Ứng dụng chuyển mạch IP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Định tuyến chuyển mạch gói truyền thống 1.2 ATM & IP 1.3 IP over ATM CHƯƠNG ĐÁNH ĐỊA CHỈ VÀ ĐỊNH TUYẾN IP 2.1 Mơ hình chồng giao thức TCP/IP 2.2 Đánh địa IP 10 2.3 Định tuyến IP 12 2.4 Các giao thức định tuyến IP 14 2.4.1 Định tuyến theo vectơ khoảng cách .16 2.4.2 Định tuyến trạng thái đường 18 2.4.3 RIP (Routing Information Protocol) .20 2.4.4 OSPF (Open Shortest Path First) 26 2.4.5 BGP (Border Gateway Protocol) 33 CHƯƠNG 39 CHUYỂN MẠCH IP .39 3.1 Định nghĩa thuật ngữ 39 3.1.1 Chuyển mạch IP 39 3.1.2 Đầu vào đầu chuyển mạch IP 41 3.1.3 Đường tắt 42 3.2 Các mơ hình địa chuyển mạch IP .44 3.2.1 Địa riêng 44 3.2.2 Ánh xạ địa IP sang VC 45 3.3 Các mơ hình chuyển mạch IP 45 3.3.1 Mơ hình xếp chồng .45 3.3.2 Mô hình đồng cấp 47 3.4 Các kiểu chuyển mạch IP 48 SV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.4.1 Giải pháp chuyển mạch theo luồng 48 3.4.2 Giải pháp chuyển mạch theo cấu hình 50 3.5 Một số giải pháp chuyển mạch IP 52 CHƯƠNG 55 CHUYỂN MẠCH THẺ CỦA CISCO 55 4.1 Giới thiệu chuyển mạch thẻ 55 4.2 Kiến trúc chuyển mạch thẻ .56 4.3 Các thành phần 58 4.4 Các phương pháp cấp phát thẻ 61 4.4.1 Phương pháp downstream 61 4.4.2 Phương pháp downstream on demand 62 4.4.3 Phương pháp upstream 63 4.5 Giao thức phân phối thẻ 63 4.5.1 Chức TDP 64 4.5.2 Các kiểu đơn vị giao thức TDP 65 CHƯƠNG 67 ỨNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP 67 5.1 Chuyển mạch IP hỗ trợ lưu lượng đa hướng 67 5.1.1 IFMP hỗ trợ lưu lượng đa hướng 67 5.1.2 CSR Multicast 68 5.1.3 Hỗ trợ đa hướng chuyển mạch thẻ 68 5.1.4 ARIS dịch vụ đa hướng 69 5.2 Mạng chuyển mạch IP 69 5.2.1 Chuyển mạch IP hãng Ipsilon 70 5.2.2 Mạng CSR 71 3.2.3 Mạng chuyển mạch thẻ 73 5.2.4 Mạng ARIS 74 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT SV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ARIS ARP ARS API AS ATM B-ISDN PRM BGP CBR CDV CLIP CoS CPCS CPE CRC CS CSLIP CSR EGP EIGRP ER FANP FDDI FEC FIB GFC GFMP ICMP ID IDRP IETF IFMP InATMARP IP SV Nguyễn Quang Hiếu Aggregate route-based IP switching Address resolution protocol Address resolution server Application programming interface Autonomous system Asynchronous tranfer mode Broadband-ISDN protocol reference model Border gateway protocol Contant bit rate Cell delay variation Classical IP over ATM Class of service Common path convergence sublayer Customer prime equipment Cycle redundantce code Convergence sublayer Compressed SLIP Cell switch router External gateway protocol Enhanced interior gateway routing protocol Explicit route Flow attribute notification protocol Fibler distributed data interconnect Forwarding equivalen class Forwarding information base General flow control General flow management protocol Internet control management protocol Identifier Interdomain routing protocol Internet enginering task force Ipsilon flow management protocol Inverse ATMARP Internet protocol ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP IPCP ISDN ISP ISR LAN LANE LFN LLC/SNAP LSA LSP MARS MBS MCR MPOA NHRP NNI ODR OSPF PAWS PCR PDU PMD PNNI PPP PVC RARP RFC RIP RSVP RTO RTT SAP SAPI SAR SV Nguyễn Quang Hiếu IP control point Intergrated service digital network Internet service provider Intergrated switch router Local area network LAN emulation Long-fast network Logical link control/subnetwork access protocol Link state advertiseent Link state packet Multicast address resolution server Maximum burst sequence Minimum cell rate Multiprotocol over ATM Next hop resolution protocol Network-network interface On demand routing Open shortdest path first Protection against wapped sequence Peak cell rate Protocol data unit Physical medium dependent Private NNI Point-to-point protocol Permanent virtual circuit Reverse ARP Request for recommend Routing information protocol Resource reservation protocol Retransmission timeout Round trip time Service access point SAP Identifier Segmentation/reasembly ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SDH SDU SLIP SPT SSCS SVC TC TCP TDP TDM TER TIB T/TCP TOS TSR TTL UBR UDP UNI UPC VBR VCC VCI VLSM VPC VPI VPN WAN SV Nguyễn Quang Hiếu Synchronous digital heirachy Service data unit Serial line IP Server processing time Specific service CS Switched virtual circuit Transmission convergence Transmission control protocol Tag distribution protocol Time domain multiplexing Tag edge router Tag information base TCP extention for transactions Type of service Tag switch router Time to live Unspecified bit rate User data protocol User network protocol Usage parameter control Variable bit rate Virtual circuit connection Virtual circuit identifier Variable length subnet mask Virtual path connection Virtual path identifier Virtual private network Wide area netword ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Trước phát triển giao thức Internet khởi đầu từ năm thập niên 70 tiếp tuc phát triển vào năm sau Ngày nay, mạng IP thực bùng nổ khối lượng lưu lượng yêu cầu chất lượng dịch vụ như: tốc độ truyền dẫn, băng thông, truyền dẫn đa phương tiện,… Nhưng mạng IP chưa thực đáp ứng yêu cầu truyền dẫn lưu lượng, đó, cần phải có giải pháp cơng nghệ đưa vào để khắc phục nhược điểm mạng tồn Công nghệ chuyển mạch IP đời xem giải pháp tốt để giải yêu cầu Chuyển mạch IP kết hợp hài hòa giao thức điều khiển mềm dẻo với phần cứng chuyển mạch ATM Chuyển mạch IP khắc phục nhược điểm tốc độ xử lý chậm định tuyến tính phức tạp giao thức báo hiệu chuyển mạch ATM Chuyển mạch IP điểm tập trung nghiên cứu hãng viễn thông tiếng giới như: Ipsilon, Toshiba, IBM, Cisco, Với mục đích gắn q trình học tập nghiên cứu để tìm hiểu cơng nghệ tiên tiến sở kiến thức học nghiên cứu tài liệu Em dành thời gian làm đồ án tốt nghiệp để nghiên cứu “Chuyển mạch IP” Đồ án em gồm hai phần với nội dung sau: Phần I: Tổng quan - Giới thiệu chung ATM IP - Đánh địa IP - Một số phương pháp định tuyến lớp mạng Phần II: Chuyển mạch IP ứng dụng - Chuyển mạch IP - Ứng dụng chuyển mạch IP Thông qua đồ án em có dịp trình bày hiểu biết cơng nghệ chuyển mạch Tuy nhiên lực hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong có đóng góp q báu thầy tồn thể bạn Em xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Thị Thanh Kỳ người trực tiếp hướng dẫn bảo để em hồn thành đồ án tốt nghiệp Em xin cảm ơn thầy cô học viện bạn tận tình giúp đỡ em trình học tập nghiên cứu Học viện Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên Nguyễn Quang Hiếu SV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Định tuyến chuyển mạch gói truyền thống Để chuyển gói tin từ mạng đến mạng khác cách nhanh chóng xác, gói tin cần phải định tuyến, thiết bị để định tuyến gói tin ban đầu gọi Gateway (đóng vai trò cổng giao tiếp từ mạng tới mạng khác) và sau router đời để kết nối mạng vật lý khác tạo thành liên mạng hợp rộng lớn Các gói thơng tin riêng biệt bao gồm nhãn mạng đích mà router thực tương hợp nhãn với nhiều thực thể bảng mạng đích mà biết trước Khi tìm thấy tương hợp, router định hướng gói tin tới giao diện tương ứng chờ đến gói tín khác đến Q trình tương quan đơn giản thực gói riêng biệt đến router Thậm chí có số lượng lớn gói tin có đích đến chung, router xử lý gói tin theo cách riêng Chú ý hệ router giới thiệu hình 1.1: Hình 1.1: Router hệ Nó bao gồm xử lý trung tâm nhiều card giao tiếp, tất nối với đường bus chung Bộ xử lý tin cậy cho chạy giao thức định tuyến trì bảng hướng router bước nhảy mà gói gửi đến Các gói vào router qua bus vào xử lý nơi tra cứu bảng định tuyến chuẩn thực xác định bước nhẩy Gói sau vào bus chung đến giao diện đầu tương ứng Hiệu hệ thống phụ thuộc vào tốc độ bus khả xử lý xử lý trung tâm Và gói yêu cầu bus hai lần SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG Trước phát triển không ngừng Internet Ngày có nhiều người đăng nhập vào mạng bảng định tuyến lớn hơn, thời gian tra cứu lâu Kết hợp với tăng trưởng lưu lượng người dùng, dẫn tới đòi hỏi phải tạo router sử dụng cơng nghệ cao Nhờ vào tăng cường tính tốn hướng tới gói tin đến giao diện chuyển tiếp Một phần toàn bảng định tuyến lưu nhớ chuyển tiếp đầu vào Điều cho phép chuyển tiếp đầu vào thực tính tốn hướng định hướng gói đường bus tương ứng với chuyển tiếp đầu mà không cần can thiệp xử lý trung tâm Hiệu mô hình bị giới hạn tốc độ bus thời gian yêu cầu để xếp bảng định tuyến lớn suốt thời gian tra cứu Một công nghệ cải thiện router khác thay bus switch Vì tồn cổng đầu vào kết nối với kết cấu chuyển mạch khơng nghẽn Mơ hình giới thiệu hình 1.2 Hình 1.2: Kiến trúc Router có đường bus dùng switch Bằng cách cải thiện thiết kế bên hiệu thay yêu cầu xử lý gói thân router điều đặc biệt hữu dụng trước tính chất bùng nổ tự nhiên khơng đốn trước lưu lượng IP gói tin phục vụ theo chế hàng đợi first-in first-out (FIFO) có chi phí cao, độ lợi thơng lượng nhỏ hiệu lại khơng đạt độ tin cao SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 ATM & IP a/ IP – Internet Protocol IP giao thức chuyển tiếp gói tin Việc chuyển tiếp gói tin thực theo chế phi kết nối IP định nghĩa cấu đánh số, cấu chuyển tin, cấu định tuyến chức điều khiển mức thấp (ICMP) Gói tin IP gồm địa bên nhận, địa số toàn mạng mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính tốn đường tới nút mạng Do vậy, cấu định tuyến phải cập nhật thông tin topo mạng, thông tin nguyên tắc chuyển tin (như BGP) phải có khả hoạt động môi trường mạng gồm nhiều nút Kết quản tính tốn cấu định tuyến lưu bảng chuyển tin (forwarding table) chứa thông tin chặng để gửi gói tin tới hướng đích Dựa chuyển tin, cấu chuyển tin chuyển mạch gói IP hướng tới đích Phương thức chuyển tin truyền thống theo chặng Ở cách này, nút mạng tính toán mạng chuyển tin cách độc lập Phương thức này, vậy, u cầu kết tính tốn phần định tuyến tất nút phải quán với Sự không thống kết dẫn đến việc chuyển gói tin sai hướng, điều đồng nghĩa với việc gói tin Kiểu chuyển tin theo chặng hạn chế khả mạng Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến chuyển tin nâng cao độ tin cậy khả mở rộng mạng Giao thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với cố việc thay đổi tuyến router biết thay đổi topo mạng thông qua việc cập nhật thông tin trạng thái kết nối Với phương thức CDIR (Classless Inter Domain Routing), kích thước tin trì mức chấp nhận được, việc tính tốn định tuyến nút tự thực hiện, mạng mở rộng mà khơng cần thay đổi Tóm lại, IP giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy khả mở rộng cao Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng khó thực phương thức định tuyến theo chặng Mặt khác, IP không hỗ trợ chất lượng dịch vụ SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 4: CHUYỂN MẠCH THẺ CỦA CISCO - Khi TSR downstream nhận yêu cầu này, cấp phát thẻ cập nhật vào bảng TIB giá trị vị trí trường thẻ vào sau truyền tin có dạng cho TSR upstream - Khi TSR upstream nhận tin yêu cầu liên kết thẻ TSR downstream đặt giá trị thẻ vào trường thẻ thực thể tương ứng bảng TIB TSR upstream 4.4.3 Phương pháp upstream Trong phương pháp cấp phát thẻ upstream thẻ cấp phát thiết bị TSR upstream truyền qua liên kết điểm-tới-điểm đến thiết bị TSR downstream Hình 4.9: Cấp phát thẻ theo phương pháp Upstream - Đối với thực thể bảng định tuyến có chứa địa đích trạm liên lạc liên kết điểm - điểm TSR upstream cấp phát thẻ Tiếp đến, cập nhật vào thực thể TIB thích hợp cách thay thẻ vừa cấp phát vào trường thẻ thực thể với thông tin lớp liên kết liệu Tiếp đến, tạo u cầu gán thẻ có nội dung - TSR upstream truyền yêu cầu liên kết thẻ tới TSR downstream trạm đường tới đích - TSR downstream nhận yêu cầu gán thẻ đặt thẻ vào thực thể TIB đầu vào cho mạng đích 4.5 Giao thức phân phối thẻ Giao thức phân phối thẻ (TDP) giao thức điều khiển sử dụng cấu trúc chuyển mạch thẻ để mang thông tin liên kết thẻ thiết bị TSR tham gia chuyển mạch Tuy nhiên giao thức điều SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 4: CHUYỂN MẠCH THẺ CỦA CISCO khiển thiết kế cho mục đích cụ thể TDP hoạt động dựa thiết bị TSR TER kết hợp với giao thức định tuyến đơn hướng đa hướng thông thường TDP hoạt động độc lập với kiện (các kiện) yêu cầu việc sinh phân phối thông tin gán thẻ Khi có gọi qua ,TDP phân phối cách có hiệu tin cậy thông tin liên kết thẻ đến thiết bị TSR 4.5.1 Chức TDP Chức TDP hỗ trợ cho phân phối thẻ, u cầu giải phóng thơng tin liên kết thẻ thiết bị TSR tham gia TDP hoạt động qua kết nối TCP thiết lập thiết bị TSR TCP sử dụng phương tiện vận chuyển lý sau đây: Thứ TDP hoạt động theo quan điểm tăng cường cập nhật trạng thái thay đổi q trình chuyển tiếp gói tin Điều tương tự khái niệm hoạt động OSPF BGP Với kiến trúc thơng tin phải phân phát cách tin cậy tới đích cách thích hợp theo thư tự TCP cung cấp khả tất tin TDP truyền qua kết nối TCP Thứ hai TCP cung cấp phương tiện vận chuyển tin cậy khơng cần thiết phải thiết kế cho TDP để đảm bảo tính nên cấu trúc TDP đơn giản nhiều Hai thiết bị TSR muốn trao đổi thông tin liên kết thẻ với chúng phải thiết lập kết nối TCP Kết nối TCP song hướng tin TDP truyền hướng Mỗi tin TDP bao gồm độ dài tiêu đề cố định với hay nhiều phần tử giao thức thông tin(PIE) với độ dài thay đổi Một PIE bao gồm nhiều trường TLV Kiến trúc tổng quát gói TAP kiến trúc hai PIE minh họa hình vẽ: Tiêu đề đề của TDP TDP Tiêu TDP PIE PIE TVL TVL #1 #1 TDP TDP PIE PIE TVL TVL #2 #2 TDP Hình 4.10: Định dạng gói TDP SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 4: CHUYỂN MẠCH THẺ CỦA CISCO Sau thiết lập kết nối TCP, chuỗi tin khởi đầu truyền để đặt thiết bị TSR ngang hàng vào trạng thái hoạt động Bây giờ, TSR bắt đầu dùng TDP để trao đổi tin gán thẻ Thơng tin cho gán thẻ đóng gói thành cấu trúc TDP PIE thành khung với tiêu đề TDP cố định để truyền kết nối TCP thiết lập Nếu kết nối TCP bị thơng tin gán thẻ bị loại bỏ thẻ phải cấp phát lại 4.5.2 Các kiểu đơn vị giao thức TDP TDP PIE gồm tin sau:  TDP_PIE_OPEN: Là PIE TSR gửi cho TSR ngang hàng sau kết nối TCP thiết lập Khi TSR nhân PIE này, trả lời TDP_PIE_KEEPALIVE TDP_PIE_NOTIFICATION  TDP_PIE_BIND: Là PIE TSR gửi muốn gán thẻ cho luồng lưu lượng Nó sinh dựa vào kiện (như cập nhật bảng định tuyến) hay đáp ứng thành phần TDP_REQUEST_BIND Thông tin gán thẻ chứa cấu trúc TLV chứa giá trị thẻ, địa mạng độ dài Cấu trúc TDP_PIE_BIND minh hoạ hình vẽ 4.11 Type(0x200) Độ dài Request ID AFAM BLIST_TYPE BLIST_LENGTH Binding List Binding List Tham số tuỳ chọn Hình 4.11: Định dạng TDP_PIE_BIND  Request ID: Được sử dụng để đáp ứng TDP_BIND_REQUEST  AFAM: Xác định địa lớp mạng chứa yêu cầu gán thẻ  BLIST_TYPE: Xác định định dạng thực thể BLIST BINDING_LIST SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 4: CHUYỂN MẠCH THẺ CỦA CISCO  BLIST_LENGTH: Độ dài danh sách liên kết  BINDING_LIST: Trường có độ dài thay đổi chứa nhiều thực thể BLIST định kiểu BLIST_TYPE Thực thể BLIST thông thường bao gồm giá trị thẻ 32 bit địa mạng đơn hướng nhóm địa đa hướng Trong trường hợp lưu lượng đơn hướng, độ dài địa phải Giá trị số chặng HC định nghĩa kiểu BLIST sử dụng để số chặng định tuyến mà gói tin gán thẻ truyền qua đường chuyển mạch  TDP_PIE_REQUEST_BIND: Được sử dụng để yêu cầu gán thẻ cho địa mạng đích  TDP_PIE_WITHDRAW_BIND: Được TSR dùng để thơng báo khơng sử dụng chế gán thẻ phiên làm việc  TDP_PIE_KEEP_ALIVE: Được TSR dùng để thông báo với cho TSR khác chờ Nếu thời gian định trước (time out) kết nối TCP bị  TDP_PIE_NOTIIFICATION: Thông báo cho thiết bị TSR ngang hàng có kiện “đáng lưu ý” Ví dụ xảy lỗi làm thay đổi dung lượng TSR trạng thái hoạt động  TDP_PIE_RELEASE_BIND: Thông báo giải phóng kết nối UDP SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP CHƯƠNG ỨNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP 5.1 Chuyển mạch IP hỗ trợ lưu lượng đa hướng Các giải pháp chuyển mạch IP bốn hãng xét chương trước nhằm mục đích chung nâng cao hiệu mạng, cố gắng thực chuyển mạch luồng lưu lượng IP thay định tuyến chúng sở chặng thông thường Nhiều giải pháp khác với phiên giao thức nâng cấp khắc phục nhược điểm việc cung cấp dịch vụ chuyển mạch IP như: Cung cấp dịch vụ sở QoS, CoS, hỗ trợ đa hướng,… Trong chương phương thức hỗ trợ lưu lượng đa hướng (multicast) giải pháp chuyển mạch IP 5.1.1 IFMP hỗ trợ lưu lượng đa hướng Hoạt động chuyển mạch IP hỗ trợ lưu lượng đa hướng hoàn toàn tương tự trường hợp hỗ trợ đơn hướng Đối với giải pháp chuyển mạch IP hãng Ipsilon tin đổi hướng IFMP truyền ngược từ nhánh phân phát để đối chiếu luồng với kết nối ảo Chỉ có khác biệt địa đích nhận dạng luồng địa nhóm đa hướng: địa điểm nhánh phân phát Hơn nữa, giao thức quản lý chuyển mạch chung (GSMP) phải tính tốn nhiều thao tác thêm nhánh (ADD BRANCH) mà số thao tác tùy thuộc vào số lượng nhánh luồng xuống phân phát Hình 5.1 ví dụ mà IFMP hỗ trợ lưu lượng đa hướng: Hình 5.1: Hỗ trợ lưu lượng đa hướng SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP 5.1.2 CSR Multicast ARIS hỗ trợ cho lưu lượng IP đa hướng Trong mạng ATM thiết bị CSR luồng lên thiết lập liên kết điểm-điểm, liên kết điểm-đa điểm tới nhiều thiết bị CSR luồng xuống (hoặc máy chủ) Các thiết bị CSR luồng xuống thành viên nhóm đa hướng nhánh môt phân phát đa hướng Cũng giống trường hợp lưu lượng đơn hướng, thiết bị CSR phát thấy VC dành riêng đầu vào hay nhiều VC đầu dành riêng VC đầu có phận dạng luồng (một điạ nhóm đa hướng) CSR thực tiến trình ghép nối VC, lúc đường tắt nội CSR hình thành Sau gói kích khởi (trigger) tạo nên kết nối ảo điểm-đa điểm phân phát dựa xuất liệu đa hướng, cá tin PIM-JOIN, báo cáo IGMP, hay tin MARS JOIN thiết bị CSR có khách hàng MARS 5.1.3 Hỗ trợ đa hướng chuyển mạch thẻ Thêm vào việc hỗ trợ lưu lượng IP đơn hướng, chuyển mạch nhãn hỗ trợ lưu lượng đa hướng Một cách đặc biệt, nhãn liên kết với phân phát đa hướng Khi gói tin thu nhận từ thiết bị TSR hướng lên nhãn dùng để nhiều khoản mục bảng TIB Các khoản mục liên kết với nhánh xuống phân phát Quá trình trao đổi nhãn thực gói tin truyền trực tiếp xuống phân phát Nếu TIB khơng có khoản mục trùng hợp gói tin bị đào thải Phương thức chuyển tiếp đa hướng chuyển mạch nhãn đơn giản đạt tốc độ cao Cũng giống trường hợp đơn hướng, chuyển mạch nhãn tiến hành dò tìm khoản mục thích hợp bảng TIB sau tiến hành tráo giá trị nhãn nhãn Việc kiểm tra RPF (Reverse Path Forwarding – Chuyển tiếp đường ngược chiều) đơn giản – giá trị thích hợp bảng TIB gói tin bị loại Quá trình phân phối nhãn đại diện cho nhóm đa hướng thiết bị TSR luồng lên luồng xuống đảm nhận Thông thường thiết bị TSR luồng lên lựa chọn nhãn phát đa hướng tới TSR lân cận theo hướng xuống mạng LAN SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP Mặc dù cách đơn giản có số điểm cần xem xét Một thiết bị TSR hướng lên có nhiều nguồn đa hướng lên nữa, nên yêu cầu số nhãn nhiều số nhãn phân phát chung Mặt khác có thay đổi cấu hình mạng dẫn tới việc xuất thiết bị TSR hướng lên mới, dod phải yêu cầu thực trình gán lại nhãn Nên trình phân bố gán nhãn xuất phát từ luồng xuống thuận lợi thích hợp hơn, hồn tồn quán với thông tin node thành viên nhóm đa hướng với q trình phân phối, ấn định nhãn định tuyến đơn hướng Phương pháp cho phép sử dụng tin định tuyến đa hướng PIM để thêm phần thông tin nhãn vào theo hướng luồng xuống Quan trọng có thay đổi cấu hình mãng dẫn tới hình thành thiết bị TSR khơng cần phải thực trình gán lại nhãn 5.1.4 ARIS dịch vụ đa hướng ARIS thiết lập đường chuyển mạch cho lưu lượng đa hướng Quá trình thiết lập phát điểm-đa điểm chuyển mạch xuất phát gốc hay node đầu vào Cây có đường chuyển mạch mạng tồn lưu lượng đa hướng từ thiết bị ISR đầu tới tất các thiết bị ISR đầu sử dụng chuyển mạch sở phần cứng thiết bị ISR trung chuyển Cơ chế sử dụng phần cứng cải thiện nhiều so với định tuyến đa hướng sở phần mềm định tuyến ARIS độc lập với giao thức đinh tuyến đa hướng ARIS hỗ trợ cho cách thiết lập theo liệu, cặp (nguồn, địa nhóm) phân phát có gốc tai nguồn yêu cầu yêu cầu giao thức DVMRP PIM DM (PIM-DM) AIRS hỗ trợ cách thiết lập theo bên nhận, phân phát dùng chung đối lập với cặp (*, địa nguồn) yêu cầu PIM-SM (PIM Sparse Mode) 5.2 Mạng chuyển mạch IP Các giải pháp chuyển mạch IP xét chương chương có đặc điểm khác nên mơi trường mạng áp dụng cho giải pháp chuyển mạch IP khác Vấn đề đưa mơ hình vào cấu hình mạng mạng phục vụ tốt Phần số môi trường triển khai cơng nghệ chuyển mạch IP vào mạng SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP 5.2.1 Chuyển mạch IP hãng Ipsilon Chuyển mạch IP hoạt động nhiều khung cảnh mạng khác Chuyển mạch IP chuyển lưu lượng IP sử dụng trình xử lý chặng chuẩn nên khía cạnh hồn tồn giống với định tuyến IP chuẩn Tuy nhiên, mục đích chuyển mạch IP phải tăng tốc lưu lượng IP mà giải pháp phải yêu cầu tài nguyên chuyển mạch đủ cho luồng thiết bị cạnh đầu vào đầu phải có khả hỗ trợ IFMP Một khung cảnh mạng đưa mạng IP trường DH hay mạng IP cơng ty nhỏ hình 5.2: Hình 5.2: Chuyển mạch IP cơng ty Trong mơi trường nhóm làm việc sở Ethernet gắn tới mạng xương sống gồm chuyển mạch IP thông qua thiết bị cạnh hỗ trợ IFMP Các server tốc đọ cao gắn trực tiếp tới mạng xương sống nhờ sử dụng thích ứng IFMP, mạng lõi chuyển mạch IP tham gia vào trình chuyển mạch nên thực tế lưu lượng chuyển mạch không vượt dung lượng cực đại tài nguyên chuyển mạch mạng Tổng đọ thông suốt tùy thuộc vào dung lượng chuyển tiếp qua thiết bị cạnh đầu vào đầu Trong trường hợp riêng khả hỗ trợ giải pháp IFMP tương tư MPOA (đa giao thức qua ATM) ngoại trừ IFMP giao thức điều khiển Một khu vực khác mà chuyển mạch IP hãng Ipsilon có lợi cạnh mạng Các chế chuyển mạch ứng dụng làm phận loại luồng, định dạng lưu lượng để nhận dạng, gán nhãn, hay SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP để phục vụ luổng riêng đặc biệt, cho phép truy cập nhanh hay chậm vào hay khỏi mạng xương sống ISP Xem xét hai ví dụ hình 5.3: Hình 5.3: Các dịch vụ cạnh (edge service) chuyển mạch IP Trong trường hợp thứ nhất, chuyển mạch IP đầu cuối phía trước server, phân loại luồng lập trình để nhận dạng đánh nhãn luồng có độ ưu tiên cao hơn, luồng vào mạng ISP theo đường chuyển mạch; ngược lại, luồng khác xử lý chặng với nỗ lực lớn (best-effort) Trường hợp thứ hai trường hợp thú vị; modem băng rộng nhà riêng hỗ trợ IFMP (cáp xDSL) dùng để chuyển tin đổi hướng IFMP hướng tới đầu cuối (Head End), cá luông lưu lượng IP xác định tới nhà nhanh 5.2.2 Mạng CSR Thiết bị CSR triển khai hiệu môi trường mạng khác Xem xét trường hợp đầu tiên, có số lượng lớn định tuyến biên kết nối tới mạng ATM chung Thông thường phải yêu cầu lưới SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP PVC (kết nối ảo cố định) để cung cấp hiệu làm việc tối ưu cặp định tuyến đầu vào-đầu Tuy nhiên, trường hợp phải yêu cầu tới O(NP2P) kết nối ảo mức tiêu tốn tỷ lệ thuận tài nguyên sử dụng định tuyến, thiết bị chuyển mạch nhân viên hoạt động liên quan Việc thay thiết bị CSR lõi mạng giảm bớt yêu cầu cho mạng lưới VC, giảm lưu lượng điều khiển phải truyền qua mạng cẩn xuất định tuyến mà cung cấp khả thiết lập VC trược tiếp (đường ống chuyển tắt) cặp định tuyến đầu vào-đầu Tất nhiên đường tắt mở rộng có chế sử dụng để thiết lập Do đó, khung cảnh lý tưởng cho môi trường yêu cầu định tuyến biên phải hỗ trợ FANP minh họa hình 5.4 Hình 5.4: Các CSR mạng ATM rộng Một môi trường khác mà cá thiết bị CSR có lợi mạng xương sống khu trường sở mở rộng hay mạng khu vực thành phố Ở dịch vụ ATM nguyên dịch vụ chuyển tiếp IP tồn Một ví dụ nhóm khu trường sở khác bao gồm 10/100/1000 Ethernet chuyển mạch gắn tới bốn vị trí trung tâm có thiết bị CSR qua liên kết ATM Các thiết bị CSR hình thành mạng xương sống liên kết ATM chuẩn hoạt động OC12 OC48 Các dịch vụ ATM nguyên hữu dụng khu trường sở Trong khung cảnh lưu lượng IP SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 72 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP chuyển tiếp lên mạng xương sống, tùy thuộc vào kiểu lưu lượng, cấu hình mạng mà lưu lượng chuyển thơng qua đường định tuyến chặng chuẩn hay đặt lên đường chuyển tắt chuyển mạch tế bào 3.2.3 Mạng chuyển mạch thẻ Chuyển mạch thẻ phù hợp cho mạng rộng sở IP mạng intranet kết hợp hay mạng ISP Chuyển mạch thẻ triển khai phần mềm định tuyến tồn hay thêm vào thiết bị điều khiển để thiết lập đường chuyển mạch giống VC mạng ATM đa dịch vụ Ví dụ mạng chuyển mạch thẻ có mạng đường trục (xương sống) gồm số TSR lõi bao quanh mạng đường trục thiết bị TER Mạng không giống với khái niệm đám mây chuyển mạch rộng (Frame Relay hay ATM), mà đám mây phục vụ lõi số lượng lớn gồm định tuyến cạnh Mạng chuyển mạch thẻ minh họa hình 5.5 Hình 5.5: Mạng chuyển mạch thẻ Chuyển mạch thẻ ví dụ mơ hình đồng cấp, u cầu không gian địa giao thức định tuyến Thiết bị TDP thêm vào để đối chiếu tuyến với nhãn để phân bố nhãn thiết bị TSR, SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP cung cấp lợi ích mặt hiệu làm việc điều khiển đường rõ mà kết nối ảo chuyển mạch không yêu cầu Frame Relay hay ATM 5.2.4 Mạng ARIS ARIS Là giải pháp chuyển mạch hướng cấu hình, phù hợp cho mạng diện rộng sở IP Mục đích ARIS làm giảm nhỏ khối lượng tài nguyên mạng yêu cầu để chuyển mạch tất lưu lượng IP hai node Có nghĩa sử dụng nhiều tài nguyên mạng (thiết bị chuyển mạch hay định tuyến) để cung cấp cho dịch vụ đặc biệt khơng mặc định Những dịch vụ mạng riêng ảo (VPNs), luồng QoS, định tuyến rõ ràng, đường ngầm (tunnels), kết nối ATM nguyên bản, Nói chung, ARIS cho phép mạng lớn chuyển mạch số lượng lớn lưu lượng IP kết hợp nên nâng cao toàn hiệu mạng ARIS phù hợp với kiểu mạng rông ISP đa dịch vụ sở hạ tầng ATM Ví dụ mạng ARIS hình 5.6 Hình 5.6: Mạng ARIS Theo hình mạng có thiết bị ISR hỗ trợ cho định tuyến IP, dịch vụ chuyển mạch IP qua ARIS, chuyển mạch ATM nguyên gốc Các định tuyến đặt ngoại biên mạng chuyển tiếp gói lớp tới SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP thiết bị ISR lõi, hay dùng giao thức để thiết lập đường dẫn chuyển mạch xuyên suốt từ đầu vào tới đầu SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KẾT LUẬN Từ trình bày chuyển mạch IP ta rút số kết luận sau đây: Do tính đơn giản mặt kỹ thuật không cần thay đổi nhiều phần cứng áp dụng vào hệ thống có, chắn chuyển mạch IP giải pháp cho mạng Internet đòi hỏi tốc đọ cao cung cấp dịch vụ phong phú với số lượng khổng lồ tương lai Chuyển mạch IP kết hợp ưu điểm chuyển mạch tốc đọ cao chuyển mạch ATM với giao thức điều khiển đơn giản, khắc phục nhược điểm cho chuyển mạch ATM định tuyến IP Thêm vào đó, chuyển mạch IP áp dụng cho nhiều kiểu mạng khác nhau: từ mạng truy nhập đến mạng lõi dung lượng lớn Tuy nhiên, cung có nhiều lý mà kỹ thuật chuyển mạch IP chưa áp dụng rộng rãi Một lý giá thành, nhiều trường hợp chuyển mạch tốn nhiều sơ với định tuyến thông thường Hơn nữa, số trường hợp, việc cung cấp QoS thực khó khăn gây trễ, trượt,… Những cuối cùng, nói ưu điểm chuyển mạch IP khơng thể phủ nhận, công nghệ chuyển mạch cho tương lai Chuyển mạch IP điểm tập trung nghiên cứu nhiều hãng giới nhằm đưa sản phẩm ứng dụng chuyển mạch IP vào hoạt động môi trường mạng khác Đồ án nghiên cứu “chuyển mạch IP” bước đầu xem xét nghiên cứu giải pháp chuyển mạch mới, giải pháp then chốt để giải vấn đề nan giải mạng IP Do thời gian có hạn lực nghiên cứu hạn chế nên đồ án chắn có nhiều thiếu sót, em hy vọng thầy bạn giúp đỡ để em có điều kiện tiếp tục nghiên cứu sâu lĩnh vực này, góp phần nhanh chóng đưa cơng nghệ chuyển mạch IP vào mạng Việt Nam SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 76 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Christopher Y.Metz, “IP Switching Protocol and Architectures”, McGraw Hill 1999 [2] White, P., “ATM Switching and IP Routing Integration: The Next State in Internet Evolution”, IEEE Communication, April 1998 [3] Newman et al, “IP Switching: ATM Under IP”, IEEE/ACM Transaction on Networking, April 1998 [4] Daniel Minoli, Andrew Schmidt, “Network layer switched sevices”, Wiley computer Publishing, 1998 [5] David E.McDysan, “ATM Theory & Application”, Signature Edition, 1999 [6] Nguyễn Quốc Cường, “Internetworking với TCP/IP”, NXB Giáo dục, 2001 [7] ThS Dương Văn Thành, “Công nghệ ATM mạng viễn thông đa dịch vụ băng rộng”, Học viện công nghệ BCVT [8] Một số trang Web: - www.ipsilon.com - www.cisco.com - www.atmforum.com - www.rfc.com SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 77 ... tập nghiên cứu Học viện Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên Nguyễn Quang Hiếu SV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG GIỚI... lượng mạng số máy tối đa lớp mạng cố định Do đó, nảy sinh vấn đề có địa khơng sử dụng mạng doanh nghiệp, doanh nghiệp khác lại khơng có địa mạng để dùng Do để tiết kiệm địa mạng, nhiều trường hợp... danh mạng Do đó, cho phép định danh tới 126 mạng, với 16 triệu máy trạm mạng Lớp B (/16): Được xác định hai bít nhận giá trị 10, sử dụng byte thứ thứ hai cho định danh mạng Nó cho phép định danh