Bài giảng môn Mạng máy tính: Chương 4 - ThS. Trần Bá Nhiệm

Mục tiêu của chương 4 nhằm giúp các bạn hiểu nguyên lý nền tảng của các dịch vụ lớp network: các mô hình dịch vụ lớp network; forwarding và routing; một router làm việc như thế nào; routing (chọn đường); xử lý với scale; các đề tài nâng cao: IPv6, mobility

Chương Lớp Network Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3rd edition Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004 Slide biên dịch sang tiếng Việt theo cho phép tác giả All material copyright 1996-2006 J.F Kurose and K.W Ross, All Rights Reserved CuuDuongThanCong.com Lớp Network https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Lớp Network Mục tiêu:  hiểu nguyên lý tảng dịch vụ lớp network: mơ hình dịch vụ lớp network  forwarding routing  router làm việc  routing (chọn đường)  xử lý với scale  đề tài nâng cao: IPv6, mobility   thực Internet Lớp Network CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Nội dung trình bày  Giới thiệu  4.2 Virtual circuit datagram networks  4.3 Bên router?  4.4 IP: Internet Protocol     dạng thức Datagram địa IPv4 ICMP IPv6  4.5 giải thuật Routing    Link state Distance Vector Hierarchical routing  4.6 Routing Internet    RIP OSPF BGP  4.7 Broadcast multicast routing Lớp Network CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giới thiệu Lớp Network CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt lớp Network  chuyển đoạn từ host     gửi đến host nhận bên gửi đóng gói đoạn vào datagram bên nhận chuyển đoạn cho lớp transport giao thức lớp network host, router Router xem xét trường header tất IP datagram chuyển cho CuuDuongThanCong.com application transport network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical application transport network data link physical Lớp Network https://fb.com/tailieudientucntt chức  forwarding: di chuyển gói từ đầu vào đến đầu thích hợp router  routing: xác định đường cho gói từ nguồn đến đích  giải thuật routing tương tự:  routing: tiến trình lập kế hoạch chuyến từ nguồn đến đích  forwarding: tiến trình vận chuyển qua giao điểm Lớp Network CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tác động qua lại routing & forwarding giải thuật routing bảng forwarding cục giá trị header đường 0100 0101 0111 1001 2 giá trị đến header gói 0111 Lớp Network CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Thiết lập kết nối  chức quan trọng thứ số kiến trúc mạng: ATM, frame relay, X.25  trước datagram chuyển đi, host router trung gian thiết lập kết nối ảo  router liên quan  dịch vụ kết nối lớp network với lớp transport:  network: host (có thể chứa router trung gian trường hợp kết nối ảo)  transport: tiến trình  Lớp Network CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt mơ hình dịch vụ Network Hỏi: Mơ hình dịch vụ (cho kênh truyền datagram từ bên gửi đến bên nhận)? Ví dụ dịch vụ cho datagram riêng biệt:  giao nhận bảo đảm  giao nhận bảo đảm với độ trễ < 40 ms Ví dụ dịch vụ cho luồng datagram:  giao nhận datagram theo thứ tự  bảo đảm băng thông tối thiểu cho luồng  hạn chế thay đổi khoảng trống gói Lớp Network CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt mơ hình dịch vụ Network kiến trúc Network Internet Mơ hình dịch vụ Bảo đảm? phản hồi tắc nghẽn Thứ Định Băngthông Mất tự mát khơng khơng khơng khơng (phát best effort khơng thông qua mát) ATM CBR ATM VBR ATM ABR ATM UBR có tốc độ khơng đổi có tốc độ có bảo đảm khơng bảo đảm tối thiểu khơng khơng có khơng tắc nghẽn khơng có tắc nghẽn khơng có có khơng khơng có có có Lớp Network CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cây đường ngắn  đường ngược multicast: đường ngắn dẫn đường từ nguồn đến tất điểm nhận  giải thuật Dijkstra S: nguồn Ký hiệu R1 R4 R2 R3 router với thành viên nhóm gắn vào R6 CuuDuongThanCong.com router khơng có thành viên nhóm gắn vào R5 R7 i kết nối dùng cho forward, i thứ tự kết nối thêm vào giải thuật https://fb.com/tailieudientucntt Cây đường ngược forward:  phụ thuộc tri thức router đường ngắn unicast từ đến nơi gửi  router có cách xử lý forwarding đơn giản if (multicast datagram nhận kết nối đến đường ngắn kể từ trung tâm) then tràn ngập datagram lên tất kết nối else lờ datagram CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cây đường ngược forward: ví dụ S: nguồn Ký hiệu R1 R4 router với thành viên nhóm gắn vào R2 R5 R3 R6 R7 router khơng có thành viên nhóm gắn vào datagram forward datagram không forward • kết SPT đảo ngược – lựa chọn tồi với kết nối không đồng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cây đường ngược forward: cắt giảm  forward chứa với thành viên nhóm khơng multicast  khơng cần forward datagram xuống  “cắt giảm” thông điệp gửi lên router Ký hiệu S: nguồn R1 router với thành viên nhóm gắn vào R4 R2 P R5 R3 R6 CuuDuongThanCong.com P R7 P router khơng có thành viên nhóm gắn vào thông điệp cắt giảm kết nối với multicast forward https://fb.com/tailieudientucntt Cây chia sẻ: Steiner  Steiner: chi phí thấp kết nối tất router với thành viên nhóm gắn vào  vấn đề NP-complete  có heuristic tốt  không dùng thực tế: độ phức tạp tính tốn  cần thơng tin tồn mạng  monolithic: chạy lại router cần gia nhập/rời khỏi  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các trung tâm  truyền nhận chia sẻ cho tất  router gọi “trung tâm”  để gia nhập: bên ngồi gửi thơng điệp gia nhập unicast cho router trung tâm  thông điệp gia nhập “được xử lý” router trung gian chuyển đến router trung tâm  thông điệp gia nhập gặp nhánh tồn đến trung tâm  đường thu thông điệp gia nhập đến trở thành nhánh cho router  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các trung tâm: ví dụ giả sử R6 chọn làm trung tâm: Ký hiệu R1 R4 R2 router với thành viên nhóm gắn vào R5 R3 R6 CuuDuongThanCong.com R7 router khơng có thành viên nhóm gắn vào thứ tự đường thông điệp gia nhập sinh https://fb.com/tailieudientucntt Internet Multicasting Routing: DVMRP  DVMRP: giao thức multicast routing dùng vector khoảng cách, RFC1075  flood & prune: forward đường ngược, dựa nguồn RPF dựa bảng routing DVMRP riêng xây dựng truyền thông router DVMRP  giả thiết unicast bên  datagram ban đầu đến nhóm multicast làm tràn ngập nơi thơng qua RPF  router khơng phải nhóm: gửi thông điệp cắt giảm  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DVMRP: (tt)…  trạng thái “mềm”: router DVMRP chu kỳ (1 phút) “quên” nhánh cắt giảm: liệu mcast lần đổ xuống nhánh không cắt giảm  router dòng xuống: tái cắt giảm tiếp tục nhận liệu   router nhanh chóng tái cắt giảm  gia nhập IGMP nút  lại  thực phổ biến router thương mại  hoàn thành routing dùng DVMRP CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tunneling Hỏi: Làm kết nối “đảo” multicast router “biển” unicast router? cấu trúc vật lý cấu trúc logic  multicast datagram đóng gói datagram “thơng thường” (khơng có multicast)  datagram IP thông thường gửi thông qua “đường ống” qua IP unicast đến router multicast nhận  router multicast nhận mở gói để lấy multicast datagram CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt PIM: Protocol Independent Multicast  không phụ thuộc vào giải thuật unicast routing bên  hai kịch phân phối multicast khác Trù mật: Thưa thớt:  thành viên nhóm  số lượng mạng với đóng gói trù mật  băng thơng dư thừa CuuDuongThanCong.com thành viên nhóm  thành viên nhóm “phân bố thưa thớt”  băng thơng khơng dư thừa https://fb.com/tailieudientucntt Hậu phân chia thưa thớt-trù mật Trù mật:  nhóm thành viên Thưa thớt:  khơng có thành viên cho router giả đến có router gia router cắt giảm thực nhập thực sự  kiến trúc hướng người  kiến trúc hướng liệu nhận multicast multicast (vd: (vd: trung tâm) RPF)  băng thông router  băng thông router khơng thuộc nhóm xử lý khơng thuộc nhóm xử lý vừa phải phung phí CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt PIM- kiểu trù mật flood-and-prune RPF, tương tự DVMRP, nhưng:  giao thức unicast bên cung cấp thông tin RPF cho datagram đến  phức tạp (ít hiệu quả)  có chế giao thức cho router để kiểm tra có phải router nút CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt PIM – kiểu thưa thớt  tiếp cận hướng trung tâm  router gửi thông điệp gia nhập đến rendezvous point (RP)  router trung gian cập nhật trạng thái forward thông điệp gia nhập  sau gia nhập RP, router chuyển sang xác định nguồn  R1 R2 R3 join R5 join R7 R6 tất liệu multicast đến từ RP hiệu suất tăng: tập trung, đường ngắn CuuDuongThanCong.com R4 join https://fb.com/tailieudientucntt RP PIM – kiểu thưa thớt bên gửi:  liệu unicast đến RP, RP phân phối xuống có nút gốc RP  RP mở rộng multicast dòng lên đến nguồn  RP gửi thơng điệp dừng khơng có bên nhận gắn vào  “khơng có lắng nghe!” CuuDuongThanCong.com R1 R4 join R2 R3 join R5 join R7 R6 tất liệu multicast đến từ RP https://fb.com/tailieudientucntt RP ... https://fb.com/tailieudientucntt Chương 4: Nội dung trình bày  Giới thiệu  4. 2 Virtual circuit datagram networks  4. 3 Bên router?  4. 4 IP: Internet Protocol     dạng thức Datagram địa IPv4 ICMP IPv6  4. 5 giải... https://fb.com/tailieudientucntt mạng Datagram  không thiết lập gọi lớp network  router: trạng thái kết nối end- to-end  khơng có khái niệm mức network “kết nối”  vận chuyển gói dùng địa host đích  gói cặp nguồn-đích... https://fb.com/tailieudientucntt Sắp hàng cổng vào  Fabric chậm phối hợp cổng vào -> hàng xảy hàng vào  Tắc nghẽn Head-of-the-Line (HOL): datagram hàng phía trước hàng ngăn cản datagram khác di chuyển