538

Hình 2.2.8.c. Cấu trúc mạng cable modem.

2.3. Thiết kế WAN
2.3.1. Thông tin liên lạc bằng WAN
WAN là một tập hợp các đường liên kết dữ liệu kết nối các router trong các LAN
khác nhau.
Vì lý do chi phí và pháp định nên chỉ có các nhà cung cấp dịch vụ thông tin liên lạc
- viễn thông mới sở hữu các đường truyền dữ liệu của WAN. Khách hàng thuê các
đường liên kết này để kết nối các mạng LAN của mình hoặc kết nối đến các mạng
ở xa. Tốc độ
truyền dữ liệu trong WAN thường thấp hơn tốc độ 100 Mb/giây trong
LAN. Chi phí thuê bao đường truyền là chi phí lớn nhất cho một mạng WAN. Do
đó, việc thiết kế WAN phải đảm bảo cung cấp băng thông lớn nhất trong khả năng
chi trả chấp nhận được. Đối với người sử dụng, việc cân đối giữa chi phí và nhu
cầu dịch vụ tốc độ cao là một điều không dễ dàng.
WAN truy
ền tải rất nhiều loại lưu lượng khác nhau như dữ liệu, thoại và video. Do
đó thiết kế được đưa ra phải cung cấp đủ dung lượng, thời gian truyền đáp ứng
được với yêu cầu của toàn bộ hệ thống. Ngoài ra, người thiết kế còn phải quan tâm
đến cấu trúc của mạng nối giữa các trung tâm với nhau, về đặc tính tự nhiên, về
băng thông và khả năng của các k
ết nối này.

539

Mạng WAN cũ trước đây thường bao gồm các đường kết nối giữa các máy tính lớn
(mainframe) ở cách xa nhau. Mạng WAN ngày nay kết nối các LAN ở xa lại với
nhau. Tất cả các máy tính đầu cuối, server và router nằm trong cùng một phạm vi

được kết nối với nhau thông qua LAN và WAN kết nối các router của từng LAN
lại với nhau. Thông qua sự trao đổi thông tin địa chỉ lớp 3 router có thể định tuyến
cho mọi luồng dữ liệu. Ngoài ra, router còn cung cấ
p chế độ quản lý chất lượng
dịch vụ (QoS) cho phép định tuyến và chuyển mạch các luồng dữ liệu khác nhau
với các mức ưu tiên khác nhau.
WAN thường chỉ là tập hợp các kết nối giữa các router để liên kết các LAN với
nhau, do đó không có dịch vụ nào thực hiện trên WAN. WAN hoạt động ở 3 lớp
dưới của mô hình OSI. Router quyết định chọn đường đến đích cho dữ liệu từ
thông tin l
ớp Mạng nằm trong gói dữ liệu rồi sau đó chuyển gói dữ liệu xuống kết
nối vật lý tương ứng.


540

Hình 2.3.1.a. Mạng WAN trước đây và hiện nay.

Hình 2.3.1.b. Các công nghệ WAN hoạt động ở 3 lớp dưới của mô hình OSI.

2.3.2. Các bước trong thiết kế WAN
Thiết kế WAN là một công việc đầy thử thách, nhưng nếu thiết kế theo một cách
có hệ thống thì chúng ta sẽ xây dựng được một mạng WAN có hiệu suất hoạt động
cao với chi phí thấp. Mỗi khi cần thay đổi một mạng WAN đã có sẵn thì chũng ta
nên đi theo các bước được
đề nghị dưới đây trong phần này.


541
Chúng ta thường phải thay đổi mạng WAN mỗi khi cần mở rộng server WAN,

công việc kinh doanh thực tế có sự thay đổi…
Các công ty lắp đặt mạng WAN để thực hiện trao đổi dữ liệu giữa các chi nhánh.
Mạng WAN này phục vụ cho toàn bộ hệ thống mạng của công ty. Chi phí bao gồm
nhiều phần, ví dụ trong đó có chi phí cho thiết bị và cho việc quản lý đường truyền.
Trong thiết kế WAN, chúng ta cần biết trong mạng WAN đ
ó truyền những loại lưu
lượng nào, từ đâu đến đâu. WAN có thể truyền tải nhiều loại dữ liệu khác nhau với
yêu cầu băng thông, độ trễ và nghẽ mạch khác nhau.

Hình 2.3.2.a. So sánh giữa các loại lưu lượng trong WAN.
n biết thông tin về các đặc ỗi loại lưu lượng trên mỗi
hướng. Quyết định về những đặc điểm này uỳ thuộc vào sự sử dụng của user. Việc
thiết kế WAN thường là nâng cấp, mở rộ g hoặc thay đổi một mạng WAN đã có
mạng cũ.
ng.
• Dữ liệu Client/Server.
• Hướng kết nối hay không hướng kết nối.
• Khả năng kéo dài thời gian trễ.
• Khả năng hoạt động của mạng.

Chúng ta cà điểm của m
t
n
sẵn. Do đó, có rất nhiều dữ li
ệu mà chúng ta cần đã có trong hồ sơ quản lý của
Các đặc điểm của lưu lượng mạng:
• Kết nối và mức độ dòng lưu lượ

542
• Tỉ lệ lỗi.

• Mức độ ưu tiên.
• Loại giao thức.
• Chiều dài trung bình của gói dữ liệu.
Việc xác định vị trí các điểm cuối của kết nối sẽ giúp chúng ta xây dựng sơ đồ cấu
trúc WAN. Cấu trúc này phải thoả mãn các điều kiện về địa lý cũng như các điều
kiện hoạt động. Nếu đi
ều kiện hoạt động đòi hỏi cao thì cần phải có thêm các kết
nối để dự phòng và chia sẻ tải.
Cuối cung, chúng ta phải quyết đình chi phí lắp đặt và hoạt động cho WAN, so
sánh chi phí đó với những lợi ích mà WAN mang lại.
Trong thực tế các bước được đưa ra dưới đây rất ít khi là một quá trình xuyên suốt
liên tục. Sẽ có thể có nhiều thay đổi cần thiết trước khi kết thúc thiết kế. Sau khi
lắp đặt WAN xong chúng ta cũng luôn phả theo dõi và đánh giá lại mạng WAN để
đảm bảo hiệu quả hoạt động của nó.


Hình 2.3.2.b. Các bước trong thiết kế WAN
Xác định và lựa chọn dung lượng mạng như thế nào


543
Thiết kế WAN thực chất bao gồm các công việc sau:
Lựa chọn cấu trúc kết nối giữa các vị trí khác nhau.
Lựa chọn công nghệ cho các kết nối này sao cho phù hợp với yêu cầu của
toàn bộ hệ thống và chi phí chấp nhận được.

Có rất nhiều mạng WAN sử dụng cấu trúc hình sao. Khi tổ chức phát triển hơn,
thêm một chi nhánh cần kết nối vào trung tâm thì khi đó triển khai thêm một nhánh
cho cấu trúc hình sao. Đôi khi các
điểm cuối của hình sao được kết nối chéo với

nhau để tạo thành mạng lưới, tạo thêm nhiều khả năng kết nối. Khi thiết kế, đánh
giá lại hoặc thay đổi mạng WAN chúng ta cần chọn ra một cấu trúc phù hợp với
yêu cầu.

Hình 2.3.3.a. Cấu trúc hình sao.

544

Hình 2.3.3.b. Cấu trúc hình lưới toàn phần.

Hình 2.3.3.c. Cấu trúc hình lưới một phần.

Khi lựa chọn cấu trúc, chúng ta cần quan tâm đến một số yếu tố. Càng nhiều kết
nối thì chi phí càng tăng cao, nhưng càng có nhiều đường kết nối giữa các điểm thì
độ tin cậy của mạng càng cao. Càng đặt thêm nhiều thiết bị trên đường truyền dữ
liệu càng làm tăng thêm thời gian trễ và làm giảm độ tin cậy. Chúng ta có rất nhiều

545
công nghệ khác nhau với những đặc điểm khác nhau để chọn lựa cho kết nối dữ
liệu.
Công nghệ Yếu tố tính cước
phí
Tốc độ bit tối đa Đặc điểm khác
Đường thuê riêng Khoảng cách,
dung lượng
Không giới hạn Dung lượng cố
định.
Đường điện thoại Khoảng cách, thời
gian
33 – 56 kb/giây Quay số, kết nối

chậm.
ISDN Khoảng cách,
dung lượng
64 hoặc 128
Kb/giây
<2 Mb/giây PRI
Quay số, kết nối
nhanh.
X.25 Dung lượng. <48 Kb/giây Dung lượng cố
định
ATM Dung lượng. >155 Mb/giây Dung lượng thay
đổi.

Những công nghệ đòi hỏi phải thiết lập kết nối trước khi truyền dữ liệu, ví dụ như
đường điện thoại, ISDN, X.25, không phù hợp cho mạng WAN cần thời gian đáp
ứng nhanh hoặc thời gian trễ thấp. Một khi đã được thiết lập kết nối thì ISDN và
các dịch vụ quay số khác có thời gian trễ thấp, ít nghẽn mạch. ISDN thường được
chọn để kế
t nối các văn phòng nhỏ vào mạng trung tâm vì nó cung cấp kết nối tin
cậy, băng thông phù hợp. ISDN còn được sử dụng làm đường dự phòng cho đường
kết nối chính và là kết nối được thiết lập theo yêu cầu để chia sẻ tải với đường kết
nối chính. Một ưu điểm của công nghệ này là thuê bao chỉ phải trả cước phí cho
thời gian đường truyền được thiết lập.
Các chi nhánh củ
a một công ty có thể kết nối trực tiếp với nhau bằng đường thuê
riêng hoặc kết nối vào mạng chia sẻ như X.25, Frame Relay và ATM. Đường
truyền thuê kênh riêng kéo được xa hơn và đương nhiên cũng đắt hơn nhưng nó có
thể cung cấp mọi băng thông chúng ta muốn, thời gian trễ và nghẽn mạch rất thấp.

546


Mạng ATM, Frame Relay và X.25 truyền lưu lượng của nhiều khách hàng khác
nhau trong cùng một kết nối. Khách hàng không kiểm soát được số lượng đường
kết nối, số lượng trạm trung gian mà dữ liệu phải đi qua trong mạng chia sẻ, cũng
như không thể điều khiển được thời gian chờ tại mỗi trạm. Chính vì nhược điểm về
thời gian trễ và nghẽn mạch mà các công nghệ này không phù hợp vớ
i một số loại
lưu lượng mạng. Tuy nhiên, nhược điểm này vẫn thường được chấp nhận vì các
mạng chia sẻ này lại có ưu điểm lớn là chi phí rẻ. Khi có nhiều khách hàng cùng
chia sẻ một đường kết nối thì đương nhiên chi phí sẽ thấp hơn nhiều so với chi phí
cho một đường thuê kênh riêng có cùng dung lượng.
Mặc dù ATM cũng là một mạng chia sẻ nhưng nó được thiết kế để giả
m thiểu tối
đa thời gian trễ và nghẽn mạch bằng cách sử dụng các kết nối tốc độ cao với một
đơn vị dữ liệu thống nhất, dễ quản lý, gọi là tế bào. Mỗi một tế bào ATM ( chính là
mỗi gói dữ liệu trong mạng ATM) có chiều dài cố định là 53 byte, trong đó 48 byte
dữ liệu và 5 byte cho phần Header. Các tế bào có chiều dài nhỏ và như nhau,
không có gói nào khác lớn hơn trong mạng ATM nên không có thời gian trễ
lớn
hơn giữa các gói. Do đó, ATM được sử dụng rộng rãi cho các loại lưu lượng nhạy
cảm với thời gian trễ. Frame Relay cũng có thể được sử dụng cho những loại lưu
lượng nhạy cảm với thời gian trễ nhưng thường phải sử dụng thêm cơ chế QoS để
cấu hình độ ưu tiên cho những loại dữ liệu này.
Việc chọn lự
a các công nghệ cho WAN thường dựa trên loại lưu lượng và dung
lượng của chúng. ISDN, DSL, Frame Relay hoặc đường thuê riêng thường được sử
dụng để kết nối các chi nhánh vào một trung tâm. Frame Relay, ATM hoặc đường
thuê riêng thường được sử dụng để kết nối các vùng mở rộng vào đường trục
chính. ATM hoặc đường thuê kênh riêng được sử dụng làm đường trục chính cho
WAN.

2.3.4. Mô hình thiết kế 3 lớp
Việc kết hợp một cách có hệ th
ống là rất cần thiết khi chúng ta cần liên kết nhiều
vị trí lại với nhau. Giải pháp phân cấp với mô hình 3 lớp cho chúng ta rất nhiều ưu
điểm được nêu trong bảng sau.

547

Khả năng
mở rộng
Mạng được thiết kế theo mô hình phân cấp có thể mở rộng hơn
nhiều mà không hề làm giảm bớt mức độ kiểm soát và quản lý hệ
thống. Các chức năng của hệ thống đã mang tính tập trung và các lỗi
tiềm ẩn sẽ được phát hiện dễ dàng hơn. Hệ thống mạng chuyển mạch
điện thoại là một ví d
ụ cho kiểu cấu trúc mạng phân cấp lớn.
Dễ triển
khai
Cấu trúc phân cấp có chức năng rõ ràng cho từng lớp nên công việc
triển khai cũng được thực hiện dễ dàng hơn.
Dễ dàng
xử lý sự
cố
Việc phân chi chức năng rõ ràng cho mỗi lớp cho phép việc xác định
sự cố dễ dàng hơn. Việc chia hệ thống mạng ra thành nhiều phân
đoạn giúp giảm thiểu phạm vi ảnh hưởng của sự cố.
Khả năng
dự đoán
Phản ứng của hệ thống mạng có cấu trúc phân lớp hoàn toàn có thể
dự đoán được, do đó việc nâng cấp hệ thống cũng sẽ tạo được thuận

lợi hơn.
Khả năng
hỗ trợ
các giao
thức
Đối với cấu trúc mạng có phân cấp thì việc tích hợp các ứng dụng và
giao thức hiện tại với tương lai có thể thực hiện dễ dàng vì cơ sở hạ
tầng mạng được tổ chức theo logic.
Khả năng
quản lý
Tất cả các ưu điểm được liệt kê ở trên đều nhằm cung cấp khả năng
quản lý tốt hơn cho hệ thống mạng.

Chúng ta thử tưởng tượng một công ty lớn hoạt động trên mọi quốc gia ở Châu Âu
và có chi nhán ở mọi thành phố có dân số hơn 10.000 người. Mỗi chi nhánh là một
LAN và chúng ta cần liên kết các chi nhánh với nhau. Mạng hình lưới rõ ràng là
không khả thi vì chúng ta cần tới gần 500.000 liên kết cho 900 điểm. Mạng hình
sao đơn cũng không thực hiện được vì chúng ta cần phải có một router tại vị trí
trung tâm hình sao với 900 cống hoặc 1 cổng vật lý có khả n
ăng thiết lập 900 giao
tiếp ảo.


548
Thay vào đó chúng ta sẽ thiết kết theo mô hình phân cấp. Các mạng LAN trong
cùng một vùng địa lý sẽ được liên kết lại với nhau thành một vùng. Các vùng sẽ
được kết nối với nhau tạo thành một khu vực. Các khu vực kết nối với nhau và
đóng vai trò là trục chính của mạng WAN.

Hình 2.3.4.a. Các LAN trong một vùng được kết nối lại theo hình sao và từ router

ở trung tâm hình sao kết nối ra khu vực.

Hình 2.3.4.b. Một mạng khu vực.