(i) Cỏc chức năng chuyển tiếp cơ bản
Để chuyển tiếp một gúi tin IP từ một giao diện đầu vào tới một giao diện đầu ra, một bộđịnh tuyến cần phải thực hiện cỏc chức năng cơ bản sau:
Xỏc nhận tiờu đề IP: Tất cả cỏc gúi tin tới bộ định tuyến đều được xỏc nhận thụng tin thụng qua tiờu đề. Cỏc gúi tin cú tiờu đề khụng hợp lệ sẽ bị loại bỏ ngay lập tức. Cỏc thụng tin cần xỏc minh như: phiờn bản IP, độ dài tiờu đề và tổng độ dài gúi.
Điều khiển thời gian sống gúi tin: Cỏc bộ định tuyến thực hiện giảm giỏ trị trường TTL (time to live) trong tiờu đề gúi tin IP để trỏnh hiện tượng lặp vũng. Giỏ trị lớn nhất của TTL là 255 và sẽ giảm đi 1 khi mỗi lần qua bộđịnh tuyến, trường TTL cú giỏ trị = 0 thỡ gúi tin sẽ bị loại bỏ.
Tớnh lại tổng độ dài: Sau khi trường TTL thay đổi, tổng độ dài tiờu đề được cập nhật lại. Thay vỡ tớnh toỏn lại toàn bộ độdài tiờu đề, bộđịnh tuyến chỉ tớnh toỏn độ lệch tăng của nú vỡ TTL luụn luụn giảm 1 sau mỗi bước qua bộ định tuyến.
Tỡm kiếm tuyến: Địa chỉđớch của gúi tin được sử dụng để tỡm kiếm trong bảng chuyển tiếp nhằm xỏc định cổng đầu ra. Kết quả của quỏ trỡnh tỡm kiếm chỉ ra một cổng đầu ra (unicast) hoặc một tập cổng đầu ra (multicast).
55
Phõn đoạn: Quy trỡnh phõn đoạn được thực hiện khi đơn vị truyền lớn nhất MTU của liờn kết cổng đầu ra nhỏ hơn MTU của liờn kết cổng đầu vào.
Xử lý trường tựy chọn trong gúi tin IP: Trường tựy chọn của gúi tin IP chỉ ra cỏc xửlý đặc biệt đối với gúi tin tại bộđịnh tuyến.
(ii) Cỏc chức năng chuyển tiếp phức tạp
Bờn cạnh những chức năng chuyển tiếp cơ bản, cỏc chức năng chuyển tiếp phức tạp được sử dụng để hỗ trợ một số đặc tớnh đặc biệt của mụi trường ứng dụng như: Bảo mật, cỏc yờu cầu lưu lượng khỏc nhau từ người sử dụng và cỏc mức chất lượng dịch vụ. Cỏc vấn đề trờn được chuyển thành cỏc xử lý phụ trợ trong quỏ trỡnh chuyển tiếp gúi tin gồm nhận dạng cỏc yờu cầu, xỏc định tài nguyờn và phõn biệt mức dịch vụ thụng qua một sốcơ chế sau:
Phõn loại gúi: Để phõn biệt cỏc gúi tin, bộ định tuyến khụng chỉ xỏc định trường địa chỉIP đớch mà cũn xỏc định một sốtrường chức năng khỏc như: địa chỉ nguồn, địa chỉđớch, cổng nguồn và cổng đớch. Tiến trỡnh phõn biệt gúi tin và ứng dụng cỏc hoạt động cần thiết với gúi tin được gọi là quỏ trỡnh phõn loại gúi tin.
Biờn dịch gúi: Trong một số kịch bản kết nối mạng, bộđịnh tuyến đúng vai trũ như một cổng kết nối giữa mạng riờng và mạng cụng cộng, trờn đú hỗ trợ chức năng biờn dịch địa chỉ mạng NAT (Network Address Translation). Chức năng này yờu cầu bộđịnh tuyến duy trỡ một danh sỏch cỏc host kết nối và địa chỉ cục bộđể chuyển đổi địa chỉ.
Sắp xếp thứ tự ưu tiờn lưu lượng: Bộ định tuyến cú thểđược yờu cầu đảm bảo một số mức chất lượng dịch vụ. Vỡ vậy, bộ định tuyến cần ỏp dụng cỏc mức ưu tiờn khỏc nhau cho cỏc luồng lưu lượng để phự hợp với cỏc yờu cầu cung cấp chất lượng dịch vụ.
Quỏ trỡnh xử lý chuyển gúi được mụ tả một cỏch khỏi quỏt qua cỏc giai đoạn sau : 1. Khi một gúi đến Card đường truyền đầu vào, cơ chế chuyển tiếp gúi thực hiện cỏc thủ tục kiểm tra lỗi cơ bản để khẳng định gúi và tiờu đề là khụng cú lỗi. Tớnh toỏn độ lệch (offset) trong bảng chuyển tiếp gúi và tải ra tuyến tương ứng.
2. Cơ cấu chuyển tiếp gúi kiểm tra xem tuyến được lưu đệm trong Cache cú phự hợp với địa chỉđớch của đơn vị dữ liệu khụng, nếu khụng cơ cấu chuyển tiếp gúi sẽ tiến hành việc tỡm kiếm mở rộng trờn bảng chuyển gúi trong nú. Thực chất, bảng chuyển tiếp gúi này được lấy ra từ bảng định tuyến cú trong cỏc bộ xử lý định tuyến chớnh, một quỏ trỡnh tương tự với cấu trỳc Bus chia sẻ. Khi tỡm kiếm sự phự hợp, cơ cấu sẽ kiểm tra trường thời gian sống (TTL-Time to Live) và tớnh toỏn TTL mới và tổng
56
kiểm tra đồng thời cũng xỏc định xem đơn vị dữ liệu đú cú thuộc về bản thõn bộ định tuyến đú hay khụng.
3. Trường TTL mới và tổng kiểm tra được đặt vào tiờu đềIP. Cỏc thụng tin định tuyến cần thiết được lấy ra từ khoản mục trong bảng chuyển gúi và tạo nờn tiờu đề IP mới cựng với cỏc thụng tin lớp liờn kết từ bảng đú.
4. Khi quỏ trỡnh này hoàn thành, gúi được xếp vào hàng đợi trong bộđệm đầu vào tại Card đường truyền. Một số bộđịnh tuyến sử dụng cỏc kĩ thuật đệm phức tạp để ngăn ngừa khả năng tắc ngẽn đầu tuyến. Cơ cấu chuyển gúi thực hiện việc tra cứu tuyến và biến đổi tiờu đềgúi đểxỏc định giao diện đầu ra cho gúi. Điều này được thụng bỏo cho bộ lập lịch tập trung, bộ lập lịch này điều khiển việc phõn xử crossbar bằng cỏch duy trỡ tất cả cỏc trạng thỏi của crossbar.
5. Khi thực hiện lập lịch, cơ cấu chuyển gúi nhận được sự truy nhập đến cổng từ Card đường truyền cụ thể tới ma trận chuyển mạch. Bộ lập lịch đúng cỏc điểm chuyển mạch cần thiết trờn crossbar để cho gúi truyền qua ma trận này đến Card đường truyền phớa đầu ra.
Cỏc phần trờn mụ tả ngắn gọn cỏc giai đoạn của một quỏ trỡnh xử lý chuyển gúi. Ngoài ma trận chuyển mạch cũn cú một số thành phần khỏc đúng vai trũ quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của bộđịnh tuyến như bộ lập lịch tập trung và thuật toỏn lập lịch, cơ chế tỡm kiếm thụng tin trong bộđịnh tuyến.