Thiết kế và xây dựng mô hình mô phỏng mạng truyền dẫn giữa hai miền Bắc – Nam viện Công nghệ thông tin bằng Frame Relay và ISDN

Công nghệ thông tin đang ngày càng phát triển, công nghệ cũ có thể bị thay đổi rất nhanh và cần việc ứng dụng các công nghệ mới là liên tục.

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 PHẦN MỞ ĐẦU Công nghệ thông tin ngày phát triển, cơng nghệ cũ bị thay đổi nhanh cần việc ứng dụng công nghệ liên tục Tính bảo mật, băng thơng tốc độ đường truyền mạnh Công nghệ thông tin Và ứng dụng tối ưu thực tiến công ty, công sở Việt Nam phát triển thời gian công nghệ Frame Relay ISDN Qua thời gian tìm hiểu Viện Công nghệ thông tin, thầy giáo Hà Hải giúp đỡ, định chọn đề tài “Thiết kế xây dựng mơ hình mơ mạng truyền dẫn hai miền Bắc – Nam viện Công nghệ thông tin Frame Relay ISDN “ làm đề tài tốt nghiệp Như mục đích đề tài cần nghiên cứu là: Tìm hiểu cơng nghệ ISDN, chuyển mạch Frame relay ứng dụng chúng vào ngành Công nghệ thông tin Việt Nam Nghiên cứu khả truyền tải thông tin mạng qua mơ hình truyền dẫn Viện Cơng nghệ thông tin Quản lý tập trung tất phịng ban chi nhánh Viện Cơng nghệ thơng tin hai miền Bắc Nam công nghệ Frame Relay ISDN Đề tài gồm chương chính: Chương I: Tổng quan lý thuyết yêu cầu đề tài Chương II: Thiết bị công cụ hỗ trợ Chương III: Thiết kế xây dựng mô hình mơ mạng truyền dẫn miền Bắc – Nam Viện CNTT Frame Relay ISDN Chương IV: Thử nghiệm đánh giá kết Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Hà Hải người trực tiếp hướng dẫn cho tôi, xin chân thành cám ơn thầy, cô Viện Đào tạo Quốc tế SIE trường Đại học Bách Khoa Hà Nội người giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Sinh viên thực Phùng Hưng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan mạng máy tính 1.1.1 Sự hình thành mạng máy tính Từ năm 1960 xuất mạng nối máy tính thiết bị đầu cuối để sử dụng chung nguồn tài nguyên, giảm chi phí muốn thơng tin trao đổi số liệu sử dụng cơng tác văn phịng cách tiện lợi Với việc tăng nhanh máy tính mini máy tính cá nhân làm tăng yêu cầu truyền số liệu máy tính, điểm đầu cuối, điểm đầu cuối với máy tính động lực thúc đẩy đời phát triển mạnh mẽ mạng máy tính Q trình hình thành mạng máy tính tóm tắt qua giai đoạn: + Giai đoạn thiết đầu cuối nối trực tiếp với máy tính: Đây giai đoạn mạng máy tính, để tận dụng cơng suất máy tính người ta ghép nối thiết đầu cuối vào máy tính gọi máy tính trung tâm + Giai đoạn tiền xử lý: Ở giai đoạn máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới thiết đầu cuối, giai đoạn máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới phận trung qua ghép nối điều khiển đường truyền Ta thay ghép nối đường truyền máy tính mini gọi prontal, tiền xử lý + Giai đoạn mạng máy tính: Vào năm 1970 người ta bắt đầu xây dựng mạng truyền thơng thành phần nút mạng gọi chuyển mạch dùng để hướng thơng tin tới đích Các mạng nối với đường truyền cịn máy tính xử lý thông tin người dùng trạm cuối nối trực tiếp vào nút mạng để cần trao đổi thơng tin qua mạng Các nút mạng thường máy tính nên đồng thời đóng vai trị người sử dụng Việc hình thành mạng máy tính nhằm đạt mục đích sau: + Tận dụng làm tăng giá trị tài nguyên + Chinh phục khoảng cách + Tăng chất lượng hiệu khai thác xử lý thông tin + Tăng độ tin cậy hệ thống nhờ khả thay xảy cố máy tính Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Như vậy: mạng máy tính tập hợp máy tính ghép với đường truyền vật lý theo kiến trúc 1.1.2 Các yếu tố mạng máy tính 1.1.2.1 Đường truyền vật lý Đường truyền vật lý thành phần để chuyển tín hiệu điện tử máy tính Các tín hiệu điện tử biểu thị dạng xung nhị phân Tất tín hiệu truyền máy tính dạng sóng điện từ có tần số trải từ cực ngắn tần số tia hồng ngoại Tùy theo tần số sóng điện từ mà dùng đường truyền vật lý khác để truyền 1.1.2.2 Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng máy tính bao gồm cách ghép nối vật lý máy tính với quy tắc, quy ước mà tất thực thể tham gia hệ thống mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt Cách máy tính ghép nối với gọi mơ hình mạng cịn quy tắc quy ước truyền thông gọi giao thức a) Mơ hình mạng Người ta phân biệt kiểu nối mạng vật lý kiểu điểm – điểm kiểu quảng bá + Kiểu điểm – điểm: Đường truyền nối cặp nút với Tín hiệu từ nút nguồn đến nút trung gian chuyển tiếp tới đích Hình Chu trình Dạng Hình 1.1 Các mơ hình mạng Hình 1.2 Dạng topo đầy đủ Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 + Kiểu quảng bá: Tất nút chung đường truyền vật lý Dữ liệu gửi từ nút tiếp nhận nút lại, gói tin phải có vùng địa đích cho phép nút kiểm tra có phải tin hay khơng b) Giao thức mạng Việc trao đổi thông tin nút với cần phải tuân theo số quy tắc, quy ước định Chẳng hạn, người nói chuyện với phải tuân theo quy tắc: người nói người phải nghe ngược lại Việc truyền thông tin mạng phải tuân theo quy tắc quy ước nhiều mặt như: khuân dạng liệu gửi đi, thủ tục gửi nhận, kiểm sốt liệu,…Chẳng hạn mạng lưới giao thơng phát triển số quy tắc đề nhiều, phải chặt chẽ phải phức tạp Tập hợp quy tắc quy ước để đảm bảo trao đổi sử lý thông tin mạng gọi giao thức 1.1.3 Phân loại mạng máy tính 1.1.3.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố để phân loại mạng mạng phân thành: mạng cục thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu + Mạng cục (LAN) mạng cài đặt phạm vi tương đối nhỏ (trong tòa nhà, văn phòng công ty…) phạm vi cài đặt vài trục km + Mạng đô thị (MAN) mạng cài đặt phạm vi thành phố, trung tâm kinh tế,… phạm vi cài đặt vài trăm km + Mạng diện rộng (WAN) mạng có phạm vi hoạt động vùng, khu vực vượt qua biên giới quốc gia, + Mạng toàn cầu (GAN) phạm vi hoạt động trải dài khắp châu lục 1.1.3.2 Phân loại theo kĩ thuật chuyển mạch a) Mạng chuyển mạch kênh Là thực thể muốn liên lạc với chúng phải tạo trì kênh liên tục kết thúc q trình thơng tin Phương pháp chuyển mạch có nhược điểm: + Hiệu sử dụng đường truyền không cao Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 + Mất nhiều thời gian cho việc thiết lập kênh cố định thông tin thực thể b) Mạng chuyển mạch thông báo Trong mạng chuyển mạch thông báo việc chọn đường cho nút thơng báo tới đích thực nút mạng Các nút vào địa đích thông báo để định chọn nút cho thơng báo đường dẫn tới đích Như vậy, nút cần lưu giữ tạm thời thông báo, đọc thông báo quản lý việc chuyển thông báo Những ưu điểm: + Hiệu suất sử dụng đường truyền cao khơng có kênh thơng tin cố định + Mỗi nút mạng lưu giữ thơng báo đường truyền khả dụng truyền nên giảm tình trạng tắc nghẽn mạng + Có thể điều khiển truyền tin cách xếp mức độ ưu tiên cho thông báo + Trong mạng chuyển mạch thơng báo làm tăng hiệu suất sử dụng dải thông mạng cách gán địa quảng bá cho thông báo đến nhiều đích khác Nhược điểm chủ yếu mạch chuyển thông báo trường hợp thông báo dài bị lỗi, phải truyền lại thông báo nên hiệu suất không cao Phương pháp thích hợp với mạng truyền thư tín điện tử c) Mạng chuyển mạch gói Trong mạng chuyển mạch gói thơng báo chia nhiều gói nhỏ hơn, độ dài 256 bytes, có khuân dạng tùy theo chuẩn định Các gói tin có chứa thơng tin điều khiển địa nguồn, địa đích cho gói tin, số thứ tự gói tin, thơng tin kiểm tra lỗi … Do gói tin thơng báo gửi theo nhiều đường khác nhau, tới đích thời điểm khác nhau, nơi nhận vào thông tin gói tin xếp chúng lại theo thứ tự Ưu điểm: + Mạng chuyển mạch gói có hiệu suất hiệu cao mạng chuyển mạch thơng báo kích thước gói tin nhỏ nên nút mạng xử lý tồn gói tin mà khơng cần phải lưu trữ đĩa + Mỗi đường truyền chiếm thời gian ngắn, chúng dùng đường để tới đích Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 + Khả đồng bit cao Nhược điểm: + Vì thời gian truyền tin ngắn nên thời gian chuyển mạch lớn tốc độ truyền khơng cao + Việc tập hợp gói tin ban đầu nguyên tắc thực khó khăn, đặc biệt gói tin theo nhiều đường khác + Đối với ứng dụng phụ thuộc vào thời gian thực việc chuyển gói tin tới đích khơng theo thứ tự nhược điểm quan trọng cần khắc phục Tuy cịn nhược điểm tính mềm dẻo, hiệu suất cao nên mạng chuyển mạch gói dùng phổ biến 1.1.3.3 Phân loại theo chế hoạt động Trong mơi trường mạng máy tính có chế hoạt động là: peer – to – peer client/server Môi trường peer – to – peer khơng có máy chun phục vụ cho cơng việc nào, cịn mơi trường client/server phải có máy dành riêng để phục vụ mục đích khác 1.1.4 Mạng diện rộng WAN 1.1.4.1 Định nghĩa mạng diện rộng WAN WAN gọi mạng diện rộng, dùng vùng địa lý lớn thường cho quốc gia hay lục địa, phạm vi vài trăm vài ngàn km Chúng bao gồm tập họp máy nhằm chạy chương trình cho người dùng Các máy thường gọi máy lưu trữ hay có tên máy chủ, máy đầu cuối Các máy nối mạng truyền thơng hay gọn mạng Nhiệm vụ mạng chuyển tải thông điệp từ máy chủ sang máy chủ khác Mạng thường có hai thành phần chính: + Các đường dây vận chuyển cịn gọi mạch, kênh, hay đường trung chuyển + Các thiết bị nối chuyển Đây loại máy tính chuyên biệt hoá dùng để nối hai hay nhiều đường trung chuyển nhằm di chuyển liệu máy Khi liệu đến đường vô, thiết bị nối chuyển phải chọn đường dây để gửi liệu Tên gọi thiết bị nút chuyển gói hay hệ thống trung chuyển Máy tính dùng cho việc nối chuyển gọi chọn đường hay định tuyến Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Có nhiều kiểu cấu hình cho WAN dùng nguyên lý điểm tới điểm dạng sao, dạng vịng, dạng cây, dạng hồn chỉnh, dạng giao vịng, hay bất định 1.1.4.2 Các công nghệ mạng WAN + Kênh quay số (Dial-up) + ISDN + Đường truyền thuê riêng (leased line) + X.25 + Frame Relay + ATM + DSL + Cable modem 1.2 Công nghệ ISDN 1.2.1 Giới thiệu ISDN ISDN mạng cung cấp kết nối toàn số từ đầu đến cuối để thực dịch vụ truyền thoại số liệu ISDN cho phép nhiều kênh kỹ thuật số hoạt động đồng thời cáp điện thoại thông thường, ISDN truyền tín hiệu số khơng truyền tín hiệu tương tự Thời gian trễ đường ISDN thấp so với đường truyền tín hiệu tương tự Có nhiều công nghệ WAN cung cấp đường truy cập mạng từ xa Một cơng nghệ ISDN Những người sử dụng riêng lẻ hay văn phòng nhỏ có đường điện thoại truyền băng thơng thấp ISDN giải pháp dành cho đối tượng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Hình 1.3 ISDN cho cá nhân dùng riêng Hình 1.4 ISDN cho văn phịng dùng điện thoại băng thơng thấp Đường điện thoại truyền thống PSTN truyền tín hiệu tương tự mạch vòng nội kết nối thuê bao mạng cơng ty điện thoại Mạch tín hiệu tương tự có giới hạn băng thơng khơng lớn 3000Hz Cơng nghệ ISDN cho phép truyền tín hiệu số mạch vòng nội với tốc độ truy cập cao Các công ty điện thoại cần nâng cấp chuyển mạch để xử lý tín hiệu số ISDN thường văn phòng nhở xa sử dụng để kết nối vào mạng LAN trung tâm Ưu điểm công nghệ ISDN: + Truyền nhiều loại lưu lượng khác bao gồm liệu thoại video + ISDN sử dụng kênh riêng gọi kênh D để truyền tín hiệu điều khiển Khi cần thiết lập gọi thuê bao số cần gọi Khi tất chữ số nhận đầy đủ gọi thực ISDN truyền số kênh D thời gian thiết lập gọi nhanh + Mỗi kênh B kết nối đến điểm khác mạng ISDN PPP hoạt động kết nối đồng bất đồng đường truyền ISDN sử dụng kết hợp với đóng gói PPP 1.2.2 Các chuẩn ISDN phương pháp truy cập Cơng việc chuẩn hóa ISDN cuối thập niên 60 Các chuẩn đề nghị ISDN xuất năm 1994 sau liên tục cập nhật ITU-T Các chuẩn ISDN tập hợp giao thức điện thoại kỹ thuật số truyền số liệu Các giao thức ISDN phân theo chủ đề sau: + Bộ giao thức E – chuẩn mạng điện thoại cho ISDN Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 + Bộ giao thức I - liên quan đến khái niệm thuật ngữ + Bộ giao thức Q - đề cập đến hoạt động tín hiệu chuyển mạch Chuẩn ISDN định nghĩa hai loại kênh chính, loại có tốc độ truyền khác Kênh B, 64kb/s, sử dụng để truyền liệu số với chế độ truyền song công Loại thứ gọi kênh D Khi thiết lập kết nối TCP bên trao đổi thông tin điều khiển để thiết lập kết nối Các thông tin điều khiển truyền kênh mà sau sử dụng để truyền liệu Thông tin điều khiển liệu chia sẻ kênh truyền Dạng truyền gọi in-band signaling ISDN khơng thực truyền vậy, mà sử dụng kênh riêng kênh D, để truyền tín hiệu điều khiển Dạng truyền gọi out – of – band signaling ISDN định nghĩa hai phương pháp truy cập chuẩn BRI PRI Một cổng BRI hay PRI cung cấp kênh D nhiều kênh B Hình 1.5 Mơ hình BRI PRI BRI sử dụng kênh B 64Kb/s kênh D 16Kb/s BRI hoạt động nhiều Cisco router ký hiệu 2B+D Kênh B sử dụng để truyền thoại Khi tín hiệu thoại mã hóa theo cách đặc biệt Khi kênh B sử dụng để truyền số liệu thơng tin đóng thành frame, sử dụng giao thức đóng gói HDLC PPP lớp PPP phức tạp HDLC cung cấp chế xác minh, thỏa thuận cấu hình kết nối giao thức phù hợp ISDN xem kết nối chuyển mạch Kênh D mang thông điệp điều khiển để thiết lập gọi ngắt gọi điều khiển gọi cho kênh B Lưu lượng kênh D sử dụng giao thức LAPD LAPD giao thức lớn liên kết liệu dựa sở HDLC Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Ở Bắc Mĩ Nhật, PRI cung cấp 23 kênh B 64Kb/s kênh D 64Kb/s Một PRI cung cấp dịch vụ tương đương với kết nối T hay DSL Ở Châu âu phần lại giới, PRI cung cấp 30 kênh B kênh D, tương đương với kết nối E1 PRI sử dụng CSU/DSU cho kết nối T1/E1 1.2.3 Các hoạt động ISDN Có nhiều hoạt động trao đổi thơng tin diễn router sử dụng ISDN để kết nối đến router khác Kênh D sử dụng để thiết lập kết nối router ISDN switch Tín hiệu SS7 sử dụng switch mạng nhà cung cấp dịch vụ Kênh D router ISDN switch luôn trạng thái hoạt động Q.921 mô tả tiến trình hoạt động LAPD lớp mơ hình OSI Kênh D sử dụng để truyền tín hiệu khiển thiết lập gọi kết thúc gọi điều khiển gọi Những chức định nghĩa giao thức Q.931 lớp mơ hình OSI.Q.931 định nghĩa kết nối mạng thiết bị đầu cuối ISDN switch không định nghĩa kết nối đầu cuối- đến - đầu cuối Có nhiều ISDN switch phát triển trước Q.931 chuẩn hố, có nhiều nhà cungcấp dịch vụ ISDN nhiều loại ISDN switch triển khai Q.931 khác Cũng khơng có chuẩn chung cho loại ISDN switch nên cấu hình router phải có câu lệnh khai báo ISDN switch mà router kết nối đến Hình 1.6 Cấu hình ISDN Sau thứ tự bước diễn trình thiết lập gọi BRI PRI Kênh D gửi số cần gọi đến cho ISDN switch nội Switch nội sử dụng giao thức tín hiệu SS7 để thiết lập đường truyền chuyển số cần gọi cho ISDN switch đầu xa ISDN switch đầu xa chuyển tín hệu đến cho máy đích kênh D 10 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ... giao thức LAPF Frame Relay thực truyền frame thiết bị người dùng DTE thiết bị DCE ranh giới mạng WAN Hình 1.10 Kết nối DTE DCE Ban đầu Frame Relay thiết kế phép thiết bị ISDN truy vào dịch vụ chuyển... 0918.775.368 Hình 1.12 Sơ đồ kết nối mạng ảo Frame Relay thiết kế để hoạt động đường truyền số chất lượng cao, Frame Relay khơng có chế khắc phục lỗi Nếu thiết bị đường truyền phát frame bị lỗi hủy bỏ frame. .. B Nhưng Frame Relay cơng nghệ hồn tồn độc lập Mạng Frame Relay thuộc sở hữu riêng người dùng thông thường cung cấp công ty dịch vụ viễn thông Frame Relay thường để sử dụng để kết nối mạng LAN