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Implementierung eines Linux-basierten MPLS-Router für die bestehende DiffServ Domäne

Kategorie: ForschungsarbeitenErstellt: 28.03.2008 - 11:22 Geändert: 28.03.2008 - 11:23
Autor: Stefan Abu Salah
Diplomarbeit von Kamal Madrane

Einleitung


In der heutigen Zeit ist die Nutzung der Rechnernetze fast nicht mehr zu vermeiden, da der Wachstum des globalen Internets sehr schnell zunimmt. Früher hatten nur wenige Menschen Zugang zum Netz, heute besitzt fast Jeder einen Internet Zugang zu Hause oder auf dem Arbeitsplatz. Die Rechnerkommunikation ist ein wesentlicher Bestandteil unserer Infrastruktur geworden und wird in jedem Bereich des Geschäftslebens zur Bewältigung verschiedener Aufgaben, wie lesen, einkaufen, spielen, herunterladen, arbeiten, VoIP telefonie, Überweisungen, E-Mail Verkehr, chaten etc, genutzt.
Durch die große Anzahl von Kunden im Internet treten immer wieder verschiedene Probleme bei den Service Providern auf, hier zu nennen sind Paketverluste, Wartezeiten, Jitter bei Video Streaming, Videokonferenz und Telefonaten. Die Lösung wäre eine Implementierung von Dienstqualität sowie die Sicherung der Bandbreite zur Optimierung des Datenverkehrs in den heterogenen Netzen.
Im Bereich von Großunternehmen werden immer noch verschiedene klassische Netzwerk-technologien wie ATM, X.25 und Frame Relay eingesetzt, da diese eine höhere Datenübertragungsrate im WAN ermöglichen und die Verwaltung durch den Einsatz virtueller Leitungen im Netzwerk vereinfachen. Das Multi Protocol Label Switching (MPLS) wurde von der Internet Engineering Task Force (IETF) standardisiert und soll alle diese Protokolle in der Zukunft ersetzen. Im Vergleich zu der MPLS-Technologie bieten diese begrenzte Übertragungsmöglichkeiten und Dienstqualitäten an.

Ziel der Diplomarbeit



Diese Diplomarbeit wurde im Rahmen des Forschungsprojekts QoSSIP (Netzübergreifende Quality-of-Service bei SIP-basierter VoIP-Kommunikation) erstellt. Aufgabe dieser Arbeit ist die Implementierung eines Linux-basierten MPLS-Router für die bestehende DiffServ Domäne. Die Implementierung des MPLS-Protokolls unter Linux-Debian Rechnern soll die teure kostenpflichtige MPLS Implementation von Cisco teilweise ersetzen. Außerdem soll eine Konfiguration zur Optimierung des Netzverkehrs im Datennetz - Labor eingeführt werden. Folgenden Aufgaben stellen die Ziele der Konfiguration dar:

- Aufbau von Explicite Routen mit Hilfe des Labels
- Beschleunigung der Datenpaketen durch Switching anstatt Routing
- Integration und Unterstützung bestehender Netzwerk-Techniken wie Ethernet
- Bewachung vor Ausfall eines Routers im Netz
- Lastverteilung durch Aufbauen von Tunnels
- Garantierte Bandbreite für VoIP Telefonie und Video Konferenz
- Unterstützung von QoS und Traffic Engineering innerhalb des Netzes

Alle diese Eigenschaften werden für die Zukunft der VoIP benötigt, um die Qualität der IP-telefonie zu erhöhen sowie Paketverlust, Jitter und Verzögerungen im Netzverkehr zu vermeiden.

Implementierung des MPLS-Protokolls unter Linux



Die MPLS-Implementierung wird mit Hilfe des Sourceforge Projektes durchgeführt. Dieses bietet eine freie Software, um MPLS in Linux Rechner mit dem Kernel-2.6.x zu implementieren. Das MPLS für Linux besteht aus zwei Projekten :

1)Das erste Projekt ist der mpls-linux, dieser wird in den Linux Kernel implementiert und weist folgende Eigenschaften auf :
- Ansprechen des Ethernet sowie des PPP Interfaces.
- Aufbau des MPLS Tunnel Interface.
- Realisierung der Labels durch globale und spezifische Interface „ labelspace“, Label Stacking sowie resursive label lookups.
- Verbindung der eingehenden Einträge in der Routingtabelle mit ausgehenden Labels, Unterstützung von Type Of Service (TOS) und per Interface Routing.
- Integration mit dem Linux Quality of Service (QoS) Modell .
- Unterstützung des Diffserv (E-LSP und L-LSP) .
- Integration des MPLS in Ethernet-Netze (Ethernet over MPLS) .

2)Das zweite Projekt ist der LDP-Portable, dies stellt eine Implementierung des RFC3036 dar und besitzt folgende Eigenschaften :
- Unsolicited und On Demande Module
- direct und indirect peers
- Ermöglichung der Kontrolle der Labelverteilung (LDP) durch die Policy control
- Integration mit Quagga-linux, um mit verschiedenen dynamischen Routingprotokollen arbeiten zu können
- Steuerung und Konfiguration durch API mit Hilfe von LDP-MIB Management

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