Tài liệu đồ án công nghệ chuyển mạch IP, chương 10 ppt

Chương 10:
Các kiểu chuyển mạch IP
Các tiêu chuẩn cho việc thiết lập và phân loại lưu lượng để
truyền vào các đường chuyển mạch lớp 2 phụ thuộc vào các kiểu
và giao thức của các giải pháp chuyển mạch IP. Nói một cách tổng
quát, có hai giải pháp cho chuyển mạch IP là giải pháp theo lưu
lượng v
à giải pháp theo cấu hình mạng
3.4.1 Giải pháp chuyển mạch theo luồng
Luồng (flow) là một chuỗi các gói có cùng địa chỉ nguồn, địa
chỉ đích và số cổng vào, ra. Giải pháp chuyển mạch IP theo luồng
dữ liệu là giải pháp chỉ áp dụng cho từng luồng cụ thể.
Hoạt động cơ bản của chuyển mạch IP dựa theo luồng lưu
lượng được minh hoạ như ở h
ình vẽ 3.5 và bao gồm các bước sau
đây:
Giải pháp này tiến hành dựa vào các bước cơ bản sau:
 Đầu tiên N gói tin của một luồng được định tuyến theo
từng chặng qua một hay nhiều thực thể định tuyến IP (R1,
R2,..., RN) đến đích. Các thực thể định tuyến Ri n
ày
thu
ộc các bộ định tuyến IP, bộ định tuyến IP ảo, hoặc các
bộ định tuyến được kết nối với nhau bằng các kết nối
ATM.
 Dựa vào đặc tính của luồng IP ví dụ kiểu lưu lượng, số
cổng, địa chỉ IP nguồn/đích, tốc độ đến, ... các thực thể
định tuyến IP (tại bi
ên cũng như ở giữa mạng) quyết định
khởi đầu một chu trình tái điều khiển. Chu trình tái định
hướng này liên quan đến việc y

êu cầu hệ thống thiết lập
một đường tắt chuyển mạch lớp 2 và điều khiển lưu lượng
truyền qua đường tắt vừa thiết lập.
Một khi luồng IP được tái điều khiển thì tất cả các gói tin còn
l
ại được truyền qua đường chuyển mạch lớp 2.
Hình vẽ 3.5 minh hoạ kiểu chuyển mạch này. Kiểu chuyển
mạch IP theo luồng dữ liệu có nhiều ưu điểm. Thứ nhất, nó không
cần thiết chuyển mạch tất cả các luồng lưu lượng của tất cả các
luồng. Bởi vì không phải luồng dữ liệu nào cũng cần thiết phải yêu
c
ầuchuyển mạch như luồng ICMP “ping”, hay thư điện tử tối ưu,...
Thứ hai, sự tái điều khiển chỉ được thực hiện riêng cho từng luồng
cụ thể do đó, đảm bảo chất lượng gói tin truyền qua luồng đó.
Tóm lại, đặc điểm cơ bản của kiểu chuyển mạch IP theo dữ
liệu là:
 Tuỳ vào tình trạng của một luồng cụ thể mà thiết bị
chuyển mạch IP quyết định thiết lập một đường chuyển
mạch cho luồng đấy từ ứng dụng đến ứng dụng khác hay
từ máy chủ đến máy chủ. Một luồng được định nghĩa là
R
B
1
B
R
B
2
B
RN


N gói tín

N gói tín
Ngu
ồn
Đích
ATM
Switch
ATM
Switch
ATM
Switch
(N +1)+M
gói tín
(N +1)+M
gói tín
Tái điều
khiển
Hình 3.5: Chuyển mạch IP kiểu hướng dữ
một chuỗi các gói tin có chung các thông tin tiêu đề như
địa chỉ IP đích/ nguồn hay số cổng TCP/UDP.
 Sự tái điều khiển được thực hiện độc lập cho mỗi luồng và
ph
ạm vi có thể chỉ ở các thiết bị chuyển mạch lân cận
nhau hoặc xuyên suốt từ biên vào và ra mạng. Nghĩa là các
thi
ết bị chuyển mạch có thể xử lý khác nhau cho cùng một
luồng lưu lượng.
 Nếu một đường tắt không tồn tại hoặc tự nhiên biến mất
thì các gói tin phải được định tuyến đến đích.

Các đường tắt được thiết lập dựa vào lưu lượng mang trạng
thái mềm nghĩa là chúng sẽ huỷ bỏ nếu không được làm tươi trước
một thời gian định trước (time out).
3.4.2 Giải pháp chuyển mạch theo cấu hình
Chuyển mạch IP theo cấu hình dựa trên cấu hình mạng IP và
s
ử dụng các giao thức định tuyến IP thông thường (như OSPF,
BGP...) và được thực hiện tại các thực thể định tuyến
IP của
chuyển mạch IP. Các thẻ mới (VPI/VCI) được kết hợp với địa chỉ
mạng IP đích để chỉ ra một mạng đích. Chúng được tạo ra và phân
ph
ối tới các chuyển mạch IP khác trong miền định tuyến. Tất cả
lưu lượng đ
ã được dự tính trước cho một mạng đích cụ thể sẽ đi
theo một đường dẫn chuyển mạch dựa trên các thẻ VPI/VCI mới.
Hoạt động cơ bản của chuyển mạch IP dựa theo cấu hình
được minh hoạ như ở hình vẽ 3.6.
Hình 3.6: Chuyển mạch IP theo cấu hình
Quá trình chuyển mạch bao gồm các bước sau:
Bước 1: Hội tụ các chuyển mạch IP tr
ên một cấu hình mạng dựa
vào sự thay đổi các bản tin giao thức định tuyến giữa các
thực thể định tuyến IP (R1,R2, ... Rn).
Bước 2: Các thẻ
VPI/VCI mới được kết hợp với địa chỉ mạng
đích theo dạng: {địa chỉ mạng đích, thẻ} được tạo ra v
à
phân ph
ối tới các thành phần của chuyển mạch IP trong

miền định tuyến.
Bước 3: Đầu v
ào của chuyển mạch IP kiểm tra địa chỉ mạng đích
của các gói vào mạng. Thay vì chuyển tiếp các gói đến địa
chỉ IP trong chặng tiếp theo, đầu vào chuyển mạch IP đặt
các gói lên một đường dẫn chuyển mạch để đến mạng đầu
ra. Tất cả lưu lượng đến đích đó truyền qua một đường
dẫn chuyển mạch từ mạng đầu vào đến mạng đầu ra.
Bước 4
: Tại đầu ra chuyển mạch IP nhận được các gói qua đường
dẫn chuyển mạch và chuyển tiếp chúng đến lớp 3 để tới
mạng đích.
Giải pháp điều khiển theo cấu hình cho chuyển mạch IP cải
thiện hiệu năng và tính linh hoạt so với giải pháp điều khiển luồng.
Thứ nhất, tất cả lưu lượng gồm một hoặc nhiêu luồng đến cùng
m
ột mạng đích được chuyển mạch. Mặt khác toàn bộ lưu lượng
được chuyển mạch, không chỉ có phần đuôi như trong trường hợp
chuyển mạch IP theo luồng. Thứ hai, chuyển mạch IP theo cấu
hình có trễ thời gian xử lý gói tin thấp hơn nhiều so với phương
pháp theo luồng bởi vì các đường dẫn chuyển mạch chỉ được thiết
lập sau khi có thay đôi cấu hình hoặc sau khi điều khiển lưu lượng.
Nếu cấu hình ổn định, các đường dẫn chuyển mạch sẽ được thiết
lập và tất cả lưu lượng thích hợp sẽ được truyền qua nó. Xét về
phương diện qui mô th
ì giải pháp theo cấu hình là tốt hơn. Bởi vì
s
ố đường dẫn chuyển mạch trong một miền định tuyến là cân đối
với số lượng các bộ định tuyến hay kích thước của mạng. Ngoài ra,
có th

ể cho phép các mức cao hơn sử dụng các kết nối đa điểm đến
điểm (ví dụ sự hợp nhất VC) để d
ùng chung một tập mạng đích.
Bên cạnh những ưu điểm nêu trên thì kỹ thuật này cũng có
nhiều hạn chế so với kỹ thuật thứ nhất. Thứ nhất, được lợi về qui
mô và hiệu năng thực hiện thì phải trả giá về chi phí. Chuyển mạch
theo cấu hình dựa vào cấu hình mạng để thiết lập tất cả các đường
tắt có thể có ngay cả với những đường không có lưu lượng truyền
qua do đó làm l
ãng phí tài nguyên. Thứ hai, theo kỹ thuật này việc
thực hiện cung cấp QoS cho dịch vụ là khó khăn bởi vì các đường
tắt cho các luồng là cố định về thời gian và tính tối ưu. Thứ ba, có
thể sinh ra các vòng lặp bởi vì nếu sự cập nhật bảng định tuyến là
chưa chính xác (chưa kịp thời) thì các thiết bị chuyển mạch sẽ xác
đị
nh các thẻ không chính xác dẫn đến khả năng bị lặp.