Tìm hiểu CHUYỂN MẠCH IP kèm file thuyết trình

Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
LỜI MỞ ĐẦU
Trước sự phát triển của các giao thức Internet khởi đầu từ những năm của thập niên 70
và tiếp tuc phát triển vào những năm sau đó. Ngày nay, mạng IP đã thực sự bùng nổ cả về
khối lượng lưu lượng cũng như các yêu cầu về chất lượng dịch vụ như: tốc độ truyền dẫn,
băng thông, truyền dẫn đa phương tiện,… Nhưng mạng IP hiện nay vẫn chưa thực sự đáp
ứng được các yêu cầu về truyền dẫn lưu lượng, do đó, cần phải có một giải pháp công nghệ
mới đưa vào để khắc phục những nhược điểm của mạng đang tồn tại.
Công nghệ chuyển mạch IP ra đời và được xem là một giải pháp tốt để giải quyết
những yêu cầu trên. Chuyển mạch IP là sự kết hợp hài hòa của các giao thức điều khiển
mềm dẻo với phần cứng chuyển mạch ATM. Chuyển mạch IP đã khắc phục được nhược
điểm về tốc độ xử lý chậm của các bộ định tuyến và tính phức tạp của các giao thức báo
hiệu trong chuyển mạch ATM. Chuyển mạch IP đang là điểm tập trung nghiên cứu của các
hãng viễn thông nổi tiếng trên thế giới như: Ipsilon, Toshiba, IBM, Cisco,
Với mục đích gắn quá trình học tập và nghiên cứu để tìm hiểu một công nghệ mới tiên tiến
trên cơ sở những kiến thức đã học và nghiên cứu những tài liệu mới
Bài tập lớn: “Tìm hiểu CHUYỂN MẠCH IP ” được chia làm 4 chương gồm:
Chương 1: Tổng quan về chuyển mạch
Chương 2: Chuyển mạch gói
Chương 3: Sơ lược về công nghệ IP/ATM
Chương 4: Chuyển mạch IP và ứng dụng
Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô trong chuyên khoa. Đặc biệt,em xin gữi lời
cảm ơn đến Cô Trần Thị Trà Vinh đã giúp đỡ em nhiều trong bài tập lớn này.
Vì lần đầu tiên làm về đề tài này nên chắc hẳn sẽ có nhiều sai sót và hạn chế, em mong
thầy cô và các bạn giúp đỡ thêm!
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: i
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH iii

iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH 1
1.1 Khái niệm chuyển mạch 1
1.1.1 Định nghĩa 1
1.1.2 Mục đích chuyển mạch 2
1.2 Phân loại 2
1.2.1 Chuyển mạch kênh 2
1.2.2 Chuyển mạch bản tin 3
1.2.3 Chuyển mạch gói 4
1.2.4 Chuyển mạch tế bào 5
CHƯƠNG 2: CHUYỂN MẠCH GÓI 7
2.1 Mô hình tổng thể chuyển mạch gói 7
2.2 Tổ chức phân lớp mạng của chuyển mạch gói 7
2.2.1 Lớp vật lý 7
2.2.2 Lớp liên kết dữ liệu 8
2.2.3 Lớp mạng 8
2.3 Phương thức định tuyến trong chuyển mạch gói 8
10
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG NGHỆ IP/ATM 10
3.1 Giới thiệu chung về ATM và IP 10
3.1.1 IP – Internet Protocol 10
3.1.3 IP over ATM 11
3.2 Mô hình tham chiếu ATM với OSI 11
3.2.1 Các mặt phẳng của mô hình tham chiếu B-ISDN 12
3.2.2 Các lớp của mô hình tham chiếu ATM với OSI 12
3.3 Nguyên lý hoạt động của chuyển mạch ATM 13
3.3.1 PVC: kênh ảo cố định 13
3.3.2 SVC: kênh ảo chuyển mạch 14
3.4.2 Đánh địa chỉ IP 15

3.4.3 Định tuyến IP 17
3.4.4 Các giao thức định tuyến trong IP 18
CHƯƠNG 4: CHUYỂN MẠCH IP VÀ ỨNG DỤNG 20
4.1 Định nghĩa và các thuật ngữ 20
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: ii
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
4.1.1 Chuyển mạch IP 20
4.1.2 Đầu vào và đầu ra của chuyển mạch IP 21
4.1.3 Đường tắt 23
4.2 Các mô hình địa chỉ của chuyển mạch IP 24
4.2.1 Địa chỉ riêng 24
4.2.2 Ánh xạ địa chỉ IP sang VC 24
4.3 Các mô hình chuyển mạch IP 25
4.3.1 Mô hình xếp chồng 25
4.3.2 Mô hình đồng cấp 26
4.4 Các kiểu chuyển mạc IP 27
4.4.1 Giải pháp chuyển mạch theo luồng 27
4.4.2 Giải pháp chuyển mạch theo cấu hình 28
4.4.3 Một số giải pháp chuyển mạch IP 30
4.5 Ứng dụng của chuyển mạch IP 31
4.5.1 Chuyển mạch IP hỗ trợ lưu lượng đa hướng 31
4.5.2 Mạng chuyển mạch IP 33
KẾT LUẬN 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO 37
DANH MỤC HÌNH ẢNH
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: iii
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ATM Asynchnorous Tranfer Mode Truyền dẫn không đồng bộ
BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên

CE Custome Edge Biên phía khách hàng
CoS Class of Service Cấp độ dịch vụ
CQ Custom Queue Hàng đợi tùy ý
CR Constraint-based routing Định tuyến ràng buộc
E-LSR Egress LER LER biên ra
FEC Forwarding Equivalency Class Chuyển tiếp tương đương
I-LSR Ingress LSR LSR biên vào
IntServ Integrated Services Dịch vụ tích hợp
IP Internet Protocol Giao thức Internet
LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn
LER Label Edge Router Bộ định tuyến nhãn biên ra
LIB Label Information Base Bảng cơ sở dữ liệu nhãn
LSP Label Switch Path Tuyến chuyển mạch nhãn
LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trường
MPLS Multiprotool Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MP-BGP MPLS–border gateway Protocol Đa giao thức cổng biên
PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm - điểm
PVC Permanent Virtual Circuit Mạch ảo cố định
QoS Quanlity of Service Chất lượng dịch vụ
RD Route Distinguisher Bộ phân biệt tuyến
RFC Request for comment Các tài liệu chuẩn do IETF đưa ra
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành sẵn tài nguyên
LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân phối nhãn
LER Label Edge Router Bộ định tuyến nhãn biên ra
LIB Label Information Base Bảng cơ sở dữ liệu nhãn
LSP Label Switch Path Tuyến chuyển mạch nhãn
LSR Label Switch Router Bộ định tuyến chuyển mạch nhãn
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập môi trường
MPLS Multiprotool Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MP-BGP MPLS–border gateway Protocol Đa giao thức cổng biên
PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm - điểm
PVC Permanent Virtual Circuit Mạch ảo cố định
QoS Quanlity of Service Chất lượng dịch vụ
RD Route Distinguisher Bộ phân biệt tuyến
RFC Request for comment Các tài liệu chuẩn do IETF đưa ra
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức dành sẵn tài nguyên
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: iv
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN MẠCH.
1.1 Khái niệm chuyển mạch
1.1.1 Định nghĩa
Chuyển mạch là một quá trình thực hiện đấu nối và chuyển thông tin cho người
sử dụng thông qua hạ tầng mạng viễn thông. Vậy chuyển mạch trong viễn thông bao
gồm chức năng định tuyến cho thông tin và chức năng chuyển tiếp thông tin
Hình 1. 1 Chuyển mạch
Theo ITU-T định nghĩa: chuyển mạch là sự thiết lập của một kết nối cụ thể từ
một lối vào đến một lối ra mong muốn trong một tập hợp các lối vào và ra cho đến khi
nào được yêu cầu truyền tải thông tin
Chuyển mạch là một trong ba thành phần cơ bản của mạng viễn thông ( bao gồm:
các thiết bị đầu cuối, các hệ thống truyền dẫn và các hệ thống chuyển mạch).
Hình 1. 2 Các thành phần mạng viễn thông
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 1
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
1.1.2 Mục đích chuyển mạch
Thiết lập đường truyền dẫn từ nguồn đến đích theo một cấu trúc cố định hoặc biến
động thông qua các mạng và các trung tâm.
1.2 Phân loại
Có hai cách phân loại chuyển mạch:
• Dựa vào hệ thống chuyển mạch cấu thành mạng chuyển mạch được chia

thành hai mạng chuyển mạch cơ bản; đó là mạng chuyển mạch kênh và
mạng chuyển mạch gói.
• Dựa vào góc độ truyền và xử lý thông tin lại được phân thành bốn kiểu; đó
là chuyển mạch kênh, chuyển mạch bản tin, chuyển mạch gói và chuyển
mạch tế bào.
1.2.1 Chuyển mạch kênh
1.2.1.1 Khái niệm
Là loại chuyển mạch dựa trên nguyên tắc thiết lập kênh nối dành riêng cho cuộc
nối để phục vụ cho quá trình truyền tin qua mạng. Nó phân phối kênh nối thành các
kênh không gian hoặc kênh thời gian hoặc kết hợp lẫn kênh không gian và kênh thời
gian.
Chuyển mạch kênh đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống mạng viễn thông
kể từ mạng điện thoại công cộng truyền thống PSTN đến các mạng quang hiện đại.
Hình 1. 3 Chuyển mạch kênh.
1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động
Quá trình chuyển mạch được chia thành ba giai đoạn:
• Thiết lập đường dẫn dựa vào nhu cầu trao đổi thông tin.
• Duy trì kênh dẫn trong suốt thời gian trao đổi thông tin.
• Giải phóng kênh dẫn khi đối tượng sử dụng hết nhu cầu trao đổi.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 2
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
1.2.1.3 Đặc điểm
• Các cuộc gọi đồng thời được phục vụ trên các kênh độc lập nhau.
• Đối tượng sử dụng làm chủ kênh dẫn trong suốt quá trình trao đổi thông tin
(kênh bị chiếm liên tục từ khi bắt đầu đến khi kết thúc cuộc gọi) => hiệu
suất sử dụng kênh thấp.
• Thông tin được truyền đi trong suốt (kênh hoàn toàn dành cho thông tin đối
tượng sử dụng, không kiểm soát và sửa lỗi, truyền tức thời, không trễ).
• Nội dung thông tin trao đổi không mang thông tin địa chỉ.
1.2.1.4 Ứng dụng

• Phù hợp với dịch vụ thoại (khi lưu lượng trong mạng tăng lên đến một mức
nào đó thì một số cuộc gọi có thể bị khóa, mạng từ chối mọi yêu cầu kết nối
cho đến khi tải trong mạng cho phép).
• Phù hợp với các dịch vụ thời gian thực,tốc độ bit cố định.
• Không thích hợp với các lưu lượng dạng bus.
1.2.2 Chuyển mạch bản tin
1.2.2.1 Khái niệm
Là loại chuyển mạch phục vụ sự trao đổi thông tin giữa các bản tin (như điện tín,
thư điện tử, file của máy tính …) giữa các đối tượng sử dụng với nhau.

Hình 1. 4 Chuyển mạch bản tin
1.2.2.2 Nguyên lý hoạt động
Khác với chuyển mạch kênh, nguyên lý hoạt động của chuyển mạch gói như sau:
• Thông tin cần truyền được gắn thêm một tiêu đề header (chứa địa chỉ để định
tuyến bản tin qua mạng) và gửi đến các trung tâm chuyển mạch (Node chuyển
mạch).
• Bản tin được định tuyến qua mạng theo từng chặng dựa trên phương pháp
Store and forward (phương pháp tích lũy trung gian – lưu trữ và chuyển
tiếp).Nghĩa là, tại từng trung tâm chuyển mạch, bản tin sẽ được thu nhận, tạm
lưu vào bộ nhớ, xử lý (chọn đường) rồi sắp hàng chờ truyền đi.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 3
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
1.2.2.3 Đặc điểm
Vì hoạt động dựa theo phương pháp trên, chuyển mạch bản tin có các đặc điểm :
• Không tồn tại sự thiết lập và cung cấp kênh dẫn trực tiếp giữa 2 đầu cuối
thông tin nên thời gian trễ lớn (T
d
= t
nhận
+t

xử lý
+t
sắp hàng
) =>không có mối liên hệ
theo thời gian thực giữa các đối tượng sử dụng.
• Kênh dẫn không dành riêng cho các đối tượng sử dụng (mà dùng chung 1
đường truyền) =>hiệu suất sử dụng kênh cao.
• Nội dung thông tin trao đổi mang thông tin địa chỉ.
1.2.2.4 Ứng dụng
Khác với chuyển mạch kênh,chuyển mạch bản tin được áp dụng cho truyền số
liệu, chữ viết và hình ảnh. Khi lưu lượng mạng đang cao thì vẫn chấp nhận cuộc gọi
mới, nhưng thời gian truyền dẫn có thể dài và độ trễ lớn hơn. Một hệ thống chuyển
mạch bản tin có thể gởi một thông tin đến nhiều đích khác nhau, mà điều này chuyển
mạch kênh không thể làm được.
1.2.3 Chuyển mạch gói
1.2.3.1 Khái niệm
Là loại chuyển mạch dựa trên nguyên tắc phân chia các lưu lượng dữ liệu thành
các gói tin với chiều dài xác định và truyền đi trên mạng chia sẻ, mỗi gói tin là một
thực thể độc lập chứa các thông tin cần thiết cho quá trình xử lý trên mạng.

Hình 1. 5 Chuyển mạch gói
1.2.3.2 Nguyên lý hoạt động
Chuyển mạch gói hoạt động giống chuyển mạch bản tin nhưng trong đó, bản tin
được cắt ra thành từng gói nhỏ. Mỗi gói được gắn cho một tiêu đề (header) chứa địa
chỉ và các thông tin điều khiển khác. Các gói tin được gửi đi trên mạng theo phương
pháp Store and forward (phương pháp tích lũy trung gian – lưu trữ và chuyển tiếp) như
chuyển mạch bản tin. Tại trung tâm nhận tin, các gói tin được hợp thành một bản tin
và được sắp xếp lại để đưa đến thiết bị nhận số liệu.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 4
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh

Để chống lỗi, chuyển mạch gói sử dụng phương thức tự động hỏi lại, nên các gói
truyền từ trung tâm này đến trung tâm khác thật sự không có lỗi.Quá trình này đòi hỏi
các trung tâm khi nhận được các gói thì xử lý các tín hiệu kiểm tra lỗi chứa trong mỗi
gói để xác định xem gói đó có lỗi hay không, nếu có lỗi thì nó sẽ yêu cầu phát lại cho
trung tâm phát.
1.2.3.3 Đặc điểm
• Đặc điểm chính là phương pháp sử dụng kết hợp tuyến truyền dẫn theo yêu cầu.
Mỗi gói được truyền đi ngay sau khi đường thông tin tương ứng rỗi =>do đó các
đường truyền dẫn có thể phối hợp sử dụng các nguồn ít hoạt động.
• Trao đổi thông tin không theo thời gian thực nhưng nhanh hơn chuyển mạch bản
tin.
• Đối tượng sử dụng cũng không làm chủ kênh dẫn như chuyển mạch bản tin nên
do đó nó cũng tạo hiệu suất sử dụng kênh cao.
• Tuy việc kiểm tra lỗi từng chặng là đảm bảo gói truyền đi không lỗi, nhưng điều
đó lại làm giảm tốc độ truyền gói qua mạng.
• Không đảm bảo cho việc lưu trữ thông tin ngoại trừ các trường hợp ngẫu nhiên
xuất hiện việc nhận lại các gói từ trung tâm này sang trung tâm khác.
Vì chuyển mạch gói lợi dụng ưu điểm của chuyển mạch kênh và chuyển mạch
bản tin, đồng thời cũng khắc phục nhược điểm của hai loại chuyển mạch này. Và
những ưu điểm mà chuyển mạch gói có được đó là:
• Độ tin cậy cao.
• Chất lượng cao.
• Kinh tế.
• Các dịch vụ bổ sung.
1.2.3.4 Ứng dụng
Cũng như chuyển mạch bản tin,chuyển mạch gói thích hợp cho truyền số liệu đồng
thời nó cũng phù hợp với mạng truyền dẫn chất lượng thấp.
1.2.4 Chuyển mạch tế bào
1.2.4.1 Khái niệm
Các loại chuyển mạch trên đã không đáp ứng được yêu cầu băng thông và thời gian

thực của một số dịch vụ => chuyển mạch tế bào ra đời.
Thay vì chia bản tin thành các gói như chuyển mạch gói, thì chuyển mạch tế bào
chia bản tin thành các tế bào (cell) có kích thước nhỏ và cố định.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 5
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
1.2.4.2 Đặc điểm
• Xử lý nhanh.
• Chuyển tiếp nhanh.
• Tốc độ đạt đền 600Mbps.
• Khả năng phục vụ các dịch vụ tốc độ bit thay đổi và cố định.
Ngoài ra,chuyển mạch cũng còn quan tâm đến nhiều vấn đề như: kỹ thuật lưu
lượng (TE), báo hiệu,…
Kỹ thuật lưu lượng TE (Traffic Engineering) được coi là một trong những vấn đề
quan trọng nhất trong khung làm việc của hạ tầng mạng viễn thông.Mục đích là nhằm
để cải thiện hiệu năng và độ tin cậy của các hoạt động của mạng và lưu lượng mạng
cũng như của người sử dụng.Do đó, mục tiêu cơ bản chính là hướng tới cân bằng và
tối ưu các điều khiển của tải và tài nguyên mạng thông qua các thuật toán và giải pháp
kỹ thuật.
Báo hiệu là một phần của cơ chế điều khiển mạng sử dụng các tín hiệu để điều
khiển luồng thông tin. Trong mạng viễn thông,báo hiệu là sự trao đổi thông tin giữa
các phần tử trong mạng liên quan tới các vấn đề như: điều khiển, thiết lập kết nối và
thực hiện quản lý mạng.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 6
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
CHƯƠNG 2: CHUYỂN MẠCH GÓI
2.1 Mô hình tổng thể chuyển mạch gói
Như đã giới thiệu ở chương 1, quá trình chuyển thông tin qua mạng chuyển mạch
gói có thể không cần xác lập đường dành riêng và các mạng chuyển mạch gói được coi
là mạng chia sẻ tài nguyên. Các gói tin sẽ được chuyển giao từ nút mạng này tới nút
mạng khác trong mạng chuyển mạch gói theo phương pháp tích lũy trung gian – lưu

trữ và chuyển tiếp. Do đó, mạng chuyển mạch gói còn được gọi là mạng chuyển giao
trong khi mạng chuyển mạch kênh được coi là mạng trong suốt đối với dữ liệu người
sử dụng.
Hình 2. 1 Mô hình tổng thể.
2.2 Tổ chức phân lớp mạng của chuyển mạch gói
Sử dụng mô hình lớp OSI để mô tả khái niệm được sử dụng ở chuyển mạch gói và
chủ yếu dựa trên ba lớp bậc thấp.
Lớp Hình thức truyền
Lớp 3: Lớp mạng Gói
Lớp 2: Lớp liên kết dữ liệu Khung
Lớp 1: Lớp vật lý Bit
2.2.1 Lớp vật lý
Dành cho kết nối giữa thiết bị trong mạng. Thông tin trao đổi dưới dạng bit, bao gồm
các thông tin về số liệu, báo hiệu (điều khiển). Các tín hiệu này dùng để trao đổi tin
tức cấp cao hơn giữa hai thiết bị.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 7
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
2.2.2 Lớp liên kết dữ liệu
Là lớp chuyển tin giữa các thiết bị và yêu cầu bản tin được chuyển đi không bị lỗi,
theo một trình tự chính xác.
Phát hiện lỗi trong khung truyền bằng phương pháp ARQ (Automatic Repeat
reQuest), bao gồm ba phương thức:
• Phương thức dừng và chờ: bên phát một khung và phải chờ từ phía thu. Nếu
nhận được sự xác nhận là: ACK thì bên phát tiếp tục phát khung tiếp theo,
ngược lại nếu là NAK thì bên phát phát lại khung đã phát.
• Phương thức quay lùi: bên phát phát liên tục từng khung, nếu nhận được ACK
thì tiếp tục phát, còn nếu là NAK thì nó sẽ xác định thứ tự khung lỗi đó và phát
lại liên tục khung này.
• Phương thức lặp lại có chọn lọc: phát liên tục các khung, nếu lỗi thì phát lại
khung bị lỗi và tiếp tục công việc dang dở.

2.2.3 Lớp mạng
Là lớp làm công việc sửa lỗi, điều khiển luồng theo tuyến giữa hai thiết bị đấu nối với
nhau. Lớp mạng tạo điều kiện cho thông tin giữa các thiết bị mà chúng không được
đấu nối trực tiếp với nhau (nghĩa là qua mạng).
Để thiết lập kết nối lớp mạng giữa hai thiết bị,thì chúng cần có khả năng thích ứng
với nhau. Mỗi thiết bị đấu nối vào mạng có địa chỉ riêng, mỗi thiết bị có thể dựa vào
địa chỉ của thiết bị khác mà yêu cầu thiết lập thông tin giữa chúng.
Có 2 cách để xây dựng lớp mạng:
• Mỗi thiết bị có một địa chỉ riêng.
Dùng tuyến nối giữa 2 thiết bị xây dựng một địa chỉ.
2.3 Phương thức định tuyến trong chuyển mạch gói
Để chuyển các gói tin từ mạng này đến mạng khác một cách nhanh chóng và
chính xác thì các gói tin cần phải được định tuyến,những thiết bị để định tuyến các gói
tin ban đầu được gọi là Gateway (như là một cổng giao tiếp từ mạng này tới mạng
khác) và sau đó router ra đời để kết nối giữa các mạng vật lý khác nhau tạo thành một
liên mạng hợp nhất rộng lớn hơn.Các gói thông tin riêng biệt bao gồm một nhãn mạng
đích mà router thực hiện tương hợp nhãn với một trong nhiều thực thể của bảng mạng
đích mà nó biết trước. Khi tìm thấy một sự tương hợp,router có thể định hướng gói tin
tới giao diện tương ứng và chờ đến khi gói tín khác đến. Quá trình tương quan đơn
giản này được thực hiện đối với mỗi gói riêng biệt đến router. Thậm chí nếu có một số
lượng lớn gói tin có cùng một đích đến chung, thì router sẽ vẫn xử lý mỗi gói tin theo
cách riêng.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 8
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
Có 2 phương thức định tuyến trong chuyển mạch gói:
• Định tuyến cố định.
• Định tuyến động.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 9
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG NGHỆ IP/ATM

Xét dưới góc độ chuyển mạch, công nghệ IP và công nghệ ATM là hai công nghệ
mạng sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói với hai phương thức truyền khác nhau
( hướng kết nối và phi kết nối ).
3.1 Giới thiệu chung về ATM và IP
3.1.1 IP – Internet Protocol
IP là giao thức chuyển tiếp gói tin. Việc chuyển tiếp gói tin thực hiện theo cơ chế
phi kết nối. IP định nghĩa cơ cấu đánh số,cơ cấu chuyển tin, cơ cấu định tuyến và các
chức năng điều khiển ở mức thấp (ICMP).Gói tin IP gồm địa chỉ của bên nhận, địa chỉ
là số duy nhất trong toàn mạng và mang đầy đủ thông tin cần cho việc chuyển gói tới
đích.
Ngoài ra,IP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy và khả năng mở rộng
cao. Tuy nhiên, việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến
theo từng chặng. Mặt khác, IP cũng không hỗ trợ chất lượng dịch vụ(QoS).
3.1.2 ATM – Asynchoronous Tranfer Mode
Công nghệ ATM dựa trên cơ sở của phương pháp chuyển mạch gói, thông tin được
nhóm vào các gói tin có chiều dài cố định, ngắn; trong đó vị trí của gói không phụ
thuộc vào đồng hồ đồng bộ và dựa trên nhu cầu bất kỳ của kênh cho trước. Các
chuyển mạch ATM cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau.
ATM có hai đặc điểm quan trọng :
• Thứ nhất, ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào
ATM , các tế bào nhỏ với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động
trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, cũng sẽ tạo điều kiện cho
việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn.
• Thứ hai, ATM có khả năng nhóm một vài kênh ảo thành một đường ảo nhằm
giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.
ATM khác với định tuyến IP ở một số điểm.Đó là công nghệ chuyển mạch hướng
kết nối,các kết nối từ điểm đầu đến điểm cuối phải được thiết lập trước khi thông tin
được gửi đi. ATM yêu cầu kết nối phải được thiết lập bằng nhân công hoặc thiết lập
một cách tự động thông qua báo hiệu và không thực hiện định tuyến tại các nút trung
gian. Tuyến kết nối xuyên suốt được xác định trước khi trao đổi dữ liệu và được giữ cố

định trong suốt thời gian kết nối.
Quá trình chuyển tế bào qua tổng đài ATM cũng tương tự như việc chuyển gói tin
qua router. Tuy nhiên, ATM có thể chuyển mạch nhanh hơn vì nhãn gắn trên cell có
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 10
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
kích thước cố định (nhỏ hơn của IP), kích thước bảng chuyển tin nhỏ hơn nhiều so với
của IP router, và việc này được thực hiện trên các thiết bị phần cứng chuyên dụng. Do
vậy, thông lượng của tổng đài ATM thường lớn hơn thông lượng của IP router truyền
thống.
3.1.3 IP over ATM
Hiện nay, trong xây dựng mạng IP, có đến mấy loại kỹ thuật, như IP over SDH/
SONET, IP over WDM và IP over Fiber.Còn kỹ thuật ATM, do có các tính năng như
tốc độ cao, chất lượng dịch vụ (QoS), điều khiển lưu lượng, … mà các mạng lưới dùng
bộ định tuyến truyền thống chưa có, nên đã được sử dụng rộng rãi trên mạng đường
trục IP. Mặt khác, do yêu cầu tính thời gian thực còn tương đối cao đối với mạng lưới,
IP over ATM vẫn là kỹ thuật được chọn trước tiên hiện nay và MPLS chính là sự cải
tiến của IP over ATM kinh điển.
IP over ATM truyền thống là một loại kỹ thuật kiểu xếp chồng, nó xếp IP (kỹ
thuật lớp 3) lên ATM (kỹ thuật lớp 2); giao thức của hai tầng hoàn toàn độc lập với
nhau,giữa chúng phải nhờ một loạt giao thức (như NHRP, ARP,…) nữa mới đảm bảo
nối thông. Nhưng trong tình trạng mạng lưới được mở rộng nhanh chóng, cách xếp
chồng đó cũng gây ra nhiều khó khăn.
3.2 Mô hình tham chiếu ATM với OSI
Công nghệ truyền tải không đồng bộ ATM là kỹ thuật chuyển mạch gói tốc độ cao
được ITU-T đánh giá như là các tiêu chuẩn ghép kênh và chuyển mạch cho mạng số
tích hợp đa dịch vụ băng rộng B-ISDN.

Hình 3. 1 Mô hình tham chiếu ATM-BISDN với OSI
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 11
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh

3.2.1 Các mặt phẳng của mô hình tham chiếu B-ISDN
3.2.1.1 Mặt phẳng quản lý (Management Plane)
Mặt phẳng này có hai chức năng là quản lý mặt phẳng và quản lý lớp.
Quản lý mặt phẳng phối hợp các chức năng và thủ tục của các mặt phẳng quản lý.
Quản lý mặt phẳng chịu trách nhiệm về các chức năng như báo hiệu trao đổi và Mặt
phẳng này có hai chức năng là quản lý mặt phẳng và quản lý lớp.
Quản lý mặt phẳng phối hợp các chức năng và thủ tục của các mặt phẳng quản lý.
Quản lý mặt phẳng chịu trách nhiệm về các chức năng như báo hiệu trao đổi.
3.2.1.2 Mặt phẳng điều khiển và báo hiệu (Control plane)
Mặt phẳng điều khiển và báo hiệu liên quan trực tiếp tới các hoạt động điều hành
mạng, 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, giảm sát và giải phóng kết nối.
3.2.1.3 Mặt phẳng người sử dụng (User Plane)
Mặt phẳng người sử dụng có chức năng hỗ trợ chính cho quá trình truyền thông tin
đa phương tiện của người sử dụng từ nguồn đến đích trong phạm vi của mạng. Mặt
bằng người dùng thực hiện các chức năng như :Điều khiển luồng, điều khiển tắc
nghẽn, chống lỗi cho các luồng dữ liệu dịch vụ.
3.2.2 Các lớp của mô hình tham chiếu ATM với OSI
3.2.2.1 Lớp vật lý
Chức năng chính của lớp vật lý trong ATM là tải các tế bào và chức năng này được
thực hiện bởi lớp con hội tụ truyền dẫn. Lớp con này đứng trên lớp con đường truyền
vật lý. Do vậy trong ATM lớp vật lý được chia thành hai lớp con là:
• Lớp đường truyền vật lý (PM) liên quan đến các chức năng thông thường của
lớp vật lý như khả năng truyền dẫn các bits, mã hoá, giải mã, biến đổi quang
điện
• Lớp con hội tụ truyền (TC) thực hiện các chức năng như chèn hoặc tách các tế
bào trống, tạo và xử lý mã điều khiển lỗi tiêu đề, nhận biết giới hạn tế bào,
khuôn dạng tế bào, phối hợp tốc độ tải trọng của các khuôn dạng vận chuyển
khác nhau được sử dụng tại lớp vật lý.
Theo hướng từ lớp vật lý tới lớp ATM, luồng số liệu chuyển tải qua danh giới giữa

hai lớp là luồng các tế bào hợp lệ. Tế bào hợp lệ là tế bào mà mào đầu tế bào không có
lỗi. Việc kiểm tra lỗi mào đầu tế bào được thực hiện ở lớp con TC. Theo hướng ngược
lại, từ lớp ATM tới lớp vật lý, luồng tế bào ATM được ghép thêm thông tin phân tách
tế bào và thông tin về khai thác và bảo dưỡng (OAM) liên quan đến luồng tế bào này.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 12
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
3.2.2.2 Lớp ATM
Lớp ATM là lớp kế cận trên lớp vật lý trong mô hình giao thức B-ISDN .Chức
năng chính của lớp ATM bao gồm 2 chức năng chính :Chức năng xử lý định tuyến các
cuộc gọi dựa trên thông tin nhận dạng kênh ảo và luồng ảo VPI/VCI; Chức năng
chuyển mạch cho các luồng tế bào đáp ứng các yêu cầu về chất lượng dịch vụ và nâng
cao hiệu quả các công nghệ truyền dẫn lớp dưới .
3.2.2.3 Lớp tương thích ATM (ALL)
Lớp tương thích ATM là lớp đóng vai trò liên kết giữa lớp ATM với lớp ứng dụng.
Các chức năng lớp ALL thuoccj về các thiết bị đầu cuối hoặc thiết bị tương thích tại
giao diện người dùng.
Các chức năng của lớp AAL được chia thành hai phân lớp :phân lớp hội tụ dịch vụ
CS (convergence service) và phân lớp mảnh tạo gói SAR (Segmentation teassembly
sublayer).
3.2.2.4 Lớp ứng dụng
Lớp ứng dụng của mô hình ATM/B-ISDN được phân loại theo đặc tính tốc độ bit
của dịch vụ: tốc độ bit thay đổi VBR và tốc độ bit cố định CBR. Các dịch vụ có đặc
tính tốc độ bit thay đổi gồm có một số dịch vụ chính như: Báo hiệu, kết nối có hướng,
phi kết nối và các dịch vụ có tốc độ bit không định nghĩa.
3.3 Nguyên lý hoạt động của chuyển mạch ATM
Ta xét một ví dụ ứng ụng của ATM để cung cấp dịch vụ cho người dùng. Thuê bao
ATM có thể nhận được dịch vụ bằng hai cách sau:
+ Qua kênh ảo cố định PVC (permanent virtual circuit)
+ Qua kênh ảo chuyển mạch SVC(switched virtual circuit)
3.3.1 PVC: kênh ảo cố định

Các thành phần cơ bản bao gồm PABX là tổng đài ATM dùng riêng để hỗ trợ cho
các dịch vụ điện thoại. Router là bộ định hướng dùng để kết nối các mạng LAN qua
mạng chuyển mạch. MUX thực hiện chức năng ghép kênh các tế bào ATM. Người
điều hành mạng ( network operator) có chức năng hỗ trợ cho việc thiết lập/giải phóng
các kênh ảo cố định.
Việc thiết lập kênh PVC theo thủ tục sau tương tự như kênh cho thuê:
+ Thuê bao gọi nhà cung cấp yêu cầu kênh PVC
+ Thuê bao đưa địa chỉ đích, tốc độ bít yêu cầu và thời gian sử dụng.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 13
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
+ Điện thoại viên đưa các thông tin này qua thiết bị kết để thiết lập kênh tương tự
như điện thoại viên bình thường.
+ Kênh nối được thiết lập
+ Thuê bao trả tiền theo quy định thuê kênh hay theo chi tiết cuộc gọi
Như vậy đối với hình thức PVC tương tự như thủ tục thuê kênh truyền thống như nó
- Có ưu điểm sau:
+ Gần như thời gian thực
+ Độ rộng băng theo êu cầu
+ Không có thủ tục thiết lập cuộc gọi
+ Nailed-up connection nghĩa là luôn luôn có mạch nối giữa các điểm yêu cầu
+ Dễ mở rộng hay giải phóng đường nối cuối
3.3.2 SVC: kênh ảo chuyển mạch
Đối với phương thức này khi cuộc gọi thiết lập giá trị mặc định hoặc theo năng lực
hay gán tốc độ là 64kb/s và ngay khi cuộc gọi thiết lập mạch sẽ được gán cho người
dùng và dành riêng cho người dùng( điện thoại thông thường) ới ATM –hub ( trung
tâm ATM) , nó thích ứng với các thông tin chứa trong phần tải
Thuê bao chủ gọi nhấc máy và quay số cuộc gọi hướng tới ATM –hub ( trung tâm
ATM) , nó thích ứng với các thông tin báo hiệu tế bào ATM. ATM –hub kiểm tra tốc
độ bít yêu cầu ,dùng các thông tin chứa trong phần tải tin của tế bào ATM. Các tế bào
ATM báo hiệu qua mạng tới đích để thiết lập nối. Khi tế bào tới đích, ATM –hub phía

đích sẽ gửi tế bào ngược lại với các thông tin vầ kênh ảo để thiết lập kênh nối. Khi các
tế bào này tới chủ gọi , ATM –hub gán cho các tế bào giá trị VCI thích hợp và mạng
bây giờ biết định tuyến cụ thể thế nào. Khi thiết lập nối xong tin của người dùng trong
tế bào chứa VPI/VCI. Khi phát tế bào ATM báo hiệu từ chủ gọi có chứa địa chỉ đích.
Tại các tổng đài ATM phát các tế bào này theo kiểu quảng bá. Tới các ddicha chúng
được kiểm tra , nếu chúng đích thực sự thì đích sẽ phát ngược lại. Trên đường đi sẽ
gán các giá trị VPIi/VCIj và đưa vào phần tải tin của tế bào ATM. Tế bào nào trở vầ
thuê bao chủ gọi đầu tiên chính là đường đi ngắn nhất.
3.4Đánh địa chỉ và định tuyến IP
3.4.1 Mô hình chồng giao thức TCP/IP
TCP/IP là một bộ giao thức mở được xây dựng cho mạng Internet mà tiền thân của
nó là mạng ARPnet của bộ quốc phòng Mỹ. Do đây là một giao thức mở, nên nó cho
phép bất kỳ một đầu cuối nào sử dụng bộ giao thức này đều có thể được kết nối vào
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 14
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
mạng Internet. Chính điều này đã tạo nên sự bùng nổ của Internet toàn cầu trong thời
gian gần đây. Trong bộ giao thức này, hai giao thức được sử dụng chủ yếu đó là giao
thức truyền tải tin cậy TCP(Transmission Control Protocol) và IP (Internet Protocol).
Chúng cùng làm việc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng.
Điểm khác nhau cơ bản của TCP/IP so với OSI đó là tầng liên mạng sử dụng giao
thức không kết nối IP, tạo thành hạt nhân hoạt động của mạng Internet. Cùng với các
giao thức định tuyến như RIP, OSPF, BGP,… tầng liên mạng IP cho phép kết nối một
cách mềm dẻo và linh hoạt các loại mạng vật lý khác nhau như: Ethernet, Token Ring,
X25…
Hình 3. 2 Mô hình TCP/IP và mô hình OSI
3.4.2 Đánh địa chỉ IP
Địa chỉ IP là địa chỉ lớp mạng, được sử dụng để định danh các máy trạm (HOST)
trong liên mạng.Địa chỉ IP có độ dài 32 bit đối với IPv4 và 128 bit với IPv6.Nó có thể
được biểu thị dưới dạng thập phân,bát phân,thập lục phân và nhị phân.
Về cơ bản, khuôn dạng địa chỉ IP gồm hai phần: Network Number và Host

Number như hình vẽ:

Hình 3. 3 Cấu trúc của IP
Trong đó, phần Network Number là địa chỉ mạng còn Host Number là địa chỉ các
máy trạm làm việc trong mạng đó.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 15
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
Do số lượng sử dụng địa chỉ mạng ngày càng tăng nên với địa chỉ IPv4 là 32 bít là
rất ít do vậy để mở rộng khả năng đánh điạ chỉ cho mạng IP và vì nhu cầu sử dụng có
rất nhiều quy mô mạng khác nhau, nên người ta chia các điạ chỉ IP thành 5 lớp ký hiệu
là A, B, C, D và E có cấu trúc như sau:

Hình 3. 4 Các lớp địa chỉ IP
Lớp A (/8): Được xác định bằng bit đầu tiên trong byte thứ nhất là 0 và dùng các
bit còn lại của byte này để định danh mạng. Do đó, nó cho phép định danh tới 126
mạng, với 16 triệu máy trạm trong mỗi mạng.
Lớp B (/16): Được xác định bằng hai bit đầu tiên nhận giá trị10, và sử dụng byte
thứ nhất và thứ hai cho định danh mạng. Nó cho phép định danh 16.384 mạng với tối
đa 65.535 máy trạm trên mỗi mạng.
Lớp C (/24): Được xác định bằng ba bit đầu tiên là 110 và dùng ba byte đầu để
định danh mạng. Nó cho phép định danh tới 2.097.150 mạng với tối đa 254 máy trạm
trong mỗi máy trạm trong mỗi mạng. Do đó, nó được sử dụng trong các mạng có quy
mô nhỏ.
Lớp D: Được xác định bằng bốn bit đầu tiên là 1110, nó được dùng để gửi các IP
datagram tới một nhóm các host trên một mạng. Tất cả các số lớn hơn 233 trong
trường đầu là thuộc nhóm D.
Lớp E: Được xác định bằng năm bit đầu tiên là 11110, được dự phòng cho tương
lai.
Với phương thức đánh địa chỉ IP như trên, số lượng mạng và số máy tối đa trong
mỗi lớp mạng là cố định. Do đó, sẽ nảy sinh vấn đề đó là có các địa chỉ không được sử

dụng trong mạng của một doanh nghiệp, trong khi một doanh nghiệp khác lại không
có địa chỉ mạng để dùng. Do đó để tiết kiệm địa chỉ mạng, trong nhiều trường hợp một
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 16
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
mạng có thể được chia thành nhiều mạng con (subnet). Khi đó, có thể đưa thêm các
vùng subnetid để định danh cho các mạng con. Vùng subnetid này được lấy từ vùng
hostid của các lớp A, B và C.
3.4.3 Định tuyến IP
Định tuyến được thực hiện dựa trên các bảng định tuyến (Routing table) được lưu
tại các trạm (Host) hay trên các thiết bị định tuyến (Router).
Thông tin trong các bảng định tuyến được cập nhật tự động hoặc do người dùng
cập nhật.
Không có giao thức định tuyến nào là toàn diện, tuỳ vào đặc tính, kích thước của
mạng để chọn phù hợp. Ví dụ như: mạng nhỏ đồng nhất nên dùng RIP, đối với các
mạng lớn có cấu tạo thích hợp thì OSPF tối ưu hơn.
Trong hoạt động định tuyến, người ta chia làm hai loại là:
• Định tuyến trực tiếp là định tuyến giữa hai máy tính nối với nhau vào một
mạng vật lý.
• Định tuyến gián tiếp là định tuyến giữa hai máy tính ở các mạng vật lý khác
nhau nên chúng phải thực hiện thông qua các Gateway.
Hoạt động định tuyến bao gồm hai hoạt động cơ bản sau:
+ Quản trị cơ sở dữ liệu định tuyến: Bảng định tuyến (bảng thông tin chọn đường)
là nơi lưu thông tin về các đích có thể tới được và cách thức để tới được đích đó. Khi
phần mềm định tuyến IP tại một trạm hay một cổng truyền nhận được yêu cầu truyền
một gói dữ liệu, trước hết nó phải tìm trong bảng định tuyến, để quyết định xem sẽ
phải gửi Datagram đến đâu. Tuy nhiên, không phải bảng định tuyến của mỗi trạm hay
cổng đều chứa tất cả các thông tin về các tuyến đường có thể tới được. Một bảng định
tuyến bao gồm các cặp (N,G). Trong đó:N là địa chỉ của IP mạng đích, còn G là địa
chỉ cổng tiếp theo dọc theo trên đường truyền đến mạng N.
+ Thuật toán định tuyến:

- Giảm trường TTL của gói tin
- Nếu TTL=0 thì
• Huỷ gói dữ liệu
• Gửi thông điệp ICMP báo lỗi cho thiết bị gửi.
- Nếu địa chỉ đích là một trong các địa chỉ IP của các kết nối trên mạng thì
xử lý gói dữ liệu IP tại chỗ.
- Xác định địa chỉ mạng đích bằng cách nhân (AND) mặt nạ mạng (Network
Mask) với địa chỉ IP đích.
- Nếu địa chỉ đích không tìm thấy trong bảng định tuyến thì tìm tiếp trong
tuyến đường mặc định, sau khi tìm trong tuyến đường mặc định mà không
tìm thấy các thông tin về địa chỉ đích thì huỷ bỏ gói dữ liệu này và gửi
thông điệp ICMP báo lỗi “mạng đích không đến được” cho thiết bị gửi.
- Nếu địa chỉ mạng đích bằng địa chỉ mạng của hệ thống, nghĩa là thiết bị
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 17
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
đích đến được kết nối trong cùng mạng với hệ thống, thì tìm địa chỉ mức
liên kết tương ứng với bảng tương ứng địa chỉ IP-MAC, nhúng gói IP trong
gói dữ liệu mức liên kết và chuyển tiếp gói tin trong mạng.
- Trong trường hợp địa chỉ mạng đích không bằng địa chỉ mạng của hệ
thống thì chuyển tiếp gói tin đến thiết bị định tuyến cùng mạng.
3.4.4 Các giao thức định tuyến trong IP
3.4.4.1 Định tuyến theo vec-tơ khoảng cách
Nguyên lý hoạt động: một router sẽ thông báo cho các router lân cận nó về tất cả
các mạng nó biết và khoảng cách đến mỗi mạng này. Một router chạy giao thức định
tuyến véc tơ khoảng cách sẽ thông báo đến các router kế cận được kết nối trực tiếp với
nó một hoặc nhiều hơn các véc tơ khoảng cách. Một véc tơ khoảng cách bao gồm một
bộ (network, cost) với network là mạng đích và cost là một giá trị có liên quan nó biểu
diễn số các router hoặc link trong đường dẫn giữa router thông báo và mạng đích. Do
đó cơ sở dữ liệu định tuyến bao gồm một số các véc tơ khoảng cách hoặc cost đến tất
cả các mạng từ router đó.

Khi một router thu được bản tin cập nhật véc tơ khoảng cách từ router kế cận nó
thì nó bổ sung giá trị cost của chính nó (thường bằng 1) vào giá trị cost thu được trong
bản tin cập nhật. Sau đó router so sánh giá trị cost tính được này với thông tin thu
được trong bản tin cập nhật trước đó. Nếu cost nhỏ hơn thì router cập nhật cơ sở dữ
liệu định tuyến với các cost mới, tính toán một bảng định tuyến mới,nó bao gồm các
router kế cận vừa thông báo thông tin véc tơ khoảng cách mới như next-hop.

Hình 3. 5 Định tuyến vec-tơ khoảng cách
Router C thông báo một véc tơ khoảng cách (net1,1hop) cho mạng đích net1 được
nối trực tiếp với nó. Router B thu được véc tơ khoảng cách này thực hiện bổ sung cost
của nó (1hop) và thông báo nó cho router A (net1,2hop). Nhờ đó router A biết rằng nó
có thể đạt tới net1 với 2 hop và qua router B.
Định tuyến véc tơ khoảng cách dựa trên thuật toán Bellman Ford được thực hiện trong
một số các giao thức định tuyến như RIP, IGRP (Interior Gateway Routing Protocol).
3.4.4.2 Định tuyến trạng thái đường
Định tuyến trạng thái đường làm việc trên quan điểm rằng một router có thể thông báo
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 18
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
với mọi router khác trong mạng trạng thái của các tuyên được kết nối đến nó, cost của
các tuyến đó và xác định bất kỳ router kế cận nào được kết nối với các tuyến này. Các
router chạy một giao thức định tuyến trạng thái đường sẽ truyền bá các gói trạng thái
đường LSP (link state paket) khắp mạng. Một LSP nói chung chứa một xác định
nguồn,xác định kế cận và cost của tuyến giữa chúng. Các LSP được thu bởi tất cả các
router được sử dụng để tạo nên một cơ sở dữ liệu cấu hình của toàn bộ mạng. Bảng
định tuyến sau đó được tính toán dựa trên nội dung của cơ sỏ dữ liệu cấu hình. Tất cả
các router trong mạng chứa một sơ đồ của cấu hình mạng và từ đó chúng tính toán
đường ngắn nhất (least-cost path) từ nguồn bất kỳ đến đích bất kỳ.

Hình 3. 6 Định tuyến trạng thái đường.
Giá trị gắn với các link giữa các router là cost của link đó. Các router truyền bá

các LSP đến tất cả các router khác trong mạng, nó được sử dụng để xây dựng cơ sở dữ
liệu trạng thái đường.Tiếp theo,mỗi router trong mạng tính toán một cây bắt nguồn từ
chính nó và phân nhánh đến tất cả các router khác dựa trên tiêu chí đường ngắn nhất
hay đường có chi phí ít nhất.
So với giao thức định tuyến vec-tơ khoảng cách có một số tiến bộ hơn:
• Hội tụ nhanh hơn.
• Lưu lượng bổ sung ít hơn.
• Khả năng mở rộng.
• Scalability.
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 19
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
CHƯƠNG 4: CHUYỂN MẠCH IP VÀ ỨNG DỤNG
4.1 Định nghĩa và các thuật ngữ
Chuyển mạch IP là một cơ chế và tập hợp các giao thức sử dụng chuyển mạch lớp
2 để tăng tốc độ chuyển tiếp gói IP qua mạng. Ưu điểm của nó là có thời gian chuyển
mạch nhanh và băng thông lớn. Tuy nhiên, chuyển mạch IP cũng cần có giai đoạn thực
hiện xử lý lớp 3 (Lớp mạng). Do vậy, có thể nói chuyển mạch IP là sự kết hợp giữa
chuyển mạch lớp 2 và quá trình định tuyến, chuyển tiếp lớp 3 để chuyển tiếp gói tin
qua mạng.
4.1.1 Chuyển mạch IP
Chuyển mạch IP là một thiết bị hoặc hệ thống có thể chuyểntiếp gói tin IP lớp 3
(lớp mạng) cũng như có cơ chế cho phép chuyển mạch tại lớp 2 (lớp liên kết dữ liệu).
Do vậy, chuyển mạch IP phải có khả năng phân loại gói tin thành gói tin được chuyển
tiếp tại lớp 3 hay được chuyển mạch tại lớp 2 và tái điều khiển một bộ phận hoặc tất cả
gói tin truyền qua đường chuyển mạch lớp 2 đó. Hầu hết các bộ chuyển mạch IP sử
dụng cơ cấu chuyển mạch ATM nhưng cũng có một số sử dụng các kỹ thuật lớp 2
khác như chuyển mạch thẻ của Cisco, chuyển mạch thẻ đa giao thức (MPLS) của
IEEF.

Hình 4. 1 Chuyển mạch IP

(a) Chuyển mạch IP; (b) Chuyển mạch IP ảo.
Hiện nay người ta sử dụng 2 cơ cấu chuyển mạch IP như hình vẽ 4.1. Trong đó
điểm điều khiển giao thức định tuyến (IPCP) trong cả hai cơ chế đều chạy các giao
thức định tuyến điển hình như RIP, OSPF, BGP, để cung cấp đường định tuyến lớp 3
mặc định. IPCP có thể giao tiếp một cách trực tiếp (kiểu a) hoặc gián tiếp (kiểu b) với
các thành phần chuyển mạch để tái định hướng các gói tin IP qua các thành phần
chuyển mạch. Tương tự như chuyển mạch ATM thông thường, các bộ chuyển mạch sử
dụng một bảng kết nối gồm các cổng đầu vào, thẻ đầu vào, cổng đầu ra,thẻ đầu ra
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 20
Bài tập lớn Kỹ thuật chuyển mạch GVHD: Trần Thị Trà Vinh
tương ứng.
Hai kiểu này phân biệt bởi các điểm khác nhau sau:
• Khác nhau ở phạm vi của đường chuyển mạch lớp 2.
Với chuyển mạch IP thì đường chuyển mạch lớp 2 bao gồm các thiết bị
chuyển mạch IP riêng lẻ và các thiết bị chuyển mạch đó hoạt động dưới sự
điều khiển trực tiếp của một IPCP tương ứng. Để thiết lập đường chuyển mạch
xuyên suốt (End-to-End) thì các bộ chuyển mạch IP này phải “bắt tay” nhau
cùng cộng tác. Nhưng đối với kiểu chuyển mạch IP ảo, một đường chuyển
mạch xuyên suốt được xây dựng bởi một chuỗi các thành phần chuyển mạch
IP nhưng dưới sự điều khiển của một IPCP duy nhất.
• Khác nhau ở vị trí của các “cổng” vào bộ chuyển mạch.
Đối với chuyển mạch IP, các cổng vào và ra của hệ thống chuyển mạch ở cùng
trong một hệ thống còn ở chuyển mạch IP ảo, thì có thể ở trên cùng hoặc
không cùng một thiết bị chuyển mạch.
• Khác nhau ở kiểu sử dụng các giao thức định tuyến và báo hiệu ATM
UNI/PNNI.
Trong kiểu chuyển mạch IP, dựa vào cấu hình mạng IP và các giao thức định
tuyến để lựa chọn một đường dẫn chuyển tiếp xuyên qua mạng và sau đó sử
dụng giao thức điều khiển đặc biệt để trao đổi với nhau và các chuyển mạch IP
lân cận nhau sẽ thực hiện cơ chế ánh xạ đường chuyển mạch xuyên suốt đó

thành đường chuyển mạch lớp 2. Còn trong kiểu chuyển mạch IP ảo, sử dụng
các giao thức điều khiển đặc biệt để khởi đầu chu trình nhưng dựa trên cấu
hình mạng ATM, các giao thức định tuyến và báo hiệu để lựa chọn và xây
dựng các đường chuyển mạch lớp 2. Trong trường hợp này phải sử dụng các
giao thức định tuyến và báo hiệu ATM UNI/PNNI.
Bộ chuyển mạch IP có khả năng chạy các giao thức ATM trong một hệ thống
xuyên suốt hoặc trong các đoạn chuyển mạch. Báo hiệu UNI của bộ chuyển mạch IP
và tính năng quản trị VC được sử dụng nếu nếu hai thiết bị chuyển mạch IP muốn liên
lạc xuyên qua một mạng các thiết bị chuyển mạch ATM trung gian.
4.1.2 Đầu vào và đầu ra của chuyển mạch IP
SVTH: Hồ Quốc Thọ Trang: 21