mạng diện rộng wan

Truyền số liệu và Mạng máy tính
Truyền số liệu và Mạng máy tính
Mạng diện rộng - WAN
Mạng diện rộng - WAN
GVC. Nguyễn Đình Việt
Khoa Công nghệ, ĐHQGHN
Hà nội - 2004

Chương 4 Mạng diện rộng - WAN
•
Một số vấn đề cơ bản
•
Mạng thông tin số liệu X.25
•
Chuyển mạch khung Frame Relay
•
Công nghệ truyền dẫn không đồng bộ ATM
•
Tích hợp dịch vụ thông tin máy tính
2/30


4.1 Một số vấn đề cơ bản
4.1 Một số vấn đề cơ bản

Nguyên tắc kết nối

Phương thức chuyển tiếp số liệu

Phương thức địa chỉ hoá


Kỹ thuật chọn đường

Điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn
3/30


4.1.1 Nguyên tắc kết nối
4.1.1 Nguyên tắc kết nối

Hệ thống mạng máy tính là tập hợp các thiết bị tính toán
(End-System) được kết nối bằng các hệ thống truyền dẫn:
–
Các hệ thống chuyển mạch
–
Các thiết bị kết nối mạng chuyên dụng (Các bộ dồn/tách kênh, các
bộ tập trung)

Các mạng WAN phục vụ quân sự, an ninh: thường sử dụng
các hệ thống truyền dẫn riêng.

Các mạng WAN nói chung: hệ thống truyền dẫn thường sử
dụng hệ thống điện thoại, hoặc các mạng viễn thông công
cộng
4/30


4.1.1 Nguyên tắc kết nối
4.1.1 Nguyên tắc kết nối
Thí dụ mạng WAN được xây dựng dựa trên hệ thống điện thoại

công cộng (PSTN – Public Service Telephone Network).

ES kết nối với PSTN bằng modem, 28,8 – 56 Kps.

SS kết nối với PSTN bằng leased line, 64 – 2 Mbps
5/30


4.1.1 Nguyên tắc kết nối
4.1.1 Nguyên tắc kết nối

Vai trò của các SS:
–
Chọn đường, chuyển tiếp số liệu chính xác
–
Dồn và tách kênh

Sử dụng kênh ảo (VC = Virtual Channels):
–
Việc trao đổi số liệu trên đường kết nối chuyên dụng với
dung lượng lớn được tổ chức thành các VC
–
Về mặt khái niệm, VC ứng với đường truyền vật lý nối 2 ES
6/30


4.1.1 Nguyên tắc kết nối
4.1.1 Nguyên tắc kết nối

Tổ chức phân cấp, theo phạm vi điạ lý:

–
Các ES được kết nối với SS gần nhất
–
Trong 1 Quốc gia, các SS trong cùng một vùng địa lý được kết
nối với nhau.
–
(Các) SS đại diện của các vùng (trung tâm vùng) được kết nối
trực tiếp với nhau  tạo nên mạng xương sống (Back-bond)
Quốc gia
–
Một (một số) hệ thống đại diện của Quốc gia kết nối với các hệ
thống Quốc tế, v.v.
7/30


4.1.1 Nguyên tắc kết nối
4.1.1 Nguyên tắc kết nối
Đặc trưng công nghệ của WAN so với LAN

Tổ chức kết nối dạng sao – star, phân cấp theo phạm vi địa lý

Chuyển mạch gói, gói có độ dài thay đổi được; phương thức: hướng kết nối hoặc
không hướng kết nối.

Phương thức đánh địa chỉ: địa chỉ toàn cầu; cấu trúc có phân cấp, phụ thuộc vào tổ
chức kết nối, dễ xác định và dễ quản lý.

Kỹ thuật routing có thể dựa trên một số tiêu chí khác nhau:
–
đường đi ngắn nhất

–
đường đi có độ trễ nhỏ nhất
–
v.v.

Kỹ thuật Flow control và Congestion control
–
Thích ứng tốc độ bên gửi và bên nhận
–
Kết hợp với routing
8/30


4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
Hai kỹ thuật chuyển tiếp (Forward) số liệu:

Circuit Switching: Chuyển mạch kênh; Chuyển mạch cứng
–
Kết nối giống như một đường ống (Pipe) nối nguồn và đích
9/30


4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
Hai kỹ thuật chuyển tiếp (Forward) số liệu:

Packet Switching: Chuyển mạch gói
–
Connection Oriented; Virtual channels = hướng kết nối

–
Connectionless; Datagram = không kết nối
10/30


4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
Circuit Switching: Đặc trưng công nghệ

Tồn tại một kết nối (đường truyền) riêng, cố định giữa 2 thiết bị cuối trong cả quá trình
truyền thông (Dedicated line)

Đường truyền nói trên có thể có nhiều chặng (Hop), được kết nối cố định nhờ giao thức
báo hiệu (Signaling Protocol).

Tốc độ truyền cố định, độ trễ truyền là xác định và không thay đổi.

Khi nhu cầu trao đổi số liệu tăng = số kết nối cần thiết lập tăng  xác suất blocking tăng.

Có thể tăng hiệu suất sử dụng kênh truyền kết nối qua các hệ thống chuyển mạch bằng
các kỹ thuật FDM (Frequency Division Multiplexing), TDM (Time Division
Multiplexing).
11/30


4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
Circuit Switching: ưu / nhược điểm

Ưu: Việc điều khiển quá trình trao đổi số liệu tương đối đơn giản, thí

dụ không cần STT phát và nhận trong các gói tin (Pipelining).

Nhược: hiệu suất sử dụng kênh truyền thấp; không có khả năng thích
ứng tốc độ truyền số liệu của các thiết bị cuối = hai thiết bị trao đổi
nhất thiết phải có cùng tốc độ.
12/30


4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
Packet Switching - Đặc trưng công nghệ

Số liệu được chia thành các gói độ dài có thể thay đổi được. Header chứa các thông
tin điều khiển phục vụ cho routing và đảm bảo gửi đến đích đúng đắn.

Store-and-Forward = “chứa và chuyển tiếp”

Connection Oriented Service:
–
Tương tự Circuit Switching: cần thiết lập kết nối trước khi 2 bên trao đổi số liệu
–
Khác Circuit Switching: cần quản lý STT phát và STT thu vì các gói tin có thể đi theo
nhiều con đường khác nhau đến đích

Connectionless Service:
–
Không cần thiết lập kết nối trước khi truyền thông
–
Quyết định routing được thực hiện độc lập đối với từng gói số liệu, dựa trên các thông tin
điều khiển.

13/30


4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
4.1.2 Phương thức chuyển tiếp số liệu
Packet Switching vs Circuit Switching

Hiệu suất sử dụng kênh cao hơn

Do thực hiện Store-and-Forward
–
Phải sử dụng các bộ đệm trong mạng + chi phí xử lý
–
Các thiết bị cuối có tốc độ khác nhau có thể kết nối và trao đổi được.

Khi số kết nối và tải tăng (chưa vượt quá một giới hạn nhất định):
–
Trễ tăng
–
Xác suất blocking tăng, nhưng vẫn có thể phục vụ được

Chức năng điều khiển phức tạp hơn: quản lý STT phát và thu, phát
hiện lỗi và xử lý lỗi, quản lý bộ nhớ đệm tại các nút v.v.
14/30


4.1.3 Phương thức địa chỉ hoá
4.1.3 Phương thức địa chỉ hoá

Cần phải có phương thức chung + thống nhất (global) để quản lý, cấp

phát địa chỉ ở mức mạng. Nhờ đó các hệ thống chuyển mạch mới có
thể thiết lập kết nối:
–
Connection Oriented: sử dụng giao thức báo hiệu
–
Connectionless: sử dụng các giao thức định tuyến

Theo ISO, địa chỉ của thiết bị mạng trong WAN độ dài có thể thay đổi,
tối đa = 20 bytes, gồm 3 trường:

AFI (Authority and Format Indicator):
–
Xác định cơ quan cấp phát địa chỉ
–
Và loại khuôn dạng địa chỉ trong trường DSP. Chẳng hạn đó là số telephone,
telex, hoặc số IDSN, v.v.
15/30


4.1.3 Phương thức địa chỉ hoá
4.1.3 Phương thức địa chỉ hoá

IDI (Initial Domain Identifier): xác định miền địa chỉ trong trường địa chỉ DSP. Thí dụ,
nếu DSP là số telephone, thì IDI là mã Quốc gia.

DSP (Domain Specific Part): Xác định địa chỉ cụ thể của thiết bị cuối trong miền địa chỉ
tương ứng. Thường DSP còn được chia nhỏ hơn để địa chỉ hoá các đơn vị hành chính,
phân mạng trực thuộc hoặc thiết bị cuối cụ thể hoặc các thực thể giao thức mức transport
16/30

4.1.4 Kỹ thuật chọn đường
4.1.4 Kỹ thuật chọn đường

Kỹ thuật chọn đường có thể dựa trên nhiều tiêu chuẩn: giá ($), số chặng
(hop), thời gian trễ (delay), v.v.

Với cùng một tiêu chuẩn, có thể có nhiều thuật toán chọn đường

Chính tiêu chuẩn chọn đường cũng có thể thay đổi (theo trạng thái của
mạng)  cần phải có các thuật toán phù hợp để cập nhật các tiêu chuẩn.

Phân loại các thuật toán chọn đường:
–
Non-Adaptive: chọn đường không thích nghi = chọn đường tĩnh.
–
Adaptive: chọn đường thích nghi = chọn đường động
17/30


4.1.4 Kỹ thuật chọn đường
4.1.4 Kỹ thuật chọn đường

Non-Adaptive routing algorithm
–
Tính toán routing off-line
–
Kết quả ghi vào routing table trong các hệ thống chuyển mạch một lần + không
thay đổi trong quá trình hoạt động.


Adaptive routing algorithm
–
Dựa trên các thông tin thu thập định kỳ, phản ánh trạng thái thay đổi của mạng
–
Tính toán routing on-line

Kiểu tập trung: Thực hiện trên một hệ chuyển mạch, dựa trên thông tin thu thập từ các
hệ chuyển mạch trong mạng. Kết quả là các routing table được gửi cho các hệ chuyển
mạch trong mạng.

Kiểu phân tán: từng hệ thống chuyển mạch thực hiện tính toán chọn đường
18/30


4.1.4 Kỹ thuật chọn đường
4.1.4 Kỹ thuật chọn đường
Thí dụ về một thuật toán chọn đường thích nghi tập trung: Dijkstra
(Shortest Path Routing Algorithm)
•
Ghi trọng số lên các cung; Đánh
dấu điểm khởi đầu A là cố định, lấy
điểm cố định đó làm điểm làm việc.
•
Kiểm tra các đỉnh kề với điểm làm
việc, ghi nhãn thử cho chúng.
•
Đánh dấu điểm cố định cho đỉnh có
nhãn bé nhất và lấy đó làm điểm
làm việc mới.
•

Lặp lại quá trình trên cho đến khi đi
tới đích.
•
Kết quả: ABEFHD
•
Chú ý:
•
G được đánh dấu cố định,
nhưng cuối cùng không nằm
trên đường đi ngắn nhất A-D
•
H được ghi lại nhãn thử trước
khi đánh dấu cố định H và F
19/30


4.1.5 Điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nhẽn
4.1.5 Điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nhẽn
Flow Control & Congestion Control

Capacity – Dung lượng = khả năng vận chuyển số liệu của hệ thống truyền dẫn

Throughout: thông lượng

Offered load: lưu lượng số liệu chuyển vào hệ thống

Lỗi truyền  phát lại
 Offered load tăng  Throughout giảm
20/30

4.1.5 Điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn
4.1.5 Điều khiển lưu lượng và điều khiển tắc nghẽn
Flow Control & Congestion Control

Các nguyên nhân dẫn đến phát lại
–
Lỗi đường truyền
–
Công suất xử lý không đủ
–
Số liệu đến từ nhiều đường truyền, cần đi ra ở 1 đường
–
Bộ nhớ đệm không đủ
–
v.v.

Các biên pháp khắc phục
–
Cung cấp đủ bộ đệm ở đầu vào và ra của các đường truyền
–
Quản lý bộ đệm hợp lý, có thể loại bỏ sớm (RED)
–
Hạn chế lưu lượng đến ngay ở đầu vào cảu toàn bộ hệ thống
–
Điều khiển lưu lượng (thí dụ dùng Sliding Window)
21/30


4.2 Mạng thông tin truyền số liệu X.25

4.2 Mạng thông tin truyền số liệu X.25

Là mạng truyền dữ liệu công cộng đầu tiên.

Vận chuyển dữ liệu hướng kết nối

Để sử dụng X.25, máy tính đầu tiên phải thiết lập kết nối tới một máy
tính ở xa, nghĩa là phải thiết lập một cuộc gọi (telepnphone call)

Kết nối này được gán 1 connection number để sử dụng cho các gói
(packet) số liệu vận chuyển:
 nhiều kết nối có thể được sử dụng đồng thời giữa 2 máy tính.
 Kết nối trong X.25 là kết nối ảo (Virtual Circuit)

X.25 được sử dụng rộng rãi trong khoảng 10 năm.

Khoảng 1980s, X.25 được thay thế bởi một mạng mới – Frame Relay.
22/30


4.2 Mạng thông tin truyền số liệu X.25
4.2 Mạng thông tin truyền số liệu X.25
4.2.1 Nguyên tắc hoạt động

X.25 là một dịch vụ truyền thông máy tính công cộng, dựa trên hệ thống viễn thông
diện rộng (PSTN). X.25 được CCITT và sau này là ITU chuẩn hoá (1976).

X.25 chỉ đặc tả giao diện giữa DTE và DCE
–
DTE (Data Terminal Equipment)- thiết bị đầu cuối dữ liệu

–
DCE (Data Circuit-terminating Equipment) - thiết bị mạch đầu cuối dữ liệu, hay là thiết bị kết
nối mạng.

X.25 không quy định cụ thể kiến trúc và tổ chức hoạt động nội bộ của mạng.

Tổ chức và thực hiện hệ thống mạng để cung cấp dịch vụ X.25 tại giao diện với NSD là
nhiệm vụ của nhà cung cấp dịch vụ X.25 - thường là nhà cung cấp dịch vụ viễn thông
công cộng.
23/30


4.2 Mạng thông tin truyền số liệu X.25
4.2 Mạng thông tin truyền số liệu X.25
4.2.1 Nguyên tắc hoạt động
X.25 qui định sử dụng các giao thức chuẩn ở các mức như sau:

Mức vật lý:
–
X.21 cho truyền số liệu số (Digital) giữa DTE và DCE
–
X.21 bis cho truyền số liệu tương tự (Analog) giữa DTE và DCE

Mức liên kết:
–
LAPB, là một phần của HDLC, để trao đổi số liệu tin cậy giữa DTE và DCE

Mức mạng:
–
PLP (Packet Level Protocol), là giao thức được đặc tả mới trong X.25

–
Đó là giao thức chuyển mạch gói + hướng kết nối
24/30


4.2 Mạng thông tin truyền số liệu X.25
4.2 Mạng thông tin truyền số liệu X.25
4.2.2 Mức vật lý
4.2.3 Mức liên kêt
4.2.4 Mức mạng
! Đề nghị tự đọc
25/30