c. Chiến lƣợc căn bản trong ZRP:
4.1.1. Trên hệ thống mạng cố định (fixed network):
Ngƣời ta đã đƣa ra giải thuật định tuyến tĩnh và ba loại giải thuật định tuyến động, các giải thuật định tuyến này đƣợc phát triển cùng với sự mở rộng và phát triển của mạng máy tính nói chung. Có thể xem xét cụ thể ba phƣơng pháp theo lịch sử phát triển của mạng máy tính, đó là:
- Định tuyến tĩnh: Hoàn toàn do ngƣời quản trị mạng thực hiện bằng tay. Bảng định tuyến đƣợc nhập vào một cách thủ công, cố định từng đích đến với khoảng cách cũng do ngƣời quản trị qui định. Các này rõ ràng rất cứng nhắc và không thể sử dụng với hệ thống mạng có thay đổi kiến trúc thƣờng xuyên, hiện tại nó rất ít đƣợc sử dụng
- Thời kỳ đầu - định tuyến theo giao thức vector - khoảng cách DV (distance - vector): thời kỳ này mạng máy tính còn chƣa mở rộng, các mạng đƣợc xây dựng có qui mô nhỏ, đồng nhất về đƣờng truyền và kiến trúc ổn định. Thời kỳ này giao thức định tuyến vector-khoảng cách đƣợc phát triển. Các giao thức định tuyến theo kiểu này có nhiều loại, với các giao thức hƣớng mở thì có 2 giao thức sử dụng phổ biến là RIPv1, RIPv2, còn với các giao thức hƣớng bản quyền có IGRP, EIGRP của Cisco. Do đặc trƣơng là thích hợp với mạng nhỏ ổn định, thực hiện định tuyến nhanh, không yêu cầu các thiết bị có cấu hình cao, lại dễ cài đặt và sử dụng cho nên
hiện tại các giao thức kiểu này vẫn còn rất thích hợp trong sử dụng định tuyến mạng LAN và các mạng WAN có kích cỡ nhỏ.
- Thời kỳ sau - định tuyến theo giao thức trạng thái liên kết (link-state): Khi mạng tính ngày càng mở rộng, các thiết bị định tuyến ngày càng đƣợc nâng cấp và phát triển. Hệ thống hạ tầng của mạng lại thƣờng xuyên phải nâng cấp, thay đổi để đáp úng nhu cầu thực tế, trong mạng có nhiều loại thiết bị kết nối (bộ định tuyến, đƣờng truyền, …) khác nhau và kiến trúc thì thƣờng xuyên không ổn định. Việc định tuyến trên mạng theo dạng vetor-khoảng cách không đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tế đó, do nó thƣờng xuyên làm phát sinh định tuyến lặp, làm mạng không ổn định đƣợc trong quá trình truyền dữ liệu. Mặc dù ngƣời ta đã đề xuất nhiều giải pháp khắc phục nhƣợc điểm, tuy nhiên nó vẫn còn rất bất cập và khó sử dụng, các giải pháp khắc phục lại không khai thác tối đa cơ sở hạ tầng mạng làm lãng phí tài nguyên mạng. Do vậy, việc nghiên cứu và cho ra đời một loại giao thức định tuyến mới là đòi hỏi cấp thiết, giao thức định tuyến theo trạng thái liên kết ra đời trong hoàn cảnh đó. Nó đã đáp ứng đƣợc hầu hết các tiêu chí trên nhƣ: khắc phục sự cố định tuyến lặp, thích ứng đƣợc sự hỗn tạp cơ sở hạ tầng, tính thay đổi linh động trong kiến trúc mạng. Có rất nhiều giao thức phát triển theo dạng định tuyến này nhƣ: OSPF, IS-IS, các giao thức này còn đƣa ra nhiều giải pháp trong việc định tuyến mạng có qui mô lớn nhƣ: Định tuyến phân vùng (còn gọi là định tuyến có cấu trúc thứ bậc), kết nối định tuyến nhiều nguồn,…Hiện tại, các giao thức định tuyến theo dạng này đƣợc sử dụng rất phổ biến tại trong các hệ thống LAN-WAN.
- Thời kỳ phát triển mạng Internet-định tuyến theo vector đường đi: Khi mạng Internet phát triển và bùng nổ, hình thành một hệ thống các mạng WAN khổng lồ, thì cả hai kiểu định tuyến trên đều không còn phù hợp do cả hai phƣơng thức định tuyến DV và LS trên đều phải duy trì một bảng định tuyến trong đó xác định khoảng cách các tuyến từ nguồn gửi đến các đích trong mạng, trong khi mạng Internet bao gồm một số lƣợng khổng lồ các nút cần định tuyến trong quá trình truyền dữ liệu đƣợc chia ra thành nhiều hệ tự trị, các hệ tự trị kết nối với nhau để truyền dữ liệu. Mỗi hệ tự trị lại sử dụng giao thức định tuyến riêng, khác nhau. Giải
pháp định tuyến theo path-vector đƣợc đƣa ra với ý tƣởng căn bản là: Chia ra hai loại định tuyến nội vi hệ tự trị (IGP) và ngoại vi hệ tự trị (EGP), bỏ qua việc xác định khoảng cách từ nguồn đến đích, thay vào đó chỉ xác định số nút mạng mà gói dữ liệu phải đi qua các hệ AS khi định tuyến liên hệ tự trị EGP, còn định tuyến trong hệ tự trị thì đƣợc giao hoàn toàn cho các giao thức dạng IGP. Hiện tại, giao thức đƣợc sử dụng phổ biến nhất trên mạng Internet là BGP với nhiều phiên bản (bản BGP v4 đang sử dụng rộng rãi), đáp ứng đƣợc các đòi hỏi trong thực tế.
4.1.2/ Với hệ thống mạng di động (mobile network):
Định tuyến trong mạng di động đƣợc kế thừa từ định tuyến trong mạng dây dẫn, có bổ sung và sửa đổi cho phù hợp với tính di động của mạng. Định tuyến trong hệ thống mạng di động chia ra thành hai lớp giao thức:
- Lớp giao thức hoạt động proactive: Hay còn gọi là lớp giao thức định tuyến hƣớng bảng trong mạng di động. Trong một hệ thống mạng có nhiều nút di động, mỗi nút đều duy trì một bảng định tuyến chứa thông tin về khoảng cách tối ƣu đến tất cả các nút khác, bảng định tuyến phải tạo lập và duy trì tại mọi nút. Khi cần trao đổi thông tin, một nút sẽ chọn tuyến đến đích trong bảng định tuyến của nó. Nhóm giao thức xây dựng theo lớp định tuyến này chủ yếu gồm: DSDV, WRP, …
- Lớp giao thức hoạt động reactive: Còn gọi là lớp giao thức định tuyến hƣớng yêu cầu. Hoạt động của lớp giao thức này là hoàn toàn khác với giao thức định tuyến truyền thống ở chỗ: Trong mạng di động gồm nhiều nút, các nút không tạo lập và duy trì một bảng định tuyến đến tất cả các nút khác. Khi một nút nguồn cần trao đổi thông tin hay truyền dữ liệu đến nút đích thì nó mới xây dựng các tuyến đến đích. Nhƣ vậy, khi hoạt động sẽ có hai hành động xảy ra là: tìm tuyến và trao đổi thông tin. Các giao thức hoạt động theo hƣớng này có nhiều loại nhƣ: TORA, AODV,…
- Lớp giao thức định tuyến lai (hybrid): Thực chất là kết hợp cả hai lớp định tuyến trên. Hoạt động của nó nhƣ sau: Mỗi nút trong hệ thống mạng di động đƣợc xác định một bán kính nào đó tính từ nút tâm là chính nó (đơn vị tính bán kính là hop), các nút trong bán kính thì hoạt động định tuyến theo lớp giao thức proactive. Với các nút ở ngoài bán kính, khi cần trao đổi thông tin mà không tìm thấy trong
bán kính thì nó sẽ sử dụng phƣơng thức hoạt động của lớp giao thức rective để tìm tuyến và truyền tin. Giao thức định tuyến hoạt động theo lớp này điển hình là ZRP. 4.2. ĐÁNH GIÁ TỔNG KẾT TỪNG LOẠI GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN ĐỘNG.
4.2.1. Tổng kết định tuyến theo giao thức vector khoảng cách:
Đặc trƣng của giao thức định tuyến theo kiểu này là:
- Cơ sở hạ tầng kết nối: Các mạng kết nối với nhau thông qua các bộ định tuyến để trao đổi dữ liệu.
- Bộ định tuyến duy trì một bảng định tuyến, bảng này chứa đầy đủ danh mục các tuyến đến đích với khoảng cách xác định. Khoảng cách định tuyến với đơn vị đo qui định chuẩn là 1, cứ mỗi khi gói dữ liệu phải chuyển qua một bƣớc truyền thì khoảng cách đƣợc tăng lên 1.
Hoạt động định tuyến trên các bộ định tuyến gồm các thao tác tự động: - Giai đoạn xây dựng bảng định tuyến: gồm các thao tác:
oTự nhận diện các mạng đƣợc gắn trực tiếp vào các cổng giao diện (interface) của nó. Xây dựng bảng định tuyến khởi đầu với các tuyến danh mục đó. Tuyến gồm 3 trƣờng thông tin căn bản {Dest, next, cost}. Cost luôn đƣợc tính là 1.
oTrao đổi với các bộ định tuyến lân cận: Các bộ định tuyến trao đổi cho nhau bảng định tuyến để xây dựng đầy đủ các danh mục tuyến đến các đích. Việc này hay làm phát sinh định tuyến lặp và các bộ định tuyến không xây dựng đƣợc bảng định tuyến. Áp dụng giải thuật Bellman-Ford để chọn tuyến có khoảng cách đƣờng đi ngắn nhất.
o Giới hạn khoảng cách cho một tuyến là 15 đơn vị khoảng cách (cost<16). Giá trị của cost trong mỗi tuyến tăng dần đều 1 đơn vị khi các bộ định tuyến trao đổi cập nhật thông tin định tuyến (theo từng khoảng thời gian là 30s).
oBảng định tuyến coi là ổn định khi chứa đầy đủ tuyến đến các đích.
- Giai đoạn chuyển dữ liệu theo tuyến khi nhận đƣợc yêu cầu: Khi một bộ định tuyến nhận đƣợc gói dữ liệu cần chuyển nó sẽ quan sát trong bảng định tuyến của nó, có thể xảy ra hai trƣờng hợp;
oNếu đích là một trạm (host) trong mạng gắn trực tiếp vào cổng của nó thì nó chuyển ngay cho trạm đó.
oNếu đích là một trạm khác thì nó sẽ xem xét và chuyển dữ liệu đến bộ định tuyến bên cạnh, bộ định tuyến đƣợc ƣu tiên chọn chuyển theo tiêu chuẩn độ dài. gói dữ liệu.
4.2.2. Tổng kết định tuyến theo trạng thái liên kết:
Cơ sở hạ tầng và các thiết bị định tuyến cũng giống nhƣ trong định tuyến theo DV, chỉ khác ở qui mô của mạng mà thôi.
- Giai đoạn xây dựng bảng định tuyến:
oTạo tuyến cục bộ: Các bộ định tuyến tự nhận biết về các mạng đƣợc gắn trực tiếp vào các cổng giao diện của nó. Xây dựng cơ sở dữ liệu định tuyến khởi đầu với các tuyến danh mục đó, tuyến gồm 3 trƣờng thông tin căn bản {dest, next, cost}. Cost đƣợc tính theo trạng thái đƣờng truyền là một số nằm trong khoảng 0 đến 65535.
oTạo cơ sở dữ liệu định tuyến: Các bộ định tuyến trao đổi cơ sở dữ liệu định tuyến cho mọi bộ định tuyến khác trong mạng, kết quả là trong mỗi bộ định tuyến đều có bản sao cơ sở dữ liệu định tuyến giống hệt nhau, phản ánh khoảng cách các mạng theo trạng thái đƣờng truyền. Mạng đƣợc coi là ổn định khi cơ sở dữ liệu định tuyến chứa tất cả các giá trị của đƣờng liên kết trạng thái.
oTạo cây SPF: Các bộ định tuyến áp dụng giải thuật Dijkstra từ cơ sở dữ liệu định tuyến để xây dựng cây đƣờng đi ngắt nhất đến các đích với gốc là chính nó.
oXây dựng bảng định tuyến để chuyển dữ liệu từ cây SPF đã có.
- Giai đoạn chuyển dữ liệu theo yêu cầu: Hoàn toàn giống với giao thức định tuyến DV.
4.2.3. Định tuyến theo vector đƣờng đi:
Sử dụng để thực hiện định tuyến trên mạng Internet. Thực chất là sử dụng để định tuyến giữa các hệ tự trị khác nhau
- Xác định tất cả các nút cần trao đổi thông tin định tuyến. Các nút này là các bộ định tuyến nằm trong cùng một hệ tự trị hay khác hệ tự trị.
- Các nút tiến hành trao đổi thông tin định tuyến theo từng cặp lân cận nhau, mỗi một cặp kết nối trao đổi thông tin định tuyến đƣợc gọi là cặp bình đẳng (peer). Nếu các nút thuộc các hệ tự trị khác nhau đƣợc gọi là speaker. Mỗi hệ tự trị cần có ít nhất một nút speaker
- Thông tin định tuyến trao đổi để tạo nên bảng định tuyến không chứa trƣờng giá trị chi phí khi chuyển dữ liệu. Một tuyến chỉ bao gồm thông tin {dest, path}, trong đó: dest – đích đến, path - đường đi đầy đủ từ nguồn đến đích.
- Hoạt động của định tuyến vector đƣờng đi gồm hai giao thức thực hiện định tuyến là: IGP và EGP. Trong đó, giao thức IGP thực hiện định tuyến giữa các nút speaker cùng trong một hệ tự trị AS, giao thức EGP thực hiện định tuyến giữa các nút speaker khác hệ tự trị AS. Các nút speaker dù hoạt động trong giao thức định tuyến nào đều là bình đẳng và kết nối trực tiếp với nhau theo từng cặp.
- Giao thức định tuyến đƣợc sử dụng : Giao thức BGP, hiện tại là giao thức định tuyến đƣợc sử dụng phổ biến nhất trên mạng Internet.
4.2.4. Đánh giá các giao thức
Các giao thức định tuyến khi thực hiện nhiệm vụ chuyển dữ liệu hoạt động gần giống nhau, đều phải chọn tuyến để thực hiện. Các giao thức này chỉ khác nhau trong giai đoạn xây dựng bảng định tuyến, mỗi giao thức đều có ƣu nhƣợc điểm riêng:
a. Đánh giá về giao thức DV:
Ƣu điểm:
- Các giao thức định tuyến theo dạng này hoạt động đơn giản, hiệu quả dễ triển khai cho các loại mạng. Giao thức định tuyến RIPv2 đƣợc sử dụng khá phổ biến trong các mạng nhỏ.
- Không đòi hỏi thiết bị định tuyến có cấu hình cao. - Sử dụng số đo khoảng cách đồng nhất
- Hỗ trợ định tuyến CIDR và VSML.
- Không thấy đƣợc toàn bộ kiến trúc mạng, chỉ nhận biết các nút bên cạnh. Nhƣợc điểm:
- Định tuyến lặp hay phát sinh làm mạng chậm ổn định. Không thích hợp với các kiến trúc mạng hay thay đổi.
- Giới hạn qui mô, nếu số bƣớc tryền dữ liệu quá 16 đƣợc coi nhƣ không đến đƣợc - Không hỗ trợ định tuyến cấu trúc thứ bậc, làm bảng định tuyến bị mở rộng
- Phải áp dụng nhiều kỹ thuật khắc phục định tuyến lặp nhƣ split-horizon, hold-down,…
- Do sử dụng số đo đồng nhất nên không phản ánh đúng trạng thái đƣờng truyền, cho nên đôi khi định tuyến chƣa tối ƣu nhất
Tóm lại: nếu thực hiện định tuyến với hệ thống mạng nhỏ và ổn định cao, đƣờng truyền đồng nhất thì nên áp dụng định tuyến theo vector khoảng cách.
b. Đánh giá về định tuyến trạng thái liên kết: i. Ƣu nhƣợc điểm:
Giao thức định tuyến trạng thái liên kết khi hoạt động thể hiện đƣợc nhiều ƣu điểm nếu so với định tuyến theo vector khoảng cách. Định tuyến LS đã khắc phục rất nhiều hạn chế của định tuyến DV nhƣ: Khắc phục định tuyến lặp, mở rộng giới hạn bƣớc truyền dữ liệu, áp dụng đơn vị tính khoảng cách định tuyến khác nhau tuỳ theo từng cấu hình mạng…Cụ thể các ƣu điểm là:
- Khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm định tuyến lặp của giao thức vector khoảng cách do nó luôn có một cơ sở dữ liệu về kiến trúc toàn bộ mạng.
- Dùng đơn vị đo thay đổi để đặt cho các đƣờng liên kết giữa các mạng, đáp ứng đƣợc với dung lƣợng và chi phí cho đƣờng truyền dữ liệu cụ thể.
- Thực hiện loan truyền quảng bá đến tất cả các router khác trong mạng khi có sự cố về cơ sở dữ liệu kiến trúc mạng, làm cho mạng đi vào trạng thái ổn định nhanh hơn, trong khi đó RIP chỉ truyền đến các router lân cận nên tốc độ hội tụ chậm hơn.
- Các hỗ trợ kỹ thuật: CIDR, VSML thực hiện định tuyến không phân lớp và định tuyến các mạng subnet có độ dài subnet thay đổi. Điều này làm cho định tuyến theo link state thích hợp cho nhiều kiểu mạng.
- Chỉ sử dụng giải thuật SPF để tạo cây và bảng định tuyến khi mạng đã ổn định, nhƣ vậy bảng định tuyến phản ánh chính xác đƣờng đi của các tuyến tại thời điểm hiện tại.
Tuy vậy, LS cũng bộc lộ nhiều nhƣợc điểm của nó nhƣ: Đòi hỏi thiết bị mạng có cấu hình cao, hoạt động phức tạp…Cụ thể là:
- Đòi hỏi thiết bị bộ định tuyến phải có cấu hình cao do phải nhớ toàn bộ cơ sở dữ liệu kiến trúc mạng và phải tính toán để tạo ra bảng định tuyến.
- Đối với các mạng lớn thì phải chia ra thành các vùng nhỏ hơn để định tuyến phân cấp theo thứ bậc. Cho nên cách thức định tuyến phức tạp hơn.
- Các router phải học mạng, do vậy thông tin về trạng thái đƣờng liên kết sẽ loan truyền trên toàn bộ mạng. Điều này làm giảm dung lƣợng đƣờng truyền dữ liệu do phải truyền nhiều hơn thông tin định tuyến.
- Phức tạp hơn trong cài đặt và ứng dụng.
c. So sánh với hoạt động định tuyến của vector khoảng cách:
Giao thức định tuyến vector khoảng cách:
- Các giao thức hoạt động nhƣ: RIPv1, RIPv2, IGRP, truyền toàn bộ bản sao