BÁO CÁO MẠNG MÁY TÍNH VÀ LẬP TRÌNH MẠNG Tìm hiểu mạng ATM

Các đặc điểm chính của ATM:- ATM còn có hai đặc điểm quan trọng • Thứ nhất, ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM ATM Cell, các tế bào nhỏ cùng với tốc đ

BÁO CÁO MẠNG MÁY TÍNH VÀ LẬP TRÌNH MẠNG

Đề tài: “Tìm hiểu mạng ATM”

GV hướng dẫn : Trần Vũ Hà

Nhóm sinh viên : 1.Đỗ Mỹ Hồng Nhung

2.Đỗ Thanh Mai 3.Nguyễn Thị Thu Thủy

NỘI DUNG :

I Giới thiệu về mạng ATM

1 Giới thiệu:

2 Các đặc điểm chính của ATM

3 Ưu và nhược điểm của mạng ATM

II Kiến trúc mạng ATM

1 Cấu trúc của tế bào ATM:

2 Cấu trúc phân lớp ATM

III Chuyển mạch mạng ATM

I Giới thiệu về mạng ATM

1 Giới thiệu:

- ATM (Asynchronous Transfer Mode) ra đời vào khoảng thập niên 90.

- Mạng ATM là các mạng chuyển mạch gói hướng kết nối.

- ATM là mạng có tốc độ cao: 155Mps, 622Mps và cao hơn

- Mục đích: hỗ trợ việc truyền cả 3 dạng dự liệu tích hợp: voice, video, data

• Hỗ trợ yêu cầu QoS của voice, video

• Hỗ trợ mạng điện thoại thế hệ mới

• Chuyển mạch gói (kích thước gói tin cố định) tế bào sử

dụng kênh ảo.

2 Các đặc điểm chính của ATM:

- ATM còn có hai đặc điểm quan trọng

• Thứ nhất, ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM (ATM Cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm

đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, ngoài ra kích thước nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được

dễ dàng hơn.

• Thứ hai, ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng

1.3 Ưu và nhược điểm của mạng ATM:

 Ưu điểm:

- Công nghệ ATM cho phép thiết lập các mạch ảo trực tiếp giữa

2 điểm trên một mạng trong suốt thời gian truyền .

- ATM cho phép tích hợp các mạng với việc tǎng cường tính

hiệu quả và khả nǎng quản lý mạng ATM cung cung cấp công nghệ liên mạng chung để thực hiện các mạng riêng và các

mạng công cộng

- ATM sẽ cho phép kiến tạo và mở rộng các ứng dụng mới như

dữ liệu đa phương tiện tới các máy trạm, hội nghị truyền hình thời gian thực, audio…

- ATM tương thích với các mạng vật lý đang triển khai hiện nay ATM có thể truyền tải trên thiết bị cáp đôi xoắn, cáp đồng trục và cáp quang.

- Đơn giản hoá việc quản lý mạng :ATM đang phát

triển tới một công nghệ chuẩn đối với dịch vụ nội hạt, mạng campus/đường trục, mạng diện rộng công cộng

và mạng riêng

- Chu trình có tính kiến trúc lâu dài

- Mạng LAN tǎng cường (Emulated LAN) trên các

- Các vấn đề về bảo mật (Security issues): Vấn đề về bảo mật đặt ra

nhiều câu hỏi cho việc triển khai diện rộng trong tương lai của các dịch

vụ ATM trong cuộc đua tranh trên con đường xây dựng "Siêu xa lộ

thông tin" Những khó khǎn như vậy sẽ là các cản trở cho việc chấp

nhận công nghệ mới này trong phát triển tương lai Các yêu cầu về bảo mật đối với các mạng ATM cần được xem xét nhằm đảm bảo tính bí mật, tính toàn vẹn và tính sẵn sàng.

II Kiến trúc mạng ATM

1 Cấu trúc của tế bào ATM:

- ATM là khối truyền tin cơ bản trong phương pháp truyền tin

ATM

- Tế bào ATM cấu tạo nên từ 53 byte: 5 byte dành cho phần tín

hiệu ghép đầu, còn 48 byte lại dành cho phần thông tin.

- Tế bào ATM có cấu trúc như sau:

- Phần tín hiệu ghép đầu được chia ra thành các phần điều khiển :

• GFC trong tế bào ATM dùng để chỉ giao diện của môi

trường dịch vụ

• Phần VPI/VCI ghi nhận sự nhận dạng luồng ảo và kênh ảo

để phân chia các tế bào ATM trong cùng một đường truyền

• PT dùng để chỉ các thông tin khách hàng và sự quá tải của

tế bào thông tin khách hàng.

• CLP dùng để chỉ khả năng cho phép hoặc không cho phép mất cuộc gọi trong trường hợp mạng quá tải

• HEC là byte kiểm tra dư theo chu kỳ (CRC) đối với vùng tín hiệu ghép đầu của tế bào

2 Cấu trúc phân lớp ATM

- ATM Adaptation Layer(AAL): chỉ có ở hệ thống cuối

• Phân mảnh và hợp nhất dự liệu

- ATM layer : tầng mạng

• Chuyển mạch và chọn đương cho các tế bào

- Tầng vật lý

2.1 ATM Adaptation Layer(AAL):

 Tầng AAL là tầng trung gian giữa các tầng trên và tầng ATM.

 Các kiểu AAL:

- Giao thức AAL1:được dùng để truyền số liệu thời gian thực, tốc độ truyền không đổi, dư thừa một byte, hướng kết nối với việc qui định thời gian cho các ứng dụng

audio và video

- Giao thức AAL 2: được dùng để truyền luồng số liệu thời gian thực, hướng kết nối dạng đơn giản cho các số liệu audio và video nén có 3 bytes dư thừa trên mỗi tế bào.

- Giao thức AAL 5 : một giao thức được thiết kế cho các

dịch vụ tin cậy và không tin cậy với 8 byte dư thừa trên một thông báo và không có dư thừa trên mỗi gói Tổng số

dư thừa (overhead) kể cả đề mục ATM chiếm xấp xỉ đến

15-20%.Được ứng dụng trong cung cấp băng thông rộng

cho những dịch vụ không quan trọng như truyền tập tin.

- Chuyển đổi tế bào VPI/VCI

Chức năng này được yêu cầu đối với tổng đài ATM hay các nút nối chéo ATM Nó ghép các giá trị mới vào các giá trị trong trường VPI/VCI

- Tạo ra và nhận dạng tín hiệu ghép đầu của tế bào

Chức năng này được dùng cho điểm xác định lớp ATM

để tạo ra hoặc nhận dạng 4 byte đầu của tín hiệu ghép đầu

tế bào ATM Nó ghép các thông tin nhận được từ lớp bậc cao đến các trường tương ứng để tạo ra tín hiệu ghép đầu

tế bào và thực hiện quá trình ngược lại để nhận dạng tín hiệu ghép đầu

- Điều khiển dòng chung.

Điều khiển việc truy nhập và dòng thông tin trong UNI

 Kết nối lớp ATM :

- Lớp ATM độc lập với lớp vật lý

- Sự kết nối riêng biệt cho lớp ATM đối với

luồng bậc cao được gọi là kết nối ATM Kết nối ATM bao gồm 2 loại kết nối:kênh ảo CE

và luồng ảo VP

- Có một số cách để nối kết các mạng ATM

• UNI (User Network Interface - Giao diện Mạng Người dùng):UNI là đường truyền thuê bao giữa địa điểm khách hàng và điểm truy cập của hãng truyền tải

• FUNI (Frame UNI) Đường truyền FUNI truyền các khung đến mạng ATM - NNI (Network-to-Network Interface - Giao diện Mạng-đến-Mạng)

• ICI (Intercarrier Interface - Giao diện giữa các

-hãng truyền tải): giao diện giữa các điểm kết nối ATM giữa các mạng của hãng truyền tải khác

nhau

• DXI (Data Exchange Interface - Giao diện Trao đổi Dữ liệu) Phương pháp này cung cấp một giao diện cho thiết bị cũ dùng lại như các bộ định tuyến và ATM bằng phương pháp tạo khung HDLC

(High-level Data Link Control - Điều khiển Liên kết dữ liệu Mức-cao)

2.3 Tầng vật lý:

- Lớp vật lý được tạo lên bởi lớp con môi trường vật lý

PM và lớp con kết hợp truyền dẫn TC

trường vật lý, và các thông tin thời gian bit,

luồng mã hoá bít dữ liệu

- Chức năng của tầng vật lý:

• Chức năng môi trường vật lý

Chức năng PM liên quan đến môi trường vật lý để truyền dẫn như sợi quang, phần tử phát quang, phần

tử nhận quang, bộ nối v.v

• Chức năng thông tin thời gian bit

Chức năng này chuyển đổi luồng bit dữ liệu thành dạng sóng phù hợp với môi trường truyền dẫn hoặc ngược lại, đưa vào hoặc lấy ra các thông tin về thời gian của bit, và thực hiện mã hoá và giải mã đường

• Chức năng tạo và nhận dạng khung:

Chức năng này tạo ra hoặc xác định khung truyền dẫn

• Chức năng thích ứng khung truyền dẫn:

Chức năng này là ghép các dòng tế bào ATM vào những khoảng với tải phù hợp của khung truyền dẫn hoặc lấy lại dòng các tế bào ATM từ khung truyền dẫn

• Chức năng nhận dạng biên của tế bào:

Chức năng này xác định khung của tế bào ATM trong dòng các tế bào ATM Nó thực hiện việc ngẫu nhiên hoá

• Chức năng tạo và xác nhận tín hiệu HEC:

Chức năng này tạo và xác định tín hiệu HEC (Giám sát lỗi ghép đầu) của tín hiệu ghép đầu tế bào ATM

• Chức năng phân định tốc độ tế bào:

Chức năng này ghép thêm các tế bào rỗi vào các tế bào ATM với các thông tin phù hợp để tạo ra tốc độ

tế bào bằng với dung lượng PT của hệ thống truyền dẫn hoặc loại bỏ các tế bào rỗi để tách các tế bào có

dữ liệu

III Chuyển mạch mạng ATM

1 Giới thiệu về các mô hình chuyển mạch

1.2 Mô hình mạng VC(Virtual channel – kết nối kênh ảo)

1.3 Mô hình chuyển mạch VC/VP

2 Kiến trúc chuyển mạch ATM

3 Khung chuyển mạch ATM

1.1 Mô hình VP(Virtual Path)

- VP được thiết kế để đáp ứng nhu cấu kết nối mạng tốc

độ cao,trong đó chi phí điều khiển chiếm phần lớn chi phí toàn bộ

- VP là nhóm các kênh ảo dùng chung đường truyền

- Ưu điểm:

• Kiến trúc mạng đơn giản hóa

• Hiệu năng và độ tin cậy của mạng tăng lên

• Giảm thiểu việc xử lý và rút ngắn thời gian kết nối

• Cung cấp các dịch vụ mạng nâng cao

1.1 Mô hình VP(Virtual Path)

1.2 Mô hình mạng VC (Virtual channel – kết nối kênh ảo)

- Giữa người dùng đầu cuối

• Dữ liệu người dùng end-to-end

• Tín hiệu điều khiển

• VPC hỗ trợ toàn bộ khả năng

- Giữa người dùng đầu cuối và mạng :

• Tín hiệu điều khiển

- Giữa các thực thể trong mạng:

• Quản trị lưu thông mạng

• Định tuyến

1.2 Mô hình mạng VC (Virtual channel – kết nối kênh ảo)

1.3 Mô hình chuyển mạch VC/VP

- VC :

• QoS( Quality of Service)

• Kết nối kênh chuyển mạch và bán thường trực

• Tính toàn vẹn tuần tự các Cell

• Trao đổi các tham số lưu thong và giám sát việc sử dụng

- VP : Hạn chế cho các danh kiểu kênh ảo trong VPC: một hoặc vài danh biểu kênh ảo được dành riêng cho mạng

1.3 Mô hình chuyển mạch VC/VP

 Một số bộ chuyển mạch ATM cơ bản:

- Chuyển mạch ma trận (crossbar switch), chuyển mạch bus

chung (shared bus switch).

- Chuyển mạch bộ nhớ dùng chung(shared memory switch)

- Chuyển mạch đa tầng (multisgate switxh).

- Do chuyển mạch không được chuẩn hóa,nên không có cách

nào được gọi là tốt nhất để xây dựng một chuyển mạch.Mối

kỹ thuật có những đặc trưng riêng thích hợp trong một số trường hợp cụ thể.

2.Kiến trúc chuyển mạch ATM:

2.1 Các hoạt động trong chuyển mạch ATM:

- Chuyển mạch gồm : Chuyển mạch không gian và chuyển mạch mào đầu (Nhận diện kênh luận lý)

- Xếp hàng

- Đa hợp và giải hợp

2.2 Nguyên lý chuyển mạch:

3 Khung chuyển mạch ATM

3.1 Khung có tắc nghẽn bên trong:

• Tỷ lệ mất cell tùy thuộc vào phương thức định tuyến trong khung.

• Phân loại phương thức định tuyến theo 2thông số : thời điểm quyết định định tuyến và nơi chứa thong tin định tuyến.

3.2 Khung không có tắc nghẽn bên trong:

• Có bộ đệm bên trong (Khung St.Louis)

• Không có bộ đệm bên trong (Khung Batcher - Banyan)

Tài liệu tham khảo

- Bài giảng Mạng máy tính và lập trình mạng