Đồ án môn học: THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG MẠNG ATM CUNG CẤP DỊCH VỤ ABR

Mạng dịch vụ tổhợp số băng hẹp N ISDN ra đời vào đầu những năm 80 như là một cứu cánhcho sự phát triển này.Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và nhu cầu trao đổi th

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG

TRẦN THẾ SƠN

Đà Nẵng 2016

MỤC LỤC

1.Giới thiệu về ATM 3

2 Đặc điểm của ATM 4

3.Mô hình dịch vụ ATM 6

4 Cấu hình ATM 7

4.1 Cấu hình cơ bản ATM PVC 7

4.2 Cấu hình đa điểm ATM PVCT 9

4.3 Sử dụng Inverse-Arp cho ATM PVC 10

4.4 Cấu hình dịch vụ ATM 10

4.5 Cấu hình máy ATM SVC (tiếp theo) 11

4.6 Cấu hình máy ATM QoS 12

PHẦN i: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 3

Phần II.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ATM .4

1.Giới thiệu về ATM .4

2 Đặc điểm của ATM 4

3.Mô hình dịch vụ ATM .6

4 Cấu hình ATM 7

4.1 Cấu hình cơ bản ATM PVC 7

4.2 Cấu hình đa điểm ATM PVC 9

4.3 Sử dụng Inverse-Arp cho ATM PVC .10

4.5 Cấu hình máy ATM SVC (tiếp theo) .11

PHẦNI: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Nhu cầu về giao tiếp trao đổi thông tin đối với loài người trỏ nên khôngthể thiếu trong cuộc sống hàng ngày và nhu cầu ấy ngày càng tăng cùng với sựphát triển rất cao của trí tuệ loài người Bắt đâu từ chiếc máy điện thoại, là một

sự nhảy vọt lớn trong thông tin của loài người, con người dần dần tiến tới việctruyền dữ liệu chữ, truyền số liệu đi từ điểm này tới điểm khác tiếp đó là việctruyền hình ảnh làm con người gắn bó với nhau hơn và bây giờ người ta muốndùng tất cả các loại thông tin khác nhau như tiếng nói, hình ảnh, số liệu trongcùng một lúc( như cầu truyền hình) truyền từ một điểm đến nhiều điểm hoặc từmột điểm đến một điểm Cứ mỗi lần như vậy, cùng với sự tiến bộ trong thôngtin, những hệ thống thông tin cùng với sự cung cấp cho nó ngày càng lớn dầnlên, nó đã và đang đặt ra những thách thức mới ho con người Mạng dịch vụ tổhợp số băng hẹp N ISDN ra đời vào đầu những năm 80 như là một cứu cánhcho sự phát triển này.Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin

và nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng tăng nhanhvà đa dạng hoá của xã hội vàcác dịch vụ truyền ảnh bao gồm cả ảnh tĩnh và ảnh động chất lượng cao vàtruyền số liệu, truyền file tốc độ siêu cao mà chúng yêu cầu tốc độ bit tới vàitrăm Mb/s, thậm chí tới hàng chục Gb/s

Trong số các Công nghệ thì phải kể đến công nghệ quan trọ ng đó làphương thức truyền không đồng bộ( Asynchronoustra sfer Mode ATM) ATM

có thể ứng dụng trong các môi t rường khác nhau như mạng LAN, mạng WAN,mạng công cộng, mạng cáp truyền hình Do vậy ITU-T đã quyết định rằng kiểutruyền không đồng bộ ATM sẽ là phương pháp truyền cho mạng BISDN trongtương lai và đã đưa ra các khuyến nghị về ATM, đặt cơ sở cho mạng ATM cũngnhư phần lớn các tham số của nó

Tại Việt Nam hiện nay cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành Bưuchính Viễn thông, công nghệ ATM cũng đã bắt đầu được chú trọng nghiên cứunhằm đáp ứng được những nhu cầu ngày càng tăng của xã hội Bản đồ án này là

một phần trong quá trình nghiên cứu, tìm tòi nhằm tiến tới nhanh chóng áp dụngcông nghệ này tại Việt Nam, nội dung chủ yếu là : nghiên cứu hệ thống ATM

và dịch vụ ABR

PHẦN II.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ATM

1.Giới thiệu về ATM.

Mạng ATM (Asynchronous Transfer Mode) được xem là mạng của tươnglai có khả nǎng tích hợp các dịch vụ cung cấp giải thông lớn cho các mạng máytính với tốc độ 155Mps, 622Mps và Gps Mạng ATM là các mạng chuyển mạchgói hướng kết nối Đề xuất từ nǎm 1987, ATM được xem như là mạng củatương lai có khả nǎng tích hợp mọi dịch vụ cũng như các đặc tính cần phải cócủa các mạng trên bình diện ứng dụng mạng LAN và WAN Thiết kế chủ yếucho xử lý thời gian thực như tiếng nói, âm thanh và hình ảnh, công nghệ ATM

có được tǎng cường để cung cấp các dịch vụ và ứng dụng đặc biệt các ứng dụngLAN trên mạng ATM (LAN emulation specs và Classical IP specsove ATM).Dựa trên kiểu truyền không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) cungcấp nhiều loại dịch vụ trên một mạng truyền thông duy nhất ATM được xem là

kỹ thuật chuyển mạch tốc độ cao được xây dựng trên cơ sở tổ hợp cá cưu điểmcủa chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh ATM có khả năng cung cấp nhiềuloại dịch vụ với các yêu cầu khác nhau về QoS nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả sửdụng tài nguyên mạng

Tế bào (Cell) là đơn vị thông tin cơ bản trong ATM, có độ dài cố đ ịnh 53byte, bao gồm 48 byte thông tin và 5 byte tiêu đề chứa các thông tin liên quan

để thiết lập và điều khiển kết nối Các dịch vụ trong mạng ATMgồm:CBR( Cons tntBitRate) , r t VBR ( real t ime VariableBitRate) , nrt VBR(nonreatime Var iab le Bit Rate), ABR( AvalibleBitRate),UBR( UnspecificBitRate) Các dịch vụ này có thể phân thành hai loại là dịch vụthời gian thực (CBR và rtVBR) và dịch vụ không theo thời gian thực (nrtVBR,ABR và UBR) ATM có các tính năng QoS (quality of service chất lượng dịchvụ), cho phép khách hàng chọn kiểu lưu thông cần ưu tiên, như cho tiếng nói vàvideo phải đến đúng lúc, để đảm bảo rằng thông tin ít quan trọng không chiếmlĩnh dòng lưu thông thời gianthực Nó là một công nghệ có thể mở rộng, vậnhành từ 25 Mbits/sec đến 2.46 Gbits/sec, nó có thể dễ dàng tích hợp với cácmạng của các hãng truyền tải, và nó hỗ trợ việc tích hợp với các công nghệ cós{n (với những sự điều chỉnh phù hợp).Khả năng mở rộng của ATM có ý nghĩaquan trọng đối với những công ty đang phát triển

2 Đặc điểm của ATM

BISDN theo ITUT dựa trên cơ sở kiểu truyền không đồng bộ ATM(Asynchronous Transfer Mode) rong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ

"truyền" bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch, do đó "dạng truyền"

ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển mạch thông tin trong mạng Thuật ngữ

"không đồng bộ" giải thích cho một kiểu truyền trong đó các gói trong cùng mộtcuộc nối có thể lặp lại một cách bất bình thường như lúc chúng được tạo ra theoyêu cầu cụ thể mà không theo chu kỳ ATM còn có hai đặc điểm quan trọng:Thứ nhất, ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bàoATM (ATM Cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễtruyền và biến động trễ (Delay Jitter) giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gianthực, ngoài ra kích thước nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độcao được dễ dàng hơn Thứ hai, ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng làkhả năng nhóm một Công nghệ ATM cung cấp một công nghệ chuyển mạchmới được giới thiệu cho các mạng LAN và WAN cho phép thiết lập các mạch

ảo trực tiếp giữa 2 điểm trên một mạng trong suốt thời gian truyền Nó cũngcung cấp thông lượng (throughput) rất cao cho các máy chủ, máy trạm và cácđoạn LAN từ 51155 Mbit/giây, thậm chí 622 Mbit/giây và trải rộng qua cácmạng xí nghiệp LAN, WAN cho đến giải thông Gigabit

Một mạng thống nhất (One Network): ATM sẽ cung cấp một mạng thốngnhất cho mọi loại số liệu: tiếng nói, dữ liệu, video và dữ liệu đa phương tiện.ATM cho phép tích hợp các mạng với việc tǎng cường tính hiệu quả và khảnǎng quản lý mạng ATM cung cung cấp công nghệ liên mạng chung để thựchiện các mạng riêng và các mạng công cộng Phát triển các ứng dụng mới: Dotốc độ cao và tích hợp mọi dạng số liệu (traffic), ATM sẽ cho phép kiến tạo và

mở rộng các ứng dụng mới như dữ liệu đa phương tiện tới các máy trạm, hộinghị truyền hình thời gian thực, audio, hình ảnh động hoặc các ứng dụng thờigian thực khác Tính tương thích: Do ATM không dựa trên một dạng chỉ địnhtruyền thông về mặt vật lý cho nên ATM tương thích với các mạng vật lý đangtriển khai hiện nay ATM có thể truyền tải trên thiết bị cáp đôi xoắn, cáp đồngtrục và cáp quang

Chuyển dịch tǎng dần (Incremental Migration): các nỗ lực của các tổ chức

về chuẩn và Diễn đàn ATM tiếp tục đảm bảo rằng các mạng đang sử dụng sẽ

tận dụng được các lợi ích của công nghệ ATM với các tǎng cường dần dần củamạng dựa trên các yêu cầu phát triển ứng dụng mới cũng như các nhu cầu củadoanh nghiệp Đơn giản hoá việc quản lý mạng (Simplified Network Mana-gement): ATM đang phát triển tới một công nghệ chuẩn đối với dịch vụ nội hạt,mạng campus/đường trục, mạng diện rộng công cộng và mạng riêng Sự đồngnhất hoá nhằm chủ định đơn giản hoá quản lý mạng lưới bằng cách sử dụngcùng công nghệ đối với mọi mức độ (level) mạng

Chu trình có tính kiến trúc lâu dài: Các hệ thống thông tin và công nghiệp viễnthông đang tập trung và chuẩn hoá theo công nghệ ATM ATM đã được thiết kế

từ khi bắt đầu để đạt được tính mở rộng quy mô và tính mềm dẻo về: khoảngcách địa lý, số người sử dụng, truy nhập và bǎng thông với tốc độ từ megabitcho đến gigabit

Mạng LAN tǎng cường (Emulated LAN) trên các mạng trục ATM: các đềxuất của Diễn đàn ATM sẽ cung cấp các mạng LAN ảo và tǎng cường cho côngnghệ LAN dựa trên công nghệ Ethernet, một công nghệ được hỗ trợ bởi một thịtrường khách hàng hiện nay thống trị tới 77% thị trường mạng máy tính

Tuy nhiên, công nghệ ATM có một số yếu điểm: Tính chưa hoàn thiện(Incompleteness): Công nghệ ATM được phát triển dựa trên nhiều sửa đổi thậmchí sai lầm Thí dụ, trường GFC trong mào đầu (header) của ATM được coi như

là một lỗi trong chuẩn Ngoài ra, có quá nhiều phương án cho giao thức AAL 1

mà có lẽ là không thật sự cần thiết; AAL 2 đã bị phá sản; AAL 3 và AAL 4 thìchưa bao giờ được thấy ánh sáng ban ngày; AAL 3/4 tỏ ra không hiệu quả và cótổng kiểm tra (checksum) quá ngắn và tương lai đang nằm trong giao thức AAL

5 nhưng vẫn còn nhiều điều cần phải hoàn thiện nó Lý do là các giao thức AAL

5 được thiết kế rộng rãi bởi ngành công nghiệp viễn thông mà không được cậpnhật (input) nhiều bởi công nghiệp máy tính, đặc biệt theo quan điểm của ngànhbảo mật máy tính và lý thuyết mã hoá Giá thành cao (Cost): Hiện nay, việctriển khai công nghệ ATM khá tốn kém so với công nghệ Fast Ethernet hay là

công nghệ Gigabit Ethernet với cùng dải thông Công nghệ Ethernet cho đếnnay có tính cạnh tranh cao so LAN hiện hành trên các mạng ATM.

3.Mô hình dịch vụ ATM.

Kiến trúc ATM cung cấp nhiều kiểu dịch vụ khác nhau (tức là chuẩn ATM

có nhiều mô hình dịch vụ) Trong phạm vi cùng một mạng những kết nối khácnhau có thể được cung cấp những lớp dịch vụ khác nhau

Dịch vụ truyền với tốc độ cố định - Constant bit rate (CBR): là mô hình

dịch vụ ATM đầu tiên được chuẩn hoá có thể thấy được vai trò các công ty điệnthoại đằng sau ATM Dịch vụ mạng CBR là sự lựa chọn lý tưởng cho việctruyền dữ liệu đa phương tiện (ví dụ điện thoại số) theo thời gian thực với tốc

độ truyền cố định Mục tiêu của dịch vụ CBR là làm cho kết nối mạng trônggiống như một đường kết nối thực sự (bằng dây đồng hay cáp quang) giữa bêngửi và bên nhận Trong dịch vụ CBR các gói tin ATM (trong thuật ngữ ATM

là các tế bào ATM - ATM cell) được truyền qua mạng với một độ trễ nào đó

(được gọi là cell transfer delay, CTD) Biến thiên của độ trễ (“jitter” hay cell delay variation, CDV) tỷ lệ các cell bị mất hay đến trễ (cell - lost rate, CLR)được đảm bảo không vượt quá một giá trị ngưỡng Tốc độ truyền tối đa của mỗikết nối được xác định trước (pick cell rate, PCR) và bên gửi có thể gửi dữ liệuvới tốc độ này Các giá trị PCR, CTD, CDV và CLR đã được máy tính gửi vàmạng ATM thoả thuận trước trong giai đoạn thiết tập kết nối CBR

Lớp dịch vụ ATM thứ hai là dịch vụ truyền với tốc độ không xác định

(Unspecified bit rate - UBR) Không giống dịch vụ CBR (đảm bảo tốc độ, độ

trễ mất mát dữ liệu), UBR không đảm bảo những điều này ngoại trừ việc gửicác cell theo đúng thứ tự Như vậy dịch vụ UBR giống mô hình dịch vụ cố gắngtối đa của Internet Dịch vụ UBR không cung cấp thông tin phản hồi cho bêngửi về việc các cell có đến được đích hay không Với mạng UBR, tính tin cậy

của truyền dữ liệu được triển khai trong các giao thức ở tầng cao hơn Dịch vụUBR phù hợp với những ứng dụng truyền dữ liệu không cần tốc độ truyền cốđịnh như mail, newsgroup.

Nếu UBR được xem như một dịch vụ theo kiểu cố gắng tối đa thì dịch vụ

truyền với tốc độ có sẵn (available rate bit - ABR) có thế phân loại vào nhóm

dịch vụ theo kiểu cố gắng tối đa nhưng ưu việt hơn Hai tính năng bổ sung quantrọng nhất của dịch vụ AER là:

Tốc độ truyền cell nhỏ nhất (MRC) được đảm bảo cho kết nối ABR Tuynhiên khi tài nguyên của mạng rỗi, bên gửi có thể gửi với tốc độ cao hơn MCR

Có phản hồi về tắc nghẽn từ tầng mạng Mạng ATM có thể cung cấpthông tin phản hồi cho bên gửi (là bit thông báo tắc nghẽn hay tốc độ gửi thấp)

đề bên gửi điều chỉnh tốc độ gửi

ABR không đảm bảo một băng thông tối thiểu, nhưng cố gắng truyền dữliệu nhanh nhất có thể Như vậy, ABR phù hợp với các ứng dụng truyền dữ liệuyêu cầu độ trễ nhỏ (ví dụ duyệt Web)

Mô hình ATM cuối cùng là dịch vụ truyền với tốc độ biến đổi (variable

bit rate - VBR) Trong dịch vụ VBR thời gian thực, tỷ lệ mất gói dữ liệu, độ trễ

có thể chấp nhận được thỏa thuận trước giống dịch vụ CBR Tuy nhiên, tốc độgửi thực sự được phép thay đổi theo các tham số do người dùng đưa vào Điềunày cho phép sử dụng tài nguyên có hiệu quả hơn, nhưng xét theo các tiêu chí

về mất mát dữ liệu, độ trễ thì VBR tương tự CBR

4 Cấu hình ATM

4.1 Cấu hình cơ bản ATM PVC

Cấu hình cơ bản của một giao diện ATM:

R1(config-if-atm-vc)# protocol ip 172.16.1.2 broadcast

R1(config-if-atm-vc)# protocol ip 172.16.1.1

Các giao thức ánh xạ là ip, trỏ đến địa chỉ IP của router từ xa của172.16.1.2 Bởi vì ATM là một không phát sóng đa truy cập (NMBA) trungbình, các tham số phát sóng phải được xác định để chương trình phát sóng trựctiếp đến IP của router từ xa Nếu không, các giao thức định tuyến như OSPF vàEIGRP sẽ không thể hình thành các mối quan hệ hàng xóm Các lệnh giao thức

IP điểm cuối cùng để các IP của giao diện ATM địa phương, cho phép cácrouter để ping chính nó

4.2 Cấu hình đa điểm ATM PVC

Một VCI độc đáo phải được sử dụng cho mỗi điểm đến Để đơn giản, mỗi PVC

có thể được chỉ định một tên mô tả:

4.3 Sử dụng Inverse-Arp cho ATM PVC

Inverse ARP được tự động kích hoạt theo mặc định, nhưng sẽ bị vô hiệu nếumột ánh xạ tĩnh được cấu hình

R1(config)#int atm1/0

R1(config-if)#atm ilmi-pvc-discovery

Địa chỉ ATM của router phải được xác định ATM sử dụng các địa chỉ chuẩnOSI NSAP (Service Network Access Point) (một tiêu chuẩn giải quyết được sửdụng bởi các công nghệ khác là tốt, chẳng hạn như IS-IS) ATM NSAP baogồm ba phần:

• 13-byte Chuyển Tiền tố, bởi các nhà cung cấp máy ATM được giao, trong đóxác định các chuyển mạch ATM hoặc "miền"

• 6-byte địa chỉ MAC của giao diện ATM địa phương, còn được gọi là hệ thốngđầu cuối Identifier (ESI)

• 1-byte trường Selector NSAP

4.5 Cấu hình máy ATM SVC (tiếp theo)

R1(config)#interface atm1/0

R1(config-if)#atm nsap-address

AB.1111.22.CDEF33.AB12.AF12.BF3C.1111.2222.3333.00

Phần AB.1111.22.CDEF33.AB12.AF12.BF3C của

các NSAP địa chỉ xác định tiền tố chuyển đổi Phần 1111.2222.333

xác định ESI (hay địa chỉ MAC) 00 xác định NSAP Selector

Chú ý rằng không có thời gian tách biệt các địa chỉ MAC trong cú pháp này.

Các atm NSAP địa chỉ và atm lệnh esi-địa chỉ không thể được sử dụng

bên nhau Một sẽ ghi đè khác

Cuối cùng, SVC phải được tạo ra, và chỉ vào một NSAP điểm đến

địa chỉ nhà:

RouterA (config) # interface atm0

RouterA (config-if) # svc MYSVC

CC.2222.33.CDEF33.AB12.AF12.BF3C.4444.5555.6666.00

Chú ý rằng tên MYSVC đã được giao cho svc

4.6 Cấu hình máy ATM QoS

Bước đầu tiên trong việc cấu hình QoS cho ATM là để tạo ra một vc-classchứa các thông số QoS thích hợp:

R1(config)#vc-class atm truongan

R1(config-vc-class)#en

R1(config-vc-class)#encapsulation aal5snap