Luận văn thiết kế mạng LAN ảo VLAN

Ngoài ra mạng LAN còn có các vấn đề như: Băng thông, bảo mật, vấn đề về di dời, thêm bớt các máy vào trong mạng, ...Để giải quyết các vấn đề trên, người ta đưa ra giải pháp VLAN Virtual

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển của mạnh mẽ của công nghệ đã góp phần thúc đẩy vào sự phát triển của một doanh nghiệp Trong đó mạng máy tính là một phần không thể thiếu của các doanh nghiệp

Ban đầu việc ứng dụng mạng máy tính chỉ nhằm những mục đích nhỏ như, chia

sẽ dữ liệu, chia sẽ tài liệu, tài nguyên mạng (ổ cứng, máy in, ổ CD ROM ), sử dụng chung các tài nguyên đắt tiền như máy in, phần mềm… Nhằm tránh dư thừa

dữ liệu Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính Các ứng dụng phần mềm đòi hỏi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu Có thể giảm số lượng máy in, đĩa cứng và các thiết bị khác Bảo đảm các tiêu chuẩn thống nhất về tính bảo mật, an toàn dữ liệu khi nhiều người sử dụng tại các thiết bị đầu cuối khác nhau cùng làm việc trên các hệ cơ sở dữ liệu Ngày nay, mạng máy tính đã trở thành một trong những cơ sở hạ tầng quan trọng của tất cả các cơ quan xí nghiệp Nó đã trở thành một kênh trao đổi thông tin không thể thiếu được trong thời đại công nghệ thông tin Ngày nay khi mà giá thành luôn có

xu hướng giảm của các thiết bị mạng, kinh phí đầu tư cho việc xây dựng một hệ thống mạng không vượt ra ngoài khả năng của các công ty xí nghiệp Tuy nhiên, việc khai thác một hệ thống mạng một cách hiệu quả để hỗ trợ cho công tác nghiệp vụ của các cơ quan xí nghiệp thì còn nhiều vấn đề cần bàn luận Hầu hết người ta chỉ chú trọng đến việc mua phần cứng mạng mà không quan tâm đến yêu cầu khai thác sử dụng mạng về sau Điều này có thể dẫn đến hai trường hợp: Lãng phí trong đầu tư hoặc mạng không đáp ứng đủ cho nhu cầu sử dụng

Trong mô hình mạng LAN, mỗi port của switch là một miền collision, vì vậy người ta sử dụng switch để chia nhỏ miền collision, tuy nhiên nó vẫn không ngăn được các gói broadcast, mỗi gói broadcast được gửi từ một host đều đến được tất cả các host còn lại trong mạng Ngoài ra mạng LAN còn có các vấn đề như: Băng thông, bảo mật, vấn đề về di dời, thêm bớt các máy vào trong mạng, Để giải quyết các vấn đề trên, người ta đưa ra giải pháp VLAN (Virtual Local Area Network) được định nghĩa là một nhóm logic các thiết bị mạng và được thiết lập dựa trên các yếu tố như chức năng, bộ phận, ứng dụng … của công ty Cùng với sự khai thác triệt để các tính năng mà một mạng LAN đem lại, thì sự phát triển mạng LAN thành một mạng lớn hơn như WAN (Wide Area Network) để phục vụ cho sự truyền thông tin đi xa hơn, hay là để kết nối những chi nhánh của công ty tạo thành một hệ thống mạng riêng để thuận tiện cho việc thông tin liên lạc

Thực tế, tiến trình xây dựng mạng cũng trải qua các giai đoạn như việc xây dựng

và phát triển một phần mềm Nó cũng gồm các giai đoạn như: Thu thập yêu cầu của

khách hàng (công ty, xí nghiệp có yêu cầu xây dựng mạng), phân tích yêu cầu, thiết

kế giải pháp mạng, cài đặt mạng, vận hành và cuối cùng là bảo trì mạng Trong đồ án này chúng em xin giới thiệu sơ lược về nhiệm vụ của từng giai đoạn để chúng ta có thể hình dung được tất cả các vấn đề có liên quan trong tiến trình xây dựng mạng Đồ

án này bao gồm 4 chương, nội dung của từng chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về mạng WAN, các ứng dụng của mạng máy tính, các lợi ích của việc kết nối mạng, các cấu trúc, mô hình mạng thường dùng và cách phân loại mạng, các ưu điểm và nhược điểm của mạng LAN và giao thức sử dụng trong mạng LAN, giới thiệu về WAN

Chương 2: Tìm hiểu các công nghệ sử dụng trong mạng WAN, các công nghệ X25, Frame relay, ATM, VPN MPLS, ISDN, xDSL

Chương 3: Giới thiệu các về các thiết bị mạng của Cisco: Repeater, Hub, Switch, Bridge, router và các thiết bị sử dụng cho kết nối WAN như CSU/DSU, WAN switch, access server Các chuẩn cáp kết nối, và cách thức kết nối giữa các thiết bị trong mạng

Chương 4: Giới thiệu phần mềm mô phỏng PACKET TRACER của CISCO, Cấu hình mạng Frame Relay

Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Dũng đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án này

Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến tất cả các thầy cô khoa Điện tử - Tin học nói riêng và các thầy cô của trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng nói chung đã giảng dạy chúng em trong suốt 3 năm học tập tại trường

Tp HCM ngày 20 tháng 07 năm 2009

Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Bình – Võ Duy Nhân

DANH SÁCH HÌNH VẼ BẢNG BIỂU

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG WAN

Hình 1.1: Mạng hình Sao (Star) 3

Hình 1.2: Mạng hình Bus 3

Hinh 1.3: Mạng hình Vòng (Ring) 4

Hình 1.4: Mạng kết nối hỗn hợp 4

Hình 1.5: Mô hình mô tả một kết nối WAN 6

Hình 1.6: Mô hình An ninh-An toàn mạng 10

CHƯƠNG 2 CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN Hình 2.1: Kiến trúc giao diện X.25 12

Hình 2.2: Mối quan hệ giữa X25 và mô hình OSI 13

Hình 2.3: Cấu trúc tổng quát gói tin X.25 13

Hình 2.4: Cấu trúc gói tin dữ liệu 14

Hình 2.5: Các phạm vị kênh logic 15

Hình 2.6: Virtual calls 15

Hình 2.7: Hình vẽ mô tả tần số của tín hiệu thoại và DSl trên cáp đồng 19

Hình 2.8: Sơ đồ về đường đi trong Frame Relay 25

Hình 2.9: Ví dụ về kết nối Frame Relay 27

Hình 2.10: Mô hình Strar ( hub and spoke ) 28

Hình 2.11: Mô hình Full Mesh 28

Hình 2.12: Mô hình Partial - Mesh 28

Hình 2.13: Mạng Frame Relay 29

Hình 2.14: Nguyên lý sử dụng FECN và BECN 30

Hình 2.15: Mô tả tín hiệu LMI 31

Hình 2.16: Ánh xạ địa chỉ Frame Relay bằng Inverse ARP 32

Hình 2.17: Các giai đoạn hoạt động của 33

Hình 2.18: cấu trúc khung của Frame Relay 33

Hình 2.19: Chi tiết cấu trúc khung Frame Relay 34

Hình 2.20: Cấu trúc header của Frame Relay 35

Hình 2.21: Trường hợp mở rộng 3 byte địa chỉ 35

Hình 2.22: Minh họa cho bit DE 36

Hình 2.23: Các trường hợp của 2 bit FECN và BECN 36

Hình 2.24: Trường thông tin I trong cấu trúc 37

Hình 2.25: Kiểm tra lỗi các khung gửi đi bằng FCS 37

Hình 2.26: Một topo điển hình của ATM 39

Hình 2.27: Mô hình kiến trúc phân tầng của 39

Hình 2.28: Chi tiết hóa các tầng ATM 40

Hình 2.29: các khả năng công nghệ hiện tại cho tầng vật lý của mạng ATM FCS 41

Hình 2.30: Khuôn dạng phần Header của tế bào ATM trong trường hợp UNI và NNI 41

Hình 2.31: minh họa các tế bào ATM được “xếp” vào các “toa” 42

Hình 2.32: Các kiểu VPN chính 45

Hình 2.33: Bảo mật – confidentiality (Encryption) 47

Hình 2.34: Quá trình mã hóa và giải mã trong thuật toán mã hóa 48

Hình 2.35: Quá trình trao đổi khóa DH 49

Hình 2.36: Khung mẫu IPsec 50

Hình 2.37: Mạng MPLS 51

Hình 2.38: Đường chuyển mạch nhãn LSP 53

Hình 2.39: Các bước thực hiện chuyển tiếp gói tin trong miền MPLS (IP) 56

Hình 2.40: Phân bố nhãn trong mạng ATM-MPLS 57

Hình 2.41: trao đổi thông tin giữa các LSR cận kề 58

Hình 2.42: cơ chế thiết lập kênh ảo điều khiển MPLS 59

Hình 2.43: VPN MPLS lớp 2 61

Hình 2.44: VPN MPLS lớp 3 62

Bảng 2.1: Bảng tổng kết các chức năng của các tầng trong mô hình X.25 13

Bảng 2.2: Bảng đánh giá các công nghệ xDSL 21

Bảng 2.3: bảng thông số kỹ thuật đường truyền Tx và Ex 23

CHƯƠNG 3 CÁC THIẾT BỊ VÀ CÁP SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN Hình 3.1: Hub 64

Hình 3.2: Repeater 64

Hình 3.3: Router 65

Hình 3.4: Bridge 65

Hình 3.5: cisco 2960 switch 66

Hình 3.6: Cisco WAN modem 66

Hình 3.7: Các loại modem 67

Hình 3.8: Card network device cisco CSU/DSU 67

Hình 3.9: WAN switch 67

Hình 3.10: Vị trí của WAN switch trong mạng 68

Hình 3.11: Cisco AS5800 Series 68

Hình 3.12: Vị trí của Access Sever trong mạng WAN 69

Hình 3.13: Cáp UTP (4 pares) 69

Hình 3.14: Cấu tạo cáp ScTp-FTP Và đầu nối RJ11, RJ45 70

Hình 3.15: Chuẩn cáp T-568A và T-568B 70

Hình 3.16: Đấu cáp thẳng và sơ đồ chân 71

Hình 3.17: Đấu cáp chéo và sơ đồ chân 71

Hình 3.18: Đầi nối cáp quang 72

Hình 3.19: Cáp serial DTE - DCE 72

Hình 3.20: Sơ đồ chân DTE và DCE 73

Hình 3.21: Sơ đồ cáp kết nối giữa các thiết bị sử dụng cáp UTP 73

Hình 3.22: Kết nối 2 router trong mạng WAN bằng cáp serial 74

CHƯƠNG 4 CẤU HÌNH MẠNG WAN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG PACKET TRACER 5.0 Hình 4.1: Giao diện chính của Packet tracer và các phần chính 76

Hình 4.2: Mô hình đơn giản của doanh nghiệp 78

Hình 4.3: Kết quả ping từ máy PC0 đến PC4 85

Hình 4.4: Kết quả ping từ máy PC1 đến www.google.com 85

Hình 4.5: Kết quả ping từ máy PC2 đến PC1 85

Bảng 4.1: các thiết lập thông số vật lý cho các thiết bị 78

Bảng 4.2: Kết nối các cổng trên đám mây WAN 81

Bảng 4.3: Bảng kết quả cấu hình cho các router 84

CÁC TỪ VIẾT TẮT

A

AAL ATM Adaptation Layer

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

ARP Inverse Address Resolution Protocol

ATM Asynchronous Transfer Mode

B

BECN Backward explicit congestion notifiction

C

CBIR Committed burst information rate

CBR Constant/Continous Bit Rate

CCITT Consulative Committee For International Telegraphy

and Telephony

CIR Commited information rate

CRC Cyclic Redundacy Check

CS Convergence Sublayer

CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Conllision Detect

CSR Cell Switch Router

CSU Channel Service Unit

D

DCE Data Communications Equipment

DE Discard Eligibility

DLCI Data link connection identifier

DSU Data Service Unit

DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer

DTE Data Terminal Eqipment

F

FCS Frame Check Sequence

FDDI Fiber Dítributed Data Interface

FEC Forwarding Equivalence Class

FECN Forward explicit congestion notification

FRAD Frame Relay Access Devices

FRND Frame Relay Network Device

FRUNI Frame Relay User Network Interface

G

GFC Generic Flow Control

GFI General Format Identifier

H

HDLC High Level Data Link Control

HEC Header Error Control

I

IBCN Integrated Broadband Communacation Network IPOA Internet Protocol Over ATM

ISDN Intergrated Services Digital Network

ISP Internet Service Provider

L

LAN Local Area Network

LAP LinkAccess Protocol

LCN Logical channel number

LMI Local Management Interface

LSP Lable Switched Path

LSR Label-switching router

M

MP-BGP Multiprotocol Border Gateway Protocol

MPLS Multi Protocol Label Switching

MPOA Multi Protocol Over ATM

N

NAT Network Address Tranlation

NHRP Next Hop Resolution Protocol

NNI Network – Network Interface

NOC Network Operations Center

P

PAT Port Address Translation

PCI Protocol Control Information

PCM Pulse Code Modulation

POP Post Office Protocol

PSTN Public switch telephone network

PT Payload Type

PVC Permanent Virtual circiut

S

SAR Segmentationand Reassembly Sublayer

SDH Synchronous Digital Hierachy

SONET Synchronous Optical Network

STP Shield Twisted Pair

SVC Switched Virtual Circuit

T

TDM Time Division Multiplexing

VBR Variable Bit Rate

VPDN Virtual Private Dial Network VPI Virtual Path Identifier

VPN Virtual Private Network VCI Virtual Circuits Identifier

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ MẠNG WAN

I MẠNG MÁY TÍNH 1

1 Định nghĩa mạng máy tính 1

2 Lợi ích 1

3 Các dịch vụ mạng và các xu hướng phát triển dịch vụ mạng máy tính 1

3.1 Các dịch vụ mạng 1

3.2 Xu hướng phát triển của các dịch vụ mạng máy tính 2

II MẠNG LAN 2

1.Cấu trúc mạng (topology) 2

1.1 Mạng hình sao 2

1.2 Mạng hình Bus 3

1.3 Mạng hình vòng (Ring) 3

1.4 Kết nối hỗn hợp 4

2 Các giao thức sử dụng trong mạng LAN 4

2.1 Giao thức CSMA/CD 4

2.2 Giao thức truyền token (Token passing protocol) 5

III.MẠNG WAN 5

1 Khái niệm về WAN 5

2.Những ưu điểm khi thực hiện kết nối WAN 7

3 Những điểm cần chú ý khi kết nối WAN 8

3.1 Môi trường 8

3.2 Các yêu cầu kỹ thuật 8

3.3 An ninh – an toàn 9

TÓM TẮT CHƯƠNG 1 11

CHƯƠNG 2 CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN I CÔNG NGHỆ X.25 12

1 Giới thiệu chung về X.25 12

2 Mối quan hệ X.25 và mô hình OSI 13

3 Định dạng gói tin X.25 13

3.1 Trường header của gói tin X.25 14

a General Format Identifier (GFI) 14

b Logical channel numbers (LCNs) - số hiệu kênh logic 14

c Cending and receiving sequence numbers 16

d M-bit (more bit) 16

e Dữ liệu người dùng 16

3.2 Ưu nhược điểm của X.25 16

a.Ưu điểm 16

b Nhược điểm 16

3.3 C ác ứng dụng của X.25 16

II CÔNG NGHỆ ISDN 17

1.Giới thiệu 17

2 Các thiết bị dùng cho kết nối ISDN 17

3 Các đặc tính của ISDN 17

4 Đánh giá khi dùng kết nối ISDN 18

III CÁC CÔNG NGHỆ xDSL 18

1 Giới thiệu 18

2 Ưu điểm và nhược điểm của ADSL 20

2.1 Những ưu điểm của ADSL 20

2.2 Nhược điểm 21

IV CÔNG NGHỆ FRAME RELAY 24

1.Tổng quan Frame Relay 24

2 Thuật ngữ của Frame Relay 25

3 Topology Frame Relay 28

4 Cấu hình chung của một mạng Frame Relay 29

5 Hoạt động chung của mạng Frame Relay 29

5.1 Tín hiệu LMI 31

5.2 Ánh xạ địa chỉ Frame Relay bằng Inverse ARP 32

5.3 Các giai đoạn hoạt động của Inverse ARP và LMI 32

6 Cấu trúc khung của Frame Relay 33

6.1 Cấu trúc khung 33

6.2 Chi tiết một khung 34

a byte thứ 2 34

b.Byte thứ 3 35

c Trường thông tin I 37

d Hai byte kiểm tra khung 37

7 Đánh giá khi dùng kết nối Frame Relay 38

V CÔNG NGHỆ ATM (Asynchronous Transfer Mode) 38

1 Kiến trúc của ATM 39

2 Khuôn dạng tế bào ATM 41

3 Quan hệ với tầng vật lý 42

4 Ưu điểm và nhược điểm của ATM 43

4.1 Ưu điểm 43

4.2 Nhược điểm 43

5 Thị trường ATM 43

VI CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN MPLS 43

1.Giới thiệu tổng quan về VPN 43

1.1 Khái niệm 43

1.2 Các lợi ích của VPN 44

1.3 Phân loại VPN 44

2 Các giao thức dùng cho VPN 45

2.1 Giao thức đường hầm lớp 2 L2TP 46

2.2 Giao thức đóng gói định tuyến chung GRE 46

2.3 Giao thức bảo mật IP (IP Security Protocol) 47

2.3.1 Bảo mật – confidentiality (Encryption) 47

2.3.2 Xác thực (authentication) 49

3 Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 50

3.1 Ưu điểm 51

3.2 Nhược điểm 52

4 Các thành phần của MPLS 52

4.1 Lớp chuyển tiếp tương đương FEC 52

4.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Lable Switched Path) 52

4.2.1 Phương pháp thứ nhất 52

4.2.2 Phương pháp thứ hai 53

4.3 Các phương pháp gán nhãn va liên kết 53

4.3.1 Gán nhãn vào FEC 54

4.3.2 Phân phối nhãn 55

4.3.3 Duy trì nhãn 55

4.4 Quá trình chuyển mạch nhãn MPLS 55

4.4.1 Chế độ hoạt động khung MPLS 55

4.4.2 Chế độ hoạt động tế bào 57

4.4.2.1 Kết nối trong mảng điều khiển qua giao diện LC-ATM 58

4.4.2.2 Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR 59

4.4.2.3 Phân bổ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR 60

4.4.2.4 Hợp nhất VC 60

4.5 Một số kỹ thuật hay dùng trong kết nối VPN 61

4.5.1 VPN/MPLS lớp 2 61

4.5.2 VPN/MPLS lớp 3 62

TÓM TẮT CHƯƠNG 2 63

CHƯƠNG 3

CÁC THIẾT BỊ VÀ CÁP SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN

I THIẾT BỊ 64

1 Hub 64

2 Repeater 64

3 Router 65

4 Bridge 65

5 Switch 66

6 Modem 66

7 CSU/DSU 67

8 WAN Switch 67

9 Access Server 68

II CÁC CHUẨN CÁP KẾT NỐI 69

1 Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted- Pair) 69

a Cáp thẳng (Straight- Through cable) 71

b Cáp chéo (Crossover cable) 71

c Cáp Console 71

2 Cáp quang (Fiber-Optic cable) 71

3 Cáp Serial 72

II CÁCH THỨC ĐẤU NỐI CÁC THIẾT BỊ 73

TÓM TẮT CHƯƠNG 3 75

CHƯƠNG 4 CẤU HÌNH MẠNG WAN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG PACKET TRACER 5.0 I PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PACKET TRACER 5.0 76

II CẤU HÌNH MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM 77

1 Yêu cầu của doanh nghiệp 77

2 Phân tích các yêu cầu của doanh nghiệp 77

3 Các bước triển khai 77

4 Cấu hình theo giao thức Frame Relay 77

4.1 Tạo Topology 77

4.2 Tiến hành cấu hình trên mỗi thiết bị 78

4.2.1 Tiến hành cấu hình trên router ISP 79

4.2.2 Cấu hình trên Router Ha Noi 79

4.2.3 Cấu hình trên ruoter Da Nang 80

4.2.4 Tiến hành cấu hình trên router Ho Chi Minh 80

4.2.5 Cấu hình trên đám mây WAN 81

III KIỂM TRA VÀ BÁO CÁO KẾT QUẢ 81

1 Kiểm tra 81

2 Kết quả cấu hình mô phỏng 84

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG WAN

I MẠNG MÁY TÍNH

1 Định nghĩa mạng máy tính

Mạng máy tính là tập hợp các máy tính đơn lẻ được kết nối với nhau bằng các phương tiện truyền vật lý (Transmission Media) và theo một kiến trúc mạng xác định (Network Architecture)

Kiến trúc mạng gồm:

 Cấu trúc mạng (Topology)

 Giao thức mạng (Protocols)

 Cấu trúc mạng là cấu trúc hình học của các thực thể mạng

 Giao thức mạng là tập các quy tắc chuẩn các thực thể hoạt động truyền thông phải tuân theo

2 Lợi ích

 Chia sẻ các tài nguyên trên mạng cho nhiều người sử dụng tại một thời điểm (ổ cứng, máy in, ổ CD ROM )

 Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính

 Các ứng dụng phần mềm đòi hỏi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu

 Có thể giảm số lượng máy in, đĩa cứng và các thiết bị khác

 Dùng chung tài nguyên đắt tiền như máy in, phần mềm Tránh dư thừa dữ liệu, tài nguyên mạng Có khả năng tổ chức và triển khai các đề án lớn thuận lợi và dễ dàng

 Bảo đảm các tiêu chuẩn thống nhất về tính bảo mật, an toàn dữ liệu khi nhiều người

sử dụng tại các thiết bị đầu cuối khác nhau cùng làm việc trên các hệ cơ sở dữ liệu

 Tóm lại: Mục tiêu kết nối các máy tính thành mạng là cung cấp các dịch vụ mạng đa

dạng, chia sẻ tài nguyên chung và giảm bớt các chi phí về đầu tư trang thiết bị

3 Các dịch vụ mạng và các xu hướng phát triển dịch vụ mạng máy tính

3.1 Các dịch vụ mạng

 Dịch vụ tệp (File Services) cho phép chia sẻ tài nguyên thông tin chung, chuyển

giao các tệp dữ liệu từ máy này sang máy khác Tìm kiếm thông tin và điều khiển truy nhập

 Dịch vụ thư điện tử EMail (Electronic Mail) cung cấp cho người sử dụng phương

tiện trao đổi bằng thư điện tử

 Dịch vụ in ấn: Có thể dùng chung các máy in đắt tiền phục vụ cho nhiều nhu cầu in

khác nhau Cung cấp các dịch vụ FAX và quản lý được các trang thiết bị in chuyên dụng

 Dịch vụ cơ sở dữ liệu: Là dịch vụ phổ biến về các dịch vụ ứng dụng, là các ứng

dụng theo mô hình Client/Server Dịch vụ xử lý phân tán lưu trữ dữ liệu phân tán

trên mạng, người dùng trong suốt và dễ sử dụng, đáp ứng các nhu cầu truy nhập của người sử dụng

Ngoài ra còn có rất nhiều dịch vụ khác nhưng những dịch vụ kể trên là phổ biến và hay được sử dụng nhiều nhất

3.2 Xu hướng phát triển của các dịch vụ mạng máy tính

 Cung cấp các dịch vụ truy nhập vào các nguồn thông tin ở xa để khai thác và xử lý thông tin

 Cung cấp các dịch vụ mua bán, giao dịch qua mạng

 Phát triển các dịch vụ tương tác giữa người với người trên phạm vi diện rộng Đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin đa dịch vụ, đa phương tiện Tạo các khả năng làm việc theo nhóm bằng các dịch vụ thư điện tử, video hội nghị, đào tạo từ xa

 Xu hướng phát triển các dịch vụ giải trí trực tuyến (Online) hiện đại Các hình thức dịch vụ truyền hình, nghe nhạc, chơi game trực tuyến qua mạng …

II MẠNG LAN

Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) cũng là một phần trong mạng máy tính hiện nay Mạng LAN là mạng truyền thông tốc độ cao được thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trong một khu làm việc

1 Cấu trúc mạng (Topology)

Topology là cấu trúc hình học không gian của mạng thực chất là cách bố trí vị trí vật lý

các node và cách thức kết nối chúng lại với nhau

Các loại cấu trúc (Topologies) Có thể gặp các loại cấu trúc sau riêng lẻ hoặc kết hợp

giữa chúng

Phần nội dụng bên dưới đây thuộc phần topology được xem là các cấu trúc về hình học

thường được ứng dụng trong thực tế

1.1 Mạng hình sao

Là mạng bao gồm một thiết bị trung tâm và các nút thông tin Các nút thông tin là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Các thiết bị trung tâm vd: HUB, SWITCH, …

Hình 1.1: Mạng hình sao (Star)

 Ưu điểm: Khi một node mạng bị hỏng thì không ảnh hưởng tới hoạt động của mạng

Thiết lập mạng đơn giản,dễ dàng cấu hình lại mạng (thêm, bớt các trạm), dễ dàng kiểm soát và khắc phục sự cố

 Nhược điểm: Khi thiết bị trung tâm bị hỏng thì ảnh hưởng tới toàn mạng Dễ bị tắc

nghẽn tại node trung tâm mạng

1.2 Mạng hình Bus:

Trong mạng trục tất cả các trạm

được nối với một đường truyền chung

(Bus) Đường truyền chính được giới

hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt

gọi là terminator Mỗi trạm được nối

với trục chính qua một đầu nối chữ T

(T-connector) hoặc một thiết bị thu

phát (Transceiver) Khi một trạm

truyền dữ liệu tín hiệu được quảng bá

trên cả hai chiều của bus, tức là mọi

trạm còn lại đều có thể thu được tín

hiệu đó trực tiếp

 Ưu điểm: Dễ thiết kế lắp đặt, chi phí thấp

 Nhược điểm: Khỉ một nút mạng hỏng là toàn bộ mạng bị ngừng hoạt động Khó

phát hiện và khắc phục sự cố Dễ gây ùn tắc giao thông trên mạng khi chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn

1.3 Mạng hình vòng (RING)

Trên mạng hình vòng tín hiệu được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất Mỗi trạm của mạng được nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp (Repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu rồi chuyển tiếp đến trạm kế tiếp trên vòng Do đó cần có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền được truyền dữ liệu trên vòng mạng cho trạm có nhu cầu Để tăng độ tin cậy của mạng ta có thể lắp đặt thêm các vòng dự phòng, nếu vòng chính có sự cố thì vòng phụ

sẽ được sử dụng

 Ưu điểm: Tiết kiệm đường truyền dẫn

Hình 1.2:Mạng hình bus

Hình 1.3: Mạng hình vòng

 Nhược điểm: Vòng phải khép kín, nếu một node mạng bị hỏng thì ảnh hưởng đến

toàn bộ mạng Khó mở rộng mạng Chỉ phù hợp với cấu trúc mạng nhỏ

1.4 Kết nối hỗn hợp

Là sự phối hợp các kiểu kết nối khác nhau, ví du hình cây là cấu trúc phân tầng của kiểu hình sao hay các HUB/SWITCH có thể được nối với nhau theo kiểu Bus còn từ các HUB/SWITCH nối với các máy theo hình sao

2 Các giao thức sử dụng trong mạng LAN

Một trong các giao thức được sử dụng nhiều trong các LAN là:

CSMA/CD có nguồn gốc từ hệ thống radio đã phát triển ở trường đại học Hawai vào khoảng nǎm 1970, gọi là ALOHANET.Với phương pháp CSMA, thỉnh thoảng sẽ có hơn

một trạm đồng thời truyền dữ liệu và tạo ra sự xung đột (collision) làm cho dữ liệu thu được

ở các trạm bị sai lệch Để tránh sự tranh chấp này mỗi trạm đều phải phát hiện được sự

xung đột dữ liệu Trạm phát phải kiểm tra Bus trong khi gửi dữ liệu để xác nhận rằng tín hiệu trên Bus thật sự đúng, như vậy mới có thể phát hiện được bất kỳ xung đột nào có thể

xẩy ra Khi phát hiện có một sự xung đột, lập tức trạm phát sẽ gửi đi một mẫu làm nhiễu

(Jamming) đã định trước để báo cho tất cả các trạm là có sự xung đột xẩy ra và chúng sẽ bỏ

qua gói dữ liệu này Sau đó trạm phát sẽ trì hoãn một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi phát lại dữ liệu Ưu điểm của CSMA/CD là đơn giản, mềm dẻo, hiệu quả truyền thông tin cao khi lưu lượng thông tin của mạng thấp và có tính đột biến Việc thêm vào hay dịch chuyển các trạm trên tuyến không ảnh hưởng đến các thủ tục của giao thức Điểm bất lợi của CSMA/CD là hiệu suất của tuyến giảm xuống nhanh chóng khi phải tải quá nhiều thông tin

Hình 1.4: Mạng kết nối hỗn

hợp

2.2 Giao thức truyền token (Token passing protocol)

Đây là giao thức thông dụng sau CSMA/CD được dùng trong các LAN có cấu trúc vòng

(Ring) Trong phương pháp này, khối điều khiển mạng hoặc token được truyền lần lượt từ trạm này đến trạm khác Token là một khối dữ liệu đặc biệt Khi một trạm đang chiếm token

thì nó có thể phát đi một gói dữ liệu Khi đã phát hết gói dữ liệu cho phép hoặc không còn

gì để phát nữa thì trạm đó lại gửi token sang trạm kế tiếp

Trong token có chứa một địa chỉ đích và được luân chuyển tới các trạm theo một trật tự

đã định trước Đối với cấu hình mạng dạng xoay vòng thì trật tự của sự truyền token tương

đương với trật tự vật lý của các trạm xung quanh vòng

Giao thức truyền token có trật tự hơn nhưng cũng phức tạp hơn CSMA/CD, có ưu điểm

là vẫn hoạt động tốt khi lưu lượng truyền thông lớn Giao thức truyền token tuân thủ đúng

sự phân chia của môi trường mạng, hoạt động dựa vào sự xoay vòng tới các trạm Việc

truyền token sẽ không thực hiện được nếu việc xoay vòng bị đứt đoạn Giao thức phải chứa các thủ tục kiểm tra token để cho phép khôi phục lại token bị mất hoặc thay thế trạng thái của token và cung cấp các phương tiện để sửa đổi logic (thêm vào, bớt đi hoặc định lại trật

tự của các trạm)

III MẠNG WAN

1 Khái niệm về WAN

Wide Area Networks – WAN, là mạng được thiết lập để liên kết các máy tính của hai hay nhiều khu vực khác nhau, ở khoảng cách xa về mặt địa lý, như giữa các quận trong một thành phố, hay giữa các thành phố hay các miền trong nước

Tuy nhiên việc kết nối với khoảng cách địa lý xa buộc WAN phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như: băng thông và chi phí cho giải thông, nhà cung cấp dịch vụ cho thuê đường truyền, đường đi của thông tin trên mạng

WAN có thể kết nối thành mạng riêng của một tổ chức, hay có thể phải kết nối qua nhiều hạ tầng mạng công cộng và của các công ty viễn thông khác nhau

WAN có thể dùng đường truyền có giải thông thay đổi trong khoảng rất lớn từ 56Kbps đến hàng chục Giga bit-Gbps là các đường trục nối các quốc gia hay châu lục Có 3 đặc điểm chính của mạng diện rộng:

 Mạng diện rộng kết nối các thiết bị mà cách ly nhau bởi vùng địa lý rộng

 Mạng diện rộng sử dụng dịch vụ của nhà cung cấp đường truyền, như công ty điện thoại, công ty truyền hình cáp, hệ thống vệ tinh và các nhà cung cấp mạng

 Mạng diện rộng sử dụng kết nối serial của vài kiểu khác nhau để kết nối vào hệ thống dịch vụ đường truyền

Hình 1.5: Mô hình mô tả một kết nối WAN

Do sự phức tạp trong việc xây dựng, quản lý, duy trì các đường truyền dẫn nên khi xây dựng mạng diện rộng WAN người ta thường sử dụng các đường truyền được thuê từ hạ tầng viễn thông công cộng, và từ các công ty viễn thông hay các nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu Tùy theo cấu trúc của mạng những đường truyền đó thuộc cơ quan quản lý khác nhau như các nhà cung cấp đường truyền nội hạt, liên tỉnh, liên quốc gia, chẳng hạn ở Việt Nam là công ty Viễn thông liên tỉnh – VTN, công ty viễn thông quốc tế - VTI Các đường truyền đó phải tuân thủ các quy định của chính phủ các khu vực có đường dây đi qua như: tốc độ, việc mã hóa

Với WAN đường đi của thông tin có thể rất phức tạp do việc sử dụng các dịch vụ truyền

dữ liệu khác nhau, của các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau Trong quá trình hoạt động các điểm nút có thể thay đổi đường đi của các thông tin khi phát hiện ra có trục trặc trên đường truyền hay khi phát hiện có quá nhiều thông tin cần truyền giữa hai điểm nút nào đó Trên WAN thông tin có thể có các con đường đi khác nhau, điều đó cho phép có thể sử dụng tối

đa các năng lực của đường truyền và nâng cao điều kiện an toàn trong truyền dữ liệu Phần lớn các WAN hiện nay được phát triển cho việc truyền đồng thời trên đường truyền nhiều dạng thông tin khác nhau như: video, thoại, dữ liệu nhằm làm giảm chi phí dịch vụ

Các công nghệ kết nối WAN thường liên quan đến 3 tầng thấp của mô hình OSI 7 tầng

Đó là tầng vật lý liên quan đến các chuẩn giao tiếp WAN, tầng data link liên quan đến các giao thức truyền thông của WAN, và một số giao thức WAN liên quan đến tầng mạng

2 Những ưu điểm khi thực hiện kết nối WAN

Xã hội càng phát triển, nhu cầu trao đổi thông tin càng cao đòi hỏi việc xử lý thông tin phải được tiến hành một cách nhanh chóng và chính xác Sự ra đời và phát triển không ngừng của ngành công nghệ thông tin đã góp phần quan trọng vào sự phát triển chung đó Với sự ra đời máy tính, việc xử lý thông tin hơn bao giờ hết đã trở nên đặc biệt nhanh chóng với hiệu suất cao Đặc biệt hơn nữa, người ta đã nhận thấy việc thiết lập một hệ

thống mạng diện rộng - WAN và truy cập từ xa sẽ làm gia tăng gấp bội hiệu quả công việc nhờ việc chia sẻ và trao đổi thông tin được thực hiện một cách dễ dàng, tức thì (thời gian thực) Khi đó khoảng cách về mặt địa lý giữa các vùng được thu ngắn lại Các giao dịch được diễn ra gần như tức thì, thậm chí ta có thể tiến hành các hội nghị viễn đàm, các ứng dụng đa phương tiện

Nhờ có hệ thống WAN và các ứng dụng triển khai trên đó, thông tin được chia sẻ và xử

lý bởi nhiều máy tính dưới sự giám sát của nhiều người đảm bảo tính chính xác và hiệu quả cao

Phần lớn các cơ quan, các tổ chức, và cả các cá nhân đều đã nhận thức được tính ưu việt của xử lý thông tin trong công việc thông qua mạng máy tính so với công việc văn phòng dựa trên giấy tờ truyền thống Do vậy, sớm hay muộn, các tổ chức, cơ quan đều cố gắng trong khả năng có thể, để thiết lập một mạng máy tính, đặc biệt là WAN để thực hiện các công việc khác nhau

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin, công nghệ viễn thông và kỹ thuật máy tính, mạng WAN và truy cập từ xa dần trở thành một môi trường làm việc căn bản, gần như là bắt buộc khi thực hiện yêu cầu về hội nhập quốc tế Trên WAN người dùng

có thể trao đổi, xử lý dữ liệu truyền thống thuần túy song song với thực hiện các kỹ thuật mới, cho phép trao đổi dữ liệu đa phương tiện như hình ảnh, âm thanh, điện thoại, họp hội nghị, qua đó tăng hiệu suất công việc, và làm giảm chi phí quản lý cũng như chi phí sản xuất khác

Đặc biệt đối với các giao dịch Khách – chủ (Client – Server), hệ thống kết nối mạng diện rộng từ các LAN của văn phòng trung tâm (NOC) tới LAN của các chi nhánh (POP) sẽ

là hệ thống trao đổi thông tin chính của cơ quan hay tổ chức Nó giúp tăng cường và thay đổi về chất công tác quản lý và trao đổi thông tin, tiến bước vững chắc tới một nền kinh tế điện tử (e-commerce), chính phủ điện tử (e-goverment) trong tương lai không xa

3 Những điểm cần chú ý khi kết nối WAN

Khi thiết kế WAN chúng ta cần chú ý đến ba yếu tố:

3.1 Môi trường:

Các yếu tố liên quan đến mục tiêu thiết kế như môi trường của WAN, các yêu cầu về năng lực truyền thông của WAN(hiệu năng mạng), khả năng cung cấp động và các ràng buộc về dải thông, thoả mãn các đặc trưng của dữ liệu cần trao đổi trên WAN, đặc biệt các loại dữ liệu cần đảm bảo chất lượng dịch vụ như dữ liệu đa phương tiện, dữ liệu đòi hỏi đáp ứng thời gian thực như giao dịch về tài chính

Môi trường của WAN ở đây được thể hiện qua các tham số như số lượng các trạm làm việc, các máy chủ chạy các dịch vụ, và vị trí đặt chúng, các dịch vụ và việc đảm bảo chất lượng các dịch vụ đang chạy trên WAN Việc chọn số lượng và vị trí đặt các máy chủ, các máy trạm trong WAN liên quan nhiều đến vấn đề tối ưu các luồng dữ liệu truyền trên mạng Chẳng hạn khu vực nào có nhiều trạm làm việc, chúng cần thực hiên nhiều giao dịch với một hay nhiều máy chủ nào đó, thì các máy chủ đó cũng cần phải đặt trong khu vực đó, nhằm giảm thiểu dữ liệu truyền trên WAN

Yêu cầu về hiệu năng cần được quan tâm đặc biệt khi thiết kế các WAN các dịch vụ đòi hỏi thời gian thực như VoIP, hay hội nghị truyền hình, giao dịch tài chính, Khi đó các giới hạn về tốc độ đường truyền, độ trễ, Cần được xem xét kỹ, nhất là khi dùng công nghệ vệ tinh, vô tuyến, Các đặc trưng của dữ liệu cũng cần được quan tâm để nhằm giảm thiểu chi phí về giải thông khi kết nối WAN Các đặc trưng dữ liệu đề cập ở đây là dữ liệu client/ server, thông điệp, quản trị mạng, giải thông nào đảm bảo chất lượng dịch vụ

3.2 Các yêu cầu kỹ thuật:

Năm yêu cầu cần xem xét khi thiết kế WAN đó là khả năng mở rộng, tính dễ triển khai, tính dễ phát hiện lỗi, tính dễ quản lý, hỗ trợ đa giao thức

 Khả năng mở rộng thể hiện ở vấn đề có thể mở rộng, bổ sung thêm dịch vụ, tăng số lượng người dùng, tăng giải thông mà không bị ảnh hưởng gì đến cấu trúc hiện có của WAN, và các dịch vụ đã triển khai trên đó

 Tính dễ triển khai thể hiện bằng việc thiết kế phân cấp, mô đun hoá, khối hoá ở mức cao Các khối, các mô đun của WAN độc lập một cách tương đối, quá trình triển khai có thể thực hiện theo từng khối, từng mô đun

 Tính dễ phát hiện lỗi là một yêu cầu rất quan trọng, vì luồng thông tin vận chuyển trên WAN rất nhạy cảm cho các tổ chức dùng WAN Vậy việc phát hiện và cô lập lỗi cần phải thực hiện dễ và nhanh đối với quản trị hệ thống

 Tính dễ quản lý đảm bảo cho người quản trị mạng làm chủ được toàn bộ hệ thống mạng trong phạm vi địa lý rộng hoặc rất rộng

 Hỗ trợ đa giao thức (mạng có thể đáp ứng được nhiều loại giao thức khác nhau có thể thực hiện được khả năng tích hợp tất các các dịch vụ thông tin và truyền thông cho một tổ chức trên cùng hạ tầng công nghệ thông tin, nhằm giảm chi phí thiết bị

và phí truyền thông, giảm thiểu tài nguyên con người cho việc vận hành hệ thống

3.3 An ninh-an toàn:

Việc đảm bảo an ninh, xây dựng chính sách an ninh, và thực hiện an ninh thế nào ngay

từ bước thiết kế

An ninh-an toàn mạng là gì ? Để trả lời cho câu hỏi này ta tiến hành tìm hiểu:

Khái niệm: Theo một nghĩa rộng thì an ninh - an toàn mạng dùng riêng, hay mạng nội

bộ là giữ không cho ai làm cái mà mạng nội bộ đó không muốn cho làm Vậy khi kết nối WAN phải triển khai cơ chế nào để thực hiện yêu cầu an ninh - an toàn, chúng ta gọi đó là

cơ chế an ninh - an toàn mạng

Tài nguyên mà chúng ta muốn bảo vệ là:

 Các dịch vụ mà mạng đang triển khai

 Các thông tin quan trọng mà mạng đó đang lưu giữ, hay cần lưu chuyển

 Các tài nguyên phần cứng và phần mềm mà hệ thống mạng đó có, để cung ứng cho những người dùng mà nó cho phép,

Nhìn từ một phía khác thì vấn đề an ninh - an toàn khi thực hiện kết nối WAN còn được thể hiện qua tính bảo mật (confidentiality), tính toàn vẹn (integrity) và tính sẵn dùng

(availability) của các tài nguyên về phần cứng, phần mềm, dữ liệu và các dịch vụ của hệ thống mạng

Vấn đề an ninh - an toàn còn thể hiên qua mối quan hệ giữa người dùng với hệ thống mạng và tài nguyên trên mạng Các quan hệ này được xác định, được đảm bảo qua phương thức xác thực (authentication), xác định được phép (authorization) dùng, và bị từ chối (repudiation) Chúng ta sẽ xem xét chi tiết:

 Tính bảo mật: Bảo đảm tài nguyên mạng không bị tiếp xúc, bị sử dụng bởi những

người không có thẩm quyền Chẳng hạn dữ liệu truyền trên mạng được đảm bảo không bị lấy trộm cần được mã hoá trước khi truyền Các tài nguyên đó đều có chủ

và được bảo vệ bằng các công cụ và các cơ chế an ninh-an toàn

 Tính toàn vẹn: Đảm bảo không có việc sử dụng, và sửa đổi nếu không được phép,

ví dụ như lấy hay sửa đổi dữ liệu, cũng như thay đổi cấu hình hệ thống bởi những người không được phép hoặc không có quyền Thông tin lưu hay truyền trên mạng

và các tệp cấu hình hệ thống luôn được đảm bảo giữ toàn vẹn Chúng chỉ được sử dụng và được sửa đổi bởi những người chủ của nó hay được cho phép

 Tính sẵn dùng: Tài nguyên trên mạng luôn được bảo đảm không thể bị chiếm giữ

bởi người không có quyền Các tài nguyên đó luôn sẵn sàng phục vụ những người được phép sử dụng Những người có quyền có thể dùng bất cứ khi nào, bất cứ lúc nào Thuộc tính này rất quan trọng, nhất là trong các dịch vụ mạng phục vụ công cộng (ngân hàng, tư vấn, chính phủ điện tử, )

Hình 1.6: Mô hình An ninh-An toàn mạng

 Việc xác thực: Thực hiện xác định người dùng được quyền dùng một tài nguyên nào

đó như thông tin hay tài nguyên phần mềm và phần cứng trên mạng Việc xác thực thường kết hợp với sự cho phép, hay từ chối phục vụ Xác thực thường dùng là mật khẩu (password), hay căn cước của người dùng như vân tay hay các dấu hiệu đặc dụng Sự cho phép xác định người dùng được quyền thực hiện một hành động nào

đó như đọc/ghi một tệp (lấy thông tin), hay chạy chương trình (dùng tài nguyên phần mềm), truy nhập vào một đoạn mạng (dùng tài nguyên phần cứng), gửi hay nhận thư điện tử, tra cứu cơ sở dữ liệu - dịch vụ mạng, Người dùng thường phải qua giai đoạn xác thực bằng mật khẩu (password, RADIUS, ) trước khi được phép khai thác thông tin hay một tài nguyên nào đó trên mạng

TÓM TẮT CHƯƠNG I

 Việc kết nối mạng máy tính đem lại nhiều lợi ích như chia sẽ dữ liệu, tài nguyên…

 Các topology mạng thông dụng gồm có: mạng hình sao, bus, vòng, và tiện dụng nhất ngày nay là mạng hỗn hợp của 3 mạng trên

 Mạng LAN là mạng cục bộ dùng để nối kết những máy tính trong một khu vực nhỏ, một tòa nhà… Với ưu điểm là truyển thông tốc độ cao

 Các giao thức sử dụng trong LAN thường là CSMA/CD, giao thức truyền token

 Mạng WAN là sự phát triển của mạng LAN, khi mà nhu cầu kết nối nhiều mạng LAN của một công ty, tổ chức thành một hệ thống mạng

 Ưu điểm của mà WAN đem lại là: tiết kiệm được chi phí vận chuyển, thông tin được

dễ dàng chia sẽ và thông tin được chia sẻ và xử lý bởi nhiều máy tính…

 Những điểm cần chú ý khi kết nối mạng WAN bao gồm: môi trường, yêu cầu kỹ thuật, và tính an toàn

Chương 2 CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN

I CÔNG NGHỆ X.25

1 Giới thiệu chung về X.25

X.25 là một dịch vụ mạng diện rộng, ra đời vào những năm 1970 Mục đích ban đầu của

nó là kết nối các máy chủ lớn (mainframe) với các máy trạm (terminal) ở xa

Các mạng chuyển mạch gói công cộng sử dụng khuyến nghị X.25 của CCITT, đó là một giao diện chuẩn giữa thiết bị mạng gói được gọi là một DCE (Data Circuit-terminating Equipment) bởi CCITT, và các thiết bị người dùng, được gọi là DTE (Data Terminal Equipment) Khuyến nghị X.25 CCITT được thông qua vào tháng 3/1976 và được duyệt lại

vào những năm 1980, 1984, và 1988

Giao diện X.25 giữa DTE và DCE gồm 3 tầng tương ứng vói 3 tầng đầu tiên trong mô hình tham chiếu OSI, lần lượt được gọi tên là tầng vật lý (physical), tầng khung (frame), và tầng gói (packet) :

Tầng vật lý : Định rõ cách sử dụng của một liên kết đồng bộ điểm - điểm, hai chiều, do

đó cung cấp đường truyền vật lý giữa DTE và mạng Nó cũng định rõ cách sử dụng của X.21 và cách sử dụng giao diện vật lý V.24 (ví dụ tiêu chuẩn EIA RS232-D)

Tầng khung (tương ứng với tầng liên kết dữ liệu) : Định rõ cách sử dụng của thủ tục

truy cập liên kết cân bằng (LAP-B), là một tập con của HDLC

Tầng gói (tương ứng với tầng mạng) : Là tầng cao nhất trong giao diện X.25 và nó

định rõ loại mà trong đó thông tin điều khiển và dữ liệu người dùng được xây dựng cấu trúc thành các gói tin Thông tin điều khiển, bao gồm thông tin về địa chỉ, được chứa trong trường header của gói tin và cho phép mạng định danh DTE mà các gói tin phải đi đến Nó cũng cho phép một liên kết vật lý đơn được hỗ trợ truyền thông đến nhiều DTE khác nhau một cách đồng thời

Hình 2.1 Kiến trúc giao diện X.25

2 Mối quan hệ X.25 và mô hình OSI :

Bảng tổng kết các chức năng của các tầng trong mô hình X.25 :

3 Định dạng gói tin X.25

Kích thước tối thiểu của vùng header là 3 byte Có hai loại gói tin chính: gói tin dữ liệu

và gói tin điều khiển Bit đầu tiên trong byte thứ 1 (hay còn gọi là octet 1) của trường header phân biệt một gói tin dữ liệu với một gói tin điều khiển

3.1 T

rường header của gói tin X.25

Các gói tin dữ liệu chứa thông tin người dùng Trường header của gói tin dữ liệu bao gồm 3 byte được mô tả như sau:

Bảng 2.1: Bảng tổng kết các chức năng của các tầng trong mô hình X.25

Hình 2.2: Mối quan hệ giữa X25 và mô hình OSI

Hình 2.3: Cấu trúc tổng quát gói tin X.25

a General Format Identifier (GFI)

GFI bao gồm 4 bít (4, 5, 6, và 7 trong octet 1) được mô tả như sau:

 Q-bit (qualifier bit, bit 7): Phân biệt giữa một gói tin chứa qualified dữ liệu (ví dụ

thông tin người dùng, Q=0) và một gói tin khác chứa thông tin điều khiển (Q=1) Nó được sử dụng một cách cụ thể khi DTE được kết nối với mạng qua PAD (packet assembler/disassembler)

 D-bit (delivery confirmation bit, bit 6): Khi D-bit được thiết lập là 0, thì thông tin

điều khiển luồng và xác nhận phân phát được truyền cục bộ (ví dụ giữa DTE và DCE) Khi D-bit được thiết lập là 1, thì thông tin điều khiển luồng và xác nhận phân phát được truyền từ nút này tới nút khác trên mạng (ví dụ giữa DTE và DTE)

 Modulo bit (bit 4, 5): Modulo bit cung cấp thông tin về số hiệu trình tự gói tin Các

số hiệu trình tự là modulo 8 (ví dụ bộ đếm gói tin sẽ thay đổi từ 0 đến 7) nếu bit 4, 5 được thiết lập là 01 Các số hiệu trình tự là modulo 128 nết bit 4, 5 được thiết lập là

10 Hầu hết các dữ liệu chuyển mạch công cộng đều hỗ trợ một trình tự modulo 8

b Logical channel numbers (LCNs) - số hiệu kênh logic:

X.25 sử dụng LCN, hoặc một định danh kênh logic, để định danh các kết nối DTE trong mạng Do đó, mỗi gói tin sẽ chứa một LCN mà định danh gói tin với một liên kết ảo tạm thời hoặc vĩnh viễn cho cả hai hướng truyền

LCN bao gồm một số hiệu nhóm kênh logic (4 bit) và một số hiệu kênh logic 8 bit Trường LCN có tất cả 12 bit với giá trị cực đại số lượng các kênh logic có thể trên cùng đường giao diện vật lý là 4095 Giới hạn của LCNs, có thể được sử dụng bởi một khách hàng cho các liên kết ảo được gán tại thời điểm đăng ký bởi các tác vụ quản trị mạng LCNs cho VCs được gán động (bên trong giới hạn định vị) trong suốt giai đoạn call-setup và định danh tất cả gói tin (ví dụ điều khiển và dữ liệu) kết hợp với VC LCNs chỉ có

ý nghĩa tại giao diện DTE/DCE cụ thể

Hình 2.4: Cấu trúc gói tin dữ liệu

Số hiệu 0 được để dành và PVCs được định vị LCNs bắt đầu từ LCN1 VCs được chia thành 3 nhóm: one-way incoming, two-ways, và one-way outgoing

Do đó, X.25 cho phép một DTE thiết lập đồng thời nhiều liên kết ảo với mốt số DTE trên một liên kết truy cập vật lý đơn Kết quả là, tầng gói của X.25 hoạt động giống như một bộ phân kênh thống kê xen kẽ gói tin

c Sending and receiving sequence numbers:

Số hiệu trình tự gửi và nhận: byte thứ 3 trong vùng header chứa các số hiệu trình tự gửi

và nhận P(S) và P(R)

d M-bit (more bit):

Dùng khi có sự cắt hợp dữ liệu xảy ra Cụ thể là khi kích thước của đơn vị dữ liệu ở tầng

4 vượt qua độ dài tối đa cho phép của gói tin X.25 PLP, phải cắt nhỏ thành nhiều gói tin

Để bên nhận có thể tập hợp đủ các gói tin đã bị cắt ra đó, dùng bit M để đánh dấu gói tin cuối cùng trong dãy các gói tin đó Nếu M=0 thì vẫn còn có gói tin tiếp sau, nếu M=1 thì dãy là gói tin cuối cùng

e Dữ liệu người dùng:

Độ dài tối đa trường dữ liệu người dùng có giá trị được thoả thuận giữa người đăng ký

và mạng tại thời điểm đăng ký, cụ thể là 128 byte

3.2 Ưu nhược điểm của X.25

Hình 2.5: Các phạm vi kênh logic

Hình 2.6: Virtual calls

Công nghệ X.25 từ lâu đã không còn được sử dụng rộng rãi Frame Rlay đã thay thế cho X.25

3.3 Các ứng dụng của X.25

Ứng dụng thường thấy nhất của X.25 là trên các máy đọc thẻ tín dụng Tại các trung tâm thương mại, siêu thị, khi khách hàng sử dụng thẻ để thanh toán thì các máy đọc thẻ sẽ sử dụng X.25 để liên hệ với máy tính trung tâm xác định giá trị của thẻ, thực hiện giao dịch thanh toán Một số công ti còn sử dụng X.25 trên mạng VAN (Value-add Network ) VAN

là một mạng riêng được các công ty thuê từ nhà cung cấp dịch vụ để thực hiện trao đổI dữ liệu về tài chính và nhiều thông tin thương mại khác Đối với những ứng dụng này, băng thông thấp và thời gian trễ cao không phải là vấn đề lớn, trong khi đó chi phí thấp lại là một

ưu điểm của X.25

II CÔNG NGHỆ ISDN

1 Giới thiệu

Dịch vụ số ISDN - Intergrated Services Digital Network: ISDN là một loại mạng viễn

thông số tích hợp đa dịch vụ cho phép sử dụng cùng một lúc nhiều dịch vụ trên cùng một đường dây điện thoại thông thường Với cơ sở điện thoại cố định hạ tầng hiện có, ISDN là giải pháp cho phép truyền dẫn thoại, dữ liệu và hình ảnh tốc độ cao Người dùng cùng một lúc có thể truy cập WAN và gọi điện thoại, fax mà chỉ cần một đường dây điện thoại duy nhất, thay vì 3 đường nếu dùng theo kiểu thông thường Kết nối ISDN có tốc độ và chất lượng cao hơn hẳn dịch vụ kết nối theo kiểu quay số qua mạng điện thoại thường (PSTN) Tốc độ truy cập mạng WAN có thể lên đến 128 Kbps nếu sử dụng đường ISDN 2 kênh (2B+D) và khoảng 2.048 Mbps nếu sử dụng ISDN 30 kênh (30B+D)

2 Các thiết bị dùng cho kết nối ISDN

ISDN Adapter: Kết nối với máy tính thông qua các giao tiếp PCI, RS-232, USB,

PCMCIA và cho phép máy tính kết nối với mạng WAN thông qua mạng đa dịch vụ tích hợp ISDN với tốc độ 128Kbps ổn định đa dịch vụ và cao hơn hẳn so với các kết nối tương

tự truyền thống mà tốc độ tối đa lý thuyết là 56Kbps

ISDN Router: Thiết bị này cho phép kết nối LAN vào WAN cho một số lượng không

giới hạn người dùng Thông qua giao tiếp ISDN BRI, thiết bị này còn có thể đóng vai trò

như một bộ chuyển đổi địa chỉ mạng (Network Address Translation) hoặc một máy chủ truy nhập từ xa Khả năng thiết lập kết nối LAN to LAN qua dịch vụ ISDN cho phép nối mạng giữa Văn phòng chính và Chi nhánh hết sức thuận tiện Cổng kết nối Ethernet tốc độ 10/100Mbps cho phép kết nối dễ dàng với mạng LAN Các tính năng Quay số theo yêu cầu (Dial-on-Demand) và Dải thông theo yêu cầu (Bandwidth-on-Demand) tự động tối ưu hoá các kết nối theo yêu cầu của người dùng trên mạng

3 Các đặc tính của ISDN

ISDN được chia làm hai loại kênh khác nhau:

Kênh dữ liệu (Data Channel), tên kỹ thuật là B channel, hoạt động ở tốc độ 64 Kbps Kênh điều khiển (Control Channel), tên kỹ thuật là D Channel, hoạt động ở tốc độ16 Kbps (Basic rate) và 64 Kbps (Primary rate)

Dữ liệu của người dùng sẽ được truyền trên các B channel, và dữ liệu báo hiệu (signaling data) được truyền qua D channel Bất kể một kết nối ISDN có bao nhiêu B channel, nó chỉ có duy nhất một D channel Đường ISDN truyền thống có hai tốc độ cơ bản

là residential basic rate và commercial primary rate:

Basic rate ISDN hoạt động với hai B channel 64 Kbps và một D channel 16 Kbps qua đường điện thoại thông thường, cung cấp băng thông dữ liệu là 128 Kbps Tốc độ cơ bản được cung cấp phổ biến ở hầu hết các vùng ở Mỹ và châu Âu, với giá gần bằng với điện thoại thường ở một số vùng (ở Đức, đường ISDN hoạt động với tốc độ cơ bản, với hai B channel 64 Kbps và một D channel 16 Kbps)

Primary rate hoạt động với hai 23B channel 64 Kbps và một D channel 64 Kbps qua một đường T1, cung cấp băng thông 1472 Kbps Primary rate đưa ra đường truyền quay số tốc độ cao, cần thiết cho các tổ chức lớn

Đôi khi ISDN adaptor bị gọi là "ISDN modem" vì nó có chức năng quay số và trả lời cuộc gọi trên đường dây digital, như modem thực hiện trên đường dây analog Tuy nhiên, ISDN adaptor không phải là modem vì không thực hiện chức năng modulation/demodulation và việc chuyển đổi tín hiệu giữa digital và analog (digital/analog conversion)

4 Đánh giá khi dùng kết nối ISDN

ISDN gồm hai kiểu BRI và PRI, đều đắt hơn điện thoại thông thường nhưng băng thông cao hơn Hiện tại Việt Nam cung cấp 2 loại ISDN là 128 Kbps Đây là hình thức kết nối mạng liên tỉnh tương đối rẻ so với các loại khác Tuy nhiên nó đòi hỏi tổng đài điện thoại phải hỗ trợ kết nối ISDN

III CÔNG NGHỆ xDSL

1 Giới thiệu

Việc kết nối WAN được thực hiện đầu tiên dùng modem tương tự qua mạng điện thoại, đến nay phương thức này chỉ dừng lại ở tốc độ truyền tải rất thấp, tối đa là 56kbps/line , điều này đã được cha đẻ của ngành lý thuyết thông tin Claude Shannon đã đưa

ra giới hạn dung lượng cho kênh truyền có nhiễu là 35 kbps và thực tế đã đạt được

33.6kbps Hạn chế của kênh truyền điện thoại với tốc tộ thông tin truyền số liệu do đôi dây cáp đồng như người ta nghĩ mà là khi qua mạch mã hóa PCM (Pulse Code Modulation) dãy tần truyền dẫn chỉ cho qua các tín hiệu từ 300hz đến 400hz Sau này Modem X2 của hãng

US Robotics và modem của hãng Rockwell được thống nhất bởi tiêu chuẩn V90 của ITU-T (liên minh viễn thông quốc tế) nhằm mục đích lách khỏi mạch lọc này trong chiều từ ISP về đến người sử dụng (downtream) đạt được tốc độ 56kbps nhưng tốc độ chiều từ người dùng lên ISP (uptream) vẫn là 33.6kbps và đây là tốc độ cao nhất có thể đạt được của modem Đến nay cải tiến thành chuẩn V92 thực hiện kết nối nhanh hơn Không đạt được tốc độ như đường T1: 1544kbps hay E1: 2048 kbps

Để vược qua ngưỡng tốc độ người ta chuyển sang dùng kỹ thuật số xDSL Trên đường dây điện thoại thì thực tế chỉ dùng một khoảng tần số rất nhỏ từ 0KHz đến 20KHz để truyền

dữ liệu âm thanh (điện thoại) Công nghệ DSL tận dụng đặc điểm này để truyền dữ liệu trên cùng đường dây, nhưng ở tần số 25.875 KHz đến 1.104 MHz

 HDSL (High-speed DSL): Là đường truyền thuê bao kỹ thuật số tốc độ cao, đạt

1,544-2,048 Mbps và cần dùng tới 2 hoặc 3 đường cáp đôi

 SDSL (Symmtric DSL): Tương tự như HDSL, nhưng chỉ sử dụng một đường cáp

và dung lượng truyền dữ liệu hai chiều bằng nhau, đạt khoảng 1,544-2,048 Mbps

 IDSL (Intergrated Service Digital Network DSL): Là mạng tích hợp dịch vụ số,

có tốc độ download và upload như nhau, đạt 128 Kbps

 RADSL (Rate Adaptive DSL): Điều chỉnh tốc độ truyền theo chất lượng tín hiệu

Tốc độ download từ 640 Kbps tới 2,2 Mbps và upload từ 272 Kbps tới 1,088 Mbps

 CDSL (Consumer DSL): Là một phiên bản của DSL, tốc độ download khoảng 1

Mbps và tốc độ upload thì thấp hơn

 UDSL (Unidirectional DSL): Là một phiên bản dự kiến sắp đưa ra của một công ty

ở châu Âu, tương tự như HDSL DSL Lite (còn gọi là G-Lite) có tốc độ đạt 1,544-6 Mbps

 ADSL (asymmetrical DSL): Là đường truyền thuê bao kỹ thuật số không đối xứng,

tốc độ download đạt 1,544-8 Mbps, upload đạt 16-640 Kbps

Hình 2.7: Hình vẽ mô tả tần số của tín hiệu thoại và DSl trên cáp đồng

 VDSL (Very-high-bit-rate DSL): Là đường truyền thuê bao kỹ thuật số tốc độ rất

cao Hiện nay, VDSL là hình thức DSL đạt tốc độ cao nhất với tốc độ download có thể đạt 12,9-52,8 Mbps và upload 1,5-2,3 Mbps

 G.SHDSL(Single pair High bit-rate DSL): Là tiêu chuẩn quốc tế mới về truyền

dẫn trên đôi cáp đơn, DSL tốc độ cao, được đưa ra trong tiêu chuẩn G.991.2 của ITU-T Không giống như DSL không đối xứng, được thiết kế cho các ứng dụng ở khu vực mà băng tần đường xuống lớn hơn băng tần đường lên G.SHDSL là chuẩn đối xứng cho phép truyền với tốc độ 2,3Mbit/s cho cả hai hướng Do đó GSHDSL thích hợp hơn cho các ứng dụng thương mại đòi hỏi băng thông tốc độ cao cả hai hướng G.SHDSL tích hợp được cả các tính năng tin cậy của cáp đồng hiện hành và truyền thông tốc độ cao mang lại hiệu quả: nâng cao tốc độ dữ liệu, cự ly dài hơn và

ít tạp âm hơn

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line): Đường thuê bao kỹ thuật số không đối

xứng là một công nghệ mới nhất cung cấp kết nối tới các thuê bao qua đường cáp điện thoại với tốc độ cao cho phép người sử dụng kết nối internet 24/24 mà không ảnh hưởng đến việc

sử dụng điện thoại và fax Công nghệ này tận dụng hạ tầng cáp đồng điện thoại hiện thời để cung cấp kết nối, truyền dữ liệu số tốc độ cao ASDL là một chuẩn được Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ thông qua năm 1993 và gần đây đã được Liên minh viễn thông quốc tế ITU công nhận và phát triển

ADSL hoạt động như thế nào?

ADSL hoạt động trên đôi cáp đồng điện thoại truyền thống, tín hiệu được truyền bởi 2 modem chuyên dụng, một modem phía người dùng và 1 modem phía nhà cung cấp dịch vụ kết nối Các modem này hoạt động trên dải tần số ngoài phạm vi sử dụng của các cuộc gọi thoại trên cáp đồng và có thể cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhiều so với các modem 56k hiện nay

Một thiết bị lọc (Spliter) đóng vai trò tách tín hiệu điện thoại và tín hiệu dữ liệu (data), thiết bị này được lắp đặt tại cả phía người sử dụng và phía nhà cung cấp kết nối Tín hiệu điện thoại và tín hiệu DSL được lọc và tách riêng biệt cho phép người dùng cùng 1 lúc có thể nhận và gửi dữ liệu DSL mà không hề làm gián đoạn các cuộc gọi thoại ADLS tận dụng tối đa khả năng của cáp đồng điện thoại nhưng vẫn không làm hạn chế dịch vụ điện thoại thông thường

Spliter tạo nên 3 kênh thông tin: một kênh tải dữ liệu xuống tốc độ cao, một kênh đẩy ngược dữ liệu với tốc độ trung bình và 1 kênh cho dịch vụ điện thoại thông thường Để đảm bảo dịch vụ điện thoại thông thường vẫn được duy trì khi tín hiệu ADSL bị gián đoạn, kênh tín hiệu thoại được tách riêng khỏi modem kỹ thuật số bởi các thiết bị lọc

2 Ưu điểm và nhược điểm của ADSL

2.1 Những ưu điểm của ADSL:

Tốc độ truy nhập cao: Tốc độ Download: 1,5 - 8 Mbps Nhanh hơn Modem dial-up 56Kbps 140 lần Nhanh hơn truy nhập ISDN 128Kbps 60 lần Tốc độ Upload: 64-640 Kbps

Tối ưu cho truy nhập Internet Tốc độ chiều xuống cao hơn nhiều lần so với tốc độ chiều lên Vừa truy nhập Internet, vừa sử dụng điện thoại Tín hiệu truyền độc lập so với tín hiệu thoại/Fax đo đó cho phép vừa truy nhập Internet, vừa sử dụng điện thoại

Kết nối liên tục: Liên tục giữ kết nối (Always on) Không tín hiệu bận, không thời gian chờ

Không phải quay số truy nhập: Không phải thực hiện vào mạng/ra mạng Không phải trả cước điện thoại nội hạt

Cước phí tuỳ vào chính sách của ISP: Thông thường cấu trúc cước theo lưu lượng sử dụng, dùng bao nhiêu, trả tiền bấy nhiêu

Thiết bị đầu cuối rẻ 100 - 150 USD cho một máy đơn lẻ 400- 500 USD cho một mạng LAN (10-15 máy)

2.2 Nhược điểm:

Sự phụ thuộc của tốc độ vào khoảng cách từ nhà thuê bao đến nơi đặt tổng đài ADSL (DSLAM) Khoảng cách càng dài thì tốc độ đạt được càng thấp Nếu khoảng cách trên 5Km thì tốc độ sẽ xuống dưới 1Mbps Tuy nhiên, hiện tại hầu hết các tổng đài vệ tinh của nhà cung cấp (nơi sẽ đặt các DSLAM) chỉ cách các thuê bao trong phạm vi dưới 2km Như vậy, sự ảnh hưởng của khoảng cách tới tốc độ sẽ không còn là vấn đề lớn

Trong thời gian đầu cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp dịch vụ sẽ không thể đầu tư các DSLAM tại tất cả các tổng đài điện thoại vệ tinh (chi phí rất lớn) vì vậy một số khách hàng

có nhu cầu không được đáp ứng do chưa đặt được DSLAM tới tổng đài điện thoại vệ tinh gần nhà thuê bao Như vậy, trong thời gian đầu cung cấp dịch vụ, dịch vụ sẽ chỉ được triển khai tại các thành phố lớn, các khu vực tập trung nhiều khách hàng tiềm nǎng Tuy nhiên, khi số lượng khách hàng tăng thì sẽ tăng cường số lượng DSLAM để phục vụ khách hàng ADSL dùng kỹ thuật ghép kênh phân tầng rời rạc DMT, tận dụng cả 3: tần số, biên độ, pha của tín hiệu sóng mang để truyền tải dữ liệu

Bảng2.2: Bảng đánh giá các công nghệ xDSL

Một trong các ứng dụng xDSL được sử dụng trong kết nối WAN là sử dụng công nghệ GSHDSL sử dụng trong mạng kênh thuê riêng

Mạng Kênh Thuê Riêng ( Leased Line NetWork ): Đây là cách kết nối phổ biến nhất

hiện nay giữa hai điểm có khoảng cách lớn

Với kỹ thuật chuyển mạch giữa các nút của mạng (tương tự hoặc số) có một số lượng lớn đường dây truyền dữ liệu, với mỗi đường dây trong một thời điểm chỉ có nhiều nhất một phiên giao dịch, khi số lượng các trạm sử dụng tăng cao việc sử dụng mạng chuyển mạch trở nên không kinh tế Để giảm bớt số lượng các đường dây kết nối giữa các nút mạng người ta đưa ra một kỹ thuật gọi là ghép kênh

Có hai phương thức ghép kênh chính là ghép kênh theo tần số và ghép kênh theo thời gian, hai phương thức này tương ứng với mạng thuê bao tuần tự và mạng thuê bao kỹ thuật

số trong thời gian hiện nay mạng thuê bao kỹ thuật số sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo thời gian với đường truyền T đang được sử dụng ngày một rộng rãi và dần dần thay thế mạng thuê bao tuần tự

Phương thức ghép kênh theo tần số:

Để sử dụng phương thức ghép kênh theo tần số giữa các nút của mạng được liên kết bởi đường truyền băng tần rộng Băng tần này được chia thành nhiều kênh con được phân biệt bởi tần số khác nhau Khi truyền dử liệu, mỗi kênh truyền từ người sử dụng đến nút sẽ được chuyển thành một kênh con với tần số xác định và được truyền thông qua bộ ghép kênh đến nút cuối và tại đây nó được tách ra thành kênh riêng biệt để truyền tới người nhận Theo các chuẩn của CCITT có các phương thức ghép kênh cho phép ghép 12, 60, 300 kênh đơn

Người ta có thể dùng đường thuê bao tuần tự (Analog) nối giữa máy của người sử dụng tới nút mạng thuê bao gần nhất Khi máy của người sử dụng gửi dữ liệu thì kênh dữ liệu được ghép với các kênh khác và truyền trên đưòng truyền tới nút đích và được phân ra thành kênh riêng biệt trước khi gửi tới máy của người sử dụng Đường nối giữa máy trạm của người sử dụng tới nút mạng thuê bao cũng giống như mạng chuyển mạch tuần tự sử dụng đường dây điện thoại với các kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu như V22, V22 bis, V32, V32 bis, các kỹ thuật nén V42 bis, MNP class 5

Phương thức ghép kênh theo thời gian (Công nghe TDM - Time Division Multiplexing)

Khác với phương thức ghép kênh theo tần số, phương thức ghép kênh theo thời gian chia một chu kỳ thời gian hoạt động của đường truyền trục thành nhiều khoảng nhỏ và mỗi kênh tuyền dữ liệu được một khoảng Sau khi ghép kênh lại thành một kênh chung dữ liệu được truyền đi tương tự như phương thức ghép kênh theo tần số Người ta dùng đường thuê bao là đường truyền kỹ thuật số nối giữa máy của người sử dụng tới nút mạng thuê bao gần nhất

Hệ thống mang tín hiệu T-carrier được dùng ở Bắc mỹ từ 1962, dùng chế độ phân chia thời gian (Time Division Multiplexing - TDM) để cung cấp tín hiệu thoại qua các đường truyền số Nó được thiết kế hoạt động trên hệ thống cáp đồng, các đường này cũng được dùng dể truyền số liệu hay các tín hiệu video Tại mỗi đầu cuối trước khi nối vào thiết

bị của khách hàng, phải sử dụng một thiết bị đầu cuối là CSU/DSU (Channel Service Unit/Data Service Unit - CSU/DSU) để mã hoá dữ liệu truyền Thông thường thiết bị của khách hàng là các bộ chuyển kênh (multiplexer) hay một cầu (LAN bridge) dùng cho việc chuyển mạch với T-carrier Nó có thể mang tín hiệu giọng nói dưới dạng mã số, khi đó băng thông sử dụng là 64 Kbps, giá trị này được xác định theo định luật Nyquist và điều biến theo mã xung Pulse Code Modulation - PCM

Theo định luật Nyquist tín hiệu giọng nói phải được lấy 8000 mẫu trên giây Dùng điều biến PCM yêu cầu mỗi mẫu phải biểu diễn bằng giá trị 8-bit

8000 mẫu/giây x 8 bit/mẫu = 64000 bit/giây = 64 kbps

Tốc độ 64 Kbps được xác định như một kênh truyền ký hiệu là DS-0 (Digital Signal level 0) cho hệ thống T-carrier Mỗi kênh DS-0 được dùng cho một kênh thoại

Khi dùng hệ thống T-carrier cho truyền số, mỗi khung dữ liệu là 193 bit, 8000 mẫu trên giây ta có:

193 bit/khung x 8000 khung/giây = 1544000 bit/giây = 1.544Mbps

Tốc độ 1.544 Mbps được gọi là kênh T-1, nó bằng 24 kênh DS-0, được ký hiệu là DS-1 (DigitalSignal level 1)

Hiện nay người ta có các đường truyền thuê bao như sau :

Leased Line được phân làm hai lớp chính là Tx (theo chuẩn của Mỹ và Canada) và Ex (theo chuẩn của châu Âu, Nam Mỹ và Mehicô), x là mã số chỉ băng thông (bandwidth) của kết nối

Thông số kỹ thuật của các đường truyền Tx và Ex được liệt kê trong bảng dưới

T0/E0 là tương đương với một kênh truyền thoại đơn lẻ, T0 hoạt động ở tốc độ 56 Kbps

và E0 hoạt động ở tốc độ 64 Kbps Sở dĩ có sự khác biệt về tốc độ là vì các hệ thống viễn thông ở Bắc Mỹ dùng giao thức truyền tín hiệu cũ hơn, đảm bảo tạo ra chế độ sử dụng luân phiên 8 bit Các máy biến đổi cảm ứng điện từ (Magnetic inductance transformer) trên công tắc chuyển mạch điện thoại (phone switch) cũ sẽ không khóa cứng (block) các công

Bảng 2.3: bảng thông số kỹ thuật đường truyền Tx và Ex

tắc chuyển mạch luân phiên (alternating switch) hiện nay Còn chuẩn của châu Ấu sử dụng

8 bit để truyền tải thông tin do hệ thống chuyển mạch ở đây không dùng máy biến đổi cảm ứng T0 và E0 tạo nền tảng cho các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao hơn vì các đường điện thoại tầm xa (Telephone trunk line - Thực ra trong ngành viễn thông, khái niệm mối kết nối được chia làm 3 loại tách biệt là trunk, channel và line, nhưng do phạm vi của bài viết nên không bàn sâu về sự khác biệt của 3 khái niệm này, và sẽ có đôi chỗ dùng chung các khái niệm) đều có thể truyền cuộc thoại được số hóa (digitized voice conversation) Tất cả các công ty điện thoại đều tối ưu hóa đường truyền của họ cho dịch vụ truyền thoại (voice service)

Bên cạnh việc phân chia trực tiếp các mức độ khác nhau của dịch vụ E/T, có nhiều đường truyền cung cấp dịch vụ phân chia nhỏ hơn, cho phép người dùng đặt thuê một số lượng bất kỳ các kênh (channel) T0 trong một đường truyềnT1 (tất nhiên số channel T0 đặt thuê phải nhỏ hơn hoặc bằng số channel T0 có trong một đường T1), hoặc đặt thuê các channel T1 trong một đường truyền T3 (số channel T1 đặt thuê phải nhỏ hơn hoặc bằng số channel T0 có trong một đường T3) Ví dụ nếu người dùng chỉ cần (hoặc chỉ đủ tiền để trả) một đường truyền khoảng 336 Kbps, họ có thể thuê 6 channel T0 của một đường truyền T1 Trong điều kiện đó, CSU/DSU (Channel Service Unit/Digital Service Unit) của người dùng phải có khả năng hỗ trợ các kênh phân chia (fractional channel) Khi đó công ty điện thoại sẽ tính tiền một phần của đường truyền T1 cho việc phân chia một phần thông lượng đường truyền mà người dùng sử dụng Điều này thường được gọi là committed information rate Các đường leased line được gắn vào cổng tuần tự (serial port) của máy tính hoặc router thông qua một CSU/DSU

G NGHỆ FRAME RELAY

quan Frame Relay

Bước sang thập kỷ 80 và đầu thập kỷ 90, công nghệ truyền thông có những bước tiến nhảy vọt đặc biệt là chế tạo và sử dụng cáp quang vào mạng truyền dẫn tạo nên chất lượng thông tin rất cao Việc sử dụng thủ tục hỏi đáp X25 để thực hiện truyền số liệu trên mạng cáp quang luôn đạt được chất lượng rất cao, và vì thế khung truyền từ 128 byte cho X25 được mở rộng với khung lớn hơn, thế là công nghệ Frame Relay ra đời Frame relay có thể chuyển nhận các khung lớn tới 4096 byte, và không cần thời gian cho việc hỏi đáp, phát hiện lỗi và sửa lỗi ở lớp 3 (No protocol at Network layer) nên Frame Relay có khả nǎng chuyển tải nhanh hơn hàng chục lần so với X25 ở cùng tốc độ Frame Relay rất thích hợp cho truyền số liệu tốc độ cao và cho kết nối LAN to LAN và cả cho âm thanh, nhưng điều kiện tiên quyết để sử dụng công nghệ Frame relay là chất lượng mạng truyền dẫn phải cao Frame Relay là một kỹ thuật có tầng datalink hướng kết nối với hiệu quả cao Để bảo vệ lỗi, nó dựa vào các giao thức ở tầng trên và phụ thuộc vào mạng số và quang

Frame Relay định nghĩa tiến trình kết nối giữa router và thiết bị chuyển mạch cục bộ (local access switching) của nhà cung cấp dịch vụ nó không định nghĩa cách dữ liệu được truyền như thế nào trong đám mây Frame Relay của nhà cung cấp dịch vụ

Những thiết bị kết nối vào mạng Frame Relay được chia làm 2 loại :

 DTE: Thường được xem như là thiết bị cuối cùng của một mạng chỉ định Thiết bị

DTE được đặt ở phía khách hàng và thuộc quyền sở hữu của khách hàng Ví dụ: những thiết bị DTE là (Frame Relay Access Devices-FRADs) router, và bridge

 DCE: Những thiết bị kết nối liên mạng của nhà cung cấp Mục đích của DCE là

cung cấp tín hiệu đồng hồ và những dịch vụ chuyển trong một mạng và để truyền dữ liệu ngang qua mạng WAN Trong hầu hết trường hợp, những switch trong một mạng WAN là Frame Relay Switch

Frame Relay cung cấp một phương tiện cho phép ghép nhiều kênh dữ liệu logic, được

đề cập đến như là Vỉtual Circuits (VCs), trên một đường truyền vật lý bằng cách gán số nhận diện kết nối cho mỗi cặp thiết bị DTE Những thiết bị Frame Relay Switch xây dựng một bảng switching mà nó ánh xạ một số nhận diện kết nối với một port đi ra Khi nhận một Frame, thiết bị Frame relay Switch phân tích số nhận diện kết nối và phân phát frame đến giao diện đi ra tương ứng Sơ đồ về đường đi đầy đủ để đến đích được thiết lập trước khi truyền frame đầu tiên

2 Thuật ngữ của Frame Relay

Các thuật ngữ sau đây được sử dụng thường xuyên trong những miêu tả Frame Relay:

 Local access rate: Tốc độ đồng hồ (tốc độ port) của kết nối (local loop) đến đám

mây Frame Relay Local access rate là tốc độ gởi dữ liệu ra hoặc vào mạng, không phụ thuộc vào những cấu hình khác

 VC: Mạch logic, được định nghĩa duy nhất bởi DLCI, được tạo ra để chắc chắn mối

quan hệ hai chiều từ một DTE này đế một DTE khác Một số VC có thể được ghép

Hình 2.8: sơ đồ về đường đi trong frame relay

thành một mạch vật lý đơn để truyền ngang qua mạng.tính năng này làm giảm độ phức tạp của thiết bị và mạng mà được yêu cầu để kết nối nhiều thiết bị DTE Một

VC có thể có nhiều DCE trung gian Một VC có thể là mạch ảo cố định (PVC) hoặc mạch ảo chuyển (SVC)

 PVC: Cung cấp kết nối cố định được sử dụng thường xuyên và truyền dữ liệu cố

định giữa các DTE ngang qua mạng Frame Relay Cuộc giao tiếp ngang qua PVC không yêu cầu thiết lập cuộc gọi và ngắt cuộc gọi như SVC

 SVC: Cung cấp những kết nối tạm thời được sử dụng trong các trường hợp chỉ yêu

cầu thỉnh thoảng mới truyền dữ liệu giữa các DTE SVC được thiết lập động theo yêu cầu và ngắt khi truyền xong

 DLCI(Data link connection identifier): Là một số 10 bit nằm trong cột địa chỉ của

Frame Relay header, dùng để nhận diện VC DLCI chỉ có ý nghĩa cục bộ vì nó chỉ tham chiếu giữa router cục bộ và Frame relay switch cục bộ mà DLCI kết nối đến

Do đó, những thiết bị tại hai đầu một kết nối có thể sử dụng giá trị DLCI khác nhau

để đề cập đến cùng một kết nối ảo

 Commited information rate (CIR): Chỉ ra tốc độ dữ liệu trung bình tối đa mà

mạng bảo đảm để phân phát dữ liệu trong điều kiện bình thường Khi thuê dịch vụ Frame Relay, bạn chỉ ra local access rate 56kbps hoặc T1, điển hình, bạn cũng được yêu cầu để chỉ ra CIR cho mỗi DLCI Nếu bạn gởi thông tin nhanh hơn CIR của DLCI, cờ mạng của 1 vài frame co 1 bit discard eligible (DE) Mạng sẽ cố gắng làm tốt nhất đẻ phân phát gói tin, nhưng sẽ hủy các gói tin có bit DE đầu tiên nếu như mạng bị tắt ngẽn Nhiều dịch vụ Frame Relay rẻ dựa trên CIR bằng 0 CIR bằng 0 nghĩa là mỗi frame là một DE frame, mạng sẽ bỏ bất kì frame nào khi nó cần

 Inverse Address Resolution Protocol (ARP): Một phương pháp kết hợp động giữa

địa chỉ tầng network của router ở xa với một DLCI cục bộ Inverse ARP cho phép một router tự động phát hiện địa chỉ tầng mạng của thiết bị DTE ở xa mà đã được cấp với một VC

 Local Management Interface (LMI): Một chuẩn tín hiệu giữa router và Frame

Relay Switch cục bộ có nhiệm vụ quản lý kết nối và duy trì trạng thái giữa router và Frame Relay Switch

 Forward explicit congestion notification (FECN): Một bit trong cột địa chỉ của

Frame Relay header Cơ chế FECN được khởi tạo khi thiết bị DTE gởi những frame vào mạng Nếu mạng bị tắt ngẽn, thiết bị DCE sẽ cấu hình bit FECN có giá trị 1 khi những frame này đi đến thiết bị DTE đích, sẽ dựa vào bit này để nhận biết con đường từ nguồn đến đích bị ngẽn Thiết bị DTE có thể chuyển thông tin này đến những giao thức tầng cao hơn để xữ lý Phụ thuộc vào sự triển khai, flow control có thể được khởi tạo hoặc dấu hiệu có thể bị bõ qua

 Backward explicit congestion notifiction (BECN): Một bit trong cột địa chỉ của

Frame Relay header Thiết bị DCE sẽ xét giá trị của bit BECN bằng 1 trong những frame đi hướng ngược lại của những frame có bit FECN là 1 Xét bit BECN bằng 1

để thông báo thiết bị DTE nhận rằng một đường đi ngang qua mạng bị tắt ngẽn

Thiết bị DTE có thể chuyển thông tin này đến giao thức tầng trên để xữ lý Phụ thuộc vào sự triển khai, flow control có thể được khởi tạo hoặc dấu hiệu xó thể bị bõ qua

Như chỉ ra trong hình, router A có 2 VC được cấu hình trên một interface vật lý DLCI

100 định nghĩa VC kết nối router B, DLCI 400 định nghĩa VC kết nối router C Tại đầu bên kia, một số DLCI khác có thể được sử dụng để định nghĩa VC

3 Topology Frame Relay

Frame Relay cho phép kết nối những site ở xa theo một trong những mô hình sau:

 Star topology: Những site ở xa được kết nối đến 1 site trung tâm thường là cung cấp

1 dịch vụ hay ứng dụng Mô hình star cũng biết như là một cấu hình hub and spoke,

là mô hình mạng Frame Relay được sử dụng phổ biến nhất Đây là mô hình rẻ nhất bởi vì nó yêu cầu ít PVC

Hình 2.9: Ví dụ về kết nối Frame Relay

Hình 2.10: Mô hình Strar ( hub and spoke )

 Full-mesh topology: Tất cả router có VC đến tất cả các router khác Sơ đồ

full-mesh, cung cấp kết nối trực tiếp từ 1 site đến tất cả các site khác và cho phép đường

dự phòng Khi một đường bị đứt, router có thể định tuyến lại ngang qua site khác Khi số site trong sơ đồ tăng lên, một sơ đồ full-mesh trở nên rất đắt Dùng công thức n(n-1)/2 để tính tổng số liên kết để triển khai một sơ đồ full-mesh, n la số site

 Partial-mesh topology: Không phải tất cả các site có kết nối trực tiếp đến tất cả các

site khác Phụ thuộc vào những vùng traffic trong mạng, bạn có thể tạo thêm những kết nối đến site ở xa mà có nhu cầu trao đổi dữ liệu lớn

4 Cấu hình chung của một mạng Frame Relay

Cơ sở để tạo được mạng Frame relay là các thiết bị truy nhập mạng FRAD (Frame Relay Access Device), các thiết bị mạng FRND (Frame Relay Network Device), đường nối giữa các thiết bị và mạng trục Frame Relay

Thiết bị FRAD có thể là các LAN bridge, LAN Router v.v Thiết bị FRND có thể là các Tổng đài chuyển mạch khung (Frame) hay tổng đài chuyển mạch tế bào (Cell Relay -

Hình 2.11: Mô hình Full Mesh

Hình 2.12: Mô hình Partial - Mesh

Hình 2.13 mạng Frame Relay