Quá Trình Truyền Thông Tin Giữa Các Trạm Kết Cuối Trong Tcp/ip

của đường truyền dẫn vật lý

* Kênh Logic

Một thiết bị

đầu cuối số

DTE (Data Terminal EquipmentX25) được nối tới

mạng truyền số liệu chuyển mạch gói bằng một đường vật lý đơn. Để cho phép đồng thời truy nhập đến nhiều ứng dụng của DTE thì đường nối vật lý giữa DTEDCENút chuyển mạch (DCE Data Terminating Equipment) được chia thành các kênh Logic và mỗi một kênh ảo sẽ liên quan tới ít nhất hai kênh Logic, mỗi kênh ở một đầu của DTE (Hình 4.15). Theo lý thuyết có thể có tối đa 4096 kênh Logíc trên một kênh ảo kết nối cho một cặp DTEDCE

4.3.1.2 Các giao thức trong kỹ thuật chuyển mạch gói

4.3.1.2.1 Giao thức trong chuyển mạch gói

Việc thực hiện của mạng chuyển mạch gói phụ thuộc vào các qui tắc, thủ tục chuyển dịch số liệu từ một User nguồn, qua mạng chuyển mạch tới User đích. Các qui tắc và thủ tục này gọi chung thuật ngữ là Giao thức (Protocol). Để tạo điều kiện cho việc xây dựng và phát triển mạng truyền số liệu, hoạt hoá các tính năng trao đổi thông tin số liệu trong thời gian từ 19751980 ISO đã đưa ra Mô hình tham chiếu các hệ thống kết nối mở OSI RM (Open System Interconnection Reference Model). Các hệ thống có thể được xây dựng từ mô hình này, trong hệ thống chuyển mạch gói được xây dựng trên mô hình OSI (7 lớp) và mô hình TCP/IP (4 lớp).

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 201 trang tài liệu này.

4.3.1.2.2 Các lớp trong mô hình OSI

Lớp 1: là lớp thấp nhát trong chồng giao thức (physical link), lớp này mô tả các tham số sơ cấp về điện, cơ, suy hao, tỷ lệ lỗi bít của đường truyền được sử dụng, độ bền cơ học, tốc độ đường truyên vật lý...

Lớp 2: Lớp liên kết số liệu (Data link Layer), liên quan đến chức năng điều

khiển tuyến truyền dẫn số liệu giữa Người dùngMạng, xác định Fo rmat số liệu,

phương pháp điều khiển sai lỗi và các thủ tục khôi phục, độ trong suốt của số liệu, tính định thời…

Lớp 3: Lớp mạng (Network Layer), mức này liên quan đến các thủ khiển định tuyến, điều khiên lưu lượng các gói tin trong mạng.

tục điều

Lớp 4: Lớp giao vận (Transport Layer): đề cập đến thủ tục phân đoạn và tái hợp gói tin.

Lớp 5: Lớp phiên (Secssion Layer). Lớp này liên quan đến thủ tục điều khiển thiết lập và giải phóng các phiên giao dịch giữa đầu cuối và dầu cuối. bao gồm đăng nhập (Log on), quyền hạn Người dùng, tiến trình...

Lớp 6: Lớp trình diễn (Presentation Layer). Liên quan đến các thủ hoá/giải mã tín hiệu cho các dịch vụ khác nhau.

tục mã

Lớp 7: Lớp ứng dụng (Application Layer), liên quan trực tiếp với các chương trình ứng dụng cho các dịch vụ tương tác qua mạng truyền thông số liệu, các dặc tính của đầu cuối số liệu…

Mô hình này được chia thành 3 lớp thấp và 4 lớp cao. Trên quan điểm dịch vụ thì 3 lớp thấp tạo nên dịch vụ mang hay còn gọi là dịch vụ truyền tải (Bearer Service) còn

4 lớp cao tạo thành dịch từ xa (teleservice).

4.3.1.2.3 Mô hình phân lớp TCP/IP và mô hình tham chiếu OSI

Mạng Internet với họ giao thức TCP/IP được minh hoạ tổng quát như hình 4.16 với các dịch vụ mà nó cung cấp và các chuẩn được sử dụng có so sánh với kiến trúc hệ thống mở OSI để chúng ta có một cách nhìn tổng quát về họ giao thức này.

Hình 4.16 Mô hình phân lớp TCP/IP và mô hình tham chiếu OSI

Hình 4.17 Quá trình truyền thông tin giữa các trạm kết cuối trong TCP/IP

Các tầng trong chồng giao thức của bộ giao thức TCP/IP chỉ ra trên hình 4.17, liên quan tới quá trình truyền thông tại hai máy chủ thông qua hai thiết bị định tuyến và các lớp tương ứng được sử dụng tại mỗi trạm.

4.3.1.2.4 Bộ giao thức TCP/IP

Bộ giao thức IP dùng sự đóng gói dữ liệu nhằm trừu tượng hóa các giao thức và các dịch vụ. Nói một cách chung chung, giao thức ở tầng cao hơn dùng giao thức ở tầng thấp hơn để đạt được mục đích của mình. Chồng giao thức Internet gần giống như các tầng cấp trong mô hình của Bộ quốc phòng Mỹ.

Mô hình bộ giao thức TCP/IP

Hình 4.18. Bộ giao thức TCP/IP

* Các giao thức được dùng trong lớp giao diện mạng (lớp 2 OSI):

SLIP (Serial Line Interface Protocol) Cung cấp các chức năng cơ TCP/IP để tạo kênh truyền giữa 2 thiết bị trên một đường nối tiếp.

bản cho

PPP (PointtoPoint Protocol) Cung cấp kết nối lớp hai như SLIP, nhưng là phức tạp hơn và có khả năng liên kết. PPP là một bộ các giao thức cho phép đối với các

chức năng như

xác thực, đóng gói dữ

liệu, mã hóa và tập hợp, tạo điều kiện cho

TCP/IP hoạt động trên các liên kết WAN.

Lớp này liên quan mật thiết với phần cứng thiết bị Token ring, ATM, Frame Relay, SMDS, PPP, SLIP, FDDI, …

bao gồm:

Ethernet, WiFi,

* Các giao thức được dùng trong lớp mạng/giao diện mạng (lớp 2/3 OSI):

ARP (Address Resolution Protocol) Giao thức ánh xạ địa chỉ là giao thức ở tầng liên kết dữ liệu, được dùng để tạo liên kết giữa địa chỉ IP lớp 3 tới địa chỉ mạng vật lý trên lớp 2. Chức năng của nó là tìm địa chỉ vật lý ứng với một địa chỉ IP nào đó. Muốn vậy nó thực hiện phát quảng bá trên mạng, và máy trạm nào có địa chỉ IP trùng với địa chỉ IP đang được hỏi sẽ trả lời thông tin về địa chỉ vật lý của nó.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol) Giao thức ánh xạ địa chỉ ngược, chức năng ngược lại với ARP nó truy vấn từ địa chỉ vật lý của máy để tìm ra địa chỉ IP. Hiện nay chủ yếu là dùng BOOTP và DHCP.

* Các giao thức lớp mạng (lớp 3 OSI)

IP: Ipv4, Ipv6 (Internet Protocol) Giao thức internet, là giao thức ở tầng thứ 3 của TCP/IP, nó có trách nhiệm đóng gói và phân phối các kết nối của lớp giao vận

chuyển bản tin thông qua mạng Internet.

NAT IP (IP Network Address Translation) Giao thức biên dịch địa chỉ mạng IP, cho phép các địa chỉ trên một mạng riêng được tự động dịch đến các địa chỉ khác trên một mạng công cộng, cung cấp địa chỉ và chia sẻ lợi ích an ninh.

IP Sec (IP Security) Bảo mật cho IP, gồm một tập hợp các giao thức IP có liên quan đến cải thiện an ninh của truyền dẫn IP.

IP Mobile (Internet Protocol Mobility Support) Giao thức hỗ trợ di động. Giải quyết một số vấn đề với IP liên kết với các thiết bị di động.

ICMP, ICMPv4, ICMPv6 (Internet Control Message Protocol) Giao thức điều khiển bản tin, "hỗ trợ giao thức" IP và IPv6, cung cấp các báo cáo lỗi và thông tin yêu

cầu và trả

lời các khả

năng tới host.

Thủ

tục truyền các thông tin điều khiển trên

mạng TCP/IP. Xử lý các tin báo trạng thái cho IP như lỗi và các thay đổi trong phần cứng của mạng ảnh hưởng đến sự định tuyến thông tin truyền trong mạng.

ND (Neighbor Discovery Protocol) Giao thức khám phá hàng xóm "hỗ trợ giao thức" mới IPv6, trong đó bao gồm một số chức năng thực hiện bởi ARP và ICMP trong IP thông thường.

RIP (Routing Information Protocol) Giao thức định tuyến thông tin, OSPF (Open

Shortest Path First) Mở đường ngắn nhất, GGP (GatewaytoGateway Protocol) giao

thức cổngcổng, HELLO (HELLO Protocol) giao thức chào hỏi, IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) giao thức định tuyến cổng quốc gia, EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) giao thức định tuyến cổng quốc gia nâng cao, BGP (Border Gateway Protocol) giao thức cổng biên, EGP (Exterior Gateway Protocol) giao thức cổng quốc tế. Các giao thức trên được sử dụng để hỗ trợ việc định tuyến cho các gói tin IP (IP datagrams) và trao đổi thông tin định tuyến. Các giao thức định tuyến thông tin là một trong những giao thức để xác định phương pháp định tuyến tốt nhất cho truyền tin.

* Giao thức lớp truyền tải (lớp 4 OSI) giữa các máy chủ Host

TCP: (Transmistion Control Protocol) Thủ

tục liên lạc

ở tầng giao vận của

TCP/IP. TCP có nhiệm vụ đảm bảo liên lạc thông suốt và tính đúng đắn của dữ liệu giữa 2 đầu của kết nối, dựa trên các gói tin IP.

UDP: (User Datagram Protocol) giao thức gói dữ liệu người dùng: Thủ tục liên kết ở tầng giao vận của TCP/IP. Khác với TCP, UDP không đảm bảo khả năng thông suốt của dữ liệu, cũng không có chế độ sửa lỗi. Bù lại, UDP cho tốc độ truyền dữ liệu cao hơn TCP.

* Giao thức lớp ứng dụng (Lớp 5/6/7 OSI)

DSN: (Domain name System) Hệ thống tên miền: Xác định các địa chỉ theo số từ các tên của máy tính kết nối trên mạng.

NFS (Network File System) hệ thống file mạng: cho phép chia sẻ file qua mạng internet.

BOOTP (Bootstrap Protocol) Phát triển để giải quyết một số vấn đề với RARP và được sử dụng một cách tương tự: để cho phép cấu hình thiết bị TCP/IP lúc khởi động. Nói chung thay thế bằng DHCP.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) giao thức cấu hình máy tự động: Một giao thức hoàn chỉnh để cấu hình thiết bị TCP/IP và quản lý địa chỉ IP. Các kế RARP và BOOTP, nó bao gồm rất nhiều tính năng và khả năng.

SNMP (Simple Network Management Protocol) giao thức quản trị mạng đơn

giản: là dịch vụ quản trị mạng để gửi các thông báo trạng thái về mạng và các thiết bị kết nối mạng. giao thức này quản lý toàn bộ các đặc tính của thiết bị và mạng từ xa.

RMON (Remote Monitoring) quản lý từ xa: giao thức chẩn đoán (là một phần của SNMP) được sử dụng cho giám sát các thiết bị mạng từ xa.

FTP (File Transfer Protocol) Giao thức truyền file, TFTP (Trivial File Transfer

Protocol) Giao thức truyền file không quan trọng: Giao thức được thiết kế để cho

phép chuyển giao tất cả các loại tập tin từ một thiết bị khác, để truyền tệp từ một máy này đến một máy tính khác. Dịch vụ này là một trong những dịch vụ cơ bản của Internet.

RFC 822, MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP (Post Office Protocol), IMAP (Internet Message Access Protocol). Các giao thức này xác định các khuôn dạng, phân phối và lưu trữ các thông điệp, thư điện tử trên mạng TCP/IP.

NNTP (Network News Transfer Protocol) giao thức chuyển giao tin tức mạng: Cho phép hoạt động của cộng đồng trực tuyến bằng cách chuyển các bản tin Usenet tin tức Usenet giữa các máy.

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) : Chuyển các tài liệu siêu văn bản giữa các máy, thực hiện trên mạng internet toàn cầu World Wide Web.

Gopher (Gopher Protocol) một giao thức cũ thiết kế trên WWW.

Telnet: (Terminal Emulation Protocol) Đăng ký sử

dụng máy chủ

từ xa với

Telnet người sử dụng có thể, đăng ký truy nhập vào máy chủ từ một máy tính ở xa để xử dụng các tài nguyên của máy chủ như là mình đang ngồi tại máy chủ.

r command (Berkeley “r” Commands) Cho phép các lệnh điều hành hoạt động của hệ thống thông qua một máy khác.

IRC (Internet Relay Chat) : Cho phép các người dùng TCP/IP có thể trò chuyện trực tiếp (thời gian thực).

Các tiện ích và các giao thức quản trị và khắc phục sự cố: Gồm bộ công cụ phần mềm cho phép các quản trị viên quản lý, cấu hình và khắc phục sự cố mạng internet TCP/IP.

4.3.2 Chuyển mạch ATM

4.3.2.1 Công nghệ ATM

Công nghệ chuyển tải không đồng bộ – ATM (Asynchronous Transfer Mode) là kỹ thuật chuyển mạch gói tốc độ cao được ITUT đệ trình như là các chuẩn ghép kênh và chuyển mạch cho mạng số tích hợp đa dịch vụ băng rộng (BISDN).

ATM sử dụng các gói có độ dài cố định được gọi là các tế bào để mang các lưu lượng thoại, dữ liệu, video và đa phương tiện. ATM được xem là công nghệ đầu tiên cung cấp băng thông theo yêu cầu và cho phép nhiều người dùng tối ưu tài nguyên mạng bằng cách chia sẻ tầi nguyên một cách hiệu quả.

ATM không phân biệt các kiểu tin mang trong tế bào, tất cả các nguồn tin với các tốc độ khác nhau đều được cắt thành các tế bào có kích thước mhư nhau.

Tất cả các tế bào này được đổ vào ống dẫn số, thường đó là đường truyền bằng cáp sợi quang, và được trộn một cách tối ưu cho việc chuyển tải trong đường truyền.

Hình 4.19 Nguyên lý ATM

Việc tối ưu được thực hiện nhờ kỹ thuật ghép kênh thống kê ADTM. ADTM cho phép sử dụng tài nguyên mạng hiệu quả hơn nhiều so với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian đồng bộ STDM (hình 4.20)

Bă ng th ôn g bÞl∙ n g ph Ý

Hình 4.20 So sánh STDM và ATDM

Hình 4.20 là nguyên lý ghép kênh đồng bộ (TDM) và ghép kênh thống kê

(ATDM). ATM là chế độ truyền tải hướng kết nối, thực hiện truyền thông tin dịch vụ nhờ thiết lập các kênh ảo (VCs). Một số hiệu nhận dạng kết nối được gán mỗi khi kênh ảo được thiết lập và khi giải phóng kết nối, số nhận dạng này sẽ bị xóa. Trật tự của các tế bào ATM trong một kênh ảo được duy trì nhờ một chức năng lớp ATM.

Thông tin báo hiệu cho quá trình thiết lập cuộc gọi được chuyển trên các tế bào ATM dành riêng.

Ngoài ra, ATM còn có một đặc điểm quan trọng khác là sự truyền tải hoàn toàn độc lập với các hệ thống thiết bị sử dụng, các tế bào ATM có thể được truyền tải trong các khung của hệ thống truyền dẫn phân cấp đồng bộ (SDH) hoặc dưới dạng cấu trúc khung của hệ thống truyền dẫn phân cấp cận đồng bộ (PDH). Tùy theo từng trường hợp cụ thể, sự liên kết giữa các tế bào ATM và các bít của hệ thống truyền dẫn sẽ khác nhau.

4.3.2.2 Chuyển mạch ATM

4.3.2.2.1 Nguyên lý chuyển mạch ATM 4.3.2.2.1.1 Tính tiên tiến của chuyển mạch ATM

Đối với STDM, khe thời gian (TS) được phân định cho mỗi kết nối là cố định (ta nói đó là kênh giành riêng). Khi không có dữ liệu, băng thông vẫn được dành cho đầu cuối đó, hơn nữa thực chất trong thoại khoảng lặng là rất lớn mà kiểu ghép kênh này không tận dụng được khoảng lặng dẫn đến lãng phí băng thông.

Đối với ADTM không còn nhiệm vụ gán khe thời gian cho các quá trình thông tin cụ thể nữa mà cứ có bất kì khe thời gian nào rỗi thì ADTM đều ghép gói tin cần truyền vào. Do vậy ADTM đã thực hiện ghép kênh thống kê, nghĩa là các gói tin của một nguồn tin có thể được ghép vào nhiều khe thời gian với chỉ số khác nhau. Do vậy, ATDM đạt được độ mềm dẻo, linh hoạt và hiệu quả cao đối với mọi loại dịch vụ với tốc độ bít và kiểu lưu lượng khác nhau.

4.3.2.2.1.2 Mô hình phân lớp ATM

Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM là kĩ thuật chuyển mạch gói tốc độ cao được ITUT thông qua như là các chuẩn ghép kênh và chuyển mạch cho mạng số tích hợp đa dịch vụ băng rộng BISDN (Broadband Integrated Service Digital Network). ATM sử dụng các gói có độ dài cố định được gọi là các tế bào để mang các lưu lượng thoại, dữ liệu, video và đa phương tiện. ATM được xem là công nghệ đầu tiên cung cấp băng thông theo yêu cầu và cho phép nhiều người dùng tối ưu tài nguyên mạng bằng cách chia sẻ băng thông một cách hiệu quả.

Hình 4.21 Mô hình tham chiếu của ATMBISDN và OSI

Hình 4.21 chỉ ra mô hình tham chiếu của ATM với mô hìnhBISDN và so sánh với mô hình OSI. Mô hình tham chiếu của ATM chia thành các mặt bằng và các lớp.

 Các mặt bằng của mô hình tham chiếu BISDN.

* Mặt bằng quản lý

Thực hiện hai chức năng chính: Đầu tiên là chức năng quản lý lớp được chia thành các lớp khác nhau nhằm thực hiện các chức năng liên quan tới nguồn thông tin và các tham số của các thực thể giao thức tại các lớp; tiếp theo là quản lý mặt bằng: Liên quan đến quản lý toàn bộ hệ thống và phối hợp các mặt bằng với nhau. Trong khi quản lý mặt bằng không có cấu trúc phân lớp thì quản lý lớp lại có cấu trúc phân lớp.

* Mặt bằng người dùng

Thực hiện truyền thông tin của người sử dụng từ nguồn đến đích trong phạm vi của mạng, các dịch vụ có thể là thoại, số liệu, hình ảnh. Thực hiện các chức năng lớp

cao như điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, chống lỗi. Ngoài ra mặt phẳng

người dùng cũng có cấu trúc phân lớp, mỗi lớp thực hiện một chức năng riêng biệt liên quan tới việc cung cấp một loại dịch vụ cho người dùng.

* Mặt bằng điều khiển và báo hiệu

Thực hiện các chức năng như: Điều khiển kết nối, xử lý cuộc gọi và các chức năng báo hiệu liên quan đến việc thiết lập, duy trì, giám sát và giải phóng kết nối.

 Các lớp của mô hình tham chiếu ATM với OSI

* Lớp vật lý: Lớp vật lý được chia thành 2 lớp con, lớp con môi trường vật lý PM (Physic Medium) và lớp con hội tụ truyền dẫn TC (Transmission Convergence).

Lớp con môi trường vật lý PM là lớp thấp nhất, có chức năng phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn vật lý cụ thể, bao gồm khả năng thu/phát các tín hiệu, đồng chỉnh bit, mã hoá, giải mã, biến đổi quangđiện/điệnquang,… Lớp này thực hiện các chức năng chính như: Cung cấp khả năng truyền dẫn bit, mã hoá dòng bit theo mã

đường truyền và đồng bộ

bit. Trong chế độ

hoạt động bình thường, việc đồng bộ

thường dựa trên các đồng bộ

thu qua giao diện. Ngoài ra, cũng có thể sử

dụng hệ

thống đồng bộ riêng trong trường hợp truyền dẫn tế bào.

Lớp con hội tụ truyền dẫn TC thực hiện các chức năng sau:

+ Phối hợp tốc độ tế bào; nhằm phối hợp các luồng lưu lượng tế bào đến khác nhau để đảm bảo tốc độ luồng chung thông qua các việc chèn các tế bào rỗi không mang thông tin.

+ Tạo và xác nhận dãy HEC; Tạo ra các mã xác nhận cho các tế bào hợp lệ.

+ Thích ứng khung truyền dẫn; Tạo các luồng dữ liệu thích ứng với các công nghệ truyền dẫn khác nhau.

+ Tạo và khôi phục khung truyền dẫn. Đây là chức năng của các thiết bị kết cuối mạng nhằm tạo ra các khung dữ liệu sử dụng trong các hệ thống truyền dẫn khác nhau.

* Lớp ATM

Lớp ATM là lớp nằm ngay trên lớp vật lý trong mô hình giao thức BISDN và