XÂY DỰNG THỬ NGHIỆM LINUX PC HOẠT ĐỘNG NHƯ MỘTADSL ROUTER

Luận văn, khóa luận, chuyên đề, tiểu luận, quản trị, khoa học, tự nhiên, kinh tế

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BỘ MÔN MẠNG MÁY TÍNH VÀ VIỄN THÔNG

ĐỖ HẢI VƯƠNG LÂM HẢI THÔNG

XÂY DỰNG THỬ NGHIỆM LINUX PC HOẠT ĐỘNG NHƯ MỘT

ADSL ROUTER

KHÓA LUẬN CỬ NHÂN TIN HỌC

TP.HCM, 2005

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BỘ MÔN MẠNG MÁY TÍNH VÀ VIỄN THÔNG

ĐỖ HẢI VƯƠNG – 0112457 LÂM HẢI THÔNG – 0112466

XÂY DỰNG THỬ NGHIỆM LINUX PC HOẠT ĐỘNG NHƯ MỘT

ADSL ROUTER

KHÓA LUẬN CỬ NHÂN TIN HỌC

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVC CAO ĐĂNG TÂN

NIÊN KHÓA 2001 - 2005

Trang 3

Xây dựng thử nghiệm PC Linux hoạt động như một ADSL Router

Lời Cám Ơn

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho chúng tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp này

Xin cảm ơn Thầy Cao Đăng Tân, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài Trong thời gian làm việc với Thầy, chúng tôi không những học hỏi được nhiều kiến thức bổ ích mà còn học được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc của Thầy

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, ba mẹ và bè bạn vì đã luôn

là nguồn động viên to lớn, giúp đỡ chúng tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình làm việc

Mặc dù đã cố gắng hoàn thiện luận văn với tất cả sự nỗ lực của bản thân, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong quý Thầy Cô tận tình chỉ bảo

Một lần nữa, chúng tôi xin chân thành cảm ơn và luôn mong nhận được

sự đóng góp quý báu của tất cả mọi người

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 7/2005 Lâm Hải Thông

Đỗ Hải Vương

Trang 4

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

Chương 1 6

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 6

1 Đặt vấn đề : 6

2 Mục tiêu 7

3 Đề xuất một số tính năng mở rộng 8

3.1 Sử dụng dịch vụ Dynamic DNS ( cụ thể là sử dụng dịch vụ dynamic update client ) 8

3.1.1 Đặt vấn đề 8

3.1.2 Giải quyết vấn đề 10

3.2 Fair Nat 11

3.2.1 Đặt vấn đề 11

3.2.2 Giải quyết vấn đề 12

Chương 2 13

KHÁI NIỆM VÀ KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG 13

1 ADSL 13

1.1 Sơ lược về những phương thức kết nối Internet phổ biến hiện nay 13

1.1.1 Đường truyền điện thoại analog 13

1.1.2 Leased Line 13

1.1.3 Frame Relay và X.25 14

1.1.4 ISDN 15

1.1.5 ATM 17

1.1.6 ADSL 17

1.2 Đánh giá các phương thức kết nối Internet phổ biến hiện nay: 18

1.3 Công nghệ ADSL 19

1.3.1 Khái niệm ADSL 19

1.3.2 Ứng dụng của ADSL 20

1.3.3 Cơ chế hoạt động 21

1.8.1 Ưu điểm của ADSL 22

1.8.2 Các thành phần của ADSL 24

1.8.3 Các thành phần ADSL từ phía nhà cung cấp dịch vụ 26

1.13.1 Kết nối mạng 28

1.15.1 Vai trò của PPP 30

1.15.2 Modem ADSL trên thực tế 30

1.15.3 Mối tương quan giữa thoại và ADSL 31

1.23.1 Thiết bị Modem ADSL 32

2 Router và Router ADSL 33

2.1 Giới thiệu Router 33

Trang 5

2.1.2 Cơ chế hoạt động 33

2.2 Sơ lược về các Router ADSL hiện có trên thị trường và tính năng 33

3 Routing 34

3.1 Tổng quát về routing 34

3.9 Routing và Switching 35

Bảng 2.3 Bảng so sánh Routing và Switching 35

3.10.Routed và Routing 35

3.11.Sự xác định đường đi 36

3.12.Routing table 37

3.13.Các thuật toán Routing và các metric 38

3.13.1 Mục tiêu của các thuật toán routing 38

3.13.2 Các Metric 39

3.14.Routing Protocols 40

3.14.1 Distance-vector 40

3.14.2 Link state 40

3.14.3 Hybrid 41

3.15.Giới thiệu các giao thức định tuyến 41

3.15.1 RIP 41

3.15.2 IGRP 42

3.18.1 OSPF 43

3.23.Giao thức sử dụng trong chương trình 43

4 Các khái niệm cơ bản 44

4.1 IP tĩnh ( Static IP) 44

4.2 IP động ( Dynamic IP) 44

4.3 DNS 45

4.4 Dynamic DNS 45

4.5 NAT ( Network Address Translation ) 46

4.5.1 Tại sao lại dùng NAT 46

4.5.2 Cách NAT được thực hiện 46

4.5.3 Các thuật ngữ NAT 47

Chương 3 48

LINUX VÀ MẠNG TRONG LINUX 48

1 Hệ điều hành Linux 48

1.1 Giới thiệu 48

1.2 Kiến trúc của hệ điều hành Linux 49

1.2.1 Hạt nhân (Kernel) 49

1.2.2 Shell 49

1.2.3 Các tiện ích 50

1.2.4 Chương trình ứng dụng 50

2 Mạng trong Linux 50

2.1 Giao thức mạng trong Linux 50

2.2 Network Interconnection 51

2.2.1 Router 51

Trang 6

2.2.2 Bridge 51

2.2.3 IP Masquerade 51

2.2.4 IP Accounting 52

2.2.5 IP aliasing 53

2.2.6 Traffic Shaping 53

2.2.7 Firewall 53

2.2.8 Port Forwarding 54

2.2.9 Loab Balancing 55

2.2.10 IP Transparent Proxy Server 55

2.2.11 EQL ( Multiple Line Traffic Equaliser ) 55

2.2.12 Tunneling ,mobile IP và virtual private networks 56

Chương 4 57

CÁC ỨNG DỤNG TÍCH HỢP VÀO HỆ THỐNG 57

1 Giới thiệu các ứng dụng 57

1.1 Zebra 57

1.2 Tính năng Dynamic DNS : noip-duc-linux.tar 57

1.2.1 Giới thiệu 57

1.3 FAIR NAT 59

1.3.1 Giới thiệu 59

1.3.2 Kiến trúc Fair Nat 59

Chương 5 77

THỰC HIỆN CÀI ĐẶT 77

1 Cài đặt ,cấu hình Linux PC thành Router ADSL 77

1.1 Mô hình 77

1.2 Yêu cầu 77

1.2.1 Phần cứng : 78

1.2.2 Phần mềm : 78

1.3 Thực hiện cài đặt 79

1.3.1 Cài đặt linux-atm-2.4.0 79

1.3.2 Cài đặt driver 79

1.3.3 Cài đặt bản patch của giao thức PPP 80

1.4 Cấu hình 80

1.4.1 Cấu hình PPP để kết nối đến ADSL Provider 80

2 Dynamic DNS 82

2.1 Đăng kí dịch vụ Dynamic DNS tại trang web www.no-ip.com 82

2.2 Cài đặt gói Dynamic DNS Client 82

3 FAIR NAT 83

3.1 Yêu cầu 83

3.2 Các tham số và Cấu hình 83

3.2.1 Các tham số dòng lệnh 88

3.2.2 Chạy Script 88

Trang 7

Chương 6 89

THỬ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ và HƯỚNG PHÁT TRIỂN 89

1 Thử nghiệm chức năng Linux PC làm router ADSL 89

1.1 Kết nối vào internet và cho phép máy trong mạng LAN có thể ra ngoài 89

1.1.1 Kết nối, Nat và Routing cho các máy bên trong ra ngoài internet 89

1.1.2 So sánh giữa Linux PC và Router ADSL thật 94

1.2.Chức năng filter 95

1.2 Dynamic DNS 98

2 Hướng phát triển 103

PHỤ LỤC 107

Trang 8

Nhiều kĩ thuật về mạng WAN đã được nghiên cứu và áp dụng để đáp ứng nhu cầu của người dùng như ISDN, Frame Relay, xDSL… Trong đó, hiện đang được sử dụng nhiều hơn cả là kỹ thuật xDSL mà ADSL là đại diện tiêu biểu

ADSL giúp cải tiến đáng kể tốc độ mạng với giá thành thấp Vì

nó có thể sử dụng đường dây điện thoại sẵn có để làm đường truyền nên ngày càng phổ biến hơn ở nước ta, được sử dụng ngày càng nhiều trong các doanh nghiệp

Mô hình Hiện Trạng sử dụng ADSL

Trang 9

Công nghệ ADSL xuất hiện là một giải pháp hữu hiệu cho vấn đề băng thông và để sử dụng được công nghệ ADSL thì đòi hỏi phải

có các thiết bị phù hợp đi kèm như modem ADSL hay modem ADSL có thêm tính năng mini Router ( hay còn gọi là Rotuer ADSL ).Hiện trên thị trường có nhiều loại Modem ADSL có kèm Router, hầu hết đều có chức năng NAT, Routing, một số có các tính năng tiên tiến như DMZ, Virtual Server, DDNS nhưng lại không phù hợp với đối tượng người dùng là các gia đình và các doanh nghiệp nhỏ do giá thành cao và các dịch vụ thường bị hạn chế

Những nhu cầu ngày càng cao của các gia đình và các doanh nghiệp nhỏ về tính năng lẫn giá thành đã phát sinh ra việc cần xây dựng một Router ADSL có thể thực hiện tốt các công việc của một router như NAT, Routing và có thể tích hợp các tính năng hữu dụng đáp ứng các nhu cầu cần thiết của mỗi doanh nghiệp và gia đình mà vẫn đảm bảo tiết kiệm chi phí

Có thể dùng Linux PC để xây dựng một ADSL Router mềm đáp ứng những nhu cầu nói trên Đó là lý do mà luận văn ra đời

2 Mục tiêu

Nghiên cứu công nghệ ADSL, Router ADSL Nghiên cứu kiến trúc và các gói phục vụ chức năng Routing và các tính năng bổ sung trên Linux nhằm đưa vào ứng dụng trong thực tiễn

Xây dựng mô hình và ứng dụng các gói phần mềm để giúp Linux

Trang 10

PC hoạt động như 1 ADSL Router

Cùng với tính năng của 1 Router, PC Linux giờ đây có thể tích hợp các tinh năng chuyên biệt theo đặc thù,nhu cầu của mỗi người dùng

Chúng tôi chọn Linux để tiến hành nghiên cứu và xây dựng thành ADSL Router vì :

Linux là hệ điều hành mã nguồn mở, dễ phát triển và thêm các tính năng cần thiết.Bản thân các công ty sau này

có thể tự dựa vào các đoạn mã kèm theo mà bổ sung vào những tính năng riêng mà họ muốn

Trang 11

,một FTP … riêng là điều rất bình thường Thông thường để đảm bảo cho website của mình hoạt động tốt họ thường phải có một đường kết nối mạng liên tục ( lúc trước thường là lease line ) sau

đó đăng ký một địa chỉ IP tĩnh và tự duy trì web server của mình hoặc thuê dịch vụ hosting và cho dù theo cách nào thì chi phí cũng khá lớn

ADSL ra đời,đặc thù kết nối liên tục ( giống như lease line ) với chi phí rẻ hơn tạo điều kiện cho các người dùng tự quản trị server của mình trên mạng và nhiều giải pháp mạng khác trở nên khả thi.Bây giờ họ có thể giảm một phần chi phí so với trước (vì không cần thuê đường lease line nữa ) nhưng làm thế nào để giảm chi phí phải trả cho IP tĩnh đây ?

Việc sử dụng dịch vụ ADSL với địa chỉ IP động không thể giải quyết vấn đề này nếu không có một dịch vụ khác hỗ trợ

Ví dụ : sử dụng giải pháp VPN cho các doanh nghiệp có nhiều văn phòng chi nhánh

Trang 12

Hình 1.3 Mô hình Dynamic DNS

3.1.2 Giải quyết vấn đề

Chúng ta cần phải có một dịch vụ cung cấp khả năng tự động cập nhật địa chỉ IP một cách nhanh nhất có thể để đảm bảo rằng các dịch vụ của chúng ta chạy ổn định như khi dùng IP tĩnh

Trang 13

Câu trả lời ở đây chính là DynDNS Dịch vụ này cung cấp khả năng mà theo đó mỗi khi địa chỉ IP của chúng ien ss đổi ,nó chỉ cần vài giây để cập nhật thông tin về địa chỉ IP mới cho phù hợp

Hiện nay có một số nhà cung cấp các dịch vụ Dynamic DNS:

http://www.dyndns.org , http://www.no-ip.com,

http://dyndns.vnnic.net.vn cho phép các khách hàng sử dụng IP động nếu có đăng kí dịch vụ vẫn có thể duy trì các máy chủ dịch

vụ của mình trong môi trường Internet

Tích hợp cho Router tính năng Dynamic DNS Client từ các nhà cung cấp dịch vụ Dynamic DNS

3.2 Fair Nat 3.2.1 Đặt vấn đề

Trong 1 công ty hay một tổ chức có nhiều máy ,nhiều người dùng internet thì yêu cầu về băng thông của người dùng rất đa dạng

Kỹ thuật NAT có hạn chế là không phân chia được băng thông cho từng người dùng khác nhau Dẫn đến tình trạng là các người dùng cứ chiếm giữ được bao nhiêu băng thông thì sẽ dùng bấy nhiêu Điều này nhiều khi rất phiền toái vì mọi người đều có nhu cầu sử dụng internet

để làm việc hay giải trí nhưng lại có những người tốc độ internet rất chậm ảnh hưởng lớn đến công việc của họ

Sẽ dể chấp nhận hơn nếu tốc độ internet của các người dùng trong cùng một công ty hay tổ chức có tốc độ như nhau.Như vậy tuy tốc độ không qua cao nhưng mọi người vẫn có thể làm việc bình thường chứ không

Trang 14

còn bị tình trạng thắt cổ chai làm nghẽn mạng nữa

3.2.2 Giải quyết vấn đề

Sử dụng Fair Nat để đảm bảo cho người dùng có cùng băng thông như nhau khi NAT ra bên ngoài

Trang 15

Đường truyền điện thoại analog

Còn gọi là Dial-up Người dùng sử dụng đường dây điện thoại sẵn có kết nối đến một Modem có chức năng chuyển tín hiệu Analog sang tín hiệu số

Modem hoạt động trên đường dây điện thoại trong vòng mười năm đã phát triển tốc độ từ 2.4 Kbps đến 33.6 Kbps Loại 56 Kbps hiện nay, về mặt lý thuyết, đã hoạt động ở tốc độ cao nhất trên đường truyền analog bình thường

Sẽ không có tốc độ truyền cao hơn, nếu các công ty điện thoại không thay đổi thiết bị ở tổng đài trung tâm

Leased Line

Cách kết nối phổ biến nhất hiện nay giữa hai điểm có khoảng cách lớn vẫn là Leased Line (tạm gọi là đường thuê bao) Leased Line là các mạch số (digital circuit) kết nối ien tục, được các công ty viễn thông cho thuê, nên có tên là Leased Line

Trang 16

Leased Line được phân làm hai lớp chính là Tx (theo chuẩn của

Mỹ và Canada) và Ex (theo chuẩn của châu Ấu, Nam Mỹ và Mehicô), x là mã số chỉ băng thông (bandwidth) của kết nối Thông số kỹ thuật của các đường truyền Tx và Ex:

Đường truyền Băng thông Tổ chức ( Aggregation)

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của đường truyền Tx và Ex

T0/E0 là tương đương với một kênh truyền thoại đơn lẻ, T0 hoạt động ở tốc độ 56 Kbps và E0 hoạt động ở tốc độ 64 Kbps

Bên cạnh việc phân chia trực tiếp các mức độ khác nhau của dịch

vụ E/T, có nhiều đường truyền cung cấp dịch vụ phân chia nhỏ hơn, cho phép người dùng đặt thuê một số lượng bất kỳ các kênh (channel) T0 trong một đường truyền, hoặc đặt thuê các channel T1 trong một đường truyền T3

Các đường leased line được gắn vào cổng tuần tự (serial port) của máy tính hoặc router thông qua một CSU/DSU

1.1.3 Frame Relay và X.25

X.25 là giao thức nguyên thủy cho việc Truyền Thông Tin Có Thể Định Hướng (Routable Data Transmission) qua leased line X.25 sử dụng địa chỉ và thông tin sửa lỗi (error correction

information) theo cách gần giống với mạng cục bộ (LAN)

Trang 17

X.25 cho phép các khung dữ liệu số hóa (digital frame – frame

và packet là các khái niệm chỉ khối thông tin được gửi qua đường truyền) được truyền (route) qua các khoảng cách lớn Đường truyền Băng thông Tổ chức (Aggregation)

Các công ty viễn thông lập trình cho các công tắc của họ luôn truyền các frame từ một điểm cố định đến một điểm khác, tức là tạo mạch nối ảo giữa hai điểm

Công nghệ này xóa bỏ được việc đánh địa chỉ và truyền thông tin sửa lỗi của X.25, cho phép công ty viễn thông dự đoán trước lượng thông tin truyền tải trên mạng một cách chính xác hơn

1.1.4 ISDN

ISDN (Integrated Services Digital Network) một mạch nối kỹ thuật số quay số (dial-up digital circuit) Không như leased-line được kết nối cố định vào hai thiết bị đầu cuối xác, ISDN cho phép người dùng tạo ra và hủy bỏ ien kết giữa bất kỳ hai ISDN adapter nào

ISDN có thể dùng cho kết nối tốc độ cao trong sử dụng Internet

Trang 18

của các cá nhân, gia đình một cách dễ dàng vì nó hoạt động trên cùng đường truyền vật lý như đường dây điện thoại Do đó các công ty viễn thông có thể dễ dàng chuyển đổi đường truyền telephone analog thành đường truyền ISDN bằng cách đổi thiết

bị đầu cuối (terminal equipment) ở tổng đài trung tâm

ISDN được chia làm hai loại kênh khác nhau:

* Kênh dữ liệu (Data Channel), tên kỹ thuật là B channel, hoạt động ở tốc độ 64 Kbps

* Kênh kiểm soát (Control Channel), tên kỹ thuật là D Channel, hoạt động ở 16 Kbps (Basic rate) và 64 Kbps (Primary rate)

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

là residential basic rate và commercial primary rate

Một vài công ty điện thoại không có đường truyền và thiết bị đầu cuối thích hợp cho dịch vụ tốc độ cơ bản nên họ cung cấp một tốc độ cơ bản cố định, có giá trị trong khoảng từ 64 Kbps đến 56 Kbps Những biến thể này hoạt động như một B channel riêng biệt

Basic rate ISDN hoạt động với hai B channel 64 Kbps và một D channel 16 Kbps qua đường điện thoại thông thường, cung cấp băng thông dữ liệu là 128 Kbps

Primary rate hoạt động với hai mươi ba B channel 64 Kbps và

Trang 19

một D channel 64 Kbps qua một đường T1, cung cấp băng thông

1472 Kbps Primary rate đưa ra đường truyền quay số tốc độ cao, cần thiết cho các tổ chức lớn

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

và analog (digital/analog conversion)

số tiền tính theo gói dữ liệu (packet)

Ích lợi chính của ATM là nó hoạt động không phụ thuộc vào đường truyền vật lý ATM được chia làm hai channel có chứa các ô (cell) hoạt động như tốc độ truyền bit cố định Khi dữ liệu được truyền giữa các mạch (circuit) có kích thước khác nhau, công tắc (switch) dồn thông tin (multiplex) vào các mạch lớn hơn

và nhỏ hơn, tùy theo nhu cầu

Chi phí để xây dựng hệ thống ATM khá cao

ADSL

ADSL (Analog Digital Subscriber Line) một biến thể của đường

Trang 20

điện thoại số chuẩn (standard digital telephone line), hoạt động thông qua kết nối đường điện thoại thông thường

ADSL được phát triển để cung cấp một dịch vụ thay thế cho truyền hình, nhưng nó hứa hẹn ien kết tốc độ cao và chi phí thấp cho người dùng Internet

Tốc độ ADSL với kênh down-link từ khoảng 1Mbps đến 6Mbps, phụ thuộc vào khoảng cách từ Internet site đến công ty viễn thông, và tốc độ kênh up-link là 16 Kbps ở đầu kết nối thấp (low end) đến 640 Kbps ở đầu kết nối cao (high end) Thông thường kênh up-link hoạt động ở tốc độ 64 Kbps

1.2 Đánh giá các phương thức kết nối Internet phổ biến hiện nay:

Với nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ Internet, đòi hỏi về băng thông ngày càng cao, dịch vụ Dail-up không còn phù hợp cho nhu cầu sử dụng Internet, nhất là đối với đối tượng doanh nghiệp vừa và nhỏ

Đối với nhu cầu hiện nay của các doanh nghiệp hoạt động ngoài lĩnh vực tin học là chỉ kết nối Internet để cập nhật thông tin khách hàng, sản phẩm… thì việc sử dụng các dịch vụ mạng Leased Line, Frame Relay, … là lãng phí, không cần thiết

ADSL là công nghệ phù hợp hơn cả với các lý do: phù hợp với nhu cầu của đối tượng người dùng là doanh nghiệp nhỏ với tất cả các dạng dịch vụ thông tin tốc độ cao ( Ở đây là từ 1Mbps đến 2Mbps), chi phí thấp

Trang 21

1.3 Công nghệ ADSL 1.3.1 Khái niệm ADSL

Hiểu một cách đơn giản nhất, ADSL là sự thay thế với tốc độ cao cho thiết bị Modem hoặc ISDN giúp truy nhập Internet với tốc

độ cao và nhanh hơn Các biểu đồ sau chỉ ra các tốc độ cao nhất

có thể đạt được giữa các dịch vụ cung cấp

Hình 2.1 Biểu đồ so sánh tốc độ các công nghệ mạng

ADSL viết tắt của Asymmetric Digital Subscriber Line – đó là đường thuê bao số không đối xứng, kỹ thuật truyền được sử dụng trên đường dây từ Modem của thuê bao tới Nhà cung cấp dịch vụ

Hình 2.2 Mô hình ADSL

 Asymmetric: Tốc độ truyền không giống nhau ở hai chiều Tốc

độ của chiều xuống (từ mạng tới thuê bao) có thể nhanh gấp hơn

Trang 22

10 lần so với tốc độ của chiều lên (từ thuê bao tới mạng) Ðiều này phù hợp một cách tuyệt vời cho việc khai thác dịch vụ Internet khi mà chỉ cần nhấn chuột (tương ứng với lưu lượng nhỏ thông tin mà thuê bao gửi đi) là có thể nhận được một lưu lượng lớn dữ liệu tải về từ Internet

Digital: Các Modem ADSL hoạt động ở mức bít (0 & 1) và dùng

để chuyển thông tin số hoá giữa các thiết bị số như các máy tính

PC Chính ở khía cạnh này thì ADSL không có gì khác với các Modem thông thường

thuê bao bình thường nối tới tổng đài nội hạt Ðường dây thuê bao này vẫn có thể được tiếp tục sử dụng cho các cuộc gọi đi hoặc nghe điện thoại cùng một thời điểm thông qua thiết bị gọi là

“Splitters” có chức năng tách thoại và dữ liệu trên đường dây

Ứng dụng của ADSL

1.3.2

ADSL xác lập cách thức dữ liệu được truyền giữa thuê bao (nhà riêng hoặc công sở) và tổng đài thoại nội hạt trên chính đường dây điện thoại bình thường Chúng ta vẫn thường gọi các đường dây này là local loop

Hình 2.3 ADSL – Local loop

Trang 23

đi/đến tổng đài điện thoại nội hạt mà là tạo ra khả năng truy nhập Internet với tốc độ cao Như vậy, vấn đề nằm ở việc xác lập kết nối dữ liệu tới Nhà cung cấp dịch vụ Internet

Mặc dù chúng ta cho rằng ADSL được sử dụng để truyền dữ liệu bằng các giao thức Internet, nhưng trên thực tế việc thực hiện điều đó như thế nào lại không phải là đặc trưng kỹ thuật của ADSL

Hiện nay, phần lớn người ta ứng dụng ADSL cho truy nhập Internet tốc độ cao và sử dụng các dịch vụ trên Internet một cách nhanh hơn

Cơ chế hoạt động 1.3.3

ADSL tìm cách khai thác phần băng thông tương tự còn chưa được sử dụng trên đường dây nối từ thuê bao tới tổng đài nội hạt Ðường dây này được thiết kế để chuyển tải dải phổ tần số (frequency spectrum) chiếm bởi cuộc thoại bình thường Tuy nhiên, nó cũng có thể chuyển tải các tần số cao hơn dải phổ tương đối hạn chế dành cho thoại Ðó là dải phổ mà ADSL sử dụng

Hình 2.4 Dải phổ ADSL sử dụng

Thoại cơ bản sử dụng dải tần số từ 300Hz tới 3,400Hz

Bây giờ chúng ta sẽ xem xét, thoại và dữ liệu ADSL chia xẻ

Trang 24

cùng một đường dây thuê bao ra sao Trên thực tế, các Splitter được sử dụng để đảm bảo dữ liệu và thoại không xâm phạm lẫn nhau trên đường truyền

Các tần số mà mạch vòng có thể chuyển tải, hay nói cách khác là khối lượng dữ liệu có thể chuyển tải sẽ phụ thuộc vào các nhân

tố sau:

1.4 Khoảng cách từ tổng đài nội hạt

1.5 Kiểu và độ dầy đường dây

1.6 Kiểu và số lượng các mối nối trên đường dây

1.7 Mật độ các đường dây chuyển tải ADSL, ISDN và các tín hiệu phi thoại khác

1.8 Mật độ các đường dây chuyển tải tín hiệu radio

Ưu điểm của ADSL ADSL: So sánh với PSTN & ISDN 1.8.1

PSTN và ISDN là các công nghệ quay số (Dial-up)

ADSL là ‘liên tục/always-on” kết nối trực tiếp

PSTN và ISDN cho phép chúng ta sử dụng Fax, dữ liệu, thoại,

dữ liệu tới Internet, dữ liệu tới các thiết bị khác

ADSL chỉ chuyển tải dữ liệu tới Internet

PSTN và ISDN cho phép chúng ta tuỳ chọn ISP nào mà ta muốn kết nối

Trang 25

ADSL kết nối chúng ta tới một ISP định trước

ISDN chạy ở tốc độ cơ sở 64kbps hoặc 128kbps

ADSL có thể tải dữ liệu về với tốc độ tới 8Mbps

PSTN ngắt truy nhập tới Internet khi chúng ta thực hiện cuộc gọi

ADSL cho phép vừa sử dụng Internet trong khi vẫn có thể thực hiện cuộc gọi đồng thời

Kết nối Internet qua đường PSTN và ISDN bằng phương thức quay số có tính cước nội hạt

ADSL không tính cước nội hạt

Trang 26

Các thành phần của ADSL 1.8.2

1.8.2.1 Giới thiệu

Hình 2.5 Mô hình ADSL

Trong phần này chúng ta sẽ lần lượt mô tả chức năng của từng thành phần của ADSL, bắt đầu từ Modem ADSL tới Nhà cung cấp dịch vụ Internet

Chúng ta cũng xem xét ở phía ISP để lọc ra những thành phần cơ bản

1.8.2.3 Cơ chế hoạt động của Modem ADSL

ADSL hoạt động bằng cách vận hành cùng lúc nhiều Modem, trong đó mỗi Modem sử dụng phần băng thông riêng có thể

Trang 27

Hình 2.6 Mô hình dải phổ ADSL sử dụng

Sơ đồ trên đây chỉ mô phỏng một cách tương đối, nhưng qua đó

ta có thể nhận thấy ADSL sử dụng rất nhiều Modem riêng lẻ hoạt động song song để khai thác băng thông tối đa và cung cấp một tốc độ rất cao

Mỗi đường kẻ sọc đen ở trên thể hiện một Modem và chúng hoạt động tại các tần số hoàn toàn khác nhau Trên thực tế có thể tới

255 Modem hoạt động trên một đường ADSL Ðiểm đặc biệt ở chỗ ADSL sử dụng dải tần số từ 26kHz tới 1.1MHz trong 10MHz của băng thông thoại Tất cả 255 Modems này được vận hành chỉ trên một con ien đơn

Lượng dữ liệu mà mỗi Modem có thể truyền tải phụ thuộc vào các đặc điểm của đường dây tại tần số mà Modem đó chiếm Một

số Modem có thể không làm việc một chút nào vì sự gây nhiễu từ nguồn tín hiệu bên ngoài chẳng hạn như bởi một đường dây (local loop) khác hoặc nguồn phát vô tuyến nào đó Các Modem

ở tần số cao hơn thông thường lại truyền tải được ít dữ liệu hơn bởi lý ở tần số càng cao thì sự suy hao càng lớn, đặc biệt là trên một khoảng cách dài

Trang 28

Các thành phần ADSL từ phía nhà cung cấp dịch vụ 1.8.3

Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu xem các ISP thực hiện cung cấp ADSL như thế nào

Hình 2.7 Mô hình đầu cuối ADSL

Như chỉ ra trong khối vàng ở trên, phạm vi Nhà cung cấp dịch vụ gồm có ba thành phần quan trọng

1.9 DSLAM – DSL Access Multiplexer1.10 BAS – Broadband Access Server

1.11 ISP – Internet Service Provider

1.11.1.1 DSLAM

Một thiết bị DSLAM có thể tập hợp nhiều kết nối thuê bao ADSL – có thể nhiều tới hàng trăm thuê bao – và tụ lại trên một kết nối cáp quang Sợi cáp quang này thường được nối tới thiết bị gọi là BAS – Broadband Access Server, nhưng nó cũng có thể không nối trực tiếp tới BAS vì BAS có thể được đặt tại bất cứ đâu

Trang 29

Hình 2.8 Thiết bị DSLAM

DSLAM là thiết bị đặt ở phía tổng đài, là điểm cuối của kết nối ADSL Nó chứa vô số các Modem ADSL bố trí về một phía hướng tới các mạch vòng và phía kia là kết nối cáp quang

1.11.1.2 BAS

Hình 2.9 Thiết bị BAS

Broadband Access Server (BAS) là thiết bị đặt giữa DSLAM và POP của ISP Một thiết bị BAS có thể phục vụ cho nhiều DSLAM

Các giao thức truyền thông được đóng gói để truyền dữ liệu thông qua kết nối ADSL, vì vậy mục đích của BAS là mở gói để hoàn trả lại các giao thức đó trước khi đi vào Internet Nó cũng đảm bảo cho kết nối của bạn tới ISP được chính xác giống như khi bạn sử dụng Modem quay số hoặc ISDN

Như chú giải ở trên, ADSL không chỉ rõ các giao thức được sử dụng để tạo thành kết nối tới Internet Phương pháp mà PC và Modem sử dụng bắt buộc phải giống như BAS sử dụng để cho

Trang 30

kết nối thực hiện được

Thông thường ADSL sử dụng hai giao thức chính là :

1.12 PPPoE – PPP over Ethernet Protocol

1.13 PPPoA – Point to Point Protocol over ATM

Kết nối mạng 1.13.1

1.13.1.2 Các giao thức được sử dụng giữa Modem và BAS

Khi quay số PSTN/ISDN để truy nhập vào Internet, chúng ta sử dụng giao thức gọi là PPP để vận chuyển dữ liệu TCP/IP và kiểm tra cũng như xác thực tên và mật khẩu người truy nhập

Trong ADSL, PPP cũng thường được sử dụng để kiểm tra tên và mật khẩu truy nhập, và ATM thì luôn được sử dụng ở mức thấp nhất Kết nối điển hình như dưới đây :

Trang 31

Hình 2.10 ADSL-PPP

1.13.1.3 Vai trò của ATM

Hình 2.11 ATM

 ATM – Asynchronous Transfer Mode – được sử dụng như là

công cụ chuyển tải cho ADSL ở mức thấp Lý do vì đó là cách thuận tiện và mềm dẻo đối với các công ty thoại muốn kéo dài khoảng cách kết nối từ DSLAM tới BAS giúp họ có thể đặt BAS

ở bất cứ đâu trên mạng

Các tham số thiết lập cấu hình ATM:Có hai tham số cần phải thiết lập cấu hình một cách chính xác trên Modem ADSL để đảm bảo kết nối thành công tại mức ATM với DSLAM:

1.14 VPI – the Virtual Path Identifier

1.15 VCI – the Virtual Channel Identifier

Trang 32

Vai trò của PPP 1.15.1

1.15.2

PPP là giao thức dùng để vận chuyển lưu lượng Internet tới ISP dọc theo các kết nối Modem và ISDN PPP kết hợp chặt chẽ các yếu tố xác thực – kiểm tra tên/mật khẩu – và đó là lý do chính

mà người ta dùng PPP với ADSL

Mặc dù BAS thực thi giao thức PPP và tiến hành việc xác thực, nhưng thực ra việc đó được thực hiện bằng cách truy nhập vào các cơ sở dữ liệu khách hàng đặt tại ISP Bằng cách đó, ISP biết được rằng các kết nối do BAS định tuyến tới – đã được xác thực thông qua giao dịch với cơ sở dữ liệu riêng của ISP

Modem ADSL trên thực tế

1.15.2.1 Các loại modem ADSL thông minh và thụ động

Modem ADSL thông minh bản thân nó đã tích hợp sẵn các giao thức truyền thông cần thiết (Như thiết bị Modem ADSL Router hoặc Modem được sử dụng kết nối qua cổng Card Ethernet 10/100Mb) nên chỉ việc lựa chọn và khai báo VPI/VCI cho Modem

Còn Modem ADSL thụ động thì phải hoạt động dựa trên hệ điều hành của máy tính để cung cấp các giao thức cần thiết Các loại Modem này bắt buộc phải cài đặt phần mềm điều khiển Modem

và thiết lập các giao thức PPP, VPI/VCI Việc cấu hình như vậy phức tạp và đòi hỏi thời gian nhiều hơn

Chỉ có Windows 98SE, Windows ME và Windows 2000/XP là

có cài sẵn cơ chế thực thi ATM, vì thế người ta ít sử dụng các

Trang 33

Modem thụ động trên thực tế Mặc dù các Modem thông minh có

hỗ trợ các giao thức cần thiết nhưng chúng vẫn có thể được dùng cho các hệ điều hành nói trên

Các Modem thụ động có thể nối với PC thông qua giao diện USB, hoặc có thể được sản xuất dưới dạng PCI Card để cắm thẳng trên bảng mạch chủ của PC

Lưu ý là việc khai thác giao thức ATM không có nghĩa là cần phải có Card mạng ATM cho PC – đó chỉ là cơ chế hỗ trợ bằng phần mềm trong hệ điều hành

Mối tương quan giữa thoại và ADSL.

Tại phía thuê bao, các tần số thấp được chuyển đến máy điện thoại còn các tần số cao đi đến modem ADSL Tại các tổng đài, các tần số thấp được chuyển sang mạng thoại PSTN còn các tần

số cao đi đến ISP

1.15.3.2 Tốc độ đa dạng

Tốc độ của kết nối giữa modem ADSL và DSLAM phụ thuộc vào khoảng cách đường truyền và tốc độ tối đa được cấu hình

Trang 34

sẵn trên cổng của DSLAM

Còn tốc độ kết nối vào Internet lại còn phụ thuộc vào nhiều yếu

tố khác nữa như dưới đây : 1.16 Số người dùng kết nối vào cùng một DSLAM và thực tế có bao nhiều người dùng đang khai thác kết nối.1.17 Tốc độ kết nối giữa DSLAM và BAS

1.18 Bao nhiêu card DSLAM cùng nối vào một BAS và bao nhiêu người dùng đang khai thác thực tế kết nối

1.19 Tốc độ kết nối giữa BAS và ISP

1.20 Bao nhiêu BAS kết nối vào ISP và bao nhiêu người dùng thực tế đang khai thác

1.21 Tốc độ của kết nối từ ISP tới mạng Internet toàn cầu

1.22 Bao nhiêu thuê bao của ISP đang khai thác (qua các giao tiếp khác nhau như quay số PSTN/ ISDN và ADSL).1.23 ISP tổ chức Caching và Proxy ra sao, liệu thông tin

mà bạn cần khai thác đã được lưu trữ trên Cache chưa hay phải tải về từ Internet

Hiện trên thị trường có nhiều loại Modem ADSL với hai kiểu kết nối phổ biến: PCI, USB, phần lớn đều được tích hợp cả Router với các tính năng NAT, Routing…

Trang 35

Zoom Model 5510A , hoặc kết nối qua cổng PCI có Compaq ADSL card internal

2 Router và Router ADSL

2.1 Giới thiệu Router 2.1.1

2.1.2

Giới thiệu Router

Router là 1 thiết bị mạng dùng để forward các packet đến địa chỉ đích thông qua 1 quá trình xử lý Đó là quá trình routing

Router hoạt động ở tầng 3 trong mô hình OSI

Cơ chế hoạt động

Router sẽ tạo ra và duy trì 1 bảng gọi là routing table Routing table sẽ lưu giữ các đường đi tốt nhất đến các mạng và các routing metric tương ứng với các mạng đó

Router sẽ khảo sát các gói packet đến ,lựa chọn con đường tốt nhất thông qua mạng Sau đó,router sẽ chuyển gói packet đó ra port tương ứng để đi đến mạng đích

2.2 Sơ lược về các Router ADSL hiện có trên thị trường và tính năng

Hiện thị trường có nhiều nhà cung cấp các sản phẩm Router ADSL với nhiều tính năng khác nhau, một số nhãn hiệu Router ADSL phổ biến như: ZyXEL, Zoom, Planet, Draytek,

Symmetricom, TRENDNET, SpeedCom, Ecom…

Các tính năng phổ biến: IP routing, Static routing, DNS Proxy, Port Forwarding, DHCP server/client, NAT, NAPT

Trang 36

Các tính năng tiên tiến: Virtual Server( Cho phép người dùng bên ngoài Internet truy cập vào), DMZ ( Một PC trong mạng LAN có thể được cho phép truyền thông không hạn chế 2 chiều với thiết bị bên ngoài Internet), DDNS…

Một số Router có các tính năng trên: Planet ADE-4100, Zoom Model 5554 X5…

Hình 2.12 Modem Zoom 5554 X5 và Modem Planet ADE 4100

3.1 Tổng quát về routing

Thuật ngữ routing được dùng để chỉ một packet đi ra khỏi một thiết bị ,được định hướng để băng qua mạng đến một thiết bị ở một mạng khác

Router là thiết bị đảm nhận việc routing trong môi trường ien mạng.Để thực hiện routing ,router cần có những thông tin cơ bản sau:

3.2 Destination address ( địa chỉ mạng cần đến ) 3.3 Các router lân cận của nó

3.4 Tất cả các con đường có thể đi đến các mạng ở xa

Trang 37

là,đối với mỗi mạng ở xa thì phải tìm ra con đường nào là nhanh nhất hoặc hiệu quả nhất theo một tính toán có sẵn

để đi đến mạng đó 3.6 Duy trì và khảo sát các thông tin định tuyến

Router sẽ học về các mạng ở xa thông qua các router lân cận hoặc thông qua người quản trị mạng.Sau đó,nó sẽ xây dựng bảng gọi là bảng routing table miêu tả cách đi đến các mạng ở xa đó.Nếu 1 mạng được kết nối trực tiếp thì router sẽ tự biết đường mạng đó Nếu không ,router sẽ phải học cách đi đến một đường mạng khác thông qua 2 cách :static và dynamic

3.7 Static là cách mà nhà quản trị tự thêm vào đường đi đến một mạng khác vào bảng routing table

3.8 Dynamic là dùng các routing protocol như RIP ,IGRP ,OSPF,EIGRP…

3.9 Routing và Switching

Router Switch Tốc độ Chậm hơn Nhanh hơn OSI Layer 3-Network 2-Data link Địa chỉ Có cấu trúc Không cấu trúc Broadcasts Không có Có

Bảo mật Chế độ bảo mật cao Kém

Bảng 2.3 Bảng so sánh Routing và Switching

3.10 Routed và Routing

Những giao thức hỗ trợ cho tầng mạng được gọi là các giao thức routed

Trang 38

VD : IP.AppleTalk … Router sử dụng routing protocol để trao đổi routing table và chi sẽ các thông tin định tuyến.Nói cách khác,các giao thức routing định xác định cách mà các giao thức routed được gửi

Router sử dụng bảng routing table và các địa chỉ mạng để truyền

dữ liệu thông qua mạng Có 2 tác vụ cơ bản :

Trang 39

Xác định các đường đi tối ưu

Chuyển các gói packet qua môi trường ien mạng

Quá trình xác định đường đi :

Ước lượng ( đánh giá ) các con đường trên mạng

Xác định con đường nào được dùng Router sẽ chuyển packet mà nó nhận được ra port tương ứng với con đường tốt nhất đến địa chỉ đích có ghi trong packet

3.12 Routing table

Nhằm hỗ trợ cho quá trình xác định đường đi của gói packet Router khởi tạo và duy trì các bảng routing table ,chứa các thông tin định tuyến

Các thông tin định tuyến thay đổi tùy thuộc vào giao thức định tuyến

 Thông tin trong bảng routing table

Destination/next-hop associations :

Routing Metric ( độ đo ) :Các giao thức định tuyến khác nhau sử dụng các độ đo đường đi khác nhau.Routing metric được dùng để xác định sự “lôi cuốn” của một con đường

 Routing update Message

Router sẽ trao đổi với các router khác và duy trì các

Trang 40

routing table của nó thông qua việc truyền các routing update message.Các Routing update message được trao đổi giữa các router

Tùy thuộc các giao thức routing được sử dụng mà các routing update message sẽ được trao đổi hoặc là theo một khoảng thời gian xác định hoặc chỉ được trao đổi mỗi khi kiến trúc mạng có sự thay đổi

Các thông tin trao đổi thiết yếu là các mạng đích mà router

đó có thể đi đến cùng với metric tương ứng với từng đích đến.Bằng cách khảo sát các routing update Các router có thể xây dựng và duy trì routing table cho chính nó

3.13 Các thuật toán Routing và các metric

Tối ưu hóa : Sự tối ưu hóa miêu tả khả năng lựa chọn con đường

đi tốt nhất của các thuật toán routing, dựa vào các metric và các metric phụ thêm dùng trong tính toán

Sự đơn giản và giảm overhead : Một thuật toán routing gọi là lý tưởng nếu như nó giảm được sự tính toán của CPU và giảm tiêu hao quá nhiều bộ nhớ trong các router.Đây là tiêu chí quan trọng

để mạng có thể mở rộng

Mạnh mẽ và ổn định: Một thuật toán routing cần phải thực thi chính xác ngay cả khi gặp phải tình huống bất thường hoặc không dự kiến trước chẳng hạn như lỗi phần cứng ,các lỗi thực thi …

Tiêu đề	Xây Dựng Thử Nghiệm Linux Pc Hoạt Động Như Một ADSL Router
Tác giả	Đỗ Hải Vương, Lâm Hải Thông
Người hướng dẫn	GVC Cao Đăng Tân
Trường học	Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
Chuyên ngành	Công Nghệ Thông Tin
Thể loại	Khóa luận
Năm xuất bản	2005
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	111
Dung lượng	2,01 MB