dynamic source routing (dsr) giao thức định tuyến nguồn động

1 Lời Mở Đầu Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, các thiết bị di động trởi nên vô cùng phổ biến, hỗ trợ tối đa mọi tiện ích cho con người. Điều này chính là động lực phát triển nhiều loại hình mạng và dịch vụ. Trong số các loại hình mạng đó thì Ad hoc được sự quan tâm đặc biệt vì các tính năng nổi bật như: - Không sử dụng cơ sở hạ tầng. - Các nút mạng có thể di chuyển tùy ý. - Đáp ứng các yêu cầu trong điều kiện môi trường đặc biệt như chiến tranh, thám hiểm, nơi thiên tai, hỏa hoạn… Nhưng chính các đặc điểm đó đã tạo nên nhiều thách thức cho Ad hoc trong môi trường truyền thông. Việc đảm bảo chất lượng truyền tin trong mạng Ad hoc là vấn đề cần được quan tâm. Trong các mạng cố định, định tuyến là vấn đề không thể thiếu thì Ad hoc là 1 mạng không dây, định tuyến động là cơ chế quan trọng ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng dịch vụ. Ở đây ta tìm hiểu chính là cơ chế định tuyến nguồn động không dây(Dynamic Source Routing:DSR) 1 giao thức được sử dụng trong mạng Ad hoc. Cụ thể là tìm hiểu các cơ chế hoạt động của DSR. 2 Chương 1: Tìm hiểu Định tuyến 1.1. Tổng quan định tuyến Định tuyến đơn giản chỉ là tìm đường đi từ mạng này đến mạng khác. Thông tin về những con đường này có thể là được cập nhật tự động từ các bộ định tuyến khác hoặc là do người quản trị mạng chỉ định cho bộ định tuyến. Người quản trị mạng khi chọn lựa một giao thức định tuyến động cần cân nhắc một số yếu tố như: độ lớn của hệ thống mạng, băng thông các đường truyền, khả năng của bộ định tuyến, loại bộ định tuyến và phiên bản bộ định tuyến, các giao thức đang chạy trong hệ thống mạng. Bộ định tuyến là thiết bị trong mạng có vai trò kết nối, định tuyến và vận chuyển dữ liệu từ net này sang net khác. Bộ định tuyến còn có chức năng ngăn chặn các gói tin Broadcast giữa các NetWork. • Bộ định tuyến có hai loại: o Bộ định tuyến phần cứng: Thiết bị phần cứng chuyên dụng dùng làm bộ định tuyến. Hiện có các hãng nổi tiếng như Cisco, Juniper… o Bộ định tuyến phần mềm: là phần mềm cài thêm vào PC để PC thành bộ định tuyến. Chẳng hạn như Định tuyến and Remote Access trên Windows Server. 1.2. Nguyên lý dẫn đường của Bộ định tuyến Tuyến đường trên bộ định tuyến gồm các yếu tố sau: • Interface: Gói tin đi ra bằng cổng nào (card mạng nào trên bộ định tuyến) • Destination, Network mask: Gói tin sẽ đi tới network nào. • GateWay: Địa chỉ IP của bộ định tuyến kế tiếp trên đường đi. 3 • Thước đo: độ ưu tiên 1.3. Các thuật ngữ Giao thức định tuyến Giao thức định tuyến: là ngôn ngữ để một bộ định tuyến trao đổi với bộ định tuyến khác để chia sẻ thông tin định tuyến về khả năng đến được cũng như trạng thái của mạng. Được cài đặt tại các Bộ định tuyến, chúng được sử dụng để: xây dựng nên bảng định tuyến để đảm bảo rằng tất cả các Bộ định tuyến đều có bảng gọi là bảng định tuyến (Bảng định tuyến) tương thích nhau cũng như đường đi đến các mạng phải được xác định trong bảng định tuyến. Vùng tự trị AS (Autonomous System) Mạng Internet được chia thành các vùng nhỏ hơn gọi là các vùng tự trị (Autonomous System – AS ). AS bao gồm một tập hợp các mạng con được kết nối với nhau bởi Bộ định tuyến. Một hệ thống AS thông thường thuộc quyền sử hữu của một công ty hay nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP). Và để các hệ thống AS này kết nối được với nhau, nhà quản lý phải đăng ký với cơ quan quản trị mạng trên Internet (Inter NIC) để lấy được một số nhận dạng AS cho riêng mình. Bên trong mỗi AS, các nhà quản lý có quyền quyết định loại Bộ định tuyến cũng như giao thức định tuyến cho hệ thống của mình. Bảng định tuyến Một host hay một Bộ định tuyến phải xem xét bảng định tuyến của mình trước khi chuyển gói tin đến địa chỉ ở xa. Bảng này được gán tương ứng mỗi địa chỉ đích với một địa chỉ Bộ định tuyến cần đến ở chặng tiếp theo.Bảng địa chỉ đích trong bảng có thể bao gồm các địa chỉ mạng, mạng con, các hệ thống 4 độc lập. Trong bảng định tuyến có thể bao gồm một tuyến mặc định, được biểu diễn bằng địa chỉ 0.0.0.0. Bảng định tuyến của mỗi giao thức định tuyến là khác nhau, nhưng có thể bao gồm nhữnh thông tin sau : • Địa chỉ đích của mạng, mạng con hoặc hệ thống. • Địa chỉ IP của Bộ định tuyến chặng kế tiếp phải đến. • Giao tiếp vật lý phải sử dụng để đi đến Bộ định tuyến kế tiếp. • Mặt nạ mạng của địa chỉ đích. • Khoảng cách đến đích (thí dụ : số lượng chặng để đến đích). • Thời gian (tính theo giây) từ khi Bộ định tuyến cập nhật lần cuối. Khoảng cách quản lý (Administrative Distance (AD)) Administrative Distance được sử dụng để đánh giá độ tin cậy của thông tin định tuyến mà Bộ định tuyến nhận từ Bộ định tuyến hàng xóm. AD là một số nguyên biến đổi từ : 0 đến 255; 0 tương ứng với độ tin cậy cao nhất và 255 có nghĩa là không có lưu lượng đi qua tuyến này (tức là tuyến này không được sử dụng để vận chuyển thông tin của người sử dụng). Tức là khi một Bộ định tuyến nhận được một thông tin định tuyến, thông tin này được đánh giá và một tuyến hợp lệ được đưa vào bảng định tuyến của Bộ định tuyến. Thông tin định tuyến được đánh giá dựa vào AD, giả sử Bộ định tuyến được cài đặt nhiều hơn một giao thức định tuyến thì giao thức định tuyến nào có AD nhỏ hơn sẽ được Bộ định tuyến sử dụng. Mối giao thức định tuyến có tưng ứng một giá trị AD: • Directly 0 • Định tuyến tĩnh1 5 • RIP 120 • OSPF 110 • IGRP 100 1.4. Các thành phần của định tuyến Định tuyến là quá trình chuyển tiếp packet từ một mạng này sang mạng khác. Chúng chuyển tiếp packet như thế nào? Thứ nhất: bạn cần phải biết logical address là gì? Địa chỉ logic được sử dụng để xác định host thuộc mạng nào. Thứ hai: Sau khi nhận gói tin từ một interface nó sẽ quyết định đẩy gói tin ra interface tương ứng, để chuyển tiếp gói tin đi. Để đưa ra quyết định chính xác bộ định tuyến phải thực hiện được 3 nhiệm vụ sau: Bộ định tuyến xác định xem lưu lượng mà nhận hoặc gửi chạy giao thức lớp mạng nao? IP, IPX hay AppleTalk. Tiếp theo sẽ kiểm tra xem địa chỉ mạng đích có trong bảng định tuyến hay không. Nếu không tìm thấy đường đến mạng đích đó trong bảng định tuyến, bộ định tuyến sẽ discard gói tin đó và gửi một gói ICMP network unreachable về host nguồn đã gửi gói tin. Nếu tìm thấy trong bảng định tuyến tuyến đường tới mạng đích bộ định tuyến sẽ forward gói tin ra interface tưng ứng. Bộ định tuyến sẽ đẩy gói tin đó ra buffer của interface đó. Tiếp theo kiểu encapsulation (đóng gói) của frame lớp 2 của interface đó. Nếu là Ethernet thì chạy ARP để lấy địa chỉ lớp 2 là MAC, còn nếu là Frame-Relay thì chạy Inverse ARP hoặc static map để tìm DLCI. Cuối cùng Outbound interface sẽ đưa frame xuống phương tiện truyền dẫn và forward thông tin đến next hop. Gói tin sẽ tiếp tục được sử lý cho đến đích cuối cùng. 6 Bảng định tuyến Bảng định tuyến là một bảng chứa các tuyến đường đến các mạng mà người quản trị cấu hình. Các bảng này được tạo ra bằng tay theo ý muốn của người quản trị hay bằng cách trao đổi thông tin định tuyến với các bộ định tuyến khác. Xây dựng bảng định tuyến (Populating the Bảng định tuyến) Trước khi tuyến đường được đưa vào bảng định tuyến, bộ định tuyến phải học về những tuyến đường đó. Có hai cách để học tuyến đường: • Statically defining a route • Dynamically learning a route Quyết định tuyến đường nào sẽ được lưu vào bảng định tuyến(The Final Decision on What Routes Populate the Routing Table) Administrative distance và thước đo là hai nhân tố quyết định tuyến đường nào sẽ được lưu vào bảng định tuyến. Nhân tố đầu tiên xét đến là AD, AD là độ tin cậy của giao thức định tuyến mà tìm ra tuyến đường. Nếu có nhiều hơn tuyến đường tới đích thì tuyến đường nào có AD nhỏ hơn sẽ được đưa vào bảng định tuyến. Nếu các tuyến đường đó có cùng AD thì nhân tố thứ 2 được xét đến chình là thước đo. Thước đo là giá trị của tuyến đường cụ thể của một giao thức định tuyến nào đó. Nếu có nhiều hơn một tuyến đường đến đích có cùng AD (cùng giao thức định tuyến) thì tuyến nào có thước đo tốt hơn sẽ được đưa vào bảng định tuyến. Nếu chúng có cùng AD và thước đo thì tuỳ từng giao thức định tuyến cụ thể mà số lượng tuyến đường được đưa vào bảng định tuyến là khác nhau. 1.5. Định tuyến Tĩnh Giới thiệu về định tuyến tĩnh 7 Định tuyến là quá trình mà bộ định tuyến thực hiện để chuyển gói dữ liệu tới mạng đích. Tất cả các bộ định tuyến dọc theo đường đi đều dựa vào địa chỉ IP đích của gói dữ liệu đểchuyển gói theo đúng hướng đến đích cuối cùng. Để thực hiện được điều này ,bộ định tuyến phải học thông tin về đường đi tới các mạng khác. Nếu bộ định tuyến chạy định tuyến động thì bộ định tuyến tự động học những thông tin này từ các bộ định tuyến khác. Còn nếu bộ định tuyến chạy định tuyến tĩnh thì người quản trị mạng phải cấu hình các thông tin đến các mạng khác cho bộ định tuyến. Đối với định tuyến tĩnh, các thông tin về đường đi phải do người quản trị mạng nhập cho bộ định tuyến. Khi cấu trúc mạng có bất kỳ thay đổi nào thì chính người quản trị mạng phải xoá hoặc thêm các thông tin về đường đi cho bộ định tuyến. Những loại đường đi như vậy gọi là đường đi cố định. Đối với hệ thống mạng lớn thì công việc bảo trì mạng định tuyến cho bộ định tuyến như trên tốn rất nhiều thời gian. Còn đối với hệ thống mạng nhỏ, ít có thay đổi thì công việc này đỡ mất công hơn. Chính vì định tuyến tĩnh đòi hỏi người quản trị mạng phải cấu hình mọi thông tin về đường đi cho bộ định tuyến nên nó không có được tính linh hoạt như định tuyến động .Trong những hệ thống mạng lớn, định tuyến tĩnh thường được sử dụng kết hợp với giao thức định tuyến động cho một số mục đích đặc biệt. Hoạt động của định tuyến tĩnh Hoạt động của định tuyến tĩnh có thể chia ra làm 3 bước như sau: • Đầu tiên, người quản trị mạng cấu hình các đường cố định cho bộ định tuyến. • Bộ định tuyến cài đặt các đường đi này vào bảng định tuyến. • Gói dữ liệu được định tuyến theo các đường cố định này. Người quản trị mạng cấu hình đường cố định cho bộ định tuyến bằng lệnh ip route. Cú pháp của lệnh iproute 8 Cấu hình đường cố định Sau đây là các bước để cấu hình đường cố định : • Xác định tất cả các mạng đích cần cấu hình, subnet mask tương ứng và gateway tương ứng. Gateway có thể là địa chỉ của trạm kế tiếp để đến được mạng đích . • Vào chế độ cấu hình toàn cục của bộ định tuyến. • Nhập lệnh ip route với địa chỉ mạng đích, subnet mask tương ứng và gateway tương ứng mà bạn đã xác định ở bước 1. • Lặp lại bước 3 cho những mạng đích khác • Thoát khỏi chế độ cấu hình toàn cục 1.6. Định tuyến Động Giới thiệu về định tuyến động Giao thức định tuyến khác với giao thức được định tuyến cả về chức năng và nhiệm vụ. Giao thức định tuyến được sử dụng để giao tiếp giữa các bộ định tuyến với nhau. Giao thức định tuyến cho phép bộ định tuyến này chia sẻ các thông tin định tuyến mà nó biết cho các bộ định tuyến khác. Từ đó, các bộ định tuyến có thể xây dựng và bảo trì bảng định tuyến của nó. Sau đây là một số giao thức định tuyến : • Định tuyến information Protocol(RIP) • Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) • Enhanced Inteior Gateway Routing Protocol(EIGRP) 9 • Open Shortest Path First(OSPF) Đặc điểm chính của RIP • Là giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách • Sử dụng số lượng hop để làm thông số chọn đường đi • Nếu số lượng hop để tới đích lớn hơn 15 thì gói dữ liệu sẽ bị huỷ bỏ • Cập nhật theo định kỳ mặc định là 30 giây Cấu hình RIP Để cấu hình giao thức định tuyến RIP, cần cấu hình trong chế độ cấu hình toàn cục và cài đặt các đặc điểm định tuyến. Đầu tiên, tại chế độ cấu hình toàn cục, cần khởi động giao thức định tuyến RIP bằng lệnh Bộ định tuyến(config)#bộ định tuyến rip Sau đó, trong chế độ cấu hình định tuyến, công việc chính là khai báo địa chỉ IP. Định tuyến động thường sử dụng broadcast và multicast để trao đổi thông tin giữa các bộ định tuyến. Bộ định tuyến sẽ dựa vào thông số định tuyến để chọn đường tốt nhất tới từng mạng đích. Lệnh bộ định tuyến dùng để khởi động giao thức định tuyến . Lệnh network dùng để khai báo các cổng giao tiếp trên bộ định tuyến mà ta muốn giao thức định tuyến gửi và nhận các thông tin cập nhật về định tuyến. Cụ thể Bộ định tuyến(config-bộ định tuyến)#network địa_chỉ_mạng Trong đó địa chỉ mạng khai báo trong câu lệnh network là địa chỉ mạng theo lớp A, B, hoặc C chứ không phải là địa chỉ mạng con (subnet) hay địa chỉ host riêng lẻ . 10 Chương 2: Định Tuyến Nguồn Động (Dynamic Soucre Routing: DSR) [...]... tin định tuyến hữu ích từ gói tin đó vào bộ lưu trữ định tuyến của nó Phản hồi lại những yêu cầu định tuyến sử dụng bảng lưu trữ các định tuyến • Một nút nhận một yêu cầu định tuyến mà nó không phải là đích đến, nó sẽ tìm trong bảng lưu trữ định tuyến của nó một tuyến đường tới đích của yêu cầu Nếu tìm thấy, nút sẽ trả về một phản hồi định tuyến tới nút nguồn chứ không chuyển tiếp yêu cầu định tuyến. .. trả về một định hồi định tuyến (Route Reply: RRep) tới nút gốc của quá trình RD, kèm theo một bản sao chép của bản ghi định tuyến thu thập được từ yêu cầu định tuyến, khi nút gốc nhận phản hồi định tuyến này, nó lưu trữ tuyến đường trong bộ nhớ đệm định tuyến (Route Cache) để sử dụng gửi những gói giữ liệu sau tới đích này Nếu nút này nhận yêu cầu định tuyến mà nó đã thấy thông điệp định tuyến này gần... trữ định tuyến của nó để tìm một tuyến đường trở về A, và nếu tìm thấy, nó sẽ sử dụng định tuyến nguồn đó để truyền gói dữ liệu chứa bản phản hồi định tuyến Mặt khác, E có thể thực thi cơ chế RD của nó với đích là A, nhưng để tránh sự đệ qui vô hạn của cơ chế RD, nó phải mang phản hồi định tuyến này trong gói chứa yêu cầu định tuyến của chính nó tới A Nếu A có trong bảng lưu trữ định tuyến của nó tuyến. .. nơi gửi ban đầu của gói tin (nút A) Sự phản hồi định tuyến mang đến tuyến đường ngắn hơn tuyến đường nguồn ban đầu: (A-BD-E) Sự truyền các thông điệp lỗi định tuyến • Khi một nút nguồn nhận một lỗi định tuyến về gói dữ liệu mà nó đã khởi tạo, nút nguồn này truyền lỗi định tuyến này tới các nút lân cận của nó bằng chèn (piggybacking) nó vào yêu cầu định tuyến tiếp theo của nó Bằng cách này, thông tin... trường số hiệu giao thức của header gói tin IP • Thiết lập trường giao thức của header gói tin IP vào số hiệu giao thức được phân cho DSR Thêm lựa chọn tuyến nguồn DSR vào một gói Một nút khởi đầu gói tin thêm lựa chọn tuyến nguồn DSR vào gói tin (nếu cần thiết), để mà mang tuyến nguồn từ nút khởi đầu đến địa chỉ đích cuối cùng của gói tin Cụ thể, nút này xây dựng một lựa chọn tuyến nguồn DSR và sửa... tin Xử lý khám phá tuyến Khám phá tuyến là một cơ chế mà nhờ nó khi một nút nguồn muốn gửi một gói tin tới nút đích thu được một tuyến nguồn tới đích Khám phá tuyến nên được sử dụng chỉ khi nút nguồn cố gắng gửi một gói tin tới đích mà không biết một tuyến nào đến đích Nút khởi đầu một khám phá tuyến được coi như nguồn của khám phá tuyến và nút đích được xác định bởi khám phá tuyến được coi như “đích”... chọn tuyến nguồn DSR nhận được Khi một nút nhận được gói chứa một lựa chọn tuyến nguồn DSR, nút đó nên kiểm tra gói tin đó để xác định biên lai của gói có chỉ ra một tuyến tự động rút ngắn thích hợp hay không Cụ thể, nếu nút này không mong đợi đích chặng tiếp theo cho gói nhưng nó được ghi tên trong phần không dùng đến sau đó của tuyến nguồn trong lựa chọn tuyến nguồn DSR của gói, thì gói này xác định. .. quanh nút nguồn này sẽ không phát sinh các phản hồi định tuyến chứa cùng liên kết không hợp lệ về tuyến đường mà nút nguồn này đã nhận được lỗi định tuyến Tùy chọn DSR trạng thái dòng chảy mở rộng Phần này mô tả những tùy chọn mở rộng tương thích với giao thức DSR, được gọi là “flow state” tạm dịch là trạng thái dòng chảy, cho phép định tuyến hầu hết các gói tin không có tiêu đề lộ trình nguồn, đích... thêm một lựa chọn tuyến nguồn vào header các lựa chọn DSR của gói tin • Trong lựa chọn tuyến nguồn DSR, thiết lập các trường Address[i] để mô tả tuyến nguồn được tìm thấy trong bộ nhớ tuyến của nút này tới đích ban đầu của khám phá tuyến (địa chỉ IP mới của đích gói tin) Cụ thể, nút sap chép các địa chỉ chặng của tuyến nguồn vào trong các trường Address[i] liên tiếp trong lựa chọn tuyến nguồn, với i =...11 2.1 Tổng quan về DSR Giao thức định tuyến nguồn động DSR là một giao thức định tuyến đơn giản và hiệu quả, được thiết kế đặc biệt để sử dụng mạng tùy biến không dây multi-hop của các nút di động DSR giúp mạng có khả năng tự cấu hình và tự tổ chức mà không yêu cầu sự tồn tại của cơ sở hạ tầng mạng hoặc quản . toàn cục 1.6. Định tuyến Động Giới thiệu về định tuyến động Giao thức định tuyến khác với giao thức được định tuyến cả về chức năng và nhiệm vụ. Giao thức định tuyến được sử dụng để giao tiếp giữa. vào AD, giả sử Bộ định tuyến được cài đặt nhiều hơn một giao thức định tuyến thì giao thức định tuyến nào có AD nhỏ hơn sẽ được Bộ định tuyến sử dụng. Mối giao thức định tuyến có tưng ứng một. host riêng lẻ . 10 Chương 2: Định Tuyến Nguồn Động (Dynamic Soucre Routing: DSR) 11 2.1. Tổng quan về DSR Giao thức định tuyến nguồn động DSR là một giao thức định tuyến đơn giản và hiệu quả,