2.7.2.1. L uồng
Lă 1 tập hợp câc gói có cùng địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, cùng liín quan đến một đường dẫn vă một dịch vụ xâc định vă cũng có thể có cùng chỉ số port TCP/UDP.
2.7.2.2. Câc kiểu luồng
IP Switching xử lý luồng theo câc mức độ host đến host hay ứng dụng đến ứng dụng. • Loại 1: được định nghĩa lă những gói giữa một quâ trình xử lý hay giữa hai ứng dụng.
Những trường trong IP header của câc gói năy cũng cho phĩp nhận dạng nó, loại năy ngoăi thông tin về địa chỉ IP nguồn, đích phải mang thông tin về chỉ số port TCP/UDP cụ thể.
• Loại 2: được định nghĩa lă luồng giữa hai host, loại năy câc gói của nó chi cần có chung địa chi IP gửi vă nhận.
H ình 2.25: Luồng loại 1 (trín) vă loại 2 (dưới) [1]
Phiín bản IHL TOS TTL Giao thức
Địa chỉ IP nguồn
Địa chỉ IP đích
Cổng nguồn Cổng đích
Phiín bản IHL Dănh trước TTL Dănh trước
Địa chỉ IP nguồn
Địa chỉ IP đích
2.7.2.3. Phần nhận dạng luồng
Câc trường của lớp vận chuyển vă IP cũng đủ để xâc định kiểu của luồng.
2.7.2.4. Phần p hđn loại luồng
Đđy lă chức năng của khối định tuyến ưong IP Switch, xâc định xem luồng dữ liệu năy sẽ được xử lý ở lớp 3 hay lớp 2, nghĩa lă xâc định nó được định tuyến hay chuyển mạch.
2.7.2.5. Chuyển m ạch IP
Có 2 thănh phần chính. Bộ điềụ khiển chuyển mạch IP (IP Switch Controller) tích hợp với chuyển mạch ATM (ATM Switch) cùng với 2 loại giao thức IFMP vă GSMP. IP Switch Controller sử dụng câc phưcmg thức định tuyến IP xđy dựng câc bảng định tuyến. Ngoăi ra IP Switch Controller sẽ trao đổi câc bản tin IFMP với câc IP Switch khâc, c ấ u trúc của một IP Switch đê được nói ở phần trước.
2.7.2.Ố. IF M P
Lă giao thức kiểm soât luồng của Ipsilon. hai IP Switch kế cận nhau sử dụng giao thức năy gân nhên cho một luồng xâc định. Bản tin IFMP từ một IP Switch gửi đến một IP Switch trước nó. Chức năng của IFMP bao gồm:
• Một giao thức phât hiện một EP Switch ngang hăng trín một kết nối.
• Một giao thức định hướng lại: kiểm soât việc gắn nhên cho một luồng xâc định.
2J.2.7 . GSM P
Giao thức kiểm soât chuyển mạch, Bộ điều khiển chuyển mạch IP (IP Switch controller) sử dụng giao thức năy để quản lý tăi nguyín của chuyển mạch ATM, nó cho phĩp bộ điều khiển chuyển mạch IP thiết lập hoặc giải phóng câc kết nối của chuyển mạch ATM.
2.7.2.8. Chuyển m ạch IP đầu cuối
Một hệ thống chuyển mạch IF phải có một đầu cuối để cho câc luồng văo vă ra khỏi mạng. Một đầu cuối f'"a chuyển mạch EP được định nghĩa như lă một điểm kết thúc hay bắt đầu của một luồng được ânh xạ lín lớp 2 của ATM-VC. M ột thiết bị đầu cuối có thể lă một ruuicr, một thiết bị rìa hay một ciiu^ển mạch EP có khả năng phât vă nhận bản tin IFMP.
2.7.3.Giao thức quản lý luồng Ipsilon IFMP
Giao thức quản lý luồng Ipsilon IFMP (Ipsilon Flow Management Protocol) chạy trín liín kết điểm nối điểm giữa hai chuyển mạch EP lăm nhiệm vụ phđn bố thông tin kết hợp nhên giữa chúng. Giao thức năy sử dụng kết hợp nhên xuôi dòng. Mặc dù điểm xuôi dòng chịu ttâch nhiệm việc cấp vă quảng bâ nhên. Quyết định khi năo vă như thế năo để gân một nhên lă một vấn đề chính sâch nội bộ.
IFMP lă một giao thức ttạng thâi mềm (soft State), nghĩa lă trạng thâi mă nó căi đặt sẽ tự động time out (nghĩ lă bị xoâ sau 1 khoảng thời gian) ữừ khi được lăm tươi (refresh). Trong trưÒTig hợp của IFMP, có nghĩa lă thông tin kết hợp nhên có khoảng thòi gian sống giới hạn một khi nó được biết bỏi chuyển mạch ngược dòng vă phải được lăm tươi ngay khi được ỹíu cầu.
Giâ trị VPI/ VCI được gắn cho gói sẽ do chuyển mạch BP đích ấn định vă giâ trị năy sẽ được thông bâo cho chuyển mạch IP nguồn biết. Giao thức IFMP được sử dụng giữa 2 chuyển mạch IP hoăn toăn độc lập với hoạt động của câc chuyển mạch IP khâc.
Có hai thănh phăn của IFMP, một giao thức gần kề (adjency protocol), một giao thức định tuyến lại.
2.7.3.1. Giao thứ c gần k ề của IF M P
Giao thức gần kề lă câc giao thức được dùng để giao tiếp vă phât hiện thông tin về câc lâng giềng (neighbor) trực tiếp. Nó còn được dùng để dảm bảo rằng một lâng giềng không biến liiất một câch thầm lặng bời vì hư đường kết nối hay hệ thống bị reboot, hay ít nhất dùng để nhận biết sự có mặt của lâng giềng.
Chuyển mạch IP dựa trín sự cùng hợp tâc giữa câc chuyển mạch. Nó cần có sự nhất quân về trạng thâi của nhên được duy trì giữa -câc chuyển mạch, câc giao thức gần kề của IFMP cho phĩp câc chuyển mạch cùng hợp tâc ưao đổi câc thông tin khởi tạo để nó đủ yíu cầu về ừạng thâi chung để có thể bắt đầu trao đổi nhên.
Câc giao thức gần kề của IFMP cho phĩp câc chuyển mạch tại cuối câc kết nối biết được đặc tính của câc chuyển mạch khâc. Bản tin ADJACENCY được gói văo một datagram IP vă gửi broadcast bằng địa chỉ giới hạn. Trong IP truyền ứiống, địa chỉ giới hạn (255.255.255.255) được lắng nghe bởi tất cả câc host ữín một mạng. Khi một chuyển mạch IP nhận một bản tin ADJACENCY từ một lâng giềng của nó, nó suy diễn ra đặc tính của chuyển mạch IP từ xa bằng câch kiểm tra ư-ường địa chì nguồn trong đóng gói IP của bản tin ADJACENCY. Với kiểu trạng thâi mềm, câc bản tin gần kề được gửi đi một câch tuần hoăn.
2.7.3.2. Giao thức định tuyến tại của IF M P
Có 5 loại bản tin được xâc định trong giao thức định tuyến lại của IFMP. Tất cả đều có cùng một khuông dạng trong hình 2.26 vă tất cả đều được đóng gói văo IP datagram mă được gửi đến địa chỉ IP unicast của hệ thống ngang cấp, được học qua câc bản tin của giao
thức gần kề. Bản thđn băn tin có thể có chứa hcm một thănh phần bản tin, nhưng tất cả nếu căng loại phải có cùng trường Opcode trong tiíu đề. Năm bản tin đó lă:
• REDIRECT: Bản tin dùng để kết hợp một nhên cho một luồng vă định tuyến lại cho chuyển mạch.
RECLAEVI: Bản tin cho phĩp một nhên được thâo ra để dùng lại.
RECLAIM ACK: Phúc đâp rằng bản tin RECLAIM đê được nhận vă xử lý.
• LABEL RANGE: Cho phĩp một dêy có thể chấp nhận cùa nhên cho một chuyển mạch để có thể giao tiếp với lâng giềng của nó.
• ERROR: Dùng để thông bâo câc lỗi xảy ra.
H ình 2.26: Định dạng bản tin giao thức REDIRECT của IFMP.
Phiín băn (Version) Opcode Kiểm tra tổng (Checksum) (Sender instance) (Peer instance) Số thức tự (Sequence number)
Thđn bản tin: độ dăi thay đổi (Message body: variable length)
Tín câc tnrdmg ưong bản tin đê có thề tự giải thích ý nghĩa của chúng. Chúng ta chi sẽ tìm hiểu về bản tin REDIRECT (những bản tin khâc có thể tìm thấy trong RFC 1953) vì đđy lă bản tin trung tđm của chuyển mạch IP.
Khuôn dạng của thđn bản tín REDIRECT được chỉ ra ttong hình 2.27. Xem xĩt trong bản tin năy chúng ta sẽ thấy kiểu luồng (flow type) vă nhận dạng luồng (flow indentifier). ở phần đầu chúng ta đê chỉ ra có hai loại luồng trong chuyển mạch IP vă nhận dạng luồng của nó.
H ình 2.27: Thđn bản tin REDIRECT cùa IFMP.
Kiểu luống (Flow type)
Chiều dăi mă nhận dạng luồng (Flow ID Length)
Thời gian tồn tại (Lie time)
. Nhên (Label)
Nhận dạng luồng (Flow Identifier)
Chưorng 2; Lý thuyết cơ bản của chuyển mạch nhên 55
• Flow Type: xâc định luồng loại 1 hay loại 2.
• Flow ID length: chiều dăi của Flow Identifier (mê nhận dạng luồng). • Lifetime: thời gian tồn tại của bản tin định hướng lại trong mạng. • Label: 32 bit, giâ trị VPI vă V Cĩ.
• Flow Identifier: chỉ ra luồng mă sẽ được gắn với nhên.
H ình 2.28: Nhên IFMP cho liín kết dữ liệu A TM.
Dănh trước (4) VPI (12) VCI (16)
Sau khi nhận được bản tin REDIRECT của BFMP nếu lihư chuyển mạch IP nguồn không có khả năng chuyển gói với nhên mă chuyển mạch iP đích ấn định, nó gửi trả về bản tin LABEL RANGE. Bản tin LABEL RANGE thông bâo cho chuyển mạch IP đích biết những giâ u-ị nhên hợp lệ.
Trường hợp xảy ra lỗi trong bản tin REDIRECT thì chuyển mạch IP nguồn sẽ gửi đi bản tin ERROR. Mặc khâc, để ngừng việc gắn nhên (V PW C I) cho gói, 1 bản tin RECLAIM sẽ được tạo ra. Bản tũi RECLAIM chứa câc thông tin: flow type, flow id length label vă flow identifier.
Bản tin RECLAIM ACK được gửi trả về thông bâo cho việc đê được thực hiện thănh công, việc ngừng cấp phât nhên cho gói của luồng dữ liệu được chi định.
2.7.3.3. Đóng gói cho luồng
Chuyển mạch IP hỗ trợ nhiều kiểu đóng gói cho vận chuyển IP ữín liín kĩt dữ liệu ATM như trong RFC 1954. Đóng gói được sử dụng tùy thuộc văo thông tin kiểu luồng chứa trong bản tin định hướng lại IFMP của chuyển mạch IP đích. Đóng gói mặc định cho những gói IP đi trín mạch ảo mặc định được chỉ ra như trong hình 2.29. Nó dựa văo kỹ thuật đóng gói LLC/SNAP trong RFC 1483.
H ình 2.29: Đóng gói IP trín vc mặc định.
LLC (AA-AA-03)
SNAP (00-00-Ó0-08-00)
Gói tin IPv4
Phần đệm (0-47)
Phần đuôi AAL5 (AAL5 trailer)
Một chi tiết khâ quan trọng lă khi dữ liệu được gửi trín một v c định hướng lại thì được đóng gói khâc với câc dữ liệu gửi trín v c mặc định. Sự khâc nhau quan trọng giữa hai kiểu đóng gói khi một luồng được chuyển từ v c mặc định đến v c định tuyển lại lă:
• Trường LLC vă SNAP biến mất.
• Tiíu đề EP (Header IP) được chuyển thănh tiíu đề (header) của luồng IFMP.
Việc chuyển đổi tiíu đề IP vă TCP/UDP khâ phức tạp vă thú vị, tiíu đề thật sự đê được nĩn lại, do đó văi trường đê được bỏ đi. Hình 2.30 cho thấy chi tiết sự chuyển đổi năy, hình cho thấy tiíu đề IPv4 chuẩn, mê nhận dạng luồng(flow identifier) loại 2 vă đóng gói của luồng loại 2 trín một v c được định tuyến.
H ình 2.30: Nĩn tiíu đề IPv4: (a) Nhận dạng ỉuồng IFMP loại; (b) Đóng gói luồng loại 2;
' (c) Nhận dạng vă đóng gói luồng cùng với tất că câc trường trong tiíu đề IP [I].
Phiín bản IHL ToS Độ dải tổng
Nhận diện Cờ 1 Cờ phđn đoạn
TTL Giao thức Kiểm tra tiíu đề
Địa chỉ nguồn
Địa chỉ đích
Dữ liệu
(a)
Phiín bản I IHL I Dănh trước TTL Dănh trước
Địa chỉ IP nguồn
Địa chỉ IP đích
(b)
Dănh trước 1 ToS Độ dăi tổng
Nhận diện Cờ 1 . Cờ phđn đoạn
Dănh trưởc 1 Giao thức Kiểm tra tiíu đề
Dữ liệu
(c)
Ta có nhận xĩt câc trưòrng trong tiíu đề gói IP được bao gồm trong tiíu đề của mê nhận dạng luồng (flow identifier) vă tiíu đề đóng gói luồng. Sử dụng nhên của ba phần trong hình 2.30 ta có thể thấy rằng (a) = (b) +(c). Chúng ta xeni xĩt mục đích của điều năy
trong thực tế. ,
Nhắc lại rằng một chuỗi câc sự kiện dẫn đến sự xuất hiện luồng được định hướng lại trín một v c như sau:
Chương 2: Lý thuyết cơ bản của chuyển mạch nhên 57
• Một chuyển mạch IP lựa một luồng tìm kiếm tiíu đề IP của nó (hình 2.30.a).
• Switch gửi một bản tin REDIRECT chứa một mê nhận dạng luồng (flow identifier) (hình 2.30.C) vă một V C W P I để sử dụng cho luồng được lựa chọn đến chuyển mạch ngược dòng (upstream switch).
• • Chuyển mạch IP ngược dòng gửi luồng trín v c chứa trong bảng tin REDIRECT mă nó nhận được vă luồng năy được đóng gói tùy theo kiểu của nó (trong hình 2.30.b lă luồng loại 2).
Bđy giờ xem xĩt một chuyển mạch IP nhận một luồng đê được định tuyến lại. Luồng đến tì-ín V C W P I nằm trong bản tin REDIRECT mă đê được chuyển mạch năy gửi đi,' chuyển mạch năy luôn giữ lại bảng copy của tất cả bảng tin REDIRECT mă nó đê gửi. Do đó, nó có thể sử dụng trường V C W P I của luồng đến để tìm ra mê nhận dạng luồng (flow identifier) tương ứng. Vă bđy giờ nó có cả hai, flow identifier vă bản thđn luồng đang đến, nó có thể tạo íại tiíu đề IPv4 gốc từ hai thănh phần trín.
Mặc dù nĩn được sử dụng để tiết kiệm băng thông, trong trường họp năy nó còn dùng để chống lại sự ttuy cập không được phĩp trín mạng. Ngoăi ra, vì nhiều ttường ttong tiíu đề IP giống nhau cho tất cả câc gói trong luồng, chúng ta có thể gửi cặc trường năy một lần, trong trưÒTig flow identifier, hơn lă gửi chúng trong tất cả câc gói.