Tổng quan về công nghệ mạng MPLS

Giới thiệu tổng quan về công nghệ mạng và MPLS, các công nghệ chuyển mạch, công nghệ IP, chuyển mạch IP và chuyển mạch nhãn, công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức, giáo trình toàn bộ tìm hiểu về công nghệ mạng.

Tng quan v cụng ngh mng MPLS Chơng 1: Giới thiệu tổng quan về công nghệ mạng 1.1. Một số vấn đề trong xu hớng phát triển mạng Mong muốn của rất nhiều khách hàng là đợc triển khai các dịch vụ mới của mạng trong khoảng thời gian ngắn nhất. Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông mới không có đủ thời gian cần thiết để xây dựng cơ sở hạ tầng mới, và nh vậy, sự kết hợp cơ sở hạ tầng mới và cũ là một giải pháp đầu tiên đợc đa ra. Kết hợp cơ sở hạ tầng để truyền tín hiệu trên nhiều phơng tiện nh cáp đồng, cáp quang và vô tuyến cho đến nay vẫn là một giải pháp tốt. Những dịch vụ mới đang sử dụng những công nghệ hiện tại chủ yếu nh: mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN, chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, chuyển mạch bản tin, công nghệ ATM, Chuyển mạch khung, Ethenet nhanh, Token ring, các dịch vụ số liệu phân tán dựa trên cáp quang FDDI ( Fiber Distributed Data Interface). Ngoài ra, các công nghệ mới cũng đang đợc sử dụng hiện nay nh công nghệ không dây, dịch vụ số liệu multi-megabit SMDS, SONET/SDH, xDSL và B-ISDN. Mỗi công nghệ đợc đề cập ở trên đây đều có những giải pháp và những hệ thống hỗ trợ trên chính hệ thống và sự tăng trởng những phần tử mạng sẽ tăng sự phức tạp của công tác quản lý. Những công nghệ nh SONET/SDH, ATM và công nghệ không dây kỹ thuật số có độ phức tạp cao, chúng kéo theo sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các phần tử của các mạng khác nhau ở mức cao, đồng thời tạo ra vấn đề khó khăn trong quá trình sử dụng dịch vụ và phơng pháp ly lỗi, đó là một thách thức thực tế, đặc biệt khi số những nhà cung cấp dịch vụ tăng lên cùng với các công nghệ ứng dụng khác nhau. Trong kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp NGN ( Next Generation Network) các hệ thống hỗ trợ phải có khả năng thích nghi với các điều kiện trên mạng. Hiện nay đang tồn tại các tiêu chuẩn công nghệ cho các hệ thống hỗ trợ quản lý vận hành nh : Mạng quản lý viễn thông TMN (Telecommunication Management Network), mô hình đối tợng truyền thông phân tán DCOM (Distributed COMmunication), kiến trúc CORBA (Common Object Request Brocker Architecture) , Kiến trúc TINA (Telecommunications Information Networking Architecture) và quản lý xí nghiệp trên Web,v v. Công nghệ tiên tiến đang tiến tới sự hội tụ truyền thông. Những khách hàng ngày nay đòi hỏi nhiều loại hình dịch vụ (thoại, dữ liệu / Internet, Video, các truy nhập không dây,v v.) từ cùng một nhà cung cấp dịch vụ. Sự hội tụ truyền thông yêu cầu sự triển khai các công nghệ tiên tiến nh các hệ thống 1 khách/chủ hoặc trên nền web, sẽ cho phép cung cấp tới những khách hàng các dịch vụ giá trị cao, thông qua việc cung cấp những sản phẩm và những dịch vụ có tính chất đổi mới, dịch vụ khách hàng và tùy biến tốt hơn. 1.2 Mô hình kết nối hệ thống mở OSI Trong khoảng giữa những năm 70, công nghiệp máy tính bắt đầu phát triển rất mạnh, và nhu cầu kết nối thông tin qua mạng tăng lên rất nhanh. Các hệ thống máy tính cần trao đổi thông tin qua rất nhiều hình thái khác nhau của mạng. Hệ thống mở ra đời nhằm tạo ra các tiêu chuẩn hoá cho tất cả các đấu nối gọi là mô hình kết nối hệ thống mở OSI. Mục tiêu của mô hình OSI (Open System Interconnection) là để đảm bảo rằng bất kỳ một xử lý ứng dụng nào đều không ảnh hởng tới trạng thái nguyên thuỷ của dịch vụ, hoặc các các xử lý ứng dụng có thể giao tiếp trực tiếp với các hệ thống máy tính khác trên cùng lớp (nếu các hệ thống cùng đợc hỗ trợ theo tiêu chuẩn của mô hình OSI). Mô hình OSI cung cấp một khung làm việc tiêu chuẩn cho các hệ thống. Cấu trúc phân lớp đợc sử dụng trong mô hình và có 7 lớp, có thể phân loại thành 2 vùng chính. Lớp thấp cung cấp các dịch vụ đầu cuối - tới - đầu cuối đáp ứng phơng tiện truyền số liệu (các chức năng hớng về phía mạng). Lớp cao cung cấp các dịch vụ ứng dụng đáp ứng truyền thông tin (các chức năng hớng về ngời sử dụng). Các lớp Chức năng Ví dụ ứng dụng Lớp vật lý Giao tiếp cơ, điện tới phơng tiện truyền thông Card giao tiếp mạng Sử dụng bít Lớp liên kết số liệu Truyền dẫn, khung và điều khiển lỗi Các giao thức: PPP, HDLC, ATM, FR, MPLS Sử dụng khung, gói, tế bào. Lớp mạng Truyền số liệu qua mạng Các giao thức: IP,IPX Sử dụng tiêu đề (datagram) Lớp truyền tải Độ tin cậy và ghép các số liệu truyền qua mạng Các giao thức: TCP, UDP Sử dụng các segments Lớp phiên Quản lý các dịch vụ và điều khiển luồng số liệu Các giao thức: SIP, RTCP Sử dụng các cuộc gọi thủ tục từ xa Lớp trình diễn Thêm các cấu trúc vào đơn vị số liệu để trao đổi Giao thức : Biến đổi, nén, giải nén. Sử dụng kỹ thuật thay đổi số liệu nén, và giải nén. Lớp ứng dụng Quản lý truyền thông Các giao thức: Sử dụng các bản 2 giữa các ứng dụng Telnet, FTP tin Bảng 1.1: Mô hình phân lớp OSI Mô hình OSI có thể chia thành ba môi trờng điều hành: Môi trờng mạng: liên quan tới các giao thức, trao đổi các bản tin và các tiêu chuẩn liên quan tới các kiểu mạng truyền thông số liệu khác nhau. Môi trờng OSI: Cho phép thêm vào các giao thức hớng ứng dụng và các tiêu chuẩn cho phép các hệ thống kết cuối trao đổi thông tin tới hệ thống khác theo hớng mở. Môi trờng hệ thống thực: xây dựng trên mô hình OSI và liên quan tới đặc tính dịch vụ và phần mềm của ngời sản xuất, nó đợc phát triển để thực hiện nhiệm vụ xử lý thông tin phân tán trong thực tế. Những môi trờng này cung cấp những đặc tính sau : o Giao tiếp giữa các lớp. o Chức năng của các lớp, giao thức định nghĩa tập hợp của những quy tắc và những quy ớc sử dụng bởi lớp để giao tiếp với một lớp tơng đ- ơng tơng tự trong hệ thống từ xa khác. o Mỗi lớp cung cấp một tập định nghĩa của những dịch vụ tới lớp kế cận. o Một thực thể chuyển thông tin phải đi qua từng lớp. 1.3 Các kỹ thuật chuyển mạch cơ bản nhìn từ khía cạnh dịch vụ Khi xét tới các kỹ thuật chuyển mạch cơ bản đợc sử dụng trong các hệ thống viễn thông chúng ta chúng ta có thể tiếp cận từ khía cạnh dịch vụ mà hệ thống chuyển mạch cung cấp. Trên hớng tiếp cận tơng đối đơn giản, các dịch vụ này đợc chia thành dịch vụ thoại và dịch vụ phi thoại, trong đó đại diện cho dịch vụ phi thoại là dịch vụ số liệu. Chúng ta hiểu rằng, số hoá và gói hoá thoại là hai vấn đề hoàn toàn khác nhau, trong mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN hiện nay tín hiệu thoại đã đợc số hoá, và kỹ thuật chuyển mạch truyền thống đợc áp dụng là kỹ thuật chuyển mạch kênh. Dữ liệu thoại chỉ đợc gọi là đã gói hoá nếu những gói này đợc chyển tải trên mạng chuyển mạch gói. Chuyển đổi mạng thoại từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói là vấn đề hết sức khó khăn. Trong mục này chúng ta sẽ xem xét những vấn đề kỹ thuật cơ bản đợc ứng dụng trong hệ thống chuyển mạch: kỹ thuật chuyển mạch kênh và kỹ thuật chuyển mạch gói. Mạng điện thoại công cộng (PSTN) đợc phát triển trên mạng chuyển mạch kênh để cung cấp các dịch vụ thoại truyền thống. Các mạng dữ liệu nh các 3 mạng LAN, mạng Internet là mạng chuyển mạch gói rất thích hợp để trao đổi dữ liệu. Trong Bảng 1.3 ta thấy sự khác biệt giữa các dịch vụ thoại (chuyển mạch kênh) và dịch vụ dữ liệu (chuyển mạch gói). Đặc điểm Dịch vụ thoại Dịch vụ dữ liệu Băng thông cố định và thấp (dới 64kb/s) thay đổi (có thể lên tới Gb/s) Bùng phát băng thông không lớn (100/1000:1) Nhạy cảm với lỗi đàm thoại lại nếu có lỗi không cho phép lỗi Phát lại thông tin không thể thực hiện đợc thực hiện dễ dàng Độ trễ thấp và ổn định lớn hơn và có thể thay đổi Kiểu kết nối hớng kết nối có thể là phi kết nối Bảng .2: Một số so sánh dịch vụ thoại và dữ liệu Các dịch vụ thoại trong mạng PSTN hiện nay sử dụng kỹ thuật điều chế PCM (Pulse Code Mudulation) và chiếm băng thông 64kb/s. Nếu chúng ta có thể cung cấp băng thông lớn hơn cho mỗi cuộc gọi thì chất lợng cuộc gọi thoại cũng không vì thế mà tốt hơn. Trái lại, đối với các dịch vụ dữ liệu băng thông rất quan trọng. Một số ứng dụng đòi hỏi băng thông tới 1Gb/s hoặc cao hơn. Sự thay đổi về băng thông thờng đợc gọi là bùng nổ băng thông. Trong khi dịch vụ thoại đợc cung cấp bởi kỹ thuật chuyển mạch kênh luôn đòi hỏi băng thông không đổi, ngợc lại các dịch vụ dữ liệu có thể có nhu cầu về băng thông thay đổi tới hàng trăm, thậm chí hàng ngàn lần. Độ trễ là tham số rất quan trọng để đánh giá chất lợng mạng điện thoại. Các cuộc gọi thoại đòi hỏi thời gian trễ thấp và ổn định. Nhiều mạng dữ liệu cũng có yêu cầu độ trễ tơng đối thấp, tuy nhiên không đòi hỏi sự ổn định. Chẳng hạn trong khi truyền tệp việc các gói tin của đầu hay cuối tệp đến trớc không có ý nghĩa gì. Để đảm bảo độ trễ thấp và ổn định mạng PSTN đợc thiết kế là mạng định tuyến theo hớng kết nối. Một số mạng dữ liệu cũng là mạng h- ớng kết nối, tuy nhiên một khi yêu cầu về độ trễ không quá ngặt nghèo thì mạng dữ liệu thờng đợc xây dựng theo mô hình phi kết nối. Vì những khác biệt giữa các dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu nên việc xây dựng mạng riêng biệt để cung cấp các dịch vụ trên là dễ dàng hơn rất nhiều so với việc xây dựng một mạng có thể cung cấp đợc tất cả các dịch vụ. Trong các mô hình mạng tích hợp cho phép sử dụng cùng một cơ sở hạ tầng để cung cấp dịch vụ thoại và dữ liệu, thì hớng công nghệ ATM là một hớng cho phép xây dựng các kiến trúc mạng tích hợp mạng thoại và dữ liệu. Nếu xét về khả năng t- 4 ơng thích trong quá trình chuyển đổi thì giải pháp nâng cấp các tổng đài PSTN để hỗ trợ chuyển mạch gói hoặc phát triển mạng dữ liệu để hỗ trợ dịch vụ thoại có vẻ là giải pháp hiệu quả hơn so với phát triển kiến trúc mới hoàn toàn nh mạng ATM chẳng hạn, tuy nhiên, hớng tiếp cận này cũng gặp không ít khó khăn vì các hệ thống chuyển mạch truyền thống khi đợc thiết kế thờng bị giới hạn bởi khả năng công nghệ áp dụng. 1.4 Công nghệ chuyển mạch LAN/WAN 1.4.1 Sự phát triển của xử lý phân tán Các thế hệ máy tính đầu tiên không chỉ lớn về mặt kích thớc mà còn hạn chế về khả năng xử lý, các hệ thống máy tính hiện nay có năng lực xử lý tốt hơn rất nhiều so với trớc đây kể cả các hệ thống máy tính lớn và hệ thống máy tính cá nhân. Máy tính lớn sử dụng các bộ vi xử lý tập trung và hầu hết các ứng dụng đợc xử lý tại đó theo nguyên tắc chia sẻ tài nguyên và thời gian thực, các thiết bị đầu cuối truy nhập bắt buộc phải sử dụng cùng một giao thức liên lạc truyền thông và các kết nối cho phép hỗ trợ một lợng hữu hạn thiết bị đầu cuối. Nh vậy, thiết bị đầu cuối khá đơn giản và làm giảm giá thành đối với ngời sử dụng. Tuy nhiên, các thiết bị đầu cuối quá phụ thuộc vào máy tính lớn cũng nh kết nối trong hệ thống. Khi máy tính cá nhân trở thành phổ biến vì giá thành hạ, thì ngời sử dụng mong muốn có đợc các kết nối giữa các máy tính với nhau, điều đó đã thúc đẩy cho ngành công nghiệp mới (LAN/WAN) và quá trình xử lý phân tán đợc hình thành và phát triển. 1.4.2 Các thiết bị mạng LAN Khái niệm cấu hình mạng có thể đợc nhìn nhận từ khía cạnh bố trí về mặt logic của mạng và nó có thể không chỉ ra các kết nối vật lý thực sự. Ba cấu hình cơ bản thờng đợc sử dụng trong mạng LAN: cấu hình hình sao, bus, mạch vòng (đơn, kép) và mỗi kiểu cấu hình đều có các u nhợc điểm khác nhau. Các thành phần cơ bản trong một mạng LAN đợc sử dụng để chuyển tiếp gói tin qua mạng là: các bộ lặp, cầu, bộ định tuyến, một số thiết bị phụ trợ khác nh: Card giao tiếp mạng (NIC), khối truy nhập phơng tiện (MAU), bộ tập trung v v. Các bộ lặp đợc coi là thiết bị lớp 1 trong mô hình OSI, chúng không phải biên dịch thành phần dữ liệu và không có khả năng kiểm tra địa chỉ trong tiêu đề giao thức. Chúng tiếp nhận dữ liệu dới dạng tín hiệu (điện, quang) và tái sinh tín hiệu dựa trên thuật toán. Cầu nối sử dụng để kết nối hai phân đoạn mạng với nhau và thuộc chức năng lớp 2. Cầu nối không có chức năng kiểm tra địa chỉ lớp 3, vì vậy cầu không đợc sử dụng trong mạng WAN. 5 Bộ định tuyến đợc sử dụng để kết nối nhiều mạng với nhau và là thiết bị lớp 3. Các bộ định tuyến hỗ trợ rất nhiều giao thức liên quan tới các công nghệ mạng khác nhau, chúng hoàn toàn tơng thích với môi trờng mạng WAN. 1.4.3 Ethernet Ethernet là giải pháp kết nối các đầu cuối đợc phát triển bởi Xerox và DEC, các chuẩn Ethernet hiện nay là : IEEE 802.2, IEEE 802.3 CSMA/CD. Ethernet hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu, các chức năng đợc định nghĩa bởi mô hình OSI cho lớp liên kết dữ liệu không hoàn toàn tơng thích với các yêu cầu trong mạng LAN. Vì thế, các giao thức mạng LAN chia lớp liên kết dữ liệu thành hai lớp con chứa giao thức điều khiển: điều khiển liên kết logic (LLC) và điều khiển truy nhập phơng tiện (MAC). Điều khiển truy nhập phơng tiện (MAC) Lớp gần với lớp vật lý nhất là lớp MAC, lớp này ghép các dữ liệu thành khung Ethernet từ dữ liệu lớp trên (LLC) và gửi các dữ liệu trên đờng truyền vật lý. Khi một nút nhận đợc dữ liệu, lớp con MAC đọc địa chỉ từ tiêu đề giao thức và xác định xem dữ liệu có thuộc về nút đó hay không?. Nếu đúng thì MAC loại bỏ tiêu đề chuyển gói tới lớp con kế tiếp (LLC). MAC thực hiện phát hiện và sửa lỗi mức 2, bằng cách thêm vào tiêu đề thứ tự của khung truyền (FCS), tuy nhiên, MAC vẫn sử dụng một thuật toán đề kiểm tra dữ liệu nhận đợc từ LLC, thuật toán này đợc sử dụng tại các nút để phát hiện lỗi qua giá trị tính toán. Phơng thức yêu cầu truyền lại cũng khác nhau theo từng giao thức. Một khung có thể bị loại bỏ vì chiều dàu của khung vợt quá tiêu chuẩn cho phép. Địa chỉ trong lớp MAC gồm có hai loại: Địa chỉ máy nguồn và địa chỉ máy đích gửi khung ethernet, chúng gồm 6 byte và đợc mã hoá trong NIC, có thể độc lập với các giao thức địa chỉ lớp cao nh TCP/IP chẳng hạn. Điều khiển liên kết logic (LLC) Có ba loại dịch vụ đợc cung cấp trong tiêu chuẩn IEEE 802.3 : dịch vụ phi kết nối không phản hồi, dịch vụ kết nối có hớng, đợc phi kết nối phản hồi. Chuẩn IEEE 802.3 khác với chuẩn Ethernet 2.0 ở chỗ ethernet 2.0 chỉ cung cấp dịch vụ phi kết nối không phản hồi và kết hợp LLC và MAC thành một lớp đơn, đó là dịch vụ có độ tin cậy thấp nhất. LLC sử dụng dịch vụ kết nối không phản hồi để trao đổi thông tin nhận dạng với các nút thông qua bản tin cơ sở, trong đó các thông tin không đánh số thứ tự truyền trong khung dữ liệu. Cơ chế kiểm tra vòng (loopback) cũng đợc coi nh thuộc về dịch vụ kết nối không phản hồi. 6 Dịch vụ kết nối có hớng thoả hiệp một phiên liên lạc với nút đích trớc khi truyền dữ liệu, phiên liên lạc hoàn toàn mang tính logic và không có sự hiện diện của các kết nối vật lý giữa các nút. Trong giao thức này, mỗi khi nút đích nhận đợc dữ liệu thì phía phát tin sẽ nhận đợc phản hồi đề đảm bào phiên liên lạc đó thành công. Số thứ tự đợc sử dụng đề ngăn chặn lỗi trong dữ liệu truyền vì lý do không đúng thứ tự và sử dụng để yêu cầu phát lại. Cơ chế điều khiển luồng đợc sử dụng để dừng luồng dữ liệu khi máy thu không sẵn sàng hoặc chiều dài các khung vợt quá tiêu chuẩn cho phép, nó cho phép cắt kết nối qua khung không đánh số để giải phóng kết nối logic. Dịch vụ phi kết nối phản hồi cho phép máy thu phản hồi lại thông tin tới máy gửi theo từng khung truyền, nếu không có sự phản hồi, phía nguồn sẽ coi nh gói tin đó bị mất và tiến hành truyền lại, điều này làm tăng lu lợng trên mạng nhng đối với một số dịch vụ thì dịch vụ này tỏ ra khá hữu hiệu ( ví dụ dịch vụ Email). 1.4.4 Token Ring Token ring đợc đề xuất lần đầu tiên vào năm 1969 bởi IBM, tại thời điểm ethernet chỉ hỗ trợ tốc độ truyền 10Mb/s thì token ring hỗ trợ tốc độ 16 Mb/s (chuẩn IEEE 802.5). Sự khác biệt cơ bản của token ring và ethernet là cấu hình, token ring sử dụng cấu hình vòng trong khi ethernet sử dụng cấu hình bus. Để giải quyết xung đột dữ liệu, token ring sử dụng các khung nhỏ (token) để truyền dữ liệu trên mạng, một nút không thể truyền nếu nó không bắt đợc token, sau khi truyền token sẽ đợc giải phóng cho các nút khác. Chính vì vậy, trễ là một vấn đề cố hữu trong mạng token ring vì khung dữ liệu phải đi qua tất các các nút. Giống nh Ethernet, token ring cũng chia thành hai lớp con: MAC và LLC. Do các giao thức mạng LAN có xu hớng phụ thuộc vào cấu hình nên hiển nhiên có sự khác biệt giữa các lớp MAC/LLC của token ring và ethernet. Một số cơ chế u tiên đợc áp dụng để xác định nút nào sẽ đợc nhận token, trong quá trình truyền nếu xuất hiện lỗi thì nút đích sẽ không sao chép khung dữ liệu vào bộ nhớ và yêu cầu truyền lại. Các bộ định thời sẽ ngăn chặn khả năng một nút nào đó liên tục chiếm giữ token (hogging), nó sẽ truyền liên tục và không giải phóng token. Điều khiển token ring thuờng thông qua một trạm giám sát, và có thể đặt tại một nút bất kỳ trong mạch vòng, cơ chế này hoàn toàn tự động và thoả hiệp giữa các nút trong mạch vòng. 1.4.5 FDDI FDDI đợc phát triển bởi IEEE và đợc công nhận nh một chuẩn của ANSI thông qua uỷ ban X3T9.5 ( giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1992). FDDI tơng tự nh token ring vì nó cũng sử dụng một token để xác định mạng rỗi và chống tranh 7 chấp. FDDI khác với token ring ơ cách xử lý token, FDDI sử dụng một token định thời cho phép nút chiếm tken truyền trong một khoảng thời gian định trớc và sau đó phải trao quyền điều khiển cho nút khác. FDDI sử dụng cấu hình mạng vòng kép cho phép dữ liệu truyền theo hai hớng, nếu một liên kết vòng bị gẫy, dữ liệu sẽ chuyển theo đờng ngợc lại hình thành nên một mạch vòng đơn. Trong FDDI token đợc giải phóng ngay sau khi truyền dữ liệu, nút phát không phải đợi khung dữ liệu đi hết một vòng và quay về, điều này có nghĩa là nhiều nút có thể truyền đồng thời trên mạng nếu nh chúng nhận đợc token. FDDI sử dụng chức năng quản lý mạch vòng phân tán, mỗi nút chịu trách nhiệm liên lạc với nút kế bên, các thông tin trạng thái đợc trao đổiliên tục với nút kế bên, cho phép một nút bất kỳ khởi tạo lại vòng, cách ly lỗi và phục hồi các lỗi trong mạch vòng. Chuẩn FDDI định nghĩa các lớp con tơng đơng với lớp 1 trong mô hình OSI, lớp phụ thuộc phơng tiện vật lý PMD ( physical Media Dependent) là lớp thấp nhất, nó xác định tất cả các thiết bị phần cứng và các hoạt động giao tiếp phần mềm gồm việc truyền dữ liệu trên cáp quang, các dịch vụ cho lớp cao, các bộ kết nối dạng sóng của tín hiệu và yêu cầu mã hoá. Lớp vật lý (PHY) nằm ngay phía trên PMD, PHY cung cấp các phơng pháp mà hoá và giải mã dữ liệu trớc khi truyền trên sợi quang, nó chịu trách nhiệm về việc truyền và nhận dữ liệu, điều chỉnh tốc độ và đồng bộ, trạng thái đờng dây khác nhau và hỗ trợ các dịch vụ lớp cao hơn. Lớp MAC xác định loại khung đợc gửi, định nghĩa khuôn dạng và kích thớc khung. Khi mạng rỗi, các bản tin quản lý đợc truyền để duy trì tính toàn vẹn của mạng, nó gồm các bản tin trạng thái đợc gửi đi giữa các nút, định thời trong mạng vòng, cách ly lỗi và loại bỏ khung dữ liệu không hợp lệ. FDDI là sự lựa chọn cho mạng đa dịch vụ băng rộng của các mạng lớn, nó tạo ra đờng trục chất lợng tốt cho nhiều mạng để hình thành mạng diện rộng dựa trên công nghệ cáp quang. 1.4.6 Kết nối LAN qua WAN Các mạng LAN tồn tại trong phạm vi nhỏ, và các mạng WAN sẽ là mạng diện rộng. Tuy nhiên, rất khó vạch ra một biên giới rõ ràng về LAN và WAN dù chỉ theo phơng diện địa lý. Nếu một mạng kết nối với mạng LAN khác và giao thức sử dụng địa chỉ mạng chứ không đơn thuần là địa chỉ máy thì đó có thể coi là mạng WAN. WAN kết nối các mạng LAN thông qua thiết bị lớp 3- bộ định tuyến, các bộ định tuyến không sử dụng địa chỉ máy có trong tiêu đề giao thức LAN mà chỉ dựa vào địa chỉ mạng. Giao thức chuyển mạch gói X.25 và X.75 là các giao thức mở đầu cho phép truyền gói tin trên mạng kết nối định hớng. Tuy nhiên, công nghệ FR ( frame 8 relay) đợc đa ra để thay thế và có những u điểm hơn hẳn về độ chiếm dùng của thông tin điều khiển. FR là một giao thức lớp 2, nó đóng gói dữ liệu bao gồm cả tiêu đề giao thức của các mạng khác thành một khung và gửi chúng đến đích trong mạng FR. FR không cung cấp bất kỳ một phơng pháp phát hiện và sửa lỗi nào trên lớp 3, mạng FR chỉ sử dụng một phơng pháp đơn giản trong kỹ thuật điều khiển luồng để ngăn ngừa sự tắc nghẽn, đó là các thủ tục rất đơn giản. ATM cũng đợc đặt ra là công nghệ nền cho mạng diện rộng, với các u điểm của công nghệ truyền tải không đồng bộ, cho phép đóng gói dữ liệu thành các tế bào vào đợc nhận dạng qua trờng VPI/VCI để thực hiện chuyển mạch tới thiết bị đích của mạng ATM. ATM đợc đề xuất cho mô hình mạng đa dịch vụ tích hợp băng thông lớn (B-ISDN) cho phép tích hợp dịch vụ và các giao thức lớp trên chạy trên nền tảng của nó. Các giao thức phổ biến nh TCP/IP hoàn toàn có thể hoạt động tốt trên môi trờng mạng ATM và đó cũng là mục tiêu của cuốn tài liệu này, phần chi tiết sẽ đợc trình bày trong các chơng tiếp theo. Trong phần này chúng ta sẽ cùng nhau xem xét kiến trúc cơ bản và xu hớng phát triển trong lĩnh vực thiết kế bộ định tuyến truyền thống kết nối các mạng LAN thông qua WAN. a. Kiến trúc của các bộ định tuyến truyền thống Sự phổ biến của internet đã khiến cho lu lợng trên mạng tăng lên nhanh chóng trong những năm gần đây. Để duy trì sự tăng trởng các nhà cung cấp dịch vụ liên tục đa ra các dịch vụ mới đa dạng trên nền đa phơng tiện, các dịch vụ đã tạo ra sức ép với hạ tầng mạng nhất là với các bộ định tuyến. Các bộ định tuyến truyền thống hoạt động chủ yếu trên phần mềm, khả năng của bộ định tuyến th- ờng bị giới hạn bởi khả năng xử lý mã. để đạt đợc tốc độ định tuyến nhanh, cần có một bộ xử lý tốc độ cao và dung lợng bộ nhớ lớn, điều đó đồng nghĩa với giá thành cao. Các mạch tích hợp ứng dụng đặc biệt ASIC cùng với các công nghệ bộ nhớ đã đợc triển khai nhằm cải thiện hiệu năng của các bộ định tuyến. Mặt khác, các giải pháp công nghệ mới cũng đợc đề xuất và ứng dụng. Trớc hết chúng ta tìm hiểu các chức năng cơ bản của bộ định tuyến IP. Bộ định tuyến là thiết bị lớp 3 trong mô hình OSI. Nó đảm nhiệm 2 chức năng cơ bản ( định tuyến và chuyển tiếp gói tin). Quá trình định tuyến tập hợp các thông tin về cấu trúc mạng và tạo ra một bảng định tuyến. Trên cơ sở đó quá trình chuyển gói thực hiện chuyển tiếp các gói tin từ cổng đầu vào tới cổng đầu ra của bộ định tuyến. Mô hình bộ định tuyến điển hình đợc chỉ ra trên hình (21) sau đây gồm có 4 khối chức năng cơ bản: phần mềm định tuyến, khối xử lý gói, ma trận chuyển mạch và card đờng truyền. 9 Bộ xử lý chính thực thi phần mềm định tuyến, phần mềm này thực hiện các chức năng định tuyến và duy trì các thông tin của mạng thông qua các giao thức định tuyến, các thông tin đợc lu trữ tại bảng định tuyến và các dữ liệu đợc cập nhật thờng xuyên tuỳ thuộc vào cấu hình mạng. Ma trận chuyển mạch thực hiện quá trình chuyển tiếp gói tin từ đầu vào tới đầu ra bộ định tuyến, nó là thành phần cốt lõi của phơng tiện chuyển gói. Bộ xử lý chuyển gói thờng là một ASIC đợc tối u để thực hiện nhiệm vụ xử lý gói với tốc độ cao nhất, trong bộ xử lý chuyển gói chứa và duy trì một bảng dữ liệu dành cho nhiệm vụ chuyển gói, bảng này nhận các thông tin cơ bản từ bảng định tuyến và thực hiện các tác vụ nh: đọc địa chỉ đích, tra cứu tuyến, tìm tiền tố phù hợp và chuyển gói tới đầu ra tơng ứng. b, Sự phát triển cấu trúc của các bộ định tuyến Đã có rất nhiều cấu trúc đợc ứng dụng cho các bộ định tuyến, các cấu trúc đợc lựa chọn để đa vào khai thác dựa trên rất nhiều yếu tố gồm giá thành, dung l- ợng, chất lợng yêu cầu và công nghệ hiện thời. Thế hệ thứ nhất của bộ định tuyến tơng đối đơn giản nếu chúng ta nhìn nhận từ phơng diện cấu trúc (xem trên hình 1.1). B ộ x ử l ý ( C P U ) B ộ n h ớ M A C C a r d đ ờ n g d â y D M A M A C C a r d đ ờ n g d â y D M A M A C C a r d đ ờ n g d â y D M A Hình 1.1: Kiến trúc bộ định tuyến thế hệ đầu tiên Bộ định tuyến sử dụng bus truyền thống gồm một bộ xử lý tập trung đa chức năng, bộ đệm tập trung và một BUS chung chia sẻ dữ liệu cho các card đờng truyền đầu vào và đầu ra. Bộ định tuyến nhận các gói tin tại giao diện và gửi các gói tin này tới bộ xử lý trung tâm (CPU). CPU có nhiệm vụ xác định chặng đến tiếp theo của gói tin và gửi chúng tới giao diện đầu ra tơng ứng. Các gói tin đi vào bộ định tuyến phải đợc truyền trên cùng một bus để lập lịch trình tới đầu ra và thờng đợc lu đệm tại một bộ nhớ dữ liệu tập trung. Các card giao tiếp đ- ờng truyền là các thiết bị không chứa khả năng xử lý gói. Nhợc điểm cơ bản của mô hình kiến trúc này là dữ liệu phải đi hai lần qua bus sau khi vào bộ định 10 [...]... khoa học - công nghệ, những thành tựu đạt đợc về điện tử - tin học nh mã hoá tốc độ thấp, tích hợp máy tính - truyền thông CTI, kỹ thuật xử lý phân tán đã tạo ra những tính năng mới và những phơng pháp tiếp cận mới trong công nghệ mạng Các công nghệ mạng đợc chia thành 3 lĩnh vực, công nghệ truyền dẫn, công nghệ chuyển mạch và công nghệ truy nhập Trong lĩnh vực công nghệ truyền dẫn, kỹ thuật quang mặc... tuyến và chuyển mạch trong mạng công nghệ thông tin IT Phần còn lại của chơng giới thiệu sơ bộ về một số đặc điểm cơ bản của mạng thế hệ kế tiếp, nơi mà công nghệ chuyển mạch IP sẽ đợc ứng dụng, cụ thể hơn là công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức đang và sẽ đợc triển khai trong các mô hình mạng NGN Một vài phân tích cơ bản đã cho thấy, mạng thế hệ sau không phải là một mạng hoàn toàn mới, vì vậy... yếu của hoạt động chuẩn hoá công nghệ NGN đợc tập trung vào các công nghệ truy nhập hiện thời và đa ra một số nguyên tắc liên kết hoạt động mạng để đảm bảo: Tính tơng đồng kết nối của các mạng truy nhập và khả năng liên kết với các mạng có sẵn Các vấn đề về giao thức và cấu trúc chung nhằm xác định cơ chế liên kết hoạt động mạng giữa các mạng truy nhập dựa trên cấu trúc mạng NGN khác nhau cần phải... của tác giả là từ tổng quan tới chi tiết, nội dung các mục đã thể hiện một số đặc điểm cơ bản trong quá trình hội tụ công nghệ mạng Mô hình kết nối hệ thống mở đợc đa vào trong chơng này với mục đích giới thiệu và sẽ là sở cứ cho các mô hình tham chiếu của các hệ thống tới đó Phần trình bày về chuyển mạch LAN/WAN đánh giá sơ bộ về một số công nghệ mạng phổ biến, trong đó giới thiệu về sự phát triển... tiện, đa dịch vụ băng rộng trong tơng lai Hớng phát triển công nghệ ATM đợc đánh giá rất cao trong mô hình mạng thế hệ sau NGN Cùng với công nghệ ATM, hiện nay đã có các thử nghiệm về việc chế tạo các chuyển mạch quang và xu hớng chuyển mạch quang sẽ phân loại theo nguyên lý: phân chia không gian, phân chia thời gian, phân chia theo tần số Công nghệ mạng truy nhập đã thay đổi rất lớn trong những năm vừa... thống, hình thành các công nghệ mạng mới: Mạng truy nhập quang, mạng truy nhập vô tuyến, truy nhập cáp đồng tốc độ cao Công nghệ mạng truy nhập có xu hớng phát triển truy nhập băng rộng và kết hợp các dịch vụ băng hẹp vào cùng một đờng truy nhập nh là đối với các dịch vụ băng rộng, nhng trong quá trình phát triển các dịch vụ này có thể truy nhập riêng biệt 1.5.3 Cấu trúc cơ bản của mạng NGN Nội dung chủ... phối hợp với mạng công cộng Sản phẩm ENGINE có 3 giải pháp ứng dụng mạng: Mạng trung kế: Đây là bớc đầu tiên để tiến đến mạng đa dịch vụ, chuyển mạch ATM lắp ghép với tổng đài TOLL trong mạng PSTN sẽ cho phép lu lợng thoại đợc vận chuyển nh lu lợng trên mạng đờng trục Trong đó lu lợng thoại vẫn đợc điều khiển chuyển mạch trớc khi đa tới chuyển mạch ATM Mạng chuyển mạch: Sử dụng thay thế mạng đờng trục... địa chỉ Sự phân mạng chia một địa chỉ IP đơn thành các mạng con Một mạng siêu nhỏ là 1 mạng độc lập với một mạng con và chúng đợc tạo thành bởi việc tổng hợp nhiều mạng lớp con, tạo thành một địa chỉ chung cho các mạng thuộc lớp đó Việc tổng hợp này tạo ra hai u điểm sau: Giảm kích cỡ của các bảng định tuyến đợc duy trì bởi các bộ định tuyến cùng với việc giảm số lợng các đầu vào mạng trên lớp riêng... cung cấp các công việc phục vụ cho dịch vụ mạng băng hẹp (PSTN, ISDN) qua mạng nền tảng gói mà không ảnh hởng tới các giao diện mạng đang tồn tại và các dịch vụ mạng kết cuối Với giao thức BICC mạng không cần nhận biết dữ liệu truyền dẫn mang thực tế, thông tin kết nối xác định tải đợc sử dụng cho từng trờng hợp cuộc gọi và từng tải Chức năng điều khiển mang của BICC phụ thuộc vào công nghệ mang đợc... 21 AXD 301 có thể đợc sử dụng nh một giao diện giữa mạng lõi và các mạng truy nhập khác nh: mạng cố định, mạng vô tuyến và mạng di động Lớp truy nhập: Đảm bảo khả năng truy nhập của thuê bao từ các mạng cố định, vô tuyến cố định, di động và các mạng truy nhập khác Ericsson giới thiệu sản phẩm ENGINE gồm các dòng sản phẩm đáp ứng yêu cầu của giải pháp mạng cần triển khai (truy nhập băng hẹp, đa truy nhập, . server) ứng dụng để điều khiển dịch vụ. Server ứng dụng trong mạng NGN là sự phát triển của server ứng dụng trên nền tảng Web có thể thực hiện các dịch vụ điều khiển Call server. Do đó server. thành các giao thức điều khiển mang và chứa các kết cuối mang. Nó cũng chứa các thiết bị thao thác media nh bộ dịch mã hoá, bộ khử tiếng vọng hay bộ gửi tone. Call server : cung cấp các chức năng. dẫn, kỹ thuật quang mặc dù mới ra đời nhng đã phát triển rất mạnh, hiện nay trên 60% lu lợng thông tin truyền trên toàn thế giới đợc truyền trên mạng quang[14]. Công nghệ truyền dẫn quang SDH cho