Để cú thể hiểu được khỏi niệm định tuyến cưỡng bức, trước hết chỳng ta xem xột cơ chế định tuyến truyền thống được sử dụng trong mạng IP như trong mạng Internet chẳng hạn. Một mạng cú thể được mụ hỡnh hoỏ như là tập hợp cỏc hệ thống độc lập, hay cũn gọi là hệ thống tự trị (AS), trong đú việc định tuyến trong mỗi AS tuõn theo giao thức định tuyến nội vựng (intradomain) cũn việc định tuyến giữa cỏc AS tuõn theo giao thức định tuyến liờn vựng (interdomain). Cỏc giao thức định tuyến nội vựng cú thể là RIP, OSPF và IS-IS, cũn giao thức định tuyến liờn
70
vựng được sử dụng ngày nay là BGP. Trong phần cũn lại của chương này chỳng ta tập trung vào định tuyến nội vựng.
RIP được đặc tả trong RFC 1058 với cỏc đặc tớnh chủ yếu như: Là giao thức định tuyến distance – vector; số lượng hop được dựng như là đại lượng để chọn đường dẫn ; nếu số hop lớn hơn 15, gúi sẽ bị loại bỏ ; mặc định cỏc cập nhật định tuyến được quảng bỏ mỗi 30 giõy một lần. Cơ chế tớnh toỏn xỏc định đường trong cỏc giao thức định tuyến nội vựng tuõn theo thuật toỏn tối ưu. Trong trường hợp giao thức RIP thỡ đú là tối ưu số nỳt mạng trờn đường. Chỳng ta biết rằng bao giờ cũng cú thể lựa chọn nhiều đường để đi đến một đớch, RIP sử dụng thuật toỏn Bellman-Ford để xỏc định sao cho đường đi sẽ qua số lượng nỳt mạng ớt nhất. Trong trường hợp OSPF hoặc IS-IS thỡ đú là giao thức định tuyến link-stage (trạng thỏi liờn kết) với thuật toỏn tỡm đường ngắn nhất. Giao thức OSPF (hoặc IS-IS) ấn định cho mỗi kờnh trong mạng một giỏ trị tương ứng với độ dài của kờnh đú . OSPF(hoặc IS-IS) sử dụng thuật toỏn Dijkstra để lựa chọn đường ngắn nhất trong số cỏc đường cú thể kết nối đến đớch , với định nghĩa độ dài của một đường là tổng độ dài của tất cả cỏc kờnh trờn đường đú . Phương pháp link-state so sán h với phương pháp distance -vector thì nó yờu cõ̀u nụ̃ lực xử lý nhiờ̀u hơn, nhưng lại cho phép điờ̀u khiờ̉n rụ̣ng rãi hơn đụ́i với quá trình dò đường và đáp ứng nhanh hơn cho cỏc trao đổi.
Về cơ bản, định tuyến cưỡng bức cú thể được hiểu như sau: Một mạng cú thể được biểu diễn đưới dạng sơ đồ theo V và E (V,E) trong đú V là tập hợp cỏc nỳt mạng và E là tập hợp cỏc kờnh kết nối giữa cỏc nỳt mạng. Mỗi kờnh sẽ cú cỏc đặc điểm riờng. Đường kết nối giữa nỳt thứ nhất đến nỳt thứ hai trong cặp phải thoả món một số điều kiện cưỡng bức. Tập hợp cỏc điều kiện cưỡng bức này được coi là cỏc đặc điểm của cỏc kờnh và chỉ cú nỳt đầu tiờn trong cặp đúng vai trũ khởi tạo đường kết nối mới biết cỏc đặc điểm này. Nhiệm vụ của định tuyến cưỡng bức là tớnh toỏn xỏc định đường kết nối từ nỳt này đến nỳt kia sao cho đường này khụng vi phạm cỏc điều kiện cưỡng bức và là một phương ỏn tối ưu theo một tiờu chớ nào đú (số nỳt ớt nhất hoặc đường ngắn nhất). Khi đó xỏc định được một đường kết nối thỡ định tuyến cưỡng bức sẽ thực hiện việc thiết lập, duy trỡ và truyền trạng thỏi kết nối dọc theo cỏc kờnh trờn đường.
Điểm khỏc nhau chớnh giữa định tuyến IP truyền thống (như được đề cập đến ở đầu phần này) và định tuyến cưỡng bức đú là: thuật toỏn định tuyến IP truyền thống chỉ tỡm ra đường tối ưu ứng với một tiờu chớ (vớ dụ như số nỳt nhỏ nhất); trong khi đú thuật toỏn định tuyến cưỡng bức vừa tỡm ra một đường tối ưu theo một tiờu chớ nào đú đồng thời phương ỏn đú phải khụng vi phạm điều kiện cưỡng bức. Yờu cầu khụng vi phạm cỏc điều kiện cưỡng bức là điểm khỏc nhau cơ bản để phõn biệt giữa định tuyến cưỡng bức và định tuyến thụng thường.
Trờn đõy chỳng ta đó đề cập đến việc tỡm đường khụng vi phạm cỏc điều kiện cưỡng bức, tiếp theo chỳng ta sẽ tỡm hiểu thế nào là cỏc điều kiện cưỡng bức.
71
Một điều kiện cưỡng bức phải là điều kiện giỳp ta tỡm ra một đường cú cỏc tham số hoạt động nhất định. Vớ dụ như chỳng ta muốn tỡm một đường với độ rộng băng tần khả dụng nhỏ nhất. Trong trường hợp đú điều kiện cưỡng bức sẽ được đưa vào thuật toỏn định tuyến để tỡm đường và số liệu đầu vào ớt nhất phải cú là độ rộng băng tần khả dụng của tất cả cỏc kờnh dọc theo đường. Đặc điểm của kờnh cần quan tõm ở đõy là độ rộng băng tần khả dụng. Lưu ý rằng cỏc đường khỏc nhau trong mạng cú thể cú điều kiện cưỡng bức về độ rộng băng tần khỏc nhau tương ứng. Điều đú cú nghĩa là đối với một cặp nỳt, một đường từ nỳt đầu tiờn trong cặp đến nỳt thứ hai cú thể yờu cầu một giỏ trị của độ rộng băng tần khả dụng nhỏ nhất, trong khi đú một cặp nỳt khỏc thỡ lại yờu cầu giỏ trị khỏc của độ rộng băng tần khả dụng nhỏ nhất.
Một điều kiện cưỡng bức khỏc cú thể là điều kiện quản trị. Vớ dụ như một nhà quản trị mạng muốn ngăn khụng cho một lưu lượng loại nào đú khụng được đi qua một số kờnh nhất định trong mạng, trong đú cỏc kờnh được xỏc định bởi cỏc đặc điểm cụ thể. Trong trường hợp đú điều kiện cưỡng bức sẽ được đưa vào thuật toỏn định tuyến để xỏc định đường cho lưu lượng đú khụng được đi qua cỏc kờnh đó được loại ra. Hoặc nhà quản trị mạng lại muốn một lưu lương loại nào đú chỉ được đi qua cỏc kờnh nhất định trong mạng và cỏc kờnh cũng được xỏc định bằng cỏc đặc điểm cụ thể. Khi đú điều kiện cưỡng bức sẽ được đưa vào thuật toỏn định tuyến để xỏc định đường đi cho lưu lượng chỉ cú thể đi qua cỏc kờnh cú đặc điểm thoả món điều kiện. Lưu ý rằng cũng giống như điều kiện cưỡng bức là khả năng của kờnh, điều kiện cưỡng bức là quản trị ứng với cỏc đường khỏc nhau cũng cú thể cú cỏc điều kiện cưỡng bức là quản trị khỏc nhau. Vớ dụ như đối với một cặp nỳt, đường từ nỳt thứ nhất trong cặp tới nỳt thứ hai cú thể bao gồm một tập hợp kờnh cú một số đặc điểm nhất định bị loại ra, trong khi đối với một cặp khỏc thỡ lại cú một tập kờnh khỏc bị loại ra.
Định tuyến cưỡng bức cú thể kết hợp cả hai điều kiện cưỡng bức là quản lý và tớnh năng của kờnh chứ khụng nhất thiết là chỉ một trong hai điều kiện. Vớ dụ như định tuyến cưỡng bức phải tỡm ra đường vừa phải cú một độ rộng băng tần nhất định vừa phải loại trừ một số kờnh cú đặc điểm nhất định.
Phương phỏp định tuyến IP khụng hỗ trợ phương thức định tuyến cưỡng bức vỡ định tuyến cưỡng bức yờu cầu tuyến (hay đường) phải được tớnh toỏn và xỏc định từ phớa nguồn. Cỏc nguồn khỏc nhau cú thể cú cỏc điều kiện cưỡng bức khỏc nhau đối với một đường đến cựng một đớch. Cỏc điều kiện cưỡng bức tương ứng với bộ định tuyến của một nguồn cụ thể chỉ được biết đến bởi bộ định tuyến đú mà thụi, khụng một bộ định tuyến nào khỏc trong mạng cú thể biết cỏc điều kiện này. Ngược lại đối với phương phỏp định tuyến IP đơn giản, một tuyến (đường) được tớnh toỏn xỏc định bởi tất cả cỏc bộ định tuyến phõn tỏn trong toàn mạng.
Một nguyờn nhõn khỏc để phương phỏp định tuyến IP đơn giản khụng thể hỗ trợ định tuyến cưỡng bức là: khi một đường được xỏc định bởi nguồn thỡ mụ hỡnh chuyển tiếp đường được sử dụng trong phương phỏp định tuyến IP đơn giản lại khụng
72
được hỗ trợ bởi phương phỏp định tuyến cưỡng bức. Đối với phương phỏp định tuyến cưỡng bức cần cú một số khả năng định tuyến “explicit” (hoặc “nguồn”) vỡ cỏc nguồn khỏc nhau cú thể tớnh toỏn xỏc định cỏc đường khỏc nhau đến cựng một đớch. Vỡ vậy chỉ cú thụng tin về đớch là khụng đủ để cú thể xỏc định đường truyền cỏc gúi tin.
Nguyờn nhõn cuối cựng, đối với phương phỏp định tuyến cưỡng bức thỡ việc tớnh toỏn xỏc định đường phải tớnh đến cỏc thụng tin về đặc điểm tương ứng của từng kờnh trong mạng, ở đõy phải cú một vài cỏch để truyền cỏc thụng tin này trong mạng. Hiển nhiờn là phương phỏp định tuyến IP đơn giản khụng hỗ trợ yờu cầu này; cỏc giao thức định tuyến truyền thồng dựa vào trạng thỏi kờnh (vớ dụ như OSPF, IS-IS) chỉ truyền đi duy nhất cỏc thụng tin (bận/rỗi) của từng kờnh và độ dài của từng kờnh và cỏc giao thức định tuyến vector khoảng cỏch (Distance Vector Routing Protocols) (vớ dụ như RIP) chỉ truyền đi cỏc thụng tin địa chỉ nỳt tiếp theo và khoảng cỏch.
Định tuyến cưỡng bức khụng được hỗ trợ bởi cỏc phương phỏp định tuyến IP đơn giản khụng cú nghĩa là định tuyến IP đơn giản khụng thể bổ sung thờm để hỗ trợ cỏc chức năng tương ứng; trong thực tế cú thể thực hiện được việc này. Hơn nữa bằng cỏch nõng cấp định tuyến IP đơn giản chỳng ta cú thể xõy dựng được một hệ thống định tuyến cú khả năng kết hợp và hỗ trợ cả định tuyến IP đơn giản và định tuyến cưỡng bức. Vớ dụ như đối với hệ thống định tuyến kiểu này thỡ một vài kiểu lưu lượng cú thể được định tuyến dựa trờn phương phỏp định tuyến đơn giản trong khi một vài kiểu lưu lượng khỏc lại được định tuyến dựa trờn phương phỏp định tuyến cưỡng bức.
Một trong những đặc tớnh quan trọng nhất của hệ thống định tuyến kết hợp cả định tuyến IP đơn giản và định tuyến cưỡng bức là cỏc hệ thống loại này phải cung cấp nhiều kiểu thụng tin cho cỏc ứng dụng định tuyến.