LỜI MỞ ĐẦU Trong nhiều năm, hệ thống mạng truyền tải hoạt động trên các công nghệ mạng truyền thống TDM,Frame Relay và ATM. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ yêu cầu băng thông mạng nhiều hơn, vƣợt quá khả năng phục vụ của các công nghệ truyền thống. Hệ thống mạng truyền tải mới, băng thông cực mạnh dựa trên công nghệ Ethernet, IP và MPLS phục vụ đa dịch vụ, đặc biệt đáp ứng nhu cầu kết nối mạng nội bộ các doanh nghiệp, thay thế các kiểu kết nối truyền thống băng thông hạn hẹp, chi phí giá thành cao. Với IP/MPLS, dịch vụ mạng riêng ảo (VPN) là giải pháp kết nối mạng linh hoạt, chi phí thấp, hỗ trợ đa dịch vụ.
Công nghệ MPLS ( Multi Protocol Label Switching) đƣợc tổ chức quốc tế IETF chính thức đƣa ra vào cuối năm 1997, đã phát triển nhanh chóng trên toàn cầu. Công nghệ mạng riêng ảo MPLS VPN đã đƣa ra một ý tƣởng khác biệt hoàn toàn so với công nghệ truyền thống, đơn giản hóa quá trình tạo “đƣờng hầm” trong mạng riêng ảo bằng cơ chế gán nhãn gói tin (Label) trên thiết bị mạng của nhà cung cấp. Thay vì phải tự thiết lập, quản trị, và đầu tƣ những thiết bị đắt tiền, MPLS VPN sẽ giúp doanh nghiệp giao trách nhiệm này cho nhà cung cấp – đơn vị có đầy đủ năng lực, thiết bị và công nghệ bảo mật tốt hơn nhiều cho mạng của doanh nghiệp. Theo đánh giá của Diễn đàn công nghệ Ovum năm 2005, MPLS VPN là công nghệ nhiều tiềm năng, đang bƣớc vào giai đoạn phát triển mạnh mẽ nhờ những tính năng ƣu việt hơn hẳn những công nghệ truyền thống.
Dự kiến cuối năm 2010, MPLS VPN sẽ dần thay thế hoàn toàn các công nghệ mạng truyền thống đã lạc hậu và là tiền đề tiến tới một hệ thống mạng băng rộng – Mạng thế hệ mới NGN ( Next Generation Network). BÙI MINH ANH MSSV: 910402D Page 10 Đề tài: Thiết Kế Mô Hình Mạng VPN - MPLS CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG IP 1.1 Chồng giao thức TCP/IP 1.1 Mô hình chồng giao thức TCP/IP TCP/IP là một bộ giao thức mở đƣợc xây dựng cho mạng Internet mà tiền thân của nó là mạng ARPnet của bộ quốc phòng Mỹ. Do đây là một giao thức mở, nên nó cho phép bất kỳ một đầu cuối nào sử dụng bộ giao thức này đều có thể đƣợc kết nối vào mạng Internet. Chính điều này đã tạo nên sự bùng nổ của Internet toàn cầu trong thời gian gần đây.
Trong bộ giao thức này, hai giao thức đƣợc sử dụng chủ yếu đó là giao thức truyền tải tin cậy TCP và IP. Chúng cùng làm việc với nhau để cung cấp phƣơng tiện truyền thông liên mạng. Điểm khác nhau cơ bản của TCP/IP so với OSI đó là tầng liên mạng sử dụng giao thức không kết nối (connectionless) IP, tạo thành hạt nhân hoạt động của mạng Internet. Cùng với các giao thức định tuyến nhƣ RIP, OSPF, BGP,… tầng liên mạng IP cho phép kết nối một cách mềm dẻo và linh hoạt các loại mạng vật lý khác nhau nhƣ: Ethernet, Token Ring, X25… TCP/IP có những đặc điểm sau đây đã làm cho nó trở nên phổ biến: Độc lập với kến trúc mạng: TCP/IP có thể sử dụng trong các kiến trúc Ethernet, Token Ring, trong mạng cục bộ LAN cũng nhƣ mạng diện rộng WAN.
Chuẩn giao thức mở: vì TCP/IP có thể thực hiện trên bất kỳ phần cứng hay hệ điều hành nào. Do đó, TCP/IP là tập giao thức lý tƣởng để kết hợp phần cứng cũng nhƣ phần mềm khác nhau. Sơ đồ địa chỉ toàn cầu: mỗi máy tính trên mạng TCP/IP có một địa chỉ xác định duy nhất. Mỗi gói dữ liệu đƣợc gửi trên mạng TCP/IP có một Header gồm địa chỉ của máy đích cũng nhƣ địa chỉ của máy nguồn.
Khung Client - Server: TCP/IP là khung cho những ứng dụng client - server mạnh hoạt động trên mạng cục bộ và mạng diện rộng. Chuẩn giao thức ứng dụng: TCP/IP không chỉ cung cấp cho ngƣời lập trình phƣơng thức truyền dữ liệu trên mạng giữa các ứng dụng mà còn cung cấp nhiều phƣơng thức mức ứng dụng (những giao thức thực hiện các chức năng dùng nhƣ E-mail, truyền nhận file). Hệ thống giao thức TCP/IP đƣợc phân thành các lớp, mỗi lớp thực hiện các nhiệm vụ riêng biệt. BÙI MINH ANH MSSV: 910402D Page 11 Đề tài: Thiết Kế Mô Hình Mạng VPN - MPLS OSI TCP/IP Lớp ứng dụng Lớp ứng dụng Lớp trình bày SMTP TELNET Lớp phiên FTP DNS Lớp vận chuyển Lớp vận chuyển TCP UDP Lớp Internet Lớp mạng IGMP ICMP ARP RARP Lớp liên kết dữ liệu Lớp truy cập mạng Lớp vật lý Hình 1.1 Mô hình TCP/IP và mô hình OSI CHỨC NĂNG CÁC LỚP Lớp truy cập mạng: Cung cấp một giao tiếp với mạng vật lý.
Các định dạng dữ liệu cho môi trƣờng truyền và các địa chỉ dữ liệu cho mạng con (subnet) đƣợc dựa trên các địa chỉ phần cứng vật lý. Cung cấp kiểm soát lỗi cho dữ liệu phân bố trên mạng vật lý. Định nghĩa các hàm, thủ tục, phƣơng tiện truyền dẫn đảm bảo sự truyền dẫn an toàn các khung thông tin trên bất kỳ một phƣơng tiện truyền dẫn nào nhƣ Ethernet, ATM, Token-Ring, Frame- Relay,… Lớp Internet: Cung cấp chức năng đánh địa chỉ luận lý, độc lập phần cứng mà nhờ đó dữ liệu có thể di chuyển giữa các mạng con có các kiến trúc vật lý khác nhau. Cung cấp các chức năng định tuyến để giảm lƣu lƣợng và hỗ trợ phân bố dọc theo Liên mạng (Internetwork-Thuật ngữ liên mạng nói đến một mạng lớn hơn, liên kết giữa các LAN).
Liên kết các địa chỉ vật lý (sử dụng ở lớp Truy cập mạng) với các địa chỉ luận lý. Chuyển tiếp các gói tin từ nguồn tới đích. Mỗi gói tin chứa địa chỉ đích và IP sử dụng thông tin này để truyền gói tin tới đích của nó. Lớp vận chuyển: Cung cấp các chức năng điều khiển luồng, kiểm soát lỗi và dịch vụ báo nhận cho liên mạng.
Hoạt động nhƣ một giao tiếp cho các ứng dụng mạng. Chịu trách nhiệm truyền thông điệp (message) từ một số tiến trình tới một tiến trình khác. Lớp vận chuyển sẽ đảm bảo thông tin truyền đến nơi nhận không bị lỗi và đúng theo trật tự. Nó có 2 giao thức rất khác nhau là giao thức điều khiển truyền dẫn TCP và giao thức dữ liệu đồ ngƣời sử dụng UDP.
BÙI MINH ANH MSSV: 910402D Page 12 Đề tài: Thiết Kế Mô Hình Mạng VPN - MPLS Lớp ứng dụng: Cung cấp các ứng dụng cho việc xử lý sự cố mạng, truyền tập tin, điều khiển từ xa, và các hoạt động Internet. Lớp này cũng hỗ trợ cho các giao tiếp lập trình ứng dụng APIs cho phép các chƣơng trình viết trên một môi trƣờng cụ thể để truy cập mạng. Điều khiển chi tiết từng ứng dụng cụ thể. Nó tƣơng ứng với các lớp ứng dụng, trình diễn trong mô hình OSI.
Nó gồm các giao thức mức cao, mã hóa, điều khiển hội thoại. Các dịch vụ ứng dụng nhƣ SMTP, FTP, TFTP…Hiện nay có hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn các giao thức thuộc lớp này. Các chƣơng trình ứng dụng giao tiếp với các giao thức ở lớp vận chuyển để truyền và nhận dữ liệu. Chƣơng trình ứng dụng truyền dữ liệu ở dạng yêu cầu đến lớp vận chuyển để xử lý trƣớc khi chuyển xuống lớp Internet để tìm đƣờng đi.2 Các gói dữ liệu Điều quan trong cần nhớ về chồng giao thức TCP/IP là mỗi lớp đóng một vai trò trong toàn bộ quá trình truyền thông.
Mỗi lớp đòi hỏi các dịch vụ cần thiết để thực hiện vai trò của nó. Khi truyền, dữ liệu đi xuyên qua từng lớp của chồng giao thức từ trên xuống dƣới, mỗi lớp sẽ có một số thông tin thích hợp gọi là tiêu đề (header) gắn vào dữ liệu, tạo thành đơn vị dữ liệu giao thức PDU của lớp tƣơng ứng. Khi PDU đƣợc đƣa xuống các lớp thấp hơn, nó lại trở thành dữ liệu đối với lớp này và lại đƣợc đóng gói cùng phần tiêu đề của lớp này. Data Application layer Header Transport layer Internet layer Network access layer 01010101….2 Dữ liệu được đóng gói lại với phần tiêu đề tại mỗi lớp Tiến trình này đƣợc thể hiện trong hình 1.2, khi gói dữ liệu đến máy nhận thì tại đây sẽ có một tiến trình ngƣợc lại.
Khi dữ liệu đi lên qua tứng lớp của chồng giao thức thì các lớp sẽ bỏ phần tiên đề tƣơng ứng và sử dụng phần dữ liệu. Lớp Internet trên máy nhận sẽ sử dụng thông tin trong phần tiêu đề lớp Internet. Lớp Vận chuyển sẽ sử dụng thông tin trong phần tiêu đề lớp Vận chuyển. Ở mỗi lớp, BÙI MINH ANH MSSV: 910402D Page 13 Đề tài: Thiết Kế Mô Hình Mạng VPN - MPLS gói dữ liệu ở dƣới dạng thích hợp sẽ cung cấp thông tin cần thiết cho lớp tƣơng ứng trên máy nhận.
Bởi vì mỗi lớp đảm nhận những chức năng khác nhau nên định dạng của gói dữ liệu cơ bản khác nhau ở mỗi lớp 1.2 Các công nghệ lớp truy cập mạng 1.1 Chức năng lớp truy cập mạng Lớp Truy cập mạng quản lý tất cả các dịch vụ và các chức năng cần thiết để chuẩn bị dữ liệu cho mạng vật lý. Các nhiệm vụ này bao gồm : Giao tiếp với bộ tƣơng thích mạng (card mạng) của máy tính. Phối hợp việc truyền dữ liệu với các quy ƣớc của phƣơng thức truy cập thích hợp. Định dạng dữ liệu vào một đơn vị đƣợc gọi là một khung và chuyển đổi khung đó thành luồng các xung điện hoặc tƣơng tự để đi qua môi trƣờng truyền.
Kiểm tra lỗi trong các khung đến. Thêm thông tin kiểm tra lỗi vào các khung đi để máy tính nhận có thể kiểm tra các lỗi của khung. Báo nhận các khung dữ liệu và truyền lại các khung nếu không nhận đƣợc báo nhận. Lớp Truy cập mạng định nghĩa các thủ tục để giao tiếp với phần cứng mạng và truy cập môi trƣờng truyền.
Trong lớp Truy cập mạng của TCP/IP, có thể thấy sự tác động qua lại phức tạp giữa phần cứng, phần mềm và các chi tiết kỹ thuật môi trƣờng truyền. Không may có nhiều loại mạng vật lý khác nhau mà đều có những quy ƣớc riêng của chúng, và bất kỳ mạng vật lý nào cũng có thể trở thành nền tảng cho lớp Truy cập mạng, ví dụ : Ethernet Token Ring FDDI PPP Wireless network 1.2 Đánh địa chỉ vật lý Lớp Truy cập mạng cần phải gắn liền với địa chỉ IP luận lý đƣợc cấu hình thông qua phần mềm giao thức với địa chỉ vật lý cố định thực sự của bộ tƣơng thích mạng. Địa chỉ vật lý đƣợc ghi vào card mạng ở xí nghiệp sản xuất.