Đồ án Chuyển mạch IP

và host. Để quản lý một mảng rộng các phần tử thông tin này thì phải sử dụng rất nhiều LSA. OSPF thực hiện phân chia các AS thành các phần nhỏ hơn gọi là vùng, nhờ đó làm giảm tổng số lưu lượng định tuyến được gửi qua AS vì các vùng được cách ly với nhau. Nó làm giảm số thông tin router phải duy trì đầy đủ về AS. Do đó thông tin được phát giữa các router để duy trì các bảng định tuyến OSPF giảm . OSPF sử dụng multicast để hạn chế xử lý gói LSA tại các node không cần thiết kiểm tra các gói định tuyến tương ứng đối với mạng broadcast. Còn đối với các mạng non-broadcast thì OSPF sử dụng lọc gói để giảm số các gói định tuyến được trao đổi giữa các router trong vùng. Vùng ‘stub’ là vùng mà thông tin định tuyến trên các tuyến ngoài không được gửi đi. Thay vào đó, ABR tạo ra một tuyến mặc định đến các đích ngoài vùng và các tuyến trong vùng ‘stub’ sử dụng tuyến này. Các nhà quản lý mạng có thể thiết lập ABR để tránh không cho nó gửi thông báo tuyến tóm tắt vào trong vùng ‘stub’. Các thông báo tuyến tóm tắt này được thiết kế như LSA loại. OSPF yêu cầu tất cả các mạng được kết nối bằng một vùng backbone, nó được xem như một bộ các node liên tục và kết nối các link để thông tin qua backbone với nhau. Các vùng nối đến backbone phải là các vùng ‘stub’, do đó OSPF hỗ trợ sử dụng các tuyến ảo để các gói định tuyến có thể được gửi từ vùng này sang vùng khác không phải qua backbone. Các tuyến ảo chạy giữa các router và cho phép các gói LSA tóm tắt được xuyên hầm qua các vùng. Trong khi thông tin định tuyến được gửi xuyên hầm thì lưu lượng người dùng vẫn chọn được đường vật lý tốt nhất. Các tuyến ảo có thể được sử dụng để duy trì kết nối giữa các vùng nếu backbone có thể được chia ra, nó được kết nối logic với các tuyến ảo. Các mạng ngoài kết nôi với các AS OSPF không phải là thành viên của AS này. Các router AS OSPF phát hiện ra các mạng này qua giao thức EGP và sau đó thông báo các mạng trong AS với các LSA ngoài. U* Thiết lập link-cost và tỉa cây: Mỗi tuyến đầu ra tại mỗi router có một giá trị được gán biểu diễn một metric (kết hợp của một vài tham số TOS). Giá trị này có thể được thiết lập bởi các nhà quản lý mạng. Về mặt kỹ thuật, có thể thiết lập các link-cost một cách động dựa trên độ dài hàng đợi,trễ gây ra bởi các router và các tiêu chuẩn hiệu năng khác. Mặc dù vậy, các metric động rất khó quản lý, chúng không được sử dụng trong các mạng phi kết nối. Các mạng hướng kết nối có thể sử dụng các metric động hiệu quả vì băng tần được thiết lập do mỗi kết nối và OSPF có thể sử dụng cho các thông báo. Một khi một kết nối được thiết lập, nó dựa trên một tuyến tĩnh. Người sử dụng khác có thể yêu cầu kết nối, trong thời gian đó OSPF có thể tìm thấy một tuyến tốt hơn vì vậy người sử dụng thứ 2 có thể có một đường khác. Các cost có thể được kết hợp với các mạng thuộc các AS khác nhau, chúng khả dụng nhờ giao thức EGP. Cost càng thấp càng tốt,có nghĩa là các giao diện thông báo một cost thấp có nhiều khả năng được sử dụng để chuyển tiếp lưu lượng. Nhưng tổng số tất cả các link-cost giữa 2 host bất kỳ quyết định lưu lượng được định tuyến thế nào qua mạng. AS không nhất thiết phải chia vùng, nếu không chia vùng thì cơ sở dữ liệu trạng thái đường sẽ trùng nhau đối với tất cả các router trong AS. Mỗi router tạo ra một bảng định tuyến sử dụng cơ sở dữ liệu cấu hình. Bảng định tuyến được tạo ra dựa trên các hoạt động của cây spanning, nó phản ánh cây bị tỉa của mạng * Các gói OSPF: Hình 2.11 dưới đây minh hoạ 20byte tiêu đề gói OSPF, mỗi gói LSA OSPF được gắn vào tiêu đề này. Hình 2.11: Tiêu đề LSA Hình 2.12: Định dạng gói LSA Trường LS age chỉ ra thời gian từ khi bắt nguồn của LSA tính theo giây (từ 0 đến 30). Nếu nó vượt quá 30s thì router nguồn sẽ gửi lại LSA và thiết lập trường này bằng 0. Trường option được sử dụng để chỉ ra LSA nên được xử lý theo một cách xác định. Trường link state ID được sử dụng để phân biệt các LSA cùng có LS type như nhau và được bắt nguồn từ một router xác định, thực tế nó thường chứa thông tin địa chỉ. Trường advertising router chứa giá trị router ID của router nguồn. Trường LS sequence number được tăng lên bởi router nguồn của LSA bất cứ khi nào nó muốn cập nhật LSA. Do đó một số thứ tự lớn hơn trong một LSA chỉ ra rằng nó mới hơn LSA có giá trị tương ứng nhỏ hơn. Trường LS checksum được sử dụng tại phía thu để kiểm tra tiêu đề và dữ liệu LSA bị sai.Nó cũng được lưu trong cơ sở dữ liệu trạng thái đường của tất cả các router để (a) quyết định 2 LSA với cùng số thứ tự là xác định,nó cũng sử dụng LS age cho mục đích này (b) quyết định một cách định kỳ xem phần cứng và phần mềm của router có làm hỏng thực thể LSA trong cơ sở dữ liệu. Trường length xác định độ dài của tiêu đề và nội dung của LSA. Nội dung của các trường gói OSPF theo sau tiêu đề rất khác nhau phụ thuộc vào loại gói LSA, vai trò này được gán cho router nếu router trên link điểm-điểm hoặc trên một mạng con chia sẻ. Sau 20byte tiêu đề LSA là các trường sau. Trường number of link xác định router nguồn đang báo cáo bao nhiêu link. Trường link ID có giá trị biến đổi, nó chứa router ID của router kế cận. Trường link data cũng biến đổi phụ thuộc loại thông báo. Trường link type xác định loại link. TOS metric không được sử dụng trong Internet và bị loại bỏ khỏi hoạt động của OSPF cũng như IPv6. U* Tương tác với các giao thức định tuyến khác: OSPF và RIP thường được sử dụng trong cùng AS. RFC1745 xác định tương tác giữa OSPF và BGP và IDRP (inter domain routing protocol ) với IDRP là một biến thể được ưa dùng của BGP. Phần lớn các router high-end hỗ trợ hoạt động phân tán tuyến, có nghĩa là bất kỳ thông tin giao thức định tuyến IP-based nào có thể được tái phân tán vào bất kỳ giao thức định tuyến IP-based khác. OSPF có thể nhập/xuất các tuyến qua RIP, IGRP, EIGRP cho các hoạt động trong miền. Đối với các hoạt động giữa các miền, OSPF có thể xuất/nhập các tuyến qua BGP. OSPF thực hiện các hoạt động bảo mật để tránh các router và các node không được xác nhận gây nguy hiểm cho một miền định tuyến. Router OSPF có thể được cấu hình để hỗ trợ nhận thực password ở dạng cleartext, khoá bí mật, MD5… U* Cấu hình một miền định tuyến OSPF: Để cấu hình một miền định tuyến OSPF các router được cấu hình để thực hiện các nhiệm vụ sau - Cho phép OSPF.Để cho phép OSPF hoạt động trên một router thì nhiệm vụ này phải được cấu hình, nó xác định miền địa chỉ được kết hợp với tiến trình định tuyến và area ID được kết hợp với miền địa chỉ IP. Các tham số này được thiết lập cho mỗi giao diện mà OSPF hoạt động. - Cấu hình các tham số giao diện OSPF . - Cấu hình OSPF qua các mạng vật lý khác nhau. - Cấu hình các tham số vùng OSPF - Cấu hình không đến vùng stubby - Cấu hình tóm tắt tuyến giữa các vùng OSPF. Nếu địa chỉ IP trong một vùng là liên tục thì tóm tắt tuyến cho phép thông báo của một tuyến được tóm tắt đều được thông báo cho một vùng khác nhờ ABR. Để thực hiện nhiệm vụ này, nhà quản lý mạng cấu hình miền địa chỉ cho tuyến tóm tắt sẽ được thông báo. - Cấu hình tóm tắt tuyến khi tái phân bố các tuyến cho OSPF. Các tuyến được thông báo vào một miền OSPF được thông báo độc lập trong các gói LSA ngoài riêng biệt. Nhiệm vụ này cấu trúc lên OSPF để thông báo một tuyến đơn cho tất cả các tuyến được tái phân bố cùng với prefix mạng đơn. - Tạo link ảo. Nhiệm vụ này tạo ra một link ảo giữa các ABR và các link ảo phải được cấu hình trong cả hai router, thông tin cấu hình bao gồm ID của ABR khác và vùng non-backbone. Các tuyến ảo không thể được thiết lập qua vùng stub. - Tạo một tuyến mặc định. Nhiệm vụ này được sử dụng để tạo ra một tuyến mặc định trên miền OSPF. Thậm chí một router có thể là router biên AS, nó không tạo ra mặc định một tuyến mặc định trong miền. - Cấu hình tìm kiếm tên DNS. Các router có một số các lệnh cho phép nhà quản lý mạng xem hiển thị của các router. Tên miền của các router DNS có thể được hiển thị với nhiệm vụ này. - Điều khiển các metric mặc định. Các router high-end cho phép nhiệm vụ này được cấu hình dựa trên băng tần của link trên mỗi giao diện trên router. - Cấu hình OSPF trên giao diện Ethernet đơn. Nhiệm vụ này tạo ra một giao diện OSPF trên một mạng con Ethernet và cho phép các thiết bị trên đoạn Ethernet nhìn thấy nhau với các gói hello OSPF . - Cấu hình đồng hồ định thời tính toán tuyến. Nhiệm vụ này được sử dụng để xác định thời gian OSPF bắt đầu tính toán đường ngắn nhất đầu tiên từ khi thu 1 LSA biểu diễn một biến đổi cấu hình. Nó có thể được sử dụng để thiết lập thời gian giữa 2 tính toán SPF. - Cấu hình OSPF qua các kênh theo yêu cầu. Cấu hình hoạt động nhiệm vụ này chỉ là vào một lệnh . - Nạp các thay đổi kế cận. Các router có các phương tiện gỡ rối mở rộng, nhiệm vụ này có thể được cấu hình nếu các phương tiện mở rộng không được yêu cầu và các nhà quản lý mạng chỉ muốn biết khi nào trạng thái của kế cận OSPF biến đổi. - Giám sát và bảo dưỡng OSPF. Nhiệm vụ này cung cấp thông tin trên một mạng rộng,bao gồm nội dung của các bảng định tuyến của các router và cơ sở dữ liệu trạng thái đường. Nó cũng chỉ ra thông tin trên các giao diện router đến các kế cận bao gồm các link ảo. 2.4.5 BGP (Border Gateway Protocol) BGP là giao thức định tuyến giữa các miền,nhiệm vụ của nó là thông tin giữa các router trong các AS khác nhau. BGP được đề cập đến như một giao thức định tuyến véc tơ đường vì BGP thông báo khả năng đạt tới một mạng đích bắng cách chứa một danh sách các AS mà các gói phải chuyển qua để đến đích. Thông tin véc tơ đường rất hữu ích vì loop có thể được tránh bằng cách nhìn vào số AS trong cập nhật định tuyến BGP. Các đặc tính chức năng của BGP. - Giao thức định tuyến véc tơ đường. - Hỗ trợ định tuyến dựa theo chính sách, nó ảnh hưởng đến việc lựa chọn các tuyến bằng cách điều khiển phân bố các tuyến đến các router BGP khác nhau. - Sử dụng của TCP để trao đổi thông tin định tuyến tin cậy giữa các router BGP - Hỗ trợ tập hợp CIDR và VLSM. - Không hạn chế về cấu hình mạng. Một mạng gồm một số AS chạy BGP được chỉ ra trong hình 2.13: Hình 2.13: Mạng BGP AS#1 BGP BGP BGP IBGP IBGP IBGP AS#1 BGP BGP BGP IBGP IBGP IBGP EBGP Các router BGP trong các AS khác nhau thiết lập mối quan hệ EBGP và các router trong một AS thiết lập mối quan hệ I BGP. Để đảm bảo các router trong cùng AS duy trì cùng thông tin định tuyến, mỗi router BGP trong AS phải thiết lập mối quan hệ IBGP với các router khác trong AS. Mặc dù vậy để định tuyến các gói trong một AS thì các giao thức định tuyến trong miền được sử dụng chứ không phải BGP. Khi mạng được khởi đầu,các router kế cận mở một kết nối TCP với nhau và thiết lập toàn bộ cơ sở dữ liệu định tuyến. Sau đó, chỉ những biến đổi về cấu hình hoặc chính sách là được gửi đi trong bản tin cập nhật BGP. Bản tin này có thể thông báo hoặc rút bỏ khả năng đạt đến một mạng đặc biệt, nó có thể chứa các đặc tính đường được sử dụng bởi các router BGP để xây dựng và phân phối bảng định tuyến dựa trên các chính sách đặc biệt. Phiên bản hiện thời của BGP là BGP 4. BGP là giao thức giữa các AS, nó có một số ưu điểm so với các giao thức trước nó. Thứ nhất, nó có thể hoạt động với các mạng có cấu hình loop. Thứ hai, một node thu được nhiều hơn một đường có thể từ các thông báo đến một đích thì có thể chọn một đường tốt nhất. Thứ ba, BGP hỗ trợ CIDR và tập hợp địa chỉ. Hơn nữa, BGP không quan tâm loại giao thức trong AS được sử dụng là loại gì hay có một hay nhiều giao thức IGP được sử dụng. BGP được thiết kế để chạy các giao thức lớp vận tải tin cậy như TCP. Do đó, nhà quản lý mạng BGP không cần thiết quan tâm đến phân mảnh hay thu lưu lượng có chính xác không… Các vấn đề loại này được xử lý bởi lớp vận tải. BGP hoạt động bằng cách xây dựng một sơ đồ các AS. Sơ đồ này xuất phát từ thông tin định tuyến được trao đổi giữa các router BGP trong các AS, BGP xem toàn bộ Internet như một sơ đồ của các AS với mỗi AS được xác định bởi số AS. Sơ đồ giữa các AS cũng được gọi là cây, trong khi các AS thường được kết nối với nhau trong một quan hệ kế cận thì router BGP có thể được cấu hình để bỏ qua các router trung gian trong cây AS. BGP có một số ưu điểm so với các giao thức véctơ khoảng cách: - BGP gửi các bản tin chỉ khi có biến đổi. - BGP có khả năng lựa chọn đường loop-free thậm chí khi hệ thống có thể có các loop vật lý. - BGP cung cấp các đường dự phòng để sử dụng khi đường hoạt động bị lỗi mà không cần đợi cho các bảng định tuyến mạng ổn định sau khi sự cố chấm dứt. - Các quyết định định tuyến có thể dựa trên các cân nhắc về chính sách và không nhất thiết chỉ dựa vào số hop ít nhất. Điều này rất quan trọng đối với các mạng công cộng, nơi mà các ISP đưa vảo các thoả thuận đồng tầng với nhau. Các thoả thuận này có thể được hỗ trợ với các chính sách định tuyến BGP. - Một router BGP đưa vào một mối quan hệ với router khác qua cấu hình bằng tay mà không phải tự động. Nó cũng rất quan trọng trong Internet để hỗ trợ hoặc từ chối các thoả thuận đông tầng. Các giao thức định tuyến còn phải biết về các kế cận của nó và trao đổi thông tin với chúng như thế nào. BGP không là một ngoại lệ, nó hỗ trợ 2 loại kế cận là kế cận bên trong (cùng AS) và kế cận ngoài (khác AS). Các kế cận trong có thể không kế cận về mặt vât lý, chúng có thể được đặt bất cử đâu trong AS. Các kế cận ngoài kế cận nhau và cùng chia sẻ một mạng con. BGP sử dụng khái niệm speaker để thông báo thông báo thông tin định tuyến, speaker nằm trong router và nó phục vụ như các điểm ra cho các mạng đặc biệt phía ngoài AS. Kết nối giữa các speaker BGP của các AS khác nhau gọi là các link ngoài và giữa các speader trong một AS gọi là link trong. CHƯƠNG 3 CHUYỂN MẠCH IP Chuyển mạch IP là một cơ chế và tập các giao thức sử dụng chuyển mạch lớp 2 để tăng tốc độ chuyển tiếp gói IP qua mạng. Hầu hết các giải pháp chuyển mạch IP đều sử dụng chuyển mạch lớp 2 là chuyển mạch ATM tuy nhiên cũng có thể có một số kỹ thuật chuyển mạch lớp 2 khác như Frame Relay hay Tag Switching. 3.1 Định nghĩa và các thuật ngữ Như đã đề cập ở trên, chuyển mạch IP sử dụng chuyển mạch lớp 2 như là một cơ chế chuyển tiếp các gói IP xuyên qua một mạng. Ưu điểm của nó là có thời gian chuyển mạch nhanh và băng thông lớn. Tuy nhiên, chuyển mạch IP cũng cần có giai đoạn thực hiện xử lý lớp 3 (Lớp mạng). Do vậy, có thể nói chuyển mạch IP là sự kết hợp giữa chuyển mạch lớp 2 và quá trình định tuyến, chuyển tiếp lớp 3 để chuyển tiếp gói tin qua mạng. 3.1.1 Chuyển mạch IP Chuyển mạch IP là một thiết bị hoặc hệ thống có thể chuyển tiếp gói tin IP lớp 3 (lớp mạng) cũng như có cơ chế cho phép chuyển mạch tại lớp 2 (lớp liên kết dữ liệu). Do vậy, chuyển mạch IP phải có khả năng phân loại gói tin thành gói tin được chuyển tiếp tại lớp 3 hay được chuyển mạch tại lớp 2 và tái điều khiển một bộ phận hoặc tất cả gói tin truyền qua đường chuyển mạch lớp 2 đó. Hầu hết các bộ chuyển mạch IP sử dụng cơ cấu chuyển mạch ATM nhưng cũng có một số sử dụng các kỹ thuật lớp 2 khác như chuyển mạch thẻ của Cisco, chuyển mạch thẻ đa giao thức (MPLS) của IEEF. Hình 3.1 Thiết bị chuyển mạch IP (a) Thiết bị chuyển mạch IP, (b): thiết bị chuyển mạch IP ảo Hiện nay người ta sử dụng 2 cơ cấu chuyển mạch IP như hình vẽ 3.1. Trong đó điểm điều khiển giao thức định tuyến (IPCP) trong cả hai cơ chế đều chạy các giao thức định tuyến điển hình như RIP, OSPF, BGP,... để cung cấp đường định tuyến lớp 3 mặc định. IPCP có thể giao tiếp một cách trực tiếp (kiểu a) hoặc gián tiếp (kiểu b) với các thành phần chuyển mạch để tái định hướng các gói tin IP qua các thành phần chuyển mạch. Tương tự như chuyển mạch ATM thông thường, các bộ chuyển mạch sử dụng một bảng kết nối gồm các cổng đầu vào, thẻ đầu vào, cổng đầu ra, thẻ đầu ra tương ứng. Trong hình vẽ, sơ đồ a gọi là chuyển mạch IP và sơ đồ b gọi là chuyển mạch IP ảo. Hai kiểu này phân biệt bởi các điểm khác nhau sau: Thứ nhất là khác nhau ở phạm vi của đường chuyển mạch lớp 2. Với chuyển mạch IP thì đường chuyển mạch lớp 2 bao gồm các thiết bị chuyển mạch IP riêng lẻ và các thiết bị chuyển mạch đó hoạt động dưới sự điều khiển trực tiếp của một IPCP tương ứng. Để thiết lập đường chuyển mạch xuyên suốt (End-to-End) thì các bộ chuyển mạch IP này phải “bắt tay” nhau cùng cộng tác. Nhưng đối với kiểu chuyển mạch IP ảo, một đường chuyển mạch xuyên suốt được xây dựng bởi một chuỗi các thành phần chuyển mạch IP nhưng dưới sự điều khiển của một IPCP duy nhất. Thứ hai, khác nhau ở vị trí của các “cổng” vào bộ chuyển mạch. Đối với cấu hình a, các cổng vào và ra của hệ thống chuyển mạch ở cùng trong một hệ thống còn ở cấu hình kiểu b, thì có thể ở trên cùng hoặc không cùng một thiết bị chuyển mạch. Thứ ba, khác nhau ở kiểu sử dụng các giao thức định tuyến và báo hiệu ATM UNI/PNNI. Trong kiểu chuyển mạch IP, dựa vào cấu hình mạng IP và các giao thức định tuyến để lựa chọn một đường dẫn chuyển tiếp xuyên qua mạng và sau đó sử dụng giao thức điều khiển đặc biệt để trao đổi với nhau và các chuyển mạch IP lân cận nhau sẽ thực hiện cơ chế ánh xạ đường chuyển mạch xuyên suốt đó thành đường chuyển mạch lớp 2. Còn trong kiểu chuyển mạch IP ảo, sử dụng các giao thức điều khiển đặc biệt để khởi đầu chu trình nhưng dựa trên cấu hình mạng ATM, các giao thức định tuyến và báo hiệu để lựa chọn và xây dựng các đường chuyển mạch lớp 2. Trong trường hợp này phải sử dụng các giao thức định tuyến và báo hiệu ATM UNI/PNNI. Cần phải lưu ý rằng, một bộ chuyển mạch IP có khả năng chạy các giao thức ATM trong một hệ thống xuyên suốt hoặc trong các đoạn chuyển mạch. Báo hiệu UNI của bộ chuyển mạch IP và tính năng quản trị VC được sử dụng nếu nếu hai thiết bị chuyển mạch IP muốn liên lạc xuyên qua một mạng các thiết bị chuyển mạch ATM trung gian. 3.1.2 Đầu vào và đầu ra của chuyển mạch IP Một hệ thống chuyển mạch IP cung cấp chuyển phát và định tuyến lớp 3 mặc định và các dịch vụ lớp 2 được tăng tốc. Lợi ích của các dịch vụ này có thể là các dịch vụ độc lập hoặc một nhóm người sử dụng trong một đoạn LAN, trong một mạng hay một đích được chia sẻ. Cần có một cách để vào và ra hệ thống chuyển mạch IP, để có thể quyết định ai có thể thu các dịch vụ chuyển mạch IP. Các thành phần vào (ingress) và ra (egress) phục vụ cho yêu cầu này, chúng được đặt tại sườn của hệ thống chuyển mạch IP. Một thành phần vào/ra có thể bao gồm một đoạn mã chạy trong một máy tính hay một chức năng được bổ sung trong một thiết bị sườn đang tồn tại hoặc một router hay một “hộp đen” đặc biệt nào đó. Các chức năng quan trọng của các thành phần vào/ra của chuyển mạch IP: - Cung cấp việc phát chuyển tiếp IP mặc định thông thường cho lưu lượng vào và ra khỏi mạng - Cung cấp các phương tiện bien dịch (Ví dụ: Ethernet to ATM,...) phục vụ cho các gói vào và ra khỏi hệ thống chuyển mạch IP - Tham gia vào các thủ tục điều khiển để thiết lập, duy trì và xóa bỏ một đường chuyển mạch lớp 2 giữa đầu vào và đầu ra tương ứng. - Tại đầu vào, phân loại các gói thích hợp và sau đó chuyển chúng vào đường chuyển mạch lớp 2. Cách giải quyết chung là kiểm tra một số trường trong tiêu đề gói để quyết định liệu các gói có nên đặt vào trong một đường chuyển mạch hay không, nếu được thì kiểm tra một bảng định tuyến chuẩn, gắn thẻ cho gói. Còn trong trường hợp là một hệ thống chuyển mạch ATM thì phân mảnh và truyền qua một kết nối ảo. - Tại đầu ra, nhận các gói qua đường chuyển mạch lớp 2 và thực hiện các thủ tục chuyển tiếp IP chuẩn khi các gói ra khỏi hệ thống chuyển mạch IP Khái niệm đầu vào và đầu ra một chuyển mạch IP được chỉ ra trong hình 3.2: L3 L2 Chuyển tiếp L3 Chuyển mạch L2 a) L2 L3 Chuyển tiếp L3 b) Hình 3.2: Chuyển mạch IP với chức năng đầu vào (a) và đầu ra (b) Giả thiết ở trên rằng hệ thống chuyển mạch IP đã quyết định một số gói được chuyển tiếp qua một đường chuyển mạch lớp 2 và đường này sẽ được thiết lập giữa các thiết bị đầu vào và đầu ra của mạng. Các gói đến đầu vào của mạng được phân loại ra hai đường là chuyển tiếp IP lớp 3 mặc định hoặc chuyển mạch lớp 2, việc phân loại này dựa trên các địa chỉ IP nguồn/đích hoặc các tiền tố mạng đích. Các gói được phân loại là đường chuyển mạch lớp 2 được chuyển qua đường chuyển mạch. Các gói khác chuyển qua lớp 3 sử dụng các thủ tục chuyển tiếp IP thông thường. Khi các gói đến đầu ra mạng, chúng được gửi đến lớp 3 để xử lý IP thông thường và được chuyển phát đến đích. Một chuyển mạch IP không hoạt động ở chế độ tự trị, do đó cần có các chức năng bổ sung tại đầu vào và đầu ra mạng nhằm cho phép các gói vào hệ thống chuyển mạch IP, chuyển tiếp giữa các chuyển mạch lớp 2 hoặc định tuyến lớp 3 và sau đó thoát ra. 3.1.3 Đường tắt Trong môi trường định tuyến IP thông thường, gói tin từ mạng nguồn được chuyển tiếp theo từng chặng (hop-by-hop) qua một chuỗi các bộ định tuyến (router) đến mạng đích. Một khi gói tin đến mỗi bộ định tuyến, bộ định tuyến phải tiến hành kiểm tra bảng định tuyến, kiểm tra tiêu đề, giảm TTL (Tham số chỉ thời gian sống của gói tin để chống lặp), biên dịch theo các phương tiện truyền dẫn cụ thể, ... Những công việc này làm nảy sinh thời gian trễ hội tụ và thời gian truy cập gói tin khi qua một đường định tuyến. Thời gian trễ lớn dẫn đến hiệu năng truyền thấp, băng thông nhỏ chính là hạn chế của phương pháp IP thông thường. Để giảm thời gian trễ của gói tin khi truyền qua bộ định tuyến phải bỏ qua các chặng định tuyến trung gian của gói tin càng nhiều càng tốt. Đường dẫn này chỉ có thể ở mức 2 và gọi là đường tắt (Shortcut path). Vậy, đường tắt là một đường dẫn kết nối ảo từ mạng nguồn đến đích bỏ qua các chặng định tuyến mức 3 trung gian. Một đường tắt như vậy có thể được thiết lập giữa hai Host, hai bộ định tuyến biên, hoặc kết hợp cả hai. Đường tắt phải có các thuộc tính sau: Bỏ qua chức năng định tuyến lớp 3 (lớp mạng) Đường tắt có thể được xây dựng dựa vào lưu lượng dữ liệu hoặc lưu lượng điều khiển. ở phương pháp thứ nhất, một phần dữ liệu được định tuyến qua đường dẫn lớp 3 trước khi hệ thống chuyển mạch IP thiết lập một đường tắt. ở phương pháp thứ hai, đường tắt được thiết lập dựa vào lưu lượng điều khiển (như cập nhật bảng định tuyến) do đó, tất cả dữ liệu đều được truyền qua nó. Nếu một đường dẫn tắt giữa bộ định tuyến biên vào và ra mạng không tồn tại hoặc đột ngột bị mất thì lưu lượng vẫn được định tuyến đến đích theo đường định tuyến lớp 3 bình thường. Đường tắt có thể cùng đường vật lý (cùng Node và liên kết) với đường dẫn định tuyến (Chuyển mạch IP) hoặc có thể tách biệt nhau (Chuyển mạch IP ảo) Một đường tắt từ biên vào và ra mạng có thể là một đường dẫn xuyên suốt hoặc được tạo nên bởi sự kết nối một chuỗi các đường tắt nhỏ hơn. Đường tắt có thể theo cấu hình điểm đến điểm, điển đến đa điểm hoặc đa điểm đến điểm. Hỗ trợ tính năng QoS, CoS cho dịch vụ sử dụng. 3.2 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