Đề tài nghiên cứu về thuật toán định tuyến, giao thức định tuyến có sử dụngthuật toán

- Subnet Mask bao giờ cũng đi kèm với địa chỉ mạng tiêu chuẩn để cho người đọc biếtđịa chỉ mạng tiêu chuẩn này dùng cả cho 254 máy chủ hay chia ra thành các mạng con.Mặt khác nó còn giúp

1.1.2.1 Địa chỉ Host1.1.2.2 Địa chỉ Mạng(Network address)1.1.2.3 Địa chỉ Broadcast

1.2.CÁC LỚP ĐỊA CHỈ IP

1.2.1 Thành phần và hình dạng địa chỉ IP1.2.2 Các lớp địa chỉ IP

1.2.3 Địa chỉ mạng con của Internet

2.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỊNH TUYẾN2.2 BẢNG ĐỊNH TUYẾN

2.3 ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG VÀ ĐỊNH TUYẾN TĨNH

2.3.1.Định tuyến tĩnh2.3.2.Định tuyến động

CHƯƠNG III : MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN

3.1.Định tuyến vecto khoảng cách3.2.Định tuyến theo trạng thái liên kết3.3.So sánh các thuật toán định tuyến3.4.Một số giao thức định tuyến ứng dụng thuậttoán

3.4.1 Giao thức RIP

3.4.1.1.Khái niêm3.4.1.2 Thuật toán và ví dụ minh họa3.41.3 Ưu và nhược điểm

3.4.2 Giao thức OSPF

3.4.2.1 Khái niêm3.4.2.2.Thuật toán và ví dụ minh họa3.4.2.3 Ưu và nhược điểm

KẾT LUÂN:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỞ ĐẦU

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI:

Đề tài tập trung nghiên cứu về thuật toán định tuyến, giao thức định tuyến có sử dụngthuật toán Từ đó nắm bắt được những khái niệm về thuật toán, giao thức định tuyến sửdụng thuật toán

Ngoài ra sau khi hoàn thành đề tài bản than sinh viên thực hiện sẽ hiểu thêm về IP, cáclớp địa chỉ IP, về định tuyến và các giao thức định tuyến

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

Đọc tài liệu, sử dụng tài liệu làm nền tảng cho việc nghiên cứu

Tranh thủ sự giúp đỡ của Giảng viên hướng dẫn

Thông qua các kiến thức tích lũy trong quá trình đọc tài liệu, và sự giúp đỡ của Giảngviên hướng dẫn để hoàn thành đề tài

BỐ CỤC ĐỀ TÀI:

Nội dung đồ án gồm 3 chương sau

CHƯƠNG I : TÌM HIỂU VỀ IPCHƯƠNG II : TÌM HIỂU VỀ ĐỊNH TUYẾNCHƯƠNG III : MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN

CHƯƠNG I : TÌM HIỂU VỀ IP 1.1.KHÁI NIỆM ĐỊA CHỈ IP:

1.1.1.Khái niêm:

-Mỗi máy tính khi kết nối vào Internet đều có một địa chỉ duy nhất, đó chính là địa chỉIP.Địa chỉ này dùng để phân biệt máy tính đó với các máy khác còn lại trên mạngInternet

- Địa chỉ IP là một số 32 bit, = 4 byte nên có thể xem một địa chỉ IP được tạo thành từ 4

số có kích thước 1 byte, mỗi số có giá trị từ 0 đến 255 Mỗi địa chỉ IP đều gồm 2 phần làđịa chỉ mạng(network) và địa chỉ máy(host)

1.1.2 Một số khái niêm liên quan:

1.1.2.1 Địa chỉ Host :

+ Là địa chỉ IP có thể dùng để đặt cho các Interface của các máy tính

+ Hai máy năm thuộc cùng 1 mạng có địa chỉ Network ID giống nhau nhưng có Host

ID khác nhau

1.1.2.2 Địa chỉ Mạng ( Network Address):

+ Là địa chỉ IP dùng để đặt cho các mạng, địa chỉ này không dùng để đặt cho các cardmạng

+ Phần Host ID của địa chỉ chỉ chứa các bit 0

VD :192.168.1.0

1.2.2.3 Địa chỉ Broatcast:

+ Là địa chỉ IP được dùng để đại diện cho tất cả các Host trong mạng

+ Phần host ID chỉ chứa các bit 1

+ Địa chỉ này không thể đặt cho các host

VD: 255.255.255.255

1.2.CÁC LỚP ĐỊA CHỈ IP:

Địa chỉ IP đang được sử dụng hiện tại (IPv4) có 32 bit chia thành 4 Octet ( mỗi Octet có

8 bit, tương đương 1 byte ) cách đếm đều từ trái qua phải bít 1 cho đến bít 32, các Octettách biệt nhau bằng dấu chấm (.), bao gồm có 3 thành phần chính

Bit 1 32

* Bit nhận dạng lớp ( Class bit )

* Địa chỉ của mạng ( Net ID )

* Địa chỉ của máy chủ ( Host ID )

Ghi chú: Tên là Địa chỉ máy chủ nhưng thực tế không chỉ có máy chủ mà tất cả các máy

con (Workstation), các cổng truy nhập v.v đều cần có địa chỉ.

Bit nhận dạng lớp (Class bit) để phân biệt địa chỉ ở lớp nào

-host id: 16.777.214 máy chủ trên 1 mạng

* Địa chỉ mạng( Net ID ):

- Khi đếm số bit chúng ta đếm từ trái qua phải, nhưng khi tính giá trị thập phân 2n củabit lại tính từ phải qua trái, bắt đầu từ bit 0 Octet thứ nhất dành cho địa chỉ mạng, bit 7 =

0 là bit nhận dạng lớp A 7 bit còn lại từ bit 0 đến bit 6 dành cho địa chỉ mạng ( 2 7 ) =

128 Nhưng trên thực tế địa chỉ khi tất cả các bit bằng 0 hoặc bằng 1 đều không phân chomạng Khi giá trị các bit đều bằng 0, giá trị thập phân 0 là không có nghĩa, còn địa chỉ là

127 khi các bit đều bằng 1 dùng để thông báo nội bộ, nên trên thực tế còn lại 126 mạng

Octet 1

Cách tính địa chỉ mạng lớp A

Số thứ tự Bit (n)- tính từ phải qua trái: 6 5 4 3 2 1 0

Giá trị nhị phân (0 hay 1) của Bit: x x x x x x x

Giá trị thập phân tương ứng khi giá trị bit = 1 sẽ là 2 n

Giá trị thập phân tương ứng khi giá trị bit = 0 không tính

Giá trị thập phân lớn nhất khi giá trị của 7 bit đều bằng 1 là 127

Kết Luân: Như vậy khả năng phân địa chỉ của lớp A cho 126 mạng

* Địa chỉ các máy chủ trên 1 mạng:

- Ba Octet sau gồm 24 bit được tính từ bit 0 đến bit 23 dành cho địa chỉ máy chủ trêntừng mạng

Với cách tính như trên, để được tổng số máy chủ trên một mạng ta có

Gía trị tương ứng với Bit n

Địa chỉ khi các bit đều bằng 0 hay bằng 1 bỏ ra Trên thực tế còn lại 224-2 = 16 777214

Kết Luận : Khả năng phân địa chỉ cho 16 777 214 máy chủ.

Theo cách tính như của địa chỉ mạng Lớp A ta có.

* Địa chỉ các máy chủ trên 1 mạng:

- Octet 3 và 4 gồm 16 bit để dành cho địa chỉ của các máy chủ trên từng mạng

- 21bit

còn lại của 3 Octet đầu dành cho địa chỉ mạng

- Các bit đều bằng 0 hay bằng 1 không phân, nên khả năng phân địa chỉ cho mạng ở lớp

C là 2 097 150 hoặc bằng 221 – 2

* Địa chỉ máy chủ trên 1 mạng:

Octet 4 có 8 bit để phân địa chỉ cho các máy chủ trên một mạng

< Octet 1 >|< -Octet 2 ->|< Octet 3 >

Như vậy giá trị thập phân của Octet 4 từ 001 đến 254.

1.3 Địa chỉ mạng con của Internet(IP subnetting):

1.3.1 Nguyên nhân phát sinh:

- Địa chỉ trên Internet thực sự là một tài nguyên, một mạng khi gia nhập Internet đượcTrung tâm thông tin mạng Internet ( NIC) phân cho một số địa chỉ vừa đủ dùng với yêucầu lúc đó, sau này nếu mạng phát triển thêm lại phải xin NIC thêm, đó là điều khôngthuận tiện cho các nhà khai thác mạng

- Hơn nữa các lớp địa chỉ của Internet không phải hoàn toàn phù hợp với yêu cầu thực tế,địa chỉ lớp B chẳng hạn, mỗi một địa chỉ mạng có thể cấp cho 65534 máy chủ, Thực tế cómạng nhỏ chỉ có vài chục máy chủ thì sẽ lãng phí rất nhiều địa chỉ còn lại mà không aidùng được Để khắc phục vấn đề này và tận dụng tối đa địa chỉ được NIC phân, bắt đầu

từ năm 1985 người ta nghĩ đến Địa chỉ mạng con

- Như vậy phân địa chỉ mạng con là mở rộng địa chỉ cho nhiều mạng trên cơ sở một địachỉ mạng mà NIC phân cho, phù hợp với số lượng thực tế máy chủ có trên từng mạng

1.3.2 Phương pháp chia mạng con:

- Trước khi nghiên cứu phần này chúng ta cần phải hiểu qua một số khái niệm liên quantới việc phân địa chỉ các mạng con

- Default Mask: (Giá trị trần địa chỉ mạng) được định nghĩa trước cho từng lớp địa chỉA,B,C Thực chất là giá trị thập phân cao nhất (khi tất cả 8 bit đều bằng 1) trong cácOctet dành cho địa chỉ mạng - Net ID

Default Mask: Lớp A 255.0.0.0

Lớp B 255.255.0.0 Lớp C 255.255.255.0

- Subnet Mask: ( giá trị trần của từng mạng con)

- Subnet Mask là kết hợp của Default Mask với giá trị thập phân cao nhất của các bitlấy từ các Octet của địa chỉ máy chủ sang phần địa chỉ mạng để tạo địa chỉ mạng con

- Subnet Mask bao giờ cũng đi kèm với địa chỉ mạng tiêu chuẩn để cho người đọc biếtđịa chỉ mạng tiêu chuẩn này dùng cả cho 254 máy chủ hay chia ra thành các mạng con.Mặt khác nó còn giúp Router trong việc định tuyến cuộc gọi

* Nguyên tắc chung:

- Lấy bớt một số bit của phần địa chỉ máy chủ để tạo địa chỉ mạng con

- Lấy đi bao nhiêu bit phụ thuộc vào số mạng con cần thiết (Subnet mask) mà nhà khaithác mạng quyết định sẽ tạo ra

- Vì địa chỉ lớp A và B đều đã hết, hơn nữa hiện tại mạng Internet của Tổng công ty doVDC quản lý đang được phân 8 địa chỉ mạng lớp C nên chúng ta sẽ nghiên cứu kỹ phânchia địa chỉ mạng con ở lớp C

1.3.2.1 Địa chỉ mạng con của địa chỉ lớp C:

Class c:

- Địa chỉ lớp C có 3 octet cho địa chỉ mạng và 1 octet cuối cho địa chỉ máy chủ vì vậy chỉ

có 8 bit lý thuyết để tạo mạng con, thực tế nếu dùng 1 bit để mở mạng con và 7 bit chođịa chỉ máy chủ thì vẫn chỉ là một mạng và ngược lại 7 bit để cho mạng và 1 bit cho địachỉ máy chủ thì một mạng chỉ được một máy, như vậy không logic, ít nhất phải dùng 2bit để mở rộng địa chỉ và 2 bit cho địa chỉ máy chủ trên từng mạng

Default Mask của lớp C : 255.255.255.0

Trường Subnetmask Số lượng Số máy chủ trên

hợp mạng con từng mạng

1 255.255.255.192 2 62

2 255.255.255.224 6 30

3 255.255.255.240 14 14

4 255.255.255.248 30 6

5 255.255.255.252 62 2

- Như vậy một địa chỉ mạng ở lớp C chỉ có 5 trường hợp lựa chọn trên (Hay 5 Subnet Mask khác nhau), tuỳ từng trường hợp cụ thể để quyết định số mạng con 1 3.2.2 Địa chỉ mạng con từ địa chỉ lớp B: Default Mask của lớp B là 255.255.0.0

- Net ID - Khi phân địa chỉ mạng con sử dụng Octet 3

- Địa chỉ lớp B có 2 Octet thứ 3 và thứ 4 dành cho địa chỉ máy chủ nên về nguyên lý có thể lấy được cả 16 bit để tạo địa chỉ mạng Nếu từ một địa chỉ mạng được NIC phân chúng ta định mở rộng lên 254 mạng và mỗi mạng sẽ có 254 máy chủ Trường hợp này

sẽ lấy hết 8 bit của octet thứ 3 bổ sung vào địa chỉ mạng và chỉ còn lại 8 bit thực tế cho địa chỉ máy chủ

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU ĐỊNH TUYẾN

2.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỊNH TUYẾN:

- Trong hoạt động định tuyến , người ta chia làm hai loại là định tuyến trực tiếp và định

tuyến gián tiếp Định tuyến trực tiếp là định tuyến giữa hai máy tính nối với nhau vàomột mạng vật lý Định tuyến gián tiếp là định tuyến giữa hai máy tính ở xa các mạng vật

lý khác nhau nên chúng phải thực hiện thông qua cac Gateway

- Để kiểm tra xem máy đích có năm trên cùng một mạng vật lý với máy nguồn haykhông thì người gửi phải tách lấy địa chỉ mạng của máy đích trong phần tiêu đề của gói

dữ liệu và so sánh với phần địa chỉ mạng trong phần địa chỉ IP của nó Nêu trùng thì góitin sẽ được truyền trực tiếp nếu không cần phải xác định Gateway để truyền các gói nàythông qua nó để ra mạng ngoài thích hợp

2.2 BẢNG ĐỊNH TUYẾN:

- Bảng định tuyến hay còn gọi là bảng chọn đường( Routing table) Các host và các routertrên mạng internet đều chứa 1 bảng định tuyến để tính toán các chặng tiếp theo cho góitin Bảng định tuyến này gán tương ứng mỗi địa chỉ đích với một địa chỉ Router cần đến

ở chặng tiếp theo Địa chỉ đích trong bảng định tuyến có thể bao gồm cả địa chỉ mang ,mạng con và hệ thống độc lâp Trong bảng định tuyến có thể bao gồm một tuyến mặcđịnh được biểu diễn bằng địa chỉ 0.0.0.0

-Bảng định tuyến có thể tạo ra bởi người quản trị mạng hoặc từ sự thay đổi thông tin địnhtuyến giữa các router bằng các giao thức định tuyến động Bảng định tuyến có rất nhiềudạng nhưng đơn giản và phổ biến nhất có thể diễn đạt được bằng mô hình mạng bao gồmcác thông tin sau

+ Địa chỉ đích của mạng, mạng con và hệ thống độc lập

+ Địa chỉ IP của giao diện router kế tiếp phải đến

+ Giao tiếp vật lý trên router phải sử dụng để đến chặng kế tiếp

+ Mặt nạ mạng của địa chỉ đích

+ Khoảng cách quản trị

+ Thời gian(tính theo giây) từ khi router cập nhật

2.3 ĐỊNH TUYẾN TĨNH VÀ ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG :

Định tuyến là quá trình mà router thực hiện để chuyển gói dữ liệu tới mạng

đích Tất cả các router dọc theo đường đi đều dựa vào địa chỉ IP đích của gói dữ

liệu để chuyển gói theo đúng hướng đến đích cuối cùng Để thực hiện được

điều này, router phải học thông tin về đường đi tới các mạng khác Nếu router

chạy định tuyến động thì router tự động học những thông tin này từ các router

khác Còn nếu router chạy định tuyến tĩnh thì người quản trị mạng phải cấu hình

các thông tin đến các mạng khác cho router

Đối với định tuyến tĩnh ,các thông tin về đường đi phải do người quản trị mạng

nhập cho router Khi cấu trúc mạng có bất kỳ thay đổi nào thì chính người quản

đường đi như vậy gọi là đường đi cố địn Đối với hệ thống mạng lớn thì công

việc bảo trì mạng định tuyến cho router 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 đicho router nên nó không có được tính linh hoạt như định tuyến động Trong những hệthống mạng lớn , định tuyến tĩnh thường được sử dụng kết hợp với giao thức định tuyếnđộng cho một mục đích đặc biệt

2.3.1.Định tuyến tĩnh:

2.3.1.1.Hoạt động 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 router

- Router 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 router bằng lệnh iprouter

2.3.1.2.Cấu hình đường cố định:

Sau đây là các bước để cấu hình đường cố định :

1 Xác định tất cả các mạng đích cần cấu hình ,subnet mask tương ứng và

gateway tương ứng Gateway có thể là cổng giao tiếp trên router hoặc là địa chỉ

của trạm kế tiếp để đến được mạng đích

2 Bạn vào chế độ cấu hình toàn cục của router

3 Nhập lệnh ip router với địa chỉ mạng đích ,subnet mask tương ứng và

gateway tương ứng mà bạn đã xác định ở bước 1 Nếu cần thì bạn thêm thông

số về chỉ số tin cậy

4 Lặp lại bước 3 cho những mạng đích khác

5 Thoát khỏi chế độ cấu hình toàn cục ,

6 Lưu tập tin cấu hình đang hoạt động thành tập tin cấu hình khởi động bằng

lệnh copy running -config statup-config

2.3.1.3.Kiểm tra cấu hình đường cố định:

Sau khi cấu hình đường cố định ,chúng ta phải kiểm tra xem bảng định tuyến đã

có đường ,cố định mà chúng ta đã cấu hình hay chưa ,hoạt động định tuyến có

đúng hay không Bạn dùng lệnh show running -config để kiểm tra nội dung

tập tin cấu hình đang chạy trên RAM xem câu lệnh cấu hình đường cố định đã

được nhập vào đúng chưa Sau đó bạn dùng lệnh show ip route để xem có đường

cố định trong bảng định tuyến hay không

Sau đây là các bước kiểm tra cấu hình đường cố định :

- Ở chế độ đặc quyền ,bạn nhập lệnh show running-config để xem tập tin

cấu hình đang hoạt động

- Kiểm tra xem câu lệnh cấu hình đường cố định có đúng không Nếu không

đúng thì bạn phải vào lại chế độ cấu hình toàn cục ,xoá câu lệnh sai đi và nhập

lại câu lệnh mới

- Nhập lệnh show ip router

- Kiểm tra xem đường cố định mà bạn đã cấu hình có trong bảng định tuyến hay không

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 router với nhau

Giao thức định tuyến cho phép router này chia sẻ các thông tin định tuyến mà nó

biết cho các router khác Từ đó ,các router có thể xây dựng và bảo trì bảng định

tuyến của nó

Sau đây là một số giao thức định tuyến :

- RIP:

Sau đây là các 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

- IGRP(Interior Gateway Routing Protocol ): là giao thức được phát triển độc

quyền bởi Cisco Sau đây là một số đặc điểm mạnh của IGRP:

+ Là giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách

+ Sử dụng băng thông ,tải ,độ trễ và độ tin cậy của đường truyền làm thông

số lựa chọn đường đi

+ Cập nhật theo định kỳ mặc định là 90 giây

- EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol ): là giao thức định tuyến

nâng cao theo vectơ khoảng cách ,và là giao thức độc quyền của Ciso.Sau đây là

các đặc điểm chính của EIGRP:

+ Là giao thức định tuyến nâng cao theo vectơ khoảng cách ,

+ Có chia tải

+ Có các ưu điểm của định tuyến theo vectơ khoảng cách và định tuyến theo

trạng thái đường liên kết

+ Sử dụng thuật toán DUAL (Diffused Update Algorithm)để tính toán chọn

đường tốt nhất Cập nhật theo định kỳ mặc định là 90 gây hoặc cập nhật khi có

thay đổi về cấu trúc mạng

- OSPF(Open Shortest Path First ): là giao thức đình tuyến theo trạng thái đường

liên kết Sau đây là các đặc điểm chinhs của OSPF :

+ Là giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết

+ Được định nghĩa trong RFC 2328 ,

+ Sử dụng thuật toán SPF để tính toán chọn đường đi tốt nhất ,

+ Chỉ cập nhật khi cấu trúc mạng có sự thay đổi

- BGP (Border Gateway Protocol): là giao thức định tuyến ngoại Sau đây là các

đặc điểm chính của BGP Là giao thức định tuyến ngoại theo vectơ khoảng cách

+ Được sử dụng để định tuyến giữa các ISP hoặc giữa ISP và khách hàng ,

+ Được sử dụng để định tuyến lưu lượng Internet giữa các hệ tự quản (AS)

Còn giao thức được định tuyến thì được sử dụng để định hướng cho dữ liệu của

người dùng Một giao thức được định tuyến sẽ cung cấp đầy đủ thông tin về địa

chỉ lớp mạng để gói dữ liệu có thể truyền đi từ host này đến host khác dựa trên cấu