Bài giảng Mạng máy tính - Chương 8: PPP-ATM-MPLS - Ngô Hồng Sơn

1Link Layer
Buổi trước
Chức năng cơ bản
MAC,
WLAN
Hôm nay
PPP
Kênh ảo: ATM, MPLS 2Giao thức kết nối ñiểm-ñiểm (point-to-point)
Một nút gửi, một nút nhận, một liên kết:
Không cần Media Access Control
Không cần ñịa chỉ
e.g., dialup link, ADSL, ISDN
Một số giao thức DLC ñiểm-ñiểm:
PPP (point-to-point protocol)
HDLC: High level data link control 3Các yêu cầu của PPP [RFC 1557]
Packet framing:
Hỗ trợ nhiều giao thức
Dồn kênh/Phân kênh
Bit transparency: Chuyển bất cứ mẫu bit nào
Error detection (không cần correction)
Connection liveness: Phát hiện ñược trạng thái ñường truyền 4PPP không phải làm:
Sửa lỗi
ð/k luồng
Thứ tự gói tin
Hỗ trợ kết nối ña ñiểm ðể cho tầng trên! 5PPP Data Frame
Flag:
Address: (Option)
Control: (Dự trữ)
Protocol: Giao thức tầng trên(eg, PPP-LCP, IP, IPCP, etc) 6PPP Data Frame
info: dữ liệu
check: CRC 7Byte Stuffing
Yêu cầu phải gửi ñươc mẫu bit
Q: data or flag?
Sender: Thêm một mẫu sau mỗi ñoạn dữ liệu (“stuff”)
Receiver:
Nếu có hai chuỗi liên tiếp 01111110?
Nếu có một chuỗi 01111110? 8Byte Stuffing b5 b4 01111110 01111110 b2 b1 9PPP Data Control Protocol Trước khi trao ñổi dữ liệu
Cấu hình PPP link (max. frame length, authentication)
Cấu hình thông tin tầng mạng
Với IP: Sử dụng giao thức IP Control Protocol (IPCP) (protocol field: 8021) ñể trao ñổi thông tin ñịa chỉ IP 10 ATM và MPLS 11 Ảo hóa các mạng Công nghệ ảo hóa tài nguyên:
Máy tính: Bộ nhớ ảo, thiết bị ảo, máy ảo
Java
VMware, MS virtual machine
Ảo hóa: Không quan tâm ñến chi tiết tầng dưới, chỉ quan tâm ở mức khái quát hóa (abstraction) 12 Internet: Mạng của các mạng 1974: Các mạng với công nghệ khác nhau
ARPAnet
data-over-cable networks
packet satellite network (Aloha)
packet radio network Sự khác nhau:
ðịa chỉ
Khuôn dạng gói tin
Xử lí lỗi
Chọn ñường ARPAnet satellite net "A Protocol for Packet Network Intercommunication", V. Cerf, R. Kahn, IEEE Transactions on Communications, May, 1974, pp. 637-648. 13 ARPAnet satellite net gateway Internetwork layer (IP):
ðịa chỉ ñồng nhất
Mạng của các mạng Gateway:
Chuyển ñổi khuôn dạng gói tin Encapsule/Decapsule
Chọn ñường (ở mức liên mạng) Internet: Mạng của các mạng 14 Nguyên lý kết nối liên mạng của Cerf & Kahn’s
Hai tầng ñịa chỉ: ðịa chỉ liên mạng và ñịa chỉ mạng riêng
Sử dụng tầng IP -> Làm cho mạng trở nên ñồng nhất
Tất cả các công nghệ phía dưới có thể quan niệm là tầng dưới ñối với giao thức IP
cable
satellite
56K telephone modem
ADSL
ATM, MPLS
. 15 Tổng quan về ATM và MPLS
ATM, MPLS có các cơ chế riêng của nó
Mô hình dịch vụ, ñịa chỉ hóa, chọn ñường khác với Internet
Internet: Xem ATM, MPLS như là công nghệ “data-link” kết nối các IP routers
Giống như sử dụng modem quay số của mạng ñiện thoại 16 Asynchronous Transfer Mode: ATM
Ra ñời khoảng thập niên 90
Mạng tốc ñộ cao: 155Mbps ñến 622 Mbps hay cao hơn
Broadband Integrated Service Digital Network
Mục ñích: Hỗ trợ việc truyền cả ba dạng dữ liệu tích hợp: voice, video, data
Hỗ trợ yêu cầu QoS của voice, video (Internet: best-effort)
Hỗ trợ mạng ñiện thoại thế hệ mới
Chuyển mạch gói – tế bào (kích thước gói tin cố ñịnh) sử dụng kênh ảo (virtual circuit) 17 Kiến trúc ATM
ATM adaptation layer (AAL): Chỉ có ở hệ thống cuối
Phân mảnh/hợp nhất dữ liệu
Giống như tầng giao vận trong mô hình Internet
ATM layer: “Tầng mạng”
Chuyển mạch và chọn ñường cho các tế bào (Cell)
Physical layer physical ATM AAL physical ATM AAL physical ATM physical ATM end system end systemswitch switch 18 ATM: Là tầng mạng hay tầng liên kết dữ liệu? Quan ñiểm: truyền dữ liệu cuối-cuối: “ATM truyền dữ liệu từ máy này sang máy kia”
ATM là tầng mạng Thực tế: Sử dụng ñể kết nối các IP router
“IP over ATM”
ATM là tầng liên kết dữ liệu ATM network IP network 19 ATM Adaptation Layer (AAL)
ATM Adaptation Layer (AAL): Tầng trung gian giữa các tầng trên và tầng ATM
IP
Các ứng dụng trực tiếp của ATM
Dữ liệu -> Cell physical ATM AAL physical ATM AAL physical ATM physical ATM end system end systemswitch switch 20 ATM Adaptation Layer (AAL) Có nhiều kiểu AAL khác nhau:
AAL1: CBR (Constant Bit Rate)
AAL2: VBR (Variable Bit Rate)
AAL5: chuyển tiếp dữ liệu gói tin AAL PDU ATM cell User data 21 Tầng ATM Service: vận chuyển tế bào
Chức năng thì gần giống IP
Dịch vụ ña dạng hơn Network Architecture Internet ATM ATM ATM ATM Service Model best effort CBR VBR ABR UBR Bandwidth none constant rate guaranteed rate guaranteed minimum none Loss no yes yes no no Order no yes yes yes yes Timing no yes yes no no Congestion feedback no (inferred via loss) no congestion no congestion yes no Guarantees ? 22 Tầng ATM: Kênh ảo
Các tế bào ñược vận chuyển trong các kênh ảo từ nguồn tới ñích
Phải thiết lập, hủy bỏ kênh ảo trước khi truyền dữ liệu
Mỗi tế bảo sẽ có 1 số hiệu kênh ảo tương ứng
Các bộ chuyển mạch phải duy trì trạng thái kênh ảo trong suốt quá trình truyền
Permanent VCs (PVCs): Kênh ảo cố ñịnh
Thời gian sống rất lâu
ðể kết nối các IP routers
Switched VCs (SVC): Kênh ảo tạm thời
ðộng, chỉ kết nối khi có nhu cầu 23 ATM VCs
Ưu ñiểm của kênh ảo:
Hỗ trợ tốt QoS (bandwidth, delay, delay jitter)
Hạn chế:
Tiêu tốn tài nguyên (PVC)
SVC: Gây ra trễ 24 ATM cell
Kích thước cố ñịnh 53 bytes
Phần ñầu: 5-byte
Dữ liệu 48-byte Cell header Cell format 25 Phần ñầu gói tin ATM
VCI: virtual channel ID (Số hiệu kênh ảo)
PT: Payload type
CLP: Cell Loss Priority bit
CLP = 1 : Có thể hủy bỏ nếu có tắc nghẽn
HEC: Header Error Checksum
CRC 26 Tầng vật lý của ATM Hai tầng con
Transmission Convergence Sublayer (TCS): Tầng trung gian giữa ATM và tầng PMD
Physical Medium Dependent: phụ thuộc hạ tầng vật lý 27 Tầng vật lý của ATM Physical Medium Dependent (PMD) sublayer
SONET/SDH:
Mạng cáp quang;
Dùng công nghệ TDM
Có nhiều tốc ñộ khác nhau: OC3 = 155.52 Mbps; OC12 = 622.08 Mbps; OC48 = 2.45 Gbps, OC192 = 9.6 Gbps
TI/T3: Công nghệ của mạng ñiện thoại: 1.5 Mbps/ 45 Mbps
28 IP-Over-ATM Mạng “IP over Ethernet” IP over ATM
ATM ñược sử dụng như các mạng LAN nhánh ATM network Ethernet LANs Ethernet LANs 29 IP-Over-ATM AAL ATM phyphy Eth IP ATM phy ATM phy app transport IP AAL ATM phy app transport IP Eth phy 30 Dữ liệu ñi qua mạng IP-over-ATM như thế nào?
Tại nút nguồn:
Chuyển ñổi ñịa chỉ IP-ATM (ARP)
Chuyển dữ liệu (IP) cho AAL5
AAL5 chia gói tin IP thành các tế bào và chuyển cho tầng ATM
Trong mạng ATM: các tế bào sẽ ñi trong kênh ảo (VC) tới ñích
Tại nút ñích:
AAL5 tập hợp tế bào lại thành một gói tin
Chuyển cho tầng IP 31 Multi-protocol label switching (MPLS)
Mục ñích: Tăng tốc việc chuyển tiếp gói tin IP trên các router
Mượn ý tưởng của kênh ảo (VC)
Các gói tin IP vẫn sử dụng ñịa chỉ IP PPP or Ethernet header IP header remainder of link-layer frameMPLS header label Exp S TTL 20 3 1 5 32 MPLS: Phải ñược hỗ trợ trên routers
Label-switched router
Chuyển tiếp gói tin dựa trên nhãn - label mà không ñọc ñịa chỉ IP
Bảng chuyển tiếp MPLS, không dùng bảng chọn ñường IP
Phải dùng các giao thức báo hiệu ñể lập kênh ảo
Hỗ trợ QoS tốt hơn 33 R1R2 D R3R4 R5 0 1 00 A R6 in out out label label dest interface 6 - A 0 in out out label label dest interface 10 6 A 1 12 9 D 0 in out out label label dest interface 10 A 0 12 D 0 1 in out out label label dest interface 8 6 A 0 0 8 A 1 Ví dụ về bảng chuyển tiếp MPLS 34 Physical layer 35 Tổng quan
ðảm nhận việc truyền dòng bit
ñặt dòng bit từ máy trạm lên ñường truyền
lấy dòng bit từ ñường truyền vào máy trạm
Một số vấn ñề
Phương tiện truyền
Mã hóa
ðiều chế
Dồn kênh 36 Từ tín hiệu tới gói tin Analog Signal “Digital” Signal Bit Stream 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 Packets 0100010101011100101010101011101110000001111010101110101010101101011010111001 Header/Body Header/Body Header/Body ReceiverSender Packet Transmission 37 ðường truyền
Hữu tuyến
Twisted Pair
Coaxial Cable
Fiber Optics
Vô tuyến, không dây
Radio
Hồng ngoại
Ánh sáng
38 Cáp xoắn ñôi (a) Category 3 UTP. (b) Category 5 UTP. 39 Cáp ñồng trục 40 Cáp sợi quang (a) Một sợi cáp (b) Một ñường cáp với 3 lõi 41 Dải tần của các kênh truyền thông 42 Mã hóa thông tin
Sử dụng các tín hiệu rời rạc, ñiện áp khác nhau ñể biểu diễn các bít 0 và 1.
Việc truyền phải ñược ñồng bộ giữa hai bên
Có thể mã hóa theo từng bit hoặc một khối các bit, e.g., 4 hay 8 bits.
Có nhiều cách biểu diễn khác nhau, NRZ, Manchested,.. 43 Non-Return to Zero (NRZ)
1 -> ñiện áp cao; 0 -> ñiện áp thấp V 0 .85 -.85 0 0 0 11 0 1 0 1 44 Non-Return to Zero Inverted (NRZI)
1 -> chuyển ñiện áp; 0 -> giữ nguyên V 0 .85 -.85 0 0 0 11 0 1 0 1 45 Ethernet Manchester Encoding
ðiện áp chuyển từ thấp lên cao : 0
ðiện áp chuyển từ cao về thấp : 1 V 0 .85 -.85 0 1 1 0 .1µs 46 Còn nhiều vấn ñề khác nữa
ðiều chế
Dồn kênh
Chuyển ñổi tín hiệu
.
Cần nhiều thời gian và khóa học khác! 47 Next week: Security
Virus, mal-ware, security hole and DoS
Password cracking
Sniffing, phishing and information protection
Firewall, Anti-virus
Encryption 48 Acknowledgement
This course materials contain charts and texts provided by:
Materials from the textbook “Computer Network, a top down approach” J.F Kurose and K.W. Ross
Materials from the textbook “Computer Network”, A. Tanenbaum