Phân tích và tối ưu hoá hiệu năng một số mạng máy tính

Phân tích tối u hoá hiệu số mạng Chơng I Các khái niệm mở đầu 1.1.Lịch sử Trớc có đời máy tính, chØ cã nhÊt mét giao thøc trun th«ng mạng diện rộng tồn telex Thông lợng (Throughput) giao thức đợc định theo yêu cầu đòi hỏi để hỗ trợ tối đa mà ngời đánh máy làm việc cách bình thờng điển hình khoảng ký tự/giây Sự đa vào phiên tơng tác ngời sử dụng cuối teletype máy tính đà dẫn đến xuất ứng dụng asynchronous echoplex không đồng Trong đó, việc hiệu chỉnh lỗi đợc cung cấp theo tín dội từ ký tự đà nhập vào máy chủ, nhập lại bị lỗi Cơ chế đơn giản làm việc tốt thiết bị cuối chi phí thấp đợc nối trực tiếp đến máy chủ, nhng bị giảm sút chất lợng nhiều vấn đề hiệu đợc sử dụng qua mạng diện rộng Bởi đặc trng nhiều giao thức khác ứng dụng đà đợc phát triển để sử dụng môi trờng mạng cục bộ, sau đợc dùng mạng diện rộng việc phát triển mạng Dữ liệu trực tuyến nhập vào máy tính đà dẫn đến xuất giao thức phức tạp với thông lợng cao điều khiển luồng để hỗ trợ việc tiếp nhận khối nh có khả để chia sẻ (dùng chung) tuyến truyền thông vài thiết bị Hầu hết giao thức ban đầu hớng ký tự , đồng không đồng ( vài giao thức có 2), đặc biệt nhà sản xuất máy tính đơn Đồng ví dụ IBM nhà cung cấp khác BSC với DCMP DEC hỗ trợ đồng không đồng bộ, giao thức không đồng đợc ủng hộ nhiều công ty ví dụ thân DEC, Burrousgh, Honeywell Sperry Các giao thức sở ký tự khác có sữa lỗi phức tạp cộng với thủ tục hỏi vòng làm cho chúng chia tài nguyên tốn kém, ví dụ cổng máy chủ đờng dẫn chuyển mạch tuyến Việc chia tài nguyên chắn dẫn đến vài mát hiệu năng, khả để cực tiểu hoá ảnh hởng đối nghịch quan trọng, cho thiết kế mạng giao thức mạng Sự phát triển giao thức mạng diện rộng đà sử dụng gói chuyển mạch luồng bít đồng bộ, nh SDLC X.25, phép phân đoạn Phân tích tối u hoá hiệu số mạng liệu để xác định cách thuộc vào ngời sử dụng đặc trng, nhờ nhiều ngời sử dụng chung tuyến đơn việc giảm hiệu dẫn đến chế hỏi vòng Sù suy gi¶m vÉn x¶y ra, nhng viƯc sư dơng hàng đợi thay cho hỏi vòng cho phép tận dụng tuyến cao cộng với hiệu kép đầy đủ Tất giao thức ban đầu kết nối định hớng chúng xuất user nh tuyến đơn đến đích Trong phạm vi mạng cục bộ, ảnh hởng cáp dung lợng cao có số lỗi thấp cho phép phát triển giao thức kết nối đơn giản nh Ethernet Token Ring Băng thông cao có ý nghĩa thời gian gần hiệu không vấn đề mạng cục (LANs); thiết bị đợc bổ sung, tuỳ thuộc vào vài nguyên tắc đơn giản hệ thống làm việc Tuy nhiên, băng thông giá trị cho phép phát triển ứng dụng thân thiện ngời dùng cách dễ dàng, nh hình ảnh đối tợng liên kết, tức thu đợc thuận lợi cách đầy đủ Theo kết quả, giới hạn hiệu mạng bắt đầu trở thành quan trọng thân LAN, vấn đề tới hạn ứng dụng nh đợc sử dụng mạng diện rộng (WAN), chi phí cao chắn dẫn đến việc cực tiểu vừa đủ băng thông đợc cung cấp Tơng lai vấn đề hiệu sinh từ yêu cầu cần thiết để hỗ trợ multimedia mạng Điều cho phép xuất công nghệ giao thức điều khiển (xử lý) ứng dụng số bit biến cách đồng thời với chất lợng cao 1.2.Các kiểu mạng Mạng liệu truyền thông diện rộng ngày đà tồn Cộng thêm khác biệt vật lý, mạng công cộng, cá nhân lai cách tự nhiên với hiệu suất đặc điểm khác Các mạng liệu ban đầu hoàn toàn mạng quay số tơng tự mạng thuê bao cá nhân Các mạng nh có đặc điểm tỉ lệ lỗi cao hiệu suất thấp, nhanh chóng bị loại bỏ nớc tiên tiến hơn, phát triển công nghệ đại cung cấp tuổi đời kéo dài đà đợc quan tâm đến vài năm trớc Tuy nhiên, nhiều nớc đờng tơng tự đợc dùng với truyền thông nhiều năm tới, việc tối u hoá chúng tiếp tục vấn đề quan trọng Thậm chí nhiều quốc gia phát triển mạng tơng tự quan trọng ngời dùng độc lập Các dạng chủ yếu công nghệ truyền thông đợc liên kết với mạng tơng tự modem, mạng chuyển mạch gói thống kê phức tạp Phân tích tối u hoá hiệu số mạng mạng diện rộng, với liên kết cục đợc cung cấp ngời quản lý bó, điều khiển truyền thông (bộ tiền xử lý) PADs Công nghệ thờng đòi hỏi trình độ lập kế hoạch cao cố gắng cấu hình, yêu cầu nâng cấp phức tạp để đáp ứng điều kiện thay đổi Các mạng số đà cã mét cÊu thµnh sù më réng nhanh chãng cđa mạng diện rộng Hầu hết mạng ban đầu dựa sở mạch mạ đồng, nhng tuyến đại dựa sở sợi quang học Sử dụng tuyến số cho phép hạ thấp đáng kể tỉ lệ lỗi dung lợng cao Dữ liệu truyền thông liên kết tơng tự theo trình bày điển hình có tỉ lệ lỗi 1/10 5, ngợc lại mạng số giá trị biến đổi từ 1/106 mạch kim loại xuống 1/1011 mạng sử dụng cáp sợi quang Các số liệu cho mạch số biến đổi từ vài Kilôbit/giây đến nhiều Gigabit/giây, cho phép thông lợng rộng lớn Mạng quay số tăng lên thông lợng, với modem kết nối đợc thay sở ISDN dịch vụ số nh chuyển mạch liệu 56/64 Phí tổn thấp tơng đối băng thông qua sợi quang học làm trở thành thực để chạy ứng dụng mạng không cấm chi phí đắt, nh chậm, dựa mạch tơng tự cũ Một đặc trng quan trọng khác mạng số khả tích hợp liệu âm Sự xuất mạch số mạng WAN đà thay PADs cục điều khiển bó với LANs sở dựa cấu trúc hệ thống dây cáp dễ dàng nhiều việc bảo quản Cho đến tận xuất multimedia băng thông cao ứng dụng clients server, hiệu vấn đề LANs thân chúng, server hớng đến thắt cổ chai Băng thông chi phí thấp LAN đợc ý phát triển giao thức truyền (truyền thống) không kết nối thay giao thức WAN định hớng kết nối Khi đợc sử dụng thông qua kết nối LAN cực tiểu hoá kết nối nh Bài toán phức tạp hệ điều hành mạng LAN ban đầu, nh Netware, đặc trng cửa sổ để đảm bảo thông lợng tốt Điều thuyết phục ngời sử dụng Netware để đồng ý vấn đề mạng WAN, đặc biệt X.25 đợc sử dụng Các mạng số hỗ trợ phạm vi rộng mạng tơng tự Các chuyển mạch gói, điều khiển bó, tiếp tục đợc sử dụng, nhng thêm vào mà xung phức tạp âm thanh, thiết bị tiếp hợp cho truy cập ISDN Các hub cộng, tuyến đầu nối với mạng LAN Phần lớn Phân tích tối u hoá hiệu số mạng mạng số dựa hƯ thèng cÊp bËc sè “plesiochronous” víi c¸c chn thay đổi từ quốc gia đến quốc gia khác mạng băng thông cao phải suy giảm thành phần 2Mbps 1.544 Mbps lần, tức thao tác chèn giảm phải đợc thực tỉ lệ bit thay đổi gắn liền theo lợc đồ (scheme) plesiochronous Các mạng bắt đầu đợc thay đà phủ mạng cấp bậc số đồng (SDH) đà đợc tiêu chuẩn hoá quốc tế với cải thiện tính dễ điều khiển không cần việc đổi tần số Công nghệ số mở rộng nhanh chóng đến khái niệm LAN mở rộng phạm vi lớn từ IEEE 802.6 MAN (mạng đồ thị ) theo hớng sử dụng rộng rÃi 1.3 Các kiến trúc mạng Các nhà sản xuất máy tính đà nhận thấy sử dụng kiến trúc tầng cho phép nhà lập trình tách từ hệ điều hành mạng chi tiết đơn giản hoá phát triển mạng lẫn ứng dụng Các kiến trúc SNA IBM DNA DEC, chúng qua số công đoạn thực cuối mô hình OSI (kết nối hệ thống mở ).Trong luận văn bao gồm ba kiến trúc đó, nhng tổng quát, chồng giao thức OSI đợc sử dụng nh mô hình mẫu Các vấn đề hiệu đợc chia nhỏ theo tầng chồng giao thức OSI tầng đợc trình bày bảng 1.1 Bảng 1.1.Chồng giao thức OSI: Tầng Tên ỉng dụng (Application) Trình diễn (Presentation) Phiên (Session) Giao vận (Transport) Liên kết (Data link) Mạng (Network) Vật lý (Physical) Khi ứng dụng truyền liệu, phần sau đợc chuyển xuống dới chồng giao thức nhận đợc đỉnh giai đoạn trừ lúc cuối Hiệu suất mạng bị ảnh hởng nặng theo hai mặt đỉnh đó, giao thức liên kết với Phân tích tối u hoá hiệu số mạng lớp Sự ứng dụng mô tả tầng không trực tiếp phân tán đến độ trễ giao thức Tầng hội (tầng 5) góp phần trì hoÃn mạng thông qua việc sử dụng điểm đồng hoá Cã hai kiĨu: ChÝnh vµ phơ, vỊ kiĨu thø nhÊt bắt buộc phải đợc thừa nhận trớc liệu đợc gửi Điều dẫn tới thu nhỏ theo thông lợng Các tầng vận chuyển chứa đựng điều khiển luồng vài tầng nó, đáng kể tầng 4, mục đích để ngăn chặn tắc nghẽn thiết bị cuối, nh máy in Các cửa sổ tín hiệu báo nhận hạn chế chủ yếu dựa thông lợng vài mạng, tắc nghẽn thiết bị cuối Các tầng mạng nguồn gốc độ trễ mạng chế điều khiển luồng cưa sỉ c¬ së end to end cđa nã mơc đích để ngăn tắc nghẽn mạng Các nguyên lý điều khiển luồng tơng tự đợc áp dụng cho tầng liên kết liệu, nhng chúng quan trọng nh độ trễ nguồn Cuối cùng, mức vật lý độ trễ tồn hiển nhiên số truyền có hạn tín hiệu bản, với thời gian giới hạn đợc yêu cầu để đặt bit thông tin tạo thành thông điệp dựa phơng tiện truyền tin Thêm vào độ trễ nguyên phơng tiện truyền tin, tầng bao gồm độ trễ xử lý thiết bị nh modem dồn kênh Các chồng giao thức khác, nh SNA, bao gồm chức tơng tự, nhng phân bố theo cách khác tầng Chồng giao thức cho SNA đợc trình bày bảng 1.2 Bảng 1.2.Chồng giao thức SNA: Tầng Tên Phân tích tối u hoá hiệu số mạng Giao tác ( Transaction) Quản trị chức ( Function Managerment) Điều khiển luồng liƯu ( Data flow control) §iỊu khiĨn trun ( Transmission control ) Kiểm soát đờng dẫn ( Path control ) Điều khiển liên kết liệu (Data link control) Điều khiển vật lý (Physical control ) Các tầng đến thực vai trò tơng tự nh tầng OSI, nhng tơng ứng với tầng 3, 4, đợc trộn lẫn, ứng dụng tầng OSI nhiều phát triển SNA 1.4 Các độ đo hiệu Nh đà ®Ị cËp phÇn më ®Çu, cã nhiỊu ®é ®o khác với hiệu mà thích hợp với mạng 1.4.1 Các tham số độ trễ Phần lớn đặc trng điều chỉnh giao thức đòi hỏi công cụ tinh vi, nh việc giám sát công cụ đại, nhng có số sở, suy đoán nhờ xác định nhiều độ trễ đoạn thắt cổ chai Đó độ trễ truyền tin tín hiệu điện tử tốc độ có hạn ánh sáng, tỉ lệ bit đờng truyền độ trễ chuyển mạch chuyển mạch gói router Chúng đợc trình bày nét dới 1.4.1.1 Độ trễ truyền tin Tốc độ tối đa ánh sáng khoảng 300.000km/s, liên kết ngắn độ trễ không quan trọng nhng liên lục địa liên kết vệ tinh chúng trở nên quan trọng đáng kể Hầu hết vệ tinh sử dụng cho truyền thông quỹ đạo địa tĩnh độ cao khoảng 36.000km điều dẫn đến độ trễ khoảng 270 miligiây cho phần tử vệ tinh Trong trờng hợp kết nối cáp trái đất tốc độ truyền tin nhỏ chút không gian, độ trễ khoảng miligiây cho khoảng cách 200.000km Điều đợc minh hoạ đồ thị 1.1 Phân tích tối u hoá hiệu số mạng Delay (ms) Hình 1.1 §é trƠ trun tin 1.4.1.2 §é trƠ tèc ®é bit §é trƠ tèc ®é bit chiÕm số lợng có hạn thời gian để đặt số liệu số lên đờng truyền phụ thuộc vào tập liệu tốc độ đờng Đồ thị 1.2 trình bày phân loại độ trễ đợc mong đợi cho vài kiểu liệu qua phạm vi đặc trng tốc độ WAN 140 120 100 80 60 40 20 64 128 256 386 512 Tèc ®é tuyÕn (kbps) 128 byte 1024 1544 1024 byte Hình 1.2 Độ trễ đờng truyền Phân tích tối u hoá hiệu số mạng 1.4.1.3 Độ trễ chuyển mạch gói Thời gian để chuyển mạch dựa tốc độ xử lý kiến trúc chuyển mạch bên theo mức độ biến động đó, nhng lớn chút tốc độ xử lý tơng hỗ gói Các chơng cuối mô tả đặc tính phức tạp độ trễ tầm quan trọng đáng kể chúng việc điều chỉnh hiệu phạm vi giao thức 1.4.2 Thời gian thiết lập liên kết Trớc liệu đợc truyền theo dịch vụ mạng định hớng kết nối nào, trớc hết cần đợc thiết lập gọi phiên Mặt khác, với dịch vụ mạng kết nối (CLNS) không đợc yêu cầu Ví dụ với IP (ex-TCP) ISO 8273 ví dụ giao thức CLNS CLNS đợc sử dụng dựa trung gian đáng tin cậy nh mạng LANs Đối với vài ứng dụng, nh kiểm tra thẻ tín dụng, thời gian thiết lập liên kết thíc ®o quan träng nhÊt Thêi gian thiÕt lËp bao gåm c¶ hai líp vËt lý, nh sù gäi Modem STN, đóng góp tầng đến tầng ngăn xếp giao thức OSI đà bao gồm Modem, chúng thành phần đơn lớn , SNA dựa vài thiết bị, nh low-end AS/400, mức cao thiết lập phiên thấp 1.4.3 Thời gian phản hồi Hầu hết độ đo sở chuyển giao liệu thời gian phản hồi mạng Điều dễ dàng cho ngời sử dụng để nhận trả lời đến th tín Trớc hết cần phân biệt đợc thời gian truyền mạng chiều thời gian trả lời trọn vòng (hai chiều) Độ trễ trọn vòng thông thờng quan trọng ứng dụng tơng tác lẫn nhau, vấn đề trớc liên quan đến hệ điều hành lô Bốn phơng thức xúc tiến tơng lai mà vùng thông báo đợc sử dụng là: FILO (First-In Last-Out), FIFO (First-In First-Out), LILO (Last-In Last-Out), LIFO (Last-In First-Out) cã thĨ kh¸c nhiỊu phơng diện mà phơng thức đợc sử dụng FILO yếm định nghĩa đó, thích hợp ứng dụng sở hình nơi liệu đợc truyền hình đầy đủ không đáp lại liệu đợc hiển thị đà nhận đợc trạm cuối Theo phơng pháp chuyển tác áp dụng trờng hợp server không bắt đầu tiến trình thông tin hoàn thành giao dịch đà đợc nhận Phân tích tối u hoá hiệu số mạng FIFO tơng tự FILO, ngoại trừ trạm cuối bắt đầu hiển thị liệu trả lại chúng vừa đến Các đoạn rút gọn (roundtrip) bao gồm giai đoạn FILO vào máy chủ, kéo theo FIFO trả lại LILO ứng dụng trạng thái nơi liệu đợc truyền đợc phát ra, nhng đợc hiển thị đợc xử lý lần giao dịch hoàn thành đà nhận đợc LIFO version tối u thời gian phản hồi, có khả bị định giá nhà cung cấp mạng trừ có lý rõ rệt để không làm nh Nó cung cấp trạng thái nơi liệu giao tác vừa đợc truyền đợc xử lý nh đợc sinh Ví dụ chung tiến trình LIFO chúng ngời sử dụng cuối máy tính chủ sử dụng giao thức không đồng để truyền thông qua mạng chuyển mạch gói từ PADs Ngời sử dụng đánh máy ký tự vào giai đoạn cuối, gửi chúng đến PAD chúng lần lợt tiến phía trớc chúng nh mét gãi chØ dùa trªn viƯc thu nhËn cđa mét gãi ký tù tríc, vÝ dơ nh sù chuyªn chở khứ hồi; gói sau đến PAD máy chủ chúng tháo rời gửi liệu không đồng vào máy chủ Sự khác độ đo đợc minh họa hình 1.3 thời gian truyền thông mạng ví dụ PAD 9.6 kbps 64 kbps 19.2 kbps Host H×nh 1.3 Thời gian vợt mạng qua PAD Giả sử 128 bytes liệu đợc truyền từ thiết bị cuối đến máy chủ, giả định liên kết PAD PAD trung tâm cộng thêm bytes tổng phí Hơn nữa, giả thiết mạng đợc tải cách (lightly) nhẹ nhàng đo đợc độ trễ hàng đợi độ trễ truyền tin không đáng kể Thời gian truyền bao gồm phần gánh chung cho tất bốn định nghĩa, 17 ms cho kết nối PAD PAD trung tâm hứa hẹn ms cho PAD, cộng thêm phần biến đổi Phần biến đổi dựa ký tự đơn 128 ký tự, theo phơng thức, đợc truyền PAD tới kết nối máy chủ/cuối Giả thiết hai bit dùng ký tự điều dẫn đến thời gian truyền đợc trình bày bảng 1.3 Phân tích tối u hoá hiệu số mạng Bảng 1.3 Các quy tắc hàng đợi: Phơng thức FILO FIFO LILO LIFO Thêi gian truyÒn (ms) 227 165 105 43 Nếu vòng trọn vẹn đợc trì cho trả lời để xuất dựa nguồn máy cuối, số gấp đôi trờng hợp 128 byte khác trả thông báo Một vấn đề quan trọng để xem xét thời gian trả trung bình vài trờng hợp chấp nhận đợc tồi riêng biệt (đặc trng) Đó giá trị tơng ứng khoảng 9/10, 19/20, 99/100 thời gian trả lời giao dịch Một khuynh hớng cho trờng hợp tồi 20 lần giao dịch đà đợc đề cập đợc nêu nh đặc trng mạng, 100 giao dịch tồi thờng xuyên đợc quan tâm ®Õn tÝnh hay thay ®ỉi 1.4.4 §é dao ®éng Có vài trờng hợp nơi không thời gian đáp ứng lại thân mà yếu tố quan trọng xác định chất lợng nhng phần tính hay thay đổi Đó độ dao động Phạm vi quan trọng ứng dụng Multimedia Độ trễ biến thiên có ảnh hởng đến âm loa bị lắp Một vài số liệu nêu để thừa nhận tầm quan trọng độ dao động bảng 1.4 1.4.5 Độ lệch Đặc tính quan trọng khác thời gian phản hồi vài thời điểm quan trọng ứng dụng Multimedia khác theo độ trễ phần khác ứng dụng Ví dụ điều khác âm hình ảnh ứng dụng video, nơi phần thông điệp nhận đợc quan tâm việc đồng hoá với đặc tính khác độ lệch Sự phân biệt độ lệch mịn, chúng xem xét đến khía cạnh ngời sử dụng chịu ảnh hởng đặc biệt, độ lệch thô cho khía cạnh chịu ảnh hởng Sự 10 Phân tích tối u hoá hiệu số mạng dao động (thay đổi) ngắn mức lu lợng nhng trở nên không ổn định dẫn đến thay đổi không đột ngột thời gian truyền từ dẫn đến tình trạng phải truyền lại Trong trờng hợp khác cần thiết để thực tuyến truyền tốt phơng pháp chủ yếu để thực việc sử dụng giải thuật định tuyến Có hai loại giải thuật định tuyến LSA- (Link state algorithms) giải thuật liên kết tơng tự DVA- (Distance-Vector Algorithms) giải thuật vectơ khoảng cách Ban đầu, hầu hết mạng sử dụng định tuyến dựa DVA mạng bắt đầu đợc mở rộng Chẳng hạn mạng Internet dựa giao thức TCP/IP, mạng kết nối với xơng sống mạng đợc sử dụng RIP dựa DVA, mạng phát triển để mở rộng nhiều chuẩn nhà cung cấp phải chấp nhận giao thức định tuyến nh OSPF IS IS đợc giới thiệu phần 5.3 Các giải tht kiĨu LSA sư dơng mét gi¶i tht nỉi tiÕng giải thuật Dijkstra Giải thuật áp dụng để liên kết trạng thái giao thức định tuyến nút tính toán đờng dẫn ngắn thân nút, tập trung hoá hệ thống nơi mà tính toán đợc thực gián tiếp offline-ngoại tuyến, gián tiếp : Tính từ mô tả thiết bị không nối với máy tính tạm thời bị ngắt khỏi máy tính Mặc dù thiết bị ngoại tuyến bị ngắt, song thuật ngữ không thiết đồng nghĩa với ngắt vật lý dừng vật lý Ví dụ, máy in ngoại tuyến (tạm thời bị ngắt) song bật nối với máy tính cáp máy in cho nút 4.4 Giải thuật Dijkstra Đây phơng pháp nhanh để tìm kiếm ®êng truyÒn tèi u theo ®êng dÉn cã chi phÝ nguồn đích có liên quan đến số hàm chi phí Hàm chi phí đặc tính thiết bị giao thức mạng, thân không làm thành phận cuả giải thuật Chỉ số chất vài hàm chi phí đà đa chơng cho vài giao thức Vấn đề đặt tìm đờng có độ dài ngắn từ nút cho trớc tới nút lại mạng Giải thuật bớc thiết kế đờng ngắn có gốc nút nguồn nút xa mạng đà đợc đa vào Mỗi nút mạng có danh sách tất nút khác ghép nối liên kết chúng chi phí liên kết sở gốc để tính toán đờng truyền ngắn chúng Giải thuật bắt đầu nút nguồn sau thực thi bớc từ nút lân cận gần đến tận tới tất nút xa cuối đà đợc 109 Phân tích tối u hoá hiệu số mạng phủ Đờng truyền ngắn đợc định nghĩa tuyến truyền có giá thấp hai nút, với khoảng cách tổng chi phí (giá) liên kết tham gia Đặt D(B) khoảng cách từ nút nguồn A đến nút B Đặt (i,j) chi phí liên kết từ nút i đến nút j Đặt {S} tập hợp nút có tuyến truyền từ A đà đợc xác định tơng tác Giải thuật bao gồm bớc khởi tạo, bớc lặp nh sau: Khởi tạo Đặt {S}=A Với nút không thuộc {S}, ví dụ tất nút khác vào lúc ban đầu, đặt D(B)=C(A,B), C(A,B) vô B không liên kết trực tiếp với A, ngợc lại đợc định rõ chi phí (tơng hỗ theo tốc độ liên kết) Bớc lặp Tìm nút N, gần nút nguồn nhất, vµ cha thc {S}, bỉ sung nã vµo {S} vµ cập nhật khoảng cách D(B) nút lại phép khả đờng dẫn không trực tiếp ngắn từ N, cách đặt : D(B)=Min[D(B),D(N)+C(N,B)] Trong trờng hợp có hai nút M N có khoảng cách gần nút nguồn nh nhau, đơn giản ta chọn ngẫu nhiên nút Bớc đợc lặp lại tới tất nút thuộc tập {S}với khoảng cách D(B) giá trị cuối tính đợc vòng lặp đờng dẫn qua mạch đà đợc liên kết N Điều cho phép hàm khoảng cách D(B) đợc giảm cho nút B theo vòng lặp nút từ đến với5các chi phí đợc nh h×nh VÝ dơ: Cho 4.1 5 1 6 110 Phân tích tối u hoá hiệu số mạng Hình 5.1 - Mạng ví dụ 4.5 Vai trò giải thuật giải thuật Dijkstra việc nâng cao hiệu mạng Giải thuật Dijkstra đóng vai trò quan trọng giải thuật định tuyến LSA-Link state algorithms đợc sử dụng định tuyến Những mạng dựa LSA thích nghi với thay đổi nhanh mạng so với mạng sử dụng giải thuật DVA- Distance Vector Algorithms- Vectơ khoảng cách Các giao thức nh Open Shortest Path First (OSPF) cho mạng TCP/IP Internediate System to Internediate System (IS-IS) cho mạng dựa chn OSI ®Ịu sư dơng kü tht LSA Chóng ta đà biết môi trờng gồm nhiều đoạn mạng với giao thức kiến trúc mạng khác cần có định tuyến đờng tốt để truyền liệu sàng lọc lợng phát rộng mạng cục Thiết bị đóng vai trò quan trọng việc định tuyến (router) Nh đà biết định tuyến hoạt động tầng Network mô hình mạng OSI, nguyên lý hoạt động định tuyến dựa vào bảng định tuyến liệt kê lộ trình có định tuyến phí tổn Bảng liệt kê thông tin sau: ã Toàn số địa mạng đà biết ã Cách kết nối vào mạng khác ã Các lộ trình có định tuyến ã Phí tổn truyền liệu qua lộ trình Khả kiểm soát liệu chuyển qua định tuyến góp phần làm giảm lu lợng truyền mạng cho phép định tuyến sử dụng liên kết cách có hiệu Sử dụng lợc đồ gán địa định tuyến, ngời quản trị phân chia m ạng lớn thành nhiều mạng nhỏ riêng biệt 111 Phân tích tối u hoá hiệu số mạng Do định tuyến chứa nhiều lộ trình hoạt động đoạn mạng LAN chọn lựa số đờng dự phòng Bộ định tuyến xác định lộ trình gói liệu theo cách định số hop (số lần truyền gói liệu qua định tuyến) đoạn mạng bên Bộ định tuyến xây dựng bảng định tuyến dùng số giải thuật định tuyến nh LSA nói OSPF (Open Shortest Path First) Giải thuật định tuyến Link State Algorithms- LSA Giải thuật Link State kiểm soát trình định tuyến cho phép định tuyến phản hồi nhanh chóng thay đổi mạng Giải thuật Dijkstra đợc sử dụng để tính toán lộ trình dựa số hop, tốc độ đờng truyền lu lợng phí tổn, điều cho phép tối u hoá hiệu mạng theo lộ trình tốt Giải thuật LSA hiệu tạo lợng lu thông mạng so với giải thuật DVA- Distance Vector Algorithms (Giải thuật véctơ khoảng cách) LSA quan trọng môi trờng định tuyến lớn có nhiều kết nối WAN Các giao thức hỗ trợ LSA nh : - Giao thức TCP/IP hỗ trợ giải thuËt OSPF - NLSP (NetWare Link Services Protocol- giao thøc liên kết dịch vụ NetWare) giải thuật LSA sử dụng IPX Qua phân tích ta thấy giải thuật định tuyến giải thuật định tuyến đà đợc sử dụng rộng rÃi toán tối u hoá nh tìm đờng ngắn nhất, tìm khung tối thiểu Ngày với phát triển mạng liên mạng vấn đề đánh giá hiệu mạng phụ thuộc lớn vào số tiêu chuẩn độ đo hiệu nh chi phí khoảng cách giúp cho việc tìm đờng dẫn tốt Qua sử dụng giải thuật định tuyến Dijkstra đợc minh hoạ đà cho thấy phần hiệu vai trò giải thuật định tuyến vấn dề nâng cao hiệu mạng giao thức định tuyến đợc Các giải thuật tìm đờng ngắn khác đáng ý giải thuật Bellman-Ford tìm Steenstrup xuất năm 1995 để có thông tin chi tiết giải thuật định tuyến khác 4.6 Chơng trình cài đặt thử nghiệm 4.6.1 Mở đầu Trong phần em xin giới thiệu cài đặt cụ thể giải thuật Dijkstra việc định tuyến đờng tốt đà đợc minh hoạ phần 5.4 Giả sử ta có N nút mạng với chi phí nút đợc tính toán bao gồm tốc độ đờng truyền, lu lợng mạng phí tổn nút Các chi phí đợc tính toán tổng 112 Phân tích tối u hoá hiệu số mạng hợp theo hàm chi phí tổng quát đợc lu bảng định tuyến dới dạng file liệu đợc lu file liệu Vấn đề đặt xác định lộ trình tốt từ nút cho trớc mạng đến nút đích đợc yêu cầu Chơng trình đa đợc lộ trình tối u hai nút đó, kết đợc lu vào tệp K_quả.DAT Căn vào kết ngời thiết kế mạng định tuyến đờng tối u kết nối nút mạng Tuy nhiên cài đặt nhỏ mô giải thuật Thực tế trình truyền tin việc định tuyến đợc thực định tuyến đà cài đặt giải thuật định tuyến để xác định tuyến đờng tối u truyền gói tin mạng Chơng trình mô đợc cài đặt ngôn ngữ lập trình Turbo Pascal 7.0 Denphi từ version 2.0 trở lên 4.6.2 Cài đặt chơng trình PROGRAM Chuong_trinh_mo_phong; USES Crt,graph; Label L1; {***********************Khai bao hang***********************} CONST so_dinhMax=30; so_canhMax=100; r=15; {***********************Khai bao kieu************************} TYPE mang1=array[1 so_dinhMax] of integer; mang2=array[1 so_canhMax] of integer; mang3=array[1 so_dinhMax] of real; mang4=array[1 so_canhMax] of real; node=Record x,y:integer; End; {************************ Khai bao bien***********************} VAR dinh_truoc,duong_di:mang1; c1,c2,xc,do_dai:mang2; nhan:mang3; cn:mang4; i,j,it,so_dinh,so_canh,sc1,goc,dich,d1,d2:integer; min_duong_di:real; f,f1,f2:text; {f} gd,gm,x,y:integer; nut,nut_kqua:array[1 50] of node; t,t1,t2:string; vet:array[1 30] of string[1]; {***********************************************************} PROCEDURE DDNN(goc,dich,sc1,so_canh,so_dinh:integer;c1,c2:mang2; do_dai:mang2;nhan:mang3;dinh_truoc:mang1; xc:mang2;cn:mang4; 113 Phân tích tối u hoá hiệu số mạng VAR Var duong_di:mang1; Var min_duong_di:real; Var it:integer); kn,i,k,k1,k2,inho_nhat:integer; nho_nhat:real; BEGIN For i:=1 to so_dinh Begin nhan[i]:=-1.0; dinh_truoc[i]:=-1; End; {*************************************************************} nhan[goc]:=0.0; dinh_truoc[goc]:=0; it:=0; Writeln(so_dinh); While (true) Begin {* Bat dau vong lap theo while *} it:=it+1; Writeln(' Buoc lap ',it); For i:=1 to so_canh Begin xc[i]:=0; cn[i]:=1.0e+30; End; {* Tim moi cung noi ngoai tep da gan nhan *} For k:=1 to so_dinh If (nhan[k]>-1) then Begin {* Bat dau chu trinh theo k : Tinh xc[.],cn[.] doi voi nhung canh hoac cung di tu dinh da gan nhan k toi cac dinh chua gan nhan *} For i:=1 to so_canh If (c1[i]=k) and (nhan[c2[i]]