Các mô hình địa chỉ của chuyển mạch IP

Chương 9: Các mô hình địa chỉ của chuyển mạch IP Để hợp tác với nhau thì yêu cầu các thiết bị ATM và IP phải biết được địa chỉ của nhau khi cần thiết nghĩa là có cơ cấu địa chỉ sao cho chúng có thể chuyển đổi lẫn nhau một khi có yêu cầu. Một mạng có sử dụng dịch vụ chuyển mạch IP với kỹ thuật ATM phải hỗ trợ với một không gian địa chỉ IP nhỏ nhất. Địa chỉ IP có thể gắn với một địa chỉ ATM của gói tin với một đích hoặc hoặc nguồn cụ thể, hoặc sự ánh xạ từ địa chỉ IP của đến nối đến một kết nối ảo (được đánh dấu bởi các thẻ VCI/VPI). Bởi vậy cho nên có hai kiểu đánh địa chỉ cơ bản là : kiểu địa chỉ tách biệt (Separated) và kiểu chuyển đổi IP thành VC (IP-VC). 3.2.1 Địa chỉ riêng Trong chế độ này, cả hai loại địa chỉ IP và ATM đồng thời được sử dụng trong mạng. Do vậy, một bộ định tuyến hoặc một máy chủ khi gắn vào một mạng ATM phải được xác định bởi cả hai loại địa chỉ là IP và ATM. Nếu kênh PVC không được thiết lập từ trước thì một máy chủ IP nguồn phải biết địa chỉ ATM của máy chủ IP đích mà nó muốn liên lạc. Do vậy, cần một ánh xạ địa chỉ từ IP đến ATM để máy chủ IP nguồn có thể yêu cầu một kết nối SVC đến máy chủ IP đích cần liên kết. Máy chủ IP có thể làm được công việc này nhờ vào cấu hình mạng mà nó đã biết hoặc nhờ vào việc truy cập đến bảng ánh xạ địa chỉ IP-ATM của Server phân giải địa chỉ (ARS: Address Resolution Server). Trong thực tế, cần hai giao thức tách biệt để định tuyến cho các mạng đích IP và ATM mặc dù có thể có giao thức định tuyến đơn có thể hỗ trợ cả hai loại trên (Ví dụ I- PNNI: Intergrated PNNI). Chế độ địa chỉ tách biệt có các đặc điểm sau:  Mỗi thiết bị được sử dụng ở mạng phải được xác định bởi địa chỉ IP và ATM.  Sử dụng các giao thức định tuyến tách biệt cho hai loại địa chỉ khác nhau. Cụ thể OSPF, BGP, ... cho IP và UNI, PNNI cho địa chỉ ATM.  Trong thực tế, việc sử dụng cơ cấu “yêu cầu máy chủ Server thực hiện” làm xuất hiện độ trễ cho gói tin khi thiết lập đường định tuyến bình thường giữa 2 máy chủ trên cùng một mạng con hay đường tắt giữa thiết bị nguồn và đích. Chế độ địa chỉ tách biệt được sử dụng kiểu chuyển mạch IP kiểu chồng phủ ví dụ như giải pháp MPOA (Multi Protocol Over ATM). 3.2.2 Ánh xạ địa chỉ IP sang VC Trong chế độ này, các thành phần mạng và gói tin chỉ được xác đình bởi địa chỉ IP. Các gói tin được truyền ở một đường dẫn tắt tách biệt, một VC, được thiết lập dựa vào nội dung của lớp IP trong tiêu đề của gói tin. Các giao thức điều khiển được sử dụng để đưa các gói tin IP đến các đường dẫn tắt mà không cần sử dụng địa chỉ ATM hoặc giao thức của diễn đàn ATM tuy nhiên, có sử dụng các giá trị VPI/VCI để liên kết thông tin lớp IP với một kết nối VC. Đặc điểm của chế độ địa chỉ IP-to-VC là:  Chỉ sử dụng một địa chỉ duy nhất là địa chỉ IP  Chỉ sử dụng một giao thức định tuyến để thông báo địa chỉ mạng IP  Sử dụng giao thức ánh xạ IP-to-VC để liên kết gói tin IP với một đường tắt. Chế độ địa chỉ chuyển đổi này được sử dụng trong tất cả bộ chuyển mạch IP ngang hàng với nhau và những khi không sử dụng giao thức của diễn đàn ATM hoặc sử dụng để thiết lập một đường dẫn tắt. Các giải pháp chuyển mạch IP sử dụng chế độ địa chỉ này rất nhiều như IFMP, GSMP,... 3.3 Các mô hình chuyển mạch IP Có hai chế độ cơ bản của chuyển mạch IP, chúng khác nhau ở cách sử dụng hoặc không sử dụng các giao thức của diễn đàn ATM và thuộc kiểu cấu trúc thiết bị chuyển mạch IP hay chuyển mạch IP ảo. Đó là chế độ ngang hàng (Peer) và chồng phủ (Overlay). 3.3.1 Mô hình xếp chồng Chế độ chồng phủ của chuyển mạch IP là chế độ mà lớp IP chạy trên đầu lớp ATM. Hay nói cách khác, nó bao gồm các thiết bị IP với địa chỉ IP chạy giao thức định tuyến IP và thiết bị ATM (như máy chủ IP, bộ định tuyến IP, chuyển mạch ATM) với địa chỉ ATM chạy các giao thức báo hiệu và định tuyến ATM. Do vậy, có thể nói chế độ chồng phủ là chế độ đơn giản nhất bởi vì các thành phần IP và ATM đều sẵn có và chạy hầu hết các giao thức cơ bản. Tuy nhiên có nhược điểm là hiệu năng hoạt động không cao bởi sẽ có nhiều chức năng được lặp lại bởi luôn tồn tại 2 kiểu địa chỉ và chạy trên 2 bộ giao thức cùng chức năng. Đặc điểm của chế độ chồng phủ:  Sử dụng chế độ địa chỉ tách biệt  Chạy các giao thức định tuyến tách biệt: IP (OSPF, BGP,...), ATM (PNNI), nghĩa là sử dụng hai cấu hình tách biệt và mỗi cấu hình không quan tâm đến nhau. Ví dụ, một bộ định tuyến IP chạy giao thức OSPF chỉ biết cấu hình của mạng IP mà không biết và không thấy chuyển mạch ATM.  Nếu sử dụng SVC thì yêu cầu có sự phân giải địa chỉ giữa IP - ATM và thực hiện giao thức định tuyến/ báo hiệu UNI/PNNI để thiết lập đường định tuyến bình thường cũng như đường dẫn tắt.  Thông thường sử dụng cho cấu trúc chuyển mạch IP ảo  Hỗ trợ các đường định tuyến mặc định (Lớp 3) và đường tắt (Lớp 2)  Có cùng một phiên bản cho kỹ thuật IP trên các mạng đa truy nhập không quảng bá khác (NBMA). Một ví dụ của chế độ chồng phủ được minh hoạ như hình vẽ 3.3 sau: Hình 3.3: Ví dụ về chế độ xếp chồng của chuyển mạch IP Trong ví dụ này, sử dụng chế độ địa chỉ tách biệt và dựa trên thiết bị mạng IP và ATM có sẵn.Đường định tuyến mặc định giữa biên vào và ra mạng xuyên qua một chuỗi các IPCP #1 và IPCP#2 (IPCP: Điểm điều khiển giao thức IP). Đường dẫn tắt được thiết lập giữa biên vào và ra, bỏ qua các chặng định tuyến trung gian là IPCP #1 và IPCP#2. Tại đầu vào mạng, biên vào phải xác định được địa chỉ ATM của biên ra, sau đó nó thực hiện các giao thức định tuyến và báo hiệu ATM để thiết lập đường chuyển mạch lớp 2 qua các bộ chuyển mạch ATM 1,3 và 4. Trong trường hợp này, gói tin được truyền qua đường tắt không cùng liên kết vật lý và Node như khi nó được truyền qua đường định tuyến mặc định lớp 3. Điều này cũng rất hợp lý bởi vì giao thức định tuyến và báo hiệu ATM quyết định đường SVC từ biên vào đến biên ra chỉ phụ thuộc vào cấu hình mạng ATM mà không phụ thuộc vào cấu hình mạng IP. 3.3.2 Mô hình đồng cấp Trong chế độ này, các bộ chuyển mạch IP thành phần chỉ sử dụng địa chỉ IP và giao thức định tuyến IP. Chế độ ngang hàng cũng sử dụng một giao thức điều khiển riêng để thực hiện sự ánh xạ lưu lượng IP vào các đường tắt. Đặc điểm của chế độ ngang hàng:  Chỉ sử dụng một kiểu địa chỉ duy nhất: địa chỉ IP  Chỉ sử dụng một giao thức định tuyến  Chuyển mạch IP sử dụng các giao thức điều khiển đặc biệt để ánh xạ các gói tin vào các đường tắt: đường chuyển mạch lớp 2.  Hỗ trợ cả đường định tuyến mặc định và đường tắt. Hình vẽ 3.4 sau minh hoạ chế độ ngang hàng. Hình 3.4: Ví dụ về chế độ ngang hàng của chuyển mạch IP Địa chỉ IP-VC được thực hiện bởi vì không có sự có mặt của thành phần chuyển mạch ATM và chạy các giao thức của diễn đàn ATM. Ở ví dụ này, đường dẫn tắt trùng với đường định tuyến mặc định xét về tính vật lý của node và liên kết. Sỡ dĩ có sự giống nhau bởi vì trong chế độ này ta chỉ dùng một giao thức định tuyến IP để tính một đường dẫn tối ưu đến một đích dựa vào cấu hình mạng IP. Bảng 3.1 sau đây sẽ đưa ra sự so sánh tóm tắt giữa các chế độ chuyển mạch IP. Thuộc tính Overlay Peer Chế độ địa chỉ Địa chỉ tách biệt (IP và ATM) Địa chỉ đơn (IP) và sử dụng ánh xạ trực tiếp IP-to-VC Giao thức định tuyến Yêu cầu cả IP và ATM Chỉ yêu cầu IP Yêu cầu các giao thức của ATM Có Không Yêu cầu các giao thức đặc biệt IP-to- Shortcut Không Có Đường định tuyến lớp 3 và đường chuyển mạch lớp 2 Không trùng nhau Trùng nhau Các thành phần chuyển mạch IP Chuyển mạch IP ảo, bộ định tuyến, máy chủ Chuyển mạch IP, bộ định tuyến, máy chủ Triển khai ở các mạng MPOA, Bộ định tuyến gán với mạng ATM Chuyển mạch IP chạy IFMP/GSMP, ARIS, ...