Nghiên cứu về thuật toán định tuyến, giao thức định tuyến có sử dụng thuật toán

Nghiên cứu về thuật toán định tuyến, giao thức định tuyến có sử dụng thuật toán

Khoa Điện tử- Viễn Thông MỤC LỤC: MỤC TIÊU ĐỀ TÀI PHẠM VI NGHIÊN CỨU LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : TÌM HIỂU VỀ IP 1.1.KHÁI QUÁT VỀ IP 1.1.1.Khái niêm IP 1.1.2.Một số khái niệm liên quan 1.1.2.1 Địa Host 1.1.2.2 Địa Mạng(Network address) 1.1.2.3 Địa Broadcast 1.2.CÁC LỚP ĐỊA CHỈ IP 1.2.1 Thành phần hình dạng địa IP 1.2.2 Các lớp địa IP 1.2.3 Địa mạng Internet CHƯƠNG II : TÌM HIỂU VỀ ĐỊNH TUYẾN 2.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỊNH TUYẾN 2.2 BẢNG ĐỊNH TUYẾN 2.3 ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG VÀ ĐỊNH TUYẾN TĨNH 2.3.1.Định tuyến tĩnh 2.3.2.Định tuyến động Page Khoa Điện tử- Viễn Thông CHƯƠNG III : MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN 3.1.Định tuyến vecto khoảng cách 3.2.Định tuyến theo trạng thái liên kết 3.3.So sánh thuật toán định tuyến 3.4.Một số giao thức định tuyến ứng dụng thuậttoán 3.4.1 Giao thức RIP 3.4.1.1.Khái niêm 3.4.1.2 Thuật toán ví dụ minh họa 3.41.3 Ưu nhược điểm 3.4.2 Giao thức OSPF 3.4.2.1 Khái niêm 3.4.2.2.Thuật toán ví dụ minh họa 3.4.2.3 Ưu nhược điểm KẾT LUÂN: TÀI LIỆU THAM KHẢO Page Khoa Điện tử- Viễn Thông MỞ ĐẦU MỤC TIÊU ĐỀ TÀI: Đề tài tập trung nghiên cứu thuật toán định tuyến, giao thức định tuyến có sử dụng thuật toán Từ nắm bắt khái niệm thuật toán, giao thức định tuyến sử dụng thuật toán Ngoài sau hoàn thành đề tài than sinh viên thực hiểu thêm IP, lớp địa IP, định tuyến giao thức định tuyến PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Đọc tài liệu, sử dụng tài liệu làm tảng cho việc nghiên cứu Tranh thủ giúp đỡ Giảng viên hướng dẫn Thông qua kiến thức tích lũy trình đọc tài liệu, giúp đỡ Giảng viên hướng dẫn để hoàn thành đề tài BỐ CỤC ĐỀ TÀI: Nội dung đồ án gồm chương sau CHƯƠNG I : TÌM HIỂU VỀ IP CHƯƠNG II : TÌM HIỂU VỀ ĐỊNH TUYẾN CHƯƠNG III : MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN Page Khoa Điện tử- Viễn Thông CHƯƠNG I : TÌM HIỂU VỀ IP 1.1.KHÁI NIỆM ĐỊA CHỈ IP: 1.1.1.Khái niêm: -Mỗi máy tính kết nối vào Internet có địa nhất, địa IP.Địa dùng để phân biệt máy tính với máy khác lại mạng Internet - Địa IP số 32 bit, = byte nên xem địa IP tạo thành từ số có kích thước byte, số có giá trị từ đến 255 Mỗi địa IP gồm phần địa mạng(network) địa máy(host) 1.1.2 Một số khái niêm liên quan: 1.1.2.1 Địa Host : + Là địa IP dùng để đặt cho Interface máy tính + Hai máy năm thuộc mạng có địa Network ID giống có Host ID khác 1.1.2.2 Địa Mạng ( Network Address): + Là địa IP dùng để đặt cho mạng, địa không dùng để đặt cho card mạng + Phần Host ID địa chỉ chứa bit VD :192.168.1.0 1.2.2.3 Địa Broatcast: + Là địa IP dùng để đại diện cho tất Host mạng + Phần host ID chứa bit + Địa đặt cho host VD: 255.255.255.255 1.2.CÁC LỚP ĐỊA CHỈ IP: 1.2.1.Thành phần hình dạng địa IP: Page Khoa Điện tử- Viễn Thông Địa IP sử dụng (IPv4) có 32 bit chia thành Octet ( Octet có bit, tương đương byte ) cách đếm từ trái qua phải bít bít 32, Octet tách biệt dấu chấm (.), bao gồm có thành phần Bit 32 * Bit nhận dạng lớp ( Class bit ) * Địa mạng ( Net ID ) * Địa máy chủ ( Host ID ) Ghi chú: Tên Địa máy chủ thực tế máy chủ mà tất máy (Workstation), cổng truy nhập v.v cần có địa Bit nhận dạng lớp (Class bit) để phân biệt địa lớp 1.2.2 Các lớp địa IP: - Địa IP chia lớp A,B,C, D, E Hiện dùng hết lớp A,B gần hết lớp C, lớp D E Tổ chức internet để dành cho mục đích khác không phân, nên nghiên cứu lớp đầu 1.2.2.1 Địa lớp A: -net id: 126 mạng -host id: 16.777.214 máy chủ mạng Page Khoa Điện tử- Viễn Thông * Địa mạng( Net ID ): - Khi đếm số bit đếm từ trái qua phải, tính giá trị thập phân n bit lại tính từ phải qua trái, bit Octet thứ dành cho địa mạng, bit = bit nhận dạng lớp A bit lại từ bit đến bit dành cho địa mạng ( ) = 128 Nhưng thực tế địa tất bit không phân cho mạng Khi giá trị bit 0, giá trị thập phân nghĩa, địa 127 bit dùng để thông báo nội bộ, nên thực tế lại 126 mạng Octet Cách tính địa mạng lớp A Số thứ tự Bit (n)- tính từ phải qua trái: Giá trị nhị phân (0 hay 1) Bit: x x x x x x x Giá trị thập phân tương ứng giá trị bit = n Giá trị thập phân tương ứng giá trị bit = không tính Giá trị thập phân lớn giá trị bit 127 Kết Luân: Như khả phân địa lớp A cho 126 mạng * Địa máy chủ mạng: - Ba Octet sau gồm 24 bit tính từ bit đến bit 23 dành cho địa máy chủ mạng Page Khoa Điện tử- Viễn Thông Với cách tính trên, để tổng số máy chủ mạng ta có Gía trị tương ứng với Bit n 23.22.21.20.19.18.16.|15.14.13.12.11.10.9.8.| 7.6.5.4.3.2.1.0 0 0 0 0.|.0 0 0 0.0.| 0.0.0.0.0.0.0.0 0 0 0 0.|.0 0 0 0.0.| 0.0.0.0.0.0.0.0 0 0 0 0.|.0 0 0 0.0.| 0.0.0.0.0.0.0.0 1 1 1 1.|.1 1 1 1.1.| 1.1.1.1.1.1.1.0 1 1 1 1.|.1 1 1 1.1.| 1.1.1.1.1.1.1.1 < Octet2 ->< -Octet3 ->|< Octet4 > Giá trị 2n Địa 000 20 001 21 002 223+ +21 16777214 16777215 Địa bit hay bỏ Trên thực tế lại 224-2 = 16 777214 Kết Luận : Khả phân địa cho 16 777 214 máy chủ 1.2.2.2 Địa lớp B: Page Khoa Điện tử- Viễn Thông - host id: net id: 65.534 máy chủ mạng 16.382 mạng *Địa mạng: Octet Octet - Hai Octet có 16 bit để phân cho địa mạng, bit ( bit bit ) kể từ trái sang có giá trị dùng để nhận dạng địa lớp B Như lại 14 bit Net ID - địa mạng Theo cách tính địa mạng Lớp A ta có Page Khoa Điện tử- Viễn Thông Gía trị bit 13.12.11.10.9.8 0 0 0.0 0 0 0.0 0 0 0.0 1 1 1.1 1 1 1.1 < -Octet1 -> Giá trị 2n 7.6.5.4.3.2.1.0 0.0.0.0.0.0.0.0 0.0.0.0.0.0.0.1 0.0.0.0.0.0.1.0 1.1.1.1.1.1.1.0 1.1.1.1.1.1.1.1 < Octet2 -> 21 213+ 21 213+ 20 Địa mạng 000 001 002 16 382 Không phân Tương tự địa Lớp A, bit bit bỏ ra, nên thực tế giá trị thập phân từ đến 16 382 có nghĩa phân cho 16 382 mạng * Địa máy chủ mạng: - Octet gồm 16 bit để dành cho địa máy chủ mạng Page Khoa Điện tử- Viễn Thông Gía trị Bit Giá trị 2n Địa 15.14.13.12.11.10 9.8.|7.6.5.4.3.2.1.0 0 0 0 0.0.|0.0.0.0.0.0.0.0 000 0 0 0 0.0.|0.0.0.0.0.0.0.1 001 Địa 0 0 0 0.0.|0.0.0.0.0.0.1.0 002 0 0 0 0.0.|0.0.0.0.0.0.1.1 21+20 003 bit 15 65534 bỏ ra, 1 1 1 1.1.|1.1.1.1.1.1.1.0 215+ 1 1 1 1.1.|1.1.1.1.1.1.1.1 + 65535 Khả < Octet ->|< -Octet > thực tế lại 65534 địa ( 216 - 2)để phân cho máy chủ mạng 1.2.2.3.Địa lớp C: - net id: 2.097.150 mạng - host id: 254 máychủ/1 mạng * Địa mạng: Giá trị tương ứng với bit n Giá trị 2n Địa mạng 20.19.18.17.16.|15.14.13.12.11.10.9.8.|7.6.5.4.3.2.1.0 0 0 |.0 0 0 0.0.|0.0.0.0.0.0.0.0 .0 0 0 |.0 0 0 0.0.|0.0.0.0.0.0.0.1 .0 0 0 |.0 0 0 0.0.|0.0.0.0.0.0.1.0 .1 1 1 |.1 1 1 1.1.|1.1.1.1.1.1.1.0 .1 1 1 |.1 1 1 1.1.|1.1.1.1.1.1.1.1 < Octet >|< Octet >|< Octet > 20 21 220+ +21 220+ +20 Page 10 2097150 2097151 Khoa Điện tử- Viễn Thông CHƯƠNG II: TÌM HIỂU ĐỊNH TUYẾN 2.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỊNH TUYẾN: 2.1.1 Khái niêm : - Định tuyến trình chọn lựa đường mạng máy tính để gửi liệu qua - Định tuyến hướng đường tốt từ nguồn đến đích gói tin(packer) thong qua node trung gian router 2.1.2 Nguyên tắc định tuyến: - Trong hoạt động định tuyến , người ta chia làm hai loại định tuyến trực tiếp định tuyến gián tiếp Định tuyến trực tiếp định tuyến hai máy tính nối với vào mạng vật lý Định tuyến gián tiếp định tuyến hai máy tính xa mạng vật lý khác nên chúng phải thực thông qua cac Gateway - Để kiểm tra xem máy đích có năm mạng vật lý với máy nguồn hay không người gửi phải tách lấy địa mạng máy đích phần tiêu đề gói liệu so sánh với phần địa mạng phần địa IP Nêu trùng gói tin truyền trực tiếp không cần phải xác định Gateway để truyền gói thông qua để mạng thích hợp 2.2 BẢNG ĐỊNH TUYẾN: - Bảng định tuyến hay gọi bảng chọn đường( Routing table) Các host router mạng internet chứa bảng định tuyến để tính toán chặng cho gói tin Bảng định tuyến gán tương ứng địa đích với địa Router cần đến chặng Địa đích bảng định tuyến bao gồm địa mang , mạng hệ thống độc lâp Trong bảng định tuyến bao gồm tuyến mặc định biểu diễn địa 0.0.0.0 -Bảng định tuyến tạo người quản trị mạng từ thay đổi thông tin định tuyến router giao thức định tuyến động Bảng định tuyến có nhiều dạng đơn giản phổ biến diễn đạt mô hình mạng bao gồm thông tin sau + Địa đích mạng, mạng hệ thống độc lập Page 15 Khoa Điện tử- Viễn Thông + Địa IP giao diện router phải đến + Giao tiếp vật lý router phải sử dụng để đến chặng + Mặt nạ mạng địa đích + Khoảng cách quản trị + Thời gian(tính theo giây) từ router cập nhật 2.3 ĐỊNH TUYẾN TĨNH VÀ ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG : Định tuyến trình mà router thực để chuyển gói liệu tới mạng đích Tất router dọc theo đường dựa vào địa IP đích gói liệu để chuyển gói theo hướng đến đích cuối Để thực điều này, router phải học thông tin đường tới mạng khác Nếu router chạy định tuyến động router tự động học thông tin từ router khác Còn router chạy định tuyến tĩnh người quản trị mạng phải cấu hình thông tin đến mạng khác cho router Đối với định tuyến tĩnh ,các thông tin đường phải người quản trị mạng nhập cho router Khi cấu trúc mạng có thay đổi người quản trị mạng phải xoá thêm thông tin đường cho router Những loại đường gọi đường cố địn Đối với hệ thống mạng lớn công việc bảo trì mạng định tuyến cho router tốn nhiều thời gian Còn hệ thống mạng nhỏ ,ít có thay đổi công việc đỡ công Chính định tuyến tĩnh đòi hỏi người quản trị mạng phải cấu hình thông tin đường cho router nên tính linh hoạt định tuyến động Trong hệ thống mạng lớn , định tuyến tĩnh thường sử dụng kết hợp với giao thức định tuyến động cho mục đích đặc biệt 2.3.1.Định tuyến tĩnh: 2.3.1.1.Hoạt động định tuyến tĩnh: Hoạt động định tuyến tĩnh chia làm bước sau: - Đầu tiên ,người quản trị mạng cấu hình đường cố định cho router - Router cài đặt đường vào bảng định tuyến - Gói liệu định tuyến theo đường cố định Người quản trị mạng cấu hình đường cố định cho router lệnh iprouter 2.3.1.2.Cấu hình đường cố định: Sau bước để cấu hình đường cố định : Xác định tất mạng đích cần cấu hình ,subnet mask tương ứng gateway tương ứng Gateway cổng giao tiếp router địa trạm để đến mạng đích Bạn vào chế độ cấu hình toàn cục router Nhập lệnh ip router với địa mạng đích ,subnet mask tương ứng Page 16 Khoa Điện tử- Viễn Thông gateway tương ứng mà bạn xác định bước Nếu cần bạn thêm thông số số tin cậy Lặp lại bước cho mạng đích khác Thoát khỏi chế độ cấu hình toàn cục , Lưu tập tin cấu hình hoạt động thành tập tin cấu hình khởi động lệnh copy running -config statup-config 2.3.1.3.Kiểm tra cấu hình đường cố định: Sau cấu hình đường cố định ,chúng ta phải kiểm tra xem bảng định tuyến có đường ,cố định mà cấu hình hay chưa ,hoạt động định tuyến có hay không Bạn dùng lệnh show running -config để kiểm tra nội dung tập tin cấu hình chạy RAM xem câu lệnh cấu hình đường cố định nhập vào chưa Sau bạn dùng lệnh show ip route để xem có đường cố định bảng định tuyến hay không Sau 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 hoạt động - Kiểm tra xem câu lệnh cấu hình đường cố định có không Nếu không bạn phải vào lại chế độ cấu hình toàn cục ,xoá câu lệnh sai nhập lại câu lệnh - Nhập lệnh show ip router - Kiểm tra xem đường cố định mà bạn cấu hình có bảng định tuyến hay không 2.3.2.Định tuyến động: Giao thức định tuyến khác với giao thức định tuyến chức nhiệm vụ Giao thức định tuyến sử dụng để giao tiếp router với Giao thức định tuyến cho phép router chia sẻ thông tin định tuyến mà biết cho router khác Từ ,các router xây dựng bảo trì bảng định tuyến Sau số giao thức định tuyến : - RIP: Sau đặc điểm RIP : + Là giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách + Sử dụng số lượng hop để làm thông số chọn đường + Nếu số lượng hop để tới đích lớn 15 gói liệu bị huỷ bỏ + Cập nhật theo định kỳ mặc định 30 giây - IGRP(Interior Gateway Routing Protocol ): giao thức phát triển độc quyền Cisco Sau số đặc điểm mạnh IGRP: + Là giao thức định tuyến theo vectơ khoảng cách + Sử dụng băng thông ,tải ,độ trễ độ tin cậy đường truyền làm thông số lựa chọn đường + Cập nhật theo định kỳ mặc định 90 giây - EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol ): giao thức định tuyến nâng cao theo vectơ khoảng cách ,và giao thức độc quyền Ciso.Sau Page 17 Khoa Điện tử- Viễn Thông đặc điểm EIGRP: + Là giao thức định tuyến nâng cao theo vectơ khoảng cách , + Có chia tải + Có ưu điểm định tuyến theo vectơ khoảng cách định tuyến theo trạng thái đường liên kết + Sử dụng thuật toán DUAL (Diffused Update Algorithm)để tính toán chọn đường tốt Cập nhật theo định kỳ mặc định 90 gây cập nhật có thay đổi cấu trúc mạng - OSPF(Open Shortest Path First ): giao thức đình tuyến theo trạng thái đường liên kết Sau đặc điểm chinhs OSPF : + Là giao thức định tuyến theo trạng thái đường liên kết + Được định nghĩa RFC 2328 , + Sử dụng thuật toán SPF để tính toán chọn đường tốt , + Chỉ cập nhật cấu trúc mạng có thay đổi - BGP (Border Gateway Protocol): giao thức định tuyến ngoại Sau đặc điểm BGP Là giao thức định tuyến ngoại theo vectơ khoảng cách + Được sử dụng để định tuyến ISP ISP khách hàng , + Được sử dụng để định tuyến lưu lượng Internet hệ tự quản (AS) Còn giao thức định tuyến sử dụng để định hướng cho liệu người dùng Một giao thức định tuyến cung cấp đầy đủ thông tin địa lớp mạng để gói liệu truyền từ host đến host khác dựa cấu trúc địa Page 18 Khoa Điện tử- Viễn Thông CHƯƠNG III : MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN 3.1 Định tuyến theo vector khoảng cách: - Giải thuật vecto khoảng cách dựa thuật toán Bellman Ford phương pháp định tuyến đơn giản, hiệu sử dụng nhiều giao thức định tuyến giao thức định tuyến Rip, OSPF - Vecto khoảng cách thiết kế để giảm tối đa liên lạc cac router lượng liệu bảng định tuyến Bản chất định tuyến vecto khoàng cách router không cần biết tất đường đến phan đoạn mạng, cần biết phải truyền datagram gán địa đến phân đoạn mạng theo hướng Khoảng cách phân đoạn mạng đến phân đoạn mạng Router sử dụng thuật toán vectoo khoảng cách để tối ưu hóa đường cách giảm đa số lượng router mà datagram qua Tham số khoảng cách số chặng phải qua(hop count) - Định tuyến vecto khoảng cách dựa quan niệm router thông báo cho router lân cận tất mạng biết khoảng cách đến mạng Một router chạy giao thức định tuyến vecto khoảng cách thông báo đến router kế cận kết nối trực tiếp với nhiều vecto khoảng cách Một vecto khoảng cách bao gồ bộ(network,cost) với network mạng đích cost giá trị có liên quan biễu diễn số cac router link đường dẫn router thông báo mạng đích Do sở liêu định tuyến bao gồm số vecto khoảng cách cost đến tất mạng từ router - Khi router thu tin cập nhật vecto khoảng cách từ router kê cận bổ xung giá trị cost nó(thường 1) vào giá trị cost thu tin cập nhật Sau router so sánh giá trị cost tính với thông tin thu tin cập nhật trước Nếu cost nhỏ thi router cập nhật sở liệu định tuyến với cost mới, tính toán bảng định tuyến mới, bao gồm router kế cận vừa thông báo thông tin vecto khoảng cách next –hop Hinh 1.1 Minh họa họa động định tuyến vecto khoảng cách (net1,2hop)  (net1,2hop) Router B Router A Router C Net1 Hinh 1.1 Định tuyến vecto khoảng cách - Router C thông báo vecto khoảng cách(net1,1hop) cho mạng đích net1 nối trực tiếp với Router b thu vecto khoảng cách thực hiên bổ sung cost nó(1hop) thông báo cho router A(net1,2hop) Nhờ router A biết đạt tới net1 với 2hop qua router B Page 19 Khoa Điện tử- Viễn Thông 3.2 Định tuyến theo trạng thái liên kết: - Định tuyến vecto khoảng cách không phù hợp mạng lớn gồm nhiều router Khí router phải trì mục bảng định tuyến cho đích, mục đơn chứa giá tị vecto hop count Router tiết kiệm lực biết nhiều cấu trúc mạng.Hơn , toàn bảng giá trị khoảng cách hop count phải truyền router cho dù hầu hết thông tin không thực cần thiết trao đổi router - Định tuyến trạng thái liên kết đời khắc phục nhược điểm định tuyến vecto khoảng cách - Bản chất định tuyến trạng thái liên kết router xây dựng bên no sơ đồ cấu trúc mạng Định kỳ , router gửi mạng thông điệp trạng thái Những thông điệp liệt kê router khác mạng kết nối trực tiếp với router xét trạng thái liên kết Các router sử dụng tin trang thái nhận từ router khác để xây dựng sơ đồ mạng Khi ột router chuyển tiếp liệu,nó chọn đường đến đích tốt dựa điều kiện - Giao thức trạng thái liên kết đòi hỏi nhiều thời gian xử lý router giảm tiêu thụ băng thông router không cần gửi toàn bảng định tuyến Hơn nữa, router không dễ dàng theo dõi lỗi mạng tin trạng thía từ router không thay đổi lan truyền mạng(ngược lại với phương pháp vecto khoảng cách, giá trị hop count tăng lên thông tin định tuyến qua router khác - Định tuyến trạng thái liên kết làm việc quan điểm router thông báo với router khác mạng trạng thái tuyến kêt nối đến nó,cost tuyến xác định router kế cận nối với tuyến Các router chạy giao thức định tuyến trạng thái đường truyền bá gói trạng thái LSP(link state paket) khắp mạng Một LSP nói chung chứa xác định nguồn, xác định kề cận cost tuyến chúng Các LSP thu tất router sử dụng để tạo nên sở liệu cấu hình toan mạng Bảng định tuyến sau tính toán dựa nội dung sở liệu cấu hình Tất router mạng chứa sơ đồ cấu hình mạng từ chúng tính toán đường ngắn nhất(least-cost path)từ nguồn đến đích Giá trị gắn với link router cost link Các router truyền bá cac LSP đến tất router khác mạng, sử dụng để xây dựng sở liệu trạng thái đường Tiếp theo, router mạng tính toán bắt nguồn từ phân nhánh đến tất router khác dựa tiêu chí đường ngắn hay có chi phí 3.3 SO SÁNH CÁC THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN: Page 20 Khoa Điện tử- Viễn Thông - Các giao thức định tuyến với thuật toán vector tỏ đơn giản hiệu mạng nhỏ, đòi hỏi (nếu có) giám sát Tuy nhiên, chúng khônglàm việc tốt, có tài nguyên tập hợp ỏi, dẫn đến phát triển thuậttoán trạng thái kết nối phức tạp tốt để dùng mạnglớn Giao thức vector với rắc rối đếm đến vô tận - Ưu điểm định tuyến trạng thái kết nối phản ứng nhanh nhạy hơn, khoảng thời gian có hạn, thay đổi k ế t n ố i Ngoài ra, gói gửi qua mạng định tuyến trạng thái kết nốit h ì n h ỏ h n n h ữ n g g ó i d ù n g t r o n g đ ị n h t u y ế n b ằ n g v e c t o r Đ ị n h t u y ế n b ằ n g vector đòi hỏi bảng định tuyến đầy đủ phải truyền đi, định tuyếnbằng trạng thái kết nối có thông tin “hàng xóm” node truyền đ i V ì v ậ y , c c g ó i n y d ù n g t i n g u y ê n m n g m ứ c k h ô n g đ n g k ể K h u y ế t điểm định tuyến trạng thái kết nối đòi hỏi nhiều lưu trữvà tính toán để chạy định tuyến vecto 3.4 MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN 3.4.1.GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN RIP : 3.4.1.1.Khái niệm: - RIP (Router Information Protocol – Giao thức thông tin định tuyến) mộtgiao thức định tuyến miền sử dụng bên hệ thống tự trị Đây làmột giao thức đơn giản dựa định tuyến vectơ khoảng cách, sử dụng giải thuật Bellman-Ford để tính toán bảng định tuyến -Khi sử dụng mạng loại nhỏ, RIP giao thức hiệu vận hành đơn giản RIP trì tất bảng định tuyến mạng cập nhật bởitruyền tin cập nhật bảng định tuyến sau 30s Sau thiết bị RIP nhận cập nhật, so sánh thông tin với thông tin đượcchứa thông tin cập nhật 3.4.1.2.Thuật toán ví dụ minh họa: - Mỗi router có bảng định tuyến chứa mục tương ứng chomỗi mạng đích mà router biết Mục gồm địa IP mạng đích, khoảng c c h ngắn để tới đích (t ính theo số bước nhảy) bước nhảy ti ếp t h e o (router tiếp theo) Bước nhảy nơi cần giửi gói liệu đến để có thểtới đích cuối Số bước nhảy số mạng mà gói liệu phải qua để tới mạng đích Page 21 Khoa Điện tử- Viễn Thông Hình : Định tuyến mạng sử dụng RIP Bảng Của R2 Node đích sau N1 R1 trực N2 tiếp trực N3 tiếp Bảng R3 Node Hop Đích sau N1 R2 Bảng R4 Node Hop Đích sau Hop N1 R3 N2 N2 N3 N3 R2 trực tiếp trực tiếp R3 R3 Trực N4 R3 N4 N4 tiếp Trực N5 R3 N5 R4 N5 tiếp N6 N6 R4 R4 N6 R5 Bảng định tuyến RIP cập nhật router nhận thông báo RIP Dưới giải thuật cập nhật định tuyến RIP sử dụng Nhận thông báo RIP trả lời1 1.Cộng vào số bước nhảy cho đích quảng cáo 2.Lặp lại bước cho đích quảng cáo: 2.1Nếu đích bảng định tuyến - Thêm thông tin quảng cáo vào bảng định tuyến 2.2 Trái lại Page 22 Khoa Điện tử- Viễn Thông 2.2.1Nếu bước nhảy giống - Thay mục bảng mục quảng cáo 2.2.2 Trái lại 2.2.2.1 - Nếu số bước nhảy quảng cáo nhỏ số bước nhảy bảng - Thay mục bảng mục quảng cáo 2 2 Trái lại - Không làm Kết thúc 3.4.1.3.Ưu nhược điểm : RIP thiết kế giao thức IGP (Interior Gateway Protocol giao thứcđịnh tuyến nội miền) dùng cho hệ thống tự trị( A S – Autonomouns system) có kích thước nhỏ, RIP áp dụng cho mạng nhỏ,không sử dụng cho hệ thống mạng lớn phức tạp Bởi : + RIP sử dụng giao thức định tuyến theo véctơ khoảng cách thường t ố n í t t i nguyên hệ thống tốc độ đồng định tuyến lại chậm mà đốivới mạng lớn hay phức tạp lại gồm nhiều định tuyến nên RIP không phù hợp với hệ thống mạng lớp phức tạp + RIP giới hạn số hop tối đa 15 (bất kỳ mạng đích mà có số hop lớn hơn1 t h ì x e m n h m n g đ ó k h ô n g đ ế n đ ợ c ) S ố l ợ n g h o p s ẽ k h ô n g đ ủ k h i muốn xây dựng mạng lớn + Bảng đị nh tuyến đượ c trao đổ i với đị nh tuyến khác khoảng 30giây/lần Nếu mộ t đị nh tuyến không thông bá o vò ng 180 giây, đườ ng qua định tuyến xem không dù ng đượ c Cá c vấ n đề xảy lúc t o lạ i bả n g đ ị nh tuyế n nế u b ộ đ ị nh tuyế n đượ c k ế t n ố i vớ i m ộ t m ng diện r ộ ng chạ y chậ m Hơn nữ a, trao đổ i cá c bả ng m mạ ng thườ ng xuyên tải, gây tắc nghẽn vàcác trìhoãn khác Page 23 Khoa Điện tử- Viễn Thông + Khi cấu trúc mạng thay đổi thông tin cập nhật phải xử lý toàn bộhệ thống, nên điều thực khó mạng lớn rễ gây rahiện tượng tắc nghẽn mạng Các định tuyến dùng RIP chúng kếtnối liên tục với định tuyến lân cận để cập nhật bảng định tuyến củachúng, tạo lượng tải lớn mạng + Do sử dụng thuật toán định tuyến theo véctơ khoảng cách nên có tốc độ hội tụ chậm (Trạng thái hội tụ tất định tuyến hệ thống mạng có thông tin định tuyến hệ thống mạng xác) mạng lớnhay phức tạp lâu hội tụ + Do RIP giao thức định tuyến theo véctơ khoảng cách nên định tuyếnnhận bảng định tuyến định tuyến lân cận kết nối trực tiếp vớinó định tuyến xác cấu trúc toàn hệ thống mạng + RIP sử dụng thuật toán định tuyến theo véctơ khoảng cách Nếu có nhiều đường đến lúc tới đích RIP chọn đường có số hop Chính vậydựa vào số lượng hop để chọn đường nên đường mà RIP chọn khôngphải đường ngắn nhanh tới đích 3.4.2.GIAO THỨC OSPF 3.4.2.1.Khái niêm : - Giao thức ưu tiên đường ngắn (OSPF – Open Shortest Path First) l giao thức định tuyến cổng khác sử dụng rộng r ã i Phạm vi hoạt động hệ thống tự trị (AS) Các router đặc biệtđược gọi router biên AS có trách nhiệm ngăn thông tin hệ thống tự trị-A S k h c v o t r o n g h ệ t h ố n g h i ệ n t i Đ ể đ ị n h t u y ế n h i ệ u q u ả , - O S P F c h i a h ệ thống tự trị thành nhiều vùng nhỏ OSPF giao thức định tuyến trạng thái liên kết, thiết kế cho cácmạng lớn mạng liên hợp phức tạp Các giải thuật định tuyến trạngthái sử dụng giải thuật Shortest Path First (SPF) với sở liệuphức tạp cấu hình mạng Cơ sở liệu cấu hình mạng baogồm tất liệu mạng có liên kết đến định tuyến chứa sở liệu 3.4.2.2.Thuật toán ví du minh họa : - OSPF giao thức dựa theo trạng thái liên kết Giống giaothức trạng thái liên kết khác, định tuyến OSPF thực thuật toán SPFShortest Path First để xử lý thông tin chứa sở liệu trạng tháiliên kết Thuật toán tạo đường ngắn mô tả cụ thể tuyếnđường Page 24 Khoa Điện tử- Viễn Thông nên chọn dẫn tới mạng đích Cơ sở liệu cấu hình mạng bao gồm tất liệu mạng có liên kết đến định tuyến chứa sở liệu - Mỗi router sử dụng đường ngắn để xây dựng bảng định tuyến Bảng định tuyến giá để tới mạng khu vực Để tìm giá tới mạng bên khu vực, router sử dụng quảng cáo liên kết tóm tắt tớimạng, liên kết tóm tắt tới router biên AS liên kết ngoà i Để thực định tuyến hiệu quả, OSPF chia hệ thống tự trị thành nhiều khu vực nhỏ Mỗi AS c ó t h ể đ ợ c c h i a r a t h n h n h i ề u k h u v ự c k h c n h a u K h u v ự c l t ậ p h ợ p c c mạng, trạm router nằm hệ thống tự trị Tất mạng khu vực phải kết nối với Tại biên khu vực, router biên khu vực tóm tắt thông tin khu vực gửi thông tin tới khu vực khác Trong số khu vực bên AS, có khu vực đặc biệt gọi đường trục; tất khu vực AS phải nối tới đường trục.Hay nói cách khác đường trục coi khu vực sơ cấp khu vựccòn lại coi khu vực thứ cấp - Các router bên khu vực đường trục gọi router đường trục, router đường trục router biên khu vực Nếu lý mà kết nối khu vực đường trục bị hỏng người quản trịmạng phải tạo liên kết ảo (virtual link) router phép đường trục tiếp tục hoạt động hoạt động sơ cấp: Hình 2: Định tuyến sử dụng đường ngắn Page 25 Khoa Điện tử- Viễn Thông Mạng N1 N2 N3 N4 N5 Giá 10 11 15 Router Thông tin khác C D B D - Giải thuật chọn đường dẫn ngắn SPF sở cho hệ thống OSPF Khi định tuyến sử dụng SPF khởi động, định tuyến khởi tạo cấu trúccơ sở liệu giao thức định tuyến sau đợi báo từ giao thức tầng thấp dạng hàm Bộ định tuyến sử dụng gói tin OSPF Hello để thu nhận định tuyến lân cận Bộ định tuyến gửi gói tin Hello đến lân cận nhận tin Hello từ định tuyến lân cận Ngoàiviệc sử dụng gói tin Hello để thu nhận lân cận, tin Hello sử dụng để xác nhận việc hoạt động đến định tuyến khác - Mỗi định tuyến định kỳ gửi gói thông báo trạng thái liên k ế t (LSA) để cung cấp thông tin cho định tuyến lân cận cho địnhtuyến khác định tuyến thay đổi trạng thái Bằng việc so sánh trạngthái liên kết định tuyến liền kề để tồn sở liệu, bộđịnh tuyến bị lỗi bị phát nhanh chóng cấu hình mạng biếnđổi thích hợp Từ cấu trúc liệu sinh việc cập nhật liên tục gói L S A , m ỗ i b ộ đ ị n h t u y ế n s ẽ t í n h t o n c â y đ n g đ i n g ắ n n h ấ t c ủ a m ì n h v t ự làm gốc Sau từ đường ngắn sinh bảng định tuyến - Một có thay đổi topo mạng lưu lượng node mạng p h ả i k h i t o v t í n h t o n l i t u y ế n đ n g đ i n gắ n n h ấ t , tuỳ theo giao thức sử dụng mạng 3.4.2.3.Ưu điểm nhược điểm : - Cân tải tuyến giá: Việc sử dụng lúc nhiều tuyến cho phép tận dụng có hiệu tài nguyên mạng - Phân chia mạng cách logic: điều làm giảm bớt thông tin phát ratrong điều kiện bất lợi Nó giúp kết hợp thông báo định tuyến,hạn chế việc phát thông tin không cần thiết mạng - Hỗ trợ nhận thực: OSPF hỗ trợ nhận thực cho tất node phát thông tinquảng cáo định tuyến Điều hạn chế nguy thay đổi bảng định tuyếnvới mục đích xấu Page 26 Khoa Điện tử- Viễn Thông - Thời gian hội tụ nhanh hơn: OSPF cho phép truyền thông tin thay đổituyến cách tức Điều giúp rút ngắn thời gian hội tụ cần thiết để cậpnhật thông tin cấu hình mạng - Hỗ trợ CIDR VLSM: Điều cho phép nhà quản trị mạng phân phối nguồn địa IP cách có hiệu KẾT LUẬN : Page 27 Khoa Điện tử- Viễn Thông Đề tài trình bày khái niêm sở địa IP, định tuyến số thuật toán định tuyến thuật toán vector khoảng cách thuật toán trạng thai liên kết, ưu nhược điểm thuật toán Tuy nhiên vấn đề định tuyến thuật toán định tuyến mạng vô rộng lớn nên đề tài nhiều thiếu sót Vì em mong giúp đỡ thầy cô để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1]Hoàng Trọng Minh Chuyên đề định tuyến Chương Page 28 Khoa Điện tử- Viễn Thông [2]http:\\www.quantrimang.com.vn Page 29 [...]... điểm chính của định tuyến bằng trạng thái kết nối là nó đòi hỏi nhiều sự lưu trữvà tính toán để chạy hơn định tuyến bằng vecto 3.4 MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN 3.4.1 .GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN RIP : 3.4.1.1.Khái niệm: - RIP (Router Information Protocol – Giao thức thông tin định tuyến) là mộtgiao thức định tuyến miền trong được sử dụng bên trong hệ thống tự trị Đây làmột giao thức rất đơn... 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... 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 2.3.2 .Định tuyến động: 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... tin về địa chỉ lớp mạng để gói dữ liệu có thể truyền đi từ host này đến host khác dựa trên cấu trúc địa chỉ đó Page 18 Khoa Điện tử- Viễn Thông CHƯƠNG III : MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN 3.1 Định tuyến theo vector khoảng cách: - Giải thuật vecto khoảng cách dựa trên thuật toán Bellman Ford là một phương pháp định tuyến đơn giản, hiệu quả và được sử dụng trong nhiều giao thức định tuyến như giao thức định. .. là giao thức định tuyến nâng cao theo vectơ khoảng cách ,và là giao thức độc quyền của Ciso.Sau đây là Page 17 Khoa Điện tử- Viễn Thông 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. .. 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 mặc định 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 định tuyến giữa các router bằng các giao thức định tuyến động Bảng định tuyến có rất nhiều dạng nhưng đơn giản và phổ biến nhất có thể diễn... tin khác C D B D - Giải thuật chọn đường dẫn ngắn nhất SPF là cơ sở cho hệ thống OSPF Khi 1 bộ định tuyến sử dụng SPF được khởi động, bộ định tuyến sẽ khởi tạo cấu trúccơ sở dữ liệu của giao thức định tuyến và sau đó đợi chỉ báo từ các giao thức tầng thấp hơn dưới dạng các hàm Bộ định tuyến sẽ sử dụng các gói tin OSPF Hello để thu nhận các bộ định tuyến lân cận của mình Bộ định tuyến gửi gói tin Hello... nhà quản trị mạng có thể phân phối nguồn địa chỉ IP một cách có hiệu quả hơn KẾT LUẬN : Page 27 Khoa Điện tử- Viễn Thông Đề tài đã trình bày được những khái niêm cơ sở về địa chỉ IP, định tuyến và một số thuật toán định tuyến như thuật toán vector khoảng cách và thuật toán trạng thai liên kết, ưu và nhược điểm của từng thuật toán Tuy nhiên vấn đề định tuyến và các thuật toán định tuyến trong mạng... hoạt như định tuyến động Trong những hệ thống mạng lớn , định tuyến tĩnh thường được sử dụng kết hợp với giao thức định tuyến động 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. .. hội tụ được + Do RIP là giao thức định tuyến theo véctơ khoảng cách nên mỗi bộ định tuyếnnhận được bảng định tuyến của những bộ định tuyến lân cận kết nối trực tiếp vớinó do vậy bộ định tuyến sẽ không biết được chính xác cấu trúc của toàn bộ hệ thống mạng + RIP sử dụng thuật toán định tuyến theo véctơ khoảng cách Nếu có nhiều đường đến cùng một lúc tới đích thì RIP sẽ chọn đường có số hop ít nhất Chính ... ĐỀ TÀI: Đề tài tập trung nghiên cứu thuật toán định tuyến, giao thức định tuyến có sử dụng thuật toán Từ nắm bắt khái niệm thuật toán, giao thức định tuyến sử dụng thuật toán Ngoài sau hoàn thành... tuyến hay không 2.3.2 .Định tuyến động: Giao thức định tuyến khác với giao thức định tuyến chức nhiệm vụ Giao thức định tuyến sử dụng để giao tiếp router với Giao thức định tuyến cho phép router... SỐ THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN 3.1 .Định tuyến vecto khoảng cách 3.2 .Định tuyến theo trạng thái liên kết 3.3.So sánh thuật toán định tuyến 3.4.Một số giao thức định tuyến ứng dụng thuậttoán 3.4.1 Giao