he thong dinh tuyen toc do cao oyolzssvib 20130325040515 4

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5

CHƯƠNG 1: ĐỊNH TUYẾN VÀ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 6

1.1 Giới thiệu tổng quan về định tuyến 6

1.2 Phân loại định tuyến 71.2.1 Định tuyến tĩnh 7

1.2.2 Định tuyến động 7

1.3 Một số giao thức định tuyến 91.3.1 IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) 9

1.3.2 EIGRP (Enhanced IGRP) 10

1.3.3 RIP (Routing Information Protocol) 11

1.3.4 OSPF (Open Shortest Past First) 12

1.3.5 IS – IS (Intermediate System to Intermediate System) 13

1.3.6 EGP và BGP 16

1.4 Kết luận chương 1 17CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH TUYẾN TỐC ĐỘ CAO 18

2.1 Giới thiệu hệ thống định tuyến tốc độ cao 18

2.2 Cấu trúc hệ thống định tuyến tốc độ cao 182.2.1. Cấu trúc, chức năng hệ thống định tuyến tốc độ cao 18

2.2.2. Qúa trình xử lý gói tin qua hệ thống định tuyến 19

2.3 Hoạt động của hệ thống định tuyến trong mạng 192.3.1 Router biên (Edge router) 20

2.3.2. Router lõi (core router) 21

2.4 Quá trình phát triển hệ thống định tuyến 222.4.1 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ nhất 22

2.4.2 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ hai 23

2.4.3 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ ba 24

2.4.4 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ tư 25

2.4.5 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ năm 25

2.4.6 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ sáu 25

2.5 Kết luật chương 2 26

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH TUYẾN TỐC ĐỘ CAO TRONG

MẠNG VIỄN THÔNG CỦA VNPT 27

3.1 Quá trình triển khai mạng NGN của VNPT 273.1.1 Mặt phẳng 1(VN1) 28

3.1.2 Mặt phẳng 2 (VN2) 29

3.2 Hệ thống định tuyến biên ERX-1400 303.2.1 Tổng quan hệ thống định tuyến biên ERX 30

3.2.2 Các họ hệ thống định tuyến biên ERX 30

3.2.3 Cấu trúc, chức năng hệ thống định tuyến biên ERX-1400 30

3.2.4 Một số mô hình ứng dụng ERX-1400 trên mạng Viễn thông 33

3.2.4.1 Kết hợp đường dây riêng (Private Line Aggregation) 333.2.4.2 Kết nối phiên xDSL 343.2.4.3 Mạng riêng ảo 35

3.3 Hệ thống định tuyến lõi M320 37

3.4 Hệ thống định tuyến lõi T1600 393.4.1 Các họ hệ thống định tuyến lõi T 39

3.4.2 Giới thiệu hệ thống định tuyến T1600 40

3.4.3 Cấu trúc, chức năng hệ thống định tuyến T1600 41

3.4.3.1 Cấu trúc hệ thống định tuyến T1600 413.4.3.2 Chức năng của Routing Engine (RE) 423.4.3.3 Chức năng của Packet Forward Engine (PFE) 43

3.4.4 Quá trình xử lý gói tin 43

3.5 Kết luật chương 3 45KẾT LUẬN 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay mạng máy tính đã phát triển rộng khắp, đặc biệt là mạng Internet đã

trở thành phổ biến trên toàn thế giới. Và nó đang phát triển cả về số lượng lẫn chất

lượng, bên cạnh việc tăng vọt số người sử dụng trong mạng thì việc gia tăng dịch vụ

cũng là vấn đề rất lớn, trước đây nếu như ta chỉ có nhu cầu truyền dữ liệu thì bây giờ

ta cần truyền cả tín hiệu thoại, tín hiệu video và một số dịch vụ mở rộng khác.

Khi nhu cầu về thông tin ngày càng tăng cả về số lượng, chất lượng và các

loại hình dịch vụ, vv…thì chính điều này đã thúc đẩy thế giới phải tìm ra giải pháp

mới. Kỹ thuật định tuyến tốc độ cao đã phần nào giải quyết được một số vấn đề lưu

lượng trong mạng. Nội dung được trình bày trong chuyên đề sẽ làm rõ về các vấn đề

trên.

Sau đây nhóm em xin trình bày về 3 vấn đề chính của Hệ thống định tuyến

tốc độ cao.

Chương 1: Định tuyến và các giao thức định tuyến.

Chương 2: Tổng quan về hệ thống định tuyến tốc độ cao.

Chương 3: Ứng dụng hệ thống định tuyến tốc độ cao trong mạng viễn thông của

VNPT.

Do hiểu biết về kiến thức chuyên ngành của nhóm còn nhiều hạn chế, nên nội

dung của đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm chúng em rất mong nhận

được sự góp ý và đánh giá từ phía Thầy, cũng như sự quan tâm của các bạn, để giúp

cho đề tài của nhóm chúng em được sửa chữa, bổ sung, và hoàn thiện hơn nội dung

đề tài.

Và cuối cùng, nhóm chúng em muốn gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Thầy

Lê Nhật Thăng, cám ơn Thầy đã hướng dẫn và chỉ bảo cho nhóm chúng em từ

những ngày đầu nhận được đề tài đến khi nội dung đề tài đã được hoàn thành.

Nhóm 16 xin chân thành cảm ơn Thầy!

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt

ASCIIAmerican Standard Code for

Information Interchange

Mã tiêu chuẩn Mỹ cho trao đổi

thông tinADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao bất đối xứngASIC Application Specific Integrated Circuit Mạch tích hợp ứng dụng riêng biệtATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng

bộBRAS Broadband Remote Access ServerDHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình host độngDS DiffServ Phân biệt dịch vụDSLAM Digital Subscriber Line Access Bộ ghép đa truy nhập đương dây IP Internet Protocol Giao thức InternetISP Internet Service Provider Nhà cung cấp InternetLSP Link State Protocol Giao thức trạng thái đường liên kếtMG Multimedia Gateway Cổng đa phương tiệnMPLS Multi protocol label switch Chuyển mạch nhãn đa giao thứcNGN Next Generation Network Mạng thế hệ sauNMS Network Management System Hệ thống quản lý mạngOSDF Open Shortest Path Firth Giao thức tìm đường ngắn nhấtPFE Packet Forward engine Thiết bị chuyển tiếp góiPIC Programmable Intelligent Computer Máy tính lập trình thông minhPPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm - điểmQoS Quality of service Chất lượng dịch vụRAS Remote Access Server Server truy nhập từ xaRIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyếnSDH Synchronous Digital Hierachy Hệ thống đồng bộ sốSEN Service Execution Node Nút thực thi dịch vụSIB Switch interface board Bảng giao diện chuyển mạch

SNMP Simple Network Management

ProtocolGiao thức quản lý mạng đơn giản

SRP Switch Route Processor Bộ xử lý định tuyến chuyển mạchSTM Synchronous Transport Module Modul truyền tải đồng bộVNPT Vietnam Posts and

Telecommunications Group

Tập đoàn Bưu chính Viễn thông

Việt NamVoIP Voice over Internet Protocol Thoại trên nền giao thức InternetVPN Virtual Private Network Mạng riêng ảoWDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh quang theo bước

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Bảng định tuyến IP. 7Hình 1.2: Khoảng cách trong các đơn vị đo lường 8Hình 1.3: Các thành phần đo lường định tuyến 8Hình 1.4: Định dạng gói tín IGRP 9Hình 1.5: Mạng sử dụng giao thức EIGRP 10Hình 1.6: Định nghĩa các vùng của ISIS 15Hình 1.7: ISIS-Backbone 15Hình 1.8: Minh hoạ giao thức định tuyến vectơ đường đi 17Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống định tuyến tốc độ cao 18Hình 2.2: Quá trình xử lý một gói tin trong Router 19Hình 2.3: Vị trí của router biên và router lõi trong mạng NGN của VNPT 22Hình 2.4: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ nhất 23Hình 2.5: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ hai 24Hình 2.6: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ ba 24Hình 2.7: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ tư 25Hình 2.8: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ năm 25Hình 2.9: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ sáu 26Hình 3.1: Mô hình kết nối mạng trục VN1 28Hình 3.2: Mô hình kết nối mạng trục VN2 29Hình 3.3: Mặt trước của router ERX-1400 31Hình 3.4: Mặt sau của router ERX 1400 32Hình 3.5: Cấu trúc dạng module của hệ thống ERX-1400 32Hình 3.6: Kết hợp đường dây riêng 34Hình 3.7: Kết cuối phiên xDSL 35Hình 3.8: Phân phát các mạng riêng ảo qua một cơ sở hạ tầng IP chia sẻ 36Hình 3.9: Mặt trước và mặt sau của router M320 37Hình 3.10: Các phiên bản Router T series của Juniper hiện có 39Hình 3.11: Mặt trước của bộ định tuyến T1600 40Hình 3.12: Mặt sau của bộ định tuyến T1600 41Hình 3.13: Cấu trúc Router T1600 42Hình 3.14: Điều khiển xử lý gói cho cập nhật bảng định tuyến và chuyển tiếp 43Hình 3.15: Dữ liệu đi qua Router T1600 44

Chuyên đề chuyển mạch Chương 1: Định tuyến và các giao thức định tuyến

CHƯƠNG 1: ĐỊNH TUYẾN VÀ CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN

1.1 Giới thiệu tổng quan về định tuyến

Định tuyến: Là chỉ hướng di chuyển của các gói dữ liệu được đánh địa chỉ từ

mạng nguồn của chúng, hướng đến đích cuối thông qua các node trung gian, thiết bị

phần cứng chuyên dùng được gọi là router (hệ thống định tuyến ).

Tiến trình định tuyến thường chỉ hướng đi dựa vào bảng định tuyến, đó là bảng

lộ trình tốt nhất đến các đích khác nhau trên mạng .

Định tuyến là một công việc quan trọng trong quá trình truyền tin trong mạng

thông tin. Nó được thực hiện ở tầng mạng. Mục đích của định tuyến là truyền để

chuyển thông tin của người sử dụng từ điểm nguồn đến điểm đích trong môi trường

liên mạng

Quá trình định tuyến bao gồm hai định tuyến chính đó: là xác định đường truyền

(path determination) và chuyển tiếp thông tin (forwarding).

Trong các mạng thông tin khác nhau,việc xác đinh đường truyền cũng diền ra

khác nhau , tuy nhiên xác định đường truyền cũng bao gồm 2 công việc cơ bản :

Thứ nhất là thu nhập và phân phát thông về tình trạng của mạng ( trạng thái

đường truyền trạng thái tắc nghẽn ...) và thông tin đường truyền ( như lưu lượng,

yêu cầu dịch vụ ...) các thông tin này sẽ được sử dụng làm cơ sở cho việc xác

định đường truyền.

Thứ hai là chọn ra đường truyền khả dụng (cũng có thể là đường truyền tối ưu)

dựa trên các thông tin các trạng thái trên. Đường truyền khả dụng là đường

truyền thỏa mãn mọi yêu cầu của thông tin cần truyền (như tốc độ ) và điều kiện

của mạng (như khả năng của đường truyền ), còn đường truyền tối ưu theo một

tiêu chuẩn nào đó là đường truyền tốt nhất trong đường truyền khả dụng.

Trong mỗi mạng thông tin có thể sử dụng một trong hai kiểu chuyển tiếp

(forwarding) hướng kết nối ( connection-oriented) và phi kết nối ( connectionless).

Lớp mạng dùng bảng định tuyến để gửi các gói từ mạng nguồn đến mạng đích,

sau khi các router xác định đường dẫn sẽ dùng , nó sử lý chuyển tiếp các gói. Nó lấy

được gói được chấp nhận trên một giao tiếp và chuyển đến một giao tiếp khác là bắt

đầu của đường dẫn tốt nhất để đưa tới đích.

Nhóm 16 – H10VT1 6


Hình 1.1: Bảng định tuyến IP.

Các thông tin về bảng định tuyến được chứa trong RAM/DRAM của router. Các

thông tin về đường đi đến mạng (hay nhóm mạng) nằm trong một dòng của bảng định

tuyến và còn được goi là thực thể trong bảng định tuyến. Khi các giao diện của router

được kích hoạt và gán địa chỉ IP. Router sẽ nhận biết các mạng đó.

1.2 Phân loại định tuyến

1.2.1 Định tuyến tĩnh

Thông tin về định tuyến tĩnh được cung cấp từ người quản lý mạng thông qua

các thao tác người nhập bằng tay vào trong cấu hình của router.Người quản trị phải cập

nhật các chỉ mục bất cứ khi nào kiến trúc mạng bị thay đổi.

Định tuyến tĩnh có ưu điểm là cho phép bạn chỉ ra thông tin mà bạn muốn biểu

lộ về các mạng bị giới hạn, do đó làm tăng tính bảo mật của thông tin.

Định tuyến tĩnh được sử dụng hiệu quả trong mạng nhỏ, các tuyến đơn các hệ

thống đinh tuyến không cần trao đổi các thông tin tìm đường cũng như cơ sở dữ liệu

định tuyến.

Nhược điểm của định tuyến tĩnh: quyết định tuyến tĩnh không dựa trên sự đánh

giá lưu lượng và topo mạng hiện thời, trong mạng IP các router không thể phát hiện ra

các router mới, chúng có thể chuyển gói tin tới các router được chỉ định của nhà quản lý

mạng.

1.2.2 Định tuyến động

Định tuyến động có nghĩa là các router sẽ tự động thu nhập thông tin về tình

trạng mạng và tự động xây dựng nên trong bảng định tuyến. Các router sẽ trao đổi

thông tin để chúng tự quyết định việc xây dựng thực thể trong bảng định tuyến .

Phương pháp này có lợi cho mạng phức tạp.

Định tuyến động đem đến sự linh hoạt, có thể thích ứng với việc thay đổi topo

Nhóm 16 – H10VT1 7


mạng hoặc lưu lượng mạng thay đổi. Thông tin đinh tuyến cập nhật vào trọng bảng

định tuyến của các nút mạng trực tuyến , và đáp ứng thời gian thực nhằm tránh tắc

nghẽn cũng như tối ưu hiệu năng mạng .

Sự truyền thông tin của định tuyến động phụ thuộc vào hai chức năng cơ bản của

router:

Duy trì một bảng định tuyến

Phân tán tri thức mạng theo định kỳ, dưới dạng cập nhật định tuyến cho các

router khác .

Định tuyến động dựa vào giao thức định tuyến để chia sẻ tri thức mạng cho các

router. Một giao thức định tuyến định ra một tập nguyên tắc được áp dụng vào mỗi

router khi nó thông tin với các router bên cạnh .

Giao thức định tuyến là một tập các quy tắc về việc trao đổi thông tin định tuyến

và lựa chọn đường đi được coi là ngắn nhất .

Dưới đây là các thành phần đo lường định tuyến:

Hình 1.2: Khoảng cách trong các đơn vị đo lường

Hình 1.3: Các thành phần đo lường định tuyến

Các tham số được tính khi chọn đường đi ngắn nhất bao gồm :

Số lượng bước nhảy (Hop count).

Băng thông (Band width).

Tải (load).Nhóm 16 – H10VT1 8


Độ tin cậy (Reliability).

Độ trễ (Relay).

Đa số các thuật toán định tuyến được xếp vào hai loại sau :

Vector – khoảng cách (Distance – vector).

Trạng thái đường liên kết (Link – State).

1.3 Một số giao thức định tuyến

1.3.1 IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)

IGRP là giao thức nội miền và định tuyến theo vecto khoảng cách. Router chạy giao

thức này thực hiện gửi bảng định tuyến theo định kỳ cho các router lân cận. Dựa vào

thông tin cập nhật, router thực hiện được 2 nhiệm vụ sau:

Xác định mạng đích tới.

Cập nhật sự cố đường đi trên mạng.

IGRP không chứa mặt nạ mạng con (subnet mask) trong các thông tin cập nhật định

tuyến (routing update). Do không có khả năng mang các thông tin cập nhật nên dẫn đến

có một vài hạn chế trong các thiết kế mạng dùng giao thức này.

Ở chế độ mặc định, IGRP tính toán metric dựa trên các thông số băng thông

(bandwidth) và độ trễ (delay). IGRP có khả năng hỗ trợ cân bằng tải với metric không

bằng nhau.

IGRP sử dụng khái niệm Autonomous System (AS), một IGRP AS là một vùng

IGRP tập hợp các router có chung giao thức định tuyến là một IGRP xử lý. Cho phép

nhiều IGRP AS tồn tại bên trong một AS có nghĩa là người quản trị có phân đoạn mạng

tốt hơn. Người quản trị có thể tạo một IGRP AS cho mỗi vùng định tuyến (routing

domain), giúp cho việc điều khiển thông tin giữa các mạng tương tác tốt hơn.

Định dạng gói tin IGRP (Packet Format):

Hình 1.4: Định dạng gói tín IGRP

Các thông số của đường đi mà IGRP sử dụng để tính toán thông số định tuyến:

Nhóm 16 – H10VT1 9


Băng thông (Bandwidth): Giá trị băng thông của đường truyền.

Độ trễ (Delay): Tổng độ trễ dọc theo đường truyền.

Độ tin cậy (Reliability): Độ tin cậy trên một đường liên kết.

Độ tải (Load) : Độ tải của đường truyền tính bằng bit/giây.

Maximum transfer unit (MTU) : Đơn vị truyền tối đa trên đường truyền.

Thông số định tuyến được tính dựa vào một công thức tính từ 5 thông số trên. Mặc

định thì trong công thức này chỉ có băng thông và độ trễ. Còn thông số khác chỉ được

sử dụng khi được cấu hình. Đường nào có băng thông lớn hơn sẽ có thông số định

tuyến nhỏ hơn, tương tự như đường nào có độ trễ ít hơn thì sẽ có thông số định tuyến

nhỏ hơn.

1.3.2 EIGRP (Enhanced IGRP)

Giao thức định tuyến cổng nội miền mở rộng EIGRP (Enhanced Interior Gateway

Routing Protocol) là một giao thức định tuyến độc quyền của Cisco được phát triển từ

giao thức định tuyến nội miền IGRP (Interior Gateway Routing Protocol ).

EIGRP có hỗ trợ định tuyến liên miền không theo lớp địa chỉ CIDR (Classless

Interdomain Routing) và cho phép người thiết kế mạng tối ưu không gian sử dụng địa

chỉ bằng mặt nạ mạng có độ dài thay đổi VLSM (Variable-Length Subnet Mask). So

với IGRP, EIGRP có thời gian hội tụ nhanh hơn, khả năng mở rộng hơn và khả năng

chống lặp vòng cao hơn.

EIGRP thường được xem là giao thức lai vì nó kết hợp các ưu điểm của cả giao

thức định tuyến theo vectơ khoảng cách và giao thức định tuyến theo giá trị trạng thái

liên kết.

Hình 1.5: Mạng sử dụng giao thức EIGRP

Nhóm 16 – H10VT1 10


EIGRP hoạt động khác với IGRP. Về bản chất EIGRP là một giao thức định tuyến

theo vectơ khoảng cách nâng cao nhưng khi cập nhật và bảo trì thông tin router lân cận

và thông tin định tuyến thì nó làm việc giống như một giao thức định tuyến theo trạng

thái đường liên kết.

Nhờ cấu trúc từng phần riêng biệt tương ứng với từng giao thức mà EIGRP không

cần phải chỉnh sửa lâu. Ví dụ như khi phát triển để hỗ trợ một giao thức mới như IP

chẳng hạn, EIGRP cần phải có thêm phần mới tương ứng cho IP nhưng hoàn toàn

không cần phải viết lại EIGRP.

EIGRP router hội tụ nhanh vì chúng sử dụng thuật toán DUAL. DUAL bảo đảm

hoạt động không bị lặp vòng khi tính toán đường đi, cho phép mọi router trong hệ

thống mạng thực hiện đồng bộ cùng lúc khi có sự thảy đổi xảy ra.

EIGRP sử dụng băng thông (Bandwidth) hiệu quả vì nó chỉ gửi thông tin cập nhật

một phần và giới hạn chứ không gửi toàn bộ bảng định tuyến. Nhờ vậy nó chỉ tốn một

lượng băng thông tối thiểu khi hệ thống mạng đã ổn định. Router EIGRP chỉ gửi thông

tin cập nhật một phần cho router nào cần thông tin đó mà thôi, chứ không gửi cho mọi

router khác trong vùng như OSPF. Chính vì vậy mà hoạt động cập nhật của EIGRP gọi

là cập nhật giới hạn. Thay vì hoạt động cập nhật theo chu kì, các router EIGRP giữ liên

lạc với nhau bằng các gói hello rất nhỏ. Việc trao đổi các gói hello theo định kỳ không

chiếm nhiều băng thông đường truyền.

1.3.3 RIP (Routing Information Protocol)

RIP là một giao thức định tuyến miền trong được sử dụng cho các hệ thống tự trị.

Giao thức này sử dụng thuật toán định tuyến theo véctơ khoảng cách, sử dụng giá trị để

đo lường đó là số bước nhảy (hop count) trong đường đi từ nguồn đến đích. Mỗi bước

đi trong đường đi từ nguồn đến đích được coi như có giá trị là 1 hop count. Khi một bộ

định tuyến nhận được 1 bản tin cập nhật định tuyến cho các gói tin thì nó sẽ cộng 1 vào

giá trị đo lường đồng thời cập nhật vào bảng định tuyến.

RIP được thiết kế như là một giao thức IGP (giao thức định tuyến nội miền) dùng

cho các hệ thống tự trị AS (AS – Autonomouns system) có kích thước nhỏ, RIP chỉ áp

dụng cho những mạng nhỏ, không sử dụng cho hệ thống mạng lớn và phức tạp. Bởi vì :

RIP giới hạn số hop tối đa là 15 (bất kỳ mạng đích nào mà có số hop lớn hơn 15

thì xem như mạng đó không đến được). Số lượng 15 hop sẽ không đủ khi muốn

xây dựng một mạng lớn.

Khi cấu trúc mạng thay đổi thì thông tin cập nhật phải được xử lý trong toàn bộ

hệ thống, nên điều này sẽ thực hiện rất khó đối với mạng lớn vì sẽ rất rễ gây ra

hiện tượng tắc nghẽn trong mạng.

Nhóm 16 – H10VT1 11


Do sử dụng thuật toán định tuyến theo véctơ khoảng cách nên có tốc độ hội tụ

chậm (Trạng thái hội tụ là tất cả các bộ định tuyến trong hệ thống mạng đều có

thông tin định tuyến về hệ thống mạng và chính xác) do vậy đối với mạng lớn

hay phức tạp thì sẽ mất rất lâu mới hội tụ được.

RIP có hai phiên bản là RIPv1 và RIPv2:

RIPv1

RIPv1 là giao thức định tuyến được sử dụng phổ biến vì mọi bộ định tuyến IP đều

có hỗ trợ giao thức này. RIPv1 phổ biến vì tính đơn giản và tính tương thích toàn cầu

của nó. RIPv1 có thể chia tải ra tối đa là 6 đường có chi phí bằng nhau (mặc định là 4

đường).

Khi bộ định tuyến nhận thông tin về một mạng nào đó từ một cổng, trong thông tin

định tuyến này không có thông tin về mặt nạ mạng con đi kèm. Do đó bộ định tuyến sẽ

lấy mặt nạ mạng con của cổng để áp dụng cho địa chỉ mạng mà nó nhận được từ cổng

này. Nếu mặt nạ mạng con này không phù hợp thì nó sẽ lấy mặt nạ mạng con mặc định

theo địa chỉ áp dụng cho địa chỉ mạng mà nó nhận được:

RIPv2

RIPv2 là bản được phát triển từ RIPv1 nên nó có các đặc điểm như RIPv1:

- Là một giao thức định tuyến theo véctơ khoảng cách, sử dụng số lượng hop

làm thông số định tuyến.

- Giá trị hop tối đa là 15.

- Thời gian giữ chậm cũng là 180 giây.

- Sử dụng cơ chế chia rẽ tầng để chống lặp vòng.

RIPv2 đã khắc phục được những điểm giới hạn của RIPv1:

- RIPv2 có gửi mặt nạ mạng con đi kèm với các dịa chỉ mạng trong thông tin

định tuyến.

- RIPv2 có hỗ trợ việc xác minh thông tin định tuyến.

1.3.4 OSPF (Open Shortest Past First)

Giao thức OSPF (giao thức lựa chọn đường đi ngắn nhất) là một giao thức định

tuyến miền trong được sử dụng rộng rãi. Phạm vi hoạt động của nó cũng là một hệ

thống tự trị (AS). Các router đặc biệt được gọi là các router biên AS có trách nhiệm

ngăn thông tin về các AS khác vào trong hệ thống hiện tại.

Để thực hiện định tuyến hiệu quả, OSPF chia hệ thống tự trị ra thành nhiều khu vực

nhỏ. Mỗi AS có thể được chia ra thành nhiều khu vực khác nhau. Khu vực là tập hợp

các mạng, trạm và router nằm trong cùng một hệ thống tự trị. Tất cả các mạng trong

một khu vực phải được kết nối với nhau. Tại biên của khu vực, các router biên khu vực

Nhóm 16 – H10VT1 12


tóm tắt thông tin về khu vực của mình và gửi các thông tin này tới các khu vực khác.

Trong số các khu vực biên của AS, có một khu vực đặc biệt được gọi là đường trục; tất

cả các khu vực trong một AS phải được nối tới đường trục. Hay nói cách khác là đường

trục được coi như là khu vực sơ cấp, các khu vực còn lại đều được coi như là các khu

vực thứ cấp.

OSPF sử dụng phương pháp định tuyến theo trạng thái đường liên kết, được thiết kế

cho các mạng lớn hoặc các mạng liên hợp và phức tạp. Các giải thuật định tuyến trạng

thái sử dụng các giải thuật Shortest Path First (SPF) cùng với một cơ sở dữ liệu phức

tạp về cấu hình của mạng. Cơ sở dữ liệu cấu hình mạng về cơ bản bao gồm tất cả dữ

liệu về mạng có liên kết đến bộ định tuyến chứa cơ sở dữ liệu.

Giải thuật chọn đường dẫn ngắn nhất SPF là cơ sở cho hệ thống OSPF. Khi 1 bộ

định tuyến sử dụng SPF được khởi động, bộ định tuyến sẽ khởi tạo cấu trúc cơ sở dữ

liệu của giao thức định tuyến và sau đó đợi chỉ báo từ các giao thức tầng thấp hơn dưới

dạng các hàm. Bộ định tuyến sẽ sử dụng các gói tin OSPF Hello để thu nhận các bộ

định tuyến lân cận của mình. Bộ định tuyến gửi gói tin Hello đến các lân cận và nhận

các bản tin Hello từ các bộ định tuyến lân cận. Ngoài việc sử dụng gói tin Hello để thu

nhận các lân cận, bản tin Hello cũng được sử dụng để xác nhận việc mình vẫn đang

hoạt động đến các bộ định tuyến khác.

Mỗi bộ định tuyến định kỳ gửi các gói thông báo về trạng thái liên kết để cung cấp

thông tin cho các bộ định tuyến lân cận hoặc cho các bộ định tuyến khác khi một bộ

định tuyến thay đổi trạng thái. Bằng việc so sánh trạng thái liên kết của các bộ định

tuyến liền kề tồn tại trong cơ sở dữ liệu, các bộ định tuyến bị lỗi sẽ bị phát hiện ra

nhanh chóng và cấu hình mạng sẽ được biến đổi thích hợp. Từ cấu trúc dữ liệu được

sinh ra do việc cập nhật liên tục các gói LSA, mỗi bộ định tuyến sẽ tính toán cây đường

đi ngắn nhất của mình và tự mình sẽ làm gốc của cây. Sau đó từ cây đường đi ngắn nhất

sẽ sinh ra bảng định tuyến.

1.3.5 IS – IS (Intermediate System to Intermediate System)

IS-IS là một giao thức định tuyến nội được phát triển năm 1980 bởi Digital

Equipment. Sau đó ISIS được công nhận bởi tổ chức ISO như là một giao thức định

tuyến chuẩn. ISIS được tạo ra nhằm các mục đích sau:

Xây dựng một giao thức định tuyến chuẩn.

Có cơ chế định vị địa chỉ rộng lớn.

Có cơ chế định vị có cấu trúc.

Hiệu quả, cho phép hội tụ nhanh và có phí tổn thấp.

Mục tiêu ban đầu của ISIS là tạo ra một giao thức mà tất cả các hệ thống có thể

dùng. Tuy nhiên, để có thể đảm bảo một yếu tố thực sự mang tính mở (open), ISO đã cố

gắng tích hợp mọi đặc điểm mang tính thuyết phục của các giao thức định tuyến khác

Nhóm 16 – H10VT1 13


vào ISIS. Kết quả là ISIS là một giao thức khá phức tạp. Phần lớn các nhà cung cấp

dịch vụ Internet (ISP) dùng ISIS từ những năm ISIS được tạo ra. Điều này là do ISIS là

một giao thức độc lập, có khả năng mở rộng và đặc biệt nhất là có khả năng định nghĩa

“kiểu dịch vụ” trong quá trình định tuyến.

Cấu trúc của ISIS

Level-1 Router

Level-1 router giống stub router trong OSPF vì database của nó chỉ giới hạn đến

area. Để đi ra ngoài một vùng khác, dùng default-route đến router level-2 gần nhất.

Level 1-2 Router

Loại router có đầy đủ thông tin trong database là level 1-2. Router này sẽ có các

router láng giềng nằm trong các vùng khác nhau bởi vì nó gửi cả hello loại 1 và hello

loại 2. Router level 1-2 này sẽ thông báo cho các level-1 router khác về các vùng mà nó

liên kết, hơn nữa nó sẽ thông báo cho các level 2 router thông tin về vùng của nó.

Level 2 Router

Để truyền tải lưu lượng giữa các vùng, ta cần phải có level 2 router. Routing giữa

các areas được gọi là interarea routing. Loại router này tương tự như router backbone

trong OSPF. Level-2 router sẽ giao tiếp với nhau thông qua Hello. Database của các

level-2 router phải giống nhau và chứa các network trong những areas khác.

Các areas trong ISIS được định nghĩa trên các kết nối (link):

Nhóm 16 – H10VT1 14


Hình 1.6: Định nghĩa các vùng của ISIS

Các level 2 router có khả năng gửi các thông tin cập nhật phải kết nối với nhau liên

tục:

Hình 1.7: ISIS-Backbone

Các router thông thường trao đổi các thông tin với nhau để cập nhật các kiến thức

của nó về network xung quanh. Ở mức tối thiểu, một router phải truyền đạt cho những

router lân cận các thông tin như định danh của router, các cổng giao tiếp của router.

Trong ISIS, nếu các hello-packet được trao đổi và các điều kiện được thỏa mãn, các

router sẽ thiết lập quan hệ láng giềng. Mặc dù quá trình hình thành các quan hệ láng

giềng phụ thuộc vào hạ tầng mạng được dùng nhưng những thông tin bên trong các

hello-packet luôn luôn là giống nhau. Mỗi hello sẽ chỉ ra nguồn gốc của nó và những

đặc điểm về cổng của router. Nếu các cổng của router có chung đặc điểm, các quan hệ

(adjacency) được tạo ra.

Nhóm 16 – H10VT1 15


Để một quan hệ được hình thành và duy trì, cả hai cổng giao tiếp của router phải

tương đồng với nhau về các đặc điểm sau:

- Kích thước packet MTU phải bằng nhau.

- Mỗi router phải cần phải được cấu hình ở cùng một mức routing – nghĩa là hoặc

là level 1 hoặc level 2. Nếu ở cùng một mức thì router mới có khả năng giải mã

những gói tin hello do những router khác gửi đến.

- Nếu cả hai router là ở level 1, nó phải ở trong cùng area.

- Nếu level 1 router hình thành các quan hệ với các level 1 router và level 2 hình

thành các quan hệ với các level-2 router. Để một level-1 router hình thành một

quan hệ với một level-2 router, router kia phải được cấu hình như một level 1-2

router.

- Nếu quá trình xác thực (authentication) được dùng, nó phải được cấu hình giống

nhau trên cả hai router.

1.3.6 EGP và BGP

Đặc điểm

Exterior Gateway Protocol ( EGP ) là một giao thức định tuyến Internet ban đầu

được quy định vào năm 1982 bởi Eric C. Rosen của Bolt, Beranek, Newman , và David

L. Mills giờ đã lỗi thời . Nó lần đầu tiên được mô tả trong RFC 827 và chính thức quy

định tại RFC 904 (1984). EGP là một giao thức đơn giản và không giống như các giao

thức hiện đại, nó được giới hạn giống như cây cấu trúc liên kết.

Trong những ngày đầu của Internet, EGP phiên bản 3 (EGP3) đã được sử dụng để

kết nối các hệ thống tự trị. Hiện nay, BGP (Border Gateway Protocol) phiên bản 4 là

tiêu chuẩn được chấp nhận cho định tuyến Internet và có bản chất thay thế EGP3 hạn

chế hơn.

Giao thức BGP đặc trưng bởi một số tính chất :

- Sử dụng để thông tin liên lạc với các hệ tự quản AS .

- Phối hợp giữa nhiều bộ định tuyến sử dụng BGP.

- Nhân bản thông tin về tính liên kết.

- Cung cấp thông tin về mô hình trạm kế tiếp theo vector khoảng cách. Hỗ trợ tuỳ

chọn các chính sách cho người quản trị mạng.

- Giao thức BGP cho phép thông tin về đường đi từ nguồn tới đích.

- Hỗ trợ địa chỉ không phân lớp và định tuyến liên vùng.

- Tích luỹ thông tin về tuyến đường để bảo vệ băng thông của mạng qua việc gửi

một lần cho nhiều đích đến.

- BGP cho phép cơ chế xác minh bản tin; kiểm chứng tên của nơi gửi tin.

Giao thức cổng nối biên BGP là một giao thức định tuyến giữa các hệ thống tự trị.

BGP dựa trên phương pháp định tuyến có tên định tuyến vector đường đi. Trong định

Nhóm 16 – H10VT1 16


tuyến vector đường đi, mỗi mục trong bảng định tuyến chứa địa chỉ mạng đích, Router

tiếp theo và đường đi tới đích. Đường đi thường được định nghĩa là một danh sách có

thứ tự các hệ thống tự trị mà gói phải đi qua.

Mỗi Router nhận một thông báo vector đường đi sẽ kiểm tra xem đường đi được

quảng cáo có phù hợp với chính sách (tập luật do người quản trị qui định để điều khiển

các tuyến) của nó hay không. Nếu phù hợp, Router cập nhật bảng định tuyến và thay

đổi thông báo trước khi gửi nó đến láng giềng tiếp theo. Sự thay đổi này gồm thêm số

AS vào đường đi và thay thế mục Router kế tiếp bằng số hiệu của chính nó.

Hình 1.8: Mô tả liên kết giữa các khu vực tự trị của giao thức EGP

1.4 Kết luận chương 1

Các giao thức định tuyến có nhiệm vụ cung cấp thông tin bảng định tuyến cho các

Router, hình thành cơ chế trao đổi thông tin định tuyến sau đó dựa vào các giải thuật để

chọn đường đi tối ưu. Các giao thức định tuyến được chia thành hai nhóm, một là các

giao thức định tuyến được sử dụng bên trong hệ thống tự trị (IGP) như RIP, OSPF,

EIGP, IS-IS, IGRP… hai là các giao thức sử dụng để liên kết các hệ thống tự trị (EGP)

như BGP, EGP. Ngoài ra có một số giao thức không những được sử dụng bên trong

một AS mà còn cả bên ngoài AS như EIGRP. Tuỳ theo mỗi giao thức khác nhau mà các

giải thuật định tuyến được sử dụng.

Nhóm 16 – H10VT1 17

Chuyên đề chuyển mạch Chương2: Tổng quan về hệ thống định tuyến tốc độ cao

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH TUYẾN TỐC ĐỘ CAO

2.1. Giới thiệu hệ thống định tuyến tốc độ cao

Định tuyến là một phần quan trọng của mạng dựa trên nền IP và nó được định

nghĩa như là quá trình tìm kiếm một đường truyền (một tuyến) để gửi một gói tin từ

nguồn tới đích tương ứng. Việc định tuyến liên quan với việc tìm kiếm đường truyền

tốt nhất có thể giữa hai node bất kỳ nào, và với giá trị liên kết là thấp nhất. Thiết bị

phần cứng chuyên dùng được gọi là router (hệ thống định tuyến).

Tất cả các đường truyền được biết cùng nối tới một hệ thống định tuyến với giá

trị liên kết được lưu trong một bảng, gọi là bảng định tuyến. Đó là bảng chứa những

lộ trình tốt nhất đến các đích khác nhau trên mạng. Vì vậy việc xây dựng bảng định

tuyến được tổ chức trong bộ nhớ của router, trở nên vô cùng quan trọng cho việc định

tuyến hiệu quả. Trong trường hợp các mạng nhỏ thì bảng định tuyến được cấu hình

tĩnh bằng việc nhập các thông tin định tuyến bằng tay vào các bảng định tuyến.

Nhưng khi các mạng này phát triển thì bảng định tuyến trở nên quá lớn và không linh

hoạt. Vấn đề này được giải quyết bằng việc sử dụng các giao thức định tuyến nhằm

đưa ra một giải pháp phân bố và động để tìm kiếm đường truyền tối ưu.

2.2. Cấu trúc hệ thống định tuyến tốc độ cao

2.2.1. Cấu trúc, chức năng hệ thống định tuyến tốc độ cao

Các khối chức năng chính tạo nên hệ thống định tuyến tốc độ cao được minh

họa ở hình 2.1

Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống định tuyến tốc độ cao

Các khối gồm:

Card đường dây nhằm cung cấp giao diện cho các liên kết dữ liệu bên ngoài tới

trường chuyển mạch và điều khiển xử lý ở mức vật lý.

Nhóm 16 – H10VT1 18


Bộ xử lý mạng (Network Processor) thực hiện các giao thức định tuyến và tính

toán xác định các bảng định tuyến.

Các cơ cấu chuyển tiếp (Forwarding Engine) kiểm tra các tiêu đề của gói tin và

xác định xem card đường dây đầu ra nào mà gói tin cần chuyển tới và cuối

cùng gắn lại tiêu đề cho gói tin ra.

Một trường chuyển mạch để kết nối tất cả các khối chức năng thành phần khác

nhau của hệ thống định tuyến.

2.2.2. Qúa trình xử lý gói tin qua hệ thống định tuyến

Quá trình xử lý một gói tin trong Router:

Chấp nhận gói đến từ đường đầu vào

Tìm kiếm địa chỉ đích của gói trong bảng chuyển tiếp để xác định cổng đầu ra

Xử lý tiêu đề gói tin: Tính toán phần tiêu đề gói ví dụ như Tăng giá trị trường

TTL, cặp nhật checksum trong tiêu đề.

Chuyển mạch: Gửi gói đến cổng đầu ra

Đệm: Lưu đệm gói trong hàng đợi

Hình 2.2: Quá trình xửlý một gói tin trong Router

2.3. Hoạt động của hệ thống định tuyến trong mạng

Trong mạng các router có vị trí khác nhau sẽ đảm nhiệm các chức năng khác

nhau. Router nằm tại đường biên của mạng sẽ xử lý một phần lưu lượng đi vào mạng

để gánh nặng phục vụ cho router lõi, còn nhiệm vụ chủ yếu của router lõi là định

tuyến gói tin, xử lý lưu lượng bên trong lõi của mạng.

Nhóm 16 – H10VT1 19


Sự lựa chọn các router cho chuyển mạch gói phụ thuộc vào các kỹ thuật sử

dụng trong mạng. Kỹ thuật IP dựa trên cơ sở hai nguyên lý: các gói được truyền

không có ưu tiên sử dụng truyền nguyên lý best effort và có thể chỉ sử dụng đường

truyền ngắn nhất trong mạng để truyền gói tin đến đích. Một kỹ thuật thông minh hơn

là phân loại gói tin theo các mức độ ưu tiên của luồng lưu lượng, số lượng các đường

dẫn có thể sử dụng được quyết định bởi cấu trúc của các trung kế giữa các vùng của

router. Do đó cấc trúc này có thể đánh giá trực tiếp mạng phân cấp, hay hỗn hợp, hay

bằng phẳng ( flat). Flat có nghĩa rằng các gói có thể được định tuyến trực tiếp giữa

các router biên và phân cấp có nghĩa là các gói tin được chuyển qua các router lõi

tương ứng.

Các loại router biên thể hiện các chức năng khác nhau để quyết định lưu lượng

tại mức cao sẽ lớn hơn lưu lượng ở mức thấp. Chức năng của router truy nhập là chấp

nhận lưu lượng luồng lên từ mạng chấp nhận kết nối và chuyển nó tới router biên liên

quan. Do đó các router truy nhập được kết nối tới vùng router biên liên quan. Các

router biên sau khi xử lý một lưu lượng sẽ chuyển lưu lượng tới router lõi để các

router này thực hiện nối các chức năng truyền tải lưu lượng còn lại.

2.3.1 Router biên (Edge router)

Một luồng dữ liệu muốn đi từ mạng này tới mạng khác thì trước tiên nó phải

được đi qua các router đặt ở đường biên mạng (router biên), router biên quyết định

xem gói nào nhận được đảm bảo có nghĩa là không bị loại bỏ. Khi các thiết bị truy

nhập thu thập và phân phối các luồng dữ liệu từ phía đầu phát user, router biên sẽ

truyền tải các dịch vụ phân biệt trên cơ sở các đặc điểm của lưu lượng.

Các router hiệu năng cao cho phép thực hiện các chính sách quản lý mạng đã

được định nghĩa bởi các luồng lưu lượng được phân loại, băng thông phân bố, thiết

lập các độ ưu tiên hàng đợi và đánh dấu các tuyến tối ưu.

Router biên truyền thông với các router lõi trong cùng một mạng hoặc với các

router biên ở các mạng khác. Ngoài ra, router biên còn có khả năng định tuyến lưu

lượng tĩnh và liên kết hoặc kết nối tới một hoặc nhiều router lõi. Các tuyến giữa router

biên và các router lõi liên quan rất nhiều. Kiến trúc mạng logic cơ bản có thể là mạng

sao (Star), ring hoặc chain. Mạng mesh cũng được thể hiện trong cấu trúc này. Nhìn

chung về cấu trúc router biên cũng tương tự như cấu trúc chung của router đã nói ở

trên. Chỉ có hoạt động hơi khác so với router lõi. Router biên hoạt động theo chế độ

phân tải còn router lõi hoạt động theo chế độ tập trung tải.

Router biên có rất nhiều chức năng, và các chức năng này phụ thuộc vào từng

loại router khác nhau. Router biên gồm 3 loại cơ bản:

Nhóm 16 – H10VT1 20


Router chặng đầu tiên (first hop router): đây là router gần với trạm hots gửi gói

tin nhất. Các gói được phân loại và được đánh dấu tuỳ thuộc vào profile SLS

được ấn định cho kết nối. Nó là đáp ứng của việc thiết lập một cam kết về lưu

lượng và băng thông mà người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ đưa ra.

Router đầu vào: nó được lắp đặt tại điểm đầu vào của miền DS và nó đảm

nhiệm chức năng phân loại tất cả các gói đến trên cơ sở trường DS.

Router đầu ra: được lắp đặt tại điểm đầu ra của các mạng DS để điều khiển lưu

lượng. Nó cũng đảm nhiệm chức năng phân loại lưu lượng dựa trên trường DS.

2.3.2. Router lõi (core router)

Router lõi xử lý lưu lượng trong nội mạng, không liên quan tới các mạng khác.

Thông thường các node mạng lắp đặt các vùng router lõi cùng các server để cung cấp

các dịch vụ Internet như: server, wed server, RADIUS, DNS… Các vùng router lõi

thường là các điểm trung tâm cho các kết nối tới các mạng IP khác do đó còn được

gọi là các điểm liên tổng đài hay các NAP công cộng. Trong mạng quốc gia lớn các

router lõi còn có thể được phân nhỏ ra thành các Sub-router và các router lõi transit.

Việc giám sát router lõi bao gồm 4 tham số cơ bản dùng để định nghĩa một lớp dịch

vụ: băng thông, trễ, jitter và độ mất gói.

Khi gói tin đi vào trong router lõi, nó sẽ sử dụng các thông tin đánh dấu trước

đó để thực hiện các đảm bảo liên quan, sau đó được đưa vào hàng đợi tuỳ theo từng

lớp chất lượng dịch vụ hay độ ưu tiên của loại dịch vụ mà luồng lưu lượng đó truyền

tải. Tại đây các gói tin sẽ được định hướng truyền, thời điểm truyền gói tin do bộ lập

lịch quyết định tuỳ thuộc vào trường ưu tiên trong phần header của gói. Gói tin co độ

ưu tiên thấp có thể được loại bỏ khi có tắc nghẽn xảy ra trong mạng. Router sử dụng

nhiều thuật toán, cách thức quản lý để đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng như:

các thuật toán quản lý hàng đợi, thuật toán lập lịch…

Các router lõi là các router tốc độ cao được ứng dụng trong phần lõi và phần

xương sống của mạng IP. Dữ liệu truyền qua bộ xử lý trung tâm có tốc độ lên tới hàng

trăm Gbps.

Hình 2.2 dưới đây minh hoạ cho chúng ta thấy rõ vị trí của các bộ định tuyến

biên (ERX)và định tuyến lõi (M160) trong mạng NGN của VNPT.

Nhóm 16 – H10VT1 21


Hình 2.3: Vị trí của router biên và router lõi trong mạng NGN của VNPT

2.4 Quá trình phát triển hệ thống định tuyến

2.4.1 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ nhất

Thế hệ thứ nhất của hệ thống định tuyến là đơn giản nhất, tốc độ nhỏ hơn

0,5Gbps. Xét từ quan điểm cấu trúc, trong đó chúng sử dụng một bộ xử lý tập trung,

bộ đệm tập trung và một bus chung kết nối đến card đường truyền (line card). Các gói

tin đi vào phải truyền trên cùng một bus để được lập lịch tại một giao diện đầu ra. Các

card giao tiếp là các thiết bị vào/ra “không thông minh” do không có khả năng xử lý

gói. Thiết kế này có nhiều nhược điểm, trong đó bus chỉ được sử dụng bởi một card

đường truyền tại mỗi thời điểm. Hơn nữa, gói phải truyền hai lần trên bus sau khi rời

khỏi một cổng đầu vào. Đầu tiên nó được viết vào bộ nhớ trong khi bộ xử lý thực hiện

tra cứu tuyến và khi đã thực hiện lập lịch, gói được lấy ra khỏi bộ nhớ, sau đó lại

truyền trên bus đến giao diện đầu ra thích hợp. Ngoài ra, tất cả các chức năng gắn liền

với quá trình định tuyến và chuyển gói đều được thực hiện bởi cùng một bộ xử lý, tạo

ra một tải trọng rất lớn cho bộ xử lý này đồng thời hình thành một cổ chai trong hệ

thống.

Nhóm 16 – H10VT1 22


Hình 2.4: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ nhất

2.4.2 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ hai

Cấu trúc này có bổ sung thêm các bộ xử lý ASIC đặc biệt và một vài bộ nhớ

trong card đường truyền, tốc độ nhỏ hơn 5Gbps. Những thành phần bổ sung này có

khả năng tìm kiếm trong tiêu đề gói để lấy các thông tin về đích và lưu đệm gói cho

đến khi bus rỗi. Các bộ xử lý vệ tinh trong card đường truyền, mỗi bộ có một cache để

lưu một số tuyến được sử dụng gần đây nhất, cho phép card đường truyền thực hiện

việc tra cứu tuyến, nhưng việc phân xử bus vẫn do bộ xử lý trung tâm thực hiện. Bộ

đệm cache này được cập nhật theo định kỳ. Nếu một tuyến không có trong cache đó

thì bộ xử lý chính mới thực hiện việc tìm kiếm tuyến này. Kỹ thuật này làm giảm tải

trọng cần xử lý cho CPU nhưng việc phân xử bus vẫn còn là một nút cổ chai. Các cấu

trúc thế hệ thứ hai chỉ tồn tại trong thời gian ngắn do không có khả năng hỗ trợ được

nhu cầu thông lượng cao trong mạng lõi. Đầu tiên, nhược điểm của cấu trúc này đó là

sự tắc nghẽn: băng tần được chia sẻ cho tất cả các cổng, dẫn đến sự tranh chấp và gây

thêm trễ (các trễ chuyển gói). Trong các trường hợp tắc nghẽn, tốc độ chuyển gói

vượt quá khả năng của bus, các bộ đệm sẽ bị tràn dẫn đến mất dữ liệu. Thứ hai là, các

bus dùng chung tốc độ cao rất khó thiết kế, vì phải truyền các tín hiệu điện đến nhiều

cổng trên bus, tín hiệu phải truyền qua nhiều bộ kết nối, và sự phản xạ từ cuối các

đường truyền không được kết cuối dẫn đến những hạn chế về khả năng chuyển gói

của bus.

Nhóm 16 – H10VT1 23


Hình 2.5: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ hai

2.4.3 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ ba

Để giải quyết vấn đề tắc nghẽn của các hệ thống định tuyến thế hệ 2, thế hệ hệ

thống định tuyến thứ 3 được thiết kế với mục tiêu thay thế bus sử dụng chung bằng

trường chuyển mạch,tốc độ nhỏ hơn 50Gbps. Các thiết kế cho hệ thống định tuyến thế

hệ 3 nhằm giải quyết 3 vấn đề tiềm tàng trước đây: năng lực xử lý, kích thước bộ nhớ,

và băng thông của bus. Cả 3 vấn đề này đều có thể tránh được bằng cách sử dụng một

kiến trúc với nền tảng là ma trận chuyển mạch và các giao diện được thiết kế hợp lý.

Một bước tiến quan trọng trong việc xây dựng các hệ thống định tuyến hiệu năng cao

là tăng cường xử lý cho từng giao diện mạng để giảm thiểu khối lượng xử lý và nguồn

tài nguyên bộ nhớ của hệ thống định tuyến. Các bộ xử lý đa năng và các mạch tích

hợp đặc biệt hoàn toàn có thể giải quyết vấn đề này. Tuy nhiên, khả năng xử lý tổng

thể cho các gói tin qua hệ thống như thế nào còn phụ thuộc vào khả năng tìm và chọn

tuyến, cũng như kiến trúc được lựa chọn.

Hình 2.6: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ ba

Nhóm 16 – H10VT1 24


2.4.4 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ tư

Hệ thống router này có thể đạt đựợc tốc độ 0.4-10Tb/s. Hệ thống có nhiều giá

cho các card giao diện đường. Giữa các card giao diện đường được nối với lõi chuyển

mạch bằng các liên kết quang

Hình 2.7: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ tư

2.4.5 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ năm

Hệ thống router này có thể đạt đựợc tốc độ 10-100 Tb/s. Hệ thống có nhiều giá

cho các card giao diện đường. Giữa các card giao diện đường được nối với lõi chuyển

mạch bằng các liên kết quang. Lõi chuyển mạch sử dụng chuyển mạch quang. Đây là

hệ thống router trong tương lai

Hình 2.8: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ năm

2.4.6 Hệ thống định tuyến thế hệ thứ sáu

Trong tương lai xa , khi công nghệ phát triển. Hy vọng sẽ có hệ thống router

sử dụng hoàn toàn công nghệ quang ,tốc độ 100-1000 Tb/s.

Nhóm 16 – H10VT1 25


Hình 2.9: Hệ thống định tuyến thế hệ thứ sáu

2.5 Kết luật chương 2

Nội dung của chương này trình bày tổng quan hệ thống, cấu trúc, chức năng,

quá trình xử lý gói tin qua thiết bị định tuyến (router), các thế hệ hệ thống định tuyến

hiện tại và tương lai.

Nhóm 16 – H10VT1 26

Chuyên đề chuyển mạch Chương 3: Ứng dụng trong mạng viễn thông của VNPT

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH TUYẾN TỐC ĐỘ CAO

TRONG MẠNG VIỄN THÔNG CỦA VNPT

3.1 Quá trình triển khai mạng NGN của VNPT

Cùng với xu thế phát triển chung của viễn thông thế giới, ngành Viễn thông Việt

Nam ngày càng lớn mạnh, cung cấp hầu hết các dịch vụ viễn thông mà các quốc gia

khác có. Phục vụ được nhu cầu truyền thông và giải trí ngày càng cao của người sử

dụng. Trong thành tích chung ấy có sự đóng góp to lớn của Tập đoàn Bưu chính Viễn

thông Việt Nam – VNPT. Nắm bắt được xu thế phát triển, VNPT không ngừng phát

triển mạng lưới, nâng cao chất lượng cũng như số lượng các loại hình dịch vụ. Đứng

trước nhu cầu ngày càng cao và sự bùng nổ về lưu lượng, hệ thống mạng viễn thông sử

dụng công nghệ của những năm cũ đã không còn đủ sức đáp ứng nhu cầu. VNPT đã

xây dựng đề án và triển khai mô hình mạng viễn thông thế hệ mới – NGN đủ sức đáp

ứng mọi nhu cầu lưu lượng cũng như các dịch vụ hiện tại. Để có được một cơ sở hạ

tầng mạng thích hợp cung cấp các dịch vụ trên nền IP, các dịch vụ đa phương tiện, các

dịch vụ hội tụ di động-cố định, v.v… đòi hỏi mạng truyền thông phải phát triển theo

một cấu trúc mới tiên tiến hơn - cấu trúc dựa trên nguyên tắc mạng NGN (Next

Generation Network)

Sau gần 3 năm định hướng và lựa chọn, đến tháng 12/2003 VNPT đã lắp đặt

xong giai đoạn 1 mạng NGN (Mặt phẳng 1), sử dụng giải pháp SURPASS của

Siemens, đã đi vào vận hành thành công. Đây là mạng có hạ tầng thông tin duy nhất

dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, được VNPT chọn lựa để thay thế mạng viễn

thông truyền thống - công nghệ chuyển mạch kênh. Mạng này sử dụng công nghệ

chuyển gói với đặc tính linh hoạt, ứng dụng những tiến bộ của công nghệ thông tin và

công nghệ truyền dẫn quang băng rộng nên tích hợp được các dịch vụ thoại và dịch vụ

truyền số liệu.

Với ưu thế cấu trúc phân lớp theo chức năng và sử dụng rộng rãi các giao diện

mở API để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết

bị và khai thác mạng, công nghệ mạng NGN đã đáp ứng được các yêu cầu kinh doanh

trong tình hình mới là dịch vụ đa dạng, giá thành thấp, đầu tư hiệu quả và tạo được

nguồn doanh thu mới.

Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về lưu lượng của các dịch vụ thông tin và

truyền thông mới, VNPT đã và đang triển khai đưa vào khai thác mạng NGN mặt

phẳng 2 với nhiều ưu thế vượt trội về năng lực truyền dẫn, tốc độ xử lý chuyển mạch và

định tuyến.

Nhóm 16 – H10 VT1 27


3.1.1 Mặt phẳng 1(VN1)

Mạng NGN mặt phẳng 1 mà VNPT đang triển khai có cấu trúc gồm các lớp như

sau:

- Lớp ứng dụng và dịch vụ: Cung cấp một loạt các dịch vụ gia tăng như dịch

vụ Prepaid 1719, Freephone 1800, VPN, Free Call Button... Hiện tại, mạng NGN đã kết

nối với mạng viễn thông công cộng (PSTN) thông qua các Media Gateway thuộc lớp

truy nhập đặt tại các tỉnh, thành nhằm trung chuyển lưu lượng thoại truyền thống và

chuyển một phần lưu lượng VoIP qua hạ tầng mạng NGN.

- Lớp điều khiển và báo hiệu của mạng NGN: Sử dụng thiết bị SoftSwitch

HiE9200 (Siemens) và hệ thống quản lý mạng NMS

- Lớp truyển tải, truyền dẫn (Core NGN): gồm 3 nút trục quốc gia đặt tại Hà

Nội, Tp.HCM và Đà Nẵng (3 core Switch M320 Router với dung lượng 320Gbps) cộng

với các nút vùng tại các viễn thông tỉnh/thành phố (ERX1400 Router). Các nút này hoạt

động hình thành một mạng lõi IP/MPLS. Băng thông tuyến trục hiện đã được nâng cấp

lên STM-64 trên WDM với tốc độ truyền dẫn 80 Gbps vừa triển khai.

- Lớp truy nhập: Song song với việc thiết lập lớp truyển tải trục và vùng, VNPT

đã và đang gấp rút triển khai lớp truy nhập của mạng NGN với các Media Gateway

và hệ thống băng rộng công nghệ xDSL hỗ trợ các kết nối ADSL, ADSL2+ và SHDSL,

FTTX (GPON)...

Cấu trúc mạng trục NGN mặt phẳng 1 của VNPT được thể hiện như hình 3.1 dưới đây.

Hình 3.1: Mô hình kết nối mạng trục VN1

Nhóm 16 – H10 VT1 28


3.1.2 Mặt phẳng 2 (VN2)

Hiện nay VNPT đang triển khai mạng NGN mặt phẳng 2 với cấu trúc như hình

3.2 dưới đây.

Hình 3.2: Mô hình kết nối mạng trục VN2

Mạng NGN mặt phẳng 2 ngoài việc tăng dung lượng so với mặt phẳn 1 nó còn

thay đổi kết nối với Internet quốc tế. Trước đây, các thuê bao tại các tỉnh kết nối tới mặt

phẳng 1, mặt phẳng 1 kết nối với VDC, VDC kết nối ra quốc tế. Còn mạng mặt phẳn 2

sẽ kết nối trực tiếp ra quốc tế. Tiến độ triển khai hiện tại của Core NGN là đang chuyển

đổi dần các thuê bao từ mặt phẳng 1 sang mặt phẳng 2. Trong mặt phẳng 2, MPLS được

lựa chọn làm giao thức truyền tải.

Về cơ bản mạng NGN hiện nay của VNPT bao gồm các miền chính:

Miền IP core: Bao gồm các router P (core router), PE (provider edge) và ASBR

(Autonomous System Border Router).

- Router P: là router T-1600 của Juniper gồm có 10 router P đặt tại 5 thành phố:

Hà Nội, HCM, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ. Kết nối thành 2 mặt phẳng để

đảm bảo dự phòng.

- Router PE là router 7750 SR của Alcatel – Lucent (ALU) gồm có 79 router PE

đặt tại các tỉnh/ thành phố.

- Router ASBR là router 7750 SR của ALU gồm có 5 ASBR đặt tại Hà Nội (2),

HCM (2), Đà Nẵng (1). Kết nối với VDC 1, 2, 3.

Miền MAN-E: Bao gồm router PE-AGG (MAN Core), UPE (MAN

Access) do Cisco và Huawei cung cấp (Cisco: 7606, 7609; Huawei: NE40E-4)

và BRAS là router E-320 của Juniper, mỗi tỉnh/ thành phố có 1, 2 hoặc 3 BRAS.

Miền truy nhập: Kết nối với UPE của miền MAN-E, bao gồm các thiết bị truy

nhập cáp đồng và cáp quang.

Nhóm 16 – H10 VT1 29


Miền thuê bao: Bao gồm thiết bị đầu cuối khách hàng: modem HSI (High Speed

Internet), thiết bị VoIP, set top box (đầu cuối IPTV), đầu cuối Triple-play

(HIS+VoIP+IPTV). Kết nối với DSLAM/MSAN của miền truy nhập.

3.2 Hệ thống định tuyến biên ERX-1400

3.2.1 Tổng quan hệ thống định tuyến biên ERX

Hệ thống định tuyến biên ERX thuộc họ E-Serial của hãng Juniper Network -

Hoa Kỳ sản xuất, hệ thống có nhiệm vụ giải quyết việc tắc nghẽn khi lưu lượng mạng

lớn, hay xử lý một phần lưu lượng cho các hệ thống lõi. Có khả năng lập trình và triển

khai linh hoạt các dịch vụ. Đồng thời cung cấp nhiều loại cổng giao tiếp khác nhau với

hiệu suất và khả năng cung cấp các dịch vụ IP linh hoạt thích ứng được với những yêu

cầu phù hợp của các nhà cung cấp dịch vụ.

3.2.2 Các họ hệ thống định tuyến biên ERX

ERX-310: Với hiệu năng cao được thiết kế để sử dụng trong những vị trí với

không gian hạn hẹp. ERX310 có tốc độ chuyển mạch là 10 Gbps, 2 khe gắn cố

định module, hỗ trợ cả 2 giao diện kết nối OC12c/STM4 và Gigabit Ethernet.

ERX705 là dòng thiết bị sử dụng nền tảng định tuyến tổng hợp được tối ưu cho

các ứng dụng chuyển mạch tập chung cỡ vừa và nhỏ. ERX705 có thế được cấu

hình với tốc độ chuyển mạch là 5 Gbps hoặc 10 Gbps (Với tùy chọn dự phòng),

5 khe module mở rộng, hỗ trợ cả 2 giao diện kết nối OC12c/STM4 và Gigabit

Ethernet.

ERX710 là dòng thiết bị với nền tảng kết hợp được tối ưu cho các ứng dụng

chuyển mạch tập chung cỡ vừa và lớn. ERX710 có tốc độ chuyển mạch là 5

Gbps với tùy chọn dự phòng, 5 khe module mở rộng, hỗ trợ cả 2 giao diện kết

nối OC12c/STM4 và Gigabit Ethernet.

ERX-1410: Là dòng thiết bị định tuyến nền tảng vùng biên được tối ưu cho

những ứng dụng chuyển mạch tập chung cỡ lớn. ERX1410 có tốc độ chuyển

mạch là 10 Gbps với tùy chọn dự phòng, 12 khe module mở rộng, hỗ trợ cả 2

giao diện kết nối OC12c/STM4 và Gigabit Ethernet.

ERX-1440: Có tốc độ chuyển mạch là 40 Gbit/s với tùy chọn dự phòng, 12 khe

module mở rộng, hỗ trợ cả 2 giao diện kết nối OC48c/STM16 và Gigabit

Ethernet. với kích thước vừa và nhỏ.

3.2.3 Cấu trúc, chức năng hệ thống định tuyến biên ERX-1400

Khái niệm họ ERX-1400 đề cập đến cả hệ thống ERX-1410 (đang được sử

dụng)và hệ thống ERX-1440 (thay thế cho router ERX 1410).

Router ERX1440 thực hiện hai chức năng chính trong NGN của VNPT

- Chức năng BRAS cho mạng truy nhập Internet băng rộng ADSL.Nhóm 16 – H10 VT1 30


- Chức năng chuyển mạch đa dịch vụ trong mạng MPLS: gán nhãn và xác định

độ ưu tiên của các gói tin trước khi truyền lên core router. Thu gom lưu lượng từ các

BRAS và HiG1000 trong vùng xác định.

Hệ thống ERX-1440 quản lý khối lưu lượng mạng cực kỳ lớn và sử dụng bộ xử

lý định tuyến chuyển mạch với tốc độ lên đến 40 Gbps. Hệ thống ERX-1410 quản lý

lưu lượng mạng ở mức độ cao và sử dụng bộ xử lý định tuyến chuyển mạch với tốc độ

10 Gbps Cả hai hệ thống đều có 14 khe cắm để chứa các module và có cùng yêu cầu về

nguồn cung cấp. Quy trình lắp đặt và vận hành của hai hệ thống cũng giống nhau. Tất

cả các hệ thống ERX đều sử dụng cùng loại module SRP vào/ra. Tuy nhiên, cấu trúc

khung bên trong của hệ thống ERX-1440 khác với hệ thống ERX-1410 là có một mặt

giữa đặc biệt cho module SRP 40Gbps. Cấu trúc hệ thống ERX-1440 gồm 3 thành phần

chính:

- Một trường chuyển mạch hoạt động ở tốc độ 40 GBbps.

- Các card đường dây.

- Bộ xử lý định tuyến hiệu suất cao cho việc duy trì bảng định tuyến và cấu hình

hệ thống.

Hình Hình 3.3: Mặt trước của router ERX-1400

Nhóm 16 – H10 VT1 31


Hình 3.4: Mặt sau của router ERX 1400

Hệ thống ERX được xây dựng dưới dạng module hình 3.5 bao gồm các module

đường dây (Line Module), các module vào/ra (I/O Module), module xử lý định tuyến

chuyển mạch (SRP Module), và module SRP vào/ra (SRP I/O). Cả hai hệ thống ERX-

700 và ERX-1400 sử dụng cùng module đường dây và module vào/ra. Thông thường,

các module đường dây, module SRP được lắp đặt ở phía trước của hệ thống, những

module này được đấu nối với các module vào/ra tương ứng thông qua một mặt giữa.

Hình 3.5: Cấu trúc dạng module của hệ thống ERX-1400

Nhóm 16 – H10 VT1 32


Module xử lý định tuyến chuyển mạch - SRP: thực hiện các chức năng quản lý

hệ thống, tính toán xác định các bảng định tuyến và chuyển tiếp, bảo dưỡng, xử lý số

liệu thống kê ... Module SRP là một tổ hợp gồm hai bảng chuyển mạch và xử lý hệ

thống.

Module SRP vào/ra: Một module vào/ra tương ứng của module SRP được gọi là

module SRP vào/ra kết nối với những module SRP thông qua midlane của hệ thống.

Chỉ có một loại module SRP vào/ra cho tất cả các SRP. Module SRP vào/ra này chiếm

hai khe và cung cấp các port chuẩn như:

10/100 Base-T cổng cho phép truy nhập hệ thống ERX cho các chức năng

quản lý Ethernet qua giao tiếp lệnh hay SNMP.

RS-232 cổng cung cấp một kết nối nối tiếp cho việc theo dõi cấu hình hệ

thống qua PC hoặc thiết bị đầu cuối ASCII.

Giao tiếp cảnh báo - cung cấp các chỉ thị liên quan đến các loại cảnh báo của

hệ thống ERX.

Các cổng định thời đồng bộ với mạng ngoài - đảm bảo các xung nhịp đồng

hồ sử dụng bởi hệ thống ERX đồng bộ với đồng hồ hệ thống của toàn mạng.

Các module đường dây: Xử lý dữ liệu từ các kết nối mạng khác nhau. Ngoài ra

còn có thể thêm thông tin về những module đường dây và những module SRP nào hỗ

trợ cho từng loại module đường dây cụ thể. Hầu hết các module đường dây được hỗ trợ

việc phân loại gói tin trên lối vào, một vài module đường dây không phải ASIC thì

không được làm điều này. Cơ chế phân loại gói tin trên module đường dây căn cứ vào

các trường riêng biệt (địa chỉ IP nguồn và đích, cổng nguồn, cổng đích và giao thức),

giao diện IP lối vào, các trường thông tin lớp 2 ...

Module vào/ra: Hầu hết các module đường dây đều có một module vào/ra tương

ứng, cung cấp sự kết nối vật lý với mạng, các module vào/ra được đặt ở phía sau hệ

thống, ngay sau module đường dây tương ứng của nó. Module đường dây điều khiển

quá trình xử lý gói và chuyển tiếp gói. Một bảng chuyển mạch thực hiện chuyển mạch

gói nội bộ với tốc độ cao. Bộ xử lý định tuyến tập trung thông tin định tuyến, gửi bảng

định tuyến và cập nhật tới các module đường dây.

3.2.4 Một số mô hình ứng dụng ERX-1400 trên mạng Viễn thông

3.2.4.1 Kết hợp đường dây riêng (Private Line Aggregation)

Một ứng dụng chính đối với bộ định tuyến biên ERX đó là kết hợp đường dây

riêng, là hợp nhất nhiều đường truy cập tốc độ cao thành một điểm truy cập.

Nhóm 16 – H10 VT1 33


Hình 3.6: Kết hợp đường dây riêng

Trong ứng dụng này, nhà cung cấp dịch vụ có thể sử dụng hệ thống ERX đơn để

cung cấp dịch vụ truy cập tốc độ cao (fT1/fE1 qua T3/E3) tới hàng ngàn thuê bao đơn

lẻ. Các đường truyền thuê bao đơn có thể được nhà cung cấp Telco kết hợp chặt chẽ

vào các đường truyền T3 và dẫn vào hệ thống ERX. Hệ thống này cũng có thể chấp

nhận các kết nối không được chuẩn hoá T3 hoặc E3 từ những người sử dụng tốc độ cao

và chuyển các kết nối E1 trực tiếp vào đơn vị này. Sau khi lưu lượng được xác nhận, hệ

thống này sẽ giải quyết tất cả việc xử lý gói tin IP, bao gồm cả việc chỉ định các chính

sách về định tuyến và QoS. Sau đó những tải tin này sẽ được chuyển vào mạng đường

trục.

Bằng việc sử dụng hệ thống ERX cho ứng dụng kết hợp đường dây riêng, một

nhà cung cấp dịch vụ có thể khắc phục được rất nhiều mặt hạn chế của các sản phẩm cũ

trước đây, như những ràng buộc về mật độ, những hạn chế về việc thực thi và việc thiếu

tính tin cậy của đường truyền. Và còn có khả năng cung cấp rất nhiều dịch vụ IP mới

cho nhiều thuê bao.

3.2.4.2 Kết nối phiên xDSL

Hệ thống ERX hỗ trợ cho các ứng dụng của server truy nhập từ xa băng rộng

(BRAS). Trong ứng dụng này, hệ thống ERX sẽ tích hợp các luồng lưu lượng dữ liệu từ

các DSLAM. Các DSLAM được kết nối trực tiếp với các hệ thống thuê bao, xử lý việc

kết cuối cáp đồng, tập hợp lưu lượng vào một đường uplink tốc độ cao hơn. Xuất phát

từ các DSLAM, các luồng lưu lượng số liệu được truyền vào hệ thống ERX qua

đường DS3 hoặc OC3.

Nhóm 16 – H10 VT1 34


Hình 3.7: Kết cuối phiên xDSL

Hệ thống ERX sẽ xử lý một vài chức năng:

- Kiểm tra việc xác thực và kết thúc phiên PPP.

- Phối hợp với các máy chủ DHCP và các nhóm IP cục bộ để gán IP.

- Kết nối với các máy chủ RADIUS hoặc sử dụng tên miền nhằm gắn kết chủ thuê bao

với thông tin về người sử dụng.

- Hỗ trợ RADIUS nhằm thu thập thông tin chi tiết về hoá đơn thanh toán.

- Ứng dụng về hồ sơ người sử dụng và luồng lưu lượng người sử dụng, có thể bao gồm

các thông tin về định tuyến, QoS và VPN.

Đầu ra của hệ thống ERX là đường truyền tốc độ cao, như OC3/STM1 hoặc

OC12/STM4 nhằm hỗ trợ cho các hệ thống định tuyến lõi. Các hệ thống định tuyến ảo

cũng có thể được dùng để tách biệt các lưu lượng và gửi các gói tin tới các đích khác

nhau. Các gói tin có thể được chỉ định tới một CLEC, ISP, VPN hoặc Internet. Có rất

nhiều giao thức xDSL được hỗ trợ, gồm có: IP/PPP/Ethernet/ATM, IP/PPP/FR,

IP/PPP/Ethernet/FR.

3.2.4.3 Mạng riêng ảo

VPN là các mạng IP riêng biệt, được định vị riêng về mặt logic và được cung

cấp thông qua một cơ sở hạ tầng IP được chia sẻ. Hệ thống ERX cho phép các nhà cung

cấp dịch vụ cung cấp VPN cho các nhà khai thác viễn thông, các đơn vị kinh doanh và

các đối tác kinh doanh. Hệ thống ERX có khả năng xử lý tất cả các giao thức và các tốc

độ đường truyền khác nhau. Đối với những người sử dụng xDSL, một DSLAM đầu tiên

sẽ kết cuối cáp đồng trước khi chuyển lưu lượng vào hệ thống ERX. Đối với người sử

Nhóm 16 – H10 VT1 35


dụng quay số, một hệ thống server truy nhập từ xa (RAS) trước tiên sẽ trả lời cuộc gọi

modem trước khi chuyển luồng dữ liệu vào hệ thống ERX.

Hình 3.8: Phân phát các mạng riêng ảo qua một cơ sở hạ tầng IP chia sẻ

Các nhà thuê bao đăng nhập vào mạng này thông qua các đường truyền được

cho thuê sẽ được kết hợp vào các đường truyền T3, và sau đó thâm nhập vào hệ thống

ERX (hoặc được kết nối trực tiếp vào hệ thống ERX trong các trường hợp của T3, E3

và E1).

Một khi gói tin đã thâm nhập vào hệ thống ERX, bất kỳ sự kết hợp các bộ lọc

phân loại đều có thể sử dụng để nhận diện thuê bao và đích đến. Có ba cách mà hệ

thống ERX có thể chuyển lưu lượng tới các đích khác nhau:

- Hỗ trợ lớp 2 của các mạch ảo dành cho Frame Relay hoặc ATM. Mỗi luồng lưu lượng

thuê bao vào có thể được sắp xếp thành một FR/ATM VC an toàn nhằm chuyển tới địa

chỉ đích.

- Hỗ trợ các bộ định tuyến ảo với các bảng định tuyến an toàn và các quá trình chuyển

IP. Các bộ định tuyến ảo này sẽ duy trì các bảng định tuyến riêng biệt đối với các sự

kiện định tuyến. Điều này giúp duy trì lưu lượng được phân đoạn hoàn toàn giữa các

nhóm thuê bao với các đích đến khác nhau.

- Gắn thêm các nhãn MPLS để chuyển các gói tin qua các đường VPN đã được định địa

chỉ mà nhà cung cấp dịch vụ đã định cấu hình.

Ngoài các dịch vụ nêu trên, hệ thống ERX còn hỗ trợ nhiều các dịch vụ khác như

truy nhập Ethernet, quản lý thuê bao, MPLS cho điều khiển lưu lượng và VPN, truyền

tải VoIP... nhằm đem lại lợi ích cho những nhà vận hành, khai thác mạng lưới viễn

thông.

Nhóm 16 – H10 VT1 36


3.3 Hệ thống định tuyến lõi M320

Bộ định tuyến M320 được triển khai trong mạng lõi. Router M320 cung cấp các

kết nối như: ATM, Frame Relay, Ethernet và TDM. Với cấu trúc khung hỗ trợ tới 8

FPCs (Flexible PIC Concentrators) cung cấp đến 64 - STM16, 16 - STM64. Băng thông

tập trung ở Router là 320Gbps (đơn công) hoặc 160 Gpbs (song công).

Cấu trúc hệ thống định tuyến lõi M320

Hình 3.9: Mặt trước và mặt sau của router M320

Cấu trúc của M320 là cấu trúc dạng khung gồm những thành phần chính sau:

Craft Interface: Cho phép xem trạng thái, các chức năng điều khiển hệ thống qua

đó có thể xử lý các sự cố xảy ra bên trong.

Midplane: Là phần nằm giữa mặt trước và sau của router. FPCs đặt vào

Midplane từ mặt trước của khung, SIBs, CBs được đặt vào từ mặt sau của

khung. Nguồn cung cấp và hệ thống làm mát được nối đến đây. Các chức năng

chính của Midplane:

- Truyền dữ liệu: các gói dữ liệu được truyền qua Midplane từ PFE trên FPC đến

SIBs và ngược lại.

- Phân phối nguồn điện.

- Truyền tín hiệu: Midplane truyền tín hiệu đến FPC, SIB, CB và các bộ phận

khác để giám sát và điều khiển hệ thống.

Nhóm 16 – H10 VT1 37


FPC (Flexible PIC Concentrator): là bộ tập trung các PIC, cung cấp bộ nhớ chia

sẻ và kết nối PIC đến các thành phần còn lại trong router để gói có thể được

định tuyến đến port tương ứng. Mỗi FPC bao gồm:

- FPC card chứa các PIC slot.

- Một cơ cấu chuyển tiếp gói tin (PFE) gồm các ASIC xử lý gói lớp 2/3, các

ASIC giao diện chuyển mạch, ASIC xử lý liên mạng.

- Các kết nối đến Midplane.

- Phân hệ xử lý (Procesor subsystem – PMB) gồm một CPU –288MHz, hệ thống

điều khiển, SDRAM 256MB, 2 giao diện Fast Ethernet.

- Các LED và online/offline button được đặt trên Craft Interface ngay phía trên

FPC.

M320 hỗ trợ tới 8FPC, với các type sau:

- Type 1 FPCs: tốc độ 4Gbps song công, hỗ trợ 4PIC.

- Type 2 FPCs: tốc độ 16Gbps song công, hỗ trợ 4PIC.

- Type3 FPCs: tốc độ 20Gbps, hỗ trợ 2 PIC gồm cả các PIC tốc độ cao.

PIC (Physical Interface Card): cung cấp các kết nối vật lý cho nhiều loại

hình mạng khác nhau, mỗi PIC có một ASIC điều khiển. PIC nhận gói vào từ

mạng và truyền gói ra mạng. Trước khi truyền ra, PIC gói gọn gói dữ liệu nhận

được từ FPC. Có thể lắp đến 2 hoặc 4 PIC trong một FPC.

SIB (Switch Interface Board): thực hiện chức năng chuyển mạch đến FPC đích.

SIB tạo nên một cơ cấu chuyển mạch cho router, cấu hình tối đa có thể chuyển

tiếp được đến 385 triệu gói trong một giây. SIB được đặt ở phần giữa mặt sau

của router trong các khe SIB0 đến SIB3. Router M320 có thể lắp được 2, 3 hoặc

4 SIB. Có thể nâng cấp từ 2 lên 3 hoặc từ 3 lên 4 SIB mà không cần phải dừng

hoặc khởi động lại cơ cấu chuyển tiếp gói. Mỗi SIB bao gồm các thành phần:

- Các ASIC chuyển mạch.

- Các luồng tốc độ cao tới FPC.

- Các LED và online/offline button được đặt trên mặt SIB.

CIP (Connector Interface Panel): bao gồm các cổng Ethernet, bảng điều khiển

phụ kết nối tới cơ cấu định tuyến (Routing Engine) và Alarm relay.

CB (Control Board): CB kết hợp với một cơ cấu định tuyến để cung cấp các

chức năng điều khiển và giám sát cho router. Có thể đặt một hoặc hai CB trên

router. Các thành phần chính của CB:

- Đường dẫn PCI – cung cấp giao diện đến cơ cấu định tuyến.

1000 Basse-T Ethernet điều khiển – cung cấp luồng 1Gbps giữa cơ cấu định

tuyến và bảng chuyển mạch Fảs Ethernet.Chuyển mạch Fast Ethernet – cung cấp

luồng 100Mbps Ethernet tới mỗi FPC để cơ cấu định tuyến truyền dữ liệu.

Nhóm 16 – H10 VT1 38


- Các LED và online/offline button được đặt trên mặt của CB.

- Các mạch điện điều khiển quạt làm mát và các phần cứng khác trên khung.

- Mạch điện nguồn cho cơ cấu định tuyến.

3.4 Hệ thống định tuyến lõi T1600

3.4.1 Các họ hệ thống định tuyến lõi T

Vào tháng 3 năm 2002, Juniper Network (Juniper) bắt đầu cho ra mắt bệ T

Series đầu tiên: T640 Core Router. T640 là một router lõi đa khung lớp vận chuyển có

năng lực cao trong định tuyến lõi hỗ trợ giao diện mật độ cao (hight-density) lên tới 10

Gbps (OC-192c/STM-64 và 10Gbps GE) đến 40 Gbps (OC-768c/STM-256)

Vào tháng 7 năm 2002, hệ thống T Series thứ 2 ra đời: T320 Core Router. T320

là một bộ định tuyến lõi đơn khung lớp vận chuyển, cái này nhỏ hơn và có giá thành

thấp hơn T640.

Trong năm 2004, hệ thống định tuyến lõi đa khung đầu tiên với Juniper Network

TX Matrix, hỗ trợ 2,5 Tbps trong một hệ thống 4 khung.

Sau đó trong năm 2007, Juniper công bố và phát hành hệ thống công nghiệp

100Gbps/slot đầu tiên trong T1600 Core Router, một bệ định tuyến đa khung có năng

lực được thiết kế tạo nên sự thuật lợi về khả năng nâng cấp cho mặt phẳng cấu trúc.

Trong năm 2009, Juniper sản xuất TX Matrix Plus, một trung tâm chuyển mạch

và phần tử định tuyến kết nối tới 16 khung định tuyến T1600 thành một thực thể định

tuyến duy nhất: một hệ thống 25 Tbps.

Tất cả bệ T Series đều sử dụng hệ điều hành Juniper Network Junos® và các T

Series-ASIC để dự phòng yên tâm sử dụng, thực hiện, tin cậy và đặc biệt là sự phong

phú dịch vụ cung cấp có trong tất cả các sản phẩm của Juniper Network.

Hình 3.10: Các phiên bản Router T series của Juniper hiện có

Nhóm 16 – H10 VT1 39


3.4.2 Giới thiệu hệ thống định tuyến T1600

Ra đời vào năm 2007, Router lõi T1600 là một hệ thống định tuyến hoàn chỉnh

cung cấp các chuẩn Gigabit Ethenet, SONET/SDH, và giao diện tốc độ cao khác cho

các mạng lớn và các ứng dụng mạng. Các Router T1600 có thể lắp được tám bộ tích

hợp PIC linh hoạt (FPC), mỗi cái đó có thể cấu hình với nhiều loại mạng truyền thông.

Router cung cấp đến 800 Gbps, chuyển mạch song công (1600 Gbps , không bị chặn,

bán song công).

Cấu trúc router dễ dàng chia hoạt động tách kiểm soát từ hoạt động chuyển tiếp

gói dữ liệu. Thiết kế này giúp loại bỏ tắc nghẽn xử lý và lưu lượng truy cập, cho phép

router đạt được hiệu suất cao.

Hoạt động kiểm soát trong các router được thực hiện bởi các phân hệ máy chủ,

chạy hệ điều hành JUNOS để xử lý giao thức định tuyến, kỹ thuật lưu lượng, chính

sách, giám sát và quản lý cấu hình.

Hoạt động chuyển tiếp trong router được thực hiện bởi các máy chuyển tiếp gói, hệ

thống bao gồm phần cứng, chứa đựng các ASIC, thiết kế bởi Juniper Networks. Ứng

dụng mạch tích hợp (ASIC) là một thiết kế cố định của router, chúng cho phép các

router đạt được tốc độ dữ liệu chuyển tiếp phù hợp với khả năng hiện có của cáp quang.

Router T1600 cung cấp tổng cộng là 1600 triệu gói/giây (Mpps) cho chuyển mạch.

Hình 3.11: Mặt trước của bộ định tuyến T1600

Nhóm 16 – H10 VT1 40


Hình 3.12: Mặt sau của bộ định tuyến T1600

3.4.3 Cấu trúc, chức năng hệ thống định tuyến T1600

3.4.3.1 Cấu trúc hệ thống định tuyến T1600

Các Router T1600 có 2 thành phần cấu trúc chủ yếu:

Routing Engine – Thành phần này cung cấp các dịch vụ định tuyến layer 3 và

quản lý mạng.

Packet Forwarding Engine – Có hiệu suất cao, ASIC – Thành phần cơ bản cung

cấp chuyển mạch gói 2 lớp và 3 lớp, tra cứu lộ trình, và chuyển tiếp gói dữ liệu.

Các Router Engine và Packet Forwarding Engine thực hiện nhiệm vụ chính của

chúng một cách độc lập, mặc dù chúng thường xuyên giao tiếp thông qua đa liên kết

100 Mbps. Sự sắp xếp hợp lý chuyển tiếp và kiểm soát đường và chạy hệ thống đường

trục internet quy mô ở tốc độ cao. Hình 3.13 cho thấy mối quan hệ giữa Router Engine

và các Packet Forwarding Engine

Nhóm 16 – H10 VT1 41


Hình 3.13: Cấu trúc Router T1600

3.4.3.2 Chức năng của Routing Engine (RE)

Routing Engine xử lý tất cả các quy trình giao thức định tuyến, cũng như các

quy trình phần mềm kiểm soát các giao diện của bộ định tuyến, các thành phần khung,

hệ thống quản lý, và người dùng truy cập đến bộ định tuyến. Những quá trình định

tuyến và phần mềm chạy trên đầu của một hạt nhân tương tác với các máy chuyển tiếp

gói.

Các Routing Engine bao gồm các chức năng sau:

Xử lý giao thức định tuyến gói tin: Các Routing Engine xử lý tất cả các gói tin

mà giao thức định tuyến quan tâm

Modul phần mềm: Mỗi phần mềm xử lý riêng cho các chức năng khác nhau và

sử dụng một không gian xử lý riêng biệt.

Chức năng Internet chuyên sâu: Mỗi giao thức định tuyến được thực hiện với

đầy đủ thiết đặt của các tính năng của Internet và cung cấp tính linh hoạt đủ để

thông báo, lọc, và điều chỉnh lộ trình. Chính sách định tuyến được thiết lập theo

các thông số định tuyến.

Khả năng nâng cấp: Các bảng định tuyến Junos OS được thiết kế để giữ tất cả

các lộ trình trong các mạng hiện tại với dung lượng dồi dào cho việc nâng cấp.

Ngoài ra, Junos OS có thể hỗ trợ hiệu quả số lượng lớn các giao diện và các

mạch ảo.

Giao diện quản lý: Các mức khác nhau của công cụ quản lý hệ thống được cung

cấp, bao gồm giao diện dòng lệnh Junos OS (CLI), các giao thức quản lý Junos

XML, giao diện nhân công, và SNMP.

Quản lý lưu trữ và thay đổi: Tập tin cấu hình, hình ảnh hệ thống, và vi mã có thể

được tổ chức và duy trì trong hệ thống lưu trữ sơ cấp và thứ cấp, cho phép nâng

cấp cục bộ hoặc từ xa.

Giám sát hiệu quả và tính linh hoạt: Bộ định tuyến hỗ trợ chức năng như xử lý

các cảnh báo và đếm các gói dữ liệu trên tất cả các cổng, mà không làm giảm

hiệu suất chuyển tiếp các gói.

Nhóm 16 – H10 VT1 42


Các Routing Engine tạo dựng và duy trì một hoặc nhiều bảng định tuyến (hình

3.14). Từ các bảng định tuyến, Routing Engine đề xuất một bảng các tuyến hoạt động,

được gọi là bảng chuyển mạch, sau đó sao chép vào Packet Forwarding Engine. Thiết

kế của ASIC cho phép chuyển tiếp bảng trong Packet Forwarding Engine để có thể

nâng cấp mà không làm gián đoạn việc chuyển mạch.

Hình 3.14: Điều khiển xử lý gói cho cập nhật bảng định tuyến và chuyển tiếp

3.4.3.3 Chức năng của Packet Forward Engine (PFE)

Các Packet Forwarding Engine cung cấp các gói chuyển mạch layer 2 và layer 3,

chuyển tiếp, và chức năng tìm kiếm đường. Các Packet Forwarding Engine được thực

thi trong các ASIC có vị trí nằm trên các FPC và PIC.

Mỗi Packet Forwarding Engine bao gồm các thành phần sau:

ASIC xử lý các gói lớp 2 và lớp 3, cái mà cho phép lớp 2 và lớp 3 đóng và mở

gói, và quản lý việc phân chia và lắp ghép lại các gói trong bộ định tuyến T1600.

Các giao diện hàng đợi và bộ nhớ ASIC, quản lý đệm của các cell dữ liệu trong

bộ nhớ và hàng đợi của các thông báo.

Bộ xử lý Internet T – series, cung cấp các chức năng tìm kiếm đường.

Giao diện chuyển mạch ASIC, cái mà trích xuất các khóa tìm đường và quản lý

dòng các cell dữ liệu qua các kết cấu chuyển mạch.

Các phương tiện truyền thông cụ thể ASIC trên các PIC thực hiện chức năng

kiểm soát phù hợp với các loại phương tiện truyền thông PIC

3.4.4 Quá trình xử lý gói tin

Để đảm bảo sự lưu thông hiệu quả của dữ liệu thông qua các Router T1600, các

router được thiết kế để các ASIC trên phần cứng xử lý chuyển tiếp dữ liệu. Các dòng dữ

liệu chạy qua các Router T1600 theo trình tự sau (hình 3.15):

Nhóm 16 – H10 VT1 43


Hình 3.15: Dữ liệu đi qua Router T1600

1. Các gói tin đến trên một giao diện PIC đầu vào.

2. PIC truyền các gói dữ liệu đến các FPC, nơi mà ASIC xử lý gói Layer 2/ layer 3

thực hiện phân tích, phân chia các gói dữ liệu vào các cell 64 byte.

3. Giao diện chuyển mạch ASIC tách ra các khóa tìm đường, đặt nó vào một thông báo

và chuyển các thông báo đến các bộ xử lý Internet T series. Giao diện chuyển mạch

ASIC cũng chuyển các cell dữ liệu đến bộ nhớ hàng đợi và các giao diện bộ nhớ

đệm ASIC.

4. Hàng đợi và giao diện bộ nhớ ASIC truyền các cell dữ liệu đến bộ nhớ đệm.

5. Bộ xử lý Internet T – series thực hiện tìm đường và chuyển tiếp các thông báo đến

hàng đợi và giao diện bộ nhớ ASIC.

6. Hàng đợi và giao diện bộ nhớ ASIC gửi thông báo đến các giao diện chuyển mạch

ASIC đối diện kết cấu chuyển mạch, trừ khi đích đến là trên cùng một Packet

Forwarding Engine. Trường hợp này, thông báo được gửi trở lại giao diện chuyển

mạch ASIC đối diện với các cổng ra, và các gói tin được gửi đến các cổng ra mà

không đi qua kết cấu chuyển mạch (xem bước 13).

7. Giao diện chuyển mạch ASIC gửi yêu cầu băng thông qua kết cấu chuyển mạch đến

cổng đích. Giao diện chuyển mạch ASIC cũng đọc các vấn đề yêu cầu để hàng đợi

và giao diện bộ nhớ ASIC bắt đầu đọc các cell dữ liệu ngoài bộ nhớ.

8. Giao diện chuyển mạch ASIC đích gửi cấp băng thông qua kết cấu chuyển mạch

đến nguồn giao diện chuyển mạch ASIC nguồn.

Nhóm 16 – H10 VT1 44


9. Việc tiếp nhận mỗi băng thông được cấp, giao diện chuyển mạch ASIC nguồn gửi

một cell thông qua kết cấu chuyển mạch đến Packet Forwarding Engine đích.

10. Giao diện chuyển mạch ASIC nhận được các cell từ kết cấu chuyển mạch. Nó tách

các khóa tìm đường từ mỗi cell, đặt nó trong một thông báo, và chuyển tiếp các

thông báo đến Bộ xử lý Internet T – series.

11. Bộ xử lý Internet T – series thực hiện tìm đường, và chuyển tiếp thông báo đến giao

diện hàng đợi và bộ nhớ ASIC.

12. Giao diện hàng đợi và bộ nhớ ASIC chuyển tiếp thông báo, chứa đựng thông tin

bước tiếp theo, đến giao diện chuyển mạch ASIC.

13. Giao diện chuyển mạch ASIC gửi yêu cầu đọc đến giao diện hàng đợi và bộ nhớ

ASIC để đọc các cell dữ liệu ra khỏi bộ nhớ, và truyền các cell đến bộ xử lý gói

layer 2/ layer 3 ASIC.

14. Bộ xử lý gói layer2/layer3 ASIC ghép các cell dữ liệu thành các gói, bổ xung thêm

đóng gói layer2, và gửi gói dữ liệu đến giao diện PIC đầu ra.

15. PIC đầu ra gửi các gói dữ liệu ra đi vào mạng.

3.5 Kết luật chương 3

Chương 3 đưa ra cái nhìn tổng quát về mạng NGN mà tập đoàn bưu chính viễn

thông Việt Nam VNPT đang triển khai, về các hệ thống định tuyến vùng biên và lõi

trong mạng. Miêu tả cấu trúc chức năng, quá trình xử lý gói tin của các bộ định tuyến

ERX 1400, M320 và T1600. Từ đó giúp ta hiểu rõ hơn về các hệ thống định tuyến.

Nhóm 16 – H10 VT1 45

KẾT LUẬNĐịnh tuyến là một công việc quan trọng của quá trình truyền tin trong mạng

thông tin. Nó được thực hiện ở tầng mạng, với mục đích là truyền để chuyển thông tin

của người sử dụng từ điểm nguồn đến điểm đích trong môi trường liên mạng.

Các giao thức định tuyến có nhiệm vụ cung cấp thông tin bảng định tuyến cho

các Router, hình thành cơ chế trao đổi thông tin định tuyến sau đó dựa vào các giải

thuật để chọn đường đi tối ưu.

Với các hệ thống định tuyến thế hệ trong tương lai sẽ cải tiến được phần nào đó

tốc độ truyền tải dữ liệu giúp cho việc xử lý các gói tin qua hệ thống, và việc sử dụng

nguồn tài nguyên bộ nhớ trong hệ thống định tuyến được đơn giản hơn, đạt được chất

lượng truyền dẫn và định tuyến tốt hơn.

Chất lượng dịch vụ và đánh giá chất lượng dịch vụ luôn là vấn đề đóng vai trò

quan trọng đối với tất cả các loại hình viễn thông. Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng

tăng về lưu lượng của các dịch vụ thông tin và truyền thông mới. Công nghệ mạng

NGN ra đời và đã cung cấp được các yêu cầu kinh doanh trong tình hình mới là dịch vụ

đa dạng, giá thành thấp, đầu tư hiệu quả và tạo được nguồn doanh thu mới.

Thông qua cấu trúc chức năng, quá trình xử lý gói tin của các bộ định tuyến

ERX 1400, M320 và T1600, đã phần nào giúp ta hiểu rõ hơn về các hệ thống định

tuyến cũng như lợi ích của chúng trong việc giúp loại bỏ tắc nghẽn xử lý và lưu lượng

truy cập, cho phép router đạt được hiệu suất cao.

46

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Lê Nhật Thăng, Vũ Thị Thúy Hà - Kỹ thuật chuyển mạch 2

[2] Lê Nhật Thăng, Vũ Thúy Hà,…- Hệ Thống định tuyến tốc độ cao – Tạp chí CNTT

& TT - 12/2007

[3] Bùi Quốc Nam – Đồ án TNĐH: NGN và ứng dụng – HV CNBCVT 2006

[4] Chu Út Thậm – Đồ án TNĐH: Bộ định tuyến T1600 và ứng dụng trong mạng NGN của

VNPT – HV CNBCVT 2011

[5] Juniper® Network Doccuments - T Series Core Routers – Juniper® Network - 2009/12

(DataSheet)

Cùng một số nguồn thông tin khác.

47

he thong dinh tuyen toc do cao oyolzssvib 20130325040515 4

Documents