R 4 O SPF, PNNI 6 O SPF, PNNI 5 O S P F , P N N I 7 O S P F , P N N
3.7.3Định tuyến cỡng bức
Khái niệm cơ bản về định tuyến cỡng bức
Để có thể hiểu đợc khái niệm định tuyến cỡng bức, trớc hết chúng ta xem xét cơ chế định tuyến truyền thống đợc sử dụng trong mạng IP nh trong mạng Internet chẳng hạn. Một mạng có thể đợc mô hình hoá nh là tập hợp các hệ thống độc lập AS trong đó việc định tuyến trong mỗi AS tuân theo giao thức định tuyến nội vùng, giữa các AS tuân theo giao thức định tuyến liên vùng. Các giao thức định tuyến nội vùng có thể là RIP, OSPF và IS-IS, còn giao thức định tuyến liên vùng đợc sử dụng ngày nay là BGPv4.
Về cơ bản chúng ta có thể định tuyến cỡng bức nh sau. Một mạng có thể đợc biểu diễn dới dạng sơ đồ theo V và (V,E) trong đó V là tậo hợp các nút mạng và E là tập hợp các kênh kết nối giữa các nút mạng. Mỗi kênh có đặc điểm riêng, đờng kết nối giữa nút thứ nhất đến nút thứ hai trong cặp phải thoả mãn một số điều kiện cỡng bức. Tập hợp các điều kiện cỡng bức này đợc coi là đặc điểm của kênh và chỉ có nút đầu tiên trong cặp đóng vai trò khởi tạo đờng kết nối mới biết các đặc điểm này. Nhiệm vụ của định tuyến cỡng bức là tính toán xác định đờng kết nối từ nút này đến nút kia sao cho đờng này không vi phạm điều kiện cỡng bức và một phơng án tối u theo một tiêu chí nào đó. Khi đã xác định một đờng kết nối thì định tuyến cỡng bức sẽ thực hiện việc thiết lập, duy trì và truyền trạng thái kết nối dọc theo các kênh trên đờng.
Điểm khác nhau chính trong định tuyến IP truyền thống và định tuyến cỡng bức đó là: Thuật toán định tuyến IP truyền thống chỉ tìm ra dờng tối u ứng với số tiêu chí: Trong khi đó thật toán cỡng bức vừa tìm ra một đờng tối u theo tiêu chí nào đó đồng thời phơng án đó phải khôngvi phạm điều kiện cỡng bức. Yêu cầu không vi phạm các điều kiện cỡng bức là điểm khác nhau cơ bản để phân biệt giữa định tuyến cỡng bức và định tuyến thông thờng.
Trên đây chúng ta đã đề cập đến việc tìm đờng không vi phạm các điều kiện cỡng bức, tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu thế nào là điều kiện cỡng bức.
Một điều kiện cỡng bức phải là điều kiện giúp ta tìm ra một đờng có các tham số hoạt động nhất định. Ví dụ nh chúng ta muốn tìm ra một đờng có độ rộng băng tần khả dụng nhỏ nhất. Trong trờng hợp đó điều kiện cỡng bức sẽ đợc đa vào thuật toán định tuyến để tìm đờng và số liệu đầu vào ít nhất phải có độ rộng băng tần khả dụng của tất cả các kênh dọc theo đờng. Đặc điểm của kênh cần quan tâm ở đây là độ rộng băng tần khả dụng. Lu ý rằng các đờng khác nhau trong mạng có thể có điều kiện cỡng bức về độ rộng băng tần khác nhau tơng ứng. Điều đó có nghĩa là đối với một cặp nút, một đ- ờng từ nút đầu tiên trong cặp nút thứ hai có thể yêu cầu giá trị khác của độ rộng băng tần khả dụng nhỏ nhất.
Một điều kiện cỡng bức khác có thể là phơng pháp quản trị. Ví dụ, nh một nhà quản trị mạng muốn ngăn không cho một lu lợng loại nào đó đi qua một số kênh nhất định trong mạng, trong đó các kênh đợc xác định bởi các đặc điểm cụ thể. Trong trờng hợp đó điều kiện cỡng bức sẽ đợc đa vào thuật toán định tuyến để xác định đờng cho lu l- ợng đó không đợc đi qua các kênh đã đợc loại ra. Hoặc nhà quản trị mạng lại muốn một lu lợng nào đó chỉ đợc đi qua một số kênh nhất định trong mạng và các kênh cũng đợc xác định bằng các đặc điểm cụ thể. Khi đó điều kiện cỡng bức sẽ đợc đa vào thuật toán định tuyến để xác định đờng đi cho lu lợng chỉ có thể đi qua các kênh thoả mãn điều kiện.
Định tuyến có thể kết hợp cả hai điều kiện cỡng bức là quản lý và tính năng của kênh chứ không nhất thiết chỉ là một trong hai điều kiện. Ví dụ nh điều kiện cỡng bức phải tìm ra đờng vừa phải có một độ rộng băng tần nhất định vừa phải loại trừ một số kênh có đặc điểm nhất định.
Câu hỏi đặt ra là liệu phơng pháp định tuyến IP đơn giản có thể hỗ trợ đợc phơng thức điều kiện cỡng bức trong đó các điều kiện cỡng bức có thể là tính năng hoặc quản lý hoặc cả hai? Câu trả lời là không và có rất nhiều nguyên nhân để lý giải câu trả lời này. Nguyên nhân chủ yếu đó là điều kiện cỡng bức yêu cầu tuyến phải đợc tính toán từ phía nguồn. Đó chính là vì các nguồn khác nhau có thể có các điều kiện cỡng bức khác nhau đối với một đờng đến cùng một đích. Các điều kiện cỡng bức tơng ứng với bộ định tuyến của một nguồn cụ thể chỉ đợc biết đến bởi bộ định tuyến đó mà thôi, không một bộ định tuyến nào khác trong mạng có thể biết các điều kiện này. Ngợc lại với bộ định tuyến IP đơn giản, một tuyến đờng đợc tính toán xác định bởi tất cả các định tuyến phân tán trong toàn mạng.
Một nguyên nhân khác để phơng pháp định tuyến IP đơn giản không thể hỗ trợ điều kiện cỡng bức là: Khi một đờng đợc xác định bởi nguồn thì mô hình chuyển tiếp đờng đợc sử dụng trong phơng pháp định tuyến IP đơn giản lại không đợc hỗ trợ bởi phơng pháp điều kiện cỡng bức. Đối với phơng pháp định tuyến cỡng bức cần có một khả năng định tuyến tờng minh, hoặc định tuyến nguồn và vì các nguồn khác nhau có thể tính toán xác định các đờng khác nhau đến cùng một đích, vì vậy chỉ có thông tin về đích là không đầy đủ để có thể xác định đờng truyền các gói tin.
Nguyên nhân cuối cùng, đối với phơng pháp định tuyến cỡng bức thì việc tính toán xác định đờng phải tính đến các thông tin về đặc điểm tơng ứng của từng kênh trong mạng, ở đây phải có một số cách để truyền các thông tin này trong mạng. Hiển nhiên là phơng pháp định tuyến IP đơn giản không hỗ trợ yêu cầu này; các giao thức định tuyến truyền thông dựa vào trạng thái kênh (ví dụ nh OSPF, IS-IS) chỉ truyền đi duy nhất các thông tin (bận / rỗi) của từng kênh và độ dài của từng kênh và các giao thức định tuyến vector khoảng cách (ví dụ nh RIP) chỉ truyền đi các thông tin địa chỉ nút tiếp theo và khoảng cách.
Định tuyến cỡng bức không đợc hỗ trợ bởi các phơng thức định tuyến IP đơn giản không có nghĩa định tuyến IP đơn giản không thể bổ xung thêm để hỗ trợ các chức năng tơng ứng; trong thực tế có thể thực hiện đợc việc này. Hơn nữa bằng cách nâng cấp định tuyến IP đơn giản chúng ta có thể xây dựng đợc một hệ thống định tuyến có khả năng kết hợp và hỗ trợ cả định tuyến IP đơn giản và định tuyến cỡng bức. Ví dụ nh đối với hệ thống định tuyến kiểu này thì một vài kiểu lu lợng có thể đợc định tuyến dựa trên phơng pháp định tuyến đơn giản trong khi một vài kiểu lu lợng khác lại đợc định tuyến dựa trệ phơng pháp định tuyến cỡng bức.
Một trong những đặc tính quan trọng nhất của hệ thống định tuyến kết hợp cả AS định tuyến IP đơn giản và định tuyến cỡng bức là hệ thống loại này phải cung cấp nhiều kiểu thông tin cho các ứng dụng định tuyến.
Các phần tử định tuyến cỡng bức.
Để biết đợc chúng ta cần bổ xung những chức năng nào vào hệ thống định tuyến IP đơn giản sao cho nó có thể hỗ trợ định tuyến cỡng bức, trớc hết chúng ta hãy lợc lại đặc điểm chính của định tuyến cỡng bức cần hỗ trợ.
Đặc điểm đầu tiên đó là khả năng tính toán và xác định đờng tại nguồn, việc tính toán xác định này phải xem xét dến không chỉ các tiêu chí để tối u mà còn phải tính đến các điều kiện cỡng bức không đợc vi phạm. điều đó có nghĩa là phía nguồn phải có đầy đủ các thông tin cần thiết để tính toán để xác định đờng.
Các thông tin mà phía nguồn xác định để tính toán xác định đờng có thể là một phần thông tin có sẵn trong cơ sở dữ liệu của nguồn và các thông tin khác trong mạng. Các thông tin có sẵn trong nguồn là các thông tin về điều kiện cỡng bức của các nguồn khác nhau xuất phát từ nguồn. Các thông tin mà nguồn mà nguồn có thể có đợc từ các bộ định tuyến khác trong mạng bao gồm thông tin về cấu trúc mạng cũng nh các thông tin về đặc điểm của các kênh tơng ứng trong mạng. Tất cả các nút trong mạng đều có thể là nguồn khởi phát lu lợng định tuyến theo phơng thức cỡng bức vì vậy các nút trong mạng đều phải có đợc thông tin này khi cần. Vì vậy, đặc điểm thứ hai là cần phải có khả năng phân phối thông tin về cấu trúc mạng và đặc điểm các kênh tới thông tin tất cả các nút trong mạng. Khi tính toán xác định đờng, chúng ta cần biết phơng thức truyền thông tin dọc theo tuyến đờng. Vì vậy, đặc điểm thứ ba là hệ thống phải hỗ trợ định tuyến hiện.
Cuối cùng khi xác định một tuyến cho một nhóm lu lợng có thể yêu cầu dự phòng tài nguyên tuyến đó vì vậy có thẻ thay đổi các đặc điểm tơng ứng của các kênh trong mạng tơng ứng. Ví dụ nh nếu độ băng tần khả dụng là một trong những điều kiện cỡng bức của kênh thì khi chúng ta muốn truyền một lu lợng qua một tuyến mà lu lợng đó yêu cầu có dự phòng độ rộng băng tần dọc theo tuyến thì nó sẽ làm thay đổi giá trị độ rộng băng tần khả dụng của các kênh dọc theo tuyến. Vì vậy, đặc điểm thứ t là tài nguyên mạng phải dự phòng và các thông số của kênh phải thay đổi đợc khi truyền lu lợng tơng ứng trên tuyến.