Điều khiển tải của mạng TCP/IP trong quá trình định tuyến các gói thông tin làmột bài toán lớn và phức tạp trong lĩnh vực truyền thông nói chung, vì vậy trong phạm vi của đề tài này, em
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
-o0o -BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC
Trang 2Lời mở đầu
Trong những năm gần đây mạng máy tính phát triển ngày càng mạnh mẽ tạo nênmột bước ngoặt quan trọng trong công nghệ thông tin Mạng máy tính ngày nay cómặt trong rất nhiều các hoạt động trong đời sống Các công nghệ, các kỹ thuật phục vụcho môi trường mạng đã được xây dựng nhiều, và đang còn được tiếp tục phát triển,cải tiến
Lập trình mạng là một trong những nhiệm vụ căn bản để phát triển các ứng dụngdoanh nghiệp Một chương trình mạng được viết ra để các chương trình trên các máytính khác nhau có thể truyền tin với nhau một cách hiệu quả và an toàn cho dù chúngđược cài đặt trên mạng LAN, WAN hay mạng toàn cầu Internet, đây là điều căn bảnđối với sự thành công của nhiều hệ thống
Điều khiển tải của mạng TCP/IP trong quá trình định tuyến các gói thông tin làmột bài toán lớn và phức tạp trong lĩnh vực truyền thông nói chung, vì vậy trong phạm
vi của đề tài này, em xin trình bày những kết quả nghiên cứu về quá trình định tuyếntrong mạng TCP/IP và xây dựng chương trình Monitoring giám sát đường đi của cácgói
Tiểu luận gồm có 3 chương:
Chương 1: Những vấn đề cơ bản về mạng và điều khiển tải
Chương 2: Định tuyến thông tin trong mạng TCP/IP và thuật toán phân bố tải củamạng IP trong quá trình định tuyến các gói thông tin
Chương 3: Xây dựng chương trình Monitoring giám sát đường đi của các gói theophương pháp định tuyến tĩnh
Để hoàn thành tiểu luận này, tôi xin chân thành cám ơn sự chỉ bảo tận tình củaPGS.TS.Lê Văn Sơn và các bạn học viên trong lớp Tuy nhiên chắc hẳn vẫn còn nhiềuthiếu sót, kính mong sự góp ý của thầy giáo và các bạn để tôi hoàn thành tốt hơn tiểuluận này
Trang 3CHƯƠNG 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ MẠNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TẢI
1 Mạng máy tính
Mạng máy tính là tập hợp các máy tính hoặc các thiết bị được nối với nhau bởi
các đường truyền vật lý và theo một kiến trúc nào đó
Chúng ta có thể phân loại mạng theo qui mô của nó:
Mạng LAN (Local Area Network)-mạng cục bộ: kết nối các nút trên một phạm
vi giới hạn Phạm vi này có thể là một công ty, hay một tòa nhà
Mạng WAN (Wide Area Network): nhiều mạng LAN kết nối với nhau tạothành mạng WAN
MAN (Metropolitan Area Network), tương tự như WAN, nó cũng kết nối nhiềumạng LAN Tuy nhiên, một mạng MAN có phạm vi là một thành phố hay một
đô thị nhỏ MAN sử dụng các mạng tốc độ cao để kết nối các mạng LAN củatrường học, chính phủ, công ty, , bằng cách sử dụng các liên kết nhanh tớitừng điểm như cáp quang
1.1 Thiết bị giao tiếp mạng (Network Interface Thiết bị)
NIC là thiết bị giao tiếp được sử dụng để kết nối một thiết bị với mạng LAN Nócho phép chúng ta gửi và nhận các thông điệp từ mạng Một NIC có một địa chỉ MACduy nhất mà cung cấp định danh duy nhất cho từng thiết bị
Địa chỉ MAC là một số 12 byte-hệ 16 được gán cho thiết bị mạng Địa chỉ này
có thể được thay đổi bởi một trình điều khiển mạng một cách linh hoạt (như trongtrường hợp của hệ thống DECnet, mạng được phát triển bởi Digital Equipment),nhưng thông thường địa chỉ MAC không thay đổi
1.2 Thiết bị định tuyến (Router)
Router là một thiết bị trung gian mạng, kết nối nhiều mạng vật lý Một mạng cónhiều host có thể được phân chia thành các phần riêng, hay còn gọi là subnet
Các router không chỉ được sử dụng trong LAN, chúng có một vai trò quan trọngtrong WAN Router nhận một thông điệp và chuyển tiếp nó tới đích bằng cách sửdụng đường đi tốt nhất tới đích đó
Một Router lưu giữ một bảng định tuyến liệt kê tất cả các cách mà các mạng cóthể đạt tới Thông thường sẽ có một số đường đi từ mạng này tới mạng khác, nhưngchỉ có một trong số đó là tốt nhất, và nó là con đường được mô tả trong bảng địnhtuyến Các router truyền tin bằng cách sử dụng các giao thức định tuyến để phát hiệncác router khác trên mạng, và hỗ trợ cho việc trao đổi thông tin về các mạng được gắnvới từng bộ định tuyến
Trang 4Thông tin mà một bộ định tuyến thu thập về các đường đi giữa các mạng đượcgọi là độ đo router, và có thể bao gồm những thông tin như sự mất mát gói tin và thờigian truyền tin Thông tin được sử dụng để tạo ra độ đo tùy thuộc vào giao thức địnhtuyến:
Giao thức định tuyến vectơ khoảng cách: Các giao thức RIP (RoutingInformation Protocol) và IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) sử dụngmột biến đếm để chỉ ra số router mà gói tin phải đi qua để đến đích Các giaothức này thường lựa chọn các đường đi với ít router, mà không quan tâm đếntốc độ và độ tin cậy
Các giao thức định tuyến trạng thái liên kết: Việc tính toán đường đi tốt nhấtcủa các giao thức định tuyến OSPF và BGP quan tâm đến nhiều yếu tố như tốc
độ, độ tin cậy, và thậm chí là chi phí của đường đi
Các giao thức định tuyến lai: Các giao thức này sử dụng sự kết hợp việc tínhtoán trạng thái liên kết và vectơ khoảng cách
1.3 Vấn đề tìm đường đi trong mạng
Với cấu hình TCP/IP, một gateway mặc định được thiết lập Đây là một địa chỉ
IP của cổng bộ định tuyến mà subnet kết nối tới Bộ định tuyến này được sử dụng khimột host ở bên ngoài subnet cần được liên lạc
Ta có thể thấy bảng định tuyến cục bộ trên hệ điều hành Windows bằng cách sửdụng lệnh ROUTE PRINT trên dòng lệnh Lệnh này hiển thị các gateway sẽ được sửdụng cho mỗi liên kết mạng
2 Điều khiển tải
Điều khiển tải là làm cho việc lưu thông trên mạng tốt nhất, giảm tối đa tìnhtrạng quá tải dẫn đến nghẽn mạng và được thể hiện dưới hai phương diện sau đây:
Trang 5 Điều khiển tải tổng quát: Điều khiển tải tổng quát chịu trách nhiệm giữ nhịp
cho các hoạt động cung cấp tài nguyên
Điều khiển tải phân tán: Phân tán tải cho các đối tượng có khả năng cung cấp
như là người điều khiển hợp lý việc phân bố tài nguyên
2.1 Điều khiển tải tổng quát
Mục tiêu của phương pháp này là tìm cách duy trì tổng số yêu cầu tài nguyênđược lưu chuyển trong mạng luôn nhỏ hơn một giá trị giới hạn (ngưỡng) N nào đó.Giá trị N sẽ được xác định trước căn cứ vào khả năng tài nguyên và cũng như kinhnghiệm hoạt động của mạng
Về mặt tổ chức, các yêu cầu về sử dụng tài nguyên được gởi đến hệ thống qua
sự trung gian của một tiến trình gọi là bộ phân phối tải
2.2 Điều khiển tải phân tán
Phương pháp này không yêu cầu duy trì một giới hạn các yêu cầu tài nguyênchung cho mạng mà giao cho các đối tượng có khả năng cung cấp như là người điềukhiển hợp lý việc phân bố các tài nguyên
Người ta chia ra thành hai loại chiến lược phân tán tải như sau:
Chiến lược tĩnh: việc phân tán các yêu cầu giữa các Server được xác định theo
kiểu cố định, nghĩa là việc định tuyến để phân phối tải được thực hiện một lầncho toàn cuộc, không hề có sự thay đổi giữa chừng
Chiến lược thích nghi: Việc phân tán này được xác định như là chức năng
phân tán của hệ
CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN THÔNG TIN TRONG MẠNG TCP/IP
VÀ CÁC THUẬT TOÁN PHÂN BỐ TẢI CỦA MẠNG IP
TRONG QUÁ TRÌNH ĐỊNH TUYẾN CÁC GÓI THÔNG TIN
Trang 61 Tổng quan về định tuyến
Định tuyến là sự lựa chọn một con đường để truyền một đơn vị dữ liệu (một gói tinchẳng hạn) từ trạm nguồn đến trạm đích sao cho tối ưu nhất Do vậy, một kỹ thuậtđịnh tuyến phải thực hiện 2 chức năng sau đây:
- Quyết định định tuyến theo những tiêu chuẩn tối ưu nào đó
- Cập nhật thông tin định tuyến, tức là thông tin dùng cho chức năng
Có rất nhiều kỹ thuật định tuyến khác nhau Sự phân biệt giữa chúng chủ yếu căn cứvào các yếu tố liên quan đến 2 chức năng trên Các yếu tố đó thường là:
(a) Sự phân tán các chức năng định tuyến trên các nút của mạng
(b) sự thích nghi với trạng thái hiện hành của mạng
(c) Các tiêu chuẩn tối ưu để định tuyến
Dựa trên yếu tố (a) ta có kỹ thuật định tuyến tập trung (Centralized Routing) hoặcphân tán (Distributed Routing)
Dựa trên yếu tố (b) ta có kỹ thuật định tuyến tĩnh (Static hay Fixed Routing) hoặcthích nghi (Adaptatif Routing)
2 Kỹ thuật định tuyến tập trung và định tuyến phân tán
Kỹ thuật định tuyến tập trung được đặc trưng bởi sự tồn tại của một hoặc vài
trung tâm điều khiển mạng thực hiện việc định tuyến, sau đó gởi các bảng định tuyến(Routing Table) tới tất cả các nút dọc theo con đường đã được chọn đó Trong trườnghợp này, thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc định tuyến chỉ được cất giữtại trung tâm điều khiển mạng Các nút mạng có thể không gởi bất kỳ thông tin trạngthái nào của chúng tới trung tâm, hoặc gởi theo định kỳ, hoặc gởi khi có sự thay đổinào đó Trung tâm điều khiển sẽ cập nhật các bảng định tuyến dựa trên những thôngtin nhận được từ các trạm gởi lên
Với kỹ thuật định tuyến phân tán thì không tồn tại trung tâm điều khiển mạng.
Quyết định định tuyến được thực hiện tại mỗi nút của mạng Điều này đòi hỏi sự traođổi thông tin thường xuyên giữa các nút trong mạng
3 Kỹ thuật định tuyến tĩnh và định tuyến động
Kỹ thuật định tuyến tĩnh (không thích nghi): có thể tập trung hoặc phân tán
nhưng nó không đáp ứng với mọi sự thay đổi trên mạng Trong trường hợp này, việcđịnh tuyến được thực hiện mà không có sự trao đổi thông tin, không đo lường vàkhông cập nhật thông tin Tiêu chuẩn tối ưu để định tuyến và bản thân con đườngđược chọn một lần cho toàn cuộc, không hề có sự thay đổi giữa chừng
Trang 7Kỹ thuật định tuyến động (thích nghi): có khả năng cung cấp được các con
đường khác nhau để dự phòng sự cố và thích nghi nhanh chóng với các thay đổi trênmạng Mức độ thích nghi của một kỹ thuật định tuyến được đặc trưng bởi sự trao đổithông tin định tuyến trong mạng Đơn giản nhất là không trao đổi gì hết Mỗi nút hoạtđộng một cách độc lập với thông tin riêng của mình để thích nghi với sự thay đổi củamạng theo một phương pháp nào đó
4 Quá trình định tuyến trong mạng TCP/IP
Cơ sở hạ tầng cho quá trình định tuyến trong mạng TCP/IP bao gồm các thành phầnsau:
- Thiết bị định tuyến (Router/Gateway): Có chức năng quyết định đường
đi của các gói tin trên mạng dựa vào thông tin của các bảng định tuyến đượclưu trữ tại RAM Một router sẽ phải học các đường (paths) hay các route từviệc cấu hình bằng tay bởi người quản trị hay có thể tự động cập nhật từ cácrouter khác trong hệ thống dựa vào các giao thức định tuyến
- Bảng định tuyến (Routing Table): là bảng chứa danh sách các đường
định tuyến 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, mặt nạ mạng củađịa chỉ đích, địa chỉ IP của router chặng kế tiếp, cổng giao tiếp vật lý phải sửdụng để đi đến router kế tiếp, khoảng cách đến đích
- Giao thức định tuyến (Routing Protocol): là ngôn ngữ để một router
trao đổi với router khác để chia sẻ thông tin định tuyến về khả năng đến đượccũng như trạng thái của mạng: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS
- Đường kết nối (Link Path): Các đường nối kết giữa các nút mạng với
nhau
- Các thiết bị đầu cuối (host/terminal): Các thiết bị đầu cuối, nơi gửi và
nhận dữ liệu
Trang 8- Phương pháp cố định/tĩnh (Fixed Routing)
- Phương pháp thích nghi/động (Adaptive Routing)
5 Phương pháp thích nghi động (Adaptive Routing)
5.1 Nguyên lý hoạt động
Phương pháp thích nghi là quá trình mà trong đó giao thức định tuyến dựa trênthông tin trạng thái hiện thời của mạng để tìm ra đường tốt nhất trong mạng và duy trìchúng Thông tin trạng thái có thể đo hoặc dự đoán và tuyến đường có thể thay đổi khitopo mạng hoặc lưu lượng mạng thay đổi Thông tin định tuyến cập nhật vào trong cácbảng định tuyến của các nút (node) mạng trực tuyến, và đáp ứng tính thời gian thựcnhằm tránh tắc nghẽn cũng như tối ưu hiệu năng mạng
Router Link Path
Hub/Switch
Host
Trang 9Định tuyến thích nghi động xây dựng trên hai yếu tố cơ bản: Mô hình tính toán vàthông tin trạng thái Có hai kiểu mô hình tính toán sử dụng trong định tuyến động là
mô hình tập trung và mô hình phân tán Các thông tin trạng thái được trao đổi và cậpnhật theo các giao thức định tuyến (RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS)
Kỹ thuật định tuyến thích nghi động trong mạng TCP/IP được thực hiện qua các bước sau:
Quyết định chọn đường:
Mỗi nút mạng (router) có một cơ sở dữ liệu mô tả tổng thể trạng thái của mạng(topo, độ trễ truyền dẫn,…) Các thông tin chứa trong cơ sở dữ liệu này được dùng đểtính tóan các con đường tối ưu tới các nút khác (tức là tính cây chọn đường - RoutingTree) và đẩy các gói tin (datagram) theo các liên kết ra thích hợp
Giải thuật chọn đường tối ưu là giải thuật của Bellman-Ford hoặc Dijkstra đãđược cải tiến Tiêu chuẩn chọn đường được sử dụng trong giải thuật này được tính bởi
độ trễ trung bình của các datagram trên các liên kết
Đo độ trễ
Độ trễ của một liên kết được đo như sau: Giả sử
dt là độ trễ truyền một gói tin giữa hai nút hai đầu một liên kết
dp là độ trễ truyền dẫn của liên kết (là hằng số đối với mỗi liên kết)
dq là độ trễ xử lý và đợi trong nút gởi (nút nguồn)
Khi đó, độ trễ tổng cộng d được tính như sau:
d = dt + dp + dq
Độ trễ trung bình trên liên kết được tính sau 10 giây một cho tất cả các datagram điqua Nếu độ trễ được tính này khác với độ trễ cũ (quá một ngưỡng cho trước nào đó)thì nó sẽ gởi đến tất cả các nút khác nhờ các đơn vị dữ liệu điều khiển (thông báo cậpnhật) Ngoài ra, để đảm bảo độ tin cậy của việc cập nhật, một thông báo cập nhật sẽluôn được gởi đi:
- Sau một khỏang thời gian T, ngay cả nếu không có sự thay đổi nào; hoặc
- Ngay sau khi có sự thay đổi trạng thái của một liên kết
Cập nhật nội dung routing table
Với giải thuật chọn đường mô tả ở trên, trong đó mỗi nút phải biết thông tin tổngthể của mạng, vấn đề truyền thông tin chọn đường (ở đây là độ trễ) trở nên rất quantrọng Các thông báo cập nhật phải được nhận đúng để cho tất cả cơ sở dữ liệu ở cácnút là như nhau (gắn bó dữ liệu)
Phương pháp cập nhật nội dung routing table trong mạng TCP/IP như sau:
- Mỗi thông báo cập nhật của một nút chứa thông tin về độ trễ của tất cả các liênkết của nút đó
Trang 10- Mỗi nút gởi thông báo cập nhật của mình tới tất cả các nút láng giềng (sau mộtkhỏang thời gian T hoặc ngay lập tức sau khi có sự thay đổi đối với 1 liên kết)
- Một router láng giềng khi nhận được một broadcast để cập nhật, router này sẽ sosánh với thông tin trong bảng định tuyến hiện giờ Nếu trong các thông tin đó có mộtmạng mới, hay đường tới một mạng mới mà với độ trễ tốt hơn, chúng sẽ cập nhật vàobảng định tuyến Sau đó router này sẽ tiếp tục broadcast thông tin trong bảng địnhtuyến của mình cho các router kế tiếp của nó
Xử lý và chuyển gói tin
Sau khi router nhận packet, the router sẽ gỡ bỏ header lớp 2 để tìm địa chỉ đích lớp
3 Sau khi đọc xong địa chỉ đích lớp 3 nó tìm kiếm trong routing table cho địa chỉ đích
đó Giả sử đỉa chỉ đích đó có trong routing table, router sẽ xác định địa chỉ của hop Sau đó packet được đẩy ra buffer của interface tương ứng, router sẽ khám pháloại encapsulation lớp 2 nào được sử dụng giữa interface đi ra của gói tin và next-hop.Packet được đóng gói và chuyển xuống lớp 2 rồi đưa xuống môi trường truyền dẫndưới dạng bit, tín hiệu điện, quang…Quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi packet đượcđưa đến đích
next-Như vậy một router phải xử lý và cập nhật thông tin bảng định tuyến của mình vừađồng thời là một bộ chuyển tiếp (repeater) đối với các thông báo cập nhật đến từ cácnút láng giềng của nó
Trong hình dưới đây là một ví dụ về Distance Vector Routing protocols(RIP/IGRP), chúng broadcast toàn bộ bảng định tuyến trên toàn bộ các cổng được cấuhình Broadcast này có thể được coi như multicasting Routers sử dụng các giao thứcnày sẽ không biết chính xác các router bên cạnh mà nó giao tiếp
Sơ đồ broadcast thông tin bảng định tuyến trong Distance Vector Routing
Tuy nhiên, có vấn đề nảy sinh khi xảy ra sự phân rã mạng: một nút nào đó bị táchkhỏi các nút khác và do vậy không thể nhận được các thông báo cập nhật đến từ cácnút khác của mạng Khi sự phân rã kết thúc, các nút vừa bị tách ra có thể nhận được
các thông báo cập nhật “quá hạn” Để cho phép một nút có thể loại bỏ được các thông báo “quá hạn” không còn giá trị đó, người ta định nghĩa một vùng “tuổi” trong mỗi thông báo cập nhật Khi một thông báo được nhận, “tuổi” của nó được giảm theo số
đơn vị thời gian đo được bởi một đồng hồ đặt ở mỗi nút Một thông báo cập nhật được
xem là “quá hạn” nếu vùng “tuổi” của nó có giá trị 0.
Hai thuật toán chọn đường thường được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật địnhtuyến thích nghi động là:
- Thuật toán định tuyến theo vector khoảng cách (Distance-Vector Routing)
- Thuật toán định tuyến theo trạng thái liên kết (Link -State Routing)
Trang 115.2 Thuật toán định tuyến theo vector khoảng cách (Distance-Vector Routing)
Thuật toán định tuyến theo vector khoảng cách (Distance-Vector Routing) nhằmtính toán con đường ngắn nhất giữa các cặp node (router) trong mạng dựa trên thuậttoán Bellman-Ford Các node mạng thực hiện quá trình trao đổi thông tin trên cơ sởcủa địa chỉ đích, node kế tiếp, và con đường ngắn nhất tới đích
Với thuật toán này, tại mỗi nút, các Router được giả định biết khoảng cách đếnmỗi nút láng giềng của nó (có thể là độ trễ) Khi từng T msec mỗi Router gởi cho mỗiláng giềng một danh sách các độ trễ ước tính của nó đến từng nút láng giềng và nócũng nhận được một danh sách tương tự từ các nút láng giềng
Xét một trong các bảng chọn đường đến từ nút láng giềng X, với Xi là ước tínhthời gian X cần đến Router i Nếu Router biết độ trễ đến X là m msec thì nó cũng biếtđến router i qua X là (Xi + m) msec Thực hiện phép tính này với mỗi nút láng giềng,một router có thể tìm ra độ trễ tốt nhất (nhỏ nhất) và nó dùng độ trễ này để cập nhật lạigiá trị đường tương ứng trong bảng chọn đường mới
Chi tiết của thuật toán Bellman – Ford được mô tả như sau:
- P(S)i : Nút láng giềng mà S đi qua với đường đi ngắn nhất đến node i
- dij : trọng số trên cạnh nối trực tiếp từ node i đến node i
dij = 0 nếu i trùng j hoặc dij = Eij nếu i khác j
Giải thuật:
- Bước 1: Khởi động
D(S)i = dsi , i V\{S};
P(S)i = i nếu d si ∞ hoặc P(S)i = Null nếu dsi = ∞
- Bước 2: Cập nhật đường đi ngắn nhất
D(S)i = min{ dsj +D(j)i },j V\{S}
P(S)i = j
Trang 12- Bước 3: Lặp lại bước 2 cho đến khi không có đường đi mới nào ngắn hơn đường đi đã được tìm thấy, nghĩa là D(s)i không có sự thay đổi qua 2 lần chạy liên tiếp với i V\{S} thì dừng
- Bước 4: Xác định D(S)i sẽ là giá trị đường đi ngắn nhất từ node S đến nút
i thông qua nút láng giềng là giá trị của P(s)i .
5.3 Thuật toán định tuyến theo trạng thái liên kết (Link -State Routing)
Link-State Routing dựa trên thuật toán Dijkstra, bình thường nó còn được gọi làthuật toán Shortest Path First (SPF) Các router chạy một giao thức Link-State liênquan trực tiếp tới trạng thái (state) của một cổng trên router khác trong hệ thống mạng.Một Link-State router xây dựng toàn bộ dữ liệu về tất cả các trạng thái từ tất cả cácrouter trong một vùng Một nghĩa khác, một Link-State router lấy đủ các thông tin đểchúng có thể vẽ lên một bản đồ của hệ thống mạng
Mỗi router sau khi chạy thuật toán SPF trong bản đồ do chúng xây dựng, hay dữliệu về link-state, để nhận ra một đường đi tốt nhất nhằm thiết lập trong routing table.Router sẽ quảng bá thông tin Link-State này tới tất cả các router trên mạng Toàn bộquá trình quảng bá này được gọi là Link-state Advertiesements (LSAs)
Không như Distance Vector Routers, Link-State Routers có thể thiết lập nhữngmỗi quan hệ đặc biệt giữa các router khác để đảm bảo rằng thông tin LSA được truyềnmột cách hiệu quả nhất để đảm bảo tất cả các rouer trên mạng đều có cái nhìn giốngnhau về topo mạng
Hệ thống mạng được xây dựng như một cái cây mà gốc là chính router đó, mỗirouter được coi là gốc của mạng và từ đó nó tìm đường đi ngắn nhất tới các mạng saukhi xây dựng được bản đồ hệ thống mạng và chạy thuật toán SPF
Trang 13Sơ đồ quảng bá thông tin định tuyến trong Link-State Routing
Tóm lại hoạt động của Link-State Routing có thể chia làm 4 bước sau:
- Các router tìm neighbors của mình từ các router nối trực tiếp
- Sau khi tìm được neighbors xong, router gửi các LSA tới các neighbor của nó.Sau khi nhận và copy thông tin từ LSA, router sẽ forward hay flood LSA tới cácneighbors của nó
- Tất cả các router lưu LSA trong database của nó Điều đó có nghĩa là tất cả cácrouter đều có một cái nhìn giống nhau về topo mạng
- Mỗi router sử dụng thuật toán Dijkstra để tính toán ra đường tốt nhất để đưa vàorouting table
Chi tiết của thuật toán Dijkstra được mô tả như sau:
- P(S)i : Trình tự đường đi ngắn nhất từ S đến node i ở bước hiện tại
- d : trọng số trên cạnh nối trực tiếp từ node i đến node j
Trang 14dij = 0 nếu i trùng j hoặc dij = Eij nếu i khác j
Giải thuật:
- Bước 1: Khởi động
M = {S};
D(S) I =d SI ; I V\M
P(S) I ={S,I} Nếu d SI ∞ hoặc P I = {} nếu d SI = ∞
- Bước 2: Cập nhật đường đi ngắn nhất
Chọn đỉnh N V sao cho D N = min{D(S) I },i V\M
M = M U {N}
D(S) J =min{D(S) J ,D(S) N + d NJ }, J V\M
P(S)j = P(S) N + {J} /* Nối phần tử J vào cuối dãy*/
- Bước 3: Lặp lại bước 2 cho đến khi M = V
- Bước 4: Xác định D(S) I (i V\M) sẽ là đường đi (độ trễ) ngắn nhất từ node S đến nút I với trình tự đường đi theo thứ tự được lưu tại P(S) I.
5.4 Ví dụ minh họa
Minh họa thuật toán định tuyến theo vector khoảng cách (Distance-VectorRouting) trên sơ đồ các nút mạng Router trong mạng TCP/IP được cho như hình dướiđây:
D
A
B
E C
F 2
2
2 1
Sơ đồ minh họa định tuyến theo vecto khoảng cách
Xây dựng và cập nhật nội dung routing table tại các nút mạng (router)
Xét tại thời điểm khởi động, nội dung của các routing table tại các nút mạng (router) như sau:
Trang 15H1 A B C D E F D(A) I P(A) I D(B) I P(B) I D(C) I P(C) I D(D) I P(D) I D(E) I P(E) I D(F) I P(F) I
- Đi qua B: D(A)B = dAB + D(B)B = 2 + 0 = 2
- Đi qua C: D(A)B = dAC + D(C)B = 1 + 2 = 3
- Đi qua D: D(A)B = dAD + D(D)B = 5 + 3 = 8Như vậy D(A)B = min(2, 3, 8) = 2 và lúc này P(A)B = B
Cập nhật đường đi từ A – C:
- Đi qua B: D(A)C = dAB + D(B)C = 2 + 2 = 2
- Đi qua C: D(A)C = dAC + D(C)C = 1 + 0 = 1
- Đi qua D: D(A)C = dAD + D(D)C = 5 + 3 = 8Như vậy D(A)C = min(2, 1, 8) = 1 và lúc này P(A)C = C
Cập nhật đường đi từ A – D:
- Đi qua B: D(A)D = dAB + D(B)D = 2 + 3 = 5
- Đi qua C: D(A)D = dAC + D(C)D = 1 + 3 = 4
- Đi qua D: D(A)D = dAD + D(D)D = 5 + 0 = 5Như vậy D(A)D = min(5, 4, 5) = 4 và lúc này P(A)D = C
Cập nhật đường đi từ A – E: