Về mặt khái niệm thì định tuyến IP là đơn giản, đặc biệt đối với một host. Nếu đích đợc kết nối trực tiếp đến host thì IP datagram đợc gửi trực tiếp đến đích. Nếu không thì datagram sẽ đợc host gửi đến một router mặc định và cho phép router này chuyển phát datagram đến đích.
Lớp IP có một bảng định tuyến trong bộ nhớ, nó đợc sử dụng để tìm kiếm thông tin định tuyến mỗi lần IP thu một datagram để gửi đi. Khi một datagram đợc thu từ một giao diện mạng, IP đầu tiên kiểm tra địa chỉ IP đích ,nếu thấy đó là địa chỉ IP của nó hay là địa chỉ broadcast thì datagram đợc chuyển đến modul giao thức đợc xác định trong trờng protocol của tiêu đề IP. Nếu kiểm tra thấy mình không phải là đích của datagram này thì IP sẽ huỷ bỏ datagram hoặc thực hiện chuyển phát datagram nếu host này đợc cấu hình nh một router.
Mỗi thực thể trong bảng định tuyến chứa các thông tin sau.
♦ Địa chỉ IP đích: Nó có thể là địa chỉ host đầy đủ hay chỉ là địa chỉ mạng, đợc xác định bởi trờng cờ cho thực thể này. Địa chỉ host xác định một host đặc biệt với host-ID khác 0, còn địa chỉ mạng xác định tất cả các host trên mạng với host- ID=0.
♦ Địa chỉ IP của next-hop router hay địa chỉ IP của mạng đợc kết nối trực tiếp. Một next-hop router là một router trên một mạng đợc kết nối trực tiếp mà ta có thể gửi datagram tới đó đểchuyển phát nó. Next-hop router không phải là đích cuối cùng nhng nó hớng các datagram chúng ta gửi cho nó đến đích cuối cùng.
♦ Flags: một cờ để xác định liệu địa chỉ IP đích là địa chỉ mạng hay địa chỉ host, một cờ khác cho biết next-hop router có thực sự là next-hop router không hay là giao diện đợc kết nối trực tiếp.
♦ Đặc tính kỹ thuật của giao tiếp giữa mạng và datagram nên đợc gửi đi cho truyền dẫn.
Định tuyến IP đợc thực hiện trên cơ sở từng chặng. Từ bảng định tuyến ( Hình 1.23 ) cho thấy IP không biết tuyến hoàn chỉnh đến đích bất kỳ ngoại trừ đích này kết nối trực tiếp với host gửi mà nó chỉ cung cấp địa chỉ IP của next-hop router mà datagram đợc gửi đến.
Định tuyến IP tạo ra các hoạt động sau.
♦ Tìm kiếm trong bảng định tuyến một thực thể bằng cách kiểm tra địa chỉ IP đích hoàn chỉnh. Nếu tìm thấy thì gửi gói tin đến next-hop router đợc chỉ ra hoặc đến giao diện đợc kết nối trực tiếp (phụ thuộc vào trờng flag). Kết quả là tạo ra một kết nối điểm-điểm.
♦ Tìm kiếm trong bảng định tuyến một thực thể bằng cách kiểm tra chỉ địa chỉ mạng net-ID. Nếu tìm thấy thì gửi packet đến next-hop router đợc chỉ ra hoặc giao diện đợc kết nối trực tiếp. Tất cả các host trên mạng đích có thể bị xử lý với thực thể này.
♦ Tìm kiếm trong bảng định tuyến một thực thể đợc dán nhãn ‘default’. Nếu tìm thấy thì gửi gói tin tới next-hop router đợc chỉ ra.
Nếu không thực hiện đợc hoạt động nào thì datagram là không thể chuyển phát và thông báo lỗi ‘host unreachable’ hay ‘network unreachable’ đợc gửi đến tầng ứng dụng đã tạo ra datagram này. Khả năng để xác định một router tới một mạng mà không phải một host là một đặc tính nền tảng của định tuyến IP. Nó cho phép các router có bảng định tuyến với hàng ngàn thực thể thay vì hơn một triệu thực thể. Nhờ đó mà kích thớc bảng định tuyến giảm,giảm thời gian tìm kiếm. Hầu hết phần mềm định tuyến IP là phức tạp và chọn tuyến dựa theo những giả thuyết cố định và những con đờng ngắn nhất.
Ngoại trừ việc giảm TTL và tính lại CRC thì định tuyến IP không làm biến đổi IP datagram ban đầu. Nếu bảng định tuyến sử dụng địa chỉ vật lý thì việc liên kết địa chỉ IP
của trạm kế tiếp và địa chỉ vật lý có thể thực hiện chỉ một lần do đó giảm đợc thời gian tính toán không cần thiết. Nhng phần mềm IP tránh sử dụng các địa chỉ vật lý khi lu trữ và tính toán định tuyến vì:
♦ Bảng định tuyến cung cấp một giao tiếp đặc biệt rõ ràng giữa phần mềm IP và phần mềm cấp cao sử dụng định tuyến.
♦ Sử dụng địa chỉ IP làm cho ngời quản trị dễ hiểu hơn trong việc xác định phần mềm có cập nhật thông tin định tuyến chính xác không.
♦ Mục đích của IP là xây dựng một sự trừu tợng mà che dấu các chi tiết của mạng là cơ sở hạ tầng.
Việc datagram truyền từ một máy sang máy kế tiếp luôn bao gồm việc đóng gói một datagram vào một frame vật lý, ánh xạ địa chỉ IP của trạm kế tiếp vào địa chỉ vật lý và gửi frame đi thông qua phần cứng cơ sở. Việc sử dụng bảng định tuyến mặc định cũng giúp cho bảng định tuyến giữ đợc kích thớc nhỏ đặc biệt đối với những máy chỉ có thể truy xuất một router.
Độ phức tạp của một bảng định tuyến phụ thuộc vào cấu hình mạng mà host truy cập đến.
♦ Trờng hợp đơn giản nhất là host không đợc nối với bất kỳ mạng nào, TCP/IP vẫn có thể đợc sử dụng trên host đó nhng chỉ để thông tin với chính nó. Bảng định tuyến trong trờng hợp này bao gồm một thực thể đơn cho giao diện loop back. ♦ Tiếp theo là host đợc nối với một LAN đơn, chỉ có thể truy nhập đến các host trên
LAN đó. Bảng định tuyến gồm hai thực thể một cho giao diện loop back và một cho LAN.
♦ Bớc tiếp theo xảy ra khi các mạng khác nhau có thể đạt tới qua một router đơn. Nó thờng đợc xử lý với một thực thể ’default’ đến router đó.
♦ Cuối cùng là khi host đặc biệt hay mạng đặc biệt đợc bổ sung.