LIÊN KẾT DỮ LIỆU VÀ CÁC GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG TÌM ĐƯỜNG

Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường BÀI 3: LIÊN KẾT DỮ LIỆU VÀ CÁC GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG TÌM ĐƯỜNG Nội dung      Hướng dẫn học     Đọc kỹ giáo trình giảng Thực hành mã phát sửa sai cách tự lấy ví dụ áp dụng để phát sai sửa sai Tự lấy ví dụ cho giải pháp tìm đường thực chúng Làm tập, trả lời câu trắc nghiệm Thời lượng học  15 tiết IT102_Bai 3_v1.0013103214 Thủ tục liên kết liệu Các giao thức (hướng bit, hướng ký tự) Mã phát sai sửa sai Tìm đường mạng Các giải thuật chống tắc nghẽn Mục tiêu Sau học này, bạn có thể:  Biết thủ tục liên kết  Hiểu tổng quan hai loại giao thức hướng bit hướng ký tự  Nắm rõ chế phát sai sửa sai như: chẵn lẻ, checksum đa thức chuẩn, mã Hamming tự sửa sai  Thành thạo việc tính toán để phát sai sửa sai  Biết ý nghĩa, mục tiêu việc tìm đường mạng Hiểu chế giải thuật tìm đường mạng  Giải thuật tìm đường tối ưu  Giải pháp tìm đường Vector khoảng cách  Giải pháp chọn đường “Trạng thái kết nối”  Tìm đường phân cấp  Tìm đường mạng di động  Hiểu nguyên nhân, chất tắc nghẽn mạng  Nắm rõ nguyên tắc, biện pháp phòng ngừa điều khiển tắc nghẽn mạng 51 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường TÌNH HUỐNG KHỞI ĐỘNG BÀI Tình dẫn nhập Chắc bạn biết muốn máy tính giao tiếp với ta cần có cáp mạng, đơn giản chứ? Thực không đơn giản đâu Để máy tính giao tiếp, truyền liệu qua lại với nhau, nhân loại tốn không công sức trí lực để xây dựng quy tắc (giao thức) Nếu giao thức hai máy tính chẳng khác người Việt Nam tiếng Lào người Lào tiếng Việt Nam nói chuyện với Tuy nhiên với mạng máy tính (một mạng có nhiều máy tính) giao tiếp, truyền liệu có nhiều vấn đề nan giải như: truyền phải trúng đích, tin truyền phải xác,… vấn đề tắc nghẽn đường truyền,… Tất điều giải đáp sau bạn học “Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường” Câu hỏi Thủ tục liên kết liệu gồm giao thức ? Giải vấn đề sai lệch thông tin trình truyền liệu nào? Các giải thuật tìm đường mạng gì? Vấn đề tắc nghẽn đường truyền: phát giải nào? 52 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường 3.1 Thủ tục liên kết liệu Các giao thức xây dựng cho tầng Liên kết liệu (gọi chung – Data Link Protocol) Các DLP phân chia thành loại: dị (Asynchoronous DLP) đồng (Synchronous DLP), loại “đồng bộ” lại chia thành hai nhóm hướng ký tự (Character-Oriented) hướng bit (Bit-Oriented) Asynchronous Data Link Protocols (DLPs) Synchronous Character OrientedCharacter-Oriented (or Byte-Oriented) Bit - Oriented Hình 3.1: Phân loại giao thức liên kết liệu  DLP dị bộ: o Các DLP dị sử dụng phương thức truyền dị bộ, bit đặc biệt START STOP sử dụng để tách xâu bit biểu diễn ký tự dòng liệu cần truyền Phương thức gọi “dị bộ” không cần có đồng liên tục người gửi người nhận tin Nó cho phép ký tự liệu truyền lúc mà không cần quan tâm đến tín hiệu đồng trước o Các giao thức loại thường dùng máy điện báo máy tính trạm cuối tốc độ thấp Phần lớn máy PC sử dụng phương thức truyền dị tính đơn giản  DLP đồng bộ: o Phương thức truyền đồng không dùng bit đặc biệt START, STOP để “đóng khung” ký tự mà chèn ký tự đặc biệt SYN (Synchronization), EOT (End of Transmission) hay đơn giản hơn, “cờ” (Flag) liệu người sử dụng để báo hiệu cho người nhận biết liệu “đang đến” “đã đến” o Cần lưu ý hệ thống truyền thông đòi hỏi hai mức đồng hóa:  Ở mức vật lý: để giữ đồng đồng hồ người gửi người nhận  Ở mức liên kết liệu: để phân biệt liệu người sử dụng với “cờ” vùng thông tin điều khiển khác o Các DLP hướng ký tự xây dựng dựa ký tự đặc biệt mã chuẩn (như ASCII hay EBCDIC), DLP hướng bit lại dùng cấu trúc nhị phân (xâu bit) để xây dựng phần tử giao thức (đơn vị liệu, thủ tục, …) nhận, liệu tiếp nhận bit Dưới xem xét kỹ hai loại giao thức đồng thông qua ví dụ minh họa điển hình IT102_Bai 3_v1.0013103214 53 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường 3.2 Các giao thức (hướng bit, hướng ký tự) 3.2.1 Các giao thức hướng ký tự Các giao thức loại xuất từ năm 1960 sử dụng Chúng dùng cho ứng dụng điểm-điểm (Point to Point) lẫn nhiều điểm (Multipoint) Giao thức loại đáp ứng cho phương thức khai thác đường truyền khác nhau: chiều (Simplex), hai chiều luân phiên (Half-Duplex) hai chiều đồng thời (Full-Duplex) Đối với phương thức chiều, giao thức hướng ký tự dùng rộng rãi giao thức truyền tệp Kermit Đại học Columbia (Mỹ) chế tác Kermit có nhiều phiên cho phép truyền tệp máy PC PC máy chủ (File server) máy lớn (Mainframe) Đối với phương thức hai chiều luân phiên, giao thức hướng ký tự tiếng BSC (Binary Synchronous Control) hay gọi Bisync – sản phẩm IBM Giao thức ISO lấy làm sở để xây dựng giao thức hướng ký tự chuẩn quốc tế với tên gọi Basic Mode Bởi trình bày minh họa cách chi tiết phần Có giao thức hướng ký tự phát triển cho phương thức hai chiều đồng thời Ví dụ điển hình số giao thức nút chuyển mạch (còn gọi IMP – Interface Message Protocols) mạng ARPANET tiếng Bộ quốc phòng Mỹ Giao thức BSC/Basic Mode: Như nói, họ giao thức áp dụng cho trường hợp điểm-điểm nhiều điểm, hai chiều luân phiên Các ký tự đặc biệt mã chuẩn EBCDIC (đối với BSC) mã chuẩn ASCII (đối với Basic Mode ISO) sử dụng để xây dựng giao thức Các ký tự đặc biệt gồm có:  SOH (Start Of Header): bắt đầu phần header đơn vị thông tin chuẩn  STX (Start of Text): kết thúc header bắt đầu phần liệu (văn bản)  ETX (End of Text): kết thúc phần liệu  EOT (End Of Transmission): kết thúc việc truyền nhiều đơn vị liệu để giải phóng liên kết  ETB (End of Transmission Block): kết thúc khối liệu, trường hợp liệu chia thành nhiều khối  ENQ (Enquiry): yêu cầu phúc đáp từ trạm xa  DLE (Data Link Escape): thay đổi ý nghĩa ký tự điều khiển truyền tin khác  NAK (Negative Acknowledge): báo cho người gửi biết tiếp nhận không tốt thông tin  SYN (Synchronous Idle): ký tự đồng bộ, dùng để trì đồng người gửi người nhận Một đơn vị liệu (frame) dùng giao thức có khuôn dạng tổng quát sau: SOH  Thông tin điều khiển 54 Header STX Text ETX BCC  (dữ liệu) IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Hình 3.2: Đơn vị liệu giao thức BSC  Phần header (có thể vắng mặt) thông tin điều khiển, thường số thứ tự frame địa trạm đích, …  BCC (Block Check Character) bit kiểm tra lỗi theo kiểu bit chẵn lẻ (theo chiều dọc) cho ký tự thuộc vùng Text (trường hợp Basic Mode), 16 bit kiểm tra lỗi theo phương pháp CRC-16 cho vùng Text (trường hợp BSC) Kích thước vùng Text trường hợp giới hạn để đảm bảo kiểm soát lỗi truyền Trường hợp liệu dài tách thành nhiều khối (block) Ví dụ: ta có khối message sau: (Giả thiết phần Text tách thành phần Text1, Text2, Text3) Khối 1: SOH id … STX Text1 ETX BCC header Khối 2: SOH id … STX Text2 ETX BCC Khối 3: SOH id … STX Text2 ETX BCC Hình 3.3: Các khối Message Trong id (Identifier) số thứ tự gửi khối Các thủ tục BSC/ Basic Mode gồm có: Mời truyền tin Giả sử trạm A muốn mời trạm B truyền tin, A gửi lệnh sau tới B EOT B ENQ Trong đó:  B địa trạm mời truyền tin  EOT để chuyển liên kết sang trạng thái điều khiển Khi B nhận lệnh này, xảy trường hợp:  Nếu có tin để truyền trạm B cấu trúc tin theo khuôn dạng chuẩn (đã trình bày trên) gửi  Nếu tin để truyền B gửi lệnh EOT để trả lời  Ở phía A, sau gửi lệnh thời đoạn xác định trước mà không nhận trả lời B, nhận trả lời sai, A chuyển sang trạng thái “phục hồi” (Recovery State) Hành động trạm trạng thái “phục hồi” nói đến sau Mời nhận tin Giả sử trạm A muốn mời trạm B nhận tin, lúc A gửi tới B lệnh tương tự trường hợp trên: EOT B ENQ Ở EOT vắng mặt Khi nhận lệnh này, B sẵn sàng nhận tin gửi ACK để trả lời, ngược lại gửi NAK để trả lời IT102_Bai 3_v1.0013103214 55 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Về phí A, sau gửi lệnh thời đoạn xác định trước mà không nhận trả lời B nhận trả lời sau, A chuyển sang trạng thái “phục hồi” Yêu cầu trả lời: trạm cần trạm trả lời yêu cầu gửi trước cần gửi lệnh ENQ đến trạm Ngừng truyền tin (tạm thời): gửi lệnh EOT Giải phóng liên kết: gửi lệnh DLE EOT Trạng thái “phục hồi”: trạm vào trạng thái “phục hồi” thực hành động sau:  Lặp lại lệnh gửi n lần (n số nguyên cho trước)  Gửi “yêu cầu trả lời” n lần  Kết thúc truyền cách gửi lệnh EOT (Nếu sau n lần thất bại thông báo cho tầng trên, cho người sử dụng) Để thấy rõ phương thức trao đổi thông tin giao thức BSC/Basic Mode, ta dùng sơ đồ để minh họa, có sơ đồ cho trường hợp thông thường cho trường hợp trao đổi dạng “hội thoại” Lưu ý: dạng hội thoại cải tiến dạng thông thường, trạm dùng khối tin cần truyền để trả lời (báo nhận tốt – thay cho ACK) cho khối tin trạm gửi đến Như giảm nhiều thời gian 3.2.2 Các giao thức hướng bit Giao thức HDLC (High-Level Data Link Control) Giao thức điều khiển liên kết liệu quan HDLC Không phải sử dụng rộng rãi mà sở cho nhiều giao thức điều khiển liên kết liệu khác  Các đặc tính giao thức HDLC Giao thức HDLC định nghĩa loại máy trạm, hai cấu hình đường kết nối chế độ điều khiển truyền tải  Ba loại trạm HDLC: o Trạm (Primary Station): có trách nhiệm điều khiển thao thác đường truyền Các khung gửi từ trạm gọi lệnh (Command) o Trạm phụ (Secondary Station): hoạt động kiểm soát trạm Khung gửi từ trạm phụ gọi trả lời Trạm trì nhiều đường kết nối luận lý đến trạm phụ đường truyền o Trạm hỗn hợp (Combined Station): bao gồm đặc điểm trạm trạm phụ Một trạm hỗn hợp gửi lệnh trả lời  Hai cấu hình đường kết nối: o Cấu hình không cân (Unbalanced Configuration): gồm máy trạm (Primary Station) nhiều máy trạm phụ (Secondary Station) hỗ trợ chế độ truyền song công bán song công o Cấu hình cân (Balanced Configuration): bao gồm máy trạm hỗn hợp, hỗ trợ chế độ truyền song công bán song công  Có chế độ truyền tải là: 56 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Chế độ trả lời bình thường (NRM - Normal Response Mode): sử dụng với cấu hình đường kết nối không cân Máy khởi động truyền tải liệu cho máy phụ Nhưng máy phụ thực việc truyền liệu cho máy trả lời cho yêu cầu máy o Chế độ cân bất đồng (ABM - Asynchronous Balance Mode): sử dụng với cấu hình kết nối cân Cả hai máy có quyền khởi động truyền tải liệu mà không cần cho phép máy o Chế độ trả lời bất đồng (ARM-Asynchronous Response Mode): sử dụng cấu hình không cân Một máy phụ khởi động truyền tải không cần cho phép tường minh máy Máy đảm trách vai trò bảo trì đường truyền bao gồm việc khởi động, phục hồi lỗi xóa kết nối Chế độ NRM đòi hỏi phải có nhiều đường dây để nối máy với nhiều thiết bị đầu cuối Chế độ ABM sử dụng nhiều chế độ, cho phép sử dụng hiệu đường truyền Chế độ ARM dùng đến Cấu trúc khung o Bảng mô tả cấu trúc khung HDLC Bits 8 ≥0 16 01111110 Address Control Data Checksum 011111110 HDLC sử dụng chế độ truyền tải đồng bộ, bits liệu truyền gói vào khung sử dụng cấu trúc khung cho tất loại liệu thông tin điều khiển Khung giao thức HDLC có cấu trúc sau: Bảng mô tả ý nghĩa bit Flag (8 bit) Là cờ dùng để xác định điểm bắt đầu kết thúc khung, giá trị 01111110 HDLC sử dụng kỹ thuật bit độn để loại trừ xuất cờ liệu Address (8 bit) Vùng ghi địa để xác định máy phụ phép truyền hay nhận khung Control (8 bit) Được dùng để xác định loại khung Mỗi loại có thông tin điều khiển khác Có loại khung: Thông tin (I), điều khiển (S) không đánh số (U) Information Vùng chứa liệu cần truyền (128-1024 bytes) FCS (Frame Check Sequence – bit) Vùng chứa mã kiểm soát lỗi, dùng phương pháp đa thức CRC-CCITT = X16 + X12 + X5 + Giá trị bit trường control hình thành loại khung sau: Bảng cấu trúc trường điều khiển khung HDLC IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bit 3 Khung I Seq P/F Next Khung S Type P/F Next Khung U 1 Type P/F Modifier 57 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Giao thức HDLC sử dụng cửa sổ trượt với số thứ tự khung bít Trường seq khung I để số thứ tự khung thông tin Trường Next để số thứ tự khung thông tin mà bên gửi chờ nhận (thay khung nhận tốt giao thứ cửa sổ trượt giới thiệu phần trước) Bit P/F có ý nghĩa Poll/Final, tức chọn kết thúc Khi máy tính mời máy phụ truyền tin, bit đặt lên có ý nghĩa P (Poll, chọn) Ngược lại thông tin truyền từ máy phụ lên máy đặt xuống 0, để báo với máy máy phụ liệu để gửi Khi máy phụ gửi khung cuối cùng, bit đặt lên 1, có ý nghĩa F (Final, kết thúc), để báo cho máy biết hoàn thành việc truyền tải thông tin Khung S (Supervisory Frame) khung điều khiển, dùng để kiểm soát lỗi luồng liệu trình truyền tin Khung S có kiểu xác định tổ hợp giá trị bit trường Type SS = RR (Receive Ready): khung báo nhận, thông báo sẵn sàng nhận liệu, nhận tốt đến khung Next-1 đợi nhận khung Next Được dùng đến không liệu gửi từ chiều ngược lại để vừa làm báo nhận (Figgyback) SS = 01 REJ (Reject): khung báo không nhận (Negative acknowledge) yêu cầu gửi lại khung, từ khung Next SS = 10 RNR (Receive Not Ready): thông báo không sẵn sàng nhận tin, nhận đến khung thứ Next-1, chưa sẵn sàng nhận khung Next SS = 11 SREJ (Selective Reject): yêu cầu gửi lại khung có số thứ tự Next Khung U (Unnumbered Frame) thường sử dụng cho mục đích điều khiển đường truyền, dùng để gửi liệu dịch vụ không kết nối Các lệnh khung U mô tả sau: 1111P100 Lệnh dùng để thiết lập chế độ truyền tải SABM (Set Asynchronous Balanced Mode) 1100P001 Lệnh dùng để thiết lập chế độ truyền tải SNRM (Set Normal Response Mode) 1111P000 Lệnh dùng để thiết lập chế độ truyền tải SARM (Set Asynchronous Response Mode) 1100P010 Lệnh để yêu cầu xóa kết nối DISC (Disconnect) 1100F110 UA (Unumbered Acknowledgment) Được dùng trạm phụ để báo với trạm nhận chấp nhận lệnh loại U 1100F001 CMDR/FRMR (Command Reject/Frame Reject): dùng trạm phụ để báo không chấp nhận lệnh mà nhận xác Một vài kịch giao thức HDLC Kịch (a) mô tả khung liên quan trình thiết lập xóa kết nối Đầu tiên hai bên giao tiếp gửi khung SABM sang bên thiết lập đếm thời gian Bên phía lại nhận khung SABM trả lời khung UA Bên yêu cầu kết nối nhận khung UA xóa bỏ đếm thời gian Kết nối hình thành hai bên truyền khung qua lại cho Kết nối xóa hai bên giao tiếp gửi khung DISC Trong trường hợp khác, sau khoảng thời gian trôi qua, bên yêu cầu kết nối không nhận khung UA, cố gắng gửi lại khung SABM số lần quy định Nếu không nhận khung UA, bên yêu cầu kết nối thông báo lỗi lên tầng cao 58 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Hình 3.4: Một vài kịch HDLC Kịch (b) mô tả tiến trình trao đổi khung I hai bên Ta thấy bên A gửi liên tiếp khung (I,1,1 I,2,1) mà không nhận khung báo nhận số thứ tự khung chờ nhận không thay đổi, trường hợp Ngược lại bên B nhận liên tiếp khung (I,1,1 I,2,1) mà không gửi khung đi, khung chờ nhận khung thông tin truyền phải số khung vừa nhận, Trong kịch (c) máy A xử lý kịp khung B gửi đến gửi khung RNR để yêu cầu B tạm dừng việc việc truyền tải Bên B định kỳ gửi thăm dò bên A cách gửi khung RR với bit P đặt lên Nếu bên A chưa thể nhận thông tin từ bên B trả lời khung RNR, ngược lại A sẵn sàng trả lời khung RR Trong kịch (d), bên A gửi sang B ba khung thông tin 3, Khung bị hoàn toàn đường truyền Khi bên B nhận khung 5, bỏ qua khung sai thứ tự khung B gửi REJ với trường Next để yêu cầu A gửi lại tất khung từ khung số Kịch (e) minh họa cách thức phục hồi lỗi dựa vào thời gian (Time out) Khung số bị lỗi B bỏ B gửi khung REJ xác định có phải khung I hay không Bên A sau khoảng thời gian trôi qua không thấy khung trả lời từ B, gửi khung RR với bit P = để kiểm tra trạng thái bên Bên B đáp lại khung RR với trường Next để báo hiệu khung số Sau A truyền lại khung số 3.3 Mã phát sai sửa sai 3.3.1 Chẵn lẻ (Parity) Những mã phát lỗi (Error-Detecting Codes) Có nhiều sơ đồ phát lỗi, có sơ đồ thông dụng là:  Kiểm tra tính chẵn lẻ (Parity Checks)  Kiểm tra thêm theo chiều dọc (Longitudinal Redundancy Check)  Kiểm tra phần dư tuần hoàn (Cyclic Redundancy Check) IT102_Bai 3_v1.0013103214 59 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Kiểm tra chẵn lẻ (Parity Check) Sơ đồ phát bit lỗi đơn giản nối bít chẵn-lẻ vào cuối từ khung Một ví dụ tiêu biểu việc truyền ký tự ASCII, mà bit chẵn-lẻ nối vào ký tự ASCII bit Giá trị bit lựa chọn cho có số chẵn bit 1, với kiểm tra chẵn (Even Parity) số lẻ bit 1, với kiểm tra lẻ (Odd Parity) Ví dụ: Nếu bên gửi truyền ký tự ASCII G (mã ASCII 110001) dùng phương pháp kiểm tra lẻ, nối bit truyền 1100011 Bên nhận kiểm tra ký tự nhận tổng bit lẻ, xem lỗi Nếu bit số lẻ bit bị lỗi đảo ngược rõ ràng bên nhận phát lỗi Tuy nhiên, hai hay số bit chẵn bit bị lỗi đảo ngược không phát lỗi Trên thực tế xung nhiễu lại thường đủ dài để phá hủy bit, đặc biệt với tốc độ đọc liệu cao Do đó, cần phải có phương pháp cải thiện trường hợp 3.3.2 Check sum đa thức chuẩn Kiểm tra thêm theo chiều dọc (Longitudinal Redundancy Check or Checksum) Có thể cải thiện sơ đồ cách dùng phương pháp LRC Trong phương pháp này, khung xem khối nhiều ký tự xếp theo dạng hai chiều, việc kiểm tra thực chiều ngang lẫn chiều dọc Theo chiều ngang, ký tự thêm vào bit kiểm tra chẵn lẻ trường hợp trên, gọi bit kiểm tra chiều ngang VRC (Vertical Redundancy Check) Theo chiều dọc, cung cấp thêm ký tự kiểm tra, gọi ký tự Kiểm tra chiều dọc LRC (Longitudinal Redundancy Check) hay Checksum Trong đó, bit thứ I ký tự bit kiểm tra cho tất bit thứ I tất ký tự khối Các phép đo việc dùng hai VRC LRC giảm tỷ lệ lỗi không phát hai đến bốn bậc so với dùng VRC Hãy xem trường hợp bit ký tự bị lỗi Khi bên nhận tính toán bit VRC cho ký tự 1, kiểm tra với bit VRC nhận không phát lỗi Tuy nhiên, tính toán ký tự LRC, bit ký tự khác với bit ký tự LRC nhận được, phát lỗi Tuy nhiên, sơ đồ thật tốt Bây giờ, giả sử bit ký tự bị lỗi, phương pháp không phát điểm sai Parity bits  1011011 1101011 Data bits  0011101 1111000 1000101 LRC bits  0111111 Hình 3.5: Kiểm tra chiều dọc tuần hoàn 60 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Khoảng cách đến nút Thông tin lưu nút A B C D E F G A 1 1 B 1 2 C 1 2 D 2 E 2 3 F 2 2 G 3 Nét đẹp loại giải thuật phân tán nằm chỗ cho phép tất nút đạt thông tin tìm đường mà không cần có diện điều khiển trung tâm Còn có vài chi tiết làm cho giải thuật Distance-Vector hoàn hảo Thứ nhất, ý có hai tình khác mà nút định gửi thông tin tìm đường cho nút láng giềng kề bên Tình cập nhật theo chu kỳ (Periodic Update) Trong tình này, nút tự động gửi cập nhật thường xuyên, thay đổi Điều giúp cho nút khác biết nút sống Vả lại việc cập nhật thường xuyên giúp cho nút láng giềng có thông tin tìm đường nhanh chóng trường hợp thông tin chúng bị Tần số phát thông tin tìm đường khác tùy vào giải thuật, chúng thường có giá trị từ vài giây đến vài phút Tình thứ hai gọi cập nhật bị kích hoạt (Triggered Update) Tình xảy có thay đổi thông tin bảng tìm đường nút Nghĩa bảng tìm đường có thay đổi, nút gửi cập nhật cho láng giềng Bây ta xem xét điều xảy đường kết nối hay nút bị hỏng Những nút phát điều gửi thông tin tìm đường cho láng giềng chúng ngay, thông thường hệ thống ổn định với tình trạng cách nhanh chóng Còn câu hỏi nút phát cố, có nhiều câu trả lời khác Cách tiếp cận thứ là: nút liên tục kiểm tra đường nối tới nút láng giềng khác cách gửi gói tin điều khiển tới chúng kiểm tra xem có nhận gói tin trả lời hay không Cách tiếp cận khác là: nút phát đường kết nối (hay nút đầu đường nối) gặp cố không nhận thông tin tìm đường cách định kỳ từ láng giềng Ví dụ: Xem xét điều xảy F phát đường nối từ đến G bị hỏng Đầu tiên, F đặt chi phí đường nối từ đến A thành vô gửi thông tin đến A Do A biết cần bước để từ đến G thông qua F, A đặt lại chi phí từ đến G vô Tuy nhiên, với cập nhật từ C, A phát có đường dài hops từ C đến G, cập nhật lại đường từ đến G dài hops thông qua C Và A quảng cáo thông tin cho F, F lại cập nhật lại đường dài hops đến G thông qua A Không may số tình phát sinh lỗi khác lại làm cho mạng ổn định nghiêm trọng Giả sử kết nối từ A đến E bị đứt Trong chu kỳ cập nhật sau, A thông báo đường từ đến E dài vô cùng, B C lại quảng cáo đường từ chúng đến E dài hops Nếu cập nhật định thời gian để phát lúc, B sửa lại độ dài đường từ đến E thông qua C, C sửa lại độ dài đường từ đến E thông qua B Sau A lại nghe B C quảng cáo độ dài đường từ 72 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường chúng đến E giả sử A chọn B nút để đến E, cập nhật lại độ dài đoạn đường Đến chu kỳ kế tiếp, B nghe C nói độ dài từ C đến E nên cập nhật lại độ dài đường từ B đến E thông qua C, C làm ngược lại: sửa lại đường từ đến E thông qua B Rồi lại đến lượt A nghe B sửa lại độ dài từ A đến E thông qua B Sự thể tiếp diễn độ dài tăng đến số coi vô Nhưng thời điểm này, không nút biết E đến được, bảng tìm đường mạng không ổn định Tình gọi vấn đề “đếm tới vô cùng” (count-to-infinity problem) Có vài giải pháp giải phần vấn đề “đếm tới vô cùng” Giải pháp thứ dùng số nhỏ để coi gần vô Ví dụ định số lượng bước nhảy (hop) tối đa để qua mạng không 16, ta chọn 16 số gần vô Con số giới hạn thời gian mà nút phải bỏ để đếm tới vô Tuy nhiên giải pháp gặp vấn đề số nút mạng chia tách mạng cần nhiều 16 bước nhảy để duyệt hết Một kỹ thuật khác dùng để cải thiện thời gian ổn định hóa mạng gọi kỹ thật “chia tầm nhìn” (Split Horizon) Ý tưởng là: nút gửi bảng cập nhật tìm đường cho láng giềng nó, không gửi thông tin tìm đường mà nhận từ nút láng giềng ngược lại nút láng giềng Ví dụ B có đường (E, 2, A) bảng vạch đường nó, B hẳn phải biết học đường từ A, B gửi thông tin cập nhật cho A không gửi đường (E, 2) Tuy nhiên giải pháp tốt xoay quanh nút mà 3.4.6 Giải pháp chọn đường “Trạng thái kết nối” (Link State) Tìm đường kiểu Link-state ví dụ thứ hai họ giao thức tìm đường bên miền Giả thiết Link-state giống Distancevector: Mỗi nút giả định có khả tìm trạng thái đường nối đến nút láng giềng chi phí đường nối Nhắc lại lần nữa: muốn cung cấp cho nút đủ thông tin phép tìm đường có chi phí thấp đến đích Ý tưởng tảng đằng sau giao thức kiểu Link-state đơn giản: Mọi nút biết đường đến nút láng giềng kề bên chúng đảm bảo tổng kiến thức phân phối cho nút nút có đủ hiểu biết mạng để dựng lên đồ hoàn chỉnh mạng Giải thuật Link - State dựa hai kỹ thuật: phân phối cách tin cậy thông tin trạng thái đường kết nối; tính toán đường từ kiến thức tổng hợp trạng thái đường kết nối 3.4.6.1 Làm ngập cách tin cậy (Reliable Flooding) “Làm ngập” trình thực cam kết: “tất nút tham gia vào giao thức tìm đường nhận thông tin trạng thái kết nối từ tất nút khác” Như khái niệm “làm ngập” ám chỉ, ý tưởng sở Link-state cho nút phát thông tin trạng thái kết nối với nút láng giềng liền kề, đến lượt nút nhận thông tin lại chuyển phát thông tin nút láng giềng Tiến trình tiếp diễn thông tin đến nút mạng Cụ thể hơn, nút tạo gói tin cập nhật, gọi gói tin trạng thái kết nối (Link – State Packet – LSP), chứa thông tin sau: IT102_Bai 3_v1.0013103214 73 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường  ID nút tạo LSP  Một danh sách nút láng giềng có đường nối trực tiếp tới nút đó, với chi phí đường nối đến nút  Một số thứ tự  Thời gian sống (Time To Live) gói tin Hai mục đầu cần thiết cho việc tính toán chọn đường; hai mục sau sử dụng để giúp cho trình làm ngập thật Tính tin cậy đòi hỏi việc đảm bảo nút mạng có thông tin có phiên nhất, có nhiều LSP trái ngược từ nút phát lên mạng Đảm bảo việc làm ngập tin cậy việc khó (Ví dụ, phiên cũ giao thức tìm đường link-state ARPANET làm cho mạng bị tê liệt vào năm 1981) Việc làm ngập thực sau: Đầu tiên, việc truyền LSP nút kề bảo đảm tính tin cậy cách sử dụng chế báo nhận (Acknowledgement) làm lại bị lỗi (Retransmission) giống tầng liên kết liệu Tuy nhiên, cần thực thêm số bước để đảm bảo việc phát LSP từ nút đến tất nút khác mạng đáng tin cậy Giả sử nút X nhận phiên LSP có nguồn gốc từ nút Y Chú ý nút Y router miền với X X kiểm tra xem có phiên LSP từ Y không Nếu không, lưu LSP Nếu có, X so sánh hai số thứ tự hai LSP Nếu LSP đến có số thứ tự lớn số thứ tự LSP có sẵn, X cho LSP đến hơn, X thay LSP cũ phiên Ngược lại, với số thứ tự nhỏ (hoặc bằng), LSP đến bị coi cũ có sẵn (hoặc không hơn), bị bỏ qua, không cần phải làm thêm Nếu LSP đến hơn, nút X gửi phiên LSP tất nút láng giềng liền kề ngoại trừ nút láng giềng vừa gửi cho phiên LSP vừa đề cập Đến phiên nút láng giềng X lại xoay qua phát tán LSP sang nút láng giềng khác Việc “LSP không gửi ngược lại nút vừa phát nó” giúp dẫn đến điểm dừng trình phát tán LSP Sự phát tán dây chuyền có điểm dừng đảm bảo cho việc đem phiên LSP đến tất nút mạng Hình sau thể LSP dùng làm ngập mạng nhỏ Hình (a) thể X nhận LSP mới; (b) X đẩy LSP A C; (c) A C đẩy LSP qua B; (d) B đẩy LSP qua D trình làm ngập kết thúc Hình 3.18: Việc làm ngập mạng với gói tin LSP 74 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Cũng giống giải thuật Distance-Vector, có hai tình mà nút định gửi LSP đến nút láng giềng: gửi cách định kỳ gửi bị kích hoạt Một ưu tiên hàng đầu chế làm ngập (Flooding) phải đảm bảo đem thông tin đến nút mạng nhanh tốt thông tin cũ phải rút không cho lưu thông mạng Thêm nữa, lý tưởng ta giảm thiểu lượng thông tin tìm đường lưu chuyển mạng – kiểu phí tổn theo cách nhìn nhiều người Một phương pháp cần thiết để giảm thiểu phí tổn dành cho việc tìm đường tránh gửi LSP trừ trường hợp cần thiết Điều thực cách sử dụng định thời (Timer) có giá trị lớn – thường kéo dài hàng - dùng để định kỳ phát LSP Còn để đảm bảo thông tin cũ phải thay thông tin mới, LSP mang số thứ tự Mỗi nút phát LSP mới, tăng số thứ tự lên Không giống hầu hết giao thức khác, số thứ tự LSP không đếm xoay vòng (Modulo), trường chứa số phải đủ lớn (ví dụ 64 bit) Nếu nút bị chết (Down) sau khởi động lại, khởi động trường số thứ tự lại Nếu nút bị chết lâu, tất LSP nút bị mãn kỳ (timed out); ra, cuối nút lại nhận LSP với số thứ tự lớn gốc, nút lấy số lớn làm số thứ tự Các LSP mang theo thời gian sống (Time to live - TTL) Điều dùng để đảm bảo LSP cũ rút bị xóa khỏi mạng Một nút luôn giảm trường TTL LSP đến trước chuyển LSP nút láng giềng Khi trường TTL 0, nút phát lại LSP với TTL = 0, điều thông dịch tất nút mạng tín hiệu cho phép xóa LSP 3.4.6.2 Tính toán chọn đường Link State Khi nút có phiên LSP từ tất nút khác mạng, tính toán đồ hoàn chỉnh cho hình thái mạng, từ đồ nút định đường tốt đến tất nút lại mạng Giải pháp chọn đường giải thuật tìm đường ngắn Dijkstra 3.4.7 Tìm đường phân cấp (Hierarchical Routing) Khi mạng tăng kích thước, kích thước bảng tìm đường router tăng theo Không nhớ router bị tiêu hao nhiều cho việc trữ bảng tìm đường, mà CPU phải tốn nhiều thời gian để quét nhớ cần nhiều băng thông để truyền thông tin chọn đường Rồi đến lúc mạng máy tính phát triển đến mức không router có đủ khả trữ đầu mục thông tin router khác, việc tìm đường phải phát triển theo đường hướng khác: tìm đường phân cấp Khi việc tìm đường phân cấp áp dụng, router chia thành vùng (domain) Trong vùng, router biết cách tìm đường cho gói tin đến đích nội vùng nó, cấu trúc bên vùng khác Khi nhiều vùng kết nối với nhau, đương nhiên vùng công nhận tính độc lập để giải phóng router vùng khỏi việc phải tìm hiểu hình trạng vùng khác IT102_Bai 3_v1.0013103214 75 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Với mạng thật lớn, kiến trúc phân cấp hai mức không đủ; cần phải nhóm vùng lại thành liên vùng, nhóm liên vùng thành khu vực Hình 3.19 thể mạng tìm đường phân cấp gồm hai mức có năm vùng Bảng tìm đường đầy đủ router A gồm có 17 mục từ hình 3.19(b) Khi tìm đường thực theo kiểu phân cấp, bảng tìm đường A giống bảng hình 3.19(c), có mục từ đến router cục giống trước, nhiên mục từ đến vùng khác lại cô đặc lại thành router Do tỉ lệ router vùng tăng, cách làm giúp rút ngắn bảng tìm đường Hình 3.16: Mạng bảng tìm đường Rounter 3.4.8 Tìm đường mạng di động Ngày nay, hàng triệu người sở hữu máy tính xách tay, thông thường họ muốn đọc email truy xuất hệ thống tập tin cho dù họ nơi giới Việc sử dụng host di động dẫn đến vấn đề phức tạp mới: để tìm đường cho gói tin đến host di động, trước tiên phải tìm Chủ đề tích hợp host di động lại thành mạng tương đối mới, phần phác thảo số vấn đề phát sinh giải pháp khả thi Hình 3.17: Mô hình mạng Mô hình mạng mà nhà thiết kế thường sử dụng hình 3.17 Ở có mạng WAN bao gồm vài router host Mạng WAN dùng để kết nối mạng LAN, MAN, tế bào mạng không dây (Wireless Cell) Các host không di chuyển gọi cố định, chúng nối vào mạng đường cáp đồng 76 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường trục cáp quang Ngược lại, phân biệt hai loại host khác: loại di cư (Migratory Host) loại chuyển vùng (Roaming Host) Loại host di cư chất host cố định, chúng lại chuyển từ địa bàn (Site) đến địa bàn mạng kia, chúng sử dụng mạng kết nối vật lý vào Loại host chuyển vùng thực chất vừa chạy vừa tính toán, muốn trì kết nối mạng di chuyển Chúng ta sử dụng thuật ngữ “host di động” để ám hai loại di động vừa nói đến, tức chúng khỏi lại muốn trì liên lạc nhà Tất host giả sử có vị trí mạng nhà (Home Location) vị trí không thay đổi Các host có địa lâu dài nhà (Home Address) địa dùng để xác định vị trí mạng nhà nó, giống số điện thoại (0) 84-4-38692137 số Việt Nam (mã 084), thành phố Hà Nội (mã 04) Mục tiêu việc tìm đường hệ thống có host di động phải đảm bảo gửi gói tin đến host di động sử dụng địa nhà làm cho gói tin đến host di động cách hiệu cho dù host có đâu Trong mô hình hình trên, WAN chia thành đơn vị nhỏ, gọi khu vực (Area), thường LAN tế bào mạng không dây Mỗi khu vực có nhiều trợ lý đối ngoại (Foreign Agent - FA) – tiến trình làm nhiệm vụ theo dõi host khách viếng thăm khu vực Thêm vào đó, khu vực có đại lý nội (Home Agent - HA), làm nhiệm vụ theo dõi host có nhà nằm khu vực viếng thăm khu vực khác Khi host vào khu vực (có thể host muốn thường trú mạng LAN ngang cell thôi), phải đăng ký với trợ lý đối ngoại Thủ tục đăng ký diễn sau: 1) Theo chu kỳ, trợ lý đối ngoại phát thông điệp thông báo diện với địa Một host tới chờ lắng nghe thông báo Nếu host cảm thấy chờ lâu không nhận thông báo, host tự phát câu hỏi: Có trợ lý đối ngoại không? 2) Host di động đăng ký với trợ lý đối ngoại, cung cấp thông tin địa nhà, địa MAC số thông tin an ninh khác 3) Trợ lý đối ngoại liên hệ với trợ lý đối nội nhà host nói: Một host ông Thông điệp mà trợ lý đối ngoại gửi cho trợ lý đối nội bên chứa địa mạng trợ lý đối ngoại Thông điệp chứa thông tin an ninh dùng để thuyết phục trợ lý đối nội bên host di động thực 4) Trợ lý đối nội bên kiểm tra thông tin an ninh, có tem thời gian, để chứng tỏ tem vừa tạo vòng vài giây Và kết kiểm tra tốt đẹp, bảo trợ lý đối ngoại bên tiến hành làm việc 5) Khi trợ lý đối ngoại nhận chấp thuận trợ lý đối nội bên kia, tạo đầu mục bảng quản lý thông báo cho host di động rằng: Bạn đăng ký thành công Lý tưởng host di động rời khỏi cell, phải thông báo với trợ lý đối ngoại để xóa đăng ký Nhưng đa phần người sử dụng thường tắt máy sử dụng xong Khi gói tin gửi đến host di động, gói tin gửi đến mạng LAN nhà host (bước hình 3.18) IT102_Bai 3_v1.0013103214 77 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Hình 3.18: Mô hình truyền tin Bên gửi, ví dụ Bắc Giang, gửi gói tin đến mạng nhà host di động Hà Nội Giả sử host di động Nam Định Trợ lý đối nội Hà Nội tìm địa tạm thời host di động, đóng gói gói tin chuyển cho trợ lý đối ngoại mạng Nam Định (bước 2) Đến phiên trợ lý đối ngoại Nam Định mở gói tin phát cho host di động thông tin dạng khung thông tin mức liên kết liệu Sau trợ lý đối ngoại Nam Định bảo bên gửi Bắc Giang đóng gói gửi gói tin trực tiếp đến Nam Định (bước 3) Từ trở sau, gói tin mà bên gửi muốn gửi cho host di động gửi trực tiếp đến trợ lý đối ngoại Nam Định, trợ lý đối ngoại phát trực tiếp đến host (bước 4) 3.5 Các giải thuật chống tắc nghẽn Khi có nhiều gói tin diện mạng (hoặc phần nó), hiệu hoạt động hệ thống bị giảm Tình trạng gọi “tắc nghẽn” Hình 3.19: Mô tả tắc nghẽn Hình 3.19 mô tả lại tượng tắc nghẽn Khi số lượng gói tin chạy mạng nằm ngưỡng cho phép, chúng phân phối đến đích (ngoại trừ gói tin bị lỗi), số lượng gói tin phân phối tỷ lệ thuận với số lượng gói tin phát lúc đầu Tuy nhiên, mật độ giao thông tăng cao, router không đáp ứng kịp chúng đánh số gói tin Điều có xu hướng làm 78 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường cho vấn đề tắc nghẽn nghiêm trọng thêm Khi mà giao thông cực cao, hiệu hệ thống sụp đổ hoàn toàn không gói tin phân phát đến đích Có vài yếu tố góp phần gây tắc nghẽn Nếu nhiều luồng mang gói tin đến nút nhiều ngõ vào, tất gói tin cần ngõ ra, hàng đợi xuất Nếu không đủ nhớ để lưu gói tin hàng đợi này, số gói tin bị Tăng thêm nhớ giúp không gói tin hàng đợi, Nagle (1987) rằng: router có nhớ vô hạn, tắc nghẽn lại tồi tệ hơn! Lý mà gói tin đến đầu hàng đợi bị mãn kỳ (Timed - Out), có nhiều phiên trùng với gói tin bên gửi gửi đến router, làm tăng thêm tải hướng đến đích gói tin Các xử lý chậm gây tắc nghẽn Nếu CPU router xử lý gói tin trung chuyển qua chậm, hàng đợi phát sinh, cho dù dung lượng đường nối vào vượt yêu cầu Tóm lại, đường truyền băng thông thấp gây tắc nghẽn Nâng cấp đường truyền lực xử lý xử lý router yếu gây tắc nghẽn Thành thử, nâng cấp phần mà toàn hệ thống đẩy tắc nghẽn từ nơi đến nơi khác mà Vấn đề phát sinh từ bất cân đối phận hệ thống, qua mà phận giữ cân với 3.5.1 Các nguyên tắc chung để điều khiển tắc nghẽn Nhiều toán hệ thống phức tạp, ví dụ mạng máy tính, xem xét theo quan điểm lý thuyết điều khiển (control theory) Cách tiếp cận dẫn đến việc chia giải pháp thành hai loại: vòng đóng vòng mở (closed loop and open loop) Các giải pháp dạng vòng đóng cố gắng giải vấn đề tắc nghẽn cách đưa thiết kế tốt cho mạng, thực chất để đảm bảo tắc nghẽn không xảy Một mạng khởi động chạy, việc sửa chữa kỳ Các công cụ thực việc điều khiển kiểu vòng mở bao gồm việc định nên chấp nhận luồng giao thông mới, định bỏ qua gói tin bỏ qua gói Tất công cụ có đặc điểm chung chúng đưa định mà không quan tâm đến trạng thái hành mạng Ngược lại, giải pháp kiểu vòng đóng dựa quan niệm chu trình phản hồi thông tin Cách tiếp cận bao gồm phần: 1) Giám sát hệ thống để phát nơi xảy tắc nghẽn 2) Chuyển thông tin đến nơi cần có hành động ứng phó 3) Điều chỉnh lại hoạt động hệ thống để khắc phục cố Nhiều kiểu đo lường sử dụng để giám sát mạng để phát tắc nghẽn Các kiểu đo lường thường dùng tỉ lệ gói tin bị bỏ qua thiếu không gian trữ đệm, chiều dài trung bình hàng đợi, số lượng gói tin bị mãn kỳ tái truyền, thời gian trì hoãn gói tin trung bình Trong tình huống, số đo tăng đồng nghĩa với việc tăng tắc nghẽn Bước thứ hai chu trình phản hồi chuyển thông tin tắc nghẽn từ điểm phát bị tắc nghẽn đến điểm có trách nhiệm xử lý tình Cách dễ router phát tắc nghẽn phát thông báo đến nút nguồn vừa gửi thông tin đến làm tắc hệ thống Dĩ nhiên, thông báo làm cho tắc nghẽn tăng thêm tạm thời IT102_Bai 3_v1.0013103214 79 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Một cách thông báo tắc nghẽn khác là: Người ta dành riêng bit trường gói tin để trường hợp có tắc nghẽn, router bật bit trường lên gửi đến ngõ nhằm thông báo cho láng giềng biết Hoặc dùng cách phản hồi sau: Cho host router thường xuyên gửi gói tin thăm dò để hỏi thẳng tình hình tắc nghẽn Thông tin sử dụng để chuyển hướng tìm đường vòng qua khu vực bị tắc nghẽn Ví dụ thực tế: Một số đài phát thường phái số máy bay trực thăng bay vòng quanh thành phố để báo cáo lại trục đường bị tắc, từ thông báo đến thính giả giúp họ chuyển hướng lái xe tránh điểm nóng Sự diện tắc nghẽn đồng nghĩa với việc: tài nguyên hệ thống không đủ để tải gánh nặng thông tin truyền qua Vì ta nghĩ hai giải pháp: tăng tài nguyên giảm tải Ví dụ, mạng bắt đầu sử dụng đường điện thoại quay số để tạm thời tăng băng thông số điểm Trong hệ thống vệ tinh, việc tăng công suất truyền đồng nghĩa với việc cung cấp băng thông lớn Chia tách lưu lượng thông tin cho chúng chạy nhiều đường khác giúp tăng băng thông Cuối cùng, router dự phòng (thường để dự phòng tình router bị cố) mang chạy trực tuyến để tăng dung lượng truyền tải hệ thống tắc nghẽn nghiêm trọng xảy Tuy nhiên, ta tăng tài nguyên hệ thống lên nữa, tài nguyên tăng tối đa Cách thức để chống lại tắc nghẽn giảm tải Có nhiều cách giảm tải, ví dụ: từ chối phục vụ số người dùng, giảm cấp dịch vụ vài tất người dùng, buộc người dùng cung cấp lịch trình phát yêu cầu họ 3.5.2 Các biện pháp phòng ngừa tắc nghẽn Tại tầng mạng, việc chọn sử dụng mạch ảo hay datagram tác động đến tắc nghẽn nhiều giải thuật điều khiển tắc nghẽn chạy mạch ảo Giải pháp “lập hàng đợi cho gói tin phục vụ chúng” liên quan đến việc router có hàng đợi cho ngõ vào, hàng đợi cho ngõ hay hai Nó liên quan đến trình tự xử lý gói tin hàng đợi (Round-Robin hay dựa ưu tiên) Chính sách hủy bỏ gói tin gói tin cần bị hủy bỏ không không gian chứa Một sách tốt giúp làm giảm tắc nghẽn, ngược lại làm tắc nghẽn trầm trọng thêm Một giải thuật tìm đường tốt giúp tránh tắc nghẽn cách trải giao thông tất đường nối, giải thuật tồi đơn giản gửi nhiều thông tin lên đường tải tải Cuối cùng, việc quản lý thời gian sống gói tin phải đưa định gói tin sống hàng đợi trước bị hủy bỏ Thời gian sống dài làm trì trệ công việc lâu Nhưng thời gian sống ngắn, gói tin bị mãn kỳ (Timed-Out) trước chúng đến đích, dẫn đến việc tái truyền 3.5.3 Điều khiển tắc nghẽn mạng dạng mạch ảo Một giải pháp đơn giản điều khiển cấp phép (Admission Control) Ý tưởng sau: có cảnh báo tắc nghẽn, hệ thống không thiết lập thêm mạch ảo đến cố qua Vì thế, lúc tắc nghẽn xảy ra, cố gắng thiết lập mạch ảo thất bại Lý do: cho phép nhiều người vào làm cho vấn đề trở nên trầm trọng Cách tiếp cận khác cho phép tạo mạch ảo 80 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường cẩn trọng tìm đường cho mạch ảo vòng qua khu vực bị vấn đề tắc nghẽn Ví dụ, xem xét mạng hình 3.20, hai router bị tắc nghẽn Hình 3.20 (a): Một mạng bị tắc nghẽn (b) Mạng vẽ lại sau loại trừ điểm gây tắc nghẽn Giả sử host nối với router A muốn thiết lập kết nối tới host router B Thường kết nối chạy qua hai nút bị tắc nghẽn Để tránh chuyện này, vẽ lại mạng hình 3.20 (b), bỏ qua router bị tắc nghẽn với đường nối chúng Đường chấm đường tránh tắc nghẽn Một chiến lược khác liên quan đến mạch ảo là: host mạng thỏa thuận với việc thiết lập mạch ảo Thỏa thuận thường bao gồm dung lượng đường thông tin, chất lượng dịch vụ yêu cầu thông số khác Để đảm bảo thực thỏa thuận, mạng dành riêng tài nguyên suốt đường mạch ảo qua Các tài nguyên bao gồm không gian bảng vạch đường nhớ đệm router, với băng thông đường nối Trong tình này, tắc nghẽn không xảy mạch ảo tất tài nguyên cần thiết đảm bảo sẵn dùng Kiểu dành riêng tài nguyên thực toàn thời gian phương thức hoạt động chuẩn, thực tắc nghẽn xảy Nếu thực toàn thời gian có hạn chế lãng phí tài nguyên Nếu đường truyền Mbps dùng riêng cho mạch ảo, mạch ảo tiêu tốn Mbps, đường truyền đánh dấu đầy, cho dù có mạch ảo truyền hết công suất thời điểm 3.5.4 Điều khiển tắc nghẽn mạng dạng Datagram Trong mạng dạng Datagram, router dễ dàng kiểm soát hiệu đường tài nguyên khác Ví dụ, gán cho đường nối biến thực u, với giá trị từ 0.0 đến 1.0, dùng phản ánh hiệu gần đường nối Để trì độ xác tốt cho u, mẫu hiệu tức thời f đường nối lấy thường xuyên, u cập nhật sau: umới = a.ucũ + (1 - a) f ; số a định router quên lịch sử gần nhanh Khi u vượt qua ngưỡng, đường rơi vào trạng thái “cảnh báo” Mỗi gói tin tới giữ lại chờ kiểm tra xem đường có trạng thái cảnh báo không Nếu có, số hành động thực hiện, thảo luận sau 3.5.4.1 Các gói tin chặn (Choke Packets) Khi gói tin đến router ngõ trạng thái báo động, router gửi gói tin chặn ngược nút nguồn gửi gói tin Gói tin gặp tắc nghẽn IT102_Bai 3_v1.0013103214 81 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường nói đánh dấu để không làm phát sinh gói tin chặn khác Khi gói tin chặn đến nút nguồn, nút nguồn giảm lưu lượng thông tin đến điểm bị nghẽn X phần trăm Do vài gói tin đường đến đích bị nghẽn, sau nút nguồn nên bỏ qua gói tin chặn phát tiếp từ đích Sau giai đoạn trên, nút nguồn bỏ thêm khoảng thời gian để lắng nghe thêm gói tin chặn khác Nếu chúng tới, đường nối bị nghẽn, nút nguồn tiếp tục giảm dung lượng truyền Nếu không gói tin chặn chạy ngược nút nguồn thời gian lắng nghe, bước tăng lưu lượng truyền lên 3.5.4.2 Gửi gói chặn bước (Hop-by-Hop Choke Packets) Ở tốc độ cao qua khoảng cách xa, việc gửi gói tin chặn ngược nút nguồn không hiệu quả, phản ứng nút nguồn chậm Một cách tiếp cận khác làm cho gói tin chặn có tác dụng nút trung gian mà qua Hãy xem hình ví dụ: Hình 3.21 (a): Một gói tin chặn tác động lên nút nguồn Hình 3.21 (b): Một gói tin chặn tác động lên nút mà qua Trong hình 3.21 (b), gói tin chặn vừa đến F, F liền giảm lưu lượng truyền đến D Tương tự, gói tin chặn đến E, E giảm lưu lượng truyền đến F Cuối gói tin chặn đến A lưu lượng giảm suốt tuyến đường từ A đến D Hiệu sơ đồ chặn bước giải phóng điểm bị nghẽn nhanh chóng Tuy nhiên giá phải trả tiêu tốn băng thông hướng lên cho gói tin chặn Nhưng lợi cuối chỗ, giải pháp bóp chết tắc nghẽn trứng nước 82 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường TÓM LƯỢC CUỐI BÀI Như bạn học liên kết liệu giao thức truyền thông, tìm đường Ta cần phải nắm rõ vấn đề sau: Liên kết liệu giao thức truyền thông bạn cần phải nắm rõ:  Có loại giao thức xây dựng cho tầng Liên kết liệu là: DLP đồng (Asynchronous) DLP dị (Synchronous)  Các giao thức đồng chia thành: hướng ký tự hướng bit o Hướng ký tự: vào phương thức khai thác đường truyền chia làm loại là:  Truyền chiều (Simplex) : có giao thức truyền tệp Kermit  Truyền hai chiều luân phiên (Half-Duplex): có giao thức BSC (Binary Synchronous Control) IBM  Truyền hai chiều đồng thời (Full-Duplex): có giao thức IMP (Interface Message Protocols) mạng ARPANET Bộ quốc phòng Mỹ o Hướng bit: có giao thức HDLC (High-Level Data Link Control) quan trọng  Hiểu đặc tính HDLC: loại trạm, cấu hình đường kết nối chế độ truyền tải  Hiểu cấu trúc khung liệu (Frame) ý nghĩa trường khung  Một vài kịch HDLC  Trong trình truyền với giao thức hướng bit không tránh khỏi sai bit liệu có mã phát hiện, sửa lỗi Các bạn cần hiểu chế hoạt động của: o Kiểm tra chẵn lẻ (Parity Check) o Check sum đa thức chuẩn o Mã Hamming tự sửa sai Tìm đường mạng:  Hiểu chất, mục tiêu, phân loại giải thuật tìm đường mạng  Hiểu thực giải thuật: (thuộc loại giải thuật chọn đường tập trung) o Giải thuật tìm đường ngắn Dijkstra o Giải thuật chọn đường tối ưu Ford-Fulkerson  Hiểu chế giải pháp tìm đường Vector khoảng cách (Distance Vector)  Giải pháp chọn đường “trạng thái kết nối” (Link State)  Tìm đường phân cấp (Hierarchical Routing)  Tìm đường mạng di động Các giải thuật chống tắc nghẽn  Các nguyên tắc chung để điều khiển tắc nghẽn  Các biện pháp phòng ngừa tắc nghẽn  Điều khiển tắc nghẽn mạng dạng mạng ảo  Điều khiển tắc nghẽn mạng dạng Datagram IT102_Bai 3_v1.0013103214 83 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường CÂU HỎI TỰ LUẬN Câu Tại giao thức xây dựng cho tầng liên kết liệu (DLP) lại chia thành đồng dị bộ? Trong DLP đồng ta cần mức đồng hóa? Đó gì? Câu Hãy trình bày ký tự đặc biệt giao thức BSC/Basic Mode Câu HDLC (High-Level Data Link Control) gì? Nêu đặc tính Câu Nêu cấu trúc khung giao thức HDLC Câu Hãy nêu chế phát sai dùng phương pháp kiểm tra phần dư tuần hoàn (Cyclic Redundancy Check)? Lấy ví dụ minh họa Câu Trình bày mã Hamming tự sửa sai Câu Hãy lấy ví dụ mã Hamming tự sửa sai Câu Hãy nêu mục tiêu giải thuật chọn đường phân loại giải thuật chọn đường Câu Hãy mô tả giải thuật tìm đường ngắn Dijkstra Câu 10 Hãy mô tả giải thuật chọn đường tối ưu Ford-Fulkerson Câu 11 Ý tưởng giải pháp chọn đường “Trạng thái kết nối” (Link State) Quá trình “làm ngập” cần đến gói tin cập nhật Nêu cấu trúc gói tin Câu 12 Trong giải pháp tìm đường Vector khoảng cách (Distance- Vector), có số tình phát sinh lỗi làm cho mạng ổn định Hãy trình bày lỗi giải pháp khắc phục chúng Câu 13 Hãy nêu nguyên nhân gây tắc nghẽn mạng Câu 14 Nêu nguyên tắc chung điều khiển tắc nghẽn Câu 15 Nêu biện pháp phòng ngừa tắc nghẽn BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Tầng DataLink tầng thứ mô hình OSI? a) b) c) d) Dữ liệu tầng DataLink nằm dạng nào? a) Box b) Package c) Frame d) Message BSC giao thức hướng ký tự phát triển bởi? a) Đại học Colombia (Mỹ) b) IBM c) Bộ quốc phòng Mỹ d) Đại học Stanford Mã phát sai có tác dụng: a) Phát lỗi sai trình truyền với giao thức hướng ký tự b) Phát lỗi sai bit truyền, giao thức hướng bit c) Phát sửa lỗi sai trình truyền d) Ngăn chặn xâm nhập Frame nguy hiểm 84 IT102_Bai 3_v1.0013103214 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường Ký tự đặc biệt sau không nằm giao thức BSC? a) SOH b) EOT c) EFT d) NAK Giao thức HDLC (High-Level Data Link Control) có loại trạm nào? a) Trạm chính, trạm phụ trạm hỗn hợp b) Trạm đơn, trạm đa trạm phức hợp c) Trạm trạm phụ d) Trạm Client trạm Sever Các loại khung giao thức HDLC gì? a) I, S C b) I, S U c) I, C U d) S, C U CRC : a) Mã phát sai cách kiểm tra phần dư tuần hoàn b) Mã phát sai cách kiểm tra theo chiều dọc chiều ngang c) Mã Hamming phát sửa lỗi sai d) MÃ phát sai kiểm tra chẵn lẻ Một máy nhận liệu mà sau kiểm tra chẵn lẻ ta bit 1010 Như bit bị lỗi bit thứ mấy? a) 10 b) c) d) 10 Mục tiêu sau mục tiêu việc chọn đường? a) Xác định hướng nhanh chóng, xác b) Khả tránh kết nối bị tắc nghẽn c) Giúp khung liệu tìm đường mà ưu tiên d) Khả thích nghi với thay đổi tải đường truyền 11 Giải thuật chọn đường ngắn Dijkstra là: a) Giải thuật có mục đích tìm đường ngắn từ nút cho trước đồ thị đến nút lại b) Giải thuật có mục đích tìm đường ngắn từ tất nút đến nút đích cho trước mạng c) Giải thuật tìm đường ngắn từ nút đến nút khác mạng d) Là giải thuật chọn đường phân tán 12 Giải thuật chọn đường tối ưu Ford-Fulkerson thuộc loại: a) Chọn đường tập trung b) Chọn đường phân tán c) Chọn đường tĩnh d) Chọn đường động 13 Trong giải pháp chọn đường “Trạng thái kết nối” (Link State) Trường số thứ tự gói tin cập nhật (hay gói tin trạng thái kết nối) có tác dụng gì? a) Để phân biệt gói tin với gói tin khác mạng IT102_Bai 3_v1.0013103214 85 Bài 3: Liên kết liệu giao thức truyền thông tìm đường b) Để nút đích xác định phiên gói tin gửi từ nút nguồn c) Để đếm thời gian sống gói tin (Time to Live) d) Để giúp nút nguồn kiểm soát gói tin mà truyền 14 Vì cần phải có tìm đường phân cấp? a) Vì mạng máy tính phát triển đến mức không router có đủ khả trữ đầu mục thông tin router khác, việc tìm đường phải phát triển theo đường hướng khác: tìm đường phân cấp b) Vì thân Router có cấp độ, nên việc tìm đường phải phân cấp c) Vì tìm đường phân cấp giúp nút nguồn tìm thấy nút đích tức d) a, b c 15 Theo quan điểm lý thuyết điều khiển ta chia giải pháp điều khiển tắc nghẽn thành loại? a) 86 b) c) d) IT102_Bai 3_v1.0013103214