CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KỸ THUẬT X25,FRAME RELAY,IP VÀ ATM 1. Sơ lược tình hình các mạng truyền thông hiện nay Trải qua một thời gian dài phát triển, ngành viễn thông đã và đang góp phần đáng kể vào công cuộc chinh phục khoa học phục vụ con người. Trong đó truyền dữ liệu đã trở thành một phần cơ bản của công nghệ thông tin hiện đại. Các mạng truyền thông đã lần lượt ra đời và không ngừng được sàn lọc, cải thiện , cho đến nay nó đang được tồn tại rất phong phú và đa dạng.
Bên cạnh sự tồn tại của mạng điện thoại, ngày nay còn có các loại mạng thông tin khác nhau như mạng truyền số liệu chuyển mạch gói X25, mạng phát thanh truyền hình quảng bá, mạng truyền hình cáp… Các mạng thông tin này tồn tại độc lập với nhau, mỗi loại phục vụ một dịch vụ truyền thông riêng. Nhu cầu truyền các loại thông tin khác nhau như tiếng nói, hình ảnh, số liệu cùng một lúc (như điện thoại,truyền hình) , nhu cầu truyền thông tin từ một điểm đến nhiều điểm, từ nhiều điểm đến nhiều điểm tốc độ cao cũng đang tăng lên mạnh mẽ. Thông tin ngày càng trở nên một phần không thể thiếu trong cuộc sống của mỗi người chúng ta và thông tin đa phương tiện vừa là ước mơ vừa là hiện thực của sự phát triển mạng thông tin hiện đại trong tương lai. Giới thiệu các kỹ thuật chuyển mạch.
Kỹ thuật X25 Vào những năm 1970,X25 đã được CCITT (Tổ chức viễn thông quốc tế về Telephone và Telegraph) công bố đầu tiên và được đặt biệt chú ý. Mục đích của X25 là cung cấp một số giải pháp cho vô số các nghi thức riêng (prorietary protocol) mà các hãng đặt ra. Telnet ở Mỹ là một trong những mạng chuyển mạch gói đầu tiên ứng dụng X25 đã nhanh chóng phát triển từ một mạng truyền số liệu riêng thành một mạng toàn cầu. Đặc điểm của X25 là : Các gói điều khiển được sử dụng để thiết lập và xóa các mạch ảo (virtual circuit), sẽ được truyền trên cùng một kênh và cùng một mạch ảo của các gói dữ liệu.
Nghĩa là ở đây cùng báo hiệu inband (báo hiệu trên kênh truyền dẫn ) Ghép kênh các mạch ảo được thực hiện ở lớp 3, tức là lớp network (lớp mạng). Cả hai lớp 2 và 3 đều có cơ chế điều khiển luồng (flow control) và điều khiển lỗi (error control). Trang 16 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng MPLS GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Hiện nay, giao thức X.25 là một bộ các qui tắc xác định cách thức thiết lập và duy trì kết nối giữa các DTE và DCE trong một mạng dữ liệu công cộng (PDN – public data network). Nó qui định các thiết bị DTE/DCE và PSE (Packet-swiching exchange) sẽ truyền dữ liệu như thế nào.
Khi sử dụng mạng X.25, bạn có thể tạo kết nối tới PDN qua một đường dây dành riêng Mạng X.25 hoạt động ở tốc độ 64 Kbit/s (trên đường tương tự) Kích thước gói tin (gọi là frame) trong mạng X.25 không cố định Giao thức X.25 có cơ chế kiểm tra và sửa lỗi rất mạnh nên nó có thể làm việc tương đối ổn định trên hệ thống đường dây điện thoại tương tự có chất lượng thấp Tất cả những overhead (việc dùng nhiều thông tin điều khiển cũng như việc thực hiện nhiều xử lý thông tin điều khiển) đã chứng tỏ hiệu lực vì không có xác xuất lỗi nào xảy ra trên các link (đường nối vật lý) trong mạng. Tuy nhiên, phương cách này không thích hợp với các phương tiện truyền thông kỹ thuật số hiện đại. Các mạng ngày nay dùng những kỹ thuật truyền dẫn số với chất lượng cao, các đường truyền đáng tin cậy, rất nhiều đường truyền là cáp quang và truyền dẫn số, tốc độ dữ liệu có thể lên rất cao. Trong môi trường này,việc dùng nhiều thông tin điều khiển, kiểm tra của X25 như trên không còn cần thiết nữa mà còn giảm hiệu xuất sử dụng khả năng tốc độ dữ liệu mạng.
Kỹ thuật Frame Relay Frame-Relay bắt đầu được đưa ra như tiêu chuẩn của một trong những giao thức truyền số liệu từ nǎm 1984 trong hội nghị của tổ chức liên minh viễn thông thế giới ITU-T (lúc đó gọi là CCITT - Consultative Commitee for International Telegraph and Telephone) và cũng được viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ ANSY (American National Standard Institute) đưa thành tiêu chuẩn của ANSY vào nǎm đó. Frame Relay được thiết kế để giảm bớt những công việc kiểm tra mà X25 thực hiện tại thiết bị đầu cuối cũng như trên mạng chuyển mạch gói. Sau đây là ba đặc điểm của Frame Relay khác so với X25 trước đây: Tín hiệu điều khiển cuộc gọi được truyền trên một kết nối logic (luận lý) riêng, tách biệt với thông tin người sử dụng. Do vậy các nút mạng trung gian không cần duy trì các bảng trạng thái này hay các tiến trình xử lý liên quan tới điều khiển cuộc gọi cho từng kết nối riêng biệt nữa.
Ghép kênh và chuyển mạch các kết nối logic(luận lý) được thực hiện tại lớp 2 thay vì lớp 3, giảm hẳn một lớp xử lý. Trang 17 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng MPLS GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Không có điều khiển luồng giữa các nút mạng mà gói đi qua (hop-by-hop flow control). Điều khiển luồng, điều khiển lỗi đầu cuối – đến đầu cuối (end- to-end flow control and error control) là trách nhiệm của các lớp cao. Theo số liệu của diễn đàn Frame-Relay thì nguyên nhân để người dùng chọn Frame-Relay là: Kết nối LAN to LAN: 31% Tạo mạng truyền ảnh: 31% Tốc độ cao: 29% Giá thành hợp lý: 24% Dễ dùng, độ tin cậy cao: 16% Xử lý giao dịch phân tán: 16% Hội thảo video: 5% Khuôn dạng gói dữ liệu Frame-Relay: Do Frame-Relay được xây dựng bắt nguồn từ ý tưởng của HDLC (High Data Link Control) nên cấu trúc của gói tin Frame-Relay cũng tương tự như cấu trúc HDLC: Flag Error check Data C&A Flag <---- trail ----> <---- header ----> Flag: Cờ Error check: Bit kiểm tra lỗi Data: Bit dữ liệu C&A: Bit địa chỉ và điều khiển Để thực hiện nhiệm vụ truyền số liệu, mạng Frame-Relay sẽ phải giải quyết vấn đề tắc nghẽn thông tin trên mạng, thực chất đây là vấn đề của tầng mạng trong mô hình 7 tầng.
Frame-Relay làm việc ở tầng liên kết nhưng cũng phải giải quyết vấn đề này để đảm bảo khả nǎng lưu chuyển thông tin. Hầu hết các mạng truyền số liệu đều sử dụng kỹ thuật điều khiển luồng (flow-control) để giải quyết vấn đề tắc nghẽn Nếu xét trên mô hình 7 tầng của OSI thì Frame-Relay làm việc chủ yếu ở tầng liên kết dữ liệu, do đó một số chức nǎng của tầng mạng coi như được chuyển xuống tầng này. Hơn nữa, một số chức nǎng của tầng này cũng được loại bỏ bớt như các tham số về điều khiển luồng, ACK, NAK,. nhằm làm giảm độ trễ trong Trang 18 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng MPLS GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên mạng.
Điều đó đưa đến khái niệm gọi là mạng không lỗi (error-free network). Đó là điểm khác nhau cơ bản giữa Frame-Relay với X. Kỹ thuật chuyển mạch gói X.25 hấp dẫn ở khả nǎng sử dụng chung cổng và đường truyền, do đó nó có khả nǎng sử dụng trong tình huống bùng nổ, l tình huống hay gặp ở mạng LAN và khi kết nối LAN to LAN. Tuy nhiên, trong thực tế khả nǎng này không có ý nghĩa lớn do thông lượng của mạng X.25 thấp Ngược lại, Kỹ thuật chuyển mạch kênh hay tách ghép kênh theo thời gian TDM (Time Divíion Multiplexer) có thông lượng cao và độ trễ trong mạng rất thấp.
Vì thực chất Kỹ thuật này tạo ra các kênh trong suốt (transparency channel) tương ứng với tầng Vật lý trong mô hình 7 tầng. Do không phải tính toán gì bên trong mạng nên hầu như không có trễ mềm mà chỉ có trễ do khoảng cách và bǎng tần hạn chế. Tuy vậy, Kỹ thuật này tạo ra các kênh cố định về tốc độ nên không giải quyết được tình huống bùng nổ lưu lượng. Do đó chỉ thích hợp với những dịch vụ sử dụng bǎng tần cố định kiểu như dịch vụ thoại.
Kết hợp hai ưu điểm trên, Frame-Relay có thông lượng cao với độ trễ trong mạng thấp nhưng có khả nǎng kết nối sử dụng chung cổng và đường truyền nhằm tạo ra mạng ảo, ngoài ra nó còn sử dụng một vài kỹ thuật nhằm hỗ trợ việc tổ chức tổ chức dữ liệu khi truyền dẫn để sử dụng trong tình huống bùng nổ lưu lượng Dưới đây là bảng so sánh các Kỹ thuật trên: Sử dụng khe thời Kỹ thuật Độ trễ Thông lượng STDM gian cố định X.25 Không Lớn Thấp Có TDM Có Rất nhỏ Cao Không Frame-Relay Không Nhỏ Cao Có STDM: Tách ghép kênh theo thời gian có thống kê (Statistic time division multiplexing). Thông thường, khi có nhu cầu xây dựng mạng truyền số liệu dùng riêng để phục vụ mục tiêu ứng dụng Kỹ thuật thông tin trong một công ty, cơ quan,. yêu cầu đặt ra sẽ bao gồm: Dễ sử dụng. Mạng lưới linh hoạt và độ sẵn sàng cao.
Có khả nǎng phát triển mở rộng, nâng cấp. Trang 19 Tìm hiểu kỹ thuật lưu lượng MPLS GVHD:PGS.TS Phạm Hồng Liên Giá thành hợp lý. Với những so sánh, rõ ràng Frame-Relay sẽ đáp ứng được phần lớn các yêu cầu trên. Nói cách khác dùng mạng diện rộng với Kỹ thuật Frame-Relay để thiết kế mạng riêng chúng ta sẽ có một số ưu điểm: Thời gian thực hiện nhanh.
Khả nǎng dùng bǎng tần rộng: từ 2Mbps có thể tới 34Mbps. Tận dụng tối đa hiệu suất của bǎng tần, khi khối lượng thông tin cần truyền lớn ta mới dùng đến bǎng tần rộng, còn bình thường ta chỉ cần giữ một bǎng tần nhỏ: 64 Kbps đến 256 Kbps là đủ. Với cùng giao diện vật lý ta có thể tạo nhiều kênh logic để dùng. Tiết kiệm giá thành của thiết bị nối mạng diện rộng.
Nhược điểm chính của Frame Relay so với X25 mất đi khả năng điều khiển luồng,điều khiển lỗi liên kết vật lý-đến-liên kết vật lý (link by link). Frame Relay không cung cấp điều khiển luồng, điều khiển lỗi đầu cuối – đến đầu cuối (end-to- end), tuy nhiên chức năng này có thể dễ dàng được cung cấp ớ các lớp cao. Trong mạng X25 nhiều mạch ảo cùng được truyền trên cùng một đường truyền vật lý và LAPB ở lớp data link (mức liên kết dữ liệu) sẵn sàng cung cấp một sự truyền đáng tin cậy từ thiết bị đầu cuối tới mạng và từ mạng đến nơi nhận. Hơn nữa, mỗi nút mạng mà gói đi qua, độ tin cậy cũng được đảm bảo nhờ link protocol control (giao thức điều khiển kết nối) không còn.