Bài Tiểu luận: IP trên ATM full version

IP TRÊN ATM IP: Internet Protocol là giao thức liên mạng ATM, phương thức truyền tải không đồng bộ, là một kiểu chuyển mạch gói với các gói có kích thước cố định hay còn gọi là các tế bào ATM và sử dụng phương pháp hướng kết nối(connection oriented) Mạng ATM cá nhân và ATM công cộng I.Giới Thiệu 1.Thách thức của IP trên ATM Sự thành công của ATM phần lớn nằm ở khả năng có thể truyền tải các chuẩn dữ liệu cũ, chủ yếu là IP, trên cơ sở hạ tầng mạng của nó. Sự phức tạp của việc kết hợp IP và ATM bắt nguồn từ hai nhân tố khác nhau cơ bản giữa chúng: • Hướng kết nối (connection oriented) và không kết nối (connectionless) ATM là hướng kết nối, đó là một kết nối cần được thiết lập giữa hai thành phần trước khi chúng có thể gửi dữ liệu với nhau. Một khi kết nối được thiết lập tất cả dữ liệu giữa chúng được gửi theo đường kết nối. Ngược lại IP là không kết nối, mỗi gói IP được định hướng bởi các router một cách độc lập theo từng bước. Khi chúng ta cần truyền tải IP trên mạng ATM chúng ta có 2 lựa chọn. Hoặc là một kết nối mới được thiết lập theo yêu cầu giữa hai nơi hoặc là dữ liệu đi qua các kết nối đã cấu hình trước đó hay các kết nối. Với trường hợp thứ nhất, khi một số lượng dữ liệu nhỏ được truyền tải, giá thành của việc thiết lập và phá hủy một kết nối là không xác định. Trái lại, với trường hợp thứ hai phần đã cấu hình trước đó có thể không phải là phần tối ưu và có gây tràn dữ liệu được truyền. • QoSaware và best effort (Chất lượng dịch vụ và sự nỗ lực cao nhất) Chất lượng dịch vụ là một khái niệm quan trọng trong mạng ATM. Nó bao gồm hai thông số là băng thông và độ trễ yêu cầu của đường truyền. Yêu cầu này nằm trong bản tin tín hiệu được sử dụng để thiết lập kết nối. Dòng IP (IPv4) không có khái niệm này và mỗi gói tin được truyền tải trên cơ sở dẫn đường tối ưu của các router. Để tăng được chất lượng dịch vụ trong hệ thống mạng ATM, giao thức IP cần được điều chỉnh để có thể mang được thông tin đó. 2.Mô hình IP trên ATM • Mô hình ngang hàng Để thực thi IP ở trên các mạng ATM, trước tiên chúng ta cần tìm ra mối liên hệ giữa các lớp trong giao thức ATM với các lớp trong giao thức TCPIP. Có hai mô hình, một là mô hình ngang hàng và một là mô hình bao phủ, được đề xuất. Mô hình ngang hàng xem lớp ATM ngang hàng với lớp mạng hay IP và đề xuất sử dụng mô hình địa chỉ như IP cho các trạm cuối kết nối ATM. Tín hiệu ATM yêu cầu bao gồm địa chỉ IP và chuyển mạch trung gian sẽ định hướng các yêu cầu này sử dụng các giao thức định hướng có sẵn như là OSPF. Mô hình này đã bị loại bỏ vì dù rằng nó đã đơn giản hóa mô hình địa chỉ cho các trạm cuối, nhưng sẽ rất phức tạp để thiết kế các chuyển mạch ATM do việc đòi hỏi chúng phải có tất cả các chức năng của một bộ định tuyến IP. Ngoài ra, nếu mạng ATM cũng hỗ trợ các giao thức lớp mạng khác như là IPX hay là Appletalk thì bộ chuyển mạch sẽ phải hiểu tất cả các giao thức định tuyến của chúng. • Mô hình bao phủ Mô hình bao phủ đã được công nhận, xem ATM như là giao thức lớp liên kết dữ liệu. Trong mô hình mạng ATM bao phủ, sẽ có một mô hình địa chỉ riêng và các giao thức dẫn đường riêng của nó. Không gian địa chỉ ATM sẽ không được ghép đôi hợp lý với không gian địa chỉ IP và ở đó sẽ không có các phép ánh xạ đại số giữa hai loại địa chỉ này. Mỗi trạm cuối sẽ đặc trưng bởi một địa chỉ ATM, và một địa chỉ IP độc lập với nhau. Sẽ không có phép ánh xạ tự nhiên giữa hai địa chỉ, chỉ có phương pháp để xác định địa chỉ này từ địa chỉ kia đó là thông qua các giao thức định địa chỉ. Với mô hình bao phủ, về cơ bản có hai phương pháp để thực thi IP trên ATM. Một phương pháp là xem ATM như là một mạng LAN và phân chia mạng ATM thành một vài mạng con logic bao gồm các trạm cuối có cùng tiền tố IP (phần đầu địa chỉ IP). Phương pháp này được gọi là IP cổ điển trên ATM. Trong IP cổ điển trên ATM, các trạm cuối trong cùng một mạng con logic sẽ liên lạc với nhau qua các kết nối đầu cuối ATM, và giống như mạng LAN, các máy chủ ARP (Adress Resolution Protocol) được sử dụng trong các mạng con logic để định địa chỉ ATM từ địa chỉ IP. Tuy nhiên, việc truyền tải giữa các trạm cuối trong các mạng con logic khác nhau phải đi qua một bộ định tuyến dù cho chúng có được kết nối tới cùng một mạng ATM. Điều này là không mong muốn khi mà các router có độ trễ cao sẽ gây ra sự cố thắt cổ chai băng thông. NHRP (Next Hop Resolution Protocol) sẽ giải quyết vấn đề này. Làm việc trong một mạng ATM được phân chia thành các mạng con logic, nó cho phép một trạm cuối trong một mạng con xác định địa chỉ ATM từ địa chỉ IP của một trạm cuối khác trong một mạng con logic khác và thiết lập một kết nối đầu cuối ATM, được gọi là lối tắt giữa chúng. Một cách tiếp cận khác là sử dụng mạng ATM để mô phỏng giao thức mạng LAN phổ biến giống như Ethernet hay token ring. IP thực thi trên đó theo cùng một cách mà nó chạy trên ethernet và token ring. Cách này được gọi là mô phỏng LAN (LANE). LANE cho phép các ứng dụng IP hiện tại có thể chạy trên mạng ATM mà không cần điều chỉnh. Điều này sẽ làm tăng nhanh tốc độ triển khai mạng ATM. Tuy nhiên, cũng giống như IP cổ điển trên ATM, việc liên lạc giữa các LAN mô phỏng (ELAN) vẫn cần thông qua router. Khi sự kết hợp giữa LANE và NHRP ra đời, đa giao thức trên ATM (MPOA: Multiprotocol Over ATM) sẽ giải quyết vấn đề này bằng cách tạo các lối tắt (không cần qua các router) giữa các ELAN. • PAR và IPNNI Với các cách tiếp cận ở trên, ATM và IP chạy các giao thức dẫn đường riêng rẽ nhau. Với ATM đó là PNNI và với IP là OSPF. Với IP, các router không cần quan tâm tới mô hình bên trong của mạng ATM, và với ATM thì các bộ chuyển mạch không phân biệt được một ATMattached router (bô định tuyến kết nối tới mạng ATM) và một trạm cuối ATM. Đôi khi điều đó là cần thiết để các router có thể hiểu được các giao thức định tuyến của ATM và tìm ra cách thiết lập các kết nối đầu cuối ATM với các router khác. Kết quả thể hiện trong PAR (PNNI augmented Routing), trong đó các bộ định tuyến Router kết nối trên mạng ATM được coi như là các bộ chuyển mạch ATM, ở đây thông tin sẽ có được nhờ các bộ chuyển mạch và các router khác. Một cách tiếp cận khác gọi là tích hợp PNNI (IPNNI: Integrated Private NetworkNetwork Interface), mục đích là để sử dụng PNNI như một đơn giao thức được sử dụng trong mạng gồm các switch và các router. 3. IPv6 và dịch vụ tích hợp IP trên ATM IP chính bản thân nó đã là một cuộc cách mạng công nghệ; Ipv6 cải tiến dung lượng địa chỉ của IPv4 và dịch vụ tích hợp IP hỗ trợ cho giao tiếp IP thời gian thực. II. Giao thức IP cổ điển trên nền ATM, NHRP, và Multicast IP trên ATM 1. Giao thức IP cổ điển trên nền ATM 1.1. Mạng con Logic Hình 1: Sơ đồ giao thức IP cổ điển trên nền ATM Hình 1 chỉ ra cấu hình của giao thức IP cổ điển trên ATM. Như tên gọi của nó, mô hình này coi mạng ATM là một số các mạng con IP riêng rẽ và kết nối với nhau thông qua các router. Vì thế một mạng con IP được gọi là mạng con logic (LIS). Một LIS có tính chất sau : • Các Trạm cuối trong một LIS có cùng tiền tố IP và cùng khuôn dạng địa chỉ. Theo đó LIS rất giống một mạng con IP truyền thống trên một mạng LAN quảng bá. Tuy nhiên, mạng con IP truyền thống này được phân chia với nhau bởi các bộ định tuyến trong khi các LIS thực tế được kết nối tới cùng một mạng ATM. Sự giải thích này cho thấy lí do gọi là mạng con logic: việc kết nối tới LIS thông qua cấu hình bằng phần mềm, chứ không qua phần cứng. Điều này có nghĩa là việc liên lạc giữa các LIS với nhau không cần thiết qua các router. • Các trạm cuối trong LIS liên lạc với nhau qua kết nối ATM đầu cuối. Khi trạm cuối A cần kết nối với một trạm cuối B, trong cùng LIS, nó cần phải thiết lập một kết nối tới B trước. A có địa chỉ IP của B nhưng không biết địa chỉ ATM của nó. Để có được địa chỉ ATM từ địa chỉ IP, giống như các mạng con IP truyền thống, mỗi LIS bao gồm một máy chủ ARP, gọi là ATMARP. A gửi cho ARP gói tin yêu cầu bao gồm địa chỉ IP của B tới máy chủ ATMARP và máy chủ này sẽ trả lời cho A địa chỉ ATM của B. Sau đó A và B sẽ thiết lập một kết nối thông qua tín hiệu PNNI • Trạm cuối trong các LIS khác nhau liên lạc với nhau qua bộ định tuyến. Giống như mạng con IP truyền thống, một router là thành phần của nhiều LIS mục đích để trao đổi IP giữa chúng. Mỗi LIS bao gồm một router và tất cả các gói tin IP không định hướng tới một trạm cuối đích nào trong cùng một LIS thì sẽ được định hướng nhờ các bộ định tuyến. Nếu bộ định tuyến này ở trong cùng một LIS với trạm cuối đích, nó sẽ gửi gói tin tới trạm cuối đích sử dụng mô hình được mô tả ở trên ( intraLIS). Nếu không nó sẽ gửi gói tin tới các bộ định tuyến khác và gói tin này lại được dẫn đường bởi các bộ định tuyến mới khác tuần tự cứ như vậy cho tới khi tới được trạm cuối đích. Ví dụ, trong hình 1, bộ định tuyến i là một thành phần của cả hai mạng LIS i và LIS i+1 (i=1,2,…,n1). Khi một gói tin từ một trạm cuối trong LIS 1 tới một trạm cuối trong LIS 2 sẽ đi qua bộ định tuyến 1, bộ định tuyến 2, …, và bộ định tuyến n1. Điều này là không mong muốn khi mỗi bộ định tuyến phải tái tạo lại và phân chia gói tin IP điều này sẽ gây ra một lượng trễ lớn. Khi mà việc kết nối trực tiếp giữa 2 trạm cuối này là khả thi khi chúng được kết nối trong cùng một mạng ATM, thì việc định hướng từng bước bị cho là lãng phí thời gian và tài nguyên. NHRP đã giải quyết vấn đề này bằng việc cho phép kết nối trực tiếp giữa các trạm cuối nằm trên các LIS khác nhau

IP TRÊN ATM

IP: Internet Protocol là giao thức liên mạng

ATM, phương thức truyền tải không đồng bộ, là một kiểu chuyển mạch gói với các gói có kích thước cố định hay còn gọi là các tế bào ATM và sử dụng phương pháp hướng kết nối(connection oriented)

Mạng ATM cá nhân và ATM công cộng

I.Giới Thiệu

1.Thách thức của IP trên ATM

Sự thành công của ATM phần lớn nằm ở khả năng có thể truyền tải các chuẩn dữ liệu cũ, chủ yếu là IP, trên cơ sở hạ tầng mạng của nó Sự phức tạp của việc kết hợp

IP và ATM bắt nguồn từ hai nhân tố khác nhau cơ bản giữa chúng:

 Hướng kết nối (connection oriented) và không kết nối (connectionless)

ATM là hướng kết nối, đó là một kết nối cần được thiết lập giữa hai thành phần trước khi chúng có thể gửi dữ liệu với nhau Một khi kết nối được thiết lập tất cả dữ liệu giữa chúng được gửi theo đường kết nối Ngược lại IP là không kết nối, mỗi gói IP được định hướng bởi các router một cách độc lập theo từng bước Khi chúng ta cần truyền tải IP trên mạng ATM chúng ta có 2 lựa chọn Hoặc là một kết nối mới được thiết lập theo yêu cầu giữa hai nơi hoặc là dữ liệu đi qua các kết nối đã cấu hình trước

đó hay các kết nối Với trường hợp thứ nhất, khi một số lượng dữ liệu nhỏ được truyền tải, giá thành của việc thiết lập và phá hủy một kết nối là không xác định Trái lại, với trường hợp thứ hai phần đã cấu hình trước đó có thể không phải là phần tối ưu

và có gây tràn dữ liệu được truyền

 QoS-aware và best effort (Chất lượng dịch vụ và sự nỗ lực cao nhất)

Chất lượng dịch vụ là một khái niệm quan trọng trong mạng ATM Nó bao gồm hai thông số là băng thông và độ trễ yêu cầu của đường truyền Yêu cầu này nằm trong bản tin tín hiệu được sử dụng để thiết lập kết nối Dòng IP (IPv4) không có khái niệm này và mỗi gói tin được truyền tải trên cơ sở dẫn đường tối ưu của các router Để tăng được chất lượng dịch vụ trong hệ thống mạng ATM, giao thức IP cần được điều chỉnh

để có thể mang được thông tin đó

2.Mô hình IP trên ATM

 Mô hình ngang hàng

Để thực thi IP ở trên các mạng ATM, trước tiên chúng ta cần tìm ra mối liên hệ giữa các lớp trong giao thức ATM với các lớp trong giao thức TCP/IP Có hai mô hình, một là mô hình ngang hàng và một là mô hình bao phủ, được đề xuất Mô hình ngang hàng xem lớp ATM ngang hàng với lớp mạng hay IP và đề xuất sử dụng mô hình địa chỉ như IP cho các trạm cuối kết nối ATM Tín hiệu ATM yêu cầu bao gồm địa chỉ IP và chuyển mạch trung gian sẽ định hướng các yêu cầu này sử dụng các giao thức định hướng có sẵn như là OSPF Mô hình này đã bị loại bỏ vì dù rằng nó đã đơn giản hóa mô hình địa chỉ cho các trạm cuối, nhưng sẽ rất phức tạp để thiết kế các chuyển mạch ATM do việc đòi hỏi chúng phải có tất cả các chức năng của một bộ định tuyến IP Ngoài ra, nếu mạng ATM cũng hỗ trợ các giao thức lớp mạng khác như

là IPX hay là Appletalk thì bộ chuyển mạch sẽ phải hiểu tất cả các giao thức định tuyến của chúng

 Mô hình bao phủ

Mô hình bao phủ đã được công nhận, xem ATM như là giao thức lớp liên kết dữ liệu Trong mô hình mạng ATM bao phủ, sẽ có một mô hình địa chỉ riêng và các giao thức dẫn đường riêng của nó Không gian địa chỉ ATM sẽ không được ghép đôi hợp

lý với không gian địa chỉ IP và ở đó sẽ không có các phép ánh xạ đại số giữa hai loại địa chỉ này Mỗi trạm cuối sẽ đặc trưng bởi một địa chỉ ATM, và một địa chỉ IP độc lập với nhau Sẽ không có phép ánh xạ tự nhiên giữa hai địa chỉ, chỉ có phương pháp

để xác định địa chỉ này từ địa chỉ kia đó là thông qua các giao thức định địa chỉ

Với mô hình bao phủ, về cơ bản có hai phương pháp để thực thi IP trên ATM Một phương pháp là xem ATM như là một mạng LAN và phân chia mạng ATM thành một vài mạng con logic bao gồm các trạm cuối có cùng tiền tố IP (phần đầu địa chỉ IP) Phương pháp này được gọi là IP cổ điển trên ATM Trong IP cổ điển trên ATM, các trạm cuối trong cùng một mạng con logic sẽ liên lạc với nhau qua các kết nối đầu cuối ATM, và giống như mạng LAN, các máy chủ ARP (Adress Resolution Protocol) được sử dụng trong các mạng con logic để định địa chỉ ATM từ địa chỉ IP Tuy nhiên, việc truyền tải giữa các trạm cuối trong các mạng con logic khác nhau phải đi qua một bộ định tuyến dù cho chúng có được kết nối tới cùng một mạng ATM Điều này

là không mong muốn khi mà các router có độ trễ cao sẽ gây ra sự cố thắt cổ chai băng thông NHRP (Next Hop Resolution Protocol) sẽ giải quyết vấn đề này Làm việc trong một mạng ATM được phân chia thành các mạng con logic, nó cho phép một trạm cuối trong một mạng con xác định địa chỉ ATM từ địa chỉ IP của một trạm cuối

khác trong một mạng con logic khác và thiết lập một kết nối đầu cuối ATM, được gọi

là lối tắt giữa chúng

Một cách tiếp cận khác là sử dụng mạng ATM để mô phỏng giao thức mạng LAN phổ biến giống như Ethernet hay token ring IP thực thi trên đó theo cùng một cách

mà nó chạy trên ethernet và token ring Cách này được gọi là mô phỏng LAN (LANE) LANE cho phép các ứng dụng IP hiện tại có thể chạy trên mạng ATM mà không cần điều chỉnh Điều này sẽ làm tăng nhanh tốc độ triển khai mạng ATM Tuy nhiên, cũng giống như IP cổ điển trên ATM, việc liên lạc giữa các LAN mô phỏng (ELAN) vẫn cần thông qua router Khi sự kết hợp giữa LANE và NHRP ra đời, đa giao thức trên ATM (MPOA: Multiprotocol Over ATM) sẽ giải quyết vấn đề này bằng cách tạo các lối tắt (không cần qua các router) giữa các ELAN

 PAR và I-PNNI

Với các cách tiếp cận ở trên, ATM và IP chạy các giao thức dẫn đường riêng rẽ nhau Với ATM đó là P-NNI và với IP là OSPF Với IP, các router không cần quan tâm tới mô hình bên trong của mạng ATM, và với ATM thì các bộ chuyển mạch không phân biệt được một ATM-attached router (bô định tuyến kết nối tới mạng ATM) và một trạm cuối ATM Đôi khi điều đó là cần thiết để các router có thể hiểu được các giao thức định tuyến của ATM và tìm ra cách thiết lập các kết nối đầu cuối ATM với các router khác Kết quả thể hiện trong PAR (PNNI augmented Routing), trong đó các bộ định tuyến Router kết nối trên mạng ATM được coi như là các bộ chuyển mạch ATM, ở đây thông tin sẽ có được nhờ các bộ chuyển mạch và các router khác Một cách tiếp cận khác gọi là tích hợp PNNI (I-PNNI: Integrated Private Network-Network Interface), mục đích là để sử dụng PNNI như một đơn giao thức được sử dụng trong mạng gồm các switch và các router

3 IPv6 và dịch vụ tích hợp IP trên ATM

IP chính bản thân nó đã là một cuộc cách mạng công nghệ; Ipv6 cải tiến dung lượng địa chỉ của IPv4 và dịch vụ tích hợp IP hỗ trợ cho giao tiếp IP thời gian thực

II Giao thức IP cổ điển trên nền ATM, NHRP, và Multicast IP trên ATM

1 Giao thức IP cổ điển trên nền ATM

1.1 Mạng con Logic

Hình 1: Sơ đồ giao thức IP cổ điển trên nền ATM Hình 1 chỉ ra cấu hình của giao thức IP cổ điển trên ATM Như tên gọi của nó, mô hình này coi mạng ATM là một số các mạng con IP riêng rẽ và kết nối với nhau thông qua các router Vì thế một mạng con IP được gọi là mạng con logic (LIS) Một LIS có tính chất sau :

 Các Trạm cuối trong một LIS có cùng tiền tố IP và cùng khuôn dạng địa chỉ Theo đó LIS rất giống một mạng con IP truyền thống trên một mạng LAN quảng bá Tuy nhiên, mạng con IP truyền thống này được phân chia với nhau bởi các bộ định tuyến trong khi các LIS thực tế được kết nối tới cùng một mạng ATM Sự giải thích này cho thấy lí do gọi là mạng con logic: việc kết nối tới LIS thông qua cấu hình bằng phần mềm, chứ không qua phần cứng Điều này có nghĩa là việc liên lạc giữa các LIS với nhau không cần thiết qua các router

 Các trạm cuối trong LIS liên lạc với nhau qua kết nối ATM đầu cuối

Khi trạm cuối A cần kết nối với một trạm cuối B, trong cùng LIS, nó cần phải thiết lập một kết nối tới B trước A có địa chỉ IP của B nhưng không biết địa chỉ ATM của nó Để có được địa chỉ ATM từ địa chỉ IP, giống như các mạng con IP truyền thống, mỗi LIS bao gồm một máy chủ ARP, gọi là ATMARP A gửi cho ARP gói tin yêu cầu bao gồm địa chỉ IP của B tới máy chủ ATMARP và máy chủ này sẽ trả lời cho A địa chỉ ATM của B Sau đó A và B sẽ thiết lập một kết nối thông qua tín hiệu P-NNI

 Trạm cuối trong các LIS khác nhau liên lạc với nhau qua bộ định tuyến

Giống như mạng con IP truyền thống, một router là thành phần của nhiều LIS mục đích để trao đổi IP giữa chúng Mỗi LIS bao gồm một router và tất cả các

gói tin IP không định hướng tới một trạm cuối đích nào trong cùng một LIS thì

sẽ được định hướng nhờ các bộ định tuyến Nếu bộ định tuyến này ở trong cùng một LIS với trạm cuối đích, nó sẽ gửi gói tin tới trạm cuối đích sử dụng

mô hình được mô tả ở trên ( intra-LIS) Nếu không nó sẽ gửi gói tin tới các bộ định tuyến khác và gói tin này lại được dẫn đường bởi các bộ định tuyến mới khác tuần tự cứ như vậy cho tới khi tới được trạm cuối đích Ví dụ, trong hình

1, bộ định tuyến i là một thành phần của cả hai mạng LIS i và LIS i+1 (i=1,2,

…,n-1) Khi một gói tin từ một trạm cuối trong LIS 1 tới một trạm cuối trong LIS 2 sẽ đi qua bộ định tuyến 1, bộ định tuyến 2, …, và bộ định tuyến n-1 Điều này là không mong muốn khi mỗi bộ định tuyến phải tái tạo lại và phân chia gói tin IP điều này sẽ gây ra một lượng trễ lớn Khi mà việc kết nối trực tiếp giữa 2 trạm cuối này là khả thi khi chúng được kết nối trong cùng một mạng ATM, thì việc định hướng từng bước bị cho là lãng phí thời gian và tài nguyên NHRP đã giải quyết vấn đề này bằng việc cho phép kết nối trực tiếp giữa các trạm cuối nằm trên các LIS khác nhau

1.2 Máy chủ ATMARP

Việc cấu hình và hoạt động của một máy chủ ATMARP trong một mạng con logic LIS giống như một máy chủ ARP trong mạng con IP truyền thống Một gói tin ARP_REQUEST bao gồm địa chỉ IP được gửi từ một trạm cuối tới máy chủ ATMARP để định địa chỉ ATM Máy chủ ATMARP bao gồm một bảng các cặp địa chỉ <IP, ATM> Nếu một cặp có địa chỉ IP khớp với địa chỉ IP vừa nhận được thì địa chỉ ATM tương ứng sẽ được gửi trả lại trạm cuối đã yêu cầu bằng gói tin ARP_REPLY Trường hợp khác, một gói tin ARP_NAK được gửi trả lại nếu không

có thông tin phù hợp Toàn bộ các bảng hoặc là được cấu hình bằng tay hoặc tiếp nhận thông qua việc đăng kí của trạm cuối với máy chủ ATMARP Mô tả chi tiết của LIS và ATMARP có thể tham khảo trong RFC1577

1.3 Đóng gói dữ liệu (RFC 1483)

Đóng gói dữ liệu cho IP trên nền ATM được mô tả chi tiết trong RFC 1483 AAL 5 (ATM Adaptation layer 5) được sử dụng để mang các gói tin IP tới đích Có hai mô hình đóng gói dữ liệu, một là VC (kết nối ảo) Based Multiplexing và một là LLC Sự khác nhau giữa chúng là cái sau cho phép đa giao thức có thể được mang trên một đơn VC trong khi cái trước thì một VC chỉ mang một đơn giao thức

 VC Based Multiplexing (VCB)

Với VCB, VC bị trói buộc bởi một giao thức cụ thể và dữ liệu được đóng gói vào trường CPCS-PDU của AAL5 một cách trực tiếp Vì thế mỗi một kết nối chỉ cho phép mang một giao thức Cách tiếp cận này tốt hơn khi mà có một lượng lớn các VC có thể được tạo lập nhanh chóng và tiết kiệm

 LLC Encapsulation

Vơi phương thức này, một số các giao thức ( ví dụ IP, IPX, AppleTalk) có thể

được mang trên cùng một kết nối VC Với cách tiếp cận này, một gói tin IP sẽ được gán giá trị tiền tố là IEEE 802.11 LLC header trước khi đóng gói vào khung AAL5 Cách tiếp cận này tốt hơn so với việc chia cho mỗi VC mang một giao thức sẽ tốn kém và không khả thi, ví dụ, chỉ một kết nối được cho phép là PVC hay việc tính cước dựa trên cơ sở số lượng VC đã phân bổ Nó được sử dụng như là phương pháp đóng gói dữ liệu mặc định cho tất cả các giao thức IP trên ATM

2 NHRP

Như đã nói, với giao thức IP trên ATM truyền thống, Các giao tiếp giữa các LIS cần phải qua các bộ định tuyến, đó không phải là một giải pháp tối ưu khi cả hai thành phần này nằm trong cùng một mạng ATM Việc kết nối trực tiếp giữa chúng là

sự mong muốn và thực tế không khó để đạt được Tất cả những gì chúng ta cần là một

cơ chế cho trạm cuối để biết được địa chỉ ATM của các trạm cuối khác trong một LIS ngoại mạng thông qua địa chỉ IP tương ứng NHRP là một giao thức mà có thể thực thi nhiệm vụ này

NHRP bao gồm hai dạng, máy chủ NHRP (NHSs) và máy khách NHRP (NHC), và các giao thức giữa chúng Mỗi LIS bao gồm ít nhất một máy chủ NHRP và mỗi trạm cuối là một máy khách NHRP Khi một trạm cuối cần tính toán một địa chỉ

IP, nó sẽ gửi một yêu cầu tới máy chủ NHRP trong cùng LIS đó Một NHS có thể phục vụ nhiều LIS và giữ một bảng các cặp địa chỉ <IP, ATM> cho tất cả host trong các LIS mà nó đang phục vụ Nếu địa chỉ IP được yêu cầu thuộc những LIS này (biết được là nhờ tiền tố IP), NHS tìm kiếm địa chỉ IP phù hợp và trả lời bằng địa chỉ ATM tương ứng Nếu không một thông điệp từ chối sẽ được gửi lại

Cho đến lúc này thì NHS là giống các máy chủ ATMARP, và thực tế trong các LIS nơi mà NHC và máy khách ATMARP cùng tồn tại, các NHS được ghép với các chức năng của máy chủ ATMARP Tuy nhiên, một giới hạn của máy chủ ATMARP là

nó có thể không xác định được địa chỉ IP thuộc một LIS khác trong khi một máy chủ NHRP có thể thực hiện Khi một yêu cầu tới một máy chủ NHRP (yêu cầu này có địa chỉ IP thuộc LIS mà NHPR không phục vụ) Nó sẽ quản lý việc định hướng yêu cầu đến NHS mà phục vụ LIS chứa địa chỉ IP này Các NHS mà phục vụ các LIS trên một mạng ATM có các kết nối đã được cấu hình từ trước giữa chúng để tạo thành một mạng định tuyến cho các yêu cầu NHPR Nhờ có các giao thức dấn đường như OSPF thực thi giữa các NHS này, giống như các bộ định tuyến IP các NHS biết được điểm tiếp theo (một NHS khác) để định hướng yêu cầu NHPR tiến dần đến NHS đích Đây

là lí do cho tên gọi NHRP là giao thức xác định điểm kế tiếp Khi NHS phục vụ LIS

đó nhận được một yêu cầu, nó sẽ trả lời bằng một địa chỉ ATM tương ứng tới trạm cuối yêu cầu địa chỉ Bản tin phản hồi đi qua các NHS và các NHS trung gian có thể lưu trữ tạm thời cặp địa chỉ <IP, ATM> để khi gặp một yêu cầu tương tự câu trả lời sẽ được đáp lại nhanh hơn Tính năng này được mong đợi sẽ tiết kiệm được nhiều chi phí cho việc truyền dẫn giữa các NHRP Nơi gửi sẽ biết địa chỉ ATM của nơi nhận, nó

có thể thiết lập một kết nối đầu cuối với nơi nhận, gọi là lối tắt, để truyền tải các gói

IP giữa chúng Trước khi lối tắt này được thiết lập, dữ liệu sẽ vẫn được định hướng qua các bộ dẫn đường giống như trong mạng IP cổ điển trên ATM

Hình 2 Mô hình NHRP Hình 2 biểu thị một mạng ATM được chia làm 3 LIS, mỗi LIS này được phục

vụ bởi một NHS Bộ định tuyến 1 được nối với cả 2 mạng LIS 1 và LIS 2, và bộ định tuyến 2 được nối với cả 2 mạng LIS 2 và LIS 3 Trạm cuối A và B được kết nối tương ứng với LIS 1 và LIS 3 Bây giờ A muốn gửi dữ liệu tới B Với giao thức cổ điển dữ liệu sẽ phải qua bộ định tuyến 1 và 2 Với NHRP, A gửi một yêu cầu NHRP tới NHS

1, tại đây nó được định hướng đến NHS 2, và sau đó là NHS 3 Nếu NHS 3 đang phục vụ LIS 3, mà có chứa trạm cuối B bên trong, nó sẽ gửi tới A địa chỉ ATM của B Khi bản tin trả lời được gửi trả lại nó có thể qua NHS 2 và NHS 1, NHS 1 và NHS 2

sẽ lưu trữ tạm thời những thông tin này để sau đó nếu nhận được một yêu cầu tương

tự nó sẽ trả lời trực tiếp mà không cần sự phục vụ của NHS Khi A nhận được bản tin trả lời nó sẽ tạo lập một kết nối đầu cuối tới B để trao đổi dữ liệu với nhau

3 Giao thức Multicast IP trên ATM ( RFC 2022)

Giao thức IP trên ATM cổ điển và NHRP chỉ cung cấp đơn hướng (unicast) trên ATM Để thực thi được đa hướng (multicast), có 2 vấn đề cần được giải quyết Đầu tiên chúng ta cần một giao thức định địa chỉ để chuyển một địa chỉ Multicast IP thành một danh sách địa chỉ ATM, điều này được giải quyết bằng máy chủ MARS

(Multicast Address Resolution Server) Thứ hai, chúng ta cần cụ thể hóa cách truyền tải dữ liệu đa hướng giữa các thành phần cấu thành, lưới VC và máy chủ MCS là 2 phương án giải quyết cho vấn đề này

Một MARS được đưa vào mỗi LIS để thực hiện việc định địa chỉ đa hướng Nó

sẽ trả lời các yêu cầu về địa chỉ đa hướng từ trạm cuối giống như cách mà máy chủ ATMARP trả lời các yêu cầu địa chỉ đơn Một trạm cuối tham gia hoặc rời khỏi nhóm

đa địa chỉ này bằng cách gửi gói tin IGMP (Internet Group Multicast Protocol ) tới MARS

Khi một nhóm địa chỉ IP được xác định thành danh sách các điểm cuối, dữ liệu cần được định hướng giữa các thành viên trong nhóm, từ nơi gửi tới nơi nhận Một cách để làm việc này đó là thiết lập các kết nối điểm đa điểm cho mỗi thành viên trong một nhóm tới các thành viên trong nhóm khác và cách tiếp cận này được gọi là mạng lưới VC Một phương án khác là đưa vào một máy chủ MCS (Multicst Server) vào mỗi LIS mà hỗ trợ dịch vụ đa hướng Khi một một trạm cuối yêu cầu địa chỉ đa hướng, MARS sẽ trả lời cho trạm cuối này địa chỉ ATM của MCS Trạm cuối này sau

đó sẽ gửi yêu cầu gói đa hướng tới MCS đó MCS này sẽ tạo lập một kết nối điểm

-đa điểm hoặc nhiều kết nối điểm - điểm tới các thành viên trong nhóm để truyền tải gói tin vừa nhận được từ trạm cuối tới tất các các thành viên của nhóm mà có địa chỉ trong trường địa chỉ đã xác định

Lưới VC và MCS mỗi cái có những ưu khuyết điểm riêng của nó, với MCS nếu các thành viên của một nhóm đa điểm thay đổi nó chỉ cần thay đổi kết nối điểm –

đa điểm VC tới các thành viên của nhóm trong khi đó với lưới VC tất cả các kết nối trong mô hình này đều phải thay đổi lại Tuy nhiên, MCS cần ráp lại các gói tin phần

tử được gửi từ nguồn và gửi lại chúng tới các thành viên trong nhóm vì thế nó có thể trở thành đơn điểm và chắc chắn là có độ trễ Với lưới VC việc ráp lại các gói tin đơn

lẻ là không cần thiết nên trễ là nhỏ nhất

III LAN EMULATION (mô phỏng mạng cục bộ LAN)

Trong LANE, một mạng ATM được cấu hình để mô phỏng Ethernet hay Token Ring LAN Kết quả mạng LAN này được gọi là ELAN LANE định nghĩa một giao diện dich vụ như IP trong mạng Ethernet hay token ring Theo cách này thì các phần mềm IP sử dụng trên mạng Ethernet và token ring có thể được sử dụng trong mạng ATM mà không cần điều chỉnh Điều này giúp cho việc đẩy nhanh việc triển khai mạng ATM như mạng LAN

LANE bao gồm 4 thành phần và các giao thức giữa chúng:

 LAN Emulation Client: Một LEC chạy trên trạm cuối ATM trong một ELAN giống như một node trên mạng Ethernet hay Token Ring Mỗi LEC có một hay nhiều địa chỉ MAC đi kèm với nó Nó liên hệ với LES để xác định địa chỉ ATM

từ địa chỉ MAC và thực thi một số chức năng điều khiển Nó tương tự như lớp

IP trong mạng Ethernet hay Token Ring với giao diện dịch vụ theo cơ chế đóng gói các gói tin IP gửi đi vào các khung ELAN hay tách các gói tin IP từ các khung ELAN nhận được

 LAN Emulation Server (LES): mỗi ELAN bao gồm một LES đóng vai trò điều khiển Mỗi LEC sẽ đăng ký với LES một cặp địa chỉ < MAC address, ATM

address> Trên cơ sở đó mà LES xác định địa chỉ ATM từ địa chỉ MAC tương ứng giống như máy chủ ATMARP trong Classical IP over ATM

 BUS: Mỗi ELAN bao gồm BUS để mô phỏng khả năng quảng bá của Ethernet

và Token Ring Một LEC mà muốn truyền bá một gói sẽ gửi nó tới BUS và BUS sẽ gửi một bản copy đến các thành phần của ELAN Trước khi kết nối dữ liệu trực tiếp được xây dựng giữa hai LEC, dữ liệu giữa chúng sẽ được truyền qua BUS

 LAN Emulation Configuration Server (LECS): Có nhiều hơn một ELAN chạy trên một mạng ATM LECS Giữ thông tin về cấu hình của mỗi ELAN bao gồm LECs LES và BUS trong mỗi ELAN

 Sự hoạt động của LANE bao gồm 4 bước:

 Cấu hình: Trong bước này, một LEC sẽ giao tiếp với LECS để biết mỗi ELAN mà nó quản lý và địa chỉ của LES và BUS để liên kết tạo thành ELAN đó Có 3 cách cho LEC truy cập đến LECS Đầu tiên là đặt cấu hình địa chỉ ATM của LECS vào LEC Thứ 2 là để có một VPI/VCI cố định để kết nối trực tiếp đến LECS từ mọi trạm cuối Cuối cùng là thông qua ILMI

 Đăng ký: Bây giờ LEC nhận biết địa chỉ ATM của LES trong ELAN

để kết nối, nó gửi một tin nhắn đăng ký tới LES, tin nhắn đó bao gồm địa chỉ MAC và địa chỉ ATM của LEC Nhờ việc nhận tin nhắn này

mà LES sẽ ghi toàn bộ thông tin vào bảng xác định địa chỉ của nó và tạo một vài kết nối tới LEC cho việc vận chuyển dữ liệu và điều khiển thông tin

 Kết nối BUS: Sử dụng địa chỉ ATM của BUS đã đạt được ở bước cấu hình, nó thiết lập một kết nối tới BUS cho việc truyền dữ liệu tới nhiều điểm

 Vận chuyển dữ liệu: Bước này là bước chính của LANE Khi LEC muốn gửi dữ liệu đến một LEC khác, nó sẽ hỏi LES về địa chỉ ATM của nó,và sử dụng địa chỉ này để thiết lập 1 kết nối dữ liệu trực tiếp tới LEC kia Sau đó, các khung Ethernet hay Token Ring giữa chúng

sẽ được truyền trên kết nối này trong các khung AAL 5 cùng với đóng gói LLC [RFC 1483] Nếu một LEC cần truyền bá một gói, nó gửi gói đó đến BUS, nó sẽ gửi cho tất cả các thành phần của ELAN một bản copy của gói này

Mặc dù dữ liệu Intra – ELAN được vận chuyển qua kết nối dữ liệu trực tiếp giữa 2 LECs Các LECs của những ELANs khác có thể vẫn phải giao tiếp qua các router Miêu tả ở bên dưới là MPOA được tạo lối đường tắt giữa ELANs

IV.MPOA (Multiprotocol over ATM: đa giao thức trên ATM)

MPOA là sự kết hợp của LANE và NHPR.MPOA tốt hơn ELAN ở chỗ nó cho phép truyền tải giữa các ELAN thông qua các lối tắt thay vì đi qua các router

1.Môi trường MPOA

Môi trường MPOA phổ biến là một máy chủ MPOA và các thiết bị ngoại biên được kết nối với nó Thiết bị ngoại biên có thể là một brigde, là cầu nối giữa LAN và ELAN, hoặc một router kết nối một mạng con IP không phải ATM vào mạng ATM.Trên mạng ATM này định nghĩa một số ELAN và LIS Phổ biến là một LIS tương ứng với một ELAN và các LAN truyền thống được nối qua brigde tới nó Công việc của giao thức MPOA là tìm cách tốt nhất để hai máy chủ bất kỳ trong môi trường này có thể liên lạc hiệu quả với nhau

Nếu một LAN truyền thống kết nối với một thiết bị ngoại biên cần gửi dữ liệu đến một LAN truyền thống kết nối đến thiết bị ngoại biên khác Rõ ràng rằng phương pháp tốt nhất là thiết lập một kết nối trực tiếp giữa hai thiết bị ngoại biên và truyền tải qua kết nối này Thiết bị ngoại biên nối với bên gửi được gọi là lối vào, thiết bị ngoại biên nối với bên nhận được gọi là lối ra Công việc chính của MPOA là xây dựng kết nối đầu cuối giữa lối vào và lối ra để truyền thông có hiệu quả Nếu chúng ta xem việc truyền thông giữa hai LAN truyền thống mà được kết nối tới các thiết bị ngoại biên khác nhau như là giữa hai thiết bị ngoại biên này Chúng ta có thể đơn giản vấn

đề theo cách chỉ cần quan tâm đến việc truyền thông giữa hai hệ thống đầu cuối (host

và thiết bị biên)

2 Sự hoạt động của MPOA

MPOA được xây dựng ở phía trên của LANE Nếu hai hệ thống đầu cuối ở trong cùng một ELAN ,truyền thông giữa chúng theo các quy tắc trong LANE Với LANE, truyền tin giữa các ELAN phải đi qua một Router MPOA cho phép các lối tắt giữa các ELAN bằng cách tích hợp các chức năng NHRP vào trong nó Nó cho phép một hệ thống đầu cuối có được địa chỉ ATM của hệ thống đầu cuối khác nằm trong một ELAN khác và thiết lập kết nối đầu cuối với nó Lối tắt được tạo ra tự động nhờ một cơ chế gọi là dò đường Trước khi kết nối trực tiếp giữa các hệ thồng đầu cuối được xây dựng, truyền thông giữa các ELAN vẫn phải thông qua các Router Tuy nhiên, một đối tượng gọi là MPOA khách (MPC) mà chạy ở trên mỗi hệ thống đầu cuối có khả năng phát hiện đường đi Khi nó nhận thấy rằng một hệ thống đầu cuối đã gửi một lượng tin đáng kể tới Router, nó sẽ thử thiết lập một kết nối tới lối ra mà gần đích nhất Một đối tượng gọi là MPOA server chạy trong một môi trường MPOA xác định địa chỉ ATM của lối ra từ địa chỉ IP của đích