Luận Văn Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS và ứng dụng

LỜI NÓI ĐẦU
​

Khi mạng Internet phát triển mở rộng, các nhu cầu về sử dụng mạng Internet vào mục đích học tập, giải trí, làm việc ngày càng cao. Dẫn đến lưu lượng truyền tải trong mạng tăng cao. Các ISP (Internet service provide) xử lý bằng cách tăng dung lượng kết nối và nâng cấp các Router nhưng không tránh khỏi tình trạng nghẽn mạch. Lý do các phương pháp chuyển mạch như Frame Relay, ATM, IP over ATM, không đáp ứng kịp thời tốc độ phát triển của mạng. Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS ra đời đã đáp ứng được nhu cầu của phát triển của mạng hiện nay.
Sau đây em xin trình bày nội dung đề tài của em gồm 6 chương:
Chương 1: Sơ lược lịch sử phát triển MPLS.
Chương 2: Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.
Chương 3: Các chế độ hoạt động MPLS.
Chương 4: Định tuyến và báo hiệu trong MPLS.
Chương 5: Ứng dụng mạng riêng ảo MPLS.
Chương 6: Cấu hình và kiểm tra.

MỤC LỤC
​

CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MPLS. 9
1.1Xu hướng phát triển mạng Internet.10
1.2Công nghệ chuyển mạch nền tảng.11
1.2.1Công nghệ chuyển mạch IP.11
1.2.2Công nghệ chuyển mạch ATM.12
1.2.3Công nghệ chuyển mạch MPLS.14
CHƯƠNG 2:CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC MPLS. 17
2.1Tổng quan.17
2.1.1Tính thông minh phân tán.17
2.1.2Mô hình tham chiếu OSI.18
2.2Các khái niệm cơ bản trong MPLS.18
2.2.1Miền MPLS (MPLS Domain).18
2.2.2Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC).20
2.2.3Nhãn và ngăn xếp nhãn (Label and Label Stack).20
2.2.4Hoán đổi nhãn (Label Swapping).22
2.2.5Đường chuyển mạch nhãn LSP (Label Swithed Path).22
2.2.6UpStream và DownStream.24
2.2.7Chuyển gói qua miền MPLS.24
2.3Mã hóa Stack nhãn.25
2.4Cấu trúc chức năng MPLS.26
2.4.1Kiến trúc một nút MPLS (LER và LSR).26
2.4.2Mặt phẳng chuyển tiếp (mặt phẳng dữ liệu).27
2.4.2.1Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn LFIB (Lable Forwarding Information Base).27
2.4.2.2Thuật tốn chuyển tiếp nhãn.28
2.4.2.3NHLFE (Next Hop Lable Forwarding Entry).29
2.4.3Mặt phẳng điều khiển.30
2.5Hoạt động chuyển tiếp MPLS.30
2.5.1Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp.30
2.5.2Gỡ nhãn ở Hop áp cuối PHP (Penultimate Hop Popping). 31
2.5.3Ví dụ hoạt động chuyển tiếp gói.32
2.6Ưu điểm và ứng dụng của MPLS.33
2.6.1 Ưu điểm của MPLS.33
2.6.2Nhược điểm của MPLS.33
2.6.3 Ứng dụng của MPLS.33
2.6.1.1Kỹ thuật lưu lượng.33
2.6.1.2Định tuyến QoS từ nguồn.34
2.6.1.3Mạng riêng ảo VPN.34
CHƯƠNG 3:CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MPLS. 35
3.1Chế độ khung (Frame Mode).35
3.1.1Phân bổ và phân phối nhãn trong chế độ khung.35
3.1.2Chuyển tiếp các gói có nhãn trong chế độ khung.36
3.1.3Phát hiện và ngăn ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ hoạt động khung.36
3.1.3.1Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu.37
3.1.3.2Ngăn ngừa chuyển tiếp vòng dữ liệu điều khiển.38
3.2Chế độ hoạt động tế bào MPLS (Cell Mode MPLS).38
3.2.1Phân bổ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR.39
3.2.2Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR.40
3.2.3Hợp nhất VC41
3.2.4Phát hiện và ngăn ngừa chuyển tiếp vòng đối với MPLS ở chế độ hoạt động tế bào.42
3.2.4.1Phát hiện ,ngăn ngừa chuyển tiếp vòng thông tin điều khiển.42
3.2.4.2Phát hiện chuyển tiếp vòng dữ liệu.46
CHƯƠNG 4:ĐỊNH TUYẾN VÀ BÁO HIỆU TRONG MPLS. 49
4.1Định tuyến trong MPLS.49
4.1.1Định tuyến ràng buộc (Constrain-based routing).49
4.1.2Định tuyến tường minh (Explicit Routing).50
4.2Các chế độ báo hiệu MPLS.51
4.2.1Chế độ phân phối nhãn.51
4.2.1.1Phân phối nhãn không theo yêu cầu (Downstream Unsolicited).51
4.2.1.2Phân phối nhãn theo yêu cầu ( Downstream on Demand).51
4.2.2Chế độ duy trì nhãn.52
4.2.2.1Duy trì nhãn tự do (Liberal Label Retention).52
4.2.2.2Duy trì nhãn bảo thụ (Conservative label retention).53
4.2.3Chế độ điều khiển LSP.53
4.2.3.1Điều khiển độc lập (Independent Control).53
4.2.3.2Điều khiển tuần tự (Odered Control).54
4.2.4Các giao thức phân phối nhãn MPLS.54
4.3Giao thức LDP (Label Distribution protocol).55
4.3.1Hoạt động của LDP.55
4.3.2Cấu trúc thông điệp LDP.57
4.3.2.1LDP PDU.57
4.3.2.2Định dạng thông điệp LDP.58
4.3.3Các bản tin LDP.59
4.3.3.1Bản tin Notification.59
4.3.3.2Bản tin Hello.61
4.3.3.3Bản tin Initialization.62
4.3.3.4Bản tin KeepAlive.63
4.3.3.5Bản tin Address.63
4.3.3.6Bản tin Address Withdraw.64
4.3.3.7Bản tin Label Mapping.64
4.3.3.8Bản tin Label Request.65
4.3.3.9Bản tin Label Withdraw.66
4.3.3.10Bản tin Label Release.67
4.3.3.11Bản tin Label Abort Request.68
4.3.4LDP điều khiển độc lập và phân phối theo yêu cầu.68
4.4Giao thức CR-LDP (Constrain-Base Routing LDP).70
4.4.1Mở rộng cho định tuyến ràng buộc.70
4.4.2Thiết lập một CR-LSP (Constrain-Base Routing LSP).71
4.4.3Tiến trình dự trữ tài nguyên.72
4.5Giao thức RSVP-TE (RSVP Traffic Engineering).73
4.5.1Các bản tin thiết lập dự trữ RSVP.73
4.5.2Các bản Tear Down, Error và Hello của RSVP-TE.74
4.5.3Thiết lập tuyến tường minh điều khiển tuần tự theo yêu cầu.75
4.5.4Giảm lượng Overhead làm tươi RSVP.76
4.6Giao thức BGP.77
4.6.1BGPv4 và mở rộng cho MPLS.77
4.6.2Kết nối MPLS qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ. 79
CHƯƠNG 5. 81
ỨNG DỤNG MẠNG RIÊNG ẢO TRONG MPLS. 81
5.1Tổng quan VPN.81
5.1.1Overlay.82
5.1.2Peer-To-Peer.83
5.2Cấu trúc và thuật ngữ MPLS VPN.84
5.3Mô hình định tuyến trong MPLS VPN.85
5.4VRF (Virtual Routing and Forwarding table).86
5.5Route Distinguisher, Route Target, MP-BGP, Address Families.87
5.5.1RD (Route Distinguisher). 88
5.5.2Router Target (RT).89
5.5.3MP_BGP.91
5.5.4Address Framily.92
5.6Hoạt động của mặt phẳng điều khiển MPLS VPN ( Control Plane).93
5.7Hoạt động của mặt phẳng dữ liệu MPLS VPN.95
CHƯƠNG 6:CẤU HÌNH VÀ KIỂM TRA98
6.1Cấu hình và kiểm tra chế độ khung MPLS.98
6.1.1Các bước cấu hình chế độ khung.98
6.1.2Các bước kiểm tra hoạt động của chế độ khung MPLS.100
6.1.3Các bước hoạt động của Control và Data Plane trong chế độ khung MPLS.102
6.1.4Hoạt động chuyển tiếp dữ liệu trong chế độ khung MPLS.103
6.2Cấu hình và kiểm tra trong chế độ tế bào MPLS.106
6.2.1Các bước cấu hình chế độ tế bào MPLS.107
6.2.1.1Các bước cấu hình trên Edge R1 và R2.107
6.2.1.2Các bước cấu hình trên ATM LSR.108
6.2.2Cấu hình hoạt động chuyển tiếp của Control và Data trong Cell-Mode MPLS.112
6.2.2.1Các bước kiểm tra quá trình hoạt động của Control Plane.113
6.2.2.2Hoạt động chuyển tiếp Data trong Cell-Mode MPLS.116
6.3Cấu hình MPLS VPN cơ bản.118
6.3.1Định nghĩa VRF và thuộc tính của nó.119
6.3.2Cấu hình định tuyến BGP PE-PE trên Router PE.123
6.3.3Kiểm tra và giám sát định tuyến BPG PE-PE trên Router PE:126