Mạng căn bản 8 – Công nghệ mạng WAN

I. KHÁI NIỆM:

– Là mạng được thiết lập để nối kết các máy tính ở hai hay nhiều khu vực khác nhau: giữa các quận, các thành phố, giữa các quốc gia, châu lục.

– Tốc độ truyền: từ Kbps đến Gbps, có thể tích hợp tiếng nói, hình ảnh, dữ liệu,…

– Các loại kết nối WAN bao gồm:

  • Dedicated links
  • Circuit switching
  • Packet switching

– Kiểu đóng gói dữ liệu thông qua các kết nối WAN bao gồm

  • HDLC (High-Level Data Link Control Protocol)
  • PPP (Point-to-Point Protocol)
  • SLIP (Serial Line Internet Protocol)
  • X.25/LAPB (Link Access Procedure for D-channel)
  • Frame Relay.
  • ATM (Asynchronous Transfer Mode). (Cell switching).


II. DEDICATED LINKS:

– Thiết lập kết nối thông qua các đường từ CPT, thông qua DCE switch đến CPE của mạng cần thiết lập kết nối.

– Cho phép mạng DTE thiết lập kết nối bất cứ lúc nào mà không cần làm các thủ tục trước khi truyền dữ liệu.

– Các công nghệ thuộc loại này bao gồm:

  • Leased Lines
  • T1, T3, OC-12
  • xDSL
  • Cable modems

– Các kiểu đóng gói dữ liệu bao gồm:

  • Point-to-Point Protocol (PPP)
  • Serial Line Internet Protocol (SLIP)
  • High-Level Data Link Control Protocol (HDLC)

III. CIRCUIT SWITCHING

– Thiết lập kết nối giống như một cuộc gọi điện thoại, dữ liệu chỉ truyền được khi việc thiết lập kết nối kết thúc.

– Các công nghệ thuộc loại này bao gồm:

  • Analog dial-up (analog modems)
  • Digital dial-up (ISDN)

– Các kiểu đóng gói dữ liệu bao gồm:

  • Point-to-Point Protocol (PPP)
  • Serial Line Internet Protocol (SLIP)
  • High-Level Data Link Control Protocol (HDLC)
  • Link Access Procedure for D-channel (LAPD) [control protocol]

IV. PACKET SWITCHING

– Nó cung cấp khả năng kết nối đến nhiều vùng, sử dụng trên cùng một kết nối vật lý, mà trong đó có nhiều kết nối luận lý (logical) gọi là Virtual Ciruits (mạch ảo)

– Là phương pháp cho phép ta chia sẽ băng thông với các công ty khác để tiết kiệm chi phí. Nếu việc truyền dữ liệu của công ty không liên tục

– Các công nghệ thuộc loại này bao gồm:

  • X.25
  • Frame Relay
  • Asynchronous Transfer Mode (ATM) [Cell-Switching]

– Các kiểu đóng gói dữ liệu bao gồm:

  • X.25 : Link Access Procedure Balanced (LAPB)
  • Frame Relay: Link Access Procedure Frame-Relay (LAPF)
  • ATM

V. MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN:

VI. WAN PROTOCOLS:

1. HDLC (High-Level Data Link Control Protocol)

– HDLC thực hiện chức năng ở layer 2, hổ trợ liên kết dữ liệu ở dạng Frame. Đảm bảo việc gởi dữ liệu đến người nhận một cách chính xác.

– Xử lý dữ liệu theo-bit, nghĩa là dữ liệu được kiểm tra theo từng bit. Dữ liệu truyền chỉ gồm các bit nhị phân và không chứa bất kỳ mã điều khiển đặc biệt nào. Thông tin trong một frame chứa những lệnh điều khiển và những lệnh đáp ứng.

– HDLC hỗ trợ truyền full-duplex trong đó dữ liệu được truyền theo cả hai hướng tại cùng thời điểm, nhờ đó thông suất cao hơn.

– HDLC phù hợp cho những kết nối điểm-tới-điểm và kết nối nhiều-điểm.

2. PPP (Point-to-Point Protocol)

– PPP: là chuẩn được sử dụng để truyền thông giữa các giao thức mạng khác nhau. Là chuẩn có thể sử dụng được trên hầu hết các thiết bị của Cisco, và là giao thức phổ biến nhất trên internet.

– Có 2 thành phần chính là

  • Link control protocol (LCP), dùng để thiết lập, xác thực và kiểm tra các liên kết dữ liệu. Ngoài ra còn có khả năng nén dữ liệu, giám sát dữ liệu bị mất (data dropped) trên đường truyền, để tránh tình trạng “frane looping)
  • Network control protocols (NCPs), dùng để nhận dạng, thiết lập và cấu hình các giao thức mạng khác nhau.

– PPP cung cấp các nối kết từ bộ định tuyến nầy đến bộ định tuyến kia, từ host đến bộ định tuyến, và từ host đến host.

– PPP sử dụng phương pháp chia khung dữ liệu để đóng gói các gói tin ở giao thức cấp cao rồi truyền tải chúng qua các liên kết.

3. SLIP (Serial Line Internet Protocol)

– Khi một hệ thống TCP/IP kết nối với một hệ thống TCP/IP khác thông qua kết nối đơn điểm – điểm (modem) thì cần phải có một vài cách để truyền những gói IP qua liên kết đơn. Cơ bản, những gói IP sẽ được đặt trong các khung (frame) để đi qua các liên kết đơn.

– Hai giao thức thường dùng nhất là SLIP và PPP. Cả 2 giao thức này đều làm những việc như nhau, nhưng SLIP chỉ có thể mang các gói IP trong khi PPP có thể mang cả những gói giao thức khác, bao gồm DECnet, IPX (Internetwork Packet Exchange – Trao đổi gói Internet) và AppleTalk do nó có thêm phần nhận dạng giao thức. SLIP được thiết kế trước PPP.

– SLIP có thể cung cấp sự kết nối giữa các máy chủ, các tuyến và các trạm thông qua đường kết nối phù hợp cho nhiều tốc độ modem bao gồm cả modem mới 54K. Tuy nhiên, nó chỉ cho phép truyền bất đồng bộ chứ không cho phép truyền đồng bộ trong khi PPP cho phép truyền đồng bộ.

– Truyền bất đồng bộ (asynchronous) không sử dụng xung đồng hồ để đồng bộ quá trình truyền nhận. Nói cách khác, truyền bất đồng bộ không có khả năng thay đổi tốc độ của đường kết nối để phù hợp với trạng thái của kết nối đó. Trong kết nối bất đồng bộ không hề có các bit được truyền khi liên kết đang trong trạng thái idle.

– Với cách truyền bất đồng bộ các gói tin được đóng gói thêm vào đó các bit điều khiển (gọi là start bit và stop bit) để nhận biết điểm bắt đầu và kết thúc của gói tin.

  • Trong truyền đồng bộ: Thì một trong hai Host truyền sẽ giữ đồng hồ xung nhịp chung, do đó trong luồng dữ liệu truyền sẽ có kèm theo các tín hiệu (xung) clock để Host nhận dựa theo đó điều chỉnh xung nhịp của mình cho phù hợp.
  • Trong truyền bất đồng bộ: Thì hai Host truyền sẽ giữ hai đồng hồ xung nhịp riêng. Trong luồng dữ liệu truyền đi thì Host gởi sẽ kèm các Startbit và Stopbit để báo cho Host nhận biết khi nào bắt đầu/kết thúc luồng dữ liệu.

– Do đó cái đem so sánh nên là hiệu quả, và nó mới quyết định tại sao (tại thời điểm hiện nay) truyền sync được dùng nhiều:

  • Truyền bất đồng bộ: Hay nói đến đối tượng là các xung, trong đó bao gồm cả các xung start/stop để đồng bộ. Tỷ lệ các xung mang thông tin thật sự thấp (vd: đường thoại có khả năng carry 64k, nhưng tốc độ số liệu thực trên đó <=56K, do phải mang cả các bit đồng bộ, chẵn lẻ…)
  • Truyền đồng bộ: Đối tượng là cả frame (số lượng byte lớn), trong các frame này có “ẩn” tín hiệu đồng bộ. Tất nhiên trong các frame này cũng có các “start/stop” frame (kiểu như 01111110). Số lượng các bit/byte có ý nghĩa trong một frame là rất lớn.

Do vậy “đồng bộ” sẽ hiệu quả hơn “không đồng bộ” ~ tốc độ data thực cao hơn.

4. X.25/LAPB (Link Access Procedure for D-channel)

– X.25 là một dịch vụ chuyển mạch gói, trước đây được sử dụng để nối kết các thiết bị đầu cuối ở xa với các hệ thống chủ.

– Dịch vụ này cung cấp các kết nối Any-to-Any cho các người dùng đồng thời. Các tín hiệu từ nhiều người dùng có thể được hợp kênh (multiplex) thông qua giao diện X.25 vào mạng chuyển mạch gói và phân phối tới các nơi khác nhau.

– Giao diện X.25 hỗ trợ tốc độ đường truyền cao lên tới 2 Mbit/giây (1992)

– Kiến trúc chuyển mạch gói của X.25 có các ưu điểm lẫn khuyết điểm:

  • Các gói thông tin được định hướng thông qua một mạng lưới dựa vào thông tin địa chỉ đích trong tiêu đề của gói dữ liệu. Người dùng có thể kết nối với nhiều nơi khác nhau, không như các mạng chuyển mạch điện, trong đó chỉ tồn tại các đường dẫn giữa hai điểm.
  • Tuy nhiên vì đây là mạng chia sẻ, sẽ có những trì hoãn khi lưu lượng gia tăng.

– X.25 hỗ trợ mạch ảo chuyển mạch và cố định.

  • Mạch ảo là một kênh truyền thông “logic” giữa hai điểm đầu cuối dọc theo mạng chuyển mạch gói. Việc sử dụng mạch ảo bảo đảm rằng các gói đến tuần tự vì chúng theo cùng một đường dẫn. Nó cũng bảo đảm tính tin cậy của việc truyền dữ liệu qua mạng.
  • Mạch ảo chuyển mạch là một mạch tạm thời, dựa trên sự thiết lập cuộc gọi và được loại bỏ một khi đã hoàn tất việc truyền dữ liệu.
  • Một mạch ảo cố định được thiết lập trước bởi công ty và cung cấp dịch vụ liên tục. X.25 là một dịch vụ hướng kết nối vì vậy không yêu cầu địa chỉ nguồn và đích của các gói. Các gói dữ liệu sẽ theo đường dẫn của mạch ảo xuyên qua mạng.

– Các mạng X.25 dễ cài đặt và bảo trì. Chi phí dựa trên số các gói được truyền, hoặc vào thời gian kết nối. Các dịch vụ khác như frame relay thực tiễn hơn và cung cấp tốc độ dữ liệu tốt hơn. Tuy nhiên, X.25 vẫn là sự lựa chọn duy nhất ở một số nơi trên thế giới.

– X.25 có trước mô hình giao thức OSI, vì vậy một số thuật ngữ được sử dụng để giải thích X.25 khác nhau. Chuẩn X.25 định nghĩa các giao thức theo ba tầng tương ứng với ba lớp thấp của giao thức OSI.

  • Tầng vật lý (physical layer), được gọi là giao diện X.21, định nghĩa giao diện vật lý/điện từ máy tính/terminal (Data terminal equipment, hay DTE) tới nút kết nối trên mạng chuyển mạch gói X.25. RS-232-C thường thay thế cho giao diện X.25.
  • Tầng truy xuất liên kết (link access layer) định nghĩa việc truyền dữ liệu dưới dạng một chuỗi các khung. Giao thức được dùng là LAPB (Link Access Procedure Balanced), thiết kế cho các kết nối point-to-point. Tầng nầy cung cấp cấu trúc khung, lỗi, và cơ chế điều khiển luồng cho một phiên không đồng bộ ở chế độ cân bằng. LAPB cung cấp phương cách hồi báo cho các gói trên từng liên kết trong mạng.
  • Tầng gói dữ liệu (packet layer) định nghĩa các mạch ảo thông qua một mạng chuyển mạch gói. X.25 thiên về cung cấp việc phân phối dữ liệu point-to-point hơn là point-to-multipoint.

5. Frame Relay.

– Frame Relay là một dịch vụ truyền số liệu mạng diện rộng dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, phục vụ cho các ứng dụng phức tạp như dữ liệu, tiếng nói, âm thanh và hình ảnh.

– Đặc điểm của Frame Relay là truyền thông tin qua mạng diện rộng bằng việc chia dữ liệu thành những gói tin. Mỗi gói tin đi qua một dãy các thiết bị chuyển mạch trong mạng Frame Relay để đi đến đích.

– Hoạt động tại các lớp vật lý và liên kết dữ liệu trong mô hình OSI, nhưng không có cơ chế kiểm soát lỗi, việc kiểm soát lỗi phải nhờ vào các giao thức lớp trên như TCP chẳng hạn và do đó tốc độ truyền dữ liệu của Frame Relay nhanh hơn một số công nghệ WAN khác, nó có thể xử lý nhiều kênh truyền và sử dụng HDLC để đóng gói dữ liệu giữa các thiết bị kết nối.

– Frame relay cung cấp các dịch vụ hướng kết nối và chuyển mạch gói như X.25 nhưng với chất lượng tốt hơn.

– X.25 được thiết kế trong giai đoạn chất lượng các mạng vật lý còn thấp, thường xảy ra lỗi. Với X.25, phải có hồi báo cho từng gói dữ liệu tại mỗi liên kết point-to-point trên mạng. Điều này ngày nay không còn cần thiết mà chi phí lại quá cao.

– Frame relay tránh được khuyết điểm này. Các nút của frame relay đơn giản chỉ nhìn vào thông tin đích trên tiêu đề của gói dữ liệu và lập tức chuyển gói đi, thậm chí trước khi nhận xong gói dữ liệu.

– Frame relay không cần có các bảng trạng thái tại mỗi nút trung gian như trong X.25, dùng để quản lý, điều khiển luồng, và kiểm tra lỗi. Các nút chỉ cần phát hiện các frame thiếu và yêu cầu truyền lại.

6. ATM -Asynchronous Transfer Mode (Cell switching):

– ATM là một công nghệ mạng tốc độ-cao được thiết kế để dùng cho cả mạng cục bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN).

– Nó là công nghệ chuyển mạch hướng kết nối, nghĩa là một mạch dành riêng được thiết lập giữa hai hệ thống cuối trước khi một phiên liên lạc có thể bắt đầu.

– Thông tin được truyền dưới dạng các cell xuyên qua một mạng lưới chuyển mạch. Một cell là một gói thông tin chiều dài-cố định, hoàn toàn đối lập với một khung – một gói thông tin có chiều dài biến đổi. Khác biệt giữa chiều dài cố định và biến đổi là điểm cốt lõi đối với những gì ATM cung cấp.

– Các ATM cell tải qua các bộ chuyển mạch ATM với hiệu suất như nhau, điều nầy mang lại nhiều lợi ích:

– Việc chuyển mạch cell hiệu quả và nhanh. Bộ chuyển mạch không cần quan tâm đến sự biến đổi chiều dài. Nó có thể định thời dòng các cell một cách dễ dàng.

– Với các cell chiều dài cố định, dòng lưu thông có thể tiên đoán. Bạn có thể qui định thời gian một cách chính xác cho dòng cell bởi vì không có những cell chiều dài-biến đổi làm hỏng tính toán của bạn.

– Bởi vì dòng lưu thông có thể tiên đoán, có thể bảo đảm rằng thông tin được yêu cầu-đúng hạn sẽ đến đúng lúc, giả sử rằng mạng có đủ khả năng để tải nó.

– ATM có các tính năng QoS (quality of service – chất lượng dịch vụ), cho phép khách hàng chọn kiểu lưu thông cần ưu tiên, như cho tiếng nói và video phải đến đúng lúc, để đảm bảo rằng thông tin ít quan trọng không chiếm lĩnh dòng lưu thông thời gian-thực.

– ATM có lẽ vẫn là công nghệ tốt nhất nếu tổ chức của bạn thường xuyên truyền tải thông tin hỗn hợp bao gồm dữ liệu, tiếng nói, video, và các thông tin multimedia khác. Với lưu thông chỉ-dữ liệu trong môi trường Ethernet hiện có, Gigabit Ethernet là một giải pháp tốt, nhưng chỉ đến khi bạn có nhu cầu tích hợp dữ liệu và multimedia trong một tương lai không xa.

– Cần nhớ rằng ngày càng thực tế hơn để xây dựng các hệ thống cáp hứa hẹn khả năng truyền tải tốt cả tiếng nói và dữ liệu. ATM là một chọn lựa hàng đầu do tính năng QoS của nó. Nó là một công nghệ có thể mở rộng, vận hành từ 25 Mbits/sec đến 2.46 Gbits/sec, nó có thể dễ dàng tích hợp với các mạng của các hãng truyền tải, và nó hỗ trợ việc tích hợp với các công nghệ có sẵn (với những sự điều chỉnh phù hợp).

– ATM Làm việc Như thế nào: ATM khởi đầu được thiết kế như một phần của tiêu chuẩn B-ISDN (Broadband-Integrated Services Digital Network – Mạng Số Dịch vụ Tích hợp-Băng tần Rộng). B-ISDN là một tiêu chuẩn mạng viễn thông số công cộng, được thiết kế để cung cấp mạng multimedia đầu cuối mức cao (high-end), truyền hình, âm nhạc chất lượng-CD, dữ liệu, và những dịch vụ khác cho những người dùng công ty và gia đình. ATM là công nghệ mạng nền, giúp cho việc hiện thực thành công B-ISDN

About Terri

System Administrator @Netpower Datacenter

Posted on 01.03.2009, in Basic & Networking, Technical Articles and tagged , , . Bookmark the permalink. Leave a comment.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: