b. Đầu cuối di động:
1.3.3 Các lựa chọn cấu hình triển khai:
Với nhiều điểm linh hoạt như vậy, các nhà khai thác di động, các nhà cung cấp dịch vụ và các mạng công ty có thể đóng vai trò khác nhau trong việc hỗ trợ người sử dụng chuyển vùng phù hợp với cấu hình mạng. Cho đến nay, chúng ta chưa đề cập xem ai cung cấp bit hoặc các bit mạng. Trong thực tế, điều này có tác động lớn đến cách thức dịch vụ được cung cấp.
Thực tế ta xem xét triển vọng cho một nhà khai thác di động hiên tại cung cấp giao diện vô tuyến cho các nhà khai thác và trở thành nhà khai thác mạng ảo di động (MVNO – Mobile Virtual Network Operator ) cho một nhà cung cấp dịch vụ. Điều này thật hấp dẫn vì nhà khai thác di động không pahỉ xây dựng mạng dữ liệu riêng họ - họ chỉ đơn giản “bám vào” một mạng đã có như mạng con có mục đích đặc biệt.
Trong trường hợp này, một số tình huống có thể xảy ra. Nếu chúng ta đứng tại giao diện Gi ( là điểm linh hoạt giữa mạng di động của chúng ta và mạng IP ) và xem xét quyền sỡ hữu và kết nối thì có bốn tình huống cơ bản như trình bày trong hình như sau:
Lựa chọn 1: Truy nhập mạng IP cơ bản cho các khách hàng của riêng nhà khai thác di động của mình.
Lựa chọn 2: Truy nhập mạng IP cơ bản cho các khách hàng của nhà khai thác di động khác, những đơn vị sử dụng mạng di động ( nghĩa là hỗ trợ cho các khách hàng chuyển vùng ).
Lựa chọn 3: Như trong lựa chọn 1 nhưng tới một mạng Intranet hoặc một ISP mà không trực tiếp được kết nối tới mạng di động.
Lựa chọn 4: Như trong lựa chọn 2 nhưng tới một mạng Intranet hoặc một ISP mà không trực tiếp được kết nối mạng tới mạng di động.
Hình 1. 5: Quyền sở hữu toàn trình và các khả năng kết nối
Hai lựa chọn đầu tiên trong danh sách có nghĩa là nhà khai thác di động có sự kiểm soát nào đó đối với phiên liên lạc toàn trình ( kết nối trực tiếp). Hai lựa chọn tiếp theo nhà khai thác di động cách biệt hơn, phụ thuộc vào một bên thứ 3 để hoàn thành dịch vụ ( Kết nối không trực tiếp). Ta có thể đánh giá ưu điểm, nhược điểm của cả hai trường hợp tổng quát này.
a. Kết nối trực tiếp:
Tại điểm này, cần làm rõ sự khác biệt khi người sử dụng đang ở mạng thường trú hay tạm trú. Một khi nút GPRS đã chấp nhận người sử dụng, người đó đã gắn kết về mặt logic tới cùng một GGSN ( có thể có sự khác biệt trong các hồ sơ người sử dụng là thuê bao của các mạng khác nhau).
Khi khách hàng riêng của mạng di động muốn truy nhập tới một mạng IP được kết nối trực tiếp, địa chỉ được phân bổ cho các thiết bị di động của họ có thể được xử lý hoặc bởi nút GPRS hoặc bởi ISP được kết nối trực tiếp. Điều này phụ thuộc vào vị trí chức năng DHCP được đặt ở đâu. Một người sử dụng vãng lai sẽ có một địa chỉ do mạng thường trú của anh ta phân bổ.
Đối với cả người sử dụng vãng lai hoặc thường trú, nút GPRS sẽ phải nhận trách nhiệm xác thực thiết bị di động trước khi nó kết nối tới một mạng IP bên ngoài. Và có thể mạng này từ chối kết nối đối với một số người sử dụng nhất định (ví dụ những người có địa chỉ IP không hợp lệ ) hoặc có thể ngắt kết nối ( ví dụ chúng gửi một luồng dữ liệu nhiều hơn so với thoả thuận).
Nhà khai thác di động và/hoặc nhà cung cấp dịch vụ IP ở xa có thể cần triể khai bức tường lửa để bảo vệ các mạng tương ứng của họ. Các đặc tính của bức tường lửa cần được thống nhất ( ví dụ: có được phép truyền FTP hay không). Trong trường hợp này, đây là một vấn đề chính sách khi cả hai phía có chung sỡ hữu.
b. Kết nối gián tiếp:
Trong hai trường hợp cuối đã được liệt kê, cần một con đường hần giữa nút GPRS và ISP hoặc Internet được kết nối gián tiếp. Các đặc tính của đường hầm cần được thống nhất giữa nhà khai thác di động với ISP. Thực tế, đây có thể đơn giản là một tuyến chuyển tiếp khung hoặc kênh thuê. Thực sự, lựa chọn ( trong hình vẽ trên) thường là giải pháp ưa chuộng bởi vì nút GPRS có thể phục vụ như một tuyến truy nhập thay thế đến một mạng dùng riêng.
Trong cả hai trường hợp, khi số lượng người sử dụng tăng lên, có thể cần đưa một kết nối phức tạp hơn vào mạng IP. Ví dụ: có thể sử dụng một hệ thống phân cấp các bộ định tuyến kết nối để cung cấp một số đường hầm. Do số lượng đường hầm lớn, người thiết kế cần đảm bảo chất lượng đường hầm. Bên cạnh đó, nhà khai thác di động có thể đảm bảo sự công bằng giữa những người sử dụng ( Những người có thể có các đặc tính dịch vụ được thống nhất khác nhau đặc biệt là tốc độ kết nối).
Trong lựa chọn 4 ở hình trên có thể không có đường hầm trực tiếp tới mạng intranet hoặc ISP ( nghĩa là khi các gói tin được chuyển đường hầm từ GGSN), thiết bị di động được cho một địa chỉ thuộc về ISP/Intranet. Trong trường hợp này, GGSN cần một liên kết tới máy chủ phân bổ địa chỉ ( ví dụ máy chủ DHCP hoặc máy chủ khu vực ) thuộc về ISP hoặc Intranet cho việc xác thực và cấu hình giao thức.
Hầu hết các thảo luận nêu trên liên quan đến phân phối dịch vụ. Các vấn đề nêu ra cần được giải quyết bởi một thoả thuận giữa nhà khai thác di động với nhà cung cấp mạng IP hoặc bằng thiết kế của nút GPRS và mạng IP. Ngay cả khi nhà
khai thác di động muốn kết nối tới một vài mạng IP, việc lập cấu hình các kết nối cần thiết là tương đối dễ dàng.
Trong thực tế, lựa chọn đơn giản nhất là kết nối trực tiếp của người sử dụng của nhà khai thác di động ( bất kể họ là thường trú hay chuyển vùng từ nhà cung cấp dịch vụ khác) tới mạng IP.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ IP 2.1 Giới thiệu:
Mạng máy tính ngày nay đã trở thành một thành phần quan trọng trong ngành truyền thông. Trên thế giới, ban đầu chỉ có vài mạng máy tính được đưa vào sử dụng ở các viện nghiên cứu và phục vụ quốc phòng. Cùng với thời gian, khoa học công nghệ phát triển, mạng máy tính đã có mặt ở khắp mọi nơi: từ trường học, các công ty cho tới các học viện….Mục đích chính của sự ra đời mạng máy tính là để chia sẻ các tài nguyên hệ thống, để trao đổi thông tin. Ta biết rằng, trong thời đại thông tin hiện nay, khối lượng thông tin ngày càng phong phú, đa dạng thì vấn đề sắp xếp khối thông tin khổng lồ đó một cách khoa học, dễ truy tìm, dễ trao đổi, sử dụng một cách nhanh chóng là vấn đề cấp bách. Mạng Internet đã ra đời và góp phần giải quyết các vấn đề nêu trên.
Internet không phải là một mạng máy tính đơn lẻ mà là một mạng truyền thông toàn cầu kết nối hàng trăm ngàn mạng máy tính khác nhau. Các mạng máy tính được kết nối này là những mạng lớn diện rộng (WAN) như là các mạng của các công ty xuyên quốc gia như IBM, AT&T, DEC….. cho đến những mạng cục bộ (LAN) nhỏ của bất kỳ sở hữu nào nằm ở khắp nơi trên thế giới. Mỗi mạng máy tính lại có thể có nhiều máy chủ cung cấp dịch vụ và hàng trăm ngàn các máy tính đơn lẻ kết nối để sử dụng các dịch vụ.
Để có thể hiểu rõ khái niệm về internet ta hãy hình dung rằng, từ máy tính đang sử dụng, người dùng có thể tìm kiếm bất kỳ thông tin nào, có thể liên lạc với bất kỳ ai trên thế giới, có thể thiết lập một hội nghị từ xa, khai thác các tài nguyên thông tin phong phú, dò tìm các thư viện tốt nhất và thăm những bảo tàng đồ sộ nhất thế giới. Người dùng có thể xem phim, nghe nhạc, đọc tạp chí đa phương tiện đặc biệt, thực hiện mua sắm mọi thứ. Tất cả các điều trên đều có thể thực hiện được bằng cách khai thác từ mạng internet.
2.2 Bộ giao thức TCP/IP:
Vào cuối những năm 1960 và đầu năm 1970, trung tâm nghiên cứu cấp cao (ARPA – Advanced Research Projects Agency) thuộc bộ quốc phòng Mỹ (DoD –
Department of Defence) được giao trách nhiệm phát triển mạng ARPANET ( tiền thân của mạng Internet). Mạng ARPANET bao gồm mạng cảu những tổ chức quân đội, các trường đại học và các tổ chức nghiên cứu được dùng để hỗ trợ cho những dự án nghiên cứu khoa học và quân đội. Ngày nay ARPA được gọi là DARPA. Năm 1984, DoD chia ARPANET ra thành 2 phần ARPANET sử dụng cho nghiên cứu khoa học và MILNET sử dụng cho quân đội. Đầu những năm 1980, một bộ giao thức mới được đưa ra làm giao thức chuẩn cho mạng ARPANET và các mạng của DoD mang tên DARPA Internet protocol suit, thường được gọi là bộ giao thức TCP/IP hay còn gọi tắt là TCP/IP. Bộ giao thức TCP/IP này được đặt tên theo hai giao thức chính của nó là TCP (giao thức điều khiển giao vận) và IP (giao thức liên mạng).
Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được xem là tập hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền dữ liệu và cung cấp cho các tầng lớp trên một dịch vụ được định nghĩa rõ ràng dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn. Về mặt logic, các tầng trên gần với người sử dụng hơn và làm việc với dữ liệu trừu tượng hơn, chúng dựa vào các giao thức tầng cấp dưới để biến đổi dữ liệu thành các dạng mà cuối cùng có thể được truyền đi một cách vật lý.
2.2.1 Ưu điểm của bộ giao thức TCP/IP:
Giao thức chuẩn mở sẵn sàng phát triển độc lập với phần cứng và hệ điều hành. TCP/IP là giao thức lý tưởng cho việc hợp nhất phần cứng và phần mềm khác nhau, ngay cả khi truyền thông trên internet. Sự độc lập rành mạch với phần cứng vật lý của mạng cho phép TCP/IP hợp nhất các mạng khác nhau. TCP/IP có thể chạy trên mạng Ethernet, mạng Token Ring, mạng quay số ( Dial – up line ), mạng X-25, mạng ảo và mọi loại môi trường vật lý truyền thông.
Một sơ đồ địa chỉ dùng chung cho phép mỗi thiết bị TCP/IP có duy nhất một địa chỉ trên mạng ngay cả khi đó là mạng toàn cầu Internet.
Tiêu chuẩn hoá mức cao của giao thức phù hợp với ích lợi của dịch vụ người dùng. Được tích hợp vào hệ điều hành UNIX, hỗ trợ mô hình client – server, mô hình mạng bình đẳng, hỗ trợ kĩ thuật dẫn đường động.
2.2.2 Mô hình tham chiếu TCP/IP:
Bộ giao thức TCP/IP được chia làm 4 tầng:
• Tầng mạng (Network layer).
• Tầng Internet ( Internet layer).
• Tầng giao vận (Transport layer).
• Tầng ứng dụng (Application layer).
Hình 2. 1: Tương ứng giữa các lớp của OSI và TCP/IP.
Việc phân tầng này đảm bảo một số nguyên tắc sau:
- Một lớp được tạo ra khi cần đến mức trừu tượng hoá tương ứng. - Mỗi lớp cần thực hiện các chức năng được định nghĩa rõ ràng.
- Việc chọn chức năng cho mỗi lớp càng chú ý tới việc định nghĩa các quy tắc chuẩn hoá quốc tế.
- Ranh giới các mức cần chọn sao cho thông tin đi qua là ít nhất ( tham số cho chương trình con là ít.
- Số mức phải đủ lớn để các chức năng tách biệt không nằm trong cùng một lớp và đủ nhỏ để mô hình không quá phức tạp.
- Một mức có thể được phân thành các lớp nhỏ nếu cần thiết. - Các mức con có thể lại bị loại bỏ.
- Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thông với nhau nếu chúng đảm bảo những quy tắc chung ( cài đặt cùng một giao thức truyền thông ).
- Các chức năng được tổ chức thành một tập các tầng đồng mức cung cấp chức năng như nhau. Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung.
Một tầng không định nghĩa một giao thức đơn, nó định nghĩa một chức năng truyền thông có thể được thi hành bởi một số giao thức. Do vậy, mỗi tầng có thể chứa nhiều giao thức, mỗi giao thức cung cấp một dịch vụ phù hợp cho chức năng của tầng. Ví dụ cả giao thức truyền file (file Transfer Protocol – FTP) và giao thức thư điện tử (Electronic Mail Protocol) đều cung cấp dịch vụ cho người dùng và cả hai đều thuộc tầng ứng dụng. Mỗi mức phải được chuẩn hoá để giao tiếp với mức tương đương với nó. Trên lý thuyết, giao thức chỉ liên quan tới lớp của nó mà không quan tâm tới mức trên hoặc mức dưới của nó. Tuy nhiên phải có sự đồng ý để làm sao chuyển dữ liệu giữa các tầng trên một máy tính, bởi mỗi tầng, mạng lại liên quan tới việc gửi dữ liệu từ ứng dụng tới một ứng dụng tương đương trên một máy khác. Tầng cao hơn dựa vào tầng thấp hơn để chuyển dữ liệu qua mạng phía dưới. Dữ liệu chuyển xuống ngăn xếp từ tầng này xuống tầng thấp hơn cho tới khi được chuyền qua mạng nhờ giao thức của tầng vật lý. Tại nơi nhận, dữ liệu đi lên ngăn xếp tới ứng dụng nhận. Những tầng riêng lẻ không cần biết các tầng trên và dưới nó xử lý ra sao, nó chỉ cần biết cách chuyển thông tin tới các tầng đó. Sự cô lập các hàm truyền thông trên các tầng khác nhau giảm thiểu sự tích hợp công nghệ của đầu vào mỗi bộ giao thức. Các ứng dụng mới có thể thêm vào mà không cần thay đổi tầng vật lý của mạng, phần cứng có thể được bổ xung mà không cần viết lại các phần mềm ứng dụng.
Hình 2. 2: Các tầng trong bộ giao thức TCP/IP.
• FTP (File Transfer Protocol): Giao thức truyền tập cho phép người dùng lấy hoặc gửi tới một máy khác.
• Telnet: Chương trình mô phỏng thiết bị đầu cuối cho phép người dùng login vào một máy chủ từ một máy tính nào đó trên mạng.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Các giao thức thư tín điện tử.
• DNS (Domain Name Server): Dịch vụ tên miền cho phép nhận ra máy tính từ một tên miền thay cho chuỗi địa chỉ internet kho nhớ.
• SNMP (Simple Network Management Protocol): Giao thức quản trị
mạng cung cấp những công cụ quản trị mạng.
• RIP (Routing Internet Protocol): Giao thức dẫn đường động.
• ICMP ( Internet Control Message Protocol): Giao thức bản tin điều khiển Internet.
• UDP (User Datagram Protocol): Giao thức truyền thông không kết nối, cung cấp dịch vụ truyền thông không tin cậy nhưng tiết kiệm chi phí truyền.
• TCP (Tranmission Control Protocol ): Giao thức hướng kết nối, cung cấp dịch vụ truyền thông tin tưởng.
• IP (Internet Protocol): Giao thức Internet chuyển giao các gói tin qua các máy tính đến đích.
• ARP ( Address Resolution Protocol): Cơ chế chuyển địa chỉ TCP/IP thành địa chỉ vật lý của thiết bị mạng.
Hình 2. 3: Quá trình truyền dữ liệu qua các lớp.
Giống như trong mô hình tham chiếu OSI, dữ liệu gửi từ tầng Application đi xuống ngăn xếp, mỗi tầng có những định nghĩa riêng về dữ liệu mà nó sử dụng. Tại nơi gửi mỗi tầng coi gói tin của tầng trên chuyển xuống là dữ liệu của nó và thêm vào gói tin các thông tin điều khiển của mình sau đó chuyển tiếp xuống tầng dưới. Tại nơi nhận, quá trình diễn ra ngược lại, mỗi tầng lại tách thông tin điều khiển của mình ra và chuyển dữ liệu lên tầng trên.
Hình 2. 4: Quá trình đóng gói gói tin qua các lớp mô hình TCP/IP. 2.2.3 Tầng mạng:
Tầng mạng là tầng thấp nhất của kiến trúc giao thức TCP/IP, các giao thức trong tầng này cung cấp biện pháp cho hệ thống chuyển giao dữ liệu giữa các thiết bị được kết nối trực tiếp. Nó mô tả cách sử dụng mạng để truyền một gói thông tin IP.
Không giống những giao thức của tầng cao hơn là sử dụng dịch vụ của tầng dưới nó và cung cấp dịch vụ cho tầng trên, giao thức của tầng mạng cần phải biết chi tiết của mạng vật lý phía dưới (cấu trúc của gói, địa chỉ, ….) để định dạng đúng thông tin sẽ được truyền tuân theo những quy định ràng buộc của mạng. Tầng mạng của TCP/IP chứa các chức năng của tất cả hai tầng thấp nhất của mô hình tham chiếu OSI (tầng liên kết dữ liệu, tầng vật lý). Tầng mạng thường không được người