Trong ch/ơng 1 chúng ta đTxem xét một số thiết bị cơ bản của mạng LAN, cầu nối trong mạng l thiết bị lớp 2- lớp liên kết dữ liệu, thuật ngữ chuyển mạch lớp 2 th/ờng đ/ợc sử dụng để mô tả một cầu nối LAN. Tuy nhiên, thuật ngữ n y có thể hiểu rộng hơn để mô tả các thiết bị chuyển mạch ATM hoặc FR, ATM v FR có thể
đ/ợc xem nh/ l sự tổ hợp công nghệ chuyển mạch lớp 2 v lớp 3. Rất nhiều ng/ời trong lĩnh vực công nghệ thông tin sử dụng khái niệm định tuyến trên lớp 3 v coi đó cũng l phần tử chuyển tiếp, trong cuốn t i liệu n y cũng đ/a ra các khái niệm t/ơng tự. Nh/ chúng ta đTxem xét trong ch/ơng 2, chức năng định tuyến gắn liền với phát h nh định tuyến v xác định tuyến trong môi tr/ờng IP, vấn đề trễ chuyển tiếp gói tin trong mạng IP với các bộ định tuyến truyền thống đ/ợc đặt v o các giao thức định tuyến v thuật toán tìm đ/ờng.
3.5.2 Chuyển mạch lớp 3
Đây l một thuật ngữ chỉ ra một ph/ơng pháp mới để chuyển tiếp gói tin, đặc tính phân biệt của chuyển mạch lớp 3 l các chức năng đ/ợc thực hiện trong phần cứng nhờ các mạch tích hợp đặc biệt (ASIC) hoặc các phần cứng thiết kế đặc biệt. Chúng không thực hiện việc ghép nhTn v cũng không bắt buộc phải nằm trên tr/ờng chuyển mạch của ATM hoặc FR. Một v i hệ thống chuyển mạch lớp 3 sử dụng cache để hỗ trợ, cache đ/ợc xây dựng để chứa các địa chỉ mạng th/ờng xuyên nhận l/u l/ợng gói tin, các truy nhập th/ờng xuyên sẽ không bắt buộc phải truy nhập v o bảng định tuyến trung tâm. Đi cùng với kiến trúc đó, ph/ơng pháp điều khiển phân tán sẽ đ/ợc sử dụng nhằm đẩy nhanh tốc độ chuyển tiếp gói tin. Bảng định tuyến đ/ợc tính toán bởi bộ xử lý trung tâm, nh/ng bộ xử lý trung tâm không ra quyết định chuyển tiếp cho từng gói tin, thay v o đó các bảng chuyển tiếp đ/ợc chuyển tới các bộ xử lý giao diện v các bộ xử lý n y đ/a ra quyết định chuyển tiếp gói tin. Chúng ta cùng nhau xem xét một ví dụ d/ới đây (hình 3.12).
Hình 3.12 chỉ ra kiến trúc tổng quan của bộ định tuyến gigabit, bộ định tuyến chứa các card đ/ờng dây trên đó có chứa các giao diện, các card xử lý chuyển tiếp v tất cả đ/ợc nối tới chuyển mạch. Luồng gói tin đ/ợc chuyển từ ngo i v o các card đ/ờng dây, đ/ợc tách tiêu đề gói tin v chuyển tiêu đề tới card xử lý chuyển tiếp qua tr/ờng chuyển mạch, trong khi đó phần tải tin đ/ợc l/u lại trong card đ/ờng dây. Bộ xử lý chuyển tiếp kiểm tra tiêu đề, xác định tuyến của gói tin, cập nhật tiêu đề v chuyển chúng lại cho card đ/ờng dây cùng với thông tin chuyển tiếp. Tiếp theo đó card đ/ờng dây sẽ chuyển gói tin tới card đầu ra phù hợp. Bộ định tuyến gigabit (MGR) có dung l/ợng tổng l 50Gb/s v tốc độ truyền gói l 32 triệu gói/giây.
Các gói tin Tiêu đề Bộ xử lý gói Các gói tin Tiêu đề Bộ xử lý gói Bộ nhớ tuyến Bộ nhớ tuyến Bộ xử lý Thay thế
Yêu cầuFIFO
Tr/ờng chuyển mạch
Card đ/ờng dây Card đ/ờng dây
T iê u đ ề Đầu v o Đầu v o Đầu ra Đầu ra Hình 3.12: mô hình chuyển mạch lớp 3 MGR
MGR sử dụng một số tiếp cận khác với các bộ định tuyến truyền thống:
• Thứ nhất, bộ định tuyến MRG sử dụng các bảng định tuyến phân tán, các card xử lý chuyển tiếp chứa tập địa chỉ ho n chỉnh cho các tuyến, điều n y tránh đ/ợc hiện t/ợng trễ tại bảng xử lý biên dịch trung tâm. Hơn nữa, các bảng chuyển tiếp n y không chứa to n bộ các khoản mục nh/ trong bộ định tuyến truyền thống, nó chỉ chứa thông tin địa chỉ b/ớc kế tiếp.
• Thứ hai, tr/ờng chuyển mạch l tr/ờng chuyển mạch điểm nối điểm gồm 15 cổng chứ không phải l tr/ờng chuyển mạch bus chia sẻ, tr/ờng chuyển mạch n y sử dụng kiểu h ng đợi đầu v o FIFO v một số thuật toán để giải quyết vấn đề nghẽn đầu dòng (HOL).
• Thứ ba, card xử lý chuyển tiếp đ/ợc tách biệt với card đ/ờng dây, tiếp cận n y cho phép hệ thống mềm dẻo khi hỗ trợ các giao diện trên các card đ/ờng dây, hỗ trợ mạng ảo v đơn giản khi cấu hình v quản trị hệ thống.
• Thứ t5,các card đ/ờng dây có khả năng chấp nhận nhiều đơn vị dữ liệu giao thức lớp 2 khác nhau v biến đổi chúng th nh một khuôn dạng chung trong nội bộ của MGR.
• Thứ năm, bộ định tuyến MGR hỗ trợ QoS, xử lý chuyển tiếp có thể phân biệt các gói v ghép chúng th nh luồng, thông tin n y đ/ợc chuyển tới cổng đầu ra, thực hiện lập lịch truyền dẫn gói tin.
3.5.3 Chuyển mạch lớp 4
Chuyển mạch lớp 4 liên quan tới một số thuật ngữ mới, nó ngụ ý sử dụng các chỉ số cổng trong các giao thức lớp trên nh/ l một phần của quyết định chuyển tiếp gói tin. Địa chỉ IP đích v chỉ số cổng đích chắc chắc đ/ợc sử dụng, chỉ số cổng nguồn v tr/ờng nhận dạng giao thức trong tiêu đề IP có thể sử dụng hoặc không.