Nghiên cứu và cài đặt bảng định tuyến động sử dụng cấu trúc dữ liệu cây phân loại đa hậu tố (CMST)

Nghiên cứu và cài đặt bảng định tuyến động sử dụng cấu trúc dữ liệu cây phân loại đa hậu tố(CMST), tài liệu báo cáo cự chay dành cho sinh viên cơ sở dữ liệu, tài liệu dùng cho sinh viên đại học cao đẳng, Nghiên cứu và cài đặt bảng định tuyến động sử dụng cấu trúc dữ liệu cây phân loại đa hậu tố(CMST) Nghiên cứu và cài đặt bảng định tuyến động sử dụng cấu trúc dữ liệu cây phân loại đa hậu tố(CMST) Nghiên cứu và cài đặt bảng định tuyến động sử dụng cấu trúc dữ liệu cây phân loại đa hậu tố(CMST)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ CÀI ĐẶT BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỮ LIỆU CÂY PHÂN LOẠI ĐA HẬU TỐ (CMST) HỌC VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN TUẤN NGHĨA HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN MẠNH HÙNG NGHỆ AN, - 2013 VẤN ĐỀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐỊNH TUYẾN TÍNH THỰC TIỄN TÍNH KHOA HỌC CẢI TIẾN CTDL TĂNG CHẤT LƯỢNG PHẦN CỨNG VÀ THUẬT TOÁN ĐANG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: BỊ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU VÀ CÀI ĐẶT BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỮ LIỆU CÂY PHÂN LOẠI ĐA HẬU TỐ(CMST) NHỮNG ĐÓNG GÓP KHOA HỌC CHÍNH NỀN TẢNG LÝ THUYẾT LỊCH SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CTDL CMST VÀ CẢI TIẾN ĐỊNH TUYẾN, BINARY TRIE CẤU TRÚC K-CMST BẢNG ĐỊNH TUYẾN MULTI-BIT TRIE GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN CÁC THAO TÁC TRÊN CÂY K-CMST LC - TRIE PREFIX TREE TÍNH CHẤT CÂY K-CMST HIỆU QUẢ CỦA K-CMST ĐỊNH TUYỀN DỰA VÀO LMP CẢI TIẾN K-CMST ĐÁNH GIÁ K-CMST & K-IPCMST CHƯƠNG CHƯƠNG CHƯƠNG KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TỐN ĐỊNH TUYẾN GĨI TIN * Định tuyến q trình tính tốn để đưa định chọn đường cho gói tin dựa số tiêu chí định, gói tin truyền từ trạm nguồn đến trạm đích liên mạng * Router định chọn Nexthop gói tin đến dựa vào thơng tin tiêu đề gói tin bảng quy tắc (luật) bảng định tuyến Have to find LMP CIDR (1993) CHƯƠNG 2: MỘT SỐ CẤU TRÚC CỦA BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG BINARY TRIE ền tố tron g1 nút Nén mức hóa bit Đa ti PREFIX TREE MULTI-BIT TRIE LC - TRIE Nhược điểm: - Cây có số node lớn Cây cao, nhớ lưu trữ lớn, truy nhập nhớ nhiều lần - Giá trị LMP bị cập nhật nhiều lần - Duyệt đến node kết thúc CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CTDL CMST ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN XÂY DỰNG BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG CẤU TRÚC CỦA MỘT NÚT CÂY k - CMST F0(v) Port1(v) Child1(v) … t(v) Child0(v) F1(v) Nút (m_node) Port0(v) … …… c(v) S_pointer(v) F2^k-2(v) Port2^k-2(v) Child2^k-2(v) F2^k-1(v) Port2^k-1(v) Child2^k-1(v) K-CMST NODE Nút Thứ cấp (s_node) Left(w) s(w) Nexthop (port(s(w))) Right(w) Same Prefix Tree node THAO TÁC BẢNG ĐỊNH TUYẾN Thao tác chèn tiền tố: CMST_INSERT(p, v) Input: tiền tố p; Cây k-CMST gốc v Output: p chèn vào k-CMST Độ phức tạp tính tốn: O(W/k); CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CTDL CMST ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN XÂY DỰNG BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG MƠ TẢ HOẠT ĐỘNG THUẬT TỒN CHÈN Chèn : ( 00100* , Q ) 8 THAO TÁC BẢNG ĐỊNH TUYẾN Thao tác Tra cứu: CMST_LOOKUP(DA, v) Input: Địa đích DA; nút gốc v Output: nexthop luật có tiền tố đích khớp dài với DA Độ phức tạp tính tốn: O(W/k); CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CTDL CMST ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN XÂY DỰNG BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG MƠ TẢ THUẬT TỐN TRA CỨU Tra cứu:00100011* Port : OB A Default port 10 10 THAO TÁC BẢNG ĐỊNH TUYẾN Thao tác xóa tiền tố CMST_DELETE(p, v) Input: tiền tố p; Nút gốc v Output: p bị xóa khỏi k-CMST k Độ phức tạp tính tốn: O(2 W/k); 11 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CTDL CMST ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN XÂY DỰNG BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG MƠ TẢ HOẠT ĐỘNG THAO TÁC XĨA Xóa tiền tố : (0010010*,G) 12 Delete 12 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CTDL CMST ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN XÂY DỰNG BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CÂY k - CMST k+1 - Số tiền tố tối đa nút chính: , nút thứ cấp: k-1 Len(p) < k  PT of (v) Len(p) = k  portr(v) Len(p) > k  fr(v) TC1 - Sự phân loại hậu tố: TC2 Chiều cao cây: h < (W/k+k-1) p: hậu tố u, có tiền tố nguyên thủy p’ TC3 q: hậu tố v, có tiền tố nguyên thủy q’ q’ tiền tố p’ Level(u) < Level(v) (u gần nút gốc v) 13 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CTDL CMST ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN XÂY DỰNG BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐỊNH TUYẾN CỦA CÂY k-CMST - Nhiều hậu tố nút - Sự phân loại tiền tố: Chiều cao giảm, số lần truy cập nhớ giảm Giảm không gian so khớp tiền tố - LMP kết luận mà không cần tới nút k-CMST cấu trúc có nhiều ưu điểm so với cấu trúc khác (trong chương 2) ứng dụng làm bảng định tuyến động 14 CÁC KỸ THUẬT CẢI TIẾN K-CMST KỸ THUẬT SỬ DỤNG BỘ ĐỆM (CACHE) Ý TƯỞNG: Có thể làm giảm số lần tra cứu lặp lại địa đích lân cận PHƯƠNG PHÁP: Dùng đêm lưu lại kết tra cứu lân cận Trước thực tra cứu tìm đệm trước, có lấy từ đệm, ngược lại, tra cứu lưu vào đệm ĐÁNH GIÁ: Có hiệu cao, cần lưu chọn dung lượng cấu trúc Cache phù hợp NHƯỢC ĐIỂM: Gia tăng chi phí nhớ lưu trữ 15 CÁC KỸ THUẬT CẢI TIẾN K-CMST KỸ THUẬT THAY ĐỔI THỨ TỰ TRA CỨU Ý TƯỞNG: Có thể làm giảm số lần tra cứu, cập nhật LMP (trong PT) PHƯƠNG PHÁP: Không thực tra cứu PT, mà lưu gốc PT cần tra cứu vào Stack thực tra cứu sau ĐÁNH GIÁ: Có hiệu quả, rõ ràng cao, việc tra cứu PT phức tạp NHƯỢC ĐIỂM: Gia tăng chi phí nhớ lưu trữ 16 CÁC KỸ THUẬT CẢI TIẾN K-CMST KỸ THUẬT PHÂN HOẠCH k-CMST THÀNH k-PCMST - Chọn giá trị β (β = Min(len(p)) ) β - Mảng A[i] khơng q phần tử, phần tử có trường: Output_port pointer (trỏ tới nút gốc k-CMST con) - Chiều cao giảm mà không làm tăng bước nhảy k 17 CÁC KỸ THUẬT CẢI TIẾN K-CMST: KỸ THUẬT PHÂN HOẠCH (2) 18 THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ k-CMST k-IPCMST k-IPCMST: thuật toán cải tiến k-CMST sở áp dụng tổng hợp kỹ thuật tăng tốc nói SO SÁNH THỜI GIAN TRA CỨU CỦA 2-CMST VÀ 2-IPCMST VỚI SỐ LUẬT CỐ ĐỊNH 4000 LUẬT 19 THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ k-CMST k-IPCMST SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA SỐ LƯỢNG LUẬT TỚI THỜI GIAN TRA CỨU  Sự ảnh hưởng không lớn 20 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: Kết nghiên cứu thu có tính khoa học, xác ổn định cao: - Hệ thống lại lý thuyết lịch sử vấn đề nghiên cứu - Khẳng định ưu CTDL k-CMST ứng dụng làm BĐTĐ - Đề xuất thuật tốn k-IPCMST có hiệu định tuyến cao HƯỚNG PHÁT TRIỂN: Nhằm khắc phục số hạn chế: - Chi phí nhớ k-IPCMST cao k-CMST - Chưa cấp phát nhớ theo mức tối ưu (mức nút cao, yêu cầu nhớ giảm) - Một số phần q trình xử lý xử lý song song chưa áp dụng 21 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH SẮP XẾP THEO MỨC ĐỘ LIÊN QUAN TRỰC TIẾP GIẢM DẦN: Sun-Yuan Hsieh & Ying-Chi Yang, (2011), “A classified multi-suffix trie for ip lookup and update”, Computers IEEE Transactions, 6, (5), 726 -731 M Berger, (2003), “IP lookup with low memory requirement and fast update”, Workshop High Performance Switching and Routing, 287-291 Nilsson, S & Karlsson, G, (1999), “IP-address lookup using LC-tries”, Computers IEEE Transactions, 6, (17), 1083 -1092 Jinpeng Jia, Chuang Lin, Weidong Liu(2003), “A Fast Two Way IP Lookup Algorithm Based Multibit - Trie”, Computer Networks and Mobile Computing, 2003 ICCNMC, International Conference, 136 -142 …… 22 ... TRÚC DỮ LIỆU CÂY PHÂN LOẠI ĐA HẬU T? ?(CMST) NHỮNG ĐÓNG GÓP KHOA HỌC CHÍNH NỀN TẢNG LÝ THUYẾT LỊCH SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CTDL CMST VÀ CẢI TIẾN ĐỊNH TUYẾN, BINARY TRIE CẤU TRÚC K-CMST BẢNG ĐỊNH TUYẾN... ĐỊNH TUYẾN TÍNH THỰC TIỄN TÍNH KHOA HỌC CẢI TIẾN CTDL TĂNG CHẤT LƯỢNG PHẦN CỨNG VÀ THUẬT TOÁN ĐANG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: BỊ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU VÀ CÀI ĐẶT BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỮ... XÂY DỰNG BẢNG ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ ĐỊNH TUYẾN CỦA CÂY k-CMST - Nhiều hậu tố nút - Sự phân loại tiền tố: Chiều cao giảm, số lần truy cập nhớ giảm Giảm không gian so khớp tiền tố - LMP