Mạng dữ liệu chuyển mạch gói – Phần 1
A. Lịch sử phát triển
Công nghệ chuyển mạch gói do lực lượng không quân Mỹ sáng tạo dựa
theo đề nghị của Paul Baran nǎm 1961 để đáp ứng nhu cầu lập một hệ
thống truyền thông có độ tin cậy cao. Không quân Mỹ đã khởi đầu việc
nghiên cứu công nghệ này nhằm có được hệ thống truyền tin cậy có thể
chống lại sự tấn công bất ngờ của kẻ địch. Kết quả của cuộc nghiên cứu
như sau:
(1) Mạng truyền tin phân tán
(2) Dữ liệu lưu trữ trong các khối (gói)
(3) Cần phải có chuyển mạch lưu trữ
Cǎn cứ vào những kết quả nghiên cứu này, Bộ Quốc phòng Mỹ đã ký
một hợp đồng phát triển với công ty BBN (Bolt Beranek and Newman)
và trong nǎm 1969, công ty này đã sáng chế thành công mạng ARPA
(Các công trình nghiên cứu tiên tiến). Để truyền tin, mạng ARPA gắn
với hệ thống chuyển mạch IMP (bộ xử lý thông báo giao tiếp) và nối với
các trung tâm máy tính lớn của Đại học Illinois, U.S.C., và các nơi khác
qua một mạng 50 Kbps nối giữa các hệ thống chuyển mạch. Trên cơ sở
thành công của mạng PRPA và công nghệ chuyển mạch gói, nhiều nước
đã khởi xướng nghiên cứu về mạng dữ liệu chuyển mạch gói và dựa trên
kiến nghị chuẩn X.25 cần cho việc tiêu chuẩn hoá việc giao tiếp giữa
mạng chuyển mạch gói công cộng và trạm đầu cuối của ITU - T, phát
triển thành công và đưa vào sử dụng các dịch vụ khoảng nǎm 1975.
Những ví dụ điển hình là TYMENET của Hoa Kỳ, GTE TELENET dịch
vụ thương mại của mạng ARPA, DATAPAC của Canada, TRANSPAC
của Pháp, PSS của Anh, DATEX-P của Đức, DDX-P của Nhật, và
DACOMNET của Hàn Quốc.
2) Những nguyên tắc:
Mạng dữ liệu chuyển mạch gói chỉ sử dụng những ưu điểm của chuyển
mạch tuyến và mạng dữ liệu chuyển thông báo; dữ liệu truyền dẫn được
chia thành các đơn vị truyền dẫn có kích thước nhất định gọi là gói (128
bytes hoặc 256 bytes) trước khi đưa vào mạng chuyển mạch gói (từ đây
gọi là "mạng gói"). Mạng gói chuyển mạch các đơn vị gói và rồi chuyển
tới trạm đầu cuối nhận gói. Những nguyên tắc này được minh hoạ trong
hình 2.22. Dữ liệu do người sử dụng gửi đi được chia thành những đơn
vị gói và sau đó chuyển theo trình tự và mạng gói.
Do đó, thông tin ngắn được đưa vào một gói, trong khi thông tin dài chỉ
được gửi đi sau khi bị chia thành nhiều gói. Trong mỗi gói có địa chỉ của
trạm đầu cuối gọi là ID của trạm. Các gói chuyển đi từ trạm chủ gọi
được tạm thời giữ trong hệ thống chuyển mạch gói. Hệ thống chuyển
mạch gói, dựa theo địa chỉ của trạm đầu cuối ghi trong gói nhận, lựa
chọn con đường tốt nhất tới địa chỉ đã cho và rồi chuyển nó vào hệ
thống chuyển mạch tiếp theo. Hệ thống chuyển mạch ở địa chỉ đến nhận
lấy và phân phối cho các trạm đầu cuối tương ứng và như vậy truyền
toàn bộ thông tin của một gói. Các thủ tục (Protocol) truyền tin như lập
đường truyền dẫn, xoá bỏ những lỗi trong truyền dẫn và gói lại những
thông báo truyền dẫn được thực hiện khi trao đổi dữ liệu giữa trạm đầu
cuối và hệ thống chuyển mạch và giữa các hệ thống chuyển mạch với
nhau. Các trạm đầu cuối để trao đổi gói lại được phân loại thành trạm
đầu cuối chế độ gói và trạm đầu cuối chế độ không gói tuỳ theo chế độ
trao đổi thông tin, nghĩa là có dùng các thủ tục hay không. Khác với các
mạng truyền dẫn thông suốt như điện thoại hiện nay hay các mạng
chuyển mạch, chế độ chuyển mạch gói trì hoãn việc truyền dẫn vì nó
thực hiện truyền dẫn lưu trữ trong mạch và hoạt động dựa theo các thủ
tục truyền tin. Tuy nhiên, do những lý do trên, những trạm đầu cuối chạy
theo những tốc độ khác nhau và các mã sử dụng có thể trao đổi với nhau
để có thể cung cấp nhiều dịch vụ hơn, có khả nǎng mở rộng và chất
lượng truyền tin cao. Ngoài ra, nó khác với các mạng điện thoại hiện có
là hệ thống ghi hoá đơn của nó có thể tính cước các cuộc gọi theo tỷ lệ
khối lượng thông tin được truyền dẫn.
Hình 2.22. Nguyên tắc chuyển mạch gói
3) Đặc điểm
Đây là một mạng truyền tin rất tin cậy có thể chọn đường bình thường
khác bằng đơn vị gói để có thể gọi thay thế ngay cả khi hệ thống chuyển
mạch và mạch của mạng gói có lỗi vì đã có địa chỉ của đối tác trong gói
được truyền đi.
(1) Độ tin cậy cao
Đây là một mạng truyền tin rất tin cậy có thể chọn đường bình thường
khác bằng đơn vị gói, có thể gọi thay thế ngay cả khi hệ thống chuyển
mạch và mạch của mạng gói có lỗi vì đã có địa chỉ của đối tác trong gói
được truyền đi.
(2) Chất lượng cao
Vì chuyển mạch gói hoạt động theo chế độ truyền dẫn số biểu hiện bằng
0 và 1, chất lượng truyền dẫn của nó là tuyệt hảo. Nó cũng có thể thực
hiện truyền dẫn chất lượng cao bằng cách kiểm tra xem có lỗi không
trong khi truyền dẫn gói giữa các hệ thống chuyển mạch và giữa thuê
bao với mạng.
(3) Kinh tế
Hệ thống chuyển mạch gói dùng các đường truyền tin tốc độ cao để nối
với các hệ thống chuyển mạch nằm trong mạng nhằm ghép kênh các gói
của các thuê bao khác nhau để tǎng tính kinh tế và hiệu quả truyền dẫn
của các đường truyền dẫn.
(4) Tiến trình chuyển mạch
Do hệ thống chuyển mạch gói, để chuyển mạch, phải sử dụng chế độ
chuyển mạch lưu trữ để đưa dữ liệu vào bộ nhớ trong hệ thống chuyển