H ướng tắtG ó i
3.5.1 Chuyển mạch lớp
Trong chơng 1 chúng ta đã xem xét một số thiết bị cơ bản của mạng LAN, cầu nối trong mạng là thiết bị lớp 2- lớp liên kết dữ liệu, thuật ngữ chuyển mạch lớp 2 thờng đ- ợc sử dụng để mô tả một cầu nối LAN. Tuy nhiên, thuật ngữ này có thể hiểu rộng hơn để mô tả các thiết bị chuyển mạch ATM hoặc FR, ATM và FR có thể đợc xem nh là sự tổ hợp công nghệ chuyển mạch lớp 2 và lớp 3. Rất nhiều ngời trong lĩnh vực công nghệ thông tin sử dụng khái niệm định tuyến trên lớp 3 và coi đó cũng là phần tử chuyển tiếp, trong cuốn tài liệu này cũng đa ra các khái niệm tơng tự. Nh chúng ta đã xem xét trong chơng 2, chức năng định tuyến gắn liền với phát hành định tuyến và xác định tuyến trong môi trờng IP, vấn đề trễ chuyển tiếp gói tin trong mạng IP với các bộ định tuyến truyền thống đợc đặt vào các giao thức định tuyến và thuật toán tìm đờng.
3.5.2 Chuyển mạch lớp 3
Đây là một thuật ngữ chỉ ra một phơng pháp mới để chuyển tiếp gói tin, đặc tính phân biệt của chuyển mạch lớp 3 là các chức năng đợc 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 nhãn và cũng không bắt buộc phải nằm trên trờng chuyển mạch của ATM hoặc FR. Một vài hệ thống chuyển mạch lớp 3 sử dụng cache để hỗ trợ, cache đợc xây dựng để chứa các địa chỉ mạng thờng xuyên nhận lu lợng gói tin, các truy nhập thờng xuyên sẽ không bắt buộc phải truy nhập vào bảng định tuyến trung tâm. Đi cùng với kiến trúc đó, phơng pháp điều khiển phân tán sẽ đợc sử dụng nhằm đẩy nhanh tốc độ chuyển tiếp gói tin. Bảng định tuyến đợc tính toán bởi bộ xử lý trung tâm, nhng bộ xử lý trung tâm không ra quyết định chuyển tiếp cho từng gói tin, thay vào đó các bảng chuyển tiếp đợc chuyển tới các bộ xử lý giao diện và các bộ xử lý này đa ra quyết định chuyển tiếp gói tin. Chúng ta cùng nhau xem xét một ví dụ dới đây (hình 3.12).
Hình 3.12 chỉ ra kiến trúc tổng quan của bộ định tuyến gigabit, bộ định tuyến chứa các card đờng dây trên đó có chứa các giao diện, các card xử lý chuyển tiếp và tất cả đợc nối tới chuyển mạch. Luồng gói tin đợc chuyển từ ngoài vào các card đờng dây, đ- ợc tách tiêu đề gói tin và chuyển tiêu đề tới card xử lý chuyển tiếp qua trờng chuyển mạch, trong khi đó phần tải tin đợc lu lại trong card đờng dây. Bộ xử lý chuyển tiếp kiểm tra tiêu đề, xác định tuyến của gói tin, cập nhật tiêu đề và chuyển chúng lại cho card đờng dây cùng với thông tin chuyển tiếp. Tiếp theo đó card đờng dây sẽ chuyển gói tin tới card đầu ra phù hợp. Bộ định tuyến gigabit (MGR) có dung lợng tổng là 50Gb/s và tốc độ truyền gói là 32 triệu gói/giây.
C á c g ó i t i n T i ê u đ ề B ộ x ử l ý g ó i C á c g ó i t i n T i ê u đ ề B ộ x ử l ý g ó i B ộ n h ớ t u y ế n B ộ n h ớ t u y ế n B ộ x ử l ý T h a y t h ế Y ê u c ầ uF I F O T r ư ờ n g c h u y ể n m ạ c h C a r d đ ư ờ n g d â y C a r d đ ư ờ n g d â y Ti êu đ ề Đ ầ u v à o Đ ầ u v à o Đ ầ u r a Đ ầ u r a 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 hoàn chỉnh cho các tuyến, điều này tránh đ- ợc hiện tợng trễ tại bảng xử lý biên dịch trung tâm. Hơn nữa, các bảng chuyển tiếp này không chứa toàn bộ các khoản mục nh trong bộ định tuyến truyền thống, nó chỉ chứa thông tin địa chỉ bớc kế tiếp.
• Thứ hai, trờng chuyển mạch là trờng chuyển mạch điểm nối điểm gồm 15 cổng chứ không phải là trờng chuyển mạch bus chia sẻ, trờng chuyển mạch này sử dụng kiểu hàng đợi đầu vào FIFO và một số thuật toán để giải quyết vấn đề nghẽn đầu dòng (HOL).
• Thứ ba, card xử lý chuyển tiếp đợc tách biệt với card đờng dây, tiếp cận này cho phép hệ thống mềm dẻo khi hỗ trợ các giao diện trên các card đờng dây, hỗ trợ mạng ảo và đơn giản khi cấu hình và quản trị hệ thống.
• Thứ t, các card đờng dây có khả năng chấp nhận nhiều đơn vị dữ liệu giao thức lớp 2 khác nhau và biến đổi chúng thành 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 và ghép chúng thành luồng, thông tin này đợc 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 là một phần của quyết định chuyển tiếp gói tin. Địa chỉ IP đích và chỉ số cổng đích chắc chắc đợc sử dụng, chỉ số cổng nguồn và trờng nhận dạng giao thức trong tiêu đề IP có thể sử dụng hoặc không.