Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây

1
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
MỞ ĐẦU 2
CHƯƠNG I 3
MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 3
1.1. Tổng quan về mô hình điện toán đám mây 3
1.1.1. Giới thiệu chung 3
1.1.2. Phân tích, so sánh với các mô hình điện toán khác 3
1.2. Kiến trúc điện toán đám mây 6
1.2.1. Mô hình kiến trúc tổng quát 6
1.2.2. Các thành phần của điện toán đám mây 6
1.3. Một số mô hình điện toán đám mây 7
1.3.1. Mô hình kiến trúc điện toán đám mây của IBM 7
1.3.2. Mô hình kiến trúc điện toán đám mây Window Azure của Microsoft 8
1.4. Điện toán đám mây - hạ tầng cơ sở và ứng dụng 9
1.5. Phân tích ưu và nhược điểm của điện toán đám mây 9
1.5.1. Các lợi ích chính của điện toán đám mây 9
1.5.2. Các hạn chế của điện toán đám mây 10
1.6. Kết luận chương 10
CHƯƠNG II 11
NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ IP DI ĐỘNG (MOBILE IP) 11
2.1. Giới thiệu 11
2.2. Tổng quan về Mobile IP 12
2.2.1. Các khái niệm cơ bản 12
2.2.2. Hoạt động cơ bản Mobile IP 12
2.2.3. Các vấn đề của Mobile IP và cách giải quyết: 16
2.3. Giải pháp IP Di động trên mạng GPRS 20
2.3.1. Giới thiệu 20
2.3.2. Các đặc trưng cơ bản của GPRS 20

2.3.3 Kiến trúc mạng GPRS 21
2.3.4. Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS 22
2.4. Giải pháp chuyển vùng “Thông minh” của CISCO 24
2.4.1. Giới thiệu 24
2.4.2. Giải pháp chuyển vùng của CISCO 24
2.5. Kết luận chương 25
CHƯƠNG III 27
TÌM HIỂU GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG MOBILE IP VÀO ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
(iDRAGON CLOUD) 27
3.1. Tổng quan về dự án iDragon Cloud 27
3.2. Mô hình cung cấp dịch vụ đám mây iDragon Cloud 27
3.3. Ứng dụng nguyên lý hoạt động của IP Di động xây dựng giải pháp chuyển vùng trong
dự án iDragon Cloud 28
3.3.1. Tìm hiểu mô hình giải pháp chuyển vùng dịch vụ iDragon Cloud 29
3.3.2. Mô tả cơ chế chuyển vùng 29
CHƯƠNG IV 31
KẾT LUẬN 31
TÀI LIỆU THAM KHẢO 33
2
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
MỞ ĐẦU
Ngày nay, điện toán đám mây (Cloud Computing) đang là vấn đề “thời
sự” nhất trong giới công nghệ thông tin trên thế giới hiện nay. Các công ty đa
quốc gia lớn như IBM, Microsoft, Oracle, HP, … đều đang phát triển các giải
pháp xây dựng trung tâm dữ liệu và các máy chủ sử dụng công nghệ Cloud
Computing.
Tại Việt Nam, Viện Công nghiệp phần mềm và nội dung số VN (NISCI,
Bộ Thông tin và Truyền thông) có dự án iDragon Cloud nghiên cứu thiết kế
các máy tính “đám mây” (CloudPC) và thiết bị nối mạng “đám mây”
(CloudBox) theo mô hình điện toán đám mây công cộng (Public Cloud) và riêng

(Private Cloud) truy cập các dịch vụ đám mây (cung cấp từ các trung tâm dữ
liệu) mà không cần dùng tới công nghệ Web 2.0.
Một trong những vấn đề đặt ra trong dự án iDragon là để cung cấp dịch vụ
đám mây cho các máy tính (thiết bị) di động. Trong tiểu luận này, em cần tìm hiểu
và ứng dụng công nghệ IP di động trong dự án điện toán đám mây iDragon Cloud.

Em xin chân thành cảm ơn!
Trần Xuân Thái
3
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
CHƯƠNG I
MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
1.1. Tổng quan về mô hình điện toán đám mây
1.1.1. Giới thiệu chung
Điện toán đám mây (Cloud computing), còn gọi là điện toán máy chủ ảo,
là mô hình tính toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào
mạng Internet.
Thuật ngữ "cloud computing" ra đời giữa năm 2007 không phải để nói về
một trào lưu mới, mà để khái quát lại các hướng phát triển của cơ sở hạ tầng
CNTT vốn đã và đang diễn ra từ những năm qua. Quan niệm này có thể được
diễn giải một cách đơn giản: các nguồn tính toán khổng lồ như các phần cứng
(máy chủ ), phần mềm , và các dịch vụ (chương trình ứng dụng), sẽ nằm tại
các máy chủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn
phòng (trên mặt đất) để mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần. Nói cách
khác, ở mô hình tính toán này, mọi khả năng liên quan đến công nghệ thông tin
đều được cung cấp dưới dạng các "dịch vụ", cho phép người sử dụng truy cập các
dịch vụ công nghệ thông tin từ một nhà cung cấp nào đó "trong đám mây" mà
không cần phải biết về công nghệ đó, cũng như không cần quan tâm đến các cơ
sở hạ tầng phục vụ công nghệ đó.
Theo tổ chức Xã hội máy tính IEEE, “Điện toán đám mây là hình mẫu

trong đó thông tin được lưu trữ thường trực tại các máy chủ trên Internet và chỉ
được được lưu trữ tạm thời ở các máy khách, bao gồm máy tính cá nhân, trung
tâm giải trí, máy tính trong doanh nghiệp, các phương tiện máy tính cầm tay, ".
1.1.2. Phân tích, so sánh với các mô hình điện toán khác
Điện toán đám mây xuất hiện bắt nguồn từ ứng dụng điện toán lưới (grid
computing) trong thập niên 1980, tiếp theo là điện toán theo nhu cầu (utility
computing) và phần mềm dịch vụ (SaaS).
4
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
1.1.2.1. Tính toán lưới (Grid computing)
Theo trung tâm nghiên cứu IBM thì "Tính toán lưới là một loại hệ thống
phân tán, bố trí song song, cho phép linh hoạt chia sẻ, tuyển lựa và tập hợp các
nguồn tài nguyên độc lập và rải rác về địa lý, tùy theo khả năng sẵn có, công
suất, hoạt động, chi phí và yêu cầu về chất lượng dịch vụ của người sử dụng".
Tính toán lưới có nghĩa là tất cả hoặc một phần của một nhóm máy tính,
máy chủ và thiết bị lưu trữ trong mạng doanh nghiệp, được “ảo hóa” (virtualize)
thành một cỗ máy tính lớn. Vì tính toán lưới giải phóng những khả năng tính
toán không được sử dụng vào một thời điểm bất kỳ, chúng có thể cho phép các
doanh nghiệp tăng cường rất nhiều về tốc độ, sức mạnh xử lý thông tin và sự liên
kết, thúc đẩy các quy trình tính toán mật độ cao. Trong khi đó, chi phí vẫn sẽ
được giữ ở mức thấp vì tính toán lưới có thể được xây dựng từ chính hạ tầng
hiện có, góp phần đảm bảo sự huy động tối ưu các khả năng tính toán.
Tính toán lưới cho phép ảo hóa các chức năng tính toán phân tán cũng như
các nguồn xử lý, băng thông mạng và khả năng lưu trữ, để từ đó tạo ra một hệ
thống đơn đồng nhất, cho phép người sử dụng và các ứng dụng truy cập thông
suốt vào các tính năng điện toán rộng lớn. Giống như người lướt web xem một
nội dung thống nhất qua web, người sử dụng tính toán lưới cũng nhìn thấy một
máy tính ảo cực lớn duy nhất.
1.1.2.2. Phần mềm hoạt động như dịch vụ (SaaS-Software as a
Service)

Phần mềm hoạt động hướng dịch vụ hoặc gọi tắt là Phần mềm dịch vụ, là
mô hình triển khai phần mềm, một nhánh của điện toán đám mây, theo đó các
nhà cung cấp phần mềm như là các dịch vụ theo yêu cầu cho khách hàng. Theo
định nghĩa của hãng nghiên cứu toàn cầu IDC là: "phần mềm hoạt động trên
web, được quản lý bởi nhà cung cấp và cho phép người sử dụng truy cập từ xa".
1.1.2.3. Tính toán theo yêu cầu (Utility Computing)
Tính toán theo yêu cầu đặt trọng tâm vào mô hình nghiệp vụ và dựa vào
5
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
đó để cung cấp các dịch vụ tính toán . Nói một cách đơn giản , dịch vụ tính toán
là những gì mà người sử dụng nhận được các tài nguyên tính toan từ các nhà
cung cấp dịch vụ (bao gôm phần cứng và phần mềm) và thanh toán cho những
phần đã dùng (“pay by the drink”), giống như việc sử dụng dịch vụ điện dân
dụng trong các gia đình.
Tất cả các tài nguyên tính toán được cung cấp cho khách hàng đều dưới
dạng các dịch vụ theo yêu cầu, bao gồm phần cứng (HaaS - Hardware as a
Service), cơ sở hạ tầng (IaaS - Infrastructure as a service) và nền (PaaS- Platform
as a Service) tất cả đều được cung cấp như là các dịch vụ.
1.1.2.4. Dịch vụ web (Web service)
Dịch vụ web là sự kết hợp các máy tính cá nhân với các thiết bị khác, các
cơ sở dữ liệu và các mạng máy tính để tạo thành một cơ cấu tính toán ảo mà
người sử dụng có thể làm việc thông qua các trình duyệt. Bản thân các dịch vụ
này sẽ chạy trên các máy phục vụ trên nền Internet chứ không phải là các máy
tính cá nhân, do đo có thể chuyển các chức nǎng từ máy tính cá nhân lên Internet.
Người sử dụng phần mềm yêu cầu các dịch vụ (Service Requester) thông qua
SOAP (Simple Object Access Protocol) và chuyển các yêu cầu đó cho bộ phận môi
giới Service Broker thông qua WSDL (Web Services Description Language).
1.1.2.5. Nền tảng hướng một dịch vụ (PaaS - Platform as a Service)
Đây cũng là một biến thể của SaaS nhưng mô hình này là một nhánh của
điên toan đam mây (cloud computing), mang đến môi trường phát triển như

một dịch vụ: người sử dụng xây dựng ứng dụng chạy trên cơ sở hạ tầng của
nhà cung cấp và phân phối tới người sư dung thông qua máy chủ của nhà cung
cấp đó . Người sử dụng sẽ không hoàn toàn được tự do vi bị ràng buộc về măt
thiết kế và công nghệ. Một số ví dụ điển hình về PaaS là Force.com của
Salesforce.com, Google App Engine, Yahoo Pipes …
1.1.2.6. Cung câp dich vụ quản lý (MSP - Managed Service Provider)
MSP là hình thức tính toan theo kiểu điên toan đam mây (cloud
6
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
computing) lâu đời nhất - là ứng dụng chủ yếu dành cho giới chuyên môn hơn là
người sư dung cuối , chẳng hạn dịch vụ quét virus cho e-mail hay chương trình
quản lý desktop. Một số nhà cung cấp nổi tiếng là SecureWorks, IBM, Verizon
hay Everdream.
1.1.2.7. Điện toán tích hợp Internet (Internet integration)
Quá trình kết hợp các "đám mây" xuất hiện trên Internet mới đang ở giai
đoạn đầu. Tóm lại, điện toán đám mây bao gồm cả SaaS và tính toán theo yêu cầu.
Trong cuộc sống của chúng ta, mọi thứ mà chúng ta cần thiết đều có thể
được cung cấp như là các dịch vụ như trong mô hình điện toán đám mây dưới đây.
1.2. Kiến trúc điện toán đám mây
1.2.1. Mô hình kiến trúc tổng quát
Phân lớn hạ tầng cơ sở của điện toán đám mây hiện nay là sự kết hợp của
những dịch vụ đáng tin cậy được phân phối thông qua các trung tâm dữ liệu
(data center) được xây dựng trên những máy chủ với những cấp độ khác nhau
của các công nghệ ảo hóa. Những dịch vụ này có thể được truy cập từ bất kỳ đâu
trên thế giới, trong đó Đám mây là một điểm truy cập duy nhất cho tất cả các
máy tính có nhu cầu của khách hàng. Các dịch vụ thương mại cần đáp ứng yêu
cầu chất lượng dịch vụ từ phía khách hàng và thông thường đều đưa ra các mức
thỏa thuận dịch vụ (Service level agreement). Các tiêu chuẩn mở (Open
standard) và phần mềm mã nguồn mở (open source software) cũng góp phần
phát triển điện toán đám mây.

1.2.2. Các thành phần của điện toán đám mây
Điện toán đám mây có thể chuyển đổi các chương trình ứng dụng diện
rộng theo kiến trúc và phân phối các dịch vụ. Trong nhiều thập kỷ qua, các hãng
CNTT đã dành nhiều công sức, thời gian và các tài nguyên để xây dựng cơ sở
hạ. Phần lớn các trường hợp theo cách tiếp cận đó dẫn đến kết quả:
- Cơ sở hạ tầng (Infrastructure)
- Lưu trữ đám mây (Cloud Storage)
7
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
- Nền tảng đám mây (Cloud Platform)
- Ứng dụng (Application)
- Dịch vụ (Services)
- Khách hàng (Client)
1.2.2.1. Các tầng kiến trúc của điện toán đám mây
Theo kiến trúc do Sun đề xuất, điện toán đám mây cung cấp các dịch vụ ở
tất cả các tầng, từ phần cứng tới các phần mềm như trong hình sau.
Cơ sở hạ tầng của điện toán đám mây gồm 6 tầng kiến trúc:
- Các máy chủ thưc (Physical Servers)
- Các máy chủ ảo (Virtual Servers)
- Hệ điều hành (Operating System)
- Phần mềm trung gian (Middleware)
- Các chương trình ứng dụng (Applications)
- Các dịch vụ (Servers)
Các dịch vụ có thể chia thành 3 lớp chính: Phần mềm dịch vụ (software as
a service), nền dịch vụ (platform as a service), và cơ sở hạ tầng dịch vụ
(infrastructure as a service). Các lớp này có thể tập hợp thành các tầng kiến trúc
khác nhau, có thể chồng chéo, gối nhau.
1.3. Một số mô hình điện toán đám mây
1.3.1. Mô hình kiến trúc điện toán đám mây của IBM
Máy chủ của IBM sử dụng bộ xử lý Intel thế hệ mới và Phần mềm mới

cho Trung tâm Dữ liệu (Data Center – System x). Với năng lực mở rộng có khả
năng hỗ trợ tới 96 lõi xử lý và 1 TB bộ nhớ, các máy chủ System x của IBM sẽ
bổ sung cho dòng sản phẩm VMware vSphere thế hệ mới IBM sắp phát hành.
Chúng là một lựa chọn tuyệt vời dành cho các khách hàng đang triển khai những
môi trường điện toán đám mây.
8
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
1.3.2. Mô hình kiến trúc điện toán đám mây Window Azure của
Microsoft
Azure, hệ điều hành “đám mây” được Microsoft giới thiệu vào cuối tháng
10 tại hội nghị PDC 2008. Internet sẽ là phương thức chính để người dùng truy
xuất dữ liệu trong những nền tảng điện toán đám mây.
1.3.2.1. Windows Azure
Windows Azure, tên mã Red Dog, là nền tảng cho việc phát triển những
ứng dụng hoạt động trong “đám mây”. Nói cách khác, Windows Azure là cơ sở
cho nền tảng các dịch vụ Azure (Azure Services Platform), được Microsoft phát
triển nhằm mang đến cho cộng đồng các nhà phát triển ứng dụng cơ hội được xây
dựng và cung cấp các dịch vụ trực tuyến trên nền tảng cơ sở hạ tầng Windows.
Windows Azure tách biệt hoàn toàn các ứng dụng chạy trên các lớp hệ điều
hành ứng dụng công nghệ ảo hóa của Microsoft. Điều này cho phép các nhà quản
trị không cần phải nâng cấp từng PC độc lập khi ứng dụng được chỉnh sửa.
1.3.2.2. Nền tảng dịch vụ (Azure Services Platform)
Nền tảng dịch vụ là một giải pháp hoàn thiện cho các doanh nghiệp.
Microsoft sẽ lưu trữ các ứng dụng được xây dựng từ các hãng thứ ba cũng như
những dịch vụ Web của chính Microsoft như là Office Live, Windows Live,
Exchange Online, CRM Online, … Kết hợp chặt chẽ .NET Services (cho lập
trình viên), SQL Services (cho cơ sở dữ liệu và báo biểu), Live Services (cho
việc tương tác với các thiết bị người dùng) vào trong các dịch vụ
SharePoint và CRM (cho nội dung doanh nghiệp).
Điểm khác biệt giữa Azure và Azure Services Platform: Windows Azure

là một hệ điều hành còn Azure Services Platform là một sự kết hợp của Azure,
lớp các dịch vụ cơ sở hạ tầng và lớp ứng dụng trực tuyến.
1.3.2.3. Fabric Controller
Fabric Controller là “gia vị” chủ chốt của Windows Azure, đảm nhiệm
chức năng quản lý “vòng đời” của tất cả dịch vụ trực tuyến được triển khai.
9
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
Công cụ này giúp tổ chức và tập trung quản lý tại trung tâm dữ liệu theo mô hình
chia sẻ nguồn tài nguyên phần cứng. Điều này cho phép Azure tự động cập nhật
ứng dụng chứ không cần phải cập nhật trực tiếp trên từng PC độc lập.
1.3.2.4. Windows Azure với người sử dụng và lập trình viên
Lập trình viên có thể xây dựng các ứng dụng mới hoặc hiệu chỉnh các
ứng dụng hiện tại cho Windows Azure bằng những công cụ hiện có như
Visual Studio, ASP.Net, .NET Framework và cập nhật thêm một vài công
nghệ mới mà Microsoft sẽ phổ biến trong thời gian sắp tới. .NET Services và
SQL Services sẽ cung cấp những khả năng “hướng đám mây” mới và Azure
Tool c

ho Visual Studio, cung cấp các mẫu (template) làm nền tảng xây dựng (
Azure SDK)

. Ngoài ra, công cụ “Oslo” mới từ Microsoft sẽ trợ giúp với các
ứng dụng phân phối kiểu mẫu bao gồm một ngôn ngữ lập trình mới với tên gọi
“M.”. Azure cũng sẽ hỗ trợ các công cụ và ngôn ngữ thứ ba như Eclipse, Ruby,
PHP và Python cũng như các tiêu chuẩn và cổng như SOAP, REST hay XML.
1.4. Điện toán đám mây - hạ tầng cơ sở và ứng dụng
Góc nhìn bên ngoài, Điện toán đám mây đơn giản chỉ là việc di trú tài
nguyên tính toán (Computing resources) và lưu trữ từ doanh nghiệp vào “đám
mây” trên Internet. Người dùng (Computing Users) chỉ định yêu cầu tài nguyên
và nhà cung cấp đám mây (cloud provider) hầu như tập hợp các thành phần ảo

này trong hạ tầng của nó.
Ưu điểm mới của cloud computing là khả năng ảo hóa và chia sẻ tài
nguyên giữa các ứng dụng.
1.5. Phân tích ưu và nhược điểm của điện toán đám mây
1.5.1. Các lợi ích chính của điện toán đám mây
- Giảm thơi gian thưc hiên va thơi gian phản hôi.
- Giảm thiểu rủi ro cơ sở hạ tầng .
- Hạ giá đầu vào
- Tăng cường các cai tiến.
10
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
1.5.2. Các hạn chế của điện toán đám mây
Bên cạnh những lợi ích như đã phân tích ở trên, điện toán đám mây chắc
chắn còn rất mới mẻ và có những điều hạn chế không tránh khỏi.
- Những lo ngại về an ninh, bảo mật thông tin.
- Hiệu suất hoạt động của các ứng dụng.
- Nỗi lo mất kiểm soát.
- Cơ sở pháp lý.
- Người dùng sẽ bị phụ thuộc vào công nghệ mà nhà cung cấp đưa ra cho họ
1.6. Kết luận chương
Công nghệ điện toán đám mây là kết quả tất yếu của cả quá trình phát triển
các công nghệ trong hơn 30 năm qua. Điện toán đám mây căn bản là sự kết hợp
của điện toán lưới (grid computing) và SaaS, chủ yếu là xử lý dữ liệu thô. Kết quả
điện toán đám mây thực chất là ảo hóa mạng. Với điện toán đám mây, khách hàng
có thể chạy ứng dụng trên hạ tầng cơ sở của nhà cung cấp. Về phần mình, các nhà
cung cấp dịch vụ phải đảm bảo khả năng phân bổ tải (workload) một cách linh
hoạt cho máy chủ khi khách hàng truy cập vào để chạy các ứng dụng. Bằng cách
này, các nhà cung cấp tối đa hóa khả năng tính toán của hệ thống và cho phép
khách hàng yêu cầu nhiều hơn. Đây là điểm mấu chốt của điện toán đám mây, cho
dù Blue Cloud của IBM hay EC2 của Amazon, thì mục tiêu chính đều là khả năng

mở rộng nhanh các khả năng tính và hiệu quả.
11
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
CHƯƠNG II
NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ IP DI ĐỘNG (MOBILE IP)
2.1. Giới thiệu
Trong những năm gần đây, công nghệ máy tính đã tạo ra những thay đổi
rất lớn trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống. Sự ra đời của máy tính xách tay
(laptop) với những tính năng: gọn nhẹ, di động và giá thành ngày càng giảm đã
được mọi người rất ưa chuộng. Với cấu hình các mạng thông thường hiện nay,
một máy tính xách tay sẽ bị thay đổi các thiết lập mạng khi nó kết nối với một
mạng khác. Điều này gây ra không ít phiền toái cho người sử dụng. Ví dụ: khi
một người đang di chuyển thì rất có thể quá trình duyệt web của họ sẽ bị ngắt và
phải khởi động lại trình duyệt
Hình 2.1: Khi người sử dụng đang di chuyển, đang duyệt
WEB, một địa chỉ IP được xác lập


Hình 2.2: Quá trình chuyển giao, địa chỉ IP bị thay đổi, quá trình duyệt
web bị ngắt.
12
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
Mục đích của việc xây dựng giao thức Mobile IP là để phát triển giải pháp
cho các máy tính xách tay duy trì kết nối và dịch vụ khi chuyển mạng. Do đó mục
đích của Mobile IP là làm thế nào để địa chỉ IP là trong suốt với các ứng dụng.
2.2. Tổng quan về Mobile IP
2.2.1. Các khái niệm cơ bản
- MN (Mobile Node): nút mạng di động
- HN (Home Network): mạng nhà của MN
- HoA (Home of Address) : địa chỉ nhà của MN

- HA (Home Agent) : Router mạng nhà
- CN (Correspondent Node): nút mạng khách trao đổi với MN
- FN (Foreign Network): : mạng khách
- FA (Foreign Agent): Router mạng khách
- CoA (Care-of Address): là chỉ IP điểm cuối của đường hầm
2.2.2. Hoạt động cơ bản Mobile IP
Bước 1: MN tại mạng nhà
- MN kết nối với Internet qua một Router HA
- MN di chuyển sang mạng khách, sẽ nhận được 01 địa chỉ CoA (địa chỉ
CoA có trong Router mạng khách FA)
- FA quảng bá địa chỉ CoA
Hình 2.3: MN tại mạng nhà
13
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
Bước 2: MN di chuyển sang mạng khách
- MN biết được FA và CoA nó sử dụng
- MN đăng ký CoA với HA để tạo ràng buộc
Hình 2.4: MN di chuyển sang mạng khách
Bước 3: Định tuyến
* Phương thức định tuyến khi sử dụng FA CoA
- CN gửi gói tin IP cho MN
- Gói tin được định tuyến tới HA
- HA đóng gói tin và gửi gói tin tới FA theo đường hầm
- FA chuyển gói tin tới MN
Hình 2.5: Phương thức định tuyến khi sử dụng FA CoA
14
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
* Phương thức định tuyến khi sử dụng CCoA
- Khác với định tuyến trên, CoA được coi là giao diện của MN nên nó gọi
là CoA đồng vị (CCoA)

- MN đăng ký CoA trực tiếp với HA để tạo ràng buộc.
- HA có thể tạo đường hầm gửi gói tin tới MN
Hình 2.6: MN di chuyển sang mạng khách
* Phương thức định tuyến trong trường hợp này cũng tương tự như khi sử
dụng FA CoA.
Hình 2.7: Phương thức định tuyến khi sử dụng CCoA
15
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
Bước 4: Đăng ký
a. Đăng ký thông qua FA
Khi đăng ký thông qua FA thì thủ tục đăng ký yêu cầu 4 bản tin
Hình 2.8: Đăng ký thông qua FA
b. Đăng ký trực tiếp với HA
Khi đăng ký trực tiếp với HA thì thủ tục đăng ký yêu cầu 2 bản tin.
Hình 2. 9: Đăng ký trực tiếp với HA
16
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
2.2.3. Các vấn đề của Mobile IP và cách giải quyết:
2.2.3.1. Tối ưu định tuyến: “Định tuyến tam giác”
Nếu để ý sẽ dễ nhận thấy một khuyết điểm của IP di động là khi bạn đang
ở mạng khách thì thông tin trước khi gửi đến MN phải gửi thông qua HA, rồi từ
HA lại chuyển tiếp đến MN. Riêng MN thì vì biết rõ địa chỉ của CN, nên nó có
thể hoặc gửi trực tiếp đến CN hoặc gửi thông qua HA. Nếu thông tin cứ truyền
qua HA, thì rõ ràng thời gian trễ sẽ lớn và quá trình định tuyến như thế là không
hiệu quả. Xem hình minh họa dưới đây.
Hình 2.10: Định tuyến tam giác
Vấn đề này còn gọi là “định tuyến tam giác”. Giải pháp: đối với những
gói tin ban đầu, ngay khi MN thực hiện Mobile IP đăng ký với HA, thì nó sẽ
được chuyển đến HA. Sau đó, MN sẽ gửi một “cập nhật ràng buộc” tới thẳng
CN. “Ràng buộc” ở đây nghĩa là một ánh xạ liên kết từ địa chỉ thường trú của

MN với địa chỉ CoA. CN sẽ duy trì cái ràng buộc này, mỗi một truy nhập (entry)
sẽ có một thời gian sống nhất định. Nếu entry vẫn còn hợp lệ thì CN sẽ gửi gói
tin trực tiếp đến MN và MN cũng sẽ gửi trực tiếp đến CN. Nếu entry bị hết hạn
thì lúc đó CN sẽ gửi đến HA, rồi từ HA sẽ chuyển đến MN như bình thường. Và
lúc đó MN sẽ phải gửi lại cập nhật ràng buộc.
17
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
Hình 2.11: Tối ưu hóa định tuyến
2.2.3.2. Chuyển giao êm (Forwarding)
Khi một MN di chuyển từ một mạng tạm trú này sang một mạng tạm trú
khác, tức sẽ chuyển từ FA-old (oFA) sang một FA-new (nFA). Trong lúc chuyển
từ oFA sang nFA, gói tin sẽ vẫn tiếp tục được chuyển đến oFA. Để giảm số
gói bị mất do vấn đề này, oFA sẽ chuyển gói tin nó nhận được đến nFA.
Đấy chính là một cải tiến được gọi là chuyển giao êm (forwarding).
Để làm được điều đó, một khi MN kết nối xong với nFA, nó sẽ gửi địa chỉ
mới của nó đến oFA, và oFA sẽ chuyển thông tin đến cho nó. Hoặc trước khi di
chuyển, nó có thể báo với oFA địa chỉ mới mà nó đến, rồi từ đó, oFA sẽ
forward gói tin đến nFA. Các gói tin này sẽ được chuyển đến MN một khi
MN kết thúc kết nối với nFA.
Hình 2. 12: Chuyển giao êm
18
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
2.2.3.3. Truyền hầm ngược
Khi MN đang ở một mạng khách và gửi các gói tin cho CN thì MN phải
sử dụng địa chỉ nhà của nó như là địa chỉ nguồn trong tiêu đề IP. Địa chỉ nhà này
không thuộc về mạng con (subnet) của mạng khách (tiền tố mạng của địa chỉ nhà
khác với tiền tố mạng của mạng khách).
Trong các mạng hiện nay đều được trang bị các bộ lọc đầu vào và đầu ra
(có thể đó là các firewall). Firewall sẽ chặn các gói tin IP có địa chỉ không hợp lệ
vào mạng hay ra khỏi mạng. Khi các gói tin tới firewall thì firewall sẽ kiểm tra

xem địa chỉ IP nguồn có hợp lệ hay không. Nếu liên kết mà gói tin đến đã được
đăng ký như là tuyến mặc định của địa chỉ nguồn trong tiêu đề IP thì gói tin đó
sẽ được cho qua. Ngược lại, firewall sẽ loại bỏ gói tin này, bởi vì khi đó địa chỉ
IP là không hợp lệ. Các firewall như vậy sẽ loại bỏ các gói tin của MN gửi cho
CN do địa chỉ nhà của MN không thuộc về mạng con được trang bị firewall này.
Để giải quyết vấn đề này, Mobile IP đưa ra phương thức truyền hầm
ngược (reverse tunneling). Tuy nhiên phương thức truyền hầm ngược là không
bắt buộc khi triển khai Mobile IP. FA và HA thông báo cho MN biết nó có hỗ
trợ truyền hầm ngược không thông qua bản tin quảng cáo tác nhân. Tuy nhiên,
MN cũng có thể yêu cầu truyền hầm ngược thông qua bản tin yêu cầu đăng ký.
Khi áp dụng truyền hầm ngược, một đường hầm hai hướng sẽ được thiết lập để
có thể truyền các gói tin từ CoA tới HA.
Hình 2.13: Truyền hầm ngược
19
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
2.2.3.4. Router di động
Xu hướng hiện nay là di động hóa khi đó tất cả các Router cũng có khả
năng di chuyển. Router di động sẽ thực hiện chức năng định tuyến cho một mạng
di động (mạng gồm các host di chuyển cùng nhau, ví dụ mạng LAN trên máy
bay, tàu hỏa…) và các node trong mạng sẽ hoạt động giống như khi chúng đang
kết nối tại một mạng cố định.
Hình 2. 14: Mạng di động
Trong mạng di động, các giao diện của Router di động sẽ hoạt động giống
như MN. Các giao diện nói trên phải là các giao diện vô tuyến: WLAN, GPRS,
thông tin vệ tinh… Vì Router di động (Mobile Router: MR) hoạt động như
một MN khi di chuyển nên khi rời khỏi mạng nhà, nó cũng phải thực hiện các
thủ tục đăng ký giống như MN và do đó nó cũng được cấp một CoA. Khi sang
một mạng khách, MR sẽ được kết nối với Internet thông qua một FA. FA này là
một Router được đặt trên mặt đất. Ngoài ra, MR cũng có thể hoạt động như một
FA đối với các MN trong mạng di động. Trong mục này chỉ xét đến trường hợp

MR hoạt động đơn thuần như là một Router mặc định đối với các node cố định
trong mạng di động.
Hình 2.15: Định tuyến trong trường hợp MR
20
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
2.3. Giải pháp IP Di động trên mạng GPRS
2.3.1. Giới thiệu
GPRS (General Packet Radio Service) là công nghệ chuyển mạch gói
được phát triển trên nền tảng công nghệ thông tin di động toàn cầu (GSM :
Global System for Mobile) sử dụng đa truy nhập phân chia theo thời gian
(TDMA : Time Division Multiple Access).
Những lợi ích chính của GPRS là dành riêng các tài nguyên vô tuyến chỉ
khi có dữ liệu truyền đi và làm giảm độ tin cậy trên các thành phần chuyển mạch
kênh truyền thống. Với các chức năng được tăng cường, GPRS làm giảm giá
thành, tăng khả năng thâm nhập các dịch vụ số liệu cho người dùng. Hơn nữa,
GPRS nâng cao các dịch vụ dữ liệu như độ tin cậy và đáp ứng các đặc tính hỗ
trợ. Các ứng dụng sẽ được phát triển với GPRS sẽ hấp dẫn hàng loạt các thuê
bao di động và cho phép các nhà khai thác đa dạng hoá các dịch vụ. Các dịch vụ
mới sẽ làm tăng nhu cầu về dung lượng đường truyền trên các tài nguyên vô
tuyến và các tiểu hệ thống cơ sở. Một phương pháp GPRS dùng để làm ghim bớt
các tác động đến dung lượng đường truyền là chia sẻ cùng tài nguyên Radio giữa
các trạm di động trong một tế bào. Hơn nữa, các thành phần mạng cốt lõi sẽ
được triển khai để hỗ trợ cho các dịch vụ số liệu được hiệu quả hơn.
Để cung cấp các dịch vụ mới cho người sử dụng điện thoại di động, GPRS
là bước quan trọng hội nhập tới các mạng thông tin thế hệ ba (3G). GPRS cho
phép các nhà khai thác mạng triển khai trên nền một cấu trúc cốt lõi dựa trên
mạng IP cho các ứng dụng số liệu và sẽ tiếp tục được sử dụng và mở rộng cho
các dịch vụ 3G cho các ứng dụng số liệu và thoại tích hợp. GPRS chứng tỏ được
sự phát triển các dịch vụ và ứng dụng mới, cũng như được dùng để phát triển các
dịch vụ 3G.

2.3.2. Các đặc trưng cơ bản của GPRS
2.1. Đặc trưng về người dùng
GPRS có rất nhiều đặc trưng riêng cho người dùng cuối:
21
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
- Tốc độ
- Tính tức thì
- Các ứng dụng mới
- Cước dịch vụ
2.2. Đặc trưng về mạng
- Chuyển mạch gói
- Sử dụng hiệu quả dải phổ được cấp
- Hướng tới sự trật tự
- Kết nối với các mạng IP
2.3.3 Kiến trúc mạng GPRS
Hình 2.16: Kiến trúc mạng GPRS
* Bao gồm các thành phần:
1. Thiết bị đầu cuối (TE -Terminal Equipment)
2. Đầu cuối di động (MT -Mobile Terminal)
3. Trạm di động (MS - Mobile Station)
4. Phân hệ trạm gốc (BSS-Base Station Subsystem)
5. HLR của GSM cũng được nâng cấp để chứa các thông tin về thuê bao
và các thông tin định tuyến GPRS.
6. Nút hỗ trợ GPRS dịch vụ (SGSN)
7. Nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN)
22
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
8. Cổng tính cước (CGw
2.3.4. Triển khai Mobile IP trên mạng GPRS
a. Bước 1: Hỗ trợ dịch vụ Mobile IP

Hình 2.17 miêu tả cấu trúc điển hình của một mạng GPRS hỗ trợ dịch vụ
Mobile IP. Trong đó, một bộ lọc (filter) được sử dụng để chặn các lưu lượng
không mong muốn từ Internet.
Hình 2.17: Kiến trúc mạng GPRS hỗ trợ Mobile IP
Hình 2.18 miêu tả thủ tục đăng ký của MS với mạng gốc. Trước tiên,
thiết bị đầu cuối số liệu (TE) gửi lệnh AT để truyền các tham số tới thiết bị di
động (MT)
Hình 2.18: Thủ tục đăng ký Mobile IP trong GPRS
23
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
b. Bước 2: Tối ưu hoá đường đi
Trong phần trước chúng ta đã giả thiết rằng mỗi kết nối của MS chỉ được
thực hiện thông qua một GGSN duy nhất. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp,
một PLMN có thể có nhiều GGSN khác nhau. Vấn đề xảy ra nếu MS duy trì kết
nối trong một khoảng thời gian dài và di chuyển giữa nhiều SGSN khác nhau.
Việc định tuyến sẽ không thực sự hiệu quả nếu các SGSN này không được phục
vụ bởi cùng một GGSN. Trường hợp này tương tự như vấn đề định tuyến tam
giác đã được đề cập trong phần Mobile IP.
Hình 2.19: Các trường hợp chuyển vùng trong GPRS
Ý tưởng đằng sau giao thức Mobile IP đó là cho phép duy trì kết nối IP
trong suốt quá trình di chuyển. Mobile IP là một công nghệ độc lập được tích
hợp vào GPRS do đó không làm ảnh hướng đến kiến trúc của hệ thống GPRS.
Các chức năng quản lý di động được tách biệt rõ ràng, bao gồm quản lý di động
trong mạng dịch vụ và quản lý di động trên giao diện vô tuyến. Nhờ vậy mà các
thông tin định tuyến gói tin được quản lý một cách độc lập với các thông tin
quản lý vị trí và nhận thực thuê bao của mạng di động.
Cùng với các khả năng chuyển vùng IP hiện có, việc hỗ trợ Mobile IP
giúp cho nhà khai thác có thể cung cấp giải pháp kết nối IP toàn diện cho hệ
thống GPRS. Trên hình 2.19, một MS từ PLMN A chuyển vùng đến PLMN B.
24

Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
Để truy nhập Internet, MS có thể kết nối qua hệ thống đường trục liên mạng
(giao diện Gp). Trường hợp này thường xảy ra khi MS được gán địa chỉ IP cố
định (có thể là công cộng hoặc dành riêng) và chuyển vùng đến mạng không hỗ
trợ Mobile IP. Việc định tuyến gói tin không thực sự hiệu quả và người dùng
phải trả thêm những phí tổn không đáng có do việc sử dụng tài nguyên của hệ
thống chuyển vùng.
2.4. Giải pháp chuyển vùng “Thông minh” của CISCO
2.4.1. Giới thiệu
Cisco giới thiệu giải pháp mạng mạng IP di động giúp người sử dụng có
thể di chuyển mọi nơi mọi lúc mà không bị mất kết nối.
Giải pháp này gồm các thành phần sau:
AAA Server: Máy chủ lưu trữ và quản lý các domain WDS. WDS:
Domain WDS là bộ phần mềm quản lý mã Key của người dùng.
AP1,AP2: Các Access Point cho phép người dùng kết nối mạng truy
nhập.
2.4.2. Giải pháp chuyển vùng của CISCO
2.4.2.1. Mô hình giải pháp:
Hình 2.20: Mô hình giải pháp chuyển vùng của Cisco
25
Nghiên cứu Công nghệ IP di động và ứng dụng trong điện toán đám mây
Giải pháp chia làm 02 vùng mạng:
* Đối với vùng mạng cùng 01 địa chỉ IP (cùng 01 subnet)
Người sử dụng di chuyển từ điểm A sang điểm B với khoảng cách gần
nhau (ví dụ: địa điểm cùng trong cơ quan), nếu AP1 và AP2 cùng địa chỉ IP thì
việc chuyển vùng rễ ràng, không bị mất kết nối
* Đối với vùng mạng khác địa chỉ IP (khác subnet):
Người sử dụng di chuyển từ điểm A sang điểm B với khoảng cách xa (địa
điểm khác cơ quan). Lần đầu khi đăng nhập mạng, người sử dụng phải đăng ký
tới máy chủ AAA Server và xác thực mã key với domain WDS. Sau khi thực

hiện đăng ký và xác thực thành công, người sử dụng có thể trao đổi dữ liệu trên
mạng và chuyển vùng nhanh chóng an toàn khi di chuyển mọi lúc mọi nơi.
2.5. Kết luận chương
Chương 2 của tiểu luận này đã giới thiệu tổng quan về công nghệ IP di
động (Mobile IP). Công nghệ Mobile IP là công nghệ cung cấp cho giải pháp
chuyển vùng di động, giúp cho thiết bị di động có thể chuyển vùng khi thiết bị di
chuyển sang mạng khách. Nhược điểm của Mobile IP đó là độ trễ khi chuyển
vùng ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ thời gian thực, do phải truyền tải gói tin
gián tiếp qua các node mạng nhà và mạng khách.
Chương này cũng nghiên cứu về hạ tầng chuyển vùng di động trên mạng
viễn thông GPRS dựa vào công nghệ IP di động, Sử dụng GPRS để cung cấp các
dịch vụ liên quan tới IP di động còn nhiều mặt hạn chế như: chất lượng chuyển
vùng kém, chí phí thiết bị đầu cuối, giá thành công nghệ cao, thoại và dữ liệu
truyền theo các kênh khác nhau và kiến trúc khác biệt với kiến trúc mạng
LAN/WAN/Internet. Với những thành công đã đạt được khi triển khai các hệ
thống WLAN trên thị trường viễn thông thế giới, xu hướng tích hợp WLAN vào
mạng thông tin di động sẽ là xu hướng tất yếu. Trên mạng WLAN, để giải
quyết vấn đề chuyển vùng, Cisco đã phát triển nghi thức chuyển vùng “thông