ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

Tiểu luận môn Đánh giá Hiệu năng Mạng:
Đánh giá hiệu năng mạng MPLS-TE sử dụng
phần mềm mô phỏng Opnet
Người thực hiện: DƯƠNG ĐỨC HƯNG
Khóa năm: 2013 – 2015
Giáo viên giảng dạy: PGS.TS. VÕ THANH TÚ
2


connection-oriented, thiết lập các kênh ảo (Virtual Circuit), tuyến ảo (Virtual
Path) tạo thành một mạng logic nằm trên mạng vật lý giúp định tuyến, phân
bố tải đồng đều trên toàn mạng. Tuy nhiên, IP và ATM là hai công nghệ hoàn
toàn khác nhau, được thiết kế cho những môi trường mạng khác nhau, khác
nhau về giao thức, cách đánh địa chỉ, định tuyến, báo hiệu, phân bổ tài
nguyên Khi các ISP càng mở rộng mạng theo hướng IP over ATM, họ càng
nhận ra nhược điểm của mô hình này, đó là sự phức tạp của mạng lưới do
phải duy trì hoạt động của hai hệ thống thiết bị. Sự bùng nổ của mạng
Internet dẫn tới xu hướng hội tụ các mạng viễn thông khác như mạng thoại,
truyền hình dựa trên Internet, giao thức IP trở thành giao thức chủ đạo trong
lĩnh vực mạng. Xu hướng của các ISP là thiết kế và sử dụng các router chuyên
dụng, dung lượng chuyển tải lớn, hỗ trợ các giải pháp tích hợp, chuyển mạch
đa lớp cho mạng trục Internet.
4

Nhu cầu cấp thiết trong bối cảnh này là phải ra đời một công nghệ lai
có khả năng kết hợp những đặc điểm tốt của chuyển mạch kênh ATM và
chuyển mạch gói IP. Công nghệ MPLS ra đời trong bối cảnh này đáp ứng
được nhu cầu của thị trường đúng theo tiêu chí phát triển của Internet đã
mang lại những lợi ích thiết thực, đánh dấu một bước phát triển mới của
mạng Internet trước xu thế tích hợp công nghệ thông tin và viễn thông (ICT -
Information Communication Technology) trong thời kỳ mới.
2. Các khái niệm
2.1. Định tuyến IP truyền thống
Trong định tuyến IP truyền thống, bảng định tuyến được xây dựng bởi
tất cả các router trong mạng bằng cách sử dụng các giao thức định tuyến khác
nhau như OSPF (Open Shortest Path First), RIP (Routing Information
Protocol), IS-IS (Intermediate System – to - Intermediate System) hoặc BGP
(Border Gateway Protocol). Mỗi router trong mạng tự quyết định việc định
tuyến cho mỗi gói tin IP đến sau khi bảng định tuyến được xây dựng và điều

bằng các nhãn được gắn với mỗi gói IP, tế bào ATM, hoặc frame lớp hai.
Phương pháp chuyển mạch nhãn giúp các Router và MPLS-enable ATM
switch ra quyết định theo nội dung nhãn tốt hơn việc định tuyến phức tạp
theo địa chỉ IP đích. MPLS kết nối tính thực thi và khả năng chuyển mạch lớp
hai với định tuyến lớp ba, cho phép các ISP cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau
mà không cần phải bỏ đi cơ sở hạ tầng sẵn có. Cấu trúc MPLS có tính mềm
dẻo trong bất kỳ sự phối hợp với công nghệ lớp hai nào. MPLS hỗ trợ mọi
giao thức lớp hai, triển khai hiệu quả các dịch vụ IP trên một mạng chuyển
6

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.
2.3. Kỹ thuật lưu lượng trong mạng MPLS
Kỹ thuật lưu lượng (TE) là một cơ chế đưa ra để kiểm soát luồng của
lưu lượng truy cập vào mạng và nó cung cấp khả năng tối ưu hóa các tài
nguyên mạng. Việc cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) và khả năng kỹ thuật
lưu lượng trên Internet ngày càng quan trọng, đặc biệt là hỗ trợ các dịch vụ
đòi hỏi thời gian thực. Để phục vụ mục đích đó, Internet hiện nay phải được
nâng cao với kỹ thuật mới, đó là MPLS đóng vai trò chính trong mạng IP, với
tính năng kỹ thuật lưu lượng và QoS.

Internet có thể được xem như là một tập các AS (Autonomous System)
truyền thông với nhau và chúng sử dụng giao thức EGP (Exterior Gateway
Protocol). Giao thức IGP (Interior Gateway Protocol) thực thi trong các AS để
cung cấp các kết nối giữa các router. Các giao thức định tuyến link – state như
IS – IS và OSPF là giao thức IGP. EGP hiện thời được sử dụng là BGP4. Tuy
nhiên, giao thức BGP thực thi trong các AS để cung cấp sự truyền thông full –
mesh IBGP giữa các IBGP đồng đẳng. Các IBGP này có thể không kết nối trực

cao nhất trong điều kiện bình thường, và trước khi tắt nghẽn xuất hiện thì một
vài lưu lượng có thể dễ dàng được chuyển đi bằng con đường khác. Hơn thế
nữa, người quản trị mạng có thể sử dụng một thuật toán tổng quát để cung
cấp một sự ánh xạ từ các luồng lưu lượng đến đường truyền vật lý mà không
thể có được nếu sử dụng các cách trên.
MPLS TE cho phép các nhà cung cấp dịch vụ định nghĩa một con
đường chính xác, tương tự như định tuyến nguồn, xuyên qua mạng của họ và
điều khiển lưu lượng đi trên con đường đó. Kỹ thuật lưu lượng cũng thực thi
cân bằng tải có chi phí không cân bằng dựa trên CEF trên các đường hầm.
8

3. Topology mô phỏng
Trong tiểu luận này tôi sử dụng phần mềm mô phỏng OPNET để đánh
giá hiệu năng của mạng sử dụng MPLS-TE. Do thời gian có hạn nên tôi chỉ mô
phỏng 02 kịch bản sau:
- Kịch bản 01: Chỉ sử dụng định tuyến IGP
- Kịch bản 02: Sử dụng dụng MPLS-TE
Topology cho các kịch bản mô phỏng MPLS-TE trên OPNET như sau:

Hình.1: Topology cho kịch bản mô phỏng
Topology bao gồm 2 khu vực:
- Khu vực nhà cung cấp dịch vụ Service Provider (đám mây đậm
màu), bao gồm các Router biên PE1, PE2, các Router lõi CORE1, CORE2,
CORE3, CORE4. Liên kết PE1-CORE1-CORE2-PE2 có băng thông 2 Mbps
(FastEthernet), liên kết PE1-CORE3-CORE4-PE2 có băng thông 1,5 Mbps
(Ethernet). PE1 & PE2 là các LER và Core1, Core2, Core3, Core4 là các LSR.
- Khu vực khách hàng, bao gồm các Router biên CE1, CE2, CE3, CE4,
CE5, CE6 được kết nối vào các Router biên PE1 và PE2, cụ thể là CE1, CE2,
CE3 kết nối vào PE1, còn CE4, CE5, CE6 kết nối vào PE2. CE1,CE2, CE3, CE4,
CE5, CE6 là các router C7200 của cisco.

Vậy ta đã hoàn thành công việc thiết lập Topology và gắn địa chỉ IP cho
các thiết bị trên Topology. Tiếp theo ta sẽ tiến hành xây dựng các kịch bản mô
phỏng cho phần mô phỏng MPLS trên OPNET.
3.1. Kịch bản khi chỉ có giao thức định tuyến IGP
Trong phần này, tôi xây dựng các kịch bản khi chỉ giao thức định tuyến
IGP. Giao thức định tuyến IGP được sử dụng trong mô hình này là OSPF.
Kịch bản gồm:
11

 Triển khai Single-Area OSPFv2 trên tất cả các bộ định tuyến CE1, CE2,
CE3, CE4, CE5, CE6, PE1, PE2, CORE1, CORE2, CORE3, CORE4 tại khu vực
của nhà cung cấp dịch vụ và khu vực cùa khách hàng.
 Tạo các lưu lượng theo yêu cầu.
 Khảo sát mức độ sử dụng ở các liên kết.
Trong kịch bản 1 này, để đơn giản thì chỉ triển khai giao thức định
tuyến OSPFv2 trên tất cả các bộ định tuyến, bao gồm khu vực nhà cung cấp
dịch vụ (PE1, PE2, CORE1, CORE2, CORE3, CORE4) và khu vực khách hàng
(CE1, CE2, … CE6).
Ta tiến hành mô phỏng kịch bản 1 trên OPNET
Bước 1. Khởi tạo giao thức OSPFv2 trên tất cả các Router. Ta bấm Ctrl-
A để chọn tất cả các Router, sau đó vào thanh công cụ Protocols → IP →
Routing → Configure Routing Protocols. Sau đó tích chọn giao thức OSPF và
cấu hình giao thức này trên tất cả các Router như hình 4.3:

Hình 4: Cấu hìnhgiao thức định tuyến
12

Bước 2. Khởi tạo các lưu lượng theo yêu cầu.
Tạo ra 3 luồng lưu lượng IP. Ta vào cửa sổ Open Object Pallete, tìm đối
tượng có tên là ip_traffic_flow_alt, tạo ra 3 luồng lưu lượng và gắp thả tương

sử dụng băng thông ở mức 100% trong khi đó liên kết PE-2 & Core 3 thì
không có lưu lượng đi qua. Kết quả có được do chỉ sử dụng giao thức định
tuyến OSPF. OSPF là giao thức định tuyến dựa trên đường đi ngắn nhất, vì
vậy đến PE-1 mọi lưu lượng đều được chuyển đến Core 1, trong khi đó thì
không có lưu lượng đến Core 3.
3.2. Kịch bản khi có MPLS-TE.
Trong kịch bản mô phỏng này, ta sẽ triển khai kỹ thuật lưu lượng
MPLS TE trong mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ, cụ thể là trên các Router
PE1, PE2, CORE1, CORE2, CORE3, CORE4 nhằm tối ưu hiệu suất hoạt động
của mạng đồng thời đảm bảo dịch vụ cho các luồng lưu lượng. Cụ thể, ta
khởi tạo các đường hầm TE Tunnel hay nói cách khác là các LSP có yêu cầu
xác lập về thông số, sau đó cấu hình thông số của các đường hầm TE Tunnel,
báo hiệu bằng RSVP-TE hoặc CR-LDP. Các thông số của 3 đường TE Tunnel
sẽ phù hợp với các thông số yêu cầu của 3 luồng lưu lượng ở phía bên dưới.
Trong OPNET đã có sãn các đường hầm dạng E-LSP và L-LSP được báo hiệu
sẵn bằng RSVP-TE và CR-LDP, để đơn giản cho việc thiết lập TE Tunnel,
trong OPNET giản lược qua bước cấu hình RSVP-TE và CR-LDP. Kịch bản
này bao gồm:
a) Các yêu cầu của kịch bản khi chỉ có giao thức định tuyến IGP (sử dụng
OSPF).
b) Tạo các đường hầm LSP.
c) Gán lưu lượng vào các LSP.
d) Khảo sát mức độ khả dụng ở các liên kết.
15

Ta tiến hành mô phỏng trên OPNET (kịch bản 2)
Bước 1. Thực hiện kịch bản 1 sau đó thao tác scenarios ->duplicate
scenario để thực hiện 1 bản sao của kịch bản 1, sau đó đặt tên cho kịch bản
mới.
Bước 2. Tạo FEC và Traffic Trunk. Ta vào cửa sổ Open Object Pallete,

lượng CE1-CE4, CE2-CE5, CE3-CE6, mà còn dành cho bất kỳ một lưu lượng
nào mà phù hợp với các thông số của phần Traffic Trunk và thông số của TE
Tunnel tương ứng. Tiếp theo ta quan tâm đến các thông số trong phần TE
Parameters như sau: Hình 10: Cấu hình TE Parameter
Lưu ý rằng ta cần chỉnh mục Min Bandwidth cho phù hợp, thông số
này của TE Tunnel sẽ được so sánh với lượng băng thông thực sự của tuyến
đường tại các thời điểm xác định để tìm ra tuyến đường phù hợp nhất, thông
số này cũng cần phù hợp và Traffic Trunk, nếu không thì lưu lượng sẽ không
được truyền lên TE Tunnel. Sau khi đã tạo ra 3 đường hầm tương ứng thực
hiện Protocols → MPLS → Update LSP Details và Protocols → MPLS →
Display LSP Routes để cập nhật LSP và hiển thị đường đi của LSP vừa tạo ra.
18

Bước 4. Truyền tải các lưu lượng này lên trên các đường hầm TE
Tunnel bằng phương pháp Traffic Mapping – Policy-based Routing. Bước này
được thực hiện trên Router PE1, ta vào phần Edit Attributes trên Router PE1,
tìm phần MPLS Parameters và cấu hình các thông số như hình vẽ sau:

Hình 11: Cấu hình Traffic Mapping
Ta vào mục Traffic Mapping Configuration, tạo ra 3 Row, đối với mỗi
Row, ta chọn Interface In (ở đây ta chọn IF4 của PE1, là giao diện nối đến
CE1), FEC và Traffic Trunk ta lựa chọn tương ứng với CE1, CE2 hoặc CE3, nếu
ta không thiết lập các FEC và Traffic Trunk trước thì chúng sẽ không xuất hiện
tại bảng chọn này. Tiếp sau đó ta chọn LSP có tên tương ứng với TE Tunnel đã
tạo dành cho FEC và Traffic Trunk tương ứng.Việc chọn LSP như thế này
tương ứng với cơ chế Policy-based Routing, nếu với cơ chế Class-based
Tunnel Selection, thì Router sẽ tự động chọn LSP phù hợp. Đối với phần EXP

Từ kết quả của 02 kịch bản trên ta rút ra kết luận khi chỉ sử dụng giao
thức định tuyến IGP và kịch bản khi có MPLS-TE ta thấy MPLS-TE đem lạu
nhiều hiệu quả trong việc sử dụng băng thông có hạn làm giảm chi phí đầu
tư, chất lượng mạng cũng được cải thiện đáng kể đặc biệt là môi trường cung
cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau với chất lượng như mong muốn. Hơn thế
MPLS-TE còn là nền tẳng phát triển cho mạng thế hệ sau NGN.
Do thời gian nghiên cứu về OPNET ngắn, còn nhiều hạn chế về kiến
thức MPLS-TE, ít tài liệu mô phỏng MPLS-TE trên OPNET vì vậy chưa làm
được nhiều kịch bản cho mô hình MPLS-TE ví dụ như Fast Reroute dùng để
bảo vệ đường hầm bị phá vỡ do links, hoặc Node failure. Việc mô phỏng các
vấn đề trên chưa chính xác nên không nêu ra ở tiểu luận này. Qua tiểu luận
này ta thấy phần mềm mô phỏng OPNET là một phần mềm rất đa dạng, ngoài
việc cung cấp mô phỏng mạng, OPNET còn cung cấp cho ta nhiều công cụ cho
phép phân tích hiệu suất, tính toán đường đi, khởi tạo lưu lượng, so sánh
bằng đồ thị …. Từ đó chúng ta không những chỉ tạo lập mạng mà còn giúp
chúng ta đánh giá hiệu năng của hệ thống mạng.
Chính vì vậy tôi sử dụng phần mềm mô phỏng mạng OPNET để sử
dụng cho việc đánh giá hiệu năng mạng trong tiểu luận của tôi.
Tài liệu tham khảo
1. O. Akinsipe (2012), “Comparison of IP, MPLS and MPLS RSVP-TE
Network using OPNET”, International Journal of Computer Applications,
Volume 58, No 2, November 2012.
21

2. M. Bongate (2012), “Analysis of Link Utilization in MPLS Enable Network
using Opnet IT Guru”, International Journal of Computer Applications,
Volume 41, No 14, Mar 2012.
3. Bathesda (2010) Simulation-Based Analysis of MPLS Traffic Engineering,
Model Research and Development, Opnet Technologies Inc.