Nghiên cứu xây dựng cấu trúc mạng Internet Việt Nam

Trang 1

CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG NGHỆ DIEN TU - TIN HOC - VIEN THONG

ĐỀ TÀI KHCN - 01 - 02

NGHIÊN CỨU XÂY DỤNG CẤU TRÚC MANG INTERNET VIET NAM

NHUNG NGUOI THUC HIEN

TH.SY PHAM QUOC HUY

Trang 2

Noi dung

MO DAU a l

PHAN I: PHUONG PHAP THIẾT KẾ MẠNG CO 2

| Tong quan vé xay dung mang , 3

2 Thiét ké mang truy nhap 11

2.1 Thiết kế mức Backbone và truy nhập il 2.2 Các yêu cầu về truy nhập mang 12

2.3 Các yêu cầu về dung lượng của mạng truy nhập 14

2.4 Kiểu Topo mạng 20

2.5 Hoàn thiện thiết kế mạng truy nhập 28

3 Vấn đề thiết kế mạng backborie 32

3.1 Các yêu cầu của backbone 32

3.2 Yêu cầu về dung lượng trên mạng backbone 37

3.3 Cac loai topo 44

4 Dinh tuyén 54

4.1 Sự đối xứng 54

4.2 Can bang tai 54

4.3 Thiết kế dự phòng, đối xứng và cân bằng tải 55

4.4 Tự động cân bằng tải 60

5 Các dịch vụ trên mạng 64

5.1 Cac dich vu Internet 64

Trang 3

MỞ ĐẦU

Để xây dựng cấu trúc mạng Internet cũng như bất kỳ một máng nào khác phải dựa trên những cơ sở nhất định về xây dựng mạng Yêu câu xây dựng mạng phải làm sao để mạng đáp ứng được nhu cầu trước mắt của người sử

dụng, đồng thời theo kịp được những yêu cầu phát sinh về sau Những nhu

cầu này thay đối liên tục cả về số lượng, loại dịch vụ

“Theo nguyên tắc chung, việc xây dựng mạng xuất phát từ phương pháp xây

dựng đặt ra các vấn đề kỹ thuật, sau đó qua các bước khảo sát, dự đoán, thiết

kế và triển khai Bước khảo sát phải nắm được nhu cầu sử dụng của người sử dụng, các dịch vự mà người sử dụng cần Những nhu cầu này thay đổi theo thời gian vì vậy việc khảo sát phải dự báo được các nhu cầu phát sinh, lưu lượng trao đổi trên mạng

Trên sơ sở đánh giá và dự báo được nhu cầu sử dụng dịch vụ, việc thiết kế

sẽ được triển khai nhằm mục đích xây dựng mạng đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng trong một giai đoạn nào đó Việc xây dựng tạng cũng cần

dap ứng được những đòi hỏi kỹ thuật và chỉ phí cho việc xây dựng mạng

Thông thường phương ấn đưa ra là sự dung hoà giữa những giải pháp kỹ thuật và những điều kiện thực tế Một phương án tối ưu được đưa ra nhiều khi

lạ không thoả mãn điều kiện thực tế Do vậy một phương án đưa ra nhiều

khi chỉ là gần tối ưu, có thể chấp nhận được trong điều kiện thực tế

Để có thể xây đựng được cấu trúc mạng, chúng tôi bắt đầu bằng việc đưa ra phương pháp thiết kế Trên cơ sở về phương pháp kế, những dữ liệu cần thiết theo phương pháp nêu ra sẽ được đưa vào, từ đó xây dựng phương án về cấu trúc mạng Internet (ở đây khi nói đến mạng Internet, chúng tôi muốn nói đến mạng Internet của Việt nam) Nội dung của phần này sẽ bao gồm những

phần sau:

- Phần I - Phương pháp thiết kế mạng: Phần này chỉ ra phương pháp tiến hành Từ các bước thực hiện trong phương pháp sẽ định ra những khía cạnh

kỹ thuật liên quan đến xây dựng cấu trúc mạng

Trang 4

PHẦN I PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MANG

Việc thiết mạng là một công việc bao gồm nhiều bước, trải rộng từ việc thiết kế topo của mạng, công suất xử lý tại các nút (nodes), việc định tuyến cho các nút, giải quyết các vấn đề về tắc nghẽn trên mạng, quản lý mạng, đến hoạch định những yêu cầu về việc sử dụng những dịch vụ trên mạủg

Một trong những vấn để nan giải của thiết kế mạng là ngoài việc thoả mãn những nhu cầu hiện tại, việc thiết kế phải dự đoán được những nhu cầu trong tuơng lai của người sử dụng Dự đoán nhu cầu này là công việc hết sức phức tạp do tác động bởi nhiều nguyên nhân Những nhu cầu thay đổi cả về số lượng cũng như chất lượng dịch vụ Một mạng thiết kế trước hết phải thoả mãn những đòi hỏi hiện tại phải đảm bảo khả năng mở rộng về quy mô để có thể theo kịp nhu cầu của người sử dụng

Để xây dựng mạng chúng tôi bắt đâu bằng việc nguyên cứu các vấn đề sau: - Tổng quan về xây dựng mạng

- Thiết kế topo của mạng truy nhập (access network)

- Thiết kế topo của mạng backbone (backbone network)

- Dinh tuyén trén mang

Trang 5

1 Tổng quan về xây dựng mạng

Trên thực tế có nhiều loại mạng khác nhau và cũng có nhiều giải pháp khác nhau cho mỗi một yêu cầu ban đầu đưa ra Một giải pháp phù hợp với mục đích không phải chỉ làm thoả mãn những yêu cầu hiện tại của khách hàng mà nó còn phải tính đến những vấn đề trong một khoảng thời gian dài như độ tin cậy, tính an toàn của mạng và nhiều vấn đề khác Một thiết kế tốt phải đảm bảo những vấn đề trong một thời gian dài phải được đáp ứng một cách có hiệu quả về chỉ phí trong khi vẫn hỗ trợ được khả năng thay đổi các thiết bị đã đầu tư một cách thuận tiện

Đối với những người thiết kế và xây dựng mạng, chi phí là cốt yếu và là nguyên tắc khởi đầu trong thiết kế Trong quá trình thiết kế thì chỉ phí lại được quan tâm như là yếu tố có tầm quan trọng thứ hai Bởi vì chỉ phí thấp phải đảm bảo được các giải pháp là không cứng nhắc và trong nhiều trường hợp giải pháp có hiệu quả kinh tế là một tập giải pháp phù hợp với giải pháp ý tưởng Những điểm ưu việt trong việc duy trì về giá đó là:

- Có một vài cách đảm bảo một giá nhất định có thể xem xét theo ý tưởng đưa ra Đây là sự tính chỉnh lại thiết kế ban đầu

- Giải pháp có tính kinh tế được sử dụng như là chuẩn để từ đó mạng có thể phát triển theo giải pháp ý tưởng Đây là sự linh hoạt trong việc thay đổi chính những yêu cầu ban đầu

- Việc dự phòng thiết bị sẽ phải được giảm thiểu theo sự phát triển của mạng Tính hiệu quả về giá cả có thể gây ra sự lãng phí đáng kể trong kế

hoạch dài hạn ;

_~ Tất cả những vấn để về thiết kế như độ tin cậy, khắc phục lỗi sẽ phải được phân tích tổng thể và phải được xem xét không có định kiến về giá cả

Nguyên tắc của việc phân lớp mạng như đựoc phản ánh trong mô hình OSVRM sẽ phải đưa vào trong việc thiết kế mạng Thiết kế mạng sẽ triển

khai trên nhiều mức: mức vật lý, mức logic, cấu trúc chức năng Điều này có

nghĩa những vấn đề khác nhau liên quan đến thiết kế tại mỗi mức sẽ phải được đưa ra, lấy thí dụ về việc quản lý mạng cho các topo vật lý và logic, khả năng chấp nhận lỗi của topo vật lý

Những vấn đề sau được đưa ra là dành cho việc thiết kế một mạng mới, tuy nhiên khi nâng cấp mạng, nhiều vấn để đưa ra ở đây vẫn có giá trị

1.1 Truy nhập của khách hàng

Sự khác nhau giữa các mạng là sự phản ánh chính bản thân các khách

hàng Do các tổ chức khác nhau sử dụng các mạng khác nhau nên điều cần

Trang 6

e Các giao thức trực tiếp và không trực tiếp được cần đến để hỗ trợ các ứng dụng khách hàng Các giao thức trực tiếp hỗ trợ việc truyền dữ liệu còn các giao thức không trực tiếp hỗ trợ các dịch vụ chẳnghạn như tr uy nhập vào trạm dịch vụ tên

e©_ Thời điểm fruy nhập người sử dụng và khoảng thời gian truy nhập 1.2 Khả năng kết nối

Người sử dụng và các thiết bị mạng phải được kết nối với nhau về mặt vật lý Điều này yêu cầu việc đi cáp, các bộ chuyển đổi thích hợp của mạng và các trình điều khiển NOS liên quan Các vấn đề cần được xem xét là:

e_ Số lượng người sử dụng được hỗ trợ ban đầu và tốc độ tăng số lượng người sử dụng

e©_ Vị trí vật lý của người sử dụng, các buồng dịch vụ, các ống dẫn cáp và các hộp nối dây và vị trí truy nhập

® - Vị trí và loại điểm kết nối mạng, khoảng cách giữa các điểm này và các trạm làm việc của người sử dụng Điều này xác định độ dài và loại

cáp kết nối với Host, ví dụ như cáp AUI

«Loại thiết bị chuyển đổi mạng được yêu cầu từ quan điểm của mạng LAN và các bộ xử lý trung tâm, ví dụ, các PC, UNIX Các trình điều khiển thiết bị NOS phụ thuộc vào NOS thực tế và các thiết bị thích ứng mạng

1.3 Khả năng về hiệu xuất thực hiện

Vấn đề khó nhất trong quá trình thiết kế là thâu tóm được thông tin liên

quan tới hiệu xuất thực hiện và việc sử đụng chúng để nhận được hiệu xuất

thực hiện mong muốn của mạng Mặt khác, việc sử dụng thông tin này là để thấy trước được sự thực hiện một cấu hình và sử dụng cấu hình này để điều khiển những thay đổi theo cấu hình đó cho đến khi hiệu xuất thực hiện đạt tới mức có thể chấp nhận được Thông tin cần phải nhận được để thiết lập các

đặc tính thực hiện của một mạng là:

se Các úng dụng của mạng, kích thước message gắn với các ứng dụng

này, và các hình thức sử dụng dự báo của chúng thông qua việc làm hàng

Trang 7

e Mô tả cách hoạt động giữa những người sử dụng trên mạng, đó là việc xác nhận số lượng và chủng loại của Server, E-mail, tài liệu

Một loạt tác thông số sau đây liên quan tới cấu trúc của mạng, do đó hiệu xuất thực hiện thực tế dễ bị ảnh hưởng theo các giá trị này:

® Chủng loại và độ dài của cáp được sử dụng trên mạng và vị trí của

nguồn tạp -

®_ Số lượng và dung lượng tải của mỗi tuyến LAN va WAN © Loai, 86 lugng va vi tri cha các thiết bị liên kết mạng

Trong một số trường hợp, giá trị của các tham số này không được biết

hoặc chỉ được đánh giá một cách không rõ ràng Thậm chí, nếu được yêu cầu, mà các yêu cầu này được biết rõ thì xử lý chúng cùng với một số nghi vấn và giả sử rằng chúng chỉ đạt độ chính xác cao nhất là 50% Trường hợp xấu nhất là phải cung cấp một khoảng thời gian mnở rộng hợp lý, mà trong suốt khoảng thời gian không thay đổi mạng về mặt vật lý

Về nguyên lý, việc thu thập các giá trị tham số được thay thế trong các biểu thức thiết kế tương ứng và có thể làm đơn giản Thực tế các phiên bản của các biểu thức này không tồn tại và hầu hết những phép tính xấp xỉ đều rất phức tạp, và đo đó không phản ảnh được mạng thực tế Có hai lý đo cho việc yêu cầu tham số là, thứ nhất một số biểu thức có thể được sử dụng và lý do thứ hai là chúng là những hướng dẫn có ích trong ứng dụng theo kinh nghiệm Những kinh nghiệm này là:

© Thiết kế tải trung bình trên một hệ thống Ethernet nằm giữa 5 đến 10% dung lượng mang của mạng nhưng cho phép tải cao hơn đối với các : hệ thống dựa trên Token Ring Hiệu suất của Ethernet là tối ưu khi kích

thước khung có độ lớn vừa đủ và kích thước mạng đủ nhỏ

e Tải của mang thực tế gấp hai lần tai message người sử dụng, hay các overhead điều khiển và message chỉ tính cho một nửa tổng số Tạm lượng của mạng

se Sử dụng các cầu kết nối để nâng cấp khả năng hồi phục của mạng hoặc để nâng cấp khả năng thực hiện của nó Tuy nhiên, điều này chỉ có thể nếu một cầu kết nối được giới hạn với việc trao đổi 40% dung lượng cực đại của các mạng LAN được hỗ trợ bởi nó

Trang 8

© Giit cdc Server g4n véi ngudi sit dung vA han chế luồng thông tin tới các khu vực, ở đó cần sử dụng các cầu nối và các bộ định tuyến để lọc những luồng dữ liệu không cần thiết Không đưa tất cả các dịch vụ lên mạng đường trục bởi vì điều này có thể gây ra thiệt hại đối với các tuyến và buộc mạng đường trục mang một tải lớn nhất

e Đảm bảo các bộ chuyển đổi mạng có khả năng điều khiến bus dữ liệu của Host đến khả năng đầy đủ của nó Đối với hầu hết các NOS, tốc độ của trạm làm việc trung tâm có tác động đáng kể tới sự nhận thức của người sử dụng về mạng hơn là dung lượng tải của bản thân mạng

Tuy nhiên có những giới hạn đối với mỗi thiết kế như là:

e Không có khả năng tối ưu hoá một mạng theo cả hai điều kiện thời gian trễ/đáp ứng tối thiểu và thông lượng cực đại Một mạng hoặc là có thông lượng cao với độ trễ cao hoặc thông lượng thấp với độ trễ thấp

« Tat ca các mạng chịu tạp âm và một số thiết bị liên kết mạng là lý do của việc mất thông tin Bởi vậy, tất cả yêu cầu cần tin cậy phải sử dụng địch vụ kiểu hướng cuộc nối ít nhất là trong một lớp nào đó

» Hiệu xuất thực hiện của một mạng con được xác định bởi các thành phần chậm nhất của mạng đó Không có điểm nào vượt quá các cầu nối nếu đường kết nối trung gian chỉ có khả năng cung cấp một vài kbps

1.4 Khả năng quản lý -

Trong quá trình xử lý thiết kế, việc quản lý mạng cần được xem xét như một chủ đề đối với Việc đưa ra các thiết bị cung cấp một số chức năng nào đó của mạng, đó là các cầu nối được quản lý đối lập với các cầu nối không được quản lý Việc xem xét về mặt kiến trúc là có hay không có hệ thống quản lý Vấn để sau yêu cầu sử dụng một mạng phụ mà mạng phụ cũng phải được thiết kế và việc thiết kế này phải hướng đến những yêu cầu bắt buộc như bảo mật, khả năng chấp nhận sự cố, quản lý trên mạng chính

Một điều quan trọng, nhưng thường bị bỏ qua là đặc tính của hệ thống quản lý mạng, nó thường được sử dụng để cung cấp các số liệu thống kê cho việc lập kế hoạch phát triển mạng Các bộ phận kiểm soát mạng sẽ phải định vị chính xác toàn bộ mạng sao cho các thống kê về hiệu suất thực hiện của mạng phản ánh toàn bộ mạng có thể được tạo ra và được đưa lên NMC Các số liệu thống kê cung cấp yếu tố chính xác về toàn bộ mạng Ngồi ra, những thơng tin này là quan trọng khi lập kế hoạch và thiết kế cho sự phát triển của mạng

1.5 Khả năng chấp nhận lỗi (fault tolerance)

Trang 9

năng chấp nhận lỗi có thể thích hợp hơn đối với các mạng có thể tự phục hồi khi gặp sự cố bởi vì việc sử dụng các tài nguyên có hiệu quả hơn Trong tất cả các mạng, điều quan trọng là lỗi của một thành phần trong mạng không gây ra lỗi tổng thể Nguyên lý này có thể được mở rộng để chống lại một lượng lớn các lỗi, nhưng điều này có nghĩa là mạng phải được thiết kế và xây dựng cẩn thận hơn Việc thêm vào các tuyến và các thiết bị trên mạng không phải là một phương pháp tối ưu Mỗi một thành phần phụ tròig mạng làm cho mạng mất đi độ tin cậy và đo đó khả năng phục hồi được tăng bằng việc đảm bảo các thành phần phụ này bao chùm lên các thành phần phụ khác, ví dụ các tuyến dự phòng cung cấp cho các luồng thay thế cho các tuyến cũ bị hỏng Có.một số cách mà việc tự phục hồi mạng có thể được xem xét:

se Nhân đôi tuyến - cung cấp một chuỗi các tuyến phụ dé tăng dung lượng mạng của mạng, do đó, nó vượt quá dung lượng được yêu cầu và để đảm bảo rằng tất cả những người sử dụng được kết nối với nhau bằng ít nhất là hai tuyến các tuyến này sau đó có thể được sử dụng như một phần

trong hoạt động của mạng và vì vậy sự cố của một tuyến sẽ không làm

tách rời bất kỳ phần nào trong mạng

© Các thiết bị trên mạng - có thể được sử' dụng để cung cấp các khu vực cần bảo vệ của mạng bằng cách đưa ra các firewall chống lại các loại sự cố, chẳng hạn như việc sử dụng các bộ lặp để hạn chế các sự cố về cáp Trong một số trường hợp, việc khôi phục có thể sử dụng một thiết bị liên kết mạng và trong những trường hợp như thế này việc mở rộng mạng trong tương lai cũng được đơn giản hoá

+ @ Cac Server Mirrored cung c&p một nên tảng dịch vụ được hỗ trợ bởi một nhóm các thiết bị độc lập với nhau về mặt vật lý Cách tiếp cận này theo một trong hai cách: cung cấp chế độ dự phòng “lạnh”, chế độ này được người dùng kích hoạt để thay thế các thiết bị hỏng, hoặc chế độ dự

phòng “nóng” được tự động gọi ra khi có một sự cố xuất hiện Phần chủ

yếu liên quan tới các kiểu này của hệ thống là tính vững chắc, đặc biệt là 'khi liên quan tới sao chếp của các trạm phục vụ file

e Các UPS (Uninterruptible Power Supplies) - có khả năng hỗ trợ một mạng trong một vài phút cho đến một vài giờ Mục đích là để bảo vệ mạng khỏi hiện tượng sụt hoặc mất điện áp trong một khoảng thời gian,

trong khoảng thời gian này nguồn điện bị giảm xuống dưới mức ngưỡng

được thiết lập của nó trong một vài giây

se Kế hoạch bảo vệ - thể hiện mối quan của người thiết kế hơn là

những hoạt động vật lý Điều này yêu cầu người thiết kế đưa ra một tình

Trang 10

1.6 Độ an toàn

Độ an toàn của mạng áp dụng cho luồng thông tin bên trong và bên ngoài đối với hệ thống nội bộ, trong các trường hợp phổ biến nhất thì thông tin bi tốn thất bên trong chứ khơng phải bên ngồi, trái ngược với trực giác ban đầu, vì hệ thống cáp có khả năng truy nhập nhiều hơn Độ an toàn bao gồm cả việc bảo vệ máy tính tránh khỏi virus bởi vì các virus này cũng làm hỏng khả năng của mạng và là mối đe doa đối với thông tin được lưu trữ và được xử lý bên trong mạng Những vấn đề cần xem xét đối với một hệ thống bảo an là:

® Bảo mật - điều này có nghĩa là thông tin phải an toàn hoặc hoặc có tính cá nhân Tính cá nhân nhận được bởi việc mã hoá như với hệ thống bảo an sử dụng việc mã hố an tồn Mức yêu cầu của việc mã hoá được xác định bởi độ nhạy của thông tin và trong khoảng thời gian đó việc mã hoá phải đảm bảo bí mật

¢ Tính xác thực - có nghĩa là đích có thể bảo đảm thông tin đến từ nguồn yêu cầu Việc xác thực cũng quan hệ mật thiết với nguyên lý chấp nhận, theo nguyên lý này một nguồn không thể không yêu cầu việc truyền một phần thông tin Chức năng này cũng yêu cầu phương pháp mã hố an tồn, nhưng việc mã hoá được sử dụng để cung cấp một chữ ký số duy nhất ngược với lại việc mã hố thơng tin

® Tính nguyên vẹn - trong đó nguồn thông tin phải tránh được việc chèn vào và xoá bỏ Điều này cũng bao gồm việc bảo vệ chống lại sự nhân đôi thông tin, điều này có thể được sử dụng để tạo ra sự lộn xộn và mậu thuẫn trong mạng, Hình thức bảo vệ này phải được cung cấp như một đặc tính kết hợp của các giao thức và phải có khả năng hỗ trợ.việc gửi thông báo đã được dán nhãn để đâm bảo tính trung thực về thời gian của việc truyền thơng tin

® Truy nhập - Trong đó tính sẵn có của các dịch vụ mạng khác nhau được xác định với mối quan hệ tới một thanh truy nhập Một hệ thống như vậy có thể được sử dụng để cung cấp các mức độ truy nhập khác nhau tới mỗi dịch vụ, ví dụ nó có thể đọc được thông tin nhưng không in ra được Trong hầu hết các trường hợp, các hệ thống này sử dụng mật khẩu bảo vệ và các bảng đặc quyền truy nhập, các bảng này sắp xếp người sử dụng về mặt logic với một vị trí vật lý và điều này tuỳ thuộc vào các địa chỉ thích

ứng mạng

® Quản lý khố - gồm việc phân phối và duy trì khoá bảo an được sử

dụng cho việc mã hoá và xác thực, tạo ra và bảo dưỡng hệ thống truy

nhập và hệ thống bảo vệ từ khoá, và kết hợp hệ thống này với cơ sở quản lý mạng

Trang 11

truy nhập, điều này có nghĩa là trong bất kỳ trường hợp đề phòng nào cũng không thể ngăn chặn được sự lây nhiễm virus Việc bảo vệ chống lại virus

cần được dua trén céc yéu t6 sau:

* Mang lam sach - Lién quan t6i viéc tao ra mét mang kiém tra riêng

biệt, trên mạng này tất cả các phần mềm mới cài đặt đều được kiểm tra và được phân tích về khả năng phá hoại Các mạng giống như vậy cũng có thể được sử dụng như một mạng kiểm tra, trong đó tất cả những cập nhật trên mạng có thể được kiểm tra trước khi được đưa lên mạng thực (đây là điều rất quan trong khi cập nhập NOS, các khách hàng NOS và các

Server)

e©- Giới hạn truy nhập - trong đó người sử dụng bị hạn chế truy nhập lên mạng Việc giới hạn này có thể thực hiện theo một trong hai dạng sau: ngăn chặn toàn bộ việc truy nhập đối với các nguồn dữ liệu bên ngoài hoặc truy nhập chỉ đọc tới server Toàn bộ sự ngăn chặn gây ra sự liên kết các mạng bên ngoài và cách ly các giao diện mạng bên ngoài, ví dụ như các bệ định tuyến Việc truy nhập chỉ đọc cho phép người sử dụng chèn các đĩa của họ nhưng ngăn không cho họ lưu trữ các thông tín này trên mạng dựa trên Server

se Giám sát liên tục - Việc cài đặt và sử dụng phần mềm quét virus được hoạt động một cách liên tục và độc lập với người sử dụng Các hệ thống này sẽ quét tất cả các đĩa bên trong máy bất kỳ khi nào trạm làm việc được khởi động và quét các ổ đĩa bên ngoài nếu một đĩa được đưa vào Các đĩa đã được quét virus sẽ gây ra việc loại ra đĩa hoặc trạm làm : việc mất khả năng hoạt động Phần mềm quét virus là một ứng dụng cần

thiết cho tất cả các trạm làm việc

Toàn bộ điều khiển của mạng là có thể, tuy nhiên, nó không thể thực hiện các mức độ điều khiển giống nhau đối với các phần tử bên ngoài, chẳng hạn như các tuyến WAN Trong những trường hợp này, mức bảo vệ được xác định bởi các dịch vụ được cung cấp bởi thiết bị cung cấp bên ngoài, do đó đây là một điều kiện tốt để cung cấp việc bảo vệ từ hệ thống này tới hệ thống kia chẳng hạn như việc mã hoá trong bản thân các thiết bị liên kết mạng Điểm cuối cùng cần xem xét là việc thêm vào các đặc tính bảo mật khác nhau có ít tác động lên khả năng hoạt động của mạng nhưng không tạo ra

thời gian khởi động của các trạm làm việc do việc quét virus, xác nhận truy

nhập và di chuyển tải trong môi trường làm việc của người sử dụng gây ra

1.7 Tính linh hoạt của Topo mạng

e Khia canh khó nhất của việc thiết kế là xây đựng cấu trúc mạng, do

đó nó có thể được mở rộng một cách liên tục với một số cách khác nhau

Trang 12

trong một thời gian dài nhưng điều quan trọng là việc tối thiểu hoá sự dự phòng ngắn hạn và để đảm bảo việc cập nhật không đưa ra những thay đổi trong mạng: Có một số nguyên lý cần được chấp nhận khi thiết kế một mạng trong một thời gian dài:

e Chia cắt và chế ngự - Chia mạng thành các thành phần phân cấp và đồng nhất hoá các thành phần này Các thành phân này được tách biệt một cách rõ ràng với phần còn lại của mạng, ví dụ như do vị trí vật lý, kiểu hoạt động

«Sử dụng các thiết bị liên kết mạng để cung cấp khả năng kết nối giữa các hệ thống riêng biệt (các cổng và các bộ định tuyến) và các thành phần phân cấp (các cầu nối và các bộ lặp) Đây là một thực tế đã được chấp nhận để sử dụng các hub liên kết mạng và hệ thống có khe cắm được sử dụng để cài đặt chúng

«Tối thiểu hố chỉ phí bằng việc cho phép mở rộng về thực tế, ví dụ

như việc sử dụng cáp đã được xây dựng

© Những liên quan đến việc thiết kế mạng là việc sử dụng cáp đã được xây dựng (UTP), việc cung cấp các đường sợi đối với khoảng cách dài (sử dụng SME nếu cần) và khả năng kết nối, việc sử dụng các Hub thế hệ ba kết nối của người sử dụng và sử dụng các thiết bị liên kết mạng '

e Giả sử ứng dụng và các yêu cầu dịch vụ mạng sẽ biến đổi và giả thiết rằng một môi trường đa giao thức luôn luôn cần thiết Điều này có nghĩa là các bộ định tuyến đa giao thức, việc bắc cầu (bridging) không phụ thuộc giao thức và các kiến trúc LAN tại lúc đầu

Trén cơ sở các vấn để tổng quan về xây dựng mạng, chúng tơi đã chỉ tiết hố nghiên cứu để có thể xây dựng cấu trúc mạng lnternet Tùng khía cạnh cụ thể chúng tôi sẽ trình bày tại các phần sau

Trang 13

2.Thiết kế mang truy nhập

Mạng truy nhập được xác định như một môi -trường và các phân tử mà cung cấp giao tiếp giữa các môi trường mạng LAN và WAN Việc truy nhập trong môi trường nội bạt có thể xác định các thiết bị giao tiếp với nhiều mạng

LAN hoặc các trạm làm việc với nhau Truy nhập mạng gồm điểm mà tại đó

các thiết bị truy nhập giao tiếp với mạng truyền số liệu Việc truy nhập cũng có thể bao gồm một phần hoặc tất cả việc truyền dữ liệu tới mạng backbone

Việc thiết kế mạng truy nhập là để xác định các yêu cầu về truy nhập, dung lượng được yêu cầu trên toàn mạng và trong mỗi thiết bị truy nhập, kiểu truy.nhập nội hạt Việc truy nhập đồng thời ở mọi nơi được khảo sát song song với các backbone không phân cấp (collaped backbone) và chuyển

mạch ATM LAN Toàn bộ topo mạng truy nhập có thể được được lập ra để

thích hợp với các ứng dụng, e các thiết bị truy nhập, truy nhập và thiết kế mạng truy nhập và để giao tiếp với các thiết bị truy nhập hoặc mạng backbone, điều này có thể tạo ra một mạng dịch vụ công cộng

2.1 Thiết kế mức backbone và truy nhập Có ba lớp trong việc thiết kế mạng:

- Người sử dụng hoặc ứng dụng ~ Tập trung hoặc truy nhập - Backbone'

:_ Nói chung, việc thiết kế lớp người sử dụng hoặc ứng dụng tập trung tại tất cả các lớp của mô hình tham chiếu OSĨ (và các mức tương ứng của các cấu trúc khác), nhưng tập trung vào các công nghệ, các giao tiếp và các giao thức mạng LAN Việc thiết kế các lớp backbone và truy nhập (access) tập trung vào việc liên kết ba lớp OSIRM đầu tiên (vật lý, hiên kết đữ liệu và mạng) và cung cấp lớp OSIRM thứ tư cùng với khả năng kết nối đầu cuối tới

đầu cuối (end | to end) Các lớp cao hơn (lớp thứ năm, sáu và bảy) được điều

khiến bởi phân mềm ứng dụng nhưng cũng có thể tồn tại như các dịch vụ trong lớp truy nhập và backbone

2.1.1 Thiét ké lép người sử dụng hoặc ting dung

Lớp này xác định người sử dụng hoặc ứng dụng truy nhập tới các tài nguyên của mạng nội hạt Đối với giao diện vật lý, lớp này bao gồm, các card

giao tiép mang (NIC) PC LAN (tram làm việc và server), FEP giao tiếp với

Token Ring LAN, hoặc thiết bị khác mà tại đó dữ liệu bắt đầu và kết thúc

Thông thường các dịch vụ mạng tồn tại trong lớp này, nhưng điều nầy phụ

thuộc vào mức của cấu trúc giao thức được người sử dụng hoặc các ứng dụng điêù khiển Lớp này cung cấp các tiêu chuẩn, công nghệ, cấu trúc, giao thức,

Trang 14

giao diện một cách đa dạng nhất đối với một lớp mạng bất kỳ Việc thiết kế lớp người sử dụng không những chỉ dựa trên các giao thức truy nhập và truyền dữ liệu trên mạng mà còn dựa vào việc trao đổi file và các giao thức

session-oriented

2.1.2 Thiết kế lớp truy nhập

Lớp này định ra việc truy nhập người sử dụng vào lớp backbene hoặc WAN Các thiết bị truy nhập gồm các bộ định tuyến, các cầu nối, PBX, chuyển mạch hoặc bất kỳ thiết bị nào cung cấp một điểm cho việc tiêu chuẩn

hoá các dịch vụ; chức năng, đặc tính, công nghệ, cấu trúc, giao thức và các

giao điện được yêu cầu Các giao thức là sự vận chuyển, tuyến dữ liệu, mạng trong tất cả các thiết bị truy nhập mạng Đây cũng là điểm mà tại đó giao diện của người sử dụng trao đổi với các dịch vụ dữ liệu và WAN Các thiết bị truy nhập cũng được gọi là đầu cuối hoặc các thiết bị mạng, các bộ thich ting dau cuéi hodc DCE (Data Communication Equipment) Theo một

cách thức chung, các thiết bị đầu cuối hoặc các DTE (Data Terminal

Equipment) kết thúc dữ liệu, còn các bộ tương thích đầu cuối (DCE) bỏ qua hoặc thay đổi dữ liệu

2.1.3 Thiết kế lớp backbone

Lớp này xác định backbone truyền giữa các phần tử lớp truy nhập Nó là ấn với phần truy nhập của mạng, trừ khi người sử dụng vượt qua hoặc bỏ qua phần mạng truy nhập và giao tiếp trực tiếp với backbone (điều này đúng với

các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao như ATM hoặc SONET) Backbone cung cấp

một tiêu chuẩn về giao diện, giao thức, cấu trúc, kỹ thuật và chất lượng của dịch vụ Đối với người sử dụng, backbone có thể là dịch vụ chuyển mạch, và trở thành một mạng mà các thiết bị truy nhập cóp thể gửi và nhận lưu lượng.trên mạng đó Ví dụ, một dịch vụ lớp backbone là frame relay, tại đó thiết bị truy nhập người sử dụng (một bộ vi xử lý hoặc bộ định tuyến) giao tiếp với chuyển mạch khung backbone Đây là phương pháp giao tiếp phổ biến nhất của các địch vụ dữ liệu công cộng như chuyển mạch gói X.25, frame relay, SMDS và ATM

2.2 Các yêu cầu về truy nhập mạng

Việc thiết kế truy nhập được dựa trên việc phân tích lưu lượng và dung

lượng Tuy nhiên, vấn để cần thiết là việc tập trung các yêu cầu của người sử dụng vào một cơ sở chung để xác định các giao diện, giao thức, cấu trúc kỹ thuật, đặc tính, chức năng và các dịch vụ được yêu cầu

2.2.1 Các giao diện và khả năng kết nối vát lý

Sự thay đổi lớn nhất về yêu cầu kết nối nằm tại lớp vật lý Việc thiết kế thiết bị truy nhập cần phù hợp với các giao diện của người sử dụng và các

Trang 15

giao diện backbone hoặc mạng Nếu một mạng riêng được xây dựng chỉ có các nút truy nhập, thì các giao diện mạng sẽ là các tuyến điểm - điểm giữa các nút truy nhập Đây thường là các tuyến đồng bộ sử dụng các giao thức có sẵn với các thiết bị được lựa chọn, khi giao tiếp với mạng công cộng,

mạng thường được xác định bởi việc truy nhập mạng công cộng (gateway) và

giao diện backbone -

2.2.2 Các giao thức

Giao thức hỗ trợ nằm trong phạm vi từ việc cung cấp truyền dẫn cho môi trường giao thức thuần nhất như IP, cho đến việc chuyển đổi và biến đổi nhiều giao thức từ nhiều cấu hình cho tới việc trao đổi giao thức như trong ATM Trước tiên, mỗi giao thức hoạt động trên mỗi giao diện phải được xác định bằng các cú pháp, ngữ nghĩa, định thời và các hoạt động và đặc tính của nó Việc xác nhận và sử dụng giao thức có thể không phụ thuộc vào môi trường vật lý hoặc phần cứng

2.2.3 Công nghệ và cấu trúc

Xác định cấu trúc và giao thức tương tác với nhau, và cách thức mà các

cấu trúc tương tác với nhau Xác định mức đồng nhất, kết nối, chuyển đổi,

định tuyến hoặc chuyển mạch được yêu cầu và các mức ngưỡng đối với chúng Xác định nơi thực hiện các chức năng này: tại đầu vào hoặc đầu ra vật lý của thiết bị truy nhập (môi trường truyền dẫn), trong thiết bị truy nhập, hoặc trong backbone mạng

Xác định các công nghệ được sử dụng, mức độ phức tạp trong việc kết

hợp các công nghệ, thiết kế truy nhập và việc lựa chọn thiết bị Khi thiết kế mạng cần so sánh và đâm bảo rằng việc lựa chọn kỹ thuât không bị thay đổi Không sử dụng các thiết bị phức tạp hơn so với yêu cầu Ví dụ, không sử dụng các cầu nối khi một bộ lặp được yêu cầu hoặc một bộ định tuyến nếu chỉ một cầu nôí được yêu cầu Lựa chọn các loại thiết bị hoặc các thiết bị kết

hợp -để đáp ứng các yêu cầu về kinh tế và ứng dụng Ộ

2.2.4 Các đặc tính, chức năng, dịch vụ được yêu cầu

Khi người sử dụng giao tiếp với WAN thông qua một thiết bị mạng truy

nhập, thì các đặc tính, các chức năng và các dịch vụ được yêu cầu trên giao diện và giao thức hỗ trợ Các đặc tính và các chức năng này được xác định

cho việc kết hợp giao thức và giao điện, chẳng hạn như FECN, BECN và bit DE sử dụng với các Frame Relay, hoặc lớp truy nhập SMDS Các giao thức

có thể hỗ trợ cho các chức năng này, nhưng cần xác định cách thức mà thiết

bị truy nhập và khách hàng sử dụng chúng để điều khiển luồng Cách thức

này có thể xác định được khi người sử dụng va chạm với dịch vụ Điểm giao

tiếp dịch vụ là nơi mà các chức năng và các đặc tính hoạt động Việc xác

Trang 16

định các ưu điểm của dịch vụ dữ liệu do nút truy nhập cung cấp hoặc, hoặc cách thức truyền tới backbone và trên backbone cũng là điều cần thiết

2.2.5 Phân cấp ưu tiên trên thiết bị truy nhập

Một số thiết bị truy nhập như các bộ định tuyến, chuyển mạch, và các bộ ghép kênh thông minh cho phép phân cấp ưu tiên lưu lượng người Sử dụng Sự phân cấp này thường được thực hiện chung với các bộ đệm có kích thước biến đổi lớn, do đó lưu lượng cùng với mức ưu tiên thấp có thể được sắp xếp

2.3 Các yêu cầu về dung lượng của mạng truy nhập

Việc tính toán tải trên mỗi thiết bị truy nhập được dựa vào các đầu vào

đã biết Nếu các ứng dụng của người sử dụng và các đầu vào được biết, ta có thể dễ dàng xác định các cấu hình nút truy nhập Qua đó quá trình kết nối các thiết bị truy nhập thông qua việc thiết kế backbone cũng có thể được xác định

Tuy nhiên khi ghép nối một thiết kế xâm nhập với mạng dữ liệu riêng hoặc công cộng, các đặc tính truyền dẫn và ứng dụng truy nhập của người

dùng chẳng hạn như hiệu xuất sử dụng và hiệu xuất thực hiện thường không

rõ ràng hoặc không được xác định Đôi khi việc thiết kế mạng gặp rất nhiều khó khăn do các yêu cầu của người sử dụng, chẳng hạn như khi thiết kế một mạng từ nhiều thiết bị hỗn tạp và các đầu vào người sử dụng chỉ là sự ước lượng Trong trường hợp này, một số lượng xấp xỉ lưu lượng của người sử dụng có thể được đặt trong một mô hình để ước lượng chính xác hoặc giả thiết số lượng truy nhập, tốc độ và các cổng backbone được yêu cầu Điều này được giả thiết rằng các đặc tính giao thức người sử dụng giống nhau hoặc tương tự nhau và giả thiết rằng công nghệ và tập các giao thức được sử dụng cho việc trao đổi giữa những người sử dụng Các yêu cầu này cần được đưa vào để tính toán các khía cạnh về đặc tính của dịch vụ, chẳng hạn như ovethead ACK/NACK trong SNA, TCP, khả năng chớp IPX và CIR trong Frame' Relay, các đặc tính này cung cấp sự ràng buộc về mặt logic mà sự ràng buộc này có thể bị vượt quá bởi người sử dụng tại bất kỳ thời điểm nào

2.3.1 Các nguyên lý về hiệu xuất sử dụng tuyến và định tải cho thiết bị truy nhập

Khi một số đải thông truy nhập được cung cấp, điều cần thiết là phải tính được các yêu cầu thiết kế mạng truy nhập Việc tính toán này là độc lập về giao thức, kỹ thuật và đồi hỏi sự sửa đổi đối với việc phép kênh thông kê, vòng đợi, hoặc đệm tăng từ đầu vào đến đầu ra của thiết bị truy nhập Việc .tính toán này có thể ứng dụng vào việc tính toán các thiết bị ghép kênh cũng

Trang 17

Một nhóm người sử dụng nhất định, chẳng hạn như một hoặc nhiều

LAN bên trong một toà nhà sẽ truyền M byte thông tin trong một ngày trên mang théng qua n céng nut truy nhập Một mô hìủh mạng truy nhập có thể được xây dựng với n cổng đầu vào người sử dụng và T đường trung kế truy nhập backbone Giới hạn về kích thước các cổng của các thiết bị truy nhập cũng như tốc độ trung kế và tốc độ truy nhập cần phải được thiết lap Khi mô hình truy nhập này được thực hiện, việc thay đổi các biến số này có thể được thực hiện bằng cách thêm vào các yếu tố mà mô hình yêu cầu như trễ, ghép kênh thống kê, lưu lượng giữa nút

Ví dụ hình (2.1) M = số Mbyte/ngày/mạng = = 950000 và số cổng truy nhập trên mạng n = 2000, tốc độ cổng truy nhập s = 1544Mbit/s (DS1) Néu lưu lượng truyền dẫn được chia đều cho tất cả các cổng truy nhập, thì việc sử dụng một đường tính theo giá trị trung bình của mỗi cổng (tuyến) là 5,7%

Trang 18

950000 v Ingay x 1 giờ x 8 bit x 1

1000 24gi8 3600s lbyte 1544Mbit/s =5.7%

Mot số cổng (vi trí trung tâm trong mạng sao) có mức sử dụng cao hơn

các cổng khác chẳng hạn như đối với các trung tâm và các vị trí xử lý thì tốc độ truy nhập cổng cao hơn và đối với các vị trí truy nhập từ xa thì tốc độ truy

nhập thấp hơn cứ

Mức sử dụng cũng có thể được điều chỉnh đối với overhead (thông lượng thực tế trên DSI là 1536Mbit/s) Việc tính toán trên có thể chấp nhận khi ước lượng, nhưng không thể thay đổi giao thức và mô hình thiết kế đặc tính của thiết bị

Đối với việc tính toán thời gian bận ở nơi mà 20% tổng lưu lượng xuất hiện trong suốt thời gian bận, việc tính toán có hệ số là 5giờ một ngày để nhận được 20% tổng lưu lượng trong thời gian bận M x Ingay x lgiờ 8 bit 1 _—=%avg nu Spit 3600s " by tốc dộ cổng 950000 x lngay x | giờ 6 8 bit | = 5.7% x

1000 24gpiờ 3600s byte 1544Mbit/s

Chú ý rằng mức sử dụng cổng đã tăng từ 5,7% lên 27,35% trong giờ bận Phút bận hoặc giây bận có thể được xác định bằng việc chuyển giờ thành giây hoặc phút Khi điều này được thực hiện, chớp lưu lượng có thể có một tác động lên mức sử dụng dải thông của mạch

2.3.2 Thiết kế nút tray nhập

{

- Đối với việc thiết kế nút truy nhập trung bình, cần xác định lưu lượng

nào nằm tại mỗi nút, các giả thiết có thể được đưa ra dựa trên việc mỗi nút

truy nhập được cấu hình theo kiểu tương tự nhau Việc thiết kế truy nhập có thể được bắt đầu và được thay d6i khi biét thong tin về vị trí Sau khi các nút hoạt động, các yêu cầu về lưu lượng tại mỗi nút và phù hợp với mạng là điều cần thiết, ví dụ, bằng việc tăng hoặc giảm CIR hoặc các cổng trong Frame

Relay

Hình (2.2) dưới đây chỉ ra một nút truy nhập mẫu Để xác định việc sử -

dụng nút tr uy nhập từ đầu vào đến đầu ra, cần so sánh số lượng các cổng, tốc

độ của mỗi cổng và từ việc sử dụng cổng cho tới việc sử dụng trung kế đầu ra

Trang 19

Công thức xác định là: (TXSX%UT) = (p,(sX®Up) Trơng đó T: Số trung kế được yêu cầu p;: Số cổng thứ ¡ S: Tốc độ của các trung kế s: Tốc độ của cổng Ộ %UT: %sử dụng các trung kế %Up: Yst dung cổng

Ví dụ, muốn các đầu vào và các đầu ra tới một nút truy nhập được thiết kế với mức sử dụng đầu vào trung bình là 27% trên 8 cổng đầu vào DSI, và mức sử dụng trung bình đầu ra trên đường trung kế không lớn hơn 50%, các trung kế đầu ra cũng là DSI cần có 5 đường trung kế DSI để phù hợp với 8 cổng truy nhập tại mức sử dụng trung bình là 27% và phải duy trì ít nhất là 50% tải trung kế Nếu tất cả các trung kế cùng đồng thời vượt quá

mức 27%, khả năng sử dụng trên các đường trung kế sẽ tăng tới ngưỡng

100% và có thể hỗ trợ đồng thời việc truyền dẫn của các cổng truy nhập với mỗi mức sử dụng là 54%

(T).(1554)(50%) = (8)(1554)(27%)

,T= 4.32 hoặc 5 đường trung kế được yêu cầu

ở những nơi có nhiều tốc độ truy nhập và nhiều mức sử dụng cổng, nhưng tốc độ trung kế không đổi, công thức xác định số đường trung kế là:

(TNS) %UT ) = X(p,)(s Up)

Ví dụ, khi số đầu vào là 5 DSI, 10 FTI (256 kbit/s), va sé DSO

(56kbit/s) là 11 Giả thiết rằng mức sử dụng truy nhập là 27%, tổng số đường trung kế cần có là:

vẽ 1554)(50%) = (SX1554)(27%)+(10)(0,256X27%3+(12)(0,0563(27%)

3.83 hoặc 4 đường trung kế DSI

Vì mức sử đụng cổng đầu vào tăng, do đó cần tăng số lượng đường trung

Trang 20

Cổng truy nhập Nút truy nhập Đường trung kế ra

Hình 2.2 Node truy nhập đơn giản

Số lượng của các đường trung kế thay đổi tuỳ theo hiệu quả của việc ghép kênh thống kê, sự khác nhau về thời gian sử dụng và khoảng thời gian bận, các giao thức và loại hình sử dụng Đây là điều quan trọng trong việc thiết kế bởi vì ngoài việc thiết kế trong dải tần được yêu cầu trong suốt thời gian truyền dẫn thông thường, việc thiết kế cồn được thực hiện với dải tần cao nhất trong suốt thời gian bận

Hiệu xuất sử dụng, các yếu tố tải và xi lý lôi

Múc sử dụng tuyến và năng suất liên kết dựa vào các giao thức hoạt động trên tuyến và công nghệ được sử dụng Điều này có thể thay đổi từ Frame Relay và HDLC một cách rất hiệu quả tới BSC và các giao thức không đồng bộ Mức sử dụng của một tuyến được phản ánh bởi số thiết bị người sử dụng đầu cuối bằng cách sử dụng các tuyến giống nhau, trễ truyền, kích thước gói và overhead đo điều khiển luồng, điều khiển lỗi, các kích thước bộ đệm và một số nhân tố kỹ thuật và các giao thức khác

Mức sử dụng của một tuyến nằm trong phạm vi từ mức sử dụng trung bình cho tới mức sử dụng trong thời gian bận (giờ, phút, giây và thậm chí mIli giây) Chớp (Burst) là một thuật ngữ được sử dụng cho các điều kiện sử dụng cao nhất được mở rộng, chẳng hạn như việc truyền file kích thước lớn, truyền dữ liệu với tốc độ cổng cực đại (mức sử dụng là 100%) trong thời gian vài giây Các thời điểm sử dụng mức cao có thể được thiết kế thông qua ba phương pháp tải trên tuyến Thứ nhất là trùm lên dung lượng Đây là

phương pháp đưa nhiều dung lượng lên tuyến (một tuyến cớ thể tạo thành

nhiều mạch giữa hai điểm đầu cuối giống nhau) có thể xử lý mức sử dụng

Trang 21

quá cao trong các thời điểm Thứ hai là thêm dung lượng được yêu cầu trong các thời điểm có mức sử dụng cao nhất và nhân đời số đường trung kế được yêu cầu để hỗ trợ lượng chớp, điều này có thể gây nên lãng phí băng thông Phương pháp hiệu quả nhất của phương pháp tải trên tuyến cho phép sự cố của một tuyến không làm mất lưu lượng bằng việc tải các tuyến với một tỷ lệ

(%) cho phép đối với sự cố của một tuyến:

-[ (0)| `

Với Lr là tải của mỗi tuyến, N là số trung kế truy nhập backbone có

cùng tốc độ, và H là tỉ lệ tải cực đại trên một tuyến nhận sự cố của một tuyến

khác trong cùng một nút truy nhập với giả thiết rằng lưu lượng từ một tuyến có sự cố có thể được định tuyến lại trên một tuyến dự phòng

Ví dụ, đối với hai tuyến tốc độ TI, tải là 25% hoặc 386kbit/s tai cực đại (như vậy một tuyến hỏng và một tuyến khác có thể mang lưu lượng với mức sử dụng là 50%) Đối với bốn tuyến có overhead giống nhau, mỗi tuyến tải được không quá 37,5% lưu lượng hoặc 579kbit/s, bởi vì nếu một tuyến hỏng thì các tuyến còn lại phải mang thêm 12,5 % tổng lưu lượng, do đó tạo ra 50% mức sử dụng của ba tuyến còn lại - hình (2.3) Công thức trên có thể thay đổi dựa vào mức độ tin cậy của việc phân tích sự cố và việc tải trên một tuyến thích hợp Đối chuyển mạch gói, việc tải 9600b/s đạt 60% đến 65% và việc tải 5ốkbit/s đạt 75% đến 80% Các thiết bị truy nhập mạng tong các mạng gói được sử dụng tại các mức thấp hơn nhiều so với trung kế mạng Trong Frame Relay, việc tải thường cao do trong giao thức có overhead thấp

Ví dụ, thông lượng cực đại của DS3 (44736MBit(/s) là 43008Mbit/s Overhead cấu trúc gói ATM của một gói 53byte là 5byte, như vậy overhead ' kết hợp xấp xỉ khoảng 14,6% Điều này không được đưa vào khi xem xét các overhead giao thức lớp cao hơn

Trang 22

Mức sử dụng của các tuyến WAN được đo bằng các gói hoặc các khung Ví dụ Ethernet LAN gửi trên một tuyến WAn TI chiếm 3000PPS (các gói nhỏ nhất) để sử dụng hoàn toàn TI, đối với các gói 64byte hoặc lớn hơn, thông lượng sẽ nhỏ hơn Nếu thông lượng bắt đầu suy giảm và kích thước các gói giống nhau, điều này cần thiết để phân phối các nguồn LAN tới các tuyến WAN, phân đoạn LAN, chuyển tới đường trung kế tốc độ:cao hơn

hoặc thêm vào các mạch LAN

2.3.4 Hiệu suất của ghép kênh thống kê

Việc ghép kênh thống kê cũng có thể-làm tăng hiệu suất sử dụng băng thông Ghếp kênh thống kê có trong các thiết bị chuyển mạch gói, các bộ định tuyến, chuyển mạch cell Hoạt động của LAN va MAN cũng có thể được xem như một dạng ghép kênh thống kê bởi vig người sử dụng cần băng thông sẽ nhận được nó trên cơ sở phân chia thời gian Nếu một trạm làm việc trên LAN/MAN sử dụng tồn bộ băng thơng, trạm làm việc đó sẽ nhận hầu hết hoặc toàn bộ băng thông trong một thời gian (tuỳ thuộc vào cấu me Tỷ số ghép kênh thống kê là X:Y, với X là đầu vào người sử dụng và Y là đầu ra thiết bị truy nhập Ví dụ, nếu 8 mạch đầu vào người sử dụng Ti đang truyền 12,5% mức sử dụng trung bình, và một đầu ra trung kế TI có thể đạt được 100% mức sử dụng, thì tỉ số là 8:1 Mặt khác, nếu có 4 đầu vào với mức sử dụng trung bình là 25%, tỉ số là 4:1 Tương tự, tỉ số có thể thay đổi

dựa trên tải của mỗi tuyến đầu vào người sử dụng 2.3.5 Dung lượng trong tương lai

Lập kế hoạch cho việc cung cấp dung lượng logic và vật lý cho mỗi thiết bị truy nhập mạng Kế hoạch phát triển này là một phần của kế hoạch dụng lượng ngắn và dài hạn Cần đảm bảo rằng các tài nguyên nằm đúng vi trí để bát đầu kế hoạch, cũng như được đặt trong các vùng phát triển trong tương lai Kiểm tra các mô hình phát triển và đưa chúng vào kế hoạch dung lượng Người thiết kế mạng sẽ thấy trước các khu vực phát triển và xây dựng dụng lượng phụ trong các khu vực tương ứng Dung lượng này có thể là phần cứng hoặc các cổng được thêm vào, mức sử dụng trung kế, công suất xử lý

2.4 Kiểu Topo mạng

Việc thiết kế môi trường về mặt địa lý và các thiết bị truy nhập có các tác động chính lên WAN theo tải và topo mạng cần được xem xét Trước tiên cần xem xét địa điểm của các yêu cầu người sử dụng được xác định trong ma trận lưu lượng, sau đó ước lượng việc phân phối các tài nguyên này trong mỗi vùng theo kiểu phân cấp hoặc kiểu ma trận Xem xét việc thiết kế chuyển mạch ATM phân cấp và việc nâng cấp từ các backbone không phân cấp tới các backbone chuyển mạch ATM Cuối cùng là xem xét các dạng mới của việc thiết kế cấu trúc và chuyển mạch LAN

Trang 23

2.4.1 Kiéu topo mang dua trén dia ly

Việc bố trí địa lý của các nút truy nhập nội hạt sẽ được đựa trên người sử dụng và việc phân phối ứng dụng Sử dụng ma trận lưu lượng để xác định việc bố trí vật lý các nút truy nhập Các nhóm truy nhập có thể được tổ chức bởi CPE, LATA Một số lựa chọn có sẵn đối với các khu vực, tại đó một nút truy nhập có thể được yêu cầu chẳng hạn như khả năng truy nhập quay số

2.4.2 Xâm nhập tại mọi nơi (ma trận)

Có hai kiểu cung cấp khả năng kết nối chính tới các tài nguyên nội hạt, đó là: truy nhập từ mọi nơi và truy nhập phân cấp Phương pháp truy nhập từ mọi nơi cho phép người sử đụng truyền và nhận dữ liệu ở mọi nơi trên mạng Hình (2.4) dưới đây chỉ ra ví dụ về truy nhập mọi nơi Một hub chuyển mạch hoặc một bộ định tuyến cung cấp truy nhập cho khả năng kết

nối LAN Bất kỳ một người sử dụng nào trên một mạng LAN bất kỳ cũng có

thể truyền dữ liệu qua hub hoặc thiết bị định tuyến, cũng như truy nhập tới

các thiết bị khác trong mạng Kiểu truy nhập này có lợi cho các tổ chức phân tán tại nhiều nơi và không có cấu trúc Kiểu truy nhập từ mọi nơi cung cấp

một mạng ở mọợi nơi và thường được sử dụng với các mạng nhỏ hơn Kiểu mạng này khó quản lý khi nó được mở rong đặc biệt là khi có nhiều giao điện, công nghệ, cấu trúc, giao thức và các nhà cung cấp Những vấn để về việc suy giảm hiệu suất không dễ chẩn đoán và mạng cũng có thể trở nên khó quản lý hơn, điều này cũng dễ tạo ra một sự cố rất lớn, sự cố này có thể gây khó khăn cho người sử dụng bất kỳ lúc nào

Hub hoặc Router

Hình 2.4 Ví dụ về sự truy nhập từ mọi nơi

2.4.3 Topo mạng dựa trên phân cấp

Topo mạng dựa trên phân cấp cung cấp một phân cấp đối với truy nhập của người sử dụng nơi mà lưu lượng được chuyển đến đích của nó như nội tại - LAN, MAN, WAN và các vùng còn lại trong khu vực địa lý đó thay cho là việc tray nhập chuyển mạch chung hoặc điểm định tuyến tới backbone trong phương pháp truy nhập mọi nơi Hình (2.5) dưới đây minh hoạ bốn tầng phân cấp, mỗi người sử dụng được kết nối với một mạng LAN Mỗi

Trang 24

mang LAN duoc két néi vdi mang LAN chung, bốn mạng LAN chung được kết nối với một mang MAN va mang MAN duoc két néi téi mang WAN Trong ví dụ này, khả năng kết nối giữa các phần hơặc các mạng con được thực hiện thông qua các cầu nối, các bộ định tuyến hoặc các chuyển mạch LAN Việc thiết kế phân cấp thường được sử dụng trong các mạng rộng lớn cho phép phân đoạn lưu lượng người sử dụng Trong thiết kế nầy, người sử dụng không đòi hỏi truy nhập tới mỗi server trong mạng, ma xtyén qua server cua ‘minh trong hầu hết các ứng dụng Như vậy, các server trở nên chuyên dụng hơn Day là một cấu trúc tốt trong việc triển khai các mạng VLAN X oe At —

, LAN hoặc MAN

Cầu nốt, Bộ định tuyến, hoặc chuyển mach —>

FE] Cầu nối, Bộ định tuyến, hoặc chuyển mạch Hình 2.5 Truy nhập phân cấp

Độ thăng giáng của thiết kế phân cấp sẽ sử dụng các hub chuyển mạch thay cho các cấu nối hoặc các bộ định tuyến và mạng LAN chung hoặc mạng WAN sẽ là mạng nội bộ có một hub Ethernet IOOMbit/s, bộ định tuyến, hoặc chuyển mạch ATM I55Mbit/s Điêu này được chỉ ra trong hình (2.6) dưới đây

Ll Hub, Bộ định tuyến, hoặc chuyển mạch

Hình 2.6 Truy nhập phân cấp có sử dụng bộ định tuyến, hub hoặc chuyển mạch

Trang 25

Việc phân đoạn các mạng phân cấp bắt đầu tại mạng con của một nhóm Mỗi đoạn cung cấp việc kết nối của các tài nguyên (trạm làm việc) giữa các mạng LAN (ví dụ một giao thức giống như RIP trong việc kết hợp với định

tuyến IP và nhiều hệ thống đang hoạt động) thông qua một chuyển mạch một

hub LAN hoặc một bộ định tuyến Mức cao hơn tiếp theo là mạng con của một ban, nơi mà các bộ định tuyến và các chuyển mạch kết nối một phạm vi rộng hơn Mức này cung cấp đa kết nối LAN - LAN và kết nối tới chuyển mạch và định tuyến WAN Mức cao hơn tiếp theo là MAN và WAN Các mạng con của một ban được sắp xếp để cung cấp các luồng kết nối mà các luồng này tạo thành backbone liên hợp Backbone liên hợp có thể là mạng hoặc một số mạng được kết nối trên WAN Mạng liên hợp là phần cuối cùng, được kết nối thông qua các nút truy nhập (trong ví dụ này là các bộ định hoặc cac hub) tới một thiết bị tải cung cấp một dịch vụ mạng công cộng (ví

dụ IP, FR, SMDS, hoặc các backbone ATM)

Kiểu truy nhập phân cấp tạo ra khả năng kết nối các LAN tốc độ thấp tới các LAN, MAN, WAN tốc độ cao Nó cho phép người thiết kế biết được sự tác nghẽn trong thực hiện, như vậy có thể quân lý và xây dựng một mạng để làm giảm bớt sự tắc nghẽn này Với kiểu phân cấp này, việc tắc nghẽn có thể bị loại trừ bằng việc đảm bảo rằng mỗi mức phân cấp nhanh bằng mức phân cấp trước đó Các mạng kiểu phân cấp giúp cho người sử dụng tránh được bão broadcast, và giúp người quản lý điều chỉnh và ngăn cần các luồng lưu lượng giữa các đoạn Một số vấn để nảy sinh khi sử dụng công nghệ này

là các server trong các đoạn LAN nội hạt không bao giờ định tuyến các gói,

nhưng các bộ định tuyến lại được sử dụng Bất kể loại nào được lựa chọn thì việc hỗ trợ và quản lý các phần tử của WAN đều được yêu cầu

2.4.4 So sánh giữa truy nhập phân cấp và truy nhập mọi nơi

Phương pháp truy nhập phân cấp có một số ưu điểm sau:

se Chống được bão broadcast

» - Các kế hoạch gắn địa chỉ phân cấp có thể được sử dụng © Các bộ lọc điều khiển truy nhập để giám sát các đoạn © Dé quan ly bao mat

e Ca&ch ly va chdn dodn céc van dé dé dang hon

Phương pháp truy nhập mọi nơi tạo ra nhiều lưu lượng liên kết hơn bởi

Trang 26

Trong mạng WAN, điều này có thể là một vấn để lớn đối với hiệu suất thực hiện và lưu lượng của mạng WAN Mặt hạn chế chính của kiểu truy nhập phân cấp là chỉ phí cho thiết bị mạng (chuyển mạch hoặc bộ định tuyến) và các server để khoanh vùng lưu lượng Phương pháp truy nhập mọi nơi đôi khi cũng được yêu cầu khi một số mạng LAN từ xa cần truyền thông

Dù loại nào được sử dụng, thì các tài nguyên (server) của mỗi LAN cũng cần được thiết kế với các lớp truy nhập phân cấp hoặc truy nhập mọi nơi Trong kiểu truy nhập phân cấp, cần nhiều server hơn để bảo đảm việc truy nhập nội hạt của thông tin dựa trên server và việc phân đoạn truy nhập

đó Việc đưa vào các server và client trên cùng một đoạn LAN cũng giữ cho

lưu lượng WAN thap một cách hợp lý Trong kiểu truy nhập mọi nơi, các server có thể trao đổi với các server khác, đo đó tất cả các tài nguyên cố thể được dùng chung trên các mạng truy nhập nội hạt Các VLUAN đưa ra một phương pháp nhằm giảm bớt các hạn chế về mặt địa lý này Việc lập địa chỉ cho mạng và các mạng con cũng cần tương ứng với kiểu truy nhập Trong các mạng phân cấp sử dụng các bộ định tuyến, các phần của mạng có thể được ngăn cách hoặc bị ngăn cản để hạn chế sự cố và giữ dữ liệu trong một

vùng xác định để hạn chế bão đữ liệu Các bộ định tuyến và các cầu nối có

thể thực hiện việc lọc dữ liệu để loại trừ sự thừa dữ liệu trên WAN và trên

một số hub có khả năng chuyển mạch và định tuyến Vấn đề chi phí và điều

khiển mạng cũng là yếu tố để lựa chọn kiểu truy nhập 2.4.5 Backbone không phân cấp

H: hub H: hub

R: router R: router

Az switch ATM

Tới WAN Tới VAN

a, router như backbone không phân cấp b switch ATM nhu backbone không phân cấp

Trang 27

Một đoạn LAN có môi trường dùng chung sẽ vượt quá băng, thông một cách nhanh chóng khi nhiều người sử dụng yêu cầu kết nối với các tài nguyên dàng chung như các server hoặc khi số lượng lưu lượng truyền thông tăng Việc nối các đoạn LAN không vượt quá một điểm nhất định, khi sử dụng các cầu (bridg) và các chặng (tối đa là 7) và các giới hạn khác về mặt địa lý Một cấu hình mà một số người sử dụng triển khai là đối phó với vấn đề này bằng cách thực hiện một phân cấp hoặc một mạng sao không phân

cấp trên các bộ định tuyến như được mô tả tr ong hình (2.7)

Khi yêu cầu về tốc độ và kết nối tăng, có một yêu cầu đối với thiết bị,

mà thiết bị này có thể làm tăng băng tần trong cấu trúc backbone không phân cấp Hình vẽ trên chỉ ra ví dụ về backbone không phân cấp Ví dụ này mô tả việc sử dụng ATM như một backbone không phân cấp Một cấu trúc IP cũng có thể được sử dụng Cấu trúc ATM cũng có khả nang di chuyển từ phân cấp này tới một cấu trúc backbone phân tần ATM đưa ra các chức năng chính của quá trình cấu hình tự động, khôi phục lỗi, phân tích dia chỉ, ấn'định địa chỉ và quản lý mạng đối với backbone không phân cấp

2.4.6Sự nâng cấp chuyển mạch LAN tói ATM

Sự nâng cấp từ việc phân đoạn và LAN có sử dụng hub thông qua bộ

định tuyến LAN có sử dụng hub tới các LAN được chuyển mạch dựa trên

ATM chỉ là cách nhìn nhận tương lai của cấu trúc mạng nội hạt

Giai đoạn L: Phân đoạn LAN có sử dụng hub Các thiết bị LAN trên mỗi

tầng có thể kết hợp các đoạn LAN và gửi chúng tới thiết bị định tuyến ở tầng một để kết nối WAN

H: hub

R: Bộ định tuyến : Toi WAN Hình 2.8 Phân đoạn LAN có sử dụng HUB

Trang 28

Việc định tuyến được thực hiện giữa các tầng bằng các bộ định tuyến đặt ở tầng dưới Đây là bước đầu tiên trong việc tạo ra một backbone không phân cấp và là sự bắt đầu của các server “farm”trong một vị trí trung tâm gần bộ đỉnh tuyến -

Giai đoạn 2: Phân đoạn LAN cùng với định tuyến Các bộ định tuyến di chuyển tới mỗi tầng và cung cấp việc định tuyến đoạn LAN Một bộ định tuyến chủ thông báo địa chỉ tới các ALN nằm ở tầng một như được mình hoạ

trong hình vẽ

R: Bộ định tuyến Toi WAN Hình 2.9 Phân đoạn LAN có sử dụng định tuyến

Giai đoạn 3: Chuyển mạch LAN với các hub hoặc các bộ định tuyến Tất cả các thiết bị chuyển mạch (hub hoặc bộ định tuyến) trên mỗi tầng được kết hợp bởi chuyển mạch LAN ở tầng hầm Việc phân đoạn của các đoạn LAN gây ra một số cấu trúc trên mỗi đoạn hoặc trên các nhóm làm việc không có server hoặc trên các server nằm trong một đoạn ALN như được chỉ ra trong hình vẽ

Trang 29

Cac nh6m <> S lầm viéc oT làm việc 3 +: Các nhóm eS s làm việc @€ SI = =— H: HUB Chuyển R: BO dinh tuyén mach LAN S: Chuyén mach | 1 Toi WAN Hinh 2.10 Chuyển mạch LAN trên mỗi tầng hoặc nhóm làm việc

Trang 30

Giai đoạn 5: Chuyển mạch ATM được thực hiện trong tầng một cùng

với thiết bị ATM Một bộ định tuyến công suất lớn được sử dụng cho việc kết nối WAN cùng với chuyển mạch ATM cung cấp các đặc tính của LAN ảo, cấu hình này được mô ta trong hình vẽ (2.11)

Giai đoạn 6: Chuyển mạch ATM được thực hiện tại các mức nhóm làm việc và một nhóm các chuyển mạch ATM cung cấp truy nhập để dùng chung các tài nguyên đối với tất cả các VLAN Một chuyểnmạch ATM kết nối với dịch vụ ATM WAN được mô tả trong hình (2.12) Workgroup <=¬ >—‡ W/S AS LAN segments AS edge switch Workgroups W/S H AS AS LAN segments W/S ATM switch malrix Shared server en ) nC, .Hình 2.12 Chuyển mạch nhóm ATM

Cac VLAN được sử dụng chung trong một số hoặc tất cả các vị trí ATM Các server được dùng chung trên nhiều VLAN một cách đồng thời

2.5 Hoàn thiện thiết kế mạng truy nhập

Trang 31

Các bước để hoàn thiện việc thiết kế mạng truy nhập bao gồm kiểm tra các ứng dụng thông minh cho người dùng, xác nhận thiết kế và lựa chọn các thiết bị truy nhập, số lượng và kiểu các thiết bị truy nhập, hoàn thiện thiết kế mạch đến các điểm truy nhập và từ các điểm này đi, kiểm tra toàn bộ cấu hình mạng Hầu hết các bước này đã được thực hiện trong quá trình thiết kế nhưng vẫn có ở đây để chắc chắn rằng mọi bước và tất cả các phần thiết kế

truy nhập của mạng là hoàn thiện "

2.5.1 Thiết bị truy nhập

Kiểm tra các thiết bị truy nhập Thiết bị truy nhập là phần cung cấp trong thiết kế mạng, là nơi các ứng dụng cho người dùng, các thiết bị và các giao thức của các vùng địa lý được cung cấp qua một hoặc nhiều thiết bị Các thiết bị truy nhập này sẽ truyền thông với các thiết bị truy nhập khác bằng cách trực tiếp hoặc qua backbone Một điểm truy nhập tiêu chuẩn sẽ hợp nhất và truyền âm thanh, dữ liệu, video từ các giao diện, giao thức, kiến trúc và công nghệ khác nhau tới backbone qua một giao thức và công nghệ Vì vậy thiết bị truy nhập sẽ rút gọn số lượng các cổng, các giao thức, các bộ chuyển đổi và các format dữ liệu để truyền tới backbone Với công nghệ như {rame relay, truy nhập tới WAN là tập hợp của nhiều kênh logic, nhiéu hon

số lượng kênh vật lý trên một cổng ATM là một công nghệ thực sự tích hợp

truy nhập tất cả các form truyền thông như âm thanh, dữ liệu, tín hiệu video 20.5.2 Số lượng và kiểu của các điểm truy nhập

Số lượng các điểm truy nhập được xác định bởi ma trận lưu lượng, tối ưu hoá các nhóm lưu lượng và vị trí địa lý của các điểm truy nhập Trong kiến trúc trải dài, các node có xu hướng ít đi vì khoảng cách tăng lên do đó giảm được độ trễ trên toàn mạng Tăng thêm một node thì khả năng đảm bảo truy nhập khi có một node nào đó bị hỏng sẽ tốt hơn, nhưng mạng có thể được thiết kế với phần cứng và sự dư thừa là nhỏ nhất hoặc là loại trừ những node không có người sử dụng Thiết kế mạng phải luôn luôn có thể cho phép có nhiều node hỏng trong tương lai cũng như thay đổi đường trung kế cho một số lượng nhỏ điểm truy nhập đơn tuyến bị hỏng ị

ở đây thêm một số hướng dẫn cho sự lựa chọn phần cứng truy nhập Sử dụng một thiết bị truy nhập cung cấp đa giao thức có thể thay cho việc mua hai thiết bị mà mỗi thiết bị cung cấp một giao thức Điều này làm giảm số lượng các điểm truy nhập và giá thành thiết bị khi phải hỗ trợ nhiều chức năng Hầu hết các nhà sản xuất router và switch đều hỗ trợ các giao thúc chung trong thiết bị của họ mà không tăng giá thành hoặc tăng rất ít Có thể sử dụng hub để chuyển mạch tới router nếu có một kiến trúc LAN trải rộng và có nhiều use LAN, hoặc một môi trường LAN đồng nhất Nhữg điểm ở xa, có thể giảm giá sản phẩm truy nhập từ xa bằng cách giảm bộ nhớ, công

Trang 32

suất xử lý và khả năng định tuyến Từ khi lưu lượng trên Client-Server (TCP/IP, NetBIOS và các giao thức khác) chủ yếu là lưu lượng của người dùng thì thường được coi là thiết kế truy nhập LAN/WAN ‘

Thiết bị truy nhập cho IP và ER có thể truy nhập tất cả các thiết bị thông thường như ghép kênh, chuyển mạch, cầu hoặc router Thiết bị truy nhập cho SMDS giới hạn hơn bao gồm router, Macintosh PC, thậm chí một số ghép kênh, nhưng các thiết bị này thường đòi hỏi phần cứng và phần mềm nâng cấp để hỗ trợ chơ các dịch vụ mới Hầu hết các kiểu truy nhập SMDS đều yêu cầu thiết kế riêng các DSU đặc biệt để thực hiện việc phân đoạn L3_PDU tới L2_PDU Nhưng các giao diện SMDS đang bắt đầu đưa vào tất cả các kiểu thiết bị truy nhập của LAN/MAN/WAN, thậm chí cả siêu máy tính CRAY Giao diện ATM và các chức năng của nó có khả nang cho tat ca thiết bị người dùng và một số thiết bị truy nhập CPE hỗ trợ giao diện SONET

Liên kết host-to-host được để nghị thông qua adapter chanel-to-chanel, bus-to-tag với tốc độ 3Mbyte trên giây Kênh mở rộng được hoàn thiện thông qua mạch tốc độ cao D$I và DS3 hoặc qua truy nhập tốc độ cao LAN/MAN/WAN Một số nhà sản xuất trong đó có IBM và Sisco đã có giao diện ER và SMDS cho các bộ xử lý và máy chủ của họ, bao gồm một số lựa chọn cho kết nối trực tiếp -

2.5.3 Topo mạch truy nhập và thiết kế

Cách tốt nhất để thiết kế mạch truy nhập và backbone là sử dụng công cụ thiết kế mạng Mạch truy nhập có thể chọn và ưu tiên trên cở nhiều yếu tố bao gồm: , « Đường ngắn nhất « - Tắc nghẽn ít nhất « _ Trễ nhỏ nhất « Mất dữ liệu ít nhất e - Throuput nhỏ nhất/lớn nhất »* Sự tiện lợi »« - Số bước chuyển trên tồn mạng nhỏ nhất « Giá thành thấp nhất

Khi một topo mạch được quyết định, có thể sẽ phải xem xét VỊ trí của các node Trên sơ sở lưu lượng vào/ra của node, có thể quyết định thêm, bớt node hoặc thay đổi cấu hình các node Đây là một quá trình lặp và có thể lặp nhiều lần để có được thiết kế tối ưu Điều này đặc biệt đúng các lớp nhiều giao thức, chúng ta sẽ có được kết quả sau các lần lọc, định hướng, định tuyến và

Trang 33

chuyển mạch Thông tin hỗ trợ tốt nhất là sự hiểu biết về giới hạn của các giao thức được sử dụng ( số bước lặp, thông tin phụ trợ overhead ) và để chắc rằng nó không bị vi phạm khi thay đổi topo mạng

Quá trình gán dung lượng cho mạch giữa hai node truy nhập phải cẩn thận khí đánh giá các vấn dé bắt buộc Dùng công cụ thiết kế để làm hỏng một phần của mạng và xác định ở đâu có yêu cầu phải tăng dung lượng Tăng thêm dung lượng và làm hong phần khác của mạng Tiếp tục cho đến khi thấy phù hợp với tiêu chuẩn về khả năng và độ tin cậy Bây giờ có thể tối ưu mạng ở bất cứ điểm nào Phân tích ngược lại ( đánh giá yêu cầu mở rộng

mạng để tới được điểm truy nhập mạng gần nhất và chỉ ra theo tính toán

chứng minh được có thể bổ bất cứ node hay đường link nào hoặc thêm vào nếu được yêu cầu Sau khi hoàn thành việc tối ưu, quay trở lại phân tích hỏng và lặp lại quá trình

2.5.4 Topo mạng truy nhập

Topo mạng truy nhập có thể thay đổi trong các dạng sau:

Node trực tiếp nối với backbone và không có đường trung kế nối trực tiếp cac node truy nhập

« Node trực tiếp nối với backbone và có đường trung kế nối trực tiếp các node truy nhập

« Vòng lặp (Ring) được nối với backbone

« Theo kiểu cây va “root” duge néi véi backbone ¢ Nhiéu diém trén bus néi vdi backbone

« - Kiểu hình sao với hub được nối với backbone « Hễn hợp nhiều cấu hình

Cũng như vậy khi xây dựng các mạng dùng bridge ( hoặc là mạng không định tuyến) cần cẩn thận khi tạo các vòng lặp.Việc nối điểm-điểm qua WAN cũng có khả năng làm tăng vòng lặp Vòng lặp có thể là nguyên nhân làm đúp các gói tin Các giao thức như Spanning Tree Protocol (STP) hoạt động trong các cầu cục bộ, nhưng các cầu ở xa có thể là nguyên nhân làm lặp và tạo ra nhiều đường dẫn STP sẽ định vị một số“đường link (nếu tìm thấy vòng lặp) trong chế độ dự phòng và các vòng lặp sau có thể là nguyên nhân làm tăng độ trễ và các bước nhảy Cũng phải chú ý tới hiệu

quả của tất cả các giao thức được sử dụng trong kiến trúc mạng truy nhập và

thay đổi kiến trúc mạng cẩn tránh vi phạm các giao thức đó

Trang 34

3 Van dé vé thiét ké mang backbone

sau khi việc thiết kế mạng xâm nhập đã hoàn thành, một việc cần phải làm là xây dựng một mạng backbone hoặc kết nối mạng xâm nhập vào mạng

backbone đã tồn tại như mạng số liệu công cộng Việc xem xét các giao

diện, các giao thức, các kiến trúc, đặc tính, chức năng và các dịch vụ là cần thiết tương tự như trong việc thiết kế mạng xâm nhập Dung lượng cần thiết đảm bảo yêu cầu cho mạng xâm nhập là được xác định từ những kết quả đầu ra cần thiết kế mạng xâm nhập Tiếp đến, sự thiết lập về Topo, chủng loại dịch vụ và công nghệ là cần được lựa chọn Kết quả về Topo sẽ được sử dụng để xác định về số lượng và vị trí của các điểm nút của backbone, thiết kế về các đường kết nối, sự xâm nhập tổng thể vào mạng và thiết kế mạng backbone Trong quá trình xử lý để thiết lập Topo và lựa chọn công nghệ, cũng có một bước cần thiết là đánh địa chỉ mạng Việc quản lý mạng và định thời cũng là cần thiết Trong phần thiết kế mạng nhiều nguyên lý sử dụng trong thiết kế mạng xâm nhập sẽ được áp dụng để thiết kế mang Backbone với các kết quả sẽ được đưa vào áp dựng

3,1 Các yêu cầu của backbone

Tại sao backbone là cần thiết? nếu một mạng điểm điểm theoTopo hình lưới đang tồn tại là bao gồm các bộ tập trung, các thiết bị xâm nhập thì đâu là ưu điểm và kinh tế khi thiết kế một mạng backbone? Một mạng backbone cung cấp nhiều kha nang nên một mạng xâm nhập hình lưới không thể có được, nó đưa lại những lợi thế:

- Hợp nhất lưu lượng

- Hạn chế số lượng đường dẫn và các loại lưu lượng khác nhau - Công nghệ về dịch vụ chuyển mạch tốc độ và dải thông lớn - Định tuyến lại và dự phòng

- Tính kinh tế ˆ

- Cấu trúc tự khắc phục

~~ Chia sẻ thiết bị và tài nguyên cho nhiều vị trí - Định tuyến thông minh -

- Xác định tài nguyên và dải thông một cách tự động

- Cấu hình (Topo) và chuẩn thiết kế linh hoạt

- Quản lý mạng có thể tập trung hoặc phân tán - Linh hoạt

Các mạng chuyển mạch công cộng cũng có thể đóng vai trò là mạng backbone cho mạng xâm nhập theo kiểu lai ( hybrid) Các khía cạnh thiết kế mạng backbone sẽ chủ yếu tập trung vào việc thiết kế mạng chuyển mạch dữ liệu công cộng hoặc các mạng dùng riêng với phạm vi lớn Khi xem xét từ mạng backbone các triển vọng phải được xem xét toàn bộ Như việc kết nối

Trang 35

giữa các mạng LAN trong một công ty lớn tăng về quy mô mạng sẽ được gọi là mạng xí nghiệp Các mạng xí nghiệp duy trì một cấu trúc ma trận (như các mạng SNA) hoặc các mạng nhỏ (subnetwork) tạo nên một cấu trúc phân cấp (các mạng TCP/IP hoặc các mạng đa giao thức OSD Nếu số đường trục kết nối điểm điểm tăng lên, điểu này cần thiết phải xây dựng một lớp mạng backbone " Điểm truy ' nhập Điểm truy ⁄ Điểm truy nhập nhập Điểm truy Điểm truy nhập nhập Điểm truy nhập Điểm truy Điểm truy tihập nhập Điểm truy Điểm truy nhập nhập Điểm truy nhập Điểm tr iềm truy nhập Hình 3.1

Hình ( 3.! ) chỉ ra một mạng WAN có 6 điểm điểm tập trung (hoặc xâm nhập) Mạng này so với mạng đã được triển khai backbone Tại đây, một mạng backbone 3 nút tạo ra những hiệu quả như đã chỉ ra ở trên Các điểm xâm nhập có thể là chuyển mạch IP, FR, SMDS, hoặc ATM cần bộ din tuyến, Gateway hoặc một thiết bị chuyển mạch nào khác Bây giờ cần phải xem xét các đặc trưng của mạng backbone và các yêu cầu mà quyết định đến thiết kế của mạng

Trang 36

3.1.1 Các giao điện

Các giao diện chủ yếu trong mạng backbone sẽ là các giao diện của mạch xâm nhập trong phần mạng truy nhập hoặc là của các xâm nhập vào mạng backbone dịch vụ công cộng của người sử dụng trực tiếp Các tốc độ chủ trong mạng backbone là 56 kbps, DSI, D83, 100 Mbps, I55Mbps và OC - N

3.1.2 Các giao thúc

Nhiều giao thức phải sử dụng là ẩn đối với mạng backbone, nhưng việc thiết kế mạng backbone vẫn còn có lưu lượng với chúng, giảm hiệu suất thực hiện, độ trễ, và các nhân tố giao thức có thể tác động trở lại các giao thức của người sử dụng từ backbone Việc thiết kế backbone phải khá linh hoạt để phù hợp với nhiều loại giao thức và các hệ điều hành

Xu hướng của các backbone là sự thông minh hon trong điều khiển của mạng và kém thông minh hơn trong việc xử lý các lưu hroựng với một ngoại lệ của kết nối mạng ATM và QOS Mạng backbone phải có khả năng để kết nối các vị trí ở xa, chuyển mạch và định tuyến tất cả các giao thức ở mạng xâm nhập

TCP/IP vin cdn là mạng giao thức kết nối các mạng và mạng backbone phổ biến nhất và có thể được triển khai theo nhiều cách khác nhau Sơ đồ đánh địa chỉ IP là được sử dụng tại cả mức mạng và tại các mức trao đổi thông tin của bộ định tuyến Với việc ra đời mạng ATM, IP còn trở thành một giao thức kết nối.mạng khác nên được chuyển và liên kết các mạng trên một backbone chia sẻ FR 14 một giao thức dịch vụ công cộng trên backbone, nó cũng là một giao thức được sử dụng rộng rãi trên tạng backbone và đơn giản hơn một chút so với IP

Việc tính đến các giao thức chuyển trên backbone là một việc hết sức quan

trọng mặc dù nó có thể chuyển một cách ẩn (transparent) Từ những nhu cầu về các giao thức kết nối mạng có thể thấy rằng các giao thức có khả năng định tuyến như kiểu TCP/IP là các giao thức được cần dùng trên mạng WAN

trong khi các giao thức khác như LAT, IBM, SRT và Net BIOS chỉ có thể

bằng việc sử dụng các cấu Cũng cần phải phân biệt xem giao thức là hoạt động theo kiểu taleduplex hoặc halfduplex Các giao thức half - đuplex tạo nên nhiêu thông tin overhead bởi vì người gửi sẽ phải đợi các đữ liệu giao thức nhận từ phía thu trước khi thông tin được tiếp tục chuyển đi Như thế quá nửa băng thông là bị lãng phí

Nhiều giao thúc định tuyến như RỊP thêm nhiều thông tin overhead vào mạng để "phục vụ việc trao đổi thông tin thường xuyên của chúng,về bảng định tuyến Các giao thức định tuyến khác như OSPF làm giảm đáng kể overhead (khoảng l% so với RTP) Điều này nêu lên một vấn để quan trọng

Trang 37

trong việc giảm tối đa và định vị các bảng định tuyến trong mỗi'bộ định

tuyến Những thông tin nêu ra ở đây để chỉ ra rằng việc thiết mạng backbone sẽ phải cố gắng sử dụng các giao thức chuẩn cho kết nối mạng diện rộng

3.1.3 Cấu trúc và công nghệ

Thông thường mạng backbone có cùng công nghệ hoặc công nghệ phải

tiến bộ hơn so với công nghệ của mạng truy nhập IP về sau' là công nghệ

backbone phổ biến nhất thường có mặt trong các mạng LAN và WAN Các công nghệ như ATM đưa ra cấu trúc và chuẩn chung cho việc chuyển tải và liên kết mạng cho hầu hết tất cả các giao thức và loại lưu lượng đang tồn tại (các đường thuê riêng, IP, Frame Relay và các dịch vụ SMDS trên backbone ATM) Mạng backbone phải được thiết kế nhanh hơn thiết bị truy nhập, tối thiểu so với lưu lượng chớp (busÐ) nhanh nhất, throughput hoặc hiệu suất sử dụng Về mặt lịch sử một mạng WAN là chậm hơn các mạng LAN bởi vì nhiều mạng LAN là được nối thông qua các cấu điểm - điểm Các mạch với tốc độ 56kbps và 1544 Mbps không thể theo được với các mạng LAN I0 M hoặc l6 Mbps, thậm trí mặc dù Through - put của chting chi dat tir 1-3 Mbps hoặc 1-6 Mbps Hiéu suất thực hiện sẽ giảm, việc truyền File sẽ mất nhiều thời gian và việc thắt nút cổ chai sẽ xuất hiện Song song với việc người sử dụng luôn luôn cung cấp các mạch dựa trên cơ sở IP với tốc độ cao, các công nghệ như ATM và SMDS đã chấm dứt tình trạng thắt cổ chai đó và cung cấp một đải thông cho mạng backbone có dung lượng lớn thoả mãn nhu cầu của người sử dụng Một trong những vấn để hiện nay về mặt công nghệ đó là phải theo kịp các công nghệ LAN 100 Mbps Ethernet và FDDI

Việc lập một kế hoạch dài lâu cho mạng backbone dễ hơn so với mạng xâm nhập bởi vì việc tăng thêm dung lượng và thay đổi công nghệ có thể được nâng cấp lên đễ đàng hơn theo kiểu một mạng với nhiều lớp Những thay đổi về xâm nhập, cấu hình, giao thức, dịch vụ, công nghệ sẽ đòi hỏi thay thế các thiết bị chuyển mạch lõi (core) Đây là nguyên nhân mà làm cho xí nghiệp xây dựng các mạng xâm nhập và sử dụng các dịch vụ chuyển mạch dữ liệu công cộng làm mạng backbone Sự thay đổi về công nghệ đang diễn ra nhanh chóng, việc thay đổi nhanh chóng làm cho đầu tư vào công nghệ tăng mạnh

Hình (3.2 ) làm rõ hơn khái niệm về một mạng backbone có nâng cấp theo

lớp Tại đó là vùng cho người sử dụng và các vòng tròn kế tiếp nhau giữa các nút xâm nhập mạng backbone biểu thị sự thay thế dần công nghệ

Trang 38

BBW 2000 ACN 2005 BBN 2000 ACN 2005 BBN 2005 ACN 2010 BBN 2010 Hinh 3.2

Một vấn đề quan trọng khác khi thiết kế mạng backbone đó là tải phải xây dựng các dịch vụ mới có xác lập và khong xác lập (connectionless) Mỗi loại cuộc mới xác lập (connection) và không xác lập (connectionless) đều có những ưu điểm riêng về hiệu quả và throughput phụ thuộc vào kích thước của đơn vị dữ liệu (tức là các khung dữ liệu), loại lưu lượng (thoại, dữ liệu và video), các thông tin overhead giữa điểm - điểm và độ trễ cố hữu trong khi tạo dựng một cuộc nối Một vấn đề liên quan rất quan trọng là tính toán tối ưu các gói tin, khung, kích thứơc một cách để đảm bảo rằng lượng overhead tạo ra là nhỏ nhất để có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ

3.1.4 Tính chát, chúc năng và các dich vu '

Tính chất chức năng của mạng backbone phụ thuộc chủ yếu vào công nghệ được lựa chọn Những lợi ích thực sự có thể có từ việc sử dụng mạng backbone là một mạng công cộng có giá trị gia tăng các địch vụ chuyển mạch tồn tại Các dịch vụ này bao gồm chuyển mach dây (cercuit- ) chuyển mạch gói TCP/IP, Frame Relay, SMDS và ATM, Nhiều địch vụ cùng tồn tại trên mạng backbone và được duy trì từ điểm truy nhập phía người sử dụng

như cấu hình lên định tuyến, chuyển mạch PAD, hoặc FRAD Với những

dịch vụ có tốc độ siêu cao sẽ làm cho chỉ phí giảm để so với việc xây dựng mạng backbone kết hợp đường riêng Những mạng backbone dịch vụ này phải hỗ trợ nhiều tính chất và chức năng mà tồn tại ở các thiết bị truy nhập Tương tự những tính chất và chức năng mới phải được thử nghiệm sao cho chúng không làm ảnh hưởng đến phần truy nhập của mạng

Trang 39

Đảm bảo các thiết bị tuân theo các giao thức chuẩn trong công nghệ như REC 1490 cho đa giao thức trên FramRelay Lấy thí dụ về vấn đề điều khiển

nghẽn trên Frame Relay Bởi vì mỗi thế hệ lại thực hiện một cách khác nhau,

việc tác nghẽn vẫn có thể xây ra với một mạng WAN sử dụng đường thuê riêng dùng giao thức TCP/IP sự tấc nghẽn được khắc phục bởi giao thức TCP Những vấn đề như điều khiển nghẽn trong môi trường đa giao thức phải được lập kế hoạch Đồng thời việc hiểu biết về những mặt trái của dịch vụ trên backbone là cần thiết

3.2 Yêu cầu về dung lượng trên mạng backbone

Dung lượng của backbone nói chung dược đo bởi dải thông vào và ra, dải thông backbone giữa các thiết bị chuyển mạch, công suất xử lý, mật độ cổng của mỗi thiết bị chuyển mạch Loại nút là được lựa chọn dựa trên số lượng lưu lượng ở gần, ở xa và lưu lượng chuyển qua cùng với loại dịch yêu cầu Dung lượng là được đo bởi số lượng theo yêu cầu về số cổng cho thiết bị tray nhập Đường trục nối đến các điểm nút khác trên backbone và dải thông của các đường trục giữa các cổng này Các điểm nút trên backbone có thể tim ra Việc thiết kế đảm bao rang tìm được xử lý cả trong những điều kiện bình thường và hỏng hóc xây ra ở đường kết nối hoặc một điểm nút nào đó trên backbone Cin thấy rằng những nguyên tắc thiết kế này là xấp xỈ và việc thiết kế mạng backbone là phức tạp đòi hỏi sự nghiên cứu chỉ tiết về loại mẫu lưu lượng

3.2.1 Lua chon mét nit backbone

Trước hết cần xác định xem có bao nhiêu phần trăm lưu lượng sẽ ở lại trong thiết kế xâm nhập và bao nhiêu lưu lượng là cần chuyển qua backbone Điều này có thể thấy được thông qua việc xem xét ma trận lưu lượng, đây là một bước để xem xét ma trận lưu lượng backbone với cùng một cách thức như trong ma trân truy nhập Tuy nhiên ở đây có sự khác biệt là sẽ phải xem xét lưu lượng cùng điểm nút xâm nhập chuyển vào backbone thay cho lưu lượng cho các ứng dụng của người sử dụng mạng tạo ra chuyển vào điểm nút truy nhập Lựa chọn một vị trí bắt đàu cho mỗi một nút trên backbone néu thấy cần thiết Sau đó xác định có bao nhiêu phần trăm lưu lượng được chuyển vào mỗi nút trên backbone và đi ra cũng trên nút đó Cuối cùng, xác định xem có bao nhiêu lưu lượng vào tại một điểm nút trên backbone và rời khỏi backbone thông qua một nút backbone khác Hình (3.3) chỉ ra một thí dụ của các mẫu lưu lượng đặc trưng cho một lượng gồm 12 nút với các nút xâm nhập chỉ có một đường trục nối vào nút trên backbone Bốn mươi phần trăm lưu lượng của người sử dụng nằm lại tại nút truy nhập (đến và quay trở lại cùng một điểm), 30% nằm lại tại điểm nút trên backbone (đến và quay trở

Định dạng
Số trang	176
Dung lượng	6,83 MB