Bài giảng Mạng máy tính - Chương 6: Lớp mạng (Network Layer)

Bài giảng Mạng máy tính - Chương 6: Lớp mạng (Network Layer) được biên soạn nhằm trang bị cho các bạn những kiến thức về virtual circuit network và datagram network router. Với các bạn chuyên ngành Công nghệ thông tin thì đây là tài liệu hữu ích.

Chương 6

LỚP MẠNG

(Network Layer)

data link physical

application transport

network

data link physical

network

data link physical network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

network

data link physical

Hai chức năng chính của lớp mạng

2 3

3 2 2 1Tác động qua lại giữa routing và forwarding

Thiết lập cầu nối

mạng:

router trung gian phải thiết lập một mạch ảo (virtual

connection)

transport:

❍ network: giữa hai host

❍ transport: giữa hai process

theo đúng thứ tự

thiểu cho luồng

khoảng cách giữa các gói

VBR ABR UBR

Bandwidth none

constant rate

guaranteed rate

guaranteed minimum none

Loss no yes yes no no

Order no yes yes yes yes

Timing no

yes yes no no

Congestion feedback

no (inferred via loss) no

congestion no

congestion yes

no Bảo đảm ?

❍ no choice: mạng chỉ cung cấp một trong hai

❍ Triển khai: trong network core

Virtual circuits

❒ Thiết lập cuộc gọi trước khi chuyển gói

❒ Mỗi gói mang một danh định mạch (VC IDentifier) (không

phải địa chỉ nguồn hay đích)

❒ Mỗi router duy trì trạng thái cho mỗi cuộc gọi qua nó

❒ Các tài nguyên như link, router (bandwidth, buffer) được

cấp phát cho mỗi VC (dedicated resources = predictable

Thực hiện VC

Một VC gồm:

1. Đường đi từ nguồn đến đích

2. VC number, một số cho một kênh ảo

3. Mục trong forwarding table trong router dọc

đường đi

❒ Gói thuộc về VC nào sẽ mang VC number

của kênh đó

❒ VC number của gói có thể được thay đổi

theo mỗi liên kết.

Giao thức báo hiệu (signaling protocol) cho VC

VC

3 Accept call

4 Call connected

5 Data flow begins 6 Receive data

Datagram network

❍ Không có khái niệm kết nối ở mức mạng

❍ Các gói của cùng cặp host nguồn và đích có thể di trên các

Router B

C 172.16.0.0/24

A 10.0.0.0/24

Next-hop Network

Nguyên tắc so trùng tiền tố dài

nhất (Longest prefix matching)

Prefix Match Link Interface

11001000 00010111 00010 0

11001000 00010111 00011000 1

11001000 00010111 00011 2

otherwise 3

Địa chỉ đích: 11001000 00010111 00011000 10101010

Ví dụ

Địa chỉ đích: 11001000 00010111 00010110 10100001 interface?

interface?

Cơ sở tạo lập datagram network và VC

soát hiệu năng và sửa lỗi

❍ Đơn giản cho core, đẩy

❍ Nhu cầu bảo đảm dịch vụ

❒ Đầu cuối đơn giản

❍ Sự phức tạp dành cho bên trong mạng

Tổng quan về kiến trúc router (1)

Tổng quan về kiến trúc router (2)

Hai chức năng chính:

outgoing link

Chức năng của Input Port

Chuyển mạch phân tán:

❒ Căn cứ vào đích của datagram, tra tìm output port trong forwarding table chứa trong input port memory

❒ Mục đích: hoàn tất xử lý input port với tốc độ đầu vào

❒ Xếp hàng (queuing): nếu datagram đến

Ba loại cơ cấu chuyển mạch

Chuyển mạch qua bộ nhớ

Các router thế hệ đầu:

dưới sự điều khiển trực tiếp của CPU và hệ điều hành

Input Port

Output Port Memory

System Bus

Chuyển mạch qua một Bus

đến output port memory qua shared

bus

❒ Tranh chấp bus : tốc độ chuyển

mạch bị hạn chế bởi băng thông của

bus

là 32 Gbps: làm access router cho

doanh nghiệp

Chuyển mạch qua một mạng liên nối (1)

được phát triển để nối nhiều bộ xử lý trong hệ đa bộ

xử lý

cell có chiều dài cố định, chuyển các cell thông qua cơ

cấu chuyển mạch

Chuyển mạch qua một mạng liên nối (2)

❒ Được xây dựng từ một số

lớn các phần tử chuyển

mạch 2x2 được kết nối theo

qui tắc như mạng Banyan

❒ Ví dụ Cisco 12000:

chuyển mạch tốc độ 60

Gbps qua interconnection

network

Output Port

❒ Đệm (Buffering) : khi datagram đến từ cơ cấu

chuyển mạch nhanh hơn tốc độ truyền

❒ Cơ chế lập lịch (Scheduling discipline) : tuyển chọn

trong số các datagram xếp hàng để truyền đi

Xếp hàng ở Input Port

hàng tại các hàng đợi đầu vào

❒ Head-of-the-Line (HOL) blocking: datagram xếp

trước ngăn cản các datagram khác

❒ delay và loss do bộ đệm nhập bị tràn

Tranh chấp output port tại Gói màu xanh lá cây bị

HOL blocking

Một số router trên thị trường

GW-AP54SAG

http://www.cisco.com.vn http://www.juniper.net/

http://www.buffalotech.com

Router B

C 172.16.0.0/24

A 10.0.0.0/24

Next-hop Network

Nếu C nối vào Internet?

Internet

Ví dụ 2

HẾTCHƯƠNG 6