TCP/IP và mạng Internet 3

Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin ngành viễn thông TCP/IP và mạng Internet

ơng 5 : Kết nối TCP/IP qua mạng ATM 5.1.Tổng quan về kết nối Internet qua mạng ATM

hoàn toàn với mô hình 7 lớp của OSI Tuỳ theo từng trờng hợp cụ thể mà ta xem

xét mô hình tham chiếu của ATM tơng đơng với các lớp khác nhau của mô hình OSI Khi tìm hiểu phơng pháp kết nối TCP/IP qua mạng ATM thì mô các lớp của mô hình ATM tơng đơng với hai lớp dới (lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý)

của mô hình OSI Có hai phơng pháp kết nối để lớp mạng truyền thống hoạt động ở trên lớp mạng ATM nh hình 5.1.

Hình 5.1: Hai phơng pháp kết nối TCP/IP qua mạng ATM

1 Mô hình mô phỏng LAN Mô phỏng LAN là phơng án đi theo hớng cho lớp

mạng hoạt động bên trên lớp ATM thông qua một lớp trung gian Phơng pháp này do diễn đàn ATM (ATM Forum) đa ra Thông qua lớp trung gian, đợc gọi là lớp LANE (LAN Emulation), mạng ATM trở lên giống với các mạng LAN thông thờng nh mạng Ethernet hay Token Ring Khi đó lớp mạng truyền thống có thể hoạt động trên mạng ATM mà không cần có bất kỳ sự thay đổi nào.

2 Phơng pháp IP truyền thống trên ATM Trong phơng pháp này mạng ATM sẽ

đợc sử dụng với các chức năng giống nh mạng LAN truyền thống để truyền các gói IP Khi đó cần có các biện pháp để chuyển đổi từ địa chỉ IP sang địa chỉ ATM và biện pháp xếp các gói IP vào các đơn vị số liệu của lớp AAL Phơng pháp này do IETF (Internet Engineering Task Force)đa ra.

Mô phỏng LANMô hình tự nhiên

Hai phơng pháp trên có nhợc điểm là chỉ coi mạng ATM nh các mạng truyền thống đang tồn tại do đó không tận dụng đợc các u điểm của mạng ATM nh chất lợng dịch vụ Do đó ATM Forum và IETF đã đa ra hai phơng án giải quyết tiếp theo đó là:

 Đa giao thức trên ATM MPOA (MultiProtocol over ATM) do ATM Forum đa ra.

 Giao thức phân tích chặng kế tiếp (NHRP) do IETF đa ra.

Trong phần tiếp theo ta sẽ đi vào xem xét cụ thể hai phơng pháp do IETF đa ra.

5.2 Ph ơng pháp IP truyền thống trên ATM

Sự triển khai của ATM trong một mạng IP truyền thống nh một sự thay thế trực tiếp cho các mạng LANs Khi đó mạng ATM đợc dùng để kết nối các Router nh các mạng LAN truyền thống

5.2.1 Các vấn đề cần giải quyết trong ph ơng pháp IP truyền thống trên ATM

Phơng pháp IP truyền thống trên ATM đợc phát triển dựa theo ý tởng của

nh một mạng LAN truyền thống đóng vai trò mạng truyền dẫn cho giao thức IP,

đó là lý do vì sao nó đợc gọi là phơng pháp IP truyền thống trên ATM Nếu xét theo mô hình phân lớp thì trong phơng pháp này mạng ATM đóng vai trò nh lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý Hình 5.2 so sánh mô hình phân lớp của mạng LAN truyền thống và của phơng pháp IP truyền thống trên ATM.

Các lớp cao hơnLớp IP

Lớp tơng thích ATMLớp ATM

Lớp điều khiển truy nhập thiết bị (MAC)Lớp vật lýLớp vật lýMạng ATM có triển khai

IP over ATM

Mạng LAN truyền thống

Hình 5.2: Phơng pháp IP truyền thống trên ATM khi so sánh với mạng LANVì phơng pháp IP truyền thống trên ATM dựa trên nguyên tắc hoạt động của giao thức IP trên môi trờng mạng LAN truyền thống lên khi nghiên cứu ph-

ơng pháp IP truyền thống trên ATM ta cần phải giải quyết ba vấn đề cơ bản sau đây:

• Phơng pháp đóng gói các Datagrams: Các đơn vị số liệu của giao thức

Internet (các Datagrams) cần đợc đóng gói vào các đơn vị số liệu của mạng ATM Các đơn vị số liệu của ATM đợc sử dụng là các AAL5 CPCS-SDUs.

• Chuyển đổi địa chỉ: Mỗi thiết bị cuối trong mạng ATM sẽ có hai loại địa chỉ

là địa chỉ IP và địa chỉ ATM Khi hai thiết bị cuối muốn thiết lập kết nối cũng nh trong các mạng LAN chúng không những phải biết địa chỉ IP của nhau mà còn phải biết địa chỉ ATM Tức là cần phải có một cơ chế để chuyển đổi địa chỉ IP sang địa chỉ ATM và ngợc lại.

• Các quy tắc báo hiệu để thiết lập kết nối: Báo hiệu trong mạng ATM khi sử

dụng cho phơng pháp IP truyền thống trên ATM ngoài bao gồm các thủ tục thiết lập kết nối còn có một số thủ tục khác nh kích thớc cực đại của các gói tin, tham số lu lợng tải, kiểu giao thức ở lớp bên trên

Tuy nhiên mạng ATM có một số đặc điểm khác với mạng LAN nh:

 Mạng LAN có các phơng tiện dùng chung trong khi mạng ATM có phơng

tiện truyền dẫn riêng cho mỗi kết nối ATM cung cấp một môi trờng chuyển

mạch kiểu kết nối ảo Một kết nối ảo có thể đợc thiết lập thông qua một kết nối ảo cố định (PVC) hoặc một kết nối ảo chuyển mạch (SVC)

 Mạng LAN là mạng hoạt động theo phơng thức không liên kết

kết (Connection-Oriented).

 Trong mạng LAN việc quảng bá thông tin (sử dụng địa chỉ cuối mạng) đợc thực hiện dễ dàng Trong mang ATM việc truyền quảng bá thông tin không đợc mạng hỗ trợ do đó thực hiện quảng bá thông tin rất khó khăn

 Một địa chỉ ATM đầu cuối có thể đợc mã hoá theo một trong hai kiểu: kiểu địa chỉ NSAP hoặc kiểu địa chỉ E.164 Trong một số trờng hợp cả hai địa chỉ này đều cần thiết cho một máy khách ATMARP để có thể liên lạc đợc với một Router hoặc một máy khác Việc sử dụng địa chỉ ATM cuối cùng và địa chỉ E.164 bởi ATMARP cũng tơng tự nh địa chỉ của mạng Ethernet.

Từ sự khác nhau đó lên việc xem xét các vấn đề trên đối với mạng ATM có khác so với mạng LAN

Các vấn đề nêu trên sẽ lần lợt đợc xem xét trong từng mục dới đây.

5.2.2.Ph ơng pháp đóng gói dữ liệu

Có ba phơng pháp đóng gói dữ liệu là: phơng pháp LLC/SNAP, phơng pháp ghép kênh VC và phơng pháp TULIP/TULIC Hình 5.3 minh hoạ ba phơng pháp đóng gói đó.

Higher layer

Higher layer

Higher layer

Hình 5.3: Các phơng pháp đóng gói khi truyền các gói IP qua mạng ATMTrong đó :

LLC: Logic Link Control Điều khiển liên kết Logic.

SNAP: Subnetwork Attachment Point Điểm gắn vào mạng con.TUNIC : TCP and UDP over non-existent IP

Với các kiểu đóng gói khác nhau thì các thông tin dùng để tách kênh ở các trạm cuối và thông tin cần mang trong bản tin báo hiệu là khác nhau Tuy nhiên khi càng nhiều thông tin cần dùng để tách kênh tại các trạm cuối thì càng có ít thông tin cần truyền đi trong bản tin báo hiệu.

Bảng 5.1 trình bày các thông tin cần truyền trong bản tin báo hiệu và các thông tin dùng để tách kênh của các phơng pháp đóng gói khác nhau.

Phơng pháp đóng gói Thông tin dùng để tách kênh tại trạm cuối

Thông tin trong bản tin báo hiệu

Địa chỉ đíchHọ giao thứcGiao thứcCổng

Không có

Ghép kênh ảoĐịa chỉ nguồnĐịa chỉ đíchGiao thứcCổng

Họ giao thức

TUNICKhông cóĐịa chỉ nguồnĐịa chỉ đíchHọ giao thứcGiao thứcCổng

Bảng 5.1: Các thông tin cần thiết để tách kênh và các thông tin cần truyền trong bản tin báo hiệu của các phơng pháp đóng gói khác nhau

5.2.2.1.Ph ơng pháp đóng gói LLC/SNAP (Điều khiển kết nối Logic/điểm gắn vào mạng con)

Đối với phơng pháp này hầu hết các chức năng ghép kênh cần phải thực hiện ở trạm cuối ở đó LLC/SNAP Header đợc thêm vào hoặc ớc lợng tơng ứng.

Phơng pháp đóng gói này là phù hợp nhất cho mạng dùng PVC hoặc mạng không có khả năng mang song song nhiều kênh VCs Do đó một vài kết nối của các giao thức bậc cao có thể dễ dàng chia sẻ một VCC đơn Mặc dù phơng pháp đóng gói này đòi hỏi phải xử lý và truyền dẫn nhiều hơn nhng nó là phơng pháp đợc sử dụng cho nhiều mạng và là kiểu đóng gói mặc định cho phơng pháp IP truyền thống trên ATM

Trong phơng pháp đóng gói này, đơn vị dữ liệu giao thức Internet đợc gắn thêm phần tiếp đầu điều khiển liên kết logic có độ dài 3 Bytes nh hình sau

OUI PIDTrong đó:

 OUI (3 Bytes): Organizationally Unique Identifier - Xác định tổ chức quy định ý nghĩa trờng PID OUI có giá trị 0x00-00-00 cho cả hai trờng hợp gói dữ liệu là gói IP hoặc gói ATMARP.

 PID (2 Bytes): Protocol Identifier- Xác định giao thức lớp trên PID = 0x08-00: Trờng hợp gói dữ liệu là gói IP.

PID = 0x08-06: Trờng hợp gói dữ liệu là gói ATMARP/InATMARP ở đây ta không quan tâm đến chi tiết từng giá trị của phần tiếp đầu điều khiển liên kết Logic và phần tiếp đầu điểm gắn vào mạng con mà chỉ quan tâm đến giá trị của chúng trong trờng hợp giao thức Internet Với giao thức Internet không phải là giao thức chuẩn ISO nên phần tiếp đầu điều khiển liên kết Logic có giá trị 0xAA-AA-03 để biểu thị sự tồn tại của phần tiếp đầu điểm gắn vào mạng con Phần tiếp đầu điểm gắn vào mạng con dùng để xác định giao thức Internet có giá trị 0x00-00-00 cho trờng OUI và 0x80-00 cho trờng PID.

Nh vậy sau khi thêm phần tiếp dầu điều khiển liên kết logic và phần tiếp đầu điểm gắn vào mạng con vào đơn vị dữ liệu giao thức Internet ta sẽ có đơn vị dữ liệu giao thức của lớp con hội tụ chung (CPCS) có dạng nh hình 5.4.

BytesLLC (0xAA-AA-03)

3OUI (0x00-00-00)

6PID (0x08)

8Đơn vị số liệu giao thức Internet

(độ dài tối đa 216-9 Bytes)

Hình 5.4: Cấu trúc gói dữ liệu của phơng pháp LLC/SNAP

Ta thấy đơn vị số liệu giao thức của giao thức Internet có độ dài lên đến (216 –9) Bytes Mặc dù giá trị 9180 Bytes là giá trị mặc định Độ dài của đợn vị

số liệu giao thức có thể thay đổi tuỳ theo sự thoả thuận của hai bên trao đổi dữ liệu Hình 5.5 trình bày quá trình chuyển các gói dữ liệu của các giao thức khác nhau qua một kênh ảo sử dụng phơng pháp đóng gói LLC/SNAP

Hình 5.5: Phơng pháp đóng gói LLC/SNAP

Với đơn vị số liệu của giao thức phân tích địa chỉ ATM thì các giá trị các trờng trong phần tiếp đầu điều khiển liên kết logic và phần tiếp đầu điểm gắn vào mạng con cũng giống nh đơn vị số liệu của giao thức Internet Chỉ khác ở tr-ờng xác định giao thức PID Trong trờng hợp giao thức phân tích địa chỉ ATM trờng PID có giá trị 0x08-06

VCCLớp ATM

Lớp vật lýAAL

5.2.2.2.Ph ơng pháp ghép VCs

tại Các gói dữ liệu của tầng mạng, ví dụ nh các IP Datagrams đợc chuyển trực tiếp vào một kết nối ATM/AAL5 Thông tin lớp thấp băng rộng chỉ ra rằng thực thể tầng mạng là đích của kết nối Hình 5.6 trình bày quá trình sử dụng các kết nối ảo để truyền các gói dữ liệu của các giao thức khác nhau

Hình 5.6: Phơng pháp ghép VCs

Mặc dù phơng pháp ghép kênh cần ít mào đầu hơn phơng pháp LLC/SNAP nhng nó yêu cầu nhiều VCCs hơn, một VCC riêng lẻ cho mỗi một cặp giao thức tầng mạng giữa hai thiết bị ATM đầu cuối và trong bản tin kết nối yêu cầu nhiều thông tin hơn.

5.2.2.3.Ph ơng pháp TULIP và TUNIC

Phơng pháp này đợc đề nghị là giải pháp cho tơng lai để giảm bớt mào đầu nhng nó không phải là một phần của phơng pháp IP truyền thống trên ATM

Phơng pháp TUNIC không chỉ loại bỏ tầng LLC mà nó còn loại bỏ cả tầng IP

Kết nối ATM/ AAL5 tồn tại trực tiếp giữa các tầng giao vận nh TCP, UDP Tuy nhiên ứng dụng của phơng pháp này cha đợc hình thành và nó gần nh cha có

VCCsLớp ATM

Lớp vật lýSSCS

CPCSSARAAL

thực tế Việc đánh địa chỉ cho các thực thể tầng giao vận với các giao thức báo hiệu đang tồn tại là không thể và nó phải yêu cầu các cơ chế bổ xung.

5.2.2.4.Kích th ớc gói IP cực đại MTU sử dụng cho ATM AAL5

Thông thờng việc truyền các gói tin càng lớn thì quá trình truyền càng hiệu quả Tuy nhiên kích thớc cực đại cho phép của các gói tin truyền trong các mạng khác nhau là khác nhau Để tránh tình trạng các gói tin bị phân mảnh khi đi qua các mạng khác nhau thì các kích thớc cực đại này có xu hớng gần xấp xỉ

là 9180 Bytes, nh thế nó đủ lớn truyền qua các mạng nh Ethernet, Token Ring,

hiệu quả truyền dữ liệu tốt hơn, mà AAL5 cho phép kích thớc của các SDUs có thể đến 64 Kbytes, lên các gói có kích thớc đến 64 Kbytes đợc cho phép truyền nếu tất cả các trạm trên cùng LIS đợc cấu hình để truyền dữ liệu có kích thớc lớn hơn

CPCS-Đối với mạng ATM, trong phơng pháp kết nối ảo cố định (PVC) không cần một giao thức báo hiệu nào để thiết lập kết nối do vậy kích thớc gói tin mặc định đợc sử dụng Trong phơng pháp kênh ảo chuyển mạch phải sử dụng các giao thức báo hiệu để thiết lập kênh ảo, nên trong giao thức báo hiệu có thể bao gồm một trờng mang thông tin về kích thớc tối đa mà bên chủ gọi yêu cầu gửi đến bên bị gọi theo chiều đi và kích thớc cực đại mà bên bị gọi có thể đáp ứng đợc theo chiều ngợc lại

Bình thờng thì cả bên chủ gọi và bên bị gọi đều sử dụng các gói tin có kích thớc mặc định (9180 Bytes) Nếu bên chủ gọi muốn sử dụng một kích thớc khác thì nó phải miêu tả kích thớc này trong bản tin báo hiệu (có trong thông số của phần tử thông tin AAL) Kích thớc cực đại của các gói tin CPCS-SDU có

gọi và bên chủ gọi nh sau:

 Nếu bên bị gọi có thể chấp nhận kích thớc cực đại đợc miêu tả bởi bản tin báo hiệu thiết lập kết nối thì kích thớc cực đại của gói tin đi và về sẽ đợc sử dụng.

 Nếu bên bị gọi không đáp ứng đợc kích thớc đề nghị thì nó sẽ thiết lập kích thớc cực đại của CPCS-SDU trong bản tin trả lời thiết lập kết nối gửi đến bên chủ gọi.

 Nếu bên chủ gọi thu đợc bản tin thiết lập kết nối mà trong đó không bao gồm thông tin về kích thớc cực đại (có trong thông số của phần tử thông tin AAL) Nó sẽ huỷ bỏ kết nối vì lý do các thông số AAL không đợc hỗ trợ.

5.2.4.Cấu hình mạng con IP Logic

Trong phơng pháp IP truyền thống trên ATM một kiểu quản lý riêng biệt đợc cấu hình cho các Hosts và Routers gọi là mạng con IP Logic (LIS) Một mạng con IP Logic trong mạng ATM đợc định nghĩa là mạng bao gồm các thiết bị có cùng tiếp đầu của địa chỉ IP Mỗi LIS hoạt động và liên lạc độc lập với các LISs khác trên cùng một mạng ATM Kết nối giữa hai Hosts trong cùng một LIS là trực tiếp Kết nối với các Hosts ở bên ngoài mạng con IP Logic đợc thực hiện thông qua các Routers Router này là một điểm cuối ATM gắn vào mạng ATM và nó đợc cấu hình là một thành viên của một hoặc một số LISs hoạt động trên cùng một mạng ATM Cấu hình kiểu này có thể dẫn đến kết quả là có một số các LISs riêng biệt hoạt động trên cùng một mạng ATM Các Hosts của các mạng con IP Logic khác nhau bắt buộc phải liên lạc với nhau thông qua các IP Routers trung gian ngay cả trong trờng hợp có thể thiết lập một VC trực tiếp giữa hai thành viên IP qua mạng ATM.

Yêu cầu của các thành viên IP (Hosts, Routers) hoạt động trong một mạng con IP Logic là:

 Tất cả các thành viên đều có cùng mạng IP, số mạng con và mặt nạ địa chỉ.

 Tất cả các thành viên trong một LIS đều kết nối trực tiếp với mạng ATM. Tất cả các thành viên ở bên ngoài LIS muốn kết nối với các thành viên

bên trong LIS đều phải thực hiện thông qua Router.

 Tất cả các thành viên của LIS phải có một cơ cấu để chuyển đổi địa chỉ IP sang địa chỉ ATM thông qua giao thức ATMARP và ngợc lại thông qua giao thức InATMARP khi sử dụng SVCs.

 Tất cả các thành viên của một LIS phải có một cơ chế để chuyển đổi các VCs thành địa chỉ IP thông qua InATMARP khi sử dụng PVCs.

 Tất cả các thành viên trong một LIS phải có thể liên lạc với bất cứ một thành viên nào ở trong cùng LIS thông qua mạng ATM.

Hình 5.7 trình bày cấu trúc của hai mạng con Logic Avà B của cùng một mạng ATM

Hình 5.7: Cấu hình mạng con Logic

5.2.5.Cơ chế phân tích địa chỉ trong ph ơng pháp IP truyền thống trên ATM

Nh đã xét ở trên mạng ATM có đặc điểm khác mạng LAN truyền thống là

mạng ATM không hỗ trợ chế độ truyền tin quảng bá (Broadcast) Do vậy cơ chế

phân tích địa chỉ trong mạng ATM khác với mạng LAN Trong mạng LAN, yêu cầu phân tích địa chỉ đợc truyền quảng bá trong mạng và máy có địa chỉ IP phù hợp với địa chỉ IP trong câu hỏi sẽ trả lời yêu cầu đó Nhng trong mạng ATM việc phát tin quảng bá rất phức tạp, vì vậy cần phải có một thiết bị chuyên đảm nhận việc trả lời các yêu cầu phân tích địa chỉ Thiết bị đó gọi là máy chủ phân tích địa chỉ ATM (ATMARP Server) Các thiết bị cuối trong mạng con Logic đ-

và máy chủ trong mạng con IP Logic liên lạc với nhau thông qua giao thức phân tích địa chỉ ATM (ATMARP) và giao thức phân tích địa chỉ ATM ngợc

Mạng ATMMạng con logic A

Mạng con logic B

Máy chủ phân tíchđịa chỉ ATM chomạng con logic B

Máy chủ phân tíchđịa chỉ ATM chomạng con logic A

Bộ chọn đường giữahai mạng con logicA và B

Máy khách thuộc mạng con logic AMáy khách thuộc mạng con logic B

(InATMARP) ATMARP là giao thức giống với giao thức ARP nhng nó cần thêm một số cơ chế bổ xung để hỗ trợ ARP trong môi trờng ATM đơn hớng InATMARP là giao thức tơng tự nh giao thức RARP nhng nó đợc ứng dụng cho mạng ATM Tất cả các máy trạm IP đều phải hỗ trợ các giao thức này Việc sử dụng các giao thức này khác nhau phụ thuộc vào việc sử dụng PVCs hay SVCs.

5.2.5.2.Các kết nối ảo chuyển mạch (SVCs)

SVCs dùng để hỗ trợ ATMARP trong môi trờng không có chế độ Broadcast và Multicast mà mạng ATM hiện nay đang cung cấp Để thực hiện điều đó cần có một ATMARP Server đặt trong một LIS Máy này phải có khả năng trả lời tất cả các yêu cầu ATMARP của tất cả các thành viên trong LIS.

Bản thân máy chủ tự nó không chủ động thiết lập kết nối Nó phụ thuộc vào các máy khách bên trong LIS phát ra thủ tục đăng ký ATMARP Một máy khách kết nối đến ATMARP sử dụng một kết nối ảo kiểu điểm -điểm Máy chủ dựa vào kết nối đó sẽ truyền đi một yêu cầu InATMARP để xác định địa chỉ IP của máy khách Bản tin trả lời InATMARP từ máy khách bao gồm các thông tin cần thiết để máy chủ ATMARP xây dựng bảng ATMARP của nó Thông tin này đợc sử dụng để trả lời các yêu cầu ATMARP mà nó nhận đợc.

Mỗi một máy khách kết nối với LIS phải biết địa chỉ để gửi các yêu cầu ATMARP Địa chỉ này là địa chỉ của máy chủ ATMARP đợc đặt trong mỗi LIS Trong một môi trờng gồm các kết nối ảo chuyển mạch (SVCs) thì các yêu cầu ATMARP đợc chuyển đến máy chủ ATMARP để chuyển đổi từ địa chỉ IP của máy đích sang địa chỉ ATM của máy đích Máy chủ này phải đáp ứng các yêu cầu của tất cả các thành viên trong LIS Nếu LIS hoạt động trong môi trờng chỉ có các kênh ảo cố định thì các máy trạm IP không cần phải gửi các yêu cầu ATMARP đến máy chủ ATMARP

5.2.5.3.Các b ớc trong quá trình phân tích địa chỉ trong ph ơng pháp IP truyền thống trên ATM

Việc phân tích địa chỉ trong môi trờng kênh ảo chuyển mạch dựa trên sự ơng tác giữa máy chủ ATMARP và máy khách có thể chia làm hai giai đoạn:1 Giai đoạn đăng ký: Các máy khách đăng ký địa chỉ của mình với máy chủ

t-ATMARP Trớc hết các máy khách cần đợc thiết lập bằng tay địa chỉ của máy chủ ATMARP và lu trữ địa chỉ đó trong cơ sở dữ liệu của mình Lúc khởi động, máy khách A đã biết trớc địa chỉ của máy chủ ATMARP (S), nó thiết lập một kết nối ảo đến máy chủ S và gửi đi bản tin thông báo địa chỉ

cầu phân tích địa chỉ ngợc (InATMARP_Request ) đến máy A để xác định

địa chỉ IP của máy A Sau khi máy A trả lời yêu cầu phân tích địa chỉ ngợc đó (InATMARP_Reply), máy chủ S dựa vào các thông tin chứa trong trả lời của máy khách A để xây dựng bảng phân tích địa chỉ ATM Máy chủ ATMARP sẽ dựa vào các thông tin trong bảng này để trả lời các yêu cầu ATMARP ở giai đoạn sau Quá trình này đợc mô tả trong hình hình 5.8

Hình 5.8: Quá trình đăng ký địa chỉ

2 Giai đoạn phân tích địa chỉ : Các máy khách yêu cầu máy chủ ATMARP

phân tích địa chỉ IP sang địa chỉ ATM Giả sử máy A muốn trao đổi dữ liệu với máy B nhng nó chỉ biết địa chỉ IP của máy B Do hai máy đều kết nối vào mạng ATM nên máy A cần phải biết địa chỉ ATM của máy B để thiết lập kết nối ảo với B Cũng nh giao thức ARP, đầu tiên máy A sẽ tìm trong

Mạng ATM

Máy chủ phân tíchđịa chỉ S

Máy khách A

InATMARP_RequesrInATMARP_Reply Kết nối

3

bảng đệm của mình xem có sẵn địa chỉ của B hay không Nếu không có,

máy chủ ATMARP Nếu máy chủ tìm thấy địa chỉ của máy B trong bảng địa chỉ của mình thì nó sẽ trả lời yêu cầu phân tích địa chỉ của máy A bằng ATMARP_Reply Máy A dựa vào thông tin nhận đợc để thiết lập một kết nối ảo đến máy B Sau khi thiết lập đợc kết nối đến máy B, máy A sẽ gửi một yêu cầu phân tích địa chỉ ngợc theo kết nối ảo vừa đợc thiết lập đến máy B Dựa vào thông tin nhận đợc từ máy B , máy A sẽ sửa đổi bảng đệm địa chỉ của mình Nếu máy chủ S không tìm đợc địa chỉ của máy B thì nó sẽ gửi trả lời không tìm đợc địa chỉ ATM đến máy A (ATMARP_NAK) Quá trình này đợc mô tả nh hình 5.9

Hình 5.9: Quá trình phân tích địa chỉ

5.2.5.4.Cấu trúc bảng đệm địa chỉ

giữa địa chỉ IP và địa chỉ ATM Cấu trúc của một bảng đệm địa chỉ bao gồm 5

trờng thông tin: Địa chỉ IP, địa chỉ ATM, kết nối ảo, trờng thời gian và phơng pháp đóng gói dữ liệu Mỗi một cặp địa chỉ IP và ATM trong bảng đệm địa chỉ

sẽ xác định một thiết bị cuối trong mạng con IP Logic Trờng kết nối ảo dùng để định danh (cặp giá trị VPI/VCI) của kết nối giữa máy chứa bảng đệm đang xét đến máy có địa chỉ IP và ATM tơng ứng với kết nối đó Trờng thời gian chỉ ra thời gian kể từ lúc bộ đệm dữ liệu tơng ứng đợc xây dựng hoặc cập nhật, trờng

Máy khách BMáy chủ phân tích

địa chỉ S

Máy khách A

Mạng ATM

Kết nối

312

này cũng có thể coi là thời gian hợp lệ của bộ đệm dữ liệu Cấu trúc của nó là

một bộ đếm ngợc, khi nào trờng này đếm đến 0 thì bộ đệm dữ liệu không còn hợp lệ và phải cập nhật lại Tuỳ theo loại bảng đệm mà thời gian cần cập nhật lại khác nhau Khi trờng thời gian đếm hết mà bộ đệm không đợc cập nhật thì nó bị xoá bỏ Trờng phơng pháp đóng gói chỉ ra phơng pháp đóng gói của kết nối ảo Một máy bất kỳ trong mạng con Logic mà có lu trữ bảng đệm địa chỉ cần biết những kết nối ảo nào của mình hỗ trợ phơng pháp đóng gói LLC/SNAP và kết nối ảo đó đợc kết nối đến máy nào tơng ứng với địa chỉ IP và ATM nào.

Mỗi thiết bị cuối trong mạng con Logic đều phải có bảng đệm địa chỉ của riêng mình Các máy khách chỉ yêu cầu máy chủ phân tích địa chỉ khi không tìm thấy dữ liệu trong bảng đệm địa chỉ của mình và sau khi đã thiết lập kết nối đến máy mình cần trao đổi thông tin thì tự động cập nhật lại bảng đệm địa chỉ của mình với các thông tin có đợc từ máy bên kia Phần địa chỉ IP, địa chỉ ATM của các máy có thể giống nhau nhng phần xác định kết nối ảo tơng ứng với địa chỉ đó thì khác nhau Vì với cùng một cặp địa chỉ IP, ATM của máy B thì kết nối ảo từ A đến B đợc lu trừ trong máy A sẽ khác kết nối ảo từ máy C đến máy B đợc lu trữ trong máy C

5.2.5.5.Hoạt động của máy chủ ATMARP

Hoạt động của máy chủ ATMARP khi nhận đợc trả lời yêu cầu phân tích địa chỉ ngợc

Khi máy khách thiết lập một kết nối ảo để tiến hành đăng ký với máy chủ phân tích địa chỉ Máy chủ nhận biết đợc kết nối ảo đó sẽ kiểm tra xem nó có hỗ trợ phơng pháp đóng gói LLC/SNAP hay không Nếu có thì máy chủ sẽ gửi đi một yêu cầu phân tích địa chỉ ngợc cho máy khách thông qua kết nối ảo đó Dựa vào các thông tin trả lời từ máy khách, máy chủ sẽ phân tích địa chỉ, cập nhật lại bảng đệm địa chỉ của mình theo các bớc sau:

 Bớc 1: Kiểm tra bảng đệm địa chỉ của mình xem đã có địa chỉ IP và địa chỉ ATM nh trong trả lời hay cha Nếu cha có thì tạo ra một bộ dữ liệu mới trong bảng đệm địa chỉ và điền vào đó các thông tin vừa nhận đợc nh địa chỉ IP, địa chỉ ATM, kênh kết nối ảo trên đó nhận đợc câu trả lời Nếu tìm thấy trong bảng đệm một bộ dữ liệu có địa chỉ IP giống nh trong trả lời thì tiếp đến bớc 2.

 Bớc 2: So sánh địa chỉ ATM trong bộ đệm với địa chỉ ATM vừa thu đợc (hai địa chỉ ATM của cùng một địa chỉ IP) Nếu hai địa chỉ ATM giống nhau thì đặt laị trạng thái ban đầu cho trờng mốc thời gian và kết thúc Nếu địa chỉ

ATM nhận đợc không giống (phù hợp) với địa chỉ ATM ở trong bộ đệm dữ liệu thì thì tiếp tục bớc 3.

 Bớc 3: Kiểm tra các kênh kết nối ảo mở sẵn của máy chủ xem có một kênh kết nối ảo nào tơng ứng với bộ đệm dữ liệu tìm thấy hay không Nếu có một kênh kết nối ảo mở sẵn tơng ứng với bộ đệm dữ liệu tìm thấy thì câu trả lời nhận đợc là bất hợp lệ và đợc bỏ qua bảng đệm địa chỉ không bị thay đổi Nếu không có một kênh kết nối ảo nào đang mở tơng ứng với bộ đệm dữ liệu tìm đợc thì bộ đệm dữ liệu không còn hợp lệ và trờng đệm địa chỉ sẽ đợc thay thế bằng địa chỉ ATM mới trong câu trả lời, trờng kết nối ảo đợc cập nhật bằng định danh (VPI/VCI) của kênh kết nối ảo trên đó nhận đợc câu trả lời và trờng thời gian đợc đặt lại

Hoạt động của máy chủ phân tích địa chỉ khi nhận đợc yêu cầu ATMARP

Khi máy chủ ATMARP nhận đợc yêu cầu ATMARP từ một máy khách thì đầu tiên nó sẽ tìm trong bảng đệm địa chỉ của mình bộ dữ liệu có địa chỉ IP phù hợp với địa chỉ IP trong yêu cầu ATMARP Nếu tìm thấy bộ dữ liệu thoả mãn yêu cầu, máy chủ sẽ dựa vào các trờng thông tin trong bộ dữ liệu để tạo nên gói dữ liệu trả lời (ATMARP_Reply) cho yêu cầu ATMARP của máy khách Nếu không tìm thấy bộ dữ liệu thoả mãn yêu cầu thì máy chủ sẽ gửi thông báo (ATMARP -NAK) về cho máy khách.

Hoạt động của máy chủ ATMARP trong trờng hợp cần cập nhật.

Với máy chủ ATMARP, các bộ dữ liệu trong bảng đệm địa chỉ đợc coi là hợp lệ trong 20 phút Sau 20 phút trờng thời gian trong bộ đệm dữ liệu sẽ đếm hết và bộ đệm dữ liệu cần cập nhật lại Khi trờng thời gian của một bộ dữ liệu đếm hết, nó sẽ đợc đánh dấu là bất hợp lệ Khi đó máy chủ ATMARP sẽ thực hiện các bớc sau:

 Bớc 1: Máy chủ ATMARP sẽ tìm tất cả các kênh kết nối ảo tơng ứng với bộ dữ liệu bất hợp lệ đó Nếu không có một kết nối ảo nào đợc gắn với bộ dữ liệu đó thì bộ dữ liệu đó sẽ bị xoá bỏ Nếu có kết nối ảo tơng ứng với bộ dữ liệu thì tiếp tục bớc 2.

 Bớc 2: Máy chủ gửi yêu cầu phân tích địa chỉ ngợc qua các kết nối ảo đã tìm đợc Nếu yêu cầu phân tích địa chỉ ngợc đợc trả lời thì máy chủ sẽ cập nhật trờng thời gian của bộ dữ liệu về trạng thái ban đầu Nếu không có trả lời thì máy chủ sẽ xoá bỏ dữ liệu đó

5.2.5.6.Hoạt động của máy khách khi phân tích địa chỉ ATMARP

Hoạt động của máy khách phân tích địa chỉ đơn giản hơn hoạt động của máy chủ phân tích địa chỉ Trong giai đoạn đăng ký máy khách có nhiệm vụ

phải liên lạc với máy chủ ATMARP để đăng ký các thông tin liên quan đến địa chỉ của mình và cập nhật các thông tin về phân tích địa chỉ của các thành viên

khác trong cùng mạng con Logic Máy khách cần đợc thiết lập trớc địa chỉ ATM của mình và của máy chủ ATMARP Khi hoạt động trong mạng máy khách phân tích địa chỉ ATM có 5 nhiệm vụ sau:

1 Thiết lập một kết nối ảo đến máy chủ ATMARP để truyền và nhận các gói dữ liệu của giao thức ATMARP.

2 Trả lời các yêu cầu phân tích địa chỉ và phân tích địa chỉ ngợc trên các kết nối ảo tơng ứng.

3 Tạo ra và truyền đến máy chủ ATMARP các gói yêu cầu phân tích địa chỉ và xử lý các trả lời từ máy chủ (ATMARP_Reply và ATMARP_NAK) Gói dữ liệu trả lời đợc dùng để xây dựng/ cập nhật bảng đệm ATMARP của máy khách.

4 Tạo ra và truyền các gói yêu cầu phân tích địa chỉ ngợc và xử lý các câu trả lời tơng ứng Các câu trả lời yêu cầu phân tích địa chỉ ngợc đợc sử dụng để cập nhật bảng đệm địa chỉ của máy khách.

5 Cập nhật và duy trì bảng đệm địa chỉ

Hoạt động của máy khách khi cập nhật bảng đệm địa chỉ của mình.

Với máy khách phân tích địa chỉ ATM, các dữ liệu trong bảng đệm địa chỉ đợc coi là hợp lệ trong 15 phút Sau 15 phút kể từ lúc bộ đệm dữ liệu đợc xây dựng hoặc cập nhật trờng thời gian đếm hết và bộ đệm dữ liệu đợc đánh dấu bất hợp lệ, khi đó máy khách cần cập nhật lại bộ đệm của mình Nó thực hiện các b-ớc sau:

 Bớc 1: Tìm tất cả các kết nối ảo mở sẵn tơng ứng với bộ đệm dữ liệu đang xét Nếu không tìm thấy kết nối nào thì xoá bỏ bộ đệm và kết thúc Nếu tìm thấy kết nối ảo tơng ứng thì tiếp bớc 2.

 Bớc 2: Trong các kết nối ảo tơng ứng với bộ đệm dữ liệu đang xét Nếu kết nối ảo là loại cố định (PVC) thì máy khách sẽ gửi đi yêu cầu phân tích địa chỉ ngợc (InATMARP) theo kết nối ảo cố định đó Nếu kết nối là loại chuyển mạch (SVC) thì máy khách sẽ gửi yêu cầu phân tích địa chỉ (ATMARP) tới máy chủ ATMARP để yêu cầu phân tích địa chỉ IP trong bộ đệm Dựa vào câu trả lời mà máy khách sẽ cập nhật bảng đệm địa chỉ Nếu không có câu trả lời thì bảng đệm bị xoá

5.2.5.7.Định dạng gói tin của giao thức phân tích địa chỉ

Trớc khi đi vào xem xét dạng gói tin của giao thức phân tích địa chỉ ta sẽ

Địa chỉ ATM đợc dùng trong giai đoạn thiết lập liên kết Trong giai đoạn này các nút chuyển mạch ATM dựa vào các giá trị địa chỉ ATM để thiết lập bảng giữa giá trị VPI/VCI đầu ra tơng ứng với các giá trị VPI/VCI ở đầu vào Sau giai đoạn này thì các nút chuyển mạch sẽ thực hiện chuyển mạch dựa vào các giá trị VPI/VCI và lúc đó địa chỉ ATM không còn ý nghĩa.

Trong mạng ATM công cộng, ITU-T quy định sử dung phơng pháp đánh địa chỉ dạng E.164 để đánh địa chỉ cho các thiết bị cuối ATM Tuy nhiên địa chỉ kiểu E.164 là một tài nguyên công cộng do một tổ chức quốc tế tổ chức, cấp phát do vậy khó có thể sử dụng kiểu đánh địa chỉ E.164 cho mạng ATM dùng riêng (mạng ATM t nhân) Nên ATM Forum có đa ra phơng pháp đánh địa chỉ cho các thiết bị cuối trong mạng ATM t nhân dựa trên cơ sở của phơng pháp đánh địa chỉ điểm truy nhập dịch vụ mạng NSAP Địa chỉ kiểu này thờng đợc gọi là địa chỉ ATM_NSAP Cấu trúc địa chỉ của các phơng pháp đánh địa chỉ khác nhau đợc chỉ ra trong hình 5.10

Hình 5.10: Khuôn dạng địa chỉ ATM

HO-DSPE.146

Trong đó :

Địa chỉ ATM_NSAP có độ dài 20 Bytes bao gồm hai phần chính: Phần vùng bắt đầu (IDP).

 Phần đặc tả vùng (DSP).

Phần vùng bắt đầu (IDP) đợc chia làm hai trờng con là:

 Trờng xác định dạng địa chỉ và cơ quan có thẩm quyền (AFI). Trờng xácđịnh phần vùng bắt đầu.

Phần DSP cũng đợc chia làm hai trờng con là:

 Trờng bậc cao của DSP (HO-DSP) đợc gán bởi các cơ quan có thẩm quyền.

 Trờng xác định thiết bị cuối Trờng này có giá trị duy nhất trong một vùng

Hiện nay có ba dạng địa chỉ dựa trên trờng IDI Ba dạng địa chỉ này đợc xác định dựa trên các giá trị của trờng AFI nh bảng 5.2.

Dạng địa chỉGiá trị AFINội dung trờng IDIDCD

(Data Contry Code)

39Trờng IDI chứa mà quốc gia đợcquy định trong tiêu chuẩn ISO3166

ICD (International Code Designator)

47Trờng IDI chứa mà tổ chứa quốc tế đợc quy định trong tiêu chuẩn ISO.6523E.16445Trờng IDI chứa mã địa chỉ đợc ITU-T quy

ATM Forum cũng đa ra phơng pháp để chuyển từ địa chỉ E.164 sang địa chỉ ATM_NSAP và ngợc lại, tuy nhiên trong phạm vi đồ án này ta không đi vào phân tích cách thức chuyển đổi này.

IDP: Initial Domain Part Phần vùng bắt đầuIDI:Initial Domain Identifier Xác định vùng bắt đầu

AFI: Authority and Format Indentifier Xác định dạng địa chỉ và cơ quan có thẩm quyềnDDC: Data Contry Code Mã quốc gia

IDC: International Code Designator Mã tổ chức quốc tếDSP: Domain Specific Part Phần đặc tả vùngHO-DSP: High Oder DSP Phần bậc cao đặc tả vùngESI: End System Identifier Định danh một hệ thống cuốiSEL: Selector Lựa chọn