Tài liệu công nghệ chuyển mạch MPLS, chương 2 pdf

Chương 2:
Các công nghệ then chốt cho mạng
thế hệ mới
Ngày nay, do yêu cầu ngày càng tăng về số lượng và chất lượng
dịch vụ đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của thị trường công
nghệ điện tử - tin học - viễn thông. Những xu hướng phát triển công
nghệ đã và đang tiếp cận nhau, đan xen lẫn nhau nhằm cho phép mạng
lưới thỏa mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương lai.
Theo ITU, có hai xu hướng tổ chức mạng chính:
- Hoạt động kết nối định hướng (CO – Connection Oriented
Operation)
- Hoạt động không kết nối (CL – Connectionless Operation )
Trong hoạt động kết nối định hướng, các cuộc được thực
hiện với trình tự: gọi số - xác lập kết nối - gửi và nhận thông tin - kết
thúc. Trong kiểu kết nối này, công nghệ ATM phát triển cho phép đẩy
mạnh các dịch vụ băng rộng và nâng cao chất lượng dịch vụ. Hoạt
động không kết nối dựa trên giao thức IP như việc truy cập Internet
không yêu cầu việc xác lập trước các kết nối, vì vậy chất lượng dịch
vụ có thể không hoàn toàn đảm bảo như trường hợp trên. Tuy nhiên,
do tính đơn giản, tiện lợi với chi phí thấp, các dịch vụ thông tin theo
phương thức CL phát triển rất mạnh mẽ theo xu hướng nâng cao chất
lượng dịch vụ và tiến tới cạnh tranh với các dịch vụ thông tin theo
phương thức CO.
Tuy vậy, hai phương thức phát triển này dần tiệm cận và hội tụ
dẫn đến sự ra đời công nghệ ATM/IP. Sự phát triển mạnh mẽ của các
dich vụ và các công nghệ mới tác động trực tiếp đến sự phát triển cấu
trúc mạng.
1.2.1. IP
Sự phát triển đột biến của IP, sự tăng trưởng theo cấp số nhân
của thuê bao Internet đã là một thực thể không ai có thể phủ nhận.
Hiện nay, lượng dịch vụ lớn nhất trên các mạng đường trục trên thực

tế đều là từ IP. Trong công tác tiêu chuẩn hoá các loại kỹ thuật, việc
bảo đảm tốt hơn cho IP đã trở thành trọng điểm của công tác nghiên
cứu.
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.
Hình 1.4. Các xu hướng phát triển trong công nghệ
mạng
Cơ cấu định tuyến có nhiệm vụ tính toán đường đi tới các nút
trong mạng. Do vậy, cơ cấu định tuyến phải được cập nhật các thông
tin về topo mạng, thông tin về nguyên tắc chuyển tin và nó phải có
khả năng hoạt động trong môi trường mạng gồm nhiều nút. Kết quả
tính toán của cơ cấu định tuyến được lưu trong các bảng chuyển tin
(Forwarding table) chứa thông tin về chặng tiếp theo để có thể gửi gói
tin tới hướng đích.
Dựa trên các bản chuyển tin, cơ cấu chuyển tin chuyển mạch các
gói IP tới hướng đích. Phương thức chuyển tin truyền thống là theo
từng chặng một. Ở cách này, mỗi nút mạng tính toán mạng chuyển tin
một cách độc lập. Phương thức này, do vậy yêu cầu kết quả tính toán
của phần định tuyến tại tất cả các nút phải nhất quán với nhau. Sự
không thống nhất của kết quả sẽ dẫn đến việc chuyển gói tin sai
hướng, điều này đồng nghĩa với việc mất gói tin.
Kiểu chuyển tin theo từng chặng hạn chế khả năng của mạng. Ví
dụ, với phương thức này, nếu các gói tin chuyển tới cùng một địa chỉ
đi qua cùng một nút thì chúng sẽ được truyền qua cùng một điểm tới
đích. Điều này khiến cho mạng không thể thực hiện một số chức năng
khác như định tuyến theo đích, theo dịch vụ.

Tuy nhiên, bên cạnh đó, phương thức định tuyến và chuyển tin
này nâng cao độ tin cậy cũng như khả năng mở rộng của mạng. Giao
thức định tuyến động cho phép mạng phản ứng lại với sự cố bằng việc
thay đổi tuyến khi router biết được sự thay đổi về topo mạng qua việc
cập nhật thông tin về trạng thái kết nối. Với các phương thức như
CDIR (Classless Inter Domain Routing), kích thước của bản tin được
duy trì ở mức chấp nhận được, và do việc tính toán định tuyến đều
được các nút tự thực hiện nên mạng có thể mở rộng mà không cần bất
cứ thay đổi nào.
Tóm lại, 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.
1.2.2. ATM
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, trong
đó vị trí của gói không phụ thuộc vào đồng hồ đồng bộ và dựa trên
nhu cầu bất kì của kênh 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 lan 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. Nó là công nghệ
chuyển mạch hướng kết nối. 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. Mặt khác, ATM 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.
Trong quá trình thiết lập kết nối, các tổng đài ATM trung gian cung
cấp cho kết nối một nhãn. Việc này thực hiện hai điều: dành cho kết
nối một số tài nguyên và xây dựng bảng chuyển tế bào tại mỗi tổng
đài. Bảng chuyển tế bào này có tính cục bộ và chỉ chứa thông tin về
các kết nối đang hoạt động đi qua tổng đài. Điều này khác với thông
tin về toàn mạng chứa trong bảng chuyển tin của router dùng IP.
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 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.
1.2.3. IP over ATM
Hiện nay, trong xây dựng mạng IP, có đến mấy loại kỹ thuật,
như IP over SDH/SONET, IP over Fiber, IP over WDM. Còn kỹ thuật
ATM, do có các tính năng như tốc độ cao, chất lượng dịch vụ tốt, 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