Giao thức liên mạng phiên bản 6 đa dẫn đường cho mạng thế hệ sau

Chú thích: NGN Services & Applications: Dịch vụ và ứng dụng mạng thế hệ sau Ipv6-based Core NetworkCN: Mạng lõi dựa trên Ipv6 Ipv6: Internet Protocol version 6: Giao thức liên mạng phiê

IPv6 Multihoming for NGN (Giao thức liên mạng phiên bản 6 đa-dẫn đường cho mạng thế hệ sau)

Chủ đề: Các công nghệ NGN và NGI

Tóm tắt: Bài báo này xác định việc triển khai IPv6 Multihoming cho các mạng

thế hệ sau IPv6 Multihoming được phát triển cho bề ngoài của mạng nhưng IPv6 Multihoming cũng có thể được sử dụng cho một host trong mạng NGN Trong bài náo này, chúng tôi mô tả các tính năng của IPv6 Multihoming và các yêu cầu về việc sử dụng IPv6 Multihoming trong môi trường NGN Bài báo này cũng cung cấp các kịch bản ứng dụng của IPv6 Multihoming cho NGN để tạo điều kiện cho các dịch vụ và ứng dụng nâng cao của IPv6 dựa trên mạng NGN

1 Giới thiệu

IPv6 là một trong những giao thức chuyển giao hữu ích trong tương lai với môi trường mạng cố định và không dây/di động Một trong những đặc tính của IPv6 là IPv6 Multihoming IPv6 Multihoming là một site(mạng) hoặc một nút có nhiều kết nối mạng thông qua sự giống hoặc khác nhau của nhà cung cấp dịch vụ mạng / nhiều giao diện mạng / nhiều địa chỉ mạng Các site và các nút chọn IPv6 Multihoming vì nhiều lí do, đặc biệt là để cải thiện khả năng chịu lỗi, cân bằng hiệu suất tải, hỗ trợ di động, v.v

Trong môi trường NGN, kiến trúc của tầng giao vận được chia thành mạng truy nhập và mạng lõi Các đặc trưng của mạng truy nhập trong NGN là những công nghệ

đa truy nhập và những mạng truy nhập không đồng nhất Hình 1 là một ví dụ của mạng lõi NGN với những mạng đa truy nhập và truy nhập không đồng nhất và kết nối với các mạng khác

Trong công nghệ đa truy nhập và mạng truy nhập không đồng nhất, mỗi mạng truy cập cần phải có nhiều kết nối mạng đến mạng lõi và một đối tượng di động cần phải có nhiều kết nối tới mạng truy nhập vì nhiều lý do như : độ dư thừa, hiệu

suất,vv Đặc điểm của IPv6 Multihoming cho phép một mạng truy nhập có nhiều kết nối đến cùng một mạng lõi hoặc có nhiều kết nối đến nhiều mạng lõi Các đặc điểm của IPv6 Multihoming cho phép một đối tượng thiết bị di động có các giao diện tới nhiều hơn một hoặc nhiều địa chỉ mạng trên một giao diện mạng , một địa chỉ liên kết nội bộ, một địa chỉ vùng mạng, những địa chỉ duy nhất toàn cầu, vv

Với nhiều kết nối mạng, nhiều giao diện mạng và nhiều địa chỉ mạng, một đối tượng thiết bị di động có thể được ( hoặc mất ) các địa chỉ bổ sung động ( ví dụ: thông qua chuyển động của một đối tượng điện thoại di động hoặc giao thức đánh số lại máy chủ) Và một đối tượng điện thoại di động có thể được ( hoặc mất ) giao diện bổ sung

động ( ví dụ: thông qua nhiều giao diện hoặc cấu hình đường hầm ) và một site có thể được ( hoặc mất ) tiền tố bổ sung động, ví dụ như thông qua giao thức đánh số lại router)

Hình 1: Mạng lõi và mạng truy nhập trong NGN.

Chú thích:

NGN Services & Applications: Dịch vụ và ứng dụng mạng thế hệ sau

Ipv6-based Core Network(CN): Mạng lõi dựa trên Ipv6

Ipv6: Internet Protocol version 6: Giao thức liên mạng phiên bản 6

Access Network(AN): Mạng truy nhập

User Terminal(Host): Người dùng thiết bị đầu cuối

User Group(Site): Nhóm người dùng(mạng)

Bài viết này được chia thành các phần như sau :

Phần 2 Giới thiệu tính năng IPv6 Multihoming

Phần 3 Trình bày yêu cầu của IPv6 Multihoming trong NGN

Phần 4 Trình bày mô hình chức năng của IPv6 Multihoming cho mạng NGN

Phần 5 Mô tả ứng dụng của IPv6 multihoming trong NGN

Phần 6: Kết luận

2 Các tính năng IPv6 Multihoming

Tính năng Multihoming được sử dụng rộng rãi trong mạng IPv4 cơ sở và được coi là một yếu tố dịch vụ quan trọng Về cơ bản, IPv4 Multihoming được thực hiện

hợp lý bằng việc định tuyến Khi Internet trở thành một mạng thương mại, tính năng multihoming là một yếu tố không thể thiếu trong mạng lưới và các nút Do đặc tính của IPv6 , IPv6 cho phép một máy chủ có nhiều địa chỉ IP và địa chỉ IP được phân bố phân cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ mạng Khi chúng ta so sánh IPv6 Multihoming với IPv4Multihoming , mục đích của multihoming là giống nhau nhưng những vấn đề cho việc áp dụng multihoming, đánh giá và giải pháp để giải quyết các vấn đề khá là khác nhau Tính năng Multihoming IPv6 được phân chia thành thành site multihoming và host multihoming như 1 lớp nơi multi-homing được áp dụng

2.1 Site Multihoming.

Site Multihoming là một site (mạng) có nhiều kết nối với nhà cung cấp cùng một dịch vụ mạng (ISP) hoặc nhiều kết nối với nhiều nhà cung cấp nhiều dịch vụ mạng Hình 2-a Cho thấy Site Multihoming, nơi mà một site có nhiều kết nối đến cùng một nhà cung cấp cùng một dịch vụ mạng Và hình 2-b Cho thấy site

Multihoming, nơi mà một site có nhiều kết nối đến hai nhà cung cấp dịch vụ mạng

Chú thích:

ISP: nhà cung cấp dịch vụ

Site: Mạng

2.2 Host Multihoming.

Host Multihoming là một host có các giao diện mạng đến nhiều hơn một mạng hay nhiều hơn một địa chỉ mạng trên một giao diện mạng Hình 3-a Cho thấy Host Multihoming, nơi một host có nhiều hơn một địa chỉ mạng trên một giao diện mạng Và hình 3-b Cho thấy Host Multihoming, nơi một host có nhiều giao diện mạng tới nhiều hơn một mạng

Chú thích:

Network: Mạng

Host: Máy người dùng

3.Yêu cầu đối với IPv6 Multihoming trong NGN.

Các yêu cầu đối với tính năng IPv6 Multihoming được phân loại dựa vào yêu cầu chung cho cả IPv4 Multihoming và IPv6 Multihoming và bổ sung thêm yêu cầu của IPv6 Multihoming Yều cầu đối với cả IPv4Multihoming và IPv6 Multihoming là

độ dư thừa, chia tải, hiệu suất, chính sách, tính đơn giản, khả năng tồn tại của tầng giao vận, tác động trên DNS, và lọc gói Bổ sung yêu cầu đối với IPv6 Multihoming là có khả năng mở rộng, tác động trên các router, tác động trên các host, tương tác giữa các host và hệ thống định tuyến, điều hành và quản lý, hợp tác giữa các nhà cung cấp, và nhiều giải pháp

Khi đánh giá yêu cầu của IPv6 Multihoming trong NGN, chúng ta nên quan tâm đến đặc điểm của mạng NGN như là khoảng cách giữa mạng lõi và mạng truy nhập, không hạn chế người dùng truy nhập tới các dịch vụ khác nhau của nhà cung cấp, kết hợp dịch vụ giữa cố định / di động, nhiều công nghệ truy nhập không đồng nhất và nhiều mạng giao tiếp với các host

Mặc dù khái niệm về IPv6 Multihoming có thể được ứng dụng vào mạng lõi để sao lại những kết nối mạng hay để bảo vệ máy chủ với độ tin cậy, IPv6 Multihoming

sẽ được sử dụng một cách đặc biệt giữa mạng lõi và mạng truy nhập trong môi trường NGN Do các tính năng của IPv6 Multihoming, mỗi mạng truy nhập có thể có nhiều kết nối với một mạng lõi Trong trường hợp này, mối quan hệ giữa các mạng lõi và mạng truy nhập không giống như trước đó Các đường dẫn ( hay bảng định tuyến ) là khác nhau từ mỗi kết nối mạng vì mỗi kết nối mạng được xác định bởi thông điệp của bộ tịnh tuyến IPv6 ( các thông tin tiền tố trong thông điệp Router Advertisement ) Và tiền tố có thể thay đổi linh động thông qua giao thức đánh số lại bộ định tuyến Mỗi

chức năng giữa các mạng lõi và mạng truy nhập ở tầng giao vận cần phải xem xét lại tất cả những nhận xét này

Do công nghệ đa truy nhập và mạng truy nhập không đồng nhất, một số đối tượng di động có thể có nhiều giao diện mạng không đồng nhất và nhiều địa chỉ mạng Đây là một tính năng nổi bật của một đối tượng di động trong môi trường NGN Các đối tượng di động với tính năng IPv6 Multihoming cần phải có khả năng duy trì dịch vụ (môi trường truyền thông mạng) khi đối tượng điện thoại di động chuyển từ một mạng truy nhập tới một mạng truy nhập không đồng nhất khác Và các đối tượng di động có thể có một số kết nối mạng đến mỗi mạng truy nhập cho các dịch vụ quy định Để hỗ trợ các đối tượng di động được Multi-homing, các chức năng trong mạng truy nhập và chức năng trong các đối tượng di động cần phải có những chức năng sẵn có

4 Mô hình chức năng IPv6 Multihoming trong NGN.

Trong phần này, chúng tôi xác định các mô hình chức năng của IPv6

Multihoming trong NGN bằng cách sử dụng phương pháp phân lớp Trong NGN, các tính năng IPv6 Multihoming có thể được ứng dụng trong tầng mạng và tầng giao vận

4.1 Mô hình mạng với IPv6 Multihoming trong NGN.

Cần lưu ý rằng trong phối cảnh NGN thì mạng được cấu hình với một mạng lõi IP-based (CN) và một loạt các mạng truy nhập hữu tuyến và/hoặc vô tuyến (ANs), kết nối với nhau thông qua CN Trong đó, phần này tập trung vào cấu hình mạng, mà CN dựa trên IPv6 và người dùng mạng NGN (hoặc một nhóm người dùng, ví dụ: một site) sẽ được Multi-homing vào mạng

Trong hình 1, mỗi AN có thể sử dụng một công nghệ truy cập khác nhau (có dây hoặc không dây) Một mạng có thể bao gồm IPv6-based CN (mạng lõi dựa trên IPv6) và một loạt các AN Với sự hỗ trợ của IPv6 ‘host multihoming’, một người sử dụng mạng NGN (thiết bị đầu cuối) có thể được kết nối tới hai hoặc nhiều AN và sau

đó được lợi ích từ các dịch vụ và ứng dụng NGN thông qua mạng lõi Trong khi đó, với sự giúp đỡ của IPv6 ‘site multihoming’, một nhóm người dùng (site) cũng có thể được kết nối với mạng lõi NGN bằng cách kết nối qua hai hoặc nhiều ANs để sử dụng dịch vụ và ứng dụng NGN

Một trong những mục tiêu chính trong mạng NGN là cung cấp cho người dùng các dịch vụ và/hoặc ứng dụng nâng cao với sự giúp đỡ bởi các tính năng của IPv6 multihoming là: site multihoming và host multihoming, nếu được cho phép Mặt khác, chức năng IPv6 multihoming này có thể được xem xét ở các tầng khác nhau: tầng mạng (IPv6) và tầng vận chuyển (TCP / UDP / SCTP / DCCP) Trong tầng mạng, cả IPv6 site multihoming và host multihoming đều có thể được sử dụng để nâng cao các

dịch vụ và ứng dụng trong mạng NGN, trong khi ở tầng vận chuyển, các IPv6 host (end-to-end) multihoming có thể được khai thác giữa hai host end-to-end (đầu cuối) liên quan với nhau với IPv6 host multi-homing trong tầng mạng

4.2 Mô hình chức năng của IPv6 Multihoming trong tầng mạng.

IPv6 multihoming trong tầng mạng được kết hợp với giao thức IPv6 (ví dụ, tầng 3) Trong tầng IPv6, một người dùng thiết bị đầu cuối (host) và / hoặc nhóm người dùng (site) sẽ được multi-homing đến hai hoặc nhiều mạng truy cập, vì thế nó được kết nối với mạng lõi NGN Hơn nữa, IPv6 multihoming trong tầng mạng có thể được phân thành site multi-homing và host multi-homing Hình 4 cho thấy một mô hình mạng cho IPv6 site multihoming trong NGN

Hình 4: IPv6 site Multihoming trong tầng mạng Chú thích:

Peering Relationship: Quan hệ ngang hàng

Application: tầng ứng dụng

Transport: tầng giao vận

Ipv6: tầng mạng (tầng IPV6)

Link: tầng liên kết dữ liệu

Physical: tầng vật lí

Trong hình, một site hay một mạng của một nhóm người dùng được multi-homing đến hai hoặc nhiều mạng truy nhập trong NGN Các gateway hoặc router của site sẽ được kết nối với những mạng lưới truy cập với mối quan hệ ngang hàng

(peer-to-peer) trong tầng IPv6 Như vậy mối quan hệ ngang hàng có thể là đối tượng được thoả thuận giữa hai mạng liên kết

Với sự trợ giúp của khả năng từ site multihoming này, những người sử dụng NGN nằm ở site có thể sử dụng các dịch vụ và các ứng dụng NGN được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ NGN thông qua mạng lõi

Ứng dụng tiêu biểu khu vực của lPv6 site multihoming bao gồm:

- Chia sẻ tình trạng lưu thông, để cải thiện việc sử dụng băng thông mạng;

- Kỹ thuật lưu lượng; để nâng cao việc sử dụng mạng và để tối ưu hóa định tuyến

- Một kịch bản chi tiết hơn cho từng lĩnh vực ứng dụng sẽ được mô tả trong phần kế tiếp

Hình 5 cho thấy một mô hình mạng IPv6 ‘host’ multihoming trong tầng mạng

Hình 5: IPv6 Host Multihoming trong tầng mạng Chú thích:

TCP: Transmission Control Protocol - Giao thức điều khiển truyền vận (Giao thức truyền tin tin cậy)

UDP: User Datagram Protocol – (Giao thức truyền tin không tin cậy)

SCIP: Stream Control Transmission Protocol -Giao thức truyền vận điều khiển dòng DCCP: Datagram Congestion Control Protocol - Giao thức kiểm soát tắc nghẽn gói

dữ liệu

Như được thể hiện trong hình, IPv6 host multihoming cũng có thể được sử dụng với khả năng của máy chủ IPv6 riêng lẻ trong tầng mạng Trong hình, một máy chủ IPv6 (người sử dụng thiết bị đầu cuối) là được multi-homing đến hai hay nhiều mang truy cập trong NGN Trong mô hình này, máy chủ IPv6 sẽ sử dụng hai địa chỉ IPv6 khác nhau với những subnet prefix khác nhau đến mỗi mạng truy cập

Trong khi đó, để khai thác lPv6 host multihoming vào mạng, mỗi máy chủ IPv6 nhu cầu để đảm bảo rằng giao thức của tầng vận chuyển (TCP, UDP, SCTP, DCCP) sẽ nhận thức được khả năng của IPv6 multihoming trong tầng mạng Với sự trợ giúp của khả năng từ host multihoming này, người dùng NGN (host) có thể sử dụng các dịch vụ và các ứng dụng NGN được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ NGN thông qua mạng lõi

Những lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu của IPv6 host multihoming này bao gồm:

- Chia sẻ tình trạng lưu thông: để cải thiện việc sử dụng băng thông liên kết được giao từ máy chủ

- Khắc phục lỗi dư thừa: phục hồi kết nối các host từ sự cố mạng

4.3 Mô hình chức năng của IPv6 Multihoming trong tầng vận chuyển.

IPv6 multihoming cũng có thể được sử dụng trong tầng vận chuyển IPv6 multihoming trong lớp vận chuyển được kết hợp với các giao thức vận chuyển (ví dụ, lớp 4), được phát triển bởi IETF, có hỗ trợ tầng giao vận multihoming như Stream Control Transmission Protocol (SCIP) (Giao thức truyền vận điều khiển dòng) và Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) (Giao thức kiểm soát tắc nghẽn gói

dữ liệu) Trong quan điểm của lập trình ứng dụng TCP / IP , cần lưu ý rằng TCP và UDP không liên quan đến multi-homing

Mặt khác, cần lưu ý rằng việc Multihoming tầng giao vận thực chất là dựa trên

sự hỗ trợ Multihoming bên dưới lớp mạng Đó là, SCTP/ DCCP Multihoming sẽ hoạt động trên IPv6 Multihoming cho các dịch vụ và ứng dụng trong NGN Bằng cách này, mỗi phiên ứng dụng SCTP/ DCCP sẽ được thực hiện bằng cách sử dụng hai hoặc nhiều địa chỉ IPv6, được đưa ra trong lớp mạng

Trong tầng giao vận, một người sử dụng thiết bị đầu cuối ( host ) sẽ được Multi-homing đến các mạng truy cập và hơn nữa là đến host IPv6 phù hợp qua hai hoặc nhiều địa chỉ IPv6.Về vấn đề này, Multihoming tầng giao vận có thể được xem xét là “end-to-end host Multihomming”, từ khi kết nối multihoming sẽ được thiết lập giữa hai end-to-end host, với sự giúp đỡ của IPv6 host Multihoming Hình 6 cho thấy một mô hình mạng IPv6 multi-homing trong tầng giao vận

Hình 6: IPv6 end-to-end Host Multihoming trong tầng giao vận.

Như được thể hiện trong hình, các IPv6 Multihoming cũng có thể sử dụng trong tầng giao vận end-to-end giữa hai điểm cuối, với sự giúp đỡ của các khả năng của IPv6 Multihoming trong lớp mạng Trong hình, hai host IPv6 được multihoming đến mạng, và thành lập kết nối Multi-homed sử dụng hai địa chỉ IPv6 Hai máy chủ này sẽ sử dụng SCTP hoặc DCCP như là giao thức vận chuyển được liên kết để khai thác khả năng của IPv6 multi-homing

Cần phải lưu ý việc khai thác IPv6 multihoming trong tầng giao vận, mỗi IPv6 host cần đảm bảo rằng các ứng dụng lớp trên được thực hiện bằng cách sử dụng SCTP hoặc DCCP như giao thức tầng giao vận Với sự hỗ trợ của khả năng multihoming tầng giao vận, người sử dụng NGN được hưởng lợi từ các dịch vụ và ứng dụng NGN được cung cấp bởi mạng NGN

Các lĩnh vực ứng dụng điển hỉnh của IPv6 transport-layer multi-homing bao gồm:

-Khắc phục lỗi dư thừa: phục hồi kết nối các máy chủ từ sự cố mạng

-Đảm bảo tính liên tục trên các mạng truy cập khác nhau: để hỗ trợ việc chuyển giao liền mạch

5 Các ứng dụng của IPv6 Multihoming cho mạng NGN

5.1 Khắc phục lỗi.

Để hỗ trợ end-to-end QoS và truyền tin đáng tin cậy, quan trọng là phải cung cấp khả năng chịu lỗi bằng cách dự phòng và các cơ chế khác Bằng IPv6

Multihoming, NGN có thể đảm bảo được rằng các kết nối mạng là dư thừa

5.2 QoS và chia tải

Với nhiều kết nối giữa mạng lõi và mạng truy cập hoặc giữa các mạng truy cập và các đối tượng di động bởi IPv6 Multihoming, lưu lượng dữ liệu có thể khác nhau

Với chính sách thích hợp, NGN có thể được đảm bảo rằng lưu lượng dữ liệu được truyền cũng giống như chia tải

5.3 Hỗ trợ di dộng

Trong môi trường NGN, các công nghệ của các mạng truy nhập là khác nhau và không đồng nhất Với truy nhập mạng không đồng nhất , đối tượng di động có thể có nhiều giao diện mạng không đồng nhất để kết nối đến từng mạng truy nhập Trong tình hình đó, IPv6 Multihoming có thể được sử dụng cho quản lý lưu động bởi vì ban đầu nó được xét nhiều địa chỉ IPv6 và nhiều giao diên mạng

6 Kết luận

IPv6 multihoming một trong những đặc trưng của IPv6, là một site hoặc một nút có nhiều kết nối mạng thông qua sự giống hoặc khác nhau của nhà cung cấp dịch

vụ mạng / nhiều giao diện mạng / nhiều địa chỉ mạng Trong công nghệ đa truy nhập và mạng truy nhập không đồng nhất, mỗi mạng truy cập cần phải có nhiều kết nối mạng đến mạng lõi và một đối tượng di động cần phải có nhiều kết nối tới mạng truy nhập với lý do khác nhau chẳng hạn như chia tải, kỹ thuật lưu lựong, khả năng chịu lỗi với sự dư thừa, và dịch vụ liên tục trên các mạng truy nhập

Khi xem xét các yêu cầu về IPv6 Multihoming trong NGN, chúng tôi quan tâm đến đặc điểm của mạng NGN như tách biệt giữa mạng lõi và mạng truy nhập, truy nhập không hạn chế của người dùng tới các nhà cung cấp các dịch vụ khác nhau, hội tụ các dịch vụ giữa cố định/di động, công nghệ truy nhập không đồng nhất và nhiều mạng giao tiếp các host

Tài liêu tham khảo

[1] Khuyến nghị ITU-T Y.2001 (2004) Tổng quan về NGN

[2] Khuyến nghị ITU-T Y.201 1 ( 2004) Nguyên tắc chung và mô hình tổng hợp cho NGN

[3] IETF, RFC3582, J Abley, et al “ Mục tiêu kiến trúc IPv6 Site- Multihoming, “ Tháng 8 năm 2003.

[4] ITU-T FGNGN deliverable FGNGN-OD-192 “Yêu cầu chức năng và kiến trúc của mạng NGN”