ĐỒ án hệ THỐNG MẠNG LAN WAN MẠNG ISDN, MPLS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐHQG Tp HCM Ω Ω Ω HỆ THỐNG MẠNG LAN & WAN MẠNG ISDN, MPLS Môn học: Mạng Viễn Thông Giảng viên hướng dẫn: Ths Trần Thị Huỳnh Vân THÀNH VIÊN THAM GIA • Hồng Văn Anh 18200055(nt,tt) • Trương Nhật Dữ 18200004(tt) • Nguyễn Dư Phước Thiện 18200243(tt) • Trần Tuấn Kiệt 18200154(tt) • Nguyễn Hoàng Mai Thi 18200239 MỤC LỤC A Mạng LAN (Local Area Network ) Tổng quan LAN Topology Các thiết bị kết nối Ethernet 12 B Mạng WAN (Wide Area Network ) 15 Tổng quan 15 WAN Topology 16 Các thiết bị kết nối 18 Các công nghệ kết nối 19 C Mạng ISDN (Intergated Services Digital Network ) 26 Tổng quan 26 Cấu trúc mạng 26 Các kênh ISDN 27 Các giao diện 28 Đánh giá 29 D Mạng MPLS(Multiprotocol Label Switching ) 30 Tổng quan 30 Các thành phần 32 Hoạt động 39 Đánh giá 40 E Tài liệu tham khảo 41 A LAN (LOCAL AREA NETWORK) Tổng quan ❖Mạng LAN ( Local Area Network ) mạng máy tính nội , cho phép thiết bị kết nói với để làm việc chia sẻ liệu không gian định ❖Một mạng LAN tối thiểu cần có máy chủ (Server), thiết bị ghép nối (Repeater, Hub, Switch, Bridge), máy tính (Clients), card mạng (Network Interface Card – NIC) dây cáp (Cable) để kết nối máy tính lại với Hình 1.1 Tổng quan mạng LAN LAN Topology ❖ Có kiểu cấu trúc mạng LAN Physical Logical: • Cấu trúc Physical LAN đề cập đến cấu trúc , cách xếp , mô tả bố cục mạng, thiết bị mạng cáp , máy tính thiết bị ngoại vi khác.Ví dụ phịng có cài đặt mạng , dây cáp gắn vào máy hay hub switch liên kết với mà ta thấy cấu trúc Physical • Cấu trúc Logical ám cách thức liên lạc , truyền thông tin máy với nhau, cách liệu gửi qua mạng Cũng ví dụ phịng có cài đặt mạng , ta thấy cách mà mạng hoạt động với máy tính nói chuyện , phần Logical 2.1 BUS topology Hình 1.2 Bus Topology ❖ Cấu trúc dạng Bus cấu trúc đời đầu , cũ ngày sử dụng văn phòng hay nhà đại ❖ Là dạng cấu trúc liên kết mà tất thiết bị kết nối với dây cáp hay đường truyền ❖ Với cấu trúc liên kết Bus,tất máy trạm kết nối trực tiếp với xương sống mang liệu.Lưu lượng tạo máy tính qua đường trục nhận tất máy trạm ❖ Cũng tất liệu dồn dây , phía đầu cuối dây phải gắn với thiết bị hoạt động giảm shock , hấp thụ tín hiệu để khơng phản xạ trở lại nói đến , thường 50Ohm a Ưu điểm: ❖ Hoạt động tốt mạng nhỏ gồm 2-5 máy tính ❖ Dễ lắp đặt, kinh phí b Khuyết điểm: ❖ Nếu thiết bị truyền bị hỏng , dẫn đến sập hệ thống gây nhiều khó khăn việc truyền thơng tin liệu ❖ Số lượng máy tính tăng lưu lượng mạng giảm điều làm giảm đáng kể hiệu suất băng thơng có sẵn mạng 2.2 Ring topology Hình 1.3 Ring Topology ❖ Trong dạng cấu trúc hình vịng trịn này, thiết bị kết nối với vòng tròn dây cáp Không giống cấu trúc dạng Bus , cấu trúc Ring khơng có điểm kết thúc ❖ Các tín hiệu truyền xung quanh vòng theo hướng qua máy tính, hoạt động lặp để tăng tín hiệu gửi đến máy tính (máy trạm) Ở quy mô lớn hơn, nhiều mạng LAN kết nối với cấu trúc liên kết vòng cách sử dụng cáp đồng trục cáp quang Thicknet a Ưu điểm: ❖ Tất liệu di chuyển theo hướng , làm giảm khả va chạm liệu ❖ Khơng cần máy chủ mạng để kiểm sốt kết nối mạng máy trạm ❖ Dữ liệu chuyển máy trạm với tốc độ cao ❖ Máy trạm bổ sung thêm vào mà không ảnh hưởng hiệu suất đường truyền b Nhược điểm: ❖ Chính phải qua máy trạm chậm , bất tiện với cấu trúc Star ❖ Toàn mạng phần bị ảnh hưởng máy trạm có vấn đề ❖ Phần cứng để thiết kế để kết nối máy trạm đắt đỏ so với Ethernet, Hub, … 2.3 Star Topology: Hình 1.4 Star Topology ❖ Cấu trúc Star hay Hub cấu trúc sử dụng nhiều văn phòng hay hộ gia đình chi phí rẻ dễ khắc phục cố ❖ Trong cấu trúc này,các thiết bị kết nối riêng lẻ tới điểm kết nối trung tâm, thường Hub Switch Tuy lắp thêm dây cáp thay dây đơn lẻ,nhưng có cố, ta cần xử lý dây lỗi mà không đụng chạm tới dây khác a Ưu điểm: ❖ Tính độc lập máy trạm dây cáp , dây hư không ảnh hưởng tới dây khác ❖ Dễ mở rộng b Nhược điểm: ❖ Hub thường xuyên bị tình trạng nghẽn cổ chai thiết bị trung tâm bị hư tồn hệ thống bị sập ❖ Khoảng cách máy với thiết bị trung tâm ngắn 2.4 MESH Topology Hình 1.5 Cấu trúc MESH ❖ Cấu trúc Mesh cấu trúc mà đó, máy tính hay thiết bị kết nối với máy tính hay thiết bị khác qua đường mạng riêng biệt , cho phép hầu hết đường truyền phân phối có dây bị lỗi ❖ Ở quy mơ lớn hơn, ta kết nối nhiều mạng LAN với thông qua cấu trúc Mesh ❖ Cấu trúc Mesh chia thành cấu trúc Mesh toàn phần cấu trúc phần: • Ở cấu trúc tồn phần đơn giản máy kết nối với máy khác mạng Số lượng kết nối mạng tính n*(n-1)/2 với n số lượng máy • Ở cấu trúc phần, hai số máy kết nối với nhiều máy tính khác mạng Đây coi phương pháp dự phòng chi phí thấp Nếu máy kết nối mạng bị lỗi , phần lại hoạt động bình thường a Ưu điểm: ❖ Có thể quản lý lưu lượng lớn truyền nhiều liệu cung lúc ❖ Lỗi thiết bị không gây cản trở hệ thống ❖ Thêm thiết bị bổ sung không làm giảm hiệu suất đường truyền b.Nhược điểm: ❖ Chí phí thực cao cấu trúc khác ❖ Xây dựng trì hệ thống khó khăn tốn thời gian ❖ Tuy hội kết nối dự phòng cao , làm tăng chi phí tiềm giảm hiệu Các thiết bị mạng mạng LAN 3.1 Card mạng (NIC) Hình 1.6 Card mạng NIC ❖ Card mạng – NIC mạch in cắm vào máy tính dùng để cung cấp cổng kết nối vào mạng ❖ Card mạng coi thiết bị hoạt động lớp mơ hình OSI ❖ Mỗi card mạng có chứa địa địa MAC – Media Access Control ❖ Card mạng điều khiển việc kết nối máy tính vào phương tiện truyền dẫn mạng 3.2 Repeater - Bộ lặp Hình 1.7 Bộ lặp Repeater ❖ Repeater thiết bị họat động mức (Physical) mơ hình OSI khuyếch đại định thời lại tín hiệu ❖ Repeater khuyếch đại gửi tín hiệu mà nhận từ port tất port cịn lại ❖ Mục đích repeater phục hồi lại tín hiệu bị suy yếu đường truyền mà khơng sửa đổi 3.3 Bridge – Cầu nối 10 Hình 3.1 Cấu trúc mạng ISDN ❖ Các điểm tham chiếu từ tổng đài đến thuê bao điểm tham chiếu từ tổng đài đến tổng đài khác: • Điểm R: Giữa TE2 – TA (giữa thiết bị phi ISDN với thiết bị TA) • Điểm S: Giữa TE1 – NT2 (Giữa thiết bị đầu cuối người dùng thiết bị NT2) • Điểm T: Giữa NT2 – NT1 (Giữa thiết bị NT1 & NT2) • Điểm U: Giữa NT1 – LE (Giữa thiết bị NT1 tổng đài ISDN) Các kênh ISDN ❖ Kênh đường dẫn mà thơng tin chảy qua 3.1 Kênh D (Data Channel) ❖ Phục vụ cho việc truyền thông điệp báo hiệu người sử dụng mạng, ngồi kênh D cịn có khả sử dụng để truyền số liệu kiểu gói ❖ Tốc độ hoạt động kênh D 16kbps hay 64kpbs 28 3.2 Kênh B (Bearer Channel) ❖ Truyền tín hiệu thoại, audio, số liệu, video…, nói chung phục vụ việc truyền lưu lượng cho người dùng ❖ Tốc độ kênh B 64kbps, kênh B áp dụng cho chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói 3.3 Kênh H ❖ Phục vụ cho việc truyền lưu lượng tốc độ cao Kênh H bao gồm: • Tốc độ truyền H0 ≈ 384Kbps • Tốc độ truyền H10 ≈ 1472Kbps • Tốc độ truyền H11 ≈ 1536Kbps • Tốc độ truyền H12 ≈ 1920Kbps Các giao diện ISDN 4.1 BRI (Basic Rate Interface) ❖ Giao diện tốc độ BRI bao gồm kênh B kênh D16 (tốc độ 16kbps) ❖ Tốc độ sử dụng BRI 144kbps tốc độ tổng 192kbps ❖ BRI dành cho thuê bao nhỏ để cung cấp dịch vụ truy cập mạng ❖ Thường dùng để cung cấp lỗi vào thiết bị người dùng tổng đài ISDN 4.2 PRI (Primary Rate Interface) ❖ Giao diện tốc độ chính, tùy theo chuẩn Bắc Mỹ hay Châu Âu mà giao diện PRI là: • 23B + D64 với tốc độ tổng 1544Mbps tốc độ liệu 1536Mbps • 30B + D64 với tốc độ tổng 2048Mbps tốc độ liệu 1984 Mbps 29 ❖ PRI dùng cho thuê bao có dung lượng lớn tổng đài PBAX mạng cục LAN Hình 3.2 Các giao diện ISDN (PRI BRI) Đánh giá 5.1 Ưu điểm ❖ Tốc độ đường truyền: giới hạn đường truyền ISDN 56kbps giới hạn giảm 45kbps tác nhân gây ảnh hưởng Các tín hiệu kỹ thuật số cung cấp tín hiệu đường truyền tốt so với thiết lập tương tự ❖ Nhiều đường truyền cho nhiều thiết bị kết nối: Nếu nhiều dịch vụ yêu cầu người dùng fax, video hội họp, điện thoại… đường dây điện thoại riêng biệt phải cần cho thiết bị mà đường dây ISDN xử lý dịch vụ đường dây Có kênh hỗ trợ đồng thời cho đường dây ISDN Nghĩa đường dây ISDN hỗ trợ cho điện thoại, video hội họp, fax, máy thẻ tín dụng dịch vụ khác dây chúng hoạt động đồng thời ❖ Thời gian kết nối: kết nối nhanh nhiều so với đường dây cũ 5.2 Nhược điểm ❖ Chi phí: Đường dây ISDN đắt so với đường dây PSTN 30 D.MPLS (MULTIPROTOCOL LABEL SWITCHING) 1.Tổng quan 1.1 Định nghĩa ❖ Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS – Multiprotocol Label Switching) công nghệ lai kết hợp đặc điểm tốt định tuyến lớp (layer routing) chuyển mạch lớp (layer switching) ➔ Cho phép chuyển tải gói nhanh mạng lõi (core) định tuyến tốt mạng biên (edge) cách dựa vào nhãn (label) Hình 4.1 Cấu trúc cisco mạng MPLS 31 Hình 4.2 Mạng MPLS 1.2 Đặc điểm ❖ MPLS phải làm việc với hầu hết cơng nghệ liên kết liệu ❖ MPLS phải thích ứng với giao thức định tuyến lớp mạng cơng nghệ Internet có liên quan khác ❖ MPLS cần hoạt động cách độc lập với giao thức định tuyến ❖ MPLS phải hỗ trợ khả chuyển tiếp nhãn cho trước ❖ MPLS phải hỗ trợ vận hành quản lý bảo dưỡng (OA&M) ❖ MPLS cần xác định ngăn chặn chuyển tiếp vòng ❖ MPLS cần hoạt động mạng phân cấp ❖ MPLS phải có tính kế thừa 32 Các thành phần MPLS 2.1 Các thành phần thuật ngữ ❖ FEC (Forwarding Equivalence Class) nhóm gói tin lớp mạng dán nhãn giống gửi đồng theo đường xác định ❖ LSR (Label Switching Router) định tuyến có hỗ trợ MPLS, bao gồm giao thức điều khiển MPLS, giao thức định tuyến lớp mạng cách thức xử lý nhãn MPLS ❖ LER(Label Edge Router) LSR biên mạng MPLS MPLS domain, gồm có LER vào (Ingress LER) LER (Egress LER) ❖ LSP (Label Switching Path) đường xuất phát từ LSR kết thúc LSR khác Tất gói tin có giá trị nhãn LSP ❖ MPLS domain tập nút mạng MPLS ❖ LIB (Label Information Base) - Cơ sở thơng tin nhãn: • Bảng gọi sở thông tin nhãn LIB (Label Information Base) mà bao gồm ràng buộc FEC đến nhãn ❖ FIB (Forwarding information based) - Cơ sở thơng tin chuyển tiếp: • Sẽ ánh xạ gói tin IP khơng nhãn thành gói tin MPLS có nhãn router biên ngược lại • Bảng hình thành từ bảng routing giao thức phân phối nhãn LDP bảng LFIB ❖ LFIB (Label Forwarding Information Based) - Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn: • Bảng chứa đựng thơng tin nhãn đến mạng đích, gói tin có nhãn vào router sử dụng bảng tra LFIB để tìm 33 hop kế tiếp, ngõ gói tin gói tin có nhãn gói tin khơng nhãn Hình 4.3 Mơ hình thành phần mạng MPLS 2.2 Quá trình xây dựng bảng FIB LFIB mạng MPLS ❖ Bước 1: Giao thức định tuyến (OSPF hay IS IS …) xây dựng bảng routing table ❖ Bước 2: Các LSR gán nhãn cho dest-IP bảng routing Table cách độc lập ❖ Bước 3: LSR phân tán nhãn cho tất router LSR kế cận ❖ Bước 4: Tất LSR xây dựng bảng LIB, LFIB, FIB dựa label nhận Đầu tiên router dùng giải thuật định tuyến OSPF hay IS-IS… để tìm đường cho gói tin giống mạng IP thông thường xây dựng nên bảng routing- table cho router mạng Giả sử, router A muốn đến mạng X phải qua router B, B Next-hop router A để đến mạng X 34 Hình 4.4 Sau bảng routing table hình thành, router gán nhãn cho đích đến có bảng routing table nó, ví dụ router B gán nhãn 25 cho mạng X, nghĩa nhãn vào có giá trị 25, router B chuyển đến mạng X Hình 4.5 Router B phân tán nhãn 25 cho tất router LSR kế cận với ý nghĩa “Nếu bạn muốn đến X gán nhãn 25 gửi đến tơi”, lúc bảng tra LIB hình thành router B có entry hình sau 35 Hình 4.6 Các router LSR nhận nhãn từ router hàng xóm cập nhập vào bảng LIB, riêng với router biên (Edge LSRs) cập nhập vào bảng LIB FIB Hình 4.7 Cũng giống B, router C gán nhãn 47 cho Network X quảng bá nhãn cho router kế cận, C không quảng bá cho router D D khơng chạy MPLS 36 Hình 4.8 Cùng lúc router C hình thành bảng tra LIB LFIB có entry Sau nhận quảng bá router C, router B thêm nhãn 47 vừa nhận vào bảng tra FIB LIB đồng thời xây dựng bảng tra LFIB có entry hình vẽ, router E thêm nhãn 47 vào LIB FIB Hình 4.9 Như ta có đường từ biên router A đến mạng cần đến mạng X, hay nói cách khác LSP hình thành Bây gói tin truyền theo đường tới đích sau: Một gói tin IP từ mạng IP đến router biên Ingress, router A thực tra bảng FIB để tìm nexthop cho gói tin này, A gán nhãn 25 cho gói tin theo entry có bảng FIB gởi tới next hop router B để đến mạng X 37 Hình 4.10 Gói tin với nhãn 25 truyền đến cho router B, router B tra bảng LFIB tìm giá trị nhãn ngõ cho gói tin có nhãn ngõ vào 25 47, router B chuyển nhãn thành 47 truyền cho next hop router C Hình 4.11 Gói tin với nhãn 47 truyền đến router C, router C tra bảng LFIB tìm hoạt động cho gói tin có nhãn vào 47 pop nhãn khỏi gói tin truyền cho next hop router D, gói tin đến D gói tin IP bình thường khơng nhãn 38 Hình 4.12 Gói tin IP đến D, router D tra bảng routing table truyền cho mạng X 2.3 Nhãn ❖ Cấu tạo nhãn: Hình 4.13 Cấu tạo nhãn ❖ • Exp (Experiment) – 3bits: Dành cho nghiên cứu thực nghiệm • S (Stack) – 1bit: Dùng hoạt động chồng nhãn • TTL ( Time to live) – bits: Giới hạn số node mà MPLS qua Hiện tượng chồng nhãn: • Gói MPLS có khả mang nhiều nhãn • Nhãn bên ngồi dùng để chuyển mạch gói MPLS mạng • Nhãn bên chồng nhãn có bit S=1 39 Hình 4.14 Ví dụ chồng nhãn (Nhãn 21 42 dùng để phân biệt gói MPLS gửi từ A B) Hoạt động ❖ Tạo phân phối nhãn ❖ Tạo bảng LIB router ❖ Tạo đường chuyển mạch nhãn LSP ❖ Chèn nhãn, phân tích nhãn, swapping nhãn chuyển gói Hình 4.15 Hoạt động mạng MPLS 40 Đánh giá 4.1 Ưu điểm ❖ Chuyển tiếp lưu lượng nhanh ❖ Khả linh hoạt ❖ Đơn giản ❖ Tận dụng đường truyền 4.2 Nhược điểm: ❖ Quá nhiều giao thức ❖ Khả mở rộng ❖ Đắt, tốn nhiều thời gian thiết lập ❖ Router phải hiểu MPLS 41 E TÀI LIỆU THAM KHẢO - Mạng LAN: ❖ https://www.youtube.com/watch?v=HLziLmaYsO0 (Ethernet) ❖ https://www.slideshare.net/island2101/bai-giang-thiet-kemang-lan-wan - Mạng WAN: ❖ https://searchnetworking.techtarget.com/definition/WANwide-area-network ❖ https://quantrimang.com/mang-dien-rong-wan-phan-tieptheo-1408 ❖ https://www.slideshare.net/island2101/bai-giang-thiet-kemang-lan-wan - Mạng ISDN: ❖ https://www.youtube.com/watch?v=nhupbJ8t4N4&t=317s ❖ https://www.nextiva.com/blog/what-is-isdn.html - Mạng MPLS: ❖ https://thegioimang.vn/dien-dan/threads/c%C3%94ngngh%E1%BB%86-chuy%E1%BB%82n-m%E1%BA%A0chmpls.72/ ❖ https://www.slideshare.net/successnguyen86/chuyn-mch-nhna-giao-thc-mpls ❖ https://slideplayer.com/slide/14830804/ 42 ... giảm hiệu Các thiết bị mạng mạng LAN 3.1 Card mạng (NIC) Hình 1.6 Card mạng NIC ❖ Card mạng – NIC mạch in cắm vào máy tính dùng để cung cấp cổng kết nối vào mạng ❖ Card mạng coi thiết bị hoạt... cao mạng WAN phức tạp ❖ Tuy bảo mật cao WAN có số vấn đề xảy nội đánh cắp thông tin , làm tổn hại tệp liệu,… ❖ Bảo trì trì khó khăn WAN Topology ❖ (WAN có cấu trúc liên kết tương tự với mạng LAN. .. nhanh mạng lõi (core) định tuyến tốt mạng biên (edge) cách dựa vào nhãn (label) Hình 4.1 Cấu trúc cisco mạng MPLS 31 Hình 4.2 Mạng MPLS 1.2 Đặc điểm ❖ MPLS phải làm việc với hầu hết công nghệ liên