DTN – Sự bổ sung linh hoạt cho Internet (P1)

Để giải đáp cho câu hỏi đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu và tạo ra mạng DTN (Delay Tolerant Networking). Vậy DTN là gi, cấu trúc và cách hoạt động của nó ra sao mà có thể khắc phục được những hạn chế mạng Internet không làm được? 

I.GIỚI THIỆU DTN

Delay Tolerant Networking (DTN) là một kiến trúc mạng giúp giải quyết các vấn đề kỹ thuật trong môi trường mà các giao thức mạng hiện nay khó có thể hỗ trợ việc kết nối. DTN có tính linh động cao, áp dụng trong môi trường truyền dẫn xa, không ổn định, kết nối giữa các nút (node) mạng không liên tục. Trong DTN, các gói tin (được gọi là Bundle) được vận chuyển theo cơ chế lưu trữ chuyển tiếp (store - forward) giữa các node của hệ thống trên các giao thức mạng khác nhau.

Mục đích ban đầu phát triển DTN là để kết nối giữa các hành tinh (Interplanet), khi mà khoảng cách giữa chúng xa đến mức dù có khả năng truyền với tốc độ ánh sáng thì độ trễ cũng là quá lớn. Tuy nhiên, với những tính năng của mình, việc ứng dụng DTN trên trái đất rất tiềm năng và đa dạng, áp dụng được trong nhiều lĩnh vực thương mại, khoa học, quân sự, dịch vụ công cộng... [1]

Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) và Cơ quan không gian châu Âu (ESA) gần đây đã điều khiển thành công robot LEGO đặt trên Trạm không gian quốc tế (ISS) từ mặt đất nhờ vào hệ thống Interplanetary Internet đang trong quá trình thử nghiệm. Hệ thống này sử dụng mạng DTN. Giải thích thêm về DTN, NASA cho biết, cốt lõi của nó là giao thức Bundle (Bundle Protocol), gần giống với giao thức Internet Protocol (IP) đang được dùng phổ biến trong mạng Internet của chúng ta. Trong DTN, dữ liệu sẽ di chuyển theo từng bước nhảy ngắn giữa các node, trong khi ở IP thì theo một con đường liên tục từ điểm này đến điểm kia trong mạng. Các node này có thể là vệ tinh hoặc trạm chuyển tiếp. DTN sẽ lưu lại dữ liệu trong bộ nhớ và chỉ gửi đi khi một node có thể thiết lập được liên kết an toàn với node kế tiếp, chính vì thế các gói dữ liệu sẽ không bị thất lạc, lỗi cũng được giảm thiểu. NASA kì vọng sẽ sử dụng DTN để xây dựng một hệ thống mạng ổn định nối giữa các hành tinh với nhau trong tương lai, từ đó việc giao tiếp giữa Trái Đất với các phương tiện vận chuyển trong vũ trụ hoặc cơ sở hạ tầng ở hành tinh khác cũng trở nên dễ dàng hơn. [5]

II.GIAO THỨC BUNDLE

Giao thức Bundle (BP) được phát triển nhằm mục đích kết nối các hệ thống mạng liên kết không ổn định. BP do DTNRG (DTN Research Group) tạo ra, đây là nhóm nghiên cứu của Cơ quan Nghiên cứu Internet (IRTF). Hiện nay, Ủy ban cố vấn Internet (IAB) là cơ quan đứng ra chịu trách nhiệm nghiên cứu, phát triển và chuẩn hóa các giao thức mạng này. IBA có 2 nhóm là Cơ quan Quản lý kỹ thuật Internet (IETF) và Cơ nghiên cứu Internet (IRTF). IETF xác định và giải quyết các vấn đề trong lĩnh vực quản trị, công nghệ và hoạt động của Internet, còn IRTF có nhiệm vụ nghiên cứu các vấn đề dài hạn. BP là một trong những nhiệm vụ của IRTF nhằm phục vụ cho mạng DTN [3], [4]. BP còn được biết đến với cái tên RFC 5050 (DTN tương ứng với RFC 4838) [2].

Cấu trúc giao thức Bundle

Lớp Bundle nằm trên lớp Transport của giao thức mạng. Mục đích của lớp mới này nhằm kết nối các giao thức mạng không đồng nhất lại với nhau. Mỗi Bundle gồm ba phần: (i) Bundle Header bao gồm một hoặc nhiều block DTN được chèn vào bởi BPA (Bundle Protocol Agent) - bộ phận thiết lập các cơ chế của giao thức Bundle; (ii) Thông tin điều khiển từ nguồn gửi tới đích nhằm mô tả cách xử lý, lưu trữ, sắp xếp dữ liệu; và (iii) Dữ liệu cần gửi. [1]

BP cung cấp kết nối ngay cả trong các mạng có tính không đồng nhất cao. Tuy nhiên, chúng cần sử dụng các bộ điều khiển lớp đặc biệt. BP là thành phần cốt lõi của DTN, tương tự như sự quan trọng của giao thức IP với Internet. Sự khác nhau chính ở đây là mỗi gói tin gửi đi sẽ được lưu trữ tại các node chứ không chỉ là cầu nối rồi loại bỏ hoàn toàn như giao thức IP. Độ trễ trong mạng này được tính bằng hàng phút, hàng giờ chứ không chỉ đơn thuần hàng giây hay mili giây như trong các giao thức khác. [6] 

Cách đóng gói của giao thức Bundle

Giao thức Bundle không làm thay đổi dữ liệu của giao thức Internet, nó chỉ làm nhiệm vụ thêm các Header, đóng gói để truyền đi theo đúng cơ chế riêng của nó. BPA cũng có thể phá vỡ toàn bộ gói tin thành các mảnh nhỏ, khi đến đích sẽ tập hợp lại như gói tin ban đầu (tương tự như khả năng của giao thức IP).

Đỗ Hữu Tuyến

(còn nữa)