Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
Lời mở đầu
Mạng Internet đã được triển khai tại Việt Nam vào cuối năm 1997 với các nhà cung cấp dịch
vụ đang khai thác chính thức là VNPT, FPT, Saigon Postel và Netnam dưới sự quản lý trực tiếp
của Ban điều phối Internet quốc gia. Cùng với sự tăng trưởng kinh tế, mức sống của nhân dân
ngày một tăng, nhu cầu sử dụng Internet đang trở nên thiếu yếu và đang là một thị trường mở
đầy tiềm năng và có tính cạnh tranh cao. Hiện nay ngoài các ISP đang khai thác cũ đã xuất hiện
thêm nhiều ISP mới được cấp phép, đồng thời còn có cả nhà cung cấp dịch vụ IXP mới, cạnh
tranh mạnh mẽ dưới các hình thức khác nhau, việc cạnh tranh mạng sẽ càng ngày càng quyết liệt
hơn nhằm chiếm lĩnh thị trường và thị phần. Bên cạnh đó, có nhiều yếu tố dự báo và dẫn đến sự
phát triển mạnh của Internet của Việt nam như trình độ dân trí, mức sống, chính sách quản lý
Với những yếu tố tích cực và thử thách như trên, trong bản thân nội tại của VNPT cần có
những chính sách quản lý, khai thác, cung cấp dịch vụ linh hoạt mới tạo thành thế mạnh mới
thích ứng với những điều kiện cạnh tranh mới. Dịch vụ Internet càng phát triển, xu thế nhà cung
cấp dịch vụ viễn thông + Internet đang là một xu thế tất yếu. Thị trường dịch vụ viễn thông
VNPT có thể giảm xuống do sự xuất hiện của các IAP, ISP, ICP mới, nhưng do sự phổ cập hoá
các dịch vụ thông tin, sự lệ thuộc ngày càng nhiều của người sử dụng mạng Internet cùng những
tiến bộ mới trong công nghệ cũng tạo nên những cơ hội mới cho VNPT
Về phía Bưu điện TP Hà nội, hiện nay, Bưu điện TP Hà nội được Tổng Công ty BCVT Việt
nam giao làm chủ đầu tư dự án phân tải mạng VNN tại địa bàn Hà nội với mục đích chia tải cho
hệ thống VNN, do số lượng thuê bao VNN phát triển rất lớn, đồng thời khắc phục những bất cập
của mô hình cũ, thống nhất trong việc quản lý dịch vụ. Nhiệm vụ được giao phải xây dựng, triển
khai và vận hành hệ thống một cách an toàn, hiệu quả; có hàng loạt các vấn đề đặt ra, khó khăn
gặp phải rất nhiều, nhưng nổi bật nhất vẫn là thiếu đội ngũ cán bộ kỹ thuật có nhiều kinh
nghiệm.
Đứng trước khối lượng công việc như vậy đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật của BĐHN phải có chuẩn
bị và đầu tư nghiên cứu nghiêm túc về vấn đề này. Vì vậy, nhóm tác giả đã tập trung nghiên cứu
một cách tổng thể những vấn đề về kỹ thuật công nghệ về mạng nói chung, trong đó chú trọng
nhấn mạnh những điểm cần lưu ý khi xây dựng một hệ thống cung cấp dịch vụ Internet –ISP cho
khách hàng; đồng thời đưa ra những khuyến nghị là những kết luận rút ra qua việc nghiên cứu về
các bước triển khai thực hiện.
(DoD) đã xây dựng dự án nối các trung tâm nghiên cứu lớn trong toàn liên bang, mở đầu là 4 cơ
sở. Mục tiêu là từ các trạm ban đầu này sẽ mở rộng ra các cơ sở nghiên cứu liên quan đến lĩnh
vực quân sự, hình thành một mạng máy tính có độ tin cậy cao phù hợp với yêu cầu của các hoạt
động quốc phòng, an ninh. Giải pháp ban đầu được chọn là của Bolt Beranek và Newman
(BBN), lúc đó chưa có các khái niệm LAN, WAN và cũng chưa có các máy tính PC như ngày
nay. Giải pháp của BBN bao gồm các nút mạng (gọi là IMP- Interface Message Processor) là tổ
hợp của phần cứng-phần mềm cài đặt trên các máy tính mini. Năm 1969, 4 trạm đầu tiên được
kết nối nhau thành công, đánh dấu sự ra đời của ARPANET- tiền thân của Internet hôm nay.
Giao thức truyền thông dùng trong ARPANET lúc đó được đặt tên là NCP(Network Control
Protocol).
Tuy nhiên từ nhu cầu thực tế, các nhà thiết kế ARPANET ngay từ lúc đó đã nhận thức được
cần xây dựng một mạng của các máy tính là một "mạng của các mạng". Giữa những năm 70, họ
giao thức TCP/IP được Vint Cerf (Đại học Stanford) và Robert Kahn (BBN) phát triển, ban đầu
cùng tồn tại với NCP và đến năm 1983 thì hoàn toàn thay thế NCP trong ARPANET.
ARPANET nhanh chóng mở rộng thêm các nút mới và trở thành một mạng quốc gia. Trong
thời gian đó, trung tâm nghiên cứu Palo Alto của 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
phương tiện vật lý CSMA/CD nổi tiếng. TCP/IP được tích hợp vào môi trường điều hành Unix
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 trạm làm việc chạy Unix có thể liên tác trong cùng một mạng; cứ thế TCP/IP ngày càng được
sử dụng nhiều trong cả các mạng diện rộng lẫn các mạng cục bộ.
Thuật ngữ "Internet" lần đầu xuất hiện trong một tài liệu kế hoạch vào khoảng 1974. Nhưng
mạng với tên gọi ARPANET vẫn tồn tại chính thức đến đầu những năm 80. Lúc đó, Bộ Quốc
phòng Mỹ (DoD) đã quyết định tách phần quân sự ra thành mạng Milnet, còn phần dân sự vẫn
Trang 3
3
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
được gọi là ARPANET. Bước ngoặt trong lịch sử Internet xảy ra chính vào thời điểm đó, với vai
trò tiên phong của NSF(National Science Foundation). Năm 1985, NSF bảo trợ cho 5 trung tâm
Lớp Vật lý chịu trách nhiệm đặt dữ liệu lên môi trường mạng và truy nhập đường truyền vật
lý nhờ các phương tiện điện, cơ,
* Lớp Liên kết dữ liệu (Data Link Layer)
Lớp Liên kết cung cấp một liên kết không lỗi giữa hai thiết bị mạng. Các gói được chuyển
xuống từ lớp mạng được đóng thành khung (frame) và được chuyển xuống lớp vật lý. Thông tin
kiểm tra lỗi và sửa lỗi được bổ xung vào khung, kiểm tra lỗi ở đây là CRC.
IEEE 802 chia lớp dữ liệu thành hai lớp con là:
+ LLC (điều khiển liên kết logic): cung cấp dịch vụ kết nối định hướng và không kết nối.
+ MAC(điều khiển truy cập thiết bị): cung cấp các chức năng cần thiết để truy cập vào thiết bị
mạng.
* Lớp Mạng (Network Layer)
Lớp Mạng định nghĩa địa chỉ mạng, ví dụ như địa chỉ IP. Các đoạn dữ liệu được chuyển
xuống từ lớp giao vận được chia thành các gói và được chuyển xuống lớp liên kết dữ liệu. Lớp
Mạng xác định đường dẫn tới đích và hướng các gói tới các mạng ở xa.
* Lớp Giao vận (Transport Layer)
Lớp Giao vận nhận dữ liệu từ lớp phiên và chia nó thành các đoạn để chuyển xuống lớp
mạng. Lớp này chịu trách nhiệm đảm bảo các gói được phân phát không lỗi, đúng trình tự và
không có bất kỳ gói nào bị mất hoặc bị lặp lại. ở lớp này còn có phương pháp điều khiển luồng
bằng kỹ thuật Ack. Giao thức TCP(giao thức điều khiển truyền) và UDP (giao thức gói dữ liệu
người dùng) hoạt động ở lớp này.
Trang 5
5
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
* Lớp Phiên (Session Layer)
Các Phiên truyền thông giữa các trạm mạng được thiết lập, được quản lý và kết thúc tại lớp
này. Các phiên điều khiển các yêu cầu và các đáp ứng về các ứng dụng trên trạm mạng. Các giao
thức hoạt động tại lớp phiên là: NFS(hệ thống file mạng), X Window, DNA SCP(Giao thức điều
khiển phiên kiến trúc mạng số)
* Lớp Trình bày (Presentation Layer)
Lớp Trình diễn chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng yêu cầu truyền dữ liệu của các ứng
(lớp ứng dụng, lớp Trình diễn, lớp Phiên). Lớp này định nghĩa các giao thức cho ứng dụng
truyền thông từ Node tới Node và điều khiển giao diện- người dùng.
Ví dụ các giao thức lớp này gồm có: Telnet, FTP, TFTP (giao thức truyền file giản tiện), NFS
(hệ thống file mạng), SMTP (giao thức truyền thư đơn giản), X Window, DNS (hệ thống tên
vùng), DHCP (giao thức cấu hình Host động)
* Lớp Host-to-Host: Lớp Host-to-Host đặt song song lớp Transport của mô hình OSI. Lớp
này định nghĩa các giao thức thiết lập mức dịch vụ truyền cho các ứng dụng. Nó giải quyết các
vấn đề như tạo sự truyền thông đầu cuối-đầu cuối tin cậy và đảm bảo việc phân phát dữ liệu
không lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, điều khiển trình tự gói và duy trì sự nguyên vẹn của dữ liệu.
Có 2 giao thức hoạt động ở lớp này là: TCP và UDP.
* Lớp Internet: Lớp Internet tương ứng lớp Network của mô hình OSI. Lớp này định rõ các
giao thức liên quan tới truyền các gói trên toàn mạng. Nó quản lý địa chỉ của các Host bằng cách
gán cho mỗi Host một địa chỉ logic (IP address) độc lập với phần cứng và điều khiển định tuyến
các gói giữa các mạng. Nó cũng điều khiển luồng truyền giữa hai Host. Các giao thức làm việc
tại lớp Internet là: IP, ICMP(giao thức bản tin điều khiển Internet), ARP(giao thức giải quyết địa
chỉ), RARP (giao thức giải quyết địa chỉ ngược)
IP được coi là giao thức trung tâm của tập hợp các giao thức (lớp) internet.
* Lớp Truy cập mạng: Lớp Truy cập mạng tương ứng với hai lớp cuối của mô hình OSI là lớp
Datalink và Physical. Lớp này giám sát việc trao đổi dữ liệu giữa Host và mạng. Nó cũng quản lý
địa chỉ phần cứng và định nghĩa các giao thức cho việc truyền dữ liệu vật lý. Các giao thức ở lớp
này là Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI.
II- Các công nghệ mạng LAN
1- LAN Topology
Trang 7
7
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
Topology định nghĩa cấu trúc của mạng. Có 2 khái nhiệm: Physical topology, chỉ ra hình dạng
kết nối cáp được dùng nối kết các thiết bị mạng; và Logical topology, định nghĩa cách các thiết
bị truy nhập tới các hosts. Các physical topologies hay được sử dụng gồm có:
+ Các loại Physical topology cơ bản:
dụng sóng mang có phát hiện xung đột), đó là truyền thông tin một cách ngẫu nhiên và truyền lại
khi có xung đột. Mạng CSMA/CD là một ví dụ điển hình của mạng quảng bá vì tất cả các trạm
Trang 8
8
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
làm việc đều thấy được thông tin truyền trên mạng. Khi một trạm làm việc muốn chuyển thông
tin trên mạng trước tiên nó nghe ngóng xem có ai đang truyền thông tin không. Nếu mạng đang
bận thì phải chờ cho tới khi hết bận mới được chuyển thông tin đi. Thông tin được chia thành các
đơn vị gọi là Frame độ lớn của Frame giới hạn từ 64 đến 1516 Bytes. Do độ dài của mạng có thể
chiếm một khoảng thời gian để gói thông tin có thể đến được giữa hai trạm làm việc,. vì thế có
thể xảy ra hiện tượng cả hai trạm đều có thể cùng lúc gửi thông tin đi. Khi đó xung đột sẽ xuất
hiện, trong trường hợp này 2 máy sẽ ngừng truyền và đợi trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên
nào đó rồi tiếp tục truyền lại.
Xung đột thường xảy ra trong trường hợp:
- Số trạm làm việc trên mạng nhiều: số lượng trạm càng nhiều, xung đột càng tăng.
- Độ dài mạng lớn, tần xuất xảy ra xung đột càng nhiều vì có trễ trong khi chuyển gói tin.
- Các gói tin truyền càng lớn thì xung đột cũng xảy ra càng nhiều ví gói tin lớn sẽ chiếm thời
gian truyền nhiều hơn.
Do đó khía cạnh quan trọng của thiết kế Ethernet LAN là đảm bảo số lượng trạm làm việc
trên một đoạn mạng (Network Segment) cũng như độ dài của mạng không vượt quá tiêu chuẩn
và đúng đúng kích cỡ của Frame.
Người quản trị phải tuân theo một số nguyên tắc về cáp mạng. Ethernet có thể sử dụng cáp
đồng trục (10Base5 hoặc 10Base2), cáp quang (10BaseF) hoặc cáp xoắn UTP (10BaseT). Các
loại cáp khác nhau tuân thủ các nguyên tắc và ràng buộc khác nhau. Ethernet tuân thủ theo quy
tắc 5-4-3 nghĩa là trong một collision domain chỉ có thể không quá 5 đoạn vật lý được nối bởi 4
Repeater và các trạm làm việc chỉ được gắn vào 3 đoạn còn 2 đoạn còn lại chỉ có tác dụng liên
kết mà không có trạm làm việc nào được gắn vào đó.
Công nghệ Ethernet đã phát triển từ mạng truyền thống 10Mbps lên đến 100Mbps (Fast
Ethernet) và ngày nay đã đạt được tới tốc độ Gbps (Gigabit Ethernet).
3- Fast Ethernet
GE và ATM sẽ cùng tồn tại trên thị trường, so với ATM, GE có một số đặc điểm sau:
+ Có nhiều thiết bị hỗ trợ ATM hơn do ATM thương mại hoá trước.
+ ATM thích hợp cho các ứng dụng QoS như Video.
+ Do phát triển từ Ethernet, các ứng dụng chạy trên Ethernet sẽ tương thích với GE.
+ GE có tốc độ cao hơn so với ATM
Do có tốc độ rất cao, Gigabit Ethernet thường được sử dụng để kết nối trong mạng trục, kết
nối máy chủ (backbone, server farm ). Đây có thể coi là yêu cầu tối thiểu trong khi thiết kế các
mạng ISP ngày nay.
5- Fiber Distributer Digital Interface (FDDI)
Năm 1982, Viện ANSI đã lập ra ủy ban X3T9.5 bắt đầu nghiên cứu về truyền thông tốc độ
cao. Ban đầu nó được hình dung như một chuẩn cho các kênh máy chủ tốc độ cao, FDDI (Giao
diện dữ liệu phân tán dùng cáp quang) nhanh chóng trở thành thế hệ mới của mạng LAN dùng
cáp quang (optical fiber) cung cấp một mạng truyền thông tốc độ cao.
Ngày nay, có thể cài đặt các mạng FDDI LAN chuẩn dựa trên nền tảng vật lý và các liên kết
logic theo ISO 9314 và chuẩn ANSI X3T9.5, trong đó mô tả FDDI như là một vòng kiểu bộ đếm
quay vòng (counter-rotating ring) hoạt động ở tốc độ 100 Mbps. Theo nhiều khía cạnh, FDDI
tương tự như IEEE 802.5 token-ring, mặc dù có một số điểm khác. FDDI dùng một giao thức
Trang 10
10
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
truyền token, mỗi trạm có cơ hội để truyền dữ liệu khi một token đi qua. Một trạm có thể quyết
định có bao nhiêu frame sẽ được truyền bằng cách dùng một thuật toán có phép cấp phát băng
thông (bandwidth). FDDI cũng cho phép một trạm truyền nhiều frame mà không nhả token.
Một mạng FDDI bao gồm một bộ gồm các trạm/thiết bị nối với nhau thành một dãy các
trạm/thiết bị bằng một phương tiện truyền để định dạng một vòng khép kín về mặt vật lý. Thông
tin được truyền tuần tự, như một dòng ký hiệu được mã thích hợp, từ một trạm/thiết bị tích cực
tới một trạm tích cực tiếp theo. Mỗi trạm/thiết bị sẽ tái tạo và lặp lại mỗi tín hiệu đó. Phương
pháp gắn vào mạng FDDI về mặt vật lý có thể thay đổi phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của
từng ứng dụng. FDDI dùng 2 vòng: vòng chính(Primary Ring) và vòng phụ (Secondary Ring),
các vòng này tương tự như trong thuật ngữ về token-ring. Mỗi vòng bao gồm chỉ một đường cáp
Việc sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu công cộng hay xây dựng một đường truyền riêng là điều
mà các nhà quản lý cần phải cân nhắc. Mỗi hình thức đều có những ưu điểm riêng của nó, dẫn
đến những yêu cầu về mức độ đầu tư khác nhau, không chỉ đầu tư về thiết bị mà còn đầu tư về
nguồn nhân lực để điều hành và duy trì mạng.
Phần dưới đây trình bày một số công nghệ kết nối hiện đang được sử dụng phổ biến để cho
các kết nối mạng WAN, các kết nối Internet trực tiếp có thể khả thi tại Việt nam.
1- Kết nối qua mạng điện thoại công cộng -PSTN
Kết nối qua mạng PSTN thực hiện thông qua modem có ưu điểm chính là linh hoạt, phạm vi
sử dụng rộng và giá rẻ, đây là giải pháp phổ biến nhất hiện nay. Tuy nhiên, tốc độ kết nối chậm,
đội tin cậy không đảm bảo do chất lượng đường dây và nhiễu đường truyền.
ITU-T đã đưa ra nhiều tiêu chuẩn cho modem, liên quan tới tốc độ đường truyền gồm có:
+ V 32bis là khuyến nghị tối thiểu cho giải pháp truy cập từ xa, tốc độ tới 14.4K bps.
+ V.34 hỗ trợ tốc độ truyền tới 28.8K bps; (115.2K với nén tỷ lệ 4:1).
+ V.34+ với tốc độ tới 33.6K bps.
+ V.90 hỗ trợ tốc độ tải xuống tới 56K bps.
2- ISDN (Integrated Service Digital Nework).
ISDN đã phát triển từ những năm 1980 và cho phép các kết nối số trên mạng thoại PSTN.
ISDN là công nghệ truyền số cho phép truyền các thông tin khác nhau như dữ liệu, âm thanh,
video trên đôi cáp đồng điện thoại, cho tốc độ truyền dẫn cao hơn mạng tương tự. ISDN chia
thành 2 lớp dịch vụ BRI và PRI:
- Basic rate interface (BRI): Sử dụng 2 kênh B (Bearer) tốc độ 64kbps để truyền dữ liệu và 1
kênh D(Delta) -16Kbps cho báo hiệu cuộc gọi; BRI còn được gọi là 2B+D. Một trạm truyền dữ
liệu qua ISDN có thể dùng cả hai kênh B đồng thời để cung cấp tốc độ truyền lên tới 128Kbps
(hoặc cao hơn với công nghệ nén).
- Primary Rate Interface (PRI): Cung cấp hỗ trợ cho T1 và E1. Đối với T1 cung cấp 23 kênh
64 Kbps truyền số liệu (kênh B) và 1 kênh 64 Kbps để kiểm soát truyền (kênh D); đối với E1,
PRI cung cấp 30 kênh B- 64Kbps và 1 kênh D-64Kbps.
ISDN cũng cung cấp dịch vụ quay số theo yêu cầu tức là chỉ kết nối khi có nhu cầu và thích
hợp cho cả hai trường hợp cá nhân và tổ chức. Các tổ chức có thể quan tâm hơn đến ISDN có
khả năng cao hơn ("primary" ISDN) với tốc độ tổng cộng bằng tốc độ 1.544 Mbit/s của đường
tương đương với 28 kênh T1 hay 672 kênh 64 kbps.
Các kết nối trên được sử dụng phổ biến, tuy nhiên còn có 2 chuẩn khác là T2 and T4. T2 bao
gồm 4 kênh T1 nhưng không được thương mại hoá; T4 bao gồm 168 kênh T1.
4- Frame relay.
Frame relay được thiết kế để truyền dẫn các khung hay gói tốc độ cao với độ trễ nhỏ nhất và
sử dụng hiệu quả băng thông, là công nghệ chuyển mạch nhanh, có thể bao gồm cả việc sử dụng
truyền dẫn quang. Nó tận dụng ưu điểm chia sẻ cổng của mạng X.25. Đặc điểm thiết kế của
Frame relay là nó bỏ qua bước kiểm tra lổi của DTE. Như vậy Frame relay không thực hiện bước
kiểm tra lỗi mức liên kết mà tập trung để nâng tốc độ mạng.
Trang 13
13
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
Mạng theo công nghệ Frame relay bao gồm các switch cung cấp bởi nhà cung cấp đường
truyền chịu trách nhiệm hướng luồng dữ liệu trên mạng đến đích. Router sử dụng trong mạng
Frame relay như những thiết bị đầu cuối, các kết nối được cung cấp dựa trên các giao diện
chuẩn.
Các chuẩn Frame relay mô tả cả hai giao diện giữa thiết bị đầu cuối Router và mạng Frame
relay gọi là UNI (user to network interface) và giữa các mạng Frame relay liền kề gọi là NNI
(network to network interface). Có 3 khái niệm quan trọng trongFrame relay:
- Nhận dạng đường nối Date (DLCI: Data Link Connection Identifier) Cũng như trong X.25,
trên một đường nối vật lý Frame relay có rất nhiều đường nối ảo, mỗi đối tác liên lạc được phân
một đường nối ảo riêng để tránh nhầm lẫn, được gọi tắt là DLCI. DLCI tương đương với địa chỉ
MAC trong môi trường LAN. Dữ liệu được đóng gói bởi Router trong frame của Frame relay và
được chuyển qua mạng dựa trên DLCI. DLCI có ý nghĩa cục bộ hay toàn cầu, cả hai đều định
danh duy nhất một kênh truyền thông.
- Permanent Vitual Circuit (PVC); Định nghĩa trước các đường dẫn qua mạng Frame relay để
kết nối 2 trạm làm việc với nhau. Chúng là các đường dẫn logíc trong mạng vị trí được xác định
bởi các DLCI.
- Switched Virtual Circuit (SVC): Khác với PVC, SVC không định nghĩa cố định trong mạng
Frame relay. Thiết bị đầu cuối có thể yêu cầu thiết lập một kết nối khi có yêu cầu truyền dữ liệu.
mạng lưới có quá nhiều người sử dụng cùng lúc.
(2) Sử dụng LMI (Local Manegment Interface): thông báo trạng thái nghẽn mạng cho các thiết
bị đầu cuối biết. LMI là trình điều khiển giám sát đoạn kết nối giữa FRAD và FRND.
5- Công nghệ ATM
Công nghệ ATM được hình thành từ công nghệ ATD (phân chia theo thời gian không đồng
bộ) đã được đưa ra trên mạng viễn thông của Pháp năm 1983 và FPS (chuyển mạch gói tốc độ
cao) của Bell Lab của nước Mỹ. ATM là một phương pháp tương đối mới đầu tiên báo hiệu cùng
một kỹ thuật cho mạng cục bộ và liên khu vực. ATM thích hợp cho real-time multimedia song
song với truyền dữ liệu truyền thống.
ATM là sự kết hợp của công nghệ truyền dẫn và công nghệ chuyển mạch qua mạng giao tiếp
chuẩn, dựa vào công nghệ ATM để phân chia và ghép tiếng nói, số liệu, hình ảnh, vào trong
một khối có chiều dài cố định được gọi là tế bào. Đặc điểm chính của ATM là thông tin được cấu
tạo từ các tế bào độ dài thích hợp của thời gian thực truyền tải thông tin, và cách thức truyền tải
có thể chứng minh rằng tất cả các dịch vụ băng rộng không ảnh hưởng tới tốc độ thông tin.
ATM có hai đặc điểm chính:
- ATM sử dụng các gói có kích thước nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM (ATM Cell) có độ
dài 53 bytes, các cell nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ
(Delay Jitter) giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, ngoài ra kích thước nhỏ cũng sẽ
tạo điều kiện cho việc ghép kênh ở tốc độ cao được dễ dàng hơn.
- ATM còn có một đặc điểm rất quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo (Virtual
Channel) thành một đường ảo (Virtual Path), nhằm giúp cho việc định tuyến được dễ dàng. Các
header của Cell có các nhận dạng kênh giúp cell được truyền đúng kênh tới đích, các Cell trong
mỗi kênh ảo luôn được tryền trên cùng một đường dẫn trên mạng và được phân phát tới đích
theo đúng trật tự.
Trong mạng ATM tin tức là các tế bào được gửi từ thiết bị đầu cuối được xắp xếp trong tín
hiệu số sao cho mạng với tốc độ xử lý khoảng vài Gbps có thể được sử dụng để truyền hoặc
chuyển mạch các tế bào đó, cũng như vậy toàn bộ các thông tin đã được truyền bằng các tế bào
Trang 15
15
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
điểm. PC của thuê bao được kết nối với modem qua giao diện Ethernet, USB hoặc ATM. Đặc
điểm của các công nghệ này là tốc độ phụ thuộc rất nhiều vào khoảng cách đôi dây từ CO tới nhà
thuê bao; nhiễu xuyên âm giữa các đôi dây gần nhau, giữa các mối nối, sinh ra các tín hiệu trên
4KHz, các nhiễu đường dây ngẫu nhiên Thực tế có thể đặt các bộ khuếch đại đường dây để mở
rộng thêm độ dài của đường truyền xDSL (vài ngàn feet).
Trang 16
16
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
Công nghệ thường được sử dụng nhất là ADSL và SDSL. ADSL có tốc độ tải xuống cao hơn
nhiều tốc độ tải lên, SDSL cân bằng băng thông cả 2 chiều. Tốc độ của ADSL theo lý thuyết có
thể đạt tới 7.1 Mbps downstream và 1.5 Mbps upstream trong khoảng cách 3600m (12.000) feet
từ CO, tuy nhiên, thực tế không thể đạt được tới tốc độ đó ngay cả điều kiện trong phòng thí
nghiệm (theo www.dslreports.com). Thực tế, tốc độ của ADSL tụt xuống 1.5 Mbps (down) và
384Kbps(Up) khi khoảng cách tăng quá 3000m(10.000 feet); và khi quá 5400m (18.000 feet) thì
chỉ còn 384Kbps (Down) và 128 Kbps (Up).
Loại Chi tiết Tốc độ Khoảng cách ứng dụng
ADSL
(Asymmetric
DSL)
6Mbps
Downstream,
16-640 Kbps
Upstream
18.000f
(5.400m)
Internet/intranet
access, video-on-
demand, remote
LAN access,
HDSL
1000-4500 feet Internet/intranet,
video-on-
demand, remote
LAN access;
HDTV
Kết nối phía nhà thuê bao được thực hiện qua thiết bị ATU-R (ADSL transmission unit-
remote), ngoài chức năng DSL modem, ATU-R còn có thể thực hiện các chức năng như
bridging, routing, TDM. Các nhà cung cấp DSL kết hợp nhiều kênh DSL vào mạng trục tốc độ
cao qua DSLAM (DSL access multiplexer), DSLAM thường kết nối với vào mạng ATM để tới
các ISP.
Đối với các doanh nghiệp có nhu cầu sử dụng cao hơn khách hàng cá nhân thường lựa chọn
sử dụng SDSL để đáp ứng nhu cầu băng thông rộng 2 chiều, băng thông đạt được tương đương
T1/E1, SDSL thực sự đang được sử dụng kết nối Internet thay thế cho kết nối T1/E1 truyền
thống.
ADSL thường được sử dụng cho các dịch vụ truy cập internet, Video on-demand, truy cập
CSDL hay cho các mạng LAN ở xa Đây là một công nghệ khá mới và rẻ tiền, nhưng mạng lại
tốc độ truyền rất cao. xDSL sẽ được triển khai tại các mạng của Viêt nam trong một thời gian
ngắn. DSL rất thích hợp cho cả đối tượng khách hàng là một doanh nghiệp
Trang 17
17
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
8- Mạng không dây (Wireless Network)
Mạng Wireless cho phép các khách hàng kết nối không dây có thể truy nhập mạng tại bất cứ
đâu. Nhược điểm của mạng Wireless là tốc độ nói chung thấp hơn so với các giải pháp kết nối
dây dẫn, mức độ bao phủ và độ tin cậy nói chung không đồng đều, chi phí cao.
Trong thời gian gần đây, công nghệ mạng không dây hiện nay đã có những tiến bộ vượt bậc,
đó là mạng không dây thế hệ 3 (3G) đang dần được thương mại hoá. 3G đã được hình thành từ
năm 1992 khi ITU xây dựng chuẩn IMT-2000. Số 2000 có 3 ý nghĩa, đó là năm mà dịch vụ có
thể thương mại, dải tần (MHz) có thể sử dụng và tốc độ truyền dữ liệu (Kbits/sec). Ban đầu ITU
dự tính xây dựng IMT-2000 là một tiêu chuẩn duy nhất, nhưng không có được sự thống nhất từ
I- Địa chỉ IP phiên bản 4 (IP Version 4)
Một địa chỉ IP (phiên bản 4) bao gồm 32 bits được chia thành 4 trường 8 bits được gọi là bộ
tám hay octet. Mỗi một bộ tám này được chuyển sang số thập phân và như vậy mỗi một octet có
thể có giá trị thập phân từ 0 đến 255. Các octets được phân cách nhau bởi dấu chấm. Cách viết
này được gọi là cách viết chấm thập phân hay dotted decimal notation.
a- Các lớp địa chỉ
Hiệp hội Internet (Internet community) định nghĩa 5 lớp địa chỉ cho các mạng có kích cỡ khác
nhau. Lớp địa chỉ định nghĩa số bits được sử dụng cho địa chỉ mạng và số bits được sử dụng cho
địa chỉ máy, cho biết số lượng mạng và số lượng máy trong một mạng.
* Địa chỉ Lớp A (/8prefix)
Lớp A được phân phối cho các mạng có số lượng máy rất lớn trong mạng. Địa chỉ lớp A sử
dụng octet đầu tiên để miêu tả địa chỉ mạng trong đó bit cao nhất luôn bằng 0, tổ hợp của 7 bits
còn lại của octet đầu tiên này sẽ tạo ra địa chỉ mạng cho lớp A. 24 bits của 3 octets còn lại được
sử dụng để miêu tả các máy trong mạng. Như vậy lớp A có 126 mạng, mỗi mạng có thể có tới
16.777.214 máy.
Trang 19
19
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
* Địa chỉ lớp B (/16prefix)
Lớp B sử dụng 2 octets cho địa chỉ mạng trong đó 2 bits đầu tiên của 16 bits là 10 (nhị phân),
các bits khác sẽ mô tả các địa chỉ mạng của lớp B. 16 bits của hai octet sau được sử dụng để
đánh dấu các máy trong mạng lớp B. Lớp B cho phép 16.384 mạng và 65.534 máy trong một
mạng.
* Địa chỉ lớp C (/24prefix)
Lớp C được sử dụng cho các mạng nhỏ. Lớp C sử dụng 3 octets (24 bits) làm địa chỉ mạng,
trong đó 3 bits đầu tiên là 110. Các bit còn lại của 3 octets đầu sẽ mô tả địa chỉ mạng của lớp C.
8 bits của octet thứ 4 được sử dụng để đánh dấu các máy trên mạng lớp C. Như vậy có
2.097.152 mạng lớp C và 254 máy trong mỗi mạng.
* Địa chỉ lớp D
Địa chỉ lớp D được bảo toàn cho các địa chỉ gửi đi đa nơi (multicast address). 4 bits đầu tiên
dụng làm địa chỉ gửi khắp nơi để gửi thông tin tới tất cả các máy trên mạng
Tất cả các bit trong định danh máy không thể bằng 0 bởi định danh này được giữ để biểu thị
định danh mạng
c- Mạng con và mặt nạ của mạng con
Các lớp địa chỉ Internet cung cấp 3 khả năng cho các liên mạng IP, tuy nhiên, nếu để ý các địa
chỉ lớp A, mỗi địa chỉ lớp A có khả năng cung cấp hơn 16 triệu máy trong một mạng. Tất cả các
máy trong một mạng vật lý được ngăn cách bới các bộ định tuyến sử dụng chung broadcast
traffic, chúng ở trong cùng một vùng broadcast domain. Trong thực tế không thể để 16 triệu máy
trên cùng một vùng broadcast domain. Kết quả là phần lớn địa chỉ không được gán, gây lãng phí
lớn về địa chỉ, ngaycả 1 mạng lớp B với khả năng hơn 65 ngàn máy cũng là điều phi thực tế.
Để có thể tạo ra các vùng nhỏ hơn và sử dụng các bits dùng đánh dấu máy trên mạng được tốt
hơn. Một mạng IP lớn có thể được chia nhỏ thành các mạng con, được giới hạn bởi các bộ định
tuyến và được gán một địa chỉ mạng con, là một phần của địa chỉ mạng cơ sở lớp (class-based
network address).
Các mạng con được tạo ra từ một mạng IP lớn có địa chỉ mạng duy nhất của mình (subnetted
network address). Địa chỉ mạng của các mạng con được tạo ra bằng cách sử dụng thêm một số
lượng bits nhất định từ phần của địa chỉ máy cùng với số lượng bits của địa chỉ mạng của mạng
dựa trên lớp (classed-based).
Trang 21
21
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
Ví dụ một địa chỉ mạng lớp B 139.12.0.0 có thể có tới 65.534 máy, trên thực tế một số lượng
máy lớn như thế không thể nằm trên cùng một mạng được, do các broadcast traffic sẽ làm mạng
bị bão hòa. Việc chia nhỏ mạng 139.12.0.0 phải thực hiện như thế nào để không làm ảnh hưởng
tới toàn bộ liên mạng IP còn lại.
Mạng 139.12.0.0 trước khi chia mạng con
Bằng việc sử dụng 8 bits của phần địa chỉ máy (toàn bộ octet thứ 3) cho địa chỉ mạng, mỗi
mạng con sẽ có riêng địa chỉ mạng của mình, ví dụ ba mạng con 139.12.1.0, 139.12.2.0,
139.12.3.0. Bộ định tuyến nhận thức được sự chia mạng con này và chuyển các gói chính xác
đến từng mạng con một.
mạng (subnetting) hay ghép mạng (supernetting). Ví dụ 138.96.58.0 là một địa chỉ mạng đã được
chia từ một địa chỉ lớp B sử dụng 8 bit cho việc chia mạng. Vì 8 bits được sử dụng cho việc chia
mạng, do đó mặt nạ mạng đã sử dụng 24 bits cho việc chia mạng và mang giá trị 255.255.255.0.
Như vậy địa chỉ mạng và mặt nạ của mạng con này tương ứng sẽ là 138.96.58.0, 255.255.255.0
Bởi vì số lượng bits sử dụng cho địa chỉ mạng luôn liền nhau tính từ bit cao nhất, do đó việc
trình bày mặt nạ mạng có thể thể hiện bằng số lượng bits sử dụng để định nghĩa địa chỉ mạng,
gọi là tiếp đầu mạng (network prefix), cách viết: /<số lượng bits>
Ví dụ một địa chỉ lớp B 138.96.0.0 với mặt nạ tương ứng 255.255.0.0 có thể được biểu diễn
dưới dạng 138.96.0.0/16. Còn ví dụ ở trên của một địa chỉ mạng con có thể biểu diễn dưới dạng
tiếp đầu mạng như sau: 138.96.58.0/24.
Cách viết tiếp đầu mạng còn gọi là cách viết của định tuyến liên vùng phi lớp hay classless
interdomain routing (CIDR).
d- Địa chỉ công cộng và địa chỉ dùng riêng
Nếu một mạng Intranet không được kết nối với mạng Internet, thì việc sử dụng địa chỉ IP có
thể áp dụng một cách ngẫu hứng. Nếu việc kết nối mạng Intranet được nối với mạng Internet
hoặc là trực tiếp (routed) hoặc là gián tiếp (proxy or translator) là cần thiết, cần phân biệt hai loại
địa chỉ trên Internet, địa chỉ công cộng và địa chỉ tư.
+ Địa chỉ công cộng
Địa chỉ công công được quản lý bởi InterNIC (Internet Network Information Center). Các địa
chỉ này được phân phối theo các địa chỉ mạng dựa trên lớp hay là một block gồm các địa chỉ
dựa trên CIDR hay được gọi là CIDR blocks, và đảm bảo tính duy nhất trên Internet.
Trang 23
23
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
Khi các địa chỉ công cộng được cung cấp ra, các lộ trình (route) được đưa vào chương trình
cho các router trên Internet, làm như vậy để bảo đảm cho giao thông tới các địa chỉ công công
vừa được phân phối có thể đạt tới đích của mình. Giao thông tới đích là một địa chỉ công công có
thể đạt được trên Internet.
* Các địa chỉ không hợp lệ
Các mạng Intranet riêng không định kết nối vào Internet có thể lựa chọn địa chỉ một cách
Trang 24
24
Nghiên cứu các vấn đề về kỹ thuật, công nghệ của ISP
II- Địa chỉ IP phiên bản 6 (IP version 6)
IP phiên bản 6 (IPv6) là bước phát triển tiếp theo của IPv4, các tính năng của IPv4 đều được
giữ lại trong IPv6. IPv6 (Internet Protocol version 6) được công bố chính thức vào ngày 14 tháng
7 năm 1999 bởi IANA (Internet Assigned Numbers Authority). IPv4 bao gồm 32 bit, theo lý
thuyết có thể cung cấp không gian 2
32
=4.294.967.296 địa chỉ, IPv6 có 128 bit địa chỉ theo lý
thuyết có thể cung cấp không gian 2
128
địa chỉ, số lượng địa chỉ này cực lớn có thể cung cấp cho
toàn bộ nhu cầu về đánh địa chỉ của loài người. Nhu cầu hiện tại chỉ cần khoảng 15% khoảng địa
chỉ IPv6, còn lại để dự phòng.
Việc đưa ra IPv6 nhằm tới các mục đích sau:
+ Mở rộng khoảng địa chỉ và định tuyến.
+ Tự động cấu hình.
+ Các khả năng xác thực và bảo mật.
Địa chỉ IPv6 là các số định danh (identifier) 128 bits cho các giao diện hoặc tập hợp các giao
diện. Các địa chỉ IPv6 được chia là 3 loại:
+ Unicast (địa chỉ đơn hướng): Là số định danh cho một giao diện đơn. Khi một gói được gửi
đến unicast address, gói đó sẽ được chuyển trực tiếp đến giao diện định dạng qua địa chỉ này.
+ Anycast (Địa chỉ bất kỳ hướng nào): Là số định danh cho một tập hợp các giao diện, thường
là thuộc về các nút khác nhau. Khi một gói được gửi đến một anycast address, gói đó sẽ được
chuyển đến một địa chỉ gần nhất ứng trong tập hợp đó với khoảng cách được đo bởi giao thức
định tuyến (routing protocol).
+ Multicast (Địa chỉ đa hướng): là số định danh cho một tập hợp các giao diện, thường là
thuộc về các nút khác nhau. Khi một gói được gửi đến một multicast address, gói này sẽ được
chuyển đến tất cả các giao diện được định dạng bởi địa chỉ này.