1. ADSL
1.15.2. Modem ADSL trên thực tế
PPP là giao thức dùng để vận chuyển lưu lượng Internet tới ISP dọc theo các kết nối Modem và ISDN. PPP kết hợp chặt chẽ các yếu tố xác thực – kiểm tra tên/mật khẩu – và đó là lý do chính mà người ta dùng PPP với ADSL.
Mặc dù BAS thực thi giao thức PPP và tiến hành việc xác thực, nhưng thực ra việc đó được thực hiện bằng cách truy nhập vào các cơ sở dữ liệu khách hàng đặt tại ISP. Bằng cách đó, ISP biết được rằng các kết nối do BAS định tuyến tới – đã được xác thực thông qua giao dịch với cơ sở dữ liệu riêng của ISP.
Modem ADSL trên thực tế
1.15.2.1. Các loại modem ADSL thông minh và thụđộng
Modem ADSL thông minh bản thân nó đã tích hợp sẵn các giao thức truyền thông cần thiết (Như thiết bị Modem ADSL Router hoặc Modem được sử dụng kết nối qua cổng Card Ethernet 10/100Mb) nên chỉ việc lựa chọn và khai báo VPI/VCI cho Modem.
Còn Modem ADSL thụ động thì phải hoạt động dựa trên hệ điều hành của máy tính để cung cấp các giao thức cần thiết. Các loại Modem này bắt buộc phải cài đặt phần mềm điều khiển Modem và thiết lập các giao thức PPP, VPI/VCI. Việc cấu hình như vậy phức tạp và đòi hỏi thời gian nhiều hơn.
Chỉ có Windows 98SE, Windows ME và Windows 2000/XP là có cài sẵn cơ chế thực thi ATM, vì thế người ta ít sử dụng các
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
Modem thụ động trên thực tế. Mặc dù các Modem thông minh có hỗ trợ các giao thức cần thiết nhưng chúng vẫn có thể được dùng cho các hệ điều hành nói trên.
Các Modem thụ động có thể nối với PC thông qua giao diện USB, hoặc có thể được sản xuất dưới dạng PCI Card để cắm thẳng trên bảng mạch chủ của PC.
Lưu ý là việc khai thác giao thức ATM không có nghĩa là cần phải có Card mạng ATM cho PC – đó chỉ là cơ chế hỗ trợ bằng phần mềm trong hệ điều hành.
Mối tương quan giữa thoại và ADSL. 1.15.3.
1.15.3.1.Thoại và ADSL
ADSL cho phép cùng lúc vừa truy nhập Internet tốc độ cao lại vừa có thể thực hiện cuộc gọi cũng trên đường dây đó.
Thiết bị chuyên dụng Splitters được sử dụng để tách riêng các tần số cao dùng cho ADSL và các tần số thấp dùng cho thoại. Như vậy, người ta thường đặt các Splitters tại mỗi đầu của đường dây – phía thuê bao và phía DSLAM.
Tại phía thuê bao, các tần số thấp được chuyển đến máy điện thoại còn các tần số cao đi đến modem ADSL. Tại các tổng đài, các tần số thấp được chuyển sang mạng thoại PSTN còn các tần số cao đi đến ISP.
1.15.3.2. Tốc độđa dạng
Tốc độ của kết nối giữa modem ADSL và DSLAM phụ thuộc
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
sẵn trên cổng của DSLAM.
Còn tốc độ kết nối vào Internet lại còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nữa như dưới đây :
1.16. Số người dùng kết nối vào cùng một DSLAM và thực tế có bao nhiều người dùng đang khai thác kết nối. 1.17. Tốc độ kết nối giữa DSLAM và BAS.
1.18. Bao nhiêu card DSLAM cùng nối vào một BAS và bao nhiêu người dùng đang khai thác thực tế kết nối.
1.19. Tốc độ kết nối giữa BAS và ISP.
1.20. Bao nhiêu BAS kết nối vào ISP và bao nhiêu người dùng thực tế đang khai thác.
1.21. Tốc độ của kết nối từ ISP tới mạng Internet toàn cầu.
1.22. Bao nhiêu thuê bao của ISP đang khai thác (qua các giao tiếp khác nhau như quay số PSTN/ ISDN và ADSL). 1.23. ISP tổ chức Caching và Proxy ra sao, liệu thông tin
mà bạn cần khai thác đã được lưu trữ trên Cache chưa hay phải tải về từ Internet.
1.23.1. Thiết bị Modem ADSL
Hiện trên thị trường có nhiều loại Modem ADSL với hai kiểu kết nối phổ biến: PCI, USB, phần lớn đều được tích hợp cả Router với các tính năng NAT, Routing…
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
Zoom Model 5510A . . ., hoặc kết nối qua cổng PCI có Compaq ADSL card internal.
2. Router và Router ADSL
2.1. Giới thiệu Router 2.1.1. 2.1.1.
2.1.2.
Giới thiệu Router
Router là 1 thiết bị mạng dùng để forward các packet đến địa chỉ đích thông qua 1 quá trình xử lý .Đó là quá trình routing
Router hoạt động ở tầng 3 trong mô hình OSI
Cơ chế hoạt động
Router sẽ tạo ra và duy trì 1 bảng gọi là routing table .Routing table sẽ lưu giữ các đường đi tốt nhất đến các mạng và các routing metric tương ứng với các mạng đó
Router sẽ khảo sát các gói packet đến ,lựa chọn con đường tốt nhất thông qua mạng .Sau đó,router sẽ chuyển gói packet đó ra port tương ứng để đi đến mạng đích
2.2. Sơ lược về các Router ADSL hiện có trên thị trường và tính năng
Hiện thị trường có nhiều nhà cung cấp các sản phẩm Router ADSL với nhiều tính năng khác nhau, một số nhãn hiệu Router ADSL phổ biến như: ZyXEL, Zoom, Planet, Draytek,
Symmetricom, TRENDNET, SpeedCom, Ecom…
Các tính năng phổ biến: IP routing, Static routing, DNS Proxy, Port Forwarding, DHCP server/client, NAT, NAPT.
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
Các tính năng tiên tiến: Virtual Server( Cho phép người dùng bên ngoài Internet truy cập vào), DMZ ( Một PC trong mạng LAN có thể được cho phép truyền thông không hạn chế 2 chiều với thiết bị bên ngoài Internet), DDNS…
Một số Router có các tính năng trên: Planet ADE-4100, Zoom Model 5554 X5…
Hình 2.12 Modem Zoom 5554 X5 và Modem Planet ADE 4100
3. Routing
3.1. Tổng quát về routing
Thuật ngữ routing được dùng để chỉ một packet đi ra khỏi một thiết bị ,được định hướng để băng qua mạng đến một thiết bị ở một mạng khác
Router là thiết bị đảm nhận việc routing trong môi trường ien mạng.Để thực hiện routing ,router cần có những thông tin cơ bản sau:
3.2. Destination address ( địa chỉ mạng cần đến ) 3.3. Các router lân cận của nó
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
là,đối với mỗi mạng ở xa thì phải tìm ra con đường nào là nhanh nhất hoặc hiệu quả nhất theo một tính toán có sẵn để đi đến mạng đó
3.6. Duy trì và khảo sát các thông tin định tuyến
Router sẽ học về các mạng ở xa thông qua các router lân cận hoặc thông qua người quản trị mạng.Sau đó,nó sẽ xây dựng bảng gọi là bảng routing table miêu tả cách đi đến các mạng ở xa đó.Nếu 1 mạng được kết nối trực tiếp thì router sẽ tự biết đường mạng đó .Nếu không ,router sẽ phải học cách đi đến một đường mạng khác thông qua 2 cách :static và dynamic.
3.7. Static là cách mà nhà quản trị tự thêm vào đường đi đến một mạng khác vào bảng routing table
3.8. Dynamic là dùng các routing protocol như RIP ,IGRP ,OSPF,EIGRP….
3.9. Routing và Switching
Router Switch Tốc độ Chậm hơn Nhanh hơn OSI Layer 3-Network 2-Data link
Địa chỉ Có cấu trúc Không cấu trúc
Broadcasts Không có Có Bảo mật Chế độ bảo mật cao Kém
Bảng 2.3 Bảng so sánh Routing và Switching
3.10. Routed và Routing
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router hay routable Routed protocol 3.10.1. 3.10.2. 3.10.3.
Là các bộ giao thức mạng cung cấp đầy đủ các thông tin trong địa chỉ tầng mạng của nó
Định nghĩa các định dạng và cách dùng các các trường trong 1 packet .Thông thường ,packet được chuyển từ hệ thống cuối này đến hệ thống cuối khác
VD : IP.AppleTalk …
Router sử dụng routing protocol để trao đổi routing table và chi sẽ các thông tin định tuyến.Nói cách khác,các giao thức routing định xác định cách mà các giao thức routed được gửi
Routing protocol :
Hỗ trợ 1 routed protocol bằng cách cung cấp các phương tiện để chia sẻ thông tin routing
Cho phép các router trao đổi với các router khác để duy trì các bảng routing table
VD OSPF, RIP, IGRP, EIGRP ….
3.11. Sự xác định đường đi
Router sử dụng bảng routing table và các địa chỉ mạng để truyền dữ liệu thông qua mạng .Có 2 tác vụ cơ bản :
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
Xác định các đường đi tối ưu
Chuyển các gói packet qua môi trường ien mạng
Quá trình xác định đường đi :
Ước lượng ( đánh giá ) các con đường trên mạng
Xác định con đường nào được dùng .Router sẽ
chuyển packet mà nó nhận được ra port tương ứng với con đường tốt nhất đến địa chỉ đích có ghi trong packet
3.12. Routing table
Nhằm hỗ trợ cho quá trình xác định đường đi của gói packet .Router khởi tạo và duy trì các bảng routing table ,chứa các thông tin định tuyến
Các thông tin định tuyến thay đổi tùy thuộc vào giao thức định tuyến.
Thông tin trong bảng routing table
Destination/next-hop associations :
Routing Metric ( độ đo ) :Các giao thức định tuyến khác nhau sử dụng các độ đo đường đi khác nhau.Routing metric được dùng để xác định sự “lôi cuốn” của một con đường.
Routing update Message
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
routing table của nó thông qua việc truyền các routing update message.Các Routing update message được trao đổi giữa các router.
Tùy thuộc các giao thức routing được sử dụng mà các routing update message sẽ được trao đổi hoặc là theo một khoảng thời gian xác định hoặc chỉ được trao đổi mỗi khi kiến trúc mạng có sự thay đổi.
Các thông tin trao đổi thiết yếu là các mạng đích mà router đó có thể đi đến cùng với metric tương ứng với từng đích đến.Bằng cách khảo sát các routing update .Các router có thể xây dựng và duy trì routing table cho chính nó
3.13. Các thuật toán Routing và các metric 3.13.1. Mục tiêu của các thuật toán routing 3.13.1. Mục tiêu của các thuật toán routing
Tối ưu hóa : Sự tối ưu hóa miêu tả khả năng lựa chọn con đường đi tốt nhất của các thuật toán routing, dựa vào các metric và các metric phụ thêm dùng trong tính toán .
Sự đơn giản và giảm overhead : Một thuật toán routing gọi là lý tưởng nếu như nó giảm được sự tính toán của CPU và giảm tiêu hao quá nhiều bộ nhớ trong các router.Đây là tiêu chí quan trọng để mạng có thể mở rộng
Mạnh mẽ và ổn định: Một thuật toán routing cần phải thực thi chính xác ngay cả khi gặp phải tình huống bất thường hoặc không dự kiến trước chẳng hạn như lỗi phần cứng ,các lỗi thực thi …
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
Hội tụ nhanh :Độ hội tụ là tiến trình đồng thuận của tất cả các router trong các đường đi tối ưu .Khi một sự kiện phát sinh trên mạng làm thay đổi giá trị router ,tính toán lại là điều cần thiết dể tái thiết lập các kết nối mạng .Các thuật toán routing nào mà có độ hội tụ chậm thì có thể gây ra các trùng lập đường đi hoặc làm treo mạng
Sự uyển chuyển :Một thuật toán routing cần phải nhanh chóng và chính xác thích nghi với một số lượng lớn các trừơng hợp phát sinh trên mạng .
3.13.2. Các Metric
Là độ đo dùng để xác định con đường đi tốt nhất . Các metric thường dùng là :
Bandwidth (băng thông) : dung lượng truyền dữ liệu của một kết nối ( thường là ,10/100Mbps trên đường Ethernet )
Delay ( độ trễ ) : Là thời gian để gửi một packet từ nguồn đến đích .Độ trễ phụ thuộc vào băng thông ,vào xung đột xảy ra trên mạng và vào khoảng cách vật lý
Load : số lượng các hoạt động trên một tài nguyên mạng,chẳng hạn như Router hoặc một đường kết nối
Reliability ( độ tin cậy ) : dùng để chỉ mức độ lỗi trong mỗi liên kết mạng
Hop count : Số router mà packet phải đi qua trước khi đến đích
Cost : Có giá trị bất kí, thường dựa trên băng thông, tiền, hoặc các thước đo giá trị khác-những thước đo được chỉ định bởi
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
người quản trị mạng
Routing Protocols
3.14. Routing Protocols
Các giao thức routing thuộc về 3 loại khác nhau : Distance-Vector ,Link state, và Hybrid
3.14.1.
3.14.2.
Distance-vector
Dựa vào chiều và khoảng cách (hop count) đối với tất cả các ien kết trên mạng .
Cứ sau 1 khoảng thời gian xác định (vd 30s) thì giao thức định tuyến dạng distance-vector lại gửi đi toàn bộ hoặc một phần của bảng routing table cho các láng giềng lân cận cho dù có hay không sự thay đổi trên mạng.Bằng cách nhận các routing table từ các router lân cân mà router có thể kiểm tra con đường đi đã biết và thay đổi nếu cần.Quá trình trao đổi thông tin như vậy gọi là “routing by rumor”
Các loại Distance-vector như : RIP ,IGRP
RIP dùng hop count làm metric và đây là giao thức routing IGP thông dụng nhất trên internet
IGRP được phát triển bởi Cisco và được dùng cho các mạng lớn
Link state
Link state được thiết kế để khắc phục những hạn chế của distance- vector.Mỗi khi có thay đổi trên mạng ,ngay lập tức link state sẽ gửi các
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
,thời gian của chu kỳ này dài hơn hẳn so với distance-vector ,khoảng 30 phút mới gửi một lần
VD OSPF
3.14.3.
3.15.1.
Hybrid
Kết hợp các đặc trưng của cả distance-vector và link state VD EIGRP
3.15. Giới thiệu các giao thức định tuyến RIP RIP
Dùng thuật toán distance-vector để xác định chiều và khoảng cách đến các mạng trong môi trường ien mạng
Dùng hop count làm metric để lựa chọn đường đi .Hop count càng nhỏ càng tốt
Mặc định cứ 30s lại gửi các routing update
Hop count tối đa đến một mạng là 15.Nếu lớn hơn 15 thì đường đến mạng đó xem như không có và packet sẽ bị lọc nếu có đích đến là mạng đó
Sử dụng rộng rãi do rất dễ cài đặt .Nhiều host (cả unix ) cũng có thể chạy RIP
RIPv1 là 1 giao thức định tuyến classfull
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
3.15.2. IGRP
Là 1 giao thức dạng distance-vector ,được phát triển bởi Cisco.Nó được phát triển để giải quyết các vấn đề về đặt địa chỉ cùng với routing trong mạng lớn vượt khỏi khả năng định tuyến của RIP
Trong khi RIP chọn đường đi với số hop là ít nhất thì IGRP có thể chọn con đường đi nhanh nhất dựa vào các thông số như là độ trễ,băng thông ,load và độ tin cậy .Người quản trị mạng có thể quyết định sự quan trọng của bất kì một trong những metric này,hoặc cho phép IGRP tự tính toán con đường đi khả dĩ ,tốt nhất .Theo mặc định,IGRP chỉ dùng thông số băng thông và độ trễ để xác định chi phí đường đi.IGRP cũng có thể có số hop count lớn hơn RIP .Nhờ vậy mà mạng sử dụng IGRP có thể mở rộng hay thu hẹp dể dàng hơn
IGRP gửi các gói định tuyến update theo khoảng thời gian là 90s.Cứ 90s ,nó lại quảng bá các thông tin về mạng cho các autonomous system cụ thể.IGRP có một số đặc tính quan trọng sau:
3.16. Tính Linh Hoạt : thích ứng với các topology phức tạp
3.17. Tính Uyển Chuyển : Các segment khác nhau có thể có băng thông và độ trể khác nhau
3.18. Tính Mở Rộng : đây là tính năng hữu dụng để hoạt động trong các mạng có tiềm năng phát triển trong tương
Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router
3.18.1. OSPF
OSPF là một giao thức routing thuộc dạng link-state,đối nghịch hoàn toàn với các giao thức routing dạng distance-vector như RIP.OSPF phân phối các thông tin định tuyến giữa các router