Ứng dụng giao thức TCP/IP trong mạng ATM: Mô hình Classical IP Over ATM

ĐỊNH ĐƯỜNG CHO IP DATAGRAM

Trong cách này, để truyền một IP datagram, trạm nguồn sẽ bao đóng nó trong một khung tin vật lý, ánh xạ địa chỉ IP của trạm đích sang địa chỉ vật lý rồi truyền nó qua mạng. Sau đó sẽ là công việc của router, router tiếp tục chọn ra một đường đi tốt nhất cho việc chuyển datagram đến trạm đích qua một mạng khác mà nó nối vào.

GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN TCP

• KHÁI NIỆM CỔNG , SOCKET VÀ CỬA SỔ TRƯỢT
• HOẠT ĐỘNG CỦA TCP

Mỗi ứng dụng tạo ra một socket bởi ba thuật ngữ tiêu biểu là địa chỉ IP của host, kiểu dịch vụ (TCP cho dịch vụ hướng liên kết, UDP cho dịch vụ không hướng liên kết) và cổng mà ứng dụng đang sử dụng.Mỗi ứng dụng có thể tạo ra một socket và sử dụng nó để gửi lưu lượng không. Do liên kết TCP là loại liên kết đầy đủ, dữ liệu có thể được truyền theo hai hướng , tức là tại mỗi thời điểm dữ liệu có thể được truyền từ hai đầu cuối của liên kết một cách độc lập nên tại mỗi đầu sẽ có thể duy trì hai cửa sổ một để gửi dữ liệu và một để nhận dữ liệu.

HOẠT ĐỘNG CỦA TCP/IP

Mỗi host thuộc một subnetwork phải có một địa chỉ Global Internet Address duy nhất; địa chỉ này cho phép dữ liệu được truyền đến đúng host và nó được IP sử dụng để định tuyến và phân phối. Mỗi lớp có một cấu trúc dữ liệu độc lập, mỗi lớp không hề biết cấu trúc dữ liệu được cấu tạo tương thích với cấu trúc dữ liệu ở các lớp ngay cạnh để cho việc truyền dữ liệu được hiệu quả hơn.

NHIỆM VỤ VÀ CHỨC NĂNG

Nhờ tính linh hoạt và khả năng đáp ứng nhiều loại băng thông, ATM đã trở thành một giải pháp hữu hiệu cho các mạng viễn thông thế hệ mới. Trước ATM , mỗi ứng dụng yêu cầu một mạng riêng của nó vì lý do cac dịch vụ khác nhau về môi trường truyền dẫn.

TẾ BÀO ATM VÀ CÁC ĐẶC TÍNH LIÊN QUAN

Một kết nối ATM bao gồm nhiều link, mỗi link có một số hiệu nhận dạng không đổi trong suốt quá trình hoạt động của kết nối. • Các thông tin báo hiệu của một kết nối sẽ sử dụng một kênh truyền khác với kênh truyền thông tin dữ liệu thật sự.

ĐẶC TÍNH KĨ THUẬT

Tuy nhiên , cũng có một số giao thức dành cho phương thức truyền không hướng kết nối. Kênh này sẽ có báo hiệu nhận dạng riêng gọi là báo hiệu ngoài băng.

LỚP VẬT LÝ

Khi tại mức vật lý không có các tế bào chứa thông tin hữu ích hay tế bào không xác định thì các tế bào trống sẽ chèn vào với mục đích đảm bảo cho luồng thông tin được truyền với tốc độ của đường truyền. Giá trị của HEC được tính thông qua 4 bytes đầu trong phần header của tế bào ATM và sử dụng đa thức sinh x8 +x2 +x +1.

LỚP ATM

• CẤU TRÚC TẾ BÀO ATM

Cuối cùng ITU- T chọn giải pháp tế bào ATM có độ dài 53 bytes trong đó trường số liệu dài 48 bytes, phần mào đầu dài 5 bytes, mà đầu tế bào chiếm khoảng 10% dung lượng truyền dẫn, được dùng để định tuyến tế bào và cập nhật các giá trị nhận dạng mới tại các nút mạng chuyển mạch. Ở đây, thuật ngữ đường truyền VC (VC link ) có nghĩa là kết nối ảo đơn hướng cho phép truyền tải các tế bào ATM giữa các điểm mà ở đó VCI được ấn định và giữa các điểm mà ở đó VCI được thu nhận , phiên dịch hay loại bỏ.

LỚP TƯƠNG THÍCH ATM (AAL)

• LỚP TƯƠNG THÍCH ATM KIỂU 2 (AAL2)

Trong phương thức message, khối số liệu dịch vụ (SDU) AAL chuyển tải qua giao diện AAL có kích thước chính bằng khối số liệu giao diện AAL .Dịch vụ này có thể truyền tải các khối số liệu dịch vụ với kích thước cố định và thay đổi. phương thức streaming , SDU- AAL chuyển tải qua giao diện AAL có kích thước bằng một hoặc bội số khối số liệu giao diện AAL có thể xảy ra tại nhiều thời điểm khác nhau và do vậy, dịch vụ này truyền tải các SDU với kích thước thay đổi. Trong phương thức này có dịch vụ loại bỏ, có khả năng loại bỏ một phần số liệu dịch vụ được vận chuyển qua giao diện AAL. Hai phương thức hoạt động trên được mô tả trong hình vẽ sau:. a) Dịch vụ theo phương thức Message. b) Dịch vụ theo phương thức Streaming. Các chức năng chủ yếu của SAR là hỗ trợ cho việc phân chia và tác hợp thông tin thành các đơn vị dữ liệu giao thức có chiều dài thay đổi của CS hoặc ngược lại nhờ việc đưa ra một chỉ báo về kiểu tế bào ( đầu , giữa , cuối hay là một đoạn duy nhất) của CS- PDU và một chỉ báo về số lượng các bytes có ích.

MÔ HÌNH HÀNG NGANG

Yêu cầu báo hiệu của ATM chứa các địa chỉ IP và các tổng đài ATM trung gian sẽ chuyển đến các yêu cầu này dựa vào các giao thức định tuyến hiện nay như OSPF. Mô hình này đã bị loại bỏ vì mặc dù nó đơn giản hoá việc đánh địa chỉ cho các hệ thống cuối nhưng lại làm phức tạp hoá các tổng đài ATM bằng việc gắn cho nó tất cả các chức năng của Router.Hơn nữa , mỗi khi tổng đài ATM hỗ trợ một giao thức nào đó như Apple Talk hay IPX thì nó phải hỗ trợ tất cả các giao thức định tuyến của họ giao thức này.

MÔ HÌNH OVERLAY

Kết hợp các mô hình này (LANE, NHRP, MPOA) sẽ giải quyết được vấn đề sử dụng Router cho lưu thông giữa hai LANE bằng cách cho phép các kết nối trực tiếp giữa chúng. Trong khi đó , cách tiếp cận của Classical IP over ATM có thể kết hợp với sự sửa đổi IPv4 (thành IPv6) để có thể hỗ trợ vận chuyển gói tin IP thời gian thực.

KHÁI QUÁT VỀ MÔ HÌNH CLASSICAL IP OVER ATM

Chức năng của một Server là duy trì một bảng hay cache các địa chỉ IP và ATM liên quan đồng thời trả lời cho các yêu cầu từ thiết bị IP nguồn muốn phân giải một địa chỉ IP thành một địa chỉ ATM. Các IP datagram được truyền qua mạng ATM sử dụng lớp ứng dụng ATM AAL-5 và đơn vị truyền dữ liệu lớn nhất MTU sử dụng cho tất cả các kênh ảo trong một LIS được thống nhất theo tiêu chuẩn NFS:9810 byte.

MẠNG CON IP LOGIC (LIS- Logical IP Subnet)

Sự truyền thông được thực hiện thông qua các router IP , các router IP này được cấu hình như một điểm đầu cuối (End- point) của mạng ATM (có một địa chỉ ATM riêng) và là các thiết bị kết nối đến cho một mạng ATM hay đến một LIS khác. Đây cũng là lý do tại sao gọi mạng con như vậy là mạng logic, bởi các host là thành viên của LIS được xác định một cách logic chứ không phải là vật lý, đồng thời nó cũng chỉ ra rằng việc kết nối giữa các LIS bắt buộc phải đi qua router là không hợp lý.

VẤN ĐỀ GểI TIN TẠI LỚP TƯƠNG THÍCH ATM 1. ĐỊNH CỠ MTU CHO IP QUA ATM

Như vậy, khi một kênh liên kết được thiết lập giữa hai trạm trên mạng để chuyển IP datagram qua môi trường ATM thì việc bao đóng gói tin đòi hỏi phải đáp ứng được nhu cầu có thể bao đóng gói được gói tin của nhiều loại giao thức lớp 3 khác nhau trên cùng một kết nối để tiết kiệm thời gian. Trên thực tế, việc bao đóng gói LLC/SNAP được sử dụng thường xuyên hơn để tiết kiệm về mặt thời gian nhưng vì chỉ sử dụng một kênh duy nhất nên các gói tin được truyền cần phải dành ra một vùng dữ liệu để mô tả kiểu của giao thức và tất cả các gói tin từ các giao thức đều được truyền với cùng một độ trễ và cùng một mức ưu tiên.

VẤN ĐỀ ĐỊA CHỈ

Cả hai vấn đề đều được thoả mãn khi ứng dụng TCP/IP qua mạng ATM thông qua thủ tục In- ATM ARP và sự tồn tại của máy chủ phân giải địa chỉ (ATMARP- server) cũng như sự hiện diện bảng cache chứa thông tin địa chỉ tại các host. Ở đó các giá trị VCIs cấu hình cho các host đã xác định trước, nghĩa là các địa chỉ ATM tương ứng của từng host đã biết. Trên cơ sở này , các datagram sẽ được chuyển tiếp về tới đích. Trường hợp sử dụng kết nối ảo động SVC sẽ khắc phục được sự hạn chế của nguồn tài nguyên PVC tại một cổng ATM qua đó mạng ATM sẽ có thể mềm dẻo luân chuyển sử dụng các kênh ảo cho các host theo từng thời điểm. Như vậy giữa hai host IP cần truyền thông phải xác định một kết nối ảo bằng cách gửi một yêu cầu đến nút chuyển mạch ATM, nhưng chuyển mạch ATM chỉ được xử lý được với một địa chỉ IP của host đích phải phân giải ra một địa chỉ ATM tương ứng của nó.l. Cũng như cách giải quyết trong trường hợp sử dụng PVC , với SVC cũng sử dụng máy chủ phân giải địa chỉ ATMARP server) như đã đề cập ở trên nhưng thủ tục phân giải ở đây là ATMARP. Thực tế , các host IP luôn có bảng cache lưu giữ các thông tin cần thiết về địa chỉ ATM và địa chỉ IP của router thuộc LIS chứa nó cũng như một số điểm truy nhập (entry ) khác về ATMARP của các lần liên lạc trước đó để có thể sử dụng về sau.

IP- addr-1

Các router này cũng như các trạm IP đều được kết nối vào mạng ATM, do đó điều cần quan tâm tiếp theo chính là mạng truyền thông ATM cung cấp một kết nối ảo để datagram đến được các router chuyển tiếp và trạm đích. Mỗi trạm IP phải có cấu hình ban đầu để xác định PVC mà nó có được và cụ thể hơn , PVC đó được cấp phát để sử dụng cho hoạt động bao đóng gói tại AAL5 ( LLC/SNAP Encapsulation).

IP- addr-2

Thực tế , ATMARP server không tham gia trực tiếp vào quá trình thiết lập kết nối ảo giữa các trạm IP thành phần nhưng khi một host nào đó trong LIS khởi đầu thủ tục đăng kí ATMARP , ATMARP server sẽ quản lý thông tin kết nối này. Ngoài ra khi một client kết nối đến Server qua kết nối ảo dạng điểm- điểm , ATMARP server sẽ truyền đi gói yêu cầu trả lời địa chỉ IP(ATMARP- Request) cho client khi hoàn tất hoạt động của một kết nối ảo sử dụng cho các tế bào xuất phát từ quá trình bao đóng gói tại AAL5 từ Client này.

IP – addr-2

• BÁO HIỆU CHO HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO THỨC INTERNET TRONG MẠNG ATM
• CÁC GIAO THỨC HỖ TRỢ CHO CLASSICAL IP OVER ATM

• Trường hợp địa chỉ IP trong InATMARP- Reply được tìm thấy ở một điểm truy nhập của bảng ATMARP tại server song địa chỉ ATM trong gói InATMARP- Reply lại không phù hợp với địa chỉ ATM trong điểm truy nhập thì cũng như kênh ảo liên kết với điểm truy nhập sử dụng khi host IP này thực hiện đăng kí địa chỉ lần đầu tiên với ATMARP server , thông tin trong gói ATMARP –Reply sẽ bị huỷ bỏ, bảng ATMARP không có sự thay đổi nào còn cuộc gọi ảo lại bị huỷ bỏ. Khi điểm kết cuối ATM bắt đầu yêu cầu cuộc gọi, nó gửi một bản tin SETUP đến mạng , lúc này mạng sẽ tiến hành xử lý yêu cầu để quyết định có hay không một giá trị VPI/VCI đầu tiên được cấp cho cuộc gọi thông qua bản tin CALL PROCEEDING hay CONNECT cùng xác nhận cuộc gọi thành công CONNECT ACKNOWLEDGE từ mạng và từ đầu cuối nhận CONNECT COMPLETE trở lại điểm đầu cuối khởi xướng cuộc gọi nếu không bị từ chối bởi mạng hay bởi đầu cuối nhận.

HOST 2

Ngoài khả năng cung cấp hoạt động theo chế độ “fabric” ra , NHS còn cung cấp thêm một số Option như ghi lại đường đi để xác định vòng lặp hay NHS có thể gửi trực tiếp các gói tin của trạm nguồn cho trạm đích trong trường hợp host đích không chấp nhận một kết nối trực tiếp với host nguồn. Một vấn đề được đặt ra khi sử dụng giao thức NHRP đó là khi kết nối hai trạm là router , việc sử dụng NHRP có thể dẫn tới trường hợp vòng lặp do khi sử dụng NHRP cho router ta đã vi phạm giả thiết các router sẽ truyền dẫn các gói tin để làm tươi bảng định tuyến cho tất cả các router kề nó.