Đề tài Tcp/ ip trong mạng atm_ classical ip over atm

Giới thiệu đề tài: TCP/ IP TRONG MẠNG ATM_ CLASSICAL IP OVER ATM Khi thời đại công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ dưới sự trợ giúp của công nghệ viễn thông tiên tiến , chúng ta đã và đang nghĩ đến một mạng thông tin thế hệ mới. Hiện tại , Internet là sản phẩm của sự tích hợp giữa các mạng truyền thống với mạng nền tảng TCP/ IP đang phát triển với lượng lớn các thuê bao ngày càng tăng mạnh mẽ. Tuy nhiên nó chưa đáp ứng được một cách thực sự cho các yêu cầu dịch vụ giá trị gia tăng cũng như quy mô đa phương tiện trên mạng thống nhất. Mặt khác , công nghệ ATM lại có vai trò vô cùng to lớn , đưa ra những điều kiện quan trọng cho sự phát triển của kĩ thuật mạng cục bộ LAN lẫn các mạng diện rộng WAN . Nó cho phép thiết lập một hệ thống mạng đa dịch vụ không chỉ cho phép tiếng nói và số liệu được vận chuyển trên cùng một mạng dịch vụ nền tảng TCP/ IP mà còn có thể cho phép tích hợp cùng các luồng dữ liệu video có tốc độ truyền thay đổi theo yêu cầu sử dụng . Một giải pháp kế thừa mang tính tối ưu cho sự phối hợp độc đáo giữa TCP/ IP và ATM ( họ giao thức thiết kế cho mạng không kết nối – connectionless và mạng sử dụng kĩ thuật hướng kết nối – connection oriented ) bằng việc áp dụng vào mạng backbone được đưa ra tại triển lãm TELECOM 99 tổ chức tại Geneve . Dựa trên kiến thức trên cơ sở của họ giao thức TCP/IP và công nghệ ATM , hơn nữa được sự phân công của nhà trường , khoa Điện - Điện tử và bộ môn Kỹ thuật viễn thông nên trong thời gian làm đồ án em đã tìm hiểu vấn đề “TCP/IP trong mạng ATM – Classical IP over ATM “ . Với khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp , em xin trình bày các vấn đề chủ yếu để làm rõ vấn đề này như sau: Phần I: Tổng quan về Internet và họ giao thức TCP/IP Cấu trúc phân lớp trong TCP/IP Giao thức Internet – IP Giao thức điều khiển truyền – TCP Hoạt động của TCP/IP Phần II : Giới thiệu mạng truyền không đồng bộ ATM Tổng quan về ATM Cấu trúc phân lớp trong ATM, lớp tương thích ATM AAL –5 Chuyển mạch ATM Báo hiệu và cấu trúc địa chỉ của ATM Phần III: Kết nối TCP/IP qua mạng ATM – Classical IP over ATM Các mô hình kết nối TCP/IP qua mạng ATM Classical IP over ATM Bao đóng gói tin tại lớp tương thích ATM AAL –5 Phân giải địa chỉ ATM dựa vào giao thức ATMARP/InATMARP Các giao thức hỗ trợ cho Classical IP over ATM PHẦN MỘT: INTERNET VÀ HỌ GIAO THỨC TCP/IP 1.GIỚI THIỆU SỰ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA INTERNET CÙNG HỌ GIAO THỨC TCP/IP Mạng Internet có tiền thân là ARPANET do cục các dự án nghiên cứu tiên tiến ARPA( Advanced Research Project Agency) thuộc Bộ quốc phòng Mỹ xây dựng lên vào khoảng cuối những năm 60 của thế kỉ 20 . Thời gian này , giao thức truyền thống dùng trong ARPANET được đặt tên là NCP (Network control protocol).Tuy nhiên do nhu cầu thực tế , các nhà thiết kế ARPANET ngay từ buổi ban đầu đã nhận thức được rằng cần xây dựng một “ mạng của các mạng” và vào những năm 70 , họ giao thức TCP/IP ra đời cùng tồn tại với mạng NCP đến năm 1983 thì hòan tòan thay thế NCP trong ARPANET . ARPANET nhanh chóng mở rộng tầm hoạt động và trở thành một mạng quốc gia. Trong thời gian đó , hãng Xerox đã phát triển một trong những công nghệ sớm nhất và phổ biến nhất của mạng cục bộ là Ethernet với phương pháp truy nhập đường truyền vật lý CSMA/CD. Họ giao thức TCP/IP được tích hợp vào môi trường điều hành (do trường đại học California ở Berkeley sáng tạo ra) và sử dụng chuẩn Ethernet để kết nối các trạm làm việc với nhau . Đến khi xuất hiện các máy tính cá nhân PC thì TCP/IP lại được chuyển sang môi trường PC , cho phép các máy PC chạy DOS và các tạm làm việc chạy UNIX có thể liên tác trên cùng một mạng . Cứ thế TCP/IP ngày càng được sử dụng nhiều tron cả mạng diện rộng WAN lẫn trong mạng cục bộ LAN . Thuật ngữ “Internet” xuất hiện lần đầu tiên vào khoảng năm 1974, nhưng mạng với tên gọi ARPANET vẫn tồn tại chính thức đến đầu những năm 80. Đến năm 1986, Ủy ban khoa học quốc gia Mỹ - NSF ( National Science Foundation) bảo trợ cho năm trung tâm siêu tính của toàn liên bang và kết nối chúng với nhau thành một trạm xương sống phục vụ cho nghiên cứu khoa học. Vào năm 1978 mạng NSF ra đời cho phép kết nối 7 mạng vùng với các trạm siêu tính ở trên. Sự xuất hiện của mạng xương sống NSF và các mạng vùng đã thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của Internet. Sau đó các tổ chức chính phủ cùng giới kinh doanh cũng vào cuộc và ngày càng chiếm tỷ trọng đáng kể trong thế giới Internet. Internet nhanh chóng vượt ra khỏi nước Mỹ và trở thành mạng toàn cầu. Vậy Internet là một mạng truyền thông dữ liệu diện rộng, bao trùm cả thế giới với cấu hình mạng nhện nhằm hướng đến sự an toàn thông tin khi có sự cố xảy ra (chiến tranh, phá hoại......) Mạng Internet là một xa lộ thông tin liên kết các máy tính lại với nhau thông qua mạng điện thoại hay các kênh chuyên dùng đặc biệt . Thông qua Internet người dùng có thể liên lạc với nhau, tìm kiếm dữ liệu thông tin hoặc truy xuất một số dịch vụ khác nhau..... Mạng Internet có thể coi là một cộng đồng các mạng LAN kết nối với nhau sử dụng bộ giao thức TCP/IP 2. HỌ GIAO THỨC TCP/IP Khái niệm giao thức là một khái niệm cơ bản của mạng truyền thông . Có thể hiểu một cách khái quát rằng đó là tập hợp tất cả các qui tắc , qui ước cần thiết ( các thủ tục , khuôn dạng dữ liệu , cơ chế phụ trợ ...) cho phép các thao tác trao đổi thông tin trên mạng được thực hiện một cách chính xác và an toàn . Có rất nhiều họ giao thức đang được thực hiện trên mạng truyền thông hiện nay như IEEE 802 .X dùng trong mạng cục bộ , CCITT –X25 dùng cho mạng diện rộng và đặc biệt là họ giao thức chuẩn của ISO (tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế ) dựa trên mô hình tham chiếu bẩy tầng cho việc kết nối các hệ thống mở . Và gần đây họ giao thức TCP/IP đã được đưa vào sử dụng . Bộ giao thức TCP/IP ( Transport Control Protocol/ Internet Protocol- giao thức điều khiển truyền số liệu / giao thức Internet) lấy tên hai giao thức quan trọng nhất , là họ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng . TCP là giao thức hướng liên kết ( connection oriented ) ở lớp 4 trong mô hình 7 lớp OSI cung cấp phương thức truyền dữ liệu tin cậy , chính xác , cho phép truyền lại các gói tin bị mất trong quá trình truyền . IP là họ giao thức “ không hướng liên kết” ( connectionless) ở lớp 3 trong mô hình mạng 7 lớp OSI , cung cấp phương thức truyền linh hoạt , nó tạo ra một liên kết ảo khi truyền các gói dữ liệu . Đây là bộ giao thức có thể được đảm bảo về độ tin cậy khi truyền tin trong môi trường WAN . Hình 1.1 dưới đây minh họa kiến trúc kết nối các mạng con sử dụng TCP và IP , trong đó tất cả các hệ thống thành viên của liên mạng đòi hỏi phải cài đặt IP ở tầng mạng. DHa, PHYa: Giao thức truy nhập mạng của host A DHb, PHYb: Giao thức truy nhập mạng của host B Hình 1.1:Kết nối các mạng con thành liên mạng với TCP/I 2.1 CẤU TRÚC PHÂN LỚP TRONG TCP/IP Để có một cái nhìn tổng quan về họ giao thức TCP/IP , hình 1.2 dưới đây sẽ mô tả kiến trúc của nó với sự so sánh cùng mô hình tham chiếu chuẩn OSI. Mô hình OSI Mô hình TCP/IP Ứng dụng Trình diễn Phiên Giao vận Mạng Liên kết dữ liệu Vật lý Ứng dụng Giao vận Internet Truy nhập mạng Hình 1.2: So sánh mô hình phân lớp của TCP/IP và OSI Và hình 1.3 là kiến trúc chi tiết của họ giao thức TCP/IP Ứng dụng Giao vận Mạng Giao diện Hình 1.3:Kiến trúc họ giao thức TCP/IP Từ hai hình trên ta nhận thấy . TCP/IP được cấu trúc thành 4 lớp : Lớp truy nhập mạng (Network Access Layer) Lớp liên mạng ( Internet Layer) Lớp vận chuyển ( Transport Layer) Lớp ứng dụng( Application Layer) 2.1.1 LỚP TRUY NHẬP MẠNG Network Access Layer là lớp thấp nhất trong cấu trúc phân cấp của TCP/IP . Giao thức ở lớp này cung cấp hệ thống phương thức để truyền dữ liệu trên các tầng vật lý khác nhau của mạng . Nó định nghĩa cách thức truyền các khối dữ liệu IP . Các giao thức ở đây phải biết chi tiết các phần cấu trúc vật lý mạng ở dưới nó (bao gồm cấu trúc gói , địa chỉ....) để định dạng được chính xác các dữ liệu sẽ được truyền tùy thuộc vào từng mạng cụ thể. So sánh với cấu trúc OSI thì lớp này của TCP tương ứng với ba lớp Network , Data Link và Physical trong cấu trúc OSI . Chức năng định dạng dữ liệu được truyền ở lớp này bao gồm việc bao đóng gói các gói dữ liệu IP vào các frame sẽ được truyền trên mạng và việc sắp xếp các địa chỉ IP vào phần địa chỉ vật lý được dùng cho mạng. 2.1.2 LỚP LIÊN MẠNG Internet Layer là lớp ở ngay trên lớp Network Access trong cấu trúc phân lớp của TCP/IP . Internet Protocol – IP là giao thức trung tâm của TCP/IP và là phần quan trọng nhất của lớp Internet . IP cung cấp các gói lưu chuyển cơ bản mà thông qua đó các mạng dùng TCP/IP được xây dựng . IP bao gồm một số chức năng sau: Định nghĩa khối dữ liệu (datagram)- khối cơ bản của việc truyền tin. Định nghĩa hệ thống địa chỉ IP Truyền dữ liệu giữa lớp Transport và lớp Network Access Định tuyến đường để gửi các gói dữ liệu đến các trạm ở xa Thực hiện việc phân đoạn và tái lắp ráp các khối dữ liệu 2.1.3.LỚP VẬN CHUYỂN Lớp giao thức nằm ngay trên IP là Transport . Hai giao thức quan trọng nhất trong lớp này là TCP và UDP . TCP cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu được tin tưởng với khả năng phát hiện lỗi và sửa lỗi theo kiểu End – to –end . Còn UDP cung cấp các chương trình ứng dụng thâm nhập trực tiếp đến các dịch vụ lưu chuyển Datagram , điều này cho phép trao đổi các thông điệp ra ngoài mạng với một số lượng nhỏ các giao thức. Cả hai giao thức này đều truyền dữ liệu giữa lớp ứng dụng và lớp Internet. Trong khi IP là giao thức thuộc loại “ không hướng liên kết” như đã nói ở trên thì TCP thuộc loại “ có hướng liên kết” nghĩa là phải có thủ tục thiết lập liên kết và giải phóng liên kết . Về chức năng TCP tương đương với lớp giao thức đầy đủ nhất của giao thức chuẩn Transport của OSI . Tuy nhiên , khác với mô hình OSI , TCP sử dụng phương pháp trao đổi các dòng dữ liệu ( data stream) giữa người sử dụng . Dữ liệu theo dòng cũng được phân đoạn thành các TPDU ( Transport Protocol Data Unit ) để truyền đi. Giao thức UDP là một giao thức “ không hướng liên kết “. Trong hệ thống mạng, UDP truyền dữ liệu một cách trực tiếp . Nó sử dụng 16 bit để ghi nhận cổng nguồn và cổng đích trong phần header của dữ liệu . Cổng ở đây có khái niệm như là một số với giá trị từ 0 đến 1023. Các cổng chuẩn là các cổng hay được dùng tới , ý nghĩa của từng cổng được qui định theo một chuẩn nhất định . UDP làm một công việc rất đơn giản , nó truyền từng thông điệp tới IP để yêu cầu truyền . Do IP là loại giao thức không thực nên ở đó không có gì đảm bảo cho sự truyền.Khi lớp ứng dụng gửi một yêu cầu qua UDP datagram và lời đáp không quay trở lại trong một số lần nào đó thì nó sẽ yêu cầu lớp ứng dụng gửi lại yêu cầu. 2.1.4.LỚP ỨNG DỤNG Lớp ứng dụng là giao thức nằm trên cùng trong cấu trúc phân lớp của bộ giao thức TCP/IP . Lớp này bao gồm tất cả các tiến trình dùng các giao thức của lớp Transport để truyền dữ liệu . Có nhiều giao thức ứng dụng ở lớp này . Phần lớn chúng đều cung cấp cho người dùng các dịch vụ tương ứng . Các dịch vụ thông dụng trên lớp này: Telnet: cung cấp khả năng truy cập từ xa thông qua mạng FTP: dùng để truyền file trên mạng SMTP: truyền thư điện tử Các dịch vụ khác như Gopher, Mosaic.......... Ngoài các lớp phân tích ở trên , như trong kiến trúc chi tiết của họ giao thức TCP/IP ta còn gặp một số những thủ tục trợ giúp như ICMP, ARP và RARP... Thủ tục ICMP ( Internet Control Message Protocol) Thủ tục này dùng để gửi các bản tin và thông tin điều khiển giữa các host theo giao thức IP , nó rất có ích cho việc gỡ rối cho mạng và thông báo tình trạng của mạng . Các router phát bản tin ICMP để báo cho các host trong trường hợp gói tin không tới hoặc tồn tại đường đi tốt hơn. Một số tình huống thường xảy ra Bản tin không tới được đích do có lỗi hoặc không tìm được đường đi Thay đổi đường đi của bản tin do tồn tại đường đi tối ưu hơn Hết / quá thời gian khi TTL về 0 Xuất hiện yêu cầu trả lời Thủ tục ARP( Address Resolution Protocol) Mỗi ghép nối mạng có một địa chỉ giao thức mạng (IP) và địa chỉ giao thức dữ liệu riêng. Do đó cần có bảng ánh xạ giữa hai địa chỉ này (tức là giữa địa chỉ ảo và địa chỉ vật lý) . Việc ánh xạ này đã được giải quyết thông qua thủ tục ARP.Các gói tin ARP được đóng gói trong khung dữ liệu liên kết (datalink frame) ARP ánh xạ địa chỉ IP sang địa chỉ của dữ liệu liên kết . Trạm tin sẽ gửi đi gói tin yêu cầu ARP và nhận gói tin trả lời ARP Thủ tục RAPR (Reverse Address Resolution Protocol) RAPR có chức năng ngược với ARP , nó được sử dụng để ánh xạ địa chỉ vật lý sang địa chỉ mạng. 2.2.GIAO THỨC INTERNET IP IP là giao thức cung cấp dịch vụ truyền thông theo kiểu “không hướng liên kết” hay còn gọi là dịch vụ datagram( tên gọi của đơn vị dữ liệu sử dụng giao thức IP). Phương thức không liên kết cho phép cặp đối tác không cần phải thực hiện việc thiết lập liên kết trước truyền dữ liệu và do vậy cũng không cần phải giải phóng liên kết khi không còn nhu cầu truyền dữ liệu nữa. Điều này làm giảm nhẹ công sức cài đặt hệ thống nhưng tăng độ phức tạp kiểm soát luồng dữ liệu và tiếp nhận sự đúng đắn dữ liệu trong trường hợp nhiều người sử dụng đồng thời trên mạng. Cấu trúc dữ liệu được truyền ở lớp IP được định nghĩa là các datagram. Mỗi datagram có một header chứa các thông tin cần thiết để truyền dữ liệu đi. Trong phần header này có chứa địa chỉ đích và IP sẽ truyền dữ liệu bằng cách kiểm tra địa chỉ đích này. Nếu địa chỉ đích là địa chỉ của một trạm nằm trong cùng một mạng với máy nguồn thì các gói dữ liệu sẽ được truyền thẳng tới đích , còn nếu địa chỉ đích không nằm trong cùng một mạng với máy nguồn thì các gói dữ liệu phải được gửi đến một gateway để truyền đi( gateway thực hiện lưu chuyển các gói dữ liệu nằm giữa hai mạng vật lý khác nhau) 2.2.1.KHUÔN DẠNG GÓI DỮ LIỆU IP Đơn vị dữ liệu sử dụng trong giao thức truyền thống IP là datagram, gồm hai phần : Phần thông tin điều khiển ( header) có chiều dài lớn nhất đến 60 octets và chiều dài nhỏ nhất là 20 octets Phần dữ liệu người sử dụng có kích thước không quá 65.536 octets. Các thành phần trong một datagram có thể tóm tắt như sau: Bit 0 3 4 7 8 15 16 31 Version IHL Type of service Total length Identification Flags Fragement offset Time to live Protocol Header checksum Source Address Destination Option + Padding Data (max: 65.535 bytes) Header Error! Not a valid link.  Hình 1.4: Khuôn dạng của IP datagram Version ( phiên bản giao thức IP ) : gồm 4 bit dùng để chỉ phiên bản hiện hành của IP được cài đặt . Các phiên bản hiện hành không liên kết làm việc được với các phiên bản cũ. Nếu một datagram đến mang phiên bản không phù hợp sẽ bị hủy bỏ bởi phần mềm của phiên bản hiện hành. Internet Header Length ( chiều dài tiêu đề _IHL) : trường này chỉ độ dài của header , được tính theo đơn vị là word of service ( loại dịch vụ sử dụng): là trường chứa thông tin 1 word = 32 bit = 4 byte Độ dài tối thiểu của một header là 5 word Type of service : Nó gồm 8 bit, thông báo cho mạng biết về chất lượng của dịch vụ QoS được yêu cầu như mức độ ưu tiên, thời gian trễ cho phép , độ tin cậy , hiệu suất đường truyền..... Total length( chiều dài tổng cộng của datagram): trường này sử dụng16bit để chỉ độ dài toàn bộ datagram tính theo đơn vị octets . Kích thước tối đa của datagram là 65.535 octets . Hiện nay chưa có datagram nào đạt tới giá trị này bởi việc sử dụng các bộ đệm khác nhau về kích thước cũng như kĩ thuật mạng cũng làm giới hạn kích cỡ datagram. Phân đoạn và tái lắp ráp datagram: các trường Identification , Flag và Fragment –offset đóng vai trò chính trong việc phân đoạn và tái lắp ráp datagram. Identification( trường nhận dạng ) : gồm 16 bit, định danh duy nhất từng datagram khi nó còn trên mạng. Thông tin này giúp trạm đích nhận ra những đoạn dữ liệu mà nó được phân ra từ một datagram. Flag( cờ):gồm 3 bit 0 1 2 0 DF MF Bit 0: có giá trị là 0, không được sử dụng Bit 1: DF =0 cho phép phân đoạn datagram DF =1 không cho phép phân đoạn datagram Bit 2: MF =0 cho biết đây là đoạn cuối cùng MF =1 cho biết còn đọan tiếp theo datagram được phân đoạn, mỗi đoạn chuẩn gọi là Fragment block Fragment – offset (độ lệch đọan) : gồm 13 bit, trường này cho biết vị trí tương đối của đoạn dữ liệu so với đoạn bắt đầu của dữ liệu gốc( khoảng cách được tính từ block đầu tiên) . Một fragment block tính theo nhóm 8 octets nghĩa là phải nhân giá trị fragment –offset với 8 để tính độ lệch octets. Time to live( TTL - thời gian tồn tại của một datagram trên mạng )- 8bit : thời gian này được tính theo đơn vị là giây. Nó biểu thị thời lượng tối đa mà một đơn vị dữ liệu được phép tồn tại trên mạng trước khi tới đích. TTL được gán giá bởi trị bởi trạm nguồn. Thời gian tồn tại này sẽ bị giảm đi tại mỗi router trung gian. Mục đích của trường này là qui định thời hạn tồn tại của gói dữ liệu , nếu thời hạn đã chấm dứt thì gói dữ liệu bị hủy bỏ . Trường này có hai chức năng chính: Giới hạn thời gian tồn tại của các đoạn dữ liệu nhận từ lớp cao xuống Kết thúc vòng lặp định tuyến của mạng Với trường này cần chú ý một số vấn đề: Trạm chủ không được gửi 1 gói dữ liệu với giá trị TTL =0 Một giao thức lớp trên có thể được phép ấn định TTL để thực hiện cuộc dò tìm tài nguyên mạng trong phạm vi rộng Protocol ( trường giao thức) – 4 bit :trường này chỉ ra giao thức tầng trên sẽ tiếp nhận các đoạn dữ liệu datagram. Các giá trị điển hình cho các giao thức tầng trên: UDP: trường protocol =17 TCP: trường protocol =6 ICMP: trường protocol =1 EGP: trường protocol =8 OSPE: trường protocol =89 Header checksum (trường kiểm tra mào đầu): gồm 16 bit , là phần kiểm tra lỗi của header trong datagram, thường sử dụng phương pháp CRC , nó chứa giá trị tổng kiểm tra được tính tóan trên tất cả các trường của header( trừ header checksum) . Trường này phải luôn được cập nhật khi một datagram được phát đi từ các router trung gian do một số các trường có giá trị thay đổi như thời gian tồn tại, sự phân đoạn và cả giá trị tùy chọn được ghi vào từng option Source/ Destination address( trường địa chỉ nguồn / đích):32bit , trường này bao gồm 2 phần: Nhận dạng mạng Nhận dạng trạm Datagram( trường dữ liệu ): bao gồm các header của các giao thức tầng cao hơn và dữ liệu người sử dụng Option( phần tùy chọn) : trường này có độ dài và giá trị thay đổi theo số lượng và loại hình dịch vụ đăng kí sử dụng. Một số dịch vụ điển hình: Xác định , định tuyến từ trạm nguồn( Source- route) Ghi lại các router được định tuyến qua( Record- route) Định tuyến bảo mật( Sercurity- route) Ghi lại các router được định tuyến qua cùng thời gian xử lý tại router đó( Time- stamp) 0 Net- id Host - id Lớp A 1 0 Net- id Host-id Lớp B 1 1 0 Net- id Host- id Lớp C 1 1 1 0 Multicast Address Lớp D 1 1 1 1 0 Reserved for future use Lớp E Hình 1.5: Cấu trúc các lớp địa chỉ IP 2.2.2. ĐỊA CHỈ IP Giao thức IP sử dụng địa chỉ IP để định vị các trạm (host) và định tuyến dữ liệu . Mỗi host được gán một địa chỉ IP. Tên của host được dịch sang địa chỉ IP bằng cách truy vấn tới một bảng chứa tên và địa chỉ. Mỗi địa chỉ IP gồm 32 bit nhị phân với 2 phần tương ứng: Địa chỉ mạng( Net- id): xác định mạng mà host được gắn vào Địa chỉ trạm( Host-id): xác định địa chỉ của host trên mạng đó Để tiện cho việc quản lý người ta chia địa chỉ IP thành 5 lớp ( class) , mỗi lớp tương ứng với một kích thước mạng khác nhau và số lượng các trạm làm việc nối vào( hình 1.5) 5 bit đầu tiên cho biết cấu trúc lớp của địa chỉ được sử dụng: Lớp A 0 Lớp B 10 Lớp C 110 Lớp D 1110 Lớp E 11110 Các bit còn lại được sử dụng cho hai phần net-id và host – id. Biên giới giữa hai vùng được định vị trên biên giữa hai byte để tiện cho việc giải mã Lớp A cho phép định danh mạng cỡ lớn :126 mạng thành viên với tối đa 16x1016 host trên mỗi mạng. Lớp B cho phép định danh mạng cỡ trung bình: 2x106 mạng thành viên với tối đa 65534 host trên một mạng. Lớp C cho phép định danh mạng cỡ nhỏ:2x106 mạng thành viên , với tối đa 254 host trên mỗi mạng. Lớp D định danh mạng phục vụ đa truyền thông( multicast) Lớp E dùng để dự phòng trong tương lai khi số trạm cũng như số mạng được kết nối vào liên mạng ngày càng tăng lên và các lớp địa chỉ hiện nay không đáp ứng được Hình 1.6: Phân lớp địa chỉ IP Tuy nhiên sẽ xảy ra trường hợp một mạng thành viên lại gồm nhiều mạng con hợp lại. Trong trường hợp đó , người ta đưa thêm vào địa chỉ IP một vùng subnet-id lấy từ host –id để định danh cho các mạng con này. Hình dưới đây minh họa việc đưa thêm vùng subnet-id vào các lớp Từ việc bổ xung vùng subnet-id , một khái niệm mới được đưa ra: Subnet Mask, cũng giống như địa chỉ IP, subnet mask bao gồm 32 bits. Mục đích của nó là để dõi theo vùng nào trên địa chỉ IP dùng làm địa chỉ subnet và vùng nào dùng làm địa chỉ cho các trạm làm việc. Nội dung của địa chỉ subnet mask được qui định: Các bit 1: chỉ định địa chỉ mạng trên địa chỉ IP Các bit 0: chỉ định địa chỉ host làm việc trên địa chỉ IP Cần lưu ý rằng các địa chỉ IP được dùng để định danh các host và các mạng ở tầng mạng không phải là địa chỉ vật lý của các trạm đó trên một mạng cục bộ. Mặt khác, 2 trạm chỉ có thể liên lạc với nhau nếu chúng biết địa chỉ vật lý của nhau.Do vậy , vấn đề đặt ra là phải thực hiện ánh xạ giữa địa chỉ IP (32 bit) và địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý khi cần thiết . Ngược lại, giao thức RARP được xây dựng để chuyển đổi từ địa chỉ vật lý sang địa chỉ IP. 2.2.3.HOẠT ĐỘNG CỦA IP Như ta đã biết , IP được cài đặt ở tất cả các hệ thống cuối và router. Nó hoạt động như một chuyển tiếp để truyền khối dữ liệu từ một host qua một hoặc nhiều router đến một host khác. Các datagram được giao thức IP hướng đến router nội bộ. Nếu router này không được kết nối đến mạng đích , datagram phải được gửi đến một router khác và cứ thế cho đến khi tới trạm đích. Việc hướng các datagram này tới đích được thực hiện nhờ kĩ thuật định đường IP Bây giờ , để hiểu rõ hơn về hoạt động của giao thức liên mạng IP ta đi tìm hiểu 2 vấn đề: Các bước thực hiện bởi một thực thể IP( hay quá trình truyền và nhận một datagram) Định đường cho IP datagram 2.2.3.1.QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN BỞI MỘT THỰC THỂ IP Thực thể IP ở trạm nguồn:Khi nhận được lệnh SEND từ tầng trên , nó thực hiện các bước : Tạo một IP datagram dựa trên các tham số của lệnh SEND Tính checksum và ghép vào phần đầu của datagram Ra quyết định chọn đường Chuyển datagram xuống tầng dưới Đối với gateway: khi nhận được datagram quá cảnh, nó thực hiện các tác động sau: Tính checksum, nếu không đúng thì loại bỏ datagram Giảm giá trị tham số thời gian tồn tại. Nếu thời gian đã hết thì loại bỏ checksum, fragmentation Chuyển datagram xuống tầng dưới để truyền qua mạng Cuối cùng tới trạm đích, nó sẽ được thực hiện các công việc sau: Tính checksum, nếu không đúng thì loại bỏ datagram Tập hợp các đoạn của datagram Chuyển dữ liệu và các tham số điều khiển lên tầng trên 2.2.3.2. ĐỊNH ĐƯỜNG CHO IP DATAGRAM Trong IP , việc định tuyến được thực hiện tại một host hoặc tại một router bằng cách lưu giữ một bảng chọn đường. Căn cứ vào bảng này, thuật toán định đường IP sẽ tính toán và lựa chọn ra đường đi nào thích hợp nhất để gửi đi một datagram qua mạng vật lý đến trạm đích là nơi nhận datagram. Các phần mềm định đường sẽ tiến hành phân tích các vấn đề như: xem xet kiểu mạng, chiều dài của datagram hay các kiểu dịch vụ mô tả trong datagram header để tìm ra đường đi nào tốt nhất Việc định tuyến trong liên mạng chia ra làm hai loại: Chuyển trực tiếp(direct delivery) Chuyển gián tiếp( indirect delivery) Chuyển trực tiếp là việc truyền một datagram từ một host đến một host khác trong mạng vật lý đơn lẻ. Hai host bất kì chỉ có thể tham gia vào quá trình chuyển trực tiếp khi chúng được kết nối vào cùng một hệ thống truyền tin vật lý. Trong cách này, để truyền một IP datagram, trạm nguồn sẽ bao đóng nó trong một khung tin vật lý, ánh xạ địa chỉ IP của trạm đích sang địa chỉ vật lý rồi truyền nó qua mạng. Chuyển gián tiếp , cách này được thực hiện khi 2 trạm gửi và nhận phải xem xét nên gửi datagram đến trạm đích thông qua router nào . Sau đó sẽ là công việc của router, router tiếp tục chọn ra một đường đi tốt nhất cho việc chuyển datagram đến trạm đích qua một mạng khác mà nó nối vào. Quá trình gửi một datagram từ trạm nguồn đến trạm đích gồm các bước sau: đầu tiên, trạm nguồn sẽ bao đóng gói datagram và gửi đến một router gần nhất . Datagram cần gửi có thể sẽ phải qua nhiều router trước khi đến đích. Khi khung tin đến router đầu tiên, phần mềm IP sẽ lấy datagram đã được bao đóng gói ra , phân tích , lựa chọn router tiếp theo cần phải qua. Sau đó datagram lại được đặt vào khung rồi gửi qua mạng vật lý đến router thứ hai. Quá trình này cứ tiếp tục cho đến khi datagram đến được trạm đích. 2.2.3.2.1.THUẬT TOÁN ĐỊNH ĐƯỜNG IP Việc xác định đường đi cho IP trên liên mạng được thực hiện dựa vào một thuật toán gọi là “thuật toán định đường IP”. Thuật toán này sẽ lựa chọn ra một đường đi tốt nhất cho từng chặng trong quá trình chuyển datagram dựa trên chính datagram đó và bảng định đường IP. Bảng định đường IP Bảng định đường IP chứa những thông tin về các đích có thể đến và làm thế nào để đến được các đích đó. Trong liên mạng , tất cả các trạm làm việc cũng như các router đều có chứa bảng định đường IP. Mỗi khi cần gửi một datagram , phần mềm IP trên trạm hoặc router sẽ tham khảo đến bảng định đường IP để tìm ra đường đi cho datagram Trở lại thuật toán định đường IP, giả sử gọi D là địa chỉ IP của trạm đích và N là một tiền tố của mạng thì thuật toán định đường IP được phát biểu như sau: if N khớp với địa chỉ mạng kết nối trực tiếp nào đó Chuyển datagram đến đích D thông qua mạng đó ( việc này bao gồm cả chuyển đổi từ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý và bao đóng gói datagram rồi chuyển khung) else if Bảng định đường chỉ rõ một tuyến đường để đến D Gửi datagram đến chặng tiếp theo được chỉ ra trong bảng else if Bảng định đường chứa một tuyến cho mạng N Gửi datagram đến chặng tiếp theo được chỉ ra trong bảng else if Bảng định đường chứa một tuyến đường cố định Gửi datagram đến router mặc định được chỉ ra trong bảng else Đưa ra lỗi định đường 2.2.3.2.2. ĐỊNH ĐƯỜNG VỚI ĐỊA CHỈ IP Như đã phân tích về quá trình chuyển một IP datagram trong liên mạng, việc định đường IP ( qua các trạm hay router) hầu như không làm thay đổi datagram nguồn ngoại trừ việc xem xét lại thời gian sống TTL và tính lại checksum để kiểm tra xem datagram có thể tồn tại trên liên mạng nữa hay không. Khi IP tiến hành thuật toán định đường , nó lựa chọn các địa chỉ IP mới, đó chính là địa chỉ IP của trạm mà datagram sẽ được gửi qua kế tiếp.Nếu datagram được chuyển trực tiếp thì địa chỉ mới chính là địa chỉ của trạm đích . Trên liên mạng , địa chỉ mới gần như là địa chỉ của router. Như vậy, có thể nói rằng địa chỉ IP được lựa chọn bởi thuật toán định đường IP, nó cho biết datagram sẽ được gửi đi đâu tiếp theo. 2.3.GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN TCP TCP là một giao thức tin cậy hướng kết nối kiểu mút tới mút( end to end), được thiết kế để phù hợp với việc phân cấp giao thức theo tầng , trợ giúp cho các ứng dụng liên mạng. TCP cung cấp liên lạc tin cậy cho việc tương tác giữa các cặp quá trình trong các máy host nối với các mạng liên lạc máy tính khác nhau nhưng có tương tác kết nối. TCP cho rằng nó đã có một dịch vụ datagram đơn giản , còn tương tác thiếu tin cậy từ các giao thức thấp hơn. Về nguyên tắc, TCP cần có khả năng điều hành trên một phạm vi rộng các hệ liên lạc từ các kết nối dây cứng( hard wired) tới các mạng chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói. Giao thức TCP phù hợp với một kiến trúc phân tầng và nó chỉ nằm trên một giao thức cơ bản là IP. IP là giao thức cung cấp cho TCP khả năng gửi và nhận các segment thông tin có độ dài thay đổi được chứa trong các gói dữ liệu( datagram) như đã trình bày trong chương giao thức Internet 2.3.1.KHUÔN DẠNG ĐƠN VỊ DỮ LIỆU TRONG TCP Source Destination Sequence Number Acknowledgement Number Data offset Reserved U R A C P S R S S Y F I Window Checksum Urgent Pointer Options + Padding Data Hình 1.7: Khuôn dạng của TCP segment Đơn vị dữ liệu sử dụng trong TCP được gọi là segment, gồm hai phần: Phần thông tin điều khiển (header) có chiều dài tối thiểu là 20 octets Phần dữ liệu người sử dụng Các thành phần trong một segment có thể tóm tắt như sau: Source port (16 bit): Số hiệu cổng của host nguồn Destination port (16 bit): Số hiệu cổng của host đích Sequence number (32 bit): Số hiệu tuần tự của byte dữ liệu đầu tiên trong segment(trừ trường hợp khi SYN hiện diện). Nếu có bit SYN thì số hiệu tuần tự là số hiệu ban đầu . Đây là một số 32 bit có thể thay đổi được dùng để thực hiện việc điều đình khi TCP mở một kết nối với một TCP ở xa. Acknowlegement number(32 bit): Đây là byte được dùng để TCP gửi thông điệp. TCP dùng trong trường này để báo cho biết liệu dữ liệu có được nhận thành công hay không. Trường này sẽ được kiểm tra khi cờ ACK được dựng . Nếu ACK được đặt thì trường này chứa giá trị của số hiệu tuần tự tiếp theo mà bên gửi segment đang mong nhận được. Một khi kết nối được thiết lập thì trường này (tức bit ACK) luôn được gửi đi. Data offset (4 bit): Trường này nối với người nhận nơi phần dữ liệu người dùng bắt đậu và gián tiếp nói độ dài của bất kì lựa chọn TCP nào ở cuối phần header (các tùy chọn) Reserved(6 bit): Luôn luôn được đặt là 0. Trường này được dự trữ cho tương lai. Các cờ: URG: cờ này được đặt sẽ nói cho bên nhận TCP rằng trường urgent cho biết vị trí byte trong dòng dữ liệu của dữ liệu nên được giải quyết trước so với các dữ liệu khác trong thông điệp. ACK: cờ này được thiết lập cho mục đích dùng trường acknowlegement PSH: trường này nói rằng một thông điệp được nhận nên được gửi đến tiến trình kết hợp với một sự kết nối được thiết lập ngay lập tức. RST: cờ này chỉ ra rằng việc kết nối nên được thiết lập lại khi phần mềm hoặc phần cứng bị hỏng. SYN:được dùng lúc ban đầu khi thiết lập việc kết nối FIN: chỉ ra rằng người gửi không còn thêm dữ liệu để truyền tiếp Khi cờ này được chuyển đi thì việc kết nối đóng một lần nữa, trong trường hợp này người nhận FIN có thể tiếp tục gửi dữ liệu nhưng sẽ không nhận thêm bất kì gói dữ liệu nào từ người gửi. Chỉ đến khi người nhận gửi FIN thì sự kết nối mới thực sự đóng. Window (16 bit): Chỉ ra số các byte dữ liệu được chấp nhận. TCP dùng trường này để điều khiển dòng truyền và quản lý buffer. Urgent (16 bit) : Đây là byte đăng kí dữ liệu nào trong thông điệp nên được xử lý trước tiên. Checksum(16 bit): Trường checksum là phần bù 16 bit của tất cả các từ trong header và dữ liệu. Nếu một segment có tổng số byte của header và dữ liệu là lẻ khi kiểm tra thì byte cuối cùng sẽ được gán thêm vào bên phải bằng các giá trị 0 tạo nên một từ 16 bit để tính checksum. Phần thêm vào này không được truyền như một thành phần của segment. Khi tính toán checksum, trường checksum tự nó thay thế bằng các giá trị 0. Checksum cũng bao gồm có một header giả 96 bits được quan niệm gắn vào trước TCP header. Header giả này chứa địa chỉ nguồn (Source Address), địa chỉ đích (Destination Address), giao thức (Protocol), và độ dài TCP (TCP length). Việc này cho phép TCP tránh khỏi các segment gửi nhầm đường . Thông tin này được mang trong IP và được truyền qua giao diện của TCP với mạng theo các đối số hoặc các kết quả của những trường gọi từ TCP tới IP. Source Address Destination Address Zero Protocol TCP length Hình 1.8: Header giả của trường checksum TCP length là độ dài của TCP header cộng thêm dữ liệu tính theo byte (đây không phải là số lượng đã được truyền đi mà chỉ là số lượng được tính toán) và nó không tính 12 byte của header giả. Option(tùy chọn): Tùy chọn (Option) có thể chiếm không gian ở cuối của TCP header và là bội của 8 bit về độ dài . Tất cả các option đều được đưa vào trong checksum. Một option có thể bắt đầu ở bất cứ ranh giới byte nào. Có 2 trường hợp cho khuôn dạng của option: Trường hợp 1:Một byte kiểu option đơn (Option kind) Trường hợp 2:Một byte kiểu option đơn , một byte độ dài option (Option length) và các dữ liệu option thực tế (Option data) Option Length đếm số lượng hai byte của Option kind và Option length cũng như các byte của Option Data Chú ý rằng , danh sách các option có thể ngắn hơn những gì mà trường data offset chỉ ra. Nội dung của header cho tới option End of Option phải được chèn vào header(tức là chèn bằng các số 0)và mỗi TCP segment phải thiết lập các option. Trường TCP datagram: Trường này có độ dài thay đổi, nó chứa dữ liệu của tầng trên với độ dài tối đa ngầm định là 563 bytes. Giá trị này có thể điều chỉnh bằng cách khai báo trong vùng option. 2.3.2.KHÁI NIỆM CỔNG , SOCKET VÀ CỬA SỔ TRƯỢT 2.3.2.1.CỔNG (PORT) Trong cấu trúc phân lớp họ giao thức TCP/IP . TCP được đặt ở tần trên so với IP . TCP sử dụng cổng giao thức để xác định một trạm nào đó trong liên mạng . Số hiệu cổng cho các ứng dụng khách hàng được gán động nhờ hệ thống hoạt động khi có yêu cầu về dịch vụ . Với các ứng dụng khách hàng “well known”, số hiệu cổng được gán bởi IANA (Internet Assigned Numbers Authority) và không thay đổi. Số hiệu cổng “well known” nằm trong khoảng từ 1 đến 1024 được sử dụng để truy cập các dịch vụ đã được tiêu chuẩn hóa . Bảng sau đây sẽ chỉ ra một số cổng “well known” và ứng dụng của nó: Cổng Ứng dụng Mô tả 9 Loại bỏ Loại bỏ tất cả các dữ liệu đến 19 Bộ chuyển Trao đổi luồng các kí tự 20 FTP- Dữ liệu Cổng truyền dữ liệu, file 21 FTP Cổng hội thoại truyền file 23 TELNET Cổng truy nhập từ xa bằng TELNET 25 SMTP Cổng giao thức truyền mail đơn giản 103 X400 Sử dụng cho dịch vụ truyền mail X400 110 POP3 Sử dụng cho dịch vụ truyền mail PC 2.3.2.2.SOCKET Socket là một khái niệm tương tự để điều khiển file, trong đó nó có chức năng như một điểm kết cuối đối với quá trình thông tin trên mạng. Mỗi ứng dụng tạo ra một socket bởi ba thuật ngữ tiêu biểu là địa chỉ IP của host, kiểu dịch vụ (TCP cho dịch vụ hướng liên kết, UDP cho dịch vụ không hướng liên kết) và cổng mà ứng dụng đang sử dụng.Mỗi ứng dụng có thể tạo ra một socket và sử dụng nó để gửi lưu lượng không hướng kết nối đến một socket thuộc ứng dụng khác . Sau đó dữ liệu có thể được gửi đi một cách tin cậy qua kết nối này. Các ứng dụng của socket TELNET Server SMTP Server TFTP Server FTP Server IP UDP TCP Socket Interface TCP port UDP port TCP port TCP port 69 25 23 20,21 0 65356 0 65356 Hình 1.9: Quan hệ giữa cổng và socket. 2.3.2.3.CỬA SỔ TRƯỢT TCP Để giải quyết hai vấn đề:truyền có hiệu quả và điều khiển luồng dữ liệu, TCP đã sử dụng kĩ thuật cửa sổ trượt . Với kĩ thuật này, nhiều TCP segment sẽ được gửi đi trước khi nhận được báo hiệu đến từ nơi nhận và do đó làm tăng thông lượng truyền trên liên mạng. Ngoài ra, kĩ thuật cửa sổ trượt TCP còn cho phép bên nhận tránh được tình trạng dữ liệu gửi đến nếu như bộ đệm của nó không thể chứa nhiều dữ liệu. Kĩ thuật cửa sổ trượt được tiến hành ở mức byte, các byte của luồng dữ liệu được đánh số một cách tuần tự và khi cần truyền, giao thức sẽ đặt một cửa sổ nhỏ lên các byte. Những byte nào nằm trong vùng cửa sổ ở một thời điểm nhất định sẽ được truyền. Một cửa sổ TCP được định nghĩa bởi ba con trỏ như hình dưới đây: Cửa sổ trượt TCP 9 10 11 12 .... Các con trỏ Hình 1.10.: Ví dụ về cửa sổ trượt Tại mỗi thời điểm , con trỏ đầu tiên trỏ vào mép bên trái của cửa sổ , con trỏ thứ hai trỏ vào mép bên phải của cửa sổ và con trỏ thứ ba xác định vị trí các byte đã được gửi đi. Quá trình truyền tin được thực hiện : đầu tiên , cửa sổ chứa vị dụ 8 byte từ 1 đến 8, 8 byte này được gửi cho bên nhận . Tiếp đó cửa sổ sẽ trượt để byte thứ 9 được gửi đi ngay sau khi nhận được tín hiệu báo nhận ACK của byte thứ nhất từ trạm đích. Quá trình trượt như vậy cứ tiếp tục cho đến khi tất cả các byte được gửi đi hết. Kích thước của cửa sổ trượt TCP phụ thuộc vào số lượng dữ liệu có thể được nhớ đệm tại bên nhận, nghĩa là nó có thể thay đổi theo thời gian . Trong mỗi báo nhận đều có thông báo về tình trạng bộ đệm tại bên nhận , cho biết nó có thể tiếp nhận thêm bao nhiêu byte dữ liệu nữa. Nếu có thông báo rằng kích thước bộ nhớ còn ít thì bên gửi sẽ giảm kích thước của cửa sổ bên nó và không gửi số liệu vượt giới hạn của bộ đệm . Còn nếu thông báo là kích thước bộ đệm tăng lên thì bên gửi cũng sẽ tăng cửa sổ lên một cách tương ứng. Do liên kết TCP là loại liên kết đầy đủ, dữ liệu có thể được truyền theo hai hướng , tức là tại mỗi thời điểm dữ liệu có thể được truyền từ hai đầu cuối của liên kết một cách độc lập nên tại mỗi đầu sẽ có thể duy trì hai cửa sổ một để gửi dữ liệu và một để nhận dữ liệu. 2.3.4.HOẠT ĐỘNG CỦA TCP Các quá trình truyền dữ liệu được thực hiện bằng cách nhờ đến TCP và các vùng đệm dữ liệu làm đối số . TCP đóng gói dữ liệu từ các vùng đệm này thành các segment và nhờ các modul Internet để truyền từng segment tới TCP đích. TCP nhận sẽ đặt dữ liệu từ một segment vào trong vùng đệm của người sử dụng nhận và thông báo cho người đó. Các TCP sẽ gửi kèm các thông tin điều khiển vào các segment để đảm bảo việc truyền dữ liệu tin cậy. Hình 1.11: Đồ thị trạng thái của TCP Để hiểu rõ hoạt động của TCP , ta sử dụng mô hình lý thuyết “máy trạng thái hữu hạn của TCP”(The TCP finite state machine) hay còn gọi là đồ thị trạng thái của TCP Trong đồ thị : Các vòng tròn đại diện cho các trạng thái Mũi tên thể hiện quá độ từ trạng thái này sang trạng thái khác khi nhận được tín hiệu đầu vào và phải trả lời cho tín hiệu này(tín hiệu nhận/trả lời) CLOSED: trạng thái máy chưa kết nối với máy khác trong hệ thống ESTABLISHED:trạng thái hệ thống đã kết nối , quá trình trao đổi dữ liệu đang diễn ra FINWAIT-1(2): trạng thái phía nguồn đã hết dữ liệu để truyền TIMED WAIT: trạng thái để giải quyết các tồn đọng của hệ thống trước khi kết thúc CLOSING( CLOSE WAIT): trạng thái chuẩn bị kết thúc Từ đồ thị , để thiết lập kết nối có hai cách: kết nối thụ động( passive open) do máy khác yêu cầu kết nối; kết nối chủ động(active open) do chính máy này yêu cầu. Khi đó máy gửi lệnh SYN và quá độ sang trạng thái SYNSED - trạng thái đã gửi SYN và chờ trả lời . Khi nhận được SYN+ACK, nó sẽ trả lời ACK và quá độ sang ESTABLISH ở trạng thái này, quá trình trao đổi dữ liệu được thực hiện. để hủy bỏ kết nối , nó gửi lệnh FIN và trả lời ACK đồng thời quá độ sang trạng thái chuẩn bị kết thúc CLOSING. Nếu phía bên kia còn dữ liệu để gửi , nó nhận được trả lời ACK và quá độ sang trạng thái FINWAIT-2, nhận nốt dữ liệu của bên kia và cuối cùng nhận được lệnh FIN để kết thúc (liên kết bị xóa bỏ). 2.3.3.1.THIẾT LẬP VÀ XOÁ BỎ LIÊN KẾT TCP Để xác định các luồng dữ liệu riêng biệt mà TCP có thể điều khiển . TCP cung cấp một bộ xác định cổng. Do các bộ xác định cổng được lựa chọn độc lập bởi từng TCP nên chúng có thể không đồng nhất. Để cung cấp các địa chỉ đồng nhất TCP , chúng ta ràng buộc một địa chỉ Internet định danh TCP với một bộ xác định cổng để tạo ra một socket. Socket này là duy nhất trong toàn bộ các mạng được nối với nhau. Một kết nối được xác định đầy đủ bằng một cặp socket tại hai đầu. Một socket có thể tham gia nhiều kết nối với các socket ở xa khác nhau.Một kết nối có thể dùng để mang dữ liệu theo hai hướng , có nghĩa là “full duplex” (hai chiều đầy đủ) Các TCP được tự do liên kết các cổng với các quá trình . Tuy nhiên , cần có một vài khái niệm cơ bản cho các cách thiết lập TCP . Nhất định phải có các socket chung mà TCP liên kết chỉ với các quá trình tương ứng theo những cách xác định. Giả thiết là các quá trình có thể sở hữu các cổng , và các quá trình cũng có thể khởi tạo các kết nối chủ trên các cổng mà chúng sở hữu. Một kết nối được xác định trong lời gọi OPEN bằng các đối số cổng cục bộ và các socket ở xa. Đến lượt mình, TCP cung cấp một tên kết nối cục bộ mà qua đó người dùng sẽ tham chiếu tới kết nối trong các lời gọi tiếp theo. Có một số điều cần ghi nhớ về một kết nối . Để lưu trữ thông tin này ta cần có một cấu trúc dữ liệu gọi là khối điều khiển truyền (Transmision Control Block hay TCB). Một thiết lập phải có tên kết nối cục bộ là một con trỏ tới TCB cho kết nối đó. Lời gọi OPEN cũng phải xác định hoặc việc thiết lập kết nối là chủ động phát ra (active) hoặc là nó đợi thụ động (passive). Một yêu cầu passive OPEN có nghĩa là quá trình chấp nhận các yêu cầu kết nối từ xa đến hơn là khởi tạo một kết nối . Thường thì quá trinh yêu cầu một passive OPEN sẽ chấp nhận một yêu cầu kết nối từ bất cứ người gọi nào. Trong trường hợp này , một socket ở xa bằng 0 biểu thị một socket không xác định. Các socket ở xa không xác định chỉ được phép trong các OPEN dạng passive. Một quá trình cung cấp các dịch vụ cho các quá trình khác phải phát ra một yêu cầu Passive OPEN với các socket ở xa không xác định. Khi đó, một kết nối có thể được tạo ra với bất kì yêu cầu kết nối với socket cục bộ nào. Các socket chung là một cơ chế thuận tiện để liên kết có ưu tiên một địa chỉ socket với dịch vụ tiêu chuẩn . Chẳng hạn , quá trình “telnet- server” được gán cố định cho một socket đặc biệt , còn các socket khác được dành cho file transfer, Remote jop entry, text generator, Echoer....Khái niệm về một socket chung là một phần của chi tiết kĩ thuật cho TCP , nhưng việc gán các socket cho dịch vụ này là tuỳ thiết lập. Các quá trình có thể phát ra passive OPEN và đợi các active OPEN phù hợp từ các quá trình khác và được TCP thông báo khi kết nối đã được thiết lập . Hai quá trình cùng phát ra active OPEN cho nhau vào cùng một thời điểm cũng sẽ được kết nối đúng đắn. Sự linh hoạt này cốt yếu là để trợ giúp cho việc tính toán phân tán, trong đó , các thành phần hoạt động không đồng bộ với nhau. Có hai trường hợp cơ bản để kiểm tra tính phù hợp của các socket trong các passive OPEN cục bộ và một active OPEN ở xa . Trong trường hợp thứ nhất các passive OPEN cục bộ xác định đầy đủ socket ở xa. Trong trường hợp này , sự phù hợp phải là chính xác. Trong trường hợp thứ hai các passive OPEN cục bộ để các socket ở xa là không xác định. Trong trường hợp đó, bất kì socket ở xa nào cũng là chấp nhận được nếu như các socket cục bộ phù hợp . Những khả năng là các phù hợp được hạn định một phần. Nếu có vài passive OPEN chưa được xử lý( được ghi lại trong các TCB) có cùng một socket cục bộ thì khi một active OPEN ở xa phù hợp. TCB có socket ở xa xách định (nếu tồn tại một TCB như thế ) sẽ được chọn trước khi có socket ở không xác định. Các thủ tục thiết lập các kết nối sẽ sử dụng cờ điều khiển đồng bộ SYN và kềm theo sự trao đổi 3 segment hay 3 message. Sự trao đổi này gọi là sự bắt tay 3 chiều (hình 1.2a) Lớp ứng dụng SYN=1 SYN=1, ACK=1 Lớp chuyển vận ACK=1 Lớp mạng Lớp truy nhập mạng Lớp ứng dụng Lớp chuyển vận Lớp mạng Lớp truy nhập mạng Hình 1.12a Một kết nối được khởi tạo bằng sự kết hợp của một segment vừa tới chứa một SYN và một đầu vào TCB do một lệnh OPEN của người sử dụng tạo ra. Sự phù hợp của socket cục bộ và socket ở xa sẽ quyết định khi nào thì một kết nối được khởi tạo. Kết nối trở thành “được thiết lập” khi các số hiệu tuần tự đồng bộ hóa theo cả hai hướng. Xóa bỏ một kết nối cũng đòi hỏi việc trao đổi các segment. Trong trường hợp này, chúng sẽ mang cờ điều khiển FIN và sự trao đổi được gọi là sự bắt tay hai chiều. Lớp ứng dụng Lớp chuyển vận Lớp mạng Lớp truy nhập mạng Lớp ứng dụng Lớp chuyển vận Lớp mạng Lớp truy nhập mạng FIN=1 FIN=1 Hình 1.12: Quá trình kết nối (a- thủ tục bắt tay ba chiều) và xoá bỏ kết nối (b- thủ tục bắt tay hai chiều) 2.3.3.2.TRAO ĐỔI DỮ LIỆU Dòng dữ liệu chảy trên một kết nối có thể xem như một luồng byte. Người dùng bên gửi thể hiện trong mỗi lời gọi SEND rằng dữ liệu trong lời gọi đó (và bất cứ lời gọi nào trước đó) có cần push (đẩy) cho người dùng bên nhận ngay lập tức hay không bằng các đặt cờ điều khiển PUSH. Một TCP gửi được phép gom nhặt dữ liệu từ người dùng bên gửi và gửi dữ liệu đó trong các segment vào lúc thuận tiện , cho tới khi có báo hiệu hàm push. Lúc đó nó phải gửi tất cả những dữ liệu chưa gửi . Khi TCP bên nhận phát hiện ra cờ PUSH , nó không được phép đợi nhận thêm dữ liệu nữa. Không có quan hệ nào giữa các hàm push và các segment. Dữ liệu trong bất kì segment nào cũng được coi là kết quả của một lời gọi hàm SEND đơn lẻ, toàn bộ hoặc một phần , hoặc kết quả của nhiều lời gọi hàm SEND. Mục đích của hàm push và của cờ PUSH là để đẩy dữ liệu từ người dùng bên gửi tới cho người dùng bên nhận. Có một liên hệ tay đôi giữa hàm push và việc sử dụng các vùng đêm dữ liệu thông qua các giao diện của TCP và người dùng. Mỗi lần một cờ PUSH liên kết với dữ liệu được đặt trong vùng đệm của người dùng bên nhận , vùng đệm được trả lại cho người dùng xử lý thậm chíi cả khi vùng đệm chưa đầy. Nếu dữ liệu tới làm đầy vùng đệm của người dùng theo đơn vị của kích thước vùng đệm . TCP cũng cung cấp phương tiện để liên lạc với người nhận dữ liệu , báo rằng có dữ liệu khẩn tại một điểm nào đó trên luồng dữ liệu, xa hơn điểm mà người nhận hiện đang đọc. Quá trình nhận sẽ hành động ngay để xử lý dữ liệu khẩn một cách nhanh chóng nhất. Hình 1.13:Quá trình trao đổi dữ liệu 2.4.HOẠT ĐỘNG CỦA TCP/IP Hình 1.14 dưới đây mô phỏng cấu hình các giao thức TCP/IP để đáp ứng việc truyền thông . Như ta thấy, toàn bộ thiết bị thông tin có thể gồm nhiều mạng và các mạng thành phần được gọi là những subnetwork. Một số loại giao thức truy nhập mạng như Ethernet logic, được sử dụng để kết nối một host với một subnetwork đến một host khác thuộc cùng một subnetwork đó. Trường hợp hai host thuộc hai subnetwork khác nhau thì việc truyền dữ liệu phải qua router. Nó hoạt động như một chuyển tiếp để truyền khối dữ liệu từ một host qua một hoặc nhiều router đến một host khác. TCP chỉ được cài đặt ở hệ thống cuối để đảm bảo độ tin cậy cho tất cả các khối dữ liệu truyền đến lớp ứng dụng thích hợp. Hình 1.14: Cấu hình các giao thức cho quá trình thông tin Để quá trình thông tin được thành công , mỗi thực thể trong hệ thống phải có một địa chỉ riêng. Thực tế cần hai mức địa chỉ. Mỗi host thuộc một subnetwork phải có một địa chỉ Global Internet Address duy nhất; địa chỉ này cho phép dữ liệu được truyền đến đúng host và nó được IP sử dụng để định tuyến và phân phối. Mỗi ứng dụng trong một host phải có địa chỉ riêng và địa chỉ này cho phép giao thức TCP phân phối dữ liệu đến đúng nơi. Địa chỉ sau được gọi là cổng. Xét quá trình thông tin giữa hai host A và B: từ lớp ứng dụng , cổng 1 ở host A gửi một message sang cổng 2 ở host B. Tiến trình diễn ra, host A chuyển message xuống lớp TCP rồi lớp IP và xuống lớp truy nhập mạng . Qua mỗi lớp message được cấu trúc hợp lý để có thể gửi đến host B. Dữ liệu tiếp tục được truyền qua subnetwork1, qua router J , subnetwork 2 và đến host B. Host B chuyển dữ liệu qua các lớp đến cổng 2, ở đây tiến trình xử lý xảy ra ngược với ở host A. Hình 115 dưới đây cho ta thấy cấu trúc dữ liệu mỗi lớp trong quá trình truyền và nhận nó Application Layer Data Transport Layer Header Data Internet Layer Header Header Data Header Header Header Data Network Access Layer Send Receive Hình 1.15: Mô phỏng quá trình truyền và nhận dữ liệu. Khi dữ liệu truyền từ lớp ứng dụng (Application) cho đến lớp vật lý (Physical) thì mỗi lớp đều cộng thêm vào phần điều khiển của mình để đảm bảo cho việc truyền dữ liệu được chính xác. Mỗi thông tin điều khiển này được gọi là một header và được đặt ở trước phần dữ liệu được truyền. Mỗi lớp xem tất cả các thông tin mà nó nhận được từ lớp trên là dữ liệu , và đặt phần thông tin điều khiển header của nó vào trước phần thông tin này. Việc cộng thêm vào các header ở mỗi lớp trong quá trình truyền tin được gọi là encapsulation. Quá trình nhận dữ liệu diễn ra theo chiều ngược lại , mỗi lớp sẽ tách ra phần header trước khi truyền dữ liệu lên lớp trên. Mỗi lớp có một cấu trúc dữ liệu độc lập, mỗi lớp không hề biết cấu trúc dữ liệu được cấu tạo tương thích với cấu trúc dữ liệu ở các lớp ngay cạnh để cho việc truyền dữ liệu được hiệu quả hơn. Tuy nhiên ở mỗi lớp vẫn có một cấu trúc dữ liệu riêng và có một thuật toán riêng để mô tả cấu trúc đó. Các ứng dụng dùng TCP gọi dữ liệu được truyền là stream trong khi các ứng dụng dùng UDP (User Datagram Protocol) gọi dữ liệu được truyền là message. Lớp TCP gọi tên dữ liệu được truyền là segment còn UDP định nghĩa cấu trúc dữ liệu của nó là packet. Lớp Internet xem tất cả các dữ liệu như là các khối và gọi là datagram. Bộ giao thức TCP/IP có thể dùng nhiều kiểu khác nhau của lớp mạng dưới cùng, mỗi loại có thể có một thuật ngữ khác nhau để truyền dữ liệu. Phần lớn các mạng kết cấu phần dữ liệu truyền đi dưới dạng các packet hay là các frame. Trở lại cấu hình TCP/IP(hình 1.13) ở trên, giả sử host A nối với frame relay WAN và host B nối với IEEE 802 LAN.Khi đó , các bước hoạt động TCP/IP ở bên gửi A, router và bên nhận B sẽ là: Bên gửi: Hoạt động của bên gửi dữ liệu Chuẩn bị dữ liệu: giao thức lớp ứng dụng chuẩn bị một khối dữ liệu cho việc truyền dẫn , ví dụ SMTP, FTP,TELNET. Sử dụng cú pháp chung: trường hợp cần thiết , có thể biến đổi dữ liệu thành mẫu phù hợp với bên nhận. Khi đó, phải sử dụng việc mã hóa hoặc nén. Phân đoạn dữ liệu:TCP có thể phân đoạn khối dữ liệu thành một số các segment có gán số thứ tự cho chúng. Mỗi TCP segment có một header chứa số hiệu tuần tự và một frame kiểm tra thứ tự để phát hiện lỗi. Lặp lại segment: trong trường hợp mất hoặc suy hao segment đòi hỏi phải truyền lại thì một bản sao TCP segment sẽ được tạo ra. Khi nhận được lời đáp xác nhận từ thực thể TCP kia , một segment bị xóa bỏ. Phân đoạn các segment: IP có thể chia một TCP segment thành một số datagram để phù hợp với những yêu cầu về kích cỡ của mạng trung gian. Mỗi datagram có một header chứa địa chỉ đích, một khung kiểm tra số thứ tự và thông tin điều khiển khác. Đóng khung: một frame relay header và một trailer được thêm vào IP datagram. Header này chứa thông tin nhận dạng kết nối và trailer chứa một frame nhận dạng kiểm tra số thứ tự. Truyền phát: Mỗi frame được truyền theo thứ tự các bit Tại Router: Đến router: tín hiệu đến được nhận qua môi trường truyền dẫn và dịch thành một frame các bit Xử lý frame: lớp frame relay xử lý phần header và trailer. Định đường cho packet: IP kiểm phần header và đưa ra một kết luận định tuyến. Nó xác định đường ra và chuyển datagram trở lại lớp liên kết để truyền trên đường đó. Hình1.17: Hoạt động tại router .Tạo LLP PDU: Một LLP header được thêm vào mỗi IP datagram để tạo thành một LLCPDU . Phần header này địa chỉ và số hiệu thứ tự .. Đóng khung: một MAC header và trailer được thêm vào mỗi IP datagram để tạo một MAC frame. Truyền phát: mỗi frame được truyền qua môi trường theo số hiệu các bit. Bên nhận : .Đến đích :tín hiệu đến được thu qua môi trường truyền dẫn và dịch thành một frame các bit. .Xử lý frame: lớp MAC thực hiện tách phần header và trailer. Số hiệu kiểm tra frame được xử lý để xác định lỗi. .Xử lý LLCPDU:lớp LLC xử lý phần header, số hiệu thứ tự được sử dụng để điều khiển luồng và lỗi . .Xử lý datagram: IP tách phần header. Số hiệu kiểm tra frame và các thông tin điều khiển khác cũng được xử lý. .Xử lý TCP segment: TCP tách phần header nó kiểm tra số hiệu kiểm tra frame, chấp nhận nếu đúng và loại bỏ nếu sai. Quá trình điều khiển luồng cũng được thực hiện tại đây. .Tái lắp ráp dữ liệu người sử dụng : nếu IP đã phân đoạn dữ liệu người sử dụng thành nhiều segment khi đó có một sự tái lắp ráp và gửi khối dữ liệu lên lớp ứng dụng. .Đến nơi nhận dữ liệu: lớp ứng dụng thực hiện bất kì sự biến đổi cần thiết nào như giải nén , giải mã hóa và hướng dữ liệu đến file thích hợp hay đích khác. Hình1.19: Hoạt động của bên nhận PHẦN HAI: MẠNG TRUYỀN THÔNG KHÔNG ĐỒNG BỘ ATM Internet , điện thoại , hội nghị truyền hình , video theo yêu cầu , y tế từ xa và nhiều ứng dụng kết nối mạng khác tạo ra một yêu cầu về dải thông và nhu cầu cung cấp đồng thời nhiều loại dịch vụ trên cùng một mạng viễn thông ngày càng gia tăng. Để đáp ứng được những yêu cầu này, các mạng thế hệ mới với tính năng cao đang được phát triển . Nhờ tính linh hoạt và khả năng đáp ứng nhiều loại băng thông, ATM đã trở thành một giải pháp hữu hiệu cho các mạng viễn thông thế hệ mới. Trước ATM , mỗi ứng dụng yêu cầu một mạng riêng của nó vì lý do cac dịch vụ khác nhau về môi trường truyền dẫn. Do đó người ta sử dụng các công nghệ khác nhau để đáp ứng nhu cầu này. ATM cung cấp các biện pháp kết hợp mạng số liệu và mạng thoại vào một mạng duy nhất. Ngày nay, công nghệ ATM đã phát triển đến trình độ ổn định , ở nhiều nước công nghiệp tiên tiến đã có sản phẩm công nghiệp và nhiều nước phát triển đã đưa vào sử dụng trong mạng lưới viễn thông và công nghệ này vẫn đang được ITU- T cùng ATM Forum tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện tiêu chuẩn hóa. 1.TỔNG QUAN VỀ ATM Khái niệm : “ ATM là phương thức truyền tin trong đó thông tin được chia thành các gói gọi là tế bào thông tin. Các tế bào này được truyền độc lập và được sắp xếp lại theo thứ tự ở nơi nhận. ATM có tính chất không đồng bộ bởi vì sự xuất hiện của các tế bào ATM tiếp theo ở mỗi kênh không nhất thiết phải mang tính chu kì.” 1.1.NHIỆM VỤ VÀ CHỨC NĂNG Mạng phải có khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng Có khả năng cung cấp các dịch vụ cho mạng băng hẹp N-ISDN Cung cấp các chức năng báo hiệu từ người sử dụng tới mạng Cung cấp các chức năng báo hiệu giữa các nút mạng Cung cấp các chức năng báo hiệu từ người sử dụng tới người sử dụng 1.2.TẾ BÀO ATM VÀ CÁC ĐẶC TÍNH LIÊN QUAN Phần tử số liệu PDU được dùng trong mạng ATM là các tế bào ATM có độ dài cố định 53 byte trong đó có 5 byte dành cho phần tiêu đề header Cách thức truyền của một tế bào tùy thuộc vào yêu cầu và tính chất của dịch vụ, tài nguyên sẵn trên mạng, QoS và quá trình truyền dẫn không phụ thuộc vào môi trường sử dụng :PDH, SDH, SONET cùng các môi trương khác đều có thể sử dụng để truyền tải tế bào ATM. ATM sử dụng phương thức truyền hướng kết nối ( connection – oriented). Một kết nối ATM bao gồm nhiều link, mỗi link có một số hiệu nhận dạng không đổi trong suốt quá trình hoạt động của kết nối. Tuy nhiên , cũng có một số giao thức dành cho phương thức truyền không hướng kết nối. Các thông tin báo hiệu của một kết nối sẽ sử dụng một kênh truyền khác với kênh truyền thông tin dữ liệu thật sự. Kênh này sẽ có báo hiệu nhận dạng riêng gọi là báo hiệu ngoài băng. 1.3. ĐẶC TÍNH KĨ THUẬT ATM đáp ứng các yêu cầu về băng thông và tốc độ cũng như sự đa dạng của thông tin người sử dụng. Khả năng cung ứng của ATM : dải tốc độ lớn. bắt đầu từ T1-TDM cho đến 622 Mb/s và có thể cao hơn. ATM có thể cung cấp băng thông sử dụng cho người dùng một cách linh động ở các hình thức : Băng thông có tốc độ truyền thay đổi và tăng cao đột ngột , băng thông cố định . Băng thông có thể vượt quá lưu lượng cho phép ban đầu bởi việc sử dụng băng thông còn trống . Cơ chế hoạt động của ATM được thực hiện bởi các kĩ thuật: Ghép kênh thống kê Chuyển mạch các kết nối ảo Điều khiển luồng tốc độ cơ bản Với yêu cầu hỗ trợ chất lượng dịch vụ QoS, các ứng dụng thời gian thực có thể được thực hiện thông qua một số dịch vụ trong ATM . Thế giới truyền thông công cộng sẽ không bị giới hạn trong các dịch vụ mang tính tương tác, các dịch vụ thoại truyền thống mà nó còn có thể hiện ở các loại dịch vụ phong phú hơn như video, các gói tin mang dữ liệu thoại, hình ảnh có tính thời gian thực rất cao. 2.CẤU TRÚC PHÂN LỚP TRONG MẠNG ATM Workstation É PABX Private UNI É É Private UNI HOST Private UNI Private UNI ATM Switch Video LAN Public UNI : : : ATM Switch WAN É ATM Switch Public UNI É É PABX Public UNI Private UNI ATM Switch Workstation HOST Private UNI LAN Private UNI Video : : : Hình 2.1: Một topo điển hình của mạng ATM Hình vẽ trên đây minh họa một topo điển hình của mạng ATM trong đó, một public UNI xác định giao diện giữa một mạng ATM công cộng và một chuyển mạch ATM dùng riêng; một Private UNI xác định giao diện giữa một người sử dụng đầu cuối với một ATM chuyển mạch dùng riêng. Hình 2.2 thể hiện mô hình kiến trúc phân tầng của mạng ATM Người sử dụng Người sử dụng ULP AAL ATM PHY ATM PHY ATM PHY ULP AAL ATM PHY UNI NNI UNI Hình 2.2: Mô hình kiến trúc phân tầng của mạng ATM Lưu ý rằng không có sự tương ứng hoàn toàn giữa các tầng của mạng ATM với các tầng trong mô hình OSI. Tầng ATM thực hiện các chức năng thường gặp trong các tầng hai và ba, còn tầng AAL có các chức năng tương tự như trong các tầng bốn, năm và bẩy trong mô hình OSI. Tầng vật lý của mạng ATM có thể dùng công nghệ khác như DS1, DS2 hoặc FDDI... Hình 2.3 thể hiện một cách chi tiết hơn các tầng ATM. Broadband Connection – oriented Connectionless Voice, Private Network services(e.g.X25) services(e.g.LAN) Video, Audio CBR VBR VBR AAL SARR SAR SAR AAL ATM SDH/SONET/FDDI, DS1, DS3..... (PHY) Hình 2.3: Chi tiết hoá các tầng ATM Khuyến nghị I.321 của ITU-T đã định nghĩa chức năng của các lớp như trong bảng 2.1 trang bên. Bắt đầu từ dưới bảng, lớp vật lý có hai lớp con: lớp hội tụ truyền dẫn (TC) và môi trường vật lý (PM). Lớp con PM giao tiếp với môi trường vật lý thực tế và chuyển luồng bit đã được khôi phục đến lớp con TC. Lớp con TC lấy ra và đưa các tế bào vào các khung được ghép kênh phân chia theo thời gian TDM(PDH hay SDH) rồi chuyển hoặc lấy chúng đến từ lớp ATM. Lớp ATM thực hiện ghép, chuyển mạch và các hoạt động điều khiển trên cơ sở thông tin ở phần header của tế bào và chuyển tới hoặc nhận các khối số liệu giao thức PDU tới các lớp cao hơn. Các PDU có thể có chiều dài thay đổi hoặc có thể có chiều dài cố định khác với chiều dài tế bào ATM Tên lớp Các chức năng thực hiện Lớp Phân lớp con AAL CS Phần chung (CP) Dịch vụ đặc thù (SS) SAR Phân đoạn và tái lắp ráp ATM Điều khiển luồng chung Tạo/tách tiêu đề (header) Dịch vụ VCI/VPI Ghép/tách tế bào Vật lý TC Phối hợp tốc độ Thích ứng khung truyền dẫn Tạo/ khôi phục khung truyền dẫn PM Môi trường vật lý Bảng 2.1:Chức năng các lớp ATM 2.1.LỚP VẬT LÝ 2.1.1.LỚP CON MÔI TRƯỜNG VẬT LÝ PM Chức năng của lớp PM phụ thuộc vào chính môi trường truyền dẫn. PM cung cấp khả năng truyền dẫn bit, mã hóa dòng bit theo mã đường truyền, đồng bộ bit. Tùy theo giao diện đường truyền là quang hay điện mà người ta sử dụng mã đường truyền tương ứng. Chẳng hạn mã đường truyền dùng cho giao diện truyền dẫn điện 155,52 Mb/s là CMI hay mã đường truyền dùng cho giao diện truyền dẫn quang 155,52 Mb/s và 622,08 Mb/s là NRZ. 2.1.2.LỚP CON HỘI TỤ TRUYỀN DẪN TC Lớp này có các chức năng cơ bản: Thêm vào hoặc lấy ra các tế bào trống ( thích ứng khung truyền dẫn) Khi tại mức vật lý không có các tế bào chứa thông tin hữu ích hay tế bào không xác định thì các tế bào trống sẽ chèn vào với mục đích đảm bảo cho luồng thông tin được truyền với tốc độ của đường truyền. Tạo và kiểm tra mã HEC Giá trị của HEC được tính thông qua 4 bytes đầu trong phần header của tế bào ATM và sử dụng đa thức sinh x8 +x2 +x +1. Giá trị của HEC chính là phân của phép chia Module 2 của tích 4 bytes đầu với x8 cho đa thức sinh này. Quá trình phát hiện và sửa lỗi: Hình 2.4: Cơ chế phát hiện và sửa lỗi HEC Bình thường , đầu thu được đặt ở chế độ sửa sai. Khi phát hiện thấy một lỗi đơn thì lỗi này sẽ được sửa. Nếu phát hiện thấy đa lỗi thì tế bào đó sẽ bị hủy bỏ. Sau khi sửa lỗi , hệ thống tự động chuyển sang chế độ phát hiện lỗi. Nếu hệ thống tiếp tục phát hiện ra lỗi dù là lỗi đơn hay đa lỗi thì tế bào cũng vẫn bị hủy bỏ. Ngay khi không tiếp tục phát hiện ra lỗi, hệ thống lại chuyển về chế độ sửa sai. Nhận biết giới hạn tế bào để thực hiện phân tách: Chức năng này cho phép đầu thu nhận biết được giới hạn của các tế bào. Việc nhận biết dựa vào các bit trong phần header. Ở trạng thái “tìm kiếm” hệ thống thực hiện kiểm tra từng bit một trong phần header của tế bào. Nếu không phát hiện ra lỗi thì hệ thống tự động chuyển sang trạng thái tiền đồng bộ. Ở trạng thái “ tiền đồng bộ” hệ thống thực hiện kiểm tra cho a tế bào tiếp theo. Nếu phát hiện ra lỗi thì tự động chuyển về trạng thái “tìm kiếm”. Các tham số d và a được chọn phải thỏa mãn các yêu cầu về độ an toàn và tính hoạt động của quá trình. Hình 2.5: Quá trình nhận biết giới hạn tế bào 2.2.LỚP ATM Lớp ATM đóng vai trò quan trọng nhất trong việc truyền tải thông tin qua mạng ATM. Nó sử dụng các kết nối ảo cho việc truyền tải các thông tin và các kết nối này được chia làm hai mức : mức đường ảo VP và mức kênh ảo VC. Việc phân chia hai mức để truyền tải tín hiệu là một trong những đặc tính quan trọng nhất của ATM. Chức năng của lớp ATM như trong bảng 2.1 mô tả , gồm bốn chức năng cơ bản và các chức năng này đều do mào đầu tế bào cung cấp: Điều khiển luồng chung GFC Tạo và tách phần header của tế bào ATM Đọc và thay đổi giá trị VPI/VCI Ghép / tách kênh các tế bào Chức năng điều khiển luồng chung GFC: chỉ thực hiện trên giao diện UNI. Nó có tác dụng điều khiển luồng dữ liệu giữa các cuộc nối trên giao diện UNI và chống tắc nghẽn dữ liệu. Tạo và tách trường header; việc này được thực hiện ở 2 trạm đầu cuối. Trạm phát sẽ làm nhiệm vụ ghép phần header với phần dữ liệu 48 bytes nhận được từ lớp thích ứng AAL . Trạm thu thực hiện việc tách header khỏi tế bào và phần dữ liệu 48 bytes đến lớp thích ứng AAL. Đọc và thay đổi giá trị VPI/VCI: chức năng này được thực hiện ở các nút chuyển mạch và các nút nối xuyên trong mạng. Tại nút chuyển mạch, cả VPI và VCI đều bị thay đổi, còn lại nút nối xuyên thì chỉ có giá trị của VPI bị thay đổi. Ghép/ tách kênh các tế bào: việc ghép kênh được thực hiện ở trạm phát còn tách kênh thực hiện ở trạm thu. Tại trạm phát, tất cả các tế bào thuộc về kênh ảo và đường ảo khác nhau được hợp thành lại để truyền dưới dạng một dòng tế bào duy nhất. Tại trạm thu , dòng tế bào này lại được tách ra để truyền trên các kênh ảo và đường ảo khác nhau đến các thiết bị thu. 2.2.1.CẤU TRÚC TẾ BÀO ATM Như đã đề cập , tế bào ATM có kích thước nhỏ, chiều dài cố định 53 bytes ( ở kích thước giữa 32 bytes - đối tượng truyền thông là tiếng nói và 64 bytes- đối tượng truyền thông là dữ liệu). Sự lựa chọn này phụ thuộc vào 3 thông số: hiệu suất băng truyền, trễ (trễ tạo gói , trễ hàng đợi , độ thay đổi trễ, trễ tháo gói.....) và độ phức tạp khi thực hiện. Các nước châu Âu muốn sử dụng tế bào có trường số liệu dài 32 bytes, trong khi Mỹ và Nhật lại yêu cầu sử dụng với trường số liệu 64 bytes. Cuối cùng ITU- T chọn giải pháp tế bào ATM có độ dài 53 bytes trong đó trường số liệu dài 48 bytes, phần mào đầu dài 5 bytes, mà đầu tế bào chiếm khoảng 10% dung lượng truyền dẫn, được dùng để định tuyến tế bào và cập nhật các giá trị nhận dạng mới tại các nút mạng chuyển mạch . Trường thông tin được truyền suốt qua mạng , không hề bị thay đổi trong quá trình truyền tải. Có hai dạng thức tế bào được định nghĩa tại giao tiếp người sử dụng và mạng UNI hay giao tiếp giữa mạng với mạng NNI. Do đó có hai kiểu mào đầu tế bào: Tế bào ATM ATM HEADER Trường tải tin GFC VPI VPI VCI VCI PT C HEC ATM Header ATM Header GFC VPI VCI VCI PT C HEC 8 7 6 5 4 3 2 1 Giao diện mạng - người sử dụng (UNI) Giao diện mạng- mạng (NNI) Hình 2.6: Khuôn dạng tế bào ATM và mào đầu của nó. UNI: User Network Interface NNI: Network Network Interface GFC: Generic Flow Control VPI: Virtual Path Identifier VCI: Virtual Channel Identifier PT: Payload Type CLP: Cell Loss Priority HEC: Header Error Control Trường điều khiển luồng chung (GFC) : gồm 4 bits trong đó 2 bits dùng cho điều khiển , 2 bits dùng làm tham số. GFC chỉ áp dụng đối với giao diện. UNI trong cấu hình điểm điểm và tham gia việc điều khiển lưu lượng theo hướng khách hàng về phía mạng . Cơ cấu sử dụng 4 bits GFC đã được tiêu chuẩn hóa. Trường định tuyến (VPI/VCI) : đối với UNI gồm 24 bits (8 bits VPI và 16 bits VCI) và đối với NNI - gồm 28 bits (12 bits VPI và 16 bits VCI) . Đặc tính cơ bản của ATM là chuyển mạch xảy ra trên cơ sở giá trị trường định tuyến của tế bào. Nếu chuyển mạch chỉ dựa trên giá trị VPI thì được gọi là kết nối đường ảo, nếu chuyển mạch dựa trên cả hai giá trị VPI/VCI thì được gọi là kết nối kênh ảo. Trường tải thông tin (PT) gồm 3 bits dùng để chỉ thị thông tin được truyền tải là thông tin khách hàng hay thông tin mạng . Khi PT mang các thông tin mạng ( ví dụ khi xảy ra tắc nghẽn ) , mạng sẽ có xử lý đối với trường thông tin của tế bào. Trường ưu tiên tổn thất tế bào (CLP): 1 bit , giá trị bit này có thể được xác lập bởi khách hàng hoặc nhà cung cấp dịch vụ, dùng cho mục đích điều khiển tắc nghẽn . Các tế bào trong đó CLP =0 có mức ưu tiên cao và CLP = 1 có mức ưu tiên thấp hơn. Các tế bào có CLP = 1 sẽ bị loại bỏ khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng. Trường điều khiển lỗi mào đầu (HEC) :gồm 8 bits. Trường này được xử lý ở lớp vật lý và có thể được dùng để sửa các lỗi bị một lỗi bit hoặc để phát hiện các lỗi bị nhiều lỗi bit. Như quan sát trong hình 2.6 , sự khác nhau của hai dạng tế bào tại giao diện UNI và giao diện NNI chủ yếu là ở 4 bits được sử dụng cho GFC trong UNI thay vì VPI trong NNI . Điểm khác nhau này xuất phát từ tính chất không có quá trình điều khiển luồng ở giao diện NNI. Mặt khác , tại giao diện NNI có nhiều hơn rất nhiều số các đường ảo có thể có để cung cấp cho các kết nối trong mạng ATM. 2.2.2 . CÁC KẾT NỐI ẢO TRONG ATM Kết nối ảo trong ATM là một kết nối trong suốt mà lớp ATM cung cấp cho lớp cao hơn để truyền dữ liệu giữa các đầu cuối hệ thống. Kết nối này có thể là cố định PVC (Permament Virtual Connection ) hay ngẫu nhiên SVC (Switehed Virtual Connection). Kết nối cố định PVC được xem là trạng thái ổn định của bất kì một kết nối nào vì nó chỉ có duy nhất một lần thiết lập kết nối khi được cài đặt cấu hình ban đầu. Khi mạch có sự cố , các kết cấu nối ảo này cần được khởi động và thiết lập lại dựa vào một số tham số đã được cấu hình trước đó thông qua hợp đồng khách hàng. Thời gian ở trạng thái tích cực (kết nối luôn hữu hiệu) của loại kết nối PVC kéo dài và chỉ bị reset nếu có hư hỏng trên kết nối này. Kết nối ngẫu nhiên SVC được thiết lập tại một thời điểm thời gian thực nào đó với việc sử dụng báo hiệu ngoài băng. Thời gian tồn tại kết nối này sẽ chấm dứt khi có báo hiệu kết thúc cuộc gọi hay kết nối bị hỏng . Kết nối chỉ được tái thiết lập từ phía đầu cuối yêu cầu thiết lập kết nối ban đầu. Kết nối ảo trong ATM được hình thành từ đầu cuối này đến đầu cuối khác bằng chuỗi các phần tử kết nối – CE ( Connection Element ). Một CE bao gồm chuyển mạch VP và chức năng điều khiển ,chuyển mạch VC/VP và khả năng điều khiển các đường kết nối . Có hai loại kết nối ảo: kết nối VC (VCC) và kết nối VP(VPC), VC được coi là kết nối logic đơn hướng giữa hai điểm cuối để truyền tế bào , còn VP là một kết nối logic tổ hợp các VC. Hình 2.7: Quan hệ giữa đường truyền vật lý , kênh ảo và đường ảo Kết nối kênh ảo (VCC) Đường truyền kênh ảo Đường truyền đường dẫn ảo ooooo Lớp ATM Kết nối đường dẫn ảo Đường truyền đường dẫn ảo Đường truyền đường dẫn ảo ooo Đường dẫn truyền dẫn Lớp vật lý Đoạn số Đoạn tái sinh Điểm nối của các mức tương ứng Điểm cuối của các mức tương ứng Hình2.8: Quan hệ giữa đường truyền vật lý, kênh ảo và đường ảo Mỗi VC được gán một VCI và mỗi VP được gán một VPI . Trong một VPC có thể tồn tại các đường nối VC khác nhau và được phân biệt bằng VCI . Mặt khác các VC thuộc các VP khác nhau có thể có cùng VCI. Khi xảy ra chuyển mạch ở một VCC, giá trị của VCI không được duy trì giống nhau ở hai đầu cuối . Ngoài ra khi đường truyền VP kết cuối qua một thiết bị nối chéo, một bộ tập trung hay một thiết bị chuyển mạch , giá trị VPI cũng có thể bị thay đổi . Tuy nhiên VCI chỉ thay đổi theo đường truyền VC kết cuối , nghĩa là bên trong cùng một VPC cùng một giá trị VCI được duy trì. Hình2.9: Nguyên lý chuyển mạch VP và VC Để minh họa cho những điều vừa phân tích ở trên, ba hình vẽ 2.6, 2.7, 2.8 thể hiện khá rõ. Hình 2.6 minh họa mối quan hệ giữa VP và VC ,hình 2.7 là mối quan hệ giữa các đường dẫn kết nối ảo và kênh ảo, còn hình 2.8 mô tả khái quát chuyển mạch VP và VC. 2.2.2.1.KẾT NỐI KÊNH ẢO (VCC- VIRTUAL CHANNEL CONNECTION) VCC được sử dụng để biểu thị kết nối chuỗi các đường nối VC để đạt được kết nối giữa các điểm thâm nhập dịch vụ ATM. Ở đây, thuật ngữ đường truyền VC (VC link ) có nghĩa là kết nối ảo đơn hướng cho phép truyền tải các tế bào ATM giữa các điểm mà ở đó VCI được ấn định và giữa các điểm mà ở đó VCI được thu nhận , phiên dịch hay loại bỏ. Một VCC có các đặc trưng sau: Xuất phát và kết cuối ở lớp cao Cung cấp QoS Là kết nối dạng cố định hay chuyển mạch ( ngẫu nhiên) Tiếp nhận các tế bào để chuyển đi với thứ tự không thay đổi Luồng dữ liệu có thể là đơn hướng hay song hướng Băng thông sử dụng trong hai hướng truyền có thể giống hoặc khác nhau Một kênh VC nào đó được chỉ định dành riêng cho một chức năng nào đó Một giá trị VCI ở giao diện UNI được chỉ định bởi mạng lưới hay đầu cuối người sử dụng hoặc do sự thỏa thuận giữa đầu cuối người sử dụng và mạng và đôi khi cũng có thể do sự quyết định của một chuẩn nào đó. 2.2.2.2.KẾT NỐI ĐƯỜNG ẢO (VPC- VIRTUAL PATH CONNECTION) VPC được sử dụng cho một chuỗi các đường truyền VP( VP link) để kết nối các điểm mà ở đó VPI được ấn định, phiên dịch hay loại bỏ. Ở đây thuật ngữ đường truyền VP có nghĩa là nhóm đường truyền VC nối một điểm ấn định VPI với điểm thiết lập / loại bỏ tương ứng. Một VPC có các đặc tính cơ bản: Xuất phát và kết cuối ở lớp cao Hỗ trợ QoS Là kết nối dạng cố định hay chuyển mạch Tiếp nhận và đảm bảo chuỗi tế bào trong mỗi VCC để chuyển đi Một số VCI có thể không sẵn có để sử dụng trong VPC Luồng dữ liệu có thể là đơn hướng hay song hướng Băng thông sử dụng cho hai hướng truyền có thể giống hoặc khác nhau Một cặp giá trị VPI/ VCI nào đó được chỉ định dành riêng cho một chức năng đặc biệt nào đó. Từ những phân tích ở trên ta nhận thấy cơ chế thiết lập kết nối và chuyển mạch trong mạng ATM rất mềm dẻo và linh hoạt. Kết hợp 24 bits cho tế bào VPI/ VCI ở giao diện UNI và 28 bits VCI/ VPI cho tế bào ở NNI, mỗi VCC hay VPC sẽ có QoS của nó. VCC có thể chỉ là cố định hay động . Còn VP có thể bao gồm một số lớn các VC để chuyển xuyên suốt qua các chuyển mạch end – to – end qua các đường ảo đơn. 2.3.LỚP TƯƠNG THÍCH ATM (AAL) AAL là lớp cao trong kiến trúc mạng ATM .Nó có chức năng tạo ra sự tương thích giữa các dịch vụ được cung cấp bởi lớp ATM với các ứng dụng ở lớp cao hơn. Thông qua AAL, các đơn vị dữ liệu ở lớp cao (PDUs) sẽ được phân mảnh đưa vào trường thông tin dữ liệu cho các tế bào ATM và sẽ được hoàn thành tiếp bởi các lớp dưới. Như trong hình vẽ 2.10 ta nhận thấy lớp AAL được phân chia thành hai lớp con: Lớp con phân tách và tổ hợp (SAR- Segmentation and Reasembly):tại lớp này các PDU thuộc lớp cao sẽ được phân nhỏ thành các phần tương ứng 48 bytes dữ liệu của tế bào tại đầu phát. Tại đầu thu, SAR lấy thông tin trong trường dữ liệu của tế bào khôi phục tại PDU ban đầu. Lớp con hội tụ (CS- Convergence Sublayer): lớp này có tính chất phụ thuộc dịch vụ. Nó cung cấp dịch vụ của lớp AAL cho các lớp cao hơn thông qua các điểm truy cập dịch vụ SAP (Service Access Point) Điểm đặc biệt được đề cập ở đây chính là sự đa dạng của các ứng dụng ở lớp cao so với các đặc tính truyền thông cũng như một số yêu cầu phải được đáp ứng như tính thời gian thực (Real – time) , độ trễ cho phép, tốc độ truyền cố định hay thay đổi (CBR hay ABR) và băng thông sử dụng cũng như phương thức truyền có hay không có các kết nối sẽ khiến cho giao thức hoạt động và điều khiển của mạng ATM rất phức tạp. Chính vì vậy, ITU- T đã thống nhất chia AAL thành 4 loại dựa vào 3 tham số chủ yếu: mối quan hệ về mặt thời gian, tốc độ bit và kiểu liên kết như trong bảng 2.2. AAL-SAP AAL- PDU CS Phần đầu Thông tin CS- PDU Kết cuối CS-PDU CS- PDU CS- PDU Giữa CS và SAR không có SAP Phân đoạn CS- PDU Phần đầu Thông tin Kết cuối SAR-PDU CS- PDU SAR- PDU SAR ATM-SAP Lớp AAL Lớp ATM ATM- PDU Mào đầu Trường thông tin tế bào Kết cuối Tế bào Tế bào ATM- PDU = tế bào PL- SAP Hình 2.10: Quá trình hình thành đơn vị dữ liệu trên các lớp mạng ATM Tính chất Loại dịch vụ Loại A Loại B Loại C Loại D Quan hệ thời gian đích, nguồn Yêu cầu Không yêu cầu Tốc độ Cố định Biến đổi Kiểu kết nối Có kết nối Không kết nối Loại AAL AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5,AALL3/4 Bảng 2.2: Phân nhóm hoạt động trong AAL 2.3.1.LỚP TƯƠNG THÍCH ATM KIỂU 1( AAL 1) AAL1 là nhóm sử dụng cho các dịch vụ có tốc độ bit cố định, có những yêu cầu về thời gian thực, tốc độ truyền dữ liệu không thay đổi và kiểu truyền hướng liên kết. AAL1 cung cấp các dịch vụ cho khách hàng sử dụng AAL lớp bậc cao: Truyền tải và phân phát các khối SDU với tốc độ bit cố định Truyền tải những thông tin về nhịp giữa phần phát và phần thu. Truyền tải cấu trúc thông tin giữa phần phát và phần thu. Khi cần thiết , chỉ thị các thông tin bị mất hoặc lỗi mà AAL1 không có khả năng sửa . Ngoài ra , AAL1 có thể thực hiện một số chức năng khác liên quan đến các dịch vụ được lớp ATM cung cấp như: Phân tách và tái tạo các thông tin khách hàng Xử lý độ trễ tế bào Xử lý trễ tổ hợp thông tin tải tế bào Xử lý các tế bào mất và nhầm địa chỉ Tái tạo nhịp phát lại phần thu Tái tạo cấu trúc số liệu phát tại đầu thu Kiểm tra và xử lý thông tin điều khiển giao thức AAL (PCI) dùng cho các lỗi bit Kiểm tra và có thể xử lý các lỗi bit của trường thông tin Lớp con SAR SAR- PDU (48) Phần đầu SAR-PDU Mào đầu SN SNP Thông tin SAR- PDU tế bào 47 octets CRC EPB CSI SC 1 2 3 4 1 2 3 4 SN: Số thứ tự SC: Đếm kí tự SNP: Bảo vệ số thứ tự EPB:Kiểm tra bit chẵn CSI: Chỉ thị lớp phụ hội tụ CRC:Các bit kiểm tra Đơn vị dữ liệu giao thức SAR- PDU gồm 48 bytes: 1 byte dành cho phần thông tin điều khiển , còn lại 47 bytes dùng để chứa phần dữ liệu Phần thông tin điều khiển giao thức PCI gồm 4 bits trường số thứ tự SN( Sequence Number) và 4 bits trường bảo vệ số thứ tự SNP( Sequence Number Protection) cho SN. Trường số thứ tự dùng để đánh số thứ tự các khối SAR- PDU và nó gồm có hai phần : 1 bit chỉ thị lớp con hội tụ CSI , có giá trị ngầm định là 0. Bit CSI còn được sử dụng liên quan đến khái niệm tái tạo xung nhịp , 3 bits tiếp theo là các bits chỉ thị thứ tự tế bào dùng để phát hiện tế bào mất hoặc chỉ thị chèn nhầm. Trường bảo vệ số thứ tự SNP dùng để bảo vệ trường SN. Trường này cũng được chia thành nhóm 3 bits và 1 bit. Nhóm 3 bits hình thành một tổ hợp CRC với đa thức sinh x2 +x +1 có tác dụng xử lý 1 bit lỗi , phát hiện 2 bits lỗi. Bit cuối cùng dùng để kiểm tra thuộc tính chẵn lẻ của 7 bits đầu của PCI. Lớp con CS Chức năng của lớp con CS phụ thuộc vào loại dịch vụ, nó gồm các chức năng cơ bản Xử lý các giá trị trễ tế bào: Các giá trị trễ khác nhau được xử lý thông qua một bộ đệm. Nếu bộ đệm rỗng thì hệ thống tự động chèn vào một số bit. Ngược lại , nếu bộ đệm bị tràn thì một số bit sẽ bị hủy. Xử lý các tế bào bị mất hoặc chèn nhầm Khôi phục tín hiệu đồng bộ Truyền các thông tin về cấu trúc dữ liệu giữa nguồn và đích rong trường hợp dữ liệu truyền có dạng cấu trúc Sửa lỗi trước FEC (Forward Error Connection) để đảm bảo chất lượng dịch vụ cao cho một số ứng dụng Video và Audio. 2.3.2.LỚP TƯƠNG THÍCH ATM KIỂU 2 (AAL2) AAL2 sử dụng cho các dịch vụ có tốc độ bit thay đổi như dịch vụ nén âm thanh và hình ảnh. Hơn nữa , quan hệ thời gian giữa nguồn và đích cũng được truyền đi vì nguồn đưa ra tốc độ thay đổi nên có thể các tế bào không lấp đầy hoàn toàn và do đó lớp con SAR sẽ có nhiều chức năng hơn. Lớp con SAR Hiện nay các tiêu chuẩn về AAL 2 vẫn đang được ITU-T hoàn thiện và SAR cũng đã đề cập với một số cấu trúc số liệu: Trường bit SN: chỉ thị số thứ tự như trong AAL1 Trường IT: sử dụng để chỉ ra việc bắt đầu, tiếp tục truyền hay kết thúc một bức điện. Ngoài ra nó được dùng để phân biệt các loại hình dịch vụ. Trường bit LI: chỉ thị số lượng các byte có ích trong các tế bào lấp đầy một phần Trường CRC: cho phép SAR sửa một số lỗi bit trong đơn vị dữ liệu của nó. SAR-SDU là đơn vị dữ liệu dịch vụ của SAR Lớp con CS Lớp này thực hiện một số chức năng: Hồi phục đồng hồ qua việc tách và ghép thông tin về thời gian Xử lý các tế bào bị mất hay bị truyền nhầm Sửa lỗi trước (FEC) cho các dịch vụ hình ảnh và âm thanh 2.3.3.3.LỚP TƯƠNG THÍCH ATM KIỂU ¾ (AAL ¾) Trong quá trình tiêu chuẩn hóa, do có nhiều điểm trùng hợp nên 2 giao thức AAL3 và AAL4 được gộp lại thành một Hai phương thức dịch vụ được sử dụng trong giao thức AAL ¾ là: message và streaming. Trong phương thức message, khối số liệu dịch vụ (SDU) AAL chuyển tải qua giao diện AAL có kích thước chính bằng khối số liệu giao diện AAL .Dịch vụ này có thể truyền tải các khối số liệu dịch vụ với kích thước cố định và thay đổi. Trong phương thức streaming , SDU- AAL chuyển tải qua giao diện AAL có kích thước bằng một hoặc bội số khối số liệu giao diện AAL có thể xảy ra tại nhiều thời điểm khác nhau và do vậy, dịch vụ này truyền tải các SDU với kích thước thay đổi. Trong phương thức này có dịch vụ loại bỏ, có khả năng loại bỏ một phần số liệu dịch vụ được vận chuyển qua giao diện AAL. Hai phương thức hoạt động trên được mô tả trong hình vẽ sau: AAL- SDU AAL- IDU Kết cuối Kết cuối SSCS- PDU a) Dịch vụ theo phương thức Message AAL- SDU AAL-IDU AAL- IDU AAL-IDU AAL-IDU Kết cuối Kết cuối SSCS- PDU b) Dịch vụ theo phương thức Streaming Hình 2.12: Cấu trúc của SSCS- PDU theo phương thức truyền tải Cấu trúc này phụ thuộc vào các yêu cầu của dịch vụ Hoạt động có chống lỗi : ở đây, mọi SDU được chuyển giao mà không có bất kì sự thay đổi nào về nội dung do các lỗi gây ra . Bất kì một CS- PDU nào bị mất hay bị sai sẽ được phát lại. Thêm vào đó , chức năng điều khiển luồng sẽ được đưa ra giữa hai đầu cuối. Hoạt động không có chống lỗi: Trong trường hợp này, một SDU có thể được truyền đi chính xác hoặc không chính xác. Các CS- PDU bị mất hay sai sẽ không được phát lại. Việc có cung cấp chức năng điều khiển luồng hay không hoàn toàn tùy chọn. Lớp con SAR Các chức năng chủ yếu của SAR là hỗ trợ cho việc phân chia và tác hợp thông tin thành các đơn vị dữ liệu giao thức có chiều dài thay đổi của CS hoặc ngược lại nhờ việc đưa ra một chỉ báo về kiểu tế bào ( đầu , giữa , cuối hay là một đoạn duy nhất) của CS-PDU và một chỉ báo về số lượng các bytes có ích. Chỉ báo này chỉ có giá trị đối với tế bào cuối cùng hoặc tế bào của một đoạn duy nhất. Chức năng này do hai trường bit đưa ra: Trường bit kiểu đoạn ST gồm 2 bits chỉ thị nội dung chứa của SAR- PDU là phần khởi đầu , nội dung hay kết thúc của bản tin hoặc đây là mẩu tin chỉ có một segment. Các ST được dùng để tái tổ hợp các tế bào tại đầu thu. Trường chỉ báo chiều dài LI gồm 6 bits chỉ thị số lượng octet thông tin của CS- PDU chứa trong trường tải tin của SAR- PDU . Điều này là cần thiết vì trong nhiều trường hợp số liệu nhận từ CS-PDU không phải bội số của 44 (độ dài của SAR- PDU) Mào đầu tế bào ST SN MID Thông tin SAR- PDU LI Phần đầu Kết cuối SAR- PDU SAR- PDU SAR- PDU(48 octets) ST: Lọai phân đoạn (2 bits) SN: Số thứ tự MID:Chỉ thị ghép kênh(1 bit) LI: Chỉ thị độ dài(6 bit) CRC: Các bit kiểm tra Hình 2.13: Dạng SAR- PDU của AAL ¾ Cũng trong cấu trúc trên, trường CRC gồm 10 bits dùng để sửa chữa các lỗi bit xảy ra với SAR- PDU . Việc mã hóa của CRC dựa trên đa thức sinh x10 + x9 +x5 +x4 +x +1. Thêm vào đó các tế bào bị mất và bị lồng cũng phải được phát hiện. Chức năng này được thực hiện bởi 4 bits của trường SN. Trường SN dùng để xác định thứ tự của segment và được đánh số từ 0 đến 15 . Trường SN và trường ST có tác dụng sắp xếp các segment của khối số liệu giao thức CS- PDU theo đúng thứ tự và giảm tối thiểu ảnh hưởng của lỗi trong quá trình tái tạo số liệu. Trường nhận dạng ghép nối (MID) dùng để nhận dạng kết nối CPCS đối với một kết nối đơn thuộc lớp ATM . Điều này cho phép kết nối đơn lớp ATM có thể chấp nhận nhiều kết nối CPCS cùng một lúc . Do đó , lớp phụ SAR cho phép vận chuyển chiều CS- PDU cùng một lúc trên một kết nối ATM giữa các dữ liệu của lớp AAL . Điều này tạo nên một sự đồng đều đối với chất lượng dịch vụ đưa ra cho các đấu nối. Trường đặc biệt RES được dự trữ cho việc sử dụng sau này Việc mã hóa trường ST được thực hiện như sau: 10: Tế bào bắt đầu của bản tin (BOM) 00: Tế bào ở giữa (COM) 01: Tế bào cuối cùng của bản tin (EOM) 11: Bản tin có một đoạn duy nhất (SSM) Lớp con CS Được chia thành hai phần là phần chung CS (CPCS) và phần dịch vụ đặc thù (SSCS) . Các chức năng của SSCS còn được tiếp tục nghiên cứu. CPCS có các chức năng: Đảm bảo thứ tự của các khối số liệu giao thức CPCS- PDU Phát hiện và xử lý lỗi Xác định kích thước bộ đệm và chức năng loại bỏ. Cấu trúc của CPCS-PDU được chỉ ra trong hình vẽ dưới . Theo đó , trường bits tiêu đề của CPCS-PDU gồm 4 bytes, nó gồm các trường con: Các bít chỉ báo phần chung CPI được dùng để quản lý các bit còn lại trong trường bit tiêu đề và trường bit cuối . Trường bit nhãn hiệu bắt đầu BT Trường bit về kích thước bộ đệm phân phối : chỉ cho đầu thu biết kích thước cần thiết của bộ đệm để nhận CPCS –PDU . Trường đệm PAD : được thêm vào để đảm bảo trường bit thông tin của CPCS- PDU là một bội số của 4 octets. Độ dài của PAD từ 0 đến 3 octets. Trường bit cuối của CPCS- PDU cũng có 4 octets, gồm 3 trường phụ sau: +1 octet đồng bộ AL dùng để đồng bộ 32 bits của trường bit cuối . +1 octet nhãn kết thúc ET dùng để kết hợp với BT nhằm tạo ra một sự liên kết chính xác giữa trường bit tiêu đề và trường bit cuối cùng của khung. +2 octets trường chỉ báo chiều dài sẽ chỉ ra độ dài trường thông tin của CPCS- PDU. Phần đầu CPCS- PDU Thông tin CPCS- PDU PAD Kết cuối CPCS- PDU AL Etag Length CPI Btag BASize Phần đầu CPCS- PDU Kết cuối CPCS-PDU CPCS- PDU CPI: Chỉ thị phần chung (1 octet) BASize : Kích thước bộ đệm (2 octets) PAD: Phần cộng thêm (0÷3 octets) Length: Độ dài thông tin CPCS- PDU (2 octets) AL: Đồng bộ( 1 octet) Btag: Đánh dấu điểm đầu (1 octet) Etag: Đánh dấu kết thúc( 1 octet) Hình 2.14: Dạng CPCS- PDU của AAL 3/4 2.3.4.LỚP TƯƠNG THÍCH ATM KIỂU 5 (AAL5) Thông tin của các dịch vụ phi kết nối sẽ được truyền đi nhờ sử dụng lớp AAL5 . Bản thân lớp AAL5 không thể đưa ra một dịch vụ phi liên kết đầy đủ bởi các chức năng như tạo tuyến và đánh địa chỉ được thực hiện ở lớp bậc cao. Lớp AAL5 có thể cung cấp khả năng truyền một đơn vị dữ liệu của dịch vụ từ điểm tới điểm hoặc tới đa điểm. AAL5 được thiết kế cho các dịch vụ có một số tính năng như AAL3/4 nhưng có cấu trúc đơn giản hơn và đòi hỏi ít số liệu phụ hơn. Khác với AAL3/4 ,AAL5 sử dụng hết 48 octets của trường thông tin tế bào để chuyển tải khối số liệu giao thức phần mào đầu của tế bào ATM. Điều này có nghĩa sẽ không có khả năng đấu ghép và điều khiển lỗi tại SAR (không có MTD) . Tuy nhiên , trong phân lớp vẫn có trường CRC. AAL5 chỉ cung cấp phương thức đối với tin báo mà không có phương thức streaming . Cấu trúc AAL5 bao gồm một kết cuối được gắn khối số liệu. AAL5 sắp xếp giá trị CPCS- PDU vào dãy tế bào mà không cộng thêm phần điều khiển phụ vào SAR –PDU. Tất cả phần điều khiển phụ được thể hiện trong tế bào cuối cùng của khối số liệu. Lớp con SAR Mào đầu tế bào Thông tin SAR- PDU PT SAR- PDU (48 octets) PT: Dạng thông tin- là bộ phận của phần mào đầu tế bào mang giá trị chỉ thị giữa khách hàng lớp ATM- khách hàng lớp ATM Hình 2.15: Dạng SAR- PDU của AAL5 SAR có nhiệm vụ nhận các đơn vị dữ liệu có chiều dài là bội số của 48 octets từ CPCS gửi xuống , thực hiện chức năng “tách” ở đầu phát và “ghép” ở đầu thu ( không thêm vào trường điều khiển giao thức PCI) . Để xác định điểm bắt đầu và điểm kết thúc của SAR- PDU AAL5 sử dụng 1 bit AUU nằm trong 3 bits chỉ kiểu trường thông tin PT của trường bit tiêu đề AUU =1: chỉ ra điểm kết thúc AUU = 0: chỉ ra điểm bắt đầu hoặc điểm giữa của SAR- PDU Lớp con CS Cấu trúc CPCS- PDU của AAL5 sẽ được mô tả trong hình vẽ dưới đây: Kết cuối CPCS- PDU CPCS-UU CPI Length CRC Thông tin khách hàng Thông tin CPCS- PDU PAD Kết cuối CPCS- PDU HDR HDR HDR HDR PAD:0÷ 47 octets CPI: 1 octet Length: 2 octets CRC: 4 octets CPCS- UU: Chỉ thị CPCS giữa khách hàng – khách hàng (1 octet) Hình 2.16: Dạng CPCS giữa khách hàng – khách hàng Phần chung của CS( CPCS) đưa ra chức năng truyền các khung số liệu của người sử dụng với độ dài bất kì từ 1 đến 65535 octets. Phần PAD dùng để lấp đầy CPCS- PDU từ cuối của phần tải đến đầu của tín hiệu ghép cuối sao cho độ dài của CPCS- PDU là bội số của 48 octets và phần dự trữ được thêm vào làm cho tín hiệu ghép cuối có độ dài 64 bits. Độ dài trường Length chỉ ra chiều dài của phần tải CPCS- PDU và trường CRC để kiểm tra cho trường bit thông tin CPCS- PDU và 4 octets của tín hiệu ghép cuối. Trường CPCS-PDU dùng để truyền tải thông tin thông suốt giữa các khách hàng đầu cuối qua mạng ATM. Ứng dụng của trường CPI đang được tiếp tục nghiên cứu. CPCS thực hiện các chức năng chính sau: Đảm bảo thứ tự của SSCP-PDU Cung cấp chỉ thị khách hàng – khách hàng CPCS Phát hiện và sửa lỗi Chức năng loại bỏ Chức năng đệm Khi sử dụng AAL5 bên phát phải thực hiện đệm tế bào vào khối số liệu khách hàng với giá từ 0 đến 47 octets sao cho phần kết cuối CPCS- PDU nằm gọn trong tế bào cuối cùng của dãy tế bào AAL5. Phần thu sẽ không xử lý các giá trị đệm này. 3.CHUYỂN MẠCH ATM Đầu vào VCI mapping Fabric Đầu ra Hình 2.17: Mô hình chuyển mạch ATM Chuyển mạch là sự truyền tải thông tin từ một kênh ATM logic vào đến một kênh ATM logic ra được lựa chọn trong số nhiều kênh logic ra. Hình 2.17 cho ta thấy một mô hình chung của chuyển mạch ATM , nó bao gồm các cổng vào, một thiết bị VCI mapping , một fabric chuyển mạch và các cổng ra . Với cấu hình chung này, một chuyển mạch ATM thực hiện 3 chức năng cơ bản: Định tuyến Sắp hàng Phiên dịch tiêu đề Khi có tế bào đến cổng vào, chuyển mạch kiểm tra trường VPI và VCI trong phần header của tế bào và tham khảo bảng để xác định cổng ra cho nó. Tiếp đó chuyển mạch sẽ thay đổi phần header của tế bào để tạo ra giá trị VCI mới cho chặng tiếp theo. Cuối cùng, nó tổ chức thiết lập kết nối để tế bào được định tuyến đến cổng ra nhờ fabric chuyển mạch. Tuy nhiên có những trường hợp đặc biệt, có nhiều tế bào đồng thời truy nhập tới một cổng ra vào cùng một thời điểm và hiện tượng này gọi là tranh chấp tại cổng ra. Khi tranh chấp xảy ra, chỉ có một tế bào trong số tế bào đến được xử lý và gửi ra tuyến nối. Số tế bào còn lại đòi hỏi phải có bộ nhớ đệm để lưu giữ tạm thời cho đến khi được xử lý hoặc sẽ bị loại bỏ. Trong quá trình nhớ đệm đầu ra , các tế bào này được lưu giữ ở giữa phần tử chuyển mạch và cổng ra. Trong quá trình nhớ đệm đầu vào, việc lưu giữ xảy ra ở giữa tuyến nối vào và cổng vào . Ngoài ra, có thể xảy ra nghẽn nội bộ khi nhiều tế bào cùng muốn sử dụng một tài nguyên chung trong phần tử chuyển mạch. Giống như trường hợp tranh chấp đầu ra, chỉ một tế bào được phép sử dụng tài nguyên này, số còn lại sẽ được lưu giữ tạm thời tại bộ nhớ đệm của phần tử chuyển mạch hoặc tại bộ nhớ đầu vào. Trong mạng ATM, các ứng dụng khác nhau có thể yêu cầu các dạng kết nối khác nhau. Ví dụ, dịch vụ thoại có thể thực hiện giữa hai điểm kết cuối khách hàng; trong khi đó, sẽ có nhiều khách hàng hơn sử dụng dịch vụ điện thoại , hội nghị... Do đó, để thực hiện các yêu cầu về chuyển mạch , tế bào cần được chuyển mạch theo dạng điểm – đa điểm từ một tuyến nối đến tới nhiều tuyến nối đi, trường hợp này được gọi là nhân phiên bản hay quảng bá (nếu một tế bào được gửi tới tất cả các tuyến nối đi) Các tiến bộ trong công nghệ truyền dẫn đã tạo ra khả năng cung cấp đầy đủ băng tần cần thiết cho các ứng dụng khác nhau. Để đưa được các dịch vụ này đến khách hàng, các hệ thống chuyển mạch cũng cần được thiết kế phù hợp, có khả năng xử lý các luồng tế bào tốc độ hàng trăm nghìn tế bào trong một giây và thực hiện các yêu cầu khác nhau về kết nối của các ứng dụng. Nhiều cấu trúc phần tử chuyển mạch ATM đã được nghiên cứu; nhìn chung có thể được phân chia thành 3 loại chính: Chuyển mạch có phương tiện dùng chung Chuyển mạch có bộ nhớ chung Chuyển mạch phân chia không gian 3.1.CHUYỂN MẠCH CÓ PHƯƠNG TIỆN DÙNG CHUNG BUS chung Bộ nhớ cổng ra FIFOO P/S AF S/P 1 FIFO P/S S/P AFF 2 FIFO AF S/P P/S N S/P: Bộ chuyển đổi nối tiếp song song P/S: Bộ chuyển đổi song song nối tiếp AF: Bộ lọc theo địa chỉ FIFO:Bộ đệm vào trước ra trước Hình 2.18: Nguyên lý chuyển mạch BUS chung Trong loại cấu trúc này , các tế bào được ghép lại trong môi trường chung là BUS hoặc RING. Tốc độ của môi trường chung thường lớn hơn hoặc bằng giá trị tổng của tốc độ các luồng tín hiệu đến. Cấu trúc này chỉ cần một bộ nhớ đệm có dung lượng nhỏ đủ để giữ một số lượng ít các tế bào khi chung truy nhập vào môi trường chung. Tranh chấp đầu ra đối với cấu trúc này là không xảy ra vì không có trường hợp hai tế bào cùng đến cổng ra trong cùng một thời điểm. Tuy nhiên, tốc độ tế bào tại một thời điểm và do vậy cần phải sử dụng các bộ nhớ đệm đầu ra để lưu giữ tế bào. Cấu trúc chuyển mạch có phương tiện dùng chung thích hợp cho việc cung cấp các dịch vụ nhân phiên bản/ quảng bá và hoạt động có hiệu quả khi tốc độ môi trường chung lớn hơn hoặc bằng tổng tốc độ của các tuyến nối đến. Tuy nhiên cấu trúc này chỉ phù hợp với số lượng cổng nhỏ hoặc được sử dụng như là các thành phần của một hệ thống chuyển mạch lớn. 3.2.CHUYỂN MẠCH CÓ BỘ NHỚ CHUNG Chuyển mạch có bộ nhớ chung bao gồm một khối cổng kép dùng chung cho tất cả các cổng vào và cổng ra. Các tín hiệu đến được ghép vào một luồng duy nhất và viết vào bộ nhớ chung. Bộ nhớ được cấu trúc thành các hàng logic , mỗi hàng tương ứng với một cổng ra. Tế bào tại các hàng ra cũng được ghép lại thành một luồng tế bào chung, được đọc, tách kênh và sau đó được gửi tới các tuyến đi. Nhược điểm của cấu trúc này là hạn chế về thời gian truy nhập bộ nhớ đối với tất cả lưu lượng đến và lưu lượng đi. Ghép luồng MUX Tách luồng DEMUX Bộ nhớ chung RAM 1 N Điều khiển Hình 2.19: Nguyên lý chuyển mạch có bộ nhớ chung Cấu trúc chuyển mạch có bộ nhớ chung được áp dụng tương đối rộng rãi do các ưu điểm trong kĩ thuật nhân phiên bản và do những tiến bộ trong công nghệ bộ nhớ dẫn tới khả năng dễ dàng giải quyết các hạn chế về tốc độ truy nhập bộ nhớ. 3.3.CHUYỂN MẠCH PHÂN CHIA KHÔNG GIAN Trong chuyển mạch phân chia không gian, tế bào tổng hợp từ các cổng vào khác nhau có thể được truyền tải đồng thời đến các tuyến nối. Việc truyền tải mỗi tế bào đòi hỏi sự thiết lập đường truyền vật lý riêng trong phần tử chuyển mạch để nối tuyến nối đến và tuyến nối đi. Các phần tử chuyển mạch này cũng yêu cầu có sự phân chia điều khiển bên trong, do vậy làm giảm độ phức tạp trong thiết kế. Chuyển mạch phân chia không gian được tổ chức giống như chuyển mạch ngang dọc. Dưới đây là một cấu trúc chuyển mạch ngang dọc 8x8 , trong đó mỗi ô vuông tương ứng với một điểm nối chéo, khối chuyển mạch cơ bản trong cấu trúc chuyển mạch phân chia không gian hoạt động theo sự điều khiển của khối điều khiển. Mỗi điểm nối chéo bao gồm hai đầu vào và hai đầu ra và cho phép hai đường nối hoạt động đồng thời. Cổng vào 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Cổng ra Hình 2.20: Chuyển mạch ngang dọc 8x8 Trong một điểm nối chéo , tranh chấp xảy ra khi hai đầu vào yêu cầu kết nối với cùng một đầu ra. Khi đó chỉ có một đầu vào được kết nối, tế bào của đầu ra còn lại sẽ bị loại bỏ hoặc được lưu giữ trong bộ nhớ cho đến khi đầu ra không bị chiếm giữ. Tuy nhiên , việc sử dụng bộ nhớ vẫn không giải quyết hết được vấn đề tranh chấp đầu ra do kích thước bộ nhớ có giới hạn. Ngoài ra, có thể xảy ra trường hợp đầy bộ nhớ gây ra việc loại bỏ tế bào do không còn khả năng lưu giữ các tế bào đến sau. Đầu vào Đầu vào Đầu ra Đầu ra Đấu chéo Đấu thẳng Hình 2.21: Điểm nối chéo và hình thức đấu nối Cấu trúc chuyển mạch phân chia không gian thích hợp với các dịch vụ nhân phiên bản/ quảng bá nhưng có một nhựơc điểm như tốc độ chuyển mạch thấp, điều khiển ưu tiên không linh hoạt và tỷ lệ sử dụng bộ nhớ thấp. 4.BÁO HIỆU VÀ CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ ATM 4.1. CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ ATM Trước khi một kênh ảo được thiết lập giữa hai đầu cuối sử dụng ATM, một chuỗi các thông điệp được trao đổi với các thông tin về băng thông, chất lượng dịch vụ cùng các thông số đặc trưng cho một kết nối. Tuy vậy, điều này chỉ xảy ra khi thông điệp được định tuyến thành công giữa hai đầu cuối này mà điều căn bản là mỗi đầu cuối ATM phải có một địa chỉ duy nhất. Một số đặc tính điển hình của cấu trúc địa chỉ ATM: Sự riêng biệt và duy nhất đối với bất kì giao thức lớp cao nào cung không gian địa chỉ của chúng khi sử dụng mạng ATM. Cụ thể trong địa chỉ IP 32 bits với giao thức TCP/IP không có sự liên quan nào với địa chỉ ATM được chỉ định theo NIC . Tuy nhiên , thông qua một số các giao thức đặc biệt , vấn đề tham chiếu địa chỉ giữa IP và ATM được giải quyết cũng giống như đối với địa chỉ IP và địa chỉ vật lý MAC-AAD , qua đó cho phép liên kết hoạt động các mạng với nhau. Có các kiểu định dạng địa chỉ khác nhau cho cả mạng ATM riêng lẫn mạng công cộng . Đây là một thực tế cho thấy sự giống nhau trong mạng ATM công cộng với công ty điện thoại qua địa chỉ và cơ chế định tuyến nội bộ. Cũng giống vậy , một mạng ATM dùng riêng cũng cần có một sự mềm dẻo trong phân định địa chỉ, phụ thuộc vào quyền phân cấp nội bộ , hai cấu trúc này sẽ cùng hoạt động với nhau. Cấu trúc phân cấp trong địa chỉ ATM đã làm giảm đáng kể sự phức tạp trong cơ chế định tuyến cuộc gọi, trong thi hành và quản trị cuộc gọi cũng như trong xử lý overhead. Khả năng cung cấp dung lượng địa chỉ trong ATM rất lớn bởi việc sử dụng 20 bytes địa chỉ ATM. Cấu trúc địa chỉ ATM(ITU-T) ATM Forum đã định nghĩa dạng thức địa chỉ để nhận diện duy nhất đầu cuối sử dụng ATM truyền thông qua giao tiếp UNI. Cấu trúc địa chỉ ATM như mô tả trong hình 2.22 dưới đây gồm hai phần IDP và DSP: IDP( Initial Domain Identifier) : phần khởi đầu địa chỉ gồm hai phần con: +AFI (Authority Format Indentifier) là thông tin nhận dạng một trong ba địa chỉ. Bảng dưới đây sẽ giới thiệu giá trị AFI cho ba loại tương ứng. Giá trị AFI IDI tương ứng Ý nghĩa IDI 39 DCC Data Country Code ISO 3166 47 ICD International Code Desginator ISO 6523 45 E.165 ITU-T Bảng 2.2: Bảng nhận dạng và giá trị AFI +IDI (Innitial Domain Identifier): thông tin này với 2 bytes nhận dạng tuỳ vào AFI sẽ mang ý nghĩa khác nhau. IDP DSP A F I DCC HO-DSP ESI E S L a) A F I ICD HO-DSP ESI E S L b) A F I E164 HO-DSP ESI E S L c) Địa chỉ ATM dạng DCC Địa chỉ ATM dạng ICD Địa chỉ ATM dạng NSAP chuẩn E.164 Hình 2.22: Các khuôn dạng địa chỉ ATM DSP(Domain Specific Part) : phần đặc trưng miền địa chỉ , quyết định địa chỉ bởi nhà quản lý mạng . Nội dung DSP thay đổi tuỳ theo AFI, trong đó DFI là nhận dạng miền đặc trưng bao hàm cú pháp và các khía cạnh liên quan đến miền. HO- DSP( High Oder DSP) là phần thông tin kết hợp giữa định tuyến miền và nhận dạng vùng. Trường thông tin này dùng để tạo cấu trúc địa chỉ nhiều lớp dựa vào ứng dụng mặt nạ bởi các bit đầu của địa chỉ. ESI (End System Identifier) nhận dạng duy nhất hệ thống đầu cuối với 48 bits cho một mạng con ATM. Với chiều dài này, địa chỉ hoàn toàn phù hợp với địa chỉ vật lý MAC trong mạng LAN Ethernet hay Token ring. SEL( Selector): không sử dụng trong lớp mạng ATM , nó thường sử dụng để nhận dạng loại giao thức sử dụng lớp cao. Thông thường SEL chứa SAP. ESI và SEL cho biết phần địa chỉ người sử dụng 4.2. ĐĂNG KÝ ĐỊA CHỈ QUA MẠNG ATM Việc chỉ định và phân cấu hình 20 bytes địa chỉ cho đầu cuối sử dụng ATM có thể dẫn đến các sai sót và ngộ nhận không lường được. Do đó ATM Forum đã đưa ra kỹ thuật đăng kí địa chỉ tự động thông qua giao tiếp UNI. Kỹ thuật đăng kí này với giao thức quản trị mạng SNMP và giao thức ILMT để trao đổi thông tin địa chỉ giữa mạng ATM và đầu cuối ATM bằng việc đầu cuối ATM sẽ thông báo với mạng địa chỉ ESI của nó , sau đó sẽ nhận địa chỉ đầu với nhận dạng riêng của mạng con ATM mà đầu cuối sử dụng kết nối vào thông qua UNI. Việc đăng kí địa chỉ tự động qua giao diện sẽ cho phép nhiều thuê bao ATM có thể thực hiện đồng thời . Kể từ ngay sau khi hoàn tất việc đăng kí địa chỉ đã có thông tin mới về địa chỉ ATM của các thuê bao mới . Đây là cơ sở để giao thức định tuyến cho các tế bào đi từ chuyển mạch này đến chuyển mạch khác, định tuyến thích hợp các kênh ảo động SVC từ đầu cuối ATM gửi đến đầu cuối ATM nhận. 4.3.BÁO HIỆU TRONG MẠNG ATM Báo hiệu trong ATM thực hiện trong các kênh báo hiệu tách biệt với các kênh đối tượng sử dụng . Một số lớn các dịch vụ dải rộng yêu cầu độ linh động và do đó quá trình báo hiệu trở nên phức tạp. Báo hiệu sử dụng giao thức trao đổi các thông điệp giữa đầu cuối người dùng ATM và mạng qua giao diện UNI . Các thủ tục này được qui định trong khuyến nghị ITU-T Q.2931 và chức năng chính của nó được định nghĩa trong khuyến nghị là: Thiết lập và giải phóng kết nối điểm - điểm Chọn và ấn định VPI/ VCI Yêu cầu chế độ chất lượng dịch vụ QoS Nhận dạng phía chủ gọi Xử lý lỗi cơ sở Thông báo các thông tin đặc thù ở yêu cầu thiết lập Hỗ trợ địa chỉ con Định nghĩa thông số lưu lượng tốc độ tế bào đỉnh PCR Chọn mạng quá giang Ngoài ra , ATM Forum cũng định nghĩa một số khả năng bổ sung cho ITU-T Q2931 và đưa ra các thông số cơ bản cho các bản tin báo hiệu chính từ Q2931 này: Điều khiển kết nối điểm - điểm Các bản tin thiết lập cuộc gọi CALL PROCEDING (Tiến hành gọi) CONNECT ACKNOWLEDGE( Công nhận kết nối) SETUP( Thiết lập) Các bản tin xoá cuộc gọi RELEASE(Giải phóng) RELEASE COMPLETE (Hoàn toàn giải phóng) Các bản tin trạng thái STATUS ENQUIRE (Yêu cầu trạng thái) Các bản tin liên quan đến tham khảo cuộc gọi toàn thể RESTART (ALL) ( Khởi động lại tất cả) RESTART ACKNOWLEDGE( Công nhận khởi động lại) STATUS( Trạng thái) Điều khiển kết nối điểm – đa điểm ADD PARTY( Bổ sung phía tham dự) ADD PARTY ACKNOWLEDGE (Công nhận bổ sung phía tham dự) DROP PARTY( Bỏ bớt phía tham dự) DROP PARTY ACKNOWLEDGE( Công nhận bỏ bớt phía tham dự) Tương ứng các chức năng báo hiệu , có hai loại bản tin được trao đổi: Bản tin điều khiển cuộc gọi( Thiết lập và xoá) Bản tin điều khiển nối thông cuộc gọi (bổ sung / loại bỏ các đấu nối , bổ sung / loại bỏ các nơi nhận ở một cuộc gọi điểm – đa điểm) Header Information Elements Callref len compat Len Type Protocol Discriminator Hình 2.23: Khuôn dạng bản tin báo hiệu Mỗi bản tin báo hiệu gồm hai phần: phần chung header có độ dài 9 bytes gồm trường phân loại giao thức, tham khảo cuộc gọi , kiểu bản tin và độ dài bản tin; phần đặc thù hay phần tử thông tin IE mang thông tin đặc thù cho từng bản tin. Hình vẽ sau đây cho ta thấy được khuôn dạng của một bản tin và quá trình trao đổi các bản tin cho thủ tục thiết lập – xoá bỏ cuộc gọi giữa hai đầu cuối sử dụng ở giao tiếp UNI và NNI. Chuyển mạch ATM2 Chuyển mạch ATM1 Thiết bị đầu cuối băng rộng Thiết bị đầu cuối băng rộng UNI NNI UNI SETUP CALL PROCEDDING IAM IAM ACK SETUP Đang tiến hành gọi Báo chuông CONNECT ADDRESS COMPLETE CONNECT CONNECT ACK ANSWER CONNECT ACK RELEASE RELEASE RELEASE COMPLETE RELEASE RELEASE COMPLETE RELEASE COMPLETE Hình 2.24: Lưu đồ báo hiệu trao đổi ở các giao tiếp người sử dụng mạng (UNI) và mạng- mạng (NNI) PHẦN BA: TCP / IP TRONG MẠNG ATM- CLASSICAL IP OVER ATM Giới thiệu chung TCP/IP là họ giao thức được thiết kế để truyền gói dữ liệu qua từng host cơ sở hoàn toàn độc lập với môi trường vật lý. Trong đó giao thức Internet (IP) hỗ trợ mọi thiết bị mạng và hầu như được chấp nhận như là một giao thức tối ưu cho việc truyền thông dữ liệu bởi sự mềm dẻo , linh động và tính thời gian thực thông qua cơ chế định tuyến năng động với giao thức cập nhật thông tin định tuyến chính xác và hữu hiệu . Thực tế cho thấy cơ chế hoạt động chính trong TCP/IP không thay đổi nhiều từ khi hình thành cho đến nay, điều này chứng tỏ khả năng tương thích hoàn toàn với bất kì mạng truyền dẫn nào. Nhược điểm tồn tại của TCP/IP là chỉ hoàn hảo cho việc truyền thông dữ liệu , đối với một số dịch vụ mang tính giá trị gia tăng như thoại hay video , cao hơn nữa là các dịch vụ đa phương tiện đòi hỏi sự đáp ứng linh động về băng thông và tốc độ truyền theo yêu cầu sử dụng cũng như độ trễ thấp nhất thì mạng Internet đơn thuần không thể đáp ứng được . Một số giải pháp đã được đưa ra nhằm cải thiện yếu điểm này như giao thức dự trữ tài nguyên mạng RSVP( Resource Reservation Protocol ) ra đời bởi tổ chức