đồ án mạng viễn thông giao thức icmp

Mạng viễn thông cũng có thể được định nghĩa như sau: Mạngviễn thông là một hệ thống gồm các nút chuyển mạch được nốivới nhau bằng các đường truyền dẫn.. • Mạng truyền số liệu: bao gồm cá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

— — —   — — —

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN MẠNG VIỄN THÔNG

NGÀNH: CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Xuân Thu

Nhóm: 14 Sinh viên: Nguyễn Xuân Trung

Đinh Thị Kim Oanh

Lớp: 65DCDT23

Hà Nội, tháng 10 năm 2017

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành báo cáo đồ án môn học này trước hết em xingửi đến quý thầy, cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin trườngĐại Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải lời cảm ơn chân thành Trong suốt quá trình làm đồ án môn học, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ,đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Đỗ Xuân Thu đã tận tình hướngdẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án và các thầy cô trong khoa Điện tửviễn thông đã dạy dỗ, chỉ bảo cho em kiến thức về các môn đại cương cũng nhưcác môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điềukiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điềukiện, quan tâm, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành Đồ án mônhọc

Vì kiến thức bản thân còn hạn chế, trong quá trình thực tập,hoàn thiện chuyên đề này em không tránh khỏi những sai sót,kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ thầy cô

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG 7

1.1 Các mạng viễn thông truyền thống 7

1.1.1 Khái niệm về mạng viễn thông 7

1.1.2 Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay 9

1.1.3 Sơ lược mạng viễn thông Việt Nam 11

1.1.4 Các kế hoạch hoạch định mạng 14

1.2 Tổng quan các lĩnh vực trong viễn thông 19

1.2.1 Xử lý tín hiệu 19

1.2.2 Truyền thông kỹ thuật số 20

1.2.3 Truyền sóng điện từ/vô tuyến và điện tử RF 21

1.2.4 Mạng viễn thông 21

1.2.5 Bảo mật 24

1.3 Mạng viễn thông thế hệ mới NGN (Next Generation Network) 25

1.3.1 Khái niệm 25

1.3.2 Đặc điểm của mạng NGN 26

1.3.3 Các công nghệ trong mạng NGN 27

1.4 Tổng quan về giao thức ICMP 29

1.4.1 Giới thiệu mô hình OSI 29

1.4.2 Giới thiệu mô hình TCP/IP 30

1.4.3 Tổng quan về giao thức ICMP 32

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ ICMP/ICMPv4 34

2.1 Định nghĩa ICMP 34

2.2 Định dạng của gói tin ICMP 36

2.3 Các loại ICMP messenger thường thấy 39

2.3.1 ICMP Echo Messenger 39

2.3.2 ICMP Destination Unreachable Messenger 40

2.3.3 ICMP Parameter Problem Messenger 41

2.3.4 ICMP Redirect/Change Request Messenger 41

2.3.5 ICMP Timestamp request Messenger 42

2.3.6 ICMP Information Request and Reply Messenger 42

2.3.7 ICMP Address Mask Request Messenger 42

2.3.8 ICMP Router Discovery Messenger 42

2.3.9 ICMP Source Quench Messenger 42

2.4 Ứng dụng Ping trong kiểm tra network 45

2.4.1 Ping thành công 46

2.4.2 Ping không thành công 46

CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ ICMP v6 48

3.1 Giới thiệu chung 48

3.2 Chi tiết kỹ thuật 48

3.2.1 Gói tin ICMPv6 48

3.2.2 Các loại thông điệp 49

3.2.3 Thông điệp tổng kiểm tra 53

3.2.4 Xử lý thông điệp 55

3.3 ICMP Messages Transmission 55

3.4 Error Messages 56

3.4.1 Destination Unreachable 56

3.4.2 Packet Too Big 57

3.4.3 Time Exceeded 57

3.4.4 Parameter Problems 57

3.5 Informational Messages 57

3.5.1 Echo Request Message 57

3.5.2 Echo Reply Message 58

3.5.3 Group Membership Messages 58

3.5.4 Router Solicitation Message 59

3.5.5 Router Advertisement Message 59

3.5.6 Neighbor Solicitation Message 60

3.5.7 Neighbor Advertisement Message 60

3.5.8 Redirect Message 60

3.5.9 Options Format 61

3.5.10 Source/Target Link Layer Address Option 61

3.5.11 Prefix Information Option 61

3.5.12 Redirect Header Option 62

3.5.13 MTU Option 62

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 63

4.1 Ưu điểm 63

4.2 Nhược điểm 63

4.3 Ứng dụng 64

4.3.1 Traceroute 64

4.3.2 Ping 65

4.4 Kết luận 67

PHỤ LỤC 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, máy tính trở nên phổ biếnvới mọi người, nó mang lại cho con người khả năng to lớn và làm được nhữngcông việc phi thường: chính xác các phép toán phức tạp, điều khiển tự động vàlàm việc theo sự lập trình của con người Máy tính ra đời không chỉ là công cụ giảiphóng sức lao động, hỗ trợ tối đa trong sản xuất mà còn là phương tiện học tập,giải trí bổ ích trong đời sống của mọi người Sự phát triển của máy tính cũng nhưcông nghệ thông tin sẽ mang lại những thành tựu to lớn cho sự phát triển kinh tếcủa đất nước Là phương tiện tiếp cận nhanh nhất đến các thành tựu của khoa học

kỹ thuật

Sức mạnh của máy tính được tăng lên nhiều lần khi các máy tính được kếtnối thành một mạng máy tính Với mạng máy tính toàn cầu chúng ta có thể dễdàng tiếp cận với thế giới bên ngoài, tiếp cận với những thành tựu khoa học tiêntiến nhất trên thế giới Mạng viễn thông nói chung, máy tính và mạng máy tính nóiriêng là công cụ không thể thiếu trong hoạt động của bộ máy nhà nước, các doanhnghiệp, trường học, và rất nhiều các lĩnh vực sản xuất khác Nó đóng vai trò nhưcầu nối để trao đổi thông tin giữa các chính phủ, các tổ chức xã hội và giữa mọingười với nhau

Để các máy máy tính có thể liên lạc với nhau qua mạng, chúng phải sử dụngcùng 1 ngôn ngữ hay còn gọi là 1 giao thức (Protocol) Giao thức là 1 hệ luật vàchuẩn cho phép các máy tính trong mạng liên lạc với nhau Các giao thức truyềnthông dành cho truyền thông tín hiệu số trong mạng máy tính có nhiều tính năng

để đảm bảo việc trao đổi dữ liệu một cách đáng tin cậy qua một kênh truyền thôngkhông hoàn hảo

Trong thời gian học tập tại trường Đại học Công nghệ GTVT, dưới sự hướngdẫn của các thầy, cô giáo chuyên ngành Điện tử viễn thông đặc biêt là thầy ĐỗXuân Thu, em đã tìm hiểu và chọn đề tài "Tìm hiểu về giao thức ICMP" cho Đồ

án môn học Mạng viễn thông Mục đích của đề tài là tìm hiểu và sử dụng triệt đểnhững ứng dụng các giao thức trên trong mạng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VIỄN THÔNG

1.1 Các mạng viễn thông truyền thống

1.1.1 Khái niệm về mạng viễn thông

Mạng viễn thông là phương tiện truyền đưa thông tin từ đầuphát tới đầu thu Mạng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ chokhách hàng

Mạng viễn thông bao gồm các thành phần chính: thiết bịchuyển mạch, thiết bị truyền dẫn, môi trường truyền và thiết bịđầu cuối

• Thiết bị chuyển mạch gồm có tổng đài nội hạt và tổng đàiquá giang Các thuê bao được nối vào tổng đài nội hạt và tổng đàinội hạt được nối vào tổng đài quá giang Nhờ các thiết bị chuyềnmạch mà đường truyền dẫn được dùng chung và mạng có thểđược sử dụng một cách kinh tế

• Thiết bị truyền dẫn dùng để nối thiết bị đầu cuối với tổngđài, hay giữa các tổng đài để thực hiện việc truyền đưa các tínhiệu điện Thiết bị truyền dẫn chia làm hai loại: thiết bị truyềndẫn phía thuê bao và thiết bị truyền dẫn cáp quang

• Thiết bị truyền dẫn phía thuê bao dùng môi trường thường

là cáp kim loại, tuy nhiên có một số trường hợp môi trường truyền

là cáp quang hoặc vô tuyến

• Môi trường truyền bao gồm truyền hữu tuyến và vô tuyến.Truyền hữu tuyến bao gồm cáp kim loại, cáp quang Truyền vôtuyến bao gồm vi ba, vệ tinh

• Thiết bị đầu cuối cho mạng thoại truyền thống gồm máyđiện thoại, máy

Fax, máy tính, tổng đài PABX (Private Automatic BranchExchange)

Mạng viễn thông cũng có thể được định nghĩa như sau: Mạngviễn thông là một hệ thống gồm các nút chuyển mạch được nốivới nhau bằng các đường truyền dẫn Nút được phân thành nhiềucấp và kết hợp với các đường truyền dẫn tạo thành các cấp mạngkhác nhau

Hình 1.1 Các thành phần chính của mạng viễn thông

Hỉnh 1.2 cấu hình mạng cơ bản

GW: Gateway – Tổng đài quốc tế

TE: Transit Exchange – Tổng đài chuyển tiếp quốc gia

HLE: Hem Local Exchange – Tổng đài nội hạt

RLE: Remote Local Exchange - Tổng đài xa (Tổng đài vệ tinh)Sub: Subscriber - Thuê bao

Mạng viễn thông hiện nay được chia thành nhiều loại Đó làmạng hình lưới, mạng hình sao, mạng tổng hợp, mạng vòng kín

và mạng thang Các loại mạng này có ưu điểm và nhược điểmkhác nhau để phù hợp với các đặc điểm của từng vùng địa lý(trung tâm, hải đảo, biên giới, ) hay vùng lưu lượng (lưu thoạicao, thấp, ) Mạng viễn thông hiện nay được phân cấp như hình1.3 Trong mạng hiện nay gồm 5 nút:

- Nút cấp 1: Trung tâm chuyển mạch quá giang quốc tế

- Nút cấp 2: Trung tâm chuyển mạch quá giang đường dài

- Nút cấp 3: Trung tâm chuyển mạch quá giang nội hạt

- Nút cấp 4: Trung tâm chuyển mạch nội hạt

- Nút cấp 5: Trung tâm chuyển mạch từ xa

1.1.2 Các đặc điểm của mạng viễn thông hiện nay

Các mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tạimột cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhấtmột loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ cho nó

• Mạng Telex: dùng để gửi các bức điện dưới dạng ký tự đãđược mã hoá bằng 5 bit (mã Baudot) Tốc độ truyền rất thấp (từ

75 tới 300 bit/s)

• Mạng điện thoại công cộng, còn gọi là mạng POTS (Plain OldTelephone Service): ở đây thông tin tiếng nói được số hóa vàchuyển mạch ở hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộngPSTN

• Mạng truyền số liệu: bao gồm các mạng chuyền mạch gói

để trao đổi số liệu giữa các máy tỉnh dựa trên giao thức của X.25

và hệ thống truyền số liệu chuyển mạch kênh dựa trên các giaothức X.21

• Các tín hiệu truyền hình có thể được truyền theo ba cách:truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền

hình cáp CATV (Community Antenna Television) bằng cáp đồngtrục hoặc truyền qua hệ thống vệ tinh hay còn gọi là truyền hìnhtrực tiếp DBS (Direct Broadcast System).

• Trong phạm vi cơ quan, số liệu giữa các máy tính được traođổi thông qua mạng cục bộ LAN (Local Area Network) mà nổitiếng nhất là mạng Ethernet, Token Bus và Token Ring.

Mỗi mạng được thiết kế cho các dịch vụ riêng biệt và khôngthể sử dụng cho các mục đích khác Ví dụ ta không thể truyềntiếng nói qua mạng chuyển mạch gói X.25 vì trễ qua mạng nàyquá lớn Người ta chia mạng viễn thông theo các khía cạnh sau:

 Xét về góc độ kỹ thuật bao gồm các mạng chuyểnmạch, mạng truyền dẫn, mạng truy nhập, mạng báo hiệu vàmạng đồng bộ

 Xét về góc độ dịch vụ thì mạng viễn thông gồm cácmạng sau: mạng điện thoại cố định, mạng điện thoại di động vàmạng truyền số liệu

PSTN (Public Switched Telephone Network)

Là mạng chuyển mạch thoại công cộng PSTN phục vụ thoại

và bao gồm hai loại tổng đài: tổng đài nội hạt (cấp 5), và tổng đàitandem (tổng đài quá giang nội hạt, cấp 4) Tổng đài tandemđược nối vào các tổng đài Toll để giảm mức phân cấp Phươngpháp nâng cấp các tandem là bổ sung cho mỗi nút một ATM core.Các ATM core sẽ cung cấp dịch vụ băng rộng cho thuê bao, đồngthời họp nhất các mạng số liệu hiện nay vào mạng chung ISDN.Các tổng đài cấp 4 và cấp 5 là các tổng đài loại lớn Các tổng đàinày có kiến trúc tập trung, cấu trúc phần mềm và phần cứng độcquyền

ISDN ( Integrated Service Digital Network)

Là mạng số tích hợp dịch vụ ISDN cung cấp nhiều loại ứngdụng thoại và phi thoại trong cùng một mạng và xây dựng giaotiếp người sử dụng - mạng đa dịch vụ bằng một số giới hạn cáckết nối ISDN cung cấp nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm cáckết nối chuyển mạch và không chuyển mạch Các kết nối chuyểnmạch của ISDN bao gồm nhiều chuyển mạch thực, chuyển mạchgói và sự kết họp của chúng Các dịch vụ mới phải tương hợp vớicác kết nối chuyển mạch số 64 kbit/s ISDN phải chứa sự thôngminh để cung cấp cho các dịch vụ, bảo dưỡng và các chức năngquản lý mạng, tuy nhiên tính thông minh này có thể không đủ để

cho một vài dịch vụ mới và cần được tăng cường từ mạng hoặc từ

sự thông minh thích ứng trong các thiết bị đầu cuối của người sửdụng Sử dụng kiến trúc phân lớp làm đặc trưng của truy xuấtISDN Truy xuất của người sử dụng đến nguồn ISDN có thể khácnhau tùy thuộc vào dịch vụ yêu cầu và tình trạng ISDN của từngquốc gia

PSDN (Public Switched Data Network)

Là mạng chuyển mạch số liệu công cộng PSDN chủ yếu cungcấp các dịch vụ số liệu Mạng PSDN bao gồm các PoP (Point ofPresence) và các thiết bị truy nhập từ xa Hiện nay PSDN đangphát triển với tốc độ rất nhanh do sự bùng nổ của dịch vụ Internet

và các mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network)

Mạng di động GSM (Global System for Mobile Telecom)

Là mạng cung cấp dịch vụ thoại tương tự như PSTN nhưngqua đường truy nhập vô tuyến Mạng này chuyển mạch dựa trêncông nghệ ghép kênh phân thời gian và công nghệ ghép kênhphân tàn số Các thành phần cơ bản của mạng này là: BSC (BaseStation Controller), BTS (Base Transfer Station), HLR (HomeLocation Register), VLR ( Visitor Location Register) và MS ( MobileSubscriber)

Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ thu được lợi nhuận phầnlớn từ các dịch vụ như leased line, Frame Relay, ATM, và các dịch

vụ kết nối cơ bản Tuy nhiên xu hướng giảm lợi nhuận từ các dịch

vụ này bắt buộc các nhà khai thác phải tìm dịch vụ mới dựa trên

IP để đảm bảo lợi nhuận lâu dài VPN là một hướng đi của các nhàkhai thác Các dịch vụ dựa trên nền IP cung cấp kết nối giữa mộtnhóm các user xuyên qua mạng hạ tầng công cộng VPN có thểđáp ứng các nhu cầu của khách hàng bằng các kết nối dạng any-to-any, các lớp đa dịch vụ, các dịch vụ giá thành quản lý thấp,riêng tư, tích hợp xuyên suốt cùng với các mạngIntranet/Extranet Một nhóm các user trong Intranet và Extranet

có thể hoạt động thông qua mạng có định tuyến IP Các mạngriêng ảo có chi phí vận hành thấp hơn hẳn so với mạng riêng trênphương tiện quản lý, băng thông và dung lượng Hiểu một cáchđơn giản, VPN là một mạng mở rộng tự quản như một sự lựa chọn

cơ sở hạ tầng của mạng WAN VPN có thể liên kết các user thuộcmột nhóm kín hay giữa các nhóm khác nhau VPN được địnhnghĩa bằng một chế độ quản lý Các thuê bao VPN có thể dichuyển đến một kết nối mềm dẻo trải dài từ mạng cục bộ đếnmạng hoàn chỉnh Các thuê bao này có thể dùng trong cùng(Intranet) hoặc khác (Extranet) tổ chức Tuy nhiên cần lưu ý rằnghiện nay mạng PSTN/ISDN vẫn đang là mạng cung cấp các dịch

Về cấu trúc mạng, mạng viễn thông của VNPT hiện nay chia

thành 3 cấp: cấp quốc tế, cấp quốc gia, cấp nội tỉnh/thành phố.Xét về khía cạnh các chức năng của các hệ thống thiết bị trênmạng thì mạng viễn thông bao gồm: mạng chuyển mạch, mạngtruy nhập, mạng truyền dẫn và các mạng chức năng

giang đường dài tại 3 trung tâm Hà Nội, Đà Nắng và TpHCM Phàncòn lại do các bưu điện tỉnh quản lý.

Các loại tổng đài có trên mạng viễn thông Việt Nam: A1000Ecủa Alcatel, NEAX61Z của NEC, AXE10 của Ericsson, EWSD củaSiemens

Các công nghệ chuyển mạch được sử dụng: chuyển mạchkênh (PSTN), X.25 relay, ATM (số liệu)

Nhìn chung mạng chuyển mạch tại Việt Nam còn nhiều cấp

và việc điều khiển bị phân tán trong mạng (điều khiển nằm tạicác tổng đài)

 Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng cáp quang

 Mạng truyền dẫn liên tỉnh bằng vô tuyến

• Mạng truyền dẫn nội tỉnh: Khoảng 88% các tuyến truyềndẫn nội tỉnh sử dụng hệ thống viba Trong tương lai khi nhu cầutải tăng thì các tuyến này sẽ được thay thế bởi hệ thống truyềndẫn quang

Mạng báo hiệu

Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam sử dụng cả hai loạibáo hiệu R2 và SS7 Mạng báo hiệu số 7 (SS7) được đưa vào khaithác tại Việt Nam theo chiến lược triển khai từ trên xuống dướitheo tiêu chuẩn của ITU (khai thác thử nghiệm từ năm 1995 tạiVTN và VTI) Cho đến nay, mạng báo hiệu số 7 đã hình thành vớimột cấp STP (Điểm chuyển mạch báo hiệu) tại 3 trung tâm (HàNội, Đà Nẵng, Tp Hồ Chí Minh) của 3 khu vực (Bắc, Trung, Nam)

và đã phục vụ khá hiệu quả.

Báo hiệu cho PSTN ta có R2 và SS7, đối với mạng truyền sốliệu qua IP có H.323, đối với ISDN có báo hiệu kênh D, Q.931,

Mạng đồng bộ

Mạng đồng bộ của VNPT đã thực hiện xây dựng giai đoạn 1

và giai đoạn 2 với ba đồng hồ chủ PRC tại Hà Nội, Đà Nẵng, Tp HồChí Minh và một số đồng hồ thứ cấp SSU Mạng đồng bộ Việt Namhoạt động theo nguyên tắc chủ tớ có dự phòng, bao gồm 4 cấp,hai loại giao diện chuyển giao tín hiệu đồng bộ chủ yếu là 2 MHz

và 2 Mb/s Pha 3 của quá trình phát triển mạng đồng bộ đangđược triển khai nhằm nâng cao hơn nữa chất lượng mạng và chấtlượng dịch vụ

Các cấp của mạng đồng bộ được phân thành 4 cấp như sau:

hồ mẫu, một đồng hồ chính (Cesium) và một đồng hồ dự phòng(GSP) Các đồng hồ này được đặt tại trung tâm của 3 vùng vàđược đỉều chỉnh theo phương thức cần đồng bộ.

Các tổng đài quốc tế và Toll trong vùng được điều khiển bởiđồng hồ chủ theo phương pháp chủ tớ

Các tổng đài Tandem và Host tại các tỉnh hoạt động bám theocác tổng đài Toll theo phương pháp chủ tớ Các tổng đài huyện(RSS) cũng hoạt động bám theo các Host theo phương pháp chủtớ

Các nhà khai thác dịch vụ truyền thống bao gồm tổng công tybưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT), công ty viễn thông quânđội (Vietel), công ty cổ phần viễn thông Sài Gòn (SPT), công tyviễn thông điện lực (ETC)

Các nhà khai thác dịch vụ mới bao gồm FPT, SPT, Netnam,

 Số thuê bao (số thư mục): Vùng địa lý của một quốc giađược chia thành các vùng đánh số riêng rẽ và các số thuê bao(SN - Subscriber numbers) nhận dạng các đường dây thuê baotrong một vùng đánh số cụ thể Một SN bao gồm một mã tổng đài(EC - Exchange Code) để nhận dạng một tổng đài trong một vùngđánh số, được biểu diễn bởi một số đường truyền (LN) như sau:

SN = EC + LN

 Số quốc gia: Trong một nước, một thuê bao được nhậndạng bởi một số quốc gia (NN - National Number), bao gồm một

mã vùng (AC - Area Code), mã vùng là mã dùng để nhận dạngvùng đánh số, được biểu diễn bởi một số thuê bao như sau: NN =

AC + SL = AC + EC + LN

 Số quốc tế: Trên thế giới một thuê bao được nhận dạngbởi một số quốc tế (IN - International Number), số này bao gồmmột mã quốc gia (CC - Country Code), được biểu diễn theo một số

quốc gia như sau: IN = CC + NN = CC + AC+ EC + LN

Khi một thuê bao SI gọi một thuê bao được đặt ở cùng mộtvùng đánh số, thì thuê bao SI không quay số thuê bao SN Nếuthuê bao được gọi sống ở cùng một nước nhưng ở một vùng khácthì SI quay số NN và nếu thuê bao được gọi sống ở một nước khácthì SI cần phải quay số IN

Kế hoạch đánh số quốc gia thì định nghĩa các định dạng củathuê bao và của số quốc gia Hầu hết các quốc gia đều có kếhoạch đánh số của riêng mình

Kế hoạch truyền dẫn

Kiến trúc thực tế của bất kỳ một mạng đều phụ thuộc vàomột số các yếu tố, một trong những yếu tố quan trọng nhất là cáctiêu chuẩn truyền dẫn Bất kỳ một tín hiệu nào được truyền đềumắc phải hiện tượng suy giảm, mức độ suy giảm tỉ lệ với chiềudài của đường truyền dẫn Quá trình chuyển mạch trong tổng đàicũng làm suy giảm tín hiệu Đổ tất cả các cuộc gọi được chấpnhận càn phải giữ sự đồng dạng của tiếng nói để người nghe hiểuđược, vì vậy một kế hoạch truyền dẫn cho mạng luôn luôn đượcyêu cầu Một kế hoạch truyền dẫn tính toán các thất thoát tối đacho phép của tất cả các loại đường truyền, đồng thời cũng tínhtoán các thất thoát tối thiểu, bởi vì những tiếng lào xào do suygiảm trong tín hiệu tiếng nói là không thể chấp nhận được Hình1.5 trình bày một ví dụ của một kế hoạch truyền, trên đó chỉ racác thất thoát thông qua đại lượng Decibels (dB) Các thất thoátnày có được bằng nhiều phương pháp đo đạc khác nhau trongnhiều mạng khác nhau

Trong các mạng nội hạt, các kết nối của thuê bao bao gồm

các cặp dây đồng, mỗi thuê bao được cấp một cặp Chúng đượccoi như là phần đầu tư quan trọng và kém hiệu quả vì lượng tảitrung bình hàng ngày trên mỗi thuê bao là rất thấp Giá thànhđược giảm tối thiểu bằng cách dùng các dây có chỉ số gaugethấp Tuy nhiên, các dây mảnh hơn có độ suy giảm lớn hơn trênmột đơn vị chiều dài Vì vậy cần phải giới hạn chiều dài các kếtnối thuê bao Điều này ảnh hưởng vị trí của các tổng đài và hoạchđịnh vùng mạng nội hạt.

Vấn đề suy giảm được khắc phục một cách đáng kể trong cácmạng truyền dẫn số và có ưu thế về chuyển mạch Bản chất tựnhiên của truyền dẫn số có thể đạt được sự ổn định trong côngtác truyền dẫn, nhờ có các bộ lặp (repeater) tái tính tín hiệu số,hơn hẳn phương pháp khuyếch đại trong truyền dẫn tương tự vềkhả năng kháng nhiễu (noise) Thực vậy, trong mạng số hóa hoàntoàn, sự suy giảm còn được xem như một phương pháp nhân tạo

để tạo cảm giác dễ chịu cho người nghe Do đó, trong môi trường

số hóa tất cả các kết nối là rất tốt Hơn nữa hiện nay chuyểnmạch số rẻ hơn chuyển mạch tương tự Tất cả hệ thống mạnghiện đại đều dựa trên cả chuyển mạch số và truyền dẫn số Thực

tế hiện tại cáp quang đã được thay thế cho các môi trường truyềndẫn khác

Rõ ràng trong tất cả các cuộc gọi quốc tế sẽ dùng một số cácliên kết truyền dẫn ít nhất là của hai quốc gia, nó đòi hỏi phải cókhuếch đại và tái sinh tín hiệu Tất cả các cuộc gọi quốc tế do đó

sẽ được hỗ trợ các đường truyền 4 dây cũng như chuyển mạch 4dây ngay tại tổng đài chuyển mạch quốc tế Các đường cápxuyên đại dương và các đường viba được cung cấp bởi các vệ tinhhình thành nên các đường truyền quốc tế cơ bản, và các cầu vibađược dùng phủ kín trong các mạng châu lục Sự phản xạ tín hiệutín hiệu ở tầng đối lưu được dùng để thông tin với những vùngnằm bên kia chân trời Ví dụ giữa một quốc gia trên đất liền vớicác đảo xa hay các tàu dầu Tât cả các đường truyền dẫn quốc tếmới thông qua vệ tinh và đường cáp xuyên biển đều là đườngtruyền dẫn số, ứng dụng nhiều kỹ thuật mới như cáp quang làmgia tăng chất lượng đường truyền quốc tế

Kế hoạch định tuyến

Kế hoạch thứ 3 rất quan trọng để điều hành mạng, nó quyếtđịnh tính hiệu quả hoạt động của mạng, đó là kế hoạch địnhtuyến Kế hoạch này định ra tất cả các tiêu chuẩn định tuyến chocác cuộc gọi dưới mọi tình huống Nó chỉ ra rằng trong một mạnghợp nối một cuộc gọi có thể được định tuyến giữa hai tổng đàihoặc qua một liên kết trực tiếp hay qua một hay nhiều điểm

trung gian Liên kết trực tiếp được cung cấp tùy theo một tiêuchuẩn nào đó, chẳng hạn nưh nếu tải lớn hơn một mức qui địnhgiữa hai tổng đài và các qui định này là cụ thể hóa các tiêuchuẩn, là một phần của kế hoạch định tuyến.

Tương tự, trong mạng trung kế, kế hoạch định tuyến bao gồmcác luật xác định nhiệm vụ càn thiết của các tổng đài trung kế,làm thế nào chúng nối với nhau, chúng có kiến trúc phân cấp haykhông hay tất cả trên một mạng ngang hàng Trong các mạngtương tự, kế hoạch định tuyến bị ảnh hưởng bởi kế hoạch truyền,

nó định ra số tối đa các liên kết không cần khuyếch đại có thểđược dùng trên một cuộc gọi, và cho đó chỉ ra số liên kết hợp nốitối đa, vì tất cả các liên kết trung kế đều được khuyếch đại, vàcũng chỉ ra số tối đa các liên kết khuyếch đại 4 dây khi chuyểnmạch 2 dây được dùng Bởi vì mỗi liên kết phải có một thất thoátxác định( tiêu biểu là 3 dB) để đảm bảo tính ổn định Trong mộtmạng số có nhiều điều lưu ý khác trong kế hoạch định tuyến

Có nhiều khía cạnh về kế hoạch định tuyến Ví dụ các mạchtrên bất kỳ một tuyến nào là “một hướng” hay “hai hướng”; điềunày có nghĩa là chứng có thể tiếp nhận cuộc gọi trên một hướnghay cả hai hướng Kế hoạch định tuyến phải có các luật cho cácquyết định phù hợp với tính kinh tế và kỹ thuật, và xem các mạchhai hướng có hữu ích trên mọi tuyến hay không

Một lưu ý khác là định tuyến dự phòng có được dùng haykhông Định tuyến dự phòng là quá trình cung cấp một sự lựachọn thứ hai cho các cuộc gọi khi chúng vấp phải sự tắc nghẽntrên lựa chọn thứ nhất Ví dụ trên hình 1.6 có một tuyến trực tiếpgiữa hai tổng đài A và B, tải giữa hai tổng đài thông thường đượccung cấp một tuyến Tuy nhiên, nếu không có mạch nào rảnh trêntuyến trực tiếp này thì bất kỳ một cuộc gọi mới nào sẽ bị mất trừkhi có một tuyến thứ 2 để chọn Trong hình, một chọn lựa thứ 2

như vậy được chỉ qua tổng đài C Định tuyến dự phòng không

những cung cấp một tuyến dự phòng trong dịch vụ tổng quát màcòn được thiết kế với mục tiêu đảm bảo sử dụng hiệu quả cả haituyến (tuyến thứ nhất và tuyến thứ 2) Có thể chỉ định tuyến cóhiệu quả cao hơn là tuyến đầu tiên, trong trường hợp này là tuyến

có ít mạch phục vụ cho tải Lượng tải thừa ra được chia cho tuyến

thứ 2 Cả hai tuyến luôn được sử dụng một cách có hiệu quả Cáctuyến AB và AD là tuyến hiệu quả cao, và tuyến AC là tuyến hỗ

trợ lượng tải thừa từ AB và AD cũng như trực tiếp từ A đến C.

Với các thiết bị điểu khiển cơ, các chỉ thị định tuyến được xâydựng sẵn với các dây dẫn phức tạp Do đó rất khó và tốn nhiềuthời gian để thay đổi chúng Các tổng đài số hiện đại linh hoạthơn; các chỉ thị định tuyến tồn tại dưới dạng phần mềm trong bộnhớ máy tính được thay đổi dễ dàng và nhanh chóng Do đó, cáctuyến dự phòng động được cung cấp cho phép định tuyến lại tứcthời (trên cơ sở tạm thời) ngay khi có tắc nghẽn nghiêm trọng xảy

ra hay khi các thành phần của mạng bị hư Định tuyến động trởthành một đối tượng của hệ thống quản lý mạng, mục tiêu của nó

là tối ưu việc sử dụng mạng dưới mọi điều kiện

1.2 Tổng quan các lĩnh vực trong viễn thông

1.2.1 Xử lý tín hiệu

Trước tiên, cốt lõi của viễn thông là truyền thông tin Thôngtin là một phần quan trọng không thể thiếu Thông tin trong viễnthông có nhiều dạng khác nhau, như tiếng nói, hình ảnh, video….Mỗi thông tin có các thuộc tính khác nhau Thông tin có thể tồntại dưới 2 dạng: analog (tín hiệu liên tục theo thời gian hay còn

Hình 1.6: Định tuyến tự động có hai lựa

chọn

gọi là tín hiệu tương tự) hoặc digital (tín hiệu số) Tín hiệu liên tụctheo thời gian cũng được xử lý một cách hiệu quả theo qui trình:biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số (biến đổi A/D), xử lýtín hiệu số (lọc, biến đổi, tách lấy thông tin, nén, lưu trữ truyền, )

và sau đó, nếu cần, phục hồi lại thành tín hiệu tương tự (biến đổiD/A) để phục vụ cho các mục đích cụ thể

Tất cả các xử lý thông tin như nén kích thước thông tin,chuyển đổi định dạng, giảm kích thước thông tin, watermaking,xóa nhiễu, tái chế, phục hồi, nhận dạng… được gọi chung là xử lýtín hiệu (Signal Processing) Thực chất xử lý tín hiệu là một môn

cơ sở không thể thiếu được cho nhiều ngành khoa học, kỹ thuậtnhư: điện, điện tử, tự động hóa, tin học, vật lý và viễn thông Xứ

lý tín hiệu có nội dung khá rộng dựa trên một cơ sở toán họctương đối phức tạp Nó có nhiều ứng dụng đa dạng, trong nhiềulĩnh vực khác nhau Rất khó phân biệt rạch ròi đâu là xử lý tínhiệu trong viễn thông, đâu không phải là cho viễn thông Dướiđây em xin giới thiệu một số khía cạnh của xử lý tín hiệu trongviễn thông:

 Nhu cầu truyền thông tin multimedia (hình ảnh, âm thanh,video) với thời gian thực (real-time) ngày càng cao dẫn đến cầnphải có các định dạng cho kích thước nhỏ và chất lượng tốt Đóchính là một trong những nhiệm vụ của xử lý tín hiệumultimedia

 Bài toán nhận dạng: nhận dạng tiếng nói, hình ảnh, chữviết, chuẩn đoán bệnh qua telemedicine (y học từ xa thông quaInternet), xác định vị trí, tốc độ, đường đi của các vật thể liên lạc

di động (mobile communicating object) , chuẩn đoán “bệnh” củamột thiết bị viễn thông trong hệ thống (dựa vào các thông tin xácsuất)… cũng là một dạng xử lý tín hiệu

 Trong truyền thông, thông tin thường bị nhiễu noise, echo,

bị các hiệu ứng fading, đa đường, mixer (trộn lẫn thông tin từnhiều nguồn)… Thông tin thu được do đó cần phải được xử lý đểlàm giảm các hiệu ứng này

1.2.2 Truyền thông kỹ thuật số

Trước khi truyền đi, thông tin sẽ phải được mã hóa, nén, điềuchế, v.v Tất cả các quá trình diễn ra trong dây chuyền truyền

thông tin như điều chế, encoder, mã hóa, v.v thì được gọi chung

là truyền thông kỹ thuật số (digital communication) Đôi khi người

ta vẫn xem truyền thông kỹ thuật số là một dạng xử lý tín hiệu.Tuy nhiên, chung tôi muốn tách biệt nó ra khỏi phần xử lý tín hiệu

vì nó mang nhiều đặc thù riêng

Kỹ thuật truyền thông số đã phát triển từ gần 60 năm qua, cóthể tính từ khi ra đời lý thuyết thông tin của Claude Shannon(1948) Nhưng phải đến những năm 70’s thì những hệ thống đầutiên sử dụng lý thuyết thông tin này mới ra đời vì đến lúc đấy thìtốc độ tính tóan của phần cứng mới đủ khả năng thực hiện cácthuật tóan phức tạp của lý thuyết truyền thông

Truyền thông kỹ thuật số xây dựng và phát triển các giaothức viễn thông ở lớp vật lý (physical) và lớp kết nối thông tin(data-link) Cùng với sự ra đời và phát triển của nhiều công nghệtruyền thông mới, đặc biệt là các công nghệ không dây, truyềnthông kỹ thuật số cũng không ngừng phát triển để đáp ứng nhucầu truyền thông với tốc độ nhanh và hiệu quả cao (ít lỗi) Cácnghiên cứu nhằm tìm ra hoặc cải tiến các quá trình mã hóa, điềuchế, các mã hóa sửa sai phối hợp phức tạp, các cách thức

“access” vào kênh truyền có chọn lọc, các kỹ thuật trải phổ mớivẫn đang tiếp diễn Khuynh hướng thiết kế dây chuyền truyềnthông có khả năng tự thích ứng (adaptive), có khả năng nhậnthức (cognitive), có thể tự cấu hình (reconfigurable) để có thểtruyền thông tin trên nhiều mạng truy cập khác nhau hay còn gọi

là software defined radio (SDR) vẫn đang được tập trung nghiên

Hình 1.7: Sơ đồ truyền thông tin

cứu phát triển Các kỹ thuật mới này đòi hỏi các thành phần RF(radio frequency) hoặc các bộ vi xử lý số (digital processor), bộnhớ (memory) phải ngày càng cung cấp nhiều tính năng hơn vớigiá thành thấp hơn và năng lượng tiêu thụ thấp

1.2.3 Truyền sóng điện từ/vô tuyến và điện tử RF

Thông tin sau khi được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự sẽđược truyền đi giữa máy phát và máy thu thông qua một môitrường hoặc dây dẫn (sóng điện từ) hoặc môi trường không dâydẫn (sóng vô tuyến) Trong viễn thông không dây, ngày này mọingười đều nói đến việc kết hợp nhiều angten để thu và phát sóng(MIMO) hoặc sử dụng angten thông minh (smart antenna) để tănghiệu quả truyền sóng Bên cạnh đó, những có gắng nhằm biếnkhả năng sử dụng đường dây tải điện kiêm đường dây tải thôngtin cũng được tiếp tục nghiên cứu

Hình 1.8: Ví dụ mô hình đơn giản của máy thu kỹ thuật số

1.2.4 Mạng viễn thông

Mạng lõi/trục: Khuynh hướng phát triển của mạng lõi sẽ làmạng IP (IP-based core) để cho phép nối kết nhiều công nghệmạng truy cập khác nhau lại với nhau dễ dàng và bởi vì thông tintrong tương lai sẽ hoàn toàn ở dạng gói Vấn đề của mạng lõi làlàm thể nào để chuyển gói thông tin thật nhanh (hàng trăm Gbpstrở lên) Ý tưởng chủ đạo để thực hiện điều đó là cắt gói thông tin

thành từng gói nhỏ (giống trong ATM), hoặc thực hiện routing ởmức độ thấp hơn IP chẳng hạn dựa vào label như trong MPLS,hoặc VCI/VPI trong ATM, hoặc Ethernet Bên cạnh người ta cũngđưa khái niệm chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) vàotrong mạng lõi (DiffServ, Intserv, RSVP…) Một ví dụ về mạng lõihội tụ các mạng ATM, Ethernet, Voice, Frame Relay, IP nhờ vàoMPLS Lớp vật lý trong mạng lõi sử dụng các kỹ thuật truyền cápquang như SDH, SONET, WDM để có thể vận chuyển thông tin vớitốc độ cao

Hình 1.9: Mạng lõi trong tương lai sử dụng MPLS

Công nghệ Internet: Internet có thể được xem như là mộtmạng công cộng ở tầm thế giới dựa trên công nghệ IP (InternetProtocol) Tên Internet được sử dụng vào năm 1983 để chỉ mạngARPANET, mạng được xây dựng từ những năm 70’s (thời kỳ chiếntranh lạnh) bởi Hoa Kỳ với mục đích dùng cho liên lạc trong quânđội Nhiệm vụ của mạng ARPANET là làm thế nào vẫn hoặt độngđược nếu một phần của mạng bị hỏng, đặt trong bối cảnh bị tấncông hạt nhân của Liên Xô Từ đó mạng Internet đã không ngừng

phát triển Điểm khác biệt của Internet và mạng điện thoại thờibấy giờ là trong Internet thông tin sẽ được đóng thành gói(packet) và không cần thiết phải tạo một circuit (mạch) nối giữa 2thực thể liên lạc đầu và cuối Internet hoạt động trên mô hình lớp(7 lớp) với nhiều giao thức khác nhau

Trong công nghệ mạng IP, người ta càng ngày càng quan tâmđến chất lượng dịch vụ: giao thức QoS, điều khiển tắt nghẹnmạng (congestion), điều chỉnh lưu thông traffic trong mạng,đặt/thuê trước tài nguyên mạng (RSVP),… Cũng nhằm hướng đếnmột chất lượng dịch vụ tốt hơn các router, switch tốc độ cựcnhanh (ultra-high speed) cũng đang được quan tâm nghiên cứu.Kéo theo là các nghiên cứu và ứng dụng hiệu quả lý thuyết hàngđợi nâng cao, phân bố công việc nâng cao trong các thiết bị viễnthông Bên cạnh Internet tốc độ cao, Internet di động (mobile) làmột nhu cầu cấp thiết: Internet không dây, VoIP di động (Skype,SIP, H323, MEGACO), quản lý di động (Mobile IP, Mobike, IKEv2,IPv4-IPv6 translation) Gần đây, các kỹ thuật P2P (peer-to-peer)(chia sẻ thông tin ngang hàng) như Kazza, Bittorent, Skype, P2PTV…nhận được sử hưởng ứng mạnh mẽ của người dùng

Công nghệ mạng di động không dây: Công nghệ mạng diđộng ngày càng phát triển mạnh mẻ Mỗi mạng di động pháttriển nhằm vào những đối tượng người dùng khác nhau, nhữngứng dụng khác nhau Các công nghệ nổi bật:

 Đầu tiên phải kể đến là mạng tế bào (cellular):Mạng tếbào phát triển thông qua các thế hệ từ 1G đến 3G Mạng di độngthể hệ thứ 3G (UMTS, CDMA2000) đang được triển khai rộngkhắp Tuy nhiên nhiều nghiên cứu đang hướng về mạng thế hệ3.5G (gần 4G) như 3G LTE của 3GPP và UMB của 3GPP2 Mục đích

là tăng tốc độ truyền thông tin lên tầm hàng trăm Mbps

 Mạng satellite được dùng thay thể cho cáp dưới biển vàdùng cho liên lạc ở những nơi mà không thể triển khai hạ tầngmạng (liên lạc đến các tàu trên đại dương, trên sa mạc…).Satellite còn dùng cho định vị ở ngoài trời (GPS)

 Mạng WLAN 802.11: Hiện tại trên thị trường chỉ tìm thấymạng 802.11a/b/g còn các chuẩn khác như i/k/l/m/n/f/e… nhiềuchuẩn đã hoàn tất giai đoạn hóa và đang trong qua trình đưa ra

thị trường và cũng nhiều chuẩn đang trong giai đoạn nghiên cứu

và chuẩn hóa

 Mạng WIMAX , WiBro (802.16): Phiên bản cố định(802.16d) đang trong giai đoạn thử nghiệm và triển khai ở một sốnước, phiên bản di động (802.16e) đã được chuẩn hóa xong vàIEEE đang bắt tay vào nghiên cứu và chuẩn hóa 802.16j (relayWimax)

 Mạng Wireless Personal Area Network (WPAN): Mạngnày hoạt động ở khỏang cách tầm vài mét trở lại như Bluetooth(802.15.1), Zigbee (802.15.4), RFID, mạng băng thông cực rộngUWB (Ultra Wideband) (802.15.3) Vấn đề giải quyết giao thoa RF

là một trong những vấn đề mà WPAN cần phải giải quyết Bêncạnh người ta cũng đang ứng dụng mạng WPAN vào việc định vịtrong nhà (indoor) vì GPS chỉ cho phép định vị outdoor

 Mạng adhoc và cảm biến: Ứng dụng của nó ngày càngrộng rãi, trong quân đội, trong đời sống hằng ngày, trong y tế,trong quản lý môi trường… Một số vấn đề nổi cộm của mạngadhoc và cảm biến là routing, khả năng tự hiệu chỉnh(reconfigurable), bảo mật và tiết kiệm năng lượng

 Mạng 4G: Do có nhiều mạng khác nhau, khuynh hướngtiếp theo sẽ là hội tụ tất cả chúng lại để phục vụ người dùng mộtcách tốt hơn Lý do hội tụ là vì không có bất kỳ công nghệ nào cóthể đáp ứng tất cả các nhu cầu như: tốc độ truyền thông tin cao,chất lượng dịch vụ cao, vùng phủ sóng lớn, thích ứng cho ngườidùng khi di chuyển với tốc độ cao, giá thành rẻ,… Tùy theo từngứng dụng sẽ có một loại hình mạng thích ứng Tương lai viễnthông đang phát triển theo hướng hội tụ: thiết bị đầu cuối(terminal) phát triển theo hướng tất cả trong một (one-in-all),mạng phát triển theo hướng hội tụ theo nhiều mức độ khác nhau

1.2.5 B ảo mật

Trong viễn thông vấn đề bảo mật ngày càng trở nên quantrọng và thiết yếu Bảo mật có thể chia thành 2 mảng chính, đó làbảo mật cho mạng (network security) và mã hóa (cryptology).Ngành mã hóa là một ngành khoa học lâu đời Trong kỷ nguyênhiện đại, mã hóa được xây dựng dựa trên các lý thuyết tóan họcphức tạp về số nguyên tố, định lý fermat, hay gần đây là dựa vào

đường elip, lượng tử (Quantum)… Cùng với sự phát triển vượt bậtcủa tốc độ tính toán, các thuật tóan mã hóa ngày càng phải đượccải tiến để chóng lại việc bẻ khóa bằng thuật tóan tìm kiếmexhaustive Trong suốt quá trình liên lạc, thông tin cần phải được

mã hóa sao cho chỉ có 2 thực thể đang liên lạc với nhau có thểgiải mã được thông tin ấy còn các thực thể trung gian chỉ có thểđọc được địa chỉ để chuyển thông tin đi Mã hóa có thể tham giavào quá trình thông ở nhiều mức độ khác nhau: sóng radio, thôngtin gói IP,… Trong mạng viễn thông, nhiều giao thức được nghiêncứu và hình thành nhằm đáp ứng nhu cầu bảo mật trong liên lạcnhư: SSL/TLS, IPsec, VPN, Radius/Diameter, EAP….Mỗi một côngnghệ mạng di động có một cơ chế bảo mật riêng Một số vần đềbảo mật trong mạng là làm thế nào để thực hiện các quá trìnhxác thực (authentication và identification) các thực thể trongmạng nhanh, giảm khối lượng thông tin trao đổi (overhead) giữacác thực thể, giải quyết bài toán bảo mật trong mạng hội tụ…

1.3 Mạng viễn thông thế hệ mới NGN (Next Generation Network)

1.3.1 Khái niệm

Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau,chẳng hạn như:

 Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau)

 Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu)

 Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần

tử trong mạng)

 Mạng nhiều lớp (mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng

có chức năng độc lập nhung hỗ trợ nhau thay vì một khối thốngnhất như trong mạng TDM)

Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế vàcùng các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rấtquan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng vẫnchưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN

Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hếtmọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là

khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN.

Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, côngnghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng,mạng thông tin thế hệ mới (NGN) ra đời là mạng có cơ sở hạ tầngthông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triểnkhai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sựhội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động

Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ mới là sự tích họpmạng thoại PSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạngchuyển mạch gói, dựa trên kỹ thuật IP/ATM Nó có thể truyền tảitất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhậpmột lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹgánh nặng của PSTN

Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và

dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệgói, giữa mạng cố định và di động Vấn đề chủ đạo ở đây là làmsao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này.Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sửdụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp baogồm cả đa phương tiện, phần lớn trong đó là không được trù liệukhi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay

1.3.2 Đặc điểm của mạng NGN

Mạng NGN có 4 đặc điểm chính :

• Nền tảng là hệ thống mạng mở

• Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, nhưng dịch vụphải thực hiện độc lập với mạng lưới

• Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giaothức thống nhất

• Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thíchứng cũng ngày càng tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu.Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà :

• Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chiathành các phàn tử mạng độc lập, các phần tử được phân theo

chức năng tương ứng, và phát triển một cách độc lập.

• Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trêncác tiêu chuẩn tương ứng

Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đitheo hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch

vụ để tự tổ họp các phần tử khi tổ chức mạng lưới Việc tiêuchuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện nối thônggiữa các mạng có cấu hình khác nhau

Thứ hai, mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy, với đặc điểmcủa:

• Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi

• Chia tách cuộc gọi với truyền tải

Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc

lập với mạng, thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc

cung cấp dịch vụ Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưngdịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ

và loại hình đầu cuối Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ vàứng dụng có tính linh hoạt cao

Thứ ba, NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất.Mạng thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tínhhay mạng truyền hình cáp, đều không thể lấy một trong cácmạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin.Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ

IP, người ta mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máytính và mạng truyền hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp trongmột mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta thường gọi

là “dung hợp ba mạng” Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IPlàm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau;con người lần đầu tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạnglớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ sở vững chắc về mặt kỹthuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia (NII) Giao thức IP thực

tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sửdụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn

ở thế bất lợi so với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợlưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho sốliệu Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nóđược tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ

Công nghệ truyền đẫn

Trong cấu trúc mạng thế hệ mới, truyền dẫn là một thànhphần của lớp kết nối (bao gồm chuyển tải và truy nhập) Côngnghệ truyền dẫn của mạng thế hệ mới là SDH, WDM vớỉ khả nănghoạt động mềm dẻo, linh hoạt, thuận tiện cho khai thác và điềuhành quản ỉỷ

Các tuyến truyền dẫn SDH hiện có và đang được tiếp tục

triển khai rộng rãi trên mạng viễn thông là sự phát triền đúnghướng theo cấu trúc mạng mới Cần tiếp tục phát triển các hệthống truyền dẫn công nghệ SDH và WDM, hạn chế sử dụng côngnghệ PDH.

 Cáp quang:

 Hiện nay trên 60% lưu lượng thông tin được truyền

đi trên toàn thế giới được truyền trên mạng quang Công nghệtruyền dẫn quang SDH cho phép tạo trên đường truyền dẫn tốcđộc cao (n* 155 Mb/s) với khả năng bảo vệ của các mạch vòng đãđược sử dụng rộng rãi ở nhiều nước và ở Việt Nam

 WDM cho phép sử dụng độ rộng băng tần rất lớn củasợi quang bằng cách kết hợp một số tín hiệu ghép kênh theo thờigian với độ dài các bước sóng khác nhau và ta có thể sử dụngđược các cửa sổ không gian, thời gian và độ dài bước sóng Côngnghệ WDM cho phép nâng tốc độ truyền dẫn lên 5 Gb/s, l0 Gb/s

và 20 Gb/s

 Vô tuyến:

 Viba: Công nghệ truyền dẫn SDH cũng phát triểntrong lĩnh vực vi ba, tuy nhiên do những hạn chế của môi trườngtruyền dẫn sóng vô tuyến nên tốc độ và chất lượng truyền dẫnkhông cao so với công nghệ truyền dẫn quang

 Vệ tinh: Vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO - Low EarthOrbit), vệ tinh quỹ đạo trung bình (MEO - Medium Earth Orbit).Các loại hình dịch vụ vệ tinh đã rất phát triển như: DTH tương tác,truy nhập Internet, các dịch vụ băng rộng, HDTV Ngoài các ứngdụng phố biến đối với nhu cầu thông tin quảng bá, viễn thôngnông thôn, với sự kết hợp sử dụng các ưu điểm của công nghệCDMA, thông tin vệ tin ngày càng có xu hướng phát triển đặc biệttrong lĩnh vực thông tin di động, thông tin cá nhân,

Công nghệ mạng truy cập

Trong xu hướng phát triển NGN sẽ duy trì nhiều loại hìnhmạng truy nhập vào một môi truyền dẫn chung như:

• Mạng truy nhập quang

• Mạng truy nhập vô tuyến

• Các phương thức truy nhập cáp đồng: HDSL, ADSL

• Xu hướng phát triển mạng truy nhập băng rộng

1.4 Tổng quan về giao thức ICMP

1.4.1 Giới thiệu mô hình OSI

Mô hình mạng mà Windows và hầu hết các hệ điều hànhmạng khác sử dụng được gọi là mô hình OSI Thuật ngữ OSI đượcviết tắt bởi cụm từ Open System Interconnection Basic Reference

Mô hình này gồm có bảy lớp khác nhau Mỗi một lớp trong môhình này được thiết kế để có thể thực hiện một nhiệm vụ cụ thểnào đó và làm thuận tiện cho việc truyền thông giữa lớp trên vàlớp dưới nó

Hình 1.11: Mô hình OSI

 Lớp 7 - Lớp Application: Đây là lớp gần gũi nhất với ngườidùng cuối Nó cung cấp giao diện giữa các ứng dụng với các lớpphía dưới Nhưng chú ý rằng các chương trình bạn đang sử dụng(như một trình duyệt web - IE, Firefox hay Opera ) không thuộc

về lớp Application.Telnet, FTP, client email (SMTP), HyperTextTransfer Protocol (HTTP) là những ví dụ của lớp Application

 Lớp 6 - Lớp Presentation: Lớp này đảm bảo việc trình bày

dữ liệu, mà các thông tin liên lạc qua lớp này nằm trong các hình

thức thích hợp đối với người nhận.Nói chung, nó hoạt động nhưmột dịch giả của mạng.Ví dụ, bạn muốn gửi một email và tầngtrình bày sẽ định dạng dữ liệu của bạn sang định dạngemail.Hoặc bạn muốn gửi ảnh cho bạn bè của bạn, lớpPresentation sẽ định dạng dữ liệu của bạn vào các định dạng GIF,JPG hoặc PNG,…

 Lớp 5 - Lớp Session: Nhiệm vụ của lớp 5 là thiết lập, duy trì

và kết thúc giao tiếp với các thiết bị nhận

 Lớp 4 - Lớp Transport: Lớp này duy trì kiểm soát dòng chảycủa dữ liệu và thực hiện kiểm tra lỗi và khôi phục dữ liệu giữa cácthiết bị.Ví dụ phổ biến nhất của tầng giao vận là TransmissionControl Protocol (TCP) và User Datagram Protocol (UDP)

 Lớp 3 - Lớp Network: Lớp này cung cấp địa chỉ logic màrouter sẽ sử dụng để xác định đường đi đến đích.Trong hầu hếtcác trường hợp, địa chỉ logic ở đây có nghĩa là các địa chỉ IP (baogồm nguồn & địa chỉ đích IP)

 Layer 2 - Lới Data Link Layer: Các lớp liên kết dữ liệu địnhdạng các thông điệp vào một khung dữ liệu (Frame), và thêm vào

đó một header chứa các địa chỉ phần cứng nơi nhận và địa chỉnguồn của nó.Tiêu đề này chịu trách nhiệm cho việc tìm kiếm cácthiết bị đích tiếp theo trên một mạng nội bộ

 Lớp 1 - Lớp Physical: Lớp vật lý định nghĩa các đặc tính vật

lý của mạng chẳng hạn như kết nối, cấp điện áp và thời gian

1.4.2 Giới thiệu mô hình TCP/IP

Bên cạnh mô hình OSI , một mô hình phân lớp khác cũngđược sử dụng rất rộng rãi là mô hình TCP/IP Khác với OSI , môhình TCP/IP tổ chức các tác vụ của việc truyền dữ liệu thành 4 lớpthay vì 7 lớp Các lớp từ trên xuống dưới lần lượt là : Application ,Transport, Internet, và Network Access

TCP/IP là một hệ thống giao thức - một tập hợp các giaothức hỗ trợ việc lưu truyền trên mạng Các giao thức TCP/IP có vaitrò xác định quá trình liên lạc trong mạng và quan trọng hơn cả làđịnh nghĩa “hình dáng” của một đơn vị dữ liệu và những thông tinchứa trong nó để máy tính đích có thể dịch thông tin một cáchchính xác

Hình 1.12: Mô hình TCP/IP

 Lớp Application kiêm nhiệm vụ vai trò của lớp 5,6,7 của

mô hình OSI Các thực thể của lớp Application cũng cung cấpgiao tiếp đến người dùng, cung cấp các ứng dụng cho phép ngườidùng trao đổi dữ liệu ứng dụng qua mạng Vì đảm nhận luôn vaitrò của lớp 5 và lớp 6 của OSI, các thực thể của lớp Applicationtrong mô hình TCP/IP của cùng một giao thức đều thống nhất

nhau về định dạng dữ liệu cũng như cách thiết lập và quản lý cácsession từ đó không cần phải có các phân lớp riêng cho các tác

vụ này nữa

 Lớp Transport đảm nhận nhiệm vụ giống như lớp Transportbên mô hình OSI Hai giao thức nổi tiếng của tầng Tranport thuộc

mô hình TCP/IP là TCP và UDP

 Lớp Internet có nhiệm vụ giống như lớp Network của môhình OSI Một giao thức rất nổi tiếng và được sử dụng rộng rãi củalớp Internet là giao thức IP

 Lớp Network Access đảm nhận nhiệm vụ của hai lớp DataLink và Physical của mô hình OSI

1.4.3 Tổng quan về giao thức ICMP

Giao thức ICMP (Internet Control Message Protocol) là mộtgiao thức hoạt động trên layer 2 - Internet trong mô hình TCP/IPhoặc layer 3 - Network trong mô hình OSI cho phép kiểm tra vàxác định lỗi của Layer 3 Internetwork trong mô hình TCP/IP bằngcách định nghĩa ra các loại thông điệp có thể sử dụng để xác địnhxem mạng hiện tại có thể truyền được gói tin hay không

Trong thực tế, ICMP cần các thành phần của mọi gói tin IP để

có thể hoạt động được Thỉnh thoảng một gateway hoặc một máyđích sẽ liên lạc với máy nguồn để đưa ra những thông điệp lỗi vềtiến trình xử lý các gói tin Đó là mục đích chính của giao thứcnày ICMP sử dụng với một mục đích đơn giản là hỗ trợ cho sựhoạt động của giao thức IP Trong khi truyền các gói tin Ping, cũngđược biết đến như các gói tin ICMP echo requests, và ICMP echoreplies ICMP bao gồm rất nhiều các loại thông điệp khác nhaucho những mục đích đa dạng khác nhau

Giao thức ICMP tuân theo các nguyên tắc sau đây:

 ICMP sử dụng IP để làm cơ sở thông tin liên lạc bằngcách giải thích chính nó như là một lớp giao thức cao hơn, thôngđiệp ICMP được đóng gói trong các gói tin IP

 ICMP nhận ra một số tình trạng lỗi, nhưng không làm IPtrở thành một giao thức đáng tin cậy

 ICMP phân tích sai sót trong mỗi gói IP, trừ các đốitượng mà mang một thông điệp ICMP

 Thông điệp ICMP không được gửi để trả lời các gói tingởi tới các điểm đến mà có các địa chỉ multicast hoặc broadcast

 Thông điệp ICMP chỉ trả lời một địa chỉ IP định rõ.

Ping thường được dùng để kiểm tra kết nối giữa các thiết bị.Đây là một giao thức rất phổ biến để kiểm tra sự tồn tại của mộtmáy Ping cũng có thể được dùng để khắc phục những vấn đềphức tạp hơn trong mạng Phần lớn các hiện thực của lệnh pingcho phép bạn thay đổi kích thước của gói tin Bảng dưới đây mô

tả một vài thống kê về kích thước gói tin ping trong Cisco IOS và

Bảng: Kích thước gói tin ping

Device Packet Size Minimum Packet Size Maximum Packet Size Default

Cisco IOS 36 bytes 18024 bytes 100 bytes

Cisco

Catalyst 56 bytes 472 bytes 64 bytes

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ ICMP/ICMPv4

2.1 Định nghĩa ICMP

Internet Control Message Protocol (ICMP) là một giao thức hỗtrợ trong bộ giao thức Internet Nó được sử dụng bởi các thiết bịmạng, bao gồm các bộ định tuyến, để gửi thông báo lỗi và chobiết thông tin hoạt động, ví dụ như một dịch vụ yêu cầu không cósẵn hoặc không thể truy cập được một máy chủ hoặc router ICMPkhác với các giao thức truyền tải như TCP và UDP ở chỗ nó thườngkhông được sử dụng để trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống

Mặc dù ICMP không được sử dụng thường xuyên trong cácứng dụng của người dùng cuối nhưng nó được các quản trị viênmạng sử dụng để khắc phục sự cố kết nối Internet trong các tiệních chẩn đoán bao gồm ping và traceroute

Giao thức Thông báo Kiểm soát Internet là một phần của

Bộ Giao thức Internet , như được định nghĩa trong RFC

792 Thông báo ICMP thường được sử dụng cho các mục đíchchẩn đoán hoặc kiểm soát hoặc tạo ra để đáp ứng các lỗitrong hoạt động IP (như đã nêu trong RFC 1122) Lỗi ICMP đượcchuyển hướng đến địa chỉ IP nguồn của gói có nguồn gốc Ví dụ,mỗi thiết bị (chẳng hạn như bộ định tuyến trung gian ) chuyểntiếp một gói tin IP đầu tiên sẽ giảm thời gian sống (TTL) trongphần đầu IP thông qua một Nếu TTL kết quả là 0, gói tin sẽ bị loại

bỏ và thời gian ICMP vượt quá trong thư chuyển tiếp được gửi đếnđịa chỉ nguồn của gói tin

ICMP sử dụng hỗ trợ cơ bản của IP như thể nó là một giaothức cấp cao hơn, tuy nhiên, ICMP thực sự là một phần không thểtách rời của IP Mặc dù tin nhắn ICMP được chứa trong các gói tin

IP tiêu chuẩn, thông điệp ICMP thường được xử lý như một trườnghợp đặc biệt, khác với xử lý IP thông thường Trong nhiều trườnghợp, cần kiểm tra nội dung của thông báo ICMP và gửi thông báolỗi thích hợp tới ứng dụng chịu trách nhiệm truyền tải gói tin IP đãnhắc nhở việc gửi tin nhắn ICMP

Nhiều tiện ích mạng thường được sử dụng dựa trên thôngđiệp ICMP Lệnh traceroute có thể được thực hiện bằng cáchtruyền các gói tin IP với các trường tiêu đề TTL IP thiết lập đặc