Ứng dụng giao thức IGRP cho mạng 3G

Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai HỌC VIỆN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG NAM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA VIỄN THÔNG I ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tên đề tài: Ứng dụng giao thức IGRP cho mạng 3G Họ tên: Mai Thanh Dương Lớp : D2001VT Khoá : 2001-2006 Ngành: Điện tử viễn thông Nội dung đồ án:  Tổng quan mạng 3G  Tìm hiểu mạng IP  Xây dựng mạng 3G.là mạng IP  Giao thức định tuyến IGRP  Ứng dụng giao thức định tuyến IGRP cho mạng 3G Ngày giao đề tài: 19/5/2005 Ngày nộp đồ án: 27/10/2005 Ngày 10 tháng 10 năm 2005 Giáo viên hướng dẫn GVC-Th.s PHẠM KHẮC CHƯ Mai Thanh Dương -1- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Mục lục Lời mở đầu CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G .1 I.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG I.1.1 Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 hệ đến cdma2000 hệ I.1.2 Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G W-CDMA I.2 Mạng 3G I.2.1 Mô hình tham khảo mạng cdma2000 .9 I.2.2 Mô hình tham khảo mạng W-CDMA 13 I.3 MIP 17 I.3.1 Tổng quan MIP 17 I.3.2 MIPv4 .19 I.3.3 MIPv6 .20 I.4 Tóm tắt chương .21 CHƯƠNG II MẠNG IP .22 II.1 Giới thiệu mạng IP 22 II.1.1 Cấu hình (topology) 22 II.1.2 Các thiết bị LAN cấu hình 23 II.1.3 Các card mạng NIC (Network Interface Card) .23 II.1.4 Môi trường 23 II.1.5 Repeater .24 II.1.6 Hub .24 II.1.7 Bridge 25 II.1.8 Switch 25 II.1.9 Router 26 II.1.10 Mây (cloud) 27 I.1.11 Các segment mạng .27 II.2 Chồng giao thức TCP/IP 27 II.3 Địa IP .29 II.3.1 Khái niệm .29 Mai Thanh Dương -2- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai II.3.2 Subnet, subnet mask kỹ thuật subnetting 32 II.4 SIP ( Section initization Protocol) 35 II.4.1 Mô hình tham chiếu SIP 35 II.4.2 Kiến trúc mạng hệ thống SIP 36 II.4.3 Các phương thức hoạt động SIP 38 II.4.3 Các chức SIP 39 II.5 Tóm tắt chương 41 CHƯƠNG III IP CHO MẠNG 3G 42 III.1 Mở đầu 42 III.1.1 IP 42 III.1.2 3G 42 III.1.3 IP cho mạng 3G 43 III.1.4 Nguyên lý thiết kế mạng IP 43 III.2 IP cho 3G 44 III.2.1 Nguyên lý 44 III.2.2 Kiến trúc tổng thể 45 II.2.3 Định tuyến tính di động 47 II.2.4 Giao diện .48 III.3 Quá trình phát triển mạng 50 III.3.1 Truyền dẫn mạng IP với UMTS R4 .50 III.2.5 UMTS R5- điều khiển gọi IP báo hiệu 51 III.3 Tóm tắt chương 55 CHƯƠNG IV GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN IGRP 56 IV.1 Router 56 Mai Thanh Dương -3- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai IV.1.1 Các thành phần Router 56 IV.1.2 Hoạt động định tuyến Router 58 IV.2 Định tuyến giao thức định tuyến .60 IV.2.1 Các sở định tuyến 60 IV.2.2 Định tuyến tĩnh 61 IV.2.3 Định tuyến mặc định 61 IV.2.4 Định tuyến động 62 IV.2.5 Định tuyến Distance-vector 65 IV.2.6 Định tuyến Link-state 68 IV.3 Giao thức định tuyến IGRP : Interior Gateway Routing Protocol 71 IV.3.1 Hoạt động IGRP 72 IV.3.2 Các định thời giao thức IGRP đặc trưng ổn định 74 IV.3.3 IGRP metric 75 IV.3.4 Định dạng gói tin IGRP .80 IV.3.4 Cấu hình IGRP 83 IV.4 Tóm tắt chương 84 CHƯƠNG V ỨNG DỤNG GIAO THỨC IGRP CHO MẠNG 3G .85 V.1 Kiến trúc mạng 3G toàn IP 85 V.2 ứng dụng giao thức IGRP mạng 3G 87 Tham khảo Mai Thanh Dương -4- Đồ án tốt nghiệp Mai Thanh Dương Sv: sử lai -5- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai TỪ VIẾT TẮT AAA :Authentication Authorization Accounting AAAL: Local Access Authentication and Acouting server AC : Authentication Center BS : Base Station BSC : Base Station Controller BTS : Base Transceiver Station BSS : Base Station System CDCP: Call Data Collection Point CDGP: Call Data Generation Point CDIS : Call Data Information Source CDRP: Call Data Rating Point CF : Collection Funtion CSC : Customer Service Center CDPD : Cellular Digital Packet Data CS: Circuit Switching DCE :Data Circuit Equipment DF : Delivery Function EIR : Equipment Identity Register GMSC: Geteway Mobile Services Switching Center GGSN: Gateway GPRS Support Node HA :Home Agent HSS :Home Subcriber Server HLR = Home Location Register ISSLL :InServ over Specific Link Layer ISDN : Intergrated Service Didital Network IP : Intelligent Peripheral IAP : Intercept Access Point I-CSCF : Interrogating CSCF IWF : InterWorking Function IWMSC: InterWorking MSC MWNE : Manager Wireless Network MS : Mobile Station MC : Message Center MSC :Main Switching Center MT : Mobile Terminal MAC : Medium Access Control MT = Mobile Terminal LAC : Link Access Control NPDB : Number Portability Database OSF : Operation System Function OTAF : Over The Air Service Function PDN : Public Data Network PDSN : Packet Data Serving Node PS: Packet Switching Mai Thanh Dương -6- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai PLMN : Public Land Mobile Network PDN : Public Data Network P-CSCF: Proxy CSCF SCP : Service Controll Point SN : Service Node SME : Short Message Entity SMS :Short Message Service SG :Signalling Gateway SGSN: Serving GPRS Support Node S-CSCF: Serving CSCF TA : Terminal Adapter TE :Terminal Equipment TE : Terminal Equipment UIM : User Identity Mudule UA: User Agent UAC: User Agent Client UAS: User Agent Server VLR : Visitor Location Register WAP : Wireless Applycation Protocol WNE : Wireless Network Entity Mai Thanh Dương -7- Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I: Sv: sử lai TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G I.1 Lịch sử phát triển mạng thông tin di động Khi người có hệ thống thông tin cố định thông qua máy để bàn, họ mong ước có hệ thống di động để trao đổi thông tin lúc nơi Để đáp ứng yêu cầu đó, mạng thông tin di động đời, trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ hệ thống tương tự sử dụng kỹ thuật FDMA đến hệ thống số TDMA CDMA Căn vào kỹ thuật sử dụng cho hệ thống, dịch vụ mà hệ thống đáp ứng ta chia lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động thành hệ biểu diễn theo bảng sau: Bảng 1: lịch sử phát triển lên hệ mạng thông tin di động Thế hệ thông tin di Hệ thống động Các dịch vụ Thế hệ (1G) AMPS, TACS, Tiếng thoại NMT Thế hệ (2G) GSM,IS-36, IS-95 Thế hệ 2.5 GPRS, EDGE, Trước hết tiếng CDMA 1x thoại có đưa thêm dịch vụ số liệu gói Thế hệ (3G) CDMA2000, W-CDMA Chú thích FDMA, tương tự Chủ yếu cho tiếng TDMA, CDMA thoại kết hợp với số băng hẹp (8các dịch vụ tin 13kbps) ngắn TDMA (kết hợp nhiều khe thoại nhiều tần số), CDMA tốc độ mã cao Các dịch vụ tiếng Sử dụng CDMA băng số liệu gói rộng thiết kế để truyền tiếng số liệu đa phương tiện Sơ đồ hình h 1.1 sau tổng kết trình phát triển hệ thống thông tin di động từ hệ đến hệ Đề tài nghiên cứu thông tin di động hệ hệ thống giới sử dụng chủ yếu thông tin di động hệ sau ta nghiên cứu hai trình phát triển lên 3G Mai Thanh Dương -8- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai TACS GSM(900) NMT (900) GPRS W-CDMA GSM(1800) GSM(1900) GPRS IS-136 (1900) IS-95 CDMA (J-STD-008) (1900) EDGE IS-136 TDMA(800) AMPS IS-95 CDMA (800) SMR Cdma2000 1x IDEN (800) Cdma2000 Nx h1.1: Tổng kết trình phát triển thông tin di động từ hệ đến hệ I.1.1 Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 hệ đến cdma2000 hệ Mạng IS-95 (cdmaOne) mạng giới cung cấp truy nhập số liệu lại mạng thiết kế để truyền số liệu Chúng xử lý truyền dẫn số liệu tiếng theo cách giống Khả truyền dẫn tốc độ thay đổi có sẵn cdmaOne cho phép định lượng thông tin cần phát, cho phép sử dụng tiềm mạng theo nhu cầu Vì hệ thống cdmaOne sử dụng truyền tiếng đóng gói đường trục ( ví dụ từ BTS đến MSC) nên khả truyền dẫn số liệu gói có sẵn thiết bị Công nghệ truyền dẫn số liệu gói cdmaOne sử dụng ngăn xếp giao thức số liệu gói tổ ong (CDPD : Cellular Digital Packet Data) phù hợp với giao thức TCP/IP Bổ sung truyền số liệu vào mạng cdma 2000 cho phép nhà khai thác mạng tiếp tục sử dụng phương tiện truyền dẫn, phương tiện vô tuyến, sở hạ tầng máy cầm tay sẵn có cần phải nâng cấp phần mềm cho chức tương tác Nâng cấp IS-95B cho phép tăng tốc độ kênh để cung cấp tốc độ số liệu 64-115 kbps đồng Mai Thanh Dương -9- Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai thời cải thiện chuyển giao mềm chuyển giao cứng tần số Các nhà sản xuất công bố khả số liệu gói, số liệu kênh, Fax số thiết bị cdmaOne họ IP di động (giao thức internet cho di động) cải thiện dịch vụ số liệu gói IP di động cho phép người sử dụng trì kết nối số liệu liên tục nhận địa ID di động điều khiển trạm gốc (BSC) hay chuyển đến mạng CDMA khác Một mục tiêu quan trọng ITU IMT-2000 tạo tiêu chuẩn khuyến khích sử dụng băng tần toàn cầu nhằm thúc đẩy mức độ cao việc nhiều người thiết kế hỗ trợ dịch vụ cao IMT-2000 sử dụng đầu cuối bỏ túi kích cỡ nhỏ, mở rộng nhiều phương tiện khai thác triển khai cấu trúc mở cho phép đưa công nghệ Ngoài hệ thống 3G hứa hẹn đem lại dịch vụ tiếng vô tuyến có mức chất lượng hữu tuyến đồng thời tốc độ dung lượng cần thiết để hỗ trợ đa phương tiện ứng dụng tốc độ cao Sự phát triển hệ thống 3G mở cánh cửa cho mạch vòng thuê bao vô tuyến PSTN truy cập mạng số liệu công cộng, đồng thời đảm bảo điều kiện thuận lợi ứng dụng tiềm mạng Nó đảm bảo chuyển mạng toàn cầu, di động dịch vụ, ID sở vùng, tính cước truy nhập thư mục toàn cầu chí hy vọng công nghệ 3G cho phép nối mạng vệ tinh cách liên tục Một yêu cầu kỹ thuật cdma2000 tương thích với hệ thống cũ cdmaOne về: dịch vụ tiếng, mã hoá tiếng, cấu trúc báo hiệu khả bảo mật Giai đoạn cdma2000 sử dụng độ rộng băng tần 1,25 Mbps truyền số liệu tốc độ đỉnh 144 kbps cho ứng dụng cố định hay di động Giai đoạn hai cdma200 sử dụng động rộng băng tần 5Mhz cung cấp tốc độ số liệu 144kbps cho dịch vụ số liệu xe cộ, 2Mbps cho dịch vụ cố định Các nhà công nghiệp tiên đoán giai đoạn cdma200 3x dần tiến đến tốc độ 1Mhz cho kênh lưu lượng Bằng cách hợp hay bó hai kênh người sử dụng đạt tốc độ đỉnh 2Mbps tốc độ đích IMT-2000 Sự khác giai đoạn hai cdma2000 độ rộng băng tần tốc độ băng thông tổng hay khả tốc độ số liệu đỉnh Giai đoạn hai đưa khả tốc độ tiên tiến đặt móng cho dịch vụ tiếng 3G phổ biến, sử dụng VoIP Vì tiêu chuẩn cdma2000 1x cdma2000 3x phần lớn sử dụng chung dịch vụ vô tuyến băng gốc nên nhà khai thác sử dụng bước tiến đến khả đầy đủ 3G cách thực cdma2000 1x Cdma2000 giai đoạn hai bao gồm mô tả chi tiết giao thức báo hiệu, quản lý số liệu yêu cầu mở rộng từ vô tuyến 5Mhz đến 10 Mhz 15 Mhz tương lai Bằng cách chuyển từ công nghệ giao diện vô tuyến IS-95 sang IS-2000 1x tiêu chuẩn cdma2000, nhà khai thác đạt tăng dung lượng vô tuyến gấp đôi có khả xử lý số liệu gói đến 144kbps Khả cdma2000 giai đoạn bao gồm lớp vật lý cho cỡ kênh 1x1,25 Mhz 3x1,25 Mhz, hỗ trợ tuỳ Mai Thanh Dương - 10 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Timers basic update invalid holddown flush [sleeptime] Lệnh sử dụng cho thao tác tay cho định thời giao thức RIP ta loại trừ chọn lựa sleeptime Sleeptime định thời khoảng thời gian tính miligiây từ lần cập nhật định tuyến đến sau thu nhận cập nhật định thời nhanh Các định thời mặc định nên thay đổi đáp ứng vấn đề quan trắc được, sau đánh giá cách cẩn thận, Ví dụ chu kỳ làm giảm tốc độ tái hội tụ topo không ổn định Cái giá phải trả gia tăng lưu lượng cập nhật - nguyên nhân gây nên nghẽn kết nối có độ rộng băng thông thấp- khó khăn số lượng router tăng làm cho CPU khó xử lý Việc vận hành cần ý đảm bảo tất định thời điều chỉnh suốt hệ thống tự trị cấu hình quản trị mạng phải đảm bảo router thêm vào hệ thống tương lai phải có định thời thiết lập định thời trước IV.3.3 IGRP metric Các đặc tính kết nối mạng mà IGRP sử dụng để tính toán metric : băng thông, độ trễ, tải trọng độ tin cậy Trong trường hợp mặc định IGRP lựa chọn tuyến cho hệ thống mạng thông qua băng thông độ trễ Ta hình dung kết nối liệu ống, băng thông độ rộng ống độ trễ chiều dài ống Nói cách khác, băng thông đo dung lượng truyền tải độ trễ đo thời gian từ đầu cuối đến đầu cuối Tải trọng độ tin cậy xét đến router cấu hình để thực IGRP lựa chọn giá trị nhỏ MTU xét toàn tuyến (Maximum Transmission Unit), MTU lại không tham số để tính toán metric Để xem xét chất lượng truyền tải thông qua đánh giá metric hợp lại thị giao diện giao tiếp thông qua lệnh show interface Kết hiển thị hình h 4.21 Mai Thanh Dương - 87 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai R2#show interface Ethernet0 is up, line protocol is up Hardware is Lance, address is 000C.9177.3839 (bia 000C.9177.3839) Internet address is 10.0.0.1/27 MTU 1500 bytes, BW 10000 Kbit, DLY 1000 usec, rely 255/255, load 1/ 255 Encapsulation ARPA, loopback not set, keepalive set (10 sec) ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00 Last input 00:00:00, output 00:00:00, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Queueing strategy: fifo Output queue 0/40, drops; input queue 0/75, drops minute input rate 1000 bits/sec, packets/sec minute output rate 1000 bits/sec, packets/sec packets input, bytes, no buffer Received broadcasts, runts, giants, throttles input errors, CRC, frame, overrun, ignored, abort input packets with dribble condition detected packets output, bytes, underruns output errors, collisions, interface resets babbles, late collision, deferred lost carrier, no carrier output buffer failures, output buffers swapped out errors, CRC, frame, overrun, ignored, abort input packets with dribble condition detected packets output, bytes, underruns output errors, collisions, interface resets babbles, late collision, deferred lost carrier, no carrier output buffer failures, output buffers swapped out h 4.21 : Kết thực lệnh show interface BW=100MGb, DLY=1000μs Băng thông tính theo đơn vị kilobit Đó giá trị cố định dùng để tính toán giá trị metric mà không cần quan tâm đến băng thông có thực băng thông tiêu phí, có nghĩa không quan tâm đến giá trị đo băng thông động Ví dụ băng thông cho giao diện serial 1544 Kbps, giao diện sử dụng đến 56K cho việc kết nối nên việc sử dụng giá trị mặc định 1544Kbps để tính toán metric không hợp lý Tham số độ rộng băng thông thay đổi so với mặc định nhờ lệnh điều khiển Để biết độ rộng băng thông bao nhiêu, tin cập nhật IGRP sử dụng octet để biểu diễn giá trị trực tiếp độ rộng băng thông mà giá trị biến đổi ngược số 107.Giá trị ký hiệu BWIGRP Để hiểu điều ta xét ví dụ: xét giao diện kết nối với giá trị độ rộng băng thông 1544,thì: BWIGRP=107/1544=6476 hay biểu diễn dạng Hexa 0x00194C Độ trễ giống độ rộng băng thông xét giá trị cố định không mang tính động thay đổi theo trạng thái mạng Nó hiển thị giao diện giao tiếp lệnh show interface giá trị lên DLY, đơn vị tính theo μs Giá trị mặc định độ trễ phải thay đổi nhờ lệnh delay Mai Thanh Dương - 88 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Trong gói tin cập nhật IGRP, giá trị độ trễ mang octet biểu diễn số nguyên lần 10 μs Giá trị thể thông qua biến DLYIGRP, quan hệ với DLY ta quan sát nhờ lệnh show inteface biểu thức: (xét ví dụ độ trễ 50ms) DLYIGRP=DLY/10 = hay 0x000005 IGRP quy định giá trị độ trễ trường hợp không liên lạc DLYIGRP=0xFFFFFF Giá trị tương đương với độ trễ 167.8 s, điều đồng nghĩa với giá trị trễ từ đầu cuối đến đầu cuối cho phép tuyến IGRP 167 s Bởi IGRP sử dụng hai giá trị độ rộng băng thông độ trễ hai giá trị mặc định để tính metric để đảm bảo truyền tin cần có cấu hình xác hợp lý cho tất giao diện router sử dụng IGRP Thay đổi giá trị băng thông độ trễ giao diện nên thực đưa lý hợp lý dựa hiểu biết đầy đủ kết sau thay đổi Trong phần lớn trường hợp tốt không nên thay đổi giá trị mặc định Một loại trừ giao diện serial giao diện serial Cissco Router có giá trị mặc định băng thông 1544, hoàn toàn băng thông kết nối Chúng ta nên sử dụng lệnh bandwidth để thay đổi lại giá trị cho hợp lý với kết nối serial Một điều quan trọng mà cần lưu ý OSPF sử dụng băng thông để tính toán metric Chính cần ý mạng chạy đồng thời hai giao thức IGRP OSPF việc thay đổi băng thông để hợp lý IGRP ảnh hưởng đến trịnh định tuyến OSPF Cách tốt trường hợp nên thay đổi độ trễ, đảm bảo hiệu cho IGRP OSPF Bảng sau thống kê số giá trị chung độ trễ băng thông cho số giao diện Bảng : Thống kê độ trễ băng thông cho số giao diện Media Bandwidth (K) BWIGRP Delay(μs) DLYIGRP 100M ATM 100000 100 100 10 Fast Ethernet 100000 100 100 10 FDDI 100000 100 100 10 HSSI 45045 222 20000 2000 16M Token Ring 16000 625 630 63 Ethernet 10000 1000 1000 100 Serial 1544 6476 20000 2000 Mai Thanh Dương - 89 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai DS0 64 156250 20000 2000 56K 56 178571 20000 2000 Tunnel 1111111 500000 50000 Độ tin cậy đo đạc trình hoạt động mạng biểu diễn số bit, giá trị 255 cho biết độ tin cậy kết nối 100% độ tin cậy kết nối Nếu ta dùng lệnh show interface độ tin cậy hiển thị dạng tỷ số 255, ví dụ 234/255 Trong kết hình h 4.21 độ tin cậy thể thông qua biến rely 255/255 Tải trọng tin cập nhật biểu diễn dạng số nhị phân bit Tải trọng hiển thị lệnh show interface dạng phân số 255, ví dụ hình h 4.21 tải trọng thể thông qua biến load giá trị 1/255 giá trị tải trọng nhỏ cho kết nối 255 100% kết nối tải trọng Nếu tải trọng độ tin cậy sử dụng để tính toán metric tổng hợp rõ ràng thuật toán sử dụng để tính toán metric cần thiết phải cho phép thay đổi lúc để thích ứng với trường hợp xảy lỗi tốc độ hay kênh truyền hoạt động liên mạng Lấy ví dụ trường hợp có biến đổi đột ngột, công cụ đo tải trọng kích hoạt, lưu lượng lớn nguyên nhân làm cho tuyến bị treo, trình loại bỏ bất thường lưu lượng tạo kích hoạt định thời ngắt Để ngăn ngừa trình thường xuyên thay đổi metric, độ tin cậy tải trọng tính dựa sở hàm mũ giữ số giá trị trung bình tính vòng phút Giá trị độ tin cậy tải trọng cập nhật s lần Metric tổng hợp cho việc chọn tuyến IGRP tính sau: Metric=[k1*BWIGRP(min)+(k2*BWIGRP(min))/(256-load)+k3*DLYIGRP(sum)]* *[k5/(rely+k4)] Trong BWIGRP(min) giá trị nhỏ BWIGRP tất giao diện dọc theo tuyến đến đích DLYIGRP(sum) tổng tất DLYIGRP tuyến Các giá trị k1 đến k5 trọng số cấu hình cho tính toán Trong trường hợp mặc định k1=k3=1 k2=k4=k5=0 Các giá trị mặc định thay đổi ta sử dụng lệnh : Metric weights tos k1 k2 k3 k4 k5 Nếu k5 thiết lập biểu thức [k5/(rely+k4)] không sử dụng tính toán Với giá trị mặc định k1 đến k5 biểu thức tính metric sau: Metric = BWIGRP(min) + DLYIGRP(sum) Mai Thanh Dương - 90 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Xét ví dụ mạng đưa hình h 4.22 giá trị băng thông độ trễ cấu hình cho giao diện sở liệu lấy từ Router với giá trị metric Bảng định tuyến chúng hiển thị giá trị metric muốn sử dụng muốn hiển thị ghi tuyến sử dụng lệnh show ip route address hình h 4.23 Trong ví dụ giá trị cực tiểu băng thông tuyến từ Casablanca đến mạng 172.20.40.0/24 512k Quebec Tổng độ trễ (1000+20000+20000+5000) = 46000 μs BWIGRP(min) = 107/512 =19531 DLYIGRP(sum) = 46000/10 =4600 Metric =BWIGRP(min) +DLYIGRP(sum) =19531+4600 = 24 131 Hình h 4.23 ghi giá trị nhỏ MTU dọc theo tuyến số hop MTU không sử dụng để tính toán metric Số hop sử dụng trường hợp vượt giới hạn mạng Mạng mặc định giới hạn số hop 100 Chúng ta cấu hình số hop cực đại từ đến 255 cách sử dụng câu lệnh metric maximum-hops Nếu số hop vượt giá trị cực đại tuyến bị coi không đạt đến giá trị độ trễ thiết lập 0xFFFFFF 172.20.30.0/24 Casablanca 172.20.4.0/24 100000K 10us Teheran 172.20.1.0/24 100000K 1000us 100000K 1000us 100000K 200us 16000K 150us Quebec 172.20.2.0/24 1544K 20000us 1544K 20000us Casablanca# show ip route I 20.0.0.0 [100/23651] via 172.20.1.2, 00:01:02, Ethernet0 172.20.0.0 255.255.255.0 is subnetted, subnets I 172.20.40.0 [100/24131] via 172.20.1.2, 00:01:02, Ethernet0 I 172.20.30.0 [100/1120] via 172.20.1.2, 00:01:02, Ethernet0 I 172.20.20.0 [100/23631] via 172.20.1.2, 00:01:02, Ethernet0 172.20.40.0/24 C 172.20.1.0 is directly connected, Ethernet0 I 172.20.2.0 [100/8576] via 172.20.1.2, 00:01:02, Ethernet0 I 172.20.3.0 [100/8591 via 172.20.1.2, 00:01:02, Ethernet0 100000K C 172.20.4.0 is directly connected, Ethernet1 5000us 172.20.3.0/24 512K 20000us 172.20.20.0/24 56K 20000us 20.1.1.0/24 Yalta 100000K 200us h 4.22: Metric tính mặc định tổng trễ cực tiểu băng thông Mai Thanh Dương - 91 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Casablanca# show ip route 172.20.40.0 Routing entry for 172.20.40.0 255.255.255.0 Known via “igrp 1” , distance 100, metric 24131 Redistributing via igrp Advertised by igrp (self originated) Last update from 172.20.1.2 on Ethernet 0, 00:00:54 ago Routing Descriptor Blocks: * 172.20.1.2, from 172.20.1.2, 00:00:54 ago, via Ethernet0 Route metric is 24131, traffic share count is Total delay is 46000 microseconds, minimum bandwidth is 512 Kbit Reliabliti 255/255, minimum MTU 1500 bytes Loading 1/255, Hops h 4.23: Một metric tính cho tuyến từ Casablanca đến mạng 172.20.40.0 Chú ý tất giá trị metric tính thông qua giao diện dọc theo tuyến Ví dụ giá trị metric cho tuyến từ Yalta đến mạng 172.20.4.0/24 khác so với tuyến từ Casablanca đến mạng 172.20.40.0/24 Sự khác có nguyên nhân khác băng thông cấu hình cho kết nối Yalta Quebec khác độ trễ hai tuyến đến hai mạng IV.3.4 Định dạng gói tin IGRP Định dạng gói tin IGRP hình h 4.24 so sánh với định dạng tin RIP 32 bit 8 Version OPCode Edition Autonomous System Number Number of Interior Routes Number of System Routes Number of Exterior Routes Checksum Entry Destination Delay Delay Bandwidth Bandwidth Load MTU Reliablity Hop Count Destination Destination Delay Bandwidth MTU Reliablity MTU Load Multiple entries, up to a maximum of 104 h 4.24 Định dạng tin IGRP Mai Thanh Dương - 92 - Hop Count Entry Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai 32 bits Command 8 Version Edition Unused(set to all zeros) Address Family Identifier Route Entry Unused(set to all zeros) IP Address Unused(set to all zeros) Unused(set to all zeros) Metric Multiple field, up to a maximum of 25 Route Entry Address Family Identifier Unused(set to all zeros) IP Address Unused(set to all zeros) Unused(set to all zeros) Metric h 4.25 Định dạng tin RIP Kết so sánh sau: Nếu xét khoảng thời gian, tin cập nhật IGRP cung cấp nhiều thông tin so với tin chức RIP số lần gửi coppy bảng định tuyến lại Trong gói tin IGRP không tồn trường không sử dụng RIP sau 12 octet cho phần header thực thể tuyến xuất độc lập nối tiếp Trái ngược với RIP, IGRP không sử dụng vùng đệm cách bắt buộc thực thể từ đầu đến cuối từ 32 bit làm ranh giới Mỗi gói tin cập nhật IGRP mang tối đa 104 thực thể tuyến, thực thể đơn chiếm 14 octet Như với 12 octet cho phần tiêu đề gói tin cập nhật có độ dài tối đa 104*14+12=1468 octet Cộng thêm 32 octet phần header gói tin IPv4 (vì gói tin cập nhật IGRP gói IP) độ dài tối đa gói IGRP 1500 byte Như gói tin IGRP bao gồm phần Header thực thể tuyến Sau xem xét cụ thể trường gói tin IGRP:  Trường version có giá trị ( hay 00000001)  Trường OPCode có giá trị cho gói tin IGRP Request có giá trị cho gói tin IGRP Update Một gói tin IGRP Request có phần tiêu đề mà phần thực thể định tuyến  Trường Edition trường tạo Router gửi thông tin cập nhật giá trị thay đổi thông tin tuyến thay đổi Trường Edition giúp cho Router giữ lại thông tin cập nhật cũ sau nhận cập nhật Mai Thanh Dương - 93 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai  Trường Autonomous System Number xác định địa vùng xử lý IGRP Trường góp phần giới hạn thông tin xử lý vùng mạng chạy IGRP mà ta thiết lập từ trước  Trường Number of Interior Routes cho ta biết số thực thể tin cập nhật số mạng mạng kết nối trực tiếp Nếu kết nối trực tiếp mạng mạng giá trị trường Các thực thể tuyến nội (khái niệm ta xét trên) luôn xuất tin cập nhật Trường kết hợp với trường tiếp sau cho biết số lượng tuyến hệ thống số lượng tuyến ngoại, kết luận vùng xử lý IGRP có thực thể 14 octet chứa gói cập nhật tù tính chiều dài gói  Trường Number of System Routes cho biết số lượng tuyến đến mạng không trực tiếp kết nối, nói cách khác tuyến định qua Router biên giới mạng Các thực thể biểu thị trường nằm tiếp sau thực thể tuyến nội  Trường Number of Exterior Routes cho biết số lượng tuyến đến mạng xác định mạng mặc định Các thực thể biểu thị cho tuyến ngoại nằm cuối tin cập nhật  Trường Checksum dùng để kiểm soát lỗi cho phần IGRP header tất thực thể tin cập nhật Khi tính toán lỗi, toàn bit trường set sau thực trình thiết lập giá trị cho trường đa thức CRC bậc 16 Tại phía thu thực trình tính lại trường so sánh với kết thu nhận để đưa đánh giá lỗi truyền Khi có lỗi, toàn bit trường set 1( 0xFFFF)  Trường Destination trường thực thể Nếu nhìn qua thấy có vô lý trường bao gồm octet địa IP bao gồm octet Như tìm hiểu phần trước ta thấy đích nhận dạng với octet phân chia tuyến IGRP Nếu thực thể biểu thị cho tuyến nội, octet địa IP luôn không thay đổi biết thông qua địa giao diện mà tin cập nhật thu nhận Như rõ ràng trường destination thực thể tuyến nội cần chứa ba octet sau địa IP đích Cũng tương tự thực thể tuyến hệ thống thực thể tuyến ngoại, bit octet cuối Vì trường destination thực thể tuyến hệ thống tuyến nội cần lưu địa octet Ví dụ tuyến nội có địa 20.40.0 thu nhận giao diện 172.20.1.1/24 nhận địa thu nhận địa mạng 172.20.40.0/24 Tương tự thực thể tuyến hệ thống có địa destination 192.168.14 IGRP hiểu đích đến mạng 192.168.14.0 Mai Thanh Dương - 94 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai  Trường Delay bao gồm 24 bit biểu diễn DLYIGRP(sum) tổng trễ toàn trễ kết nối đến đích sau lấy phần nguyên 10 microseconds  Trường Bandwidth bao gồm 24 bit lưu giá trị BWIGRP(min) giá trị biến đổi băng thông cực tiểu toàn tuyến sau bị chia 107 thảo luận phần  Trường MTU lưu giá trị nhỏ MTU kết nối dọc theo tuyến đến đích  Trường Reliablity lưu giá trị nằm khoảng 0x01 đến 0xFF phản ánh lỗi tất giao diện nằm dọc theo tuyến đến đích, giá trị tính toán sau phút lần dựa giá trị trung bình tính cho toàn giá trị đo lỗi (cập nhật s lần) phút  Trường Load lưu giá trị nằm khoảng 0x01 đến 0xFF cho biết tổng lưu lượng chuyển qua giao diện dọc theo tuyến tính toán sau phút  Trường Hop Count lưu giá trị nằm khoảng 0x01 đến 0xFF để thị số lượng hop đến đích Một Router quảng bá đến giao diện kết nối trực tiếp với Hop Count 0, Router ghi lại quảng bá đến Router tiếp với số hop tăng dần IV.3.4 Cấu hình IGRP Phần nêu cách thiết lập thực tế cho vùng sử dụng giao thức định tuyến IGRP Mặc dù việc cấu hình cho IGRP phức tạp so với RIP cấu hình lại đơn giản bao gồm: lệnh cho Router sử dụng để thiết lập vùng sử lý định tuyến lệnh sử dụng để thị mạng chạy giao thức IGRP eRouter>en eRouter#conf t Enter configuration commands, one per line End with CNTL/Z eRouter(config)#int e0 eRouter(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.255.255.0 eRouter(config-if)#no shut eRouter(config-if)#exit 00:35:15: %LINK-3-UPDOWN: Interface Ethernet0, changed state to up eRouter(config)#hostname eRouter1 eRouter1(config)#int s0 eRouter1(config-if)#ip address 172.16.10.1 255.255.0.0 eRouter1(config-if)#no shut 00:35:16: %LINK-3-UPDOWN: Interface Serial0, changed state to up eRouter1(config-if)#exit 00:35:16: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Ethernet0, changed state to up h 4.26 Ví dụ thiết lập cấu hình IGRP cho Router Mai Thanh Dương - 95 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai IV.4 Tóm tắt chương Trong chương nghiên cứu kỹ Router lệnh sử dụng để thiết lập cấu hình cho Router Ngoài nghiên cứu định tuyến giao thức định tuyến Cuối không nhắc tới giao thức định tuyến IGRP Mai Thanh Dương - 96 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai CHƯƠNG V ỨNG DỤNG GIAO THỨC IGRP CHO MẠNG 3G Mở đầu: Khi nhận đề tài tốt nghiệp “ Ứng dụng giao thức định tuyến IGRP cho mạng 3G”, thực thứ lạ Lạ chỗ IGRP giao thức định tuyến dùng cho phần mạng internet cố định chọn lĩnh vực thông tin di động để thử sức đặc biệt chưa có tài liệu viết lĩnh vực Song tính tò mò muốn hiểu biết kỹ mạng thông tin di động định thực đề tài Đầu tiên nghiên cứu giao thức định tuyến IGRP biết giao thức mạnh phổ biến, đặc biệt giao thức dùng cho mạng IP, vấn đề ứng dụng giao thức cho mạng 3G đơn giản việc xây dựng mạng 3G mạng toàn IP Mọi việc đơn giản có thế, việc thực xây dựng mạng 3G mạng toàn IP trình bày cụ thể chương III, nghiên cứu giao thức định tuyến cổng nội vùng IGRP thảo luận kỹ chương IV V.1 Kiến trúc mạng 3G toàn IP Internet Server dÞch vô IM Server Server dÞch vô Mai Thanh Dương Acess Network - 97 - SIP Server Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai h 5.1 Hình biểu diễn kiến trúc mạng 3G toàn IP Nhìn vào hình vẽ thiết bị thông tin người sử dụng thông qua môi trường vô tuyến liên lạc với BTS (hay node B) Các BTS nhiệm vụ thực chức liên lạc với thuê bao đóng vai trò Router mạng IP Trong trường hợp mạng sử dụng địa IPv4, khan địa IP nên tất yếu phải xây dựng mạng theo cách thức dùng chung địa để khai thác tốt nguồn tài nguyên Khi ấy, di động liên lạc với node B thông qua báo hiệu, node B phân biệt máy di động thông qua địa thiết bị, qua nhận thực qua số đăng ký thuê bao Các trung tâm quản trị thiết bị HRL,VRL, đóng vai trò server chúng có địa IP cố định, node B thường xuyên liên lạc với server để quản trị mạng di động Trong trường hợp xây dựng mạng di động mạng VoIP xây dựng theo mô hình SIP trình bày cụ thể chương III Với việc xây dựng theo mô hình SIP, thiết bị có địa SIP URL (địa nằm lớp IP), chúng quản lý SIP server Một thiết bị di động tham gia vào mạng IP chúng muốn liên lạc với thuê bao khác thiết chúng phải có địa IP phải biết địa IP đối tác Với cách xây dựng theo mô hình SIP, thiết bị ban đầu địa IP, thay vào chúng có địa SIP URL, chúng liên lạc với thông qua địa URL Rõ ràng SIP xây dựng dựa sở mạng IP, nên chúng phải có chức cung cấp địa IP cho thuê bao có chức biên dịch địa SIP URL sang địa IP, thông qua địa IP tiến hành trình liên lạc Nhờ cách xây dựng mạng 3G theo mô hình SIP, xây dựng mạng hiệu thiết thực Sau trình bày kết đạt ích lợi việc xây dựng mạng 3G toàn IP theo mô hình SIP, đẫ đem đến cho giảng viên đại học Đức, tiến sỹ Mary Mary bắt đầu ngày làm việc trường đại học-nơi mà cô có ngày giảng tuần Cô khởi động máy tính xách tay cỡ nhỏ, thiết bị đồng thời sử dụng cách thức truy cập WLAN, Bluetooth có card mạng UMTS trạng thái quét để dò tìm mạng sẵn có để thực truy nhập Trường đại học cô có lắp hệ thống WLAN cho số khu vực, cô lựa chọn việc truy nhập vào WLAN giá thành rẻ, tốc độ cao Để thực trình truy nhập, máy tính tự động gửi địa SIP URL cô sip: mary.jonse@x-tel.com đến AAAL (Local Access Authentication and Acouting server) quản trị vùng mạng cô truy nhập AAAL trao đổi thông tin với xtel server (server nơi cô đăng ký dịch vụ SIP) để tiến hành trình nhận thực thiết bị cô mạng trường đại học Mọi thông tin thuê bao Mary download đến AAAL, để chấp nhận việc truy nhập cô nhờ cô truy nhập đến Router biên quản lý Đầu tiên trình dịch vụ, Mary muốn kiểm tra email, cô đòi hỏi cần có địa IP để trao đổi thông tin yêu cầu đến với server cung cấp email Cô nhận tin khởi đầu gửi đến từ Bob- người bạn thân, tin có dạng tin SIP, gửi đến URL cô Bản tin gửi từ Xtel SIP server đến SIP server trường đại học cô (quản lý vị trí thuê bao) nhờ cách cấp địa IP động DHCP mà server phân phối gói tin đến cho Mary Mai Thanh Dương - 98 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Tiếp sau Mary sử dụng ứng dụng multicast cho giảng Tất sinh viên cô gia nhập nhóm, máy tính cô chiếm vị trí đỉnh multicast, máy tính sinh viên nằm nhánh xem thông tin học đến từ máy tính cô giáo Nếu Mary sử dụng dịch vụ UMTS GPRS đòi hỏi sinh viên cần có GTP tunnel từ GGSN dung lượng cho multicast lớn Khi giảng kết thúc, Mary vào quán cafe gọi cốc trà Trong thời gian nghỉ ngơi Mary dạo trang web để tìm kiếm quà sinh nhật cho Bob Cô tìm kiếm trang qua địa có tạp chí trường đại học, cô trang web mà cô xem trang web catch- ta hiểu trang web catch đại lý nhà sản xuất xa nhằm giảm thời gian lại tốn tiến cho khách hàng, nhờ web catch truy cập web nhanh rẻ Khi chọn quà tặng ưng ý, Mary tiến hành giao dịch với nơi bán thông qua thẻ Credit Card – loại thẻ nhỏ cắm vào máy tính, thông qua thẻ cần thiết có phiên IP sec để trao đổi thông tin với nhà cung cấp dịch vụ Credit Card Sau tiến hành mua quà cho Bob, Mary muốn báo cho bạn biết, cô tiến hành gọi VoIP cho Bob Để tiến hành gọi, máy tính cô dùng mạng WLAN Bob lại mạng UMTS Máy tính Mary sử dụng báo hiệu RSVR để thiết lập QoS end-to end nhằm đảm bảo gọi Mạng truy nhập trường đại học sử dụng ISSLL (InServ over Specific Link Layer), mạng lõi dùng Diffserv Trong đó, để Bob nhận gọi đòi hỏi phải thiết lập QoS cho kết nối, tin PDP context, Diffserv cho vùng mạng lõi UMTS kênh truyền tải vô tuyến phần mạng truy nhập vô tuyến Không may vùng Mary di chuyển lúc thực gọi, mạng WLAN không phủ toàn diện nên máy cô vùng phủ WLAN, tự động cập nhật mạng UMTS để đảm bảo gọi liên tục, mạng UMTS cung cấp cho máy tính Mary địa IP mạng này, thiết lập PDP context sử dụng dịch vụ SIP để INVITE tự động Bob vào phiên giao dịch cũ với địa IP Sau buổi làm việc Mary nhà Ví dụ cho thấy tác dụng to lớn mạng toàn IP đem lại Cũng với thiết bị di động tham dự mạng thực công việc Qua ví dụ khẳng định IP hoá toàn mạng vấn đề tất yếu V.2 Ứng dụng giao thức IGRP mạng 3G Khi xét đến vai trò định tuyến, làm việc lớp 3- lớp mạng Có nghĩa không quan tâm xem SIP (vì SIP làm việc lớp cao hơn), không cần quan tâm xem cách tổ chức liệu quản trị mạng, cách truyền tunnel mà quan tâm đến gói IP cách xác định đường đến đích gói Điều thể việc gói tin IP đến Router chuyển tiếp đến Router tiếp theo, cho cách truyền đạt hiệu Rõ ràng điều trình bày cách cụ thể đầy đủ chương IV.Sau xin trình bày cách cụ thể vào tập thiết lập giao thức định tuyến IGRP cho topo mạng Điều thực nhờ trợ giúp phần mềm Bosson Mai Thanh Dương - 99 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Đây phần mềm mô hay Cissco, chúng mô mạng thật hoạt động, qua mô hình topo, chủ động thiết kế giao thức định tuyến, điều khiển lưu lượng kiểm chứng kết mạng lắp đặt thực tế có kết Boson gồm hai phần: Boson Network Designer Boson NetSim Boson Network Designer dùng để thiết kế mạng Phần cung cấp cho loại Router thực tế thị trường, loại Switch, PC môi trường kết nối Căn vào thiết bị tạo topo mạng gắn với thực tế Phần mềm thứ hai Bosson NetSim, phần mềm giúp đặt cấu hình cho thiết bị topo mà ta xây dựng Phần mềm giúp thâm nhập làm việc với thiết bị topo thâm nhập vào thiết bị thật Điều giúp thực hiểu thêm nhiều mạng, tính thực tế thiết bị lệnh điều khiển mà điều kiện tiếp xúc Mai Thanh Dương - 100 - Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai Tài liệu tham khảo Nguyễn Phạm Anh Dũng Giáo trình thông tin di động hệ ba Nguyễn Phạm Anh Dũng Giáo trình thông tin di động Jeff Doyle Routing TCP/IP Nguyễn Hồng Sơn CCNA tập 1,2 Vijay K Garg IS-95 and cdma2000 Nguyễn Thúc Hải Mạng máy tính hệ thống mở F.Halsall Data Communication, Computernetwork and Open systems Nguyễn Phạm Anh Dũng Cdma one cdma 2000 Nguyễn Thị Hằng Bài giảng SIP 10.Dave Wisely,Philip Eardley and Louise Burness IP for 3G-Networking Technologies for Mobile Communications 11 Ron Schneider CDMA internetworking Mai Thanh Dương - 101 -