Frame Relay, giải pháp cho các doanh nghiệp và tập đoàn (Phần 2)

Phương thức định địa chỉ

Trong Hình 6, giả sử hai PVC [11], một giữa Atlanta và Los Angeles và một giữa San Jose và Pittsburgh. Los Angeles sử dụng DLCI 22 để tham chiếu đến PVC của nó với Atlanta, trong khi Atlanta tham chiếu đến cùng PVC bằng số DLCI 82. Tương tự San Jose sử dụng số DLCI 12 để tham chiếu đến PVC của nó với Pittsburgh và Pittsburgh sử dụng DLCI 62. Mạng sử dụng các cơ chế trong (internal mechanism) để lưu giữ hai bộ nhận diện PVC có ý nghĩa cục bộ khác biệt.



Hình 6: Một ví dụ về việc sử dụng các DLCI trong mạng Frame Relay.

Vùng địa chỉ DLCI có giới hạn là 10 bit (xem phần sau). Như vậy là nó có khả năng tạo ra 1024 địa chỉ DLCI. Phần có thể sử dụng được của các địa chỉ này được xác định bởi kiểu LMI được sử dụng. Kiểu LMI của Cisco hỗ trợ một phạm vi các địa chỉ DLCI từ 16 đến 992 cho dữ liệu người dùng. Phần còn lại giành cho nhà cung cấp dịch vụ. Nó bao gồm các thông điệp LMI và các địa chỉ multicast.

LMI : Bổ sung của Cisco vào Frame Relay

Sự phát triển chính trong lịch sử phát triển Frame Relay là năm 1990 khi mà Cisco Systems, StraCom, Northern Telecom và Digital Equipment Corporation cùng thành lập một nhóm tập chung vào việc phát triển công nghệ Frame Relay và thúc đẩy việc đưa ra các sản phẩm của nó có thể hoạt động cùng nhau. Nhóm này đã phát triển một đặc tả tuân theo giao thức Frame Relay cơ sở. Họ cũng mở rộng nó qua việc bổ sung các khả năng phục vụ môi trường kết nối mạng phức tạp. Các mở rộng Frame Relay đều quy tụ về LMI (local management interface).

Các mở rộng LMI

Ngoài các chức năng giao thức Frame Relay cơ sở cho truyền dữ liệu, đặc tả Frame Relay bao gồm các mở rộng LMI cho phép hỗ trợ những kết nối mạng lớn và phức tạp một cách dễ dàng hơn. Sau đây là tóm tắt các mở rộng LMI:

- Virtual circuit status messages (common) – Cung cấp sự liên lạc và sự đồng bộ hoá giữa mạng và thiết bị người dùng, báo cáo theo định kỳ sự tồn tại của các PVC [11] mới, xoá các PVC đang tồn tại và thông tin chung về tính toán vẹn PVC. Các Virtual circuit status message ngăn ngừa việc gửi dữ liệu qua các PVC không tồn tại lâu.

- Multicasting (optional) – Cho phép thực thể gửi truyền một frame (khung) đơn nhưng chuyển giao qua mạng tới nhiều thực thể nhận. Như vậy multicasting hỗ trợ việc vận chuyển hiệu quả các thông điệp giao thức định tuyến và các giao thức giải pháp địa chỉ mà chúng phải được gửi đồng thời tới nhiều đích.

- Global addressing (optional) – Đem lại cho kết nối nhận biết một cách tổng thể (global), cho phép chúng được sử dụng để nhận diện một giao diện cụ thể với mạng Frame Relay. Global addressing làm cho mạng Frame Relay giống mạng LAN về cách định địa chỉ. Các giao thức giải pháp địa chỉ (Address resolution protocol) vì thế thực hiện qua Frame Relay cũng chính xác như chúng thực hiện qua mạng LAN.

- Simple flow control (optional) - Chuẩn bị đầy đủ cho một cơ chế điều khiển lưu lượng XON/XOFF được áp dụng vào giao diện Frame Relay toàn bộ.

Sau đây chúng ta sẽ khảo sát một số đặc tính của LMI :

+Global addressing: Ngoài các đặc tính chung (common) của LMI, các mở rộng LMI tuỳ chọn (optional) đặc biệt được sử dụng hữu ích trong môi trường kết nối mạng. Mở rộng LMI tuỳ chọn quan trọng đầu tiên là Global Addressing. Với mở rộng này, các giá trị được chèn vào trong trường DLCI của một frame là những địa chỉ có ý nghĩa tổng thể của các thiết bị người dùng cuối riêng lẻ (ví dụ các bộ định tuyến).

Như đã đề cập, đặc tả Frame Relay cơ sở (không mở rộng) chỉ hỗ trợ các giá trị cho trường DLCI mà nó nhận diện các PVC [11] với ý nghĩa cục bộ. Trong trường hợp này, không có các địa chỉ nhận diện các địa chỉ mạng hoặc các node gán cho các giao diện này. Bởi vì các địa chỉ này không tồn tại, nên chúng không thể bị phát hiện bởi giải pháp địa chỉ truyền thống và các kỹ thuật khám phá. Điều đó có nghĩa rằng với việc định địa chỉ Frame Relay bình thường, chúng ta phải sử dụng cấu hình tĩnh (static map) để tham chiếu tới chúng. Các cấu hình tĩnh này cho các bộ định tuyến biết các DLCI nào được sử dụng để tìm ra một thiết bị ở xa và những địa chỉ kết nối mạng có liên quan.

Trong Hinh 6, chú ý rằng mỗi giao diện có một bộ nhận diện riêng. Giả sử rằng Pittsburgh phải gửi một frame tới San Jose. Giá trị DLCI tại đầu cuối San Jose của VC là 12 và bằng 62 tại đầu cuối Pittsburgh. Như vậy Pittsburgh chiếm chỗ giá trị 62 trong trường DLCI và gửi frame (khung) vào trong mạng Frame Relay để đi tới San Jose. Mỗi giao diện bộ định tuyến có một giá trị phân biệt như bộ nhận diện nút mạng của nó, như vậy các thiết bị riêng lẻ có thể phân biệt với nhau. Điều đó cho phép định tuyến trong những môi trường tổng thể. Global addressing cung cấp những lợi ích có ý nghĩa trong một mạng lớn và tổng thể.

+Multicasting và inverse ARP: Multicasting là một đặc tính LMI tuỳ chọn khác. Các nhóm Multicast được thiết kế một dãy bốn giá trị DLCI giành riêng (1019 đến 1022). Các frame được gửi bởi một thiết bị có sử dụng một trong những DLCI giành riêng này được tạo thêm một bản sao bởi mạng và được gửi đến tất cả các điểm ra trong tập (bộ) đã thiết kế. Sự mở rộng multicasting cũng định nghĩa các thông điệp LMI mà nó thông báo cho các thiết bị người dùng về sự thêm, xoá và sự hiển diện của các nhóm multicast. Trong các mạng có nắm lấy lợi thế của định tuyến động, thông tin về định tuyến phải được trao đổi giữa các bộ định tuyến với nhau. Các thông điệp định tuyến có thể được gửi một cách hiệu quả bởi việc sử dụng các frame với một DLCI multicast. Điều đó cho phép thông điệp được gửi tới những nhóm bộ định tuyến cụ thể.



Hình 7 : Inverse ARP.

Cơ chế Inverse ARP [13] cho phép bộ định tuyến tự động xây dựng Frame Relay map, như được mô tả trong hình vẽ. Bộ định tuyến nhận được các DLCI mà chúng được sử dụng trong thiết bị chuyển mạch trong thời gian trao đổi LMI lúc ban đầu. Bộ định tuyến sau đó gửi một Inverse ARP request tới mỗi DLCI cho mỗi giao thức được cấu hình trên giao diện nếu giao thức được hỗ trợ. Thông tin phản hồi từ Inverse ARP được sử dụng sau đó để xây dựng Frame Relay map

+Frame Relay map: Địa chỉ bộ định tuyến tiếp sau được xác định từ bảng định tuyến phải được dùng để xác định DLCI nhu mô tả trong Hình 8. Gioải pháp được thực hiện thông qua một cấu trúc dữ liệu gọi là một Frame Relay map. Bảng định tuyến sau đó được sử dụng để cung cấp địa chỉ giao thức bộ định tuyến tiếp sau hay DLCI cho lưu lượng đi. Cấu trúc dữ liệu này có thể được cấu hình tĩnh trên bộ định tuyến hoặc đặc tính Inverse ARP được sử dụng để cài đặt tự động cho Frame Relay map.



Hình 8: Frame Relay map

+ Frame Relay switching table (bảng chuyển mạch Frame Relay): Frame Relay switching table bao gồm bốn đầu vào: hai cho cổng đến (incoming port) và DLCI, và hai cho cổng đi (outgoing port) và DLCI như được mô tả trong hình vẽ. Cho nên DLCI có thể được sắp xếp lại trong khi nó đi qua mỗi thiết bị chuyển mạch.



Hình 9 : Bảng chuyển mạch Frame Relay

Đến đây chúng ta đã biết một số phương thức hoạt động cơ bản của Frame Relay và bây giờ có thể tóm tắt việc thực hiện Frame Relay là như sau.

Các bước thực hiện Frame Relay

Bước 1: Đăng ký dịch vụ Frame Relay với một nhà cung cấp dịch vụ (ở Việt nam là Công ty VDC).
Bước 2: Kết nối mỗi bộ định tuyến, hoặc trực tiếp hoặc thông qua một CSU/DSU tới thiết bị chuyển mạch Frame Relay.
Bước 3: Khi bộ định tuyến CPE [9] đã có thể hoạt động, hãy gửi một thông điệp “status inquiry” (điều tra trạng thái) đến thiết bị chuyển mạch Frame Relay. Thông điệp này sẽ thông báo cho thiết bị chuyển mạch về trạng thái của bộ định tuyến và yêu cầu thiết bị chuyển mạch cung cấp trạng thái kết nối của các bộ định tuyến ở xa khác mà nó muốn trao đổi dữ liệu.
Bước 4: Khi thiết bị chuyển mạch Frame Relay nhận được yêu cầu, nó trả lời với một thông điệp “Status” (trạng thái) có chứa cả các DLCI của các bộ định tuyến ở xa cho bộ định tuyến muốn truyền dữ liệu.
Bước 5: Cho mỗi một DLCI mà bộ định tuyến nhận được thông qua một thông điệp Inverse ARP (nếu Inverse ARP không hoạt động hoặc nếu các bộ định tuyến ở xa không hỗ trợ Inverse ARP bạn cần phải cấu hình các giá trị DLCI và các địa chỉ IP cho các bộ định tuyến ở xa), một đầu vào tham chiếu được tạo ra trong bảng Frame Relay map. Nó bao gồm DLCI cục bộ, địa chỉ lớp mạng của bộ định tuyến ở xa và trạng thái của kết nối. Chú ý rằng giá trị DLCI là DLCI đã được cấu hình cục bộ của bộ định tuyến, chứ không phải DLCI mà bộ định tuyến ở xa đang sử dụng. Có ba trạng thái kết nối được thể hiện trọng bảng Frame Relay map :

+Active state : Chỉ ra rằng kết nối đang hoạt động và các bộ định tuyến có thể trao đổi dữ liệu
+Inactive state : Chỉ ra rằng kết nối cục bộ tới thiết bị chuyển mạch Frame Relay đang hoạt động, nhưng kết nối của bộ định tuyến ở xa tới thiết bị chuyển mạch Frame Relay thì không hoạt động.
+Deleted state : Chỉ ra rằng không nhận được LMI từ thiết bị chuyển mạch Frame Relay hay không có dịch vụ giữa bộ định tuyến CPE và thiết bị chuyển mạch Frame Relay xuất hiện.

Bước 7: Cứ mỗi 60 giây, các bộ định tuyến lại trao đổi các thông điệp Inverse ARP một lần.
Bước 8: Mặc định, cứ 10 giây (hay theo cấu hình), bộ định tuyến CPE (9) gửi một thông điệp “keepalive” cho thiết bị chuyển mạch Frame Relay. Mục đích của thông điệp “keepalive” này là kiểm tra xem thiết bị chuyển mạch Frame Relay có còn đang hoạt động.



Hình 10 : Các bước thực hiện Frame Relay

Lời kết

Hiện Công ty VDC đã có thêm 5 đối tác cung cấp dịch vụ Frame Relay là NTT, Equant, KDDI, REACH và VITC mở rộng khả năng cung cấp dịch vụ này đến 500 điểm trên toàn cầu. Dịch vụ Frame Relay do công ty cung cấp đã đạt tốc độ trên 15 Mb/s với khoảng 150 kênh thuê bao của khách hàng trên toàn quốc.Tính tới thời điểm này, VDC và NTT Communications đã có khoảng 30 khách hàng đang sử dụng dịch vụ Frame Relay, trong đó có nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước tại các khu chế xuất ở Việt Nam. Trong tương lai gần, băng thông quốc tế giữa hai nhà cung cấp dịch vụ Frame Relay, VDC và NTT Communications, sẽ được nâng cấp nhằm thoả mãn nhu cầu sử dụng dịch vụ ngày càng tăng của các doanh nhiệp trong và ngoài nước. Frame Relay đang trở thành một trong những giải pháp công nghệ hàng đầu cho các doanh nghiệp và tập đoàn lớn - những tổ chức cần có một mạng lưới truyền số liệu trên diện rộng, tiết kiệm chi phí, giảm giá thành và nâng cao khả năng cạnh tranh trong hoạt động sản xuất kinh doanh.

Chú thích

[1] CCITT (Consultative Committee for International Telegraph and Telephone) : Uỷ ban tư vấn về điện báo và điện thoại quốc tế.
[2] ANSI (American National Standards Institute) : Học viện chuẩn quốc gia Hoa kỳ.
[3] OSI (Open System Interconnection) :Mô hình kết nối hệ thống mở.
[4] TCP (Transmission Control Protocol) : Giao thức điều khiển truyền trong họ giao thức TCP/IP có cơ chế phát hiện lỗi và sau đó phát lại những gói tin đã bị mất.
[5] HDLC (High-Level Data Link Control) : Đây là một chuẩn đóng gói dữ liệu trên mạng diện rộng (WAN) của ISO; HDLC hỗ trợ cả hai cấu hình (point-to-point) (điểm-điểm) và multipoint (nhiều điểm).
[6] CDU/CSU (Channel service unit/ Data service unit) : Một thiết bị giao diện số kết nối thiết bị người dùng cuối với đường dây điện thoại cục bộ.
[7] DTE (Data terminal equipment) : Một thiết bị về phía người dùng cuối thuộc một giao diện giữa người dùng và mạng được xem như thiết bị gửi hay nhận dữ liệu hay cả hai (thường là bộ định tuyến). Một DTE nối với một mạng dữ liệu thông qua một DCE (ví dụ một môđem) và đặc biệt sử dụng tín hiệu đồng hồ được tạo ra bởi DCE đó. Các DTE bao gồm cả các thiết bị như máy tính, bộ chueenr đổi giao thức, bộ dồn kênh.
[8] DCE (Data circuit-terminating equipment) : Thiết bị được sử dụng để chuyển đổi dữ liệu người dùng từ DTE sang một dạng có thể chấp nhận được cho dịch vụ Wan Thiết bị DCE thường được sử dụng là môđem.
[9] CPE (customer premises equipment) : Thiết bị kết cuối như các thiết bị đầu cuối, điện thoại hay môđem được cung cấp bởi công ty điện thoại, được cài đặt tại nơi khách hàng và được kết nối với mạng của công ty điện thoại.
[10] DLCI (Data-link connection identifier) : Một giá trị chỉ ra một PVC hay một SVC trong một mạng Frame Relay. Trong đặc tả Frame Relay cơ sở, các DLCI có ý nghĩa cục bộ (điều đó được hiểu : các thiết bị đã kết nối có thể sử dụng giá trị khác nhau đề chỉ ra cùng một kết nối. Trong đặc tả mở rộng LMI, các DLCI có ý nghĩa tổng thể (điều đó được hiểu : các DLCI chỉ ra các thiết bị cuối riêng biệt).
[11] PVC (Permanent virtual circuit) : Một kênh ảo được thiết lập cố định. Các PVC tiết kiệm băng thông có liên quan đến thiết lập kênh.
[12] SVC (switched virtual circuit) : Một kênh ảo được thiết lập động theo yêu cầu kết thúc khi việc truyền đã song. Các SVC được sử dụng trong hoàn cảnh khi mà việc truyền dữ liệu không thường xuyên.
[13] Inverse ARP (Inverse Address Resolution Protocol)
[14] ISDN (Integrated Services Digital Network) : Đây là một công nghệ mạng diện rộng dựa trên cơ sở chuyển mạchk kênh cho phép các mạng điện thoại có thể truyền dữ liệu và tiếng nói .
[15] MUX : Trong các hệ thống truyền thông, MUX là viết tắt của multiplexing (bộ dồn kênh), một thiết bị gửi nhiều tín hiệu trên một kênh truyền trong cùng thời điểm dưới dạng một tín hiệu đơn, phức đến một thiết bị khác có thể thu lại (phục hồi lại) các tín hiệu riêng biệt vốn có về phía thiết bị nhận. Thiết bị nhận đôi khi còn được gọi DEMUX.
[16] PBX (private branch exchange) : Tổng đâì nhánh riêng, hệ thống chuyển mạch dùng trong các công ty và tổ chức để xử lý các cuộc gọi đi và đến. PBX là thiết bị cung cấp dịch vụ chuyển mạch thoại nội bộ tư nhân và các dịch vụ liên quan đến thoại trong một mạng tư nhân.

Xem Phần I