CHUYỂN MẠCH GÓI

61
LOGO GVHD :Th.s Ngô Đắc Thuần Nhóm : 9 Trần Văn Mạnh Nguyễn Nam Dũ Phạm Tuấn Anh Lê Thị Kim Dung Nguyễn Hồng Quân Nguyễn Thành Chung CHUYỂN MẠCH GÓI

Transcript of CHUYỂN MẠCH GÓI

Page 1: CHUYỂN MẠCH GÓI

LOGO

GVHD :Th.s Ngô Đắc Thuần

Nhóm : 9Trần Văn Mạnh

Nguyễn Nam Dũ

Phạm Tuấn Anh

Lê Thị Kim Dung

Nguyễn Hồng Quân

Nguyễn Thành Chung

CHUYỂN MẠCH GÓI

Page 2: CHUYỂN MẠCH GÓI

2

Công nghệ chuyển mạch

Page 3: CHUYỂN MẠCH GÓI

Contents

1. Hạn Chế Của Chuyển Mạch Kênh1. Hạn Chế Của Chuyển Mạch Kênh1. Hạn Chế Của Chuyển Mạch Kênh1. Hạn Chế Của Chuyển Mạch Kênh

2. Kỹ thuật Của Chuyển Mạch Gói2. Kỹ thuật Của Chuyển Mạch Gói2. Kỹ thuật Của Chuyển Mạch Gói2. Kỹ thuật Của Chuyển Mạch Gói

3. Công Nghệ Chuyển Mạch IP3. Công Nghệ Chuyển Mạch IP3. Công Nghệ Chuyển Mạch IP3. Công Nghệ Chuyển Mạch IP

4. Công Nghệ Chuyển Mạch ATM4. Công Nghệ Chuyển Mạch ATM4. Công Nghệ Chuyển Mạch ATM4. Công Nghệ Chuyển Mạch ATM

5. DEMO Định Tuyến Dùng OSPF5. DEMO Định Tuyến Dùng OSPF5. DEMO Định Tuyến Dùng OSPF5. DEMO Định Tuyến Dùng OSPF

Page 4: CHUYỂN MẠCH GÓI

Hạn chế Của Chuyển Mạch Kênh

Sử dụng băng thông không hiệu quả : Độ rộng băng thông cố định 64kbps Kênh dành riêng cho 1 cuộc gọiTính an toàn :Tín hiệu thoại truyền trên 1 đường

duy nhất nên dễ bị nghe trộmKhả năng mở rộng kémThiết bị 2 đầu phải chạy cùng tốc độ

Page 5: CHUYỂN MẠCH GÓI

Hạn chế của chuyển mạch kênh

Hạn chế của chuyển mạch kênhChuyển mạch kênh chỉ truyền trên 1 đường cố định

Page 6: CHUYỂN MẠCH GÓI

Chuyển mạch gói

Khái niệm : Mạng chuyển mạch gói (packet switching) là

truyền dữ liệu ở dạng những khối nhỏ,riêng biệt gọi là gói tin (packet)

Dựa trên địa chỉ đích chứa trong packet Ở phía nhận,các gói tin sẽ được lắp ráp lại theo

thứ tự thích hợp để thành 1 thông điệp

Page 7: CHUYỂN MẠCH GÓI

Đặc điểm của chuyển mạch gói

Giảm được trễ tại các node trong mạngXử lý lỗi và sửa lỗi hoặc truyền lại gói nhanh

hơn so với chuyển mạch bản tin Do đó giảm được lượng thông tin cần truyền

lại,giảm tắc nghẽn và tăng tốc độ truyền tin cũng như khả năng phục vụ của mạng

Có thể định tuyến cho tất cả các gói theo các giao thức khác nhau

Page 8: CHUYỂN MẠCH GÓI

Các thành phần của chuyển mạch gói

Mạng chuyển mạch gói gồm các thành phần cơ bản sau đây :

Trạm (station) Nút mạng (Node) Các đường truyền dẫn (Link)

Page 9: CHUYỂN MẠCH GÓI

Kỹ thuật chuyển mạch gói

Các bản tin cần truyền được chia cắt thành các thành phần nhỏ hơn gọi là gói tin

Mỗi gói lại được đưa thêm phần điều khiển để mạng có thể định tuyến gói đó đến đích.

Nguyên tắc chuyển mạch là tại từng nút gói được nhận,lưu tạm và chuyển tiếp tới nút tiếp theo cho đến khi đến đích cuối cùng

Page 10: CHUYỂN MẠCH GÓI

Kỹ thuật chuyển mạch gói

B1 : Phân đoạn các gói ở phía phát

B2 : Định tuyến các gói

B3 : Tái hợp gói ở phía thu

ChuyểnChuyển MạchMạch GóiGói

Page 11: CHUYỂN MẠCH GÓI

Nguyên lý của chuyển mạch gói

Page 12: CHUYỂN MẠCH GÓI

Kỹ thuật chuyển mạch gói

Tùy thuộc vào giao thức truyền thông mà có thể có nhiều mức phân chia bản tin thành các gói có chiều dài khác nhau.

Ngoài những thông tin được cắt từ bản tin,gói còn được chèn thêm các phần đầu (tiêu đề) và đuôi để phục vụ cho việc định tuyến qua mạng

Page 13: CHUYỂN MẠCH GÓI

Kỹ thuật chuyển mạch gói

Trong mạng chuyển mạch gói các gói tin được chuyển qua mạng từ nút này tới nút khác theo nguyên lý “Lưu đệm và phát chuyển tiếp”.

Mỗi nút sau khi thu một gói sẽ tạm thời lưu giữ một bản sao của gói vào bộ nhớ đệm cho tới khi phát chuyển tiếp gói tới nút tiếp theo hoặc tới trạm của người sử dụng

Chuyển mạch gói có thể đáp ứng được yêu cầu hoạt động truyền tin một cách nhanh chóng,kể cả khi có sự hỏng hóc một phần hay nhiều tính năng khác của mạng

Page 14: CHUYỂN MẠCH GÓI

Kỹ thuật chuyển mạch gói

Lược đồ dữ liệu (Datagram)

2 phương pháp

Mạch ảo(Virtual Circuit)

Kỹ thuật chuyển mạch gói sử dụng 2 phương pháp tiêu biểu để chuyển các luồng gói từ nguồn tới đích

Page 15: CHUYỂN MẠCH GÓI

Chuyển gói theo Datagram

Mỗi gói được xử lý độc lậpCác gói có thể đi theo bất cứ đường thích hợp

nàoCác gói có thể đến đích không theo thứ tự gửiCác gói có thể thất lạc trên đường điBên nhận phải sắp xếp lại các gói mất trật tự và

khôi phục các gói thất lạc

Page 16: CHUYỂN MẠCH GÓI

Chuyển gói theo Datagram

Phương pháp Datagram không có thiết lập và giải phóng kết nối

Do đó giao thức thông tin của Datagram còn có tên là giao thức phi kết nối (connectionless)

Page 17: CHUYỂN MẠCH GÓI

Chuyển gói theo Datagram

Giả sử rằng trạm A có 3 bản tin 1,2,3 cần gửi đến B.Trạm A truyền số liệu đến nút 4 (chia gói).Nút 4 có thể tạo tuyến gói qua nút 5 hoặc 3

Page 18: CHUYỂN MẠCH GÓI

Chuyển gói theo Virtual Circuit

Đường đi được tạo trước khi gửi các gói dữ liệuCác gói yêu cầu cuộc gọi và chấp nhận cuộc gọi

được dùng để kết nối (handskare)Mỗi đường đi được gán một số ID Mỗi gói chứa ID của đường đi thay vì địa chỉ

máy đích Không cần tìm đường cho từng góiĐường đi không dành riêng

Page 19: CHUYỂN MẠCH GÓI

Chuyển gói Virtual Circuit

Page 20: CHUYỂN MẠCH GÓI

Chuyển gói theo Virtual Circuit

Trước khi gói được chuyển đi thì có 1 gói gọi là cờ hiệu được gửi từ nút gốc,trong đó chứa địa chỉ nút gốc

Cờ hiệu này sẽ chạy qua các nút,đi đến đâu nó đặt hàng chiếm kết nối qua nút đó

Page 21: CHUYỂN MẠCH GÓI

Chuyển gói theo Virtual Circuit

Kênh ảo VC gần giống như chuyển mạch kênh và kênh ảo được giải phóng khi kết thúc quá trình chuyển tin

Cùng 1 thời gian thì một PSE có thể có nhiều VC đến 1 PSE khác

Page 22: CHUYỂN MẠCH GÓI

Chuyển mạch gói theo Virtual Circuit

Page 23: CHUYỂN MẠCH GÓI

Vấn đề kích thước gói

Giả sử mạch ảo từ X đến Y qua nút a,bBản tin gồm 30 octetThêm 3 octet gán ở đầu góiNếu toàn bộ bản tin gửi như

1 gói đơn 33 octet ∑Times

truyền là 99 đvtg (33 x 3)Giờ chia làm Data làm 2

Mỗi gói gồm 15 octet thực

và 3 octet tiêu đề ∑Times = 72

Page 24: CHUYỂN MẠCH GÓI

Vấn đề kích thước gói

Một vấn đề trong chuyển mạch gói là kích thước gói được sử dụng trong mạng có mối quan hệ chặt chẽ giữa kích thước gói và thời gian truyền dẫn

Phải thiết kế gói sao cho có độ dài thích hợp để đảm bảo truyền gói nhanh nhất

Page 25: CHUYỂN MẠCH GÓI

Ứng dụng của chuyển mạch gói

GO ONGO ONFR

X25

CIRCUIT

ATM

MPLS

Page 26: CHUYỂN MẠCH GÓI

Mạng X25

X.25 là một dịch vụ mạng diện rộng, ra đời vào những năm 1970.

Mục đích ban đầu của nó là kết nối các máy chủ lớn (mainframe) với các máy trạm (terminal) ở xa .

Ưu điểm của X.25 so với các giải pháp mạng WAN khác là nó có cơ chế kiểm tra lỗi tích hợp sẵn .

Page 27: CHUYỂN MẠCH GÓI

Mạng X25

Chọn X.25 nếu bạn phải sử dụng đường dây tương tự hay chất lượng đường dây không cao .

X.25 là chuẩn của ITU-T cho truyền thông qua mạng WAN sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói qua mạng điện thoại .

Page 28: CHUYỂN MẠCH GÓI

Mạng X25

Page 29: CHUYỂN MẠCH GÓI

Mạng X25

Thuật ngữ X.25 cũng còn được sử dụng cho những giao thức thuộc lớp vật lý (physiscal) , lớp liên kết dữ liệu (data link) và lớp mạng (network) để tạo ra mạng X.25 .

Page 30: CHUYỂN MẠCH GÓI

Mạng X25

Theo thiết kế ban đầu, X.25 sử dụng đường dây tương tự để tạo nên một mạng chuyển mạch gói, mặc dù mạng X.25 cũng có thể được xây dựng trên cơ sở một mạng số.

Page 31: CHUYỂN MẠCH GÓI

Mô hình mạng x25

Page 32: CHUYỂN MẠCH GÓI

X25

Hoạt động ở 3 lớp cuối.Kiểm soát lỗi ,luồng tốt.NhưngBăng thông cố định (64kbps)Dung lượng quá thấp ,không phù hợp với nhu

cầu sử dụng dịch vụ đa môi trường.Phải thiết lập các mạng chuyển mạch gói nhanh.

( FR ,ATM ,…)

Page 33: CHUYỂN MẠCH GÓI

Công nghệ chuyển mạch IP

Khái niệm : Định tuyến bản tin 1 cách độc lập Cơ cấu định tuyến và chuyển tin linh động,hiệu

quả,phi kết nối IP là giao thức chuyển mạch gói,có độ tincậy

cao và khả năng mở rộng caoKhuyết điểm IP không hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) Việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiệndo

phương thức định tuyến theo từng chặng

Page 34: CHUYỂN MẠCH GÓI

Công nghệ chuyển mạch IP

Khái niệm Định tuyến bản tin mộc cách độc lập.Cơ cấu định tuyến và chuyển tin linh động,hiệu quả,phi kết nốiIP là một giao thức chuyển mạch gói có độ tin cậy cao và khả năng mở rộng caoKhuyết điểmIP không hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS)Việc điều khiển lưu lượng rất khó thực hiện do phương thức định tuyến theo từng chặng

Page 35: CHUYỂN MẠCH GÓI

Công nghệ chuyển mạch IP

Router

Private Network

Private Network

Private Network

Private Network

Private Network

Private Network

Router Router Router

Router

Hình mạng IP

Page 36: CHUYỂN MẠCH GÓI

Công nghệ chuyển mạch IP

Mô hình OSI và TCP

Layer 1 - Physical

IP

Data Link

Layer 1- Physical

Layer 7- Application

Layer 6 - Presentation

Layer 5 - Session

Layer 4 - Transport

Layer 3 - Network

Layer 2 - Data Link

TCP or UDP

Applications and Services

Page 37: CHUYỂN MẠCH GÓI

Data StreamData Data Data

Data StreamData Stream

Data Stream Data Stream

Data Stream

Data Stream

Data

Data Stream This is called

segment

Data IP Header 1Data IP Header 1Data IP Header 1

Data IP Header 1Data IP Header 1Frame Header IData IP Header 1Frame Header I Data IP Header 1Frame Header IData IP Header 1

Data IP Header 1Data

Data Data Data Data Stream Data Stream

Data Stream Data Stream

Data StreamData Stream Data Stream

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

This one is called

frame

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

This one is called

packet

Page 38: CHUYỂN MẠCH GÓI

Các phương pháp định tuyến

Static routing:Người quản trị mạng thiết lập 1 con đường đi mặc định từ trước để các dữ liệu chỉ được truyền trên đường đi đó.

Dynamic routing:là quá trình trong đó các bộ định tuyến tự động điều chỉnh theo sự thay đổi mô hình mạng hoặc lưu lượng lưu thông trên mạng.

Default routing:là 1 dạng đặc biệt của static routing.

Page 39: CHUYỂN MẠCH GÓI

Các giao thức định tuyến truyền thống

Distance Vector (định tuyến theo khoảng cách vector):Các router gửi định kỳ bảng định tuyến cho các router láng giềng.Khi nhận được thì các router này sẽ update bảng định tuyến và lại gửi cho các router khác trong mạng.

Link State (định tuyến theo trạng thái kết nối):sử dụng thuật toán tìm đường ngắn nhất trước SPF. Phương pháp này đòi hỏi xử lý nhiều hơn distance vector nhưng kiểm soát hầu hết quá trình định tuyến và đáp ứng nhanh những thay đổi.

Hybrid : là phương pháp kết hợp những đặc điểm tốt nhất của 2 phương pháp trên.

Page 40: CHUYỂN MẠCH GÓI

Định tuyến trên mạng Internet

Mạng Internet là một mạng rộng lớn .Nó bao gồm các Domain khác nhau.

Sự định tuyến bên trong các domain gọi là định tuyến trong.

Sự định tuyến giữa các Domain khác nhau gọi là định tuyến biên.

Page 41: CHUYỂN MẠCH GÓI

Định tuyến BGP (Border Gateway Protocol)

Là giao thức định tuyến cổng biên trên Internet dùng với TCP/IP

BGP tích lũy các thông tin cần thiết cho định tuyến (chi phí ,số hop,độ an toàn đường đi…) rồi sau đó mới trao đổi với các domain khác .

=> Giảm thiểu băng thông trao đổi không cần thiết giữa các domain với nhau.

Page 42: CHUYỂN MẠCH GÓI

Công nghệ chuyển mạch ATMATM (Asynchronous Transfer Mode) phương thức truyền không đồng bộ sử dụng kỹ thuật chuyển mạch gói chất lượng cao.

ATM đã kết hợp tất cả những lợi thế của kỹ thuật chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói vào một kỹ thuật truyền thông duy nhất.

Sử dụng các gói cố định gọi là các tế bào, nó có thể truyền tải một hỗn hợp các dịch vụ bao gồm thoại, hình ảnh, số liệu, có thể cung cấp các băng thông theo yêu cầu.

Page 43: CHUYỂN MẠCH GÓI

Đặc điểm

ATM có một đặc điểm rất quan trọng là nhóm một vài kênh ảo (VCI) thành một đường ảo (VPI) áp dụng phương thức chuyển mạch địa chỉ (Address) còn gọi là chuyển mạch nhãn (Label) nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng.

VCI: Virtual Channel Identifier

VPI: Virtual Path Identifier

Page 44: CHUYỂN MẠCH GÓI

Quan hệ giữa các kết nối trong ATM

Page 45: CHUYỂN MẠCH GÓI
Page 46: CHUYỂN MẠCH GÓI

Đặc điểm

Về khía cạnh truyền dẫn, ATM là một phương thức ghép kênh không đồng bộ sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định là 53 bytes gọi là tế bào ATM (ATM cell).

Các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, ngoài ra kích thước nhỏ cũng sẽ tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn.

Page 47: CHUYỂN MẠCH GÓI
Page 48: CHUYỂN MẠCH GÓI

Kiến trúc mạng ATM

Page 49: CHUYỂN MẠCH GÓI

Mô hình giao thức chuẩn của B-ISDN

Page 50: CHUYỂN MẠCH GÓI

Mặt phẳng quản lý

Quản lý lớp (Layer Managerment) Quản lý mặt phẳng (Plane Managerment).Nhiệm vụ là tạo ra sự phối hợp giữa các mặt

phẳng khác với nhau. Quản lý mặt phẳng không có cấu trúc phân lớp, quản lý lớp có các lớp khác nhau nhằm thực hiện các chức năng quản lý có liên quan tới các tài nguyên và thông số nằm ở các thực thể có giao thức.

Page 51: CHUYỂN MẠCH GÓI

Mặt phẳng người sử dụng

Có nhiệm vụ truyền các thông tin của người sử dụng từ điểm A đến điểm B trên mạng.

Các cơ chế như điều khiển luồng, điều khiển tắc nghẽn, chống lỗi đều thực hiện tại mặt phẳng này, mặt phẳng này cũng có cấu trúc phân lớp.

Page 52: CHUYỂN MẠCH GÓI

Mặt phẳng điều khiển

Lớp bậc cao (High Layer): Tương ứng với 3 lớp trên cùng của mô hình OSI.

Lớp vật lý (Physical Layer): ứng với lớp 1 (lớp vật lý) trong mô hình OSI.

Lớp ATM (ATM Layer): có thể coi như nằm tại lề dưới của lớp 2 (lớp truyền dữ liệu) trong mô hình OSI.

Lớp AAL (ATM Adaptation Layer): có nhiệm vụ thực hiện việc kết nối với các giao thức của lớp cao hơn.

Page 53: CHUYỂN MẠCH GÓI

Tế bào ATM (cell)

UNI Cell Format

NNI Cell Format

Page 54: CHUYỂN MẠCH GÓI

Định dạng header

GFC ( General Flow control) là trường điều khiển luồng chung.

VPI (Virtual Path Identyfier) và VCI ( Virtual Channel Identyfier) là hai trường định tuyến cho các tế bào trong quá trình chuyển mạch.

PT ( Payload Type) là trường tải thông tin để xác định xem tế bào này mang thông tin khách hàng hay thông tin điều khiển. Nó cũng xác định quá tải của tế bào thông tin khách hàng.

Page 55: CHUYỂN MẠCH GÓI

Định dạng header

CLP ( Cell Loss Prioryti) là trường ưu tiên bỏ tế bào dùng để chỉ ra khả năng cho phép hoặc không cho phép bỏ các tế bào khi có hiện tượng quá tải xảy ra.

+ Nếu các tế bào có CLP = 0 thì có mức ưu tiên cao.

+ Nếu các tế bào có CLP = 1 thì có mức ưu tiên thấp.

HEC (Header Error Check) là trường kiểm tra lỗi phần tiêu đề. Nó dùng để phát hiên lỗi ghép bit và sửa lại cho đúng các lỗi ghép bit đơn đó.

Page 56: CHUYỂN MẠCH GÓI

ATM Network

Page 57: CHUYỂN MẠCH GÓI

Trong những năm gần đây,ngành công nghiệp Viễn Thông đã và đang tìm một phương thức chuyển mạch mới có thể phối hợp ưu điểm của IP (như cơ cấu định tuyến ) và của ATM (như thông lượng chuyển mạch)

Công nghệ MPLS ra đời Việc định tuyến các gói dựa trên các nhãn được gán cho

mỗi gói Hỗ trợ nhiều giao thức khác nhau Cho phép chuyển tải gói rất nhanh trong mạng lõi và định

tuyến tốt ở mạng biên bằng cách dựa vào nhãn

Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS

Page 58: CHUYỂN MẠCH GÓI

So sánh giữa các công nghệ:

58

Page 59: CHUYỂN MẠCH GÓI

So sánh giữa các công nghệ

Công nghệ IP ATM MPLS

59

Page 60: CHUYỂN MẠCH GÓI

So sánh giữa chuyển mạch kênh và gói

Page 61: CHUYỂN MẠCH GÓI

LOGO

www.dientuvienthong.net