Đồ án Thiết kế mạng LAN ảo – VLAN

85 trang phuongnguyen 6700

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế mạng LAN ảo – VLAN", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_thiet_ke_mang_lan_ao_vlan.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế mạng LAN ảo – VLAN

BỘ CÔNG THƯƠNG  THIẾT KẾ MẠNG LAN ẢO – VLAN Thành Phố Hồ Chí Minh
LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển của mạnh mẽ của công nghệ đã góp phần thúc đẩy vào sự phát triển của một doanh nghiệp. Trong đó mạng máy tính là một phần không thể thiếu của các doanh nghiệp. Ban đầu việc ứng dụng mạng máy tính chỉ nhằm những mục đích nhỏ như, chia sẽ dữ liệu, chia sẽ tài liệu, tài nguyên mạng (ổ cứng, máy in, ổ CD ROM . . .), sử dụng chung các tài nguyên đắt tiền như máy in, phần mềm . Nhằm tránh dư thừa dữ liệu. Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính. Các ứng dụng phần mềm đòi hỏi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu. Có thể giảm số lượng máy in, đĩa cứng và các thiết bị khác. Bảo đảm các tiêu chuẩn thống nhất về tính bảo mật, an toàn dữ liệu khi nhiều người sử dụng tại các thiết bị đầu cuối khác nhau cùng làm việc trên các hệ cơ sở dữ liệu. Ngày nay, mạng máy tính đã trở thành một trong những cơ sở hạ tầng quan trọng của tất cả các cơ quan xí nghiệp. Nó đã trở thành một kênh trao đổi thông tin không thể thiếu được trong thời đại công nghệ thông tin. Ngày nay khi mà giá thành luôn có xu hướng giảm của các thiết bị mạng, kinh phí đầu tư cho việc xây dựng một hệ thống mạng không vượt ra ngoài khả năng của các công ty xí nghiệp. Tuy nhiên, việc khai thác một hệ thống mạng một cách hiệu quả để hỗ trợ cho công tác nghiệp vụ của các cơ quan xí nghiệp thì còn nhiều vấn đề cần bàn luận. Hầu hết người ta chỉ chú trọng đến việc mua phần cứng mạng mà không quan tâm đến yêu cầu khai thác sử dụng mạng về sau. Điều này có thể dẫn đến hai trường hợp: Lãng phí trong đầu tư hoặc mạng không đáp ứng đủ cho nhu cầu sử dụng. Trong mô hình mạng LAN, mỗi port của switch là một miền collision, vì vậy người ta sử dụng switch để chia nhỏ miền collision, tuy nhiên nó vẫn không ngăn được các gói broadcast, mỗi gói broadcast được gửi từ một host đều đến được tất cả các host còn lại trong mạng. Ngoài ra mạng LAN còn có các vấn đề như: Băng thông, bảo mật, vấn đề về di dời, thêm bớt các máy vào trong mạng, Để giải quyết các vấn đề trên, người ta đưa ra giải pháp VLAN (Virtual Local Area Network) được định nghĩa là một nhóm logic các thiết bị mạng và được thiết lập dựa trên các yếu tố như chức năng, bộ phận, ứng dụng của công ty. Cùng với sự khai thác triệt để các tính năng mà một mạng LAN đem lại, thì sự phát triển mạng LAN thành một mạng lớn hơn như WAN (Wide Area Network) để phục vụ cho sự truyền thông tin đi xa hơn, hay là để kết nối những chi nhánh của công ty tạo thành một hệ thống mạng riêng để thuận tiện cho việc thông tin liên lạc. Thực tế, tiến trình xây dựng mạng cũng trải qua các giai đoạn như việc xây dựng và phát triển một phần mềm. Nó cũng gồm các giai đoạn như: Thu thập yêu cầu của
khách hàng (công ty, xí nghiệp có yêu cầu xây dựng mạng), phân tích yêu cầu, thiết kế giải pháp mạng, cài đặt mạng, vận hành và cuối cùng là bảo trì mạng. Trong đồ án này chúng em xin giới thiệu sơ lược về nhiệm vụ của từng giai đoạn để chúng ta có thể hình dung được tất cả các vấn đề có liên quan trong tiến trình xây dựng mạng. Đồ án này bao gồm 4 chương, nội dung của từng chương như sau: Chương 1: Tổng quan về mạng WAN, các ứng dụng của mạng máy tính, các lợi ích của việc kết nối mạng, các cấu trúc, mô hình mạng thường dùng và cách phân loại mạng, các ưu điểm và nhược điểm của mạng LAN và giao thức sử dụng trong mạng LAN, giới thiệu về WAN. Chương 2: Tìm hiểu các công nghệ sử dụng trong mạng WAN, các công nghệ X25, Frame relay, ATM, VPN MPLS, ISDN, xDSL. Chương 3:. Giới thiệu các về các thiết bị mạng của Cisco: Repeater, Hub, Switch, Bridge, router và các thiết bị sử dụng cho kết nối WAN như CSU/DSU, WAN switch, access server Các chuẩn cáp kết nối, và cách thức kết nối giữa các thiết bị trong mạng. Chương 4: Giới thiệu phần mềm mô phỏng PACKET TRACER của CISCO, Cấu hình mạng Frame Relay Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Dũng đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án này. Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến tất cả các thầy cô khoa Điện tử - Tin học nói riêng và các thầy cô của trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng nói chung đã giảng dạy chúng em trong suốt 3 năm học tập tại trường. Tp. HCM ngày 20 tháng 07 năm 2009 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Bình – Võ Duy Nhân
DANH SÁCH HÌNH VẼ BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG WAN Hình 1.1: Mạng hình Sao (Star) 3 Hình 1.2: Mạng hình Bus 3 Hinh 1.3: Mạng hình Vòng (Ring) 4 Hình 1.4: Mạng kết nối hỗn hợp 4 Hình 1.5: Mô hình mô tả một kết nối WAN 6 Hình 1.6: Mô hình An ninh-An toàn mạng 10 CHƯƠNG 2 CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN Hình 2.1: Kiến trúc giao diện X.25 12 Hình 2.2: Mối quan hệ giữa X25 và mô hình OSI 13 Hình 2.3: Cấu trúc tổng quát gói tin X.25 13 Hình 2.4: Cấu trúc gói tin dữ liệu 14 Hình 2.5: Các phạm vị kênh logic 15 Hình 2.6: Virtual calls 15 Hình 2.7: Hình vẽ mô tả tần số của tín hiệu thoại và DSl trên cáp đồng 19 Hình 2.8: Sơ đồ về đường đi trong Frame Relay 25 Hình 2.9: Ví dụ về kết nối Frame Relay 27 Hình 2.10: Mô hình Strar ( hub and spoke ) 28 Hình 2.11: Mô hình Full Mesh 28 Hình 2.12: Mô hình Partial - Mesh 28 Hình 2.13: Mạng Frame Relay 29 Hình 2.14: Nguyên lý sử dụng FECN và BECN 30 Hình 2.15: Mô tả tín hiệu LMI 31 Hình 2.16: Ánh xạ địa chỉ Frame Relay bằng Inverse ARP 32 Hình 2.17: Các giai đoạn hoạt động của 33 Hình 2.18: cấu trúc khung của Frame Relay 33 Hình 2.19: Chi tiết cấu trúc khung Frame Relay 34 Hình 2.20: Cấu trúc header của Frame Relay 35 Hình 2.21: Trường hợp mở rộng 3 byte địa chỉ. 35 Hình 2.22: Minh họa cho bit DE. 36 Hình 2.23: Các trường hợp của 2 bit FECN và BECN. 36 Hình 2.24: Trường thông tin I trong cấu trúc. 37 Hình 2.25: Kiểm tra lỗi các khung gửi đi bằng FCS. 37 Hình 2.26: Một topo điển hình của ATM. 39 Hình 2.27: Mô hình kiến trúc phân tầng của. 39
Hình 2.28: Chi tiết hóa các tầng ATM. 40 Hình 2.29: các khả năng công nghệ hiện tại cho tầng vật lý của mạng ATM FCS. 41 Hình 2.30: Khuôn dạng phần Header của tế bào ATM trong trường hợp UNI và NNI. 41 Hình 2.31: minh họa các tế bào ATM được “xếp” vào các “toa” 42 Hình 2.32: Các kiểu VPN chính. 45 Hình 2.33: Bảo mật – confidentiality (Encryption). 47 Hình 2.34: Quá trình mã hóa và giải mã trong thuật toán mã hóa. 48 Hình 2.35: Quá trình trao đổi khóa DH. 49 Hình 2.36: Khung mẫu IPsec. 50 Hình 2.37: Mạng MPLS. 51 Hình 2.38: Đường chuyển mạch nhãn LSP. 53 Hình 2.39: Các bước thực hiện chuyển tiếp gói tin trong miền MPLS (IP) 56 Hình 2.40: Phân bố nhãn trong mạng ATM-MPLS. 57 Hình 2.41: trao đổi thông tin giữa các LSR cận kề. 58 Hình 2.42: cơ chế thiết lập kênh ảo điều khiển MPLS. 59 Hình 2.43: VPN MPLS lớp 2. 61 Hình 2.44: VPN MPLS lớp 3. 62 Bảng 2.1: Bảng tổng kết các chức năng của các tầng trong mô hình X.25 13 Bảng 2.2: Bảng đánh giá các công nghệ xDSL 21 Bảng 2.3: bảng thông số kỹ thuật đường truyền Tx và Ex 23 CHƯƠNG 3 CÁC THIẾT BỊ VÀ CÁP SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN Hình 3.1: Hub 64 Hình 3.2: Repeater 64 Hình 3.3: Router 65 Hình 3.4: Bridge 65 Hình 3.5: cisco 2960 switch 66 Hình 3.6: Cisco WAN modem 66 Hình 3.7: Các loại modem 67 Hình 3.8: Card network device cisco CSU/DSU 67 Hình 3.9: WAN switch 67 Hình 3.10: Vị trí của WAN switch trong mạng 68 Hình 3.11: Cisco AS5800 Series 68 Hình 3.12: Vị trí của Access Sever trong mạng WAN 69 Hình 3.13: Cáp UTP (4 pares) 69 Hình 3.14: Cấu tạo cáp ScTp-FTP. Và đầu nối RJ11, RJ45 70 Hình 3.15: Chuẩn cáp T-568A và T-568B 70 Hình 3.16: Đấu cáp thẳng và sơ đồ chân 71
Hình 3.17: Đấu cáp chéo và sơ đồ chân 71 Hình 3.18: Đầi nối cáp quang 72 Hình 3.19: Cáp serial DTE - DCE 72 Hình 3.20: Sơ đồ chân DTE và DCE 73 Hình 3.21: Sơ đồ cáp kết nối giữa các thiết bị sử dụng cáp UTP 73 Hình 3.22: Kết nối 2 router trong mạng WAN bằng cáp serial 74 CHƯƠNG 4 CẤU HÌNH MẠNG WAN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG PACKET TRACER 5.0 Hình 4.1: Giao diện chính của Packet tracer và các phần chính 76 Hình 4.2: Mô hình đơn giản của doanh nghiệp 78 Hình 4.3: Kết quả ping từ máy PC0 đến PC4 85 Hình 4.4: Kết quả ping từ máy PC1 đến www.google.com 85 Hình 4.5: Kết quả ping từ máy PC2 đến PC1 85 Bảng 4.1: các thiết lập thông số vật lý cho các thiết bị 78 Bảng 4.2: Kết nối các cổng trên đám mây WAN 81 Bảng 4.3: Bảng kết quả cấu hình cho các router 84
CÁC TỪ VIẾT TẮT A AAL ATM Adaptation Layer ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line ARP Inverse Address Resolution Protocol ATM Asynchronous Transfer Mode B BECN Backward explicit congestion notifiction C CBIR Committed burst information rate CBR Constant/Continous Bit Rate CCITT Consulative Committee For International Telegraphy and Telephony CIR Commited information rate CRC Cyclic Redundacy Check CS Convergence Sublayer CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Conllision Detect CSR Cell Switch Router CSU Channel Service Unit D DCE Data Communications Equipment DE Discard Eligibility DLCI Data link connection identifier DSU Data Service Unit DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer DTE Data Terminal Eqipment F FCS Frame Check Sequence FDDI Fiber Dítributed Data Interface FEC Forwarding Equivalence Class FECN Forward explicit congestion notification FRAD Frame Relay Access Devices FRND Frame Relay Network Device FRUNI Frame Relay User Network Interface G GFC Generic Flow Control GFI General Format Identifier
H HDLC High Level Data Link Control HEC Header Error Control I IBCN Integrated Broadband Communacation Network IPOA Internet Protocol Over ATM ISDN Intergrated Services Digital Network ISP Internet Service Provider L LAN Local Area Network LAP Link Access Protocol LCN Logical channel number LMI Local Management Interface LSP Lable Switched Path LSR Label-switching router M MP-BGP Multiprotocol Border Gateway Protocol MPLS Multi Protocol Label Switching MPOA Multi Protocol Over ATM N NAT Network Address Tranlation NHRP Next Hop Resolution Protocol NNI Network – Network Interface NOC Network Operations Center P PAT Port Address Translation PCI Protocol Control Information PCM Pulse Code Modulation POP Post Office Protocol PSTN Public switch telephone network PT Payload Type PVC Permanent Virtual circiut S SAR Segmentation and Reassembly Sublayer SDH Synchronous Digital Hierachy SONET Synchronous Optical Network STP Shield Twisted Pair SVC Switched Virtual Circuit T TDM Time Division Multiplexing
U UNI User – Network Interface UTP Unshield Twisted Pair V VAN Value-add Network VC Virtual Circuits VBR Variable Bit Rate VPDN Virtual Private Dial Network VPI Virtual Path Identifier VPN Virtual Private Network VCI Virtual Circuits Identifier W WAN Wide Area Network X xDSL x Digital Subscriber Line
MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG WAN I. MẠNG MÁY TÍNH 1 1. Định nghĩa mạng máy tính 1 2. Lợi ích 1 3. Các dịch vụ mạng và các xu hướng phát triển dịch vụ mạng máy tính 1 3.1 Các dịch vụ mạng 1 3.2 Xu hướng phát triển của các dịch vụ mạng máy tính 2 II. MẠNG LAN 2 1.Cấu trúc mạng (topology) 2 1.1 Mạng hình sao 2 1.2 Mạng hình Bus 3 1.3 Mạng hình vòng (Ring) 3 1.4 Kết nối hỗn hợp 4 2. Các giao thức sử dụng trong mạng LAN 4 2.1 Giao thức CSMA/CD 4 2.2 Giao thức truyền token (Token passing protocol) 5 III.MẠNG WAN 5 1. Khái niệm về WAN 5 2.Những ưu điểm khi thực hiện kết nối WAN 7 3. Những điểm cần chú ý khi kết nối WAN 8 3.1 Môi trường 8 3.2 Các yêu cầu kỹ thuật 8 3.3 An ninh – an toàn 9 TÓM TẮT CHƯƠNG 1 11 CHƯƠNG 2 CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN I. CÔNG NGHỆ X.25 12 1. Giới thiệu chung về X.25 12 2. Mối quan hệ X.25 và mô hình OSI 13 3. Định dạng gói tin X.25 13 3.1 Trường header của gói tin X.25 14 a. General Format Identifier (GFI) 14 b. Logical channel numbers (LCNs) - số hiệu kênh logic 14 c. Cending and receiving sequence numbers 16
d. M-bit (more bit) 16 e. Dữ liệu người dùng 16 3.2 Ưu nhược điểm của X.25 16 a.Ưu điểm 16 b. Nhược điểm 16 3.3 C ác ứng dụng của X.25 16 II. CÔNG NGHỆ ISDN 17 1.Giới thiệu 17 2. Các thiết bị dùng cho kết nối ISDN 17 3. Các đặc tính của ISDN 17 4. Đánh giá khi dùng kết nối ISDN 18 III. CÁC CÔNG NGHỆ xDSL 18 1. Giới thiệu 18 2. Ưu điểm và nhược điểm của ADSL 20 2.1 Những ưu điểm của ADSL 20 2.2 Nhược điểm 21 IV. CÔNG NGHỆ FRAME RELAY 24 1.Tổng quan Frame Relay 24 2. Thuật ngữ của Frame Relay 25 3. Topology Frame Relay 28 4. Cấu hình chung của một mạng Frame Relay 29 5. Hoạt động chung của mạng Frame Relay 29 5.1 Tín hiệu LMI 31 5.2 Ánh xạ địa chỉ Frame Relay bằng Inverse ARP 32 5.3 Các giai đoạn hoạt động của Inverse ARP và LMI 32 6. Cấu trúc khung của Frame Relay 33 6.1 Cấu trúc khung 33 6.2 Chi tiết một khung 34 a. byte thứ 2 34 b.Byte thứ 3 35 c. Trường thông tin I 37 d. Hai byte kiểm tra khung 37 7. Đánh giá khi dùng kết nối Frame Relay 38 V. CÔNG NGHỆ ATM (Asynchronous Transfer Mode) 38 1. Kiến trúc của ATM 39 2. Khuôn dạng tế bào ATM 41 3. Quan hệ với tầng vật lý 42 4. Ưu điểm và nhược điểm của ATM 43
4.1 Ưu điểm 43 4.2 Nhược điểm 43 5. Thị trường ATM 43 VI. CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN MPLS 43 1.Giới thiệu tổng quan về VPN 43 1.1 Khái niệm 43 1.2 Các lợi ích của VPN 44 1.3 Phân loại VPN 44 2. Các giao thức dùng cho VPN 45 2.1 Giao thức đường hầm lớp 2 L2TP 46 2.2 Giao thức đóng gói định tuyến chung GRE 46 2.3 Giao thức bảo mật IP (IP Security Protocol) 47 2.3.1 Bảo mật – confidentiality (Encryption) 47 2.3.2 Xác thực (authentication) 49 3. Giới thiệu tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 50 3.1 Ưu điểm 51 3.2 Nhược điểm 52 4. Các thành phần của MPLS 52 4.1 Lớp chuyển tiếp tương đương FEC 52 4.2 Đường chuyển mạch nhãn LSP (Lable Switched Path) 52 4.2.1 Phương pháp thứ nhất 52 4.2.2 Phương pháp thứ hai 53 4.3 Các phương pháp gán nhãn va liên kết 53 4.3.1 Gán nhãn vào FEC 54 4.3.2 Phân phối nhãn 55 4.3.3 Duy trì nhãn 55 4.4 Quá trình chuyển mạch nhãn MPLS 55 4.4.1 Chế độ hoạt động khung MPLS 55 4.4.2 Chế độ hoạt động tế bào 57 4.4.2.1 Kết nối trong mảng điều khiển qua giao diện LC-ATM 58 4.4.2.2 Chuyển tiếp các gói có nhãn qua miền ATM-LSR 59 4.4.2.3 Phân bổ và phân phối nhãn trong miền ATM-LSR 60 4.4.2.4 Hợp nhất VC 60 4.5 Một số kỹ thuật hay dùng trong kết nối VPN 61 4.5.1 VPN/MPLS lớp 2 61 4.5.2 VPN/MPLS lớp 3 62 TÓM TẮT CHƯƠNG 2 63
CHƯƠNG 3 CÁC THIẾT BỊ VÀ CÁP SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN I. THIẾT BỊ 64 1. Hub 64 2. Repeater 64 3. Router 65 4. Bridge 65 5. Switch 66 6. Modem 66 7. CSU/DSU 67 8. WAN Switch 67 9. Access Server 68 II. CÁC CHUẨN CÁP KẾT NỐI 69 1. Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted- Pair) 69 a. Cáp thẳng (Straight- Through cable) 71 b. Cáp chéo (Crossover cable) 71 c. Cáp Console 71 2. Cáp quang (Fiber-Optic cable) 71 3. Cáp Serial 72 II. CÁCH THỨC ĐẤU NỐI CÁC THIẾT BỊ 73 TÓM TẮT CHƯƠNG 3 75 CHƯƠNG 4 CẤU HÌNH MẠNG WAN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG PACKET TRACER 5.0 I. PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PACKET TRACER 5.0 76 II. CẤU HÌNH MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM 77 1. Yêu cầu của doanh nghiệp 77 2. Phân tích các yêu cầu của doanh nghiệp 77 3. Các bước triển khai 77 4. Cấu hình theo giao thức Frame Relay 77 4.1 Tạo Topology 77 4.2 Tiến hành cấu hình trên mỗi thiết bị 78 4.2.1 Tiến hành cấu hình trên router ISP 79 4.2.2 Cấu hình trên Router Ha Noi 79 4.2.3 Cấu hình trên ruoter Da Nang 80 4.2.4 Tiến hành cấu hình trên router Ho Chi Minh 80 4.2.5 Cấu hình trên đám mây WAN 81
III. KIỂM TRA VÀ BÁO CÁO KẾT QUẢ 81 1. Kiểm tra 81 2. Kết quả cấu hình mô phỏng 84
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG WAN I. MẠNG MÁY TÍNH 1. Định nghĩa mạng máy tính. Mạng máy tính là tập hợp các máy tính đơn lẻ được kết nối với nhau bằng các phương tiện truyền vật lý (Transmission Media) và theo một kiến trúc mạng xác định (Network Architecture). Kiến trúc mạng gồm: Cấu trúc mạng (Topology). Giao thức mạng (Protocols). Cấu trúc mạng là cấu trúc hình học của các thực thể mạng. Giao thức mạng là tập các quy tắc chuẩn các thực thể hoạt động truyền thông phải tuân theo. 2. Lợi ích Chia sẻ các tài nguyên trên mạng cho nhiều người sử dụng tại một thời điểm (ổ cứng, máy in, ổ CD ROM . . .) Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính. Các ứng dụng phần mềm đòi hỏi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu. Có thể giảm số lượng máy in, đĩa cứng và các thiết bị khác. Dùng chung tài nguyên đắt tiền như máy in, phần mềm Tránh dư thừa dữ liệu, tài nguyên mạng. Có khả năng tổ chức và triển khai các đề án lớn thuận lợi và dễ dàng. Bảo đảm các tiêu chuẩn thống nhất về tính bảo mật, an toàn dữ liệu khi nhiều người sử dụng tại các thiết bị đầu cuối khác nhau cùng làm việc trên các hệ cơ sở dữ liệu.  Tóm lại: Mục tiêu kết nối các máy tính thành mạng là cung cấp các dịch vụ mạng đa dạng, chia sẻ tài nguyên chung và giảm bớt các chi phí về đầu tư trang thiết bị. 3. Các dịch vụ mạng và các xu hướng phát triển dịch vụ mạng máy tính. 3.1 Các dịch vụ mạng. Dịch vụ tệp (File Services) cho phép chia sẻ tài nguyên thông tin chung, chuyển giao các tệp dữ liệu từ máy này sang máy khác. Tìm kiếm thông tin và điều khiển truy nhập. Dịch vụ thư điện tử EMail (Electronic Mail) cung cấp cho người sử dụng phương tiện trao đổi bằng thư điện tử. Dịch vụ in ấn: Có thể dùng chung các máy in đắt tiền phục vụ cho nhiều nhu cầu in khác nhau. Cung cấp các dịch vụ FAX và quản lý được các trang thiết bị in chuyên dụng. Dịch vụ cơ sở dữ liệu: Là dịch vụ phổ biến về các dịch vụ ứng dụng, là các ứng dụng theo mô hình Client/Server. Dịch vụ xử lý phân tán lưu trữ dữ liệu phân tán
trên mạng, người dùng trong suốt và dễ sử dụng, đáp ứng các nhu cầu truy nhập của người sử dụng. Ngoài ra còn có rất nhiều dịch vụ khác nhưng những dịch vụ kể trên là phổ biến và hay được sử dụng nhiều nhất. 3.2 Xu hướng phát triển của các dịch vụ mạng máy tính.  Cung cấp các dịch vụ truy nhập vào các nguồn thông tin ở xa để khai thác và xử lý thông tin.  Cung cấp các dịch vụ mua bán, giao dịch qua mạng  Phát triển các dịch vụ tương tác giữa người với người trên phạm vi diện rộng. Đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin đa dịch vụ, đa phương tiện. Tạo các khả năng làm việc theo nhóm bằng các dịch vụ thư điện tử, video hội nghị, đào tạo từ xa  Xu hướng phát triển các dịch vụ giải trí trực tuyến (Online) hiện đại. Các hình thức dịch vụ truyền hình, nghe nhạc, chơi game trực tuyến qua mạng II. MẠNG LAN Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) cũng là một phần trong mạng máy tính hiện nay. Mạng LAN là mạng truyền thông tốc độ cao được thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trong một khu làm việc. 1. Cấu trúc mạng (Topology) Topology là cấu trúc hình học không gian của mạng thực chất là cách bố trí vị trí vật lý các node và cách thức kết nối chúng lại với nhau. Các loại cấu trúc (Topologies) Có thể gặp các loại cấu trúc sau riêng lẻ hoặc kết hợp giữa chúng. Phần nội dụng bên dưới đây thuộc phần topology được xem là các cấu trúc về hình học thường được ứng dụng trong thực tế. 1.1 Mạng hình sao Là mạng bao gồm một thiết bị trung tâm và các nút thông tin. Các nút thông tin là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng. Các thiết bị trung tâm vd: HUB, SWITCH, Hình 1.1: Mạng hình sao (Star)
 Ưu điểm: Khi một node mạng bị hỏng thì không ảnh hưởng tới hoạt động của mạng. Thiết lập mạng đơn giản, dễ dàng cấu hình lại mạng (thêm, bớt các trạm), dễ dàng kiểm soát và khắc phục sự cố.  Nhược điểm: Khi thiết bị trung tâm bị hỏng thì ảnh hưởng tới toàn mạng. Dễ bị tắc nghẽn tại node trung tâm mạng. 1.2 Mạng hình Bus: Trong mạng trục tất cả các trạm được nối với một đường truyền chung (Bus). Đường truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt gọi là terminator. Mỗi trạm được nối với trục chính qua một đầu nối chữ T (T-connector) hoặc một thiết bị thu phát (Transceiver). Khi một trạm truyền dữ liệu tín hiệu được quảng bá trên cả hai chiều của bus, tức là mọi Hình 1.2:Mạng hình bus trạm còn lại đều có thể thu được tín hiệu đó trực tiếp.  Ưu điểm: Dễ thiết kế lắp đặt, chi phí thấp.  Nhược điểm: Khỉ một nút mạng hỏng là toàn bộ mạng bị ngừng hoạt động. Khó phát hiện và khắc phục sự cố. Dễ gây ùn tắc giao thông trên mạng khi chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn. 1.3 Mạng hình vòng (RING) Trên mạng hình vòng tín hiệu được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất. Mỗi trạm của mạng được nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp (Repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu rồi chuyển tiếp đến trạm kế tiếp trên vòng. Do đó cần có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền được truyền dữ liệu trên vòng mạng cho trạm có nhu cầu. Để tăng độ tin cậy của mạng ta có thể lắp đặt thêm các vòng dự phòng, nếu vòng chính có sự cố thì vòng phụ sẽ được sử dụng. Hình 1.3: Mạng hình vòng  Ưu điểm: Tiết kiệm đường truyền dẫn.
 Nhược điểm: Vòng phải khép kín, nếu một node mạng bị hỏng thì ảnh hưởng đến toàn bộ mạng. Khó mở rộng mạng. Chỉ phù hợp với cấu trúc mạng nhỏ. 1.4 Kết nối hỗn hợp Là sự phối hợp các kiểu kết nối khác nhau, ví du hình cây là cấu trúc phân tầng của kiểu hình sao hay các HUB/SWITCH có thể được nối với nhau theo kiểu Bus còn từ các HUB/SWITCH nối với các máy theo hình sao. Hình 1.4: Mạng kết nối hỗn 2. Các giao thức sử dụng trong mạng LANhợp Một trong các giao thức được sử dụng nhiều trong các LAN là: 2.1 Giao thức CSMA/CD CSMA là viết tắt từ tiếng Anh: Carrier Sense Multiple Access, còn CD là viết tắt từ: Conllision Detect. Với giao thức này các trạm hoàn toàn có quyền truyền dữ liệu trên mạng với số lượng nhiều hay ít và một cách ngẫu nhiên hoặc bất kỳ khi nào có nhu cầu truyền dữ liệu ở mỗi trạm. Mối trạm sẽ kiểm tra tuyến và chỉ khi nào tuyến không bận mới bắt đầu truyền các gói dữ liệu. CSMA/CD có nguồn gốc từ hệ thống radio đã phát triển ở trường đại học Hawai vào khoảng nǎm 1970, gọi là ALOHANET.Với phương pháp CSMA, thỉnh thoảng sẽ có hơn một trạm đồng thời truyền dữ liệu và tạo ra sự xung đột (collision) làm cho dữ liệu thu được ở các trạm bị sai lệch. Để tránh sự tranh chấp này mỗi trạm đều phải phát hiện được sự xung đột dữ liệu. Trạm phát phải kiểm tra Bus trong khi gửi dữ liệu để xác nhận rằng tín hiệu trên Bus thật sự đúng, như vậy mới có thể phát hiện được bất kỳ xung đột nào có thể xẩy ra. Khi phát hiện có một sự xung đột, lập tức trạm phát sẽ gửi đi một mẫu làm nhiễu (Jamming) đã định trước để báo cho tất cả các trạm là có sự xung đột xẩy ra và chúng sẽ bỏ qua gói dữ liệu này. Sau đó trạm phát sẽ trì hoãn một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi phát lại dữ liệu. Ưu điểm của CSMA/CD là đơn giản, mềm dẻo, hiệu quả truyền thông tin cao khi lưu lượng thông tin của mạng thấp và có tính đột biến. Việc thêm vào hay dịch chuyển các trạm trên tuyến không ảnh hưởng đến các thủ tục của giao thức. Điểm bất lợi của CSMA/CD là hiệu suất của tuyến giảm xuống nhanh chóng khi phải tải quá nhiều thông tin.
2.2 Giao thức truyền token (Token passing protocol) Đây là giao thức thông dụng sau CSMA/CD được dùng trong các LAN có cấu trúc vòng (Ring). Trong phương pháp này, khối điều khiển mạng hoặc token được truyền lần lượt từ trạm này đến trạm khác. Token là một khối dữ liệu đặc biệt. Khi một trạm đang chiếm token thì nó có thể phát đi một gói dữ liệu. Khi đã phát hết gói dữ liệu cho phép hoặc không còn gì để phát nữa thì trạm đó lại gửi token sang trạm kế tiếp. Trong token có chứa một địa chỉ đích và được luân chuyển tới các trạm theo một trật tự đã định trước. Đối với cấu hình mạng dạng xoay vòng thì trật tự của sự truyền token tương đương với trật tự vật lý của các trạm xung quanh vòng. Giao thức truyền token có trật tự hơn nhưng cũng phức tạp hơn CSMA/CD, có ưu điểm là vẫn hoạt động tốt khi lưu lượng truyền thông lớn. Giao thức truyền token tuân thủ đúng sự phân chia của môi trường mạng, hoạt động dựa vào sự xoay vòng tới các trạm. Việc truyền token sẽ không thực hiện được nếu việc xoay vòng bị đứt đoạn. Giao thức phải chứa các thủ tục kiểm tra token để cho phép khôi phục lại token bị mất hoặc thay thế trạng thái của token và cung cấp các phương tiện để sửa đổi logic (thêm vào, bớt đi hoặc định lại trật tự của các trạm). III. MẠNG WAN 1. Khái niệm về WAN Wide Area Networks – WAN, là mạng được thiết lập để liên kết các máy tính của hai hay nhiều khu vực khác nhau, ở khoảng cách xa về mặt địa lý, như giữa các quận trong một thành phố, hay giữa các thành phố hay các miền trong nước. Tuy nhiên việc kết nối với khoảng cách địa lý xa buộc WAN phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: băng thông và chi phí cho giải thông, nhà cung cấp dịch vụ cho thuê đường truyền, đường đi của thông tin trên mạng. WAN có thể kết nối thành mạng riêng của một tổ chức, hay có thể phải kết nối qua nhiều hạ tầng mạng công cộng và của các công ty viễn thông khác nhau. WAN có thể dùng đường truyền có giải thông thay đổi trong khoảng rất lớn từ 56Kbps đến hàng chục Giga bit-Gbps là các đường trục nối các quốc gia hay châu lục. Có 3 đặc điểm chính của mạng diện rộng: Mạng diện rộng kết nối các thiết bị mà cách ly nhau bởi vùng địa lý rộng. Mạng diện rộng sử dụng dịch vụ của nhà cung cấp đường truyền, như công ty điện thoại, công ty truyền hình cáp, hệ thống vệ tinh và các nhà cung cấp mạng. Mạng diện rộng sử dụng kết nối serial của vài kiểu khác nhau để kết nối vào hệ thống dịch vụ đường truyền
Hình 1.5: Mô hình mô tả một kết nối WAN Do sự phức tạp trong việc xây dựng, quản lý, duy trì các đường truyền dẫn nên khi xây dựng mạng diện rộng WAN người ta thường sử dụng các đường truyền được thuê từ hạ tầng viễn thông công cộng, và từ các công ty viễn thông hay các nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu. Tùy theo cấu trúc của mạng những đường truyền đó thuộc cơ quan quản lý khác nhau như các nhà cung cấp đường truyền nội hạt, liên tỉnh, liên quốc gia, chẳng hạn ở Việt Nam là công ty Viễn thông liên tỉnh – VTN, công ty viễn thông quốc tế - VTI. Các đường truyền đó phải tuân thủ các quy định của chính phủ các khu vực có đường dây đi qua như: tốc độ, việc mã hóa. Với WAN đường đi của thông tin có thể rất phức tạp do việc sử dụng các dịch vụ truyền dữ liệu khác nhau, của các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. Trong quá trình hoạt động các điểm nút có thể thay đổi đường đi của các thông tin khi phát hiện ra có trục trặc trên đường truyền hay khi phát hiện có quá nhiều thông tin cần truyền giữa hai điểm nút nào đó. Trên WAN thông tin có thể có các con đường đi khác nhau, điều đó cho phép có thể sử dụng tối đa các năng lực của đường truyền và nâng cao điều kiện an toàn trong truyền dữ liệu. Phần lớn các WAN hiện nay được phát triển cho việc truyền đồng thời trên đường truyền nhiều dạng thông tin khác nhau như: video, thoại, dữ liệu nhằm làm giảm chi phí dịch vụ. Các công nghệ kết nối WAN thường liên quan đến 3 tầng thấp của mô hình OSI 7 tầng. Đó là tầng vật lý liên quan đến các chuẩn giao tiếp WAN, tầng data link liên quan đến các giao thức truyền thông của WAN, và một số giao thức WAN liên quan đến tầng mạng. 2. Những ưu điểm khi thực hiện kết nối WAN Xã hội càng phát triển, nhu cầu trao đổi thông tin càng cao đòi hỏi việc xử lý thông tin phải được tiến hành một cách nhanh chóng và chính xác. Sự ra đời và phát triển không ngừng của ngành công nghệ thông tin đã góp phần quan trọng vào sự phát triển chung đó. Với sự ra đời máy tính, việc xử lý thông tin hơn bao giờ hết đã trở nên đặc biệt nhanh chóng với hiệu suất cao. Đặc biệt hơn nữa, người ta đã nhận thấy việc thiết lập một hệ
thống mạng diện rộng - WAN và truy cập từ xa sẽ làm gia tăng gấp bội hiệu quả công việc nhờ việc chia sẻ và trao đổi thông tin được thực hiện một cách dễ dàng, tức thì (thời gian thực). Khi đó khoảng cách về mặt địa lý giữa các vùng được thu ngắn lại. Các giao dịch được diễn ra gần như tức thì, thậm chí ta có thể tiến hành các hội nghị viễn đàm, các ứng dụng đa phương tiện Nhờ có hệ thống WAN và các ứng dụng triển khai trên đó, thông tin được chia sẻ và xử lý bởi nhiều máy tính dưới sự giám sát của nhiều người đảm bảo tính chính xác và hiệu quả cao. Phần lớn các cơ quan, các tổ chức, và cả các cá nhân đều đã nhận thức được tính ưu việt của xử lý thông tin trong công việc thông qua mạng máy tính so với công việc văn phòng dựa trên giấy tờ truyền thống. Do vậy, sớm hay muộn, các tổ chức, cơ quan đều cố gắng trong khả năng có thể, để thiết lập một mạng máy tính, đặc biệt là WAN để thực hiện các công việc khác nhau. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin, công nghệ viễn thông và kỹ thuật máy tính, mạng WAN và truy cập từ xa dần trở thành một môi trường làm việc căn bản, gần như là bắt buộc khi thực hiện yêu cầu về hội nhập quốc tế. Trên WAN người dùng có thể trao đổi, xử lý dữ liệu truyền thống thuần túy song song với thực hiện các kỹ thuật mới, cho phép trao đổi dữ liệu đa phương tiện như hình ảnh, âm thanh, điện thoại, họp hội nghị, qua đó tăng hiệu suất công việc, và làm giảm chi phí quản lý cũng như chi phí sản xuất khác. Đặc biệt đối với các giao dịch Khách – chủ (Client – Server), hệ thống kết nối mạng diện rộng từ các LAN của văn phòng trung tâm (NOC) tới LAN của các chi nhánh (POP) sẽ là hệ thống trao đổi thông tin chính của cơ quan hay tổ chức. Nó giúp tăng cường và thay đổi về chất công tác quản lý và trao đổi thông tin, tiến bước vững chắc tới một nền kinh tế điện tử (e-commerce), chính phủ điện tử (e-goverment) trong tương lai không xa. 3. Những điểm cần chú ý khi kết nối WAN Khi thiết kế WAN chúng ta cần chú ý đến ba yếu tố: 3.1 Môi trường: Các yếu tố liên quan đến mục tiêu thiết kế như môi trường của WAN, các yêu cầu về năng lực truyền thông của WAN(hiệu năng mạng), khả năng cung cấp động và các ràng buộc về dải thông, thoả mãn các đặc trưng của dữ liệu cần trao đổi trên WAN, đặc biệt các loại dữ liệu cần đảm bảo chất lượng dịch vụ như dữ liệu đa phương tiện, dữ liệu đòi hỏi đáp ứng thời gian thực như giao dịch về tài chính. Môi trường của WAN ở đây được thể hiện qua các tham số như số lượng các trạm làm việc, các máy chủ chạy các dịch vụ, và vị trí đặt chúng, các dịch vụ và việc đảm bảo chất lượng các dịch vụ đang chạy trên WAN. Việc chọn số lượng và vị trí đặt các máy chủ, các máy trạm trong WAN liên quan nhiều đến vấn đề tối ưu các luồng dữ liệu truyền trên mạng. Chẳng hạn khu vực nào có nhiều trạm làm việc, chúng cần thực hiên nhiều giao dịch với một hay nhiều máy chủ nào đó, thì các máy chủ đó cũng cần phải đặt trong khu vực đó, nhằm giảm thiểu dữ liệu truyền trên WAN.
Yêu cầu về hiệu năng cần được quan tâm đặc biệt khi thiết kế các WAN các dịch vụ đòi hỏi thời gian thực như VoIP, hay hội nghị truyền hình, giao dịch tài chính, Khi đó các giới hạn về tốc độ đường truyền, độ trễ, Cần được xem xét kỹ, nhất là khi dùng công nghệ vệ tinh, vô tuyến, Các đặc trưng của dữ liệu cũng cần được quan tâm để nhằm giảm thiểu chi phí về giải thông khi kết nối WAN. Các đặc trưng dữ liệu đề cập ở đây là dữ liệu client/ server, thông điệp, quản trị mạng, giải thông nào đảm bảo chất lượng dịch vụ 3.2 Các yêu cầu kỹ thuật: Năm yêu cầu cần xem xét khi thiết kế WAN đó là khả năng mở rộng, tính dễ triển khai, tính dễ phát hiện lỗi, tính dễ quản lý, hỗ trợ đa giao thức. . Khả năng mở rộng thể hiện ở vấn đề có thể mở rộng, bổ sung thêm dịch vụ, tăng số lượng người dùng, tăng giải thông mà không bị ảnh hưởng gì đến cấu trúc hiện có của WAN, và các dịch vụ đã triển khai trên đó. . Tính dễ triển khai thể hiện bằng việc thiết kế phân cấp, mô đun hoá, khối hoá ở mức cao. Các khối, các mô đun của WAN độc lập một cách tương đối, quá trình triển khai có thể thực hiện theo từng khối, từng mô đun. . Tính dễ phát hiện lỗi là một yêu cầu rất quan trọng, vì luồng thông tin vận chuyển trên WAN rất nhạy cảm cho các tổ chức dùng WAN. Vậy việc phát hiện và cô lập lỗi cần phải thực hiện dễ và nhanh đối với quản trị hệ thống. . Tính dễ quản lý đảm bảo cho người quản trị mạng làm chủ được toàn bộ hệ thống mạng trong phạm vi địa lý rộng hoặc rất rộng. . Hỗ trợ đa giao thức (mạng có thể đáp ứng được nhiều loại giao thức khác nhau có thể thực hiện được khả năng tích hợp tất các các dịch vụ thông tin và truyền thông cho một tổ chức trên cùng hạ tầng công nghệ thông tin, nhằm giảm chi phí thiết bị và phí truyền thông, giảm thiểu tài nguyên con người cho việc vận hành hệ thống. 3.3 An ninh-an toàn: Việc đảm bảo an ninh, xây dựng chính sách an ninh, và thực hiện an ninh thế nào ngay từ bước thiết kế. An ninh-an toàn mạng là gì ? Để trả lời cho câu hỏi này ta tiến hành tìm hiểu: Khái niệm: Theo một nghĩa rộng thì an ninh - an toàn mạng dùng riêng, hay mạng nội bộ là giữ không cho ai làm cái mà mạng nội bộ đó không muốn cho làm. Vậy khi kết nối WAN phải triển khai cơ chế nào để thực hiện yêu cầu an ninh - an toàn, chúng ta gọi đó là cơ chế an ninh - an toàn mạng. Tài nguyên mà chúng ta muốn bảo vệ là: Các dịch vụ mà mạng đang triển khai. Các thông tin quan trọng mà mạng đó đang lưu giữ, hay cần lưu chuyển. Các tài nguyên phần cứng và phần mềm mà hệ thống mạng đó có, để cung ứng cho những người dùng mà nó cho phép, Nhìn từ một phía khác thì vấn đề an ninh - an toàn khi thực hiện kết nối WAN còn được thể hiện qua tính bảo mật (confidentiality), tính toàn vẹn (integrity) và tính sẵn dùng
(availability) của các tài nguyên về phần cứng, phần mềm, dữ liệu và các dịch vụ của hệ thống mạng. Vấn đề an ninh - an toàn còn thể hiên qua mối quan hệ giữa người dùng với hệ thống mạng và tài nguyên trên mạng. Các quan hệ này được xác định, được đảm bảo qua phương thức xác thực (authentication), xác định được phép (authorization) dùng, và bị từ chối (repudiation). Chúng ta sẽ xem xét chi tiết:  Tính bảo mật: Bảo đảm tài nguyên mạng không bị tiếp xúc, bị sử dụng bởi những người không có thẩm quyền. Chẳng hạn dữ liệu truyền trên mạng được đảm bảo không bị lấy trộm cần được mã hoá trước khi truyền. Các tài nguyên đó đều có chủ và được bảo vệ bằng các công cụ và các cơ chế an ninh-an toàn.  Tính toàn vẹn: Đảm bảo không có việc sử dụng, và sửa đổi nếu không được phép, ví dụ như lấy hay sửa đổi dữ liệu, cũng như thay đổi cấu hình hệ thống bởi những người không được phép hoặc không có quyền. Thông tin lưu hay truyền trên mạng và các tệp cấu hình hệ thống luôn được đảm bảo giữ toàn vẹn. Chúng chỉ được sử dụng và được sửa đổi bởi những người chủ của nó hay được cho phép. Hình 1.6 : Mô hình An ninh-An toàn mạng  Tính sẵn dùng: Tài nguyên trên mạng luôn được bảo đảm không thể bị chiếm giữ bởi người không có quyền. Các tài nguyên đó luôn sẵn sàng phục vụ những người được phép sử dụng. Những người có quyền có thể dùng bất cứ khi nào, bất cứ lúc nào. Thuộc tính này rất quan trọng, nhất là trong các dịch vụ mạng phục vụ công cộng (ngân hàng, tư vấn, chính phủ điện tử, ).
 Việc xác thực: Thực hiện xác định người dùng được quyền dùng một tài nguyên nào đó như thông tin hay tài nguyên phần mềm và phần cứng trên mạng. Việc xác thực thường kết hợp với sự cho phép, hay từ chối phục vụ. Xác thực thường dùng là mật khẩu (password), hay căn cước của người dùng như vân tay hay các dấu hiệu đặc dụng. Sự cho phép xác định người dùng được quyền thực hiện một hành động nào đó như đọc/ghi một tệp (lấy thông tin), hay chạy chương trình (dùng tài nguyên phần mềm), truy nhập vào một đoạn mạng (dùng tài nguyên phần cứng), gửi hay nhận thư điện tử, tra cứu cơ sở dữ liệu - dịch vụ mạng, Người dùng thường phải qua giai đoạn xác thực bằng mật khẩu (password, RADIUS, ) trước khi được phép khai thác thông tin hay một tài nguyên nào đó trên mạng TÓM TẮT CHƯƠNG I  Việc kết nối mạng máy tính đem lại nhiều lợi ích như chia sẽ dữ liệu, tài nguyên  Các topology mạng thông dụng gồm có: mạng hình sao, bus, vòng, và tiện dụng nhất ngày nay là mạng hỗn hợp của 3 mạng trên.  Mạng LAN là mạng cục bộ dùng để nối kết những máy tính trong một khu vực nhỏ, một tòa nhà . Với ưu điểm là truyển thông tốc độ cao  Các giao thức sử dụng trong LAN thường là CSMA/CD, giao thức truyền token  Mạng WAN là sự phát triển của mạng LAN, khi mà nhu cầu kết nối nhiều mạng LAN của một công ty, tổ chức thành một hệ thống mạng  Ưu điểm của mà WAN đem lại là: tiết kiệm được chi phí vận chuyển, thông tin được dễ dàng chia sẽ và thông tin được chia sẻ và xử lý bởi nhiều máy tính  Những điểm cần chú ý khi kết nối mạng WAN bao gồm: môi trường, yêu cầu kỹ thuật, và tính an toàn
Chương 2 CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MẠNG WAN I. CÔNG NGHỆ X.25 1. Giới thiệu chung về X.25 X.25 là một dịch vụ mạng diện rộng, ra đời vào những năm 1970. Mục đích ban đầu của nó là kết nối các máy chủ lớn (mainframe) với các máy trạm (terminal) ở xa. Các mạng chuyển mạch gói công cộng sử dụng khuyến nghị X.25 của CCITT, đó là một giao diện chuẩn giữa thiết bị mạng gói được gọi là một DCE (Data Circuit-terminating Equipment) bởi CCITT, và các thiết bị người dùng, được gọi là DTE (Data Terminal Equipment). Khuyến nghị X.25 CCITT được thông qua vào tháng 3/1976 và được duyệt lại vào những năm 1980, 1984, và 1988. Giao diện X.25 giữa DTE và DCE gồm 3 tầng tương ứng vói 3 tầng đầu tiên trong mô hình tham chiếu OSI, lần lượt được gọi tên là tầng vật lý (physical), tầng khung (frame), và tầng gói (packet) : Tầng vật lý : Định rõ cách sử dụng của một liên kết đồng bộ điểm - điểm, hai chiều, do đó cung cấp đường truyền vật lý giữa DTE và mạng. Nó cũng định rõ cách sử dụng của X.21 và cách sử dụng giao diện vật lý V.24 (ví dụ tiêu chuẩn EIA RS232-D). Tầng khung (tương ứng với tầng liên kết dữ liệu) : Định rõ cách sử dụng của thủ tục truy cập liên kết cân bằng (LAP-B), là một tập con của HDLC. Tầng gói (tương ứng với tầng mạng) : Là tầng cao nhất trong giao diện X.25 và nó định rõ loại mà trong đó thông tin điều khiển và dữ liệu người dùng được xây dựng cấu trúc thành các gói tin. Thông tin điều khiển, bao gồm thông tin về địa chỉ, được chứa trong trường header của gói tin và cho phép mạng định danh DTE mà các gói tin phải đi đến. Nó cũng cho phép một liên kết vật lý đơn được hỗ trợ truyền thông đến nhiều DTE khác nhau một cách đồng thời. Hình 2.1 Kiến trúc giao diện X.25 2. Mối quan hệ X.25 và mô hình OSI :
Hình 2.2: Mối quan hệ giữa X25 và mô hình OSI Bảng tổng kết các chức năng của các tầng trong mô hình X.25 : Bảng 2.1: Bảng tổng kết các chức năng của các tầng trong mô hình X.25 3. Định dạng gói tin X.25 Kích thước tối thiểu của vùng header là 3 byte. Có hai loại gói tin chính: gói tin dữ liệu và gói tin điều khiển. Bit đầu tiên trong byte thứ 1 (hay còn gọi là octet 1) của trường header phân biệt một gói tin dữ liệu với một gói tin điều khiển. 3.1 T Hình 2.3: Cấu trúc tổng quát gói tin X.25 rường header của gói tin X.25 Các gói tin dữ liệu chứa thông tin người dùng. Trường header của gói tin dữ liệu bao gồm 3 byte được mô tả như sau:
Hình 2.4: Cấu trúc gói tin dữ liệu a. General Format Identifier (GFI) GFI bao gồm 4 bít (4, 5, 6, và 7 trong octet 1) được mô tả như sau: . Q-bit (qualifier bit, bit 7): Phân biệt giữa một gói tin chứa qualified dữ liệu (ví dụ thông tin người dùng, Q=0) và một gói tin khác chứa thông tin điều khiển (Q=1). Nó được sử dụng một cách cụ thể khi DTE được kết nối với mạng qua PAD (packet assembler/disassembler). . D-bit (delivery confirmation bit, bit 6): Khi D-bit được thiết lập là 0, thì thông tin điều khiển luồng và xác nhận phân phát được truyền cục bộ (ví dụ giữa DTE và DCE). Khi D-bit được thiết lập là 1, thì thông tin điều khiển luồng và xác nhận phân phát được truyền từ nút này tới nút khác trên mạng (ví dụ giữa DTE và DTE). . Modulo bit (bit 4, 5): Modulo bit cung cấp thông tin về số hiệu trình tự gói tin. Các số hiệu trình tự là modulo 8 (ví dụ bộ đếm gói tin sẽ thay đổi từ 0 đến 7) nếu bit 4, 5 được thiết lập là 01. Các số hiệu trình tự là modulo 128 nết bit 4, 5 được thiết lập là 10. Hầu hết các dữ liệu chuyển mạch công cộng đều hỗ trợ một trình tự modulo 8. b. Logical channel numbers (LCNs) - số hiệu kênh logic: X.25 sử dụng LCN, hoặc một định danh kênh logic, để định danh các kết nối DTE trong mạng. Do đó, mỗi gói tin sẽ chứa một LCN mà định danh gói tin với một liên kết ảo tạm thời hoặc vĩnh viễn cho cả hai hướng truyền. LCN bao gồm một số hiệu nhóm kênh logic (4 bit) và một số hiệu kênh logic 8 bit. Trường LCN có tất cả 12 bit với giá trị cực đại số lượng các kênh logic có thể trên cùng đường giao diện vật lý là 4095. Giới hạn của LCNs, có thể được sử dụng bởi một khách hàng cho các liên kết ảo được gán tại thời điểm đăng ký bởi các tác vụ quản trị mạng. LCNs cho VCs được gán động (bên trong giới hạn định vị) trong suốt giai đoạn call- setup và định danh tất cả gói tin (ví dụ điều khiển và dữ liệu) kết hợp với VC. LCNs chỉ có ý nghĩa tại giao diện DTE/DCE cụ thể.
Hình 2.5: Các phạm vi kênh logic Số hiệu 0 được để dành và PVCs được định vị LCNs bắt đầu từ LCN1. VCs được chia thành 3 nhóm: one-way incoming, two-ways, và one-way outgoing. Do đó, X.25 cho phép một DTE thiết lập đồng thời nhiều liên kết ảo với mốt số DTE trên một liên kết truy cập vật lý đơn. Kết quả là, tầng gói của X.25 hoạt động giống như một bộ phân kênh thống kê xen kẽ gói tin. Hình 2.6: Virtual calls c. Sending and receiving sequence numbers: Số hiệu trình tự gửi và nhận: byte thứ 3 trong vùng header chứa các số hiệu trình tự gửi và nhận P(S) và P(R). d. M-bit (more bit): Dùng khi có sự cắt hợp dữ liệu xảy ra. Cụ thể là khi kích thước của đơn vị dữ liệu ở tầng 4 vượt qua độ dài tối đa cho phép của gói tin X.25 PLP, phải cắt nhỏ thành nhiều gói tin. Để bên nhận có thể tập hợp đủ các gói tin đã bị cắt ra đó, dùng bit M để đánh dấu gói tin cuối cùng trong dãy các gói tin đó. Nếu M=0 thì vẫn còn có gói tin tiếp sau, nếu M=1 thì dãy là gói tin cuối cùng. e. Dữ liệu người dùng: Độ dài tối đa trường dữ liệu người dùng có giá trị được thoả thuận giữa người đăng ký và mạng tại thời điểm đăng ký, cụ thể là 128 byte. 3.2 Ưu nhược điểm của X.25
a. Ưu điểm : X.25 có chi phí thấp và hiệu quả vì chi phí cước được tính theo lưu lượng dữ liệu chứ không tính theo thời gian kết nối và khoảng cách của kết nối. Dữ liệu được truyền đi vớI bất kỳ tốc độ nào lên tới mức độ tối đa của đường truyền. b. Nhược điểm : Mạng X.25 thường có dung lượng thấp, tối đa là 48 kbit/s (trên đường tương tự). So sánh tốc độ của X.25 vớI Frame Relay là 4Mb/giây hoặc hơn nữa, ATM có tốc độ 155Mb/giây, Phần dữ liệu trong khung X.25 chỉ có thể đạt tối đa 128 byte. Ngoài ra thời gian truyền gói dữ liệu cũng bị trễ do đặc trưng của mạng chia sẻ . Công nghệ X.25 từ lâu đã không còn được sử dụng rộng rãi. Frame Rlay đã thay thế cho X.25. 3.3 Các ứng dụng của X.25 Ứng dụng thường thấy nhất của X.25 là trên các máy đọc thẻ tín dụng. Tại các trung tâm thương mại, siêu thị, khi khách hàng sử dụng thẻ để thanh toán thì các máy đọc thẻ sẽ sử dụng X.25 để liên hệ với máy tính trung tâm xác định giá trị của thẻ, thực hiện giao dịch thanh toán. Một số công ti còn sử dụng X.25 trên mạng VAN (Value-add Network ). VAN là một mạng riêng được các công ty thuê từ nhà cung cấp dịch vụ để thực hiện trao đổI dữ liệu về tài chính và nhiều thông tin thương mại khác. Đối với những ứng dụng này, băng thông thấp và thời gian trễ cao không phải là vấn đề lớn, trong khi đó chi phí thấp lại là một ưu điểm của X.25 . II. CÔNG NGHỆ ISDN 1. Giới thiệu Dịch vụ số ISDN - Intergrated Services Digital Network: ISDN là một loại mạng viễn thông số tích hợp đa dịch vụ cho phép sử dụng cùng một lúc nhiều dịch vụ trên cùng một đường dây điện thoại thông thường. Với cơ sở điện thoại cố định hạ tầng hiện có, ISDN là giải pháp cho phép truyền dẫn thoại, dữ liệu và hình ảnh tốc độ cao. Người dùng cùng một lúc có thể truy cập WAN và gọi điện thoại, fax mà chỉ cần một đường dây điện thoại duy nhất, thay vì 3 đường nếu dùng theo kiểu thông thường. Kết nối ISDN có tốc độ và chất lượng cao hơn hẳn dịch vụ kết nối theo kiểu quay số qua mạng điện thoại thường (PSTN). Tốc độ truy cập mạng WAN có thể lên đến 128 Kbps nếu sử dụng đường ISDN 2 kênh (2B+D) và khoảng 2.048 Mbps nếu sử dụng ISDN 30 kênh (30B+D). 2. Các thiết bị dùng cho kết nối ISDN ISDN Adapter: Kết nối với máy tính thông qua các giao tiếp PCI, RS-232, USB, PCMCIA và cho phép máy tính kết nối với mạng WAN thông qua mạng đa dịch vụ tích hợp ISDN với tốc độ 128Kbps ổn định đa dịch vụ và cao hơn hẳn so với các kết nối tương tự truyền thống mà tốc độ tối đa lý thuyết là 56Kbps. ISDN Router: Thiết bị này cho phép kết nối LAN vào WAN cho một số lượng không giới hạn người dùng. Thông qua giao tiếp ISDN BRI, thiết bị này còn có thể đóng vai trò
như một bộ chuyển đổi địa chỉ mạng (Network Address Translation) hoặc một máy chủ truy nhập từ xa. Khả năng thiết lập kết nối LAN to LAN qua dịch vụ ISDN cho phép nối mạng giữa Văn phòng chính và Chi nhánh hết sức thuận tiện. Cổng kết nối Ethernet tốc độ 10/100Mbps cho phép kết nối dễ dàng với mạng LAN. Các tính năng Quay số theo yêu cầu (Dial-on-Demand) và Dải thông theo yêu cầu (Bandwidth-on-Demand) tự động tối ưu hoá các kết nối theo yêu cầu của người dùng trên mạng. 3. Các đặc tính của ISDN ISDN được chia làm hai loại kênh khác nhau: Kênh dữ liệu (Data Channel), tên kỹ thuật là B channel, hoạt động ở tốc độ 64 Kbps. Kênh điều khiển (Control Channel), tên kỹ thuật là D Channel, hoạt động ở tốc độ16 Kbps (Basic rate) và 64 Kbps (Primary rate) Dữ liệu của người dùng sẽ được truyền trên các B channel, và dữ liệu báo hiệu (signaling data) được truyền qua D channel. Bất kể một kết nối ISDN có bao nhiêu B channel, nó chỉ có duy nhất một D channel. Đường ISDN truyền thống có hai tốc độ cơ bản là residential basic rate và commercial primary rate: Basic rate ISDN hoạt động với hai B channel 64 Kbps và một D channel 16 Kbps qua đường điện thoại thông thường, cung cấp băng thông dữ liệu là 128 Kbps. Tốc độ cơ bản được cung cấp phổ biến ở hầu hết các vùng ở Mỹ và châu Âu, với giá gần bằng với điện thoại thường ở một số vùng. (ở Đức, đường ISDN hoạt động với tốc độ cơ bản, với hai B channel 64 Kbps và một D channel 16 Kbps). Primary rate hoạt động với hai 23B channel 64 Kbps và một D channel 64 Kbps qua một đường T1, cung cấp băng thông 1472 Kbps. Primary rate đưa ra đường truyền quay số tốc độ cao, cần thiết cho các tổ chức lớn. Đôi khi ISDN adaptor bị gọi là "ISDN modem" vì nó có chức năng quay số và trả lời cuộc gọi trên đường dây digital, như modem thực hiện trên đường dây analog. Tuy nhiên, ISDN adaptor không phải là modem vì không thực hiện chức năng modulation/demodulation và việc chuyển đổi tín hiệu giữa digital và analog (digital/analog conversion). 4. Đánh giá khi dùng kết nối ISDN ISDN gồm hai kiểu BRI và PRI, đều đắt hơn điện thoại thông thường nhưng băng thông cao hơn. Hiện tại Việt Nam cung cấp 2 loại ISDN là 128 Kbps. Đây là hình thức kết nối mạng liên tỉnh tương đối rẻ so với các loại khác. Tuy nhiên nó đòi hỏi tổng đài điện thoại phải hỗ trợ kết nối ISDN III. CÔNG NGHỆ xDSL 1. Giới thiệu Việc kết nối WAN được thực hiện đầu tiên dùng modem tương tự qua mạng điện thoại, đến nay phương thức này chỉ dừng lại ở tốc độ truyền tải rất thấp, tối đa là 56kbps/line , điều này đã được cha đẻ của ngành lý thuyết thông tin Claude Shannon đã đưa ra giới hạn dung lượng cho kênh truyền có nhiễu là 35 kbps và thực tế đã đạt được
33.6kbps. Hạn chế của kênh truyền điện thoại với tốc tộ thông tin truyền số liệu do đôi dây cáp đồng như người ta nghĩ mà là khi qua mạch mã hóa PCM (Pulse Code Modulation) dãy tần truyền dẫn chỉ cho qua các tín hiệu từ 300hz đến 400hz. Sau này Modem X2 của hãng US Robotics và modem của hãng Rockwell được thống nhất bởi tiêu chuẩn V90 của ITU-T (liên minh viễn thông quốc tế) nhằm mục đích lách khỏi mạch lọc này trong chiều từ ISP về đến người sử dụng (downtream) đạt được tốc độ 56kbps nhưng tốc độ chiều từ người dùng lên ISP (uptream) vẫn là 33.6kbps và đây là tốc độ cao nhất có thể đạt được của modem. Đến nay cải tiến thành chuẩn V92 thực hiện kết nối nhanh hơn. Không đạt được tốc độ như đường T1: 1544kbps hay E1: 2048 kbps. Để vược qua ngưỡng tốc độ người ta chuyển sang dùng kỹ thuật số xDSL. Trên đường dây điện thoại thì thực tế chỉ dùng một khoảng tần số rất nhỏ từ 0KHz đến 20KHz để truyền dữ liệu âm thanh (điện thoại). Công nghệ DSL tận dụng đặc điểm này để truyền dữ liệu trên cùng đường dây, nhưng ở tần số 25.875 KHz đến 1.104 MHz . Hình 2.7: Hình vẽ mô tả tần số của tín hiệu thoại và DSl trên cáp đồng HDSL (High-speed DSL): Là đường truyền thuê bao kỹ thuật số tốc độ cao, đạt 1,544-2,048 Mbps và cần dùng tới 2 hoặc 3 đường cáp đôi. SDSL (Symmtric DSL): Tương tự như HDSL, nhưng chỉ sử dụng một đường cáp và dung lượng truyền dữ liệu hai chiều bằng nhau, đạt khoảng 1,544-2,048 Mbps. IDSL (Intergrated Service Digital Network DSL): Là mạng tích hợp dịch vụ số, có tốc độ download và upload như nhau, đạt 128 Kbps. RADSL (Rate Adaptive DSL): Điều chỉnh tốc độ truyền theo chất lượng tín hiệu. Tốc độ download từ 640 Kbps tới 2,2 Mbps và upload từ 272 Kbps tới 1,088 Mbps. CDSL (Consumer DSL): Là một phiên bản của DSL, tốc độ download khoảng 1 Mbps và tốc độ upload thì thấp hơn. UDSL (Unidirectional DSL): Là một phiên bản dự kiến sắp đưa ra của một công ty ở châu Âu, tương tự như HDSL. DSL Lite (còn gọi là G-Lite) có tốc độ đạt 1,544-6 Mbps. ADSL (asymmetrical DSL): Là đường truyền thuê bao kỹ thuật số không đối xứng, tốc độ download đạt 1,544-8 Mbps, upload đạt 16-640 Kbps.
VDSL (Very-high-bit-rate DSL): Là đường truyền thuê bao kỹ thuật số tốc độ rất cao. Hiện nay, VDSL là hình thức DSL đạt tốc độ cao nhất với tốc độ download có thể đạt 12,9-52,8 Mbps và upload 1,5-2,3 Mbps. G.SHDSL(Single pair High bit-rate DSL): Là tiêu chuẩn quốc tế mới về truyền dẫn trên đôi cáp đơn, DSL tốc độ cao, được đưa ra trong tiêu chuẩn G.991.2 của ITU-T. Không giống như DSL không đối xứng, được thiết kế cho các ứng dụng ở khu vực mà băng tần đường xuống lớn hơn băng tần đường lên. G.SHDSL là chuẩn đối xứng cho phép truyền với tốc độ 2,3Mbit/s cho cả hai hướng. Do đó GSHDSL thích hợp hơn cho các ứng dụng thương mại đòi hỏi băng thông tốc độ cao cả hai hướng. G.SHDSL tích hợp được cả các tính năng tin cậy của cáp đồng hiện hành và truyền thông tốc độ cao mang lại hiệu quả: nâng cao tốc độ dữ liệu, cự ly dài hơn và ít tạp âm hơn. ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line): Đường thuê bao kỹ thuật số không đối xứng là một công nghệ mới nhất cung cấp kết nối tới các thuê bao qua đường cáp điện thoại với tốc độ cao cho phép người sử dụng kết nối internet 24/24 mà không ảnh hưởng đến việc sử dụng điện thoại và fax. Công nghệ này tận dụng hạ tầng cáp đồng điện thoại hiện thời để cung cấp kết nối, truyền dữ liệu số tốc độ cao. ASDL là một chuẩn được Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ thông qua năm 1993 và gần đây đã được Liên minh viễn thông quốc tế ITU công nhận và phát triển. ADSL hoạt động như thế nào? ADSL hoạt động trên đôi cáp đồng điện thoại truyền thống, tín hiệu được truyền bởi 2 modem chuyên dụng, một modem phía người dùng và 1 modem phía nhà cung cấp dịch vụ kết nối. Các modem này hoạt động trên dải tần số ngoài phạm vi sử dụng của các cuộc gọi thoại trên cáp đồng và có thể cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhiều so với các modem 56k hiện nay. Một thiết bị lọc (Spliter) đóng vai trò tách tín hiệu điện thoại và tín hiệu dữ liệu (data), thiết bị này được lắp đặt tại cả phía người sử dụng và phía nhà cung cấp kết nối. Tín hiệu điện thoại và tín hiệu DSL được lọc và tách riêng biệt cho phép người dùng cùng 1 lúc có thể nhận và gửi dữ liệu DSL mà không hề làm gián đoạn các cuộc gọi thoại. ADLS tận dụng tối đa khả năng của cáp đồng điện thoại nhưng vẫn không làm hạn chế dịch vụ điện thoại thông thường. Spliter tạo nên 3 kênh thông tin: một kênh tải dữ liệu xuống tốc độ cao, một kênh đẩy ngược dữ liệu với tốc độ trung bình và 1 kênh cho dịch vụ điện thoại thông thường. Để đảm bảo dịch vụ điện thoại thông thường vẫn được duy trì khi tín hiệu ADSL bị gián đoạn, kênh tín hiệu thoại được tách riêng khỏi modem kỹ thuật số bởi các thiết bị lọc. 2. Ưu điểm và nhược điểm của ADSL 2.1 Những ưu điểm của ADSL:
Tốc độ truy nhập cao: Tốc độ Download: 1,5 - 8 Mbps. Nhanh hơn Modem dial-up 56Kbps 140 lần. Nhanh hơn truy nhập ISDN 128Kbps 60 lần. Tốc độ Upload: 64-640 Kbps. Tối ưu cho truy nhập Internet. Tốc độ chiều xuống cao hơn nhiều lần so với tốc độ chiều lên. Vừa truy nhập Internet, vừa sử dụng điện thoại. Tín hiệu truyền độc lập so với tín hiệu thoại/Fax đo đó cho phép vừa truy nhập Internet, vừa sử dụng điện thoại. Kết nối liên tục: Liên tục giữ kết nối (Always on) Không tín hiệu bận, không thời gian chờ. Không phải quay số truy nhập: Không phải thực hiện vào mạng/ra mạng. Không phải trả cước điện thoại nội hạt. Cước phí tuỳ vào chính sách của ISP: Thông thường cấu trúc cước theo lưu lượng sử dụng, dùng bao nhiêu, trả tiền bấy nhiêu. Thiết bị đầu cuối rẻ. 100 - 150 USD cho một máy đơn lẻ. 400- 500 USD cho một mạng LAN (10-15 máy). 2.2 Nhược điểm: Sự phụ thuộc của tốc độ vào khoảng cách từ nhà thuê bao đến nơi đặt tổng đài ADSL (DSLAM). Khoảng cách càng dài thì tốc độ đạt được càng thấp. Nếu khoảng cách trên 5Km thì tốc độ sẽ xuống dưới 1Mbps. Tuy nhiên, hiện tại hầu hết các tổng đài vệ tinh của nhà cung cấp (nơi sẽ đặt các DSLAM) chỉ cách các thuê bao trong phạm vi dưới 2km. Như vậy, sự ảnh hưởng của khoảng cách tới tốc độ sẽ không còn là vấn đề lớn. Trong thời gian đầu cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp dịch vụ sẽ không thể đầu tư các DSLAM tại tất cả các tổng đài điện thoại vệ tinh (chi phí rất lớn) vì vậy một số khách hàng có nhu cầu không được đáp ứng do chưa đặt được DSLAM tới tổng đài điện thoại vệ tinh gần nhà thuê bao. Như vậy, trong thời gian đầu cung cấp dịch vụ, dịch vụ sẽ chỉ được triển khai tại các thành phố lớn, các khu vực tập trung nhiều khách hàng tiềm nǎng. Tuy nhiên, khi số lượng khách hàng tăng thì sẽ tăng cường số lượng DSLAM để phục vụ khách hàng. ADSL dùng kỹ thuật ghép kênh phân tầng rời rạc DMT, tận dụng cả 3: tần số, biên độ, pha của tín hiệu sóng mang để truyền tải dữ liệu.
Bảng2.2: Bảng đánh giá các công nghệ xDSL Một trong các ứng dụng xDSL được sử dụng trong kết nối WAN là sử dụng công nghệ GSHDSL sử dụng trong mạng kênh thuê riêng. Mạng Kênh Thuê Riêng ( Leased Line NetWork ): Đây là cách kết nối phổ biến nhất hiện nay giữa hai điểm có khoảng cách lớn. Với kỹ thuật chuyển mạch giữa các nút của mạng (tương tự hoặc số) có một số lượng lớn đường dây truyền dữ liệu, với mỗi đường dây trong một thời điểm chỉ có nhiều nhất một phiên giao dịch, khi số lượng các trạm sử dụng tăng cao việc sử dụng mạng chuyển mạch trở nên không kinh tế. Để giảm bớt số lượng các đường dây kết nối giữa các nút mạng người ta đưa ra một kỹ thuật gọi là ghép kênh. Có hai phương thức ghép kênh chính là ghép kênh theo tần số và ghép kênh theo thời gian, hai phương thức này tương ứng với mạng thuê bao tuần tự và mạng thuê bao kỹ thuật số. trong thời gian hiện nay mạng thuê bao kỹ thuật số sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo thời gian với đường truyền T đang được sử dụng ngày một rộng rãi và dần dần thay thế mạng thuê bao tuần tự. Phương thức ghép kênh theo tần số: Để sử dụng phương thức ghép kênh theo tần số giữa các nút của mạng được liên kết bởi đường truyền băng tần rộng. Băng tần này được chia thành nhiều kênh con được phân biệt bởi tần số khác nhau. Khi truyền dử liệu, mỗi kênh truyền từ người sử dụng đến nút sẽ được chuyển thành một kênh con với tần số xác định và được truyền thông qua bộ ghép kênh đến nút cuối và tại đây nó được tách ra thành kênh riêng biệt để truyền tới người nhận. Theo các chuẩn của CCITT có các phương thức ghép kênh cho phép ghép 12, 60, 300 kênh đơn. Người ta có thể dùng đường thuê bao tuần tự (Analog) nối giữa máy của người sử dụng tới nút mạng thuê bao gần nhất. Khi máy của người sử dụng gửi dữ liệu thì kênh dữ liệu được ghép với các kênh khác và truyền trên đưòng truyền tới nút đích và được phân ra thành kênh riêng biệt trước khi gửi tới máy của người sử dụng. Đường nối giữa máy trạm của người sử dụng tới nút mạng thuê bao cũng giống như mạng chuyển mạch tuần tự sử dụng đường dây điện thoại với các kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu như V22, V22 bis, V32, V32 bis, các kỹ thuật nén V42 bis, MNP class 5. Phương thức ghép kênh theo thời gian (Công nghe TDM - Time Division Multiplexing) Khác với phương thức ghép kênh theo tần số, phương thức ghép kênh theo thời gian chia một chu kỳ thời gian hoạt động của đường truyền trục thành nhiều khoảng nhỏ và mỗi kênh tuyền dữ liệu được một khoảng. Sau khi ghép kênh lại thành một kênh chung dữ liệu được truyền đi tương tự như phương thức ghép kênh theo tần số. Người ta dùng đường thuê bao là đường truyền kỹ thuật số nối giữa máy của người sử dụng tới nút mạng thuê bao gần nhất.
Hệ thống mang tín hiệu T-carrier được dùng ở Bắc mỹ từ 1962, dùng chế độ phân chia thời gian (Time Division Multiplexing - TDM) để cung cấp tín hiệu thoại qua các đường truyền số. Nó được thiết kế hoạt động trên hệ thống cáp đồng, các đường này cũng được dùng dể truyền số liệu hay các tín hiệu video. Tại mỗi đầu cuối trước khi nối vào thiết bị của khách hàng, phải sử dụng một thiết bị đầu cuối là CSU/DSU (Channel Service Unit/Data Service Unit - CSU/DSU) để mã hoá dữ liệu truyền. Thông thường thiết bị của khách hàng là các bộ chuyển kênh (multiplexer) hay một cầu (LAN bridge) dùng cho việc chuyển mạch với T-carrier. Nó có thể mang tín hiệu giọng nói dưới dạng mã số, khi đó băng thông sử dụng là 64 Kbps, giá trị này được xác định theo định luật Nyquist và điều biến theo mã xung Pulse Code Modulation - PCM. Theo định luật Nyquist tín hiệu giọng nói phải được lấy 8000 mẫu trên giây. Dùng điều biến PCM yêu cầu mỗi mẫu phải biểu diễn bằng giá trị 8-bit. 8000 mẫu/giây x 8 bit/mẫu = 64000 bit/giây = 64 kbps. Tốc độ 64 Kbps được xác định như một kênh truyền ký hiệu là DS-0 (Digital Signal level 0) cho hệ thống T-carrier. Mỗi kênh DS-0 được dùng cho một kênh thoại. Khi dùng hệ thống T-carrier cho truyền số, mỗi khung dữ liệu là 193 bit, 8000 mẫu trên giây ta có: 193 bit/khung x 8000 khung/giây = 1544000 bit/giây = 1.544Mbps Tốc độ 1.544 Mbps được gọi là kênh T-1, nó bằng 24 kênh DS-0, được ký hiệu là DS-1 (DigitalSignal level 1). Hiện nay người ta có các đường truyền thuê bao như sau : Leased Line được phân làm hai lớp chính là Tx (theo chuẩn của Mỹ và Canada) và Ex (theo chuẩn của châu Âu, Nam Mỹ và Mehicô), x là mã số chỉ băng thông (bandwidth) của kết nối. Thông số kỹ thuật của các đường truyền Tx và Ex được liệt kê trong bảng dưới. Bảng 2.3: bảng thông số kỹ thuật đường truyền Tx và Ex T0/E0 là tương đương với một kênh truyền thoại đơn lẻ, T0 hoạt động ở tốc độ 56 Kbps và E0 hoạt động ở tốc độ 64 Kbps. Sở dĩ có sự khác biệt về tốc độ là vì các hệ thống viễn thông ở Bắc Mỹ dùng giao thức truyền tín hiệu cũ hơn, đảm bảo tạo ra chế độ sử dụng luân phiên 8 bit. Các máy biến đổi cảm ứng điện từ (Magnetic inductance transformer) trên công tắc chuyển mạch điện thoại (phone switch) cũ sẽ không khóa cứng (block) các công
tắc chuyển mạch luân phiên (alternating switch) hiện nay. Còn chuẩn của châu Ấu sử dụng 8 bit để truyền tải thông tin do hệ thống chuyển mạch ở đây không dùng máy biến đổi cảm ứng. T0 và E0 tạo nền tảng cho các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao hơn vì các đường điện thoại tầm xa (Telephone trunk line - Thực ra trong ngành viễn thông, khái niệm mối kết nối được chia làm 3 loại tách biệt là trunk, channel và line, nhưng do phạm vi của bài viết nên không bàn sâu về sự khác biệt của 3 khái niệm này, và sẽ có đôi chỗ dùng chung các khái niệm) đều có thể truyền cuộc thoại được số hóa (digitized voice conversation). Tất cả các công ty điện thoại đều tối ưu hóa đường truyền của họ cho dịch vụ truyền thoại (voice service). Bên cạnh việc phân chia trực tiếp các mức độ khác nhau của dịch vụ E/T, có nhiều đường truyền cung cấp dịch vụ phân chia nhỏ hơn, cho phép người dùng đặt thuê một số lượng bất kỳ các kênh (channel) T0 trong một đường truyềnT1 (tất nhiên số channel T0 đặt thuê phải nhỏ hơn hoặc bằng số channel T0 có trong một đường T1), hoặc đặt thuê các channel T1 trong một đường truyền T3 (số channel T1 đặt thuê phải nhỏ hơn hoặc bằng số channel T0 có trong một đường T3). Ví dụ nếu người dùng chỉ cần (hoặc chỉ đủ tiền để trả) một đường truyền khoảng 336 Kbps, họ có thể thuê 6 channel T0 của một đường truyền T1. Trong điều kiện đó, CSU/DSU (Channel Service Unit/Digital Service Unit) của người dùng phải có khả năng hỗ trợ các kênh phân chia (fractional channel). Khi đó công ty điện thoại sẽ tính tiền một phần của đường truyền T1 cho việc phân chia một phần thông lượng đường truyền mà người dùng sử dụng. Điều này thường được gọi là committed information rate. Các đường leased line được gắn vào cổng tuần tự (serial port) của máy tính hoặc router thông qua một CSU/DSU. IV. CÔN G NGHỆ FRAME RELAY 1. Tổng quan Frame Relay Bước sang thập kỷ 80 và đầu thập kỷ 90, công nghệ truyền thông có những bước tiến nhảy vọt đặc biệt là chế tạo và sử dụng cáp quang vào mạng truyền dẫn tạo nên chất lượng thông tin rất cao. Việc sử dụng thủ tục hỏi đáp X25 để thực hiện truyền số liệu trên mạng cáp quang luôn đạt được chất lượng rất cao, và vì thế khung truyền từ 128 byte cho X25 được mở rộng với khung lớn hơn, thế là công nghệ Frame Relay ra đời. Frame relay có thể chuyển nhận các khung lớn tới 4096 byte, và không cần thời gian cho việc hỏi đáp, phát hiện lỗi và sửa lỗi ở lớp 3 (No protocol at Network layer) nên Frame Relay có khả nǎng chuyển tải nhanh hơn hàng chục lần so với X25 ở cùng tốc độ. Frame Relay rất thích hợp cho truyền số liệu tốc độ cao và cho kết nối LAN to LAN và cả cho âm thanh, nhưng điều kiện tiên quyết để sử dụng công nghệ Frame relay là chất lượng mạng truyền dẫn phải cao. Frame Relay là một kỹ thuật có tầng datalink hướng kết nối với hiệu quả cao. Để bảo vệ lỗi, nó dựa vào các giao thức ở tầng trên và phụ thuộc vào mạng số và quang.
Frame Relay định nghĩa tiến trình kết nối giữa router và thiết bị chuyển mạch cục bộ (local access switching) của nhà cung cấp dịch vụ. nó không định nghĩa cách dữ liệu được truyền như thế nào trong đám mây Frame Relay của nhà cung cấp dịch vụ. Những thiết bị kết nối vào mạng Frame Relay được chia làm 2 loại :  DTE: Thường được xem như là thiết bị cuối cùng của một mạng chỉ định. Thiết bị DTE được đặt ở phía khách hàng và thuộc quyền sở hữu của khách hàng. Ví dụ: những thiết bị DTE là (Frame Relay Access Devices-FRADs) router, và bridge.  DCE: Những thiết bị kết nối liên mạng của nhà cung cấp. Mục đích của DCE là cung cấp tín hiệu đồng hồ và những dịch vụ chuyển trong một mạng và để truyền dữ liệu ngang qua mạng WAN. Trong hầu hết trường hợp, những switch trong một mạng WAN là Frame Relay Switch. Frame Relay cung cấp một phương tiện cho phép ghép nhiều kênh dữ liệu logic, được đề cập đến như là Vỉtual Circuits (VCs), trên một đường truyền vật lý bằng cách gán số nhận diện kết nối cho mỗi cặp thiết bị DTE. Những thiết bị Frame Relay Switch xây dựng một bảng switching mà nó ánh xạ một số nhận diện kết nối với một port đi ra. Khi nhận một Frame, thiết bị Frame relay Switch phân tích số nhận diện kết nối và phân phát frame đến giao diện đi ra tương ứng. Sơ đồ về đường đi đầy đủ để đến đích được thiết lập trước khi truyền frame đầu tiên. Hình 2.8: sơ đồ về đường đi trong frame relay 2. Thuật ngữ của Frame Relay Các thuật ngữ sau đây được sử dụng thường xuyên trong những miêu tả Frame Relay: Local access rate: Tốc độ đồng hồ (tốc độ port) của kết nối (local loop) đến đám mây Frame Relay. Local access rate là tốc độ gởi dữ liệu ra hoặc vào mạng, không phụ thuộc vào những cấu hình khác. VC: Mạch logic, được định nghĩa duy nhất bởi DLCI, được tạo ra để chắc chắn mối quan hệ hai chiều từ một DTE này đế một DTE khác. Một số VC có thể được ghép
thành một mạch vật lý đơn để truyền ngang qua mạng.tính năng này làm giảm độ phức tạp của thiết bị và mạng mà được yêu cầu để kết nối nhiều thiết bị DTE. Một VC có thể có nhiều DCE trung gian. Một VC có thể là mạch ảo cố định (PVC) hoặc mạch ảo chuyển (SVC). PVC: Cung cấp kết nối cố định được sử dụng thường xuyên và truyền dữ liệu cố định giữa các DTE ngang qua mạng Frame Relay. Cuộc giao tiếp ngang qua PVC không yêu cầu thiết lập cuộc gọi và ngắt cuộc gọi như SVC. SVC: Cung cấp những kết nối tạm thời được sử dụng trong các trường hợp chỉ yêu cầu thỉnh thoảng mới truyền dữ liệu giữa các DTE. SVC được thiết lập động theo yêu cầu và ngắt khi truyền xong DLCI(Data link connection identifier): Là một số 10 bit nằm trong cột địa chỉ của Frame Relay header, dùng để nhận diện VC. DLCI chỉ có ý nghĩa cục bộ vì nó chỉ tham chiếu giữa router cục bộ và Frame relay switch cục bộ mà DLCI kết nối đến. Do đó, những thiết bị tại hai đầu một kết nối có thể sử dụng giá trị DLCI khác nhau để đề cập đến cùng một kết nối ảo. Commited information rate (CIR): Chỉ ra tốc độ dữ liệu trung bình tối đa mà mạng bảo đảm để phân phát dữ liệu trong điều kiện bình thường. Khi thuê dịch vụ Frame Relay, bạn chỉ ra local access rate 56kbps hoặc T1, điển hình, bạn cũng được yêu cầu để chỉ ra CIR cho mỗi DLCI. Nếu bạn gởi thông tin nhanh hơn CIR của DLCI, cờ mạng của 1 vài frame co 1 bit discard eligible (DE). Mạng sẽ cố gắng làm tốt nhất đẻ phân phát gói tin, nhưng sẽ hủy các gói tin có bit DE đầu tiên nếu như mạng bị tắt ngẽn. Nhiều dịch vụ Frame Relay rẻ dựa trên CIR bằng 0. CIR bằng 0 nghĩa là mỗi frame là một DE frame, mạng sẽ bỏ bất kì frame nào khi nó cần. Inverse Address Resolution Protocol (ARP): Một phương pháp kết hợp động giữa địa chỉ tầng network của router ở xa với một DLCI cục bộ. Inverse ARP cho phép một router tự động phát hiện địa chỉ tầng mạng của thiết bị DTE ở xa mà đã được cấp với một VC. Local Management Interface (LMI): Một chuẩn tín hiệu giữa router và Frame Relay Switch cục bộ có nhiệm vụ quản lý kết nối và duy trì trạng thái giữa router và Frame Relay Switch. Forward explicit congestion notification (FECN): Một bit trong cột địa chỉ của Frame Relay header. Cơ chế FECN được khởi tạo khi thiết bị DTE gởi những frame vào mạng. Nếu mạng bị tắt ngẽn, thiết bị DCE sẽ cấu hình bit FECN có giá trị 1 khi những frame này đi đến thiết bị DTE đích, sẽ dựa vào bit này để nhận biết con đường từ nguồn đến đích bị ngẽn. Thiết bị DTE có thể chuyển thông tin này đến những giao thức tầng cao hơn để xữ lý. Phụ thuộc vào sự triển khai, flow control có thể được khởi tạo hoặc dấu hiệu có thể bị bõ qua. Backward explicit congestion notifiction (BECN): Một bit trong cột địa chỉ của Frame Relay header. Thiết bị DCE sẽ xét giá trị của bit BECN bằng 1 trong những frame đi hướng ngược lại của những frame có bit FECN là 1. Xét bit BECN bằng 1 để thông báo thiết bị DTE nhận rằng một đường đi ngang qua mạng bị tắt ngẽn.
Thiết bị DTE có thể chuyển thông tin này đến giao thức tầng trên để xữ lý. Phụ thuộc vào sự triển khai, flow control có thể được khởi tạo hoặc dấu hiệu xó thể bị bõ qua. Hình 2.9: Ví dụ về kết nối Frame Relay Như chỉ ra trong hình, router A có 2 VC được cấu hình trên một interface vật lý. DLCI 100 định nghĩa VC kết nối router B, DLCI 400 định nghĩa VC kết nối router C. Tại đầu bên kia, một số DLCI khác có thể được sử dụng để định nghĩa VC. 3. Topology Frame Relay Frame Relay cho phép kết nối những site ở xa theo một trong những mô hình sau: Star topology: Những site ở xa được kết nối đến 1 site trung tâm thường là cung cấp 1 dịch vụ hay ứng dụng. Mô hình star cũng biết như là một cấu hình hub and spoke, là mô hình mạng Frame Relay được sử dụng phổ biến nhất. Đây là mô hình rẻ nhất bởi vì nó yêu cầu ít PVC. Hình 2.10: Mô hình Strar ( hub and spoke )
Full-mesh topology: Tất cả router có VC đến tất cả các router khác. Sơ đồ full- mesh, cung cấp kết nối trực tiếp từ 1 site đến tất cả các site khác và cho phép đường dự phòng. Khi một đường bị đứt, router có thể định tuyến lại ngang qua site khác. Khi số site trong sơ đồ tăng lên, một sơ đồ full-mesh trở nên rất đắt. Dùng công thức n(n-1)/2 để tính tổng số liên kết để triển khai một sơ đồ full-mesh, n la số site. Hình 2.11: Mô hình Full Mesh Partial-mesh topology: Không phải tất cả các site có kết nối trực tiếp đến tất cả các site khác. Phụ thuộc vào những vùng traffic trong mạng, bạn có thể tạo thêm những kết nối đến site ở xa mà có nhu cầu trao đổi dữ liệu lớn. Hình 2.12: Mô hình Partial - Mesh 4. Cấu hình chung của một mạng Frame Relay Cơ sở để tạo được mạng Frame relay là các thiết bị truy nhập mạng FRAD (Frame Relay Access Device), các thiết bị mạng FRND (Frame Relay Network Device), đường nối giữa các thiết bị và mạng trục Frame Relay. Hình 2.13 mạng Frame Relay Thiết bị FRAD có thể là các LAN bridge, LAN Router v.v Thiết bị FRND có thể là các Tổng đài chuyển mạch khung (Frame) hay tổng đài chuyển mạch tế bào (Cell Relay -
chuyển tải tổng hợp các tế bào của các dịch vụ khác nhau như âm thanh, truyền số liệu, video v.v , mỗi tế bào độ dài 53 byte, đây là phương thức của công nghệ ATM). Đường kết nối giữa các thiết bị là giao diện chung cho FRAD và FRND, giao thức người dùng và mạng hay gọi F.R UNI (Frame Relay User Network Interface). Mạng trục Frame Relay cũng tương tự như các mạng viễn thông khác có nhiều tổng đài kết nối với nhau trên mạng truyền dẫn, theo thủ tục riêng của mình. Trong OSI 7 lớp, lớp 3 - lớp network, Frame Relaykhông dùng thủ tục gì cả (Transparent). 5. Hoạt động chung của mạng Frame Relay Người sử dụng gửi một Frame (Khung) đi với giao thức LAP-D hay LAP-F (Link Access Protocol D hay F), chứa thông tin về nơi đến và thông tin người sử dụng, hệ thống sẽ dùng thông tin này để định tuyến trên mạng. Công nghệ Frame Relay có một ưu điểm đặc trưng rất lớn là cho phép người sử dụng dùng tốc độ cao hơn mức họ đǎng ký trong một khoảng thời gian nhất định, có nghĩa là Frame Relay không cố định độ rộng bǎng (Bandwith) cho từng cuộc gọi một mà phân phối bandwith một cách linh hoạt điều mà X25 và thuê kênh riêng không có. Ví dụ người sử dụng ký hợp đồng sử dụng với tốc độ 64 kb, khi họ chuyển đi một lượng thông tin quá lớn, Frame Relay cho phép truyền chúng ở tốc độ cao hơn 64 kb. Hiện tượng này được gọi là "bùng nổ" - Bursting. Thực tế trên mạng lưới rộng lớn có rất nhiều người sử dụng với vô số frame chuyển qua chuyển lại, hơn nữa Frame Relay không sử dụng thủ tục sửa lỗi và điều hành thông lượng (Flow control) ở lớp 3 (Network layer), nên các Frame có lỗi đều bị loại bỏ thì vấn đề các frame được chuyển đi đúng địa chỉ, nguyên vẹn, nhanh chóng và không bị thừa bị thiếu là không đơn giản. Để đảm bảo được điều này Frame relay sử dụng một số nghi thức sau. . DLCI (Data link connection identifier) - Nhận dạng đường nối data.  Cũng như X25, trên một đường nối vật lý frame relay có thể có rất nhiều các đường nối ảo, mỗi một đối tác liên lạc được phân một đường nối ảo riêng để tránh bị lẫn, được gọi tắt là DLCI. . CIR ( committed information rate ) - Tốc độ cam kết.  Đây là tốc độ khách hàng đặt mua và mạng lưới phải cam kết thường xuyên đạt được tốc độ này. CBIR ( Committed burst information rate ) - Tốc độ cam kết khi bùng nổ thông tin.  Khi có lượng tin truyền quá lớn, mạng lưới vẫn cho phép khách hàng truyền quá tốc độ cam kết CIR tại tốc độ CBIR trong một khoảng thời gian (Tc) rất ngắn vài ba giây một đợt, điều này tuỳ thuộc vào độ "nghẽn" của mạng cũng như CIR. DE bit (Discard Eligibility bit) - Bit đánh dấu Frame có khả nǎng bị loại bỏ. Về lý mà nói nếu chuyển các Frame vượt quá tốc độ cam kết, thì những Frame đó sẽ bị loại bỏ và bit DE được sử dụng. Tuy nhiên có thể chuyển các frame đi với tốc độ lớn hơn CIR hay thậm chí hơn cả CBIR tuỳ thuộc vào trạng thái của mạng Frame relay lúc đó có độ nghẽn ít hay nhiều (Thực chất của khả nǎng này là mượn độ rộng bǎng "Bandwith" của những người sử dụng khác khi họ chưa dùng đến). Nếu độ nghẽn của mạng càng nhiều (khi
nhiều người cùng làm việc) thì khả nǎng rủi ro bị loại bỏ của các Frame càng lớn. Khi Frame bị loại bỏ, thiết bị đầu cuối phải phát lại. Do mạng Frame relay không có thủ tục điều hành thông lượng (Flow control) nên độ nghẽn mạng sẽ không kiểm soát được, vì vậy công nghệ Frame relay sử dụng hai phương pháp sau để giảm độ nghẽn và số frame bị loại bỏ : Sử dụng FECN (Forward explicit congestion notification):  Thông báo độ nghẽn cho phía thu và BECN (Backward Explicit Congestion Notification). Thông báo độ nghẽn về phía phát. Thực chất của phương pháp này để giảm tốc độ phát khi mạng lưới có quá nhiều người sử dụng cùng lúc. Hình vẽ bên dưới Hình 2.14 Nguyên lý sử dụng FECN và BECN Sử dụng LMI (Local Manegment Interface): để thông báo trạng thái nghẽn mạng cho các thiết bị đầu cuối biết. LMI là chương trình điều khiển giám sát đoạn kết nối giữa FRAD và FRND. 5.1 Tín hiệu LMI \ Hình 2.15: Mô tả tín hiệu LMI
LMI là một chuẩn tín hiệu giữa router và Frame Relay Switch. LMI có nhiệm vụ quản lý kết nối và duy trì trạng thái giữa các thiết bị. Router gởi một hay nhiều yêu cầu về trạng thái LMI đầy đủ đến Frame Relay Switch. Frame Relay Switch trả lời với một hay nhiều loại LMI, và router sẽ cấu hình với loại LMI cuối cùng nhận được. Khi router nhận thông tin LMI, nó cập nhật trạng thái VC của nó với một trong 3 trạng thái sau: Active : Chỉ ra rằng kết nối VC hoạt động và các router có thể trao đổi dữ liệu trên mạng Frame Relay. Inactive : Chỉ ra rằng kết nối cục bộ đến Frame Relay Switch đang làm việc, nhưng kết nối router ở xa đến Frame Relay Switch ở xa không làm việc. Delete : Chỉ ra rằng không có LMI nào được nhận từ Frame Relay Switch hoặc không có dịch vụ giữa router và Frame Relay Switch cục bộ. 5.2 Ánh xạ địa chỉ Frame Relay bằng Inverse ARP  LMI nhận DLCI có giá trị địa phương từ Frame Relay Switch.  Inverse ARP ánh xạ local DLCI tới địa chỉ mạng đầu xa Hình 2.16: Ánh xạ địa chỉ Frame Relay bằng Inverse ARP Một kết nối Frame Relay yêu cầu, trên một VC, DLCI cục bộ được ánh xạ đến một địa chỉ tầng mạng đích, như địa chỉ IP. Những router có thể tự động phát hiện DLCI cục bộ từ Frame Relay Switch cục bộ băng giao thức LMI.
Trên router Cisco, DLCI cục bộ có thể được ánh xạ đến địa chỉ tầng mạng của router ở xa một cách tự động bằng Inverse ARP. Inverse ARP gán một DLCI cho một kết nối chỉ định. Ví dụ : ánh xạ địa chỉ Frame Relay Như chỉ ra trong hình, sử dụng Inverse ARP, router bên trái có thể tự động phát hiện địa chỉ IP của router ở xa, và sau đó ánh xạ đến DLCI cục bộ. Trong trường hợp này, DLCI cục bộ là 500 được ánh xạ đến địa chỉ IP 10.1.1.1. Do đó, khi router gửi dữ liệu đến 10.1.1.1, nó dùng DLCI 500. 5.3 Các giai đoạn hoạt động của Inverse ARP và LMI Sau đây là tóm tắt về cách tín hiệu Inverse ARP và LMI làm việc như thế nào với kết nối Frame Relay: Hình 2.17: Các giai đoạn hoạt động của  Mỗi router kết nối đếnInverse Frame ARP Relay và SwitchLMI bằng CSU/DSU.  Khi Frame Relay được cấu hình trên một interface, router gởi một yêu cầu về trạng thái LMI đến Frame Relay Switch. Message này thông báo với switch về trạng thái của router và yêu cầu switch gởi trạng thái kết nối của VC.  Khi Frame Relay Switch nhận được yêu cầu, nó trả lời với một message trạng thái LMI gồm DLCI cục bộ của PVC đến những router ở xa mà router cục bộ có thể gởi dữ liệu.  Với mỗi DLCI đang hoạt động, mỗi router gởi một Inverse ARP để giới thiệu về nó.  Khi một router nhận được một message Inverse ARP, nó tạo một dòng ánh xạ trong bảng ánh xạ Frame Relay gồm DLCI cục bộ và địa chỉ tầng mạng router ở xa. Chú ý, DLCI là DLCI cục bộ, không phải DLCI của router ở xa. Một trong 3 trạng thái kết nối có thể xuất hiện trong bảng ánh xạ Frame Relay.
 Mỗi lần 60 giây, các router gởi Inverse ARP đến tất cả DLCI đang hoạt động. Mỗi lần 10 giây, router trao đổi thông tin LMI với switch (keepalive).  Router thay đổi trạng thái của mỗi DLCI là active, inactive, hoặc deleted dựa trên LMI trả lời rừ Frame Relay Switch. 6. Cấu trúc khung của Frame relay 6.1 Cấu trúc chung. Hình 2.18: cấu trúc khung của Frame Relay Cấu trúc khung của Frame Relay hoàn toàn tương tự như X25 chỉ khác là khung này có trường địa chỉ A dài hơn (2byte) và không có trường lệnh C vì ở Frame relay không có thủ tục hỏi đáp. Tuy nhiên trên thực tế không có một cuộc nối nào hoàn hảo tới mức tuyệt đối, thu phát không có một lỗi nhỏ, vì vậy vẫn phải cần tới trường FCS để phân tích được các Frame có lỗi cũng như theo dõi được số thứ tự của chúng. Cấu trúc của một khung có các phần sau: . 1 byte dành cho cờ F (Flag) dẫn đầu. . 2 byte địa chỉ A (Adress) để biết khung chuyển tới đâu . . Trường I (Information)dành cho dữ liệu thông tin có nhiều byte . . 2 byte cho việc kiểm tra khung - FCS (Frame Check Sequence) để phân tích và biết được các gói thiếu, đủ, đúng, sai trên cơ sở đó trả lời cho phía phát biết. . Và cuối cùng là 1 byte cờ F để kết thúc. Như vậy cấu trúc khung của Frame Relay và gói X25 cơ bản giống nhau đều có cờ đi trước mở đường và kết thúc để bảo vệ cho dữ liệu thông tin đi giữa. 6.2 Chi tiết của một khung Hình 2.19: Chi tiết cấu trúc khung Frame Relay Byte thứ nhất và byte cuối cùng: Flag - cờ luôn có giá trị 01111110. Thể hiện theo mã Hexal là 7E.
2 byte tiếp dành cho địa chỉ ( Header của Frame Relay) Trong đó. a. Byte thứ 2 bao gồm:  Bit 0 – E/A: Extended/Address: Khi khách hàng dùng nhiều cần mở rộng thêm địa chỉ có nghĩa là tǎng số DLCI thì dùng bit mở rộng địa chỉ EA. Bình thường như hình vẽ 4 giới thiệu đây thì giá trị EA của byte 2 là 0 và EA của byte 3 là 1. Nếu mở rộng như hình vẽ 2.20 thì EA sẽ là 0, 0, 1 theo thứ tự trên xuống. Hình 2.20: Cấu trúc header của Frame Relay  Bit 1 - C/R - Command/ respond: Bit này dùng để hỏi và đáp, nhưng mạng Frame Relay không dùng mà chỉ dành cho các thiết bị đầu cuối (FRAD) sử dụng mỗi khi cần trao đổi thông tin cho nhau, Bit C/R do FRAD đặt giá trị và được giữ nguyên khi truyền qua mạng.  Từ bit 2 đến bit 7 - DLCI ở byte thứ 2 có 6 bit và ở byte thứ 3 có 4 bit tổng cộng 10 bit để nhận dạng đường nối data nói cách khác là địa chỉ nơi nhận, 10 bit có thể nhận dạng tới 1024 địa chỉ. Khi các đường kết nối ảo DLCI phát triển thêm chúng ta có thể dùng 3 byte địa chỉ như hình vẽ 2.19, lúc này sẽ có 16 bit địa chỉ tương đương 65536 địa chỉ. Tương tự chúng ta có thể dùng 4 byte địa chỉ. Hình 2.21: Trường hợp mở rộng 3 byte địa chỉ. b. Byte thứ 3.  Bit 1 - bit EA (đã trình bày trong phần trên).
 Bit 2 - bit DE. Bít đánh dấu các Frame mà mạng lưới, thiết bị có quyền loại bỏ nó nếu như độ nghẽn của mạng cao. Mạng lưới hoặc FRAD sẽ đặt bit DE = 1 cho các Frame phát đi với tốc độ cao hơn tốc độ khách hàng đǎng ký (CIR) mà mạng phải cam kết đảm bảo. Tuy nhiên các khung Frame này vẫn được chuyển đi bình thường tới người nhận nếu độ nghẽn mạng thấp, nhưng nếu độ nghẽn mạng cao thì những Frame có DE = 1 này sẽ bị loại bỏ trước tiên. Bình thường bit DE = 0. Hình 2.22: Minh họa cho bit DE Bc: (Committed Burst Size): Là số lượng dữ liệu data tối đa mạng lưới chấp nhận truyền đi trong các khoảng thời gian Tc. Tc: (Committed Rate Measurement Interval): Tc = Bc/CIR là khoảng thời gian mà FRAD cho phép gửi Bc và thậm chí cả Be. Be: (Exess Burst Size): Là số lượng dữ liệu data tối đa mà mạng không đảm bảo truyền tốt nhưng vẫn truyền thử xem.  Bit 3 - Bit BECN và Bit 4 - Bit FECN. Hai bit này do mạng lưới đặt cho từng cuộc nối một (Từng DLCI) báo cho các FRAD biết để điều hành thông lượng. Khi bị nghẽn các bit này được đặt = 1 theo 4 trường hợp sau đây trên cơ sở của hình vẽ 2.15. Hình 2.23: Các trường hợp của 2 bit FECN và BECN  Bit 5 đến bit 8 - Dành cho DLCI.
c. Trường thông tin I Trường thông tin của một Frame có thể thay đổi độ dài nhưng đều chứa hai loại thông tin chính đó là thông tin dữ liệu của người dùng (Application Data hay User Data ) và thông tin về giao thức từng lớp sử dụng PCI (Protocol Control Information) để thông báo cho lớp tương ứng của bên nhận biết. Hình 2.24: Trường thông tin I trong cấu trúc d. Hai Byte kiểm tra khung - FCS (Frame Check Sequence). Hai byte 16 bit để kiểm tra khung (FCS) đi sát với trường thông tin phần user data thực chất là kết quả của kiểm tra độ dư theo chu kỳ - CRC (Cyclic Redundacy Check). CRC nói chung là một giá trị được tính toán theo một phương pháp riêng phụ thuộc vào tổng số byte của một khối dữ liệu (Block of data), giá trị này sẽ được bên phát gửi sang bên phía thu, bên thu cũng đếm lại và so sánh với giá trị bên phát gửi sang, nếu hai giá trị như nhau có nghĩa là dữ liệu truyền đi tốt, nếu khác nhau là có lỗi. Đối với Frame relay CRC kiểm tra từ bit thứ nhất của trường địa chỉ cho tới bit cuối cùng trường thông tin. FCS được FRAD phát đếm và FRAD đầu thu đếm lại (Các FRND cũng đếm). Phát hiện FCS sai ở đâu thì Frame bị huỷ tại đó. Hình 2.25: Kiểm tra lỗi các khung gửi đi bằng FCS 7. Đánh giá khi dùng kế nối Frame Relay Hiện nay nhu cầu kết nối WAN được đặt ra và biến đổi theo từng ngày, có rất nhiều công nghệ được đưa ra thảo luận và thử nghiệm để xây dựng nền tảng mạng lưới cung cấp
các dịch vụ truyền số liệu cho quốc gia. Theo xu thế chung, tất cả các dịch vụ thoại và phi thoại dần dần sẽ tiến tới được sử dụng trên nền của mạng thông tin bǎng rộng tích hợp IBCN (Integrated Broadband Communacation Network). Trên cơ sở mạng IBCN, ngoài các dịch vụ truyền thống về thoại và truyền số liệu còn có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ liên quan tới hình ảnh động và dịch vụ từ xa như: truyền hình chất lượng cao, hội thảo truyền hình, thư viện điện tử, đào tạo từ xa, kênh video theo yêu cầu (video on demand), Quá trình tiến tới mạng IBCN hiện tại có thể xem như có hai con đường: Hướng thứ nhất là từ các mạng điện thoại tiến tới xây dựng mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN (Integrated Service Digital Network) rồi tiến tới BISDN hay IBCN. Hướng thứ hai là từ các mạng phi thoại tức là các mạng truyền số liệu tiến tới xây dựng các mạng chuyển khung (Frame- Relay) rồi mạng truyền dẫn không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) để làm nền tảng cho IBCN. Công nghệ Frame-Relay với những ưu điểm của nó như là một công nghệ sẽ được ứng dụng trên mạng truyền số liệu của Việt nam trong thời gian tới. Theo số liệu của diễn đàn Frame Relay thì nguyên nhân để người dùng chọn Frame Relay là: . Kết nối LAN to LAN: 31% . Tạo mạng truyền ảnh: 31% . Tốc độ cao: 29% . Giá thành hợp lý: 24% . Dễ dùng, độ tin cậy cao: 16% . Xử lý giao dịch phân tán: 16% . Hội thảo video: 5% Rõ ràng là các ứng dụng trên Frame-Relay đều sử dụng khả nǎng truyền số liệu tốc độ cao và cần đến dịch vụ bǎng tần rộng có tính đến khả nǎng bùng nổ lưu lượng (Trafic Bursty) mà ở các công nghệ cũ hơn như chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói không thể tạo ra. V. CÔNG NGHỆ ATM (Asynchronous Transfer Mode) Mục tiêu của ATM là nhằm cung cấp một mạng dồn kênh và chuyển mạch tốc độ cao, độ trễ nhỏ đáp ứng cho các dạng truyền thông đa phương tiện (Multimedia). Nhiều tổ chức chuẩn hóa quốc gia và quốc tế như ANSI, ATM Forum, ITU (CCITT) đã quan tâm đến việc chuẩn hóa ATM từ năm 1984 và đã có nhiều kết quả được công bố từ năm 1993. 1. Kiến Trúc Của ATM Hình sau minh họa một topo điển hình của ATM.
Hình 2.26: Một topo điển hình của ATM Trong hình 2.27 một Public UNI (Public User – Network Interface)xác định giao diện giữa một mạng ATM công cộng và một ATM Switch dùng riêng. một Private UNI (Private User-Network) xác định giao diện giữa một người sử dụng cuối (end-user) với một ATM Switch dùng riêng. Hình 2.27 thể hiện mô hình kiến trúc phân tầng của mạng ATM. Lưu ý rằng không Hìnhcó sự 2.27: tương Mô ứng hình ho kiànến toàn trúc gi phânữa các tầng tầng của của mạng ATM với các tầng trong mô hình OSI. Tầng ATM thực hiện các chức năng thường gặp trong các tầng 2 và 3, còn tầng AAL có các chức năng tương tự như trong các tầng 4,5 và 7 của mô hình OSI. Tầng vật lý của mạng ATM có thể dùng công nghệ SDH (Synchronous Digital Hierachy) hoặc SONET (Synchronous Optical Network), hoặc các công nghệ khác như DS1, DS3 hoặc FDDI (Fiber Distributed Data Interface) v v. Tầng AAL đặt trên tầng ATM nhằm mục đích cung cấp các phương tiện hội tụ cho phép các dạng truyền thông khác nhau có thể tương thích với dịch vụ ATM. Bản thân tầng AAL có thể tách thành hai tầng con là: CS (Convergence Sublayer) và SAR (Segmentation and Reassembly Sublayer). Tầng con SAR đảm nhiệm việc “cắt” các đơn vị dữ liệu của người sử dụng thành các tế bào ATM để gửi đi và “hợp” các tế bào đó lại thành đơn vị dữ liệu của
người sử dụng khi nhận được chúng. Hình 2.29 thể hiện một cách chi tiết hơn các tầng ATM. AAL : ATM Adaptation Layer CBR : Constant/Continous Bit Rate VBR : Variable Bit Rate SAR : Segmentation and Ressembly Layer SHD : Synchronous Digital Hierarchy SONET : Synchronous Optical Network FDDI :Fiber Distributed Data Interface. Đối với tầng vật lý, Hìnhlưu ý 2.28: rằng Chi không tiết hóachỉ cócác các tầng công ATM nghệ SDH hoặc SONET được sử dụng. Hình 2.30 chỉ ra các khả năng công nghệ có thể sử dụng ở tầng vật lý của một mạng ATM. STP (Shield Twisted Pair): dây xoắn có bọc võ UTP (Unshield Twisted Pair): dây xoắn không có bọc võ Hình 2.29: các khả năng công nghệ hiện tại cho tầng vật lý của mạng ATM FCS
2. Khuông dạng tế bào ATM Đơn vị dữ liệu dùng trong mạng ATM được gọi là tế bào (Cell). Các tế bào ATM xó độ dài cố định là 53 bytes, trong đó 5 bytes dành cho phần chứa thông tin điều khiển (Cell Header) và 48 bytes chứa dữ liệu của tầng trên. Khuôn dạng phần header của tế bào ATM có hơi khác nhau tí chút giữa hai trường hợp UNI và NNI (a) Trường hợp UNI (b) Trường hợp NNI UNI : User – Network Interface NNI : Network – Network Interface GFC : Generic Flow Control VPI : Virtual Path Identifier PT : Payload Type C : Cell Loss priority HEC : Header Error Control Hình 2.30: Khuôn dạng phần Header của tế bào ATM trong trường hợp UNI và NNI Trong kĩ thuật ATM, các tế bào chứa các dữ liệu khác nhau được “đổ vào” (dồn kênh) một đường dẫn chung được gọi là đường dẫn ảo (Virtual Path). Trong một đường dẫn ảo đó có thể gồm có nhiều kênh ảo (Virtual Channel) khác nhau, mỗi kênh ảo được sử dụng bởi một ứng dụng nào đó tại mỗi thời điểm. Tham số VPI được dùng để định danh đường dẫn ảo, còn VCI để xác định chính xác kênh ảo cần truyền tế bào ATM đi. Như vậy, trong trường hợp UNI, cặp tham số VPI/VCI có độ dài 24 bits sẽ cho phép địa chỉ hóa được tới 16 triệu kênh ảo. Trong trường hợp NNI, vùng VPI còn được nới rộng thêm 4 bits (không còn vùng GFC nữa). Lưu ý rằng nhiều đường dẫn ảo có thể phân chia cùng một đường truyền vật lý. Tham số PT dùng để chỉ rõ kiểu dữ liệu chứa trong tế bào ATM (dữ liệu người sử dụng hoặc thông tin quản lý/điều khiển) . Tham số C dùng để chỉ độ ưu tiên khi sử dụng loại bỏ các tế bào ATM, nếu C = 1 có nghĩa tế bào là đối tượng bị loại bỏ tùy theo tình trạng của mạng và qui định của người quản trị mạng. Tham số HEC dùng để kiểm soát lỗi cho 5 bytes của vùng header (chứ không kiểm soát cho vùng dữ liệu 48 bytes) theo phương pháp CRC với đa thức sinh được chọn là x8 + x2 + x +1. Tham số GFC chỉ có mặt trong trường hợp UNI và được dùng để kiểm soát đường dữ liệu.
Việc sử dụng các tế bào có kích thước cố định là một lợi thế của kỹ thuật ATM vì nó cho phép chế tạo các bộ chuyển mạch hoàn toàn bằng vi mạch. 3. Quan hệ với tầng vật lý Như tên gọi của nó chỉ rõ, kỹ thuật ATM sử dụng phương pháp truyền không đồng bộ (asynchronous) các tế bào từ nguồn tới đích của chúng. Trong khi đó, ở tầng vật lý người ta lại thường sử dụng các kỹ thuật truyền đồng bộ như là SDH (hoặc SONET), Để dễ hình dung quan hệ giữa 2 tầng ATM và vật lý trong trường hợp này, ta dùng hình ảnh minh họa sau đây Hình 2.31: minh họa các tế bào ATM được “xếp” vào các “toa” Ở tầng vật lý, giữa 2 trạm nguồn và đích (ở đây ta coi như là 2 ga tàu hỏa A và B), thường xuyên có những đoàn tàu chạy không ngừng (đồng bộ) từ A đến B (và ngược lại). Đoàn tàu kéo theo những “toa” có kích thước cố định (53 bytes). Ở tầng ATM, khi có dữ liệu cần truyền chúng sẽ được cấu tạo thành các tế bào và được “xếp” vào các toa rỗng của đoàn tàu cho đến khi hết thì thôi (không đồng bộ). và cứ thế tiếp diễn Như vậy các tế bào dữ liệu của nhiều người sử dụng khác nhau có thể dùng chung một đoàn tàu (đường truyền vật lý) để đi đến đích mà không cần dùng “chuyên xa”. 4. Ưu điểm và nhược điểm của ATM 4.1 Ưu điểm Mạng chuyển mạch ATM là mạng cho phép xử lý tốc độ cao, dung lượng lớn, chất lượng truy nhập cao, và việc điều khiển quá trình chuyển mạch dễ dàng và đơn giản. Đặc tính của chuyển mạch ATM là ở chỗ nó thử nghiệm sự biến đổi của độ trễ tế bào thông qua việc sử dụng kỹ thuật tự định tuyến của lớp phần cứng, và có thể dễ dàng hỗ trợ cho truyền thông đa phương tiện sử dụng dữ liệu, tiếng nói và hình ảnh. Hơn thế nữa, nó có thể đảm bảo việc điều khiển phân tán và song song ở mức độ cao. 4.2 Nhược điểm Nhược điểm của hệ thống chuyển mạch ATM là sự phức tạp của phần cứng và sự tǎng thêm của trễ truyền dẫn tế bào, và là sự điều khiển phức tạp do việc chức nǎng sao chép và xử lý phải được thực hiện đồng thời. 5. Thị trường ATM
Nhận thức được vị trí chưa thể thay thế được (ít nhất là cho tới những năm đầu của thế kỷ 21) của kỹ thuật ATM, hầu hết các hãng khổng lồ về máy tính và truyền thống như IBM, ATT, Digital, Hewlett-Packard, Cíco Systems Cabletron, Bay Networks, đều quan tâm dặc biệt đến dòng sản phẩm hướng đến ATM của mình để tung ra thị trường. Có thể kể ra đây một số sản phẩm đó như DEC 900 Multiswitch, IBM 8250 hub, Cisco 7000 router, Cabletron, ATM module for MMAC hub, v v. Nhìn chung, thị trường ATM đang sôi động do nhu cầu thực sự của các ứng dụng đa phương tiện. Sự nhập cuộc ngày một đông các hãng sản xuất đã làm giảm đáng kể giá bán của các sản phẩm loại này, từ đó càng mỡ rộng thêm thị trường. Ngay ở Việt Nam, các dự án lớn về mạng tin học đều được thiết kế với hạ tầng chấp nhận được công nghệ ATM trong tương lai. VI. CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH NHÃN MPLS 1. Giới Thiệu Tổng Quan Về VPN 1.1 Khái niệm: VPN (Virtual Private Network) là một kết nối được mã hóa giữa 2 mạng riêng thong qua một mạng công cộng (internet). Tính riêng của kết nối này được thực hiện qua mã hóa dữ liệu. VPN có khả năng thay thế cho mạng riêng ở tầng 2. Mạng riêng ảo hoạt động trên nền giao thức IP đang ngày càng trở nên phổ biến. Công nghệ này cho phép tạo ra một mạng riêng thông qua cơ sở hạ tầng chung của nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Các kỹ thuật đảm bảo an ninh khác nhau đã được áp dụng để bảo vệ thông tin của người sử dụng khi trao đổi trong một môi trường chia sẻ như Internet. “Mạng riêng ảo VPN là một môi trương thông tin ở đó việc truy cập được kiểm soát và chỉ cho phép thực hiện kết nối thuộc phạm vi đã được xác định trước. VPN được xây dựng thông qua việc chia sẻ các phương tiện, môi trường truyền thông chung. Việc cung cấp các dịch vụ cho mạng riêng được thực hiện thông qua các phương tiện, môi trường này”. 1.2 Các lợi ích của VPN Tiết kiệm: VPN cho phép tiết kiệm chi phí, tránh cho các tổ chức phải thuê riêng các đường Layer 2. Bảo mật: Mã hóa tránh cho dữ liệu bị đọc bởi người ngoài. Mềm dẻo: VPN sử dụng mạng công cộng/internet cho phép dễ dàng khởi tạo kết nối mới mà không phải đầu tư quá nhiều về hạ tầng. Tương thích với các công nghệ truy cập. VPN có thể triển khai dễ dàng trên nền các mạng DSL nhanh và kinh tế. 1.3 Phân loại VPN Có các kiểu VPN chính như sau (Hình 2.33): Site – to – site VPN: mở rộng mạng WAN cổ điển. Kiểu này cho phép liên kết 2 mạng nội bộ lại với nhau. Giống như là triển khai kết nối WAN nối hai mạng này lại VPN truy cập (Remote acces VPN): loại này được dùng cho những người làm việc di động, cần phải truy cập an toàn với mạng tới mạng riêng của công ty từ bất kỳ vị
trí địa lý nào thông qua một môi trường chia sẻ ( như mạng điện thoại công cộng, internet ), thông thường là các cá nhân sử dụng phần mềm Cisco VPN client để tạo kết nối VPN tới trung tâm trên nền một kết nối layer 1, 2 cổ điển như modem hoặc xDSL. Ngoài ra một số văn phòng nhỏ cũng có thể sử dụng kiểu truy cập này để nối với mạng riêng của công ty mình. Extranet VPN: Được sử dụng khi có nhu cầu trao đổi thông tin giữa mạng của công ty với mạng của các đối tác bên ngoài. Với loại mô hình này đòi hỏi các chính sách bảo mật phải tốt hơn so với intranet để hạn chế việc truy cập vào các nguồn tài nguyên của công ty. Trong quá trình triển khai kết nối các nhân hoặc văn phòng nhỏ tới trung tâm, Cisco Easy VPN làm cho thiết lập kết nối được đơn giản, dễ dàng hơn. Cisco Easy VPN có 2 thành phần: Cisco Easy VPN server: triển khai ở trung tâm với các thiết bị như PIX, ASA, VPN concentrator. Cisco Easy VPN remote: để cấu hình cho các thiết bị như router, PIX, ASA ở xa kết nối VPN tới trung tâm. Các tham số cần thiết cho hoạt động ở mạng xa như địa chỉ IP, netmask, địa chỉ DNS, WINS, DHCP servers, default gateway sẽ được “ đẩy ” từ trung tâm tới. Hình 2.32: Các kiểu VPN chính Lợi ích mà Cisco Easy VPN đem lại như: Quản lý cấu hình cho các mạng xa tập trung và động, mềm dẻo và an toàn. Độc lập với cấu hình của nhà cung cấp dịch vụ. Triển khai mạng truy nhập lớn, nhiều đầu cuối rất nhanh. Người sử dụng cuối không cần phải cài đặt phần mềm VPN trên máy PC của họ. Tuy nhiên, Cisco Easy VPN cũng có một số hạn chế như: NAT/PAT không cấu hình được bằng tay mà bị áp chế độ tự động.
Mỗi đích chỉ có 1 VPN tunnel. Thiết bị trung tâm phải là một Cisco Easy VPN server. Không hỗ trợ chứng thư điện tử. Chỉ hỗ trợ ISAKMP group 2. Chỉ một số transformset (cách thức mã hóa dữ liệu) xác định được hỗ trợ. 2. Các giao thức dùng cho VPN Có 3 giao thức tạo đường hầm chính để tạo nên một VPN 2.1 Giao thức đường hầm lớp 2 L2TP . L2TP là dự án kết hợp của Cisco L2F và Microsoft PPTP. Kết hợp các tính năng của cả PPTP và L2F, L2TP cũng hỗ trợ đầy đủ IPSec. L2TP có thể được sử dụng làm giao thức Tunneling cho mạng VPN point-to-point (Intranet VPN và Extranet VPN) và VPN truy cập từ xa (Remote Access VPN). Trên thực tế, L2TP có thể tạo ra một tunnel giữa máy khách và router, NAS và router (NAS - Network Access Server – Là thiết bị quản lý RAS (Remote Access Server) cho phép khách hàng thực hiện cuộc gọi, thực hiện quá trình khởi tạo sự xác nhận và chuyển tiếp cuộc gọi (qua L2F hoặc L2TP) tới gateway của khách hàng) và giữa router với router. So với PPTP thì L2TP có nhiều đặc tính mạnh và an toàn hơn. . L2TP được sử dụng để tạo ra một môi trường độc lập, mạng quay số riêng ảo VPDN (Virtual Private Dial Network). L2TP cho phép người dùng yêu cầu một chính sách bảo mật tổng thể qua bất kỳ một tuyến VPN hay VPDN nào giống như là một sự mở rộng mạng nội bộ của họ. . L2TP không cung cấp sự mã hóa và có thể được giám sát thông qua công cụ phân tích giao thức Giống như PPTP, L2F sử dụng giao thức PPP để cung cấp một kết nối truy cập từ xa và kết nối này có thể được đi qua một đường hầm thông qua Internet để đến đích. Tuy nhiên L2TP định nghĩa giao thức tạo đường hầm riêng của nó dựa trên cơ cấu của L2F. Cơ cấu này cho phép triển khai đường hầm L2TP không chỉ trên mạng IP mà còn trên các mạng chuyển mạch gói khác như X25, Frame Relay và ATM. L2TP sử dụng PPP để thiết lập kết nối vật lý. Khi PPP thiết lập kết nối xong, đầu tiên L2TP sẽ xác định xem máy phục vụ mạng tại phía công ty có nhận ra người sử dụng đầu cuối hay không và có sẵn sàng phục vụ như là một điểm đầu cuối của đường hầm hay không. Nếu đường hầm có thể được tạo ra L2TP sẽ thực hiện vai trò đóng gói các gói tin để truyền đi. Khi L2TP tạo ra các đường hầm giữa bộ tập trung truy cập mạng của ISP và máy phục vụ mạng phía công ty, nó có thể gán một hoặc nhiều phiên làm việc trong một đường hầm. L2TP tạo ra một số nhận dạng cuộc gọi (call ID) và chèn Call ID này vào phần đầu của L2TP trong mỗi một gói tin để chỉ ra gói tin đó thuộc phiên làm việc nào. 2.2 Giao thức đóng gói định tuyến chung GRE
Trong VPN loại này, giao thức đóng gói định tuyến chung GRE cung cấp cơ cấu đóng gói giao thức gói tin (Passenger Protocol) để truyền đi trên giao thức truyền tải (Carrier Protocol). Nó bao gồm thông tin về về loại gói tin mà bạn đang mã hóa và thông tin về kết nối giữa máy chủ và máy khách. Giao thức này đóng gói IP, CLNP và bất kỳ các gói dữ liệu giao thức khác vào bên trong các đường hầm IP. Với GRE, một router Cisco ở mỗi điểm sẽ đóng gói các gói dữ liệu của một giao thức cụ thể vào trong một tiêu đề IP, tạo ra một đường kết nối ảo point-to-point tới các router Cisco ở các địa điểm khác trong một đám mây mạng IP, tại đó tiêu đề IP được gỡ bỏ. Bằng cách kết nối các mạng con đa giao thức trong một môi trường đường trục (backbone) đơn giản, đường hầm IP cho phép mở rộng mạng qua một môi trường xương sống đơn giao thức. GRE không cung cấp sự mã hóa và có thể được giám sát bằng một công cụ phân tích giao thức 2.3 Giao thức bảo mật IP (IP Security Protocol) IPSec hoạt động trên tầng mạng, bảo vệ và xác thực dữ liệu trong các gói IP giữa các bên (peer) của kết nối. IPSec không gắn liền với bất cứ một công nghệ, thuật toán cụ thể nào mà chỉ là một khung công việc. Vì vậy IPSec cho phép các kỹ thuật mới, công nghệ mới được sử dụng trong IPSec. Chức năng của IPSec: Bảo mật (mã hóa): mã hóa dữ liệu trước khi truyền. Bảo toàn: đảm bảo dữ liệu không bị thay đổi trên đường truyền. Xác thực: đảm bảo tính xác thực của nguồn thông tin. Chống tấn công phát lại: với các số thứ tự, IPSec đảm bảo tính duy nhất của các gói tin, tránh cho việc bị tấn công bằng cách ghi nhận lại các gói tin trao đổi và phát lại nó nhằm chiếm quyền truy xuất hệ thống. 2.3.1 Bảo mật – confidentiality (Encryption) Dữ liệu truyền trên mạng công cộng có thể bị nghe lén. Để bảo vệ tính riêng tư, chúng ta cần mã hóa dữ liệu.
Hình 2.33: Bảo mật – confidentiality (Encryption) Má hóa là một quá trình bao gồm 2 thành phần: Một thuật toán mã hóa được chứng minh bằng toán học rằng việc mở mã là khó. Một khóa đặc trưng cho việc mã hóa cụ thể bằng thuật toán đã cho. Hai bên trao đổi thông tin có ứng dụng mã hóa phải thống nhất với nhau để bên nhận có thể mở thông tin đã được mã hóa (không thể hiểu được) thành thông tin dạng ban đầu (hiểu được). Mức độ an toàn của một mã hóa phụ thuộc vào độ dài khóa. Với độ dài của khóa lớn, tập hợp các khóa có thể sẽ lớn làm cho việc thử hết các khả năng của khóa tốn nhiều thời gian hơn. Một số thuật toán thông dụng cùng chiều dài khóa: DES: thuật toán này phát triển bởi IBM có chiều dài khóa 56 bits. Triple DES: là cải tiến của DES bằng cách mã hóa các khối dữ liệu dài 64 bits 3 lần bởi DES với các khóa khác nhau. Hình 2.34: Quá trình mã hóa và giải mã trong thuật toán mã hóa AES: thuật toán thay thế cho DES. AES có chiều dài khóa là 128, 129 và 256 bits. Ba loại trên đều là mã hóa đối xứng, tức là sử dụng một khóa chung cho quá trình mã hóa và giải mã. RSA: mã hóa bất đối xứng, tức là khóa dùng mã hóa hoàn toàn khác với khóa giải mã. RSA không dùng để mã hóa trong IPSec vì RSA đòi hỏi tín toán lớn và tốc độ mã hóa chậm. RSA được dùng để xác thực các bên trong IPSec.
Mã hóa đối xứng DES, Triple DES hay AES đều cần một sự thống nhất về khóa giữa 2 bên. Việc thống nhất này có thể được thực hiện bằng cách phone, email đây là những cách không an toàn. DH là một phương thức sử dụng mã hóa bất đối xứng với khóa công khai và khóa bí mật cho phép hai bên thống nhất được khóa đối xứng trong môi trường thông tin công cộng mà vẫn bảo đảm tính bí mật của các khóa này. Hình 2.35: Quá trình trao đổi khóa DH Tính toàn vẹn của dữ liệu khi chuyển trong mạng công cộng là rất quan trọng. Hàm băm với giá trị băm gởi kèm theo dữ liệu cho phép đầu nhận có thể điều kiểm tra xem dữ liệu có còn nguyên vẹn trong quá trình truyền hay không. Điều này cũng tương tự như việc niêm phong hàng hóa trước khi gửi đi để bên nhận có thể kiểm tra sự nguyên vẹn của hành hóa sau khi chuyển. Các thuật toán bằm là: MD5: đầu vào của hàm băm là thông điệp độ dài bất kỳ cùng 128 bits khóa. Kết quả là 128 bits dữ liệu. Kết quả này được gởi kèm theo thông điệp. SHA-1: tương tự MD5 với khóa 160 bits và kết quả cũng dài 160 bits. 2.3.2 Xác thực (authentication) Kết nối từ xa luôn đòi hỏi tính xác thực của thiết bị đầu xa. Các thiết bị tham gia thiết lập VPN sẽ phải xác thực nhau trước khi thiết lập đường hầm VPN và trao đổi dữ liệu qua đó. Có 2 cách xác thực là: PSK: 2 bên sử dụng một đoạn ký tự chung đã thống nhất trước với nhau. Chữ ký RSA: sử dụng chứng thư điện tử để xác thực nhau. IPSec là một khung làm việc của các chuẩn mở khác nhau. Hai giao thức quan trọng nhất của IPSec là: