Chương III: Kỹ thuật chuyển mạch gói.
3.3.Các giao thức hoạt động trong mạng chuyển mạch gó
Các mục trên đây đã thảo luận các nguyên tắc của chuyển mạch gói và so sánh, phân tích nó với các kỹ thuật khác, trong đó nhấn mạnh các đặc điểm liên lạc số liệu tốc độ cao trong thời gian truyền tin ngắn.
Dưới đây sẽ đề cập tới chuyển mạch gói một cách chi tiết hơn về hoạt động của mạng này. Cùng với các chức năng chuyển mạch, trong mạng chuyển mạch gói các máy tính tốc độ cao xử lý số liệu bên trong phạm vi mạng. Việc thực hiện của mạng chuyển mạch gói phụ thuộc vào các quy tắc, thủ tục chuyển dịch số liệu từ một thuê bao, qua mạng chuyển mạch tới thuê bao bị gọi. các quy tắc và thủ tục này gọi chung thuật ngữ là giao thức (protocol). Điều này là rất quan trọng đối với mạng truyền số liệu bởi vì máy tính có cấu tạo, chức năng và hoạt động rất phức tạp đồng thời rất đa dạng. Do vậy để tạo điều kiện cho việc xây dựng và phát triển mạng truyền số liệu, hoạt hóa các tính năng trao đổi thông tin số liệu trong thời gian từ 1975 - 1980 ISO đã đưa ra mô hình tham chiếu hệ thống đấu nối mở OSIRM (open System Interconection Reference Model) Hình vẽ H3.6 mô tả cấu trúc của OSI RM.
Giao thức OSI
Hình 3.6. cấu trúc phân cấp OSI RM
Mức 1: Mức thấp nhất giao thức là mức 1 - Lớp Vật lý (physical Layer). Tại lớp này các định nghĩa sẵn các tiêu chuẩn áp dựng cho việc định nghĩa các giao diện vật lý. Theo giao diên Vật lý với mạng người ta đưa ra sơ đồ chân nối, connector, các tham số sơ cấp về điện khí và cơ khí như mức công suất tín hiệu tại các điểm tham khảo, mức phân bổ suy hao, Format tín hiệu sử dụng, độ bền cơ học,…
Mức 2: Là lớp liên kết số liệu (data link layer), nó điều khiển tuyến truyền dẫn số liệu giữa người dùng mạng, xác định Format số liệu, phương pháp điều khiển sai lỗi và các thủ tục khôi phục, độ trong suốt của số liệu, tính định thời và thực hiện duy trì lệnh kế tiếp.
Mức 3: Lớp mạng (Network layer) định nghĩa các chức năng quan trọng của giao thức chủ yếu của giao diện mạng chuyển mạch gói hoặc mạng nội bộ. Tại mức này các thủ tục điều khiển sự chọn hướng, vận chuyển số liệu được chú trọng và các dịch vụ chuyển mạch được khởi tạo qua cuộc gọi số liệu để thiết lập.
Mức 4: Lớp giao vận ( Transport Layer) mô tả quá trình biến đổi số liệu của người dùng thành các format thích hợp để vận chuyển bản tin từ đầu cuối - tới - đầu cuối trong đó có thể chia bản tin thành các segment và các gói tin.
Mức 5: Lớp phiên hay còn có tên gọi là lớp hội nghị (Secssion Layer). Lớp này điều khiển sự tương tác của các phần mềm ứng dụng mà nó trao đổi số liệu tại mỗi đầu cuối của mạng, bao gồm đăng nhập (log-on), quyền hạn người dùng, thời gian biểu tiến trình (Schedulling)… trong hệ thống.
Mức 6: Lớp trình diễn (Presentation Layer) chức năng của lớp này là điều khiển hiển thị và diễn giải format số liệu, biến đổi mã số liệu, biến đổi các thông tin đến/đi bộ nhớ hay các thiết bị ngoại vi đảm bảo liên lạc giữa hai tệp tin của phần mềm, giữa 2 thiết bị đầu cuối…
Mức 7: Lớp ứng dụng (Application Layer) liên quan trực tiếp với các chương trình ứng dụng cho các dịch vụ tương tác qua mạng truyền thông số liệu.
Mặc dù tại các mức 5, 6, 7 giao thức được định nghĩa từ các quan điểm về chức năng, việc thực hiện phần mềm chuẩn có thể hoạt động ở các mức này là tương đối chậm. Phần mềm ở tất cả các mức này (phần mềm đồng mức) có xu hướng phối hợp hai phía và phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể. Tuy vậy sự phân lớp đảm bảo cho việc phát triển giao thức có thể thực hiện một cách riêng rẽ, độc lập theo module giữa các lớp khác nhau. Do vậy sự thay đổi mở một mức này không kéo theo sự thay đổi ở bất kỳ mức nào khác.
Kênh ảo (Virtual Channel)
Chế độ hoạt động cơ bản của mạng chuyển mạch gói có liên quan tới các chức năng Hot-to-switch của giao thức yêu cầu đó là kênh ảo (Virtual Channel). Kênh ảo được định nghĩa bởi các thuộc tính mà nó phải có. Các thuộc tính đó bao gồm.
- Chuyển số liệu theo trình tự - Tính trong suốt của số liệu
- Đường truyền song hướng toàn phần - Báo hiệu trong băng và ngoài băng - Điều khiển luồng
- Điều khiển sai lỗi
- Sự độc lập của giao diện
- Chuyển đổi cách thức hoạt động…
Kênh ảo là kênh nối giữa hai người sử dụng như biểu diễn trên hình vẽ H3.7 theo quan điểm của người sử dụng, kênh ảo giống như kênh thực kết nối từ đầu cuối - đến - đầu cuối. Trên thực tế tất cả các gói số liệu của người dùng có thể được định hướng qua các node khác nhau trong môi trường mạng trước khi chúng đều đến được node chuyển mạch đích. Một kênh ảo chỉ sử dụng các đường truyền dẫn.
Hinh 11
H3.7. Kênh ảo và kênh logic
Vậy lý khi thực sự có số liệu. Nếu không có số liệu trên kênh ảo thì đường truyền dẫn có thể sử dụng cho các kênh ảo khác. Như vậy quan điểm kênh ảo tăng cường hiệu quả sử dụng khả năng thông tin của đường truyền dẫn vật lý. Tuy vậy, vì số liệu cần phải được phân tích tại mỗi node chuyển mạch gói nhằm mục đích định hướng cho gói số liệu do vậy sẽ phải chi phí thời gian nào đó và xuất hiện độ trễ xác định nào đó. Thời gian trễ dương nhiên phụ thuộc vào mạng QOS và số lượng node chuyển mạch mà gói số liệu cần chuyển qua.
Kênh logic
Một thiết bị đầu cuối số DTE (data terminal equipment - X25) được nối tới mạng truyền số liệu chuyển mạch gói bằng một đường vật lý đơn. Để cho phép đồng thời truy nhập đến nhiều ứng dụng của DTE thì đường nối vật lý giữa DTE-DCE-Node chuyển mạch (DCE Data Terminating Equipment) được chia thành các kênh logic và mỗi một kênh ảo sẽ liên quan tới ít nhất hai kênh logic, mỗi kênh ở một đầu của DTE (H3.7) theo lý thuyết có thể có tối đa 4096 kênh logic trên một kênh ảo kết nối cho một cặp DTE - DCE
Sự truyền tải theo thứ tự dãy số liệu
Tất cả các bit số liệu được phân phát tới trạm chính đích đều phải cùng một trình tự mà chúng đã được phân phát từ trạm nguồn tới mạng. Điều này cần thiết nhằm đảm bảo chắc chắn chính xác cho quá trình tái ghép bản tin.
Tính trong suốt của số liệu
Các bit số liệu trong các trường số liệu của người dùng phải được chấp nhận trong suốt bất kỳ dãy nào của giá 0 và 1. Không có bất kỳ dãy số liệu nào bị cấm mặc dù phải có các nhóm bit đặc biệt dùng cho cờ bắt đầu và cờ kết
thúc của các gói số liệu. Chắc chắn điều này là rất cần thiết để xử lý một cách đặc biệt đối với một dãy bit trùng với dãy số liệu cờ.
Kênh song hướng toàn phần (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các số liệu phải có khả năng truyền theo cả hai hướng đồng thời giữa các thuê bao đầu cuối. Như vậy việc khởi tạo cuộc nối và sự đệm bản tin trong một hướng yêu cầu quá trình như nhau trong mỗi hướng.
Báo hiệu trong băng và ngoài băng.
Các tín hiệu báo hiệu phải được chuyển tải giữa những người dùng và node chuyển mạch để điều khiển lưu lượng thông tin, để thông báo cho người dùng và node chuyển mạch thông tin về trạng thái, để đáp ứng các yêu cầu của mạng hay người dùng…. Việc báo hiệu này cần phải thực hiện như một phần của dòng số liệu người dùng bình thường (báo hiệu trong băng) hoặc bên ngoài sự truyền dẫn số liệu người dùng bình thường (báo hiệu ngoài băng)
Điều khiển luồng
Mạng chuyển mạch gói cần phải có khả năng giảm tốc độ phát bản tin người dùng vào mạng.
Điều này rất quan trọng để ngăn chặn sự tắc ngẽn tại điểm mà ở đó sự hoạt động bình thường có thể trở nên không thể thực hiện được.
Điều khiển sai lỗi
Sự truyền dẫn trong phạm vi toàn mạng cần phải được bảo vệ một cách an toàn không có sai lỗi. Do vậy xác suất sai lỗi do mạng gây ra mà không phát hiện được phải được giảm nhẹ và giới hạn tới mức cho phép.
Sự độc lập của giao diện
Hoạt động của chuyển mạch gói phải độc lập với các tính chất vật lý và điện ký của giao diện người dùng. Nó cần phải là kiên định, bất biến đối với cấu trúc dữ liệu logic.
Có khả năng chuyển mạch
Hoạt động của mạng trong chế độ kênh ảo cho phép thông tin có thể trao đổi được trong các cặp người dùng khác nhau bằng cách thay đổi trường địa chỉ của các segment người dùng.