ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG máy TÍNH

Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MÁY TÍNH Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN HỮU PHÁT Sinh viên thực : ĐẶNG DUY ĐƠNG Lớp : K12A Khóa : 2009-2013 Hà nội, tháng năm 2013 SVTH:Đặng Duy Đông GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Lời cảm ơn Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo trường Viện Đại học Mở nói chung thầy cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, mơn Hệ thống Thơng Tin nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy TS Nguyễn Hữu Phát, thầy tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em q trình học tập cơng tác sau Ngày 20 tháng 05 năm 2013 Sinh viên thực Đặng Duy Đông SVTH:Đặng Duy Đông GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Mẫu số 10 VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên giáo viên hớng dẫn: ……… Họ tên sinh viên: Ngày sinh: Lớp: Khóa: Ngành học: Tên đề tài tốt nghiệp: Các số liệu ban đầu: Nội dung phần lý thuyết tính toán: Các vẽ đồ thị: Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế: CHỦ NHIỆM KHOA GIÁO VIÊN HỚNG DẪN SINH VIÊN ĐÃ HỒN THÀNH ĐỒ ÁN SVTH:Đặng Duy Đơng GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH:Đặng Duy Đông GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính CÁC THUẬT NGỮ SỬ DỤNG Lan Local Area Network - mạng máy tính cục Net net work - mạng lưới, hệ thống mạng Utp: Unshielded twisted pair - cáp xoắn không bảo vệ Com: communication - cổng nối tiếp BNC - đầu nối giao diện OSI: Open Systems Interconnection Reference Mode - Mơ hình tham chiếu kết nối hệ thống mở CPU: Central Processing Uni t- đơn vị xử lí trung tâm ROM: Read-Only Memory - Bộ nhớ đọc RAM: Random Access Memory.- nhớ truy xuất ngẫu nhiên NVRAM: Non-Volatile Random Access Memory – nhớ không bị liệu điện WAN: wide area network - Mạng diện rộng WAN FTP: File Transfer Protocol - Giao thức truyền tập tin .10 SMTP: Simple Mail Transfer Protocol - giao thức truyền tải thư tín đơn giản 10 DNS: Domain Name System- Hệ thống tên miền 10 DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol - giao thức cấu hình động máy chủ ICMP: Internet Control Message Protocol-giao thức điều khiển gói tin .12 IP : Internet Protocol - giao thức kết nối không liên kết .12 ARP: giao thức phân giải địa 13 TTL: time to live - thời gian trì 20 CRC: Cyclic Redundancy Check - mã phát lỗi 20 SVTH:Đặng Duy Đông GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU SỬ DỤNG Hình 1.1 Sơ đồ mạng LAN Hình 1.2 Mạng Lan đấu kiểu BUS .2 Hình 1.3 Mạng Lan đấu kiểu Ring .4 Hình 1.4 Mạng Lan đấu kiểu STAR .5 Hình 2.1 Mơ hình OSI Hình 2 Router Hình 2.3 Máy chủ Hình 3.1 Mối quan hệ giao thức IP với giao diện mạng giao thức khác 13 Hình 3.2 Quy hoạch địa HOST 14 Hình 3.3 Địa IP 15 Hình 3.4 Các lớp địa IP 16 Hình 4.1 Xử lý lớp IP 21 Hình 4.2 Bảng định tuyến 22 Hình 4.3 Sự xác định đường dẫn .23 Hình 4.4 Bảng định tuyến 25 Hình 4.5 Giao tiếp router 26 Hình 4.6 Định tuyến động thích nghi với thay đổi topo .28 Hình 4.7 Khoảng cách đơn vị đo lường 29 Hình 4.8 Các thành phần đo lường định tuyến 29 Hình 4.9 Mạng ví dụ 32 Hình 4.10 Mạng ví dụ .35 Hình 4.11 Cách mơ tả LAN 39 Hình 4.12 Mạng ví dụ 40 Hình 4.13 Mạng ví dụ .41 Hình 4.14 Thơng báo trạng thái liên kết – LSA 42 Hình 5.1 Tốc độ hội tụ thấp dẫn tới định tuyến vòng 48 Hình 5.2 Đồ thị đồ thị có vòng .50 Hình 5.3a Chuyển bảng định tuyến cho Router 52 Hình 5.3b Bảng định tuyến Router 52 SVTH:Đặng Duy Đông GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Hình 5.4 Cây đường ngắn tới node 53 Hình 5.5 Mạng ví dụ 54 Hình 5.6 Mạng ví dụ 56 Hình 5.7 Màn hình làm việc phần mềm Visual C++ 61 Hình 5.8 Tạo dự án .61 Hình 5.9 Tạo dự án .62 Hình 5.10 Chèn file chứa mã code cài đặt thuật toán Dijkstra 62 Hình 5.11 Chèn file có cpp .63 Hình 5.12 Chèn thành cơng mã code cài đặt thuật tốn Dijkstra 63 Hình 5.13 Chạy thuật toán 64 Hình 5.14 Thuật tốn chạy thành cơng 65 Hình 5.15 Mở khung làm việc cmd 66 Hình 5.16 Khung cmd cho biết khoảng cách node 66 Hình 5.17 Sơ đồ khoảng cách node .67 Hình 5.18 Chọn đỉnh gốc đỉnh O 67 Hình 5.19 Sơ đồ mô tả đường từ node O .68 Hình 5.20 Chọn đỉnh đỉnh 68 Hình 5.21 Sơ đồ mơ tả đường từ node 69 Hình 5.22 Chọn đỉnh đỉnh 69 Hình 5.23 Sơ đồ mơ tả đường từ node 70 Hình 5.24 Chọn đỉnh đỉnh 70 Hình 5.25 Sơ đồ mơ tả đường từ node 71 Hình 5.26 Sơ đồ mơ tả đường ngắn từ đỉnh gốc O tới đỉnh đích 71 Bảng 2.1 Một số thành phần khác kiến trúc mạng máy tính .11 Bảng 3.1 Xác định khoảng lớp địa IP biểu diễn số thập phân .17 Bảng 4.1 Code node thời điểm 33 Bảng 4.2 Code node thời điểm 34 Bảng 4.3 Code node thời điểm 36 Bảng 4.4 So sánh Link – State Distance - vector 45 SVTH:Đặng Duy Đông GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Mục Lục Chương 1: Giới thiệu mạng máy tính ( LAN ) 1.1 Giới thiệu 1.2 Các kiểu đấu mạng Chương : Kiến trúc mạng máy tính 2.1.Thiết bị đầu cuối 2.3 Máy chủ 2.4 Các thành phần khác 11 Chương Tổng quan giao thức IP .12 3.1 Giao thức IP 12 3.2 Giao diện với giao thức lớp lớp 13 3.3 Địa IP 14 Chương Định tuyến IP 18 4.1 Các đặc tính định tuyến IP .18 4.2 Kĩ thuật định tuyến mạng IP 23 4.2.1 Định tuyến tĩnh 27 4.2.2 Định tuyến động .27 4.4 Các loại giao thức định tuyến .30 4.4.1 Định tuyến theo vec-tơ khoảng cách ( Distance-vector) 30 4.4.2 Định tuyến theo trạng thái liên kết (Link-state) .37 4.4.3 So sánh Distance-vector Link-state .45 Chương 5: Các thuật toán chọn đường 46 5.1 Giới thiệu .46 5.2 Thuật tốn tìm đường ngắn 49 5.2.1) Thuật toán Bellman-Ford 51 5.2.2) Thuật toán Dijkstra 57 5.2.3 So sánh với thuật toán Dijkstra 60 5.2.4 Mô phỏng thuật toán Dijkstra 60 Tài liệu tham khảo 72 Phụ lục 73 SVTH:Đặng Duy Đông GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Chương 1: Giới thiệu mạng máy tính ( LAN ) 1.1 Giới thiệu LAN viết tắt Local Area Network (Mạng cục bộ) kết nối máy tính cá nhân máy tính khác phạm vi khu vực hạn chế nối với dây cáp chất lượng tốt cho người sử dụng trao đổi thông tin, dùng chung thiết bị ngoại vi, sử dụng chương trình liệu lưu trữ máy tính dành riêng gọi máy dịch vụ tệp (file) Mạng LAN có nhiều quy mơ mức độ phức tạp khác nhau, liên kết vài ba máy tính cá nhân dùng chung thiết bị ngoại vi đắt tiền máy in lazer chẳng hạn Các hệ thống phức tạp có máy tính trung tâm (Máy chủ Server) cho phép người dùng trao đổi thông tin với thâm nhập vào sở liệu dùng chung Hình 1.1 Sơ đồ mạng LAN + Phạm vi ứng dụng mạng LAN thường sử dụng để kết nối máy tính gia đình, phòng Game, phòng NET, nhà Cơ quan, Trường học + Cự ly mạng LAN giới hạn phạm vi có bán kính khoảng 100m để có tín hiệu tốt (giới hạn cáp mạng 100m cho loại cáp mạng CAT SVTH:Đặng Duy Đông GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính UTP: cáp dùng phổ biến nhất, tín hiệu bị suy hao đường truyền nên khơng thể xa nhiên ta sử dụng thiết bị để khuếch đại định thời lại tín hiệu, giúp tín hiệu truyền dẫn xa giới hạn điển hình la Repeater Repeater thiết bị lớp (Physical Layer) mơ hình OSI Repeater có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lý đầu vào cung cấp lượng cho tín hiệu đầu để đến chặng đường mạng Điện tín, điện thoại, truyền thơng tin qua sợi quang… nhu cầu truyền tín hiệu xa cần sử dụng Repeater ) + Các máy tính có cự ly xa thơng thường người ta sử dụng mạng Internet để trao đổi thông tin Các mạng LAN thường có đặc điểm sau: + Băng thơng lớn có khả chạy ứng dụng trực tuyến xem phim, hội thảo qua mạng + Quản trị đơn giản + Kích thước mạng bị giới hạn thiết bị + Chi phí thiết bị mạng LAN tương đối rẻ 1.2 Các kiểu đấu mạng a) Mạng LAN đấu kiểu BUS Hình 1.2 Mạng Lan đấu kiểu BUS - Với kiểu BUS máy tính nối với thông qua trục cáp, hai đầu trục cáp có Terminador đánh dấu điểm kết thúc đường trục, máy tính nối với đường trục thơng qua Transceptor ( điểm thu phát tín hiệu nối host) + Backbone mạng tốc độ cao kết nối mạng có tốc độ thấp Một công ty sử dụng mạng backbone để kết nối mạng LAN có tốc độ thấp SVTH:Đặng Duy Đông GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Hình 5.14 Thuật tốn chạy thành công Kèm theo khung làm việc cmd để ta thử kết chạy thuật toán Dijkstra sơ đồ SVTH:Đặng Duy Đông 64 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Hình 5.15 Mở khung làm việc cmd Hình 5.16 Khung cmd cho biết khoảng cách node Trên hình hiển thị ma trận thể có router tương ứng với đỉnh hình vẽ với khoảng cách router hình 5.17 SVTH:Đặng Duy Đông 65 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Hình 5.17 Sơ đồ khoảng cách node Giả sử chọn đỉnh gốc, đỉnh đích Hình 5.18 Chọn đỉnh gốc đỉnh O SVTH:Đặng Duy Đông 66 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Kết cho thấy có đường trực tiếp từ đỉnh gốc tới đỉnh với khoảng cách Khơng có hướng từ gốc tới đỉnh 1, mà phải thông qua đỉnh Như từ gốc tới đích phải qua đỉnh Hình 5.19 Sơ đồ mô tả đường từ node O Bây ta có đỉnh đỉnh Hình 5.20 Chọn đỉnh đỉnh SVTH:Đặng Duy Đông 67 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Trong vùng khoanh cho thấy: Khoảng cách từ đỉnh 3-> = Khoảng cách từ đỉnh 3-> = Hình 5.21 Sơ đồ mô tả đường từ node Đỉnh đỉnh SVTH:Đặng Duy Đông 68 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Hình 5.22 Chọn đỉnh đỉnh Vùng khoanh đỏ cho ta thấy: Khoảng cách từ đỉnh 1->2 ta có lựa chọn để từ đỉnh gốc tới đỉnh đích qua đỉnh -> -> -> với tổng độ dài quãng đường là: SVTH:Đặng Duy Đông 69 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính + + 1=8.(*) Hình 5.23 Sơ đồ mơ tả đường từ node Cũng đỉnh Hình 5.24 Chọn đỉnh đỉnh Dựa vào vùng khoanh đỏ ta thấy: Khoảng cách từ đỉnh tới đỉnh đích mà không qua đỉnh trung gian ta có lựa chọn thứ hai để từ đỉnh gốc tới đỉnh đích bao gồm đỉnh sau: SVTH:Đặng Duy Đông 70 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính -> -> -> Tổng quãng đường + + = 11 (**) Hình 5.25 Sơ đồ mơ tả đường từ node Ở phần mô phỏng hai đường để từ đỉnh gốc tới đỉnh đích 2, thuật tốn Dijkstra giúp tìm đường ngắn cách so sánh quãng đường qua đỉnh thấy rõ ràng < 11 nên đường ngắn từ đỉnh gốc tới đỉnh đích qua đỉnh sau: -> -> -> Hình 5.26 Sơ đồ mô tả đường ngắn từ đỉnh gốc O tới đỉnh đích SVTH:Đặng Duy Đơng 71 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Tài liệu tham khảo Wikipedia tiếng Việt thuvien24.com TaiLieu.VN Vn.zoom.com www.itviet360.com www.quantrimang.com.vn SVTH:Đặng Duy Đông 72 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Phụ lục Mã code cài đặt hồn chỉnh thuật tốn Dijkstra #include #include #include #define MAX 10 #define vocuc 666 //prototype int Doc_Dothi(char filename[], int [][MAX], int &); void Xuat_Matran(int [][MAX], int); int Dijkstra(int [][MAX],int,int ); void main(){ int a[MAX][MAX],n,s; char duongdan[30],kt; while (1){ printf("Cho biet duong dan cua thi bieu dien: "); scanf("%s",duongdan); if (Doc_Dothi(duongdan,a,n)){ Xuat_Matran(a,n); printf("Ban hay chon dinh goc: "); scanf("%d",&s); if (Dijkstra(a,n,s)==0) SVTH:Đặng Duy Đông 73 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính printf("Do thi xuat phat tu %d khong lien thong !",s); } printf("\nBan co muon tiep tuc: nhan mot phim bat ky de tiep tuc!\n"); printf("Nhan N or n de ket thuc!!!\n"); scanf("%s",&kt); if (kt=='N' || kt=='n') break; printf("\n"); } getch(); } //Ham doc thi => tra ve 1: doc cong, 0:doc that bai int Doc_Dothi(char filename[], int a[MAX][MAX], int &n) { FILE *f; f=fopen(filename, "rt"); if(f==NULL) { printf("Loi mo file !!!\n"); printf("co the ban chon duong dan ko dung, vd: e:\\dothi.txt \n\n"); return 0; //doc that bai } fscanf(f,"%d\n",&n); for(int i=0;i0;j ) printf("%d->",mang[j-1]); printf("%d\n",i); } return 1; } SVTH:Đặng Duy Đông 78 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phát ... Đồ án tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Chương 1: Giới thiệu mạng máy tính ( LAN ) 1.1 Giới thiệu LAN viết tắt Local Area Network (Mạng cục bộ) kết nối máy tính cá nhân máy tính khác phạm vi... 14 Chương Định tuyến IP 18 4.1 Các đặc tính định tuyến IP .18 4.2 Kĩ thuật định tuyến mạng IP 23 4.2.1 Định tuyến tĩnh 27 4.2.2 Định tuyến động ... tốt nghiệp Định tuyến mạng máy tính Mục Lục Chương 1: Giới thiệu mạng máy tính ( LAN ) 1.1 Giới thiệu 1.2 Các kiểu đấu mạng Chương : Kiến trúc mạng máy tính