Nghien cứu khoa học tái định tuyến kĩ thuật định tuyến trong mạng lõi viễn thông

Mục lục

Chương I:Chức năng của kỹ thuật định tuyến trong mạng TCP/IP 3

1.1 Các khái niệm chung 3

1.1.1 Sự cần thiết của kết nối mạng 3

1.3.1 Các phương pháp truyền thông tin 7

1.3.2 Phân loại các phương pháp định tuyến 8

1.4 Giao thức định tuyến TCP/IP 9

1.4.1 Khái niệm về giao thức IP 9

1.5 Chức năng của kĩ thuật định tuyến trong mô hình TCP/IP 9

Chương 2:Kĩ thuật định tuyến trong mạng lõi viễn thông 10

2.1.Sự cần thiết và điều kiện của định tuyến 10

2.2 Phương pháp định tuyến 11

2.3.Lựa chọn phương pháp định tuyến cho mạng viễn thông 12

2.4 Các thuật toán định tuyến động 15

2.4.1.Định tuyến vecto khoảng cách 15

2.4.2.Định tuyến theo trạng thái liên kết 16

2.4.3.Giao thức định tuyến RIP 20

2.4.4.Giao thức OSPF 22

Chương 3 Kĩ thuật điều khiển lưu lượng 24

3.1 Khái niệm lưu lượng 24

3.1.1.Lưu lượng 24

3.1.2 điều khiển lưu lượng 25

3.2 Bài toán lưu lượng 27

3.3 Điều khiển lưu lượng dựa trên IP 27

3.4 Điều khiển lưu lượng dựa trên MPLS 30

3.4.1.Tổng quan điều khiển lưu lượng trong MPLS 30

3.4.2.Cơ chế điều khiển lưu lượng 31

3.4.3.1.Định tuyến dựa trên sự ràng buộc 33

3.4.3.1.1 Enhanced Link-State IGP 33

3.4.3.1.2.Giải pháp kĩ thuật lưu lượng 35

3.4.3.2.Giao thức phân phối nhãn dựa trên sự ràng buộc 36

3.4.3.2.1.Định tuyến hiện(ER) và định tuyến cưỡng bức(CR) 36

3.4.3.2.2.LDP và định tuyến cưỡng bức 37

3.4.3.2.3.Thuật toán định tuyến cưỡng bức 37

3.4.4.Kĩ thuật điều khiển tắc nghẽn FATE 38

3.4.4.1 Phương pháp FATE 38

3.4.4.2.Giám sát luồng lưu lượng và phát hiện tắc nghẽn trong LSP 38

Chương 4 Kĩ thuật tái định tuyến trong điều khiển luồng lưu lượng 40

Chương I:Chức năng của kỹ thuật định tuyến trong mạng TCP/IP

1.1 Các khái niệm chung

1.1.1 Sự cần thiết của kết nối mạng

Kết nối mạng trong viễn thông là cực kỳ cần thiết vì nó mang lại những lợi ích sau:

 Truy cập thông tin: Kết nối mạng cho phép truy cập nhanh chóng đến thông tin từ khắp nơi trên thế giới Điều này cung cấp cho người dùng sự linh hoạt và tiện ích trong việc thu thập thông tin, nắm bắt xu hướng và phản ứng nhanh với sự thay đổi.

 Giao tiếp: Kết nối mạng làm cho giao tiếp trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn bao giờ hết Bạn có thể gửi tin nhắn, thực hiện cuộc gọi video, hoặc trò chuyện trực tuyến với bất kỳ ai trên thế giới mà không bị hạn chế bởi khoảng cách địa lý.

 Kinh doanh: Trong lĩnh vực kinh doanh, kết nối mạng là vô cùng quan trọng Nó mở ra cánh cửa cho các doanh nghiệp để tiếp cận thị trường toàn cầu, quảng cáo sản phẩm và dịch vụ của họ, cũng như quản lý quan hệ khách hàng và giao dịch tài chính.

 Giáo dục từ xa: Trong lĩnh vực giáo dục, kết nối mạng cho phép việc học tập từ xa thông qua các khóa học trực tuyến và các tài liệu giáo trình được truy cập qua internet Điều này mở ra cơ hội học hỏi cho những người không có điều kiện hoặc không thể tham gia vào học tập truyền thống.

 Sức khỏe từ xa: Kết nối mạng cung cấp cơ hội cho việc thực hiện các dịch vụ y tế từ xa như tư vấn y khoa trực tuyến, theo dõi sức khỏe từ xa, và cung cấp thông tin y tế cần thiết cho bệnh nhân  Giải trí: Kết nối mạng cung cấp cho người dùng sự trải nghiệm

giải trí đa dạng từ việc xem phim, nghe nhạc, chơi trò chơi trực tuyến, đọc sách điện tử, và tham gia vào các cộng đồng trực tuyến.

1.1.2 Định tuyến là gì?

Định tuyến (Routing) là quá trình xác định con đường tốt nhất để truyền gói tin từ nguồn đến đích trong mạng máy tính Trong một mạng, dữ liệu được chia thành các gói tin và truyền từ thiết bị này sang thiết bị khác trên mạng để đến đích cuối cùng.

Trong quá trình định tuyến, các thiết bị mạng (như router hoặc switch) sử dụng các giao thức định tuyến để xác định con đường tốt nhất cho các gói tin Điều này có thể dựa trên nhiều yếu tố như băng thông, độ trễ, hoặc tình trạng của các liên kết mạng.

Các giao thức định tuyến phổ biến bao gồm RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), và BGP (Border Gateway Protocol) Mỗi giao thức có cách thức hoạt động và ứng dụng riêng, phù hợp với các loại mạng và mục đích sử dụng khác nhau.

1.2.Mạng TCP/IP

1.2.1 Mô hình mạng phân tầng TCP/IP

Bản chất của TCP/ Ip là 1 chuẩn phổ biến mad các mạn nội bộ và diện rộng có thể giao tiếp, cho phép các máy tính kết nối với nhau và cho các ứng dụng để gửi liệu đi và về.Để hoạt động nhịp nhàng,TCP/IP phải có 4 lớp / tầng trừu tượng , mỗi lớp có 1 bộ giao thức riêng.

1.2.2 Nguyên lí hoạt động

Phân tích từ tên gọi, TCP/IP là sự kết hợp giữa 2 giao thức Trong đó IP (Giao thức liên mạng) cho phép các gói tin được gửi đến đích đã định sẵn, bằng cách thêm các thông tin dẫn đường vào các gói tin để các gói tin được đến đúng đích đã định sẵn ban đầu Và giao thức TCP (Giao thức truyền vận) đóng vai trò kiểm tra và đảm bảo sự an toàn cho mỗi gói tin khi đi qua mỗi trạm Trong quá trình này, nếu giao thức TCP

nhận thấy gói tin bị lỗi, một tín hiệu sẽ được truyền đi và yêu cầu hệ thống gửi lại một gói tin khác Quá trình hoạt động này sẽ được làm rõ hơn ở chức năng của mỗi tầng trong mô hình TCP/IP.

1.2.3 So sánh với mô hình OSI Cả hai đều là mô hình logic Họ xác định các tiêu chuẩn mạng.

Họ chia quá trình truyền thông mạng thành các lớp.

Chúng cung cấp các khuôn khổ để tạo và triển khai các tiêu chuẩn và thiết bị mạng.

Chúng cho phép một nhà sản xuất tạo ra các thiết bị và thành phần mạng có thể cùng tồn tại và hoạt

động với các thiết bị và thành phần do các nhà sản xuất khác sản xuất Sự khác biệt giữa mô hình TCP/IP và mô hình OSI bao gồm:

TCP/IP chỉ sử dụng một lớp (ứng dụng) để xác định các chức năng của các lớp trên, trong khi OSI sử

dụng ba lớp (ứng dụng, trình bày và phiên).

TCP/IP sử dụng một lớp (vật lý) để xác định chức năng của các lớp dưới cùng, trong khi OSI sử dụng

hai lớp (liên kết vật lý và dữ liệu).

Kích thước tiêu đề TCP/IP là 20 byte, trong khi tiêu đề OSI là 5 byte TCP/IP là một tiêu chuẩn hướng đến giao thức, trong khi OSI là một mô hình chung dựa trên các chức

năng của từng lớp.

1.2.4 Chức năng của từng tầng

Tầng 4:lớp ứng dụng(application)

Đây là lớp giao tiếp trên cùng của mô hình Đúng với tên gọi, tầng Ứng dụng đảm nhận vai trò giao tiếp dữ liệu giữa 2 máy khác nhau thông qua các dịch vụ mạng khác nhau (duyệt web, chat, gửi email, một số giao thức trao đổi dữ liệu: SMTP, SSH, FTP, ) Dữ liệu khi đến đây sẽ được định dạng theo kiểu Byte nối Byte, cùng với đó là các thông tin định tuyến giúp xác định đường đi đúng của một gói tin -Tầng 3:Lớp giao vận(transport)

Chức năng chính của tầng 3 là xử lý vấn đề giao tiếp giữa các máy chủ trong cùng một mạng hoặc khác mạng được kết nối với nhau thông qua bộ định tuyến Tại đây dữ liệu sẽ được phân đoạn, mỗi đoạn sẽ không bằng nhau nhưng kích thước phải nhỏ hơn 64KB Cấu

trúc đầy đủ của một Segment lúc này là Header chứa thông tin điều khiển và sau đó là dữ liệu.

Trong tầng này còn bao gồm 2 giao thức cốt lõi là TCP và UDP Trong đó, TCP đảm bảo chất lượng gói tin nhưng tiêu tốn thời gian khá lâu để kiểm tra đầy đủ thông tin từ thứ tự dữ liệu cho đến việc kiểm soát vấn đề tắc nghẽn lưu lượng dữ liệu Trái với điều đó, UDP cho thấy tốc độ truyền tải nhanh hơn nhưng lại không đảm bảo được chất lượng dữ liệu được gửi đi.

-Tầng 2:lớp mạng(internet)

Gần giống như tầng mạng của mô hình OSI Tại đây, nó cũng được định nghĩa là một giao thức chịu trách nhiệm truyền tải dữ liệu một cách logic trong mạng Các phân đoạn dữ liệu sẽ được đóng gói (Packets) với kích thước mỗi gói phù hợp với mạng chuyển mạch mà nó dùng để truyền dữ liệu Lúc này, các gói tin được chèn thêm phần Header chứa thông tin của tầng mạng và tiếp tục được chuyển đến tầng tiếp theo Các giao thức chính trong tầng là IP, ICMP và ARP.

-Tầng 1:lớp vật lí(physcial)

Là sự kết hợp giữa tầng Vật lý và tầng liên kết dữ liệu của mô hình OSI Chịu trách nhiệm truyền dữ liệu giữa hai thiết bị trong cùng một mạng Tại đây, các gói dữ liệu được đóng vào khung (gọi là Frame) và được định tuyến đi đến đích đã được chỉ định ban đầu.

1.3.Kĩ thuật định tuyến

1.3.1 Các phương pháp truyền thông tin

 Định tuyến vectơ xa (DVR) và định tuyến trạng thái liên kết (LSR): Cả hai thuật toán định tuyến động

đều hoạt động dựa trên việc trao đổi thông tin định tuyến giữa bộ định tuyến và các lân cận Trong khi DVR sử dụng thuật toán Bellman-Ford để cập nhật bảng định tuyến bằng thông tin từ các bộ định tuyến lân cận thì LSR dựa vào thuật toán của Dijikstra và truyền thông tin đến tất cả các bộ định tuyến khác trong mạng Các bảng định tuyến được tạo và chia sẻ trong các thuật toán này bao gồm các bảng lân cận, cấu trúc liên kết và các bảng tính toán tuyến đường.

 Giao thức cổng bên trong (IGP) và Giao thức cổng bên ngoài (EGP): Trong IGP, các bộ định tuyến trong môi trường mạng tự trị trao đổi thông tin định tuyến trong các bộ định tuyến trong các mạng con cấu

thành EGP giúp các bộ định tuyến từ các mạng tự trị khác nhau, tức là các mạng có trung tâm điều khiển khác nhau, trao đổi thông tin định tuyến trong chính chúng Tuy nhiên, EGP ít phổ biến hơn trong các mạng vì nó chỉ được sử dụng trong trường hợp thiết bị cần liên lạc ngoài mạng mặc định của nó.

 Định tuyến phân lớp và không phân lớp: Trong định tuyến phân lớp, các bộ định tuyến mạng không xác định mặt nạ mạng con như một phần của bản cập nhật định tuyến của nó Mặc dù đây là kỹ thuật định tuyến dễ dàng hơn khi phát hiện lỗi định tuyến nhưng nó chiếm băng thông đáng kể do cần cập nhật định tuyến thường xuyên Điều này khiến việc định tuyến theo lớp trở thành một phương pháp lỗi thời mà hầu hết quản trị viên mạng đã thay thế trong mạng của họ Mặt khác, kỹ thuật định tuyến không phân lớp thêm mặt nạ mạng con có độ dài thay đổi vào các bản cập nhật định tuyến của nó Điều này yêu cầu cập nhật định tuyến ít thường xuyên hơn và tiêu thụ băng thông ít hơn đáng kể khi so sánh với định tuyến theo lớp.

1.3.2 Phân loại các phương pháp định tuyến  Định tuyến tĩnh (Static Routing):

Trong định tuyến tĩnh, các con đường được cấu hình thủ công bởi người quản trị mạng và không thay đổi trừ khi được chỉnh sửa bởi họ Đây là một phương pháp đơn giản và dễ triển khai, phù hợp cho các mạng nhỏ hoặc với cấu trúc đơn giản.

 Định tuyến động (Dynamic Routing):

Trong định tuyến động, các thiết bị mạng sử dụng các giao thức định tuyến để tự động trao đổi thông tin và cập nhật bảng định tuyến của mình Các giao thức định tuyến phổ biến bao gồm RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), và BGP (Border

Gateway Protocol) Định tuyến động thích hợp cho các mạng lớn hoặc phức tạp, nơi có sự thay đổi định tuyến thường xuyên.

 Định tuyến theo tiêu chí (Policy-Based Routing):

Định tuyến theo tiêu chí cho phép người quản trị mạng định tuyến dựa trên các tiêu chí khác nhau như địa chỉ nguồn, đích, hoặc các thuộc tính khác của gói tin Điều này cung cấp cho người quản trị mạng sự linh hoạt trong việc kiểm soát cách dữ liệu được định tuyến trong mạng.

 Định tuyến giao diện (Interface-Based Routing):

Trong định tuyến giao diện, các thiết bị mạng sử dụng thông tin về cổng ra để quyết định con đường cho các gói tin Đây là một phương pháp đơn giản và thường được sử dụng trong các mạng nhỏ hoặc trong các tình huống đặc biệt.

1.4.Giao thức định tuyến TCP/IP 1.4.1 Khái niệm về giao thức IP

-Giao thức định tuyến IP (IP rice routing) là một phương pháp giải quyết vấn đề định tuyến trong mạng không dây Trong giao thức này, các nút mạng được trang bị chip đa chức năng có khả năng đồng thời tạo ra và chuyển tiếp các gói tin truy cập viễn thông và truy cập IP Mỗi nút trong mạng đều có khả năng chuyển mạch gói tin với các gói đóng/mở câu hình trong mạng không dây và không dây.

-IP Routing Protocol là giao thức được sử dụng để xác định cách các gói dữ liệu được chuyển tiếp qua mạng từ nguồn đến đích Có nhiều loại giao thức định tuyến IP được sử dụng trong mạng máy tính, mỗi loại được phát triển để phù hợp với các yêu cầu cụ thể của mạng Dưới đây là một số giao thức định tuyến IP phổ biến:

1 Routing Information Protocol (RIP): RIP là một giao thức định tuyến đơn giản và dễ cấu hình, thường được sử dụng trong các mạng nhỏ RIP sử dụng thuật toán Bellman-Ford để xác định đường đi tốt nhất đến đích 2 Open Shortest Path First (OSPF): OSPF là một giao thức định tuyến phức tạp hơn, thường được sử dụng trong các mạng lớn và phức tạp OSPF sử dụng thuật toán Dijkstra để xác định đường đi tốt nhất đến đích và có khả năng chia mạng thành các khu vực để giảm tải cho các router 3 Border Gateway Protocol (BGP): BGP là giao thức định tuyến chuyên dùng cho các mạng lớn và Internet BGP cho phép các hệ thống định tuyến trao đổi thông tin về các mạng IP mà họ có thể truy cập, giúp tối ưu hóa đường đi và chống lại các cuộc tấn công mạng.

1.5.Chức năng của kĩ thuật định tuyến trong mô hình TCP/IP

• Xác định đường dẫn tối ưu: Kỹ thuật định tuyến phải quyết định các đường dẫn nào là tối ưu nhất để chuyển tiếp gói tin từ nguồn đến đích, dựa trên các yếu tố như băng thông, độ trễ, và độ tin cậy của các đường truyền.

• Quản lý bảng định tuyến: Kỹ thuật định tuyến phải duy trì các bảng định tuyến để lưu trữ thông tin về các mạng và đường dẫn có sẵn trong mạng, bao gồm cả địa chỉ IP và các thông tin liên quan.

• Điều khiển lưu lượng mạng: Kỹ thuật định tuyến có thể được sử dụng để điều khiển lưu lượng mạng, bao gồm cả việc giảm độ trễ và tăng hiệu suất của mạng bằng cách chọn đường dẫn tối ưu cho các gói tin.

• Phát hiện và giải quyết các sự cố mạng: Kỹ thuật định tuyến cũng có thể được sử dụng để phát hiện và giải quyết các sự cố mạng, bao gồm cả việc xác định các đường dẫn thay thế khi có lỗi xảy ra.

• Hỗ trợ mở rộng mạng: Kỹ thuật định tuyến cung cấp các cơ chế để mở rộng mạng bằng cách tự động phát hiện và tích hợp các nút mới vào mạng

Chương 2:Kĩ thuật định tuyến trong mạng lõi viễn thông

Mạng lõi sử dụng định tuyến để xác định đường đi tối ưu cho việc truyền dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng Quá trình định tuyến này đảm bảo dữ liệu được truyền theo đường đi ngắn nhất và đạt được hiệu suất cao Một số cách định tuyến có thể kể đến như: Định tuyến đa đường, định tuyến theo chất lượng dịch vụ (QoS), định tuyến đa giao thức, định tuyến dự phòng… 2.1.Sự cần thiết và điều kiện của định tuyến

Mạng lõi viễn thông, với sự phức tạp ngày càng tăng và sự kết nối mật thiết giữa hàng loạt các nút và kết nối, đặt ra những thách thức lớn về quản lý lưu lượng dữ liệu và hiệu suất mạng Trong bối cảnh này, định tuyến không chỉ là một yếu tố quan trọng mà còn là trụ cột quyết định cách dữ liệu được chuyển động từ nguồn tới đích.

Định tuyến không chỉ đơn giản là việc chọn lựa đường truyền ngắn nhất giữa hai điểm, mà còn là quyết định chiến lược đóng góp mạnh mẽ vào hiệu suất toàn diện của mạng Nó không chỉ đảm bảo rằng băng thông được sử dụng một cách hiệu quả để tối ưu hóa hiệu suất của toàn bộ hệ thống, mà còn hướng tới mục tiêu giảm thiểu độ trễ trong quá trình truyền thông và đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cao cho người dùng.

Khía cạnh quan trọng của sự cần thiết của định tuyến hiện ra rõ trong việc quản lý và tối ưu hóa băng thông Đối mặt với một môi trường ngày càng phức tạp, định tuyến đóng vai trò chủ chốt trong việc giảm độ trễ và tăng cường khả năng mở rộng của mạng Nó không chỉ là công cụ để đáp ứng nhu cầu hiện tại mà còn là chiến lược dài hạn để đối mặt với sự gia tăng không ngừng về quy mô và yêu cầu ngày càng đa dạng.

Đặc biệt, trong một thế giới ngày nay, định tuyến trở thành hạt nhân của sự kết nối, không chỉ đơn thuần là phương tiện vận chuyển dữ liệu mà còn là yếu tố quyết định sự linh hoạt và ổn định của hệ thống viễn thông Nó là trí não của mạng, xử lý và quyết định theo thời gian thực để đảm bảo dữ liệu được chuyển đến đúng đích một cách nhanh chóng và đáng tin cậy Đồng thời, định tuyến đòi hỏi sự đồng bộ và cập nhật liên tục về trạng thái mạng, từ đó tối ưu hóa sự sử dụng tài nguyên và cung cấp giải pháp linh hoạt cho các thay đổi trong mạng Sự khéo léo trong việc lựa chọn thuật toán và chiến lược định tuyến trở thành yếu tố then chốt để đạt được hiệu suất tối ưu.

Với sự tăng trưởng không ngừng của mạng lõi viễn thông, định tuyến không chỉ là một yếu tố chìm đắm trong sự phức tạp của nó, mà là trung tâm của mọi hoạt động mạng Nó không chỉ đáp ứng nhu cầu hiện tại mà còn đặt ra những tiêu chuẩn cao cho sự mở rộng và sự phát triển trong tương lai, làm nền tảng cho sự kết nối toàn cầu và tương lai của viễn thông 2.2 Phương pháp định tuyến

Có nhiều phương pháp định tuyến, bao gồm cả định tuyến dự phòng, định tuyến cố định và định tuyến tự do.

1 Định tuyến tĩnh (Static Routing): Đây là phương pháp đơn giản nhất, trong đó các đường dẫn đến các mạng cụ thể được cấu hình thủ công trên các thiết bị định tuyến Mặc dù đơn giản và dễ triển khai, nhưng không linh hoạt và không thích ứng được với thay đổi trong mạng.

2 Định tuyến động (Dynamic Routing): Trái ngược với định tuyến tĩnh, định tuyến động sử dụng các giao thức định tuyến động như OSPF (Open Shortest Path First) hoặc BGP (Border Gateway Protocol) để tự động phân phối thông tin định tuyến giữa các thiết bị mạng Các thiết bị có thể trao đổi thông tin định tuyến và tự động điều chỉnh các bảng định tuyến của mình khi có thay đổi trong mạng.

3 Định tuyến MPLS (Multiprotocol Label Switching): MPLS là một kỹ thuật định tuyến và chuyển mạch dữ liệu phức tạp, được sử dụng phổ biến trong mạng lõi viễn thông Nó sử dụng các nhãn (label) để xác định các đường dẫn trong mạng và cung cấp các tính năng như chất lượng dịch vụ (QoS) và VPN (Virtual Private Network).

4 Định tuyến phân tán (Distributed Routing): Trong mạng lõi viễn thông lớn, định tuyến phân tán có thể được sử dụng để phân phối việc quản lý

thông tin định tuyến ra khắp các nút trong mạng, giảm áp lực cho các thiết bị trung tâm và tăng cường tính đồng bộ và hiệu suất của mạng.

5.Định tuyến dự phòng (Redundant Routing):Định tuyến dự phòng là một phương pháp trong đó mạng được cấu hình để sử dụng nhiều đường đi (routes) khác nhau giữa các nút mạng Mục đích của định tuyến dự phòng là tăng tính sẵn sàng và độ tin cậy của mạng bằng cách cung cấp nhiều đường truy cập đến các tài nguyên mạng Trong trường hợp một đường đi gặp sự cố, mạng có thể tự động chuyển đổi sang đường đi dự phòng mà không gây ra sự gián đoạn lớn trong dịch vụ.

6.Định tuyến cố định (Static Routing): Định tuyến cố định là một phương pháp định tuyến trong đó các tuyến đường được cấu hình bằng tay trên các thiết bị mạng (như router) Các tuyến đường cố định không thay đổi tự động dựa trên thông tin mạng động như tình trạng kết nối hoặc tải lưu lượng Định tuyến cố định thường được sử dụng trong các mạng nhỏ hoặc khi môi trường mạng ổn định và không thay đổi nhiều.

7.Định tuyến tự do (Dynamic Routing): Định tuyến tự do là một phương pháp trong đó các thiết bị mạng sử dụng các giao thức định tuyến động để tự động học và chia sẻ thông tin định tuyến với nhau Các giao thức định tuyến động như RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), hoặc EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) cho phép các thiết bị mạng cập nhật thông tin định tuyến và thay đổi đường đi khi có sự thay đổi trong mạng Định tuyến tự do thích hợp cho mạng lớn hoặc mạng có tính động cao, nơi mà các điều kiện mạng thường xuyên thay đổi.

2.3.Lựa chọn phương pháp định tuyến cho mạng viễn thông * Định tuyến cố định

Định tuyến cố định có nghĩa là phương pháp chỉ có 1 tuyến cố định giữa tổng đài nhận và tổng đài gửi Phương pháp này điều khiển đơn giản, và không có chức năng lưu trữ và định hướng, nó tồn tại trong các tổng đài kiểu cũ(hệ thống tổng đài từng nấc) Điều này có giới hạn trong lựa chọn tuyến Hơn nữa nó không linh hoạt khi có sự cố mạch Bởi vạy phương pháp này ít sử dụng.

*Định tuyến thay thế

Khi tất cả mạch tuyến đầu bận , tuyến thứ 2 sẽ được lựa chọn Nếu tuyến thứ 2 bận, sẽ chọn tuyến thứ 3 và quá trình tiếp tục như vậy Quá trình tiếp tục khi bản thân nó tim được tuyến rỗi hoặc là không có tuyến nào rỗi va huỷ cuộc gọi.

Phương pháp này hiệu quả để nâng cao tính khả ụng của mạch Tuy nhiên, tổng đài phải có chức năng lưu và định hướng.Phương pháp này được áp dụng cho tổng đài điện tử SPC

Tuyến thứ tư

Tuyến thứ ba

Tuyến thứ nhất Tuyến thứ hai

*Định tuyến động

Trong phương pháp này , các lựa chọn tuyến là cố định.Tuy nhiên, hoạt động thực của nó còn tuỳ thuộc vào tắc nghẽn và lưu lượng giờ bận tính từ điểm tới điểm

Trong các tổng đài đang dùng hiện nay, định tuyến động được thực hiện tự động.Phương pháp này cho phép sử dụng cấu hình mạng kinh tế và cái thiện dung lượng tính theo lưu lượng của mạch.

Tuy nhiên phương pháp này này còn đang được thử nghiệm ở nhiều nước Để có thể tận dụng dược các ưu điểm của phương pháp , cần thiết xem xét hương pháp tính toán mạch mà nó có thể phù hợp với định tuyến động, thông tin lưu lượng phát và nhận của mạch như thế nào, mạch sử dụng báo hiệu kênhchung, thuật toán định tuyến cuộc gọi.

Định tuyến động thông thường chia thành 2 kiểu như sau:

+Định tuyến chuyển mạch theo thời gian:Trong kiểu định tuyến này, các thay đổi định tuyến thay theé luôn phù hợp với điều kiện lưu lượng trong mỗi một chu kì thời gian( tức là ngày/đêm, ngày trong tuần, các dịp đặc biệt).

+Định tuyến thời gian thực: Phương pháp này lựa chọn các tuyến thay thế phù hợp với điều kiện lưu lượng tại thời điểm có ích cho mỗi cuộc gọi.Do vậy, phương pháp này cho phép điều chỉnh cụ thể, và thậm chí cải thiện hơn nữa tốc độ khả dụng của mạch.Tuy nhiên, thuật toán rất phức tạp để xác định các tuyến thay thế.

2.4 Các thuật toán định tuyến động 2.4.1.Định tuyến vecto khoảng cách

Thuật tóan distance vector (còn được gọi là thuật toán Bellman-Ford)

hoạt động theo nguyên tắc “hàng xóm” bằng cách yêu cầu mỗi bộ định tuyến quảng bá tất cả hoặc một phần của bảng định tuyến của nó tới các bộ định tuyến lân cận (hàng xóm) kết nối trực tiếp với nó Sau đó, các bộ định tuyến so sánh với bảng định tuyến của mình xem tuyến nào tốt hơn sẽ được cật nhập Các routing-update sẽ được gửi theo định kỳ (30 giây với RIP, 90 giây đối với IGRP) Do đó, khi có sự thay đổi trong mạng , các bộ định tuyến sẽ nhận biết được khúc mạng nào bị down.

Hình 3.3: Nguyên lí họat động của thuật tóan distance vector

Các bộ định tuyến sẽ thêm các mạng con kết nối trực tiếp vảo bảng định tuyến của chúng, ngay cả khi không có giao thức định tuyến nào.

Bộ định tuyến sẽ gửi routing-update ra giao diện của chúng để thông báo các tuyến đường mà chúng biết Các tuyến này sẽ bao gồm các tuyến kết nối trực tiếp và các tuyến được học từ các bộ định tuyến khác.

Bộ định tuyến lắng nghe các routing-update từ hàng xóm của họ để họ có thể tìm hiểu các tuyến đường mới Thông tin định tuyến sẽ bao gồm số mạng con và metric.

Khi có thể, bộ định tuyến sử dụng broadcasts hoặc multicasts để gửi thông tin routing-update Bằng cách sử dụng gói broadcasts hoặc multicasts, tất cả hàng xóm trên mạng LAN có thể nhận được thông tin định tuyến giống nhau trong một bản cập nhật.

Nếu một bộ định tuyến học nhiều tuyến đến cùng một mạng con, nó sẽ chọn tuyến tốt nhất dựa trên metric (metric thấp nhất sẽ được chọn).

Việc không nhận được thông tin cập nhật từ hàng xóm một cách kịp thời sẽ dẫn đến việc loại bỏ các tuyến đường đã học trước đó từ hàng xóm đó.

2.4.2.Định tuyến theo trạng thái liên kết

- Là giao thức định tuyến mở rộng của IGRP, EIGRP là dạng giao thức Classless EIGRP là sư kết hợp của Distance Vector là Link States.

    - EIGRP là một giao thức định tuyến theo vector khoảng cách nâng cao nhưng khi cập nhập và bảo trì thông tin láng giềng và thông tin láng giềng thì nó làm việc giống như một giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết.

 Hoạt động của EIGRP:  

    - EIGRP có 4 module chính:

       +) Protocol – Dependent Modules        +) Reliable Transport Protocol (RTP)  

       +) Neighbor Discovery/Recovery

       +) Diffusing Update Algorithm (DUAL)

Protocol – Dependent Modules

 EIGRP thi hành module cho IP, IPX và AppleTalk bằng cách mỗi module được giao một nhiêm vụ xác định riêng biệt. 

 Ví dụ module IPX EIGRP được giao trách nhiệm trao đổi thông tin định tuyến về mạng IPX với IPX EIGRP router và đưa thông tin vào module DUAL.   EIGRP tự động redistribution với các giao thức khác trong các trường hợp

      +) IPX EIGRP tự động redistribution với IPX RIP và NLSP.        +) AppleTalk EIGRP tự động redistribution với AppleTalk RTMP       +) IP EIGRP tự động redistribution IGRP nếu IGRP process có cùng autonomous system

Reliable Transport Protocol

 RTP quản lý việc phân phát packet EIGRP, nó phân phát 1 cách trình tự (Ordered Delivery) Sự phân phát trình tự được đảm bảo bởi 2 số sequence trong packet Một gán cho Router gửi và giá trị này tăng lên một giá trị mỗi khi router gửi 1 packet mới Và một số sequence là của packet cuối cùng nhận được từ router đích 

 Một vài trường hợp RTP vẫn sử dụng unreliable delivery, không có ACK và không có sequence

 Các gói tin trong EIGRP:

   +) Hellos: được sử dụng khám phá neighbor duy trì neighbor, Hello packet sử dụng multicast để trao đổi và là unreliable delivery. 

   +) Acknowledgments ( ACKs): là Hello packet nhưng không có data, ACK luôn luôn là unicast và là unreliable delivery. 

   +) Updates: Khi update được gửi bởi một router xác định thì nó là unicast Còn khi yêu cầu update được gửi bởi nhiêu router khi topo mạng thay đổi thì nó là multicast Update packet luôn luôn là reliable delivery. 

   +) Queries và Replies: được sử dụng bởi DUAL finite state machine để quản lý diffusing computation Query có thể là multicast hay unicast và Reply luôn luôn là unicast Cả hai packet này đều là reliable delivery. 

   +) Multicast flow timer: thời gian đợi một ACK trước khi chuyển từ multicast sang unicast. 

   +) Retransmission timeout (RTO): thời gian giữa 2 unicast liên tiếp. 

   +) Smooth round-trip time (SRTT): là khoảng thời gian trung bình trôi qua tính từ khi truyền packet tới neighbor đến khi nhận một ACK. 

⇒ Cả hai thông số Multicast flow timer và Retransmission timeout (RTO) đều dựa trên SRTT. 

Neighbor Discovery/Recovery

 Bằng cách trao đổi bản tin Hello, EIGRP thiết lập và trao đổi quan hệ với neighbor router Trong hầu hết các mạng Hello packet là multicast với T = 5s trừ đi random timer để ngăn chặn synchronization 

 Khi router nhận Hello packet từ neighbor, trong packet đó có chứa thông số hold timer Hold timer báo cho router biết thời gian chờ tối đa cho Hello packet liền sau đó.

 Nếu hết thời gian hold timer mà router không nhận được Hello packet từ neighbor, thì neighbor công khai là unreachable và DUAL thông báo là mất neighbor Hold timer gấp 3 lần Hello timer

 Các khái niệm cần nhớ về DUAL:

    +) Feasible distance (FD): số metric nhỏ nhất để đến đích.

    +) Advertised distance (AD): số metric nhỏ nhất từ router neighbor đến đích     +) Feasibility condition (FC): là điều kiện AD < FD – mục đích là đảm bảo đường đi được chọn thỏa: loop-free.

    +) EIGRP successor: đây là đường có metric nhỏ nhất tới đích và thỏa FC.

    +) Feasible successor: đây là đường dự phòng cho successor: thỏa FC (so với

successor) và có metric nhỏ kế tiếp.

    +) Passive route: đây là trạng thái hoạt động bình thường, tức là có successor hợp lệ.

    +) Active route: đây là trạng thái khi successor không còn thỏa FC nữa và không có Feasible successor nào (không có đường dự phòng).

 DUAL Finite-State Machine:

    +) DUAL chọn ra successor và các feasible successor Khi successor có vấn đề, router chọn ra feasible successor có metric nhỏ nhất lên làm successor thay thế mà không cần tính toán lại cũng như gửi query Quá trình này gọi là local computation     +) Nếu không có feasible successor, quá trình diffused computation sẽ diễn ra Router sẽ gửi query (về route bị mất) tới neighbor, chuyển sang trạng thái Active và chờ đợi trả lời.

2.4.3.Giao thức định tuyến RIP Định nghĩa về RIP:

         RIP là giao thức định tuyến Vector khoảng cách, RIP sử dụng giá trị để đo lường đó là số bước nhảy (hop count) trong đường đi từ nguồn đến đích để tính ta tuyến đường tốt nhất tới mạng từ xa.

         Nó gửi đều đặn toàn bộ bảng định tuyến ra tất cả các giao diện hoạt động theo chu kỳ 30s.

         RIP sử dụng thuật toán Bellman – Ford để xây dựng nên bảng định tuyến Các giá trị về thời gian (RIP Timers):

         Router Update Timer          Router Invalid Timer          Holddown Timer          Router Flush Timer

 Hoạt động của RIP: RIP định nghĩa ra 2 loại bản tin: Request Message và Response Message