Xem mẫu
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGUYÊN CỨU VỀ ĐỀ TÀI
“CHUYỂN MẠCH IP”
CHƯƠNG 5
ỨNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
5.1 Chuyển mạ ch IP hỗ trợ lưu lượng đa hướng
Các giải pháp chuyển mạch IP của bốn hãng đã xét ở chương trước
đều nhằm mục đích chung là nâng cao hiệu quả của mạng, cố gắng thực
hiện chuyển mạch các luồng lưu lượng IP thay vì định tuyến chúng trên cơ
sở từng chặng thông thường. Nhiều giải pháp khác nhau cùng với các phiên
bản giao thức nâng cấp đã khắc phục được các nhược điểm trong việc cung
cấp dịch vụ của chuyển mạch IP như: Cung cấp dịch vụ trên cơ sở QoS,
CoS, hỗ trợ đa hướng,… Trong chương này sẽ chỉ ra phương thức hỗ trợ
lưu lượng đa hướng (multicast) của các giải pháp chuyển mạch IP.
5.1.1 IFMP hỗ trợ lưu lượng đa hướng
Hoạt động chuyển mạch IP hỗ trợ lưu lượng đa hướng cũng hoàn
toàn tương tự như trong trường hợp hỗ trợ đơn hướng. Đối với giải pháp
chuyển mạch IP của hãng Ipsilon thì các bản tin đổi hướng IFMP cũng
truyền ngược từ các nhánh của cây phân phát để đối chiếu một luồng với
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
một kết nối ảo mới. Chỉ có một sự khác biệt là địa chỉ đích của bộ nhận
dạng luồng địa chỉ nhóm đa hướng: đó là địa chỉ của các điểm nhánh của
cây phân phát. Hơn nữa, giao thức quản lý chuyển mạch chung (GSMP) sẽ
phải tính toán nhiều thao tác thêm nhánh (ADD BRANCH) mà số thao tác
này tùy thuộc vào số lượng các nhánh luồng xuống trong cây phân phát.
H ình 5.1 chỉ ra một ví dụ mà IFMP hỗ trợ lưu lượng đa hướng:
Hình 5.1: Hỗ trợ lưu lượng đa hướng
5.1.2 CSR và Multicast
ARIS có thể hỗ trợ cho lưu lượng IP đa hướng. Trong mạng con
ATM thì thiết bị CSR luồng lên có thể thiết lập liên kết điểm-điểm, hoặc
liên kết điểm-đa điểm tới một hoặc nhiều thiết bị CSR luồng xuống (hoặc
cây máy chủ). Các thiết bị CSR luồng xuống là thành viên của một nhóm
đa hướng và là các nhánh trên môt cây phân phát đa hướng.
Cũng giống như trong trường hợp lưu lượng đơn hướng, khi thiết bị
CSR phát hiện thấy một VC dành riêng đầu vào và một hay nhiều VC đầu
ra dành riêng và các VC đầu ra này đều có cùng một bộ phận dạng luồng
(một điạ chỉ nhóm đa hướng) thì CSR thực hiện tiến trình ghép nối VC, lúc
đó đường tắt nội bộ trong CSR đó hình thành. Sau đó gói kích khởi
(trigger) sẽ tạo nên các kết nối ảo điểm-đa điểm của cây phân phát dựa trên
sự xuất hiện của dữ liệu đa hướng, cá bản tin PIM-JOIN, các báo cáo
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
IGMP, hay các b ản tin MARS JOIN nếu thiết bị CSR có một khách hàng
MARS.
5.1.3 Hỗ trợ đa hướng trong chuyển mạch thẻ
Thêm vào việc hỗ trợ lưu lượng IP đơn hướng, chuyển mạch nhãn
cũng có thể hỗ trợ lưu lượng đa hướng. Một cách đặc biệt, một nhãn được
liên kết với một cây phân phát đa hướng.
K hi một gói tin thu nhận được từ một thiết bị TSR hướng lên thì
nhãn sẽ được dùng để chỉ ra một hoặc nhiều khoản mục trong bảng TIB.
Các khoản mục này liên kết với các nhánh xuống trên cây phân phát. Quá
trình trao đổi nhãn được thực hiện và gói tin được truyền trực tiếp xuống
cây phân phát. Nếu trong TIB không có một khoản mục nào trùng hợp thì
gói tin sẽ bị đào thải. Phương thức chuyển tiếp đa hướng này của chuyển
mạch nhãn rất đ ơn giản và đạt tốc độ cao. Cũng giống như trường hợp đ ơn
hướng, chuyển mạch nhãn tiến hành dò tìm kho ản mục thích hợp trong
bảng TIB sau đó tiến hành tráo giá trị nhãn của các nhãn đó. Việc kiểm tra
RPF (Reverse Path Forwarding – Chuyển tiếp đường ngược chiều) rất đơn
giản – nếu không có giá trị thích hợp trong bảng TIB gói tin sẽ bị loại.
Q uá trình phân phối các nhãn đại diện cho các nhóm đa hướng có thể
do các thiết bị TSR luồng lên hoặc luồng xuống đảm nhận. Thông thường
thiết bị TSR luồng lên lựa chọn nhãn và phát đa hướng tới các TSR lân cận
theo hướng xuống trong mạng LAN.
Mặc dù đây là cách đơn giản nhất nhưng có m ột số điểm cần xem
x ét. Một thiết bị TSR hướng lên c ũng có thể có nhiều nguồn đa hướng
lên nữa, nên yêu c ầu số nhãn nhiều hơn số nhãn đ ược phân phát chung.
Mặt khác nếu có sự thay đổi trong cấu hình m ạng thì có thể dẫn tới việc
x u ất hiện thiết bị TSR hướng lên m ới, do dod phải yêu cầu thực hiện quá
trình gán lại nhãn. Nên quá trình phân bố và gán nhãn xuất phát từ luồng
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
x uống là thuận lợi và thích hợp hơn, nó cũng ho àn toàn nhất quán với
thông tin c ủa các node thành viên nhóm đa hướng với quá trình phân
p hối, ấn định nhãn trong đ ịnh tuyến đ ơn hướng. Phương pháp này cũng
c ho phép sử dụng các bản tin định tuyến đa h ướng PIM để th êm phần
thông tin c ủa nhãn vào vì nó theo hướng luồng xuống. Quan trọng hơn là
khi có sự thay đổi trong cấu hình mãng d ẫn tới hình thành thiết bị TSR
m ới thì cũng không cần phải thực hiện quá trình gán lại nhãn.
5.1.4 ARIS và dịch vụ đa hướng
ARIS có thể thiết lập các đường chuyển mạch cho lưu lượng đa
hướng. Quá trình thiết lập một cây phát điểm-đa điểm chuyển mạch có thể
xuất phát tại gốc hay tại node đầu vào. Cây có các đường chuyển mạch
mạng to àn bộ lưu lượng đa hướng từ thiết bị ISR đầu ào tới tất cả các các
thiết bị ISR đầu ra đều sử dụng chuyển mạch trên cơ sở phần cứng trong
các thiết bị ISR trung chuyển. Cơ chế sử dụng phần cứng cải thiện nhiều
hơn so với định tuyến đa hướng trên cơ sở phần mềm của bộ định tuyến.
ARIS độc lập với bất kỳ giao thức đinh tuyến đa hướng cơ bản nào. ARIS
hỗ trợ cho cách thiết lập theo dữ liệu, mỗi cặp (nguồn, địa chỉ nhóm) trong
cây phân phát có gốc tai nguồn yêu cầu như yêu cầu trong giao thức
DVMRP và PIM DM (PIM-DM). AIRS cũng hỗ trợ cách thiết lập theo bên
nhận, ở đó cây phân phát dùng chung đối lập với mỗi cặp (*, địa chỉ nguồn)
như yêu cầu trong PIM-SM (PIM Sparse Mode)
5.2 Mạng chuyển mạch IP
Các giải pháp chuyển mạch IP đã xét ở chương 4 và chương 4 có đặc
điểm khác nhau nên môi trường mạng có thể áp dụng cho các giải pháp
chuyển mạch IP đó cũng khác nhau. Vấn đề là đưa mô hình nào vào cấu
hình mạng nào đ ể cho mạng phục vụ tốt nhất. Phần này sẽ chỉ ra một số
môi trường có thể triển khai công nghệ chuyển mạch IP vào m ạng.
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
5.2.1 Chuyển mạch IP của hãng Ipsilon
Chuyển mạch IP có thể hoạt động trong nhiều khung cảnh mạng
khác nhau. Chuyển mạch IP cũng có thể chuyển lưu lượng IP sử dụng quá
trình xử lý từng chặng chuẩn nên trong khía cạnh này nó hoàn toàn giống
với các bộ định tuyến IP chuẩn. Tuy nhiên, mục đích của chuyển mạch IP
là phải tăng tốc lưu lượng IP mà giải pháp này phải yêu cầu các tài nguyên
chuyển mạch đủ cho mỗi luồng và các thiết bị cạnh tại đầu vào và đầu ra
phải có khả năng hỗ trợ IFMP. Một khung cảnh mạng đưa ra là mạng IP
của trường DH hay mạng IP của công ty nhỏ như chỉ ra trong hình 5.2:
Hình 5.2: Chuyển mạch IP trong một công ty
Trong môi trường này các nhóm làm việc trên cơ sở Ethernet gắn tới
mạng xương sống gồm các chuyển mạch IP thông qua thiết bị cạnh hỗ trợ
IFMP. Các server tốc đọ cao cũng có thể gắn trực tiếp tới mạng xương sống
nhờ sử dụng một bộ thích ứng IFMP, và m ạng lõi là các chuyển mạch IP
tham gia vào quá trình chuyển mạch nên thực tế lưu lượng được chuyển
mạch sẽ không vượt quá dung lượng cực đại của các tài nguyên chuyển
mạch trong mạng. Tổng đọ thông suốt sẽ tùy thuộc vào dung lượng chuyển
tiếp qua các thiết bị cạnh đầu vào và đầu ra. Trong trường hợp riêng này thì
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
khả năng hỗ trợ giải pháp IFMP cũng tương tư MPOA (đa giao thức qua
ATM) ngoại trừ rằng IFMP là một giao thức điều khiển.
Một khu vực khác mà chuyển mạch IP của hãng Ipsilon có thể có
lợi đó là tại cạnh của một mạng. Các cơ chế chuyển mạch được ứng dụng
làm một bộ phận loại luồng, bộ định dạng lưu lượng để nhận dạng, gán
nhãn, hay để phục vụ các luổng riêng đặc biệt, cho phép truy cập nhanh
hơn hay chậm h ơn khi đi vào hay đi ra khỏi một mạng xương sống ISP.
X em xét hai ví d ụ trong hình 5.3:
Hình 5.3: Các d ịch vụ cạnh (edge service) của chuyển mạch IP
Trong trường hợp thứ nhất, một chuyển mạch IP là đầu cuối phía
trước của một server, trong đó bộ phân loại luồng đã được lập trình để nhận
dạng và đánh nhãn các luồng có độ ưu tiên cao hơn, các luồng này sẽ đi
vào mạng ISP theo đường chuyển mạch; ngược lại, các luồng khác sẽ được
xử lý từng chặng với nỗ lực lớn nhất (best-effort).
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trường hợp thứ hai là một trường hợp thú vị; một modem băng rộng
tại nhà riêng hỗ trợ IFMP (cáp hoặc xDSL) d ùng để chuyển bản tin đổi
hướng IFMP hướng tới đầu cuối (Head End), do đó cá luông lưu lượng IP
xác đ ịnh tới nhà sẽ nhanh hơn.
5.2.2 Mạng CSR
Thiết bị CSR có thể triển khai hiệu quả trong môi trường mạng khác
nhau. Xem xét trường hợp đầu tiên, khi có một số lượng lớn các bộ định
tuyến biên kết nối tới một mạng ATM chung. Thông thường phải yêu cầu
một lưới các PVC (kết nối ảo cố định) để cung cấp hiệu năng làm việc tối
ưu giữa bất kỳ cặp bộ định tuyến đầu vào-đầu ra nào. Tuy nhiên, trường
hợp này phải yêu cầu tới O (NP2P) kết nối ảo và một mức tiêu tốn tỷ lệ
thuận các tài nguyên sử dụng trong bộ định tuyến, trong các thiết bị chuyển
mạch cũng như các nhân viên hoạt động liên quan. Việc thay thế bằng các
thiết bị CSR trong lõi của mạng sẽ giảm bớt yêu cầu cho mạng lưới VC,
giảm lưu lượng điều khiển phải truyền qua mạng và cẩn xuất hiện tại các
bộ định tuyến mà vẫn cung cấp được khả năng thiết lập một VC trược tiếp
(đường ống chuyển tắt) giữa bất kỳ cặp bộ định tuyến đầu vào-đầu ra nào.
Tất nhiên đường tắt chỉ mở rộng khi nào có các cơ chế sử dụng để thiết lập
nó. Do đó, khung cảnh lý tưởng cho môi trường này là yêu cầu các bộ định
tuyến biên phải hỗ trợ FANP như minh họa trong hình 5.4
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 5.4: Các CSR trong mạng ATM rộng
Một môi trường khác mà cá thiết bị CSR sẽ có lợi là mạng xương
sống khu trường sở mở rộng hay mạng khu vực thành phố. Ở đó cả dịch vụ
ATM nguyên bản và dịch vụ chuyển tiếp IP cùng tồn tại. Một ví dụ về một
nhóm các khu trường sở khác bao gồm 10/100/1000 Ethernet chuyển mạch
gắn tới một trong bốn vị trí trung tâm có thiết bị CSR qua các liên kết
ATM. Các thiết bị CSR lần lượt hình thành một mạng xương sống bằng các
liên kết ATM chuẩn hoạt động tại OC12 và có thể là OC48. Các dịch vụ
ATM nguyên bản vẫn hữu dụng đối với mỗi khu trường sở. Trong khung
cảnh này lưu lượng IP được chuyển tiếp lên mạng xương sống, và tùy
thuộc vào kiểu lưu lượng, cấu hình mạng mà lưu lượng có thể chuyển
thông qua một đường định tuyến từng chặng chuẩn hay được đặt lên một
đường chuyển tắt chuyển mạch tế bào
3.2.3 Mạng chuyển mạch thẻ
Chuyển mạch thẻ phù hợp nhất cho mạng rộng trên cơ sở IP như các
mạng intranet kết hợp hay các mạng ISP. Chuyển mạch thẻ có thể triển
khai bằng phần mềm trong các bộ định tuyến đang tồn tại hay thêm vào
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
một thiết bị điều khiển để thiết lập các đường chuyển mạch giống VC trong
mạng ATM đa dịch vụ.
V í d ụ về một mạng chuyển mạch thẻ cơ bản có mạng đường trục
(xương sống) gồm một số các bộ TSR lõi và bao quanh mạng đường trục là
các thiết bị TER. Mạng này không giống với khái niệm về một đám mây
chuyển mạch rộng (Frame Relay hay ATM), mà đám mây này phục vụ như
là lõi của một số lượng lớn hơn gồm các bộ định tuyến cạnh. Mạng chuyển
mạch thẻ này được minh họa như trên hình 5.5
Bộ định tuyến Bộ định tuyến
(TDP) (TDP)
Bộ định tuyến
Bộ định tuyến
(TDP)
(TDP)
Bộ định tuyến
(TDP) TSR
Chuyển mạch
TSR
Bộ định tuyến
nhãn
Bộ định tuyến (TDP)
(TDP) TSR
TSR
Bộ định tuyến
(TDP)
Bộ định tuyến
Bộ định tuyến
(TDP)
(TDP)
Bộ định tuyến Bộ định tuyến
(TDP) (TDP)
TSR – Tag Switch Router TDP – Tag Distribution Protocol
Hình 5.5: Mạng chuyển mạch thẻ
Chuyển mạch thẻ là một ví dụ về mô hình đ ồng cấp, vì vậy chỉ yêu
cầu một không gian địa chỉ và giao thức định tuyến. Thiết bị TDP thêm vào
để đối chiếu các tuyến với các nhãn và để phân bố các nhãn giữa các thiết
bị TSR, nó cũng cung cấp lợi ích về mặt hiệu năng làm việc và điều khiển
đường rõ mà ở đó các kết nối ảo chuyển mạch không yêu cầu Frame Relay
hay ATM.
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
5.2.4 Mạng ARIS
ARIS Là một giải pháp chuyển mạch hướng cấu hình, nó phù hợp
nhất cho các mạng diện rộng trên cơ sở IP. Mục đích của ARIS là làm giảm
nhỏ nhất khối lượng các tài nguyên mạng yêu cầu để chuyển mạch tất cả
lưu lượng IP giữa hai node bất kỳ. Có nghĩa là sẽ sử dụng được nhiều tài
nguyên mạng hơn (thiết bị chuyển mạch hay bộ định tuyến) để cung cấp
cho các d ịch vụ đặc biệt không mặc định. Những dịch vụ này có thể là các
mạng riêng ảo (VPNs), các luồng QoS, định tuyến rõ ràng, các đường
ngầm (tunnels), các kết nối ATM nguyên b ản,... Nói chung, ARIS cho phép
các m ạng rất lớn chuyển mạch một số lượng lớn lưu lượng IP kết hợp nên
nâng cao được toàn bộ hiệu năng mạng.
ARIS phù hợp nhất với kiểu mạng rông ISP đa dịch vụ trên cơ sở hạ
tầng ATM. Ví dụ về một mạng ARIS chỉ trong hình 5.6.
Hình 5.6: Mạng ARIS
Theo hình thì mạng có các thiết bị ISR hỗ trợ cho định tuyến IP, các
dịch vụ chuyển mạch IP qua ARIS, và chuyển mạch ATM nguyên gốc. Các
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
bộ định tuyến đặt tại ngoại biên m ạng có thể chuyển tiếp các gói tại lớp 3
tới các thiết bị ISR lõi, hay dùng các giao thức để thiết lập các đường dẫn
chuyển mạch xuyên suốt từ đầu vào tới đầu ra
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KẾT LUẬN
Từ những gì đã trình bày ở trên về chuyển mạch IP ta có thể rút ra một số
kết luận sau đây:
Do tính đơn giản về mặt kỹ thuật và không cần thay đổi nhiều về phần cứng
khi áp dụng vào các hệ thống hiện có, chắc chắn chuyển mạch IP sẽ là giải pháp
cho mạng Internet đang đòi hỏi tốc đọ cao và cung cấp các dịch vụ phong phú với
số lượng khổng lồ như hiện nay và trong tương lai. Chuyển mạch IP chính là sự kết
hợp ưu điểm chuyển mạch tốc đọ cao của chuyển mạch ATM với các giao thức
điều khiển đơn giản, do đó khắc phục được nhược điểm cho chuyển mạch ATM và
định tuyến IP. Thêm vào đó, chuyển mạch IP còn có thể áp dụng được cho nhiều
kiểu mạng khác nhau: từ các mạng truy nhập đến các mạng lõi dung lượng lớn.
Tuy nhiên, cung có nhiều lý do mà kỹ thuật chuyển mạch IP còn chưa được
áp dụng rộng rãi. Một trong những lý do đó là giá thành, và trong nhiều trường hợp
chuyển mạch tốn kém hơn nhiều sơ với định tuyến thông thường. Hơn nữa, trong
một số trường hợp, việc cung cấp QoS sẽ thực hiện khó khăn và có thể gây ra trễ,
trượt,…
Những cuối cùng, có thể nói rằng ưu điểm của chuyển mạch IP là không thể
phủ nhận, nó sẽ là một công nghệ chuyển mạch cho tương lai. Chuyển mạch IP đã
và đang là điểm tập trung nghiên cứu của nhiều hãng trên thế giới nhằm đưa các
sản phẩm ứng dụng chuyển mạch IP vào hoạt động trong các môi trường mạng
khác nhau.
Đồ án nghiên cứu về “chuyển mạch IP” mới chỉ là bước đầu xem xét nghiên
cứu về một giải pháp chuyển mạch mới, một giải pháp then chốt để giải quyết các
vấn đề nan giải của mạng IP hiện nay. Do thời gian có hạn và năng lực nghiên cứu
hạn chế nên đồ án chắc chắn sẽ có nhiều thiếu sót, em hy vọng rằng sẽ đ ược thầy
- CHƯƠNG 5: ÚNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
cô và các bạn giúp đỡ để em có điều kiện tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về lĩnh vực
này, góp phần nhanh chóng đưa công nghệ chuyển mạch IP này vào mạng Việt
Nam.
nguon tai.lieu . vn