Mạng truyền số liệu chuyển mạch gói X25 Mạng truyền số liệu chuyển mạch gói X25 Các thành phần của mạng chuyển mạch gói X.25 - Giao thức mạng chuyển mạch gói Bảo mật trong các mạng chuyển mạch gói Khi nào sử dụng chuyển mạch gói Các giao tiếp vật lý của mạng chuyển mạch gói Trang bị cho các mạng chuyển mạch gói 3. Các thành phần của mạng chuyển mạch gói • 3.1. Mở đầu • 3.2. Các tuyến liên lạc của mạng • 3.3. Thiết bị chuyển mạch gói o 3.3.1. Giao tiếp lớp vật lý o 3.3.2. Giao tiếp lớp tuyến o 3.3.3. Modul chuyển mạch gói o 3.3.4. Modul quản lý mạng o 3.3.5. Cấu trúc phần cứng của các bộ chuyển mạch gói o 3.3.6. Đặc tính của thiết bi chuyển mạch gói • 3.4. Các PAD o 3.4.1. Giao tiếp không đồng bộ o 3.4.2. Module chuyển đổi ký tự - gói o 3.4.3. Module giao thức lớp mạng o 3.4.4. Giao tiếp lớp tuyến o 3.4.5. Giao tiếp vật lý o 3.4.6. Module quản lý mạng o 3.4.7. Cấu trúc phần cứng của PAD o 3.4.8. Chất lượng của PAD • 3.5. Các giao tiếp chủ o 3.5.1. Cấu trúc phần cứng của giao tiếp chủ o 3.5.2. Hiệu quả của giao tiếp chủ • 3.6. Các đường nối cổng mạng o 3.6.1. Phần cứng của cửa cổng o 3.6.2. Hiệu ích của cửa cổng • 3.7. Hệ thống quản lý mạng o 3.7.1. Giao tiếp quản lý mạng NMS o 3.7.2. Phần cứng và phần mềm của NMS • 3.8. Kết luận Chương 3.Các thành phần của mạng chuyển mạch gói 3.1. Mở đầu Chương này ta sẽ xem xét chi tiết hơn các chức nǎng của các thành phần tạo nên mạng chuyển mạch gói. Mỗi một kiểu thành phần có một tập hợp đặc tính riêng của nó. Cần phải hiểu các khía cạnh riêng của các đặc tính của các thành phần nếu sự quyết định chuẩn xác cần được tạo ra khi ghép với nhau vào một mạng chuyển mạch gói. 3.2. Các tuyến liên lạc của mạng Các tuyến liên lạc của mạng là các thành phần để ghép nối cùng với các thành phần khác của một mạng chuyển mạch gói. Công nghệ chính xác được dùng cho các tuyến mạng độc lập với các giao thức cấp cao hơn bao trùm lên các tuyến. Chủ đích của các tuyến là chuyển thông tin của các giao thức cấp cao hơn từ một địa điểm vật lý tới một địa điểm khác với sự biến dạng tin ít nhất. Trừ các trường hợp đặc biệt, các tuyến mạng chuyển mạch gói là "chuỗi bit". Tức là thông tin chuyển qua tuyến được chuyển đi từng bit một. Nếu thông tin có thể phát đi theo cả hai hướng đồng thời thì gọi là tuyến "song công hoàn toàn". Nếu thông tin chỉ được phát đi theo một hướng ở một thời điểm thì tuyến này là "bán song công". Để thông tin phát đi được khôi phục lại ở máy thu thì luồng tin chuỗi bit cần phải được chuyển đổi lại sang dạng tin trong bộ nhớ của máy thu. Máy thu cần phải được cung cấp tín hiệu đồng hồ nhịp để xác định chính xác thông tin gì đang được thu nhận. Tín hiệu đồng hồ này cho máy thu biết khi nào cần lấy mẫu tín hiệu số liệu để khôi phục thông tin. Hình 3.1 mô tả tín hiệu đồng hồ này được sử dụng như thế nào để lấy mẫu luồng số liệu cần thu. Tuỳ thuộc vào từng kiểu chính xác của tuyến thông tin, có thể có một tín hiệu đồng hồ riêng cho mỗi hướng chuyển tin; chỉ một đồng hồ được dùng cho cả hai hướng hoặc không có tín hiệu đồng hồ nào cả. ở trường hợp sau, luồng số liệu cũng mang theo cả thông tin về đồng hồ nhịp. Có nhiều phương pháp riêng để mã hoá luồng số liệu cho phép đồng hồ này có thể tách ra từ số liệu một loại kỹ thuật được gọi là "mã hoá Manchester". ở hầu hết các trường hợp có sự khác biệt giữa các giao tiếp ở mỗi phía của tuyến liên lạc. Một đầu gọi là "thiết bị kết cuối mạch điện số liệu", hay DCE. Còn đầu kia gọi là "thiết bị đầu cuối số liệu", hay DTE. Nói chung các thiết bị trong mạng (tức là các nút chuyển mạch gói) là các DCE để giao tiếp với các thiết bị đầu cuối phía ngoài vành đai mạng. Còn các thiết bị đầu cuối đại diện cho DTE để đấu nối với các giao tiếp DCE. Khi đấu nối vào mạng thông tin thì luôn phải có một CDE của mạng và thiết bị người sử dụng phải có một giao tiếp DTE. ở mức này thì giữa DCE và DTE khác gì nhau? ở hầu hết các trường hợp, giao tiếp DCE cung cấp các tín hiệu đồng hồ để định thời cho tuyến. DTE cần sử dụng thông tin định thời do DCE cung cấp khi lẫy mẫu số liệu thu được và phát số liệu. Còn có sự khác biệt về vật lý giữa các giao tiếp DCE và DTE. Các giao tiếp DCE luôn sử dụng các bộ đấu chuyển cái, "trong khi các giao tiếp DTE thì sử dụng các bộ đấu chuyển đực". Điều này lại liên quan đến tình trạng mạng công cộng, vì để an toàn điện, các mạch điện nối trực tiếp vào giao tiếp mạng công cộng không bao giờ được để lộ chân ra. Điều này sẽ xảy ra nếu sử dụng bộ nối chuyển đực cho các DCE. Đường dây phổ thông nhất cho các tuyến của mạng chuyển mạch gói là các đôi dây xoắn hoặc cáp nhiều sợi thông thường. Các đôi dây xoắn là kiểu đặc biệt của cáp nhiều sợi. ở đây các cặp dây của cáp được xoắn quanh nhau dọc theo sợi cáp. Đối với một số loại tín hiệu điện (ví dụ như giao tiếp X.21) thì cáp được sử dụng phải là dây cáp xoắn vì nó rất quan trọng cho thao tác của thiết bị điều khiển và thiết bị thu ở mỗi đầu cáp. Kiểu dây nối này có thể dùng cho bất kỳ tốc độ số lượng nào tới 10 triệu bit mỗi dãy ở cự ly rất ngắn. Cáp dài tối đa 1 km cũng có thể được sử dụng ở các tốc độ thấp hơn. Nếu cần có tốc độ cao hơn hoặc cự ly dài hơn thì thường sử dụng cáp quang. Tất cả các giao tiếp vật lý cho các mạng chuyển mạch gói sẽ đề cập chi tiết ở chương 10. 3.3. Thiết bị chuyển mạch gói Thiết bị chuyển mạch gói là trung tâm của mạng chuyển mạch gói. Chúng tạo ra các phân vùng của mạng (như mô tả ở nhiều sơ đồ mạng) và tạo ra mạng chuyển mạch gói hoàn chỉnh có nhiều đặc tính khai thác quan trọng. Vì vậy cần phải đảm bảo chắc chắn rằng, các thiết bị chuyển mạch gói được chọn cho một mạng phải có đặc tính và khả nǎng chuẩn xác cho những gì mà mạng cần sử dụng. 3.3.1. Giao tiếp lớp vật lý Hình 3.2 mô tả các phần tử cơ bản của một thiết bị chuyển mạch gói. Các tuyến thông tin của mạng dẫn vào thiết bị chuyển mạch được nối vào các giao tiếp vật lý của thiết bị chuyển mạch. Chúng cung cấp các điểm nối vật lý (tức là các bộ đấu chuyển) và các điểm nối điện (các bộ điều khiển và bộ thu báo hiệu đường điện đang sử dụng). Vì kiểu giao tiếp có thể thay đổi nên các giao tiếp này thường ở dạng các phiến nối kiểu chấu cắm. Nhiều kiểu giao tiếp khác nhau được sử dụng cho các mạng chuyển mạch gói sẽ được bao quát chi tiết ở chương 10. Mục tiêu của chương này là giới thiệu tên các giao tiếp mà không đi sâu vào chi tiết. Giao tiếp vật lý phổ thông nhất (tức là giao tiếp lớp vật lý) gọi là X.21. BIS, đôi khi còn gọi là V.24. Còn giao tiếp báo hiệu điện thường là V.28, còn gọi là RS.232. Các cơ cấu này thích hợp ở các tốc độ tới khoảng 19,2 Kbit/s trên một cự ly tuyến không quá dài. Nó có thể làm việc ở tốc độ cao hơn, tới 76,8 kbit/s theo đường cáp ngắn, nhưng điều này không được khuyến nghị. Điều quan trọng thứ hai (dựa vào số lượng giao tiếp đang được sử dụng) đối với X.21 bis là giao tiếp X.21. Đây là giao tiếp lớp vật lý tốc độ cao, nó phù hợp với các tốc độ tuyển tới 10 triệu bit mỗi giây trên cự ly vừa phải. Giao tiếp này ngày càng quan trọng hơn bởi vì các tuyến liên lạc sử dụng trong các mạng chuyển mạch gói càng ngày tốc độ càng cao và yêu cầu khả nǎng làm việc với tốc độ cao. Giao tiếp thứ ba đôi khi gặp ở các mạng chuyển mạch gói là V.35. Giao tiếp tốc độ trung bình này thường thấy ở các giao tiếp máy chính xác X.25. V.35 được quy định làm việc ở tốc độ 48 kbit/s mặc dù nó có thể làm việc ở các tốc độ khác. Ngày nay V.35 có nhiều nhược hơn ưu và hy vọng trong thời gian không xa nó sẽ bị loại bỏ hoàn toàn. 3.3.2. Giao tiếp lớp tuyến Các giao tiếp lớp vật lý đấu nối phía trong bộ chuyển mạch gói tới các giao tiếp lớp tuyến. ở chuyển mạch gói X.25 các giao tiếp lớp tuyến bao quát một phần hay toàn bộ lớp 2 của X.25. Quy mô mà giao thức lớp tuyến hoạt động phía trong của giao tiếp lớp tuyến tuỳ thuộc vào sự thông minh của phần cứng được dùng cho chức nǎng này. Chỉ có một giao tiếp lớp vật lý và một giao tiếp lớp tuyến cho mỗi tuyến của mạng đấu vào bộ chuyển mạch gói, và chức nǎng chuyển mạch gói ở lớp mạng cung cấp sự liên lạc giữa các tuyến với nhau. 3.3.3. Module chuyển mạch gói Module chuyển mạch gói nhận các gói do các giao tiếp lớp tuyến thu về, tạo hướng ra chuẩn xác cho chúng rồi chuyển giao chúng cho giao tiếp lớp tuyến để phát các gói này ra khỏi thiết bị chuyển mạch tới đích nhận nó. Đó là chức nǎng của module lớp mạng của các thiết bị chuyển mạch gói. Có hai kiểu module chuyển mạch gói khác nhau tuỳ thuộc bộ chuyển mạch gói kiểm tra như thế nào các gói đang cần chuyển mạch. Kiểu thứ nhất thực hiện công việc chuyển "thông suốt" các gói. Có nghĩa là các gói thu về được định tuyến, nếu có thể không kiểm tra nội dung của chúng có ý nghĩa hay chúng vi phạm thể thức lớp mạng theo cách nào đó. Kiểu chuyển mạch này thường diễn ra ở các mạng khối số liệu, bởi vì thiết bị chuyển mạch chỉ xem tiêu đề khối số liệu của bản tin. Vì nó không có thông tin trạng thái như ở mạng gọi thực hiện bộ chuyển mạch gói chỉ tiến hành kiểm tra rất ít. Ưu điểm của kiểu chuyển mạch này là thao tác rất nhanh. Công việc xử lý tiêu đề các gói chỉ duy trì ở mức rất thấp nên tốc độ chuyển mạch cao. Điều này cũng có nghĩa là phần mềm của thiết bị chuyển mạch tương đối đơn giản. Nhược điểm của phương thức chuyển qua này là các thiết bị chuyển mạch gói có thể để cho lỗi qua mạng. Điều này sẽ không hệ trọng nếu mỗi thiết bị trên mạng có thể xử lý được từng trạng thái lỗi có thể nhận biết được. Kinh nghiệm cho thấy mặc dù các thiết bị vẫn làm việc chuẩn xác ở điều kiện thông thường nhưng ngoài trạng thái thông thường còn có lỗi ở phần mềm hay phần cứng và dẫn tới sự cố, thậm chí rất nghiêm trọng. Trường hợp xấu nhất toàn bộ mạng có thể bị đình trệ. Khi thực hiện phần mềm tạo lập mạng, một tỷ lệ lớn phần mềm dành để đối phó khi lỗi xảy ra. Nó là chuẩn mực kiểm tra lỗi và phục hồi phần mềm với điều kiện thực tế khi khó có thể do kiểm mọi trạng thái lỗi sinh ra. Rõ ràng là công nghệ soạn thảo phần mềm hoàn thiện thì có thể khẳng định rằng sản phẩm phần mềm của từng mạng có thể làm việc chuẩn xác ở mọi tình huống. Tuy vậy ở thời điểm này vẫn còn vướng mắc. Nếu các thiết bị chuyển mạch gói kiểm tra khắt khe từng gói một, thì các lỗi có thể được định vị và ngǎn ngừa để không đưa vào mạng. Điều này có hiệu quả nhất ở các mạng gọi thực. Vì các bộ chuyển mạch gói cần có trạng thái của các cuộc gọi thực chuyển qua chúng nên chúng phải có toàn bộ thông tin cần để kiểm tra xem từng gói có thích hợp về trạng thái của cuộc gọi thực cho nó hay không. Để mô tả việc này có thể thực hiện ra sao, ta xem xét trường hợp một thiết bị đầu cuối chịu được một kiểu lỗi phần mềm riêng. Lỗi này gây cho thiết bị không tuân thủ công việc điều khiển luồng lớp mạng để dẫn tới việc phát đi một dãy liên tiếp các gói theo một cuộc thực vào mạng. Nếu nút chuyển mạch gói của thiết bị đầu cuối này đã chuyển mạch cho các gói này qua thì dãy gói sẽ được đưa vào mạng. Nó có thể làm mất nhiều tiềm nǎng ở các nút chuyển mạch gói theo đường nối của cuộc gọi thực và có thể dẫn tới sự cố ở nút chuyển mạch gói, hoặc ít nhất cũng làm giảm chất lượng công việc. Vì bộ chuyển mạch gói có thông tin về trạng thái của cuộc gọi thực nên nó có thể tự khống chế công việc điều khiển luồng của giao thức lớp mạng. Một khi thiết bị đầu cuối không tuân thủ giao thức lớp mạng thì thiết bị chuyển mạch gói có thể bẫy các gói không hợp lệ và thông báo cho thiết bị đầu cuối là nó đã gây lỗi. Vì vậy lỗi đã bị sa bẫy ngay khi nó tới mạng, nên không thể lan qua mạng. Kiểu phòng vệ này đặc biệt quan trọng đối với các mạng chuyển mạch gói công cộng vì chúng có hiệu suất sử dụng rất cao và không cho phép một thuê bao cá biệt làm ảnh hưởng tới các thuê bao khác. Một ví dụ kiểu này là mạng X.25 PSS của Bưu điện Anh. Các nút chuyển mạch bắt buộc phải tôn trọng triệt để giao thức X.25 (theo quy định của viễn thông Anh) và mọi sự vi phạm đều bị bẫy. Số lượng công việc mà module chuyển mạch gói cần làm phụ thuộc vào tính thông minh của giao tiếp lớp tuyến. Nó có thể thay đổi từ một phần cứng rất đơn giản chỉ tạo ra các chức nǎng thông tin cơ bản tới việc thực hiện một giao thức lớp hai hoàn thiện nhất. ở trường hợp trước, chức nǎng chuyển mạch gói phải được kết hợp bổ trợ của giao thức lớp tuyến và dẫn tới số lượng gói được chuyển mạch có chất lượng thấp đi và tốc độ bit của các tuyến của mạng cũng giảm đi. Còn ở trường hợp sau, chức nǎng chuyển mạch gói không chịu ảnh hưởng tý nào của lớp tuyến. Như vậy tốc độ chuyển mạch gói sẽ cao và không bị ảnh hưởng bởi tốc độ bit của các tuyến. 3.3.4. Module quản lý mạng Phần tử quan trọng mang tính quyết định của một thiết bị chuyển mạch gói là module quản lý mạng. Công việc quản lý mạng sẽ được đề cập chi tiết hơn ở cuối phần này. Nói chung phần tử quản lý mạng trợ giúp cho các chức nǎng như cấu hình thiết bị chuyển mạch gói (bao gồm tất cả các bảng định tuyến cố định) và theo dõi tính nǎng của thiết bị chuyển mạch khi nó thao tác. Khi kích cỡ của mạng chuyển mạch gói tǎng lên thì dịch vụ quản lý mạng của các nút chuyển mạch gói càng quan trọng hơn. Nó cung cấp thông tin cho người quản lý về trạng thái làm việc của các bộ chuyển mạch và khả nǎng sử dụng các tuyến của mạng. 3.3.5. Cấu trúc phần cứng của các bộ chuyển mạch gói Tư duy thiết kế đối với cấu trúc phần cứng của các thiết bị chuyển mạch gói hiện tại khá khác nhau. Các thiết bị chuyển mạch gói thế hệ đầu sử dụng các máy tính mini tiêu chuẩn điều khiển phần mềm chuyển mạch gói. Giao tiếp lớp tuyến là các giao tiếp nối tiếp đơn giản. Bộ xử lý đơn trong máy tính điều khiển toàn bộ giao thức lớp tuyến và mọi thứ khác. Thông thường tốc độ tuyến làm việc kiểu này tương đối thấp, 9.6 kbit/s là loại tiêu biểu có trông đợi được. Máy tính DEC PDP.11 có thể được sử dụng làm nhiệm vụ này. Cấu trúc đơn giản như vậy có lợi vì phần cứng thông dụng và tiêu chuẩn hoá có thể được sử dụng. Chỉ có phần mềm phải soạn thảo đặc biệt. Ưu điểm nữa của các cấu trúc này là phần mềm phát triển dùng cho máy tính mini cũng có thể dùng được để cài đặt các ứng dụng của mạng cho thiết bị chuyển mạch gói. [...]... vào các phiến mạch giao tiếp để nhận được số lượng giao tiếp tuyến cần thiết 3.3.6 Đặc tính của thiết bị chuyển mạch gói Có hai con số thể hiện nǎng lực của một bộ chuyển mạch gói là tốc độ chuyển mạch cực đại và tốc độ làm việc cực đại của các tuyến của mạng Người ta nhóm các bộ chuyển mạch gói theo khả nǎng chuyển mạch của chúng Có thể phân nhóm như sau: Tốc độ thấp: chuyển nhỏ hơn 50 gói/ s Tốc độ... gọi thực đồng thời mà thiết bị chuyển mạch có thể thực hiện Tất nhiên tham số này chỉ áp dụng cho mạng gọi thực vì các bộ chuyển mạch gói của mạng lập trình số liệu không cần ghi lại số lượng thông tin lớn như các bộ chuyển mạch gói gọi thực Người ta thường chia theo tổng số các cuộc gọi thực mà bộ chuyển mạch gói có thể thực hiện Thực tế mỗi tuyến chỉ có thể thực hiện một số lượng ít các cuộc gọi thực... gói/ s Tốc độ trung bình: chuyển từ 50 tới 500 gói/ s Tốc độ cao: chuyển hơn 500 gói/ s Toàn bộ chủ đề "chuyển mạch gói mỗi giây" chính xác ra sao sẽ được đề cập chi tiết ở chương 11 Nói chung, sự làm việc của các bộ chuyển mạch gói ngày càng nhanh hơn Tốc độ chuyển mạch hơn 200 0gói/ s, hiện nay rất có khả nǎng Tốc độ cực đại mà thiết bị chuyển mạch gói có thể điều khiển tuyến của mạng sẽ dẫn tới độ tiếp... tuyến thông tin và các bộ chuyển mạch gói thì luôn luôn phải có Các tuyến thông tin được sử dụng ghép các thành phần của mạng với nhau Thiết bị chuyển mạch gói là trung tâm của mạng chuyển mạch gói Chúng tạo ra tuyến nối giữa các thành phần mạng khác nhau như các PAD và các giao tiếp chủ PAD tạo tuyến nối tới mạng chuyển mạch gói cho các thiết bị không thể đấu nối trực tiếp vào mạng Các giao tiếp chủ... từ các bộ chuyển mạch gói Nếu các bộ chuyển mạch chỉ cho phép chuyển tin cho NMS khi được yêu cầu thì NMS có thể dễ dàng điều khiển tốc độ chuyển tới nó Vướng mắc của phương pháp sau là, khi một mạng lớn, nó có thể bắt NMS đôi khi phải dò quanh toàn bộ các bộ chuyển mạch gói Vì vậy chúng cần phải nhớ đệm tin trong nó và sau đó chuyển đi khi được NMS hỏi tới Rõ ràng là khi bộ chuyển mạch gói chỉ có... mạch gói và quản lý mạng Tốc độ chuyển mạch gói rất cao có thể thu được khi sử dụng cấu trúc này vì tải được phân ra cho nhiều bộ vi xử lý Dù cho cấu trúc nào thì hầu hết các bộ chuyển mạch gói đều cho phép mở rộng số lượng tuyến của mạng đấu nối vào nó Ví dụ một nút chuyển mạch gói có thể trợ giúp tới 32 tuyến mạng Nhà sản xuất có thể cung cấp bộ chuyển mạch này với số lượng giao tiếp lớp tuyến và... mỗi giây Tốc độ cao: hơn 60 gói mỗi giây ở đây đơn vị số gói mỗi giây là số lượng gói có 128 bytes số liệu được xử lý mỗi giây Kích cỡ gói này sử dụng kích cỡ gói cực đại và là phương thức đo chuẩn về chất lượng PAD (và bộ chuyển mạch) Chúng ta sẽ đề cập thêm các vấn đề này ở chương 11 Tham số 60 gói mỗi giây là đáng chú ý Nếu một PAD X.25 có thể cho ta khả nǎng tiếp thông 60 gói kiểu 128 bytes mỗi giây... trúc chuyển mạch gói là sử dụng nhiều bộ xử lý trong thiết bị chuyển mạch Thông thường một hệ thống bộ vi xử lý điều khiển giao thức lớp tuyến cho một số tuyến (thường từ 1 tới 4) Một số giao tiếp lớp tuyến kiểu thông minh được sử dụng phối hợp với nhau để tạo ra các bộ chuyển mạch gói lớn hơn Các giao thức lớp tuyến này ghép vào bộ xử lý chính để điều hành các module chuyển mạch gói và quản lý mạng. .. chuyển tiếp các ký tự đã lưu đệm hay không 3.4.3 Module giao thức lớp mạng Nhiệm vụ của module giao thức lớp mạng là tạo ra lớp mạng bổ trợ cho mạng chuyển mạch gói và thu phát các gói từ module chuyển đổi gói - ký tự Người sử dụng PAD không quan tâm nhiều tới module này Thường thì người sử dụng chỉ quan tâm tới nó khi có gì đó sai sót và cuộc gọi thực bị cắt ngoài ý muốn chẳng hạn ở mạng chuyển mạch. .. chúng Các bộ chuyển mạch gói có các bộ đếm lỗi cho tuyến cùng với các bộ đếm gói, byte và đếm cuộc gọi thực Thông tin này có thể được chuyển tới NMS theo một trong hai cách Hoặc NMS có thể thu gom từ thiết bị chuyển mạch gói thông tin này định kỳ, hoặc thiết bị chuyển mạch gói có thể phát thông tin này tuỳ hứng cho NMS khi nó có gì đó cần chuyển đi Phương pháp thứ nhất thường sử dụng ở các mạng lớn, mặt . Mạng truyền số liệu chuyển mạch gói X25 Mạng truyền số liệu chuyển mạch gói X25 Các thành phần của mạng chuyển mạch gói X.25 - Giao thức mạng chuyển mạch. mạch gói Bảo mật trong các mạng chuyển mạch gói Khi nào sử dụng chuyển mạch gói Các giao tiếp vật lý của mạng chuyển mạch gói Trang bị cho các mạng chuyển