Định tuyến động, thuật toán định tuyến, giao thức RIP và OSPF DT5

1
Định tuyến động, các thuật toán định
tuyến, giao thức RIP và OSPF
Thành viên: Hoàng TuấnMinh
Trần ĐứcHiếu
TrầnMạnh Hà
Điệntử 5 – K48
MụcLục
•1. Định tuyến và các khái niệmcơ bản
•2. Định tuyến động
•3. Cácthuật toán định tuyến
• 4. Giao thứcRIP
• 5. Giao thức OSPF
•6. Lờicảm ơn
2
1. Định tuyến và các khái niệmcơ bản
Mô hình mạng Internet :
-Các mạng đơn (sử dụng gửi gói trực tiếp)
-Kết nối liên mạng tạo thành đám mây mạng (sử dụng
gửi gói gián tiếp)
1. Định tuyến và các khái niệmcơ bản
• Định nghĩa định tuyến: làhoạt động mạng nhằmxác
định 1 tuyến đường tốtnhất để truyềndữ liệulênđó.
•Thiếtbị thựchiệnhoạt động đó là các router (bộđịnh
tuyến)
3
1.Định tuyến và các khái niệmcơ bản
1.Định tuyến và các khái niệmcơ bản
Định tuyếnsử dụng bảng định tuyến:
•Lưu thông tin về các đích đếncóthể và làm thế nào để
đến đó.

•Cả host và router đềucần định tuyến thông tin nên cả 2
đềucóbảng định tuyếnIP
•Mỗi khi IP routing software trên host hoặc router cần
truyền đi1 bảntin, nódựavàobảng định tuyến để xác
định xem làm thế nào gửibảntin đó đến được đích.
4
1.Định tuyến và các khái niệmcơ bản
Next-hop routing
•Việcchỉ sử dụng phần netid trong địachỉ IP để định tuyến
giúp định tuyếndễ dàngvàgiữ cho bảng định tuyếnnhỏ
hơn
• Thông thường, 1 routing table chứa1 cặp (N, R)
N: địachỉ mạng đích
R: địachỉ của router kế tiếp trên đường đến network N
•Router R đượcgọilàchặng kế tiếp, ý tưởng sử dụng
bảng định tuyếnchứa thông tin về chặng kế tiếpcần đến
trên đường đến đích đượcgọi là next-hop routing
1.Định tuyến và các khái niệmcơ bản
An example intemet with 4 networks and 3 routers, and (b) the routing table in R
5
2. Định tuyến động
Các phương pháp định tuyếncơ bản:
• Định tuyếntĩnh (Static routing)
• Định tuyến động (Dynamic routing)
2. Định tuyến động
Định tuyếntĩnh (Static routing):
- Phương pháp định tuyếndựatrênbảng định tuyến được
người quản trị định nghĩasẵn trong router gọilàđịnh
tuyếntĩnh
-Bảng định tuyến tĩnh :

6
2. Định tuyến động
2. Định tuyến động
Định tuyến động (Dynamic routing):
• Trong định tuyến động, bảng định tuyến không được
định nghĩasẵntấtcả các đích đếnnhưđịnh tuyếntĩnh.
• Các nút mạng phảitự xác định được đường đitối ưubất
kì mà không cầnphải đặtcấuhìnhtừ bên ngoài.
•Khimộtkếtnốibị trụctrặc các nút tự tìm ra đường tối ưu
mới không cầncósự can thiệptừ bên ngoài.
•Như vậy trong định tuyến động các nút mạng cầnphải
có cơ chếđểtrao đổi thông tin định tuyến giữa các nút
mạng để đánh giá đượctuyến đường đitốtnhất
7
2. Định tuyến động
3. Các thuậttoánđịnh tuyến
•Mục đích cuối cùng củahoạt động định tuyếnlàđể tìm
ra đường đigiữa 2 nút bấtkìvới chi phí nhỏ nhất.
8
3. Các thuậttoánđịnh tuyến
Mô hình toán họccủamạng
• Các nút
•Cáccạnh
• Metric
A
C
B
E
D
F

5
13
6
1
4
2
5
3. Các thuậttoánđịnh tuyến
Metrics can be based on a single characteristic of a path, or can be
calculated based on several characteristics. The following are the
metrics that are most commonly used :
– Bandwidth: The data capacity of a link
– Delay: The length of time required to move a packet along each link
– Load: The amount of activity on a network resource
– Reliability: Usually a reference to the error rate
– Hop count: The number of routers that a packet must travel through
before reaching its destination
– Ticks: delay on a data link using IBM PC clock ticks. One tick is
approximately 1/18 second.
– Cost: An arbitrary value, usually based on bandwidth, monetary
expense, or other measurement, that is assigned by a network
administrator.
9
3. Các thuậttoánđịnh tuyến
Phân loại:
• MST (Minimum Spanning Tree)
• SPT (Shortest Path Tree)
Thuật toán Dijkstra
Thuật toán Bellman
3. Các thuậttoánđịnh tuyến

SPT (Shortest Path Tree)
•Tấtcả các thuậttoántìmđường đingắnnhất đềudựavàocácnhận
xét đượcminhhọa trong hình dưới đây. Đólàviệclồng nhau giữa
các đường đingắnnhất. Một nút k thuộc đường đingắnnhấttừ i tới
j sẽ bằng đường đingắnnhấttừ i tớik cộng với đường đingắnnhất
từ k tớij. Do vậycóthể
tìm được đường đingắnnhấtgiữa2 nút
theo công thức đệ qui sau
Djj= mink(dik + djk)
•Dxylàđộ dài của đường đingắnnhấttừ x tớiy. Khókhăncủacách
tiếpcận này là phảicómộtcáchkhởi động đệ qui nào đó vì chúng
ta không thể khởi động vớicácgiátrị bấtkìở vế phảicủaphương
trình. Có nhiềucácđể thựchiệnviệcnày, mỗicáchlàcơ sở cho
mộtthuậ
t toán khác nhau.
10
3. Các thuậttoánđịnh tuyến
Lưu đồ thuật toán của
Dijkstra
3. Các thuậttoánđịnh tuyến
VD: tìm đường đi ngắn nhất từ A
đến E
1. Nút gốc A được chọn làm nút
đầu tiên được quét (trên hình
vẽ là hình tròn tô đen)
2. Tại bước này, giá trị trạng thái
các nút B,C bị thay đôi. B có giá
trị nhỏ hơn được chọn làm nút
quét tiếp theo
11

3. Các thuậttoánđịnh tuyến
3. Bước 3 tương tự bước 2, giá trị
D và E thay đổi. Nút D có metric
bé hơn được chọn quét tiếp
4. Bước 4 ta không có giá trị trạng
thái nút nào thay đổi. Chọn nút E
là nút có giá trị bé nhất quét tiếp
5. E là đích, dừng quá trình quét.
3. Các thuậttoánđịnh tuyến
Bellman-Ford Algorithm
•Ý tưởng cơ bản
Đầu tiên, tìm đường đingắnnhấttừ nút gốc đến các nút
khác với điềukiện đường đi đóchỉ chứanhiềunhất1
link
Tiếp theo là tìm đường đingắnnhấttừ nút gốc đếncácnút
khác với điềukiện đường đi đóchứanhiềunhất 2 link
Và tiếptụcnhư vậy
12
3. Các thuậttoánđịnh tuyến
A
C
B
E
D
F
5
13
6
1
4

2
5
Link state and distance vector
Distance-Vector Protocols (RIP, IGRP):
• – Thu nhận thông tin về mạng thông qua các router lân
cận.
• –Thêm 1 vào vector khoảng cách giữa các router với
nhau.
•–Cập nhật định kỳ.
• – Trao đổi các bản sao của bảng định tuyến với các
router lân cận.
13
Link state and distance vector
• Distance vector routing
Link state and distance vector
• Ưu điểm:
–Ít tốn tài nguyên hệ thống
•Nhược điểm:
– Router thu thập thông tin về khoảng cách đến các
mạng khác, từ đónóxây dựng và bảo trì một cơ sở
dữ liệu về thông tin định tuyến trong mạng. Tuy nhiên
hoạt động theo thuật toán vector khoảng cách như
vậy thì sẽ không biết chính xác cấu trúc của toàn bộ
hệ thống mạng, mà chỉ biết được các router láng
giềng kết nối trực tiếp với nó.
–Tốc độ đồng bộ chậm
14
Link state and distance vector
Link State Protocols (OSPF, IS -IS):
• – Thu nhận thông tin chung về trạng thái của toàn bộ

mạng.
• – Tính toán đường đi ngắn nhất đến các router khác sử
dụng thuật toán Dijkstra.
• – Event-triggered updates, đáp ứng nhanh với sự thay
đổi của mạng.
• – Trao đổi link state advertisement (LSA), hay các bản
tin link-state cập nhật đến các router khác.
Link state and distance vector
• Link state routing
15
Link state and distance vector
• Ưu điểm so với phương pháp định tuyến theo vector khoảng cách :
– Đáng tin cậy (reliable)
–Dễ dàng gỡ lỗi (easier to debug)
– Sau khi các router đã thu thập đủ thông tin để xây dựng cơ sở dữ
liệu về các cấu trúc mạng thì băng thông không bị chiếm dụng nữa,
chỉ khi nào cấu trúc mạng thay đổi thì router mới phát gói LSA để
cập nhật (những gói này có dung lượng rất nhỏ) => Khi hoạt động
chiếm ít băng thông (less bandwidth-intensive)
•Nhược
điểm:
–Bộ xử lý trung tâm của router phải tính toán nhiều
– Đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn (để lưu cơ sở dữ liệu về cấu trúc
mạng, bảng định tuyến)
–Khi khởi động việc định tuyến các router phải gửi gói LSA cho tất cả
các router khác => băng thông đường truyền bị chiếm dụng làm
cho băng thông dành cho truyền dữ liệu của người dùng giảm
xuố
ng.
4. RIP (Routing Information Protocol )

•a. Định nghĩa
•b. Phiênbản
•c. Hoạt động
• d. Cách khắcphụchiệntượng LOOP
16
4. RIP (Routing Information Protocol )
•a. Định nghĩa:
– RIP là 1 giao thức định tuyến Distance vector sử
dụng số hop làm metric để xác định hướng và
khoảng cách cho bấtkỳ một liên kết nào trong liên
mạng, được mô tả trong tiêu chuẩn RFC 1058 vào
năm 1988
•b. Phiênbản:
– RIP v1:yêu cầutấtcả các thiếtbị trên 1 mạng sủ
dụng cùng 1 subnet mask,vì nó không chứa thông tin
subnet mask trong các cậpnhật định tuyến->Classful
Routing
– RIP v2:mang thông tin subnet mask trong bảntin định
tuyến
4. RIP (Routing Information Protocol )
17
4.RIP (Routing Information Protocol )
•c. Hoạt động:
– Message Rip có trường command
=1: RIP Request
=2: RIP Reply
– Ban đầugửi Request packet cho mỗigiaodiện để
yêu cầu các giao diện đógửi cho nó đầy đủ bảng
định tuyếncủa các Router khác
– Khi RIP Request đượcnhận, bảng định tuyến được

gửitớinơigửi RIP Request
4.RIP (Routing Information Protocol )
Tạinơinhận được RIP Respond thì các tuyếnmớicóthểđược
thêm vào
• Trong RIP thì metric dùng là hop count.Hop count củagiao
diệnnốitrựctiếplà1.
•Nếu 1 Router đưaramộttuyếntới1 mạng khác với 1 Hop
Count là 1,Metric cho mạng đólà2
•Nếucónhiều đường dẫntừ 1 Router đến1 mạng thì Router
sẽ chọn đưỡng dẫn có ít Hop Count nhất.Hop Count được
giớihạn là 15. Không định tuyến cho 1 goi quá 15 hop
•Cậpnhậtbản định tuyếntheochukỳ: sau mỗi 30s toàn bộ
hoặc 1 phầncủabảng định tuyến đượcgửichomọi Router
láng giềng
18
4.RIP (Routing Information Protocol )
–Do sựđồng bộ Các hạnchế dùng thuật toán RIP:
– thông tin chậmgiữa các Router khi có sự thay đổi
trong mang nên gây ra hiệntượng LOOP
4.RIP (Routing Information Protocol )
• d. Cách khắcphụchiệntượng LOOP
– Định nghĩagiátrị tối đa:
• RIP giớihạnsố hop tối đa là 15, nêu số hop > 15
=> bảntin bị huỷ
• Làm RIP không sử dụng đượcchonhững mạng
lớn, nhưng nó giúp RIP tránh đượclỗi đếm đếnvo
hạn
19
4.RIP (Routing Information Protocol)
– Split Horison:

• Không cho phép 1
Router cậpnhậtlại
những thông tin mà
nó đãgửi cho 1
Router khác quay
trở lại Router đấy
4.RIP (Routing Information Protocol)
– Poision Reverse:
• Routing Protocol
cho phép Loop
xảyrachođến
khi metric vượt
quá 16
20
4.RIP (Routing Information Protocol)
– Thời gian Holddown:
• Thời gian Holddown mặc định của RIP là 180s.
• Giúp router tránh bị vòng lặp đếm đến vô hạn
nhưng lại làm tăng thời gian hội tụ giữa các router
4.RIP (Routing Information Protocol)
• Cập nhật tức thời (Trigered updates):
21
5. Giao thức OSPF
• a. Định nghĩa
• b. Đặc điểm
• c. Đặc điểm so với RIP
• d. Các bước trong hoạt động của OSPF
• e. Các loại mạng trong OSPF
5. Giao thức OSPF
• a. Định nghĩa:

– OSPF là giao thức định tuyến dạng link –state
thường dùng để triển khai trên các hệ thống
phức tạp
– OSPF là giao thức định tuyến dạng classless
22
5. Giao thức OSPF
•b. Đặc điểm:
– OSPF sử dụng địa chỉ multicast 224.0.0.5 và
224.0.0.6 để gửi thông điệp Hello và update
–Nócóthể dò tìm nhanh chóng sự thay đổi của
topology và tính toán lại tuyến đường mới sau chu kỳ
hội tụ
–Mạng OSPF được chia thành những Area để hoạt
động điều khiển mạng có hiệu quả.Tất cả các mạng
OSPF đều có 1 Area 0 gọi là backbone .Các vùng
khác điều phải nối với Area 0
5. Giao thức OSPF
•c. Đặc điểm so với RIP:
– OSPF là giao thức dạng Link-State
– OSPF routers không phát quảng bá bảng định tuyến
của chúng một cách định kỳ như các giao thức
Distance Vector
– OSPF được dùng để triển khai trên các hệ thống
mạng phức tạp, còn RIP chỉ triển khai trên các mạng
nhỏ
– RIP chọn ra đường đi tốt nhất dựa vào số hops (số
lượng hops giới hạn là 15) còn OSPF dựa vào cost.
Nếu băng thông càng rộng thì cost càng thấp
– OSPF tránh được LOOP còn các giao thức Distance
Vector có thể gây LOOP

23
5. Giao thức OSPF
•d. Các bước trong hoạt động của OSPF
–Thiết lập quan hệ liền kề giữa các router
(Establishing a router Adjacency)
5. Giao thức OSPF
–Lựa chọn DR và BDR (Electing a DR and
BDR)
24
5. Giao thức OSPF
–Chọn đường đi ngắn nhất (Selecting the best
route)
5. Giao thức OSPF
–Lưu trữ thông tin định tuyến (Maintaining
route information)
25
5. Giao thức OSPF
5. Giao thức OSPF
•e. Các loại mạng trong OSPF
– Broadcast multiaccess
– Point to point
– Nonbroadcast multiaccess
– Point to multipoint