S 2 N/2 log 2N N
2.5 KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓ
Định tuyến là một tiến trình lựa chọn con đường thực thể cho thơng tin chuyển qua mạng, nó được coi là khả năng của một nút trong vấn đề lựa chọn đường dẫn cho thông tin qua mạng. Định tuyến là một khái niệm cốt lõi của mạng chuyển mạch gói và nhiều loại mạng khác nhau. Định tuyến cung cấp phương tiện tìm kiếm các tuyến đường theo các thông tin mà thực thể thông tin được chuyển giao trên mạng. Mỗi nút trong mạng nhận gói dữ liệu từ một đường vào rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra hướng đến đích của dữ liệu. Như vậy ở mỗi nút trung gian đó phải thực hiện các chức năng chọn đường hay còn gọi là định tuyến và chức năng chuyển tiếp cho đơn vị dữ liệu. Các chức năng đó tương đương với chức năng lớp mạng (lớp 3) của mơ hình OSI. Các giao thức định tuyến thường hoạt động ở phía trên liên kết dữ liệu (lớp 2) và để cung cấp dịch vụ trong suốt cho lớp truyền tải, vì vậy chúng phải ở lớp dưới truyền tải (lớp 4).
Ma trận chuyển mạch Hoạt động tại tốc độ Speedup S 1<S<N Đầu ra N Đầu ra 1 Đầu vào N Đầu vào 1 OQ OQ OQ IQ IQ IQ Hàng đợi đầu vào (IQ)
Hàng đợi đầu ra (OQ)
Mục tiêu cơ bản của các phương pháp định tuyến nhằm sử dụng tối đa tài nguyên mạng, và tối thiểu hóa giá thành mạng. Để đạt được điều này kỹ thuật định tuyến phải tối ưu hoá được các tham số mạng và người sử dụng như: Xác suất tắc nghẽn, băng thông, độ trễ, độ tin cậy, giá thành… Vì vậy, kỹ thuật định tuyến phải thực hiện tốt 2 chức năng chính sau đây:
* Quyết định chọn đường theo những tiêu chuẩn tối ưu nào đó.
* Cập nhật thông tin định tuyến, tức là thông tin dùng cho chức năng trên
Tuỳ thuộc vào kiến trúc, hạ tầng cơ sở mạng mà các kỹ thuật định tuyến khác nhau được áp dụng. Các tiêu chuẩn tối ưu khi chọn đường dẫn từ nút nguồn tới nút đích có thể phụ thuộc vào chính u cầu của thơng tin cần chuyển. Trong miền mạch phức hợp, đa loại hình dịch vụ sẽ tồn tại đa dạng các yêu cầu chọn đường khác nhau. Điều đó có thể dẫn tới khả năng chọn đường của mạng chỉ là cận tối ưu đối với một loại hình dịch vụ cụ thể, hoặc với một số nhóm người sử dụng dịch vụ là cụ thể.
Để tương thích với sự biến động của mạng, chức năng cập nhật thông tin định tuyến là chức năng quan trọng nhất mà các giao thức định tuyến phải thực hiện để xây dựng nên cơ sở dữ liệu tính tốn. Việc cập nhất ln hướng tới giải quyết bài tốn cân đối lưu lượng báo hiệu, lưu lượng thơng tin định tuyến nhằm đảm bảo tính đầy đủ và tối ưu về mặt thời gian cho các thông tin định tuyến. Để đánh giá được năng lực và phạm vi ứng dụng của các giao thức định tuyến, người ta sử dụng một số tiêu chí để so sánh giữa các giao thức định tuyến.
Trong các mạng máy tính có rất nhiều các kỹ thuật định tuyến khác nhau đã được đưa ra. Sự phân biệt giữa các kỹ thuật định tuyến chủ yếu căn cứ vào các yếu tố liên quan đến 2 chức năng chính đã chỉ ra trên đây.
Các yếu tố đó thường là:
a) Sự phân tán của các chức năng chọn đường trên các nút của mạng. b) Sự thích nghi với trạng thái hiện hành của mạng
c) Các tiêu chuẩn tối ưu để định tuyến.
Dựa trên yếu tố (a) ta có thể phân biệt kỹ thuật định tuyến thành: kỹ thuật định tuyến tập trung và phân tán. Dựa trên yếu tố (b) ta có kỹ thuật định tuyến tĩnh hoặc
động (tương thích). Cuối cùng các kỹ thuật định tuyến cùng loại theo (a) và (b) có thể phân biệt bởi các yếu tố (c). Một số tiêu chí cơ bản nhằm xác định kỹ thuật định tuyến trong thực tế có thể là:
- Độ trễ trung bình của thời gian truyền gói tin.
- Số lượng nút trung gian giữa nguồn và đích của gói tin. - Độ an tồn của việc truyền tin.
- Nguồn tài nguyên mạng sử dụng cho truyền tin. - Tổ hợp các tiêu chuẩn trên
Việc chọn tiêu chí tối ưu mhư vậy phụ thuộc vào từng dạng mạng cụ thể như: cấu hình mạng, đặc tính lưu lượng mạng, u cầu thơng lượng, mục đích sử dụng…. Các tiêu chí lựa chọn cho bài tốn định tuyến có thể thay đổi mặc dù cấu trúc mạng không thay đổi. Kiến trúc mạng cũng có thể thay đổi theo thời gian hoặc các triển khai ứng dụng trên mạng, chính vì thế mà vấn đề tối ưu hố định tuyến luôn được đặt ra ngay cả trong quá trình thiết kế và trong thời gian triển khai mạng. Mặt khác, trong môi trường mạng thực tế luôn tồn tại sự đối lập về quan điểm người sử dụng dịch vụ và nhà khai thác dịch vụ mạng. Người sử dụng ln muốn có những dịch vụ tốt nhất với chất lượng cao nhất cho họ, trong khi đó nhà khai thác lại muốn tối ưu dịch vụ người dùng trên nền mạng có sẵn hoặc đầu tư tối thiểu để đem lại lợi nhuận cao nhất. Vì vậy, các giải pháp định tuyến thực tế thường là giải pháp dung hồ hay cịn gọi là giải pháp cận tối ưu đối với hai hướng yêu cầu mang tính đối lập.
Về nguyên tắc, các giải pháp quản trị mạng bao gồm cả chức năng định tuyến trong mạng thường được chia thành 2 loại, quản lý kiểu tập trung và quản lý kiểu phân tán. Giải pháp quản lý định tuyến cho các mạng nhỏ ( về kích cỡ mạng và độ phức tạp của mạng) thường ứng dụng kiểu định tuyến tập trung để giảm giá thành và thuận tiện trong công tác quản lý. Tuy nhiên kiểu định tuyến tập trung thường bộc lộ các yếu điểm vì phải cơng khai thơng tin định tuyến cho tồn mạng và dễ bị tấn công. Hơn nữa, định tuyến tập trung phải ứng với sự thay đổi trạng thái mạng kém nhanh nhậy do phải thu thập thơng tin tồn mạng và xử lý tập trung. Giải pháp định tuyến phân tán phù hợp với các mạng lớn và độ phức tạp cao, nó dựa trên sự phân cấp và kết hợp giữa các nút được coi là ngang hàng để phân vùng, vì vậy nếu
có lỗi xảy ra thì nó chỉ mang tính cục bộ giữa các nút liên quan. Các thông tin định tuyến phân tán được xử lý và chuyển rất nhanh trong mạng qua các nút mạng có chức năng phân bổ thơng tin định tuyến trên diện rộng của mạng.