CHƯƠNG 5: KẾTNỐI TCP/IP QUA MẠNG ATM 5.1.Tổng quan về kết nối Internet qua mạng ATM
LLC/SNAP SSCS
SSCS CPCS SAR VCC Lớp ATM Lớp vật lý AAL nhau qua một kờnh ảo sử dụng phương phỏp đúng gúi LLC/SNAP.
Đồ ỏn tốt nghiệp Mạng Internet Hỡnh 5.5: Phương phỏp đúng gúi LLC/SNAP
Với đơn vị số liệu của giao thức phõn tớch địa chỉ ATM thỡ cỏc giỏ trị cỏc trường trong phần tiếp đầu điều khiển liờn kết logic và phần tiếp đầu điểm gắn vào mạng con cũng giống như đơn vị số liệu của giao thức Internet. Chỉ khỏc ở trường xỏc định giao thức PID. Trong trường hợp giao thức phõn tớch địa chỉ ATM trường PID cú giỏ trị 0x08-06.
Đồ ỏn tốt nghiệp Mạng Internet
5.2.2.2.Phương phỏp ghộp VCs
IP ARP A-Talk etc...
VCCs Lớp ATM Lớp vật lý SSCS CPCS SAR SSCS CPCS SAR SSCS CPCS SAR SSCS CPCS SAR AAL
Phương phỏp này cũn gọi là khụng đúng gúi tức là chức năng LLC khụng
tồn tại. Cỏc gúi dữ liệu của tầng mạng, vớ dụ như cỏc IP Datagrams được chuyển trực tiếp vào một kết nối ATM/AAL5. Thụng tin lớp thấp băng rộng chỉ ra rằng thực thể tầng mạng là đớch của kết nối. Hỡnh 5.6 trỡnh bày quỏ trỡnh sử dụng cỏc kết nối ảo để truyền cỏc gúi dữ liệu của cỏc giao thức khỏc nhau.
Hỡnh 5.6: Phương phỏp ghộp VCs
Mặc dự phương phỏp ghộp kờnh cần ớt mào đầu hơn phương phỏp LLC/SNAP nhưng nú yờu cầu nhiều VCCs hơn, một VCC riờng lẻ cho mỗi một cặp giao thức tầng mạng giữa hai thiết bị ATM đầu cuối và trong bản tin kết nối yờu cầu nhiều thụng tin hơn.
5.2.2.3.Phương phỏp TULIP và TUNIC
Phương phỏp này được đề nghị là giải phỏp cho tương lai để giảm bớt mào đầu nhưng nú khụng phải là một phần của phương phỏp IP truyền thống trờn
ATM. Phương phỏp TUNIC khụng chỉ loại bỏ tầng LLC mà nú cũn loại bỏ cả
tầng IP. Kết nối ATM/ AAL5 tồn tại trực tiếp giữa cỏc tầng giao vận như TCP,
UDP. Tuy nhiờn ứng dụng của phương phỏp này chưa được hỡnh thành và nú gần như chưa cú thực tế. Việc đỏnh địa chỉ cho cỏc thực thể tầng giao vận với cỏc giao thức bỏo hiệu đang tồn tại là khụng thể và nú phải yờu cầu cỏc cơ chế bổ xung.
5.2.2.4.Kớch thước gúi IP cực đại MTU sử dụng cho ATM AAL5
Thụng thường việc truyền cỏc gúi tin càng lớn thỡ quỏ trỡnh truyền càng hiệu quả. Tuy nhiờn kớch thước cực đại cho phộp của cỏc gúi tin truyền trong cỏc mạng khỏc nhau là khỏc nhau. Để trỏnh tỡnh trạng cỏc gúi tin bị phõn mảnh khi đi qua cỏc mạng khỏc nhau thỡ cỏc kớch thước cực đại này cú xu hướng gần
xấp xỉ nhau. Độ dài mặc định của cỏc gúi trong phương phỏp IP truyền thống
trờn ATM là 9180 Bytes, như thế nú đủ lớn truyền qua cỏc mạng như Ethernet,
Token Ring, FDDI… mà khụng phải phõn mảnh. Tuy nhiờn kớch thước gúi lớn hơn tạo ra hiệu quả truyền dữ liệu tốt hơn, mà AAL5 cho phộp kớch thước của cỏc CPCS-SDUs cú thể đến 64 Kbytes, lờn cỏc gúi cú kớch thước đến 64 Kbytes được cho phộp truyền nếu tất cả cỏc trạm trờn cựng LIS được cấu hỡnh để truyền dữ liệu cú kớch thước lớn hơn.
Đồ ỏn tốt nghiệp Mạng Internet Đối với mạng ATM, trong phương phỏp kết nối ảo cố định (PVC) khụng cần một giao thức bỏo hiệu nào để thiết lập kết nối do vậy kớch thước gúi tin mặc định được sử dụng. Trong phương phỏp kờnh ảo chuyển mạch phải sử dụng cỏc giao thức bỏo hiệu để thiết lập kờnh ảo, nờn trong giao thức bỏo hiệu cú thể bao gồm một trường mang thụng tin về kớch thước tối đa mà bờn chủ gọi yờu cầu gửi đến bờn bị gọi theo chiều đi và kớch thước cực đại mà bờn bị gọi cú thể đỏp ứng được theo chiều ngược lại.
Bỡnh thường thỡ cả bờn chủ gọi và bờn bị gọi đều sử dụng cỏc gúi tin cú kớch thước mặc định (9180 Bytes). Nếu bờn chủ gọi muốn sử dụng một kớch thước khỏc thỡ nú phải miờu tả kớch thước này trong bản tin bỏo hiệu (cú trong thụng số của phần tử thụng tin AAL). Kớch thước cực đại của cỏc gúi tin
CPCS-SDU cú thể thay đổi trong khoảng 1ữ65535 Bytes. Quỏ trỡnh xử lý
thụng tin này ở bị gọi và bờn chủ gọi như sau:
Nếu bờn bị gọi cú thể chấp nhận kớch thước cực đại được miờu tả bởi bản tin
bỏo hiệu thiết lập kết nối thỡ kớch thước cực đại của gúi tin đi và về sẽ được sử dụng.
Nếu bờn bị gọi khụng đỏp ứng được kớch thước đề nghị thỡ nú sẽ thiết lập
kớch thước cực đại của CPCS-SDU trong bản tin trả lời thiết lập kết nối gửi đến bờn chủ gọi.
Nếu bờn chủ gọi thu được bản tin thiết lập kết nối mà trong đú khụng bao
gồm thụng tin về kớch thước cực đại (cú trong thụng số của phần tử thụng tin AAL). Nú sẽ huỷ bỏ kết nối vỡ lý do cỏc thụng số AAL khụng được hỗ trợ.
5.2.4.Cấu hỡnh mạng con IP Logic
Trong phương phỏp IP truyền thống trờn ATM một kiểu quản lý riờng biệt được cấu hỡnh cho cỏc Hosts và Routers gọi là mạng con IP Logic (LIS). Một mạng con IP Logic trong mạng ATM được định nghĩa là mạng bao gồm cỏc thiết bị cú cựng tiếp đầu của địa chỉ IP. Mỗi LIS hoạt động và liờn lạc độc lập với cỏc LISs khỏc trờn cựng một mạng ATM. Kết nối giữa hai Hosts trong cựng một LIS là trực tiếp. Kết nối với cỏc Hosts ở bờn ngoài mạng con IP Logic được thực hiện thụng qua cỏc Routers. Router này là một điểm cuối ATM gắn vào mạng ATM và nú được cấu hỡnh là một thành viờn của một hoặc một số LISs hoạt động trờn cựng một mạng ATM. Cấu hỡnh kiểu này cú thể dẫn đến kết quả là cú một số cỏc LISs riờng biệt hoạt động trờn cựng một mạng ATM. Cỏc Hosts của cỏc mạng con IP Logic khỏc nhau bắt buộc phải liờn lạc với nhau
Đồ ỏn tốt nghiệp Mạng Internet thụng qua cỏc IP Routers trung gian ngay cả trong trường hợp cú thể thiết lập một VC trực tiếp giữa hai thành viờn IP qua mạng ATM.
Yờu cầu của cỏc thành viờn IP (Hosts, Routers) hoạt động trong một mạng con IP Logic là:
Tất cả cỏc thành viờn đều cú cựng mạng IP, số mạng con và mặt nạ địa
chỉ.
Tất cả cỏc thành viờn trong một LIS đều kết nối trực tiếp với mạng ATM.
Tất cả cỏc thành viờn ở bờn ngoài LIS muốn kết nối với cỏc thành viờn
bờn trong LIS đều phải thực hiện thụng qua Router.
Tất cả cỏc thành viờn của LIS phải cú một cơ cấu để chuyển đổi địa chỉ
IP sang địa chỉ ATM thụng qua giao thức ATMARP và ngược lại thụng qua giao thức InATMARP khi sử dụng SVCs.
Tất cả cỏc thành viờn của một LIS phải cú một cơ chế để chuyển đổi cỏc
VCs thành địa chỉ IP thụng qua InATMARP khi sử dụng PVCs.
Tất cả cỏc thành viờn trong một LIS phải cú thể liờn lạc với bất cứ một
thành viờn nào ở trong cựng LIS thụng qua mạng ATM.
Hỡnh 5.7 trỡnh bày cấu trỳc của hai mạng con Logic Avà B của cựng một mạng ATM .
Mạng ATM
Mạng con logic A
Mạng con logic B
Máy chủ phân tích địa chỉ ATM cho mạng con logic B
Máy chủ phân tích địa chỉ ATM cho mạng con logic A
Bộ chọn đường giữa hai mạng con logic A và B
Máy khách thuộc mạng con logic A Máy khách thuộc mạng con logic B
Hỡnh 5.7: Cấu hỡnh mạng con Logic
5.2.5.Cơ chế phõn tớch địa chỉ trong phương phỏp IP truyền thống trờn ATM
Như đó xột ở trờn mạng ATM cú đặc điểm khỏc mạng LAN truyền thống
là mạng ATM khụng hỗ trợ chế độ truyền tin quảng bỏ (Broadcast). Do vậy cơ
chế phõn tớch địa chỉ trong mạng ATM khỏc với mạng LAN. Trong mạng LAN, yờu cầu phõn tớch địa chỉ được truyền quảng bỏ trong mạng và mỏy cú địa chỉ IP phự hợp với địa chỉ IP trong cõu hỏi sẽ trả lời yờu cầu đú . Nhưng trong mạng ATM việc phỏt tin quảng bỏ rất phức tạp, vỡ vậy cần phải cú một thiết bị chuyờn đảm nhận việc trả lời cỏc yờu cầu phõn tớch địa chỉ. Thiết bị đú gọi là
mỏy chủ phõn tớch địa chỉ ATM (ATMARP Server). Cỏc thiết bị cuối trong
mạng con Logic được coi là cỏc mỏy khỏch phõn tớch địa chỉ (ATMARP
Clients). Cỏc mỏy khỏch và mỏy chủ trong mạng con IP Logic liờn lạc với nhau thụng qua giao thức phõn tớch địa chỉ ATM (ATMARP) và giao thức phõn tớch địa chỉ ATM ngược (InATMARP). ATMARP là giao thức giống với giao thức ARP nhưng nú cần thờm một số cơ chế bổ xung để hỗ trợ ARP trong mụi
Đồ ỏn tốt nghiệp Mạng Internet trường ATM đơn hướng. InATMARP là giao thức tương tự như giao thức RARP nhưng nú được ứng dụng cho mạng ATM. Tất cả cỏc mỏy trạm IP đều phải hỗ trợ cỏc giao thức này. Việc sử dụng cỏc giao thức này khỏc nhau phụ thuộc vào việc sử dụng PVCs hay SVCs.
5.2.5.1.Cỏc kết nối ảo cố định (PVCs)
Một mỏy trạm IP phải cú một cơ cấu để xỏc định nú cú PVCs nào, đặc biệt PVCs nào đang được sử dụng bởi phương phỏp đúng gúi LLC/SNAP.
Tất cả cỏc thành viờn hỗ trợ PVCs đều được yờu cầu sử dụng giao thức InATMARP trờn cỏc VCs sử dụng phương phỏp đúng gúi LLC/SNAP. Trong một mụi trường chỉ cú PVC thỡ bờn thu phải suy luận VC thớch hợp từ VC mà trờn đú cú chứa yờu cầu InATMARP (InARP_REQUEST) hoặc trả lời InATMARP (InARP_REPLY). Để từ đú thiết lập cơ sở dữ liệu tương ứng giữa kết nối ảo cố định (được xỏc định bằng cặp giỏ trị VCI/VPI) và địa chỉ IP.
5.2.5.2.Cỏc kết nối ảo chuyển mạch (SVCs)
SVCs dựng để hỗ trợ ATMARP trong mụi trường khụng cú chế độ Broadcast và Multicast mà mạng ATM hiện nay đang cung cấp. Để thực hiện điều đú cần cú một ATMARP Server đặt trong một LIS. Mỏy này phải cú khả năng trả lời tất cả cỏc yờu cầu ATMARP của tất cả cỏc thành viờn trong LIS.
Bản thõn mỏy chủ tự nú khụng chủ động thiết lập kết nối. Nú phụ thuộc vào cỏc mỏy khỏch bờn trong LIS phỏt ra thủ tục đăng ký ATMARP. Một mỏy khỏch kết nối đến ATMARP sử dụng một kết nối ảo kiểu điểm -điểm. Mỏy chủ dựa vào kết nối đú sẽ truyền đi một yờu cầu InATMARP để xỏc định địa chỉ IP của mỏy khỏch. Bản tin trả lời InATMARP từ mỏy khỏch bao gồm cỏc thụng tin cần thiết để mỏy chủ ATMARP xõy dựng bảng ATMARP của nú. Thụng tin này được sử dụng để trả lời cỏc yờu cầu ATMARP mà nú nhận được.
Mỗi một mỏy khỏch kết nối với LIS phải biết địa chỉ để gửi cỏc yờu cầu ATMARP. Địa chỉ này là địa chỉ của mỏy chủ ATMARP được đặt trong mỗi LIS. Trong một mụi trường gồm cỏc kết nối ảo chuyển mạch (SVCs) thỡ cỏc yờu cầu ATMARP được chuyển đến mỏy chủ ATMARP để chuyển đổi từ địa chỉ IP của mỏy đớch sang địa chỉ ATM của mỏy đớch. Mỏy chủ này phải đỏp ứng cỏc yờu cầu của tất cả cỏc thành viờn trong LIS. Nếu LIS hoạt động trong mụi trường chỉ cú cỏc kờnh ảo cố định thỡ cỏc mỏy trạm IP khụng cần phải gửi cỏc yờu cầu ATMARP đến mỏy chủ ATMARP.
Đồ ỏn tốt nghiệp Mạng Internet
5.2.5.3.Cỏc bước trong quỏ trỡnh phõn tớch địa chỉ trong phương phỏp IP truyền thống trờn ATM
Việc phõn tớch địa chỉ trong mụi trường kờnh ảo chuyển mạch dựa trờn sự tương tỏc giữa mỏy chủ ATMARP và mỏy khỏch cú thể chia làm hai giai đoạn:
1. Mạng ATM Máy chủ phân tích địa chỉ S Máy khách A InATMARP_Requesr InATMARP_Reply Kết nối 1 2 3 1 2 3 Giai đoạn
đăng ký: Cỏc mỏy khỏch đăng ký địa chỉ của mỡnh với mỏy chủ ATMARP.
Trước hết cỏc mỏy khỏch cần được thiết lập bằng tay địa chỉ của mỏy chủ ATMARP và lưu trữ địa chỉ đú trong cơ sở dữ liệu của mỡnh. Lỳc khởi động, mỏy khỏch A đó biết trước địa chỉ của mỏy chủ ATMARP (S), nú thiết lập một kết nối ảo đến mỏy chủ S và gửi đi bản tin thụng bỏo địa chỉ ATM của
mỡnh. Mỏy chủ S sau khi nhận được bản tin này sẽ gửi đi một yờu cầu phõn
tớch địa chỉ ngược (InATMARP_Request ) đến mỏy A để xỏc định địa chỉ IP
của mỏy A. Sau khi mỏy A trả lời yờu cầu phõn tớch địa chỉ ngược đú (InATMARP_Reply), mỏy chủ S dựa vào cỏc thụng tin chứa trong trả lời của mỏy khỏch A để xõy dựng bảng phõn tớch địa chỉ ATM. Mỏy chủ ATMARP sẽ dựa vào cỏc thụng tin trong bảng này để trả lời cỏc yờu cầu ATMARP ở giai đoạn sau. Quỏ trỡnh này được mụ tả trong hỡnh hỡnh 5.8.
Hỡnh 5.8: Quỏ trỡnh đăng ký địa chỉ
2. Giai đoạn phõn tớch địa chỉ : Cỏc mỏy khỏch yờu cầu mỏy chủ ATMARP
phõn tớch địa chỉ IP sang địa chỉ ATM. Giả sử mỏy A muốn trao đổi dữ liệu với mỏy B nhưng nú chỉ biết địa chỉ IP của mỏy B. Do hai mỏy đều kết nối vào mạng ATM nờn mỏy A cần phải biết địa chỉ ATM của mỏy B để thiết lập kết nối ảo với B. Cũng như giao thức ARP, đầu tiờn mỏy A sẽ tỡm trong bảng đệm của mỡnh xem cú sẵn địa chỉ của B hay khụng. Nếu khụng cú, mỏy A
sẽ gửi một yờu cầu phõn tớch địa chỉ ATM (ATMARP_Request) đến mỏy chủ
ATMARP. Nếu mỏy chủ tỡm thấy địa chỉ của mỏy B trong bảng địa chỉ của mỡnh thỡ nú sẽ trả lời yờu cầu phõn tớch địa chỉ của mỏy A bằng ATMARP_Reply. Mỏy A dựa vào thụng tin nhận được để thiết lập một kết nối ảo đến mỏy B. Sau khi thiết lập được kết nối đến mỏy B, mỏy A sẽ gửi một yờu cầu phõn tớch địa chỉ ngược theo kết nối ảo vừa được thiết lập đến mỏy B. Dựa vào thụng tin nhận được từ mỏy B , mỏy A sẽ sửa đổi bảng đệm địa chỉ của mỡnh. Nếu mỏy chủ S khụng tỡm được địa chỉ của mỏy B thỡ nú sẽ gửi trả lời khụng tỡm được địa chỉ ATM đến mỏy A (ATMARP_NAK). Quỏ
Đồ ỏn tốt nghiệp Mạng Internet Máy khách B Máy chủ phân tích địa chỉ S Máy khách A 3 2 1 Mạng ATM ATMARP_Requesr ATMARP_Reply Kết nối 3 1 2 t rỡnh này được mụ tả như hỡnh 5.9.
Hỡnh 5.9: Quỏ trỡnh phõn tớch địa chỉ
5.2.5.4.Cấu trỳc bảng đệm địa chỉ
Bảng đệm địa chỉ là một cơ sở dữ liệu chứa cỏc thụng tin về sự tương
ứng giữa địa chỉ IP và địa chỉ ATM. Cấu trỳc của một bảng đệm địa chỉ bao
gồm 5 trường thụng tin: Địa chỉ IP, địa chỉ ATM, kết nối ảo, trường thời gian
và phương phỏp đúng gúi dữ liệu. Mỗi một cặp địa chỉ IP và ATM trong bảng
đệm địa chỉ sẽ xỏc định một thiết bị cuối trong mạng con IP Logic. Trường kết nối ảo dựng để định danh (cặp giỏ trị VPI/VCI) của kết nối giữa mỏy chứa bảng đệm đang xột đến mỏy cú địa chỉ IP và ATM tương ứng với kết nối đú. Trường thời gian chỉ ra thời gian kể từ lỳc bộ đệm dữ liệu tương ứng được xõy dựng
hoặc cập nhật, trường này cũng cú thể coi là thời gian hợp lệ của bộ đệm dữ
liệu. Cấu trỳc của nú là một bộ đếm ngược, khi nào trường này đếm đến 0 thỡ
bộ đệm dữ liệu khụng cũn hợp lệ và phải cập nhật lại. Tuỳ theo loại bảng đệm mà thời gian cần cập nhật lại khỏc nhau. Khi trường thời gian đếm hết mà bộ đệm khụng được cập nhật thỡ nú bị xoỏ bỏ. Trường phương phỏp đúng gúi chỉ ra phương phỏp đúng gúi của kết nối ảo. Một mỏy bất kỳ trong mạng con Logic mà cú lưu trữ bảng đệm địa chỉ cần biết những kết nối ảo nào của mỡnh hỗ trợ phương phỏp đúng gúi LLC/SNAP và kết nối ảo đú được kết nối đến mỏy nào tương ứng với địa chỉ IP và ATM nào.
Mỗi thiết bị cuối trong mạng con Logic đều phải cú bảng đệm địa chỉ của riờng mỡnh. Cỏc mỏy khỏch chỉ yờu cầu mỏy chủ phõn tớch địa chỉ khi khụng tỡm thấy dữ liệu trong bảng đệm địa chỉ của mỡnh và sau khi đó thiết lập kết nối