HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
NGUYỄN THỊ HƯƠNG

GIAO THỨC RSVP – TE VÀ ỨNG DỤNG TRONG
ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ
HÀ NỘI - 2012



Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

điều khiển lưu lượng. Với mục đích muốn tìm hiểu và nắm bắt được công nghệ chuyển
mạch nhãn đa giao thức và kỹ thuật điều khiển lưu lượng, trong đó tập trung vào tìm hiểu
giao thức báo hiệu RSVP-TE.
Nội dung tìm hiểu của luận văn chia thành 3 chương:
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU
LƯỢNG. Chương này nghiên cứu tổng quan về kỹ thuật lưu lượng MPLS, các khái niệm cơ
bản, quá trình xử lý gói tin của MPLS, và kỹ thuật, cơ chế điều khiển lưu lượng trong MPLS
CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG RSVP-TE TRONG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG
MPLS. Nghiên cứu ứng dụng của RSVP-TE trong điều khiển lưu lượng MPLS, quá
trình định tuyến ràng buộc hỗ trợ điều khiển lưu lượng, Với những khả năng hỗ trợ
của giao thức chiếm dụng tài nguyên RSVP-TE, cơ chế điều khiển lưu lượng trong
mạng sẽ dễ dàng hơn, giải quyết vấn đề tắc nghẽn trong mạng và khả năng phục hồi
nhanh giúp giảm thiểu mất gói khi xảy ra lỗi.
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG SỬ DỤNG RSVP-
TE BẰNG PHẦN MỀM GNS3. Đưa ra mô hình và thực hiện một số mô phỏng để
làm rõ nguyên lý hoạt động của RSVP-TE trên các router của hãng Cisco, cho phép
hiểu rõ hơn hoạt động điều khiển lưu lượng sử dụng RSVP-TE.
Do nhiều mặt còn hạn chế nên nội dung của đề tài khó tránh khỏi những sai
sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn đọc.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Tiến Ban đã tận tình hướng dẫn em
hoàn thành luận văn.
Hà Nội, Ngày 10 Tháng 6 Năm 2012
Học viên

Nguyễn Thị Hương

3
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MPLS VÀ KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG
1.1 Tổng quan về MPLS
1.1.1 Lịch sử phát triển của MPLS

g. Tuyến chuyển mạch nhãn (LSP-Lable Switching Path)
1.1.3 Quá trình xử lý cơ bản của MPLS
1.1.4 Phân biệt chuyển mạch nhãn và chuyển mạch thông thường.
1.1.5 Mô hình chuyển gói tin trong MPLS
1.1.6 Ví dụ về việc chuyển gói tin trong MPLS
1.2 Kỹ thuật điều khiển lưu lượng trong MPLS
1.2.1 Tổng quan điều khiển lưu lượng trong MPLS
1.2.2 Các mục tiêu triển khai kỹ thuật lưu lượng
1.2.2.1 Phân loại
1.2.2.2 Bài toán nghẽn
1.2.3 Cơ chế điều khiển lưu lượng trong MPLS
1.3 Kết luận

5

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG RSVP-TE TRONG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG MPLS

2.1 MPLS và kỹ thuật lưu lượng
MPLS có ý nghĩa chiến lược đối với kỹ thuật lưu lượng vì nó có thể cung cấp
hầu hết các chức năng hiện có ở một mô hình chồng phủ nhưng theo cách tích hợp với
chi phí thấp. Điều quan trọng là MPLS còn đề xuất khả năng tự động hóa các chức
năng kỹ thuật lưu lượng.
2.1.1 Trung kế lưu lượng và các thuộc tính
2.1.1.1 Khái niệm trung kế lưu lượng (traffic trunk)
2.1.1.2 Các thuộc tính của trung kế lưu lượng
Thuộc tính tham số lưu lượng (traffic parameter):
Đặc tả lượng băng thông yêu cầu bởi trung kế lưu lượng. Các đặc điểm lưu
lượng bao gồm tốc độ đỉnh, tốc độ trung bình, kích thước cụm cho
phép Các tham số lưu lượng rất quan trọng vì nó chỉ ra các yêu cầu về tài
nguyên của trung kế.

 Modified Attributes : Thay đổi các đặc điểm của trung kế lưu lượng (ví dụ
như băng thông khả dụng).
 Reroute : Chọn một con đường đi khác cho trung kế lưu lượng.
 Destroy : Loại bỏ hoàn toàn trung kế lưu lượng và thu hồi tất cả các tài
nguyên được cấp phát cho nó.
2.1.2 Tính toán đường ràng buộc
2.1.2.1 Thuộc tính tài nguyên liên kết
Router tại đầu nguồn (head-end) của một trung kế phải nắm được thông tin
thuộc tinh tài nguyên của tất cả các liên kết trong mạng để tính toán đường LSP. Điều
này chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng các giao thức định tuyến Link-state (như
IS-IS hay OSPF) vì chỉ có kiểu giao thức này mới quảng bá thông tin về tất cả các liên
kết đến tất cả các router. Vì vậy, OSPF và IS-IS được mở rộng để hỗ trợ MPLS-TE.
Hệ số nhân cấp phát cực đại
Lớp tài nguyên (Resource - Class)

7
TE metric
2.1.2.2 Tính toán LSP ràng buộc (CR-LSP)
2.1.2.3 Quảng bá thuộc tính của liên kết (link)
2.1.2.4 Chọn đường ràng buộc
Quá trình tính toán đường ràng buộc lựa chọn đường đi cho trung kế dựa trên
trọng lượng quản lí (TE cost) trên từng liên kết riêng rẽ. Trọng lượng quản lí này mặc
định bằng với giá trị phí tổn trong IGP. Giá trị này chỉ được sử dụng trong quá trình
tính toán đường ràng buộc.
Nếu có nhiều lựa chọn cho LSP các tiêu chuẩn lựa chọn theo thứ tự lần lượt là:
 Băng thông tối thiểu lớn nhất.
 Số lượng hop là nhỏ nhất.
Nếu sau khi áp dụng cả 2 tiêu chuẩn trên mà vẫn có hơn 1 đường thì ta sẽ lựa
chọn ngẫu nhiên. Khi LSP được tính toán, RSVP được sử dụng để dự trữ băng thông,
cấp phát nhãn và cuối cùng là thiết lập LSP.

trong đường link C –> E thông qua LSP sử dụng kỹ thuật đường dẫn ngắn nhất.
2.3 Ứng dụng RSVP-TE trong điều khiển lưu lượng MPLS
2.3.1 Một số đặc điểm cơ bản về giao thức RSVP
- RSVP là giao thức báo hiệu đóng vai trò quan trọng trong mạng MPLS, được
sử dụng để dành trước tài nguyên cho một phiên truyền trong mạng Internet.
- RSVP được thiết kế để thiết lập các đường truyền cũng như bảo vệ giải thông
trên các đường truyền trong khi các giao thức IP là giao thức không kết nối nó không
hỗ trợ việc thiết lập các đường cho luồng lưu lượng
- RSVP yêu cầu các máy nhận lưu lượng về yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS
cho luồng dữ liệu. Các ứng dụng tại máy nhận phải giải quyết các thuộc tính QoS sẽ
được truyền tới RSVP. Sau khi phân tích các yêu cầu này, RSVP được sử dụng để gửi
các bản tin tới tất cả các nút nằm trên tuyến đường của gói tin.

9
Hình 2.9 là một ví dụ về giao thức dành sẵn tài nguyên RSVP.
Ingress
LSR
Egress
LSR
R1 R9R8R4
Route RSVP = {R1, R4, R8, R9}

Hình 2.9: Ví dụ về giao thức dành sãn tài nguyên
- RSVP sẽ thiết lập một giao thức dành sãn tài nguyên đi theo đường xác định
theo tuyến từ R1 đến R9 đã được lựa chọn theo IGP. Và sau đó phân phối nhãn ngược
trở lại để thiết lập đường truyền vận chuyển lưu lượng.
2.3.2 Thiết lập đường sử dụng RSVP
RSVP đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập đường LSP và hỗ trợ các ứng
dụng unicast hoặc multicast. RSVP thích ứng với các thay đổi trong nhóm multicast
hoặc trong bảng định tuyến. Việc duy trì được thực hiện thông qua việc gửi các bản tin

tham gia nữa mà không gây ảnh hưởng đến phía gửi.

Hình dưới thể hiện dòng lưu lượng trong mạng, việc điều khiển lưu lượng để tối
ưu hóa tài nguyên sử dụng. Nó chuyển lưu lượng từ đường học được từ IGP sang
đường LSP ít nghẽn hơn.

11
Source
Destination
Lưu lượng IP Layer3
Lưu lượng đã điều khiển

Hình 2.17: Điều khiển lưu lượng với RSVP
2.3.4 Duy trì đường sử dụng RSVP
2.3.4.1 Giám sát đường
2.3.4.2 Tái định tuyến, tái tối ưu hóa
LSP phải được tái định tuyến khi xảy ra lỗi hoặc có sự thay đổi tài nguyên. Khi
tài nguyên ở các phần khác của mạng sẵn sàng, các trung kế lưu lượng có thể được tái
tối ưu hóa.
Router đầu dòng cố gắng báo hiệu một đường LSP tốt hơn và chỉ sau khi thiết
lập thành công đường LSP mới thì lưu lượng mới được chuyển sang đường mới.
a. Lỗi liên kết
b. Tái tối ưu hóa, tái định tuyến không phá vỡ (non disruptive)
c. Khởi tạo trước khi phá vỡ (Make before break)
2.3.4.3 Bảo vệ liên kết và bảo vệ tuyến
Để tăng tốc quá trình tái định tuyến hoặc tái tối ưu hóa đường trong khi
headend tính toán đường mới, tùy chọn Fast Reroute được sử dụng.
Khi xảy ra lỗi liên kết hoặc lỗi nút trên LSP chính mà không có LSP dự phòng,
LSR ngõ vào sẽ tiếp tục chuyển tiếp lưu lượng đến đích như là gói IP sử dụng đường
ngắn nhất theo IGP nếu đường đó tồn tại. Các loại bảo vệ trong MPLS TE bao gồm:

lưu lượng trong mạng sẽ rất dễ dàng, giải quyết vấn đề tắc nghẽn trong mạng. Một ưu
điểm nữa là khả năng hồi phục nhanh, giúp giảm thiểu tỉ lệ mất gói khi xảy ra lỗi trên
các liên kết hoặc các nút chuyển mạch nhãn. Và thực tế, RSVP là giao thức thông dụng
nhất, được lựa chọn cho quá trình điều khiển lưu lượng trong một mạng.

13
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG SỬ DỤNG RSVP-TE
BẰNG PHẦN MỀM GNS3

3.1 Giới thiệu công cụ mô phỏng GNS3
GNS3 là 1 phần mềm giả lập mạng có giao diện đồ họa cho phép ta có thể dễ dàng
thiết kế các mô hình mạng và sau đó chạy giả lập trên chúng. Tại thời điểm hiện tại
GNS3 hỗ trợ giả lập các router Cisco, ATM/Frame relay/Ethernet Switch.
GNS3 dựa trên dynamips và 1 phần của dynagen.
 Dynamips là 1 trình mô phỏng được viết bởi Christophe Fillot. Nó mô
phỏng các dòng router của Cisco bao gồm 1700, 2600, 3600 và 7200 và
sử dụng các IOS image chuẩn của thiết bị thực. Các tính năng được hỗ
trợ trên router tùy thuộc vào các IOS image này.
 Dynagen là 1 giao tiếp dựa trên nền văn bản dành cho Dynamips, GNS
tích hợp
trình quản lí CLI của Dynagen cho phép người dùng liệt kê
các thiết bị, tạm
ngưng và nạp lại các thể hiện , xác định và quản lí các giá
trị idlePC, bắt các gói tin.

Hình 3.1: Giao diện phần mềm GNS3
GNS3 chạy trên Windows, Linux và Mac OSX. Nó cung cấp mọi thứ cần thiết

14
để chạy được GNS3 trên máy tính ngoại trừ IOS của router thật. IOS này không được

3.2.2.2 Ảnh hưởng của TE metric
Ban đầu đường hầm được thiết lập đi từ R1 đến R5 có thể đi qua 1 trong 3
đường như trong topology của R1 ở hình trên (do các giao tiếp và liên kết ở đây có tính
chất như nhau)
Sau đó ta cấu hình thay đổi giá trị TE metric trên các liên kết R1-R2 thành 66 và
R1-R3 là 68. Kết quả của quá trình lựa chọn đường cho đường hầm như sau:
R1# show mpls traffic-eng tunnels tunnel 0

Hình 3.5: Các thông tin của tunnel 0 khi thay đổi TE metric
Dựa vào kết quả thu được từ bảng ta thấy rằng khi thay đổi giá trị TE metric thì
R1 đã chọn đường hầm qua cổng s0/3.
3.2.2.2 Ảnh hưởng của băng thông sẵn có trên các liên kết

16
Tiếp theo ta sẽ cấu hình tunnel 1 trên R1 sử dụng IGP metric để tính toán
đường nhằm có được 1 kết quả độc lập vì ở trên ta đã thay đổi TE metric nên bất kì
đường hầm nào khi được thiết lập động cũng sử dụng đường đi như tunnel 0.
Tiếp theo ta sẽ thay đổi băng thông sẵn có trên liên kết R3-R5 và R2-R5 sao cho
nó
nhỏ hơn tất cả các liên kết khác (trong bài mô phỏng này thay đổi từ 1544K
bps(là
giá trị mặc định trên liên kết Serial) thành 600Kbps). Kết quả như sau:
R1# show mpls traffic-eng tunnels tunnel 1

Hình 3.6: Kết quả của tunnel 1 với ảnh hưởng của băng thông dự trữ
Kết quả là tunnel 1 trên R1 sẽ chọn đường đi qua cổng s0/3 tới R4-R5 là con
đường có băng thông dự trữ lớn nhất.
3.2.2.3 Ảnh hưởng của affinity bit (Attribute Flag)
Khi cấu hình
Affinity bit trên tunnel 1 là 0x1, mask 0x1 đồng thời

vấn đề tắc nghẽn trong mạng và khả năng phục hồi nhanh giúp giảm
thiểu mất gói khi xảy ra lỗi.
 Luận văn thực hiện một số mô phỏng bằng phần mềm GNS3, để làm rõ
nguyên lý hoạt động của RSVP-TE trên các router của hãng Cisco, cho
phép hiểu rõ hơn hoạt động điều khiển lưu lượng sử dụng RSVP-TE,
đồng thời ở một mức độ nào đó cũng cho phép đánh giá hiệu năng của cá
kỹ thuật điều khiển lưu lượng với RSVP-TE.
Do thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót
kính mong các thầy cô đóng góp y kiến bổ sung để em có thể tiếp tục hoàn thiện
nghiên cứu và mở rộng đề tài này một cách hiệu quả.
Em xin chân thành cảm ơn!

19
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt
[1] TS. Nguyễn Tiến Ban – Bài giảng “Công nghệ chuyển mạch nhãn đa
giao thức MPLS”, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông, 2008
[2] TS. Nguyễn Tiến Ban – Bài giảng “Công nghệ IP/MPLS và các mạng
riêng ảo”, Nhà xuất bản thông tin và truyền thông, 2011
[3] TS. Phùng Văn Vận, KS. Đỗ Mạnh Quyết – Bài giảng “Công nghệ
chuyển mạch nhãn đa giao thức”, Nhà xuất bản bưu điện, 2003
[4] TS. Trần Công Hùng – “Chuyển mạch nhãn đa giao thức – MPLS”, Nhà
xuất bản bưu điện, 2009
Tiếng Anh
[5] Rosen, E, Viswanathan, A. and R. Callon, “Multiprotocol Label
Switching Architecture”, RFC 3031.
[6] L.Andersson, P.Doolan, N.Feldman, A.Fredette, B.Thomas, “LDP
Specification”, RFC 3036.
[7] MPLS Fundamentary (Luc De Ghein – CisscoPress 2006).