Ký hiệu/ chữ viết tắt | Ý nghĩa | |
44 | VPLS | Virtual Private LAN Service (Dịch vụ mạng LAN riêng ảo) |
45 | vPort | Virtual Ports (Cổng giao tiếp ảo) |
46 | VRS | Virtual Routing and Switching (Chuyển mạch và định tuyến ảo) |
47 | VSC | Virtualized Services Controller (Bộ điều khiển dịch vụ ảo) |
48 | VSD | Nuage Virtualized Services Directory (Thư mục dịch vụ ảo của Nuage) |
49 | VSG | Virtualized Services Gateway (Cổng dịch vụ ảo) |
50 | VSN | Virtualized Services Node (Node dịch vụ ảo) |
51 | VSP | Virtualized Services Platform (Nền tảng dịch vụ ảo hóa) |
52 | VTEP | VXLAN Tunnel endpoint (Điểm đầu/cuối của VXLAN tunnel) |
53 | VXLAN | Virtual Extensible LAN |
54 | XMPP | Extensible Messaging and Presence Protocol (Giao thức mở và dựa trên nền tảng XML dùng trong nhắn tin nhanh) |
Có thể bạn quan tâm!
-
Nghiên cứu, đánh giá ứng dụng giải pháp SDN cho hạ tầng mạng truyền tải trong các telco cloud data center - 1 -
Biểu Đồ Hype Cycle Cho Vận Hành Cung Cấp Dịch Vụ Truyền Thông 2019 -
Bộ Điều Khiển Dịch Vụ Ảo Hóa Vsc -
Nghiên Cứu Các Giải Pháp Ứng Dụng Sdn Mã Nguồn Mở
Xem toàn bộ 102 trang tài liệu này.
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 - So sánh giải pháp giữa Nokia và Juniper 36
Bảng 3.1 - Quy hoạch đấu nối 41
Bảng 3.2 - Đánh giá hệ thống trước và sau khi tích hợp SDN 46
Bảng 3.3 - Đánh giá tính năng giải pháp SDN mã nguồn mở tự phát triển 49
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 - So sánh kiến trúc mạng truyền thống và SDN 16
Hình 1.2 - Kiến trúc SDN 18
Hình 1.3 - Lớp điều khiển SDN 19
Hình 1.4 - Biểu đồ Hype Cycle cho vận hành cung cấp dịch vụ truyền thông 2019 20
Hình 1.5 - Dự báo quy mô thị trường SDN 2019-2025 21
Hình 2.1 - Kiến trúc hệ thống Nuage Nokia 23
Hình 2.2 - Các dịch vụ ảo hóa VSD 24
Hình 2.3 – Bộ điều khiển dịch vụ ảo hóa VSC 26
Hình 2.4 – Bộ định tuyến và chuyển mạch ảo 26
Hình 2.5 – Cơ chế làm việc chính sách bảo mật 28
Hình 2.6 – Kiến trúc Contrail - Juniper 29
Hình 2.7 – Contrail SDN controller 30
Hình 2.8 - Analytics Node 31
Hình 2.9 - Configuration Node 31
Hình 2.10 – Control Node 32
Hình 2.11 – Computer Node 33
Hình 2.12 - Kiến trúc OpenDayLight 38
Hình 3.1 - Sơ đồ lắp đặt 41
Hình 3.2 - Mô hình cắt chuyển 42
Hình 3.3 – Các bước cắt chuyển 44
Hình 3.4 - Giám sát bằng công cụ Skydive 45
Hình 3.5- Sơ đồ kiến trúc tổng thể của hệ thống dịch vụ phân tích cảnh báo lan truyền dịch bệnh trên đàn gia súc 47
MỞ ĐẦU
Trên thế giới, SDN đang là xu hướng công nghệ quan trọng mà tất cả các Tier 1 Operator theo đuổi (Gartner một công ty tư vấn công nghệ hàng đầu thế giới đã chỉ ra rằng trong 05 năm nữa SDN sẽ chín muồi) [1]. Một trong những môi trường thuận lợi và dễ triển khai SDN nhất là các Cloud Data Center. Hiện nay, các nhà cung cấp nội dung lớn như Google, Facebook, Amazon đã ứng dụng triển khai SDN vào trong các Data Center. Các Tier 1 Operator cũng đã từng bước đưa SDN vào Data Center và thực hiện ảo hóa các thành phần điều khiển, như AT&T đưa ra mục tiêu ảo hóa được 75% các phần tử trong mạng vào năm 2020.
Global Market Insights dự báo quy mô thị trường SDN được dự báo lên đến 100 tỷ USD vào năm 2025 và ước tính sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) hơn 40% trong khoảng thời gian dự báo 2019-2025 [6].
Nhìn chung, các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông (CSP) hàng đầu trên thế giới đã đưa vào triển khai SDN trong những năm gần đây. Các thiết bị chuyển mạch hộp trắng (white-box switches) được lựa chọn bởi chúng có thể được lập trình để linh hoạt sử dụng các giao thức khác nhau, như OpenFlow hoặc các biến thể khác của southbound API để tạo các kết nối định tuyến. Các CSP triển khai SDN trong các phân đoạn khác nhau trên cơ sở hạ tầng của họ tùy thuộc vào các mong muốn triển khai tập trung vào tự động hóa hoạt động của các phân đoạn này. Tuy nhiên, nhiều CSP vẫn đang theo dõi sự phát triển SDN, dự kiến sẽ mất nhiều năm trước khi triển khai SDN với quy mô lớn. Một số nhà cung cấp sản phẩm đã được hình thành và một số nhà cung cấp mới nổi tiếp tục phát triển công nghệ SDN. Cũng có một số cộng đồng mã nguồn mở phát triển phần mềm SDN theo cách riêng của họ. Việc thiếu các tiêu chuẩn chung, các vấn đề về khả năng tương tác đa tầng, các tính năng kiểm soát dịch vụ không đầy đủ, quá tập trung các chức năng kiểm soát và dẫn đến sự thiếu hiệu quả với lưu lượng kiểm soát và những lo ngại về việc tuân thủ và bảo mật của các bộ điều khiển SDN tập trung là những rào cản lớn đối với việc áp dụng SDN quy mô lớn. Bất chấp những rào cản này, các dịch vụ truyền thông đang tiến lên với việc triển khai SDN vì lợi ích của SDN vượt xa các vấn đề tiềm ẩn nói trên.
Việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ mới nói chung và nhất là các công nghệ liên quan đến tự động hóa, thông minh hạ tầng mạng truyền tải viễn thông và CNTT nói riêng luôn là thách thức mà đội ngũ kỹ thuật Viettel luôn nỗ lực vượt qua để bắt kịp xu hướng phát triển và tiến tới làm chủ công nghệ mới. SDN là một trong những ứng dụng phổ biến đối với mạng truyền tải hiện nay mà các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông định hướng triển khai, với việc phân tách phần điều khiển mạng (Control Plane) và chức năng vận chuyển dữ liệu (Forwarding Plane/Data Plane), SDN cho phép việc điều khiển mạng có thể lập trình được dễ dàng và cơ sở hạ tầng mạng độc lập với các ứng dụng và dịch vụ mạng. Đây là hệ thống quan trọng mà đội ngũ kỹ thuật Viettel đã nghiên cứu, ứng dụng trên cơ sở hợp tác với các nhà cung cấp Nokia và Juniper và định hướng tự phát
triển nền tảng mã nguồn mở để triển khai cho hạ tầng mạng truyền tải trong các Telco Cloud Data center và mạng Metro trong tương lai gần.
Bản thân là một trong những thành viên tham gia dự án nghiên cứu ứng dụng SDN vào mạng lưới Viettel, tôi xin giới thiệu đề tài: " NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP SDN CHO HẠ TẦNG MẠNG TRUYỀN TẢI TRONG CÁC
TELCO CLOUD DATA CENTER". Với mong muốn hiểu được cơ chế hoạt động của mạng điều khiển bằng phần mềm và bản thân có thể triển khai thiết lập được hệ thống khi đưa vào mạng thật, tôi đã đặt mục tiêu nghiên cứu các nội dung sau đây:
Tổng quan về vấn đề nghiên cứu:
Tìm hiểu kiến trúc, hiệu quả lợi ích giải pháp ứng dụng SDN đối với mạng truyền tải trong các Telco Cloud Data Center, làm rõ cơ chế phân tách phần điều khiển mạng và chức năng vận chuyển dữ liệu của hệ thống, các công nghệ, giao thức hoạt động trong quá trình vận hành của hệ thống trên hạ tầng mạng truyền tải, các ưu/nhược điểm giải pháp ứng dụng của các hãng/phát triển từ mã nguồn mở.
Tổ chức triển khai thử nghiệm, đánh giá so sánh giải pháp của các nhà cung cấp/mã nguồn mở khác nhau để định hướng lựa chọn giải pháp phù hợp và phương án kỹ thuật phục vụ lộ trình ứng dụng trên mạng truyền tải.
Mục đích nghiên cứu: Tìm hiểu khả năng ứng dụng giải pháp SDN cho mạng truyền tải, đánh giá các tính năng giải pháp SDN (Feature test) cung cấp cho Cloud Data Center, khả năng làm việc liên mạng (interworking) với Cloud ecosystem (Open Stack, servers, storage, hypervisors, …) và các thiết bị IP thông qua giải pháp overlay.
Đối tượng nghiên cứu:
Giải pháp SDN của các hãng Nokia và Juniper.
Giải pháp SDN mã nguồn mở Tungsten Fabric và OpenDayLight.
Ứng dụng giải pháp trên mạng truyền tải trong các Telco Cloud Data Center.
Phạm vi nghiên cứu:
Tổng quan về SDN.
Giải pháp SDN của Nokia và Juniper, giải pháp SDN mã nguồn mở Tungsten Fabric và OpenDayLight.
Triển khai thử nghiệm: Thiết kế hệ thống, xây dựng kịch bản thử nghiệm, tổ chức triển khai lắp đặt, tích hợp, cấu hình hệ thống và đánh giá tính năng, độ ổn định, khả năng làm việc interworking với nhiều phần cứng khác nhau để đề xuất lộ trình ứng dụng trên mạng lưới.
Phương pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu lý thuyết về SDN cho mạng truyền tải trong các Telco Cloud Data Center với mục tiêu là hiểu được nền tảng cơ bản.
Nghiên cứu giải pháp SDN của Nokia và Juniper với mục tiêu là hiểu và triển khai được công nghệ.
13
Nghiên cứu giải pháp SDN mã nguồn mở Tungsten Fabric và OpenDayLight với mục tiêu là hiểu và triển khai được công nghệ.
Tổng hợp, so sánh, đánh giá, đưa ra nhận định, đề xuất lộ trình ứng dụng.
Tìm hiểu về các phần tử liên quan trên mạng lưới (thiết bị, ứng dụng trên mạng truyền tải hiện tại) với mục tiêu lựa chọn các testcase, đánh giá, lựa chọn giải pháp kỹ thuật tối ưu phù hợp.
Phương pháp thực nghiệm: Xây dựng lab thử nghiệm trên nền tảng do đối tác cung cấp/tự phát triển và thiết bị hiện có phục vụ cho việc đánh giá các testcase theo mục tiêu kịch bản đã xây dựng.
Vai trò tác giả trong dự án nghiên cứu, thực nghiệm tại đơn vị:
Chủ trì tổ chức nghiên cứu, lựa chọn giải pháp thử nghiệm giai đoạn 1 (nghiên cứu xu thế, tiềm năng của giải pháp; test thử nghiệm giải pháp của các hãng và giải pháp mã nguồn mở).
Tổ chức thiết lập, cấu hình, tích hợp Lab thử nghiệm; tham gia test thử nghiệm và nghiệm thu giải pháp tự phát triển.
Với các mục tiêu xác định cụ thể như trên, kết quả của luận văn dự kiến sẽ đưa ra được lựa chọn giải pháp ứng dụng phù hợp cho mạng truyền tải trong các Telco Cloud Data Center và lộ trình triển khai trên mạng thật cũng như định hướng xây dựng nền tảng tự phát triển trong tương lai.
Luận văn được cấu trúc như sau:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.
Chương này trình bày các khái niệm cơ bản về SDN, so sánh khác biệt giữa SDN và công nghệ mạng truyền thống về cấu trúc và tính năng. Tìm hiểu kiến trúc của giải pháp ứng dụng SDN cũng như tiềm năng và xu hướng triển khai của các nhà mạng trên thế giới.
CHƯƠNG 2: THỬ NGHIỆM GIẢI PHÁP SDN CỦA CÁC HÃNG VÀ MÃ NGUỒN MỞ
Chương 2 được trình bày qua 2 phần. Phần thứ nhất giới thiệu các giải pháp ứng dụng SDN của Nokia và Juniper cho mạng truyền tải trong các Telco Cloud Data Center. Phần thứ hai trình bày về nội dung nghiên cứu và kết quả thử nghiệm trên Lab giải pháp mã nguồn mở Tungsten Fabric và OpenDayLight cũng như so sánh, phân tích đánh giá tính ứng dụng phù hợp của 2 giải pháp này.
CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI GIẢI PHÁP TỰ PHÁT TRIỂN
Chương 3 là chương chuyển thể các kiến thức nghiên cứu, test thử nghiệm trên lab và giải pháp tự phát triển hệ thống SDN Opensource thành nội dung ứng dụng thực tế trên mạng thật. Chương này đưa ra thực nghiệm tích hợp giải pháp tự phát triển vào hệ thống Private Cloud DC.
Tuy nhiên, để kết quả thực nghiệm là một giải pháp ứng dụng hiệu quả trên diện rộng trong mạng truyền tải của Viettel, ngoài việc tối ưu lại hệ thống thì còn phải phát
triển bổ sung các tính năng nâng cao nhằm đáp ứng nhu cầu không chỉ cho mạng truyền tải Telco Cloud Data Center mà còn đối với mạng truyền tải IP.
Trên đây là giới thiệu cơ bản nội dung về luận văn tốt nghiệp của bản thân. Nội dung thực hiện chỉ mới là quan điểm và tư duy cá nhân, sẽ còn nhiều tồn tại và thiết sót. Do vậy, rất mong quý thầy cô, bạn học và nhất là các thầy cô giáo trong hội đồng bảo vệ tốt nghiệp cho ý kiến đóng góp để luận văn được hoàn thiện. Kết quả luận văn là kết quả triển khai dự án thực tế tại Viettel mà bản thân tác giả là một thành viên của đội dự án.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về Mạng định nghĩa mềm SDN – Software Defined Networking
1.1.1. Nhu cầu và nguyên nhân ra đời
Mạng định nghĩa bằng phần mềm (SDN) là một công nghệ mới giúp nâng cao hiệu quả và giảm chi phí cho việc vận hành và quản trị hệ thống mạng cho các tổ chức doanh nghiệp.
Đối với một kiến trúc mạng truyền thống, mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển đều cùng nằm trên một thiết bị vật lý và mỗi thiết bị độc lập về mặt chức năng với nhau, các chính sách chuyển tiếp lưu lượng hoạt động trên trên mỗi thiết bị riêng và không có giao diện có khả năng hiển thị toàn bộ mạng.
Khi số lượng thiết bị trên mạng lưới càng nhiều, thì càng gây nên sự phức tạp trong mạng và làm khó khăn cho người quản trị mạng trong quá trình vận hành và điều khiển. Cùng với các thay đổi về mô hình mạng, sự gia tăng của các dịch vụ đám mây và nhu cầu phát triển của các nhà khai thác băng thông dịch vụ đưa ra một yêu cầu cần phải phát triển một giải pháp mới.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một kiến trúc mạng mà ở đó nhiệm vụ điều khiển mạng được xử lý bởi các bộ điều khiển và các bộ điều khiển đó có thể tác động tới phần cứng, bộ nhớ và các chức năng của các thiết bị định tuyến (router), chuyển mạch (switch) để đạt được mục đích của người sử dụng. Do đó, mạng lưới trở nên linh hoạt hơn, hiệu suất sử dụng cao hơn và dễ quản lý hơn.
1.1.2. Khái niệm về mạng SDN
Trên thế giới hiện có nhiều định nghĩa về mạng SDN nhưng theo tổ chức ONF (Open Networking Foundation – một tổ chức hỗ trợ phát triển SDN thông qua việc nghiên cứu các tiêu chuẩn mở phù hợp) thì mạng định nghĩa bằng phần mềm (SDN) là một kiểu kiến trúc mạng mới, năng động, dễ quản lý, chi phí hiệu quả, dễ thích nghi và rất phù hợp với nhu cầu mạng ngày càng tăng hiện nay. Kiến trúc này phân tách chức năng điều khiển mạng (Control Plane) và chức năng vận chuyển dữ liệu (Forwarding Plane/Data Plane), điều này cho phép việc điều khiển mạng có thể lập trình được dễ dàng và hạ tầng mạng vật lý độc lập với các ứng dụng và dịch vụ mạng.
Một cách định nghĩa khác theo quan điểm của chuyên gia phân tích Ramesh Marimuthu và Amresh Nandan (Gartner): Mạng được định nghĩa bằng phần mềm (SDN) là một cách tiếp cận kiến trúc để thiết kế, xây dựng và vận hành mạng và cho phép khả năng lập trình của các phần tử mạng. Do đó, các nhà cung cấp dịch vụ có thể đạt được sự linh hoạt và tăng trưởng kinh doanh thông qua các sản phẩm dịch vụ mới với thời gian nhanh hơn để tiếp thị cùng với các hoạt động tự động và hiệu quả về chi phí. SDN tách mặt phẳng điều khiển khỏi mặt phẳng chuyển tiếp, sự tách biệt này cho phép khả năng lập trình các chức năng điều khiển mạng độc lập với hạ tầng bên dưới [1].
1.2. Sự khác biệt giữa SDN với mạng truyền thống