TÀI LIỆU- CƠ SỞ KỸ THUẬT MẠNG TRUYỀN THÔNG

P a g e | 1 CƠ SỞ KỸ THUẬT MẠNG TRUYỀN THÔNG Lý thuyết 1. Mô hình kết nối các hệ thống mở OSI : Mô hình 7 lớp, chức năng tương ứng của từng lớp và ví dụ cụ thể. *Mô hình 7 lớp: Hệ thống truyền thông được chia thành 7 lớp, các lớp cao (từ lớp 4 đến lớp 7) tập trung các nhiệm vụ trợ giúp cho các ứng dụng phần mềm, các lớp thấp (từ lớp 1 đến lớp 3) tập trung vào các nhiệm vụ truyền dữ liệu đầu – cuối. Mục đích của mô hình OSI là giảm thiểu sự không tương thích giữa các hệ thống máy tính. *Chức năng các lớp: - Lớp vật lý: + Cung cấp kênh truyền để truyền các bit thông tin giữa 2 điểm (trường hợp truyền thông điểm – điểm) hoặc nhiều giữa nhiều điểm (Trường hợp truyền thông điểm – đa điểm). + Lựa chọn môi trường vật lý cụ thể + Đánh dấu và biểu diễn bit trên môi trường vật lý. + Chuẩn kết nối vật lý cho giao diện cụ thể và những vẫn hành cụ thể để các bit thông tin đó được truyền qua các giao diện. - Lớp liên kết dữ liệu: + Cung cấp một giao diện dịch vụ được định nghĩa rõ với lớp mạng + Kiểm soát và xử lý các lỗi đường truyền + Điều khiển luồng dữ liệu để tương thích được tốc độ của máy phát và máy thu. - Lớp mạng: Chuyển các gói tin từ nguồn đến đích qua môi trường mạng. Các gói tin được định tuyến từ nguồn đến đích theo các giao thức định tuyến khác nhau. - Lớp giao vận: Cung cấp, vận chuyển một cách có hiệu quả nhất dữ liệu từ máy chủ đến máy đích, một cách độc lập với mạng vật lý hay mạng hiện tại đang sử dụng.Lớp giao vận đảm bảo thường xuyên việc truyền dẫn từ đầu cuối đến đầu cuối không có lỗi và các gói tin không bị mất trong quá trình truyền thông. - Lớp phiên: Cung cấp một phương pháp có cấu trúc để trao đổi dữ liệu giữa các tiến trình xử lý (hay ứng dụng) trên các máy trạm giao tiếp. Việc truyền thông được xem xét từ góc độ ứng dụng. Fundamentals of Communications Networks | QUÝ PTIT P a g e | 2 Lớp phiên cho phép sử dụng trên các máy khác nhau thiết lập các phiên làm việc với nhau. Lớp phiên cung cấp cách chèn các điểm kểm tra vào trong luồng dữ liệu, và do vậy nếu có lỗi thì chỉ cần truyền lại dữ liệu từ điểm kiểm tra cuối cùng. - Lớp trình diễn: Hỗ trợ việc trao đổi dữ liệu bảo toàn ngữ nghĩa giữa hai ứng dụng ngang hàng. Mã hóa dữ liệu được cấu trúc theo các định dạng của máy tính thành luồng dữ liệu phù hợp cho truyền dẫn. Lớp trình diễn phía nhận giải mã dữ liệu đã được nén thành dạng biểu diễn được yêu cầu. Lớp trình diễn giúp cả 2 máy tính hiểu được ý nghĩa của luồng bit nhận được theo cùng một cách. - Lớp ứng dụng: Cung cấp các dịch dưới dạng các giao thức cho ứng dụng của người dùng. *Ví dụ minh họa: 2. Mô hình chồng giao thức TCP/IP: Chức năng tương ứng của từng lớp, so sánh với mô hình OSI. *Chức năng các lớp TCP/IP: - Tầng truy cập mạng: Cung cấp một giao diện giao tiếp với mạng vật lý, khả năng kiểm soát lỗi cho dữ liệu phân bố trên mạng vật lý. Các định dạng dữ liệu cho môi trường truyền và các địa chỉ dữ liệu cho mạng con (subnet) được dựa trên các địa chỉ vật lý. Các chức năng chính bao gốm: Ánh xạ địa chỉ IP sang địa chỉ vật lý và đóng gói dữ liệu IP vào khung. - Tầng liên mạng: Chọn đường đi tốt nhất qua mạng cho các gói tin. Công việc xác định đường đi tốt nhất và chuyển được gói được thực hiện nhờ sự trợ giúp của các giao thức như: IP, ICMP, ARP, RARP. - Tầng giao vận:Cung cấp dịch vụ truyền tải từ trạm nguồn đến trạm đích. Thiết lập một kết nối logic giữa hai điểm cuối của mạng là trạm gửi và trạm nhận. Các giao thức giao vận phân mảnh và ghép dữ liệu của các ứng dụng tầng trên vào trong một luồng dữ liệu giữa các điểm cuối. Hai giao thức chính là: TCP và UDP. - Tầng ứng dụng:Cung cấp các dịch vụ dưới dạng các giao thức cho ứng dụng của người dùng. Một số giao thức tiêu biểu là: + FPT (File transfer protocol): cho phép truyển tệp giữa các hệ thống hỗ trợ FTP. + Telnet (TERminalL NETwork): Cho phép các phiên đăng nhập từ xa giữa các máy tính. + HTTP (Hyper Text Transfer Protocol): Trao đổi các tài liệu siêu văn bản để hỗ trợ WEB. + SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Truyền thư điện tử giữa các máy tính. + POP3 (Post Office Protocol): Cho phép lấy thư điện tử từ hộp thư trên máy chủ. + DNS (Domain Name System): Chuyển đổi tên miền thành địa chỉ IP. + DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Cung cấp thông tin cấu hình động cho các trạm, chẳng hạn như gán địa chỉ IP. + SNMP (Simple Network Management Protocol): Quản trị từ xa các thiết bị mạng chạy TCP/IP. *So sánh với OSI: - TCP/IP được phát triển trước mô hình OSI, do đó các lớp trong TCP/IP không tương ứng hoàn toàn với các lớp trong mô hình OSI. - TCP/IP được chia thành 4 lớp: Giao diện mạng, liên mạng, giao vận và ứng dụng. Trong đó: Fundamentals of Communications Networks | QUÝ PTIT P a g e | 3 + Lớp ứng dụng tương ứng với 3 lớp trong mô hình OSI là lớp ứng dụng, lớp trình diễn và lớp phiên. + Lớp giao vận tương ứng với lớp giao vận trong mô hình OSI + Lớp liên mạng tương ứng với lớp mạng trong mô hình OSI + Lớp giao diện mạng tương ứng với lớp liên kết dữ liệu và vật lý trong mô hình OSI. 3. Lớp liên kết dữ liệu: các chức năng cơ bản, cơ chế định khung, cơ chế kiểm soát lỗi, điều khiển luồng. *Các chức năng lớp liên kết dữ liệu: _Chức năng: - Cung cấp một giao diệndiịch vụ được định nghĩa rõ với lớp mạng. - Kiểm soát và xử lý các lỗi đường truyền - Điều khiển luồng dữ liệu để tương thích được tốc độ của máy phát và máy thu. _Các loại dịch vụ: - Dịch vụ phi kết nối không có báo nhận - Dịch vụ phi kết nối có báo nhận - Dịch vụ hướng kết nối có báo nhận *Cơ chế định khung: . Nguyên lý định khung: - Để cung cấp dịch vụ cho lớp mạng, lớp liên kết dữ liệu phải sử dụng dịch vụ được cung cấp bởi lớp vật lý. Điều một lớp vật lý cần làm là nhận dòng bit từ lớp liên kết dữ liệu và truyền các bit này đến máy đích. Dòng bit này có thể bị lỗi trong quá trình truyền dẫn đến giá trị nhận được bị sai. Lớp liên kết dữ liệu có trách nhiệm phát hiện và nếu cần, sửa các lỗi này. - Lớp liên kết dữ liệu chia dòng bit thành các khung rời rạc và tính tổng kiểm tra (Checksum) cho mỗi khung. Khi một khung đến đích, tổng kiểm tra sẽ được tính lại. Nếu kết quả tính tổng kiểm Fundamentals of Communications Networks | QUÝ PTIT P a g e | 4 tra khác với giá trị tổng kiểm tra chứa trong khung nhận được thì lớp liên kết dữ liệu sẽ cho rằng có lỗi xảy ra và thực hiện các bước xử lý lỗi (loại bỏ khung lỗi và có thể truyền ngược lại cho máy phát một thông báo lỗi). . Các phương pháp định khung: - Đếm ký tự: + Sử dụng một trường hợp trong tiêu đề để chỉ ra số ký tự trong khung khi lớp liên kết dữ liệu ở máy thu nhìn thấy số đếm ký tự này, nó sẽ biết được có bao nhiêu ký tự của khung theo sau và sẽ xác định được vị trí kết thúc khung. + Ưu điểm: Đơn giản + Nhược điểm: Làm việc với các byte, số ký tự đếm có thể sai do lỗi trên đường truyền, khi một khung bị lỗi kéo theo các khung sau cũng bị lỗi dẫn đến mất đồng bộ, không xác định được vị trí ban đầu của khung kế tiếp và không có khả năng tái đồng bộ. Việc gửi 1 khung ngược trở về máy phát để yêu cầu truyền lại khung cũng không thực hiện được vì máy thu ko biết cần phải bỏ qua bao nhiêu ký tự để đến vị trí bắt đầu truyền lại. Do đó, phương pháp này ít được sử dụng trong thực tế. - Sử dụng các byte cờ với kỹ thuật byte stuffing: + Sử dụng các byte có cấu trúc đặc biệt đặt ở đầu và cuối khung. Ngày nay, đa số các giao thức sử dụng cùng 1 byte, gọi là byte cờ cho cả 2 mục đích: định vị bắt đầu và định vị kết thúc khung. + Để khắc phục trường hợp dòng bit truyền đi có cấu trúc giống hết byte cờ, lớp liên kết dữ liệu của máy phát sẽ chèn 1 byte ESC ngay trước mỗi byte dữ liệu có cấu trúc khác byte cờ trong dòng dữ liệu. Đây gọi là kỹ thuật độn byte (byte stuffing). + Ưu điểm: Khắc phục được hiện tượng mất đồng bộ. Khi xảy ra lỗi, chỉ bị lỗi 1 khung, khung sau sẽ được tái đồng bộ từ byte cờ. + Nhược điểm: Chỉ làm việc với các byte (8 bit) trong khi không phải tất cả các bộ mã ký tự đều sử dụng 8 bit. - Sử dụng cờ bắt đầu và kết thúc với kỹ thuật bit stuffing: + Cho phép các khung dữ liệu chứa 1 số ngẫu nhiên các bit và các mã số ký tự có kích thước bất kỳ. + Mỗi khung sẽ bắt đầu và kết thúc bởi 1 tổ hợp bit có cấu trúc đặc biệt là 01111110 (byte cờ),mỗi khi máy phát nhìn thấy 5 bit “1” liên tiếp theo sau bít 0 trong dòng dữ liệu thì lớp liên kết dữ liệu của nó sẽ tự động độn thêm một bit “0” vào. Việc độn bit (bit stuffing) này nhằm tránh sự xuất hiện của tổ hợp sáu bit 1 liên tiếp trong dòng dữ liệu (có thể gây nhầm lẫn với tổ hợp cờ). + Khi máy thu nhìn thấy 5 bit “1” liên tiếp và theo sau đó là một bit “0” thì nó sẽ tự động giải độn bằng cách xóa bỏ bit “0” này. Đây là kỹ thuật hoàn toàn trong suốt đối với mạng ở cả 2 đầu thu và phát. - Sử dụng các đặc điểm mã hóa ở lớp vật lý: + Phương pháp này dựa trên đặc điểm mã hóa của môi trường vật lý. + Một mạng LAN mã hóa một bit dữ liệu bằng cách sử dụng 2 bit vật lý. Bình thường bit “1” được mã hóa bởi cặp cao - thấp (hight-low), còn bit “0” được mã hóa bởi cặp thấp – cao (low-high). + Các tổ hợp thấp – thấp (low-low) và cao – cao (high-high) không xuất hiện trong dữ liệu nên có thể được sử dụng để xác định giới hạn các khung trong một số giao thức. Fundamentals of Communications Networks | QUÝ PTIT P a g e | 5 *Cơ chế kiểm soát lỗi: Nguyên lý chung kiểm soát lỗi: - Yêu cầu máy thu gửi trả về máy phát thông tin phản hồi về kết quả nhận được: Phản hồi dương (positive) hay phản hồi âm (negative) tương ứng với đã nhận an toàn hay chưa nhận. - Khi máy phát gửi đi một khung, nó cũng khởi động bộ định thời (timer). Nếu khung bị mất hoàn toàn, máy thu không có phản ứng gì, máy phát sẽ gửi lại khung sau khi hết thời gian định thời. Tương tự nếu phản hồi bị mất, máy phát cũng sẽ gửi lại khung sau khi hết thời gian định thời. - Các khung được gán số trình tự (Sequence Number) để trong trường hợp máy thu nhận được lặp lại cùng cùng một khung nhiều lần, máy thu có thể nhận biết được khung nào truyền lần đầu và khung nào truyền lại. *Cơ chế điều khiển luồng: Nguyên lý điều khiển luồng: Cần điều khiển luồng khi tốc độ truyền khung của máy phát nhanh hơn tốc dộ nhận của máy thu. - Điều khiển luồng dựa trên thông tin phản hồi (Feedback – based flow control): Máy thu gửi trả thông tin đến máy phát để cho phép máy phát truyền tiếp dữ liệu hoặc báo cho máy phát biết tình trạng nhận dữ liệu ra sao. - Điều khiển luồng dựa trên tốc độ (Rate – based Flow control): Có cơ chế giới hạn tốc độ máy phát để máy phát có thể gửi mà không cần phải sử dụng thông tin phản hồi từ máy thu. 4. Công nghệ Ethernet: cơ chế CSMA/CD, cấu trúc khung Ethernet. *Cơ chế CSMA/CD: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) là phương thức đa truy nhập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột. . Nguyên lý hoạt động: - Cảm nhận sóng mang: Mỗi trạm máy tính trên mạng kiểm tra lưu lượng mạng trên cáp, khi máy tính “cảm thấy” cáp đang thông thì nó có thể gửi dữ liệu. - Nếu có dữ liệu truyền trên cáp thì không một máy tính nào được truyền cho đến khi dữ liệu đang truyền đến được đích và cáp thông trở lại. - Nếu hai máy tính tình cờ gửi dữ liệu tại cùng một thời điểm thì xung đột sẽ xảy ra. Khi đó, các máy liên quan sẽ ngừng truyền trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi sẽ gửi lại. CSMA/CD sử dụng một khoảng thời gian lùi ngẫu nhiên, mỗi nút chọn một số ngẫu nhiên và đợi trong khoảng thời gian bằng số ngẫu nhiên này nhân với khe thời gian trước khi truyền lại. . Đặc điểm: - CSMA/CD là phương thức truy nhập đường truyền ngẫu nhiên sử dụng cho các mạng có cấu trúc dạng BUS, trong đó tất cả các máy trạm (host) kết nối trực tiếp vào BUS. - Mọi trạm đều có thể truy nhập vào BUS dùng chung một cách ngẫu nhiên do đó có thể dẫn đến xung đột (2 máy trạm cùng truyền tại một thời điểm). *Cấu trúc khung Ethernet: Ethernet chia dữ liệu thành nhiều khung (frame). Khung là một gói thông tin được truyền như một đơn vị duy nhất. Khung trong Ethernet có thể dài từ 64 đến 1518 byte, nhưng bản thân khung Ethernet đã sử dụng Fundamentals of Communications Networks | QUÝ PTIT P a g e | 6 ít nhất 18 byte, nên dữ liệu một khung Ethernet có thể dài từ 46 đến 1500 byte. Mỗi khung đều có chứa thông tin điều khiển và tuân theo một cách tổ chức cơ bản. Ý nghĩa các trường trong cấu trúc khung như sau: - PRE: Gồm 7 byte là chuỗi các bit 0 và 1 để đánh dấu điểm đầu khung và đồng bộ khung - SFD (Start of Frame Delimiter): Gồm 1 byte 01010111: cho biết bít tiếp theo là bit ngoài cùng bên trái trong byte ngoài cùng bên trái của trường địa chỉ - DA/SA: địa chỉ đích và địa chỉ nguồn (MAC), mỗi trường có độ rộng 6 bytes. - Length/Type: Gồm 2 byte chỉ độ dài trường dữ liệu - Data: Dữ liệu của khung. Nếu dữ liệu < 46 byte thì một phần bù được thêm vào để kích thước tăng thêm thành 46 byte - FCS (Frame Check Sequence): Gồm 4 byte, chứa mã kiểm tra lỗi CRC do bên gửi tạo ra. Giá trị này được bên nhận tính lại để kiểm tra khung có bị lỗi trong quá trình truyền hay không. Nó được tạo ra từ DA, SA, Length/Type và Data. 5. Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch gói, chuyển mạch gói theo kiểu datagram, chuyển mạch gói theo kiểu kênh ảo. So sánh và nêu ứng dụng cụ thể. Phân biệt được kiểu truyền thông connection oriented và connectionless. *Nguyên tắc cơ bản của chuyển mạch gói (Packet switch): - Dữ liệu truyền trong các gói nhỏ  Thường là 1000 octets, nếu lớn hơn thì bị chia thành các gói nhỏ  Mỗi gói chứa một phần dữ liệu và thông tin điều khiển (định tuyến/đánh địa chỉ) - Khi nút nhận gói, nó lưu đệm và chuyển tiếp tới nút tiếp theo - Ưu điểm: băng thông linh hoạt và hiệu quả đường truyền cao - Có hai cách: mạch ảo (virtual circuit) và dữ liệu đồ (datagram) *Chuyển mạch gói theo datagram: - Mỗi gói tin (hay datagram) được đối xử động lập với nhau trên mạng - Mỗi gói tin có thể đi theo tuyến bất kỳ, không cần theo thứ tự - Máy thu có nhiệm vụ sắp xếp lại các gói tin theo đúng thứ tự và phục hồi những gói tin lỗi. *Chuyển mạch gói theo kiểu kênh ảo (virtual circuit): - Trước khi truyền dữ liệu, các process thực hiện bắt tay tạo kết nối ảo - Mỗi gói tin chứa một nhận dạng kênh ảo thay cho địa chỉ đích - Không yêu cầu tuyến giành riêng cho mỗi gói *So sánh datagram và vitual circuit: Fundamentals of Communications Networks | QUÝ PTIT P a g e | 7 So sánh Datagram Virtual Circuit Thiết lập kênh Không cần thiết Yêu cầu Đánh địa chỉ Địa chỉ nguồn, đích Chỉ số Virtual Circuit Thông tin trạng thái Không lưu thông tin trạng thái của các kết nối Mỗi VC yêu cầu một không gian bảng định tuyến cho mỗi kết nối Định tuyến Mỗi gói tin được định tuyến độc lập Đường đi được lựa chọn khi thiết lập VC Ảnh hưởng khi router lỗi Không ảnh hưởng Thực hiện thiết lập lại VC Chất lượng dịch vụ Khó thực hiện Dễ nếu có đủ tài nguyên dành cho mỗi VC Điều khiển nghẽn Khó thực hiện Dễ nếu có đủ tài nguyên dành cho mỗi VC *Phân biệt truyền thông hướng kết nối và phi kết nối: - Truyền thông hướng kết nối: + Một liên kết truyền thông được tạo ra trước khi gói tin được chuyển đi. + Tất cả các gói tin được phân chia từ bản tin ban đầu sẽ được chuyển theo cùng một tuyến tới đích, có lộ trình rõ ràng theo hướng cố định đã được thiết lập từ trước. Ví dụ: TCP + Sử dụng một trong hai loại kênh ảo là:  Kênh ảo chuyển mạch (SVC - Switched Virtual Circuit): Kênh bị ngắt sau khi truyền thông hoàn tất.  Kênh ảo cố định (PVC - Permanent Virtual Circuits): Kênh kết nối thường xuyên kể quả không có quá trình truyền thông diễn ra. - Truyền thông phi kết nối: + Không có liên kết nào được tạo ra giữa trạm gửi và trạm nhận trước khi các gói tin được gửi đi. + Mỗi gói tin được gửi đi được xem như một đơn vị độc lập, không liên quan với các gói tin khách. + Các gói tin được phân chia từ bản tin ban đầu sẽ được chuyển theo các tuyến khác nhau tới đích. 6. Định tuyến: Khái niệm, phân loại, so sánh giữa các kiểu định tuyến. *Khái niệm: Định tuyến là sự lựa chọn một con đường để truyền một đơn vị dữ liệu (một gói tin chẳng hạn) từ trạm nguồn đến trạm đích trong một liên mạng. Chức năng định tuyến được thực hiện ở tầng mạng, cho phép bộ định tuyến đánh giá các đường đi sẵn có tới đích. *Phân loại và so sánh: - Định tuyến tĩnh và định tuyến động: + Định tuyến tĩnh: Các tuyến được thiết lập thủ công bởi người quản trị. Các thiết lập này không thay đổi trừ khi người quản trị thay đổi chúng. Định tuyến tĩnh không tốn băng thông cho quá trình trao đổi thông tin định tuyến, dễ thiết lập, hoạt động tốt trong môi trường mạng đơn giản. + Định tuyến động: Điều chỉnh theo sự thay đổi của mạng bằng cách phân tích các cập nhật định tuyến nhận được. Nếu gói cập nhật cho biết có sự thay đổi topo mạng, phần mềm định tuyến sẽ tính toán lại tuyến và gửi đi cập nhật định tuyến mới để báo cho các bộ định tuyến khác. Fundamentals of Communications Networks | QUÝ PTIT P a g e | 8 - Định tuyến đơn đường và đa đường: + Định tuyến đơn đường: Chỉ hỗ trợ một đường đi tới đích. + Định tuyến đa đường: Hỗ trợ nhiều đường đi tới đích, hỗ trợ cân bằng tải, cung cấp băng thông và độ tin cậy tốt hơn. - Định tuyến phẳng và định tuyến phân cấp: + Định tuyến phẳng: Các bộ định tuyến có vai trò ngang hàng nhau. + Định tuyến phân cấp: Một số bộ định tuyến hình thành một vùng đường trục, Các gói thuộc vùng không đường trục gửi đến đường trục rồi mới gửi đến các vùng khác để đến đích. Định tuyến phân cấp hỗ trợ tốt cho điều hành và quản lý lưu lượng. - Định tuyến trạm thông minh và định tuyến bộ định tuyến thông minh: + Định tuyến trạm thông minh: Trạm nguồn quyết định toàn bộ tuyến. Còn bộ định tuyến hoạt động đơn thuần như một thiết bị lưu trữ, chuyển tiếp gói đến điểm tiếp theo. + Định tuyến bộ định tuyến thông minh: Trạm nguồn không biết gì về tuyến, bộ định tuyến xác định đường đi qua liên mạng dựa trên tính toán của riêng nó. - Định tuyến trong và định tuyến ngoài: + Định tuyến trong: Định tuyến chỉ hoạt động bên trong miền định tuyến (hệ tự trị) + Định tuyến ngoài: Định tuyến hoạt động bên trong và giữa các miền định tuyến. - Định tuyến vector khoảng cách và định tuyến trạng thái liên kết. + Định tuyến vector khoảng cách: Các bộ định tuyến gửi toàn bộ bảng định tuyến nhưng chỉ gửi đến hàng xóm (bộ định tuyến kết nối trực tiếp) + Định tuyến trạng thái liên kết: Bộ định tuyến tìm đường đi ngắn nhất và gửi thông tin định tuyến tới tất cả các node trong mạng. Mỗi bộ định tuyến chỉ gửi một phần bảng định tuyến, phần mô tả trạng thái liên kết của bộ định tuyến. Mỗi bộ định tuyến xây dựng một bức tranh về toàn bộ mạng trong bảng topo. 7. Thuật toán tính toán đường đi ngắn nhất: Bellman-Ford, Dijkstra. So sánh. *Thuật toán Bellman-Ford: *Thuật toán Dijkstra: *So sánh: 8. Nguyên tắc hoạt động của giao thức vector khoảng cách, trạng thái liên kết. So sánh và lấy ví dụ về các giao thức cụ thể (RIP, OSPF và BGP). *Nguyên tắc hoạt động của vector khoảng cách: - Cập nhật định tuyến: Fundamentals of Communications Networks | QUÝ PTIT P a g e | 9 + Giao thức định tuyến vector khoảng cách gửi định kỳ các bản sao của bảng định tuyến từ một bộ định tuyến tới các bộ định tuyến hàng xóm (bộ định tuyến nối trực tiếp). + Những cập nhật đều đặn này giữa các bộ định tuyến truyền đạt các thay đổi về topo mạng. + Bộ định tuyến tích lũy các khoảng cách mạng và duy trì một cơ sở dữ liệu về thông tin topo mạng. Nhưng một bộ định tuyến không biết chính xác về topo của toàn liên mạng. - Trao đổi bảng định tuyến: + Mỗi bộ định tuyến bắt đầu hoạt động bằng cách xác định các hàng xóm của mình. + Các bộ định tuyến khám phá mạng và tìm đường đi tốt nhất tới mạng đích dựa trên các thông tin chúng nhận được từ mỗi hàng xóm. - Truyền lan thay đổi về topo mạng: + Khi topo mạng thay đổi, cập nhật bảng định tuyến phải được thực hiện. + Các cập nhật thay đổi tiến hành từng bước, từ bộ định tuyến này đến bộ định tuyến khác. + Mỗi bộ định tuyến phải gửi toàn bộ bảng định tuyến tới các hàng xóm. Các bảng định tuyến chứa các thông tin về giá đường đi tổng cộng (metric) và địa chỉ logic của bộ định tuyến đầu tiên trên đường đi tới mỗi mạng chứa trong bảng định tuyến. - Vòng lặp định tuyến (Routing loop): + Vòng lặp định tuyến có thể xuất hiện nếu mạng hội tụ chậm, dẫn đến các mục định tuyến không nhất quán. + Ví dụ khi có lỗi ở một mạng A, nhưng các bộ định tuyến khác vẫn tiếp tục định tuyến gói tới mạng A do chưa nhận được thông báo về lỗi này, từ đó truyền đi các bản tin cập nhật không chính xác về mạng A. Quá trình cập nhật tiếp tục, dấn đến tất cả các gói có đích là mạng A bị lặp vòng qua các bộ định tuyến. - Vấn đề đếm vô hạn: Đếm vô hạn là tiếp tục lặp vòng các gói quanh mạng bất chấp một thực tế là mạng đó đã không còn hoạt động. Vector khoảng cách (metric) của số bước nhảy tăng lên mỗi khi qua một bộ định tuyến. Các gói này lặp vòng quanh mạng do các thông tin sai trong bảng định tuyến. - Các giải pháp tránh vòng lặp định tuyến: + Định nghĩa số tối đa: Các giao thức vector khoảng cách định nghĩa một số tối đa, các bộ định tuyến sẽ ngừng đếm khi metric đạt tới số tối đa này. Khi metric vượt quá giá trị tối đa, mạng đó được xem như là không thể tới. + Phân chia ranh giới (Split – Horizon): Một bộ định tuyến không bao giờ gửi thông tin về một tuyến theo hướng mà bộ định tuyến đã cập nhật tuyến này. + Bộ định thời giữ (hold – down):Khi bộ định tuyến B nhận được cập nhật từ hàng xóm A chỉ ra rằng không thể truy nhập tới mạng 1 (mạng mà trước đây vẫn có thể truy nhập), bộ định tuyến B đánh dấu tuyến đó là không thể truy nhập và khởi động hold-down timer. • Nếu trước khi bộ định thời hết hạn, bộ định tuyến B nhận được cập nhật từ hàng xóm A báo là mạng 1 có thể truy nhập, bộ định tuyến B sẽ đánh dấu tuyến đó là có thể truy nhập gỡ bỏ bộ định thời giữ. • Nếu bộ định tuyến B nhận được một cập nhật từ hàng xóm khác A với tuyến đường tới mạng 1 có metric tốt hơn trong bảng định tuyến, nó sẽ thay thể tuyến tong bảng định tuyến, đánh dấu mạng có thể truy nhập và gỡ bỏ bộ định thời giữ. • Nếu bộ định tuyến B nhận được cập nhật có metric kém hơn từ hàng xóm khác A, nó sẽ bỏ qua cập nhật này. *Nguyên tắc hoạt động của trạng thái liên kết: Fundamentals of Communications Networks | QUÝ PTIT P a g e | 10 Kỹ thuật định tuyến trạng thái liên kết (link state) hay còn gọi là kỹ thuật định tuyến đường đi ngắn nhất (SPF) có các đặc điểm chính sau: - Trao đổi thông tin định tuyến: Các cơ chế khám phá mạng trạng thái liên kết được sử dụng để tạo một bức tranh chung về toàn bộ mạng. Tất cả các bộ định tuyến trạng thái liên kết chia sẻ bức tranh này về mạng. Việc khám phá mạng cho định tuyến trạng thái liên kết gồm các tiến trình sau: + Các bộ định tuyến trao đổi các quảng cáo trạng thái liên kết (LSA) với nhau. + Mỗi bộ định tuyến đồng thời xây dựng một cơ sở dữ liệu topo gồm tất cả các LSA đến từ liên mạng. + Giải thuật đường đi ngắn nhất tính toán khả năng có thể tới các mạng đích. + Bộ định tuyến liệt kê các đường đi tốt nhất và các cổng tới mạng đích trong bảng định tuyến. - Truyền lan sự thay đổi topo: Mỗi khi topo trạng thái liên kết thay đổi, các bộ định tuyến đầu tiên biết được sự thay đổinaày gửi LSA mới tới các bộ định tuyến khác hoặc tới một bộ định tuyến chỉ định (nơi các bộ định tuyến khác có thể sử dụng để cập nhật). LSA này sẽ được tràn ngập tới tất cả các bộ định tuyến trong liên mạng. Mỗi bộ định tuyến thực hiện các công việc sau: + Lưu lại các thông tin của hàng xóm: tên, trạng thái, giá của liên kết tới hàng xóm + Xây dựng gói LSA liệt kê tên của các bộ định tuyến hàng xóm và các giá liên kết, gồm hàng xóm mới, các thay đổi trong giá liên kết, và liên kết tới các hàng xóm đã chuyển sang trạng thái không hoạt động. + Gửi gói LSA để tất cả các bộ định tuyến khác đều nhận được + Khi nhận được một gói LSA, ghi lại gói đó trong cơ sở dữ liệu + Hoàn thành một bản đồ của liên mạng bằng cách sử dụng dữ liệu của các gói LSA được tích lũy, và sau đó tính toán tuyến tới tất cả các mạng khác sử dụng giải thuật SPF. + Khi một gói LSA tạo nên thay đổi trong cơ sở dữ liệu trạng thái liên kết, giải thuật SPF tính toán lại các đường đi tốt nhất và cập nhật bảng định tuyến. - Các vấn đề liên quan đến giải thuật: + Yêu cầu bộ nhớ và bộ xử lý: Yêu cầu nhiều bộ nhớ hơn và thực hiện nhiều xử lý hơn so với chạy giao thức định tuyến vector khoảng cách, do phải lưu trữ nhiều cơ sở dữ liệu khác nhau, cây topo và bảng định tuyến, giải thuật Dijkstra cũng yêu cầu nhiều xử lý phức tạp và tốn CPU. + Yêu cầu về băng thông: Băng thông bị tiêu tốn do hàng loạt các gói trang thái liên kết ban đầu được trao đổi. Tuy nhiên, sau giai đoạn trao đổi ban đầu, giao thức định tuyến trạng thái liên kết chỉ yêu cầu một lượng băng thông rất nhỏ để gửi các gói LSA mỗi khi tôp mạng có thay đổi. + Đường đi không nhất quán giữa các bộ định tuyến:Phải đảm bảo rằng mọi bộ định tuyến phải có được tất cả các gói LSA cần thiết và nhất quán. Trong một liên mạng lớn, các phần cập nhật nhanh hơn có thể gây nên các sự cố cho các phần cập nhật chậm hơn. *So sánh và lấy ví dụ: Vector khoảng cách Trạng thái liên kết Nhìn topo mạng từ viễn cảnh của hàng xóm Có được cái nhìn toàn cảnh về liên mạng Cộng vào vector khoảng cách từ bộ định Tính toán đường đi ngắn nhất tới tất cả các bộ định Fundamentals of Communications Networks | QUÝ PTIT [...]... định mạng được linh hoạt hơn Phân chia địa chỉ mạng gần với nhu cầu thực tế Gồm 32 bit như địa chỉ IP chuẩn và thêm vào đó là thông tin có bao nhiêu bit được sử dụng cho phần netid (prefix) Ví dụ: A.B.C.D/n Địa chỉ phân lớp là một trường hợp đặc biệt của địa chỉ không phân lớp *Chia mạng con: - Chia mạng thành các mạng nhỏ hơn gọi là mạng con (subnet) trong đó mỗi mạng con có một địa chỉ riêng - Chia mạng. .. đề cho tải mạng cao, Kích thước hạn chế (tối đa 15 hop), Thời gian hộ tụ chậm 9 tuyến Cập nhật ngay khi thay đổi, hội tụ nhanh Chuyển cập nhật định tuyến trạng thái liên kết tới tất cả các bộ định tuyến Bảng định tuyến nhỏ, tiêu đề mạng ít, có khả năng mở rộng kích thước mạng, hội tụ nhanh Phức tạp, khó cấu hình Phân biệt rõ các kiểu địa chỉ (vật lí, liên mạng, cổng) khi thực hiện truyền thông tin trong... dùng Kích thước cửa sổ bên gửi do bên nhân xác định và được thông báo trong các phân đoạn xác nhận Thường thì kích thước của cửa sổ được thông báo bằng với kích thước còn rỗi trong bộ đệm nhận Bài tập: 1 2 Hiểu và áp dụng thuật toán Bellman-Ford, Dijkstra để tính toán đường đi ngắn nhất cho một liên mạng Gán địa chỉ IP, phân mạng con cho một topo mạng cụ thể Fundamentals of Communications Networks | QUÝ... trong liên mạng (Internet) *Địa chỉ vật lý: Ở tầng vật lý và liên kết dữ liệu, 2 node kết nối với nhau bởi một liên kết Lớp liên kết dữ liệu trong khung có địa chỉ vật lý và chỉ cần địa chỉ vật lý, còn lại là các thông tin tương ứng với lớp này Địa chỉ vật lý mang tính chất nội bộ, gồm 6 byte được viết theo ký tự Hexa Ví dụ: D0-DF-9A-4A-06-86 *Địa chỉ liên mạng (Địa chỉ logic): Ở tầng mạng, truyền dữ... (Maximum Transfer Unit) là giá trị của đơn vị truyền tối đa, khác nhau đối với các giao thức mạng vật lý Đểgiao thức IP không phụ thuộc vào mạng vật lý, các nhà thiết kế đã quyết định lấy chiều dài tối đa của 1 IP datagram = MTU lớn nhất được định nghĩa tại thời điểm đó Đối với các mạng vật lý khác,chúng ta phải phân mảnhdatagram để nó có thểchuyển qua các mạng Fundamentals of Communications Networks... không còn truyền dữ liệu nữa, nó gửi phân đoạn thứ 3, bản tin kết thúc, phân đoạn này là một phân đoạn FIN Bước 4: Máy khách gửi phân đoạn thứ 4, phân đoạn ACK, để thông báo sự nhận phân đoạn FIN từ máy chủ.Phân đoạn nàychứa số xác nhận, bằng sốtrình tự trong phân đoạn FIN từmáy chủ cộng một, đồng thời giải phóng kết nối Trình bày kỹ thuật điều khiển luồng của TCP: Nguyên lý cửa sổ trượt và cơ chế quản... dữ liệu từ LAN này sang LAN khác nên cần địa chỉ phổ quát để truyền qua biên giới LAN Một gói tin tại lớp mạng có địa chỉ logic không đổi khi từ mạng này sang mạng khác Địa chỉ vật lý trong gói tin thay đổi Địa chỉ logic gồm 4 bytes, viết theo hệ nhị phân hoặc thập phân, gồm phần netBits và hostBits Ví dụ: 132.24.75.9 *Địa chỉ cổng: Trao đổi thông tin ở lớp giao vận, khi kích thước dữ liệu lớn sẽ được... Phân mảnh và hợp lại theo kích thước khung tối đa của mạng vật lý Định tuyến hoặc phân phối trực tiếp tùy thuộc vào dịch vụ liên mạng hay trong nội mạng *Tiêu đề gói tin IPv4: Các gói dữ liệu tại tầng IP được gọi là datagram Một datagram có chiều dài biến thiên, gồm hai phần là tiêu đề và dữ liệu Phần tiêu đề có chiều dài từ 20 đến 60 byte, chứa các thông tin cần thiết cho định tuyến và chuyển phát dữ... gói tin và mỗi gói tin đều có địa chỉ cổng giống gói tin ban đầu Khi truyền xuống các lớp dưới, mỗi gói tin được gắn thêm địa chỉ mạng và địa chỉ vật lý Địa chỉ cổng 16 bit và được thể hiện bởi số thập phân Ví dụ: 569 10 Giao thức IP: Chức năng cơ bản của giao thức IP, tiêu đề gói tin IPv4, địa chỉ IP phân lớp và không phân lớp, chia mạng con, phân mảnh gói tin theo MTU *Chức năng của giao thức IP: -... bước: chuyển gói tới mạng, chuyển gói tới mạng con, chuyển gói tới trạm - Để chia mạng con, ta phải mở sộng NetID, nghĩa là thêm SubnetID bằng cách mượn một số bít trong phần HostID *Phân mảnh gói tin theo MTU: - - - - Gói dữ liệu tại tầng IP được gọi là datagram Mỗi datagram có chiều dài biến thiên,gồm hai phần là tiêu đề và dữ liệu.Phần tiêu đề có chiều dài từ 20→60byte, chứa các thông tin cần thiết . | 1 CƠ SỞ KỸ THUẬT MẠNG TRUYỀN THÔNG Lý thuyết 1. Mô hình kết nối các hệ thống mở OSI : Mô hình 7 lớp, chức năng tương ứng của từng lớp và ví dụ cụ thể. *Mô hình 7 lớp: Hệ thống truyền thông. đặn này giữa các bộ định tuyến truyền đạt các thay đổi về topo mạng. + Bộ định tuyến tích lũy các khoảng cách mạng và duy trì một cơ sở dữ liệu về thông tin topo mạng. Nhưng một bộ định tuyến. bị ngắt sau khi truyền thông hoàn tất.  Kênh ảo cố định (PVC - Permanent Virtual Circuits): Kênh kết nối thường xuyên kể quả không có quá trình truyền thông diễn ra. - Truyền thông phi kết nối: +