chuyển mạch IP

Tài liệu tham khảo chuyên ngành viễn thông chuyển mạch IP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPMỤC LỤCCHƯƠNG 1 3 GIỚI THIỆU CHUNG 3 1.1 Định tuyến trong chuyển mạch gói truyền thống . 3 1.2 ATM & IP 5 1.3 IP over ATM 7 CHƯƠNG 2 10 ĐÁNH ĐỊA CHỈ VÀ ĐỊNH TUYẾN IP 10 2.1 Mô hình chồng giao thức TCP/IP . 10 2.2 Đánh địa chỉ IP . 11 2.3 Định tuyến IP . 13 2.4 Các giao thức định tuyến trong IP . 15 2.4.1 Định tuyến theo vectơ khoảng cách 17 2.4.2 Định tuyến trạng thái đường 19 2.4.3 RIP (Routing Information Protocol) 21 2.4.4 OSPF (Open Shortest Path First) . 27 2.4.5 BGP (Border Gateway Protocol) . 34 CHƯƠNG 3 40 CHUYỂN MẠCH IP . 40 3.1 Định nghĩa và các thuật ngữ 40 3.1.1 Chuyển mạch IP 40 3.1.2 Đầu vào và đầu ra của chuyển mạch IP . 42 3.1.3 Đường tắt 44 3.2 Các mô hình địa chỉ của chuyển mạch IP . 45 3.2.1 Địa chỉ riêng . 45 3.2.2 Ánh xạ địa chỉ IP sang VC . 46 3.3 Các mô hình chuyển mạch IP 46 3.3.1 Mô hình xếp chồng . 47 3.3.2 Mô hình đồng cấp . 48 3.4 Các kiểu chuyển mạch IP 50 SV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP3.4.1 Giải pháp chuyển mạch theo luồng 50 3.4.2 Giải pháp chuyển mạch theo cấu hình . 51 3.5 Một số giải pháp trong chuyển mạch IP . 54 CHƯƠNG 4 57 CHUYỂN MẠCH THẺ CỦA CISCO . 57 4.1 Giới thiệu chuyển mạch thẻ . 57 4.2 Kiến trúc của chuyển mạch thẻ . 58 4.3 Các thành phần . 60 4.4 Các phương pháp cấp phát thẻ 63 4.4.1 Phương pháp downstream 63 4.4.2 Phương pháp downstream on demand . 64 4.4.3 Phương pháp upstream . 65 4.5 Giao thức phân phối thẻ . 66 4.5.1 Chức năng của TDP 66 4.5.2 Các kiểu đơn vị giao thức TDP 67 CHƯƠNG 5 70 ỨNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP 70 5.1 Chuyển mạch IP hỗ trợ lưu lượng đa hướng 70 5.1.1 IFMP hỗ trợ lưu lượng đa hướng . 70 5.1.2 CSR và Multicast 71 5.1.3 Hỗ trợ đa hướng trong chuyển mạch thẻ . 71 5.1.4 ARIS và dịch vụ đa hướng . 72 5.2 Mạng chuyển mạch IP . 72 5.2.1 Chuyển mạch IP của hãng Ipsilon . 73 5.2.2 Mạng CSR 74 3.2.3 Mạng chuyển mạch thẻ . 76 5.2.4 Mạng ARIS . 77 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 THUẬT NGỮ VIẾT TẮTSV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPARIS ARPARSAPIASATMB-ISDN PRMBGPCBRCDVCLIPCoSCPCSCPECRCCSCSLIPCSREGPEIGRPERFANPFDDIFECFIBGFCGFMPICMPIDIDRPIETFIFMPInATMARPIPAggregate route-based IP switchingAddress resolution protocolAddress resolution serverApplication programming interfaceAutonomous systemAsynchronous tranfer modeBroadband-ISDN protocol reference modelBorder gateway protocolContant bit rateCell delay variationClassical IP over ATMClass of serviceCommon path convergence sublayerCustomer prime equipmentCycle redundantce codeConvergence sublayerCompressed SLIPCell switch routerExternal gateway protocolEnhanced interior gateway routing protocolExplicit routeFlow attribute notification protocolFibler distributed data interconnectForwarding equivalen classForwarding information baseGeneral flow controlGeneral flow management protocolInternet control management protocolIdentifierInterdomain routing protocolInternet enginering task forceIpsilon flow management protocolInverse ATMARPInternet protocolSV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPIPCPISDNISPISRLANLANELFNLLC/SNAPLSALSPMARSMBSMCRMPOANHRPNNIODROSPFPAWSPCRPDUPMDPNNIPPPPVCRARPRFCRIPRSVPRTORTTSAPSAPISARIP control pointIntergrated service digital networkInternet service providerIntergrated switch routerLocal area networkLAN emulationLong-fast networkLogical link control/subnetwork access protocolLink state advertiseentLink state packetMulticast address resolution serverMaximum burst sequenceMinimum cell rateMultiprotocol over ATMNext hop resolution protocolNetwork-network interfaceOn demand routingOpen shortdest path firstProtection against wapped sequencePeak cell rateProtocol data unitPhysical medium dependentPrivate NNIPoint-to-point protocolPermanent virtual circuitReverse ARPRequest for recommendRouting information protocolResource reservation protocolRetransmission timeoutRound trip timeService access pointSAP IdentifierSegmentation/reasemblySV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPSDHSDUSLIPSPTSSCSSVCTCTCPTDPTDMTERTIBT/TCPTOSTSRTTLUBRUDPUNIUPCVBRVCCVCIVLSMVPCVPIVPNWANSynchronous digital heirachyService data unitSerial line IPServer processing timeSpecific service CSSwitched virtual circuitTransmission convergenceTransmission control protocolTag distribution protocolTime domain multiplexingTag edge routerTag information baseTCP extention for transactionsType of serviceTag switch routerTime to liveUnspecified bit rateUser data protocolUser network protocolUsage parameter controlVariable bit rateVirtual circuit connectionVirtual circuit identifierVariable length subnet maskVirtual path connectionVirtual path identifierVirtual private networkWide area networdSV Nguyễn Quang Hiếu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPLỜI NÓI ĐẦUTrước sự phát triển của các giao thức Internet khởi đầu từ những năm của thập niên 70 và tiếp tuc phát triển vào những năm sau đó. Ngày nay, mạng IP đã thực sự bùng nổ cả về khối lượng lưu lượng cũng như các yêu cầu về chất lượng dịch vụ như: tốc độ truyền dẫn, băng thông, truyền dẫn đa phương tiện,… Nhưng mạng IP hiện nay vẫn chưa thực sự đáp ứng được các yêu cầu về truyền dẫn lưu lượng, do đó, cần phải có một giải pháp công nghệ mới đưa vào để khắc phục những nhược điểm của mạng đang tồn tại.Công nghệ chuyển mạch IP ra đời và được xem là một giải pháp tốt để giải quyết những yêu cầu trên. Chuyển mạch IP là sự kết hợp hài hòa của các giao thức điều khiển mềm dẻo với phần cứng chuyển mạch ATM. Chuyển mạch IP đã khắc phục được nhược điểm về tốc độ xử lý chậm của các bộ định tuyến và tính phức tạp của các giao thức báo hiệu trong chuyển mạch ATM. Chuyển mạch IP đang là điểm tập trung nghiên cứu của các hãng viễn thông nổi tiếng trên thế giới như: Ipsilon, Toshiba, IBM, Cisco, Với mục đích gắn quá trình học tập và nghiên cứu để tìm hiểu một công nghệ mới tiên tiến trên cơ sở những kiến thức đã học và nghiên cứu những tài liệu mới. Em đã dành thời gian làm đồ án tốt nghiệp của mình để nghiên cứu về “Chuyển mạch IP”. Đồ án của em gồm hai phần với nội dung chính như sau:Phần I: Tổng quan- Giới thiệu chung về ATM và IP- Đánh địa chỉ trong IP- Một số phương pháp định tuyến lớp mạngPhần II: Chuyển mạch IP và ứng dụng- Chuyển mạch IP- Ứng dụng của chuyển mạch IPThông qua đồ án em đã có dịp trình bày những hiểu biết của mình về một công nghệ chuyển mạch mới. Tuy nhiên do năng lực còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong có được những đóng góp quý báu của thầy cô và toàn thể các bạn.Em xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Thị Thanh Kỳ người đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong học viện và các bạn đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu ở Học viện. Em xin chân thành cảm ơnSinh viênNguyễn Quang HiếuSV Nguyễn Quang Hiếu 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPSV Nguyễn Quang Hiếu 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNGCHƯƠNG 1GIỚI THIỆU CHUNG1.1 nh tuy n trong chuy n m ch gói truy n th ngĐị ế ể ạ ề ốĐể chuyển các gói tin từ mạng này đến mạng khác một cách nhanh chóng và chính xác, các gói tin cần phải được định tuyến, những thiết bị để định tuyến các gói tin ban đầu được gọi là Gateway (đóng vai trò là một cổng giao tiếp từ mạng này tới mạng khác) và và sau đó router ra đời để kết nối giữa các mạng vật lý khác nhau tạo thành một liên mạng hợp nhất rộng lớn hơn. Các gói thông tin riêng biệt bao gồm một nhãn mạng đích mà router thực hiện tương hợp nhãn với một trong nhiều thực thể của bảng mạng đích mà nó biết trước. Khi tìm thấy một sự tương hợp, router có thể định hướng gói tin tới giao diện tương ứng và chờ đến khi gói tín khác đến. Quá trình tương quan đơn giản này được thực hiện đối với mỗi gói riêng biệt đến router. Thậm chí nếu có một số lượng lớn gói tin có cùng một đích đến chung, thì router sẽ vẫn xử lý mỗi gói tin theo cách riêng.Chú ý thế hệ router đầu tiên được giới thiệu trong hình 1.1:ProcessorInterface Interface Interface InterfaceShare BusHình 1.1: Router thế hệ đầu tiênNó bao gồm một bộ xử lý trung tâm và nhiều card giao tiếp, tất cả được nối với nhau bằng một đường bus chung. Bộ xử lý rất tin cậy cho chạy giao thức định tuyến và duy trì một bảng hướng đi của router bước nhảy tiếp theo mà gói được gửi đến. Các gói đi vào router qua bus và đi vào bộ xử lý nơi sẽ tra cứu bảng định tuyến chuẩn và thực hiện xác định bước nhẩy tiếp theo. Gói sau đó được đi vào bus chung đến giao diện đầu ra tương ứng. Hiệu năng của SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNGhệ thống này phụ thuộc vào tốc độ bus và khả năng xử lý của bộ xử lý trung tâm. Và mỗi gói được yêu cầu đi trên bus hai lần.Trước sự phát triển không ngừng của Internet. Ngày càng có nhiều người hơn sẽ đăng nhập vào mạng và khi đó bảng định tuyến sẽ lớn hơn, thời gian tra cứu cũng sẽ lâu hơn. Kết hợp với sự tăng trưởng trong lưu lượng người dùng, dẫn tới đòi hỏi phải tạo ra những router sử dụng công nghệ cao hơn. Nhờ vào sự tăng cường tính toán hướng tới của các gói tin đến các giao diện chuyển tiếp. Một phần hoặc toàn bộ bảng định tuyến có thể được lưu trong bộ nhớ của bộ chuyển tiếp đầu vào. Điều này cho phép bộ chuyển tiếp đầu vào thực hiện tính toán hướng đi và định hướng các gói trên đường bus tương ứng với bộ chuyển tiếp đầu ra mà không cần sự can thiệp của bộ xử lý trung tâm.Hiệu năng của mô hình này vẫn sẽ bị giới hạn bởi tốc độ bus và thời gian yêu cầu để sắp xếp trên một bảng định tuyến lớn trong suốt thời gian tra cứu. Một công nghệ cải thiện router khác là thay thế bus bằng một switch. Vì toàn bộ cổng đầu vào và ra được kết nối với nhau bằng một kết cấu chuyển mạch không nghẽn. Mô hình này được giới thiệu trong hình 1.2.ProcessorAdapterForwarding CacheAdapterForwarding CacheAdapterForwarding CacheAdapterForwarding CacheHình 1.2: Kiến trúc của Router có các đường bus dùng switchBằng cách cải thiện thiết kế bên trong và hiệu quả hơn sẽ thay thế yêu cầu xử lý mỗi gói đối với bản thân router điều này sẽ đặc biệt hữu dụng trước tính chất bùng nổ tự nhiên không đoán trước của lưu lượng IP do các gói tin được phục vụ theo cơ chế hàng đợi first-in first-out (FIFO) có chi phí cao, độ lợi về thông lượng nhỏ và hiệu năng thì lại không đạt được độ tin cây cao.SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT4 [...]... nhau và IP không đảm bảo thứ tự đến đích của các gói tin Mạng Internet hoạt động trên bất kỳ phương tiện truyền tải nào (nhờ có lớp DataLink) và có thể có rất nhiều ứng dụng trên lớp IP nhưng chỉ có một lớp IP với giao thức IP duy nhất là điểm hội tụ của TCP /IP cho phép nó hoạt động một cách linh hoạt và mềm dẻo trên mạng máy tính cực lớn Hiện nay có hai phiên bản của IP là IPv4 và IPv6 (IPng) IPv4 là... GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 ATM & IP a/ IP – Internet Protocol IP là giao thức chuyển tiếp gói tin Việc chuyển tiếp gói tin thực hiện theo cơ chế phi kết nối IP định nghĩa cơ cấu đánh số, cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP) Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận, địa chỉ là số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới đích Cơ cấu... số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng đài Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về các kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài Điều này khác với thông tin về toàn mạng chứa trong bảng chuyển tin của router dùng IP Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói tin qua router Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên... thông tin về nguyên tắc chuyển tin (như trong BGP) và nó phải có khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút Kết quản tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin (forwarding table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói tin tới hướng đích Dựa trên các bản chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các gói IP hướng tới đích Phương thức chuyển tin truyền thống... thuật IP over ATM không dùng SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG phương thức xếp chồng, mà dùng phương thức chuyển mạch nhãn, áp dụng phương thức tích hợp Kỹ thuật này chính là cơ sở của MPLS SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2: ĐÁNH ĐỊA CHỈ VÀ ĐỊNH TUYẾN IP CHƯƠNG 2 ĐÁNH ĐỊA CHỈ VÀ ĐỊNH TUYẾN IP 2.1 Mô hình chồng giao thức TCP /IP TCP /IP. .. trong hỗ trợ những ứng dụng IP, VoA 1.3 IP over ATM Hiện nay, trong xây dựng mạng IP, có đến mấy loại kỹ thuật, như IP over SDH/ SONET, IP over WDM và IP over Fiber Còn kỹ thuật ATM, do có các tính năng như tốc độ cao, chất lượng dịch vụ (QoS), điều khiển lưu lượng, … mà các mạng lưới dùng bộ định tuyến truyền thống chưa có, nên đã được sử dụng rộng rãi trên mạng đường trục IP Mặt khác, do yêu cầu tính... port) Hình 2.7 dưới đây đưa ra định dạng các bản tin RIP 0 7 8 Command 15 16 31 Version (0) (0) Address Family IP Address 0 7 8 Command 15 16 31 Routing domain Version Router tag Address Family IP Address (0) Subnet mask (0) Next-hop IP Address Metric Metric (lặp lại 20 byte trước) (lặp lại 20 byte trước) RIP 1 RIP 2 Hình 2.7: Định dạng bản tin RIP Trong đó: - Command có thể chứa giá trị từ 1 đến 6... chạy nhiều RIP đồng thời - Route tag: Nếu RIP được sử dụng để hỗ trợ EGP thì trường này chứa một số AS - Subnet mask được kết hợp với địa chỉ IP trong bản tin - Next-hop address chứa địa chỉ IP của nơi mà datagram nên được gửi đến, nếu nố bằng 0 thì datagram nên được gửi đến nơi gửi bản tin RIP này SV Nguyễn Quang Hiếu - Đ2001VT 22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2: ĐÁNH ĐỊA CHỈ VÀ ĐỊNH TUYẾN IP RIP 2 hỗ trợ... CHƯƠNG 2: ĐÁNH ĐỊA CHỈ VÀ ĐỊNH TUYẾN IP * Cấu hình một miền định tuyến RIP: Để cấu hình một miền định tuyến RIP thì các router phải được cấu hình để thực hiện các nhiệm vụ dưới đây Một số nhiệm vụ là rõ ràng nhưng một số khác cần giải thích thêm - Cho phép RIP là nhiệm vụ duy nhất được yêu cầu cấu hình để router thực hiện hoạt động RIP - Cho phép cập nhật unicast cho RIP RIP sẽ vận hành như một giao thức... giữa người dùng và mạng Internet, lớp ứng dụng sử dụng các dịch vụ lớp TCP /IP Các ứng dụng rất đa dạng, phong phú và ngày càng nhiều như Telnet, FTP, HTTP, SMTP,… 2.2 Đánh địa chỉ IP Địa chỉ IP là địa chỉ lớp mạng, được sử dụng để định danh các máy trạm (HOST) trong liên mạng Địa chỉ IP có độ dài 32 bít đối với IPv4 và 128 bít với IPv6 Nó có thể được biểu thị dưới dạng thập phân, bát phân, thập lục phân . số phương pháp định tuyến lớp mạngPhần II: Chuyển mạch IP và ứng dụng- Chuyển mạch IP- Ứng dụng của chuyển mạch IPThông qua đồ án em đã có dịp trình bày. mạng đang tồn tại.Công nghệ chuyển mạch IP ra đời và được xem là một giải pháp tốt để giải quyết những yêu cầu trên. Chuyển mạch IP là sự kết hợp hài hòa