2.5.1. Cỏc dịch vụ của SCCP
Phiờn dịch, đỏnh địa chỉ của SCCP. Dịch vụ phi kết nối.
2.5.2. Cấu trỳc chức năng của SCCP
Chức năng SCCP bao gồm 4 chức năng chớnh (Hỡnh 2.6):
Điều khiển hướng kết nối SCCP (SCOC): cung cấp cỏc thủ tục cho thiết lập,
chuyển giao và giải phúng 1 đấu nối bỏo hiệu tạm thời. Nú cũng điều khiển cụng việc truyền số liệu trờn cỏc đấu nối này.
Điều khiển phi kết nối SCCP (SCLC): cung cấp cỏc thủ tục chuyển giao số
liệu phi kết nối giữa cỏc người dựng; phõn phối và tiếp nhận cỏc bản tin quản trị.
Định tuyến SCCP (SCR): là chức năng dựa vào MTP để tạo tuyến vật lý từ
điểm bỏo hiệu này đến điểm bỏo hiệu khỏc.
Quản trị SCCP (SCM): cung cấp cỏc thủ tục đảm bảo duy trỡ sự hoạt động của
mạng bằng phương phỏp định tuyến dự phũng hoặc điều chỉnh lại lưu lượng nếu xảy ra sự cố, tắc nghẽn,…
Hỡnh 2.6. Cấu trỳc chức năng của SCCP
2.5.3. Cỏc thủ tục bỏo hiệu
a. Cỏc thủ tục hướng kết nối – Giao thức mức 2 và 3
Cỏc thủ tục hướng kết nối bao gồm cỏc pha: thiết lập kết nối, truyền số liệu và giải phúng đấu nối (Hỡnh 2.7).
Thiết lập kết nối: bao gồm cỏc chức năng yờu cầu thiết lập kết nối bỏo hiệu
tạm thời giữa 2 người sử dụng SCCP. Thủ tục này được người sử dụng SCCP khởi tạo bằng cỏch đưa ra yờu cầu kết nối (N – CONNECT REQUEST). Trước tiờn, SCCP gốc phỏt đi bản tin CR yờu cầu kết nối. Bản tin này chứa một con số thứ tự (do SCCP gốc chọn), mức giao thức và địa chỉ của SCCP nhận. Bản tin CR cú thể chứa những thụng tin địa chỉ của SCCP phỏt và dữ liệu của người sử dụng.
Khi nhận được bản tin CR, SCCP nhận trả lời bằng một bản tin xỏc nhận CC. Bản tin này mang con số thứ tự đó được chọn bởi SCCP phỏt, một con số thứ tự khỏc và mức giao thức được chọn bởi SCCP nhận. Khi SCCP phỏt nhận được bản tin CC, đường kết nối bỏo hiệu được thiết lập.
Truyền số liệu: số liệu được chuyển đi trong cỏc bản tin số liệu DT1 hoặc
DT2.
Giải phúng kết nối: đường kết nối bỏo hiệu được giải phúng bằng cỏc bản tin
giải phúng RLSD và giải phúng hoàn toàn RLC.
b. Cỏc thủ tục phi kết nối – Giao thức mức 0 và 1
Cỏc thủ tục phi kết nối cho phộp người sử dụng SCCP yờu cầu truyền dẫn số liệu mà khụng cần thiết lập đường đấu nối.
Yờu cầu N – UNIT DATA được người sử dụng SCCP đưa ra để yờu cầu thực hiện chức năng truyền số liệu. Yờu cầu này cũng được SCCP thu sử dụng để phõn phỏt cỏc bản tin số liệu tới những người sử dụng cuối cựng. Số liệu được truyền đi trong cỏc bản tin UDT.
2.6. PHẦN ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG GIAO DỊCH – TCAP
CCITT đó định nghĩa khỏi niệm khả năng giao dịch, viết tắt là TC để cung cấp một số lượng lớn cỏc dịch vụ khỏc nhau mà trong đú cỏc ứng dụng khụng bị ràng buộc lẫn nhau. TCAP là thủ tục ứng dụng của hệ thống bỏo hiệu số 7. TCAP cung cấp khả năng chuyển giao thụng tin khụng liờn quan đến kờnh trung kế và cỏc dịch vụ của lớp ứng dụng.
Cỏc dịch vụ của TCAP dựa trờn nền dịch vụ khụng đấu nối. Hiện nay lớp phiờn, lớp trỡnh bày, lớp vận chuyển chưa cung cấp một dịch vụ nào.TCAP giao tiếp trực tiếp với SCCP để tạo khả năng sử dụng dịch vụ khụng đấu nối của SCCP để chuyển thụng tin giữa cỏc TCAP (Hỡnh 2.8).
Hỡnh 2.8. Vị trớ của TCAP trong hệ thống bỏo hiệu số 7
2.6.1. Cấu trỳc của TCAP
TCAP được chia thành 2 phõn lớp: Phõn lớp giao dịch và phõn lớp thành phần (Hỡnh 2.9).
Phõn lớp thành phần cú nhiệm vụ nhận cỏc thành phần từ cỏc người sử dụng TC và phõn chia cỏc thành phần này đến cỏc người sử dụng TC phớa đối phương.
Phõn lớp giao dịch cú nhiệm vụ quản trị sự trao đổi cỏc bản tin gồm cỏc thành phần giữa cỏc thực thể của 2 TCAP. Sự trao đổi này của cỏc phần tử để thực hiện một ứng dụng được gọi là hội thoại.
Hỡnh 2.9. Cấu trỳc của TCAP a. Phõn lớp thành phần (Component Sublayer – CSL)
Phõn lớp thành phần cung cấp cho TC – user khả năng gửi cỏc yờu cầu thực hiện cho phớa đối phương và nhận trả lời. Phõn lớp thành phần lại được chia thành 2 chức năng nhỏ là: Chức năng xử lý hội thoại (DHA) và chức năng xử lý thành phần (CHA). Hai chức năng này liờn lạc với TC – user bằng cỏch gửi và nhận cỏc bản tin, được gọi là cỏc thành phần và hội thoại nguyờn thủy.
Hỡnh 2.10. Cỏc phõn lớp của TCAP b. Phõn lớp giao dịch (Transaction Sublayer – TSL)
Phõn lớp giao dịch cung cấp khả năng gửi cỏc bản tin giữa cỏc TCAP. Cỏc bản tin này cú thể chứa cỏc thành phần từ phõn lớp thành phần. Phõn lớp này sử dụng cỏc dịch vụ phi kết nối được cung cấp bởi NSP. TSL xử lý một phần của bản tin TCAP được gọi là phần giao dịch (TP). Khi phỏt hiện ra lỗi trong thành phần, bản tin sẽ bị loại bỏ và nếu gặp quỏ nhiều lỗi thỡ quỏ trỡnh giao dịch sẽ bị loại bỏ.
2.6.2. Cỏc hoạt động của TCAP
Hoạt động của TCAP là sự trao đổi thụng tin giữa cỏc thực thể trong lớp TCAP này hoặc là phục vụ sự trao đổi thụng tin của lớp trờn nhằm cung cấp cỏc dịch vụ thụng minh.
Quỏ trỡnh trao đổi thụng tin được khởi đầu khi một quỏ trỡnh ứng dụng gửi đến TCAP một hàm nguyờn thủy (primitive) và nú kết thỳc do một quỏ trỡnh ứng dụng gửi đến TCAP một hàm nguyờn thủy khỏc. Trong một quỏ trỡnh trao đổi cú thể cú nhiều hơn một hoạt động xảy ra. Trong mỗi hoạt động cú thể cú một hoặc nhiều thành phần. Cỏc thành phần đú là: yờu cầu, bỏo cỏo kết quả, bỏo lỗi và hủy bỏ.
Một số quỏ trỡnh trao đổi cú thể cú một hoặc nhiều bản tin phục vụ cho nú. Bản tin ở đõy là đơn vị chuyển giao của lớp dưới. Cỏc bản tin trong cựng một quỏ trỡnh trao đổi cú cựng tham số ID trao đổi (Transaction ID). Tham số này để phõn biệt với cỏc bản tin của quỏ trỡnh trao đổi khỏc đang đồng thời hoạt động.
Cú 2 phương thức trao đổi thụng tin: phương thức 1 chiều và phương thức 2 chiều. Việc lựa chọn phương thức trao đổi thụng tin nào là do quỏ trỡnh ứng dụng lựa chọn khi nú khởi đầu một quỏ trỡnh trao đổi.
Chương 3.
TRUYỀN TẢI BÁO HIỆU SỐ 7 QUA MẠNG IP – SIGTRAN 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Cụng nghiệp truyền thụng đang trải qua một giai đoạn bựng nổ theo hướng hội tụ của cỏc dịch vụ. Dữ liệu đó trở nờn cú ý nghĩa hơn trong toàn bộ lưu lượng truyền tải trờn mạng so với lưu lượng thoại. Cỏc nhà khai thỏc đang tỡm cỏch kết hợp giữa lưu lượng thoại và lưu lượng dữ liệu, giữa cỏc mạng lừi và cỏc dịch vụ. Trong số cỏc giải phỏp cụng nghệ được lựa chọn, cụng nghệ IP hiện đang được quan tõm với tư cỏch là giải phỏp hứa hẹn cho hỗ trợ đa phương tiện để xõy dựng cỏc dịch vụ tớch hợp mới. Hiện nay đang diễn ra sự tớch hợp giữa mạng chuyển mạch kờnh truyền thống với mạng IP mới. Cỏc nhà khai thỏc đang thay thế cỏc mạng điện thoại cố định và di động theo kiến trỳc toàn IP và cú cả hỗ trợ giao thức bỏo hiệu số 7. Cụng nhệ IP cho phộp cỏc nhà khai thỏc mạng cú thể mở rộng mạng và xõy dựng cỏc dịch vụ mới một cỏch cú hiệu quả. Thành phần cỏc dịch vụ bổ sung thụng dụng như SMS, … gúp phần vào sự phỏt triển nhanh chúng của cỏc mạng bỏo hiệu.
Hỡnh 3.1 Truyền tải bỏo hiệu đơn giản qua mụi trường IP
Mạng IP cú cỏc ưu điểm nổi bật so với mạng trờn cơ sở TDM như sau:
Dễ triển khai: Với việc sử dụng gateway bỏo hiệu sẽ khụng cần gỡ bỏ mạng
Giỏ thành thiết bị thấp hơn: Khụng cần đầu tư nhiều đối với cỏc phần tử bỏo
hiệu hiện cú.
Hiệu quả tốt hơn: Sử dụng SIGTRAN qua IP khụng yờu cầu cỏc luồng vật lý
E1/T1 qua mạng truyền tải SDH. Sử dụng cụng nghệ truyền tải IP qua SDH, IP qua cỏp quang, … cú thể đạt thụng lượng cao hơn nhiều.
Băng thụng cao hơn: Thụng tin SIGTRAN qua IP khụng buộc phải cú liờn kết
như trong SS7 và mạng IP linh động hơn rất nhiều so với mạng TDM.
Cỏc dịch vụ nõng cao: Triển khai mạng lừi IP tạo điều kiện dễ dàng cho sự
phỏt triển hàng loạt cỏc giải phỏp mới và cỏc dịch vụ giỏ trị gia tăng phong phỳ.
Cỏc nhà khai thỏc mạng đang muốn chuyển dần mạng viễn thụng tiến đến kiến trỳc mạng IP. Trong khi chưa thể chuyển ngay lờn kiến trỳc mạng toàn IP thỡ cả mạng IP và cỏc mạng chuyển mạch kờnh truyền thống đều song song tồn tại và cần phải được kết hợp lại vào cơ sở hạ tầng mạng thống nhất. Chắc chắn rằng mạch chuyển mạch kờnh sẽ cũn tồn tại trong nhiều năm nữa cựng với cỏc dịch vụ IP. Kiến trỳc kết hợp cú thể là giải phỏp tốt nhất cho hầu hết cỏc nhà khai thỏc vỡ nú đảm bảo mức độ rủi ro thấp trong quỏ trỡnh phỏt triển mạng hiện tại trong khi vẫn cho phộp đỏp ứng được cỏc dịch vụ mới. Đõy là mục đớch của nhiều nhúm nghiờn cứu chuẩn húa mà SIGTRAN của IETF là một trong số đú. SIGTRAN đưa ra mụ hỡnh kiến trỳc cho phộp mạng phỏt triển tiến đến mạng toàn IP. Mụ hỡnh kiến trỳc này gồm hai thành phần mới: SCTP và một số cỏc giao thức tầng thớch ứng người sử dụng (như M2UA, M2PA, M3UA, SUA) – cho phộp đỏp ứng cỏc phương thức yờu cầu để hội tụ hai mạng này.
3.2. GIỚI THIỆU VỀ SIGTRAN
Sigtran là một nhúm cụng tỏc thuộc tổ chức chuẩn húa quốc tế cho lĩnh vực Internet – IETF. Mục đớch chớnh của nhúm là đưa ra giải phỏp truyền tải bỏo hiệu dạng gúi trờn mạng PSTN qua mạng IP, đảm bảo được cỏc yờu cầu về chức năng và hiệu năng của bỏo hiệu PSTN. Nhằm phối hợp được với PSTN, cỏc mạng IP cần truyền tải cỏc bản tin bỏo hiệu như bỏo hiệu đường ISDN (Q.931) hay SS7 (như ISUP, SCCP, …) giữa cỏc nỳt IP như gateway bỏo hiệu (SG), bộ điều khiển cổng phương tiện (MGC) và cổng phương tiện (MG) hoặc cơ sở dữ liệu IP. Nhúm cụng tỏc Sigtran xỏc định mục tiờu là:
Cỏc yờu cầu về chức năng và hiệu năng: Nhúm đưa ra một số cỏc luận điểm
(trong cỏc RFC) xỏc định cỏc yờu cầu tớnh năng và hiệu năng để hỗ trợ bỏo hiệu qua cỏc mạng IP. Cỏc bản tin bỏo hiệu (nhất là SS7) cú yờu cầu về độ trễ và mất gúi rất cao phải được đảm bảo như trong mạng điện thoại hiện tại.
Cỏc vấn đề về truyền tải: Nhúm cụng tỏc đó đưa ra RFC định nghĩa cỏc giao
thức truyền tải bỏo hiệu được sử dụng và định nghĩa mới cỏc giao thức truyền tải trờn cơ sở cỏc yờu cầu xỏc định ở trờn.
Hỡnh 3.3. Mụ hỡnh chồng giao thức SIGTRAN
SIGTRAN là một tập cỏc tiờu chuẩn mới do IETF đưa ra nhằm cung cấp một mụ hỡnh kiến trỳc để truyền tải bỏo hiệu số 7 qua mạng IP. Kiến trỳc giao thức SIGTRAN được định nghĩa gồm ba thành phần chớnh (Hỡnh 3.3):
Chuẩn IP.
Giao thức truyền tải bỏo hiệu chung SCTP: Giao thức hỗ trợ một tập chung
cỏc tớnh năng truyền tải tin cậy cho việc truyền tải bỏo hiệu. Đặc biệt, SCTP là một giao thức truyền tải mới do IETF đưa ra.
Cỏc phõn lớp thớch ứng: Hỗ trợ cỏc hàm nguyờn thủy xỏc định được yờu cầu
bởi một giao thức ứng dụng bỏo hiệu riờng. Một vài giao thức phõn lớp thớch ứng mới được định nghĩa bởi IETF như: M2UA, M2PA, M3UA, SUA.
3.3. ĐỘNG LỰC PHÁT TRIỂN GIAO THỨC TRUYỀN TẢI MỚI
Như chỳng ta đó biết, giao thức truyền tải dữ liệu tin cậy chớnh đi kốm giao thức IP thường là TCP. Tuy nhiờn, do TCP ra đời đó khỏ lõu và được thiết kế theo kiểu giao thức hướng gúi nờn TCP cũng gặp một số hạn chế khi sử dụng cho những ứng dụng mới. Với số lượng ứng dụng mới đang tăng lờn ngày càng nhiều hiện nay đó cho thấy TCP cú quỏ nhiều hạn chế. Cỏc vấn đề giới hạn của TCP thể hiện gồm:
Cơ chế tin cậy: TCP cung cấp cả hai kiểu chuyển giao dữ liệu là cơ chế hỏi
đỏp và cơ chế tuần tự. Một vài ứng dụng yờu cầu chuyển giao thụng tin tin cậy mà khụng cần duy trỡ thứ tự gúi tin, trong khi một số khỏc lại yờu cầu đỏp ứng cả về thứ tự của gúi dữ liệu. Đối với TCP, cả hai trường hợp này đều gặp phải hiện tượng “nghẽn đầu dũng” gõy nờn cỏc trễ khụng cần thiết.
Vấn đề thời gian thực: Cơ chế hỏi đỏp trong TCP yờu cầu cú một độ trễ để xỏc
nhận gúi tin, điều này làm cho TCP khụng đỏp ứng được cỏc ứng dụng thời gian thực.
Cỏc vấn đề bảo mật: TCP rất dễ bị tấn cụng do cơ chế bảo mật trong TCP
khụng cao.
Những giới hạn đề cập trờn đõy của TCP là rất đỏng phải quan tõm khi muốn truyền bỏo hiệu số 7 qua mạng IP và do đú, đõy là một động lực trực tiếp cho sự ra đời của giao thức SCTP – một giao thức truyền tải mới của SIGTRAN. SCTP khụng chỉ giải quyết được vấn đề truyền tải bỏo hiệu trong SIGTRAN mà cũn cú khả năng đỏp ứng cho nhiều ứng dụng khỏc.
3.4. GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN LUỒNG TRUYỀN TẢI – SCTP
SCTP là một giao thức truyền tải qua IP mới, tồn tại đồng mức với TCP và UDP. SCTP hiện cung cấp cỏc chức năng tầng truyền tải cho nhiều ứng dụng trờn cơ sở Internet. SCTP được IETF đưa ra và đặc tả trong RFC 2960.
3.4.1. Tổng quan về kiến trỳc của SCTP
Về kiến trỳc, SCTP nằm giữa tầng tương thớch người dựng SCTP và tầng mạng chuyển gúi phi kết nối như IP, … Dịch vụ cơ bản của SCTP là chuyển giao tin cậy cỏc bản tin của người dựng giữa cỏc người dựng SCTP đồng mức. SCTP là giao thức
hướng kết nối vỡ vậy, SCTP thiết lập kết nối giữa hai điểm đầu cuối (gọi là liờn hệ trong phiờn SCTP) trước khi truyền dữ liệu người dựng của nú.
3.4.2. Tổng quan về chức năng của SCTP
Dịch vụ truyền tải SCTP cú thể được phõn thành một số chức năng. Cỏc chức năng này được mụ tả như sau (Hỡnh 3.5):
Thiết lập và hủy bỏ liờn kết: Một liờn hệ được tạo ra bởi một yờu cầu từ người
dựng SCTP. Cơ chế cookie được dựng trong quỏ trỡnh khởi tạo để cung cấp sự hỗ trợ bảo vệ chống lại sự tấn cụng.
Phõn phối tuần tự theo cỏc luồng: Người dựng SCTP cú thể xỏc định số lượng
cỏc luồng được hỗ trợ trong liờn hệ tại thời điểm thiết lập liờn hệ đú.
Phõn mảnh dữ liệu người dựng: SCTP hỗ trợ phõn mảnh và tỏi hợp cỏc bản tin
dữ liệu người dựng để đảm bảo cho cỏc gúi tin SCTP truyền xuống cỏc tầng thấp hơn phự hợp với MTU.
Phỏt hiện và trỏnh tắc nghẽn: SCTP gỏn cho mỗi bản tin dữ liệu người dựng
(được phõn mảnh hoặc khụng) một số tuần tự truyền dẫn (TSN). Đầu cuối thu sẽ xỏc nhận toàn bộ cỏc TSN và ngắt đoạn (nếu cú) thu được.
Chunk bundling: Gúi tin SCTP được phõn phối đến tầng thấp hơn bao gồm
hai thành phần là tiờu đề chung và theo sau là một hoặc nhiều chunk. Hỡnh vẽ sau đõy mụ tả kiến trỳc chung của một gúi SCTP:
Hỡnh 3.4. Cấu trỳc gúi SCTP
Hợp thức húa gúi tin: Trường Tag là bắt buộc và 32 bit của trường CheckSum
nằm trong tiờu đề của SCTP.
Quản lý tuyến: Chức năng quản lý tuyến SCTP chọn địa chỉ truyền tải đớch
cho mỗi gúi tin SCTP đầu ra trờn cơ sở chỉ dẫn của người dựng SCTP và trạng thỏi hiện thời của cỏc địa chỉ đớch hiện tại.
Hỡnh 3.5. Cỏc chức năng SCTP
3.4.3. Khuụn dạng tiờu đề chung của SCTP
Hỡnh vẽ sau đõy mụ tả khuụn dạng chung của tiờu đề gúi tin SCTP: