(TIỂU LUẬN) báo cáo đồ án MẠNG VIỄN THÔNG NHÓM 3 đề tài 8 tìm ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN, ĐHQG – TPHCM KHOA: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG CHUYÊN NGÀNH: VIỄN THÔNG - MẠNG  BÁO CÁO ĐỒ ÁN MẠNG VIỄN THÔNG NHĨM ĐỀ TÀI 8: TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH GVHD: Th.S TRẦN THỊ HUỲNH VÂN TP.Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2021 DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM: STT TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH MỤC LỤC: LỜI NÓI ĐẦU I ĐỊNH NGHĨA: Chuyển mạch: Tìm đường chuyển mạch: II PHÂN LOẠI: .6 Chuyển mạch kênh (circuit switching): Chuyển mạch tin (message switching) : Chuyển mạch gói (packet switching): Một số loại chuyển mạch khác: 10 a Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) 10 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH: 11 III Tìm đường chuyển mạch kênh: 11 a FHR – Fixed Hierarchical Routing : 12 b DNHR – Dynamic Nonhierarchical Routing : 14 Tìm đường chuyển mạch gói 17 a Chức năng: 17 b Phân biệt kĩ thuật định tuyến : 17 Chiến thuật tìm đường : 18 a Fixed Routing 18 b Flooding Routing 18 c Random Routing 18 d Adaptive Routing 18 Thuật toán: 19 a Distance Vector Algorithm: 19 b Link State Algorithm: 20 Đánh giá, so sánh: 21 a Bellman - Ford: 21 b Dijkstra: 22 QUALITY OF SERVICE (QoS): 22 IV Mục tiêu: 22 a Đáp ứng đòi hỏi QoS luồng liệu: 22 b Tối ưu hệ số sử dụng tài nguyên mạng: 22 c Hiệu suất mạng không bị giảm đáng kể có cố xuất tắc nghẽn: 22 TÌM Các kiểu định tuyến khó khăn 22 a Một số kiểu định tuyến phát triển 22 b Định tuyến hỗ trợ QoS gặp số khó khăn định: 23 Cách tiếp cận tốn tìm đường: 23 a Định tuyến tập trung: 23 b Định tuyến phân tán: 23 c Định tuyến phân cấp: 23 Chi phí: 24 V ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH a Chi phí giao thức: 24 b Chi phí yêu cầu xử lí: 24 c Chi phí lưu trữ thông tin: 24 ỨNG DỤNG: 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH LỜI NĨI ĐẦU Nhiều cơng trình khoa học đời theo thời gian, chất lượng sống ngày cải thiện Do nhu cầu trao đổi thơng tin không ngừng tăng Việc trao đổi thông tin người khoảng cách khác đặt Cùng với phát triển khoa học công nghệ, Mạng viễn thông đời đáp ứng hầu hết yêu cầu người Việc truyền thoại, số liệu trở nên đơn giản Kỹ thuật chuyển mạch kỹ thuật mấu chốt mạng truyền thơng Lần này, nhóm chúng em thử sức với đề tài “Tìm đường chuyển mạch” môn Mạng viễn thông Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến cô Vân – GV phụ trách môn Mạng viễn thông giúp chúng em phần hoàn thành đề tài Tiếp thêm kiến thức quan trọng bổ ích chuyên ngành Trong trình tìm hiểu hồn thành khơng tránh thiếu sót Vì mong nhận góp ý bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn NHÓM TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH ĐỊNH NGHĨA: I Chuyển mạch: Chuyển mạch trình thực đấu nối chuyển thông tin cho người sử dụng thơng qua hạ tầng mạng viễn thơng Nói cách khác, chuyển mạch mạng viễn thông bao gồm chức định tuyến cho thông tin chức chuyển tiếp thơng tin Q trình chuyển mạch thực nút chuyển mạch, mạng chuyển mạch kênh thường gọi hệ thống chuyển mạch (tổng đài) mạng chuyển mạch gói thường gọi thiết bị định tuyến (bộ định tuyến) Xét mặt công nghệ, chuyển mạch chia thành hai loại bản: chuyển mạch kênh chuyển mạch gói Mặt khác, chuyển mạch cịn chia thành bốn kiểu: chuyển mạch kênh, chuyển mạch tin, chuyển mạch gói chuyển mạch tế bào Tìm đường chuyển mạch: Chuyển mạch mạng máy tính giúp định đường tốt để truyền liệu có nhiều đường khác mạng lớn Cung cấp kết nối one-to-one node đầu cuối Yêu cầu: - Xử lí tải mạng vào cao điểm - Giảm thiểu số lượng thiết bị mạng (node trunk) - Có trường hợp lưu thơng mạng vượt q tải thiết kế Mạng phải đảm bảo hoạt động mức độ trường hợp mạng TÌM AI ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH PHÂN LOẠI: Chuyển mạch kênh (circuit switching): Một đặc trưng bật kĩ thuật hai trạm muốn trao đổi thơng tin với chúng thiết lập “ kênh” (circuit) cố định, kênh kết nối trì dành riêng cho hai trạm truyền tin kết thúc Thông tin gọi suốt Quá trình thiết lập gọi tiến hành gồm giai đoạn: - Giai đoạn thiết lập kêt nối: Thực chất trình liên kết tuyến trạm mạng thành tuyến (kênh) dành riêng cho gọi Kênh PSTN 64kb/s (do mã hóa PCM có tốc độ lấy mẫu tiếng nói 8kb/s mã hóa bit) - Giai đoạn truyền tin: Thông tin gọi suốt Sự suốt thể qua hai yếu tố: thông tin không bị thay đổi truyền qua mạng độ trễ nhỏ - Giai đoạn giải phóng (huỷ bỏ) kết nối: Sau gọi kết thúc, kênh giải phóng để phục vụ cho gọi khác Qua đó, ta nhận thấy mạng chuyển mạch kênh có ưu điểm bật chất lượng đường truyền tốt, ổn định, có độ trễ nhỏ Các thiết bị mạng chuyển mạch kênh đơn giản, có tính ổn định cao, chống nhiễu tốt Nhưng ta không nhắc tới hạn chế phương thức truyền liệu như: - Sử dụng băng thông không hiệu quả: Tính khơng hiệu thể qua hai yếu tố Thứ nhất, độ rộng băng thông cố định 64k/s Thứ hai kênh dành riêng cho gọi định Như vậy, tín hiệu thoại “lặng” (khơng có liệu) kênh không chia sẻ cho gọi khác - Tính an tồn: Do tín hiệu thoại gửi nguyên đường truyền nên dễ bị nghe trộm Ngồi ra, đường dây th bao hồn tồn bị lợi dụng để ăn trộm cước viễn thông - Khả mở rộng mạng kênh kém: Thứ sở hạ tầng khó nâng cấp tương thích với thiết bị cũ Thứ hai, hạn chế hệ thống báo hiệu vốn sử dụng từ trước khơng có khả tùy biến cao TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH Chuyển mạch tin (message switching) : - Là loại phục vụ trao đổi thông tin tin điện tín, thư điện tử Thiết bị đầu cuối gửi đến node chuyển mạch thông tin địa Tại đây, tin thu nhận, xử lý chờ chuyển Thông tin gửi đơn vị đầy đủ chuyển tiếp node trung chuyển store and forward mechanism Không phù hợp cho streaming media ứng dụng thời gian thực tin sau tiếp nhận phải chờ chuyển Chuyển mạch gói (packet switching): Trong chuyển mạch gói tin chia thành gói tin (packet), có khn dạng quy định trước Trong gói có chứa thông tin điều khiển: địa trạm nguồn, địa trạm đích số thứ tự gói tin,… Các thông tin điều khiển tối thiểu, chứa thơng tin mà mạng u cầu để định tuyến cho gói tin qua mạng đưa tới đích Tại node tuyến gói tin nhận, nhớ sau chuyển tiếp chạm đích Vì kỹ thuật chuyển mạch gói q trình truyền tin định tuyến động để truyền tin Điều khó khăn chuyển mạch gói việc tập hợp gói tin để tạo tin đầu đặc biệt mà gói tin truyền theo nhiều đường khác tới trạm đích Chính lý mà gói tin cần phải đánh dấu số thứ tự, điều có tác dụng, chống lặp, sửa sai truyền lại hiên tượng gói xảy Các ưu điểm chuyển mạch gói: - Mềm dẻo hiệu suất truyền tin cao: Hiệu suất sử dụng đường truyền cao chuyển mạch gói khơng có khái niệm kênh cố định dành riêng, đường truyền node trạm chia sẻ cho để truyền tin, gói tin hàng truyền theo tốc độ nhanh đường truyền - Khả truyền ưu tiên: Chuyển mạch gói cịn thứ tự cho gói để truyền theo mức độ ưu tiên Trong chuyển mạch gói số gọi bị từ chối phải chấp nhận nhược điểm vi thời gian trễ tăng lên - Khả cung cấp nhiều dịch vụ thoại phi thoại - Thích nghi tốt có lỗi xảy ra: Đặc tính có nhờ khả định tuyến động mạng Bên cạnh ưu điểm mạng chuyển mạch gói bộc lộ nhược điểm như: - Trễ đường truyền lớn: Do qua trạm, liệu lưu trữ, xử lý trước truyền Độ tin cậy mạng gói khơng cao, dễ xảy tắc nghẽn, lỗi tin - Tính đa đường gây lặp tin, làm tăng lưu lượng mạng không cần thiết - TÌM - ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH Tính bảo mật đường truyền chung không cao a) Datagram: Trong phương pháp này, gói xử lý độc lập Ngay gói phần truyền nhiều gói mạng (và chức lớp mạng) xử lý chúng đơn lẻ Phương pháp gọi datagram Hình cho thấy hướng datagram dùng để chuyển giao gói từ trạm A đến trạm X Trong ví dụ này, tất bốn gói (hay datagram) thuộc tin đến đích nhiều đường dẫn khác Tuy nhiên phương pháp làm cho gói đến đích khơng theo thứ tự, điều u cầu lớp vận chuyển hầu hết giao thức để xếp lại trước đến đích Kết nối liên kết cặp nút gồm nhiều kênh Mỗi kênh lại mang datagram từ hay nhiều nguồn khác Phương pháp đa hợp dùng TDM hay FDM Một số đường mạng dùng kênh đường khác dùng nhiều kênh b) Chuyển mạch ảo: Kênh ảo (VC: Virtual Circuit) phương tiện truyền liệu qua mạng chuyển mạch gói theo cách mà có liên kết vật lý chuyên dụng nguồn đích hệ thống cuối liệu Thuật ngữ mạch ảo đồng nghĩa với kết nối ảo TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH Trước kết nối mạch ảo sử dụng, phải thiết lập hai nhiều nút ứng dụng phần mềm Sau đó, luồng bit luồng byte phân phối nút - Nối kết logic kênh truyền thiết lập trước truyền gói gọi kênh ảo VC - Giống chuyển mạch kênh kênh ảo giải phóng kết thúc q trình chuyển tin Cùng thời gian PSE có nhiều VC đến PSE khác PSE: Packet Switching Exchange (Tổng đài chuyển mạch gói); Kênh ảo vĩnh viễn PVC (Permanent Virtual Circuit): - PVC phương thức thiết lập kênh ảo cố định hai thuê bao cho dù có truyền liệu hay khơng - PVC xem việc thuê kênh riêng, kiểu kênh dẫn thiết lập lần thời điểm khởi tạo giải phóng hết nhu cấu sử dụng dịch vụ (hợp đồng) Giao tiếp mạch ảo tương tự chuyển mạch kênh, hai định hướng kết nối, nghĩa hai trường hợp, liệu phân phối theo thứ tự chi phí báo hiệu cần thiết giai đoạn thiết lập kết nối Tuy nhiên, chuyển mạch kênh cung cấp tốc độ bit độ trễ khơng đổi, tốc độ khác dịch vụ mạch ảo yếu tố như: - Độ dài hàng đợi gói khác nút mạng - Tốc độ bit khác tạo ứng dụng - Tải khác từ người dùng khác chia sẻ tài nguyên mạng phương pháp ghép kênh thống kê , v.v Mạch ảo lớp 4: Các giao thức lớp truyền tải định hướng kết nối TCP dựa vào giao thức lớp mạng chuyển mạch gói khơng kết nối IP , nơi gói khác định tuyến qua đường dẫn khác nhau, giao khơng theo đơn đặt hàng Tuy nhiên, sử dụng TCP mạch ảo, TCP bao gồm việc đánh số phân đoạn cho phép xếp lại thứ tự phía người nhận để đáp ứng việc phân phối không theo thứ tự Mạch ảo lớp 2/3: Lớp liên kết liệu lớp mạng giao thức mạch ảo dựa chuyển mạch gói hướng kết nối , nghĩa liệu phân phối dọc theo đường dẫn mạng, tức qua nút giống Ưu điểm việc so với chuyển mạch gói khơng kết nối là: Hỗ trợ: - Bảo lưu băng thông giai đoạn thiết lập kết nối, làm cho chất lượng dịch vụ (QoS) đảm bảo Ví dụ, lớp QoS tốc độ bit khơng đổi cung cấp, dẫn đến mô chuyển mạch kênh - u cầu chi phí gói không định tuyến riêng lẻ thông tin địa hồn chỉnh khơng cung cấp tiêu đề gói liệu Chỉ cần mã TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH a FHR – Fixed Hierarchical Routing : Hầu hết biến thể tìm đường luân phiên tĩnh dùng mạng PSTN Nút chuyển tiếp a) Tuyến dự phòng Trung kế Nút B Nút A Tuyến trực tiếp Nút C Các chuyển mạch kết nối theo cấu trúc phân cấp – Fixed Hierachical (thường hình cây) Thiết kế đường trunk nối ngang cấu trúc để cung cấp đường thay Như hình gọi định tuyến luân phiên tĩnh tuyến đường số kênh khai báo sử dụng cố định tính tốn kết dự báo lưu lượng Nên kết dự báo sai dẫn đến hai khả năng: + + Lưu lượng bị tổn thất nhiều dẫn đến chất lượng dịch vụ không cao Số kênh bị thừa nhiều dẫn đến hiệu sử dụng kênh khơng cao Thuật tốn FHR: 12 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH Các quy tắc FHR : Lựa chọn đường dựa số gọi ( từ thiết bị đầu cuối) Nơi gọi không bị ảnh hưởng + Một node ln lựa chọn nhóm kênh khả dụng để cung cấp cho gọi + Các đường thay xếp theo thứ tự khoảng cách phân tầng tăng dần từ node gần đến node thiết bị đầu cuối + Đường thay cuối ln dùng nhóm trunk cuối Nếu khơng có kênh rảnh chí nhóm trunk cuối gọi bị khóa + Đặc điểm FHR: Sử dụng SOC (Sequential Office Control) giúp kiểm soát không bị xung đột gọi nội + Vịng lặp khơng xảy + Chia node thành thiết bị đầu cuối thiết bị trung chuyển tiện cho việc quản lí + Khơng sử dụng hiệu tài nguyên mạng + 13 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH b DNHR – Dynamic Nonhierarchical Routing : Tất kết nối ngang hàng – phân tầng Một nhóm kênh lựa chọn cuối cho vài gọi không lựa chọn cuối gọi khác Độ dài đường thay hop : + + Khơng bị vịng lặp Tránh việc đường thay dài có vấn đề bị tải mạng Dùng hệ thống bảng định tuyến, bảng chọn dựa thời gian ngày Dùng OOC ( Origianl Office Control) crankback Tạo tối ưu hóa bảng định tuyến yêu cầu thu thập liệu đường tập trung 14 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH c DAR – Dynamic Alternative Routing : DAR hoạt động mạng dạng lưới hoàn toàn (full mesh) Đường trực tiếp từ node i đến node j đường thay có tối đa hop sử dụng Với k(i,j) – node thay gần cho việc truyền thông từ node i đến node j, tham số kết nối i,j Một gọi từ node i đến node j luôn dùng kênh trực tiếp kênh sẵn sàng Nếu không, gọi dùng đường thay có hop qua node k Cuộc gọi thành công khả dụng Nếu khơng, gọi bị khóa lựa chọn node k Đặc điểm DAR : + + + + + Một gọi dùng đường thay hop gây chặn gọi đến sau phép dự trữ kênh cuối Khơng có tham số kết nối trạng thái mạng khơng ổn định – số lượng tối đa kết nối thay thông qua mức độ tạo dao động mạng Trên kết nối dung lượng lớn r giá trị nhỏ Thậm chí mặc định r≠0 đường thay Nếu gọi phép thử truyền thêm kênh truyền thay hop, giá trị r phải tăng Một số đường thay tốt đường thay khác nên ưu tiên chọn Nếu truyền thông kênh thay tăng mạnh phân tán vài kênh truyền thay gần Ví dụ: Có N node, N(N-1) kết nối, kết nối có M kênh Mỗi node phát sinh p gọi : + + Nếu gọi dùng kết nối trực tiếp => pN ≤ N(N-1)M => p ≤ (N-1)M Nếu gọi dùng kết nối kênh truyền hop : tổng cộng có 2pN kênh truyền => 2pN ≤ N(N-1)M => p ≤ (N-1)M/2 15 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH d RCAR – Residual Capacity Adaptive Routing: Cải thiện hiệu suất mạng đáng kể Đáp ứng nhanh với kiểu hình truyền thông khác thường với kết nối hay node bị lỗi - Lợi ích liên quan đến khác biệt thời gian biên - Dễ lỗi trung tâm quản lí Sẽ trả dạng FHR trung tâm quản lí bị lỗi e RTNR – Real-time Network Routing : - - Dùng mạng AT&T từ 1991 Là kế thừa mạng DNHR 16 TÌM Nguồn node i trước hết thử kết nối trực tiếp đến đích j Nếu kết nối trực tiếp khơng sẵn sàng, hỏi trạng thái điểm đích để tìm node phụ k Việc xếp hàng nguyên nhân gây trì hỗn việc thiết lập kết nối Có thể dùng kết để xếp trước đó, xếp lưu vào cache cho gọi Cần crankback - f ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH Tổng kết tìm đường chuyển mạch kênh: Định tuyến tĩnh phổ biến PSTN Định tuyến luân phiên dễ dàng lẽ tự nhiên gọi diễn giữ nguyên kênh truyền gọi tìm đường thay khác Định tuyến động với thông tin nội thường đạt tỉ lệ bị khóa thấp giống định tuyến theo tải cần thơng tin tồn cục - Tìm đường chuyển mạch gói Mục tiêu phương pháp định tuyến nhằm sử dụng tối đa tài nguyên mạng, tối ưu giá thành mạng phải đạt yêu cầu như: Chính xác, đơn giản, tính mạnh mẽ, ổn định, công với tối ưu phải sử dụng cách hiệu a Chức năng: - Quyết định chọn đường theo tiêu chuẩn tối ưu + Số chặng đường (hopcount) tối thiểu + Chi phí (cost) tối thiểu Mỗi đường dẫn có chi phí khác Chi phí là: Data rate hay delay (do gói phải xếp hàng chờ chuyển) - Cập nhập thông tin định tuyến (thông tin dùng cho chức năng) b Phân biệt kĩ thuật định tuyến : - Thời điểm nơi định tìm đường: + Thời điểm: Trên sở mạch ảo mạch gói Datagram định thực riêng cho gói Virtual circuit định đưa ta lúc kết nối + Nơi định: Có thể phân tán (distributed), tập trung (centralized) nguồn (source) - Nguồn thông tin mạng thời điểm cập nhập thơng tin: Các định tìm đường thường dựa thông tin mạng như: tải lưu thơng hay chi phí đường Cần phải định thời điểm cập nhập thông tin mạng lưu trữ node như: không cập nhập (fixed), cập nhập thường xuyên (adaptive) hay trade off 17 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH Chiến thuật tìm đường : a Fixed Routing - Một lộ trình cố định cho đường từ nguồn đến đích Tất đường qua mạng thiết lập từ trước không cập nhập lại biến đổi mạng - Đường xác định theo chi phí tối thiểu - - Đường cố định có thay đổi cấu hình mạng - Khơng có khác datagram virtual circuit - Đơn giản không đáp ứng lỗi nghẽn mạng b Flooding Routing - Không cần thông tin mạng - Node gửi broadcast đến node láng giềng - Các gói nhận truyền tất đường khác trừ đường truyền đến - Chắc chắn có số copy gói truyền đến đích, copy đánh số nên gói trùng bị bỏ Node ghi nhớ gói qua, nên mạng khơng cần tải q nhiều - Số chặng đường (hopcount) chứa gói dùng để giới hạn lại q trình truyền → Dùng để gửi tin khẩn, thiết lập Virtual circuit gửi broadcast thông tin c Random Routing - Node chọn ngẫu nhiên xoay vòng đường để truyền gói nhận - Khơng cần thơng tin mạng - Đường chọn thường đường có chi phí thấp việc chọn ngẫu nhiên d Adaptive Routing - Isolated Adaptive Routing: + Mỗi node mạng tự cập nhập bảng tìm đường dựa vào thơng tin mạng mà node học hỏi được, khơng trao đổi thơng tin routing với node khác + Gởi gói liên kết có hàng đợi ngắn khơng với hướng cần + Có thể thêm độ ưu tiên (bias) cho đường + Phù hợp với mạng có kích thước nhỏ hoạt động tương đối ổn định + Ít dùng 18 TÌM - ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH Distributed Adaptive Routing: + Thơng tin tình trạng hoạt động hành mạng định kỳ trao đổi, cập nhập node tồn mạng Sau thơng tin phân bố lại node mạng hay số node mạng làm nhiệm vụ tìm đường để node cập nhập lại bảng định tuyến Đáp ứng với thay đổi trạng thái mạng mà không làm tăng lưu lượng thông tin mạng Centralized Adaptive Routing: + - + Thông tin tình trạng hành mạng định kỳ trao đổi, cập nhập node toàn mạng Sau thơng tin tập trung máy chủ mạng làm nhiệm vụ định tuyến + Phương pháp đáp ứng thay đổi tức thời mạng tất thông tin định tuyến tập trung máy chủ nên máy chủ có vấn đề tồn mạng khơng hoạt động Thuật tốn: Có loại thuật toán dùng phổ biến định tuyến động là: thuật toán định tuyến theo vector khoảng cách DVA ( Distance Vector Algorithm) thuật toán định tuyến theo trạng thái liên kết LSA ( Link State Algorithm) a Distance Vector Algorithm: Là thuật toán định tuyến đường ngắn cặp node mạng, dựa phương pháp tập trung biết đến thuật toán Bellman-Ford Các node mạng thực q trình trao đổi thơng tin sở địa đích, node đường ngắn đến đích Giải thuật Bellman - Ford: - Input: Đồ thị G(V,E) V tập đỉnh, E tập cạnh có trọng số - Output: Đồ thị có chu trình âm -> không tồn đường ngắn Đường ngắn từ đỉnh S đến tất đỉnh lại - Ký hiệu: D(h)i : Đường ngắn từ node nguồn S đến node i có tối đa h đoạn dij : Trọng số cạnh nối từ node i đến node j Giải thuật: - Bước 1: Khởi động D(1)N = dSN ∀ N∈V\{S} (đường ngắn từ S đến N có tối đa đoạn) - Bước 2: Cập nhập đường ngắn D(h+1)N = min{ D(h)j + djN} ∀ j∈V\{S} 19 TÌM - ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH Bước 3: Lặp lại bước cho khơng có đường ngắn tìm thấy dừng Lần chạy Node D(h)2 2 b Link State Algorithm: Trong link state, node mạng quảng bá giá trị liên kết với với node xung quanh tới node khác Sau quảng bá tất node biết rõ topo mạng thuật tốn sử dụng để tính tốn đường ngắn tới node đích thường dùng giải thuật Dijkstra Giải thuật dijkstra: - Input: Đồ thị G(V,E) V tập đỉnh, E tập cạnh có trọng số - Output: Đường ngắn từ đỉnh S đến tất đỉnh lại - Ký hiệu: Di: Đường ngắn từ node nguồn S đến node i bước chạy giải thuật M: Tập đỉnh xét bước chạy giải thuật 20 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH dij: Trọng số cạnh nối từ node i đến node j Giải thuật - Bước 1: Khởi tạo M={S} - Bước 2: Cập nhập đường ngắn Chọn đỉnh N cho DN = min{Di} ∀i ∈ V\M M=M∪{N} Dj = min{Dj, DN + dN} ∀j ∈ V\M - Bước 3: Lặp lại bước M=V Lần M chạy 1 1,4 1,4,2 1,4,2,5 1,4,2,5,3 1,4,2,5,3,6 Đánh giá, so sánh: a Bellman - Ford: - Việc tính tốn cho node n phải biết thơng tin chi phí liên kết node kề n chi phí tổng cộng từ node s đến node kề node n Mỗi node cần lưu trữ tập chi phí đường tương ứng đến node khác - Có thể trao đổi thơng tin với node kề trực tiếp - 21 TÌM - ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH Có thể cập nhập thơng tin chi phí đường dựa thông tin trao đổi với node kề thơng tin chi phí liên kết b Dijkstra: - Mỗi node cần biết topo toàn mạng - Phải biết chi phí liên kết tất kiên kết mạng - Phải trao đổi thông tin với tất node mạng IV QUALITY OF SERVICE (QoS): Được biết đến khả truyền liệu với thời gian trễ tối thiểu cung cấp băng thông cho ứng dụng truyền thông đa phương tiện thời gian thực Mục tiêu: Cơ chế đinh tuyến hỗ trợ chất lượng dịch vụ tạo nhằm giải số hạn chế định tuyến truyền thống Bên cạnh mục tiêu đáp ứng yêu cầu QoS luồng lưu lượng, định tuyến QoS phải nâng cao hiệu sử dụng tài nguyên mạng, mục tiêu là: a Đáp ứng đòi hỏi QoS luồng liệu: Cần phải tìm đường từ nguồn đến đích thỗ mãn u cầu luồng liệu băng thơng trễ - Cơ chế tìm đường thường động theo u cầu, khơng cấu hình tĩnh theo hướng luân phiên - Khi tồn vài đường sử dụng việc chọn đường phụ thuộc vào ràng buộc như: đường có số chặng nhỏ có chi phí thấp b Tối ưu hệ số sử dụng tài nguyên mạng: - Định tuyến hỗ trợ QoS cần phải chuyển hướng lưu lượng theo cách hiệu để tối đa tổng thông lượng qua mạng - Nếu đường truyền dài tốn nhiều tài nguyên mạng, nên đường ngắn đường đáp ứng chọn c Hiệu suất mạng không bị giảm đáng kể có cố xuất tắc nghẽn: - Khi mạng tình trạng tải nặng, định tuyến hỗ trợ QoS phải đưa hiệu suất tốt so với chế định tuyến cũ Các kiểu định tuyến khó khăn a Một số kiểu định tuyến phát triển - Định tuyến hỗ trợ QoS chế định tuyến xác định đường cho luồng liệu dựa vào hiểu biết tài nguyên có mạng yêu cầu QoS luồng liệu - Định tuyến theo sách dựa vào sách quản trị mà không dựa vào thông số đo thông tin cấu trúc mạng - Định tuyến theo điều kiện ràng buộc để tính tốn tuyến theo ràng buộc khác bao gồm QoS định tuyến theo sách - Ngồi thông tin kết nối mạng giao thức định tuyến nay, giao thức QoS phải trì thêm thơng tin trạng thái mạng (băng thơng, độ trễ liên kết) 22 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH b Định tuyến hỗ trợ QoS gặp số khó khăn định: Các yêu cầu QoS đa dạng, có nhiều ràng buộc làm cho vấn đề định tuyến trở nên không khả thi - Một mạng thích hợp phải hỗ trợ lưu lượng nỗ lực tối đa best – effort QoS nên vấn đề tối ưu hoá hiệu suất trở nên phức tạp - Trạng thái mạng thay đổi nhanh thay đổi tải, kết nối, liên kế hay tăng trưởng mạng dẫn tới khó khăn q trình thu thập thông tin trạng thái mạng môi trường động Cách tiếp cận tốn tìm đường: - Thuật tốn định tuyến QoS dựa vào thơng tin thu thập trì tình trạng mạng để tìm đường tối ưu cho gói liệu Ba cách tiếp cận tốn tìm đường: a Định tuyến tập trung: Trong kỹ thuật này, nút trì thơng tin tồn trạng thái mạng, bao gồm cấu trúc vật lý mạng thông tin trạng thái cần liên kết Các giao thức trạng thái liên kết cập nhập trạng thái toàn mạng nút toàn đường tính tốn nút tránh vấn đề tính tốn phân tán lặp đến vơ hay đường lặp vịng Các vấn đề gặp phải: - - Để hỗ trợ QoS, trạng thái mạng nút phải cập nhật đủ tần suất ➔ cần thiết để đáp ứng thay đổi liên tục tham số mạng băng thơng, độ trễ chi phí truyền cao mạng lớn Giao thức trạng thái liên kết cung cấp trạng thái gần với trạng thái mạng mức độ sai lệch lớn thông tin chưa cập nhật Vì q trình tính tốn tập trung nút nguồn phí cao có lượng lớn yêu cầu nhiều ràng buộc nên khả mở rộng Định tuyến tập trung khó thực với mạng có quy mô lớn b Định tuyến phân tán: Trong định tuyến phân tán, đường tính tốn nút trung gian nguồn đích thời gian đáp ứng yêu cầu định tuyến ngắn mở rộng Định tuyến phân tán tìm nhiều đường đồng thời cho nút làm tăng xác suất thành công toán định tuyến Các vấn đề gặp phải: - Do kỹ thuật dựa vào trạng thái toàn mạng nên gặp phải số vấn đề khả mở rộng định tuyến tập trung Do thơng tin trạng thái cấp khơng hồn tồn giống nên hình thành đường lặp vịng gây lãng phí tài ngun mạng Các vịng lặp thường làm cho q trình định tuyến khơng thành cơng vector khoảng cách khơng cung cấp đầy đủ thơng tin để tìm đường thay c Định tuyến phân cấp: 23 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH Nhằm giải khả mở rộng cùa định tuyến nguồn mạng lớn Kĩ thuật có khả mở rộng tốt nút mạng trì thơng tin trạng thái tồn mạng giản lược, nghĩa nhóm tương ứng với nút logic Định tuyến phân cấp mang ưu điểm định tuyến tập trung định tuyến phân tán Các vấn đề gặp phải: Trạng thái mạng gom lại nên thơng tin khơng xác vấn đề thêm phức tạp chế định tuyến hỗ trợ nhiều tham số QoS - Làm để gom thông tin vấn đề mở định tuyến phân cấp Chi phí: - Việc lựa chọn phương pháp định tuyến QoS phụ thuộc vào chi phí q trình định tuyến phân thành loại: a Chi phí giao thức: Một yêu cầu để hổ trợ định tuyến QoS phải theo dõi thay đổi tài nguyên mạng có băng thơng, tải, delay… nên thơng tin có giá trị với thuật tốn tìm đường VD: giao thức link-state sử dụng để cập nhật trạng thái mạng cách cập nhập thông tin trạng thái tất node mạng node mạng khác mạng Chúng ta dùng mức ngưỡng chu kỳ để đánh giá thay đổi mạng, chu kỳ cập nhật xác định khoảng thời gian tối thiểu tối đa hai lần cập nhật mức ngưỡng đánh giá thay đổi tham số QoS Nếu thời gian từ lần cập nhật trước lớn chu kì cập nhật thay đổi tham số QoS lớn mức ngưỡng thay đổi báo cho toàn node mạng mạng để tính tốn lại đường cịn ngược lại bình thường Nên cần phải tối ưu chi phí tần suất thơng báo tham số QoS thơng tin trạng thái b Chi phí u cầu xử lí: Chi phí xử lý bao gồm xử lý tin cập nhật tính tốn, chọn đường Chi phí xử lý tin cập nhập truy nhập vào sở liệu dựa tin nhận Nếu số lần cập nhật tăng chi phí tăng Có thể hiểu chi phí để xây dựng bảng định tuyến cho router mạng c Chi phí lưu trữ thơng tin: Chi phí lưu trữ thơng tin liên quan đến việc mở rộng sở liệu để lưu trữ thêm thông tin tài nguyên có Như thơng tin trạng thái mạng cần nhớ để lưu trữ thông tin nhiều bảng định tuyến tính tốn đường tối ưu cho thông tin Tuy nhiên cần cân nhu cầu sử dụng chi phí lưu trữ ỨNG DỤNG: V Circuit switch: - Tổng đài nội (PBX: Private Branch Exchange) 24 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH - Mạng kết nối riêng (Private Wire Area Network) - Mạng điện thoại công cộng (Public Switching Telephone Network) Packet switch: - Mạng chuyển mạch gói X25 - Frame Relay - Giao thức TCP/IP - IPX/SPX Dijkstra: - Định tuyến đường ngắn (Shortest Path Routing) - Tìm tuyến đường cần google MAP qua GPS - Giao thức OSPF (Open Shortest Path First ) - SPT (Spanning Tree) Bellman-ford: - RIP (Routing Information Protocol) - AS - hệ thống tự chủ (autonomous system) - ISP nhà cung cấp dịch vụ Internet (Internet service provider) 25 TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH TÀI LIỆU THAM KHẢO Tìm đường chuyển mạch: Slide giảng lớp Kĩ thuật chuyển mạch 1_THS.Hoàng Trọng Minh_THS.Nguyễn Minh Trà https://www.youtube.com/watch?v=-HlJ4psu5aU https://www.youtube.com/watch?v=OhpIAEMMLbA&list=LL&index=1&t=7s Chuyển mạch nhãn: Anon., 2012 Công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS – Multiprotocol Label Switching [Online] Available at: https://tailieu.vn/doc/cong-nghe-chuyen-mach-nhan-dagiao-thuc-mpls-multiprotocol-label-switching 1263509.html HẾT 26 ... bản: chuyển mạch kênh chuyển mạch gói Mặt khác, chuyển mạch cịn chia thành bốn kiểu: chuyển mạch kênh, chuyển mạch tin, chuyển mạch gói chuyển mạch tế bào Tìm đường chuyển mạch: Chuyển mạch mạng. .. mạng để chuyển gói tin Nên tốc độ xử lý miền MPLS nhanh nhiều so với định tuyến IP theo chặng đường truyền thống BI TÌM ĐƯỜNG TRONG CHUYỂN MẠCH: Tìm đường chuyển mạch kênh: Tìm đường chuyển mạch. .. nối chuyển thông tin cho người sử dụng thông qua hạ tầng mạng viễn thơng Nói cách khác, chuyển mạch mạng viễn thông bao gồm chức định tuyến cho thông tin chức chuyển tiếp thông tin Quá trình chuyển