Khái niệm về router

Khái niệm Router Khái niệm Router Bởi: Phòng GPNX2 Công ty TNHH Dịch vụ Công nghệ Tin học HiPT Nhiệm vụ phân loại Nhiệm vụ: Router thiết bị mạng hoạt động tầng thứ mô hình OSI-tầng network Router chế tạo với hai mục đích chính: • Phân cách mạng máy tính thành segment riêng biệt để giảm tượng đụng độ, giảm broadcast hay thực chức bảo mật • Kết nối mạng máy tính hay kết nối user với mạng máy tính khoảng cách xa với thông qua đường truyền thông: điện thoại, ISDN, T1, X.25… Cùng với phát triển switch, chức router ngày switch đảm nhận cách hiệu Router phải đảm nhận việc thực kết nối truy cập từ xa (remote access) hay kết nối WAN cho hệ thống mạng LAN Do hoạt động tầng thứ mô hình OSI, router hiểu protocol định phương thức truyền liệu Các địa mà router hiểu địa “giả” quy định protocol Ví dụ địa IP protocol TCP/IP, địa IPX protocol IPX… Do tùy theo cấu hình, router định phương thức đích đến việc chuyển packet từ nơi sang nơi khác Một cách tổng quát router chuyển packet theo bước sau: • • • • Đọc packet Gỡ bỏ dạng format quy định protocol nơi gửi Thay phần gỡ bỏ dạng format protocol đích đến Cập nhật thông tin việc chuyển liệu: địa chỉ, trạng thái nơi gửi, nơi nhận • Gứi packet đến nơi nhận qua đường truyền tối ưu 1/13 Khái niệm Router Phânloại Router có nhiều cách phân loại khác Tuy nhiên người ta thường có hai cách phân loại chủ yếu sau: • Dựa theo công dụng Router: theo cách phân loại người ta chia router thành remote access router, ISDN router, Serial router, router/hub… • Dựa theo cấu trúc router: fixed configuration router, modular router Tuy nhiên phân loại rõ ràng router: hãng sản xuất có tên gọi khác nhau, cách phân loại khác Ví dụ cách phân loại hãng Cisco trình bày theo bảng sau: Các loại Router Cisco Remote Access Low-end router Fix configuration router Multi protocol router Multiport serial Router/hub router Modular router Cisco 2509Cisco 2510 Cisco Cisco Cisco Cisco 2505Cisco 7xxCisco 2520Cisco 2501Cisco2502 2506 8xx 2521 Cisco 2511Cisco Cisco 2512AS5xxxCisco500-CS 100x Cisco 2524Cis 2525 Cisco 160x Cisco 17xx Cisco2503Cisco Cisco Cisco Cisco 2504Cisco 2522Cisco 2507Cisco2508Cisco 26xx 2513Cisco 2523 2516Cisco 2518 Cisco 2514Cisco 2515 36xx Cisco 4xxxCis 7xxx 2/13 Khái niệm Router Các khái niệm Router chế routing Nguyên tắc hoạt độngcủa Router –ARP Protocol Như ta biết tầng network mô hình OSI, thường sử dụng loại địa mang tính chất quy ước IP, IPX… Các địa địa có hướng, nghĩa chúng phân thành hai phần riêng biệt phần địa network phần địa host Cách đánh số địa nhằm giúp cho việc tìm đường kết nối từ hệ thống mạng sang hệ thống mạng khác dễ dàng Các địa thay đổi theo tùy ý người sử dụng Trên thực tế, card mạng kết nối với theo địa MAC, địa cố định phần cứng Do ta phải có phương pháp để chuyển đổi dạng địa qua lại với Từ ta có giao thức phân giải địa chỉ: Address Resolution Protocol (ARP) ARP protocol dựa nguyên tắc: Khi thiết bị mạng muốn biết địa MAC thiết bị mạng mà biết địa tầng network (IP, IPX…) gửi ARP request bao gồm địa MAC address địa IP thiết bị mà cần biết MAC address toàn miền broadcast Mỗi thiết bị nhận request so sánh địa IP request với địa tầng network Nếu trùng địa thiết bị phải gửi ngược lại cho thiết bị gửi ARP request packet (trong có chứa địa MAC mình) Trong hệ thống mạng đơn giản hình 1, ví dụ máy A muốn gủi packet đến máy B biết địa IP máy B Khi máy A phải gửi ARP broadcast cho toàn mạng để hỏi xem “địa MAC máy có địa IP gì” Khi máy B nhận broadcast này, có so sánh địa IP packet với địa IP Nhận thấy địa địa mình, máy B gửi lại packet cho máy B có chứa địa MAC B Sau máy A bắt đầu truyền packet cho B Trong môi trường phức tạp hơn: hai hệ thống mạng gắn với thông qua router C Máy A thuộc mạng A muốn gửi packet đến máy B thuộc mạngB Do broadcast truyền qua router nên máy A xem router C cầu nối để truyền liệu Trước đó, máy A biết địa IP router C (port X) biết để truyền packet tới B phải qua C Tất thông tin chứa bảng gọi bảng routing (routing table) Bảng routing table theo chế lưu giữ máy Routing table chứa thông tin gateway để 3/13 Khái niệm Router truy cập vào hệ thống mạng Ví dụ trường hợp bảng để tới LAN B phải qua port X router C Routing table có chứa địa IP port X Quá trình truyền liệu theo bước sau: • • • • Máy A gửi ARP request (broadcast) để tìm địa MAC port X Router C trả lời, cung cấp cho máy A địa MAC port X Máy A truyền packet đến port X router Router nhận packet từ máy A, chuyển packet port Y router Trong packet có chứa địa IP máy B • Router gửi ARP request để tìm địa MAC máy B • Máy B trả lời cho router biết địa MAC • Sau nhận địa MAC máy B, router C gửi packet A đến B Trên thực tế dạng routing table người ta dùng phương pháp proxy ARP, có thiết bị đảm nhận nhiệm vụ phân giải địa cho tất thiết bị khác Quá trình trình bày hình Phân giải địa dùng proxy ARP Theo máy trạm không cần giữ bảng routing table router C có nhiệm vụ thực hiện, trả lời tất ARP request tất máy mạng kết nối với 4/13 Khái niệm Router Router có bảng routing table riêng biệt chứa tất thông tin cần thiết để chuyển liệu Bảng routing table Destination Network Subnet mask Gateway Flags Interface 10.1.2.0 255.255.255.0 10.1.2.1 U eth0 10.1.1.0 255.255.255.0 10.1.1.1 U To0 10.8.4.0 255.255.255.0 10.8.4.1 U S0 Ví dụ routing table Trong bảng dòng có nghĩa tất packet gửi cho máy thuộc mạng 10.1.2.0 subnet mask 255.255.255.0 thông qua port ethenet (eth0) có địa IP 10.1.2.1 Flag = U có nghĩa port trạng thái hoạt động (“up”) Một số khái niệmcơ • Path determination: Như đề cập phần trên, router có nhiệm vụ chuyển liệu theo đường liên kết tối ưu Đối với hệ thống gồm nhiều router kết nối với nhau, 5/13 Khái niệm Router router có nhiều hai đường liên kết với nhau, vấn đề xác định đường truyền liệu (path determination) tối ưu đóng vai trò quan trọng Router phải có khả lựa chọn đường liên kết tối ưu tất đường có thể, mà liệu truyền đến đích nhanh Việc xác định đường dựa thuật toán routing, routing protocol, từ rút số đo gọi metric để so sánh đường với Sau thực việc kiểm tra trạng thái đường liên kết thuật toán dựa routing protocol, router rút metric tương ứng cho đường, cập nhật vào routing table Router chọn đường có metric nhỏ để truyền liệu Các thuật toán, routing protocol, metric… trình bày chi tiết phần sau • Switching Quá trình chuyển liệu (switching) trình router, dựa ARP protocol Khi máy muốn gửi packet qua router cho máy thuộc mạng khác, gửi packet đến router theo địa MAC router, kèm theo địa protocol (network address) máy nhận Router xem xét network address máy nhận để biết xem thuộc mạng Nếu router phải chuyển packet đâu, loại bỏ (drop) packet Nếu router nhận thấy chuyển packet đến đích, bổ sung MAC address máy nhận vào packet gởi packet Việc chuyển liệu phải qua nhiều router, router phải biết thông tin tất mạng mà truyền liệu tới Vì vậy, thông tin router mạng nối trực tiếp với phải gửi đến cho tất router hệ thống Trong trình truyền địa MAC packet thay đổi địa network không thay đổi Hình trình bày trình chuyển packet qua hệ thống bao gồm nhiều router 6/13 Khái niệm Router Quá trình truyền liệu qua router • Thuật toán routing ◦ Mục đích yêu cầu: ▪ Tính tối ưu: Là khả chọn đường truyền tốt thuật toán Mỗi thuật toán có cách phân tích đường truyền riêng, khác biệt với thuật tóan khác, nhiên mục đích để xác định đường truyền đường truyền tốt ▪ Tính đơn giản: Một thuật toán đòi hỏi phải đơn giản, dễ thực hiện, chiếm dụng băng thông đường truyền ▪ Ổn định, nhanh chóng, xác: Thuật toán phải ổn định xác để bảo đảm hoạt động tốt xảy trường hợp hư hỏng phần cứng, tải đường truyền… Mặt khác thuật toán phải bảo đảm nhanh chóng để tránh tình trạng lặp đường truyền hình không cập nhật kịp trạng thái đường truyền ▪ Sự linh hoạt: Tính bảo đảm thay đổi kịp thời linh hoạt trường hợp xảy hệ thống 7/13 Khái niệm Router Hiện tượng lặp đường truyền ◦ Phân loại Thuật toán routing thuộc hay nhiều loại sau đây: ▪ Static hay dynamic Static routing chế người quản trị định, gán sẵn protocol địa đích cho router: đến mạng phải truyền qua port nào, địa gì… Các thông tin chứa routing table cập nhật hay thay đổi người quản trị Static routing thích hợp cho hệ thống đơn giản, có kết nối đơn hai router, đường truyền liệu xác định trước Dynamic routing dùng routing protocol để tự động cập nhật thông tin router xung quanh Tùy theo dạng thuật toán mà chế cập nhật thông tin router khác Dynamic routing thường dùng hệ thống phức tạp hơn, router liên kết với thành mạng lưới, ví dụ hệ thống router cung cấp dịch vụ internet, hệ thống công ty đa quốc gia ▪ Single-Path hay Multipath Thuật toán multipath cho phép việc đa hợp liệu nhiều liên kết khác thuật toán single path không Multi path cung cấp lưu luợng liệu độ tin cậy cao single path ▪ Flat hay Hierarchical 8/13 Khái niệm Router Thuật toán flat routing dùng hệ thống có cấu trúc ngang hàng với nhau, trải rộng với chức nhiệm vụ Trong thuật toán hierachical thuật toán phân cấp, có cấu trúc mô hình phân cấp domain hay công ty Tùy theo dạng hệ thống mà ta lựa chọn thuật toán thích hợp ▪ Link State or Distance Vector Thuật toán link state (còn gọi thuật toán shortest path first) cập nhật tất thông tin vể chế routing cho tất node hệ thống mạng Mỗi router gửi phần routing table, mô tả trạng thái liên kết riêng lên mạng Chỉ có thay đổi gửi Thuật toán Distance Vector Thuật toán distance vector (còn gọi thuật toán Bellman-Ford) bắt buộc router phải gửi toàn hay phần routing table cho router kết nối trực tiếp với theo chu kỳ định (Hình 7) Về mặt chất, thuật toán link state gửi bảng cập nhật có kích thước nhỏ đến khắp nơi mạng, thuật toán distance vector gửi bảng cập nhật có kích thước lớn cho router kết nối với Thuật toán distance vector có ưu điểm dễ thực hiện, dễ kiểm tra, nhiên có số hạn chế thời gian cập nhật lâu, 9/13 Khái niệm Router chiếm dụng băng thông lớn mạng Ngoài làm lãng phí băng thông tính chất cập nhật theo chu kỳ Thuật toán distance vector thường dùng routing protocol: RIP(IP/IPX), IGRP (IP), RTMP(AppleTalk)… thường áp dụng cho hệ thống nhỏ Thuật toán link state có ưu điểm có tốc độ cao, không chiếm dụng băng thông nhiều thuật toán distance vector Tuy nhiên thuật toán đòi hỏi cao nhớ, CPU việc thực phức tạp Thuật toán link state sử dụng routing protocol: OSPF, NLSP… thích hợp cho hệ thống cỡ trung lớn Ngoài có kết hợp hai thuật toán số routing protocol như: IS-IS, EIGRP ◦ Các số đo thuật toán routing: Metric số đo thuật toán routing để từ định đường tối ưu cho liệu Một thuật toán routing sử dụng nhiều metric khác Các metric kết hợp với để thành metric tổng quát, đặc trưng cho liên kết Mỗi thuật toán sử dụng kiểu sử dụng metric khác Các metric thường dùng là: ▪ Path Length: Là metric bản, thường dùng Path length router xác định số hop nguồn đích Một hop hiểu liên kết hai router ▪ Reliability: Là khái niệm độ tin cậy liên kết Ví dụ độ tin cậy thể thông qua bit error rate… Khái niệm nhằm khả hoạt động ổ định liên kết ▪ Delay: Khái niệm delay dùng để khoảng thới gian cần để chuyển packet từ nguồn đến đích hệ thống Delay phụ thuộc vào 10/13 Khái niệm Router nhiều yếu tố: khoảng cách vật lý, băng thông liên kết, đụng độ, tranh chấp đường truyền Chính yếu tố metric đóng vai trò quan trọng thuật toán routing ▪ Bandwidth: Là metric quan trọng để đánh giá đường truyền Bandwidth lưu lượng liệu tối đa truyền liên kết ▪ Load: Load nhằm phần trăm network resource trạng thái bận {busy) Load lưu lượng liệu liên kết, độ chiếm dụng nhớ, CPU… • Routed protocol Routing Protocol ◦ Phân biệt hai khái niệm: Routed protocol quy định dạng format cách sử dụng trường packet nhằm chuyển packet từ nơi sang nơi khác (đến tận người sử dụng) Ví dụ: IP, IPX… Routing protocol: cho phép router kết nối với cập nhật thông tin nhờ bảng routing Routing protocol sử dụng routed protocol để truyền thông tin router Ví dụ: RIP (Router Information Protocol), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)… Routing protocol định: ▪ Router cần biết thông tin router khác ▪ Việc cập nhật thông tin ◦ Các routing protocol tiêu biểu: Các routing protocol Tên Tên đầy đủ Routed Protocol hỗ trợ RIP Routing Information Protocol TCP/IP, IPX IGRP Interior Gateway RoutingProtocol TCP/IP OSPF Open Shortest Path First TCP/IP 11/13 Khái niệm Router EGP Exterior Gateway Protocol TCP/IP BGP Border Gateway Protocol TCP/IP IS-IS Intermediate System toIntermediate System TCP/IP EIGRP Enhanced Interior GatewayRouting Protocol TCP/IP NLSP NetWare Link Services Protocol IPX/SPX RTMP Routing Table MaintenanceProtocol AppleTalk Dưới xin trình bày số routing protocol tiêu biểu ▪ RIP: RIP chữ viết tắt Routing Information Protocol, routing protocol sử dụng RIP dựa thuật toán distance vector, sử dụng rộng rãi nhiên thích hợp cho hệ thống nhỏ phức tạp RIP tự động cập nhật thông tin router cách gửi broadcast lên mạng 30 giây RIP xác định đường hop count (path length) Số lượng hop tối đa 15 ▪ IGRP: Là loại routing protocol thường dùng nhất, phát triển Cisco, có đặc điểm sau: ▪ Dùng chế advanced distance vector Chỉ cập nhật thông tin có thay đổi cấu trúc ▪ Việc xác định đường thực linh hoạt thông qua nhiều yếu tố: số hop, băng thông, độ trì hoãn, độ tin cậy… ▪ Có khả vượt giới hạn 15 hop ▪ Có khả hỗ trợ cho nhiều đường liên kết với khả cân tải cao ▪ Linh hoạt, thích hợp cho hệ thống lớn, dựa chế link state kết hợp với distance vector ▪ OSPF: Là loại routing protocol tiên tiến, dựa chế link-state có khả cập nhật thay đổi cách nhanh Sử dụng IP 12/13 Khái niệm Router multicast làm phương pháp truyền nhận thông tin Thích hợp với hệ thống lớn, gồm nhiều router liên kết với 13/13 [...]... Protocol)… Routing protocol quyết định: ▪ Router nào cần biết thông tin về các router khác ▪ Việc cập nhật thông tin như thế nào ◦ Các routing protocol tiêu biểu: Các routing protocol Tên Tên đầy đủ Routed Protocol hỗ trợ RIP Routing Information Protocol TCP/IP, IPX IGRP Interior Gateway RoutingProtocol TCP/IP OSPF Open Shortest Path First TCP/IP 11/13 Khái niệm về Router EGP Exterior Gateway Protocol TCP/IP... giữa hai khái niệm: Routed protocol quy định dạng format và cách sử dụng của các trường trong packet nhằm chuyển các packet từ nơi này sang nơi khác (đến tận người sử dụng) Ví dụ: IP, IPX… Routing protocol: cho phép các router kết nối với nhau và cập nhật các thông tin của nhau nhờ các bảng routing Routing protocol có thể sử dụng các routed protocol để truyền thông tin giữa các router Ví dụ: RIP (Router. .. vector ▪ OSPF: Là loại routing protocol tiên tiến, dựa trên cơ chế link-state có khả năng cập nhật sự thay đổi một cách nhanh nhất Sử dụng IP 12/13 Khái niệm về Router multicast làm phương pháp truyền nhận thông tin Thích hợp với các hệ thống lớn, gồm nhiều router liên kết với nhau 13/13 .. .Khái niệm về Router nhiều yếu tố: khoảng cách vật lý, băng thông của liên kết, đụng độ, tranh chấp đường truyền Chính vì thế yếu tố này là một metric đóng vai trò rất quan trọng trong thuật toán routing ▪ Bandwidth:... routing protocol đầu tiên được sử dụng RIP dựa trên thuật toán distance vector, được sử dụng rất rộng rãi tuy nhiên chỉ thích hợp cho các hệ thống nhỏ và ít phức tạp RIP tự động cập nhật thông tin về các router bằng cách gửi các broadcast lên mạng mỗi 30 giây RIP xác định đường bằng hop count (path length) Số lượng hop tối đa là 15 ▪ IGRP: Là loại routing protocol hiện nay đang thường dùng nhất, được ... router thành remote access router, ISDN router, Serial router, router/ hub… • Dựa theo cấu trúc router: fixed configuration router, modular router Tuy nhiên phân loại rõ ràng router: hãng sản xuất... số khái niệmcơ • Path determination: Như đề cập phần trên, router có nhiệm vụ chuyển liệu theo đường liên kết tối ưu Đối với hệ thống gồm nhiều router kết nối với nhau, 5/13 Khái niệm Router router... 2516Cisco 2518 Cisco 2514Cisco 2515 36xx Cisco 4xxxCis 7xxx 2/13 Khái niệm Router Các khái niệm Router chế routing Nguyên tắc hoạt độngcủa Router –ARP Protocol Như ta biết tầng network mô hình OSI,