................................................. 92
V.1.2. Kiểm tra hoạt động của mạng MPLS .................................................. 94
V.1.3. Cấu hình kiểm tra tính tương thích mạng ........................................... 94
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
V.1.4. Các phép kiểm tra: ............................................................................ 95
V.2. Kiểm tra việc thiết lập BGP/MPLS VPN: .................................................. 96
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
22 T
V.2.1. Các bước thiết lập .............................................................................. 97
V.2.2. Các Kết quả đạt được ......................................................................... 98
Phần VI: Giới thiệu một số loại máy đo .............................................................. 106
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
VI.1. Các tiêu chí cần thiết của máy đo: ........................................................... 107
VI.1.1. Hỗ trợ các giao diện: ........................................................................ 107
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
VI.1.2. Hỗ trợ các giao thức: ........................................................................ 107
VI.1.3. Khả năng phân tích, thiết lập, hiển thi các bản tin : ........................... 110
VI.1.4. Giao diện với người sử dụng: ........................................................... 111
VI.1.5. Khả năng nâng cấp: .......................................................................... 111
VI.2. Tham khảo một số thiết bị thực tế ........................................................... 111
VI.2.1. Các thiết bị đo của Agilent: .............................................................. 111
VI.2.2. Thiết bị đo của Spirent: .................................................................... 114
VI.2.3. Một số hãng sản xuất máy đo khác ................................................... 117
VI.3. Kết luận về về việc chọn lựa máy đo ....................................................... 118
VI.3.1. Loại máy đo: .................................................................................... 118
VI.3.2. Số lượng máy đo: ............................................................................. 119
Phần VII: Phụ lục ................................................................................................ 121
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22 T
22 T
22T
22 T
22T
22T
22T
22T
22T
22T
22 T
22T
22T
22 T
22T
Các hình vẽ
Hình I.1: Mơ hình xây dựng và cập nhật bảng chuyển tiếp trong router. ..................... 3
Hình I.2: Bảng mạch chính ......................................................................................... 4
Hình I.3: Cấu trúc hệ điều hành JUNOS ..................................................................... 6
Hình I.4: Cấu trúc phần cứng của Router ERX-1400 ................................................ 10
Hình I.5: Nhóm các khe trong ERX-1410. ................................................................ 11
Hình I.6: Nhóm các khe trong ERX-1410 ................................................................. 12
Hình I.7: Sơ đồ cập nhật thơng tin các tuyến............................................................. 12
Hình I.8: Q trình chuyển tiếp gói tin trong E-series router. .................................... 13
Hình I.9: Cấu trúc SRP của ERX-1440 ..................................................................... 14
Hình I.10: cấu hình cơ bản mạng truyền tải trong hệ thống mạng NGN của VNPT... 37
Hình II.1 : Mơ hình mạng được thiết lập trong Test Lab.37
Hình III.1: Sơ đồ kiểm tra việc thiết lập BGP/MPLS VPN ....................................... 70
Hình III.2: Sơ đồ kiểm tra hoạt động của VRF trên cùng router ................................ 73
Hình III.3: Sơ đồ kiểm tra hoạt động của VRF trên các router khác nhau ................. 75
Hình III.4: Kiểm tra hoạt động của VRF trong việc trao đổi thơng tin giữa PE và
CE. ........................................................................................................................... 77
Hình III.5: Sơ đồ kiểm tra khả năng mở rộng của BGP/MPLS VPN ......................... 82
Các bảng
Bảng II.1: Các tốc độ khung Ethernet khi thực hiện đo được khuyến nghị trong RFC
2544 ......................................................................................................................... 34
Bảng II.2: Các thiết bị được kiểm tra ở Super Demo 2004 ........................................ 38
Bảng II.3: Kết quả đo một số giao thức chủ yếu ....................................................... 40
Bảng II.4: Các vấn đề gặp phải trong Super Demo 2004. .......................................... 40
Bảng II.5: Các thiết bị được kiểm tra tại hội nghị MPLS thế giới năm 2004 ............. 41
Bảng II.6: bảng tóm lược một số kết quả đo theo báo cáo của hội nghị MPLS thế
giới năm 2004........................................................................................................... 43
Bảng II.7: Các kết quả không đạt được báo cáo trong hội nghị MPLS thế giới 2004 . 43
Bảng III.1: Các bài đo cần thực hiện đối với router lõi và router biên ....................... 49
Bảng IV.1 : Bảng liệt kê các bài đo bão dưỡng và đo hòa mạng. .............................. 86
Trang 1
GIỚI THIỆU
Mạng viễn thông quốc gia ngày một phát triển và đặc biệt trong thời
gian vừa qua Tập đoàn Bưu chính Viễn thơng Việt Nam – VNPT (trước đây
là Tổng Cơng ty Bưu chính Viễn thơng Việt Nam) đã đầu tư và phát triển hệ
thống mạng theo xu hướng mạng thế hệ sau NGN. Trong thời gian sắp tới, hệ
thống mạng sẽ bắt đầu cung cấp nhiều dịch vụ mới và phạm vi ngày càng mở
rộng hơn. Vì vậy, việc nâng cao chất lượng mạng lưới cũng như kế hoạch
phát triển, kiểm tra chất lượng các thiết bị mạng đang trở nên hết sức cấp
thiết.
Hệ thống mạng NGN của VNPT có qui mơ lớn và được tổ chức thành
nhiều lớp, và trong tài liệu này chỉ phân tích các phương pháp đo và xây dựng
các bài đo để kiểm tra các thiết bị lớp truyền tải. Trong mạng truyền tải này,
các thiết bị được sử dụng là các router của hãng Juniper và được cấu hình
giao thức chuyển mạch nhãn MPLS.
Đề tài “Nghiên cứu phương pháp và xây dựng bài đo, kiểm tra router
MPLS trong mạng NGN của VNPT” giải quyết chủ yếu các nội dung cơ bản
sau:
-
Nghiên cứu các phương pháp đo router mpls.
-
Xây dựng các bài đo kiểm thiết bị router MPLS của VNPT, một
số kết quả đo đã thực hiện trên mạng MPLS.
-
Giới thiệu một số máy đo phù hợp.
Phần lớn các kết quả đo router sẽ được đánh giá dựa trên các RFC và
các bản thảo của IETF. Tuy nhiên, vẫn cịn một số thơng số về tính năng của
thiết bị thì chúng ta vẫn chưa có tiêu chuẩn nào để đánh giá. Được biết hiện
nay Bộ Bưu chính Viễn thơng đang tổ chức thực hiện đề tài xây dựng tiêu
chuẩn cho router định tuyến, khi được xây dựng xong, tiêu chuẩn này có thể
được sử dụng để đánh giá các thông số của router.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 1
Phần I:
Luận văn thạc sĩ
Các thiết bị trong
lớp truyền tải
Trần Quý
Trang 2
Hệ thống mạng truyền tải của Tập đoàn Bưu chính Viễn thơng Việt Nam
–VNPT (Trước đây là Tổng Cơng ty Bưu chính Viễn thơng Việt Nam) được tạo
nên từ hai thành phần chính, phần mạng biên và phần mạng lõi. Hai thành phần
này có các giao thức hoạt động khác nhau và yêu cầu về đặc tính của thiết bị
cũng khác nhau. Hệ thống mạng biên là các router có nhiều giao diện tốc độ thấp
hoặc trung bình. Các thiết bị ở mạng biên cung cấp các giao diện ở phía khách
hàng, thiết bị này phải có khả năng phân loại các luồng dữ liệu khác nhau. Thiết
bị biên phải có các chức năng đảm bảo an ninh, đặc tính mạng riêng ảo (VPN) và
chất lượng dịch vụ (QoS). Thành phần mạng biên trên mạng truyền tải của
VNPT sử dụng các router dịng E-series của Juniper.
Mạng lõi thường có ít router hơn, các router này có ít giao diện nhưng tốc
độ cao. Các giao diện tốc độ cao này tập trung dữ liệu từ nhiều router biên và
truyền đi trên quãng đường dài. Các router mạng lõi cũng cần hỗ trợ QoS, an
ninh mạng và các chức năng VPN. Thành phần mạng lõi trên mạng truyền tải
của VNPT sử dụng các router dòng M-series của Juniper.
Hiện tại, trong hệ thống mạng truyền tải của VNPT, mạng lõi được xây
dựng gồm có 3 router M160 đặt tại Hà Nội, Đà Nẵng và TP Hồ Chí Minh. Mạng
biên gồm các router họ ERX700 và ERX 1400, các router biên được đặt tại Hà
Nội, TP Hồ Chí Minh và một số Tỉnh trên cả nước. Trước khi phân tích phương
pháp và xây dựng các bài đo, chúng ta cần tìm hiểu rõ về đặc tính của các thiết bị
này.
I.1.
I.1.1.
Cấu hình thiết bị Router M160
Phần cứng:
Dòng Juniper M-series gồm các sản phẩm M5, M10, M20, M40, M160,
M320. Lớp truyền tải trên mạng của VNPT hiện nay sử dụng dịng M160:
- Băng thơng song công: 160 Gbps.
I.1.1.1
Băng thông mỗi khe (slot): 12,8 Gbps.
Kiến trúc của router:
Tất cả các router của Juniper có cùng một kiến trúc, bao gồm Routing
Engine (RE) và Packet Forwarding Engine (PFE). Hai thành phần này được kết
nối với nhau qua kênh tốc độ 100 Mbps.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 3
a) Mối quan hệ giữa Routing Engine và Packet Forwarding Engine:
- Routing Engine duy trì bảng định tuyến (RT_Routing Table) và xây
dựng bảng chuyển tiếp (FT_Forwarding Table).
- Packet Forwarding Engine nhận bảng chuyển tiếp từ Routing
Engine. Bảng chuyển tiếp ở PFE chỉ cập nhật các thay đổi từ bảng chuyển
tiếp ở RE qua đường kết nối tốc độ 100 Mbps.
Hình I.1: Mơ hình xây dựng và cập nhật bảng chuyển tiếp trong router.
b) Khái quát về chức năng của Routing Engine:
Routing Engine thực hiện các chức năng chủ yếu sau đây:
- RE là nơi chủ yếu thực thi phần mềm JUNOS, phần mềm JUNOS
được lưu trong bộ nhớ Flash và được lưu dự phòng trong đĩa cứng.
- Cung cấp các giao thức định tuyến thông minh cho PFE, mặc dù nó
khơng tham gia trực tiếp vào q trình chuyển tiếp các gói tin. Thực thi
các dịng lệnh và Quản lý PFE
c) Các đặc tính của Routing Engine:
RE có cấu trúc PCI dựa trên chip Intel. RE của router M160 có các đặc
tính như sau:
-
Tần số bộ xử lý: 333 MHz; Bộ nhớ: 768 MB
Bộ nhớ Flash: 80 MB; Đĩa cứng: 6,4 GB
d) Các thành phần của Packet Forwarding Engine:
Packet Forwarding Engine bao gồm 4 thành phần sau:
-
Card giao tiếp vật lý (PIC_Physical Interface Card): bao gồm các
thành phần lớp vật lý.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 4
- Bộ tập trung PIC (FPC_Flexible PIC Concerntrator): là phần cứng
mang các PIC.
- Bảng mạch chính (system midplane). Bảng mạch chính là một
thành phần của PFE thực hiện nhiệm vụ cấp nguồn và cung cấp các tin
hiệu điện cho các Card trong hệ thống.
- Điều khiển khối chuyển mạch và chuyển tiếp (SFM_Switching &
Forwarding Module).
e) Bảng mạch chính của router M160 gồm có 2 phần (hình vẽ):
Hình I.2: Bảng mạch chính
- Bảng tập điểm các giao diện (CIP_Craft Interface Pannel): tại đây
sẽ có các giao diện kết nối với Routing Engine, và các giao diện cảnh báo.
- 8 khe cắm FPC.
f)
Đặc điểm của FPC của Router M160:
-
Có khả năng mang được 4 PIC
Thông lượng 3,2 Gbps; Bộ nhớ 256 MB
g) Các đặc điểm của PIC:
I.1.1.2
-
Mỗi PIC có 1, 2 hoặc 4 port.
-
Sử dụng các chip ASIC phù hợp cho các mơi trường truyền.
Có khả năng tháo lắp nóng.
Các giao diện Router M160 có thể hỗ trợ:
a) Giao diện ATM: DS3; E3; STM-1; STM-4
b) Giao diện Channelized: DS3; E3; STM-1; STM-4
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 5
c) Giao diện DS3, T3, E1, T1
d) Giao diện Ethernet: FE; GE; 10 Gigabit Ethernet
e) Giao diện nối tiếp chuẩn EIA-530
f)
I.1.1.3
Giao diện SONET/SDH: STM-1; STM-4; STM-16; STM-64
Các giao diện được sử dụng trên router M160:
Hiện tại M160 trên mạng của VNPT được trang bị các giao diện sau đây:
- 24 cổng STM-1; 01 cổng STM-4; 02 cổng STM-16
- 01 cổng 1000 Base-SX, 02 cổng 1000 Base-LX
I.1.2.
Phần mềm và hệ điều hành OS:
Phần mềm của router bao gồm Hệ điều hành JUNOS Internet chạy trên
Routing Engine. Phần mềm này đảm nhận thực thi các quá trình sau:
- Hỗ trợ các giao thức định tuyến liên mạng.
- Điều khiển các giao diện trên router.
- Điều khiển các chức năng trên khung chính.
- Hỗ trợ quản trị hệ thống trên router.
Cấu trúc của Hệ điều hành JUNOS Internet như sau:
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 6
Hình I.3: Cấu trúc hệ điều hành JUNOS
Hiện nay, 3 router M160 trong mạng lõi của mạng truyền tải của VNPT
đang sử dụng phần mềm JUNOS Release 5.7 (phiên bản mới nhất hiện nay là
7.0). Do vậy, trong phần này ta sẽ trình bày các đặc tính cơ bản của hệ điều hành
này.
Hệ điều hành JUNOS thực hiện các quá trình sau liên quan đến
các giao thức định tuyến:
I.1.2.1
a) Điều khiển các giao thức định tuyến chạy trên router.
Các giao thức định tuyến Hệ điều hành JUNOS hỗ trợ:
- Giao thức định tuyến Unicast: Intermediate System-to-Intermediate
System (IS-IS), Open Shortest Path First (OSPF), Routing Information
Protocol (RIP), Border Gateway Protocol version 4 (BGP-4).
- Giao thức định tuyến Multicast: Distance Vector Multicast Routing
Protocol (DVMRP), Protocol-Independent Multicast (PIM), Multicast
Source Discovery Protocol (MSDP), Internet Group Management
Protocol (IGMP), Session Announcement Protocol and Session
Description Protocol (SAP/SDP).
Các giao thức MPLS hệ điều hành JUNOS hỗ trợ:
- Multiprotocol Label Switching (MPLS)
- Resource Reservation Protocol (RSVP)
- Label Distribution Protocol (LDP)
b) Điều khiển các bản tin liên quan đến các giao thức định tuyến.
i) Duy trì bảng định tuyến
- Hệ điều hành thực hiện xử lý các giao thức định tuyến để duy trì
bảng định tuyến trong Routing Engine.
- Xác định các tuyến tối ưu để đi đến đích.
- Chuyển các tuyến tối ưu đó vào bảng chuyển tiếp của Routing
Engine.
- JUNOS kernel sao chép bảng chuyển tiếp sang Packet Forwarding
Engine.
ii) Thực thi các chính sách định tuyến.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 7
Chức năng này hỗ trợ việc cấu hình các chính sách, chính sách này xác
định các điều kiện để so sánh với các đặc tính của các tuyến và thực hiện tác
động kết quả lên tuyến đó theo chính sách đã được thiết lập. Ngồi ra nó cịn hỗ
trợ các cơ chế điều khiển, lọc gói tin, xác định các tuyến sẽ được đưa vào bảng
định tuyến và các tuyến trong bảng định tuyến sẽ được thông tin đến các router
khác.
I.1.2.2
Hỗ trợ giao thức chuyển mạch nhãn MPLS:
Hệ thống JUNOS hỗ trợ thực thi giao thức chuyển mạch nhãn MPLS.
JUNOS Release 5.7 chạy trên router M160 hỗ trợ 2 giao thứ báo hiệu thiết lập
LSP sau đây:
I.1.2.3
RSVP-TE (Resource Reservation Protocol – Traffic Engineering)
LDP (Label Distribution Protocol)
Hỗ trợ thiết lập VPN:
Phần mềm hỗ trợ việc thiết lập các dịch vụ mạng riêng ảo VPN, các loại
VPN được hỗ trợ trên router M160:
- VPN Lớp 2; VPN Lớp 3
- Dịch vụ mạng LAN riêng ảo VPLS (Virtual Private LAN Service)
I.1.2.4
Các tiến trình điều khiển giao diện:
Tiến trình điều khiển giao diện cho phép người sử dụng cấu hình và điều
khiển các giao diện vật lý và các giao diện logic trên router. Các đặc điểm đó bao
gồm vị trí, kiểu đóng gói, đặc tính của các giao diện đó. Ngồi ra nó cịn thực
hiện chức năng giao tiếp với Packet Forwarding Engine, ghi lại trạng thái và các
điều kiện của các giao diện trên router.
I.1.2.5
Các điều khiển liên quan đến khung chính
Người sử dụng có thể cấu hình và điều khiển một số đặc tính của router
như các điều kiện về cảnh báo, xung clock.
I.1.2.6
Routing Engine kernel
Routing Engine kernel là phần hạ tầng cơ bản cho tất cả các tiến trình
JUNOS. Routing Engine kernel thực hiện liên kết giữa bảng định tuyến và bảng
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 8
chuyển tiếp trong Routing Engine, thực hiện giao tiếp với Packet Forwarding
Engine, duy trì sự đồng bộ bảng sao của bảng chuyển tiếp trong PFE.
Các giao thức mà hệ điều hành JONOS chạy trên router M160 tuân theo
các tiêu chuẩn và các bản thảo của IETF được trình bày trong phần Phụ lục 1.
I.2.
Cấu hình thiết bị ERX:
Như đã trình bày ở phần trước, dịng sản phẩm E-series thích hợp sử dụng
cho mạng biên. Phần biên của hệ thống mạng là điểm kết nối đến các thuê bao và
người sử dụng đầu cuối. Tại biên, nhà cung cấp dịch vụ xác định và phân phối
các dịch vụ đến các thuê bao.
E-series router thường được sử dụng trong hai môi trường, BRAS và truy
nhập dành riêng. Ứng dụng BRAS hỗ trợ nhà cung cấp dịch vụ khả năng cung
cấp các dịch vụ tốc độ cao đến khách hàng.
E-series router có thể hỗ trợ hàng ngàn kết nối dành riêng đến các th
bao trên một router. Ngồi ra nó cịn hỗ trợ nhiều kết nối có tốc độ khác nhau, từ
fractional T1, E1 đến T3 hay E3. Các lưu lượng từ thuê bao có thể định tuyến lên
mạng lõi qua các kết nối tốc độ cao như OC-3/STM-1, OC-12/STM-4 và Gigabit
Ethernet.
a) Các kết nối đến BRAS
Các phương pháp truy nhập từ thuê bao lên BRAS bao gồm các phương
pháp như xDSL, mạng không dây chuẩn 802.11, hoặc Ethernet sử dụng môi
trường truyền là cáp đồng hoặc cáp quang. Các đường kết nối của khách hàng
được tập trung tại DSLAM hoặc Ethernet Switch. Để truy nhập vào mạng biên,
khách hàng có thể sử dụng PPPoE hoặc PPPoA.
b) Truy nhập dành riêng:
Truy nhập dành riêng được sử dụng như là một mạng riêng để thực hiện
các kết nối từ các điểm đến Internet hoặc mạng riêng ảo VPN. Các đưởng truy
nhập riêng thường sử dụng các giao thức WAN Lớp 2, chẳng hạn như PPP hay
Frame Relay. Ethernet cũng được sử dụng trong các đường truy nhập riêng. Với
ứng dụng này, E-series router có thể thực hiện việc tập trung các đường truy
nhập riêng vào một đường kết nối tốc độ cao lên mạng lõi.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 9
c) Các ứng dụng truy nhập dành riêng:
Tập trung các đường dành riêng: hầu hết các thiết bị cung cấp các ứng
dụng dành riêng đều có một số lượng rất lớn các giao diện tốc độ thấp kết nối
đến khách hàng và một vài giao diện tốc độ cao để kết nối lên phía mạng lõi.
Mạng riêng ảo: nhà cung cấp dịch vụ có thể sử dụng các truy nhập dành
riêng để thiết lập các mạng riêng ảo. E-series router có thể cung cấp các dịch vụ
Lớp 2 và Lớp 3 sử dụng router ảo, BGP/MPLS, hoặc IP-Sec.
Điều khiển lưu lượng: E-series router có thể thực hiện điều khiển lưu
lường bằng các mạch ảo dựa trên giao thức MPLS và các LSP (Label Switch
Path).
IP QoS: với E-series router, người sử dụng có thể thiết lập IP QoS cho các
dịch vụ của khách hàng bằng cách điều khiển các SLA (service level agreement).
QoS được thực hiện dựa trên rất nhiều trường khác nhua của gói tin và khi cần
thiết có thể thực hiện giới hạn tốc độ và các chính sách định tuyến cho các ứng
dụng.
d) Các giao diện trong truy nhập dành riêng:
Giao diện phía thuê bao: E-series router có thể cung cấp các đường kết nối
có tốc độ khác nhau, từ DS0 đến T1/E1, T3/E3. Ngoài ra, router cịn có thể kết
hỗ trợ các giao diện tốc độ cao như channelized OC3/STM1 và channelized
OC12/STM4. Với các đặc tính này, có thể tạo ra rất nhiều đường kết nối đến
khách hàng với tốc độ nhỏ hơn T1/E1 hoặc T3/E3 khi kết hợp E-series router với
các thiết bị ghép kênh TDM và SONET. Các khách hàng sử dụng đường truy
nhập dành riêng thường sử dụng các kỹ thuật Lớp 2 như Frame Relay hay PPP,
hay cũng có thể sử dụng Ethernet, ATM hay SONET.
Giao diện phía mạng lõi: trong các truy nhập dành riêng, E-series router
tập trung các lưu lượng IP từ nhiều khách hàng và chuyển các gói tin này lên
mạng lõi. Giao diện mạng lõi có thể sử dụng SONET, ATM hay Ethernet.
e) Giao thức định tuyến trong truy nhập dành riêng:
E-series router hỗ trợ các giao thức định tuyến EGP (exterior gateway
protocol) như BGP (Border Gateway Protocol), và các giao thức IGP (interior
gateway protocol) cơ bản như OSPF, IS-IS và RIP.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 10
I.2.1.
Phần cứng:
Dịng sản phẩm E-series router có 2 loại router: ERX 700, ERX 1400. Hai
loại khung chính này có cấu trúc tương tự như nhau. Những khác nhau chủ yếu
của hai loại này sẽ được trình bày trong các phần bên dưới.
Hình I.4: Cấu trúc phần cứng của Router ERX-1400
I.2.1.1
Kiến trúc hệ thống của ERX-700 và ERX-1400:
Line Module: những module này nằm ở phía mặt trước của router Eseries, nó thực hiện các q trình xử lý gói tin và q trình chuyển tiếp gói tin.
Những module này khơng có các đầu nối vật lý. ERX-1400 hỗ trợ đến 12 line
module, ERX-700 hỗ trợ 5 line module.
Input/Output Module: I/O Module được lắp vào mặt sau của E-series và
là nơi cung cấp các cổng vật lý để kết nối mạng. Những module này là các thành
phần thụ động, và được chiếu với các line module tương ứng thông qua các bảng
mạch (midplane) thụ động.
Switch route processor (SRP): kết nối tất cả các đường dữ liệu bên trong
khung chính thơng qua cơ cấu chuyển mạch (switch fabric). Nó cũng thực hiện
việc xử lý các giao thức định tuyến.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 11
Có hai loại SRP được sử dụng trong khung chính ERX-1400, hai SRP này
có tốc độ khác nhau: hoặc 10 Gbps hoặc 40 Gbps. Khi các SRP này được gắn
với khung chính, thì router được gọi là ERX-1410 hoặc ERX-1440.
Tương tự, cũng có 2 loại SRP được hỗ trợ sử dụng trong khung chính
ERX-700, hai loại này có tốc độ 5 Gbps và 10 Gbps. Khi các SRP này được gắn
với khung chính, thì router được gọi là ERX-705 hoặc ERX-710.
Các khe trong ERX được chia thành nhóm (group): một nhóm các khe
(card slot) chia sẽ chung bus UTOPIA. E-series router được tổ chức thành nhóm
các khe qua bảng mạch của hệ thống. Các nhóm được phân chia như sau:
ERX-1410
ERX-700
+ Nhóm 1: khe 0-2
+ Nhóm 1: khe 2-3
+ Nhóm 2: khe 3-5
+ Nhóm 2: khe 4
+ Nhóm 3: khe 5-11
+ Nhóm 3: khe 5
+ Nhóm 4: khe 11-13
+ Nhóm 4: khe 6
Hình I.5: Nhóm các khe trong ERX-1410.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 12
Hình I.6: Nhóm các khe trong ERX-1410
Hình I.7: Sơ đồ cập nhật thơng tin các tuyến.
Q trình chuyển tiếp các gói tin qua E-series router và q trình
cập nhật thông tin định tuyến:
I.2.1.2
Giao diện vật lý ngõ vào trên I/O module nhận các frame và chuyển các
frame đó sang line module ngõ vào. Sau đó, phần mạo đều lớp 2 được loại bỏ
khỏi gói tin IP và bộ điều khiển chuyển tiếp thực hiện quá trình tìm kiếm trong
bảng định tuyến nội bộ. Sau khi tìm kiếm, ngõ ra sẽ được xác định. Bộ điều
khiển chuyển tiếp ngõ vào IFC (Ingress Forwarding Controller) thêm vào gói IP
một thẻ có chiều dài 4 byte và chọn ra bus để chuyển tiếp gói tin qua cơ cấu
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 13
chuyển mạch. Router ERX-700 và ERX-1410 sử dụng các Line Module dựa trên
nền ASIC, các line module ngõ vào và ngõ ra sẽ chịu trách nhiệm cho việc phân
đoạn các gói tin và ghép lại. Trên router ERX-1440, chức năng này được các cơ
cấu chuyển mạch thực hiện. Cơ cấu chuyển mạch sử dụng các thẻ xác định tuyến
để chuyển tiếp các gói tin qua các VPI/VCI (virtual path identifier/virtual
channel identifier) bên trong phù hợp đến bộ điều khiển chuyển tiếp ngõ ra EFC
(egress forwarding controller) trên line module ngõ ra. Bộ điều khiển chuyển
tiếp ngõ ra trên line module loại bỏ phần thẻ thêm vào. Sau khi gói tin sẽ được
đóng gói ở ngõ ra, EFC gửi gói tin đến ASIC chuyển tiếp ngõ ra EFA (egress
forwarding ASIC ). EFA lập lịch trình cho các lưu lượng được truyền đi ra giao
diện ngõ ra.
Hình I.8: Quá trình chuyển tiếp gói tin trong E-series router.
I.2.1.3
Cấu trúc phần cứng của ERX-1440
Về mặt kiến trúc, router ERX-1440 hoạt động giống như router ERX-705
ERX-710 và ERX-1410. Sự khác nhau chính là khả năng của cơ cấu chuyển
mạch.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 14
Hình I.9: Cấu trúc SRP của ERX-1440
Các giao diện được hỗ trợ trên router E-series:
I.2.1.4
a) Giao diện ATM: STM-1 ATM; STM-4 ATM; E3 ATM; T3 ATM
b) Giao diện channelized:
Channelized E1/T1; Channelized T3; Channelized STM-1, STM-4
c) Giao diện Ethernet: Fast Ethernet; Gigabit Ethernet
d) Giao diện SONET/SDH: STM-1; STM-4; STM-16
e) Giao diện nối tiếp: V.35; X.21
Phần mềm và hệ điều hành OS:
I.2.2.
Tất cả các router họ E-series đều được sử dụng phần mềm giống nhau.
Các router ERX trên hệ thống mạng truyền tải của VNPT đang sử dụng là
JUNOSe Release 5.03 (phiên bản mới nhất hiện nay của Juniper sử dụng cho
dòng E-series là 5.3).
Sau đây là các phần mềm cơ bản hỗ trợ trong phiên bản JUNOSe R5.03:
a) Các giao thức cơ bản:
-
Internet Protocol (v4; v6); TCP; User Datagram Protocol (UDP)
b) Các giao thức định tuyến:
-
Border Gateway Protocol (BGP-4)
-
Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP)
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 15
-
Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS)
Internet Group Membership Protocol (IGMP)
-
Giao thức Protocol Independent Multicast (PIM), bao gồm PIM
Dense Mode, PIM Sparse Mode, và PIM Dense-Sparse Mode
Open Shortest Path First (OSPF)
Routing Information Protocol (RIP) version 2
-
Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP)
c) Giao thức chuyển mạch nhãn MPLS
-
Label Distribution Protocol (LDP)
Constraint-based Routing Label Distribution Protocol (CR-LDP)
Resource ReSerVation Protocol – Traffic Engineering Extensions
(RSVP-TE)
d) Các giao thức Lớp 2
-
Asynchronous Transfer Mode (ATM)
Cisco HDLC; Ethernet; Frame Relay (FR)
Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)
Multilink Frame Relay (MLFR)
Multilink Point-to-Point Protocol (MLPPP)
Point-to-Point Protocol (PPP); PPP over Ethernet (PPPoE)
e) Các giao thức an ninh:
-
IP Encapsulating Security Payload (ESP)
IP Authentication Header (AH)
-
Internet Security Association and Key Management Protocol
(ISAKMP); Internet Key Exchange (IKE)
I.3.
Cấu hình hệ thống mạng truyền tải của VNPT
Mạng truyền tải của VNPT hiện tại gồm 03 router lõi M160 đặt tại Hà
Nội, Đà Nẵng và TP. HCM. Các router biên đặt tại một số thành phố và một số
tỉnh sử dụng router ERX 700 hoặc ERX 1400. Cấu hình cơ bản hệ thống mạng
truyền tải trong mạng NGN của VNPT như hình Hình I.10. Các kết nối từ các
router ERX đến router M160 qua giao diện STM-1. Tại các router ERX đặt tại
một số tỉnh và thành phố sẽ đóng vai trò là thiết bị truy nhập băng rộng (BRAS)
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 16
cho hệ thống mạng xDSL. Các router ERX sẽ được kết nối đến các DSLAM
hoặc MSS (Multi-service Switch) thông qua thông qua giao tiếp STM-1 ATM.
ERX
Internet
Internet
ERX
ERX
M160
Mạng truy
nhập băng
rộng xDSL
M160
ERX
ERX
Mạng truy
nhập băng
rộng xDSL
ERX
ERX
ERX
DSLAM
ERX
M160
ERX
Mạng truy
nhập băng
rộng xDSL
Mạng truy
nhập băng
rộng xDSL
Mạng truy
nhập băng
rộng xDSL
M SS
Mạng truy
nhập băng
rộng xDSL
Mạng truy
nhập băng
rộng xDSL
DSLAM
Hình I.10: cấu hình cơ bản mạng truyền tải trong hệ thống mạng NGN của
VNPT.
Một số đặc tính M160 và ERX sử dụng trên mạng VNPT
I.3.1.
Về cấu trúc phần cứng và phần mềm của Router M160 và ERX đã được
trình bày chi tiết trong hai mục đầu của đề tài. Nhìn chung các router đều hỗ trợ
các router đều hỗ trợ tất cả các loại giao diện cơ bản, tuy nhiên vì chức năng trên
mạng của hai loại dòng router này là khác nhau nên chúng sử dụng các lọai card
khác nhau và số lượng các giao diện hỗ trợ cũng khác nhau.
Về cấu trúc phần mềm, tuy hai họ router M160 và ERX sử dụng phần
mềm khác nhau nhưng chúng đều hỗ trợ các giao thức gần như giống nhau. Các
giao thức và các chuẩn được hệ điều hành JUNOS hỗ trợ được thể hiện trong
phần Phụ lục 1. Các giao thức cơ bản được hỗ trợ trên M160 và ERX có thể
được tóm tắt như sau, những giao thức khác nhau trên hai họ router này được ghi
chú cụ thể bên dưới:
Về giao thức định tuyến: hỗ trợ giao thức định tuyến RIPv1, RIPv2,
OSPF, IS-IS, BGP-4, giao thức định tuyến multicast PIM và DVMRP.
-
Về giao thức chuyển mạch nhãn MPLS: hỗ trợ giao thức báo hiệu
RSVP-TE, LDP, CR-LDP (chỉ hỗ trợ trên ERX, không hỗ trợ trên M160).
Hỗ trợ dịch vụ VPN lớp 3 (BGP/MPLS VPN).
-
Các giao thức IP cơ bản.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 17
Các giao thức trên đều tuân thủ theo các tiêu chuẩn hoặc bản thảo của
IETF như trong phần Phụ lục 1.
I.3.2.
Các giao thức được sử dụng trong mạng truyền tải của VNPT
Hiện tại, tất cả các router trong mạng đều được cấu hình giao thức định
tuyến IGP là OSPF và sử dụng giao thức định tuyến BGP-4, với giao thức định
tuyến BGP-4, 03 router M160 sẽ đóng vai trị là các router phản ánh tuyến (route
reflector), các router ERX cịn lại đóng vai trị là các client của các router phản
ánh tuyến đó. Hiện nay, tất cả các router trong hệ thống mạng truyền tải đều
được cấu hình giao thức chuyển mạch nhãn MPLS và giao thức báo hiệu LDP
được sử dụng để thiết lập LSP, và trong tương lai khi lưu lượng trên mạng tăng
lên, giao thức báo hiệu RSVP-TE có thể sẽ được sử dụng trên mạng lõi để thay
thế giao thức LDP. Hiên tại, vẫn chưa có giao thức định tuyến multicast nào
được cấu hình và sử dụng trên hệ thống mạng truyền tải của VNPT, tuy nhiên cả
hai router M160 và họ ERX đều hỗ trợ 02 giao thức định tuyến multicast là PIM
và DVMRP.
Về giao thức chuyển mạch nhãn MPLS, tất cả các router trong hệ thống
mạng truyền tải của VNPT đang họat động với giao thức báo hiệu LDP để thiết
lập LSP. Cụ thể phương thức thiết lập LSP là: yêu cầu theo chiều xuống và điều
khiển theo trình tự (Downstream on Demand with Order Control). Với cách thiết
lập như vậy, mỗi khi có một luồng lưu lượng cần truyền tải từ PE router này đến
PE router khác, thì router biên ngõ vào sẽ gửi bản tin thiết lập LSP và yêu cầu
nhãn qua các router chuyển tiếp và đến router biên ngõ ra. Router biên ngõ ra sẽ
thực hiện gửi bản tin gán nhãn qua các router chuyển tiêp đến router biên ngõ
vào. Nhãn sẽ được các router gán từng chặn. Với phương thức thiết lập LSP này,
thì một LSP chỉ được thiết lập khi tất cả các chặn từ ngõ vào đến ngõ ra đều có
thể thiết lập đường chuyển mạch nhãn. Trong trường hợp có một chặn nào đó từ
router biên ngõ vào đến router biên ngõ ra không thiết lập được đường chuyển
mạch nhãn (ví dụ như trường hợp hết nhãn,…) thì LSP từ router biên ngõ vào
đến router biên ngõ ra sẽ không được thiết lập, phương thức gán nhãn này trái
ngược với phương thức thiết lập LSP tự nguyện và điều khiển độc lập
(Downstream Unsolicited with Independent control).
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 18
I.3.3.
Giao diện sử dụng trên M160 và các router ERX hiện nay:
Router M160 và ERX hỗ trợ rất nhiều loại giao diện, tuy nhiên hiện tại
các router trên mạng của VNPT đang sử dụng có các giao diện sau đây:
- Router M160: hiện tại thiết bị M160 tại TP Hồ Chí Minh có các
cổng:
24 cổng STM-1; 01 cổng STM-4; 02 cổng STM-16
01 cổng 1000 Base-SX, 02 cổng 1000 Base-LX
- Router ERX 700
04 cổng STM-1 ATM; 04 cổng STM-1 POS; 01 cổng Gb
Ethernet
- Router ERX 1400: các giao diện hiện có trên thiết bị ERX tại
TPHCM.
40 cổng FE; 01 cổng GE; 04 cổng STM-1; 01 cổng STM-4
I.3.4.
Nhận xét về mức độ tương thích so với các tiêu chuẩn quốc tế:
Về các giao thức: các giao thức được hỗ trợ trên thiết bị M160 và ERX
được trình bày trong phần Phụ lục 1, và đó là tất cả các giao thức được hỗ trợ
trên router M160 và ERX của Juniper. Các giao thức này đều tuân thủ theo các
RFC đang được sử dụng của IETF, một số giao thức thì tuân theo các bản thảo
của IETF và Juniper thường xuyên cập nhật các phiên bản mới cho các phần
mềm của router cho phù hợp với các bản thảo này.
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
Trang 19
Phần II: Yêu cầu đo của
IETF và một số
kết quả đo router
MPLS trên thế
giới
Luận văn thạc sĩ
Trần Quý
