Như phõn tớch ở phần trờn ta thấy, cụng nghệ ATM đó đúng vai trũ chủ đạo trong thiết kế mạng từ cuối những năm 1980 do tốc độ và khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ của nú. Ngày nay, cỏc cụng nghệ mạng khỏc như Gigabit Ethernet và chuyển mạch đa lớp cú khả năng cung cấp cỏc lợi ớch về hiệu năng mạng và tiện dụng hơn ATM. Tuy nhiờn, ATM vẫn được cài đặt trong nhiều mụi trường vỡ khả năng cung cấp chất lượng dịch vụ của và hỗ trợ việc thiết kế lưu lượng. Bờn cạnh đú, cụng nghệ mạng Internet IP đó được sử dụng rất phổ biến và trở thành một khỏi niệm rất quen thuộc với những người làm cụng nghệ thụng tin hay điện tử viễn
thụng và với cả những người sử dụng. Cú rất nhiều dịch vụ mới được xõy dựng dựa trờn cụng nghệ IP như VPN, VoIP, MPLS… (chương 2). Vỡ vậy, việc chồng phủ cụng nghệ IP trờn nền cụng nghệ ATM (cụng nghệ IP trờn nền ATM- IPoA) đang tỡm hiểu và triển khai rộng rói.
Tuy nhiờn, trước khi bắt tay vào triển khai cụng nghệ IPoA ta cần lưu ý:
Kết nối ATM là kết nối cú định hướng cú nghĩa là chỳng phải thiết lập kết nối trước, và tất cả dữ liệu giữa chỳng được gửi theo đường kết nối đú. Ngược lại, kết nối IP là kết nối khụng định hướng. Mỗi gúi tin IP được chuyển đi bởi cỏc router một cỏch độc lập. Như vậy, khi cần chuyển lưu lượng IP qua mạng ATM, chỳng ta cú hai lựa chọn: hoặc một kết nối mới được thiết lập theo yờu cầu giữa hai bờn, hoặc dữ liệu được truyền thụng qua cỏc kết nối được cấu hỡnh trước. Với phương phỏp đầu tiờn, khi lượng dữ liệu được truyền là nhỏ, giỏ thành cao để thiết lập và huỷ bỏ một kết nối là khụng thể bào chữa. Bờn cạnh đú, với phương phỏp thứ hai, cỏc đường được cấu hỡnh trước khụng thể là đường tối ưu và cú thể bị quỏ tải bởi lượng dữ liệu truyền qua.
Chất lượng dịch vụ QoS là một khỏi niờm quan trọng trong cỏc mạng ATM. Nú bao gồm cỏc thụng số như cỏc yờu cầu trễ và băng thụng của một kết nối. Cỏc yờu cầu như vậy chứa trong cỏc bản tin bỏo hiệu được sử dụng để thiết lập một kết nối. IP hiện tại (IPv4) khụng cú cỏc khỏi niệm này và mỗi gúi tin được chuyển dựa vào best-effort (chuyển đi ngay khi đường truyền rỗi) bởi cỏc router. Để lợi dụng cỏc lợi thế về chất lượng dịch vụ của cỏc mạng ATM, giao thức IP cần được thay đổi để chứa thụng tin đú
4.6.2 Cỏc mụ hỡnh IP trờn nền ATM
4.6.2.1 Mụ hỡnh ngang hàng
Để chạy IP trờn nền cỏc mạng ATM, đầu tiờn chỳng ta cần hiểu cỏch liờn kết cỏc lớp giao thức ATM với cỏc lớp giao thức TCP/IP. Người ta đề xuất hai mụ hỡnh,
mụ hỡnh ngang hàng và mụ hỡnh chồng phủ. Mụ hỡnh ngang hàng xem lớp ATM như một lớp mạng ngang hàng với IP và đề xuất việc sử dụng cựng một hệ thống định địa chỉ như IP cho hệ thống cuối gắn với ATM. Cỏc yờu cầu bỏo hiệu ATM sẽ bao gồm cỏc địa chỉ IP và cỏc chuyển mạch trung gian sẽ gửi cỏc yờu cầu đú bằng cỏch sử dụng cỏc giao thức định tuyến sẵn cú như OSPF. Tuy nhiờn hệ thống này
khụng được sử dụng bởi vỡ mặc dự nú đơn giản hoỏ việc định địa chỉ cho cỏc hệ thống cuối, nhưng nú lại làm phức tạp thiết kế của cỏc chuyển mạch ATM với việc yờu cầu chỳng cú tất cả cỏc chức năng của một router IP. Hơn thế nữa, nếu mạng ATM đú cũng hỗ trợ cỏc giao thức lớp mạng khỏc như IPX hoặc Appletal k, thỡ chuyển mạch đú phải hiểu tất cả cỏc giao thức định tuyến của chỳng
4.6.2.2 Mụ hỡnh chồng phủ
Mụ hỡnh chồng phủ, xem ATM như một giao thức lớp liờn kết dữ liệu, giao thức IP chạy ở phớa trờn nú. Trong mụ hỡnh chồng phủ, cỏc mạng ATM sẽ cú hệ thống định địa chỉ và cỏc giao thức định tuyến riờng của nú. Khụng gian địa chỉ ATM và khụng gian địa chỉ IP khụng phải là một cặp logic, khụng cú sự ỏnh xạ số học giữa chỳng. Mỗi hệ thống đầu cuối sẽ cú một địa chỉ ATM và một địa chỉ IP riờng. Vỡ khụng cú việc ỏnh xạ giữa hai địa chỉ này, cỏch duy nhất chuyển đổi giữa chỳng là thụng qua cỏc giao thức phõn giải địa chỉ. Với mụ hỡnh chồng phủ, cú hai cỏch quan trọng để chạy IP trờn nền ATM. Một là xem ATM như một mạng LAN và cỏc chia một mạng ATM thành cỏc mạng con logic bao gồm cỏc hệ thống đầu cuối với cựng tiờn tố IP. Người ta gọi đú là mụ hỡnh IP truyền thống trờn nền ATM (CIP - Classical IP over ATM). Trong Classical IP over ATM, cỏc hệ thống đầu cuối trong cựng một mạng con logic liờn lạc với nhau thụng qua c ỏc kết nối ATM từ đầu cuối đến đầu cuối và giống trong một LAN, cỏc mỏy chủ ARP được sử dụng trong cỏc mạng con logic để phõn giải cỏc địa chỉ IP sang cỏc địa chỉ ATM. Tuy nhiờn, lưu lượng giữa cỏc hệ thống đầu cuối trong cỏc mạng con logic khỏc nhau phải đi qua một router cho dự chỳng được gắn vào cựng mạng ATM đú. Đõy là điều khụng mong muốn vỡ cỏc router cú độ trễ cao và là cỏc nỳt cổ chai băng thụng. Giao thức phõn giải trạm kế tiếp (NHRP) từng bước giải quyết vấn đề này. Khi làm việc trong một mạng ATM được chia thành cỏc mạng con logic, nú cho phộp một hệ thống đầu cuối trong một mạng con phõn giải địa chỉ ATM (từ địa chỉ IP) của một hệ thống đầu cuối trong mạng con logic khỏc và thiết lập một kết nối ATM từ đầu cuối đến đầu cuối, gọi là một đường tắt (short-cut), giữa chỳng. Phương phỏp khỏc sử dụng một mạng ATM để giả lập cỏc giao thức LAN phổ biến như Ethernet hoặc token ring. IP chạy trờn nền của nú giống như chạy trờn nền Ethernet hoặc token ring. Cỏi này gọi là giả lập LAN (LANE-LAN Emulation). LANE cho phộp cỏc ứng dụng IP hiện tại chạy trờn một mạng ATM mà khụng phải sửa đổi. Điều này sẽ đẩy
nhanh việc sử dụng cỏc mạng ATM. Tuy nhiờn, giống như trong IP cổ điển trờn nền ATM, lưu lượng giữa cỏc mạng LAN giả lập (ELAN) khỏc nhau vẫn cần đi qua một router. Kết hợp giữa LANE và NHRP, đa giao thức trờn ATM (MPOA) giải quyết được vấn đề bằng cỏch tạo ra cỏc đường tắt để trỏnh đi qua cỏc router giữa cỏc ELAN.
4.6.2.3 PAR (PNNI Augmented Routing) và I-PNNI (Intergrated-PNNI)
Với cỏc khỏi niệm ở trờn, ATM và IP mỗi cỏi chạy trờn một giao thức định tuyến riờng. Đối với ATM, đú là PNNI (Private Network to Network Interface) và đối với IP là OSPF. Với IP, cỏc router khụng biết về topology bờn trong của mạng ATM, và với ATM, cỏc chuyển mạch khụng phõn biệt gi ữa một ATM- được gắn với router và một hệ thống ATM đầu cuối. Đụi khi người ta muốn cỏc router hiểu cỏc giao thức định tuyến của ATM đề tớnh toỏn cỏch thiết lập cỏc kết nối ATM với cỏc router khỏc. Kết quả là ra đời giao thức PAR, trong đú cỏc router gắn vào ATM được đối xử như một chuyển mạch ATM và trao đổi thụng tin về cấu hỡnh và tuyến đường giữa cỏc chuyển mạch và cỏc router khỏc. Một phương phỏp khỏc, được gọi là PNNI tớch hợp (I-PNNI), đề xuất việc sử dụng PNNI như một giao thức độc lập được sử dụng trong một mạng cú cả cỏc chuyển mạch và cỏc router.
4.6.3 IP truyền thống trờn ATM, NHRP, và IP Multicast trờn ATM
4.6.3.1 IP truyền thống trờn ATM
Mạng con logic LIS (LIS-logical IP subnet)
Hỡnh 4.10: IP truyền thống trờn ATM
Hỡnh 4.10 miờu tả cấu hỡnh của. Giống với tờn gọi của nú, mụ hỡnh này xem cỏc mạng ATM như một vài mạng con IP riờng biệt được kết nối thụng qua cỏc
router. Một mạng con IP như vậy được gọi là một mạng con logic (LIS-logical subnet). Một LIS cú cỏc đặc điểm sau:
Cỏc hệ thống cuối trong một LIS chia sẻ cựng tiền tố IP và mặt nạ địa chỉ: Trong cỏch này, LIS rất giống với mạng con IP truyền thống trong mạng LAN quảng bỏ. Tuy nhiờn, cỏc mạng con IP truyền thống tỏch biệt với nhau thụng qua cỏc router trong khi cỏc LIS thực sự kết nối với cựng mạng ATM đú. Điều này giải thớch tại sao nú được gọi là mạng con logic: thành viờn của một LIS được định nghĩa bằng cỏch cấu hỡnh phần mềm, khụng phải bằng thiết lập phần cứng. Điều này cũng cú nghĩa rằng việc liờn lạc giữa LIS khụng cần thiết đi qua một router.
Cỏc hệ thống cuối trong một LIS liờn lạc với nhau qua cỏc kết nối ATM từ đầu cuối đến đầu cuối: Khi một hệ thống đầu cuối A cần liờn lạc với một hệ thống đầu cuối B (trong cựng một LIS), nú cần thiết lập một kết nối với B trước. A cú địa chỉ IP của B nhưng khụng biết địa chỉ ATM của nú. Để phõn giải địa chỉ IP thành địa chỉ ATM, giống trong cỏc mạng con IP mỗi LIS bao gồm một mỏy chủ ARP, được gọi là mỏy chủ ATMARP. A gửi gúi tin yờu cầu chứa địa chỉ IP của B đến mỏy chủ ATMARP và mỏy chủ này sẽ trả lời địa chỉ ATM của B. Khi đú, A sẽ thiết lập mụt kết nối với B thụng qua bỏo hiệu P-NNI.
Cỏc hệ thống cuối trong cỏc LIS khỏc nhau liờn lạc với nhau qua một router: Giống trong cỏc mạng con IP truyền thống, một router là một thành viờn của nhiều LIS và chuyển cỏc lưu lượng IP giữa chỳng. Cụ thể, mỗi LIS chứa một router và tất cả cỏc gúi IP khụng định gửi tới một hệ thống cuối trong cựng LIS đú sẽ được chuyển tới router. Nếu router đú trong cựng LIS, nú sẽ gửi gúi tin đến hệ thống cuối đớch bằng cỏch sử dụng hệ thống được miờu tả ở trờn (intra-LIS). Ngược lại nú gửi gúi tin đú đến một router khỏc và gúi tin được định tuyến qua cỏc router cho tới khi đến đớch. Vớ dụ: trong hỡnh 4.1, router I là một thành viờn của cả LIS i và LIS i+1 (i = 1, 2, …, n-1). Lỳc đú, một gúi tin từ hệ thống cuối LIS 1 đến một hệ thống cuối LIS 2 sẽ đi qua router 1, router 2, …, và router n- 1. Điều này khụng được mong muốn, vỡ mỗi router sẽ phải mở gúi và đúng gúi lại cỏc gúi IP, điều này gõy ra trễ rất lớn. Ta thấy rằng cú thể kết
nối trực tiếp giữa cỏc hệ thống đầu cuối này khi chỳng được gắn vào cựng một mạng ATM. Giao thức NHRP giải quyết vần đề này bằng cỏch cho phộp kết nối trực tiếp giữa cỏc hệ thống cuối nằm ở cỏc LIS khỏc nhau.
Mỏy chủ ATMARP
Cấu hỡnh và hoạt động của một mỏy chủ ATMARP trong một LIS giống với một mỏy chủ ATM trong mạng con IP truyền thống. Một gúi tin ARP_REQUEST được gửi từ một hệ thống cuối đến một mỏy chủ ATMARP để phõn giải địa chỉ ATM từ một địa chỉ IP. Mỏy chủ ATMARP chứa một bảng bao gồm cỏc cặp địa chỉ IP và địa chỉ ATM. Nếu một cặp ứng với địa chỉ IP được tỡm thấy, địa chỉ ATM tương ứng sẽ được trả về cho hệ thống cuối yờu cầu bằng cỏch gửi gúi tin ARP_REPLY. Ngược lại, một gúi tin ARP_NAK sẽ được trả về. Cỏc danh mục trong bảng cú thể được cầu hỡnh bằng tay hoặc được học thụng qua việc đăng ký cỏc hệ thống cuối với mỏy chủ ATMARP. Miờu tả chi tiết về LIS và ATMARP cú thể được tỡm thấy trong RFC1577
Đúng gúi dữ liệu
Đúng gúi dữ liệu cho IP over ATM được xỏc định trong RFC 1483. AAL 5 được sử dụng để mang cỏc gúi tin IP từ đầu cuối đến đầu cuối Hai kiểu đúng gúi, là VC Based multiplexing và đúng gúi LLC. Điểm khỏc nhau giưa hai kiểu là cỏi sau cho phộp đa giao thức được mang trờn một VC trong khi cỏi đầu chỉ chấp nhận một giao thức.
VC Based Multiplexing: VC bị giới hạn với một giao thức cụ thể và dữ liệu được đúng gúi trực tiếp trong trường CPCS-PDU của ALL5. Vỡ vậy mỗi kết nối chỉ cú thể mang một giao thức. Phương phỏp này được ưa chuộng khi một số lượng lớn cỏc VC được thiết lập theo cỏch kinh tế và nhanh chúng.
Đúng gúi LLC
Với đúng gúi LLC, một vài giao thức (vớ dụ: IP, IPX, Apple Talk) cú thể được mang trờn cựng kết nối VC. Trong khỏi niệm này, một gúi IP sẽ được thờm vào phần tiờu đề LLC theo chuẩn 802.2 trước khi nú được đúng gúi trong khung AAL5. Phương phỏp này được ưu tiờn sử dụng khi một VC riờng biệt cho mỗi giao thức là đắt tiền hoặc khụng thực hiện
được. Đõy là phương phỏp đúng gúi mặc định cho tất cả cỏc giao thức IP over ATM.
4.6.3.2 NHRP
Như đó được đề cập trờn đõy, với IP cổ điển trờn ATM, liờn lạc giữa cỏc LIS phải đi qua cỏc router, đõy khụng phải là một giải phỏp tối ưu khi cả hai bờn được gắn vào cựng một mạng ATM. Người ta muốn chỳng kết nối trực tiếp với nhau và thực tế điều đú khụng khú thức hiện. Chỳng ta chỉ cần một cơ chế cho một hệ thống cuối để phõn giải địa chỉ IP của hệ thống cuối khỏc trong một LIS ngoại thành địa chỉ ATM tương ứng của nú. NHRP là một giao thức thực hiện được nhiệm vụ này.
NHRP bao gồm hai thực thể, đú là mỏy chủ NHRP (NHSs) và mỏy khỏch NHRP (NHC), và cỏc giao thức giữa chỳng. Mỗi LIS chứa ớt nhất một mỏy chủ NHRP và mỗi hệ thống cuối là một mỏy khỏch. Khi một hệ thống cuối cần phõn giải một địa chỉ IP, nú gửi một yờu cầu đến mỏy chủ NHRP phụ trỏch LIS đú. Một NHS cú thể phục vụ cho nhiều LIS và nú giữ một bảng cỏc cặp địa chỉ IP và địa chỉ ATM cho tất cả cỏc host thuộc về cỏc LIS mà nú đang phục vụ. Nếu địa chỉ IP được yờu cầu thuộc về những LIS này (nhận biết thụng qua tiền tố IP), NHS sẽ tỡm danh mục IP tương ứng và trả lời địa chỉ ATM tương ứng. Ngược lại một trả lời từ chối sẽ được gửi lại.
Cho đến nay, NHS xử sự giống với cỏc mỏy chủ ATMARP, và thực sự trong cỏc LIS nơi mà NHC và cỏc mỏy khỏch ATMARP cựng tồn tại, cỏc NHS thường kết hợp cả chức năng của mỏy chủ ATMARP. Tuy nhiờn, một giới hạn của mỏy chủ ATMARP là nú khụng thể phõn giải một địa chỉ IP thuộc một LIS khỏc trong khi NHRP cú thể làm điều đú. Khi một yờu cầu đến một mỏy chủ NHRP để xem xột một địa chỉ IP thuộc về một LIS mà nú khụng phục vụ, nú sẽ điều khiển để gửi yờu cầu đú đến NHS phục vụ LIS đú. Cỏc NHS phục vụ cỏc LIS trờn một mạng ATM được cấu hỡnh trước để chỳng tạo ra một mạng đó được định tuyến cho cỏc yờu cầu NHRP. Nhờ cỏc giao thức định tuyến như OSPF chạy giữa cỏc NHSs này, giống cỏc router IP cỏc NHSs biết trạm kế tiếp nào (một NHS khỏc) để gửi yờu cầu NHRP để đến được NHS đớch. Khi NHS phục vụ một LIS nhận yờu cầu, nú sẽ trả lời địa chỉ ATM tương ứng với hệ thống cuối phỏt ra yờu cầu. ….
CHƢƠNG 5: XÂY DỰNG MẠNG IPoA PHỤC VỤ CHO ĐÀO TẠO
5.1 Mụ hỡnh dự kiến sẽ triển khai tại phũng TN BMHTVT
Như đó trỡnh bày trong chương 1, lý do chớnh của việc triển khai mụ hỡnh mạng IPoA là việc tận dụng những ưu điểm của cụng nghệ cú định hướng kết nối và cụng nghệ khụng hướng kết nối. Mụ hỡnh mạng xõy dựng được sẽ đỏp ứng cỏc tiờu chớ của một mạng hội tụ đầy đủ cỏc loại hỡnh dịch vụ.
FE: 192.168.100.1/24 V.35: 10.10.2.2/24 LAN:192.168.3.1/24 LAN 2 IP: 192.168.2.x/24 LAN: 192.168.2.100/24 WAN: 10.10.1.201/24 IP : 192.168.4.x /24 IP : 10.0.0.2. /15 LAN LAN3 PC FW-LAN3 Cisco805 Truy nhậ p IS DN với t ốc đ ộ cơ bản ADSL Zoom X5 PC Com 3 IBM 205 LAN2 LAN4 LANn CISCOSYSTEMS Diva LAN, ISDN Router, ISDN So Card… PC PC PC FW- LAN2 DHCP Server IP: 10.10.1.204 range: 10.10.1.[100...124] FE: 10.10.1.200/24 V.90 Modem T ru y n hậ p P STN qu a đ -ờ ng A nalog PC V.90 Modem PC
Data V.90 Series VPN Tunnel LANn: 192.168.n.x/24
PC Mạng lõi sử dụng công nghệ: - IP over ATM - MPLS Truy nhập