Chơng 3: Các vấn đề trong mạng Internet ngày nay
3.1. Mạng Internet ngày nay
3.1.2. Các giải pháp và xu hớng mạng trong tơng lai
Theo dự đoán tới 2004 hơn 95% lu lợng mạng công cộng chạy trên mạng sẽ là các ứng dụng của giao thức IP. Hiện nay hầu hết các ứng dụng mới đều đợc phát triển trên nền IP.
->2001 2001->2004 2004->
Hình 8-Xu hớng phát triển mạng .
Vào giữa thập niên 90, các chuyển mạch ATM đa ra một giải pháp khi các ISP yêu cầu nhiều băng thông hơn để đáp ứng lu lợng tải tăng vọt. Các ISP, những ngời quyết định đa các vùng core dựa trên ATM đã tiếp tục phát triển và trong quá trình khám phá, các ATM PVC cung cấp một công cụ để đa ra sự điều khiển rõ ràng trên lu lợng khi nó truyền qua các mạng của họ. Các
ISP có các giao tiếp tốc độ cao, performance xác định, và chức năng PVC mà các chuyển mạch ATM cung cấp để quản lí hoạt động các mạng của họ. Khi so sánh các router dựa trên phần mềm truyền thống, các chuyển mạch ATM cung cấp các giao tiếp tốc độ cao hơn và băng thông tập hợp đáng kể hơn, do
đó hạn chế hiệu ứng nút cổ chai trong core mạng. Nh vậy, cả tốc độ và băng thông cung cấp performance xác định cho các ISP tại thời điểm khi mà performance của router đã không xác định đợc. Một core dựa trên ATM hỗ trợ đầy đủ cho traffic engineering bởi vì nó có thể định tuyến rõ ràng các PVC. Các PVC định tuyến đợc làm bằng cách cung cấp một topo ảo tuỳ ý trên đỉnh topo vật lí của mạng mà các PVC đợc định tuyến để phân bố lu l- ợng chính xác qua tất cả các liên kết để cho chúng đợc sử dụng công bằng nhất. Các khả năng traffic engineering hỗ trợ bởi các ATM PVC, làm cho các ISP có tính cạnh tranh cao hơn trong thị trờng của họ, cho phép họ cung cấp chi phí thấp nhất và dịch vụ tốt hơn cho các khách hàng của họ. Thống kê trên từng PVC cung cấp bởi các chuyển mạch ATM tạo thuận lợi giám sát các mẫu lu lợng cho việc sắp đặt và quản lí PVC. Các nhà thiết kế mạng khởi tạo cung cấp cho mỗi PVC để hỗ trợ các đối tợng traffic engineering xác
định, và sau đó họ giám sát liên tục lu lợng tải trên mỗi PVC. Nếu một PVC cho trớc bắt đầu tắc nghẽn, ISP có thông tin nó cần thiết để cứu chữa bằng cách hoặc sửa đổi topo vật lí hoặc topo ảo để thích nghi sự dịch chuyển lu l- ợng tải.
Việc sử dụng lợc đồ địa chỉ hoá trực giao giữa IP và ATM tách rời IP routers với các mạng chuyển mạch ATM. Theo lí thuyết, một mạng IP/ATM gồm có mối quan hệ logical IP subnets (LISs) bởi các routers ( tơng tự sự sử dụng IP trong mạng LAN). ( IP/ATM đợc nêu trong RFC2225). ATM Forum đã phát triển đa dịch vụ trên các chuyển mạch ATM - MOPA nhng mang tính độc quyÒn.
Cấu trúc IP/ATM chỉ là tạm thời để giải quyết ứng dụng ATM vào mạng LAN. Hạn chế trong việc khai thác tính linh hoạt của IP và chuyển mạch tốc
độ cao với khả năng QoS của ATM. Giữa IP và ATM hoàn toàn trong suốt, không có sự ánh xạ giữa IP header vào các tế bào ATM. Một loạt các vấn đề còn tồn tại đối với mô hình IP/ATM nh hiện tợng loop trong ATM ( không sử dụng đợc trờng TTL trong gói IP ), khả năng mở rộng mạng, lãng phí phần tiêu đề không hiệu quả chiếm tài nguyên mạng.
Trở lại với hình 1, vùng core mạng sẽ tiến về phía sử dụng ngăn xếp giao thức 2 tầng ( two layer protocol stack ) chứa một tầng Optical và 1 tầng IP/MPLS. Một mạng đa dịch vụ yêu cầu QoS cấp cao, các khả năng kĩ thuật luồng và bảo vệ lu lợng, những yếu tố mà không đợc hiện hữu trong các IP router ngày nay.
DiffServ WG của IETF với các khả năng QoS và MPLS WG có một số mở rộng phát triển cho 3 chức năng yêu cầu đầu tiên: QoS, Traffic Engineering
và bảo vệ lu lợng . Kết quả đầu tiên của MPLS là thêm khả năng Traffic Engineering cho họ giao thức IP và đã đợc hoàn thành. MPLS phát triển nh- ng vẫn có khả năng tích hợp với DiffServ. Hai kiểu báo hiệu đợc đa ra hiện nay đối với mạng IP là:
• Kiểu QoS RSVP mở rộng dựa trên IntServ.( RFC2210)
• KiÓu QoS CR-LDP ( Constrain based Routing- Label Distribution Protocol) dựa trên các thông số lu lợng mà là 1 phần của chính giao thức báo hiệu phát triển cho MPLS. (draft-ietf-mpls-crldp-applic- 01.txt)
Yêu cầu giao vận đa dịch vụ đặc biệt hơn yêu cầu cho TDM, FR có thể đợc giải quyết bởi tầng MPLS. Sự tiến triển từ TDM -> FR -> core MPLS cha đợc thực hiện, do TDM và FR hiện nay là 2 dịch vụ rất lớn. Dẫu sao chúng sẽ đợc thay thế trong tơng lai gần khi TDM và FR chỉ còn chiếm tỉ lệ nhỏ phần dịch vụ yêu cầu thì sẽ là lúc phù hợp để thực hiện các công cụ cho việc tích hợp giao vận trên mạng đa dịch vụ IP/MPLS.
Nh hình1 ; tầng ATM sẽ bị loại bỏ khi không còn cần thiết. Chú ý rằng hạn chế tầng ATM chỉ có nghĩa là giải phóng mặt phẳng điều khiển của ATM ( ATM control plane ). Các thiết bị ATM vật lí và giao vận cơ sở tế bào có thể đợc tích hợp vào mạng IP/MPLS bởi việc thực hiện 1 mặt phẳng điều khiển MPLS trong các phần cứng chuyển mạch ATM đã tồn tại.[12] Phần tích hợp MPLS vào ATM đợc phân tích kĩ hơn trong phần 3.
MPLS từ đa ra cho các nhà cung cấp khả năng để có độ mở rộng tốt, các dịch vụ IP cấp cao end-to-end, với cấu hình và cách quản lí đơn giản hơn cho cả
nhà cung cấp và khách hàng. Sử dụng MPLS, các carrier có thể chuyển giao các dịch vụ IP mà các nhà kinh doanh yêu cầu, qua các mạng chuyển mạch hoặc định tuyến. MPLS là kĩ thuật cho phép bảo vệ các nguồn lợi tức ( revenue) có giá trị ngày nay ( nh FR và ATM đa dịch vụ ), trong khi tạo ra danh mục các dịch vụ đầu t mở rộng của tơng lai, mà các mạng IP riêng là
đỉnh điểm (VPN).
Phần đồ án này thảo luận về các cơ chế của sử dụng MPLS trong các môi tr- ờng cung cấp dịch vụ, chỉ ra MPLS cho phép khả năng mở rộng cao ( scability), QoS L3 thông minh, bảo mật, kết nối any-to-any trong các mạng ATM hoặc định tuyến với sự đơn giản hơn, dễ dàng quản lí hơn trớc nh thế nào, và khả năng đáp ứng với sự tăng trởng nhanh chóng của môi trờng đa dịch vụ ra làm sao.
Các ứng dụng thế hệ tiếp theo.
Rõ ràng các kĩ thuật trên Internet hiện tại sẽ không cần thay đổi nếu nh chúng chỉ cần đáp ứng cho các yêu cầu thuần túy về email và dịch vụ kiểu click và đọc trên các trang Web. Nhng các ứng dụng mới nh các dịch vụ thời gian thực mang voice, video chẳng hạn đòi hỏi độ tin cậy truy nhập và chất
lợng dịch vụ. Sự tơng tác với các dịch vụ (ví dụ IP Telephony) cần các độ trễ nhỏ và có thể dự đoán trớc các thông số. Các nhà cung cấp dịch vụ thơng mại tìm kiếm cách để chia sẻ nền tảng IP của họ tới nhiều khách hàng riêng trong khi đảm bảo rằng không có sự ảnh hởng giữa các lu lợng khách hàng với nhau (Dịch vụ mạng riêng ảo -VPN). Tất cả vấn đề trên đòi hỏi một mạng IP mới với vùng core linh hoạt hơn trớc. Chúng ta xem chi tiết hơn thông qua hai phÇn díi:
Voice và Video
Có lẽ bớc phát triển hấp dẫn kế tiếp của Internet sẽ là hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực. Việc ánh xạ các dòng bit kĩ thuật số từ các audio và video codec( coder/decoder) vào trong và lấy ra từ các gói IP là không phải khó.
Cái khó ở đây là vấn đề thời gian truyền gói qua mạng Internet. Nh đã biết, việc truyền Voice trên mạng ATM hay trên bất bỳ một mạng thông tin nào thực chất là truyền dòng thông tin dữ liệu có tốc độ không đổi trong suốt quá
trình thông tin. Và phải đảm bảo đợc những yêu cầu tối thiểu của việc truyền tín hiệu thoại là không trễ quá lớn (400ms) để tránh tiếng vang và những sự thăng giáng của âm lợng khi các gói tín hiệu thoại không đến đích đúng thời gian. Với tốc độ tín hiệu thoại là 64kbit/s mà thậm chí với các phơng pháp biến đổi A/D cho tiếng nói khác với PCM còn cho tốc độ số liệu thấp hơn nhiều thì các mạng thông tin ví dụ nh mạng chuyển mạch gói hay đối với mạng LAN mà tốc độ truyền thông tin từ 10Mbit/s đến 100Mbit/s thì việc truyền một hay vài kênh thoại hay cả tín hiệu hình ảnh động không phải là vấn đề băng thông không đáp ứng đợc. Mà vấn đề là đối với các mạng LAN thông thờng hiện nay hoạt động theo phơng thức CSMA/CD với mạng BUS hay Token Ring trong mạng Ring là không có cơ chế đảm bảo chất lợng dịch vụ. Trong các mạng này các thiết bị kết nối vào mạng là có quyền ngang nhau có thể truy nhập vào mạng để truyền dữ liệu tại bất kỳ thời điểm nào.
Vì vậy ta thử hình dung nếu khi ta đang thực hiện truyền tín hiệu thoại có tốc
độ có định trên mạng mà có một máy tính nào đó truy nhập vào và truyền một lợng lớn thông tin trên mạng thì chất lợng tín hiệu thoại sẽ giảm đi rõ rệt và sẽ bị ngắt quãng không thể chấp nhận đợc. Vấn đề này đợc khắc phục khi có cơ chế QoS rõ ràng chẳng hạn nh ATM ( Voice over ATM hoặc Voice over IP over ATM ), MPLS.
1.2.2. Mạng riêng ảo- Virtual Private Network
Do hạn chế về mặt thời gian nên phần ứng dụng VPN này không đợc đi sâu một cách hoàn chỉnh. Trong phần đồ án chỉ phác qua về VPN theo khía cạnh khái niệm và thiết kế mạng đơn giản (Xem phần 4- Các dịch vụ ứng dụng trên MPLS).