Trong chương này chúng ta thảo luận các giao thức cho phép một kết nối tại tầng 2, điển hình như PPP được định đường hầm qua một mạng khác, điển hình như mạng IP. Điều này giống như một phương pháp phức tạp kéo theo nhiều overhead(phần thông tin phụ thêm được đưa vào), nhưng một số lợi ích nhận được từ phương pháp này rất hữu dụng cho việc xây dựng VPN. Chúng ta sẽ thấy rằng các giao thức đường hầm này là cơ sở để xây dựng VPN và bảo mật các giao dịch qua VPN. Một số giao thức đường hầmđược thực hiện tại tầng 2 - tầng liên kết dữ liệu - của mô hình OSI, như được mô tả trong hình 2.1
Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer
Hình 2.1 Vị trí các giao thứcđường hầm tầng 2 trong mô hình OSI
Các giao thức này bao gồm: Giao thức đường hầmđiểm - điểm (PPTP), Giao thức chuyển tiếp lớp 2 (L2F), Giao thức đường hầm lớp 2 (L2TP).
2.1. Giao thức PPP
PPP là một giao thức đóng gói làm cho khả năng vận chuyển lưu lượng của mạng qua một loạt các điểm liên kết được thực hiện một cách dễ dàng. Thuận lợi lớn nhất của PPP là nó có thể điều khiển bất kỳ DTE hoặc DCE nào bao gồm: EIA/TIA-232-C và ITU-T V.35. Một điểm ưa thích của PPP là nó không hạn chế tỷ lệ truyền dữ liệu. Trong khi truyền dữ liệu bị hạn chế bởi giao diện DTE/DCE đang dùng.
Cuối cùng, chỉ yêu cầu của PPP là sẵn sàng với các kết nối kép (2 cách). Nó có thể là đồng bộ hoặc không đồng bộ và có thể điều khiển cả các Switch hay các mode chuyên dụng.
Ngoài việc đóng gói các dữ liệu theo giao thức IP, không theo giao thức IP và việc truyền nó qua một loạt các điểm liên kết, PPP cũng chịu trách nhiệm về các chức năng sau:
- Chỉđịnh và quản trị các gói IP thành các gói không IP. - Cấu hình và kiểm tra các liên kết đã thiết lập.
- Đồng bộ và không đồng bộ việcđóng gói các gói dữ liệu. - Phát hiện lỗi trong khi truyền dữ liệu.
- Dồn kênh các giao thức mạng lớp hai.
- Thoả thuận các tham số không bắt buộc như nén dữ liệu và đánhđịa chỉ. PPP thực hiện các chức năng này theo ba chuẩn:
- Chuẩnđóng gói dữ liệu qua liên kếtđiểm - điểm.
- Chuẩn thiết lập, cấu hình và kiểm tra kết nối điểm - điểm với sự hỗ trợ của giao thức kiểm soát liên kết(Link Control Protocol – LCP).
- Chuẩn thiết lập, cấu hình các giao thức mạng khác nhau và phát hiện lỗi trong khi truyền theo dạng của giao thức kiểm soát mạng (Network Control Protocol - NCP) thích hợp.
2.1.1. Quá trình thực hiện PPP
Giao thức PPP được sử dụng để đóng gói các gói tin thành các khung PPP và gửi dữ liệu trên các kết nối điểm - điểm. Có năm bước cần tiến hành trong quá trình thương lượng kết nối PPP, đó là:
1. Sau khi các gói dữ liệu đã được đóng gói, Node nguồn (hoặc khởi tạo) gửi khung LPC qua kết nốiđiểm - điểm tới Node đích.
2. Các tham số này thường được dùng để cấu hình liên kết bằng việc chỉ rõ các tham số và kiểm tra liên kếtđã được thiết lập.
3. Sau khi Node đích chấp nhận yêu cầu kết nối và một liên kết được thiết lập thành công, các tham số lựa chọnđược thương lượng nếuđã chỉ rõ bởi các LCP.
4. Node nguồn sau đó gửi khung NCP để lựa chọn và cấu hình giao thức tầng mạng.
5. Sau khi giao thức tầng mạng yêu cầu được cấu hình thì cả hai bắt đầu trao đối dữ liệu. ` Source Node ` Destination Node PPP Link Link configuration and testing LCP Frames Nagotiation of Optional Parameter NCP Frames Establishment&Configuation Of Network Layer Protocol Data Exchange 6 1 2 3 4 5
Hình 2.2 Thiết lập liên kết PPP và trao đổi dữ liệu
Khi một liên kết PPP đã được thiết lập, nó tồn tại cho đến khi LCP hoặc NCP ra hiệu kết thúc liên kết. Liên kết cũng có thể được kết thúc trong trường hợp nó bị lỗi hoặc người dùng can thiệp vào.
2.1.2. Định dạng gói PPP
Sáu trường tạo thành khung PPP, như minh hoạ trong hình 2.3. Mô tả của các trường cấu tạo thành khung PPP như sau:
Flag: Trường này xác định điểm bắt đầu và kết thúc của một khung. Độ dài của trường này là 1 byte.
Address: Vì nó sử dụng các liên kết điểm - điểm. PPP không sử dụng các địa chỉ của các Node riêng lẻ. Vì thế, các trường này chứa chuỗi nhị phân là 11111111, đây là một địa chỉ Broadcast chuẩn. Độ dài của trường này là 1 byte.
Control: Trường này chứa chuỗi nhị phân là 00000011. Nó biểu thị rằng, Frame đang mang dữ liệu người dùng là một Frame không tuần tự. Độ dài của trường này là 1 byte.
Protocol: Trường này xác định giao thức mà dữ liệu được đóng gói trong trường dữ liệu của Frame. Giao thức trong trường này được chỉ rõ theo số đã gán trong RFC 3232. Độ dài của trường này là 2 byte. Tuy nhiên, trường này có thể thương lượngđể là 1 byte nếu cả hai đồng ý.
Data: Trường này chứa thông tin đang được trao đổi giữa Node nguồn và đích. Độ dài của trường này có thay đổi, độ dài tốiđa có thể lên đến 1500 byte.
FCS: Trường này chứa chuỗi kiểm tra giúp người nhận kiểm tra tính chính xác của thông tin đã nhận trong trường dữ liệu. Thông thường, độ dài của trường này là 2 byte. Tuy nhiên, việc thực thi PPP có thể thương lượng một FCS 4 byte để cải thiện việc phát hiện lỗi.
Flag Address Control Protocol Data FSC
Hình 2.3 Định dạng của một Frame PPP điển hình
2.1.2. Kiểm soát liên kết PPP
Ngoài việc trao đổi thành công dữ liệu giữa hai Node, PPP cũng chịu trách nhiệm kiểm soát liên kết đã thiết lập giữa 2 thực thể truyền thông cuối. PPP sử dụng LCP cho chức năng này, trong đó LCP chịu trách nhiệm về các chức năng sau:
- Hỗ trợ việc thiết lập liên kết.
- Cấu hình liên kết đã thiết lập để thoả mãn các yêu cầu của các nhóm truyền thông.
- Duy trì hiệu suất của liên kết PPP đã thiết lập.
- Kết thúc liên kết nếu việc trao đổi dữ liệu giữa hai thực thể cuốiđã hoàn tất. LCP dựa trên kiểm soát liên kết gồm bốn pha: Thoả thuận và khởi tạo liên kết; Xác định chuẩn liên kết; Thoả thuận giao thức tầng mạng.
Sau đây ta sẽ mô tả chi tiết bốn pha trong kiểm soát liên kết.
Variable Size
- Thoả thuận và khởi tạo liên kết: Trước khi việc trao đổi dữ liệu dựa trên PPP giữa Node nguồn và đích được cho phép, LCP phải khởi tạo một kết nối giữa hai