Bài giảng Mạng máy tính - Chương 4: Tầng mạng trình bày những nội dung về các nguyên tắc bên trong dịch vụ tầng mạng: Chọn đường, vấn đề quy mô, cách làm việc của Router, các chủ đề nâng cao IPv6, mobility ví dụ và cài đặt trong Internet. Mời các bạn tham khảo nội dung.
Mạng máy tính Bộ mơn Kỹ thuật máy tính Mạng Khoa Công nghệ Thông tin Đại học Sư phạm Hà Nội 1-1 Chương 4: Tầng mạng Mục đích: Hiểu nguyên tắc bên dịch vụ tầng mạng: Chọn đường Vấn đề quy mô Cách làm việc Router Các chủ đề nâng cao: IPv6, mobility Ví dụ cài đặt Internet 1-2 Chương 4: Tầng mạng 4.1 Tổng quan 4.2 Mạng Virtual circuit datagram 4.3 Bên Router 4.4 IP: Internet Protocol Định dạng Datagram Địa IPv4 ICMP IPv6 4.5 Thuật toán dẫn đường 4.6 Dẫn đường Internet Link state Distance Vector Hierarchical routing RIP OSPF BGP 4.7 Dẫn đường broadcast multicast 1-3 Tầng mạng Chuyển segment từ host gửi tới host nhận Bên gửi đóng gói segment thành datagram Bên nhận chuyển segment tới tầng giao vận Các giao thức tầng mạng có host, router Router kiểm tra trường header IP datagram chuyển qua 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 1-4 Chức tầng mạng Chuyển tiếp: chuyển gói tin từ đầu vào router sang đầu thích hợp router Dẫn đường: xác định đường gói tin từ nguồn tới đích Các thuật toán dẫn đường Liên hệ: Dẫn đường: Quá trình lập kế hoạch chuyến từ nguồn đến đích Chuyển tiếp: Q trình xử lý qua điểm đơn 1-5 Ảnh hưởng chọn đường chuyển tiếp Thuật toán dẫn đường Bảng chuyển tiếp cục Giá trị header Đường 0100 0101 0111 1001 2 Giá trị header gói tin đến 0111 1-6 Thiết lập kết nối Chức quan trọng thứ số kiến trúc mạng: ATM, frame relay, X.25 Trước luồng datagram, hai host router thiết lập kết nối ảo Router tham gia Dịch vụ tầng mạng tầng giao vận: Tầng mạng: hai host Tầng giao vận: hai tiến trình 1-7 Mơ hình dịch vụ mạng Q: Mơ hình dịch vụ cho kênh truyền datagram từ bên gửi tới bên nhận? Ví dụ dịch vụ cho datagram: Truyền đảm bảo Truyền đảm bảo độ trễ nhỏ 40 msec Ví dụ dịch vụ cho luồng datagram: Chuyển datagram thứ tự Đảm bảo tốc độ tối thiểu cho luồng Hạn chế thay đổi khoảng cách gói tin 1-8 Các mơ hình dịch vụ tầng mạng Kiến trúc Mơ hình mạng dịch vụ Đảm bảo ? Bandwidth Internet best effort none ATM CBR ATM VBR ATM ABR ATM UBR tốc độ số tốc độ đảm bảo đảm bảo mức tối thiểu none Phản hồi Mất gói Thứ tự Thời gian tắc nghẽn Khơng Khơng Khơng Khơng Có Khơng Khơng (suy từ loss) Khơng tắc nghẽn Khơng tắc nghẽn Có Khơng Có Khơng Khơng Có Có Có Có Có Có 1-9 Chương 4: Tầng mạng Tổng quan 4.2 Mạng Virtual circuit datagram 4.3 Bên Router 4.4 IP: Internet Protocol Định dạng Datagram Địa IPv4 ICMP IPv6 4.5 Thuật toán dẫn đường 4.6 Dẫn đường Internet Link state Distance Vector Hierarchical routing RIP OSPF BGP 4.7 Dẫn đường broadcast multicast 1-10 Reverse Path Forwarding Dựa vào kiến thức router đường ngắn unicast từ tới bên gửi Mỗi router có hành vi chuyển tiếp đơn giản: if (mcast datagram nhận liên kết đến đường ngắn trở lại trung tâm) then làm tràn datagram liên kết else bỏ qua datagram Reverse Path Forwarding: Ví dụ S: nguồn Chú thích R1 R4 router nối với group member R2 R5 R3 R6 R7 router không nối với group member datagram chuyển tiếp datagram không chuyển tiếp • Kết source-specific reverse SPT – lựa chọn tồi với liên kết không đối xứng Reverse Path Forwarding: Tỉa forwarding tree chứa mà subtree khơng có mcast group member Không cần chuyển tiếp datagram xuống subtree “Tỉa” tin gửi lên router mà khơng có downstream group members Chú ý S: nguồn R1 router nối với group member R4 R2 P R5 R3 R6 P R7 P router không nối với group member Tỉa tin Liên kết với multicast forwarding Shared-Tree: Steiner Tree Steiner Tree: minimum cost tree kết nối tất router nối với group member Bài toán NP-complete Tồn kỹ thuật heuristic Không sử dụng thực tế: Độ phức tạp tính tốn Cần thơng tin tồn mạng Chạy lại router gia nhập hay rời khỏi Center-based tree Tất dùng chung Một router xác định “trung tâm” Gia nhập: edge router gửi unicast join-msg tới center router join-msg xử lý intermediate routers chuyển tiếp tới center join-msg tới nhánh có trung tâm này, đến trung tâm Đường mà join-msg tham gia trở thành nhánh cho router Center-based tree: ví dụ Giả sử R6 chọn làm trung tâm: Chú thích R1 R2 router nối với group member R4 R5 R3 R6 R7 router không nối với group member Thứ tự đường join msg sinh Internet Multicasting Routing: DVMRP DVMRP: Giao thức dẫn đường multicast kiểu distance vector, RFC1075 Làm tràn tỉa: reverse path forwarding, source-based tree RPF tree dựa bảng dẫn đường DVMRP xây dựng giao tiếp DVMRP router Không giả sử unicast Datagram ban đầu tới mcast group làm tràn nơi qua RPF Router không muốn group: gửi upstream prune msgs DVMRP (tiếp) Trạng thái mềm: DVMRP router định kỳ (1 phút) “quên” branches bị tỉa: mcast data đưa lại xuông nhánh không tỉa downstream router: tỉa lại tiếp tục nhận liệu router nhanh chónh ghép lại vào Theo IGMP gia nhập odds ends Thường cài đặt router thương mại Dẫn đường Mbone sử dụng DVMRP Tunneling Q: Làm để kết nối tới “đảo” multicast router “biển” unicast router? topology vật lý topology lơgíc mcast datagram đóng gói datagram “thơng thường” (khơng đánh địa multicast) IP datagram thông thường gửi qua “tunnel” qua IP unicast router bình thường tới mcast router nhận mcast router nhận bỏ đóng gói để nhận mcast datagram PIM: Protocol Independent Multicast Không phụ thuộc vào thuật toán dẫn đường unicast cụ thể phía (làm việc với tất cả) Hai kịch phân phối multicast khác nhau: Đông đúc: Thưa thớt: group member tồn dày đặc, tồn gần Bandwidth lớn Số mạng với group member nhỏ group member phân tán rộng bandwidth không lớn So sánh kiểu đông đúc thưa thớt Đơng đúc: Thưa thớt: Thành viên nhóm tới Khơng thành viên tới router thức tỉa router thức gia nhập Xây dựng data-driven Xây dựng receiver- driven dựa mcast tree (ví mcast tree (ví dụ: dụ: RPF) center-based) bandwidth non-group- bandwidth non-grouprouter xử lý thoải mái router xử lý dè dặt PIM- Chế độ đông đúc flood-and-prune RPF, tương tự DVMRP Giao thức unicast phía cung cấp thông tin RPF cho datagram tới Downstream flood phức tạp (kém hiệu hơn) DVMRP giảm tin cậy vào thuật toán dẫn đường phía Có chế giao thức cho router phát router nút PIM – Chế độ thưa thớt Cách tiếp cận centerbased Router gửi join msg tới điểm hẹn (RP) gia nhập Các intermediate router cập nhật trạng thái chuyển tiếp join Sau gia nhập qua RP, router chuyển tới sourcespecific tree R1 Tăng hiệu năng: giảm tập chung, đường ngắn R2 R3 R4 gia nhập R5 gia nhập R7 R6 Mọi liệu multicast Điểm hẹn từ điểm hiẹn PIM – Chế độ thưa thớt Bên gửi (s): Dữ liệu unicast tới RP, phân phối xuống RP-rooted tree RP mở rộng mcast tree upstream tới nguồn RP gửi stop msg khơng có người nhận nối vào “không nghe!” R1 gia nhập R2 R3 R4 gia nhập R5 gia nhập R7 R6 Tất liệu multicast từ điểm hẹn điểm hẹn Tầng mạng: Tổng kết Các vấn đề xem xét: Các dịch vụ tầng mạng Nguyên tắc dẫn đường: link state distance vector Dẫn đường phân cấp IP Các giao thức dẫn đường Tiếp: Internet: RIP, OSPF, BGP Tầng liên kết liệu! Bên router? IPv6 1134 ... broadcast multicast 1-1 0 Dịch vụ hướng kết nối không hướng kết nối tầng mạng Mạng datagram cung cấp dịch vụ không hướng kết nối tầng mạng Mạng VC cung cấp dịch vụ hướng kết nối tầng mạng Tương.. .Chương 4: Tầng mạng Mục đích: Hiểu nguyên tắc bên dịch vụ tầng mạng: Chọn đường Vấn đề quy mô Cách làm việc Router Các chủ đề nâng cao: IPv6, mobility Ví dụ cài đặt Internet 1-2 Chương. .. routing RIP OSPF BGP 4.7 Dẫn đường broadcast multicast 1-3 0 Tầng mạng Internet Chức tầng mạng host, router: Tầng giao vận: TCP, UDP Tầng mạng Giao thức IP •Quy tắc đánh địa •Định dạng datagram