Kiểu truyền bất ñồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode)

ATM là một giao thức tổ chức hợp lý với ít lỗi và các khả năng ñiều khiển luồng, ñiều này làm giảm thông tin dẫn ñường trong xử lý các tế bào ATM và giảm số bit thông tin dẫn ñường yêu c

6 ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE

Kiểu truyền bất ñồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) còn ñược gọi là chuyển mạch tế bào có nội dung tương tự như frame relay Cả frame relay lẫn ATM có những ưu ñiểm là tin cậy và trung thực của các phương tiện số hiện ñại ñể cung cấp chuyển mạch gói tốt hơn X.25 ATM còn ñược tổ chức hợp lý hơn frame relay trong các tính năng của nó và có thể hỗ trợ các tốc ñộ dữ liệu lớn hơn frame relay rất nhiều

Ngoài những kỹ thuật tương tự, ATM và frame relay có lịch sử tương ñồng Frame relay ñược phát triển như một bộ phận của ISDN nhưng hiện nay ứng dụng rộng khắp trong các mạng riêng và những ứng dụng phi ISDN như các bridge và router thì ATM cũng ñược phát triển như một bộ phận hoạt ñộng băng rộng của ISDN nhưng bắt nguồn ñể tìm kiếm ứng dụng trong các môi trường phi ISDN, trong ñó, các tốc ñộ dữ liệu cao là ñược yêu cầu

Trước tiên, ta sẽ thảo luận về sơ ñồ ATM Sau ñó, nội dung quan trọng của lớp thích ứng ATM AAL (ATM Adaptation Layer) ñược xem xét Cuối cùng là các nội dung chính trong ñiều khiển tắc nghẽn của ATM

1 KIẾN TRÚC GIAO THỨC

ATM còn ñược gọi là cell relay vì những phương thức hoạt ñộng gần như chuyển mạch gói sử dụng X.25 và frame relay Giống như chuyển mạch gói và frame relay, ATM chuyển dữ liệu thành các ñoạn Và cũng giống như chuyển mạch gói và frame relay, ATM cho phép ghép kênh cho các nối kết logic trên ñường truyền vật lý Trong trường hợp của ATM, luồng thông tin cho mỗi nối kết logic ñược tổ chức trong các gói có kích thước cố ñịnh gọi là các cell (tế bào)

Hình 6-1 Mô hình tham chiếu ATM

ATM là một giao thức tổ chức hợp lý với ít lỗi và các khả năng ñiều khiển luồng, ñiều này làm giảm thông tin dẫn ñường trong xử lý các tế bào ATM và giảm số bit thông tin dẫn ñường yêu cầu cho mỗi tế bào, như vậy, cho phép ATM hoạt ñộng ở các tốc ñộ

Lớp vật lý Lớp ATM Lớp thích ứng ATM (AAL) Các lớp cao hơn Các lớp cao hơn

User Plane Control

cao Hơn nữa, việc sử dụng các tế bào kắch thước cố ựịnh ựơn giản hóa vấn ựề xử lý yêu cầu tại mỗi node ATM và cũng hỗ trợ các tốc ựộ cao cho ATM

ATM ựược ITU-T chuẩn hóa dựa trên kiến trúc giao thức như Hình 6-1 mô tả kiến trúc cơ sở cho giao tiếp giữa người sử dụng và mạng Lớp vật lý bao gồm ựặc trưng môi trường truyền dẫn và mã hóa tắn hiệu Các tốc ựộ dữ liệu ở lớp vật lý là 155.52Mbps và 622.08Mbps Ngoài ra, ATM còn hỗ trợ các tốc ựộ dữ liệu khác, có thể cao hoặc thấp hơn

Hai lớp của kiến trúc giao thức liên hệ với các chức năng ATM đó là lớp ATM dùng chung cho tất cả các dịch vụ mà cung cấp khả năng truyền gói và lớp thắch ứng ATM (AAL) thắch ứng với lớp ATM dựa trên các dịch vụ Lớp ATM ựịnh nghĩa việc truyền dữ liệu trong các tế bào có kắch thước cố ựịnh và ựịnh nghĩa việc sử dụng các nối kết logic Việc sử dụng ATM tạo ra nhu cầu cho lớp ứng dụng ựể hỗ trợ các giao thức truyền thông tin mà không dựa trên ATM Lớp AAL ánh xạ thông tin lớp cao hơn vào trong cáo tế bao ATM ựể ựược truyền qua mạng ATM, sau ựó, tập hợp các thông tin từ các tế bào ATM ựể phân phối với các lớp cao hơn

Mô hình tham chiếu tiến hành với ba mặt phẳng:

Ớ Mặt phẳng người sử dụng: Cung cấp cho việc truyền thông tin người sử dụng kết hợp với các thông tin ựiều khiển (vắ dụ ựiều khiển luồng, ựiều khiển lỗi) Thông tin người sử dụng ựược thể hiện trong thông tin dịch vụ như: ựiện thoại, hình ảnh, dữ liệu, ựồ họaẦ Thông tin người sử dụng có thể ựược truyền riêng trong mạng hay bằng các quy trình tương ứng

Ớ Mặt phẳng ựiều khiển: tiến hành ựiều khiển cuộc gọi và các chức năng ựiều khiển nối kết như thiết lập, giám sát, giải phóng cuộc gọiẦ Ngoài ra,

nó còn có khả năng cung cấp các chức năng ựiều khiển ựể thay ựổi ựặc tắnh dịch vụ trên nối kết ựã thực hiện

Ớ Mặt phẳng quản lý: Bao gồm quản lý mặt phẳng và quản lý lớp, quản lý mặt phẳng tiến hành các chức năng quản lý liên quan ựến tổng thể hệ thống và liên kết giữa các mặt phẳng với nhau, quản lý lớp thực hiện quản

lý các chức năng liên quan ựến tài nguyên và các tham số trong toàn bộ giao thức của nó Ngoài ra, mặt phẳng này còn ựiều khiển các thủ tục báo hiệu và ựiều khiển luồng thông tin ựối với các lớp cấu thành Mặt phẳng này còn là nới diễn ra các hoạt ựộng vận hành, giám sát và bảo dưỡng OAM (Operation Administration and Maintenance) nhờ các tế bào OAM

2 CÁC NỐI KẾT LOGIC ATM

Các nối kết logic trong ATM ựược xem như các nối kết kênh ảo VCC (Virtual Channel Connection) VCC là tương tự như VC trong X.25 hay nối kết tuyến dữ liệu trong frame relay, nó là ựơn vị cơ sở của chuyển mạch trong mạng ATM VCC ựược thiết lập giữa hai kết cuối thông qua mạng với tốc ựộ bit thay ựổi, một luồng song công của các

tế bào kắch thước cố ựịnh ựược trao ựổi qua nối kết Các VCC còn ựược ử dụng ựể tra ựổi giữa người sử dụng và mạng (các tắn hiệu ựiều khiển) và trao ựổi giữa mạng với mạng (quản lý mạng và ựịnh tuyến)

Với ATM, phân lớp thứ hai của tiến trình giải quyết nội dung của ựường dẫn ảo (Hình 6-2) Nối kết ựường dẫn ảo VPC (Virtual Path Connection) là một bó các VCC mà

có cùng các ñiểm cuối Như vậy, tất cả các tế bào theo các VCC trong một VPC ñược chuyển mạch cùng nhau

Nội dung ñường ảo ñược phát triển tương ứng với xu hướng mạng tốc ñộ cao, trong ñó, chi phí ñiều khiển của mạng chiếm một tỷ lệ phần trăm ngày một tăng trên toàn

bộ chi phí mạng Kỹ thuật ñường ảo giúp duy trì chi phí ñiều khiển bằng việc nhóm các nối kết mà có chung ñường dẫn qua mạng vào trong một ñơn vị Các hoạt ñộng quản lý mạng có thể ñược áp dụng ñến một số nhóm nối kết thay vì với một lượng lớn nối kết ñơn

Hình 6-2 Mối liên hệ nối kết trong ATM

Các ưu ñiểm có thể ñược liệt kê dưới ñây cho các ñường ảo:

Kiến trúc mạng ñơn giản hóa: Các chức năng vận chuyển mạng có thể ñược phân tách liên quan ñến nối kết logic ñơn (kênh ảo) và nhóm các nối kết logic (ñường ảo)

Tăng ñộ thi hành và tin cậy của mạng: Mạng giải quyết lượng thực thể tổng cộng

ít hơn

Giảm quá trình xử lý và thời gian thiết lập nối kết: Nhiều công việc ñược thực hiện khi nối kết ñược thiết lập Bằng việc phụv vụ dung lượng trên nối kết ñường ảo trong hoạt ñộng của các cuộc gọi ñưa ñến trước, nối kết kênh ảo mới có thể ñược thết lập bởi việc thực thi các chức năng ñiều khiển ñơn giản tại các ñiểm cuối của nối kết ñường ảo, không yêu cầu xử lý cuộc gọi ở các node quá giang Như vậy, việc bổ sung nối kết kênh

ảo mới tới một ñường ảo dang tồn tại bao gồm quá trình xử lý tối thiểu

Tăng cường dịch vụ mạng: ñường ảo không chỉ dùng bên trong mạng mà còn dùng ở người sử dụng Như vậy, người sử dụng có thể ñịnh nghĩa nhóm người sử dụng khép kín hay các mạng khép kín của một bó kênh ảo

Hình 6-3 ñề xuất quá trình thiết lập cuộc gọi sử dụng các kênh ảo và ñường ảo Quá trình thiết lập một ñường ảo tách biệt với thiết lập nối kết kênh ảo ñơn

• Các cơ chế ñiều khiển ñường ảo bao gồm tính toán lộ trình, phân bố dung lượng và lưu giữ thông tin trạng thái nối kết

• ðể thiết lập kênh ảo, trước tiên phải là một nối kết ñường ảo ñể yêu cầu node ñích thỏa mãn dung lượng sẵn sàng ñể hỗ trợ cho kênh ảo với chất lượng dịch vụ thích hợp Kênh ảo ñược thiết lập bằng cách lưu trữ thông tin trạng thái ñược yêu cầu (ánh xạ kênh ảo/ñường ảo)

Thuật ngữ ñường ảo và kênh ảo ñược sử dụng trong chuẩn có một chút rối rắm như ñược tổng quan trong bảng 6.1 trong ñó, hầu hết các giao thức lớp mạng có thể tổng quát chỉ liên hệ với giao tiếp người sử dụng và mạng, nội dung của ñường ảo và kênh ảo ñược ñịnh nghĩa trong khuyến nghị của ITU-T xét với các hoạt ñộng ở cả hai giao tiếp người sử dụng và mạng với trong mạng

Hình 6-3 Thiết lập cuộc gọi dùng ñường ảo

Sử dụng nối kết kênh ảo

Các ñiểm cuối của VCC có thể là các người sử dụng, các thực thể mạng hoặc một kết cuối người sử dụng và một thực thể mạng trong mọi trường hợp, chuỗi tế bào ñược duy trì trong một VCC, nghĩa là các tế bào ñược phân phối theo trật tự chúng ñược gởi Xét các ví dụ sử dụng VCC:

• Giữa các người sử dụng: có thể ñược sử dụng ñể mang dữ liệu người sử dụng từ ñầu cuối ñến ñầu cuối, ñồng thời có thể ñược sử dụng ñể mang báo hiệu giữa các user như mô tả bên dưới Một VPC giữa các user cung cấp cho chúng toàn bộ dung lượng của VPC, việc tổ chức số VCC tối ña giữa hai user cuối, cung cấp tập các VCC trong dung lượng của VPC

• Giữa một user cuối và một thực thể mạng: Sử dụng cho báo hiệu ñiều khiển cho người sử dụng và mạng VPC user-mạng có thể ñược sử dụng ñể tổng hợp lưu lượng từ một user và tổng ñài hoặc server của mạng

• Giữa hai thực thể mạng: Sử dụng ñể quản lý lưu lượng mạng và các chức năng ñịnh tuyến Một VPC mạng-mạng có thẻ ñược sử dụng ñể ñịnh nghĩa một lộ trình chung cho sự trao ñổi thông tin quản lý của mạng

Bảng 6-1 Thuật ngữ ựường ảo, kênh ảo Kênh ảo VC (Virtual Channel)

Thuật ngữ tổng quan ựược sử dụng ựể mô tả việc truyền ựơn hướng các tế bào ATM kết hợp với một giá trị ựịnh danh duy nhất

Tuyến kênh ảo

Phương tiện truyền các tế bào ATM ựơn hướng giữa một ựiểm

có giá trị VCI ựược gán với một ựiểm mà giá trị ựó ựược chuyển ựổi hoặc kết thúc

định danh kênh ảo VCI (Virtual Channel

Indentifier) Xác ựịnh tuyến VC với một VPC ựã cho

Nối kết kênh ảo VCC (Virtual Channel

Connection)

Sự kết hợp của các tuyến VC mà nối giữa hai ựiểm trong ựó, lớp thắch ứng ựược truy cập Các VCC ựược cung cấp cho mục ựắch truyền thông tin giữa user-user, user-mạng hay mạng- mạng Chuỗi tế bào ựược duy trì cho các tế bào cùng VCC đường ảo VP (Virtual Path)

Thuật ngữ tổng quan ựể mô tả vận chuyển ựơn hướng của các

tế bào ATM theo các kênh ảo mà ựược kết hợp bởi một giá trị ựịnh danh chung

Tuyến ựường ảo

Nhóm các tuyến VC, ựược xác ựịnh bởi một giá trị chung VPI, giữa ựiểm có giá trị VPI ựược gán và ựiểm mà giá trị ựó ựược chuyển ựổi hoặc kết thúc

định danh ựường ảo VPI (Virtual Path

Indentifier) định danh tuyến VP cụ thể

Nối kết ựường ảo VPC (Virtual Path

Connection)

Một sự kết hợp của các tuyến VP mà nối giữa ựiểm có các giá trị VCI ựược gán với ựiểm các giá trị này ựược chuyển ựổi hoặc giải phóng, nghĩa là dọc theo bó của các tuyến VC mà dùng chung VPI Các VPC ựược cung cấp cho mục ựắch truyền thông tin giữa user-user, user-mạng hay mạng-mạng

Các ựặc trưng ựường ảo/kênh ảo

Khuyến nghị ITU-T I.150 liệt kê các ựặc trưng của các nối kết kênh ảo như sau: Chất lượng dịch vụ: Người sử dụng của một VCC ựược cung cấp chất lượng dịch

vụ ựặc biệt bởi các tham số như tỷ lệ mất tê bào (là tỷ lệ giữa tế bào bị mất với tế bào ựược truyền) và sự thay ựổi trễ

Các nối kết kênh ảo chuyển mạch hoặc bán vĩnh viễn: Cả hai nối kết ựược chuyển mạch yêu cầu tắn hiệu ựiều khiển cuộc gọi và các kênh riêng có thể ựược cung cấp

Chuỗi tế bào nguyên vẹn: Chuỗi tế bào ựược truyền trong một VCC ựược duy trì Thỏa thuận thông số lưu lượng và giám sát ựộ sử dụng: Các thông số lưu lượng có thể ựược thỏa thuận giữa user và mạng cho mỗi VCC Các tế bào ựưa ựến VCC ựược giám sát bởi mạng ựể ựảm bảo rằng các thông số ựược thỏa thuận là không bị vi phạm

Các dạng của thông số lưu lượng mà có thể ựược thỏa thuận bao gồm tốc ựọ trung bình, tốc ựộ ựỉnh, ựộ ựột ngột và thời gian ựỉnh Mạng có thể cần một số phương án ựể kiểm soát tắc nghẽn và ựể quản lý các VCC ựang tồn tại và ựược yêu cầu Mạng có thể từ chối các yêu cầu mới cho các VCC ựể tránh nghẽn Ngoài ra, các tế bào có thể bị hủy nếu các tham số ựược thỏa thuận vi phạm hoặc nếu nghẽn trở nên trầm trọng Trong tình huống cực xấu, các nối kết ựang tồn tại có thể bị kết thúc

I.150 còn liệt kê các ựặc trưng cho các VPC Bốn ựặc trưng ựầu ựã ựược liệt kê cho các VCC đó là chất lượng dịch vụ, các VPC chuyển mạch và bán vĩnh viễn, chuối tế bào nguyên vẹn và tham số lưu lượng và giám sát sử dụng cũng là ựặc trưng cho VPC Có một số trùng hợp đầu tiên, sự dư thừa cung cấp tắnh linh hoạt trong dịch vụ mạng quản

lý các yêu cầu của nó Thứ hai, mạng phải quan tâm ựến toàn bộ yêu cầu cho một VPC và trong VPC, nó có thể thỏa thuận sự thiết lập cho các kênh ảo với các ựặc trưng ựã cho

Cuối cùng, khi một VPC ñược thiết lập thì nó có thể cho các user ñể thỏa thuận các VCC mới Các ñặc trưng của VPC tuân thủ theo sự chọn lựa của các user

Ngoài ra, ñặc trưng thứ 5 ñược liệt kê cho các VPC là:

ðịnh danh kênh ảo chặt chẽ trong một VPC: một hoặc nhiều ñịnh danh kênh ảo hay các số hiệu có thể sẵn sàng cho user của VPC nhưng có thể ñược phục vụ ñể mạng sử dụng Ví dụ các VCC ñược sử dụng trong quản lý mạng

Báo hiệu

Trong ATM, cần một cơ chế ñể thiết lập và giải phóng các VPC và VCC Sự trao ñổi thông tin bao gồm các tiến trình này gọi là báo hiệu và xảy ra trên các nối kết riêng từ nối kết này ñến nối kết khác mà phải ñược quản lý

Với các VCC, I.150 xác ñịnh 4 phương pháp ñể cung cấp phương tiện thiết lập và giải phóng Một hay kết hợp giữa chúng sẽ ñược sử dụng trong bất kỳ mạng thực tế nào:

1 Các VCC bán vĩnh viễn có thể ñược sử dụng ñể trao ñổi từ user ñến user Trong trường hợp này, không có yêu cầu tín hiệu báo hiệu

2 Nếu không có kênh báo hiệu ñược thiết lập trước thì phải thiết lập một kênh là ót nhất Với mục ñích này, sự trao ñổi báo hiệu phải ñược tổ chức giữa user và mạng trên một số kênh Do ñó, ra cần một kênh vĩnh viễn, có xác suất tốc ñộ dữ liệu thấp mà có thể ñược sử dụng ñể thiết lập các VCC

mà có thể ñược sử dụng ñể ñiều khiển cuộc gọi Kênh như thế ñược gọi là kênh siêu báo hiệu (meta-signaling) là kênh ñược sử dụng ñể thiết lập cho các kênh báo hiệu

3 Kênh siêu báo hiệu có thể ñược sử dụng ñể thiết lập một VCC giữa user và mạng cho báo hiệu của cuộc gọi Kênh ảo báo hiệu giữa user và mạng có thể ñược sử dụng ñể thiết lập các VCC ñể mang dữ liệu người sử dụng

4 Kênh siêu báo hiệu còn có thể ñược sử dụng ñể thiết lập một kênh ảo báo hiệu giữa user với user Kênh như thế phải ñược thiết lập trong một VPC ñược thiết lập trước Nó có thể ñược sử dụng sau này ñẻ cho phép hai user cuối, mà không có sự can thiệp của mạng, ñể thiết lập và giải phóng các VCC từ user ñến user ñể mang dữ liệu của người sử dụng

Với các VPC, có ba phương thức ñược ñịnh nghĩa trong I.150:

Một VPC có thể ñược thiết lập trên cơ sở bán vĩnh viễn bởi sự thỏa thuận trước Trong trường hợp này, không yêu cầu báo hiệu

Việc thiết lập và giải phóng VPC có thể ñược ñiều khiển từ phía khách hàng Trong trường hợp này, khách hàng sử dụng một VCC báo hiệu ñể yêu cầu một VPC từ mạng

Việc thiết lập và giải phóng VPC có thể ñược ñiều khiển từ mạng Trong trường hợp này, mạng thiết lập một VPC thích hợp cho nó ðường dẫn có thể từ mạng ñến mạng,

từ user ñến mạng hoặc từ user ñến user

3 CÁC TẾ BÀO ATM

ATM là một thủ tục truyền dẫn dựa trên ghép kênh phân chia theo thời gian bất ñồng bộ sử dụng các ñơn vị dữ liệu gọi là tế bào có kích thước cố ñịnh Các tế bào này

kích thước cố ñịnh và nhỏ của tế bào ATM Trước hết, chúng có thể giảm ñộ trễ hàng ñợi cho một tế bào có ñộ ưu tiên cao, nó ít phải chờ hơn khi nó ñi ñến sau một tê bào có ñộ ưu tiên thấp hơn mà có thể giàng quyền truy cập vào tài nguyên Thứ hai, các tế bào có kích thước cố ñịnh có thể ñược chuyển mạch hiệu quả hơn, quan trọng là phục vụ cho các tốc

ñộ dữ liệu rất cao trong ATM Với các tế bào có kích thước cố ñịnh thì nó dễ thực hiện cơ chế chuyển mạch trong phần cứng hơn

Dạng header

Hình 6-4 Tế bào ATM

Hình 6-4a cho thấy dạng header trên giao tiếp người sử dụng-mạng Hình 6-4b là dạng header trong mạng, trong ñó, trường ñiều khiển luồng chung thực hiện các chức năng cục bộ chỉ trong giao tiếp người sử dụng và mạng ðịnh danh kênh ảo ñược mở rộng

từ 8 thành 12 bit, ñiều này cho phép hỗ trợ mở rộng số VPC trong mạng ñể bổ sung sự hỗ trợ cho các thuê bao cũng như các yêu cầu trong quản lý mạng

Trường ñiều khiển luồng chung GFC (Genaral Flow Control) không có mặt trong header tế bào trong mạng mà chỉ có mặt ở giao tiếp người sử dụng và mạng Do ñó, nó có thể ñược sử dụng ñể ñiều khiển luồng tế bào chỉ trên giao tiếp cục bộ người sử dụng và mạng Trường này có thể ñược sử dụng ñể hỗ trợ khách hàng trong việc ñiều khiển luồng lưu lượng cho các chất lượng dịch vụ khác nhau Một ứng cử cho việc sử dụng trường này là bộ chỉ thị mức ña ưu tiên ñể ñiều khiển luồng thông tin theo cách phụ thuộc dịch

vụ trong trường hợp này, có chế GFC ñược sử dụng ñể làm dịu các tình trạng quá tải ngắn hạn trong mạng

ðịnh danh ñường ảo VPI (Virtual Path Identifier) cấu thành một trường ñịnh tuyến cho mạng Nó là 8 bit ở giao tiếp người sử dụng và mạng và 12 bit trong giao diện mạng - mạng, cho phép nhiều kênh ảo hơn ñược hỗ trợ trong mạng ðịnh danh kênh ảo VCI (Virtual Channel Identifier) ñược sử dụng ñể ñịnh tuyến từ/ñến user Như vậy, nó thực hiện chức năng như một ñiểm truy cập dịch vụ

Trường tải trọng chỉ thị loại thông tin trong trường thông tin Bảng 6.2 chú giải các bit trong trường PT Giá trị 0 bit ñầu chỉ thị thông tin người sử dụng, nghĩa là thông tin ở lớp cao hơn bên trên Trong trường hợp nàt, bit thứ hai chỉ thị có nghẽn hay không, bit thứ ba là bit chỉ thị người sử dụng ATM này ñến người sử dụng ATM kia, là trường 1 bit mà có thể ñược sử dụng ñể mang thông tin giữa các người sử dụng giá trị bằng 1 trong bit ñầu chỉ thị tế bào mang thông tin quản lý hoặc ñiều hành mạng Chỉ thị này cho phép chèn các tế bào quản lý mạng vào trong VCC của người sử dụng mà không va chạm với dữ liệu người sử dụng, do ñó cung cấp thông tin ñiều khiển trong băng

Bảng 6-2 Mã trường tải trọng PT (PayloadType)

000 Tế bào người sử dụng, AAU=0, không nghẽn

001 Tế bào người sử dụng, AAU=1, không nghẽn

010 Tế bào người sử dụng, AAU=0, nghẽn

011 Tế bào người sử dụng, AAU=0, nghẽn

100 Tế bào OAM F5 kết hợp ñoạn

101 Tế bào OAM F5 kết hợp ñầu cuối ñến ñầu cuối

110 Tế bào quản lý tài nguyên

111 Chưa dùng, dự trữ cho tương lai AAU: ATM user to ATM user

Trường ưu tiên mất tế bào CLP (cell-loss priority) ñược sử dụng ñể hướng dẫn tế bào có thể bị hủy trong quá trình nghẽn mạng hay không.Giá trị 0 chỉ thị rằng tế bào có

ñộ ưu tiên tương ñối cao hơn tế bào có CLP=1 Tế bào có CLP=1 có thể hủy trước các tế bào có CLP=0 Mạng có thể thiết lập CLP tế bào lên 1 khi vi phạm các tham số lưu lượng ñược thỏa thuận giữa người sử dụng và mạng

ðiều khiển lỗi header

Mỗi tế bào ATM có trường ñiều khiển lỗi header HEC (header error control) 8 bit tính toán dựa trên 32 bit còn lại của header ða thức sử dụng sinh mã là x8+x2+x+1 Trong nhiều giao thức hiện nay có bao gồm ñiều khiển lỗi như HDLC và LAPF thì dữ liệu mà phục vụ ngõ vào tính toán mã lỗi là lớn hơn kích thước mã lỗi, ñiều này cho phép chỉ phát hiện lỗi Trong trường hợp của ATM, ngõ vào ñể tính toán chỉ là 32 bit so ới 8 bit của mã Nên mã ñược sử dụng không chỉ có khả năng phát hiện lỗi mà còn có khả năng sửa lỗi trong một sô trường hợp, vì chúng có ñủ ñộ dư thừa ñể khôi phục lỗi trong mẫu dữ liệu tưong ứng

Hình 6-5 Hoạt ñộng HEC ở bên thu

Hình 6-6 Lưu ñồ thuật toán ñiều khiển lỗi

Hình 6-5 mô tả hoạt ñộng của thuật toán HEC ở bên thu Khi bắt ñầu, thuật toán hiệu chỉnh lỗi bên thu mặc ñịnh ở chế ñộ hiệu chỉnh lỗi Khi tế bào ñược tiếp nhận thì tiến hành tính toán HEC và so sánh Nếu không có lỗi ñược phát hiện thì bên thu duy trì kiểu hiệu chỉnh lỗi Khi phát hiện ñược một lỗi thì bên thu sẽ hiệu chỉnh lỗi ñó nếu nó là lỗi 1 bit hoặc sẽ phát hiện ñược nếu nhiều bit bị lỗi, khi ñó, bên thu sẽ chuyển sang kiểu phát hiện lỗi Trong kiểu này, nó không cố gắn hiệu chỉnh lỗi vì có thể có một lỗi chùm hay những sự kiện mà gây ra các lỗi liên tục và HEC không ñủ khả năng hiệu chỉnh Bên thu

sẽ duy trì kiểu phát hiện lỗi này nếu vẫn tiếp tục nhận các tế bào lỗi Khi một tế bào ñược kiểm tra là không có lỗi trở lại thì bên thu sẽ chuyển kiểu hoạt ñộng về hiệu chỉnh lỗi Lưu ñồ Hình 6-6 cho thấy trình tự ñiều khiển lỗi trong header của tế bào

Chức năng bảo vệ lỗi cung cấp khả năng khôi phục từ các lỗi header bit ñơn và xác xuất phân phối các tế bào dưới các ñiều kiện lỗi chùm thấp Các ñặc trưng lỗi của các

hệ thống truyền dẫn sợi có thể trộn lẫn giữa các lỗi ñơn và lỗi chùm Với nhiều hệ thống truyền dẫn, khả năng hiệu chỉnh lỗi sẽ mất khá nhiều thời gian mà không cần thiết

Hình 6-7 dựa trên ITU-T I.431, cho thấy rằng các lỗi bit ngẫu nhiên va chạm với xác suất xuất hiện hủy tế bào và các tế bào hợp lệ bị lỗi trong header khi thực hiện HEC

Hình 6-7 Va chạm các lỗi bit ngẫu nhiên trong thực thi HEC

4 TRUYỀN CÁC TẾ BÀO ATM

Các khuyến nghi ITU-T cho ISDN băng rộng cung cấp một số chi tiết trên tốc ñộ

dữ liệu và các kỹ thuật ñồng bộ cho việc truyền dẫn các tế bào ATM qua giao tiếp người

sử dụng và mạng Phương pháp ñược thực hiện trên ISDN băng rộng còn ñược sử dụng trong nhiều mạng ATM khác nhau

BISDN xác ñịnh rằng các tế bào ATM ñược truyền ở tốc ñộ 155.52Mbps hoặc 622.08Mbps như với ISDN, ta cần xác ñịnh cấu trúc truyền dẫn sẽ ñược sử dụng ñể mang tải trọng này Với 622.08Mbps, sẽ ñược xét sau Với giao tiếp 155Mbps,hai phương án ñược ñịnh nghĩa trong I.431, ñó là lớp vật lý cơ sở tế bào và lớp vật lý cơ sở SDH Ta sẽ xét các phương án này một cách lần lượt

Lớp vật lý cơ sở tế bào

Với lớp vật lý cơ sở tế bào, không buột phải ñóng khung Cấu trúc giao tiếp bao gồm chuỗi tế bào 53octets liên tục Bởi vì không có các khung bên ngoài trong phương pháp cơ sở tế bào, nên một số dạng ñồng bộ hóa là cần thiết ðồng bộ hóa ñạt ñược trên

cơ sở trường HEC ñiều khiển lỗi header trong header của tế bào Thủ tục này như sau (Hình 6-8):

1 Trong trạng thái HUNT, thuật toán mô tả tế bào ñược thực hiện từng bit ñể xác ñịnh nếu quy tắc mã hóa HEC ñược tiến hành (nghĩa là thích hợp giữa HEC nhận ñược với HEC ñược tính) Khi sự thích hợp xảy ra thì nó cho rằng header ñã ñược tìm thấy và phương pháp chuyển vào trạng thái PRESYNC

2 Trong trạng thái PRESYNC, cấu trúc tế bào ñược thừa nhận Thuật toán

mô tả tế bào ñược tiến hành từng tế bào cho ñến khi quy tắc mã hóa ñược xác nhận liên tục δ lần

3 Trong trạng thái SYNC, HEC ñược sử dụng ñể phát hiện và hiệu chỉnh lỗi

Mô tả tế bào ñược chấp nhận bị mất nếu quy tắc mã hóa HEC ñược nhận thấy không phù hợp α lần liên tục

Hình 6-8 Giản ñồ trạng thái mô tả tế bào

Các giá trị α và δ là các tham số thiết kế Các giá trị lớn hơn của δ cho kết quả các

ñộ trễ lớn hơn trong việc thiết lập ñồng bộ hóa nhưng lại mạnh hơn trong mô tả sai Giá trị lớn hơn của α cho các ñộ trễ lớn trong việc nhận dạng sự mất ñồng bộ nhưng lại mạnh hơn mất ñồng bộ sai Hình 6-9 và Hình 6-10 cho thấy va chạm của các lỗi bit ngẫu nhiên trong khi thực hiện mô tả tế bào với các giá trị α và δ thay ñổi Hình ñầu tiên cho thấy thời gian trung bình bên nhận duy trì ñồng bộ hóa ñối với lỗi với tham số α Hình thứ hai

mô tả thời gian trung bình ñồng bộ hóa ñạt ñược như một hàm của tỷ lệ lỗi với tham số δ

Ưu ñiểm của việc sử dụng sơ ñồ truyền dẫn cơ sở tế bào là giao tiếp ñơn giản nhất khi các chức năng truyền dẫn và kiểu truyền dựa trên một cấu trúc chung

Hình 6-9 Va chạm các lỗi ngẫu nhiên trong việc thực hiện mô tả tế bào

Hình 6-10 Thời gian ñạt ñược ñồng bộ với xác xuất bit lỗi

Lớp vật lý trên cơ sở SDH

Các tế bào ATM có thể ñược mang trên ñường truyền sử dụng phân cấp số ñồng

bộ SDH (synchronous digital hierachy) hoặc SONET Với lớp vật lý cơ sở tế bào, khung bắt buộc sử dụng khung STM-1 Hình 6-11 trình bày phần tải trọng của khung STM-1 tải trọng này có thể ñược phân ñoạn từ vị trí bắt ñầu khung ñược chỉ thị bởi con trỏ trong phần thông tin dẫn ñường của khung Ta có thể thấy rằng, tải trọng bao gồm phần thông tin dẫn ñường 9octets và phần còn lại chứa các tế bào ATM Bởi vì dung lượng tải trọng (2340 octets) không phải là bội số của kích thước tế bào (53octets) và tế bào có thể vượt qua giới hạn tải trọng

Octets H4 trong thông tin dẫn ñường ñược thiết lập ở nơi gởi ñể chỉ thị sự kiện tiếp theo của tế bào biên Nghĩa là, giá trị trong H4 chỉ thị số octets trong tế bào biên ñầu tiên sau octets H4 và giá trị này trong khoảng từ 0 ñến 52

Hình 6-11Tải trọng STM-1 cho truyền dẫn tế bào ATM cơ sở SDH

Ưu ñiểm của phương pháp cơ sở SDH gồm:

• Nó có thể ñược sử dụng ñể mang các tải trọng trên cơ sở ATM hoặc STM (synchronous transfer mode) làm cho nó có khả năng triển khai trên cơ sở

hạ tầng truyền dẫn sợi dung lượng cao cho chuyển mạch kênh và các ứng dụng riêng và sau ñó nâng cấp ñể có thể hỗ trợ cho ATM

• Một số nối kết ñặc biệt có thể là chuyển mạch kênh sử dụng một kênh truyền SDH Ví dụ, nối kết mang lưu lượng video tốc ñộ bit không ñổi có thể ñược ánh xạ trong kênh SDH của nó ngoại trừ ñường bao tải trọng của tín hiệu STM-1 có thể là chuyển mạch kênh Kết quả này có thể hiệu quả hơn chuyển mạch ATM

• Việc sử dụng các kỹ thuật ghép kênh ñồng bộ SDH có một số luồng ATM

có thể ñược kết hợp ñể xây dựng các giao tiếp với các tốc ñộ bit cao hơn ñược hỗ trợ bởi lớp ATM tại một nơi nào ñó Ví dụ bốn luồng ATM riêng biệt, mỗi luồng có tốc ñộ 155Mbps (STM-1), có thể ñược kết hợp thành giao tiếp 622Mbps (STM-4) Hoạt ñộng này có thể mang lại nhiều hiệu quả hơn một luồng ñơn ATM 622Mbps

5 LỚP THÍCH ỨNG ATM

Sử dụng ATM tạo ra nhu cầu một lớp thích ứng ñể hỗ trợ cho các giao thức truyền dẫn thông tin phi ATM Ví dụ là thoại PCM và LAPF Thoại PCM là một ứng dụng mà tạo ra dòng bit từ tín hiệu thoại ðể áp dụng ứng dụng này trên ATM cần kết hợp các bit PCM vào trong các tế bào ñể phát ñi và ñọc chúng khi tiếp nhận với kết quả thu ñược một luồng bit tốc ñộ không ñổi và ñều ñặn LAPF làmột chuẩn giao thức tuyến dữ liệu cho frame relay Trong môi trường hỗ hợp, trong các mạng frame relay nối kết với các mạng ATM thì cách thông thường tích hợp cho cả hai là ánh xạ các khung LAPF vào trong các

tế bào ATM, ñiều này làm phân ly các khung LAPF thành các tế bào ñể truyền và sự tái kết hợp thành khung từ các tế bào khi nhận ñược Với sự cho phép sử dụng LAPF trên ATM, tất cả các ứng dụng và các giao thức báo hiệu của frame relay hiện tại ñều có thể ñược sử dụng trong mạng ATM

Các dịch vụ AAL

ITU-T I.362 liệt kê các dịch vụ ñược cung cấp bởi AAL:

• Kiểm soát lỗi truyền

• Phân ñoạn và tái hợp ñể cho phép các khối lớn ñược mang trong trường thông tin của các tế bào của ATM

• Kiểm soát các tình trạng mất và chèn tế bào sai

• ðiều khiển luồng và ñồng bộ

ðể tối giản sự khác biệt giữa các giao thức AAL mà có thể ñược xác ñịnh ñể thỏa mãn các nhu cầu khác nhau, ITU-T ñịnh nghĩa 4 lớp dịch vụ mà bao hàm một phạm vi yêu cầu rộng (Hình 6-12) Sự phân lớp dựa trên mối quan hệ ñịnh thời phải ñược duy trì giữa nguồn và ñích hay không, trong ñó, ứng dụng yêu cầu tốc ñộ bit cố ñịnh hay thay ñổi, truyền kết nối có hướng hay không kết nối Ví dụ, dịch vụ A là chuyển mạch kênh, trong trường hợp này, tốc ñộ bit là cố ñịnh, yêu cầu quan hệ thời gian giữa nguồn và ñích phải ñược duy trì, kiểu truyền nối kết có hướng Ví dụ của lớp B là dịch vụ video tốc ñộ bit thay ñổi ví dụ như truyền hình hội nghị Ứng dụng này truyền nối kết có hướng và vấn

ñề ñịnh thời là quan trọng nhưng tốc ñộ bit có thể thay ñổi, tùy thuộc vào tính ñộng của

cảnh quan Lớp C và D tương ứng với các ứng dụng truyền dữ liệu Trong cả hai trường hợp, tốc ñộ bit thay ñổi và không có mỗi quan hệ thời gian giữa nguồn và ñích một cách

cụ thể Sự khác biệt giữa hai lớp này là nối kết có hướng ở lớp C và không nối kết ở lớp

Hình 6-12 Phân lớp dịch vụ của AAL

Hình 6-13 Tốc ñộ bit của các dịch vụ

Các giao thức AAL

Hình 6-14 Phân lớp trong Lớp thích ứng AAL

ðể hỗ trợ các lớp khác nhau của dịch vụ, một tập hợp các giao thức AAL ñược

(Convergency Sublayer) và phân lớp phân ñoạn và tái hợp SAR (Segmentation and Reassembly Sublayer) Phân lớp hội tụ cung cấp các chức năng cần thiết ñể hỗ trợ các ứng dụng ñặc biệt sử dụng AAL Mỗi user AAL nối với AAL ở ñiểm truy cập dịch vụ SAP (Service Access Point) ñể xác ñịnh ứng dụng Phân lớp này phụ thuộc vào dịch vụ

Phân lớp phân ñoạn và tái hợp tưng ứng với thông tin ñóng gói nhận ñược từ CS vào trong các tế bào ñể truyền và thông tin mở gói ở nơi nhận ta có thể thấy rằng ở lớp ATM, mỗi tế bào bao gồm 5 octets header và trường thông tin 48octets Như vậy, SAR phải ñóng gói mọi header SAR và phần ñôi cùng với thông tin CS vào trong các khối 48octets (Hình 6-14)

Ban ñầu ITU-T ñịnh nghĩa một kiểu giao thức cho mỗi lớp dịch vụ ñặt tên từ kiểu

1 cho ñến kiểu 4 Thực ra, mỗi lớp bao gồm hai giao thức, một giao thức ở phân lớp CS

và một giao thức ở phân lớp SAR Gần ñây, kiểu 3 và kiểu 4 ñược kết hợp với nhau thành kiểu ¾ và thêm một kiểu mới nữa ñược ñịnh nghĩa, ñó là kiểu 5 Hình 6-12 chỉ ra các dịch

vụ ñược hỗ trợ bởi các kiểu này Trong tấtcả các trường hợp, khối dữ liệu từ lớp cao hơn ñược ñóng gói vào trong một ñơn vị dữ liệu giao thức PDU (Protocol Data Unit) ở phân lớp CS Thực ra, phân lớp này ñược xem là phần chung phân lớp hội tụ CPCS (common-part convergence sublayer) mà cho phép mở ra khả năng bổ sung, các chức năng ñặc biệt

có thể ñược tiến hành ở lớp CS PDU CPCS sau ñó ñược chuyển qua phân lớp SAR, ở ñó,

nó ñược chia thành các khối tải trọng Mỗi khối tải trọng có thể phù hợp với một PDU có kích thước là 48octets và tất nhiên cũng phù hợp với tế bào ATM

SAR-Hình 6-15 Các ñơn vị dữ liệu trong giao thức phân ñoạn và tái hợp SAR

Hình 6-15 trình bày dạng ñơn vị dữ liệu giao thức PDU ở lớp SAR cho các kiểu trừ kiểu 2 vì kiểu này vẫn chưa ñược ñịnh nghĩa

Xét kiểu AAL-5 là kiểu hiện nay ñang ngày càng trở nên phổ biến, ñặc biệt trong các ứng dụng ATM LAN Giao thức này ñược giới thiệu ñể cung cấp phương tiện vận chuyển phù hợp với các giao thức lớp cao hơn là nối kết có hướng Nếu nó ñược giả sử rằng lớp cao hơn cần thiết sự quản lý nối kết và lớp ATM có lỗi là tối thiểu thì hầu hết các trường trong SAR và CPCS PDU là không cần thiết Ví dụ, với dịch vụ nối kết có hướng, trường MID là không cần thiết Trường này ñược sử dụng trong AAL-3/4 ñể ghép các

dòng khác nhau của dữ liệu sử dụng cùng kênh nối kết ảo ATM (VCI/VPI) Trong

AAL-5, nó ñược cho rằng phần mềm lớp cao hơn thực hiện việc ghép kênh này

AAL-5 ñược ñề xuất ñể:

• Giảm thông tin dẫn ñường giao thức xử lý

• Giảm thông tin dẫn ñường truyền dãn

• ðảm bảo thích hợp với các giao thức vận chuyển hiện nay

ðể hiểu ñược hoạt ñộng của AAL-5,ta bắt ñầu với lớp CPCS Một CPCS-PDU (Hình 6-16) bao gồm phần ñuôi với các trường sau:

ðộ lớn (length) 2 octets – chiều dài của trường tải trọng CPCS PDU

Tải trọng từ lớp cao hơn tiếp theo ñược ñệm thêm ñể ñảm bảo rằng toàn bộ CPCS PDU là bội số của 48octets

SAR-PDU bao gồm 48octets tải trọng chỉ mang một phần của CPCS PDU Thiếu sót của giao thức là thông tin dẫn ñường có vài mối liên quan sau:

Do không có số thứ tự nên bên nhận phải giả sử rằng tất cả các SAR-PDU ñến theo trật tự thích hợp ñể tái hợp trường CRC tront CPCS-PDU ñược hướng ñến ñể kiểm tra trật tự này

Thiếu trường MID nghĩa là không có khả năng chèn tế bào từ các CPCS-PDU khác Do ñó, mỗi SAR-PDU mang một phần của CPCS-PDU hiện tại hoặc khối ñầu của CPCS-PDU tiếp theo ðể phân biệt giữa hai trường hợp này, chỉ thị ATM user-user bit AAU trong trường tải trọng của header tế bào ATM ñược sử dụng (Hình 6-16) Một CPCS-PDU bao gồm các SAR-PDU liên tục hoặc không với AAU =0 ngay sau bởi một SAR-PDU có AAU=1

Thiếu trường LI nghĩa là không có cách phân biệt giữa các octets của CPCS-PDU với các bit làm ñầy trong SAR-PDU cuối Do ñó, không có cách cho SAR tìm ñuôi CPCS-PDU trong SAR-PDU cuối cùng ðể tránh ñiều này, yêu cầu tải trọng CPCS-PDU phải ñược ñệm thêm ñể bit cuối cùng của ñuôi CPCS-PDU xuất hiện như bit cuối của SAR-PDU cuối cùng

Hình 6-17 cho thấy một ví dụ truyền AAL-5 CPCS-PDU bao gồm phần ñệm và ñuôi chia hết cho các khối 48octets Mỗi khối ñược truyền trong 1 tế bào ATM

Hình 6-17 Ví dụ truyền AAL-5

6 ðIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG VÀ ðIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN

Cũng như trong các mạng frame relay, các kỹ thuật ñiều khiển lưu lượng và ñiều khiển tắc nghẽn song sóng với cáchoạt ñộng khác trong các mạng ATM Nếu không có những kỹ thuật như vậy, lưu lượng từ các node của người sử dụng có thể vượt dung lượng của mạng, khiến các bộ ñệm của các chuyển mạch ATM có thể bị tràn và dẫn ñến mất dữ liệu

Các mạng ATM gặp khó khăn trong bài toán ñiều khiển nghẽn hiệu quả mà không tìm thấy trong những mạng khác như frame relay hoặc X.25 Sự phức tạp của vấn ñề ñược kết hợp bởi số bit thông tin dẫn ñường giới hạn ñể sử dụng ñiều khiển trên luồng các tế bào của người sử dụng ðây là nơi nhắm ñến của các nhà nghiên cứu và không có

sự nhất trí rõ rệt cho phương án ñiều khiển lưu lượng và tắc nghẽn ñang phát triển mạnh hiện nay Theo ITU-T ñịnh nghĩa một tập khả năng ban ñầu của ñiều khiển lưu lượng và tắc nghẽn nhắm ñến các cơ chế ñơn giản và hiệu quả mạng thực tế

Ta xem xét tổng quan bài toán nghẽn và cơ chế ñược chấp thuận bởi ITU-T Ta thấy rằng tiêu ñiểm của cơ chế là nằm trong sơ ñồ ñiều khiển cho lưu lượng nhạy trễ như thoại hoặc video Nhưng các sơ ñồ này không thích hợp ñể ñiều khiển cho lưu lượng có tính ñột ngột mà là ñối tượng nghiên cứu và cố gắng tiêu chuẩn hóa hiện nay Kế ñến là vấn ñề ñiều khiển lưu lượng mà ñược xem như một tập hành ñộng ñược tiến hành bởi mạng ñể ngăn ngừa tắc nghẽn Cuối cùng, ta xét ñến ñiều khiển nghẽn là một tập hành ñộng ñược thực hiện bởi mạng ñể tối thiểu hóa cường ñộ, sự lan rộng và thời gian nghẽn khi nghẽn xuất hiện

Các khuyến nghị ñiều khiển lưu lượng và nghẽn cho ATM

Cả hai dạng lưu lượng trong mạng ATM và các ñặc trưng truyền dẫn của mạng này là khác với các mạng chuyển mạch trước ñây Hầu hết các mạng chuyển mạch gói và frame relay chỉ mang lưu lượng dữ liệu không thời gian thực Tiêu biểu là lưu lượng trên các kênh ảo riêng hay các nối kết frame relay là ñột ngột Và kết quả là:

1 Mạng không cần bản sao của mẫu ñịnh thời chính xác của lưu lượng ñưa ñến ở node ngõ ra

2 Do ñó, ghép kênh thống kê ñơn giản có thể ñược sử dụng ñể cung cấp ghép kênh cho các nối kết logic trên giao tiếp vật lý giữa người sử dụng và mạng Tốc ñộ trung bình ñược yêu cầu cho mỗi nối kết nhỏ hơn tốc ñộ ñột ngột của nối kết ñó và giao tiếp người sử dụng và mạng UNI chỉ cần ñược thiết kế dung lượng lớn hơn tổng tốc ñộ dữ liệu trung bình cho mỗi nối kết Một số công cụ hiện có ñể ñiều khiển tắc nghẽn cho các mạng chuyển mạch gói

và frame relay ta ñã biết trong các chương trước Các sơ ñồ ñiều khiển tắc nghẽn này là không thích hợp cho các mạng ATM vì:

1 ða số lưu lượng là không tuân theo ñiều khiển luồng Ví dụ, các nguồn thoại và video không thể ngưng phát các tế bào khi mạng bị nghẽn

2 Phản hồi chậm về với thời ñiểm truyền tế bào suy giảm trầm trọng so với các trễ lan truyền qua mạng

3 Các mạng ATM hỗ trợ các ứng dụng rộng yêu cầu dung lượng trong phạm

vi lớn từ vài kbps ñến vài trăm Mbps Các sơ ñồ ñiều khiển tắc nghẽn ñơn giản thường chỉ thỏa mãn một trong những khoảng nhỏ trong phạm vi này

4 Các ứng dụng trong mạng ATM có thể tạo ra các mẫu lưu lượng rất khác biệt (ví dụ, tốc ñộ bit không ñổi với tốc ñộ bit thay ñổi) Khó khăn cho các

kỹ thuật ñiều khiển nghẽn thông thường ñể kiểm soát công bằng

5 Các ứng dụng khác nhau trong mạng ATM yêu cầu các dịch vụ mạng khác nhau (ví dụ dịch vụ nhảytễ như thoại hoặc video và dịch vụ không nhạy trễ như dữ liệu)

6 Tốc ñộ rất cao của chuyển mạch và truyền dẫn khiến các mạng ATM có nhiều nguy hiểm khi ñiều khiển nghẽn và lưu lượng Sơ ñồ nặng về tác ñộng nhanh với sự thay ñổi sẽ cực kỳ dao ñộng và tồi tệ trong chính sách ñịnh tuyến và ñiều khiển luồng

Lý do chính là bởi sử thay ñổi trễ tế bào ña dạng trong các dịch vụ Ta sẽ xét vấn

ñề này

Biến ñổi trễ tế bào

Trong mạng ATM, tín hiệu thoại và video có thể ñược số hóa và truyền thành dòng các tế bào Yêu cầu chính yếu, ñặc biệt ñối với thoại, là trễ qua mạng ngắn Như ñã xét, ATM ñược thiết kế ñể tối thiểu hóa thông tin dẫn ñường xử lý và truyền dẫn ñể mạng chuyển mạch các tế bào và ñịnh tuyến cho chúng nhanh ñến mức có thể

Một yêu cầu quan trọng nữa, ñó là có những sự mở rộng, tranh chấp với các yêu cầu trước gọi là tốc ñộ phân phối tế bào ñến người sử dụng ñích phải là hằng số Như vậy, không thể tránh ñược rằng có một số thay ñổi trong tốc ñộ phân phối tê bào trong mạng

và ở nguồn UNI Trước tiên, ta xét người sử dụng ñích có thể giải quyết sự biến ñổi trễ tế bào khi truyền từ user nguồn ñến user ñích như thế nào

Thủ tục tổng quan ñể ñạt ñược tốc ñộ bit không ñổi CBR (constant bit rate) ñược

mô tả trong Hình 6-18 ðặt D(i) biểu thị trễ end-to-end của tế bào thứ i Hệ thống ñích không biết chính xác lượng trễ này, không có thông tin ñịnh thời kết hợp với mỗi tế bào

và thậm chí không thể giữ các ñồng hồ nguồn và ñích ñồng bộ hoàn toàn ñược Khi tế bào ñầu trên nối kết ñưa ñến ở thời ñiểm t(0) thì user ñích trễ một tế bào cộng với V(0) trước khi phân phối ứng dụng V(0) là ước lượng lượng biến ñổi trễ tế bào mà ứng dụng này có thể có và cũng giống như quá trình trong mạng

Các tế bào sau ñó bị trễ ñể chúng có thể ñược phân phối ñến user với tốc ñộ bit không ñổi là R tế bào trong một giây Thời gian giữa việc phân phối các tế bào ñến ứng dụng ñích là δ=1/R ðể nhận ñược tốc ñộ cố ñịnh, tế bào tiếp theo bị trễ một lượng V(1) thỏa mãn ñiều kiện sau:

Hình 6-18 Thời gian tái hợp của các tế bào CBR

Nếu giá trị V(i) là âm thì tế bào ñó sẽ bị hủy Như vậy, dữ liệu ñược phân phối ñến lớp cao hơn với tốc ñộ không ñổi nhưng thỉnh thoảng có những tế bào bị hủy

Lượng trễ ban ñầu V(0) còn là trễ trung bình áp dụng cho tất cả các tế bào ñến là một chức năng của sự thay ñổi trễ tế bào ñược lường trước ðể tối thiểu ñộ trễ này thì thuê bao sẽ phải yêu cầu sự thay ñổi trê tối thiểu từ nhà cung cấp mạng Yêu cầu này dẫn ñến một sự dung hòa, thay ñổi trễ tế bào có thể ñược giảm bằng cách tăng tôc ñộ dữ liệu ở UNI thay vì tải và bằng cách tăng tài nguyên trong mạng

Phân bố mạng với sự thay ñổi trễ tế bào

Một thành phần trong thay ñổi trễ ñối với các sự kiện trong mạng Với các mạng chuyển mạch gói (sự thay ñổi trễ gói có thể ñược xác ñịnh) ñối với các ảnh hưởng của hàng ñợi ở mỗi node chuyển mạch trung gian, với một phạm vi nhỏ hơn, thì ñiều này cũng ñúng với sự thay ñổi trễ khung trong các mạng frame relay Tuy nhiên, trong trường hợp các mạng ATM, các sự thay ñổi trễ tế bào ñối với các ảnh hưởng mạng gần tối thiểu, các kết quả thực tế của vấn ñề này như sau:

1 Giao thức ATM ñược thiết kế ñể tối giản xử lý thông tin dẫn ñường ở các node chuyền mạch trung gian Các tế bào có kích thước cố ñịnh với các dạng header cố ñịnh và không có tiến trình ñiều khiển luồng và lỗi ñược yêu cầu

2 ðể cung cấp tốc ñộ cao trong mạng ATM, các chuyển mạch ATM ñược thiết kế ñể cung cấp thông lượng cực lớn Như vậy, thời gian xử lý cho tế bào riêng tại mỗi node là không ñáng kể

Chỉ có dữ liệu mà có thể dẫn tới sự thay ñổi trễ tế bào ñáng kể trong một mạng nghẽn Nếu mạng bắt ñầu bắt ñầu nghẽn thì các tế bào nào ñó phải bị hủy hoặc sẽ có ñộ trễ hàng ñợi ảnh hưởng ñến các chuyển mạch Như vậy, ñiều quan trọng là tổng tải chấp nhận bởi mạng ở mọi thời ñiểm không ñược là nguyên nhân gây nghẽn

Sự thay đổi trễ tế bào tại UNI

Thậm chí với những ứng dụng sinh ra dữ liệu để truyền dẫn với tốc độ bit cố định thì sự thay đổi trễ tế bào cũng cĩ thể xuất hiện ở nguồn đối với tiến trình thực hiện qua 3 lớp trong mơ hình ATM

Hình 6-19 Nguồn gốc thay đổi trễ tế bào

Hình 6-19 mơ tả các nguyên nhân chủ yếu gây thay đổi trễ tễ bào Trong ví dụ này, các nối kết ATM của A và B phải hỗ trợ các tốc độ của user lã và Y Mbps một cách tương ứng Ở lớp AAL, dữ liệu được phân đoạn thành khối 48 octets Chú ý rằng trên giãn đồ thời gian, các khối xuất hiện cĩ kích thước khác nhau trên hai nối kết, đặc biệt, thời gian yêu cầu tạo ra khối 48octets của dữ liệu theo đơn vị µs là:

Nối kết A: 48*8X

Nối kết B: 48*8Y

Lớp ATM đĩng gĩi mỗi đoạn vào trong tế bào 53octets Các tế bào này phải được chèn vào và phân phối đến lớp vật lý để truyền đi ở tốc độ dữ liệu của tuyến vật lý Trễ được đưa vào trong quá trình chèn vào: Nếu hai tế bào từ hai nối kết khác nhau đến lớp ATM ở thời điểm chồng lấp lên nhau thì một trong hai tế bào bị trễ một khoảng thời gian bằng thời gian chồng lấp Ngồi ra, lớp ATM tạo ra các tế bào vận hành và bảo dưỡng OAM (Operation and Maintenance) mà cịn phải được chèn cùng với tế bào của người sử dụng

Lớp vật lý là cơ hội để các độ trễ khác cĩ thể đưa vào thêm Ví dụ nếu các tế bào được truyền trong các khung SDH thì các bit thơng tin dẫn đường cho các khung này sẽ được chèn vào trong tuyến vật lý, do đĩ, làm trễ các bit từ lớp ATM

Các độ trễ trên đều khơng thể dự đốn và khơng cĩ quy luật Như vậy, khoảng thời gian giữa bên nhận dữ liệu ở lớp ATM từ AAL và truyền dẫn dữ liệu này qua UNI là một nguyên tố ngẫu nhiên

Cơ chế ựiều khiển lưu lượng và tắc nghẽn

I.371 liệt kê các ựối tượng ựiều khiển lưu lượng và nghẽn của ATM như sau: điều khiển lưu lượng và nghẽn lớp ATM phải ựược hỗ trợ cho một tập phân lớp chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) của lớp ATM thỏa mãn cho tất cả các dịch

vụ mạng có thể dự ựoán, ựặc trưng của phân lớp QoS này phải ựược bao gồm các tham số thực thi mạng hiện hành

điều khiển lưu lượng và nghẽn lớp ATM phải không phụ thuộc các giao thức AAL mà xác ựịnh dịch vụ mạng hoặc không phụ thuộc các giao thức của lớp cao hơn mã xác ựịnh ứng dụng Các lớp giao thức trên lớp ATM có khả năng sử dụng thông tin ựược cung cấp bởi lớp ATM ựể cải thiện ựộ sử dụng các giao thức này có thể nhận ựược từ mạng

Việc thiết kế tối ư tập ựiều khiển lưu lượng và ựiều khiển tắc nghẽn lớp ATM phải tối thiểu hóa mạng và hệ thống kết cuối phức tạp trong khi ựó phải tối ựa hóa ựộ sử dụng mạng

để thỏa mãn các mục tiêu này, ITU-T ựịnh nghĩa tập hợp các chức năng ựiều khiển lưu lượng và tắc nghẽn hoạt ựộng trong phân bố thời gian Bảng 6.3 liệt kê các chức năng này tương ứng với ựáp ứng thời gian trong hoạt ựộng của chúng Bốn mức thời gian ựược xem xét:

Ớ Thời gian chèn tế bào: Chức năng ở mức này tác ựộng ngay lập tức với tế bào khi chúng ựược truyền ựi

Ớ Thời gian truyền khứ hồi: Ở mức này, các ựáp ứng mạng trong thời gian hoạt ựộng của tế bào trong mạng có thể cung cấp các chỉ thị phản hồi về nguồn

Ớ Thời gian nối kết: Ở mức này, mạng xác ựịnh có nối kết mới ở QoS cho trước có thể ựược cung cấp và các lớp thực hiện sẽ ựược thỏa thuận hay không

Ớ Thời gian dài: Mức này có các chức năng ựiều khiển mà ảnh hưởng nhiều hơn một nối kết ATM và ựược thiết lập ựể sử dụng lâu dài

Bảng 6-3 Các chức năng ựiều khiển lưu lượng và tắc nghẽn

đáp ứng thời gian Các chức năng ựiều khiển lưu

lượng

Các chức năng ựiều khiển tắc nghẽn Thời gian dài Quản lý nguồn tài nguyên mạng

Trong thời gian nối kết điều khiển chấp nhận nối kết

Thời gian truyền khứ hồi Quản lý tài nguyên nhanh Thông báo tường minh Thời gian chèn tế bào điều khiển tham số người sử dụng

điều khiển ưu tiên Hủy tế bào có chọn lọc điều cơ bản của phương án ựiều khiển lưu lượng là dựa trên việc xác ựịnh có nối kết mới ATM cho trước có thể ựược cung cấp và thỏa thuận với thuê bao trên các tham số thực hiện mà sẽ ựược hỗ trợ hay không Thực ra, thuê bao và mạng trong hợp dòng lưu lượng : Mạng ựồng ý hỗ trợ lưu lượng ở mức nào ựó trên nối kết này và thuê bao ựồng ý không hoạt ựộng vượt giới hạn Các chức năng ựiều khiển lưu lượng ựược xem xét với sự thiết lập các tham số lưu lượng và tuân thủ theo chúng Như vậy, các tham số này ựược xem xét với thủ tục tránh nghẽn nếu ựiều khiển lưu lượng lỗi trong khoảng thời gian nào

ựó thì nghẽn có thẻ xuất hiện Tại ựiểm này, các chức năng ựiều khiển nghẽn ựược gọi ựể ựáp lại và khắc phục nghẽn

điều khiển lưu lượng

Các chức năng ựiều khiển lưu lượng ựược ựịnh nghĩa ựể duy trì QoS cho các nối kết ATM, chúng bao gồm:

Ớ Quản lý tài nguyên mạng

Ớ điều khiển chấp nhận nối kết

Ớ điều khiển ưu tiên

Ớ Quản lý tài nguyên nhanh

Ta sẽ xem xét các chức năng này một cách lần lượt

Quản lý tài nguyên mạng

Nội dung cơ bản bên trong quản lý tài nguyên mạng là phân bố tài nguyên mạng theo cách nào ựó ựể phân tách các luồng lưu lượng theo các ựặc trưng dịch vụ Như vậy, chỉ có chức năng ựiều khiển lưu lượng cụ thể dựa trên quản lý tài nguyên mạng giải quyết việc sử dụng các ựường dẫn ảo

Như ựã thảo luận trước ựây, nối kết ựường dẫn ảo VPC cung cấp các phương tiện thông thường cho nhóm nối kết kênh ảo VCC Mạng cung cấp dung lượng tổng thể và các ựặc trưng thi hành trên ựường ảo và có sự dùng chung các nối kết ảo Xét ba trường hợp sau:

Ớ Ứng dụng từ người sử dụng ựến người sử dụng: Trong ứng dụng này, VPC nối giữa một cặp UNI Trong trường hợp này, mạng không biết về QoS của từng VCC trong một VPC đó là ựáp ứng của người sử dụng ựảm bảo rằng yêu cầu tổng thể từ các VCC có thể ựược cung cấp bởi VPC

Ớ Ứng dụng từ người sử dụng ựến mạng: Trong ứng dụng này, VPC nối giữa một UNI và một node mạng Trong trường hợp này, mạng biết rõ về QoS của từng VCC trong một VPC và có thể cung cấp cho chúng

Ớ Ứng dụng từ mạng tới mạng: Trong ứng dụng này, VPC nối giữa hai node mạng Trong trường hợp này, mạng biết rõ về QoS của từng VCC trong một VPC và có thể cung cấp cho chúng

Các tham số QoS là nội dung chắnh cho quản lý tài nguyên mạng là tỷ lệ mất tế bào, trễ truyền tế bào và sự thay ựổi trễ tế bào, tất cả các tham số này bị ảnh hưởng bởi số tài nguyên mạng dành cho VPC Nếu một VCC nối qua nhiều VPC thì sự thực hiện trên VCC này phụ thuộc vào sự thực hiện trên các VPC liên tiếp và nối kết ựược kiểm soát tại mỗi node mà thực hiện các chức năng liên quan ựến VCC như thế nào Một node như vậy

có thể là một chuyển mạch hoặc một bộ tập trung hay một thiết bị mạng khác Việc thực hiện của mỗi VPC tùy thuộc vào dung lượng của VPC và các ựặc trưng lưu lượng của các VCC bên trong VPC Sự thực hiện của mỗi chức năng liên quan VCC tùy thuộc vào tốc

ựộ chuyển mạch hoặc xử lý tại node và trên ựộ ưu tiên liên quan với các tế bào khác nhau ựược kiểm soát

Hình 6-20 cho một vắ dụ Sự thực hiện của VCC1 và VCC2 tùy thuộc vào VCCb

và VCCc và các VCC này ựược kiểm soát bởi các node trung gian như thế nào, ựiều này

có thể khác biệt với sự thực hiện của VCC3, 4 và 5

Hình 6-20 Cấu hình của các VCC và VPC

Có một số cách nhóm VCC và kiểu thực hiện của chúng Nếu tất cả các VCC trong một VPC ñược kiểm soát như nhau thì chúng sẽ ñược mạng thực hiện như nhau theo tỷ lệ mất tế bào, trễ truyền tế bào và sự thay ñổi trễ tế bào Hơn nữa, khi các VCC khác nhau trong cùng một VPC yêu cầu QoS khác nhau thì VPC thực hiện thỏa thuận tiêu chí dựa trên mạng và thuê bao thiết lập thích hợp với nhu cầu của VCC

Trong trường hợp khác, với nhiều VCC trong cùng một VPC thì mạng có hai lựa chọn ñể phân bố dung lượng cho VPC:

1 Tổng yêu cầu ñỉnh: Mạng có thể thiết lập dung lượng (tốc ñộ dữ liệu) của VPC bằng tổng tốc ñộ dữ liệu ñỉnh của tất cả các VCC trong VPC Ưu ñiểm của phương pháp này là mỗi VCC có thể ñược cho một QoS mà cung cấp yêu cầu ñỉnh của nó Nhược ñiểm là trong hầu hết thời gian thì dung lượng VPC sẽ không ñược sử dụng hoàn toàn và do ñó, mạng sẽ có tài nguyên dưới mức sử dụng

2 Ghép kênh thống kê: Nếu mạng thiết lập dung lượng của VPC lớn hơn hoặc bằng tổng tốc ñộ dữ liệu trung bình của tất cả các VCC nhưng nhỏ hơn tổng yêu cầu ñỉnh thì dịch vụ ghép kênh thống kê ñược áp dụng Với ghép kênh thống kê, các VCC có sự thay ñổi trễ lớn và trễ truyền tế bào lớn Tùy thuộc vào kích cỡ của các bộ ñệm ñược sử dụng ñể sắp hàng các

tế bào ñể truyền thì các VCC có thể có tỷ lệ mất tế bào lớn Phương pháp này có ưu ñiểm là ñộ sử dụng dung lượng hiệu quả nhưng ngược lại, các VCC có thể chịu một QoS thấp hơn

Khi ghép kênh thống kê ñược sử dụng thì nó thích hợp ñể nhóm các VCC vào trong các VPC trên cơ sở cùng các ñặc trưng lưu lượng và cùng các yêu cầu QoS Nếu các VCC dùng chung VPC và ghép kênh thống kê ñược sử dụng thì nó khó mà cung cấp ñược sự truy cập công bằng cho các dòng lưu lượng yêu cầu cao lẫn yêu cầu thấp

ðiều khiển chấp nhận nối kết

ðiều khiển chấp nhận nối kết là phòng thủ tuyến ñầu của mạng trong việc tự bảo

vệ với các tải quá mức Thực chất, khi người sử dụng yêu cầu một VPC hay VCC mới thì người sử dụng phải xác ñịnh (ngầm ñịnh hoặc tường minh) các ñặc trưng lưu lượng bằng cách chọn QoS từ các lớp QoS mà mạng cung cấp Mạng chấp nhận nối kết chỉ nếu nó có thể cam kết tài nguyên cần thiết ñể hỗ trợ mức lưu lượng này trong khi ñó vẫn duy trì QoS ñã thỏa thuận trước ñó cho những nối kết ñang tồn tại Bằng sự chấp nhận nối kết, mạng xây dựng hợp ñồng lưu lượng với người sử dụng Khi nối kết ñược chấp nhận thì mạng tiếp tục cung cấp QoS ñã thỏa thuận miễn là người sử dụng tuân theo hợp ñồng lưu lượng

Bảng 6-4 Các tham số lưu lượng ñược sử dụng trong ñịnh nghĩa QoS VCC/VPC

Tốc ñộ tế bào ñỉnh PCR Biên trên của lưu lượng mà có thể ñạt

ñược trên nối kết ATM CBR, VBR Thay ñổi trễ tế bào CDV

Biên trên của sự thay ñổi các thời ñiểm ñến của tế bào tại ñiểm ño tham chiếu với tốc ñộ tế bào ñỉnh

VBR

Dung sai chùm tế bào Biên trên biến ñổi trong thời ñiểm ñến

của tế bào tại ñiểm ño tham chiếu với tốc ñộ tế bào trung bình

VBR

Với ñặc trưng hiện hành, hợp ñồng lưu lượng bao gồm 4 tham số ñược ñịnh nghĩa trong bảng 6.4, ñó là tốc ñộ tế bào ñỉnh (PCR Peak Cell Rate), thay ñổi trễ tế bào (CDV Cell Delay Variation), tốc ñộ tế bào có thể trung bình (SCR Sustainable Cell Rate) và dung sai chùm tế bào(burst tolerance) Chỉ có hai tham số ñầu là có liên quan ñến nguồn tốc ñộ bit cố ñịnh CBR, tẩt cả 4 tham số có thể ñược sử dụng cho các nguồn tốc ñộ bit thay ñổi VBR

Tốc ñộ tế bào ñỉnh là tốc ñộ tối ña mà ở ñó, tế bào ñược tạo ra bởi một nguồn trên nối kết này Tuy nhiên, cần tính ñến sự thay ñổi trễ tế bào Mặc dù nguồn có thể tạo ra các

tế bào với tốc ñộ không ñổi, các ñộ thay ñổi trễ tế bào ñược ñưa ra bởi các dữ liệu khác nhau sẽ ảnh hưởng ñến ñịnh thời, gây ra các tế bào dồn lại hoặc các khe hở xuất hiện (Hình 6-19) Như vậy, nguồn có thể vượt tốc ñộ ñỉnh trong khoảng thời gian với sự dồn dập của các tế bào ðể mạng phân bố tài nguyên một cách thích hợp tới nối kết này thì phải biết rõ không chỉ về tốc ñộ ñỉnh mà còn về CDV

Mối quan hệ chính xác giữa tốc ñộ ñỉnh và CDV tùy thuộc vào các ñịnh nghĩa hoạt ñộng của hai thuật ngữ này Các chuẩn cung cấp các ñịnh nghĩa trong các thuật ngữ của giải thuật tốc ñộ tế bào Bởi vì thuật toán này có thể ñược sử dụng cho ñiều khiển tham số sử dụng mà ta sẽ xét ở phần sau

PCR và CDV phải ñược xác ñịnh cho mỗi nối kết Khi một tùy chọn cho các nguồn tốc ñộ bit thay ñổi thì người sử dụng có thể xác ñịnh tốc ñộ tê bào trung bình và dung sai chùm tế bào Các tham số này tương tự như PCR và CDV một cách tương ứng nhưng áp dụng tốc ñộ trung bình tạo tế bào chứ không phải là tốc ñộ ñỉnh Người sử dụng

có thể mô tả luồng các tế bào trong tương lai chi tiết hơn bằng việc sử dụng SCR và dung sai chùm tế bào cũng như PCR và CDV Với thông tin bổ sung này, mạng có thể có ñộ sử

dụng tài nguyên mạng hiệu quả Ví dụ, nếu một số VCC ñược ghép kênh thống kê qua VPC thì kiên thức về các tốc ñộ trung bình lẫn tốc ñộ ñỉnh cho phép mạng phân bố bộ ñệm ñủ kích thước ñể kiểm soát lưu lượng hiệu quả mà không mất tế bào

Với một nối kết ñã cho (VPC hay VCC), 4 tham số lưu lượng có thể ñược xác ñịnh theo một số cách như trong bảng 6.5 Các giá trị tham số có thể ngầm ñịnh bởi các quy tắc mặc ñịnh ñược thiết lập bởi nhà ñiều hành mạng Trong trường hợp này, tất cả các nối kết ñược gán với cùng giá trị hay tất cả các nối kết của lớp ñã cho ñược gán cùng gí trị cho lớp này Nhà ñiều hành mạng còn có thể kết hợp các giá trị tham số với thuê bao

ñã cho và gán các gá trị này ở thời ñiểm ký kết Cuối cùng, các giá trị tham số thích hợp trên nối kết cụ thể có thể ñược gán tại thời ñiểm kết nối Trong trường hợp nối kết ảo vĩnh viễn thì các giá trị này ñược gán bởi mạng khi nối kết ñược thiết lập Với nối kết ảo chuyển mạch, các tham số ñược thỏa thuận giữa người sử dụng và mạng qua giao thức báo hiệu

Một khía cạnh nữa của chất lượng dịch vụ mà có thể ñược yêu cầu hoặc ñược gán cho nối kết là ñộ ưu tiên mất tế bào Một người sử dụng có thể yêu cầu hai lớp ưu tiên mất tế bào cho một nối kết ATM, ñộ ưu tiên của từng tế bào ñược chỉ thị bởi người sử dụng qua bit CLP trong header của tế bào (Hình 6-4) Khi hai mức ưu tiên ñược sử dụng thì các tham số lưu lượng cho cả hai tế bào này phải ñược xác ñịnh, cụ thể là ñiều này hoàn thành bởi việc xác ñịnh một tập tham số lưu lượng cho lưu lượng có ñộ ưu tiên cao (CLP=0) và một tập tham số lưu lượng cho tất cả các lưu lượng (CLP=0 hoặc =1) Dựa trên phân tích này, mạng có thể phân bố tài nguyên hiệu quả hơn

Bảng 6-5 Các thủ tục ñược sử dụng ñể thiết lập các giá trị của các tham số lưu lượng

Các tham số xác ñịnh tường minh Các tham số xác ñịnh

ngầm ñịnh Các giá trị tham số thiết

lập tại thời ñiểm thiết lập

nối kết

Các giá trị tham số xác ñịnh tại thời ñiểm ký kết

Các giá trị tham số thiết lập sử dụng các quy tắc ngầm ñịnh

ðược yêu cầu bởi

user/NMS

ðược gán nhà ñiều hành mạng

nhà ñiều hành-mạng

nhà ñiều hành-mạng ðiều khiển tham số sử dụng

Khi nối kết ñã ñược chấp nhận bởi chức năng ñiều khiển chấp nhận nối kết thì chức năng ñiều khiển tham số sử dụng UPC (Usage Parameter Control) của mạng giám sát nối kết ñể xác ñịnh có lưu lượng phù hợp với hợp ñồng lưu lượng hay không Mục ñích chính của ñiều khiển tham số sử dụng là bảo vệ tài nguyên mạng từ một sự quá tải trên một nối kết mà có thể ảnh hưởng bất lợi ñến QoS của nối kết khác bằng việc phát hiện các vi phạm của các tham số ñược gán và tiến hành các hành ñộng thích hợp

ðiều khiển tham số sử dụng có thể thực hiện ở trên các mức ñường ảo lẫn kênh

ảo Ở ñây, quan trọng là ñiều khiển mức VPC, là tài nguyên mạng, mà phân bố ban ñầu trên cơ sở các ñường ảo với dung lượng ñường ảo ñược các kênh ảo thành viên dùng chung

Hai chức năng trong ñiều khiển tham số sử dụng:

• ðiều khiển tốc ñộ tế bào trung bình và kết hợp của dung sai chùm tế bào Trước tiên, ta sẽ xét tốc ñộ tế bào ñỉnh và kết hợp của sựu thay ñổi trễ tế bào Luồng lưu lượng là tuân thủ nếu tốc ñộ ñỉnh truyền tế bào là không vượt tốc ñộ tế bào ñỉnh ñã thỏa thuận, tùy thuộc xác suất thay ñổi trễ tế bào trong phạm vi thỏa thuận trước I.371 ñịnh nghĩa thuật toán tốc ñộ tế bào ñỉnh mà giám sát sự tuân thủ này Thuật toán hoạt ñộng trên cơ sở của hai tham số: tốc ñộ ñỉnh tế bào R và giới hạn dung sai CDV τ Như vậy, T=1/R là khoảng thời gian giữa các tế bào nếu không có CDV Nếu có CDV, T

là khoảng thời gian trung bình tại tốc ñộ ñỉnh Thuật toán sử dụng hình thức của cơ chế gáo rò (leaky bucket) ñể giám sát tốc ñộ khi các tế bào ñưa ñến ñể ñảm bảo khoảng thời gian là không nhỏ hơn ñể gây ra hiện tường luồng vượt quá tốc ñộ tế bào ñỉnh một lượng lớn hơn giới hạn dung sai

Thuật toán tương tự với các tham số khác cũng có thể ñược sử dụng ñể giám sat tốc ñộ tế bào trung bình và sự kết hợp dung sai chùm tế bào Trong trường hợp này, các tham số là tốc ñộ tế bào trung bình Rs và dung sai chùm tế bào τs

Thuật toán tốc ñộ tế bào là phức tạp hơn thuật toán tốc ñộ trung bình tế bào Thuật toán tốc ñộ tế bào ñịnh nghĩa ñơn giản cách giám sát tuân thủ hợp ñồng lưu lượng ðể tiến hành ñiều khiển tham số sử dụng, mạng phải hành ñộng trên các kết quả của thuật toán, Phương án ñơn giản nhất là chuyển tiếp các tế bào tuân thủ và hủy các tế bào không tuân thủ tại ñiểm hoạt ñộng chức năng UPC

Tại tùy chọn của mạng, tế bào bổ sung có thể ñược sử dụng làm các tế bào không tuân thủ Trong trường hợp này, tế bào không tuân thủ có thể ñược bổ sung với CLP=1 (ñộ ưu tiên thấp) và ñược chuyển tiếp Các tế bào như vậy sau ñó bị hủy tại ñiểm tiếp theo trong mạng

Nếu người sử dụng ñã thỏa thuận hai mức ưu tiên mất tế bào cho mạng thì tình trạng là phức tạp hơn Người sử dụng có thể thỏa thuận hợp ñồng lưu lượng cho lưu lượng ưu tiên cao với CLP=0 và hợp ñồng riêng cho lưu lượng tổng thể với CLP=0 hoặc

ðiều khiển ñộ ưu tiên

ðiều khiển ñộ ưu tiên ñóng vai trò khi mạng, ở một số ñiểm không có chức năng UPC, hủy các tế bào có CLP=1 Mục tiêu hủy những tế bào có ñộ ưu tiên thấp ñể bảo vệ hoạt ñộng cho các tế bào ưu tiên cao Chú ý rằng mạng không có cách phân biệt giữa các

tế bào ñược nguồn dán nhãn ưu tiên thấp và các tế bào ñược bổ sung bởi chức năng UPC

Quản lý tài nguyên nhanh

Các chức năng quản lý tài nguyên nhanh hoạt ñộng trên tỷ lệ thời gian của trễ lan truyền khứ hồi của nối kết ATM Phiên bản hiện hành của I.371 liệt kê quản lý tài nguyên nhanh như một công cụ tiềm năng của ñiều khiển lưu lượng Một trong những ví dụ là khả năng mạng ñáp ứng yêu cầu bởi người sử dụng ñể gởi một chùm tế bào Nghĩa là, người sử dụng muốn vượt tạm thời hợp ñồng lưu lượng hiện hành ñể gởi một lượng lớn

dữ liệu Nếu mạng xác ñịnh rằng tài nguyên tồn tại thuộc về lộ trình của VCC hay VPC này cho chùm dữ liệu như vậy thì mạng dự trữ tài nguyên này và chấp nhận hỗ trợ Sau chùm dữ liệu này thì ñiều khiển lưu lượng thông thường lại ñược tiến hành

ðiều khiển tắc nghẽn

ðiều khiển tắc nghẽn ATM xét một tập hành ñộng thực hiện bởi mạng ñể tối gián cường ñộ, sự lan rộng và thời gian nghẽn Các hành ñộng này ñược kích khởi bởi nghẽn trong một hoặc nhiều thành phần mạng Hai chức năng sau ñược ñịnh nghĩa:

Chỉ thị ñiều khiển tắc nghẽn tường minh hướng ñi

Chỉ thị ñiều khiển tắc nghẽn tường minh hướng ñi trong mạng ATM hoạt ñộng theo cách tương tự hư trong các mạng frame relay Mọi node mạng ATM mà bị nghẽn có thể thiết lập một chỉ thị nghẽn tường minh hướng ñi trong trường kiểu tải trọng của header của tế bào trên nối kết qua node ñó (Hình 6-4) Chỉ thị thông báo cho người sử dụng rằng các thủ tục tránh nghẽn nến ñược khởi tạo cho lưu lượng cùng hướng nhận tế bào Nó chỉ thị rằng tế bào trên nối kết ATM này ñã gặp các tài nguyên nghẽn Người sử dụng có thể gọi các hành ñộng của các giao thức lớp cao hơn ñể thích ứng tốc ñộ tế bào thấp hơn trên nối kết

Mạng chỉ thị bằng việc thiết lập hai bit ñầu của trường kiểu tải trọng trong header

tế bào là 01 (Bảng 6.2) Khi giá trị này ñược thiết lập thì nó không thể thay ñổi bởi các node khác trong mạng trên ñường dẫn ñến ñích

Chú ý rằng trường ñiều khiển luồng chung GFC là chưa ñược ñịnh nghĩa GFC chỉ

có ý nghĩa trong phạm vị khu vực và không thể ñược trao ñổi thông qua mạng

7 GIỚI THIỆU TÀI LIỆU THAM KHẢO

[GORA95], [MCDY95], [HAND94] và [PRYC93] cung cấp kiến thức sâu về ATM Nếu bạn quan tâm ñến khái niệm tổng quan thì tìm ñọc trong [BOUD92] Phương

án kênh ảo/ñường ảo ñược xem xét trong [SAT090], [SAT091] và [BURG91]

[ONVU94] trình bày các ý tưởng thực hiện của các mạng ATM, bao gồm các cơ chế ñiều khiển lưu lượng và tắc nghẽn

• [ARM193] Armitage, G and Adams, K "Packet Reassembly During Cell Loss." IEEE Net-work, September 1993

• [BOUD92] Boudec, J "The Asynchronous Transfer Mode: A Tutorial." Computer Networks and ISDN Systems, May 1992

• [BURG91] Burg, J and Dorman, D "Broadband ISDN Resource Management: The Role of Virtual Paths." IEEE Communications Magazine, September 1991

• [GORA95] Goralski, W Introduction to ATM Networking New York: McGraw-Hill, 1995

• [HAND94] Handel, R., Huber, N., and Schroder, S ATM Networks: Concepts, Protocols, Applications Reading, MA: Addison-Wesley, 1994

• [MCDY95] McDysan, D and Spohn, D ATM: Theory and Applicatzon New York:McGraw-Hill, 1995

• [ONVU94] Onvural, R Asynchronous Transfer Mode Networks: Performance Issues Boston: Artech House, 1994

• [PRYC93] Prycker, M Asynchronous Transfer Mode: Solutions for Broadband ISDN New York: Ellis Horwood, 1993

• [SAT090] Sato, K., Ohta, S., and Tokizawa, I "Broad-band ATM Network Architecture Based on Virtual Paths." IEEE Transactions on Communications, August 1990

• [SAT091] Sato, K., Ueda, H., and Yoshikai, M "The Role of Virtual Path Crossconnection." IEEE LTS, August 1991

• [SUZU94] Suzuki, T "ATM Adaptation Layer Protocol." IEEE Cornrnunicatzons Magazine April 1994

Giới thiệu các trang web:

• http://www.atmforum.com: trang web của diễn ñàn ATM

• http://www.atm25.com/ATM_Reference.html: Liên kết các trang về ATM trên Internet

7 INTERNET PROTOCOL

Giao thức Internet IP (Internet Protocol) là giao thức chính trong mô hình OSI, cũng như trong TCP/IP (như tên gọi ñề xuất) Mặc dù từ “Internet” xuất hiện trong tên của giao thức nhưng nó không bị hạn chế chỉ sử dụng trong Internet Tất cả các thiết bị trên Internet không chỉ ñều có thể sử dụng và hiểu IP, mà IP còn ñược sử dụng trên các mạng riêng không liên quan gì ñến Internet IP ñịnh nghĩa một giao thức chứ không ñịnh nghĩa một nối kết Ngoài ra, IP còn là sự lựa chọn tốt nhất cho mọi mạng mà cần giao thức ñủ ñể trao ñổi thông tin giữa thiết bị với thiết bị IP tiến hành ñánh ñịa chỉ các datagram của thông tin giữa các máy tính và quản lý quá trình phân mảnh của các datagram này

IP là giao thức lớp 3 mà bao gồm các thông tin ñịa chỉ và ñiều khiển mà cho phép các gói ñược ñịnh tuyến IP ñược ñề xuất trong FRC 791 và là giao thức mạng chính trong mô hình giao thức Internet Cùng với TCP, IP ñại diện cho trung tâm của các giao thức Internet IP có hai khả năng chính, ñó là cung cấp hoạt ñộng không nối kết, phân phối nỗ lực tốt nhất cho các datagram thông qua liên mạng và cung cấp phân mảnh và tái hợp cho các datagram ñể hỗ trợ các tuyến dữ liệu với các kích thước ñơn vị dữ liệu khác nhau

Internet là một mạng phân phối nỗ lực tốt nhất “best effort” Thuật ngữ “best effort” nghĩa là nó sẽ cố gắng hết sức truyền lưu lượng, nhưng nếu có vấn ñề xảy ra (các bit bị lỗi, nghẽn ở router…) hoặc trạm ñích không có thực thì lưu lượng sẽ bị hủy bỏ

Internet hỗ trợ cả hai hoạt ñộng unicast hoặc multicast ðặc ñiểm của multicast ñã chứng tỏ nó là công cụ hữu ích ñối với các cuộc gọi hội nghị cũng như là ñối với việc tải phần mềm hoặc dữ liệu từ nhiều site.

Chương này trình bày khái niệm về Internet, mô hình, ñịnh tuyến, các giao thức ñịnh tuyến và các kiểu truy cập Internet

1 KHÁI NIỆM VỀ INTERNET

Nguồn gốc

Năm 1969, ARPANET ra ñời, gồm 4 trạm kết nối với nhau với giao thức ñiều khiển mạng NCP (Network Control Protocol) do ARPA (Advanced Research Projects Agency) xây dựng Với những hạn chế của NCP và với nhu cầu xây dựng một mạng của các mạng, họ giao thức TCP/IP ñược phát triển thay NPC trong ARPANET và những năm 1970 do Vint Cerf (ðại học Stanford) và Robert Kahn (Bolt Beranek và Newman) phát triển

ðến năm 1990, Internet thật sự ra ñời và ñược IETF (Internet Engineering TaskForce) chuẩn hoá và phát triển một cách mạnh mẽ trong những năm gần ñây

Khái niệm

Internet bao gồm nhiều mạng cục bộ LAN (Local Area Network), mạng khu vực

đơ thị MAN (Metropolitian Area Network) và mạng diện rộng WAN (Wide Area Network) nối với nhau bởi một backbone Các LAN, MAN và WANcĩ thể là mạng của các trường đại học, đồn thể, doanh nghiệp, nhà cung cấp dịch vụ phạm vi khu vực, quốc gia… Backbone Internet bao gồm một số nước và các nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP (Internet Service Provider) tồn cầu như AT&T WorldNet, Global Crossing, Sprint và UUNet

Các mạng của các ISP thương chồng chất lên nhau về mặt địa lý và được nối với nhau tại các điểm chuyển đổi chung gọi là điểm truy cập mạng NAP (Network Access Point) Ngồi ra, chúng cịn cĩ thể được nối bằng các tuyến thuê riêng ngang hàng

Hình 7-1 Phần tiêu biểu của một ISP

Một mạng của ISP bao gồm các điểm hiện diện POP (Points of Presence) và các tuyến liên nối giữa các POP

Mỗi POP gồm nhiều router truy cập AR (Access Router) nối với các khách hàng truy cập từ xa, các router biên BR (Border Router) nối với các ISP khác, các router chủ

HR (Hosting Router) và các Web Server (ví dụ Yahoo), các router trung tâm CR (Cỏe Router) để nối với các POP khác CR chuyển lưu lượng đến các CR khác cho đến POP đích Cấu trúc các POP thường đối xứng và được nối vịng ring để tăng độ tin cậy

2 MƠ HÌNH TCP/IP

TCP/IP cĩ cấu trúc tương tự như mơ hình OSI, tuy nhiên để đảm bảo tính tương thích giữa các mạng và sự tin cậy của việc truyền thơng tin trên mạng, bộ giao thức TCP/IP được chia thành 2 phần riêng biệt: giao thức IP sử dụng cho việc kết nối mạng và giao thức TCP để đảm bảo việc truyền dữ liệu một cách tin cậy Các lớp trong mơ hình TCP/IP như sau:

• Lớp ứng dụng: Tại mức cao nhất này, người sử dụng thực hiện các chương trình ứng dụng truy xuất đến các dịch vụ hiện hữu trên TCP/IP Internet Một ứng dụng tương tác với một trong những giao thức ở mức giao vận

(transport) ñể gửi hoặc nhận dữ liệu Mỗi chương trình ứng dụng chọn một kiểu giao vận mà nó cần, có thể là một dãy tuần tự từng thông ñiệp hoặc một chuỗi các byte liên tục Chương trình ứng dụng sẽ gửi dữ liệu ñi dưới dạng nào ñó mà nó yêu cầu ñến lớp giao vận

Hình 7-2 Các giao thức Internet

• Lớp giao vận: Nhiệm vụ cơ bản của lớp giao vận là cung cấp phương tiện liên lạc từ một chương trình ứng dụng này ñến một chưng trình ứng dụng khác Việc thông tin liên lạc ñó thường ñược gọi là end-to-end Lớp giao vận có thể ñiều khiển luông thông tin Nó cũng có thể cung cấp sự giao vận có ñộ tin cậy, bảo ñảm dữ liệu ñến nơi mà không có lỗi và theo ñúng thứ tự ðể làm ñược ñiều ñó, phần mềm của giao thức lớp giao vận cung cấp giao thức TCP, trong quá trình trao ñổi thông tin nơi nhận sẽ gửi ngược trở lại một xác nhận (ACK) và nơi gửi sẽ truyền lại những gói dữ liệu bị mất Tuy nhiên trong những môi trường truyền dẫn tốt như cáp

Chú thích SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Giao thức truyền thư ñơn

FTP (File Transfer Protocol): Giao thức truyền file

HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Giao thức truyền siêu văn bản

DNS (Domain Name System): Hệ thống tên miền

SNMP (Simple Network Management Protocol): Giao thức quản lý mạng ñơn

TFTP (Trivial FTP): FTP nhỏ

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Giao thức cấu hình host ñộng

RTP (Real-Time Transport Protocol): Giao thức vận chuyển thời gian thực

TCP (Transmission Control Protocol ): Giao thức ñiều khiển truyền dữ liệu

UDP (User Datagram Protocol): Giao thức datagram người sử dụng

IP (Internet Protocol): Giao thức Internet

OSPF (Open Shortest Path First Protocol);Giao thức ñường dẫn ngắn nhất ñầu tiên mở RIP (Routing Information Protocol): Giao thức thông tin ñịnh tuyến

ICMP (Internet Control Message Protocol): Giao thức thông ñiệp ñiều khiển Internet

ARP (Address Resolution Protocol) giao thức phân giải ñịa chỉ

RARP (Reverse Address Resolution Protocol): Giao thức phân giải ñịa chỉ dự trữ

SLIP (Serial Line Internet Protocol): Giao thức Internet ñường dây ñơn

PPP (Point-to-Point Protocol): Giao thức ñiểm tới ñiểm

quang chẳng hạn thì việc xảy ra lỗi là rất nhỏ Lớp giao vận có cung cấp một giao thức khác ñó là UDP

• Lớp Internet: Nhiệm vụ cơ bản của lớp này là xử lý việc liên lạc của các thiết bị trên mạng Nó nhận ñược một yêu cầu ñể gửi gói dữ liệu từ lớp cùng với một ñịnh danh của máy mà gói dữ liệu phi ñược gửi ñến Nó ñóng segment vào trong một gói, ñiền vào phần ñầu của gói, sau ñó sử dụng các giao thức ñịnh tuyến ñể chuyển gói tin ñến ñược ñích của nó hoặc trạm kế tiếp Khi ñó tại nơi nhận sẽ kiểm tra tính hợp lệ của chúng,

và sử dụng tiếp các giao thức ñịnh tuyến ñể xử lý gói tin ðối với những packet ñược xác ñịnh thuộc cùng mạng cục bộ, phần mềm Internet sẽ cắt

bỏ phần ñầu của packet, và chọn một trong các giao thức lớp chuyên trở thích hợp ñể xử lý chúng Cuối cùng, lớp Internet gửi và nhận các thông ñiệp kiểm soát và sử lý lỗi ICMP

• Lớp giao tiếp mạng: Lớp thấp nhất của mô hình TCP/IP chính là lớp giao tiếp mạng, có trách nhiệm nhận các IP datagram và truyền chúng trên một mạng nhất ñịnh Người ta lại chia lớp giao tiếp mạng thành 2 lớp con là:

• Lớp vật lý: Lớp vật lý làm việc với các thiết bị vật lý, truyền tới dòng bit 0, 1 từ nơi gửi ñến nơi nhận

• Lớp liên kết dữ liệu: Tại ñây dữ liệu ñược tổ chức thành các khung (frame) Phần ñầu khung chứa ñịa chỉ và thông tin ñiều khiển, phần cuối khung dành cho viêc phát hiện lỗi

Ứng dụng FTP cung cấp việc ñăng nhập, thao tác thư mục, chuyển file một cách

an toàn Dịch vụ TELNET cung cấp khả năng ñăng nhập ñầu cuối từ xa SNMP hỗ trợ thiết bị cấu hình, phục hồi dữ liệu và cảnh báo TFTP cung cấp phiên bản ñơn giản của FTP ñể sử dụng tài nguyên ít hơn

TCP và UDP cung cấp khả năng cho máy chủ phân biệt giữa các ứng dụng qua số cổng của nó TCP cung cấp các ứng dụng tin cậy, phân bố liên tục của dữ liệu, ngoài ra,

nó còn cung cấp khả năng ñiều khiển luồng thích hợp, phân ñoạn, kết hợp và ưu tiên cho các luồng dữ liệu UDP chỉ cung cấp khả năng datagram không xác nhận, giao thức không kết nối, phù hợp với các ứng dụng RTP

IP cung cấp dịch vụ phân phối datagram không nối kết cho lớp vận chuyển, không cung cấp tính phân phối tin cậy Chức năng chính của IP là các giao thức ñịnh tuyến, cung cấp phương tiện cho các thiết bị phát hiện topo của mạng cũng như phát hiện sự thay ñổi trạng thái của node, tuyến và của các host Khi bị sự cố, IP chuyển các gói vòng qua các ñường dẫn khác mà không xử lý lỗi IP không tập trung vào việc dự trữ băng thông, nó chỉ tìm ra các ñường dẫn có thể ñược sử dụng Hầu hết các thuật toán ñịnh tuyến sẽ tối thiểu hoá chi phí lộ trình

Các router gởi các thông ñiệp ñiều khiển và thông báo ñến các router khác sử dụng ICMP ICMP còn cung cấp một chức năng mà user có thể gởi lệnh “ping” ñể kiểm tra nối kết ñến một ñịa chỉ IP khác

ARP nối trực tiếp với lớp tuyến dữ liệu ñể ánh xạ ñịa chỉ vật lý ñến ñịa chỉ IP Các giao thức ñịnh tuyến trao ñổi bảng ñịnh tuyến và thông tin cấu hình với các router khác trong mạng

SLIP là một giao thức ñóng khung ñơn giản ñược sử dụng dể gởi các gói IP qua ñường dây ñiện thoại Vấn ñề của SLIP là hiện nay có rất nhiều giao thức ñược sử dụng,

nó không ñiều khiển lỗi, không có khả năng gán các ñịa chỉ IP ñộng PPP là giao thức hiện ñại hơn, không chỉ giải quyết tất cả các vấn ñề của SLIP mà còn có thể gởi các giao thức khác bổ sung cho IP PPP ñược sử dụng cho nhiều ứng dụng từ người sử dụng ñến

IP tốc ñộ cao qua các nối kết mạng trung tâm

Khuông dạng gói tin Ipv4:

Các datagram Ipv4 (version 4) có thể có một chiều dài tối ña 65535 bytes làm cho

nó thích hợp truyền dữ liệu không thời gian thực

Các datagram bao gồm ít nhất một header 20 bytes với các trường sau: số của phiên bản, ñộ dài header, dạng dịch vụ, tổng ñộ dài của datagram, số nhận dạng các datagram, thông tin ñiều khiển phân mảnh, thời gian time to live, dạng giao thức của trường dữ liệu, các ñịa chỉ nguồn và ñích và trường tuỳ chọn như trong Hình 7-3

Trong ñó:

Ver: 4 bits, chỉ phiên bản hiện tại của IP ñược cài ñặt

IHL: Internet Header Length 4 bits, chỉ ñộ dài phần ñầu của datagram ñược tính theo ñơn vị từ một từ =32bit ðộ dài tối thiểu là 5 từ

TOS: Type of Service 8 bits, ñặc tả về tham số dịch vụ, quyền ưu tiên, ñộ trễ, thông luợng và ñộ tin cậy (Hình 7-4)

Hình 7-3 Khuôn dạng datagram Ipv4

Total Length: 16 bits, chỉ ñộ dài toàn bộ datagram kể cả phần header tính theo byte

Indentification: 16 bits, cũng với các tham số khác như Source Address và Destination Address, tham số này ñược dùng ñể ñịnh danh duy nhất cho một datagram trong khoảng thời gian nó vẫn còn trên mạng

Fragmentation Flag: Gồm 3 bits, như sau:

- Nếu DF=1 nghĩa là datagram không bị phân mảnh (Don’t Fragment)

- Nếu DF=0, cho thấy rằng router hoặc host có thể phân mảnh datagram IP Nếu MF=1 nghĩa là bên thu có nhiều phân mảnh ñưa ñến (More Fragments)

Source Address Destination Address Options + Padding

Data (max 65535 bytes)

- Nếu MF=0 nghĩa là ñây là phân mảnh cuối cùng

Fragment Offset: 13 bits, chỉ vị trí các ñoạn phân mảnh trong datagram, tính theo ñơn vị 64 bits

Time to Live: 8 bits, quy ñịnh thời gian tồn tại của datagram trong Internet ñể tránh tình trạng một datagram tồn tại quá lâu trên mạng

Protocol: 8 bits, chỉ giao thức tầng kế tiếp sẽ nhận vùng dữ liệu ở trạm ñích Header Checksum: 16 bits, mã kiểm tra lỗi 16 bits theo phương pháp CRC, chỉ kiểm tra cho vùng header

Options: ðộ dài thay ñổi, khai báo các tuỳ chọn do người gởi yêu cầu

Padding: ðộ dài thay ñổi, vùng ñệm, ñược dùng ñể ñảm bảo cho phần headerluôn kết thúc ở mức 32 bits

Data: ðộ dài thay ñổi, vùng dữ liệu, có ñộ dài là bội số của 8 bits, tối ña là 65536 bits

Hình 7-4 Các trường con trong trường loại dịch vụ TOS

ðịa chỉ IPv4

ðịa chỉ IPv4 có ñộ dài 32 bít ñược phân thành 4 vùng (mỗi vùng 1 byte), có thể biểu diễn ở dạng thập phân, thập lục phân, bát phân hoặc nhị phân Cách viết phổ biến: thập phân, phân cách giữa các vùng bằng dấu chấm, ví dụ : 203.169.0.1

Mục ñích của ñịa chỉ IPv4: ðịnh danh duy nhất cho một host bất kỳ trên hoạt ñộng liên mạng

ðịa chỉ IPv4 ñược chia thành 5 lớp: A, B, C, D, E

Hình 7-5 ðịa chỉ IPv4

Các bits ñầu dùng ñể ñịnh danh lớp ñịa chỉ

• Lớp A: ðịnh danh 126 mạng với tối ña 16 triệu host trong mỗi mạng ðược dùng cho các mạng có số host lớn

Reserved

R

T

D Precedence

Quyền ưu tiên

D (Dalay): trễ 0: trễ bình thường 1: trễ thấp

T (Throughput): Thông lượng 0: thông lượng bình thường 1: thông lượng cao

R (reliability): ðộ tin cậy0: tin cậy bình thường 1: tin cậy cao

Dự trữ

• Lớp B ñịnh danh 16384 mạng với tối ña 65534 host trên mạng

• Lớp C ñịnh danh tới 2 triệu mạng với tối ña 254 host trên mạng

• Lớp D Dùng ñể gởi IP datagram ñến một nhóm các host trên mỗi mạng

Như vậy, tất cả các host trên mạng thì có cùng ñịa chỉ mạng Ví dụ, một công ty

có ñịa chỉ lớp C có thể có tối ña 254 host trên mạng của công ty ñó và sử dụng ñịa chỉ này

ñể ñiều khiển, trao ñổi qua khắp các mạng ðiều này trở thành một vấn ñề làm ñau ñầu nghiêm trọng với các nhà quản lý mạng khi mạng phát triển và số host ñược bổ sung cũng như phân bố lại ðể quản lý dễ hơn, mạng có thể ñược chia thành các mạng con (subnet)

ñể mạng của các công ty vẫn có thể họat ñộng như một mạng ñơn ñối với bên ngoài Người quản lý mạng có thể quyết ñịnh ñể sử dụng, ví dụ, hai số ñầu tiên của phần ñịa chỉ host ñược sử dụng làm ñịa chỉ mạng con (Hình 7-6) Vì cấu trúc mạng con bên trong không ñược mạng bên ngoài nhìn thấy nên việc sử dụng mạng con có tác dụng tăng cường an ninh mạng

Router phải hiểu ñược cách chia mạng con và có bao nhiêu bit của hostid ñược sử dụng ñể làm subnetid Như vậy, Router sẽ dùng subnetmask ñể xác ñịnh ñịa chỉ host và ñịa chỉ mạng

Subnet Mask: Mặt nạ mặt con ñược sử dụng ñể xác ñịnh phân nào của ñịa chỉ là NetID và phần nào là của HostID Mặt nạ mạng con là một số 32 bit, ñược tính theo quy luật sau:

Giá trị 1 trong mặt nạ mạng con ứng với vị trí netid và số mạng con trong ñịa chỉ

IP

Giá trị 0 trong mặt nạ mạng con tương ứng với vị trí và số host trong mạng chủ

Ví dụ lớp A là 255.0.0.0, lớp B là 255.255.0.0 và lớp C là 255.255.255.0 trong những trường hợp không phân chia mạng con

Hình 7-6 Ví dụ mạng con và mặt nạ mạng con

Ví dụ ñịa chỉ lớp C với mặt nạ mạng con là 255.255.255.4 nghĩa là ñã sử dụng 2

4 mạng con (2 bits), mỗi mạng con chứa tối ña 62 host (còn 6 bits trong ñịa chỉ host và có tất cả 64 ñịa chỉ, ñịa chỉ 0 dùng cho máy chủ và 64 là ñịa chỉ broadcast không ñược sử dụng cho host)

Ví dụ: ðịa chỉ IP là 131.32.21.20 với mặt nạ mạng con là 255.255.255.0, tìm chỉ

số mạng con, chỉ số máy chủ và ñịa chỉ broadcast

Ta có, 128<131<191 nên ñịa chỉ IP thuộc lớp B

Như vậy, trong mặt nạ mạng con, 2 giá trị 255 ñầu biểu thị netid, giá trị 255 thứ 3 biểu thị subnetid, nghĩa là sử dụng 8 bit và có tất cả 255 mạng con Dựa vào mặt nạ mạng con, ta thấy chỉ số mạng con của ñịa chỉ IP trên là 0.0.21.0 và ñịa chỉ host 0.0.0.20 ðịa chỉ broadcast có tất cả các bit bằng 1 trong vùng ñịa chỉ host, do ñó, ñịa chỉ broadcast là 131.32.21.255

Bởi vì Ipv4 xét trên còn quá ít ñịa chỉ so với sự bùng nổ Internet hiện nay nên ñề xuất chuyển sang Ipv6, Ipv6 gồm 6 byte nên số ñịa chỉ nhiều hơn rất nhiều, ñảm bảo ñáp ứng ñược trong tương lai

IPv6 (IPng)

Hình 7-7 Khuông dạng gói IPv6

Nhược ñiểm của IPv4 là ñịa chỉ ngắn, an ninh kém và kiểm soát kém với các dịch

vụ thời gian thực Một phiên bản mới hơn là IPv6, ñược IETF ñề xuất, còn gọi là IP thế

hệ sau (IPng: IP next generation) Với các mục ñích:

• Tăng không gian ñịa chỉ, khả năng hỗ trợ hàng tỷ host

• Giảm kích thước các bảng ñịnh tuyến

• Giao thức ñơn giản khiến tiến trình ñịnh tuyến nhanh hơn

• Hổ trợ các ứng dụng thời gian thực – QoS

• Bảo mật, di ñộng, tự cấu hình

• Cho phép các giao thức cũ và mới họat ñộng ñồng thời

Những thay ñổi chính so với IPv4 là không gian ñịa chỉ tăng lên 128bits, khả năng

hỗ trợ QoS qua trường Flow Label và header ñơn giản hơn

Header IPv6 luôn có chiều dài cố ñịnh là 40 octets Sau bó là trường header mở rộng và thông tin Các trường bên trong header như sau:

• Version: 4-bits chỉ phiên bản Internet, giá trị là 6

• Prio hay Traffic Class: 8-bits chỉ ñộ ưu tiên cho các lớp lưu lượng Cho phép các node phân biệt các lớp ưu tiên trong các gói IPv6

• Flow Label 20-bits nhãn luồng Chỉ thị gói này thuộc về một chuỗi gói ñặc biệt giữa nguồn và ñích, yêu cầu ñối xử ñặc biệt bởi các router trung gian

Có thể ñược sử dụng với mục ñích hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực (ñiện thoại hoặc video) yêu cầu các router ñối xử ñặc biệt Giá trị mặc ñịnh bằng 0 cho các ứng dụng không yêu cầu thời gian thực

• Payload Length 16-bit chỉ thị chiều dài tải trọng gói Tải trọng gồm phần header mở rộng và ñơn vị dữ liệu gói giao thức PDU lớp cao hơn gởi xuống Chiều dài tối da là 65.535 octets Những tải trọng có chiều dài lớn hơn thì trường này có giá trị bằng 0 và tùy chọn Jumpo Payload ñược sử dụng trong các tùy chọn từng chặng (Hop-by-Hop Options) của header mở rộng

• Next Header 8-bits Chỉ kiểu header mở rộng thứ nhất kề sau header IPV6 (nếu có) hay giao thức trong PDU lớp cao hơn (như TCP, UDP hay ICMPv6) trong bảng 7.1

• Hop Limit 8-bits Giới hạn số chặng mà gói sẽ truyền qua, tương tự như TTL trong IPV4

• Source Address và Destination Address mỗi trường 128-bits, chỉ thị ñịa chỉ nguồn và ñịa chỉ ñích

Bảng 7-1 Các giá trị trong trường Next-Header Value (in decimal) Header

TCP (Transmission Control Protocol )

IP cung cấp sự truyền datagram không nối kết qua mạng ðiều này có nghĩa là nó ñịnh tuyến cho mỗi gói dữ liệu một cách ñộc lập bằng việc sử dụng các ñịa chỉ IP trong mỗi gói Nhiều ứng dụng như truyền file yêu cầu các gói ñưa ñến theo trật tự và nếu chúng gặp lỗi phải truyền trở lại Các thủ tục ñược yêu cầu cho các chức năng này ñược thực hiện trong TCP TCP cung cấp truyền thông nối kết có hướng tin cậy qua mạng IP không nối kết ðể thực hiện ñược ñiều này, TCP thiết lập một nối kết logic, truyền lại nếu lỗi xuất hiện trên các gói và sắp xếp lại các gói nếu nó ñưa ñến theo thứ tự

Hình 7-8 cho thấy các trường trong header TCP mà theo sau ñịa chỉ IP trong gói

IP

• Số hiệu cổng nguồn và ñích (source port và destination port) ñịnh nghĩa tiến trình nguồn ñích tương ứng Một số cổng dịch vụ ñược ñã ñịnh nghĩa như 25 cho SMTP, 23 cho TELNET và một tập còn lại cho phép sử dụng theo yêu cầu

• Sequence number là số byte ñầu tiên trong phân ñọan TCP trong thông ñiệp từ nguồn

• Acknowledgment Number: 32-bit, chỉ thị phân ñoạn kế tiếp chờ ñể nhận, ñồng thời cũng chỉ thị phân ñoạn ñã nhận ñược sau cùng Tham số này như N(R) trong HDLC

• Data Offset: chỉ vị trí bắt ñầu dữ liệu (xác ñịnh chiều dài phần header TCP tính theo word 32 bits, ít nhất là 5 words)

• Reserved: 6-bit, dự trữ

• Control Bits: các bit ñiều khiển

• URG: Nếu giá trị là 1 thì trường Urgent Pointer ñược sử dụng

• ACK: Nếu giá trị là 1 thì trường Acknowledgment ñược sử dụng

• PSH: Nếu giá trị là 1 thì chức năng Push sắp ñược thực hiện

• RST: Nếu giá trị là 1 thì nối kết hiện tại sắp ñược tái khởi tạo

• SYN: Nếu giá trị là 1 thì chức năng ñồng bộ sắp ñược thực hiện Thường sử dụng khi thiết lập tuyến nối

• FIN: Nếu giá trị là 1 chỉ thị bên gởi không còn dữ liệu ñể gởi

• Window size (w): 16-bit, sử dụng trong ñiều khiển lỗi và ñiều khiển luồng Bên gởi không ñược gởi liên tục nhiều hơn w gói vào mạng

• Checksum: 16-bit, kiểm soát lỗi theo phương thức CRC toàn bộ phân ñoạn

• Urgent Pointer: 16-bit, trỏ tới vị trí dữ liệu khẩn

• Options + Pading: Tùy chọn và bổ sung cho ñầy 32 bits

• TCP Data: ðộ dài thay ñổi Tối ña ngầm ñịnh 536bytes

Hình 7-8 Khuông dạng phân ñọan TCP

UDP (User Datagram Protocol)

Ngược lại với TCP, UDP ñược sử dụng nếu không yêu cầu sử dụng dịch vụ nối kết có hướng UDP truyền dẫn với kiểm soát giao thức tối thiểu Không thiết lập nối kết giữa các ñiểm, host nguồn chỉ gởi các datagram riêng biệt ñến ñích Không cung cấp cơ chế xácnhận, không sắp xếp theo trình tự các ñơn vị dữ liệu do ñó có thể dẫn ñến trình trạng trùng lặp hoặc mất datagram mà không gởi thông báo cho ñầu cuối Header UDP rất ngắn như trong Hình 7-9

Hình 7-9 Header UDP

Trong ñó:

• Source port (16 bit) và Destination port (16 bit): số hiệu cổng của host nguồn và ñích

• Length: chỉ ñộ dài của bn tin UDP bao gồm c phần header và data

• Checksum: sử dụng kiểm tra lỗi cho phần header

3 CÁC PHƯƠNG THỨC TRUY CẬP INTERNET

Truy cập Internet bao gồm kỹ thuật truy cập tốc ñộ thấp như quay số qua modem tương tự cho ñến các kỹ thuật truy cập tốc ñộ cao, băng thông rộng lẫn không dây Có